JP2005217118A - 電子部品の電極形成方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極品質を低下させる複数回印刷をせず、効率よく塗布でき、充分な電極膜厚を確保することができる電子部品の電極形成方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】電極幅よりやや小さい幅で先端がテーパを有する凸部の１個あるいは複数の条を設けた外円周を有する塗布ローラ１に、電極用の導電性ペーストを供給して所定膜厚の塗布ペースト膜を塗布ローラ１の外円周に形成し、パレット７に挟持し保持された直方体でなるワーク６の電極形成面に対して塗布ローラ１の外円周を当接させて導電性ペーストを転写塗布して電極を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ型の電子部品などに電極ペーストを塗布し接続用の電極を形成する電子部品の電極形成方法およびその装置に関するものである。

従来における、チップ型の電子部品の電極形成方法としては、例えば図６に示すようにスクリーン印刷を用いた方法がある。すなわち、まず電子部品であるワーク６を方向および位置を整列させて並べ、ワーク６の片側側面に対して、所定電極孔２４を有するスクリーン版１４に投入した電極となる導電性ペースト１１を、スキージ１５の矢印方向の移動により所定電極を印刷した後に乾燥させ、続いて反対側の側面に対して所定電極を印刷し乾燥させた後そのワーク６を焼成する。

次に再び焼成済みのワーク６を方向および位置を整列させて並べ、残りの必要とする側面に対して前記と同じく所定電極の印刷および乾燥を繰返し、その後そのワーク６を焼成させ必要とする電極を形成していた。

また他の方法として図７に示すように、ペースト槽１８に貯蔵された導電ペースト１１に直径の半分程度浸漬し回転自在なローラ１６により、導電ペースト１１を外円周に付着させて取出し、スクレーパ１７により所定間隔および厚みとして、ワーク６の所定端面に必要な電極を印刷形成するローラ方式を用いたものがある。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−３１５６２３号公報

しかしながら、前記従来の電極形成方式では、４面の電極形成が必要な１個のワーク６に対しては、４回の整列、印刷そして乾燥を繰返すために生産性が低く、また、ワークすなわち電子部品の電子機器基板などへの実装時に、電極がハンダにとられてしまう現象（移行）への対策や、電子機器落下に対する電子部品の実装強度向上のために要求される電極膜厚を、一回印刷のみでは確保が困難であり、同じ箇所にもう一度印刷を行わなければならないため、電極の印刷ズレやにじみなどにより電極品質の確保が難しく、またスクリーン版の清掃などの作業が発生して生産効率の低下を招くという課題を有していた。

本発明は前記課題を解決しようとするものであり、電極品質を低下させる２回（複数）印刷を行わず、効率よく塗布でき、充分な電極膜厚を確保することができる電子部品の電極形成方法およびその装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、特に、電極幅よりやや小さい幅で先端がテーパを有する凸部の１個あるいは複数の条を設けた外円周を有する塗布ローラに、電極用の導電性ペーストを供給して所定膜厚の塗布ペースト膜を前記外円周に形成し、直方体でなるワークの電極形成面に対して塗布ローラの外円周を当接させて導電性ペーストを転写塗布して電極を形成するという構成を有しており、これにより、必要箇所への導電性ペーストの転写塗布が容易かつ確実であり、所定厚み以上で充分な膜厚の電極を形成することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、テーパを有する凸部先端の断面形状を山形としてなるという構成を有しており、これにより、導電性ペーストの適切な溜り部ができ、横方向にはみ出しが無く、塗布電極の所定厚みを確保することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、導電性ペーストの転写塗布時におけるワークの揺動を、塗布ローラの近傍に配設された移動開閉自在なバックアップにより規制してなるという構成を有しており、これにより、塗布する際のワークの揺動が規制でき、転写塗布して形成した電極の品質向上が図れるという作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、複数個を挟持し保持する搬送保持用のパレットの一方半分に直方体でなるワークを保持し、他方の半分には前記とは直方体の異なる面を保持、あるいは前記直方体のワークとは異なる直方体でなるワークを保持し、外円周直径を前記それぞれのワークに合致させるための異なる外円周直径にした塗布ローラを使用してなるという構成を有しており、これにより、ワークの複数の側面に対して容易かつ確実に電極を形成でき、搬送パレットの入れ替えなどの工程を必要とせず、生産性を向上させることができるという作用効果を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、特に、外円周に電極幅よりやや小さい幅で先端がテーパを有する凸部の１個あるいは複数の条が設けられ、回転、垂直および水平移動自在な塗布ローラと、搬送用レールを摺動自在で同種あるいは異種の複数個のワークを挟持し保持する搬送保持用の弾性体でなるパレットと、前記塗布ローラの外円周に供給された導電性ペーストを所定膜厚に調整するための移動設定自在なスキージと、導電性ペーストのワークへの転写塗布時におけるワークの揺動を規制するための移動開閉自在な上下のバックアップでなるという構成を有しており、これにより、高精度に調整設定ができ、必要箇所への導電性ペーストの転写塗布が容易かつ確実であり、所定の厚み以上で充分な膜厚の電極を形成できるという作用効果を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、特に、テーパを有する凸部先端の断面形状を山形としてなるという構成を有しており、これにより、導電性ペーストの適切な溜り部ができ、横方向にはみ出しが無く、塗布電極の所定厚みを確保することができるという作用効果を有する。

