JP2006130883A - セラミックスラリー供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギアポンプを用いたセラミックグリーンシートの成形時における外観不良を軽減するためのセラミックスラリー供給装置を得る。
【解決手段】本発明にかかるセラミックスラリー供給装置では、セラミックスラリーをセラミックスラリー吐出口に供給するためのギアポンプから層流で吐出されたセラミックスラリー中で集中するギア部の摩耗粉を分散させるために、ギアポンプとセラミックスラリー吐出口との間に流路撹拌部が設けられる。この流路撹拌部を設けることによって、このセラミックスラリーから作製されたセラミックグリーンシートには、黒い線が現れなくなるので、このセラミックグリーンシートを積み重ねて焼成加工したとき、その焼結体は、色むらによる外観不良をなくすことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、セラミックスラリー供給装置に関し、セラミックグリーンシートの成形時にキャリアフィルム上にセラミックスラリーを供給するためのセラミックスラリー供給装置に関する。

一般に電子部品は、ある一定の安定した特性を有することが求められる。たとえば、セラミックグリーンシートを用いて製造されるセラミック電子部品においては、セラミックグリーンシートの厚みなどの差異により得られるセラミック電子部品の特性が変化することがある。このため、特性のばらつきが小さいセラミック電子部品を得るためには、セラミックグリーンシートの厚みが一定となるようにセラミックグリーンシートを製造する必要がある。
現在、セラミック電子部品のもととなるセラミックグリーンシートは、シート成形機を用いることによりセラミックスラリーから成形されている。セラミックグリーンシートを成形する際において、セラミックグリーンシートの厚みを一定にするために、使用される成形機に供給されるセラミックスラリーの量を一定にする必要がある。セラミックスラリーの供給量を一定にするためには、セラミックスラリーを供給するためのポンプ吐出量を一定にすることが重要であり、すなわち、セラミックスラリーをいかに定量供給できるかが重要となる。このため、セラミックスラリーの供給には、ギアがしっかりと噛み合い密閉された空間にセラミックスラリーを順次送る構造により定量供給性に優れているギアポンプが用いられている（特許文献１参照）。

特開２００３−１１７９１３号公報

しかしながら、セラミックスラリーの供給に用いられるギアポンプにおいては、特に、セラミックスラリーの原料にアルミナなどの硬度のあるものを用いる場合には、ギアポンプの噛み合わせの場所が摩耗することにより、ギア部の摩耗粉の発生量が増加する。ギア部が摩耗すると、ギアポンプから吐出されたセラミックスラリーには、ギアポンプの摩耗粉が微量混入することとなる。さらに、ギアポンプから吐出後のセラミックスラリーは、層流の状態で押し出し流されることから、ギアポンプの摩耗粉はセラミックスラリー吐出口の同一箇所から吐出されてしまう。よって、吐出されるセラミックスラリー内の摩耗粉は集中し、結果、セラミックグリーンシート上に黒い線（幅方向で１〜２％の大きさ）となって現れる。そして、黒い線が含まれた状態で成形されたセラミックグリーンシートを積み重ねてセラミックグリーンシート積層体を作製し、そのセラミックグリーンシート積層体を焼成すると、その焼成体の外観に薄く黒い線が入ることから外観不良になるという問題があった。
このような問題を解決するために、摩耗の少ないポンプを使用することが考えられるが、ポンプの構造上定量性が悪くなり、セラミックグリーンシートの膜厚ばらつきが増加するという問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ギアポンプを用いたセラミックグリーンシートの成形時における外観不良を軽減するためのセラミックスラリー供給装置を提供するものである。

この発明にかかるセラミックスラリー供給装置は、セラミックグリーンシートを作製するためのセラミックスラリーを吐出するセラミックスラリー吐出口と、セラミックスラリー吐出口にセラミックスラリーを供給するギアポンプと、セラミックスラリー吐出口とギアポンプとの間に設けられ、ギアポンプから層流として圧送されてくるセラミックスラリーの流路を乱して乱流とする流路撹拌部とを備えたセラミックスラリー供給装置である。
また、この発明にかかるセラミックスラリー供給装置では、流路撹拌部は、セラミックスラリーの入口と出口とを有し、入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、ハウジング内においてセラミックスラリーの流路の途中に充填された玉石とで構成された、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置であることが好ましい。
さらに、この発明にかかるセラミックスラリー供給装置では、流路撹拌部は、セラミックスラリーの入口と出口とを有し、入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、ハウジング内においてセラミックスラリーの流路全面にわたって設けられた複数の金網とで構成され、互いに隣り合う前記金網の目の角度が異なるように設けられた、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置であることが好ましい。
また、この発明にかかるセラミックスラリー供給装置では、流路撹拌部は、セラミックスラリーの入口と出口とを有し、入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、ハウジング内においてセラミックスラリーの流路の途中に配置された糸状のフィルタとで構成され、糸状のフィルタは、セラミックスラリー中のセラミック原料粉末の粒度分布最大量より目が粗いことを特徴とする、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置であることが好ましい。

