JP2005268344A - 積層セラミック電子部品の製造装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層されたセラミックグリーンシートの積層体の周縁部の切断時におけるカット不良による歩留まりの低下を抑えることができる積層セラミック電子部品の製造装置およびその製造方法を得る。
【解決手段】ピックアップ装置２８は、吸着面２２を有する圧着ヘッド２４と、圧着ヘッド２４の周囲に形成される流動防止用の枠２６とを備えている。吸着面２２には、シート状の支持体３６が吸着保持されている。支持体３６上にセラミックグリーンシート４０を圧着する。そして、２番目以降のセラミックグリーンシート４０については、支持体３６上に圧着されたセラミックグリーンシート４０上に別のセラミックグリーンシート４０を圧着する。その動作を繰り返すことにより積層体４８を形成する。枠２６と支持体３６との間隔Ａを０．０５ｍｍ以下となるように設定する。
【選択図】図６

Description

この発明は、積層セラミック電子部品の製造装置およびその製造方法に関し、特にたとえば、逐次熱圧着によりセラミックグリーンシートの積層体を製造するための、積層セラミック電子部品の製造装置およびその製造方法に関する。

たとえば、積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品を製造する際には、セラミック材料粉末、バインダおよび有機溶剤を混合して、セラミックスラリーが形成される。このセラミックスラリーを用いて、キャリアフィルム上にセラミックグリーンシートが形成される。このセラミックグリーンシート上に、導電性ペーストが印刷され、積層セラミック電子部品の内部電極用パターンが形成される。内部電極用パターンが形成されたセラミックグリーンシートは、積み重ねられ、セラミックグリーンシートの積層体が得られる。積層体は、切断、焼成などの工程を経て、積層セラミック電子部品用のセラミック素体が形成される。このセラミック素体の端面に外部電極を形成し、内部電極と外部電極とを接続することにより、図７に示すような、積層セラミック電子部品が形成される。

図８は、積層セラミック電子部品における、セラミックグリーンシートから積層体を得る工程の一部を示した図である。積層されるべきセラミックグリーンシートを切り出すためのマザーシート１が、キャリアフィルム２上に形成された状態で用意される。マザーシート１の表面には、図示しないが、内部電極用パターンが必要に応じてスクリーン印刷等により形成されている。マザーシート１は、キャリアフィルム２に伴われてテーブル３まで搬送される。テーブル３には、ヒータ４が内蔵されている。また、テーブル３には、真空吸引穴５が形成される。したがって、真空吸引穴５から空気が吸入されたとき、キャリアフィルム２に吸引力が及ぼされ、それによってマザーシート１は、テーブル３上に固定される。テーブル３の上方には、テーブル３に対して矢印６で示すように、近接・隔離可能すなわち上下方向に移動可能に、ピックアップ装置７が配置される。

ピックアップ装置７は、積層されるべき最初のセラミックグリーンシート８ａを吸着保持して圧着するための圧着ヘッド９、および圧着ヘッド９の吸着面１０を取り囲みかつ吸着面１０から突出するように圧着ヘッド９の周囲に配置される切断刃１１を備える。圧着ヘッド９には、複数個の空気穴１２が、吸着面１０において開口するように形成される。他方、切断刃１１は、圧着ヘッド９の外周上において上下方向に所定の距離だけスライド可能なスライダ１３に取付けられる。スライダ１３は、圧縮ばね１４によって、常に下方へ変位するように付勢される。このようなピックアップ装置７を用いて、セラミックグリーンシート８の打ち抜きおよび積層が行われる。

まず、ピックアップ装置７がマザーシート１側に変位し、それによって、切断刃１１によってマザーシート１の所定の領域に閉ループをなす切断線１５が形成される。テーブル３は、ヒータ４により、たとえば、約９０℃に加熱されている。次いで、ピックアップ装置７は、マザーシート１から離れるように変位する。これによって、切断線１５によって囲まれた領域内のセラミックグリーンシート８が、マザーシート１から切り出される。このとき、圧着ヘッド９に備えられた空気穴１２から空気が吸入されており、積層されるべき最初のセラミックグリーンシート８ａは、吸着面１０上に吸着保持されるとともに、キャリアフィルム２から剥離される。

圧着ヘッド９が、マザーシート１から離れるように動作するとき、テーブル３の真空吸引穴５から空気を吸入すると、この空気の吸引力は、セラミックグリーンシート８の中心線に関して非対称的に作用するため、真空吸引穴５が設けられていない側においては、キャリアフィルム２はテーブル３から直ちに剥離され、キャリアフィルム２に湾曲部分が形成される。したがって、セラミックグリーンシート８は、キャリアフィルム２の湾曲部分において容易に線剥離される。

