JP2018073944A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂を含むワークへのインクジェット工法によるパターン形成の精度を向上できる電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂を含むワーク１１を加熱する加熱工程と、加熱された状態の前記ワーク１１に対して導電性インクを噴き付けるインクジェット工法により回路パターンを形成するパターン形成工程と、加熱工程前にワーク１１の拘束を行い加熱工程後におけるワーク１１の温度が前記加熱工程時の温度よりも低い所定温度となったら拘束を解除する拘束工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の製造方法に関するものである。

従来、積層型コンデンサ等の積層型の電子部品の製造に際して、金属パターンが形成されたワークを積層することで積層体が得られている。金属パターンを形成する方法としては、例えばインクジェット装置から塗布対象であるワークに対して導電性インクを噴きつけて金属パターンを形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平８−２２２４７５号公報

ところで、上記のような電子部品の製造方法においては、導電性インクをインクジェット装置からインクジェット工法によって噴き付けて電極形成を行っている。インクジェット工法において、ノズルから吐出できる導電性インクの粘度が数ｍＰａ・ｓ又は数十ｍＰａ・ｓ程度であるため、例えばスクリーン印刷等と比較して粘度が低い傾向にある。このため、インクジェット工法によってワークに電極形成を行う場合に滲みやすく、高精細に電極を形成することが難しい。

これに対し、ワークを加熱することで印刷直後の導電性インクを素早く乾燥させることで滲みを抑えることが考えられる。しかしながら、ワークを加熱することにより、ワークが膨張や収縮等の変形をし易くなる。特に樹脂を含むワークにおいては前述したような変形が顕著となりやすい。つまり、ワークの変形によって、ワークに形成されたパターンが崩れてしまう虞があり、これらを踏まえたパターン形成の精度向上が望まれている。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、樹脂を含むワークへのインクジェット工法によるパターン形成の精度を向上できる電子部品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する電子部品の製造方法は、樹脂を含むワークを加熱する加熱工程と、加熱された状態の前記ワークに対して導電性インクを噴き付けるインクジェット工法により回路パターンを形成するパターン形成工程と、前記加熱工程開始時又は前記加熱工程前に前記ワークの拘束を行い前記加熱工程後における前記ワークの温度が前記加熱工程時の温度よりも低い所定温度となったら拘束を解除する拘束工程と、を備える。

この構成によれば、加熱工程開始時又は前記加熱工程前にワークの拘束を行い加熱工程後においてワークの温度が加熱工程時の温度よりも低い所定温度となったら拘束工程における拘束状態を解除する。このとき、加熱工程時の温度よりも低い所定温度として例えば常温や製造時の雰囲気温度が挙げられる。このような温度までワークの温度が下がった場合に前述したように拘束状態を解除することでワークの変形が起こりにくい温度まで拘束状態を継続することができる。また、ワークを加熱することでパターン形成工程時の導電性インクを素早く乾燥させることができる。

上記課題を解決する電子部品の製造方法において、樹脂を含むワークを加熱する加熱工程と、加熱された状態の前記ワークに対して導電性インクを噴き付けるインクジェット工法により回路パターンを形成するパターン形成工程と、前記加熱工程開始時又は前記加熱工程前に前記ワークの拘束を行い、前記ワークの拘束状態を前記パターン形成工程後の次の工程まで維持する拘束工程と、を備える。

この構成によれば、加熱工程開始時又は前記加熱工程前にワークの拘束を行い、ワークの拘束状態を前記パターン形成工程後の次の工程まで維持する。このような構成とすることで加熱によるパターン形成工程の後の工程まで拘束状態を維持することで加熱工程による熱の変形を抑えつつパターン形成工程後の工程まで完了させることができる。また、ワークを加熱することでパターン形成工程時の導電性インクを素早く乾燥させることができる。

上記電子部品の製造方法において、前記ワークは、前記樹脂として熱収縮性樹脂フィルムを含むものであり、前記加熱工程時における前記ワークの温度を前記熱収縮性樹脂フィルムのガラス転移点以上とすることが好ましい。

この構成によれば、熱収縮性樹脂フィルムのガラス転移点以上に加熱することでパターン形成工程時の導電性インクを素早く乾燥することができる。また、ワークがより変形しやすいガラス転移点以上において前述したような拘束工程を実施することでより好適にワークの変形を抑えることができる。

上記電子部品の製造方法において、前記拘束工程は、前記ワークにおける被塗布面と直交する第１方向と、該第１方向及び前記被塗布面と直交する第２方向とにおいてテンションをかけて前記ワークを拘束することが好ましい。

