JP2008147211A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れ精密で精度良く焼結体の４側面に外部電極を形成することができる積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】焼結体１の対向する一対の一方側面を保持板で挟持して一対の他方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、硬化して外部電極となる電極層１９を形成し、その後、前記焼結体１の他方側面を保持板２２で挟持して一方側面に塗布ローラ２６を当接し電極材料を転写塗布し、硬化して外部電極となる電極層１９を形成して、略直方体形状の焼結体１の４側面に外部電極となる電極層１９を形成する積層セラミック電子部品の製造方法であるので、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品の製造においても、先に形成した他の側面の電極層を損傷することがなく、精密で精度の良い外部電極を優れた生産性で形成することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは略直方体形状の焼結体の４側面のうち少なくとも３側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。

従来、略直方体形状の焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品としては、チップ状の一体化したセラミック焼結体の内部に、インダクタとコンデンサとを設けたＬＣ複合部品やインダクタとバリスタとを設けた複合部品が知られている。これらの複合型の積層セラミック電子部品は、外部接続用端子すなわち外部電極を多数有するため、略直方体形状のセラミック焼結体の４側面に外部電極を形成する必要がある。

そして、セラミック焼結体の４側面に外部電極を形成した複合型の積層セラミック電子部品として、例えば、特許文献１が知られており、この特許文献１においては、焼結体の４側面に外部電極を形成する方法として、詳細は開示されていないが、導電性ペーストを印刷し焼付けを行い形成する方法が開示されている。
特開平５−３１５１３９号公報

しかしながら、上記のような、導電性ペーストを印刷して形成する方法では、焼結体の４側面それぞれに外部電極を形成するためには、４側面それぞれについて導電性ペーストの印刷塗布および焼付けを順次繰り返して行う必要があり、数多くの工数を要し生産性が劣るという課題があった。また、数多くの工数を要し生産性が劣るばかりでなく、４側面に印刷塗布した導電性ペーストの焼付けを１回のみで行う場合には、導電性ペースト膜が十分に硬化していないために、後の側面に導電性ペーストを印刷塗布する時に、先に印刷塗布した他の側面の導電性ペースト膜を損傷し、精密で精度の良い外部電極を形成することが困難であるという課題を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品においても、生産性に優れ、精密で精度の良い外部電極を形成することができる積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、略直方体形状の焼結体の対向する一対の一方側面を保持板で挟持して前記焼結体の前記一方側面に直交する対向する一対の他方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、前記電極材料を硬化して外部電極となる電極層を形成し、その後、前記焼結体の前記電極層を形成した前記他方側面を保持板で挟持して前記焼結体の前記一方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、前記電極材料を硬化して外部電極となる電極層を形成して、略直方体形状の焼結体の４側面のうち少なくとも３側面に外部電極となる電極層を形成する積層セラミック電子部品の製造方法であり、これにより、一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成した後に、もう一方の一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成する方法であるので、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品の製造においても、先に形成した他の側面の電極層を損傷することがなく、精密で精度の良い外部電極を優れた生産性で形成することができる。

本発明の積層セラミック電子部品の製造方法によれば、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品においても、精密で精度の良い外部電極を形成することができ、高品質な積層セラミック電子部品を、歩留まり良くまた生産性良く製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態における積層セラミック電子部品の製造方法について、一つのセラミック焼結体内に複数組のバリスタ機能とインダクタ機能とを形成した複合型の積層セラミック電子部品の製造方法を例に、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
本発明の一実施の形態における、複合型の積層セラミック電子部品の製造方法について、以下に説明する。

まず、酸化亜鉛を主成分としたセラミック粉末と有機バインダーからなるバリスタ材料の生シートを作製した。この時、生シートの厚みは約３０ミクロンとした。次に、上記バリスタ材料の生シート上にバリスタを形成するための内部電極パターンとインダクタを形成するための導体パターンとからなる内部電極を、スクリーン印刷法により銀粉末を主成分とする導電ペーストを印刷し乾燥して形成した。次に、上記生シートおよび内部電極を形成した生シートを積層して積層体ブロックを作製した。

次に、積層体ブロックを所定の大きさに切断し、個片の積層体とした。この積層体を最高温度約５００℃で有機バインダー成分を除去し、その後、最高温度１０００〜１１００℃で焼成して、焼結体を得た。次いで、焼結体をバレル研磨し、図１に示すように、略直方体形状のセラミック焼結体１の４側面、すなわち前面２、後面３、右側面４、左側面５に内部電極６を十分に露出させた。なお、焼結体１の寸法は、前面２および後面３の幅（長手方向）が２．０ｍｍ、側面の幅（短手方向）が１．２ｍｍ、また厚みが０．６５ｍｍ、さらに前面２および後面３に露出した各内部電極の中心間間隔が０．５ｍｍの２０１２タイプとした。

