JP2004179348A

JP2004179348A - セラミック積層体の製法

Info

Publication number: JP2004179348A
Application number: JP2002343005A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Iwaida; 智広岩井田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】セラミックグリーンシートを薄層化して積層数を増加した場合にも、母体積層体の脱気を確実に行うことができるとともに、デラミネーションやクラックの発生を抑制できるセラミック積層体の製法を提供する。
【解決手段】母体積層体９、２３は、前記セラミックパターン５、１７が前記導体パターン３、１５の全周辺に離間して形成された第１のパターンシート４ａ、１８ａと、前記セラミックパターン５、１７が前記導体パターン３、１５の全周辺の傾斜面７に重畳されている第２のパターンシート４ｂ、１８ｂとが積層されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック積層体の製法に関し、特に、配線基板や積層セラミックコンデンサ、積層型圧電アクチュエータのようにセラミックグリーンシートおよび導体パターンが薄層多層化されたセラミック積層体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、セラミック積層体中に導体パターンが形成された配線基板や積層セラミックコンデンサは、小型薄型化および高寸法精度が求められており、例えば、積層セラミックコンデンサでは小型高容量化が求められ、このためセラミックグリーンシートや導体パターンの薄層化および多層化が進められている。
【０００３】
このようなセラミック積層体では、セラミックグリーンシートの薄層化および多層化に伴い、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンの厚みが大きく影響するようになり、導体パターンが形成されている部分と形成されていない部分との間で導体パターンの厚みによる段差が累積し、導体パターンの無い周囲のセラミックグリーンシート同士の密着が弱くなり、デラミネーションやクラックが発生しやすくなる。このためセラミックグリーンシート上の段差を無くす工夫が図られている。
【０００４】
このようなセラミック積層体の製法として、例えば、下記の特許文献１に開示されるようなものが知られている。この特許文献１に開示されたセラミック積層体の製法では、図７に示すように、導体パターン８３の端部は、セラミックグリーンシート８１の主面に対して鋭角をもつ傾斜面８７を与えるように形成され、セラミックペーストを、導体パターン８３の傾斜面８７に重なるように付与してセラミックパターン８９を形成することを特徴としている。
【０００５】
そして、この製法では、導体パターン８３の全周囲の傾斜面８７に重なるようにセラミックパターン８９を形成するため、導体パターン８３の厚みによる段差を実質的に無くすことができ、導体パターン８３の厚みの影響を受けない状態で、導体パターン８３が形成されたセラミックグリーンシート８１を積層することができる。
【０００６】
また、薄層化されたセラミックグリーンシートを用いて形成するセラミック積層体の製法に関して特許文献２に開示されたものが知られている。この特許文献２に開示された製法によれば、図８に示すように、支持体１０１上に載置した通常のセラミックグリーンシート１０３ａの表面に、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート１０３ｂを重ね合わせ、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート１０３ｂの表面に導体ペーストを印刷して導体パターン１０５を形成し、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート１０３ｂ上に形成された導体パターン１０５を覆うように、再び、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート１０３ｂを重ね合わせる。そして、導体パターン１０５を形成する工程と密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート１０３ｂを重ね合わせる工程を繰り返して母体積層体１１３を形成するものである。即ち、逐次積層工程を用いることにより、前記した一括積層工程において問題となったセラミックグリーンシート１０３ａ、１０３ｂのシワや母体積層体１１３に発生するデラミネーションを防止できると、記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１１８３１号公報
【特許文献２】
特公平８−４０４５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示すように、セラミックグリーンシート８１の表面に導体パターン８３を形成する工程や、予め導体パターン８３が形成されたセラミックグリーンシート８１を、一括で複数積層する工程を用いる製法では、用いるセラミックグリーンシート８１が極めて薄いために、印刷時や積層中にセラミックグリーンシート８１にシワが生じたり、積層後においては、このシワにできる空間によってセラミックグリーンシート８１と導体パターン８３との間にデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献１の製法において形成される母体積層体は、セラミックグリーンシート８１上に形成された導体パターン８３の端部の傾斜面８７に対してセラミックパターン８９が重なるように形成されたものが母体積層体の全層について用いられている。
【００１０】