この構成によれば、直交する２方向においてワークに対してテンションをかけることでワークの直交する２方向への変形をより確実に抑えることができる。
上記電子部品の製造方法において、前記拘束工程は、前記ワークを一方向に搬送する複数のローラを有する搬送部のローラ間の距離を変更することによって前記ワークに対する前記搬送部の搬送方向のテンションを調整して前記ワークを拘束することが好ましい。

この構成によれば、搬送部を構成するローラ間の距離を変更することで搬送方向におけるワークに対するテンションを調整してワークを拘束するため、搬送しながら拘束を容易に行うことができる。

上記電子部品の製造方法において、前記パターン形成工程後、前記ワークを積層する積層工程を有し、前記拘束工程は、前記積層工程まで維持することが好ましい。
この構成によれば、パターン形成工程後の次の工程である積層工程まで拘束工程（拘束状態）を維持することで、ワークを積層する際の層毎のパターンのズレを抑えることができる。

本発明の電子部品の製造方法によれば、樹脂を含むワークへのインクジェット工法によるパターン形成の精度を向上できるという効果を奏する。

第１実施形態における電子部品製造装置の概略構成図。 第２実施形態における電子部品製造装置の概略構成図。 変形例における電子部品製造装置の一部を示す概略構成図。 変形例における電子部品製造装置の一部を示す概略構成図。

以下、各実施形態の積層型電子部品製造装置について添付図面を参照して説明する。なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。また、構成要素の寸法比率は、実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、本実施形態において製造対象としている積層型電子部品には、積層セラミックコンデンサや積層セラミックインダクタ、圧電素子、モジュール基板などの積層型電子部品が含まれる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の積層型電子部品製造装置１０は、印刷対象であるワーク１１を搬送する搬送部２０と、搬送部２０の搬送経路上においてワーク１１にインクを塗布して電極パターンを形成する電極パターン形成部３０と、ワーク１１に熱を付与するヒータ部４０とを備える。

本実施形態で用いられるワーク１１は、無端連続状をなすものであり、基材としての樹脂フィルム層１２と、樹脂フィルム層１２に積層された軟質材料層１３とを有する。
樹脂フィルム層１２は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂材を含む熱収縮性樹脂フィルムを用いることができる。樹脂フィルム層１２はその厚みが１０μｍ以上、５００μｍ以下のものを用いることができる。

軟質材料層１３は、電極パターンを形成する面を有するものであり、例えばフェライト等を含むセラミックグリーンシートで構成される。
図１に示すように搬送部２０は、複数のローラ２１を有し、ローラ２１の回動（駆動）によってワーク１１を搬送方向Ｄに搬送する。

搬送部２０を構成する各ローラ２１は、真空吸着や粘着、図示しない他のローラとの挟持などの手段により、前工程からワークを受け取り、受け取ったワーク１１を後工程に供給する機能を有している。なお、各ローラ２１は、搬送経路上のローラ２１間の距離が変更可能に構成される。このため、ローラ２１の距離を変更することでワーク１１に対するテンションの付加が変更されるようになっている。このときの、ワーク１１に対する引っ張り力が例えば４ＭＰａ以上７ＭＰａ以下の範囲となるようにローラ２１間の距離を変更してテンションを調整することが好ましい。この範囲とすることでワーク１１を拘束状態とすることができる。ここでいう「拘束状態」とは、ワーク１１の変形を抑える状態を指すものである。なお、ワーク１１は幅を２００ｍｍ、厚さを５０μｍとすると引っ張り応力が４０Ｎ以上で７０Ｎ以下の範囲とすることが好ましい。

図１に示すように、電極パターン形成部３０は、インクジェット印刷装置が採用されるものであり、インクジェットヘッド部３１と、ステージ３２とを有する。
インクジェットヘッド部３１は、特に限定されるものでは無く、積層電子部品として回路パターンが形成できるものであればよい。インクジェットヘッド部３１は、搬送方向Ｄと同方向であるＤｘ方向（ワーク１１の長手方向）と、ワーク１１の面方向のうちで前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向（ワーク１１の幅方向）とに移動軸を有する。このため、ワーク１１に対してインクジェットヘッド部３１をＤｙ方向及びＤｘ方向に相対移動させながらワーク１１に導電性インクを吹き付けてパターン（回路パターン）を形成するようになっている。なお本実施形態において用いられる導電性インクは、Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｕなどの金属粒子を溶媒中に分散したものである。導電性インクとしては、１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の粒径で、５ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下の粘度を用いることが好ましい。

