JP2006237458A - 積層型電子部品の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリーンシート表面上における内部構成体の形成や設定位置の合致が高精度な積層を行い、所定機能の精度向上が可能となる積層型電子部品の製造方法およびその装置を提供する事を目的とするものである。
【解決手段】グリーンシート８を供給するシート供給部、グリーンシート８に接着剤を塗布する接着剤塗布部３、グリーンシート８を巻き付け積層する回転ドラム４、グリーンシート８に内部構成体１６を印刷する凹版オフセット印刷部、印刷された内部構成体１６を認識する認識機構１４、印刷された内部構成体１６を乾燥させる乾燥機構１３でなり、グリーンシート８に印刷された内部構成体１６の位置を認識機構１４で認識し、凹版５ａとオフセットロール５ｂを差動機構１５により回転させて移動補正を行い、印刷精度の向上を図る製造装置１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の内部構成体を積層し積層体を構成して形成する積層型電子部品の製造方法およびその装置に関するものである。

従来この種の積層型電子部品を製造する方法としては、複数のグリーンシートが準備設定され、これらのグリーンシートを積層して、シート積層体が製造され、その積層されるグリーンシート上面には、必要とする積層型電子部品の機能に対応するための材質による内部構成体が印刷し形成されている。

そしてシート積層体は個々の積層型電子部品の必要なチップ形状などとするために所定形状にカットされ、続いて所定温度と時間で焼成された後、必要に応じて外部電極などがチップ表面の所定箇所に形成される。

このような積層型電子部品において、小型化および高性能化の実現をめざすためにグリーンシートの薄層化および多層化が進められているが、グリーンシートの薄層化および多層化が進むにつれて製品製造における積層工程の時間は増大し、コスト高、および長納期となる。

このため積層工程の時間を短縮する方法が検討されているのであり、積層工程の時間を短縮する方法として、回転ドラム上で連続して印刷積層する方法が行われている。

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２００３−２１７９９２号公報

前記の回転ドラム上で印刷積層する方法における印刷として、グラビア印刷やオフセット印刷などが用いられる。これらの方法では積層することによる回転ドラムの直径（動作箇所である印刷積層部分の直径）の増加、すなわち周速度の変化から生じる内部構成体の位置ずれなどに対応できず、内部構成体の積層位置がずれた積層体を形成することになる。

形成された積層体により例えば積層コンデンサを形成する場合は、内部構成体の位置ずれは、その機能である容量に大きく影響し、目標とする容量を得られないことになる。従って、目標とする容量の精度向上には内部構成体の印刷位置精度の向上が不可欠となっている。