つまり、このように導体パターン８３の端部の傾斜面８７にセラミックパターン８９が重畳されたパターンシートでは、多くの場合、印刷ずれなどにより、セラミックパターン８９が過度に乗り上げた状態となることから、積層時にそれらの乗上げ部分が累積して母体積層体の内部に凹凸が発生し易くなり、このためデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【００１１】
一方、セラミックグリーンシート８１上の導体パターン８１に対して、セラミックパターン８９を所定間隔だけ離して形成されたパターンシートだけを用いた場合には、母体積層体中の導体パターンとセラミックパターンとの間が離れているために、この部分が累積して空隙になりやすく、このため空隙部分を埋めようとするセラミックグリーンシート８１どうしの密着不良が発生しやすいという問題があった。
【００１２】
即ち、近年の、電子部品の小型化および高性能化の要求に対して、より薄層化されたセラミックグリーンシート８１を多層化することが求められる母体積層体では、上記のような、導体パターン８３の端部の傾斜面８７にセラミックパターン８９が重畳されたパターンシート、あるいは、導体パターン８３とセラミックパターン８９とが離間されて形成されたパターンシートのいずれか一方のみを用いた場合には、デラミネーションや密着不良による形状欠陥が発生するという問題があり、さらには、このようなデラミネーションや密着不良により歩留まりや信頼性が低下するという問題があった。
【００１３】
また、上記の特許文献２に開示された製法を用いたとしても、用いるセラミックグリーンシート１０３ａ、１０３ｂと導体パターン１０５との厚み差が無いほどにセラミックグリーンシート１０３ａ、１０３ｂの厚みが薄くなった場合には、やはり、層数の増加によって導体パターン１０５による段差の影響が現れ、このため母体積層体１１３や切断後の積層成形体に発生するデラミネーションを解消できないという問題が依然として残っていた。
【００１４】
従って、本発明は、セラミックグリーンシートを薄層化して積層数を増加した場合にも、母体積層体の脱気を確実に行うことができるとともに、デラミネーションやクラックの発生を抑制できるセラミック積層体の製法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック積層体の製法は、積層された複数のセラミックグリーンシート間に矩形状の導体パターンとセラミックパターンとが形成された母体積層体を所定位置で切断して、側面に前記導体パターンの端面が交互に露出した積層成形体を複数個作製する工程を具備するセラミック積層体の製法であって、前記母体積層体は、前記セラミックグリーンシート上にて前記セラミックパターンが前記導体パターンの全周辺に離間して形成された第１のパターンシートと、前記セラミックグリーンシート上にて前記セラミックパターンが前記導体パターンの全周辺の傾斜面に重畳して形成された第２のパターンシートと、が積層されてなることを特徴とする。
【００１６】
また、上記セラミック積層体の製法では、母体積層体は、（ａ）第１のセラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該パターンと離間するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第１のパターンシートを形成する工程と、（ｂ）第２のセラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該導体パターン端部に形成された傾斜面と重畳するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第２のパターンシートを形成する工程と、（ｃ）前記第１のパターンシートと、前記第２のパターンシートとを一括して複数積層する工程とを経て作製されることが望ましい。
【００１７】
また、上記セラミック積層体の製法では、母体積層体は、（ａ）所定の基材表面に、セラミックグリーンシートを積層した後、該セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該パターンと離間するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第１のパターンシートを形成する工程と、（ｂ）所定の基材表面に、セラミックグリーンシートを積層した後、該セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該導体パターン端部に形成された傾斜面と重畳するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第２のパターンシートを形成する工程と、（ｃ）前記基材の表面に、前記（ａ）または（ｂ）工程を順次施し積層する工程と、を具備して作製されることが望ましい。
【００１８】
このような製法では、母体積層体を形成する場合に、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに対してセラミックパターンが所定間隔だけ離して形成された第１のパターンシートと、導体パターンの端部の傾斜面に対してセラミックパターンが重なるように形成された第２のパターンシートと、を積層することにより、前記第１のパターンシートだけを用いた場合の空隙や前記第２のパターンシートのみを用いた場合に発生するセラミックパターンの乗上げを低減できる。このため、これら第１のパターンシートあるいは第２のパターンシートのいずれか一方のみを用いた場合のようなデラミネーションや密着不良による形状欠陥の発生を抑制することができる。
【００１９】
さらに、母体積層体が逐次積層によって形成される製法によれば、積層時に、セラミックグリーンシートに発生するシワを防止でき、このためデラミネーションやクラックをさらに低減できる。
【００２０】
また、上記セラミック積層体の製法では、第１のパターンシート上のセラミックパターンは、導体パターンの全周辺に対して２５μｍ以上離間して形成されていることが望ましい。この場合、母体積層体からの脱気が促進され、導体パターンとグリーンシートとの密着性を向上できる。
