JP2003205495A - グリーンシートの積層装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カット刃によるグリーンシートのカットミスや
剥離ミス、付着物が塊となって積層体に入るといった問
題を解消できるグリーンシートの積層装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】受圧テーブル６上に、キャリアフィルム２
により裏打ちされたグリーンシート３を吸引保持し、吸
着面１０ｂを有する吸着ヘッド１０と受圧テーブル６と
を接近させ、カット刃１８でグリーンシート３を閉ルー
プ状にカットした後、キャリアフィルム２から吸着面上
に移し替えて複数枚のグリーンシート３をカット刃１８
で囲まれた吸着面上に熱圧着積層させるグリーンシート
の積層装置において、カット刃１８をグリーンシート３
のガラス転移温度以下に冷却する手段２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受圧テーブル上に
キャリアフィルムにより裏打ちされたグリーンシートを
吸引保持し、吸着面を有する吸着ヘッドと受圧テーブル
とを接近させ、グリーンシートをキャリアフィルムから
吸着ヘッド上に移し替えて熱圧着積層させるグリーンシ
ートの積層装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層コンデンサなどの積層型電子
部品を製造する方法として、キャリアフィルムに裏打ち
された連続状グリーンシートを受圧テーブル上にシート
送り機構により搬送、位置決めし、このグリーンシート
にカット刃を持つ吸着ヘッドを接近させ、カット刃によ
って閉ループをなすカット線を形成した後、カット刃内
にグリーンシートを熱圧着して積層体を形成する方法が
知られている（特許第２５０４２７６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、吸着ヘッド
の吸着面にグリーンシートを熱圧着するとき、カット刃
の内側にグリーンシートが積層されるので、カット刃は
７０℃以上もの高温にさらされる。このような高温のカ
ット刃で５μｍ以下の薄層グリーンシートをカットし、
そのカット刃内に熱圧着積層する場合、カット刃の温度
がグリーンシートのガラス転移温度（例えば５０℃〜８
０℃）を越えているため、カットの際にグリーンシート
内に含まれるバインダーなどの樹脂成分が溶融して粘り
が発生し、グリーンシートを切断しにくくなる。また、
グリーンシートがカット刃に付着し、付着したグリーン
シートがカット刃の切れ味を低下させ、カット不良や剥
離不良となったり、付着物が塊となって積層体に入って
しまうなどの不具合が発生する。そのため、カット刃を
定期的に掃除する必要があり、掃除の回数が増えるとい
う問題がある。

【０００４】図６はグリーンシートをカットする際のカ
ット刃の動作を示す。図６の（ａ）はカット刃４０をキ
ャリアフィルム４１上に形成されたグリーンシート４２
の上に押しつけた状態、（ｂ）はカット刃４０を引き上
げた状態を示す。カット刃４０の外側面にグリーンシー
トの一部４２ａが付着しやすい。

【０００５】図７は、キャリアフィルム上に形成された
連続グリーンシートから方形のグリーンシートを切り出
す前後の状態を示す。カット刃４０にグリーンシートの
一部４２ａが付着することで、切り出された後のシート
４２に破れ４２ｂが生じたり、切り出し前のシート４２
の上に付着物４２ａが落下し、これを積層することで積
層体４３（図６参照）の内部に付着物４２ａが入ってし
まう可能性がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、カット刃による
グリーンシートのカットミスや剥離ミス、付着物が塊と
なって積層体に入るといった問題を解消できるグリーン
シートの積層装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、キャリアフィルムにより
裏打ちされたグリーンシートを吸引保持する手段を有す
る受圧テーブルと、吸着面と、吸着面の周囲を取り囲
み、グリーンシートを閉ループ状にカットするカット刃
とを有する吸着ヘッドと、上記受圧テーブルまたは吸着
ヘッドの少なくとも一方に設けられ、グリーンシートを
熱圧着のために加熱するヒータと、上記吸着ヘッドと受
圧テーブルとを接近、離反させる加圧離反手段とを備
え、上記吸着ヘッドの吸着面と受圧テーブルとを接近さ
せ、カット刃でグリーンシートを閉ループ状にカットし
た後、このグリーンシートをカット刃で囲まれた吸着面
上または吸着面上に保持されたグリーンシート上に熱圧
着させ、熱圧着したグリーンシートをキャリアフィルム
から剥離して積層させるグリーンシートの積層装置にお
いて、上記カット刃をグリーンシートのガラス転移温度
以下に冷却する手段を設けたことを特徴とするグリーン
シートの積層装置を提供する。