次に、セラミック焼結体１の４側面に、内部電極６に接続する外部電極となる電極層を形成した。外部電極となる電極層の形成方法について、以下に詳細に説明する。

まず、以下のようにして、略直方体形状の焼結体１の４側面のうち一方の２側面、すなわち前面２および後面３に外部電極となる電極層を形成する。

図２に示すように、整列板７で焼結体１を長手方向に整列させた後、焼結体１を吸着ピン８で吸着し上方に持ち上げた後、９０度回転し横向きとしてからガイドレール１０に置く。次に、押し出し棒９を用いて焼結体１を押し出し、Ｖ字形の突起１１で一対の櫛歯１３間を押し広げ、保持板１２の櫛歯１３間に焼結体１を挿入する。この時、焼結体１の内部電極が露出した前面２、後面３が水平になるよう挿入される。続いて、Ｖ状の突起１１を上方に移動させることで焼結体１の右側面４、左側面５を保持板１２の櫛歯１３で挟持する。

一方、電極材料の塗布部を準備する。図３および図４に示すように、凸部１７を有する塗布ローラ１６を回転した状態で、塗布ローラ１６の表面に銀粉末と加熱硬化型の樹脂を主成分とする導電性ペーストである電極材料１８（図３では図示せず）を供給し、凸部１７に対応する凹部１５を有する掻き取り板１４を塗布ローラ１６に押し当て、塗布ローラ１６の凸部１７に電極材料１８を保持させるとともに塗布ローラ１６の表面に付着した余分な電極材料１８の掻き取りを行い、電極材料１８の塗布部を準備する。図３に示す例では、１個の焼結体１当たり４個の凸部１７を塗布ローラ１６に有している。

次に、第一ステーションで、図５に示すように、保持板１２の櫛歯１３で挟持した焼結体１の前面２に、電極材料１８（図示せず）を付着させた塗布ローラ１６の回転を停止した状態で凸部１７を当接し、電極材料１８を焼結体１の前面２に転写して塗布する。その後、塗布ローラ１６を焼結体１から離間する。続いて、塗布ローラ１６を垂直下部方向に移動し、焼結体１の前面２の下部稜部に塗布ローラ１６を停止した状態で凸部１７を当接し、塗布ローラ１６を上方向に回転させ下部稜部に回り込み電極を塗布する。その後、塗布ローラ１６を焼結体１から離間する。続いて、塗布ローラ１６を垂直上部方向に移動し前面２の上部稜部に塗布ローラ１６を停止した状態で凸部１７を当接し、塗布ローラ１６を下方向に回転させ上部稜部に回り込み電極を塗布する。

次いで、焼結体１を挟持した保持板１２を第二ステーションに移動し、第一ステーションと同様の動作で、凸部１７に電極材料１８を保持した塗布ローラ１６の回転を停止した状態で焼結体１に凸部１７を当接し、電極材料１８を焼結体１の後面３に転写して塗布する。さらに、後面３の下部稜部に回り込み電極、次に、後面３の上部稜部に回り込み電極を形成する。

次に、前面２および後面３に電極材料１８が塗布形成された焼結体１を挟持した保持板１２を乾燥ゾーンに入れ、電極材料１８の溶剤分を乾燥する。乾燥は、例えば温度約１５０℃、時間約１０分で行う。

次いで、上記の電極材料１８を乾燥した焼結体１を挟持した保持板１２に対して、図２に示したＶ形状の突起１１を下降させて、保持板１２の櫛歯１３間に突起１１を挿入し櫛歯１３間を広げ、保持板１２の後方から圧縮空気を吹き付け、焼結体１を受け箱（図示せず）に投入し焼結体１を保持板１２から分離する。

次に、焼結体１をニッケルの線材の網の上に所定の数量を載せ、その状態で加熱炉の中に投入し電極材料１８の硬化を行い焼結体１と電極材料１８の結合を強固にする。この際の硬化温度は３００℃、硬化時間は４０分とした。これにより、図６に示すように、焼結体１の４側面のうち一方の２側面、すなわち前面２および後面３への外部電極となる電極層１９の形成が完了する。