【００２１】
さらに、本発明のセラミック積層体の製法では、導体パターンと、セラミックパターンの厚みが実質的に同一であることが望ましい。これにより、導体パターンの変形を防止できるとともに積層成形体の表面の平坦化が可能となる。
【００２２】
上記セラミック積層体の製法では、導体パターンの厚みをｔ１、セラミックグリーンシートの厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧０．５の関係を満足することが望ましい。本発明によれば、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンによる段差を解消できるが、特に、上記にように導体パターンの厚みとの厚み差が無いほどにセラミックグリーンシートが薄層化された場合に好適に用いることができる。
【００２３】
上記セラミック積層体の製法では、導体パターンおよびセラミックパターンの厚みが３μｍ以下であることが望ましい。このように導体パターンおよびセラミックパターンの厚みが３μｍ以下に薄く形成することにより、導体パターンの全周辺とセラミックパターン間に形成される凹部も無視できるほど小さくなり、段差を実質的になくすことができ、これによりデラミネーションやクラックを防止できる。
【００２４】
また、上記セラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート中のセラミック成分と、セラミックパターン中のセラミック成分とが実質的に同一組成物からなることが望ましく、さらには、上記セラミック積層体の製法では、母体積層体が、焼成後に積層セラミックコンデンサの容量部を構成すること、および、母体積層体が、焼成後に積層型圧電アクチュエータの振動部を構成することが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック積層体の製法を、積層セラミックコンデンサに適用した例について説明する。
【００２６】
（製法１）
積層セラミックコンデンサを構成するセラミックグリーンシート１を、図１（ａ）に示すように、まず、キャリアフィルム２上にセラミックスラリを塗布して形成する。
【００２７】
次に、図１（ｂ）に示すように、このセラミックグリーンシート１の一方主面上に導体ペーストを印刷して導体パターン３を所定間隔をおいて複数形成する。
【００２８】
この後、図１（ｃ１）に示すように、導体パターン３の周囲にセラミックペーストを印刷して、この導体パターン３とは離間されたセラミックパターン５が形成された第１のパターンシート４ａを形成する。この導体パターン３とセラミックパターン５とは厚みが実質的に同一であることが望ましい。
【００２９】
また、第１のパターンシート４ａの他に、図１（ｃ２）に示すように、セラミックグリーンシート１の表面に形成された導体パターン３の端部にセラミックパターン５が重なるように形成された第２のパターンシート４ｂを形成する。この場合も第１のパターンシート４ａと同様、導体パターン３の厚みによる段差を実質的に無くすようにセラミックペーストが印刷され、セラミックパターン５は導体パターン３の厚みと実質的に同一厚みとなることが望ましい。
【００３０】
なお、本発明の第１のパターンシート４ａでは、導体パターン３およびセラミックパターン５が形成されたセラミックグリーンシート１は、図２（ａ）に示したように、対向して形成された一対のエンドマージン側辺３ａと、対向して形成された一対のサイドマージン側辺３ｂを有する矩形状とされている。
【００３１】
また、セラミックグリーンシート１の一方主面側に、導体ペーストを印刷して形成された矩形状の導体パターン３が所定間隔Ｌ_１をおいて複数形成され、この導体パターン３間には、導体パターン３の厚みによる段差を実質的に無くすようにセラミックペーストを印刷して形成されたセラミックパターン５が所定間隔Ｌ_２をおいて形成されている。つまり、この場合、セラミックグリーンシート１の表面に形成された導体パターン３およびセラミックパターン５のそれぞれの外周端部は、図３（ａ）に示すように傾斜面７を有しており、第１のパターンシートでは、導体パターン３とセラミックパターン５とが離れて形成されていることを特徴とする。
【００３２】
また、第１のパターンシート４ａでは、導体パターン３のエンドマージン側辺３ａおよびサイドマージン側辺３ｂとセラミックパターン５との間隔Ｌ_２は２５μｍ以上離間した状態で形成されていることが望ましい。そして、この間隔Ｌ_２は、脱気を十分に行うという理由から、５０μｍ以上、また、積層加圧した際に、両方のパターン間へのセラミックグリーンシート１の埋没を抑制し、セラミック積層体の変形を抑えるという理由から、１００μｍ以下、特には７５μｍ以下が望ましい。
【００３３】
また、導体パターン３のサイドマージン側辺３ｂと対向するセラミックパターン５端部の傾斜面７の角度θ_２は、セラミックグリーンシート１に対して０．５°〜４０°の範囲であることが望ましく、特に、積層加圧した場合に、両方のパターン間へのセラミックグリーンシート１の埋没を抑制し、セラミック積層体の変形を抑えるという理由から、角度θ_２は１°〜２０°、さらに、２°〜１０°がより望ましい。このような傾斜面７とするには、セラミックペースト中の粘度特性をチクソトロピック性にすることが必要である。
【００３４】
また、導体パターン３のサイドマージン側辺３ｂの傾斜面７とセラミックパターン５の端部の傾斜面７との角度θ_１は１２０°〜１７９°の範囲であることが望ましく、特に、積層加圧した場合に、両方のパターン間へのセラミックグリーンシート１の埋没を抑制し、セラミック積層体の凹変形を抑えるという理由から、角度θ_１は、１３５°〜１７８°、さらに、密着性を高めるという理由から１５０°〜１７０°がより望ましい。
【００３５】