本発明の電子部品の電極形成方法およびその装置は、先端がテーパを有する凸部の条を設けた塗布ローラの外円周に、電極用の導電性ペーストを供給して所定膜厚の塗布ペースト膜を形成し、ワークの電極形成面に対して塗布ローラの外円周を当接させて導電性ペーストを転写塗布して電極を形成するという構成であり、電極品質を低下させる複数回の印刷を行わず、効率よく塗布でき、充分な電極膜厚を確保することができ、ワークのサイズに関係なく安定して塗布が行え、また整列方向の異なるワークを同時に塗布することが可能になるという効果を有する。

以下、実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜６に記載の発明について図面を参照しながら説明する。なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。

図１は本発明の実施の形態における電極形成用の塗布装置の要部構成斜視図、図２は同直方体でなるワークとワーク搬送保持用のパレットおよび塗布ローラの要部拡大斜視図、図３は同導電ペースト塗布部の要部構成側面図、図４は同塗布ローラにおける外円周の凸部構造の要部拡大断面図、そして図５は本発明の実施の形態における電極形成工程の概要説明図である。

図１において、１は円筒あるいは円柱体形状で外円周表面に所定の間隔を設けて１個あるいは複数条の凸部を形成し、回転、垂直および水平移動自在な塗布ローラ、２は移動設定自在で硬質かつ弾性体でなるスキージであり、塗布ローラ１の上部に配設され、塗布ローラ１の外円周表面に所定厚みの導電性ペーストでなる塗布ペースト膜を形成するのである。

３はタイミングベルトなどで連結したボールネジ４を回転させ、塗布ローラ１を水平（前後）に移動させる駆動源のパルスモータなどでなる駆動モータ、５は塗布ローラ１を回動あるいは回転させる駆動源である同じくパルスモータなどでなる駆動モータ、６は直方体でなりチップ型の各種電子部品のワーク、７は１個あるいは複数のワーク６の両側面を先端部で挟持し保持する櫛状で弾性体の硬質樹脂あるいは金属材などでなるパレットである。

８は導電性ペーストの転写塗布の動作時にパレット７を位置決めするピンを備えた金属材でなる押え、９，１０は上バックアップ、下バックアップであり、硬質樹脂あるいは金属材でなり、上下移動すなわち開閉自在で導電性ペーストの転写塗布の動作時に押え８と連動して動作し、ワーク６を上下から把持し保持する。

そして、２１は金属材でなり上面に設けた条の凹部溝にパレット７の下部を嵌め込み摺動して移動させるための搬送レールである。

塗布ローラ１は回動、垂直および水平の移動動作が可能であり、水平移動動作は、駆動モータ３、ボールネジ４および直動ガイド（図示せず）を介して行っており、また、垂直移動動作は、カム、直動ガイド（共に図示せず）を介して行っている。

