JP2012069721A - 積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の厚みの電極パターンを高精度に形成することが可能な積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサの製造装置を提供する。
【解決手段】 外周面に凸部１１が形成された円筒状の形状を有し、凸部１１をグリーンシート１と当接させることによりグリーンシート１の表面に電極パターン形成用の凹部１２を形成する凹部形成ローラ１０と、凹部形成ローラ１０の凸部１１の表面に、電極材料１３に対して、撥液性を有する撥液処理剤２０を供給する撥液処理剤供給機構と、凹部形成ローラ１０により形成された凹部１２に対して、インクジェット方式により電極材料１３を封入するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにより凹部１２内に封入された電極材料１３を乾燥するヒータとを備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサの製造装置に関する。

従来、積層セラミックコンデンサは、導電体セラミック粉末等の誘電体組成物と有機樹脂等を混合してバインダーを作成し、これをシート状にして誘電体としてのセラミックグリーンシート(以下、単に「グリーンシート」という）を形成するとともに、このグリーンシートの表面にスクリーン印刷法により電極ペースト等の電極材料を印刷することにより電極パターンを形成する。そして、このようにして電極パターンが形成されたグリーンシートを複数枚積層した後、積層体を切断して個片化し、しかる後にこれを焼成することにより、積層セラミックコンデンサ素子を得ている(特許文献１乃至特許文献４参照)。

特開平１０−５０５５２号公報 特開２００２−３４３６７６号公報 特開２００４−４７５３６号公報 特開２００９−１６４４４６号公報

スクリーン印刷法を利用して電極材料を印刷する場合には、印刷に伴ってスクリーンが伸長することにより、高精度の印刷を実行することが困難であり、電極パターンを精度よく形成することが不可能となる。また、スクリーン印刷法を使用した場合には、電極パターンの厚みは、一定の範囲内でしか調整することができないという問題も生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、任意の厚みの電極パターンを高精度に形成することが可能な積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサの製造装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、外周面に凸部が形成されたローラをグリーンシートと当接させることにより、グリーンシートの表面に電極パターン形成用の凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部形成工程において形成された凹部に対して、インクジェット方式により液体状の電極材料を封入する電極材料封入工程とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電極材料封入工程の後に、前記電極材料を乾燥させる乾燥工程を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ローラにおける凸部を前記グリーンシートに当接させる前に、前記凸部の表面に、前記電極材料に対して撥液性を有する撥液処理剤を供給することにより、前記凹部形成工程において前記凹部の底面に撥液性層を形成する。

請求項４に記載の発明は、グリーンシートを搬送する搬送ローラと、外周面に凸部が形成された円筒状の形状を有し、前記凸部を前記グリーンシートと当接させることにより、グリーンシートの表面に電極パターン形成用の凹部を形成する凹部形成ローラと、前記凹部形成ローラにより形成された凹部に対して、インクジェット方式により液体状の電極材料を封入するインクジェットヘッドとを備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記インクジェットヘッドにより前記凹部内に封入された電極材料を乾燥するヒータを有する。

請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記凹部形成ローラにおける凸部の表面に、前記電極材料に対して撥液性を有する撥液処理剤を供給する撥液処理剤供給機構をさらに備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記撥液処理剤供給機構は、撥液処理剤を貯留する貯留槽と、前記凹部形成ローラにおける凸部と当接することにより、前記貯留槽内の撥液処理剤を前記凸部の表面に塗布する塗布ローラとを備える。

請求項１および請求項４に記載の発明によれば、グリーンシートの表面に形成された電極パターン形成用の凹部に対してインクジェット方式により電極材料を封入することにより、任意の厚みの電極パターンを高精度に形成することが可能となる。

請求項２および請求項５に記載の発明によれば、電極材料を速やかに乾燥させて定着させることが可能となる。

請求項３および請求項６に記載の発明によれば、電極材料の表面張力を適正に制御することにより、凹部内で電極材料の盛り上がりを防止して電極材料を凹部内に適正に封入することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、簡易な構成でありながら、凹部の底面に容易に撥液性層を形成することが可能となる。

この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造装置の概要図である。 凹部形成ローラ１０および撥液処理剤供給機構を示す概要図である。 積層セラミックコンデンサの製造工程を模式的に示す説明図である。 凹部１２に電極材料１３を吐出した場合の、電極材料１３の形状を模式的に示す説明図である。 従来の積層セラミックコンデンサの製造によりグリーンシート１に対して電極材料１９による電極パターンを形成した状態を模式的に示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造装置の概要図である。

この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造装置は、グリーンシート１を巻き出す供給ローラ２４と、グリーンシート１を巻き取る巻き取りローラ２５と、圧胴を構成する支持ローラ２６と、複数の支持ローラ３２とにより、長尺状のグリーンシート１を一方向に搬送するグリーンシート１の搬送機構を備える。これらの供給ローラ２４、巻き取りローラ２５および支持ローラ２６、３２は、グリーンシート１を搬送する搬送ローラとして機能する。