一方、第２のパターンシート４ｂでは、導体パターン３の端部にセラミックパターン５が重畳されていることを特徴とする。つまり、セラミックパターン５は、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、導体パターン３のエンドマージン側辺３ａおよびサイドマージン側辺３ｂに対して、導体パターン３に形成された傾斜面７の角度θ_２は前記第１のパターンシート４ａと同じ角度で形成されていることが望ましい。
【００３６】
また、この第２のパターンシート４ｂにおいては、導体パターン３の端部におけるセラミックパターン５との重なり幅Ｌ_３はセラミックパターン５による乗上げを抑制するという理由から０〜１００μｍであることが望ましく、特に、０〜５０μｍ、さらには、０〜３０μｍであることがより望ましい。
【００３７】
ここで、導体パターン３およびセラミックパターン５の厚みｔ１は、コンデンサの小型、高信頼性化という点から３μｍ以下、特には１μｍ以下であることが望ましい。さらには、セラミックグリーンシート１の厚みと、導体パターン３およびセラミックパターン５の厚みの関係は、導体パターン３およびセラミックパターン５の厚みをｔ１、第１および第２のセラミックグリーンシート４ａ、４ｂの厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧０．５の関係を満足するほどに、導体パターン３よる段差の影響が大きくなるような厚み差を構成する場合に、特に本発明の製法が好適である。そして、ｔ１／ｔ２比は０．７以上であることがさらに好ましい。
【００３８】
次に、図１（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、上記第１のパターンシート４ａおよび第２のパターンシート４ｂとを組み合わせて複数積層し母体積層体９を作製する。この場合、これらの第１のパターンシート４ａと第２のパターンシート４ｂとは任意の組み合わせで積層することもできるが、第１のパターンシート４ａが複数積層されたときに累積して発生する空隙や、第２のパターンシート４ｂが複数積層されたときに累積して発生するセラミックパターン５による乗上げを抑制する点で、これらの両パターンシート４ａ、４ｂとを交互に積層することがより望ましい。
【００３９】
そして、第１のパターンシート４ａおよび第２のパターンシート４ｂの積層数は、セラミックパターン５の乗上げや脱気性の影響が大きくなる１００層以上の場合に本発明は好適に用いられる。
【００４０】
さらに、この母体積層体９は、セラミックグリーンシート１間に、エンドマージン側辺３ａとサイドマージン側辺３ｂを有する矩形状の導体パターン３が複数介在しており、この導体パターン３は、エンドマージン側辺３ａが積層方向に対して一層毎に交互にずれるように形成されている。即ち、セラミックグリーンシート１を介して対向配置される導体パターン３は、エンドマージン側辺３ａがずれており、積層方向に見ると、エンドマージン側辺３ａが交互にずれている。尚、図１（ｄ１）はサイドマージン側辺３ｂを、図１（ｄ２）はエンドマージン側辺３ａを分割する断面図である。
【００４１】
次に、この母体積層体９を所定個所で切断して積層体成形体を作製する。この積層成形体の対向する側面には、導体パターン３のエンドマージン側辺３ａが交互に積層方向に一層毎に露出している。
【００４２】
この後、所定の雰囲気下、温度条件で焼成して複数のセラミック積層体である積層セラミックコンデンサが形成される。
【００４３】
以上のようなセラミック積層体の製法について具体的な例を挙げて説明する。
【００４４】
まず、キャリアフィルム２上にセラミックスラリを塗布し、スリップキャスト法によりセラミックグリーンシート１が形成される。ここで用いるキャリアフィルム２として、例えば、ＰＥＴフィルムからなるキャリアフィルム２が用いられ、薄層化したセラミックグリーンシート１の剥離性を良くするために、その表面にシリコン樹脂をコーティングして離型処理されていることが望ましい。
【００４５】
また、セラミックスラリは、例えば、セラミック粉末と、有機バインダと、この有機バインダを溶解する溶媒とを混合したものが好適に用いられる。
【００４６】
セラミック材料としては、ＢａＴｉＯ_３を主成分とし、これに耐還元性を付与する助剤を添加したものが好適に用いられる。
【００４７】
そして、このセラミックグリーンシート１に用いるセラミック粉末の平均粒径は、セラミックグリーンシート１の薄層化という理由から１．５μｍ以下が望ましく、また、高誘電性、高絶縁性という理由から０．１〜０．９μｍが望ましい。
【００４８】
このセラミックグリーンシート１の厚みは、小型、大容量化という理由から１〜４μｍであることが望ましい。
【００４９】
本発明の第１のパターンシート４ａおよび第２のパターンシート４ｂを形成するために用いられる導体ペーストは、金属粒子と、有機溶剤と、この有機溶剤に対して可溶性の有機粘結剤とを含有するものである。
【００５０】
また、この導体ペーストの粘度は、この導体ペースト中の金属粉末、有機粘結剤、有機溶媒を適正化して制御でき、このように導体ペーストの粘度特性を制御することにより導体パターン３の端部に傾斜面７を形成し、その角度を制御することができる。
【００５１】
導電性ペースト中に含まれる金属粒子としては、平均粒径０．０５〜０．５μｍの卑金属粒子が用いられる。卑金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄがあり、金属の焼成温度が一般の絶縁体の焼成温度と一致する点、およびコストが安いという点からＮｉが望ましい。
【００５２】
卑金属粒子の平均粒径は、金属粉末の分散性の向上と焼成時の金属肥大化を防止するために、０．１〜０．５μｍの範囲が望ましい。そして、緻密で表面平滑な金属膜を形成するという理由から卑金属の平均粒径は０．１５〜０．４μｍが望ましい。
【００５３】
また、導体ペーストには、固形分として、金属粉末以外に、導体パターン３の焼結性を抑えるために微細なセラミック粉末を混合して用いることが好ましく、導体パターン３の均一な粒子径の形成と、平滑性を向上させるために、セラミック粉末の粒径は０．０５〜０．３μｍが望ましい。