さらに、以下のようにして、略直方体形状の焼結体１の４側面のうち他方の２側面、すなわち右側面４および左側面５に外部電極となる電極層を形成する。

まず、上記で図２を用いて説明したと同様に、整列板７で焼結体１を長手方向に整列させた後、焼結体１を吸着ピン８で吸着し上方に持ち上げた後、今度は９０度回転せず長手方向のままで図２のガイドレール１０とは異なる幅狭のガイドレール（図示せず）に置く。一方、図２の保持板１２とは異なる幅狭の櫛歯間を有する保持板２２（図示せず）を準備し、図２の保持板１２と同様に配置する。次に、押し出し棒９を用いて焼結体１を押し出し、Ｖ字形の突起１１で一対の櫛歯２３間を押し広げ、保持板２２の櫛歯２３間に焼結体１を挿入する。この時、焼結体１の内部電極６が露出した右側面４、左側面５が水平になるよう挿入されている。続いて、Ｖ状の突起１１を上方に移動させることで焼結体１の前面２および後面３を保持板２２の櫛歯２３で挟持する（図７参照）。

一方、電極材料の塗布部を準備する。図７に示すように、凸部２７を有する塗布ローラ２６を回転した状態で、塗布ローラ２６の表面に銀粉末と加熱硬化型の樹脂を主成分とする導電性ペーストである電極材料１８（図示せず）を供給し、凸部２７に対応する凹部２５を有する掻き取り板２４を塗布ローラ２６に押し当て、塗布ローラ２６の凸部２７に電極材料１８を保持させるとともに塗布ローラ２６の表面に付着した余分な電極材料１８の掻き取りを行い、電極材料１８の塗布部を準備する。図７に示す例では、１個の焼結体１当たり１個の凸部２７を塗布ローラ２６に有している。

次に、上記で図５を用いて説明したと同様に、第一ステーションで、保持板２２により挟持した焼結体１の右側面４に、電極材料１８を付着させた塗布ローラ２６の回転を停止した状態で凸部２７を当接し、電極材料１８を焼結体１の右側面４に転写して塗布する。さらに、右側面４の下部稜部に回り込み電極、次に右側面４の上部稜部に回り込み電極を形成する。なおこの時、前面２、後面３に塗布、硬化された電極層１９の損傷を避けるため、塗布ローラ２６を焼結体１に当接する際に発生する焼結体１の保持板２２内での移動量を最小限とする。

次いで、焼結体１を挟持した保持板２２を第二ステーションに移動し、第一ステーションと同様の動作で、凸部２７に電極材料１８を保持した塗布ローラ２６の回転を停止した状態で焼結体１に凸部２７を当接し、電極材料１８を焼結体１の左側面５に転写して塗布する。さらに、左側面５の下部稜部に回り込み電極、次に左側面５の上部稜部に回り込み電極が形成する。なおこの時、右側面４の塗布と同様に塗布ローラ２６が焼結体１に当接する際に発生する焼結体１の保持板２２内での移動量を最小限とする。

次に、右側面４および左側面５に電極材料１８が塗布形成された焼結体１を挟持した保持板２２を乾燥ゾーンに入れ、電極材料１８の溶剤分を乾燥する。乾燥は、例えば温度約１５０℃、時間約１０分で行う。

次いで、上記の電極材料１８を乾燥した焼結体１を挟持した保持板２２に対して、図２に示したＶ形状の突起１１を下降させて、保持板２２の櫛歯２３間に突起１１を挿入し櫛歯２３間を広げ、保持板２２の後方から圧縮空気を吹き付け、焼結体１を受け箱（図示せず）に投入し焼結体１を保持板２２から分離する。

次に、上記で説明したと同様に、焼結体１をニッケルの線材の網の上に所定の数量を載せ、その状態で加熱炉の中に投入し電極材料１８の硬化を行い右側面４と左側面５に塗布された電極材料１８と焼結体１の結合を強固にする。この際の硬化は前面２、後面３と同様に、硬化温度は３００℃、硬化時間は４０分とした。これにより、焼結体１の４側面への外部電極となる電極層１９の形成が完了する。

次に、メッキ装置を用いて、焼結体１の４側面の電極層１９上にめっき層を形成する。めっき層は、まずＮｉめっきを約２ミクロンの厚みで形成し、次いでＳｎめっきを同じく約２ミクロンの厚みで形成する。これにより、電極層１９とめっき層とからなる外部電極２９が形成でき、本発明の製造方法による一つのセラミック焼結体内にバリスタ機能とインダクタ機能とを有し、焼結体１の４側面に外部電極２９を形成した図８に示す複合型の積層セラミック電子部品３０が完成する。

なお、上記の実施の形態においては、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品の製造方法について説明したが、上記本実施の形態と同様にして、焼結体の一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成した後に、もう一方の一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成することにより、焼結体の４側面のうち３側面に外部電極を形成する場合にも、同様の効果が得られる。