本発明は前記従来の課題を解決しようとするものであり、積層セラミックコンデンサを含め、内部構成体の印刷位置精度を必要とする積層型電子部品の積層工程において、グリーンシート上面の内部構成体の形成あるいは設定位置の合致を高精度とした積層を行うことで、所定機能の（コンデンサにおける容量など）の精度向上が可能となる積層型電子部品の製造方法およびその装置を提供する事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、グリーンシートを供給して回転ドラムに巻き付け、回転ドラムにおける外円周上の前記グリーンシートの片面に内部構成体を印刷し、次のグリーンシートを供給し、その回転ドラムの外円周上における次のグリーンシートの片面に内部構成体を印刷する際、先の内部構成体の状況を認識機構で認識した後、印刷版のみ回転方向に移動させる補正を行い内部構成体を印刷し、前記動作による所定のグリーンシート積層数によるシート積層体を形成し、回転ドラムから取外して個々の製品に切断して所定の積層型電子部品を得る構成としたものであり、これにより積層毎に回転ドラムに対し印刷版の転写位置を最適に移動補正して印刷および積層することができ、高精度の積層型電子部品が形成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、印刷後の内部構成体の乾燥状態を認識確認し、前記乾燥状態に対応し最適な乾燥度に制御してなるという構成を有しており、これにより、内部構成体の乾燥部と未乾燥部を認識して乾燥状態を数値化することができ、さらに乾燥因子である風量や温度を最適に制御することができ、所定の乾燥状態を維持かつ継続す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、印刷後の内部構成体の認識確認により、前記内部構成体の形状の良否を検出して制御し、正規の印刷形状に補正してなるという構成を有しており、これにより印刷版に付着した内部構成体のかきとりの度合いを検出して処理することができ、内部構成体の印刷形状の不良を減少させ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、シートロールでなるグリーンシートのシート供給部と、供給されたグリーンシートの片面に接着剤を塗布する接着剤塗布部と、前記グリーンシートを外円周上に巻き付ける回転ドラムおよび押え付けロールと、前記グリーンシートの片面に内部構成体を印刷する凹版オフセット印刷部でなる印刷機構と、前記印刷機構を最適位置にするための上下に移動させる移動機構と、印刷機構における印刷版を差動機構で回転移動させて印刷位置を補正する補正部と、印刷された内部構成体を乾燥させる乾燥機構で構成してなるという構成を有しており、これにより、適切な印刷条件が設定かつ維持でき、高精度に印刷および積層された積層型電子部品が形成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、印刷後の内部構成体の乾燥状態を認識確認する認識機構を、回転ドラムの近傍に配設してなるという構成を有しており、これにより内部構成体の乾燥部と未乾燥部を認識して乾燥状態を数値化でき、乾燥因子である風量や温度を最適に制御して、所定の乾燥状態を維持かつ継続す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、印刷後の内部構成体の形状を認識確認し、前記内部構成体の良否を検出し制御して補正する認識機構および制御部を、回転ドラムの近傍に配設および付加してなるという構成を有しており、これにより、印刷版に付着した内部構成体のかきとりの度合いを検出して処理でき、内部構成体の印刷形状の不良を減少させるという作用効果を有する。

本発明の積層型電子部品の製造方法およびその装置は、グリーンシートを準備し接着剤を塗布し回転ドラムに供給して巻き付け、回転ドラムにおける外円周上の前記グリーンシート片面に内部構成体を印刷し、次のグリーンシートを供給し、その回転ドラムの外円周上における次のグリーンシート片面に内部構成体を印刷する際、先の内部構成体の状況を認識機構で認識確認した後、印刷版のみ回転方向に移動させる補正を行い内部構成体を印刷し、前記動作による所定のグリーンシート積層数によるシート積層体を形成し、回転ドラムから取り外して個々の製品に切断する構成であり、内部構成体における所定乾燥状態の設定や保持、凹版オフセット印刷における印刷精度の向上が可能で、積層精度や所定機能精度の向上、そして製品品質の安定が図れ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、４に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態での積層型電子部品の製造装置における要部概要構成図、図２は同回転ドラムと凹版印刷部の概要構成および内部構成体の印刷位置補正概要動作説明図、図３は同内部構成体の表示部における要部概要撮影例図、そして図４は認識機構で認識した内部構成体の位置により所定制御を行う制御系の概要構成図である。

図１において積層型電子部品の製造装置１は、グリーンシート８を巻き付けたシートロール２からなるシート供給部を有し、そのシート供給部にはシートロール２の直径（外径）を計測するセンサー（図示せず）を配設し、そのセンサーによる検出信号によりグリーンシート８の巻出し速度の切替を行うことが出来る構成であり、シート供給部は巻出し速度を最適に切替えながら接着剤塗布部３にグリーンシート８を供給するのである。

接着剤塗布部３は、シート供給部から供給されるグリーンシート８に対して、その所定箇所に接着剤の塗布を行うユニットであり、スプレー方式やローラ塗工方式といった方法で接着剤を塗布し、回転ドラム４に接着剤の塗布されたグリーンシート８を押え付ロール６に沿わせて供給する。