【００５４】
導体パターン３厚みは、コンデンサの小型、高信頼性化という点から３μｍ以下、特には１μｍ以下であることが望ましい。
【００５５】
また、セラミックペーストのバインダ組成は、導体パターン３を形成した導体ペーストと同組成もしくは異なる組成のセラミックペーストの両方を適用できるが、特に、導体ペーストの印刷と同じ条件を採用できることおよびセラミックグリーンシート１の表面からの粘結剤の揮発速度を一致させるという理由から、セラミックペーストは導体ペーストのバインダ組成と同じ組成であることが望ましい。
【００５６】
また、このセラミックスラリに用いるセラミック粉末組成は、セラミックグリーンシート１の粉末組成もしくは異なる粉末組成のセラミックペーストの両方を適用できるが、セラミックグリーンシート１とセラミックパターン５との密着性を高め、焼成収縮率を合致させるという理由から、セラミックペーストはセラミックグリーンシート１を形成するセラミックスラリと同じ粉末組成であることが望ましい。
【００５７】
また、このセラミックペーストの粘度は、このセラミックペースト中のセラミック粉末、有機粘結剤、有機溶媒等の添加量を適正化して制御でき、このことによりセラミックペーストにチクソトロピック性を付与することができる。そして、このようにセラミックペーストの粘度特性を制御することによりセラミックパターン５の端部に傾斜面７を形成し、その角度を制御することができる。
【００５８】
以上のようなセラミック積層体の製法では、上記のような第１のパターンシート４ａと第２のパターンシート４ｂとを組み合わせて積層することにより、第１のパターンシート４ａのみを積層した場合に累積されて発生する空隙や第２のパターンシート４ｂのみを積層した場合に累積されて発生するセラミックパターン５の乗上げを抑制でき、セラミック積層体の変形を抑制できるとともに、焼成後におけるデラミネーションやクラックを防止して歩留まりや信頼性を向上できる。
【００５９】
（製法２）
次に、本発明の、他の製法について、図４をもとに詳細に説明する。なお、この製法に用いるセラミックスラリ、導体ペーストおよびセラミックペースト、並びに、これらの組成物により形成されるセラミックグリーンシート、導体パターンおよびセラミックパターンは前記した製法１において用いたものに他ならない。
【００６０】
図４（ａ）に示すように、まず、基材１上に複数のセラミックグリーンシート１３ａを載置して、積層セラミックコンデンサのマージン部となる所定厚みの無電極部を形成する。
【００６１】
次に、図４（ｂ）に示すように、積層されたセラミックグリーンシート１３ａの最上層の一方主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターン１５を等間隔に離間して複数形成する。
【００６２】
この後、図４（ｃ）に示すように、導体パターン１５の周囲にセラミックペーストを印刷して、この導体パターン１５に対してセラミックパターン１７が離間した第１のパターンシート１８ａを形成する。
【００６３】
ここでセラミックグリーンシート１３ａ上に形成される導体パターン１５およびセラミックパターン１７は、前記した製法１において作製される導体パターン１５およびセラミックパターン１７と同様の形状および配置になるように形成される。即ち、図２および図３に示すパターン配置となる。
【００６４】
次に、図４（ｄ）に示すように、上記のように導体パターン１５およびセラミックパターン１７が形成されたセラミックグリーンシート１３ａの上面側に、これら導体パターン１５およびセラミックパターン１７を覆うように、別のセラミックグリーンシート１３ｂを重ね合わせて、導体パターン１５およびセラミックパターン１７とセラミックグリーンシート１３ｂとを密着させる。
【００６５】
次に、本発明では、例えば、図４（ｅ）に示すように、セラミックグリーンシート１３ｂの上面に導体パターン１５を形成した後、この導体パターン１５の端部に重なるようにセラミックパターン１７を形成して第２のパターンシート１８ｂを形成する。
【００６６】
この後は、所望の積層数になるように、図４（ｂ）〜（ｅ）の工程を繰り返し、最後に、再び、セラミックグリーンシート１３ａを用いて、図４（ａ）工程において形成したと同様の厚みの無電極部を形成して母体積層体２３を形成する。
【００６７】
この場合も、製法１において示した積層方法と同様、第１のパターンシート１８ａと第２のパターンシート１８ｂとを交互に積層することが望ましいが、交互積層による方法の他に任意に組み合わせて積層することも可能である。
【００６８】
なお、本発明は、上記したように、セラミックグリーンシート１３ａもしくは１３ｂを重ね合わせた後に、逐次、その上面にスクリーン印刷により導体パターン１５やセラミックパターン１７を形成していく工法である。この点、導体パターン１５やセラミックパターン１７を予め形成したセラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂを複数準備して一括積層する工法に比較して積層時の位置ずれを含みにくいことから、形成された母体積層体２３中の導体パターン１５およびセラミックパターン１７の位置精度は印刷精度のみの位置ずれだけで済むため、積層精度が良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、サイドマージンやエンドマージンを小さくでき、しいては、セラミック積層体の小型化にも対応が可能となる。
【００６９】