【０００８】本発明では、吸着ヘッドにカット刃が設け
られており、吸着ヘッドの吸着面と受圧テーブルとを接
近させ、カット刃でグリーンシートを閉ループ状にカッ
トした後、このグリーンシートを吸着面上またはその上
に保持されたグリーンシートに熱圧着させ、熱圧着した
グリーンシートをキャリアフィルムから剥離して複数枚
のグリーンシートを積層させる。そのため、高精度にか
つ簡単な操作でグリーンシートを熱圧着積層でき、作業
効率が向上するとともに、位置精度も高い。しかし、そ
の反面、カット刃が高温にさらされるので、カット刃に
グリーンシートが付着しやすく、カット刃の切れ味が低
下したり、カット不良や剥離不良が発生しやすい。これ
に対し、本発明ではカット刃をグリーンシートのガラス
転移温度以下に冷却する手段を設けたので、カット刃に
接するグリーンシート部分も冷やされ、グリーンシート
の付着量が少なくなるだけでなく、たとえ付着しても、
次のシートをカットする際に付着物がグリーンシートの
不要部に付着してカット刃から簡単に剥がれ落ちる。そ
のため、カット刃を定期的に掃除しなくても長期間安定
した切れ味を維持できる。また、カット刃が冷却されて
いるので、カット刃周辺のグリーンシートの粘りが抑え
られ、グリーンシートが切断しやすくなる。その結果、
カット不良、剥離不良、付着物が塊となって積層体に入
ってしまうなどの不具合を解消できる。

【０００９】請求項２のように、カット刃の表面を低表
面自由エネルギー処理するのがよい。低表面自由エネル
ギー処理としては、例えばフッ素を含有した無電解Ｎｉ
めっきなどがある。この場合には、カット刃自体が表面
エネルギー的にグリーンシートと付着しにくくなるの
で、付着防止効果を増すことができる。

【００１０】請求項３のように、吸着ヘッドの吸着面上
に保持基板を着脱可能に吸着保持し、この保持基板の上
にグリーンシートを熱圧着積層するのがよい。吸着ヘッ
ドの吸着面に直接グリーンシートを熱圧着積層すること
も可能であるが、吸着面に真空吸引穴などが形成されて
いる場合には、最外層のグリーンシートに吸引穴による
吸引跡が生じるとともに、吸引穴に対応する部分には圧
力がかからず、デラミネーション等の不良の原因となる
という問題がある。また、吸着面にグリーンシートが密
着するため、吸着ヘッドから積層体を取り外す際に、吸
着面にグリーンシートの一部が残存し、吸着面が汚染さ
れるという問題がある。そこで、吸着ヘッドの吸着面に
保持基板を着脱可能に保持し、その上にグリーンシート
を熱圧着積層すれば、上記の問題を解消できる。保持基
板としては、例えばＰＥＴなどの弾性シートでもよい
し、硬質の樹脂板または金属板でもよい。

【００１１】請求項４のように、冷却手段を、カット刃
に固定された良熱伝導体よりなる固定ホルダーと、固定
ホルダーの内部に形成され、冷却水を流通させて固定ホ
ルダーと熱交換させる流通穴と、固定ホルダーの流通穴
の一端に冷却水を供給し、流通穴の他端から固定ホルダ
ーとの熱交換が終了した冷却水を排出する給排水手段
と、で構成してもよい。この場合には、カット刃の熱を
カット刃に固定された良熱伝導体よりなる固定ホルダー
に伝え、固定ホルダーの中に冷却水を通過させること
で、ホルダーの熱を効率よく奪うことができ、その結
果、カット刃も冷却される。枠状の固定ホルダーがカッ
ト刃の全周に固定されている場合、固定ホルダーを周回
する流通穴を形成すれば、熱交換が効率よく行われ、冷
却効果が大きい。

【００１２】なお、冷却手段としては、上記のような水
冷方式に限るものではなく、例えばペルチェ素子を用い
ることができる。ペルチェ素子に電流を流すと、その片
面に吸熱反応、反対面に発熱反応が生じるので、吸熱側
をカット刃またはカット刃を固定する固定ホルダーに取
り付け、発熱側にフィンなどを設けて放熱すれば、カッ
ト刃を効率よく冷却できる。その他、カット刃の冷却方
法は上記に限定されるものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明にかかるグリーンシ
ートの積層装置の一例を示す。連続体シート１は、図２
に示すように、長尺なキャリアフィルム２の上に薄層
（例えば５μｍ以下）のセラミックグリーンシート３を
連続的にシート成形したものであり、グリーンシート３
の表面には所定ピッチ間隔で電極パターン４が印刷等に
て形成されている。