上述したように、セラミックスラリー吐出口とギアポンプの間に、ギアポンプから層流として圧送されてくるセラミックスラリーの流路を乱して乱流とする流路撹拌部が設けられることにより、ギアポンプから層流で吐出されるセラミックスラリー中で集中した摩耗粉が分散するため、セラミックスラリー吐出口から摩耗粉が黒い線となって吐出されない。
また、流路撹拌部を形成するハウジングにおいて、ハウジング内の流路の途中に玉石を充填することで、ギアポンプから層流として圧送されてきたセラミックスラリーが玉石によって流路が乱され、乱流とすることができる。
さらに、流路撹拌部を形成するハウジングにおいて、ハウジング内の流路の全面にわたり複数枚の金網を設け、互いに隣り合う金網の目の角度が異なるように設けられることで、ギアポンプから層流として圧送されてきたセラミックスラリーが金網の目により複数回分断されることから流路が乱され、乱流とすることができる。
また、流路撹拌部を形成するハウジングにおいて、ハウジング内の流路の途中に、セラミックスラリー中のセラミック原料粉末の粒度分布最大量より目が粗い糸状のフィルタを配置することで、ギアポンプから層流として圧送されてきたセラミックスラリーが、糸状のフィルタによって流路が乱され、乱流とすることができる。

この発明にかかるセラミックスラリーの供給装置によれば、ギアポンプで発生した摩耗粉をセラミックスラリー中に分散させることができるため、このセラミックスラリー供給装置を用いて作製したセラミックグリーンシートには、黒い線が現れなくなる。
したがって、このセラミックグリーンシートを積み重ねて焼成加工したとき、その焼結体には、色むらによる外観不良が見られない。

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に、本発明にかかるセラミックスラリー供給装置の一実施形態の構成図を示す。本発明にかかるセラミックスラリー供給装置は、セラミックスラリータンク１０、ギアポンプ１２、流路撹拌部１４、コータ部１６、セラミックスラリー吐出口１８、乾燥部２０から少なくとも構成される。
セラミックスラリータンク１０は、ギアポンプ１２に接続される。ギアポンプ１２の吐出口は、流路撹拌部１４の入口側に接続され、流路撹拌部１４の出口側はコータ部１６に接続される。コータ部１６内には、セラミックスラリー吐出口１８が設けられ、このセラミックスラリー吐出口１８に流路撹拌部１４の出口側が接続される。
コータ部１６には、キャリアフィルム２２が通され、キャリアフィルム２２上にセラミックスラリー吐出口１８が配置される。コータ部１６を出たキャリアフィルムは２２は、乾燥部２０に導かれ、乾燥部２０から出たキャリアフィルム２２は巻き取られる。
セラミックスラリーは、まず、セラミックスラリータンク１０に溜められる。そして、セラミックスラリータンク１０に溜められたセラミックスラリーは、ギアポンプ１２によって、一定量で供給される。このように、ギアポンプ１２とコータ部１６のセラミックスラリー吐出口１８との間に流路撹拌部１４が設けられることで、ギアポンプ１２から層流状態で吐出されるセラミックスラリーは、流路撹拌部１４を通過後に乱流状態で押し出し流される。
続いて、流路撹拌部１４から吐出されたセラミックスラリーは、コータ部１６に供給され、コータ部１６のセラミックスラリー吐出口１８よりキャリアフィルム２２上に塗布される。そして、キャリアフィルム２２上に塗布されたセラミックスラリーは、乾燥部２０へ移動し乾燥することで揮発性の溶剤を蒸発させ、巻き取ることでセラミックグリーンシートとして完成する。

上述したように、セラミック供給装置を構成するギアポンプ１２とコータ部１６のセラミックスラリー吐出口１８との間に流路撹拌部１４を設けることで、ギアポンプ１２から吐出されたセラミックスラリーの流れを層流から乱流に変化させることができる。ギアポンプ１２から吐出されたセラミックスラリーに、ギアポンプ１２のギア部において発生した摩耗粉が混入した場合、セラミックスラリーはギアポンプ１２から層流状態で吐出することから摩耗粉が局所的に集中する。そのため、キャリアフィルム上２２のセラミックグリーンシートに、幅方向で１〜２％の大きさの黒い線が形成される。しかしながら、流路撹拌部１４を通過したセラミックスラリーは、乱流状態になり分散されるので、結果、セラミックグリーンシート上に黒い線が形成されない。
したがって、得られたセラミックスラリーにより形成されたセラミックグリーンシートを積層し、圧着することによって作製されたセラミックグリーンシート積層体を焼成したあとの焼成体には、外観不良が見られない。

