JP2016162882A - 積層体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉塵などのクーリングローラ表面由来の原因による、不良品の発生率を低減する積層体製造方法を提供すること。【解決手段】 クーリングローラ１０を回転させ、その表面に誘電体薄膜層と導電体薄膜層とが交互に多数積層した積層体を形成していく積層体製造方法であって、予め、帯状の保護フィルム８５をクーリングローラ１０表面に所定の中心角にわたり直に巻き付けて、粉塵、異物その他の表面由来の不良品発生要因からクーリングローラ１０を保護する巻付工程（ステップＳ３）と、保護フィルム８５を、積層体の形成開始前に送出ローラ８１側にて切断する切断工程（ステップＳ６）と、切断された保護フィルム８５を、クーリングローラ１０の回転速度より高速に巻取ローラ８２側から巻き取る巻取工程（ステップＳ７）と、を含んだことを特徴とする積層体製造方法。【選択図】図３

Description

本発明は、クーリングローラを回転させフィルムコンデンサの母素子等を製造する積層体製造方法に関し、特に、粉塵等、クーリングローラの表面付着物による製品不良率を低減する積層体製造方法に関する。

従来、小型のフィルムコンデンサ等を効率よく製造する装置として積層体製造装置が知られている。これは、円筒形のクーリングローラを回転させ、円周近傍の異なる固定位置から金属蒸気と樹脂蒸気とをそれぞれ吹きつけることにより順次導電層と絶縁層とを交互に積層させていく装置である。

このとき、クーリングローラに直に積層体を積層させていくが、表面に粉塵が付着していると、その場所に十全な薄膜が形成されない。特にチップ形フィルムコンデンサの場合は、形成された積層体母素子を数ミリ角程度に切り出し、これに後加工をして製品としてから検品する。したがって、切出チップに不良品が多ければ多いほど後加工が無駄になり、製造効率が重畳的に悪化する。

そこで、従来は、積層体の製造に際しては、予め帯状の保護シート（保護フィルム）でクーリングローラを被覆しておき、製造開始直前にその保護シートを取り除く方法が採用されていた。実際には、材料の仕込み後、条件出しの際もクーリングローラを回転させるが、保護シートの帯をクーリングローラにあわせて一方から繰り出して他方から巻き取り、常に表面が保護されるようにしている。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
クーリングローラには常に保護シートが当てられて表面保護がなされているものの、それでも粉塵が表面に付着し、不良品が発生してしまう、という問題点があった。

特開平１１−２５１１８１ 特開２００１−２８４１６５

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、粉塵などのクーリングローラ表面由来の原因による、不良品の発生率を低減することを目的とする。

請求項１に記載の積層体製造方法は、円筒形の支持体を回転させ、支持体表面に誘電体薄膜層と導電体薄膜層とが交互に多数積層した積層体を形成していく積層体製造方法であって、予め、帯状の保護シートを支持体表面に所定の中心角にわたり直に巻き付けて、粉塵、異物その他の支持体表面由来の不良品発生要因から支持体を保護する巻付工程と、
巻付工程により巻き付けられた保護シートを、積層体の形成開始前にシート供給上流側にて切断する切断工程と、切断工程により切断された保護シートを、支持体の回転速度より高速にシート供給下流側から巻き取る巻取工程と、を含んだことを特徴とする。

請求項２に記載の積層体製造方法は、請求項１に記載の積層体製造方法において、巻取工程における巻き取りの角速度を、支持体の回転の角速度の２００％〜４００％とすることを特徴とする。

請求項３に記載の積層体製造方法は、請求項１または２に記載の積層体製造方法において、巻取工程における巻き取りの角速度を次第に速めていくことを特徴とする。

なお、所定の中心角、とは、たとえば、３３０°とすることができる。支持体表面由来の不良品発生原因には、誘電体や導電体の原料微粒子のほか、放電痕のようなものも含まれる。これらが表面に付着すると、たとえばその部分が盛り上がり、ボイド様の不良箇所が発生する。

本発明によれば、粉塵などのクーリングローラ表面由来の原因による、不良品の発生率を低減する積層体製造方法を提供することができる。

本発明が適用される母素子製造装置の概要図である。 積層体母素子の断面を示した模式図（図２ａ）と、チップ形積層メタライズドフィルムコンデンサの断面を示した模式図（図２ｂ）である。 フィルム捲回部を中心とした積層体母素子Ｆの製造の流れを説明したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明の積層体製造方法を、チップ形積層メタライズドフィルムコンデンサ用の積層体母素子の製造装置に適用して説明する。説明の便宜上、以降では、積層体母素子の製造装置を母素子製造装置と適宜称することとする。