【００１４】連続体シート１はシート送り機構（図示せ
ず）によって印刷面を上向きにして定尺ずつ間欠搬送さ
れ、受圧テーブル６の上に送られる。受圧テーブル６
は、グリーンシート３を熱圧着に適した温度（例えば７
０℃〜１５０℃）に加熱するためのヒータ７と、連続体
シート１の裏面を吸着保持する吸引穴８とを備えてお
り、上記連続体シート１の電極パターン４が形成された
部位を位置決めすることができる。

【００１５】受圧テーブル６の上方には、吸着ヘッド１
０が配置されている。吸着ヘッド１０は、その上面に突
設したガイド軸１１を固定台１２に設けたガイドブッシ
ュ１３に挿通することにより、上下動自在に支持されて
いる。吸着ヘッド１０の上面中央部には、固定台１２に
固定されたシリンダ等の加圧離反機構１４の可動ロッド
１４ａが係合する係合部１０ａが設けられており、吸着
ヘッド１０は加圧離反機構１４によって上下方向に駆動
され、受圧テーブル６に対して接近・離反可能である。
加圧離反機構１４は、熱圧着に適した加圧力、例えば５
〜５０ＭＰａでの加圧が可能である。吸着ヘッド１０の
内部には、熱圧着時にグリーンシート（積層体５）を熱
圧着に適した温度（例えば７０℃〜１５０℃）に均一に
加熱することができるヒータ１５が設けられている。

【００１６】この実施例の吸着ヘッド１０の下面（吸着
面）１０ｂには、真空吸引装置と接続された多数の吸引
穴１６が形成されており、吸着面１０ｂには保持基板１
７が着脱可能に吸着保持されている。保持基板１７は、
後述する積層体５に吸引穴１６による吸引跡が残らない
ようにするためのものであり、金属板で形成してもよい
し、樹脂板で形成してもよい。保持基板１７は、後述す
る積層体５とともに吸着ヘッド１０から取り外した時、
積層体５の熱収縮力によって撓みが発生しないだけの剛
性を備えたものが望ましい。なお、保持基板１７が磁性
金属板で構成されている場合には、吸引穴１６に代えて
磁石を用いてもよい。

【００１７】吸着ヘッド１０の周囲には、グリーンシー
ト３に閉ループ状の切断線ＣＬ（図２参照）を形成する
カット刃１８が上下動自在に配置されている。カット刃
１８の表面に、例えばフッ素含有無電解Ｎｉめっきなど
の低表面自由エネギーの処理を施してもよい。カット刃
１８の外周面には、良熱伝導体よりなる枠状の固定ホル
ダー１９が密着固定され、この固定ホルダー１９を介し
てカット刃１８を冷却する冷却手段２０が設けられてい
る。すなわち、図３，図４に示すように、固定ホルダー
１９の内部にはほぼ周回状の流通穴１９ａが形成されて
おり、流通穴１９ａの一端は配管２２を介してポンプ２
１の吐出口と接続され、他端は配管２３を介してクーラ
２４の帰還口と接続されている。クーラ２４の吐出口は
ポンプ２１の吸込口と接続されている。そのため、冷却
水がポンプ２１、配管２２、流通穴１９ａ、配管２３、
クーラ２４、ポンプ２１へと循環し、カット刃１８は固
定ホルダー１９を介して冷却される。具体的には、カッ
ト刃１８はグリーンシートのガラス転移温度より十分低
い温度（例えば３０℃以下）に冷却される。なお、カッ
ト刃１８および固定ホルダー１９は冷却されるが、吸着
ヘッド１０や積層体５自体は冷却されないので、熱圧着
を阻害することがない。固定ホルダー１９の冷却手段
は、上記のようなポンプ２１およびクーラ２４によって
冷却水を循環する方式に限らず、冷却水を流通穴１９ａ
の一端から供給し、他端から排出するだけでもよい。

【００１８】図３に示すように、固定ホルダー１９の上
面にはガイド軸２５が固定され、このガイド軸２５が吸
着ヘッド１０の側面に突設されたブラケット２６に保持
されたガイドブッシュ２７に上下動自在に挿通されてい
る。また、ガイドブッシュ２７またはブラケット２６の
下面と固定ホルダー１９の上面との間には、ガイド軸２
５に挿通された圧縮スプリング２８が介装されており、
圧縮スプリング２８のばね力によって固定ホルダー１９
つまりカット刃１８は常時下方へ付勢されている。カッ
ト刃１８の下限位置は、ガイド軸２５の頂部に設けられ
た頭部２５ａをガイドブッシュ２７またはブラケット２
６の上面で位置規制することで決定される。