なお、本発明の製法では、図５に示すように、セラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂは、キャリアフィルム３０が貼り合わされたものであることがよく、この場合、キャリアフィルム３０のついたセラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂを重ね合わせた後に前記キャリアフィルム３０を剥離する。この方法によれば、セラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂがキャリアフィルム３０によって支持されているために、導体パターン１５やセラミックパターン１７の上面側に重ね合わせた後に加圧加熱して密着させる場合においてもセラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂの伸びや変形を抑制することもできる。また、この方法ではセラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂ自体を吸着することがないため、セラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂの欠陥を防止することができる。
【００７０】
図４（ｆ１）は母体積層体１３のサイドマージン側、図４（ｆ２）はエンドマージン側の断面図である。図４（ｆ１）、（ｆ２）に示すように、この母体積層体２３を点線部Ｃで切断して積層成形体を形成した後、さらに、この積層成形体を所定の雰囲気および温度条件下で焼成して、外部導体を形成してセラミック層と内部電極層を具備する積層セラミックコンデンサを形成する。
【００７１】
この製法によれば、導体パターン１５やセラミックパターン１７の形成精度がさらに良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、積層数を増大しても導体パターン１５の形成精度には影響しないことから、セラミック積層体の高積層化や大型化を実現できる。
【００７２】
また、図６（ａ）〜（ｆ２）に示すように、本発明の製法において、母体積層体２３は、セラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂの主面上における導体パターン１５が形成される領域を囲む部分にセラミックパターン１７を形成した後に、該セラミックパターン１７の内側に導体パターン１５を形成して作製することもできる。この場合、セラミックパターン１７の後に形成される導体パターン１５の印刷時の乗上げを抑制するとともに、にじみによるパターンの広がりを防止するという理由から、セラミックパターン１７の周辺部の傾斜面の角度がセラミックグリーンシート１３ａ、１３ｂの主面に対して０．５°以上であることが望ましく、特に、その角度は１〜４０°であることが望ましい。この場合も導体パターン１５がセラミックパターン１７の周辺部の傾斜面に重なっていることがより望ましい。
【００７３】
【実施例】
実施例１
セラミック積層体の一つである積層セラミックコンデンサを以下のように作製した。
【００７４】
セラミックグリーンシートは、ＢａＴｉＯ_３を主成分とするセラミック粉末に耐還元性の助剤を添加し、これに有機バインダと有機溶剤とを混合してセラミックスラリを作成し、ダイコーター法を用いてポリエステルより成る帯状のキャリアフィルム上に成膜した。厚みは２μｍとした。
【００７５】
導体ペーストは、平均粒径０．２μｍのＮｉ粉末４５重量％と、有機粘結剤と有機溶媒からなるビヒクル５５重量％とを３本ロールで混練して調製した。
【００７６】
また、セラミックパターン用のセラミックペーストは、上記のセラミックスラリの一部をＢａＴｉＯ_３の粒子径が０．５μｍになるまで粉砕し、導電ペーストと同様にペースト化して調製した。セラミックペーストはチクソトロピック性を有するように粘度調整した。
【００７７】
次に、得られたセラミックグリーンシートの主面状に、１５０ｍｍ角の印刷スクリーンを有するスクリーン印刷装置を用いて、上記した導体ペーストを矩形状に印刷し、乾燥させ、平均厚み１μｍの導体パターンを形成した。その際、導体パターンの外周端部の傾斜面の角度を変化させた。
【００７８】
さらに、このセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンの周囲に、図３（ａ）に示すように、導体パターンのサイドマージン側辺およびエンドマージン側辺とは、２５μｍ（Ｌ_２）だけ離間するように、１５０ｍｍ角の印刷スクリーンを用いてセラミックペーストを印刷、乾燥させ、導体パターンとともにセラミックパターンが塗布形成された第１のパターンシートを作製した。
【００７９】
また、図３（ｂ）に示すように、導体パターンの端部に重なるようにセラミックパターンを形成して第２のパターンシートを作成した。この場合、サイドマージン側辺およびエンドマージン側辺とは、１０μｍ（Ｌ_３）だけ重畳するように、導体パターンおよびセラミックパターンの外周端部の傾斜面の角度θ_２を５°とした。
【００８０】
次に、これらの第１のパターンシートおよび第２のパターンシートを用いて３００層一括積層し、さらにその上下に、導体パターン、セラミックパターンが形成されていないセラミックグリーンシートを各１０枚積層し、第１回目の加圧プレスを行い、１００個の母体積層体を形成した。積層方法は第２のパターンシートと第１のパターンシートとを交互に積層したもの、その他に重畳パターン２層毎に１層の第１のパターンシートを挿入したものを作製した。
【００８１】
この条件で作製した母体積層体は、セラミックグリーンシートが完全に密着されていない状態であり、導体パターンのサイドマージン側辺、エンドマージン側辺と、セラミックパターン間、即ち、導体パターンおよびセラミックパターンのグリーンシートで囲まれる部分に、僅かな空間が形成されていた。
【００８２】
次に、この母体積層体を温度１００℃、圧力２０ＭＰａで第２回目の積層プレスを行い、母体積層体内のエアを脱気するとともに、導体パターンを塗布したセラミックグリーンシートおよびその上下のセラミックグリーンシートと同一材料からなるセラミックグリーンシートを積層して完全に密着一体化させた。
【００８３】