続いて、２番目以降のセラミックグリーンシート８は、圧着ヘッド９が矢印６で示すように、テーブル３に近づくように動作し、圧着ヘッド９上に保持されたセラミックグリーンシート８ａ上に別のセラミックグリーンシート８が圧着される。その後、圧着ヘッド９が、矢印６で示すように、テーブル３から離れるように動作し、セラミックグリーンシート８は、キャリアフィルム２から線剥離される。そして、同様のステップを繰り返すことにより、所望の積層数のセラミックグリーンシート８のすべてが積層される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−１１８７４７号公報

しかしながら、上記のような従来の積層セラミックの製造装置では、以下のような問題がある。すなわち、圧着ヘッド９に備えられた空気穴１２から空気を吸入することにより、セラミックグリーンシート８ａが吸着面１０上に吸着されるため、積層セラミック電子部品の小型化のためにセラミックグリーンシート８ａの厚みが薄くなってくると（たとえば、３μｍ以下）、圧着ヘッド９の空気穴１２にセラミックグリーンシート８ａが吸引されて、変形したり破れが生じるという不具合が生じる。そこで、この問題を解決するために、予め圧着ヘッド９の吸着面１０に厚みが２５０μｍ程度のポリエチレンテレフタレートなどからなるシート状のものを支持体として吸引しておき、この支持体上にセラミックグリーンシート８ａを圧着させるようにすることで、上記の問題を解決することができる。

なお、上記のように、圧着ヘッドに支持体を吸着させた状態でセラミックグリーンシートを圧着させ、熱と圧力により積層していくと、セラミックグリーンシートの積層枚数が多いときには、積層体が熱と圧力により流動を起こし、内部電極用パターンに積みずれが生じる。そのため、図９に示すように、特に積層体１６の端部側において、内部電極用パターン１７の積層形状が変形し、積層体１６の周縁部に位置する部分の切断時に、内部電極用パターン１７を切断してしまうようなカット不良が生じることとなる。このような積層体の流動防止用として、積層されるセラミックグリーンシートの周囲に枠を形成した圧着ヘッドが用いられているが、このような圧着ヘッドを用いても、積層体の流動による影響を排除することができなかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、積層されたセラミックグリーンシートの積層体の周縁部の切断時におけるカット不良による歩留まりの低下を抑えることができる積層セラミック電子部品の製造装置およびその製造方法を提供するものである。

この発明は、吸着面を有する圧着ヘッドと、圧着ヘッドの周囲に形成される枠とを有するピックアップ装置、および吸着面に吸着保持されるシート状の支持体を含み、支持体上にセラミックグリーンシートを１枚ずつ圧着することにより積層体を形成するための積層セラミック電子部品の製造装置であって、積層体の流動防止用として用いられる枠と支持体との間隔を０．０５ｍｍ以下としたことを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造装置である。

また、この発明は、キャリアフィルム上に形成されたセラミックグリーンシートを準備する工程、枠と、枠内に吸着面を備える圧着ヘッドとを有するピックアップ装置を準備する工程、圧着ヘッドの吸着面にシート状の支持体を吸着保持する工程、および支持体上にセラミックグリーンシートを１枚ずつ積層して圧着し、積層体を形成する工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法であって、積層体の流動防止用として用いられる枠と支持体との間隔が０．０５ｍｍ以下である圧着ヘッドを使用することを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造方法である。

積層体の流動防止用の枠と支持体との隙間および積層体の端部における内部電極用パターンの積みずれの関係を調べたところ、枠と支持体との隙間が０．０５ｍｍ以下であるときに、積層体の端部における内部電極用パターンの積みずれを抑えることができた。すなわち、この隙間への積層体の流動が少なくなることで、積層体の積みずれによる積層体の周縁部に位置する内部電極用パターンの変形を抑制することができることを見出した。

この発明の積層セラミック電子部品の製造装置及びその製造方法によれば、積層体の流動防止用の枠と支持体との隙間を上述のような範囲に設定することにより、セラミックグリーンシートを積層し圧着する際に、その隙間への積層体の流動が少なくなることから、積みずれが発生しにくくなる。そのため、この製造装置により得られた積層体から作製される積層セラミック電子部品の内部電極は設計通りの位置関係にあり、所望の特性を有する積層セラミック電子部品を得ることができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１は、セラミックグリーンシートから積層体を得るための装置を示した図である。この装置２０は、たとえば正方形の吸着面２２を有する圧着ヘッド２４と、圧着ヘッド２４の各４辺の周囲において吸着面２２を取り囲むように形成された枠２６とを有するピックアップ装置２８を備えている。ピックアップ装置２８は、上下方向に移動が可能である。圧着ヘッド２４には、複数個の空気穴３０が吸着面２２において開口するように形成される。枠２６は、積層体の流動防止用として用いられるものであり、圧着ヘッド２４の周囲において、上下方向に所定の距離だけスライド可能な状態で取付けられる。ピックアップ装置２８の下方には、テーブル３２が配置される。テーブル３２には、ヒータ３４が内蔵されており、たとえば、７０〜１２０℃の温度となるように加熱されている。