その押え付ロール６は、回転ドラム４における外円周上のグリーンシート８に対して、積層されたグリーンシート８の各層間の密着性が高められるような位置に配置してある。

回転ドラム４は外円周を等分割した円弧状のパレット１１を装着して構成されており、複数個でなるパレット１１は回転ドラム４から各々取り外すことが可能な着脱自在となっているのであり、また、各パレット１１の相互間には切断刃の先端が投入する溝１０を有しており、パレット１１の上面におけるシート積層体１２をパレット単位で取り出すことを可能としている。

回転ドラム４を矢印（イ）の方向に回転することで回転ドラム４に巻き付けられたグリーンシート８は、シート積層体１２を形成しながら、凹版５ａとオフセットロール５ｂと積層型電子部品の機能を形成するペースト（機能素材）をかきとるスキージ５ｃからなる印刷機構である凹版オフセット印刷部へと供給される。

印刷機構である凹版オフセット印刷部における凹版５ａとオフセットロール５ｂは、矢印（ウ）、矢印（エ）で示す方向に回転することで、凹版５ａの上面に内部構成体１６となる例えば導電ペーストや誘電体ペーストなどのペースト（機能素材）を搭載（塗布）し、これをオフセットロール５ｂに転写し、その転写された内部構成体１６を回転ドラム４における外円周上のシート積層体１２にさらに転写するのである。

なおスキージ５ｃの先端を凹版５ａの上面に所定間隔で配設することにより、凹版５ａに付着した内部構成体１６以外の余分な部分をかきとることができる。

印刷機構である凹版オフセット印刷部の凹版５ａとオフセットロール５ｂおよび回転ドラム４は、同じメインの駆動軸（図示せず）で回転駆動されて同期回転を行うのである。

また、図１（ｂ）に示すように、印刷機構である凹版オフセット印刷部は、凹版５ａとオフセットロール５ｂのみを駆動させる軸を有し、補正部を構成する差動機構１５を設置しており、この軸による回転駆動により回転ドラム４と印刷機構である凹版オフセット印刷部の回転方向の位置を、必要に応じてずらすことができる。

メイン軸による印刷機構である凹版オフセット印刷部の凹版５ａの回転数と回転ドラム４の回転数の比率は、例えば８：１などの一定の比率に設定されている。

印刷機構である凹版オフセット印刷部の凹版５ａは、オフセットロール５ｂに対して平行移動を可能とする機能を有しており、この凹版５ａの平行移動の動作により印刷機構である凹版オフセット印刷部は、オフセットロール５ｂへの接触圧力（量）が、操作や動作における諸々の条件などにおいて最適となるように変更することができる。

また、印刷機構である凹版オフセット印刷部は、印刷上下モータ７ａと印刷上下ガイド７ｂおよび印刷ユニット取付板７ｃからなる印刷上下機構の一端に配設されている。

印刷上下機構は印刷機構である凹版オフセット印刷部を筐体９に対して上下移動させることが可能であり、筐体９に対して取り付けられた印刷上下ガイド７ｂに沿って印刷ユニット取付板７ｃごと印刷上下モータ７ａにより駆動することができる。

シート積層体１２はグリーンシート８を積層する毎に高さ（厚み）を増すのであり、その結果回転ドラム４の直径（外円周）を増加させるため、それに合わせて印刷上下機構を駆動させることにより、印刷機構である凹版オフセット印刷部を移動すなわち上昇させて印刷位置を最適に合わせることが出来る。

また、回転ドラム４の中心線上に光学、機械あるいは電気的な認識機構１４が設置されており、ＮＣ駆動によって回転ドラム４の外円周上における積層体の厚みに合わせて認識機構１４を移動させ、回転ドラム４の外円周上における内部構成体１６を常に認識することができる認識駆動機構を有している。

なお、認識機構１４の例としては、ＣＣＤカメラなどの画像入力機構と汎用の認識装置を組み合わせることも可能である。

また、回転ドラム４の外円周の直近傍には、積層体を形成する印刷された内部構成体１６を乾燥させる乾燥機構（炉）１３をも有しており、この乾燥機構（炉）１３は運転中に風量や風速あるいは温度などの設定変更が可能であり、必要かつ最適な設定としている。