ヒータ部４０は、前記ステージ３２に内蔵されるものであり、前記ステージ３２のワーク載置面３２ａ（図１において上面）を温めることによりワーク１１を加熱するものである。なお、ヒータ部４０はステージ３２に限らず、ステージ３２よりも搬送方向Ｄ上流側に設ける構成を採用してもよい。

次に、上記のように構成された積層型電子部品製造装置１０による製造工程（製造方法）について説明する。
先ず、ワーク１１が予め搬送部２０の各ローラ２１に取り付けられた状態で搬送部２０を駆動させることでワーク１１が搬送方向Ｄに搬送される。ここで、ワーク１１は、搬送部２０に取り付けられる前の状態で基材としての樹脂フィルム層１２に対して軟質材料層１３を予め積層したものを用いてもよい。このほか、ワーク１１は、後述するパターン形成工程よりも前の工程で軟質材料層１３を構成するスラリーを樹脂フィルム層１２に塗布して構成しても良い。

ワーク１１を搬送部２０に取り付ける際に搬送部２０のローラ２１間の距離が変更されてワーク１１に対してテンションが付与されてそれ以上の変形が抑えられる拘束状態とされる（拘束工程）。

次いで、搬送されたワーク１１をステージ３２に内蔵されたヒータ部４０により加熱する（加熱工程）。
次いで、ワーク１１に対して電極パターン形成部３０のインクジェットヘッド部３１をＤｘ方向及びＤｙ方向に相対移動させつつ導電性インクをワーク１１（軟質材料層１３）に吹き付けて回路パターンを形成する（パターン形成工程）。

なお、パターン形成工程時における各種条件は次のようになっている。インクジェットヘッド部３１の液供給量が１ｐｌ以上４０ｐｌ以下、インクジェットヘッド部３１の駆動周波数が１００Ｈｚ以上５０ｋＨｚ以下の範囲が好ましい。また、インクジェットヘッド部３１は例えばノズル数が１００以上２０００個以下のマルチヘッドであり、解像度１８０ｄｐｉ以上、７２０ｄｐｉ以下のものが用いられている。そして、印刷速度（ヘッド部の速度）は、１０ｍｍ／ｓ以上、１０００ｍｍ／ｓ以下の範囲に設定されている。そして、加熱工程において加熱されたワーク１１の温度はパターン形成工程において４０℃以上、１００℃以下の範囲内で一定とされている。

ここで、例えば樹脂フィルム層１２としてＰＥＴなどの樹脂材を含む熱収縮性樹脂フィルムを用いる場合、加熱工程におけるワーク１１の温度をガラス転移点の温度（およそ７０℃）以上とすることで素早く乾燥させながらも前述の拘束工程によってワーク１１の変形が抑えられる。

また、樹脂材としてＰＰを含むように樹脂フィルム層１２を構成した場合、そのガラス転移点の温度はおよそ０℃であるが、加熱工程によって加熱されたワーク１１の温度をパターン形成工程において前述した温度範囲とすると加熱前と比べて熱収縮（変形）が促進されることとなる。そのため、前述の拘束工程を加熱工程前（又は加熱工程開始時）に実施することで加熱工程によるワーク１１の変形が抑えられる。

そして、回路パターンの形成が終了すると、搬送部２０によって次の工程に搬送される。このとき、回路パターンが形成されたワーク１１は、ヒータ部４０を内蔵するステージ３２から離間することとなるため、加熱工程が終了する。そしてワーク１１の温度が所定温度である常温（雰囲気温度）程度となるとワーク１１の加熱による変形が抑えられることとなるため、搬送部２０によるテンションの付与を終えて拘束状態を解除する。なお、所定温度である常温としては、例えば１０℃以上、３５℃以下の範囲が好ましい。

その後、回路パターンを形成した部分を含むようにワーク１１をカットして、カットしたワーク片を積層した後、圧着して、セラミック積層体を形成する。セラミック積層体は、焼成工程、外部電極形成工程を経て、積層型電子部品として完成する。

以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）加熱工程前にワーク１１の拘束を行い加熱工程後においてワーク１１の温度が加熱工程時の温度よりも低い所定温度となったら拘束工程における拘束状態を解除する。このとき、加熱工程時の温度よりも低い所定温度として例えば常温や製造時の雰囲気温度が挙げられる。このような温度までワーク１１の温度が下がった場合に前述したように拘束状態を解除することでワーク１１の変形が起こりにくい温度まで拘束状態を継続することができる。また、ワーク１１を加熱することでパターン形成工程時の導電性インクを素早く乾燥させることができる。