圧着ヘッド２４の空気穴３０から空気を吸入することにより、吸着面２２には、たとえばポリエチレンテレフタレートなどからなる厚み０．１〜０．４ｍｍのシート状の支持体３６が吸着保持される。ここで、流動防止用の枠２６と支持体３６の隙間は、０．０５ｍｍ以下に設定される。

積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品を製造する際には、セラミック材料粉末、バインダおよび有機溶剤などを混合して、セラミックスラリーが形成される。ここで用いられるセラミックスラリーの組成は、たとえばセラミック材料粉末に対して、バインダ；６．１〜８．５重量％、ＤＯＰ；２．８〜３．２重量％の割合で混合したものである。このセラミックスラリーを用いて、たとえばポリエチレンテレフタレートなどからなるキャリアフィルム３８上にセラミックグリーンシート４０が形成される。セラミックグリーンシート４０の表面には、図示しないが、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、複数の内部電極用パターンが形成される。セラミックグリーンシート４０には、図１に示すように、圧着ヘッド２４に吸着保持される支持体３６とほぼ同じ形状に切れ目が形成される。そして、セラミックグリーンシート４０がキャリアフィルム３８に伴われて、テーブル３２まで搬送される。

支持体３６が吸着保持された圧着ヘッド２４は、矢印４２で示すように、セラミックグリーンシート４０の面に対して直交する向きに動作する。そして、所定の大きさに切断された積層されるべき最初のセラミックグリーンシート４０は、たとえば、１５〜２５ＭＰａ程度の圧力を掛けることで、図２に示すように、支持体３６に圧着される。その後、圧着ヘッド２４が矢印４２で示すように、テーブル３２から離れるように動作し、セラミックグリーンシート４０は、キャリアフィルム３８から剥離される。

続いて、２番目以降のセラミックグリーンシート４０については、圧着ヘッド２４が矢印４２で示すように、テーブル３２に近づくように動作し、支持体３６に圧着されたセラミックグリーンシート４０上に別のセラミックグリーンシート４０が圧着される。その後、圧着ヘッド２４が、矢印４２で示すように、テーブル３２から離れるように動作し、セラミックグリーンシート４０は、キャリアフィルム３８から剥離される。そして、同様のステップを繰り返すことにより、図３に示すように、流動防止用の枠２６に囲まれた空間内において、所望の積層数のセラミックグリーンシート４０のすべてが積層され、セラミックグリーンシートの積層体が形成される。

セラミックグリーンシートの積層体は、支持体から取り外され、切断、焼成などの工程を経て、セラミック素体が形成される。このセラミック素体の端面に外部電極が形成され、セラミック素体中の内部電極と外部電極とが電気的に接続されることにより、積層セラミック電子部品が形成される。

この装置２０では、セラミックグリーンシートの流動防止用の枠２６と支持体３６との間隔が０．０５ｍｍ以下に設定されていることにより、支持体と同じ形状に切り取られたセラミックグリーンシートの端部と枠との間隔も０．０５ｍｍ以下となる。このように、セラミックグリーンシートと枠との間隔を狭くすることにより、圧着時にセラミックグリーンシートの端部が変位しにくく、内部電極用パターンの位置ずれを少なくすることができる。それにより、セラミックグリーンシートの積層体の周縁部に位置する内部電極用パターンの変形がなくなり、積層体の周縁部に位置する部分の切断時におけるカット不良を抑制することができる。

このように、積層体の周縁部における内部電極用パターンの変形を抑制するには、セラミックグリーンシートを積層し圧着するときに、流動防止用の枠と支持体との隙間の幅が０．０５ｍｍ以下となるように確保しておけばよい。したがって、枠と支持体との間隔を予め０．０５ｍｍ以下に固定しておく必要はなく、セラミックグリーンシートの圧着時にこのような間隔となっていればよい。そこで、図４に示すように、枠の全体を圧着ヘッドに対して接近したり離れたりできるようにすることにより、枠４４と支持体３６との隙間の幅を０．０５ｍｍ以下にしてもよい。また、図５に示すように、枠の内側部分のみを可変とすることにより、枠４６と支持体３６との隙間の幅を０．０５ｍｍ以下にする方法も考えられる。このように、枠と支持体との隙間の幅を可変とすることで、支持体３６を装着するときに、支持体３６を圧着ヘッド２４の吸着面２２に吸着しやすくなるという効果がある。