図１は、本発明を適用した母素子製造装置の概要図である。図２は、母素子製造装置により形成される積層体母素子の断面図である。また、積層体母素子を切断して形成したコンデンサも示している。
なお、本願において図は説明の便宜上必ずしも実機の縮尺と同じでなく、また、各構成の描画比も必ずしも同一としていない。

＜母素子製造装置の概要＞
母素子製造装置１は、クーリングローラ１０と、樹脂噴出ノズル２０と、電子ビーム照射部３０と、プラズマ照射部４０と、マージンノズル５０と、アルミニウム蒸着部６０と、プラズマ照射部７０と、フィルム捲回部８０と、を主要な構成としている。なお、図示は省略するが、これらはチャンバ内に格納され、成膜時には真空雰囲気とされる。

クーリングローラ１０は、直径８０ｃｍ幅５０ｃｍの円筒形であり軸１１を水平にして一方向に回転する。また、その表面は５℃程度に保たれ、金属蒸気や樹脂蒸気の凝集・固化を促進する。なお、クーリングローラ１０は、ＣＲ回転制御部１２により回転数の制御がおこなわれる。

樹脂噴出ノズル２０は、クーリングローラ１０に近接対峙し、軸１１方向に長手のスリット状ノズルから樹脂蒸気を噴出する。ここでは、幅４０ｃｍ、厚み０．５μｍの樹脂薄膜が形成される噴出量としている。樹脂としては、仕様に依存するが反応性モノマー樹脂が好ましく、（メタ）アクリレートモノマー、ビニルエーテルモノマーなどを挙げることができる。

電子ビーム照射部３０は、樹脂噴出ノズル２０によりクーリングローラ１０上に付着させた樹脂を硬化させる。

また、プラズマ照射部４０は、硬化させた樹脂の表面を改質する。

マージンノズル５０は、軸１１方向に長手であり、クーリングローラ１０上の樹脂薄膜層に対して３ｍｍの間隔で幅２００μｍ（０．２ｍｍ）のすじ、すなわち、マージンが形成されるように噴出孔からパターニング材料を噴出する。また、マージンノズル５０は、軸１１方向に往復し、素子層Ｆｍを形成する。なお、以降においては、パターニング材料を適宜オイルと称することとする。

アルミニウム蒸着部６０は、クーリングローラ１０に近接対峙し、アルミニウム蒸気を噴出する。ここでは、幅４０ｃｍ、厚み１５ｎｍのアルミニウム薄膜が形成される噴出量としている。

プラズマ照射部７０は、アルミニウム薄膜上のオイルを除去する。すなわち、アルミニウム蒸着部６０により樹脂薄膜層の上にアルミニウム薄膜層が形成されるが、マージンノズル５０によるオイルすじ部分はアルミニウムが蒸着せず、プラズマ照射部４０によってオイルおよび浮いたアルミニウム部分が除去される。

フィルム捲回部８０は、積層体母素子Ｆの製造バッチ間にクーリングローラ１０に捲回させる保護フィルム８５の送出と巻取をそれぞれおこなう。図示したように、保護フィルム８５は、クーリングローラ１０の中心角約３３０°にわたって巻き付けられている。これにより、クーリングローラ１０を粉塵その他の異物から保護し、不良品の発生を低減する。なお、保護フィルム８５は、積層体母素子Ｆの形成開始前に巻き取って除去し、積層体母素子Ｆはクーリングローラ１０に直に積層させる。フィルム捲回部８０については後に詳述する。

図２ａは、母素子製造装置１により形成される積層体母素子Ｆの部分断面図であり、図２ｂは、これを切り分け切断部に金属を被覆したチップ形積層メタライズドフィルムコンデンサの断面図である。図示したように、積層体母素子Ｆは、保護層Ｆｐｌ−補強層Ｆｓｌ−素子層Ｆｍ−補強層Ｆｓｈ−保護層Ｆｐｈの構造を有する。仕様によるが、保護層Ｆｐｌ、Ｆｐｈは、樹脂層のみの３０層（クーリングローラ３０回転）、補強層Ｆｓｌ、Ｆｓｈは、マージンノズル５０によるマスキング位置を変えずに、樹脂層とアルミ層が交互に積層した３００層から５００層程度の層、素子層Ｆｍは、マスキングの位置を互い違いに変え、樹脂層とアルミ層とが交互に積層した２０００層から３０００層程度の層である。

母素子製造装置１の１バッチの操作ないし動作の概要は以下の通りである（適宜順序が入れ替わる場合もある）。
（１）材料の仕込み
（２）クーリングローラ１０の表面清掃
（３）保護フィルム８５の捲回によるクーリングローラ１０の表面被覆
（４）チャンバ内の真空引き
（５）各構成部の条件出し、設定
（６）保護フィルム８５の切断、巻取→クーリングローラ１０の表面曝露
（７）積層体母素子Ｆ形成（保護層Ｆｐｌ→補強層Ｆｓｌ→素子層Ｆｍ→補強層Ｆｓｈ→保護層Ｆｐｈ、の順次形成）
（８）チャンバ内の常圧化
（９）クーリングローラ１０から積層体母素子Ｆの取り外し（割り出し）