ワーク６を挟持し保持するパレット７は、搬送レール２１の凹部溝を矢印の方向から所定の位置に搬送された後、押え８によって所定個所に位置決めされる。

さて、図２に示すように、ワーク６は長手方向の辺の長さＬ１、短手方向の辺の長さＬ２からなる直方体であり、例えば長手方向に５箇所、そして短手方向に３箇所など複数の電極を形成するのである。

パレット７の先端部に挟持し保持されるワーク６は、長手および短手方向の計４側面に対して電極を形成するのであり、長手方向と短手方向同時に導電性ペーストが転写塗布できるように、一つのパレット７においてワーク６を長手および短手方向における挟持による保持を左右半分ずつ行う構造としており、それに対応して同時に導電性ペーストを転写塗布するため、塗布ローラ１における左右の外円周直径を、Ｄ１−Ｄ２＝Ｌ１−Ｌ２（式１）となるような直径にしてある。

但し、
Ｄ１：塗布ローラ１の左半分の外円周直径
Ｄ２：塗布ローラ１の右半分の外円周直径
Ｌ１：ワーク６の長手方向の長さ
Ｌ２：ワーク６の短手方向の長さ
である。

なお、前記のパレット７へのワーク６の挟持による保持は、同一のワーク６では無く、どちらかの半分を異なる種類のワーク６としても良いのはいうまでもない。

さらになお図３において、１１は電極を形成するための焼成形成タイプの導電性ペースト、１２はスキージ２と塗布ローラ１の外円周表面とのクリアランスを所定値に調整し設定するマイクロメータであり、マイクロメータ１２の駆動によりスキージ２と塗布ローラ１の外円周表面とのクリアランスを調整し、かつ塗布ローラ１を回転させて、塗布ローラ１の外円周表面に導電性ペースト１１による所定の膜厚の塗布ペースト膜を形成させる。

そして、導電性ペースト１１の転写塗布の動作時に塗布ローラ１の外円周がワーク６の電極形成面に対して当接する際、パレット７に挟持し保持されたワーク６が塗布ローラ１の所定移動距離により押圧されて、パレット７が弾性変形内において僅かにたわむようにする。

これにより、ワーク６における寸法精度のバラツキや、パレット７に挟持し保持した際におけるワーク６の位置精度のバラツキを吸収するのである。

前記の動作あるいは特性を確実にするためには、パレット７は適切な弾性体である必要があり、パレット７の構成材の厚みには制限がでてくる。そのため、ワーク６の大きさによっては、導電性ペースト１１の転写塗布時に塗布ローラ１の外円周がワーク６に当接した際、ワーク６の姿勢が不安定になることがある。

そこで、導電性ペースト１１の転写塗布時には、まず上バックアップ９、下バックアップ１０がワーク６に対して僅かにクリアランスを持つように閉じられ、導電性ペースト１１の転写塗布時におけるワーク６の揺動を規制するのである。

前記により、ワーク６のサイズがパレット７の厚みより著しく大きくても（実施例では約１０倍）、ワーク６の姿勢を一定の範囲内に規制することで、導電性ペースト１１の転写塗布状態を安定させることができる。

さて、図４は図１におけるＡ部の拡大断面形状であり、従来のローラ塗布方式では図４（ａ）に示すように、塗布ローラ１の外円周における凸部１ａがフラットな形状が用いられていた。しかしながら、このフラット形状では、塗布ローラ１の外円周がワーク６に当接した際に導電性ペースト１１が主に横方向にはみ出してしまい、塗布ローラ１の外円周表面における導電性ペースト１１の膜厚を厚くしても、導電性ペースト１１による塗布電極の膜厚を厚くすることに結びつかない。

そこで、本発明による実施の形態では、例えば図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、塗布ローラ１の外円周における凸部１ａの先端をテーパ形状としているのであり、凸部１ａの先端からスキージ２の先端との距離、すなわち導電性ペースト１１の量分布を変えて、導電性ペースト１１が主に横方向にはみ出しを防止する。

なかでも、図４（ｂ）に示すように、塗布ローラ１の外円周における凸部１ａの先端を山形のテーパ形状とすれば、塗布ローラ１の外円周がワーク６へ当接した際に、山形のテーパの両端に導電性ペースト１１の溜まり部が確保され、導電性ペースト１１による塗布電極の所定厚みを確保することができる。