次に前記で説明した製造装置１を用いたグリーンシート８の印刷積層方法について説明する。グリーンシート８の上面には何らかの内部構成体１６、すなわち例えば積層コンデンサにおいては電極といった機能素材は印刷されていない。

印刷積層準備として回転ドラム４におけるパレット１１の上面には、１層目のグリーンシート８が回転ドラム４の外円周上でパレット１１に密着することができるように接着シートをあらかじめ貼付しておく。

そして、シート供給部から引き出し供給されたグリーンシート８の先端部は、接着剤塗布部３を通過させて押え付ロール６に沿わせて回転ドラム４の外円周上に貼付しておく。

積層開始時にはシートロール２の直径（外径）を計測しながら、シート供給部のシートロール２から矢印（ア）に示す方向に巻出し速度を最適に切替えて引出し供給された後、接着剤塗布部３で接着剤をグリーンシート８の片面に塗布され、押え付ロール６により回転ドラム４の外円周上に沿って供給し載置されるのであり、こうして回転ドラム４の外円周上にグリーンシート８のシート積層体１２の１層が形成される。

なお、回転ドラム４は矢印（イ）で示す方向に回転してグリーンシート８を巻き付けるのであり、回転ドラム４の外円周上でのグリーンシート８の層数が増すに従って、グリーンシート８の積層による回転ドラム４の外円周直径が大きくなるが、印刷上下機構における印刷上下モータ７ａの駆動により、回転ドラム４とオフセットロール５ｂの印圧力（量）が一定となるように、印刷機構である凹版オフセット印刷部の上昇あるいは下降を行って印刷する。

印刷された内部構成体１６は、認識機構１４により所定状態を認識確認された後、乾燥機構（炉）１３に回動されて乾燥が行われ、その乾燥したシート積層体１２の上に次のグリーンシート８が積層される。

次に内部構成体１６の印刷位置補正について図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、グリーンシート８の上面に内部構成体１６が凹版５ａおよびオフセットロール５ｂにより印刷されてシート積層体１２を形成しており、シート積層体１２に印刷された内部構成体１６を、認識機構１４により認識された光学画像などをディスプレイによる表示部２２で表示している状態を示している。

図２（ａ）の表示部２２には印刷された内部構成体１６の状態が表示されており、内部構成体１６の印刷位置と製品設計目標である内部構成体１６の目標位置１７との相違分である差１８を計測し、補正部を構成する差動機構１５を駆動して凹版５ａとオフセットロール５ｂを前記の差１８の分だけ回転移動し、次の内部構成体１６の印刷位置を補正して印刷するのである。

図２（ｂ）は目標位置１７に対して内部構成体１６の印刷位置寸法が足りなかった場合であり、この場合には矢印（オ）および矢印（カ）の方向に、補正部を構成する差動機構１５の駆動により、凹版５ａとオフセットロール５ｂを回転させて差１８の分だけ移動させることにより、次の内部構成体１６の印刷位置を補正する。

また、図２（ｃ）は目標位置１７に対して内部構成体１６の印刷位置寸法がオーバーした場合であり、この場合には凹版５ａとオフセットロール５ｂを回転方向とは反対に、差１８の分だけ矢印（キ）および矢印（ク）の方向に補正部を構成する差動機構１５の駆動により回転させ、次の内部構成体１６の印刷位置を補正するのである。

次に、本発明の請求項２、３に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、回転ドラム４における外円周上のシート積層体１２の内部構成体１６を認識機構１４で認識された光学画像などである。

通常は図３（ａ）に示すように内部構成体１６すなわち乾燥部分１９は乾燥状態であるため、認識撮像用の照明を反射させず、認識機構１４による認識での表示部２２における画像内の内部構成体１６は、モノクロにおいては黒く表示されることになる。