次に、この母体積層体を積層方向に格子状に切断して、導体パターンのエンドマージン側端が側面に交互に露出する積層体成形体を得た。次に、この積層体成形体を大気中２５０℃に加熱し、脱バイ処理を行った。この後、１０^−７Ｐａの酸素／窒素雰囲気中、１２５０℃で２時間焼成し、さらに、１０^−２Ｐａの酸素窒素雰囲気中にて９００℃で４時間の再酸化処理を行い、セラミック積層体を得た。焼成後、セラミック焼結体の端面にＣｕペーストを９００℃で焼き付け、さらにＮｉ／Ｓｎメッキを施し、内部導体と接続する外部導体を形成した。
【００８４】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅０．８ｍｍ、長さ１．６ｍｍであった。また内部導体に起因する段差はなく、この内部導体は湾曲することなく平坦であった。
【００８５】
次に、焼成後に得られた１００個の積層セラミックコンデンサについて、端面及び側面からそれぞれ研磨し、内部導体周縁部のデラミネーションの発生率を評価した。また、焼成後の積層セラミックコンデンサ３００個について、３００℃の半田槽に１秒間浸漬した後、引き上げる熱衝撃試験を施したものについてもデラミネーションの発生率を評価した。静電容量のばらつきは、焼成後の積層セラミックコンデンサ１００個の静電容量の測定値から算出した。
【００８６】
さらに、比較例として、第１のパターンシートのみあるいは第２のパターンシートのみにより作製し、本発明の試料と同様の評価を行った。
【００８７】
【表１】

【００８８】
この表１の結果から、第１のパターンシートと第２のパターンシートとを組み合わせて積層し作製した試料Ｎｏ．３、４では、密着不良が無く、焼成後および熱衝撃試験後のデラミネーションも０％であった。また、静電容量のばらつきも、いずれの試料とも２％にできた。
【００８９】
一方、第１のパターンシートのみを用いて作製した試料Ｎｏ．１では、エア溜まりが発生し、また焼成後にデラミネーションが７％発生した。また、第２のパターンシートのみを用いて作製した試料Ｎｏ．２では、セラミックパターンによる導体パターン上への乗り上げのために凹凸ができ、焼成後および熱衝撃試験後において５％のデラミネーション発生となった。静電容量のばらつきも試料１、２においてそれぞれ２．６．２．７％と大きかった。
【００９０】
実施例２
次に、前記製法２の工法を用いて試料を作製した。得られたセラミックグリーンシートを複数枚支持体上に載置した。次に、（ａ）その主面状に、スクリーン印刷装置を用いて、導体パターンを印刷し、次に、この導体パターンの周囲に離間してセラミックパターンを形成した（第１のパターンシート）。この場合、導体パターンの厚みは１．４μｍとした。また、セラミックパターンの傾斜面はセラミックペーストの粘度とレジストの傾斜角により調整した。
【００９１】
次に、（ｂ）この導体パターンとともにセラミックパターンが塗布形成されたセラミックグリーンシートの上面に、再び、セラミックグリーンシートを重ね合わせた。
【００９２】
次に、（ｃ）このセラミックグリーンシートの表面に、再び、上記と同様所定間隔をおいて導体パターンを形成し、さらに、この導体パターンの周囲に、今度は、この導体パターンの端部にセラミックパターンが一部重なるように形成した（第２のパターンシート）。
【００９３】
次に、（ａ）〜（ｃ）工程を３００回繰り返しさらにその上に、導体パターンおよびセラミックパターンが形成されていないセラミックグリーンシートを各１０枚積層し、第１回目の加圧プレスを行い母体積層体を形成した。なお、上記の工程においては、いずれもセラミックグリーンシートを重ね合わせる毎にキャリアフィルムを剥離する工法を用いた。第１のパターンシートと第２のパターンシートとは上記のように交互に積層する場合の他に、第２のパターンシート２層ごとに第１のパターンシートを積層して形成した試料も作製した。
【００９４】
次に、この工程で作製した母体積層体を格子状に切断して積層体成形体を得、この後、実施例１と同じ条件で脱バイ、焼成を行って積層セラミックコンデンサであるセラミック積層体を作製し、これも実施例１と同様の評価を行った。
【００９５】
なお、本製法においては、セラミックグリーンシートの主面上にセラミックパターンを形成した後に導体パターンを形成する工法を用いたが、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成する工法においても同様の結果が得られた。
【００９６】
比較例として、実施例１と同じように、第１パターンシートあるいは第２パターンシートのみを用いて形成した試料を作製して本発明の試料と同様の評価を行った。
【００９７】
【表２】

【００９８】
表２の結果から明らかなように、本発明である第１のパターンシートと第２のパターンシートとを組み合わせて作製した試料Ｎｏ．７、８では、エア溜まりもなく、焼成後及び熱衝撃試験後もデラミネーションが全く発生しなかった。特に、本製法においては、静電容量のばらつきを１．６％以下にできた。
【００９９】
一方、第１のパターンシートあるいは第２のパターンシートのいずれか一方のみを用いて作製した試料Ｎｏ．５、６では、実施例１の場合と同様に、エア溜まりや焼成後および熱衝撃試験後に多くのデラミネーションが発生した。また、これらは静電容量のばらつきも試料Ｎｏ．５、６において、それぞれ２．５、２．４％と大きかった。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、母体積層体を、導体パターンに対して、セラミックパターンを所定間隔だけ離して形成した第１のパターンシートと、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンの端部の傾斜面に対してセラミックパターンが重なるように形成された第２のパターンシートと、を積層して形成することにより、第１のパターンシートだけを用いた場合の空隙や第２のパターンシートのみを用いた場合に発生するセラミックパターンの乗上げを低減でき、デラミネーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック積層体を製造するための工程図を示す。