【００１９】なお、上記実施例では、カット刃１８を加
圧離反機構１４によって吸着ヘッド１０とともに上下駆
動させるようにしたが、カット刃１８の駆動方法は上記
に限るものではない。例えば、カット刃１８を吸着ヘッ
ド１９の外側面に上下動自在に取り付け、このカット刃
１８を別に設けたカット刃駆動手段によって吸着ヘッド
１０に対して独立して上下駆動させてもよい。

【００２０】次に、上記構成よりなるグリーンシートの
積層装置の動作を説明する。まず、連続体シート１が受
圧テーブル６上に搬送され、吸引穴８から吸引すること
で位置決めされる。連続体シート１のキャリアフィルム
２上には連続グリーンシート３がシート成形され、グリ
ーンシート３の上にはスクリーン印刷等により電極パタ
ーン４が所定ピッチ間隔で形成されている（図２参
照）。次に、加圧離反機構１４によって吸着ヘッド１０
を下方へ駆動すると同時に、カット刃１８を降下させ
る。そして、カット刃１８を先に連続グリーンシート３
に押し当て、グリーンシート３に閉ループ状の切断線Ｃ
Ｌを形成する。カット刃１８による切断の後、吸着ヘッ
ド１０の吸着面１０ｂに吸着された保持基板１７を切断
された方形グリーンシートに熱圧着させる。保持基板１
７と方形グリーンシートは、共にヒータ１５，７によっ
て加熱されているので、グリーンシートに含まれるバイ
ンダが溶融して保持基板１７に接着される。なお、吸着
ヘッド１０の熱圧着時にカット刃１８がキャリアフィル
ム２を切断しないように、カット刃１８は吸着ヘッド１
０に対して相対的に上方へ移動する。次に、吸着ヘッド
１０を上昇させると、方形グリーンシートはキャリアフ
ィルム２に比べて保持基板１７との接着力の方が強いの
で、方形グリーンシートはキャリアフィルム２から剥離
されて保持基板１７に乗り移る。グリーンシートをキャ
リアフィルム２から剥離しやすくするため、キャリアフ
ィルム２の表面に予め離型処理を施してもよい。吸着ヘ
ッド１０がグリーンシート３から離れた後、遅れてカッ
ト刃１８もキャリアフィルム２から離れる。１回目の熱
圧着が終了した後、上記の切断、熱圧着、剥離を繰り返
すことで、複数の方形グリーンシートがカット刃１８で
囲まれた保持基板１７上に積層され、積層体５となる。

【００２１】上記のようにカット、熱圧着、積層を行う
際、カット刃１８もグリーンシートのガラス転移温度以
上の高温にさらされるので、図６に示すようにカット刃
１８にグリーンシートの一部が付着し、切れ味を低下さ
せる結果となる。しかし、本発明ではカット刃１８が固
定ホルダー１９の内部に設けた流通穴１９ａに冷却水を
流通させることで冷却されるので、カット刃１８に接す
るグリーンシート部分も冷やされ、その粘りが抑えら
れ、グリーンシートを切断しやすくなる。また、カット
刃１８へのグリーンシートの付着量が少なくなるだけで
なく、たとえ付着しても、次のシートをカットする際に
付着物がグリーンシートの不要部に付着してカット刃１
８から簡単に剥がれ落ちる。そのため、カット刃１８を
定期的に掃除しなくても長期間安定した切れ味を維持で
きる。特に、カット刃１８の表面に低表面自由エネギー
処理を施しておけば、さらにグリーンシートの付着が少
ない。その結果、図７に示すようなカット不良や剥離不
良、付着物が塊となって積層体５に入ってしまうなどの
不具合を解消できる。

【００２２】図５は本発明にかかる積層装置の第２実施
例を示す。この実施例では、カット刃１８の冷却手段と
してペルチェ素子３０を用いたものである。すなわち、
カット刃１８の外周面を保持している枠状の固定ホルダ
ー１９の外側面にペルチェ素子３０の吸熱面を固定し、
ペルチェ素子３０の発熱面にフィン３１を固定したもの
であり、この場合も固定ホルダー１９は良熱伝導体で構
成されている。ペルチェ素子３０に電流を流すと、吸熱
面である固定ホルダー１９から熱を奪うと同時に、フィ
ン３１から熱を放出するので、固定ホルダー１９を介し
てカット刃１８を効率よく冷却できる。この場合には、
冷却水配管を用いず、ペルチェ素子３０に電気配線を接
続すればよいので、構造が簡単になる。なお、固定ホル
ダー１９を省略してペルチェ素子３０をカット刃１８に
直接接触させてもよい。