なお、導電性ペースト１１の溜まり部さえ設ければ、導電性ペースト１１による塗布電極の所定厚みを確実に確保できるわけではなく、例えば図４（ｃ）、図４（ｄ）に示す凸部１ａの先端形状では、導電性ペースト１１の溜まり部を設けられるが、塗布ローラ１の外円周上における導電性ペースト１１の転写性、すなわち転写がされ易いあるいはされ難いなども配慮した転写塗布動作を行う必要がある。

以上、本発明の実施の形態における構成、すなわち、塗布ローラ１の外円周における凸部１ａの先端に、形成する電極に対応した適切なテーパ形状、より好ましくは山形のテーパ形状を設け、塗布ローラ１の外円周に適切な粘度の導電性ペースト１１による所定膜厚の塗布ペースト膜を形成し、ワーク６における電極形成用の導電性ペースト１１の転写塗布を行うのである。

次に、図１、図３および図５を用いて、塗布ローラ１による電極形成の動作工程について説明する。なお、図５において１３は、押え８と連動しパレット７を所定個所に位置決めするための位置決めピンである。

まず、図１、図３に示すように、塗布ローラ１の外円周表面に所定膜厚の導電性ペースト１１による塗布ペースト膜が形成されるように、スキージ２のクリアランスをマイクロメータ１２で所定値に設定する。

次に、パレット７に挟持し保持されたワーク６が、図１の矢印の方向から搬送レール２１の凹部溝を所定の位置まで搬送されてくる。このワーク６の搬送中に塗布ローラ１を回転させて、導電性ペースト１１による塗布ペースト膜を所定膜厚で均一となるように形成する。

このとき図５（ａ）に示すように、バックアップ９およびバックアップ１０はワーク６と接触して干渉しないように開いている。その後、図５（ｂ）に示すように、押え８および位置決めピン１３によりパレット７の位置決めを行い、それと連動してバックアップ９およびバックアップ１０がワーク６に対して僅かにクリアランスを持つようにして閉じられ（把持する）、ワーク６の揺動を規制する。

続いて図５（ｃ）に示すように、塗布ローラ１の中心位置をワーク６の中心線の位置に移動させ、続いてワーク６の所定端面に対して塗布ローラ１を回転させずに移動させて当接させ、塗布ローラ１の外円周における凸部１ａの導電性ペースト１１をワーク６の所定端面に転写塗布し、その後塗布ローラ１を移動させて元の退避位置に戻す。

さらに続いて図５（ｄ）に示すように、塗布ローラ１の中心位置をワーク６の下部の位置へ移動させると同時に、塗布ローラ１を回転させて導電性ペースト１１による塗布ペースト膜の新しい面がくるようにし、ワーク６の所定端面の下部エッジに対して塗布ローラ１を回転させずに移動させて当接させ、ワーク６の下面側への導電性ペースト１１の回り込み量を増加させるため、塗布ローラ１をワーク６の下部側より上部方向へ所定角度分回動させ、導電性ペースト１１をワーク下部エッジに転写塗布し、その後塗布ローラ１を移動させて元の退避位置に戻す。

続いて図５（ｅ）に示すように、塗布ローラ１の中心位置をワーク６の上部の位置へ移動させ、前記と同じく塗布ローラ１を回転させて導電性ペースト１１による塗布ペースト膜の新しい面がくるようにし、ワーク６の所定端面の上部エッジに対して塗布ローラ１を回転させずに移動させて当接させ、前記下部エッジの転写塗布時と同じく、ワーク６の上面側への導電性ペースト１１の回り込み量を増加させるため、塗布ローラ１をワーク６の上部側より下部方向へ所定角度分回動させ、導電性ペースト１１をワーク上部エッジに転写塗布し、その後塗布ローラ１を移動させて元の退避位置に戻す。

このように平面の端面を先に導電性ペースト１１を転写塗布し、エッジ部を後で同じく転写塗布すると、エッジに転写塗布された導電性ペースト１１が、端面塗布のときに塗布ローラ１に転写してしまうこともなく、エッジ部における所定膜厚を確保することができる。