【図２】（ａ）は本発明の第１のパターンシート、（ｂ）は重畳を示す概略斜視図である。
【図３】本発明のセラミックグリーンシート上の導体パターンの周囲にセラミックパターンを形成した上を示すもので、（ａ）はサイドマージン側辺を分割する断面図、（ｂ）はエンドマージン側辺を分割する断面図である。
【図４】本発明の、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成し、逐次積層工程を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図５】図４のセラミック積層体の製法において、キャリアフィルムのついたセラミックグリーンシートを用い、重ね合わせ後に剥離する工程を具備する工程を示す工程図である。
【図６】本発明の、セラミックパターンを形成した後に導体パターンを形成し、逐次積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図７】従来のセラミック積層体を製造するための工程図を示すもので、（ａ）は導体パターンの全周囲に重なるようにセラミックパターンを形成した断面図、（ｂ）は、導体パターンのサイドマージン周辺のみに重畳させ、エンドマージン周辺には重畳させないセラミックパターンを形成した平面図である。
【図８】セラミックグリーンシート上に導体パターンのみを形成し、逐次積層を行う、従来のセラミック積層体を製造するための工程図である。
【符号の説明】
１、１３ａ、１３ｂセラミックグリーンシート
３、１５導体パターン
３ａエンドマージン側辺
３ｂサイドマージン側辺
４ａ、１８ａ第１のパターンシート
４ｂ、１８ｂ第２のパターンシート
５、１７セラミックパターン
７傾斜面
９、２３母体積層体

Claims

積層された複数のセラミックグリーンシート間に矩形状の導体パターンとセラミックパターンとが形成された母体積層体を所定位置で切断して、側面に前記導体パターンの端面が交互に露出した積層成形体を複数個作製する工程を具備するセラミック積層体の製法であって、前記母体積層体は、前記セラミックグリーンシート上にて前記セラミックパターンが前記導体パターンの全周辺に離間して形成された第１のパターンシートと、前記セラミックグリーンシート上にて前記セラミックパターンが前記導体パターンの全周辺の傾斜面に重畳して形成された第２のパターンシートと、が積層されてなることを特徴とするセラミック積層体の製法。
母体積層体は、（ａ）第１のセラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該パターンと離間するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第１のパターンシートを形成する工程と、（ｂ）第２のセラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該導体パターン端部に形成された傾斜面と重畳するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第２のパターンシートを形成する工程と、（ｃ）前記第１のパターンシートと、前記第２のパターンシートとを一括して複数積層する工程とを経て作製されることを特徴とする請求項１記載のセラミック積層体の製法。
母体積層体は、（ａ）所定の基材表面に、セラミックグリーンシートを積層した後、該セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該パターンと離間するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第１のパターンシートを形成する工程と、（ｂ）所定の基材表面に、セラミックグリーンシートを積層した後、該セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを所定間隔をおいて複数形成した後に、該導体パターンの周囲に、該導体パターン端部に形成された傾斜面と重畳するようにセラミックペーストを印刷してセラミックパターンを形成して第２のパターンシートを形成する工程と、（ｃ）前記基材の表面に、前記（ａ）または（ｂ）工程を順次施し積層する工程と、を具備して作製されることを特徴とする請求項１に記載のセラミック積層体の製法。
第１のパターンシート上のセラミックパターンは、導体パターンの全周辺に対して２５μｍ以上離間して形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
導体パターンと、セラミックパターンの厚みが実質的に同一であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
導体パターンの厚みをｔ１、セラミックグリーンシートの厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧０．５の関係を満足することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
導体パターンおよびセラミックパターンの厚みが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
セラミックグリーンシートに含まれるセラミック成分と、前記セラミックパターンに含まれるセラミック成分とが実質的に同一組成物からなることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
母体積層体が、焼成後に積層セラミックコンデンサの容量部を構成することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
母体積層体が、焼成後に積層型圧電アクチュエータの振動部を構成することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。