一方で乾燥が不十分である場合には、図３（ｂ）に示すように内部構成体１６の未乾燥部２０は必要とする乾燥状態ではないため、液状あるいは半液状の内部構成体１６が認識撮像用の照明を反射させ、認識機構１４による認識での表示部２２における画像内の内部構成体１６は、モノクロにおいては白く表示されることになる。

この認識画像の未乾燥部分２０の面積と乾燥部分１９の面積を計測し、未乾燥部分２０の面積が大きければ乾燥機構（炉）１３の乾燥温度もしくは風量の容量あるいは強さ（風速）を大きくして乾燥を強化するなどの制御を行い、図３（ａ）に示すように内部構成体１６の全体を乾燥部分１９とする乾燥状態に設定かつ保持することができるのである。

次に、本発明の請求項５、６に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図３（ｃ）は、回転ドラム４の外円周上におけるシート積層体１２の内部構成体１６を、認識機構１４により認識した光学画像である。

通常、印刷される内部構成体１６は、凹版５ａに対し内部構成体１６を供給した後、内部構成体１６以外の余分な部分をスキージ５ｃでかきとって排除してオフセットローラー５ｂに転写し、そのオフセットローラー５ｂに転写された内部構成体１６をグリーンシート８に転写してシート積層体１２を形成する。

この内部構成体１６以外である余分な部分のスキージ５ｃによるかきとりの不具合によっては、図３（ｄ）に示すようにシート積層体１２の上面で、不要な引き筋２１を伴った内部構成体１６を印刷することになる。

この引き筋２１が発生すると、隣接する内部構成体１６が接触して積層コンデンサなどにおいては、ショート不良などの原因となるのであり、そのため引き筋２１が生じた場合には早急に製造装置１を停止させて所定の処置を施すか、もしくは引き筋２１が発生しないように、スキージ５ｃの凹版５ａに対する押し込み量を増やすことが必要となる。

本発明の製造装置１においては、内部構成体１６の形状を認識機構１４により認識し、引き筋２１の大きさを計測することにより、印刷形状を把握してかきとりの不具合を早急に検知することができ、この計測結果から製造装置１を停止させたり、スキージ５ｃの凹版５ａに対する押し込み量を増加させたりするのである。

前記操作を実現させるための機構の要部概要構成図が図４であり、回転ドラム４の外円周上のシート積層体１２に印刷された内部構成体１６は、回転ドラム４に設置されたスタートタイミング２６によりトリガーされ、認識機構１４により画像認識される。

この認識画像は認識演算部２４で内部構成体１６の印刷位置、未乾燥部分２０の面積、あるいは引き筋２１の大きさなどのデータを計算して演算部２３に引き渡される。

演算部２３は、内部構成体１６の目標位置１７との差１８を差動制御部２５に引渡し、差動制御部２５の制御による差動機構１５の駆動により、凹版５ａとオフセットロール５ｂを所定回転あるいは回動させて補正する。

また、演算部２３では未乾燥部分２０の面積から乾燥温度や風量の制御データを計算し、乾燥制御部２７に引き渡して所定の制御駆動を行うことにより所定乾燥状態に補正あるいは保持する。

さらに、演算部２３は引き筋２１の大きさからスキージ５ｃのかきとりの異常を判断し、回転制御部２８に起動あるいは停止を指令するか、インクかきとり制御部２９に対しスキージ５ｃの押し込み量を制御補正し、スキージ５ｃを駆動するのである。

以上前記で説明したように、印刷機構である凹版オフセット印刷部の凹版やオフセットロールを回転ドラムとは非同期で回転駆動することができる補正部を構成する差動機構と、回転ドラムにおける外円周上の内部構成体の位置を認識し確認する認識機構を有し、回転ドラムを連続回転して次に印刷される内部構成体の決められた距離（寸法）の移動を行う際には、前記の内部構成体の位置を認識確認して目標位置とのずれを補正して移動することが出来る機能を有しているのである。