以上説明したように、本発明の積層セラミック電子部品の製造方法は、焼結体の対向する一対の一方側面を保持板で挟持して一対の他方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、硬化して外部電極となる電極層を形成し、その後、前記焼結体の他方側面を保持板で挟持して一方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、硬化して外部電極となる電極層を形成して、略直方体形状の焼結体の４側面のうち少なくとも３側面に外部電極となる電極層を形成する積層セラミック電子部品の製造方法であるので、従来の印刷で形成する方法のように、４側面それぞれについて導電性ペーストの印刷塗布および焼付けを順次４回繰り返して行う必要がなく、２回の塗布、硬化で済み、工数が半減し生産性に優れるという効果がある。

また、焼結体の一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成した後に、もう一方の一対の側面に、電極材料を転写塗布し硬化して外部電極となる電極層を形成する方法であるので、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品の製造においても、先に形成した他の側面の電極層を損傷することがなく、精密で精度の良い外部電極となる電極層を形成することができる。

また、塗布ローラの電極材料の転写塗布部は、凸部としているので、内部電極と電気的に接続する電極層が、狭い間隔であっても、隣り合う外部電極同士で短絡する事なく、精密に精度良く形成することができる。また、焼結体は保持板で挟持して保持するので、スクリーン印刷等の印刷により形成する方法に比較して、焼結体の保持方法が容易で、かつ保持精度が良く、その結果、形成した外部電極となる電極層の精度が良いという効果がある。

なお、上記の実施の形態においては、塗布ローラ１６および２６は、材質として焼入鋼を用い、直径が凸部１７および２７で８．４ｍｍとし、焼結体１に当接した際に、この塗布ローラの凸部１７および２７の表面が焼結体１の前面２、後面３、右側面４、および左側面５にほぼ直線的に接するように焼結体１より十分に大きくしている。

なお、上記の実施の形態においては、電極材料１８として、銀粉末と加熱硬化型の樹脂を主成分とする導電性ペーストを用いたが、電極材料１８としては、各種の導電性ペーストを用いることができ、銀、銅、またはその他の金属粉末とガラスフリットを主成分とする焼き付けタイプの導電性ペーストを用いても良い。その場合には、加熱硬化に代えて、約７００℃以上の高温で１０分程度保持して焼き付けを行う

本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、焼結体の４側面に外部電極を有する積層セラミック電子部品においても、精密で精度の良い外部電極を形成することができ、高品質な積層セラミック電子部品を、歩留まり良くまた生産性良く製造することができるので、外部電極を多数有する複合型の積層セラミック電子部品の製造方法として特に有用である。

本発明の実施の形態におけるセラミック焼結体の斜視図 同、焼結体を整列し保持板に挟持する状態を説明するための斜視図 同、塗布ローラと掻き取り板の関係を説明するための図 同、保持板に挟持した焼結体と塗布ローラの関係を説明するための図 同、焼結体の一対の側面に電極材料を塗布する状態を説明するための斜視図 同、焼結体の一対の側面に電極層を形成した状態を示す斜視図 同、焼結体のもう一方の一対の側面に電極材料を塗布する状態を説明するための斜視図 同、積層セラミック電子部品の完成品の状態を示す斜視図

符号の説明

１ 焼結体
２ 前面
３ 後面
４ 右側面
５ 左側面
６ 内部電極
７ 整列板
８ 吸着ピン
９ 押し出し棒
１０ ガイドレール
１１ 突起
１２、２２ 保持板
１３、２３ 櫛歯
１４、２４ 掻き取り板
１５、２５ 凹部
１６、２６ 塗布ローラ
１７、２７ 凸部
１８ 電極材料
１９ 電極層
２０ マイクロメーター
２９ 外部電極
３０ 積層セラミック電子部品

Claims (3)

1. 略直方体形状の焼結体の対向する一対の一方側面を保持板で挟持して前記焼結体の前記一方側面に直交する対向する一対の他方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、前記電極材料を硬化して外部電極となる電極層を形成し、その後、前記焼結体の前記電極層を形成した前記他方側面を保持板で挟持して前記焼結体の前記一方側面に塗布ローラを当接し電極材料を転写塗布し、前記電極材料を硬化して外部電極となる電極層を形成して、略直方体形状の焼結体の４側面のうち少なくとも３側面に外部電極となる電極層を形成する積層セラミック電子部品の製造方法。
2. 電極材料は、加熱硬化型の樹脂を主成分とする導電性ペーストである請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
3. 塗布ローラの電極材料の転写塗布部は、凸部である請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。

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