その後図５（ｆ）に示すように、押え８および位置決めピン１３がパレット７の位置決めから離脱し、それと連動してバックアップ９およびバックアップ１０も開かれる。

以上の動作により、ワーク６すなわちチップ型の電子部品における電極の転写塗布形成を行い、焼成した後、例えばワーク６の中央部で２０μｍそしてワークエッジ部で８μｍの膜厚を確保することができた。

ワーク６はパレット７に挟持し保持されたまま、前記の電極形成工程を反対面に対しても同じく実施される。その後、ワーク６はパレット７に挟持し保持されたまま乾燥炉に投入して乾燥させ、続いて焼成炉に投入して所定の必要電極が焼成形成される。

電極が焼成形成されたワーク６は、長手方向電極形成済みのものは短手方向側へ、短手方向電極形成済みのものは長手方向側へ移動投入されて、前記と同じく電極形成工程を実施すると、ワーク６の４側面に対して所定の電極を形成することができるのである。

本発明にかかる電子部品の電極形成方法およびその装置は、電極品質を低下させる複数回の印刷を行わず、効率よく転写塗布でき、充分な塗布膜厚を確保することができ、ワークのサイズに関係なく安定して転写塗布が行え、また整列方向の異なるワークを同時に転写塗布することが可能になるという効果を有し、チップ型の電子部品や各種の小型直方体の各面への転写塗布などの用途として有用である。

本発明の実施の形態における電極形成用の塗布装置の要部構成斜視図 同直方体でなるワークとワーク搬送保持用のパレットおよび塗布ローラの要部拡大斜視図 同導電ペースト塗布部の要部構成側面図 同塗布ローラにおける外円周の凸部構造の要部拡大断面図 本発明の実施の形態における電極形成工程の概要説明図 従来におけるスクリーン印刷による電極形成装置の要部構成斜視図 同ローラ方式による電極形成装置の要部構成側面図

符号の説明

１ 塗布ローラ
１ａ 凸部
２ スキージ
３ 駆動モータ
４ ボールネジ
５ 駆動モータ
６ ワーク（電子部品）
７ パレット
８ 押え
９ 上バックアップ
１０ 下バックアップ
１１ 導電性ペースト
１２ マイクロメータ
１３ 位置決めピン
１４ スクリーン版
１５ スキージ
１６ ローラ
１７ スクレーパ
１８ ペースト槽
２１ 搬送レール

Claims (6)

1. 電極幅よりやや小さい幅で先端がテーパを有する凸部の１個あるいは複数の条を設けた外円周を有する塗布ローラに、電極用の導電性ペーストを供給して所定膜厚の塗布ペースト膜を前記外円周に形成し、直方体でなるワークの電極形成面に対して塗布ローラの外円周を当接させて導電性ペーストを転写塗布して電極を形成する電子部品の電極形成方法。
2. テーパを有する凸部先端の断面形状を山形としてなる請求項１に記載の電子部品の電極形成方法。
3. 導電性ペーストの転写塗布時におけるワークの揺動を、塗布ローラの近傍に配設された移動開閉自在なバックアップにより規制してなる請求項１あるいは２に記載の電子部品の電極形成方法。
4. 複数個を挟持し保持する搬送保持用のパレットの一方半分に直方体でなるワークを保持し、他方の半分には前記とは直方体の異なる面にて保持、あるいは前記直方体のワークとは異なる直方体でなるワークを保持し、外円周直径を前記それぞれのワークに合致させるための異なる外円周直径にした塗布ローラを使用してなる請求項１から３のいずれかに記載の電子部品の電極形成方法。
5. 外円周に電極幅よりやや小さい幅で先端がテーパを有する凸部の１個あるいは複数の条が設けられ、回転、垂直および水平移動自在な塗布ローラと、搬送用レールを摺動自在で同種あるいは異種の複数個のワークを挟持し保持する搬送保持用の弾性体でなるパレットと、前記塗布ローラの外円周に供給された導電性ペーストを所定膜厚に調整するための移動設定自在なスキージと、導電性ペーストのワークへの転写塗布時におけるワークの揺動を規制するための移動開閉自在な上下のバックアップで構成してなる電子部品の電極形成装置。
6. テーパを有する凸部先端の断面形状を山形としてなる請求項５に記載の電子部品の電極形成装置。

Images