【００２３】上記実施例では、熱圧着時に連続グリーン
シートおよび積層体を加熱するため、受圧テーブル６お
よび吸着ヘッド１０の双方にヒータ７，１５を設けた
が、いずれか一方にのみ設けてもよい。カット刃の冷却
方法として、水冷方式とペルチェ素子を用いた方式とを
示したが、これに限るものではなく、空冷方式など他の
冷却方法を用いてもよい。いずれにしても、カット刃を
効果的に冷却でき、かつ吸着ヘッドや積層体を冷却しな
いものであればよい。また、上記実施例では、吸着ヘッ
ドに保持基板を吸着保持し、その上にグリーンシートを
積層するものについて説明したが、保持基板を省略し、
吸着ヘッドの吸着面に積層体を直接積層してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、カット刃の内側に方形グリーンシートを熱圧着
積層する積層装置において、カット刃をグリーンシート
のガラス転移温度以下に冷却する手段を設けたので、カ
ット刃へのグリーンシートの付着量が少なくなるだけで
なく、たとえ付着しても、次のシートをカットする際に
付着物がカット刃から簡単に取り除かれる。そのため、
カット刃を定期的に掃除しなくても長期間安定した切れ
味を維持できる。その結果、カット不良や剥離不良、付
着物が塊となって積層体に入ってしまうなどの不具合を
解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るグリーンシートの積層装置の一例
の全体図である。

【図２】連続体シートの一例の平面図である。

【図３】図１に示すカット刃部分の拡大図である。

【図４】図１に示す吸着ヘッドのカット刃部分の横断面
図である。

【図５】グリーンシートの積層装置のカット刃部分の他
の実施例の拡大図である。

【図６】従来のカット刃によるカット工程図である。

【図７】従来のカット不良、剥離不良および付着物の落
下による不良を示す図である。

【符号の説明】

１ 連続体シート ２ キャリアフィルム ３ 連続グリーンシート ４ 電極パターン ５ 積層体 ６ 受圧テーブル ７ ヒータ １０ 吸着ヘッド １５ ヒータ １７ 保持基板 １８ カット刃 １９ 固定ホルダー ２０ 冷却手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C021 EA02 3C060 AA11 BA03 BD01 BE07 BG20 4G055 AA08 AC01 AC09 BA42 BA65 BB03 BB12 5E082 AA01 AB03 BB01 FF05 FG06 FG26 FG46 MM13 MM22 MM23 MM24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリアフィルムにより裏打ちされたグリ
   ーンシートを吸引保持する手段を有する受圧テーブル
   と、吸着面と、吸着面の周囲を取り囲み、グリーンシー
   トを閉ループ状にカットするカット刃とを有する吸着ヘ
   ッドと、上記受圧テーブルまたは吸着ヘッドの少なくと
   も一方に設けられ、グリーンシートを熱圧着のために加
   熱するヒータと、上記吸着ヘッドと受圧テーブルとを接
   近、離反させる加圧離反手段とを備え、上記吸着ヘッド
   の吸着面と受圧テーブルとを接近させ、カット刃でグリ
   ーンシートを閉ループ状にカットした後、このグリーン
   シートをカット刃で囲まれた吸着面上または吸着面上に
   保持されたグリーンシート上に熱圧着させ、熱圧着した
   グリーンシートをキャリアフィルムから剥離して積層さ
   せるグリーンシートの積層装置において、上記カット刃
   をグリーンシートのガラス転移温度以下に冷却する手段
   を設けたことを特徴とするグリーンシートの積層装置。
2. 【請求項２】上記カット刃の表面が低表面自由エネルギ
   ー処理されていることを特徴とする請求項１に記載のグ
   リーンシートの積層装置。
3. 【請求項３】上記吸着ヘッドの吸着面上には保持基板が
   着脱可能に吸着保持されており、この保持基板の上に上
   記グリーンシートが熱圧着積層されることを特徴とする
   請求項１または２に記載のグリーンシートの積層装置。
4. 【請求項４】上記冷却手段は、上記カット刃に固定され
   た良熱伝導体よりなる固定ホルダーと、上記固定ホルダ
   ーの内部に形成され、冷却水を流通させて固定ホルダー
   と熱交換させる流通穴と、上記固定ホルダーの流通穴の
   一端に冷却水を供給し、流通穴の他端から固定ホルダー
   との熱交換が終了した冷却水を排出する給排水手段と、
   で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載のグリーンシートの積層装置。