なお、（７）においては、樹脂噴出ノズル２０はその固定位置から定量の樹脂蒸気を噴出し、同様に、アルミニウム蒸着部６０はその固定位置からアルミニウム蒸気を放散させているだけであるが、クーリングローラ１０が一方向に一定速度で回転することによりその表面にそれぞれの薄膜が交互に多数積層した積層体母素子Ｆが形成されていく。素子層Ｆｍ等は、マージンノズル５０の軸１１方向の往動、復動により形成される。

なお、割り出された積層体簿素子Ｆは、前述したように、数ミリ角に切り出し、切断部に金属を被覆するなど、後加工を経て製品となる（その後検品される）。

＜フィルム捲回部８０の構成＞
次に、フィルム捲回部８０について詳述する。
フィルム捲回部８０は、送出ローラ８１と、巻取ローラ８２と、捲回駆動制御部８３と、保護フィルム８５と、切断線８６と、を有する。なお、送出ローラ８１に対してガイドローラ８１１が、巻取ローラ８２に対してガイドローラ８２１が設けられ、これらをくぐるようにして保護フィルム８５がクーリングローラ１０に巻き付けられる。

保護フィルム８５は、厚み９μｍ、幅４８ｃｍのＰＥＴフィルムであり、仕様によるが長さは１０００ｍ〜１３００ｍである。これは、巻かれて円柱様のカートリッジとなっている（図示せず）。

送出ローラ８１は、保護フィルム８５のカートリッジを取り付け、巻取ローラ８２の巻き取りにしたがって保護フィルム８５を送り出す。なお、送出ローラ８１には、巻取ローラ８２が減速した場合など、送出量過多による保護フィルム８５のたわみや過供給が生じない機構が備わる（図示せず）。

巻取ローラ８２は、捲回駆動制御部８３の制御のもと、クーリングローラ１０に捲回されている保護フィルム８５を巻き取る（そのぶん送出ローラ８１から保護フィルム８５が送り出される）。

切断線８６は、軸１１方向に延伸した熱線であり、積層体母素子Ｆの形成開始前に保護フィルム８５に当て、これを瞬時に切断する。

＜フィルム捲回部８０の巻き取り制御＞
次に、フィルム捲回部８０について、保護フィルム８５の巻きつけから、回転制御、そして切断という一連の流れについて説明する（上述の（１）から（６）を詳述する）。図３は、フィルム捲回部８０を中心とした積層体母素子Ｆの製造の流れを説明したフローチャートである。

まず、巻き付け前の下準備をおこなう（ステップＳ１）。すなわち、樹脂やアルミ、また、オイルの仕込みをおこなう。

次に、クーリングローラ１０の表面を清掃する（ステップＳ２）。クーリングローラー上に付着している樹脂断片やアルミ粉塵をスクレーパーなどで除去した後に溶剤、アルコールを浸したウエスなどで拭き上げる。

次に、保護フィルム８５をクーリングローラ１０へ巻き付ける（ステップＳ３）。
具体的には、まず、保護フィルム８５の先端を送出ローラ８１から引き出し、ガイドローラ８１１をくぐらせてクーリングローラ１０の表面に付着させる。

このとき、クーリングローラ１０は、ＣＲ回転制御部１２により１ｍ／ｍｉｎの速度で回転しており、保護フィルム８５はクーリングローラ１０に巻き付いていく。すなわち、クーリングローラ１０の回転にしたがって保護フィルム８５は、プラズマ照射部４０、マージンノズル５０、アルミニウム蒸着部６０、プラズマ照射部７０、樹脂噴出ノズル２０、電子ビーム照射部３０の下をこれらに干渉しないようにくぐっていく。

ガイドローラ８２１の下をくぐり抜けたら、保護フィルム８５の先端を引き起こし、巻取ローラ８２に巻き付ける。そして、たわみが生じないように、クーリングローラ１０の回転速度にあわせた巻き取り速度となるように捲回駆動制御部８３が制御して巻取ローラ８２を回転させる。

次に、チャンバ内を真空引きし（ステップＳ４）、各構成部の条件だしまたは設定をおこなう（ステップＳ５）。条件だしまたは設定とは、主だったものとしては、樹脂噴出ノズル２０の昇温および適正な樹脂噴出量の調整、マージンノズル５０の昇温および適正なオイル噴出量の調整、また、噴出孔の位置調整、アルミニウム蒸着部６０の昇温および適正なアルミニウム噴出量の調整、をおこなう。なお、条件だしまたは設定の際は、ＣＲ回転制御部１２の制御のもと、クーリングローラ１０は適宜回転数を変える。但し、各設定がおわったら１ｍ／ｍｉｎの回転とし、保護フィルム８５の切断に備える。なお、捲回駆動制御部８３は、保護フィルム８５がクーリングローラ１０の回転速度に合致するように巻取ローラ８２を回転させるように制御する。