また、印刷後の内部構成体の形状や位置を認識確認して目標値との差を計算かつ演算し、補正部を構成する差動機構で次の内部構成体の印刷位置まで移動補正して印刷することができ、さらにまた、回転ドラムにおける外円周上の内部構成体の印刷を認識機構で認識し、内部構成体の未乾燥部分と乾燥部分を分離判別して乾燥状態を数値化し、そのデータを基に乾燥工程における乾燥温度、風量や風速を制御することができるのである。

本発明にかかる積層型電子部品の製造方法およびその装置は、内部構成体における所定乾燥状態の設定と保持、凹版オフセット印刷における印刷精度の向上が可能であり、積層精度や所定機能精度の向上、そして製品品質の安定が図れるという効果を有し、複数の内部構成体を積層し積層体を構成して形成する各種の積層型電子部品や各種積層体基材あるいは機器の製造方法およびその装置などの用途としても有用である。

本発明の実施の形態での積層型電子部品の製造装置における要部概要構成図 同回転ドラムと凹版印刷部の概要構成および内部構成体の印刷位置補正概要動作説明図 同内部構成体の表示部における要部概要撮影例図 認識機構で認識した内部構成体の位置により所定制御を行う制御系の概要構成図

符号の説明

１ 製造装置
２ シートロール
３ 接着剤塗布部
４ 回転ドラム
５ａ 凹版
５ｂ オフセットロール
５ｃ スキージ
６ 押え付ロール
７ａ 印刷上下モータ
７ｂ 印刷上下ガイド
７ｃ 印刷ユニット取付板
８ グリーンシート
９ 筐体
１０ 溝
１１ パレット
１２ シート積層体
１３ 乾燥機構（炉）
１４ 認識機構
１５ 差動機構
１６ 内部構成体
１７ 目標位置
１８ 差
１９ 乾燥部分
２０ 未乾燥部分
２１ 引き筋
２２ 表示部
２３ 演算部
２４ 認識演算部
２５ 差動制御部
２６ スタートタイミング
２７ 乾燥制御部
２８ 回転制御部
２９ インクかきとり制御部

Claims (6)

1. グリーンシートを供給して回転ドラムに巻き付け、回転ドラムにおける外円周上の前記グリーンシートの片面に内部構成体を印刷し、次のグリーンシートを供給し、その回転ドラムの外円周上における次のグリーンシートの片面に内部構成体を印刷する際、先の内部構成体の状況を認識機構で認識した後、印刷版のみ回転方向に移動させる補正を行い内部構成体を印刷し、前記動作による所定のグリーンシート積層数によるシート積層体を形成し、回転ドラムから取外して個々の製品に切断して所定の積層型電子部品を得る積層型電子部品の製造方法。
2. 印刷後の内部構成体の乾燥状態を認識確認し、前記乾燥状態に対応し最適な乾燥度に制御してなる請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
3. 印刷後の内部構成体の認識確認により、前記内部構成体の形状の良否を検出して制御し、正規の印刷形状に補正してなる請求項１あるいは２に記載の積層型電子部品の製造方法。
4. シートロールでなるグリーンシートのシート供給部と、供給されたグリーンシートの片面に接着剤を塗布する接着剤塗布部と、前記グリーンシートを外円周上に巻き付ける回転ドラムおよび押え付ロールと、前記グリーンシートの片面に内部構成体を印刷する凹版オフセット印刷部でなる印刷機構と、前記印刷機構を最適位置にするための上下に移動させる移動機構と、印刷機構における印刷版を差動機構で回転移動させて印刷位置を補正する補正部と、印刷された内部構成体を乾燥させる乾燥機構で構成してなる積層型電子部品の製造装置。
5. 印刷後の内部構成体の乾燥状態を認識確認する認識機構を、回転ドラムの近傍に配設してなる請求項４に記載の積層型電子部品の製造装置。
6. 印刷後の内部構成体の形状を認識確認し、前記内部構成体の良否を検出し制御して補正する認識機構および制御部を、回転ドラムの近傍に配設および付加してなる請求項５に記載の積層型電子部品の製造装置。

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