搬送機構により搬送されるグリーンシート１の搬送路の上方には、後述する凸部１１が形成された凹部形成ローラ１０と、この凸部１１に対して撥液性を有する撥液処理剤２０を供給するための撥液処理剤供給機構と、インクジェット方式により液体状の電極材料を吐出するインクジェットヘッド３１と、電極材料を乾燥するヒータ３３とが配設されている。

図２は、凹部形成ローラ１０および撥液処理剤供給機構を示す概要図である。

凹部形成ローラ１０は、その外周面に多数の凸部１１が形成された円筒状の形状を有する。この凸部１１は、グリーンシート１の表面に形成すべき電極パターンに対応した形状を有する。この凹部形成ローラ１０は、グリーンシート１の搬送速度に対応した角速度で回転し、その表面に形成された多数の凸部１１をグリーンシート１と当接させることにより、グリーンシート１の表面に電極パターン形成用の凹部１２を形成する。

撥液材料供給機構は、撥液処理剤２０を貯留する貯留槽２３と、下端部を貯留槽２３に貯留された撥液処理剤２０中に浸漬した状態で回転する中間ローラ２１と、この中間ローラ２１と当接した状態で回転し、凹部形成ローラ１０における凸部１１の表面と当接することにより、貯留槽２３内の撥液処理剤２０を凸部１１の表面に塗布する塗布ローラ２２とから構成される。

次に、上述した積層セラミックコンデンサの製造装置を利用した積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。図３は、積層セラミックコンデンサの製造工程を模式的に示す説明図である。なお、図３(ｂ)から図３(ｄ)に示すように、上述したグリーンシート１は、誘電体層３とベースフィルム２とから構成されている。

図３(ａ)に示すように、凹部形成ローラ１０の外周面には、グリーンシート１の表面に形成すべき電極パターンに対応した形状を有する多数の凸部１１が、一定のピッチで形成されている。この凸部１１の表面には、図２に示す撥液材料供給機構の塗布ローラ２２により、撥液処理剤２０が塗布される。この状態において、搬送機構により一方向に搬送されるグリーンシート１に対して、凹部形成ローラ１０を当接させる。

この場合には、図３(ｂ)に示すように、供給ローラ２４から巻き出されたグリーンシート１が凹部形成ローラ１０と支持ローラ２６とにより挟持されれば、グリーンシート１における誘電体層３が、凹部形成ローラ１０における凸部１１と当接することにより、誘電体層３の表面に凹部１２が形成される。このとき、凸部１１の表面には、撥液処理剤２０の薄膜が形成されている。なお、この凹部１２は、凸部１１が誘電体層３から完全に離隔したときに形成されるものであるが、図３(ｂ)においては、理解を容易にするため凹部１２が完全に形成された状態を図示している。

凸部１１が誘電体層３から離隔した後には、図３(ｃ)に示すように、誘電体層３の表面に、グリーンシート１の表面に形成すべき電極パターンに対応した形状を有する凹部１２が形成される。そして、この凹部１２の底面には、凹部形成ローラ１０における凸部１１の表面に形成されていた撥液処理剤２０が移転され、そこに撥液性層が形成される。

凹部１２が形成されたグリーンシート１は搬送機構により搬送され、凹部１２が図１に示すインクジェットヘッド３１と対向する位置まで移動すれば、インクジェットヘッド３１により、凹部１２に対してインクジェット方式により液体状の電極材料１３を吐出することによって、この凹部１２に電極材料１３を封入する。

このときには、図３(ｄ)に示すように、凹部形成ローラ１０により形成された凹部１２の内部に電極材料１３を封入することから、封入後の電極材料１３により電極パターンを高精度に形成することが可能となる。そして、インクジェットヘッド３１からの電極材料１３の吐出量は、任意に設定可能であることから、凹部形成ローラ１０により形成された凹部１２の深さ、すなわち、凹部形成ローラ１０における凸部１１の高さを必要な値に設定することにより、電極材料１３による電極パターンの厚みを任意に設定することが可能となる。

電極材料１３により電極パターンが形成されれば、電極材料１３が封入されたグリーンシート１は搬送機構によりさらに搬送され、凹部１２が図１に示すヒータ３３と対向する位置まで移動すれば、このヒータ３３から電極材料１３に向けて熱風が供給され、電極材料１３は速やかに乾燥されて定着される。そして、このグリーンシート１は、巻き取りローラ２５に巻き取られる。

ここで、上述した実施形態においては、この凹部１２の底面に撥液処理剤２０の薄膜が形成されていることから、凹部１２内で電極材料１３の盛り上がりを防止して、電極材料１３を凹部１２内に適正に封入することが可能となる。