図６（Ａ）にセラミックグリーンシートを積層する際の実施例を示す。また、図６（Ｂ）は、積層体の周縁部の周りを拡大した図である。キャリアフィルムの上に、粒径０．５μｍのチタン酸バリウム固溶体粉末、バインダとしてのポリビニルブチラール；６．８重量％、ＤＯＰ；３．１重量％からなるスラリーを塗布し、セラミックグリーンシートを形成した。そのセラミックグリーンシートの上に導電性ペーストをスクリーン印刷して、積層セラミック電子部品を得るための内部電極用パターンを形成した。そして、内部電極用パターンが形成されたセラミックグリーンシートは、所定の大きさに切断し、図１〜図３に示す工程を用いてセラミックグリーンシートの積層体を形成した。

圧着ヘッド２４の吸着面２２には、予め厚さ２５０μｍの支持体３６が吸着されている。枠内に吸着された支持体３６に対して、セラミックグリーンシートを、１００℃の温度で２０ＭＰａの圧力を掛けて圧着し、その後にセラミックグリーンシートの下にあるキャリアフィルムを剥離した。

このようにして得られた積層体４８について、図６（Ｂ）に示すように、Ａは、流動防止用の枠２６と支持体３６との隙間の幅を示しており、Ｂは、積層体４８の端部における内部電極用パターン５０の傾きを示している。そして、流動防止用の枠２６と支持体３６との隙間Ａの幅および積層体４８の端部における内部電極用パターン５０の傾きＢの関係を調査した。そして、その結果を表１に示す。

表１からわかるように、隙間Ａの幅の大きさが０．０５ｍｍを超える場合、積層体４８の端部における内部電極用パターン５０に傾きが発生し、セラミックグリーンシートの積みずれが発生した。これに対して、０．０５ｍｍ以下の場合は、積層体４８の端部における内部電極用パターン５０の傾きは発生せず、セラミックグリーンシートの積みずれは発生しなかった。

このように、支持体の大きさを調整し、金型内の支持体の端と枠の間の間隔を０．０５ｍｍ以下にすることでセラミック積層体の端の斜め積みを改善することができる。これは積層体のブロックと枠との間の隙間へのブロック流動が少なくなり、ブロックの変形が抑制できたためであると考えられる。

この発明の装置によりセラミックグリーンシートから積層体を得るための装置を示す断面図である。 図１に示した装置において圧着ヘッドに吸着保持された支持体上にセラミックグリーンシートを圧着する様子を示す図である。 図１に示した装置において積層体を形成した様子を示す図である。 この発明の他の実施例を示す図である。 この発明のさらに他の実施例を示す図である。 この発明の一実施例を実施している状態を示す断面図である。 この発明のセラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。 従来の装置を用いてセラミックグリーンシートから積層体を得る工程の一部を示した断面図である。 積層体の周縁部に位置する部分の切断時にカット不良が生じる様子を示した説明図である。

符号の説明

２０ 積層セラミック電子部品の製造装置
２２ 吸着面
２４ 圧着ヘッド
２６ ４４ ４６ 枠
２８ ピックアップ装置
３０ 空気穴
３２ テーブル
３４ ヒータ
３６ 支持体
３８ キャリアフィルム
４０ セラミックグリーンシート
４２ 矢印
４８ 積層体
５０ 内部電極用パターン

Claims (2)

1. 吸着面を有する圧着ヘッドと、前記圧着ヘッドの周囲に形成される枠とを有するピックアップ装置、および
   前記吸着面に吸着保持されるシート状の支持体を含み、
   前記支持体上にセラミックグリーンシートを１枚ずつ圧着することにより積層体を形成するための積層セラミック電子部品の製造装置であって、
   前記積層体の流動防止用として用いられる前記枠と前記支持体との間隔を０．０５ｍｍ以下としたことを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造装置。
2. キャリアフィルム上に形成されたセラミックグリーンシートを準備する工程、
   枠と、前記枠内に吸着面を備える圧着ヘッドとを有するピックアップ装置を準備する工程、
   前記圧着ヘッドの前記吸着面にシート状の支持体を吸着保持する工程、および
   前記支持体上に前記セラミックグリーンシートを１枚ずつ積層して圧着し、積層体を形成する工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法であって、
   前記積層体の流動防止用として用いられる前記枠と前記支持体との間隔が０．０５ｍｍ以下である圧着ヘッドを使用することを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造方法。

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