図２に、本発明にかかる実施例における流路撹拌部１４ａの断面図を示す。流路撹拌部１４ａは、セラミックスラリーの入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジング２４で構成され、そのハウジング２４内の流路の途中に玉石２６が充填されている。そして、この玉石２６がハウジング２４の外に流出しないように出入り口に玉石２６より目の細かい開口径の金網２８，２８を設けている。ここで、玉石２６の径が大きくなると、セラミックスラリーが乱流とならなくなると予想されるが、玉石の直径が０．５ｍｍ〜１０ｍｍまでの玉石２６では、十分乱流の流れを維持できることを確認している。

このような構成とすることで、ギアポンプ１２より層流として圧送されてきたセラミックスラリーが充填した玉石２６の隙間をセラミックスラリーが通過することによって、セラミックスラリー流れを十分乱流とすることができる。そのため、ギアポンプ１２の摩耗粉が同一箇所から吐出されることでセラミックスラリー内に集中した摩耗粉を分散させることができる。
また、セラミックグリーンシートの成形後にハウジング２４に溶剤を循環させることで、玉石２６に付着したセラミックスラリーが簡単にかつ完全に洗浄でき、流路撹拌部１４ａの分解洗浄が不要となる。よって、ハウジング２４内の流路に充填されている玉石２６は、次のロットに繰り返し使用が可能となる。

また、図３および図４に、本発明にかかる他の実施例における流路撹拌部１４ｂの断面図および図解図を示す。流路撹拌部１４ｂは、セラミックスラリーの入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジング２４を含む。そのハウジング２４内の流路において、２枚以上の金網３０ａ，３０ｂが、流路方向とは略垂直な方向に流路全面にわたって設けられている。そして、互いに隣り合う金網３０ａ，３０ｂの目の角度が異なるように回転させ、ハウジング２４内にはめ込むといった構造となっている。

このような構造とすることで、ギアポンプ１２より層流として圧送されてきたセラミックスラリーが、流路撹拌部１４ｂのハウジング２４に設けられた金網３０ａ，３０ｂのそれぞれの目により２回以上分断されることから流路が乱され、セラミックスラリー流れを十分乱流とすることができる。そのため、ギアポンプ１２の摩耗粉が同一箇所から吐出されることでセラミックスラリー内で集中した摩耗粉を分散させることができる。
また、セラミックグリーンシート成形後にハウジング２４に溶剤を循環させることで、金網３０ａ，３０ｂに付着したセラミックスラリーが簡単にかつ完全に洗浄でき、流路撹拌部１４ｂの分解洗浄が不要となる。よって、ハウジング２４内の流路に設けられた金網３０ａ，３０ｂは、次ロットに繰り返し使用が可能となる。
ここで、金網３０ａ，３０ｂは、それぞれを所定の角度に回転させることで設けるとしたが、これに限られるものではなく、金網３０ａ，３０ｂの目の形状があらかじめ異なる金網３０ａ，３０ｂを設けていても構わない。
また、金網の数は、２枚に限らず、３枚以上の金網を重ねて配置してもよい。この場合においても、それぞれの金網の目の角度を変えたり、それぞれの金網の目の形状を変えておけばよい。

さらに、図５に、本発明にかかる他の実施例における流路撹拌部１４ｃの断面図を示す。流路撹拌部１４ｃは、セラミックスラリーの入口と出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジング２４を含む。そのハウジング２４内の流路において、セラミック原料の粒度分布最大値よりも目の粗い、たとえば、繊維系の樹脂、撚糸状ファイバー、微細ガラス繊維等の糸状の濾材を強固に巻きつけたタイプの糸状フィルタ３２が充填される。

本発明に使用される糸状フィルタ３２は、糸状の濾材を巻芯に巻きつけた後、この巻芯を抜いたものが一般的に使用される。この糸状フィルタ３２は、巻回濾材の外側からスラリーを供給し、内側の空洞から濾過後のスラリーが排出される構造となっている。
このような構造とすることで、ギアポンプ１２より層流として圧送されてきたセラミックスラリーが糸状フィルタ３２を通過することによって、セラミックスラリー流れを十分乱流とすることができる。そのため、ギアポンプ１２の摩耗粉が同一箇所から吐出されることでセラミックスラリー内で集中した摩耗粉を分散させることができる。
また、上述した糸状フィルタ３２には、乱流を促進するためのフィルタとして市販のフィルタを使用することで、安定した条件でセラミックスラリーの混合を行うことができる。さらに、糸状フィルタ３２に使い捨てタイプの糸状フィルタ３２を使用することで、洗浄不要で簡単に交換することが可能となる。
ただし、ここで用いられる糸状フィルタ３２は、本来は濾過フィルタとして用いられるものであるが、ここでは濾過を目的として使用されておらず、セラミックスラリーの流路を乱して乱流とするために用いられている。