図４は、凹部１２に電極材料１３を吐出した場合の、電極材料１３の形状を模式的に示す説明図である。

グリーンシート１における誘電体層３に凹部１２を形成しただけの状態で、この凹部１２に電極材料１３を供給した場合には、誘電体層３の表面張力の作用により、図４(ａ)に示すように、電極材料１３が山状の形状となる。これに対して、上述した実施形態のように、凹部１２の底面に撥液処理剤２０による撥液性層を形成した場合においては、凹部１２における底面と側面との表面張力の差により、図４(ｂ)に示すように、電極材料１３は凹部１２内に均一に封入される。

なお、電極材料１３が親油性である場合には、撥液処理剤２０として親水性のものを使用するとともに、誘電体層３として親油性のものを使用することが好ましい。一方、電極材料１３が親水性である場合には、撥液処理剤２０として親油性のものを使用するとともに、誘電体層３として親水性のものを使用することが好ましい。

図５は、従来の積層セラミックコンデンサの製造によりグリーンシート１に対して電極材料１９による電極パターンを形成した状態を模式的に示す説明図である。

この発明によりグリーンシート１に電極材料１３により電極パターンを形成した場合においては、図４（ｂ）に示すように、電極材料１３は誘電体層３に形成された凹部１２内に完全に収容される。これに対して、従来のようにスクリーン印刷によりグリーンシート１に対して電極材料１９による電極パターンを形成した場合においては、図５に示すように、グリーンシート１における誘電体層３の上部に電極材料１９による電極パターンが凸設されることになる。このように電極パターンが凸設されたグリーンシート１を積層した場合には、積層されたグリーンシート１に歪みが生ずるという問題が生じる。しかしながら、この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、電極材料１３は誘電体層３に形成された凹部１２内に完全に収容される構成であることから、多数のグリーンシート１を積層した場合にも、歪みの発生を防止できるという効果を奏する。

なお、上述した実施形態においては、グリーンシート１を巻き出す供給ローラ２４とグリーンシート１を巻き取る巻き取りローラ２５とを利用して長尺のグリーンシート１を搬送しているが、その他のニップローラ等を利用してグリーンシート１を搬送してもよい。また、長尺のグリーンシート１に代えて、シート状のグリーンシートを搬送ローラにより搬送し、このシート状のグリーンシートに対して電極材料による電極パターンを形成するようにしてもよい。

１ グリーンシート
２ ベースフィルム
３ 誘電体層
１０ 凹部形成ローラ
１１ 凸部
１２ 凹部
１３ 電極材料
２０ 撥液処理剤
２１ 中間ローラ
２２ 塗布ローラ
２３ 貯留槽
２４ 供給ローラ
２５ 巻き取りローラ
２６ 支持ローラ
３１ インクジェットヘッド
３２ 支持ローラ
３３ ヒータ

Claims (7)

1. 外周面に凸部が形成されたローラをグリーンシートと当接させることにより、グリーンシートの表面に電極パターン形成用の凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程において形成された凹部に対して、インクジェット方式により液体状の電極材料を封入する電極材料封入工程と、
   を備えたことを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。
2. 請求項１に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法において、
   前記電極材料封入工程の後に、前記電極材料を乾燥させる乾燥工程を有する積層セラミックコンデンサの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法において、
   前記ローラにおける凸部を前記グリーンシートに当接させる前に、前記凸部の表面に、前記電極材料に対して撥液性を有する撥液処理剤を供給することにより、前記凹部形成工程において前記凹部の底面に撥液性層を形成する積層セラミックコンデンサの製造方法。
4. グリーンシートを搬送する搬送ローラと、
   外周面に凸部が形成された円筒状の形状を有し、前記凸部を前記グリーンシートと当接させることにより、グリーンシートの表面に電極パターン形成用の凹部を形成する凹部形成ローラと、
   前記凹部形成ローラにより形成された凹部に対して、インクジェット方式により液体状の電極材料を封入するインクジェットヘッドと、
   を備えたことを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造装置。
5. 請求項４に記載の積層セラミックコンデンサの製造装置において、
   前記インクジェットヘッドにより前記凹部内に封入された電極材料を乾燥するヒータを有する積層セラミックコンデンサの製造装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の積層セラミックコンデンサの製造装置において、
   前記凹部形成ローラにおける凸部の表面に、前記電極材料に対して撥液性を有する撥液処理剤を供給する撥液処理剤供給機構をさらに備える積層セラミックコンデンサの製造装置。
7. 請求項６に記載の積層セラミックコンデンサの製造装置において、
   前記撥液処理剤供給機構は、
   撥液処理剤を貯留する貯留槽と、
   前記凹部形成ローラにおける凸部と当接することにより、前記貯留槽内の撥液処理剤を前記凸部の表面に塗布する塗布ローラと、
   を備える積層セラミックコンデンサの製造装置。
   

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