次に、切断線８６をあてて保護フィルム８５を切断し（ステップＳ６）、直後にクーリングローラ１０の回転速度を上げていく。これと同時に、保護フィルム８５の巻取速度をクーリングローラ１０の巻取速度より速めて巻き取る（ステップＳ７）。すなわち、保護フィルム８５がクーリングローラ１０表面を拭き取るように速度を速めて巻き取る。目安としては、保護フィルム８５が、クーリングローラ１０上で、クーリングローラ１０の角速度の３００％となる速さで巻き取る。なお、巻き取りによりクーリングローラ１０表面が曝露する。

このように保護フィルム８５を次第に速めて巻き取ることにより、第１に、切断部分（保護フィルム８５の末端）がダレたり、折れ曲がることなく、すなわち、アルミニウム蒸着部６０、プラズマ照射部４０その他と干渉するなどの不具合が生じることなく、クーリングローラ１０表面に吸い付くように理想的な後じまいとなり、クーリングローラ１０への異物付着が防止される。

第２に、相対速度を異ならせ、保護フィルム８５がクーリングローラ１０表面をぬぐい去るため、この点からも異物付着が防止され、また異物除去がなされる。

なお、ＣＲ回転制御部１２により、保護フィルム８５の末端がガイドローラ８２１に到達するときにはクーリングローラ１０の表面速度は１５ｍ／ｍｉｎに達し、また、捲回駆動制御部８３により保護フィルム８５の抜き取り速度は４５ｍ／ｍｉｎに達する。表面曝露により保護層Ｆｐｌが形成されていく。なお、クーリングローラ１０はそのまま回転を上げ、速やかに成膜時の回転速度である１００ｍ／ｍｉｎとなる。

＜実施例１＞
母素子製造装置１を用い、捲回駆動制御部８３により巻取速度を異ならせて積層体母素子Ｆを製造し、これを切り出してコンデンサの半製品として検品した。クーリングローラ１０と速度比と、異物等表面由来の不良品の発生率との関係を表１に示した。なお、表１において、比＝１．０とは、保護フィルム８５とクーリングローラ１０が等速で移動する、すなわち速度差がない場合を示している。

表から明らかなように、相対速度が２．０〜４．０倍、換言すると巻き取りの角速度が、クーリングローラ１０の回転の角速度の２００％〜４００％であるとき、表面由来の不良品発生率が著しく低減することが確認できた。なお、積層体母素子の種類、大きさ、成膜速度等が異なっても、相対速度が上記範囲内にあるとき、不良品発生率が２／３〜１／５に低減することを確認した（絶対値にて、１０％を切り、至適条件の場合は数％にまで低減することを確認した）。

以上説明したように、本発明によれば、粉塵などのクーリングローラ１０表面由来の原因による、不良品の発生率を低減する積層体製造方法を提供することができる。

本発明は、積層体母素子の形成に限定されず、クーリングローラないしキャンローラを用いて積層体を積層させる装置に広く応用できる。

１ 母素子製造装置
１０ クーリングローラ
１１ 軸
１２ ＣＲ回転制御部
２０ 樹脂噴出ノズル
３０ 電子ビーム照射部
４０ プラズマ照射部
５０ マージンノズル
６０ アルミニウム蒸着部
７０ プラズマ照射部
８０ フィルム捲回部
８１ 送出ローラ
８１１ ガイドローラ
８２ 巻取ローラ
８２１ ガイドローラ
８３ 捲回駆動制御部
８５ 保護フィルム
８６ 切断線

Claims (3)

1. 円筒形の支持体を回転させ、支持体表面に誘電体薄膜層と導電体薄膜層とが交互に多数積層した積層体を形成していく積層体製造方法であって、
   予め、帯状の保護シートを支持体表面に所定の中心角にわたり直に巻き付けて、粉塵、異物その他の支持体表面由来の不良品発生要因から支持体を保護する巻付工程と、
   巻付工程により巻き付けられた保護シートを、積層体の形成開始前にシート供給上流側にて切断する切断工程と、
   切断工程により切断された保護シートを、支持体の回転速度より高速にシート供給下流側から巻き取る巻取工程と、
   を含んだことを特徴とする積層体製造方法。
2. 巻取工程における巻き取りの角速度を、支持体の回転の角速度の２００％〜４００％とすることを特徴とする請求項１に記載の積層体製造方法。
3. 巻取工程における巻き取りの角速度を次第に速めていくことを特徴とする請求項１または２に記載の積層体製造方法。

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