ギアポンプを用いてセラミックスラリー吐出口にセラミックスラリーを供給し、キャリアフィルム上にセラミックグリーンシートを作製した。今回使用したセラミックグリーンシートの成形機のセラミックスラリー吐出口における吐出方式は、ダイコータ方式を用いている。また、本発明は、吐出方式には限定することなく用いることができるが、特に、ダイコータ方式に対して有用である。
ここで、ギアポンプとセラミックスラリー吐出口との間に流路撹拌部を設けた場合と設けない場合について、セラミックグリーンシートの外観を観察した。流路撹拌部については、乱流を発生させるための材料を変えて、セラミックグリーンシートの外観を観察した。また、得られたセラミックグリーンシートを用いて作製したセラミック電子部品について、その特性を調べた。このようにして、得られた結果を表１に示す。

試料番号１からわかるように、流路撹拌部がない場合、ギアポンプで発生した摩耗粉によりセラミックグリーンシートに黒い線が生じた。また、試料番号２、３に示すように、流路撹拌部にろ紙を用いた場合、セラミックスラリーの圧損に耐えられず、ろ紙が破損した。さらに、試料番号２に示すように、ろ紙の目がセラミック原料の最大径より細かい場合、ろ紙が破損する前に通過したセラミックスラリーで作製したセラミックグリーンシートでセラミック電子部品を作製すると、粗いセラミック原料がろ紙で捕捉されるため、セラミック電子部品の特性が変化してしまう。また、試料番号４に示すように、流路撹拌部として、１枚の金網を用いた場合、セラミックスラリーを乱流とすることができなかった。また、試料番号６に示すように、流路撹拌部としてセラミック原料より目の細かい糸状フィルタを用いた場合、粗いセラミック原料が糸状フィルタで捕捉され、セラミック電子部品の特性が変化してしまう。それに対して、この発明の範囲内の流路撹拌部を用いた場合、セラミックグリーンシートに黒い線は現れず、得られたセラミック電子部品の特性も設計通りのものであった。

本発明の一実施形態におけるセラミックスラリー供給装置の構成図である。 本発明にかかる実施例における流路撹拌部の断面図である。 本発明にかかる他の実施例における流路撹拌部の断面図である。 図３に示す流路撹拌部の図解図である。 本発明にかかるさらに他の実施例における流路撹拌部の断面図である。

符号の説明

１０ セラミックスラリータンク
１２ ギアポンプ
１４ 流路撹拌部
１６ コータ部
１８ セラミックスラリー吐出部
２０ 乾燥部
２２ キャリアフィルム
２４ ハウジング
２６ 玉石
２８ 金網
３０ａ、３０ｂ 金網
３２ 糸状フィルタ

Claims (4)

1. セラミックグリーンシートを作製するためのセラミックスラリーを吐出するセラミックスラリー吐出口と、
   前記セラミックスラリー吐出口にセラミックスラリーを供給するギアポンプと、
   前記セラミックスラリー吐出口と前記ギアポンプとの間に設けられ、前記ギアポンプから層流として圧送されてくるセラミックスラリーの流路を乱して乱流とする流路撹拌部とを備えた、セラミックススラリー供給装置。
2. 前記流路撹拌部は、
   前記セラミックスラリーの入口と出口とを有し、
   前記入口と前記出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、
   前記ハウジング内において前記セラミックスラリーの流路の途中に充填された玉石とで構成された、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置。
3. 前記流路撹拌部は、
   前記セラミックスラリーの入口と出口とを有し、
   前記入口と前記出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、
   前記ハウジング内において前記セラミックスラリーの流路全面にわたって設けられた複数の金網とで構成され、
   互いに隣り合う前記金網の目の角度が異なるように設けられた、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置。
4. 前記流路撹拌部は、
   前記セラミックスラリーの入口と出口とを有し、
   前記入口と前記出口との間を連通するセラミックスラリーの流路を備えたハウジングと、
   前記ハウジング内において前記セラミックスラリーの流路の途中に配置された糸状のフィルタとで構成され、
   前記糸状のフィルタは、前記セラミックスラリー中のセラミック原料粉末の粒度分布最大量より目が粗いことを特徴とする、請求項１に記載のセラミックスラリー供給装置。

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