（２）ワーク１１の樹脂フィルム層１２を構成する熱収縮性樹脂フィルムのガラス転移点以上に加熱することでパターン形成工程時の導電性インクをより素早く乾燥することができる。また、ワーク１１がより変形しやすいガラス転移点以上において前述したような拘束工程を実施することでより好適にワークの変形を抑えることができる。

（３）搬送部２０を構成するローラ２１間の距離を変更することで搬送方向Ｄにおけるワーク１１に対するテンションを調整してワーク１１を拘束するため、搬送しながら拘束を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
以下、図２に従って第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同じ部材には同じ符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。

図２に示すように、本実施形態の積層型電子部品製造装置１００は、第１実施形態の積層型電子部品製造装置１０に加えて積層装置１１０を有する。
積層装置１１０は、搬送部２０によって搬送されるワーク１１を規定の大きさに打ち抜くプレスヘッド部１１１と、積層ステージ１１２とを有する。積層装置１１０は、電極パターン形成部３０よりも搬送方向Ｄ下流側に設けられる。

プレスヘッド部１１１は、ワーク１１を打ち抜く機能に加え、下面１１１ａにおいてワーク１１を吸引によって保持する機能を有する。プレスヘッド部１１１は、搬送経路上のワーク１１と積層ステージ１１２間を移動可能に構成される。

積層ステージ１１２は、その上面１１２ａがプレスヘッド部１１１によって打ち抜かれたワーク１１（軟質材料層１３）を載置することができるようになっている。積層ステージ１１２は搬送経路から逸脱した位置に設けられる。

次に、上記のように構成された積層型電子部品製造装置１００による製造工程（製造方法）について説明する。なお、パターン形成工程までは上記第１実施形態の製造装置１０による製造工程と略同工程であるため、その後のカット工程と積層工程について主に説明する。

回路パターンが形成されたワーク１１を積層装置１１０のプレスヘッド部１１１により既定のサイズに打ち抜く（カット工程）。カットされたワークをプレスヘッド部１１１の吸引機能を稼働させてその吸引により拘束状態を維持しつつ積層ステージ１１２まで移動させて積層する（積層工程）。なお、この積層するたびにプレスヘッド部１１１の吸引を停止させることでワーク１１がプレスヘッド部１１１から離間することになる。

そして、積層されたワーク１１を圧着して、セラミック積層体を形成する。セラミック積層体は、焼成工程、外部電極形成工程を経て、積層型電子部品として完成する。
上述したように本実施形態の積層型電子部品製造装置１００によって以下の作用効果を奏する。

（４）ワーク１１の拘束状態を前記パターン形成工程後の次の工程まで維持する。このような構成とすることで加熱によるパターン形成工程の後の工程まで拘束状態を維持することで加熱工程による熱の変形を抑えつつパターン形成工程後の工程まで完了させることができる。また、ワーク１１を加熱することでパターン形成工程時の導電性インクを素早く乾燥させることができる。

（５）パターン形成工程後の次の工程である積層工程まで拘束工程（拘束状態）を維持することで、ワーク１１を積層する際の層毎のパターンのズレを抑えることができる。
（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。

・上記各実施形態におけるワーク１１へのテンションを付与するタイミングは、ステージ３２上に載置されたワーク１１が加熱されたタイミング（加熱工程開始時）や、ステージ３２よりも搬送方向における上流側でのタイミング（加熱工程開始前）のいずれであってもよい。加熱工程開始前の場合には、ワーク１１へのテンションが搬送部２０に搬送される間、略一定となる。

・上記各実施形態では、無端連続状のワーク１１を用いることとしたが、これに限らない。例えばワーク１１を短冊状として、ステージ３２上に載置した状態で加熱工程、パターン形成工程、拘束工程などを実施するようにしてもよい。

・上記第２実施形態では、プレスヘッド部１１１によって打ち抜いたワーク１１をそのまま吸引によって積層ステージ１１２まで搬送する構成としたが、これに限らない。打ち抜いたワーク１１を別の搬送装置（積層機）によって積層する構成を採用してもよい。積層方法としては特開２００５−２１７２７８号公報や特開２０１１−２５８９２８号公報による積層方法が挙げられる。なお、別の搬送装置に移す場合も拘束状態を維持する必要がある。

・上記各実施形態ではステージ３２上にワーク１１を載置する構成としたが、ステージ３２は平面に限らずロール状であってもよい。
・上記各実施形態では、搬送部２０のローラ２１によるテンションの付与によってワーク１１の形状を拘束（保持）する構成としたが、ワーク１１の形状を拘束（保持）する構成はこれに限らない。

図３に示すように、ローラ２１によるテンションの付与に加えて、そのテンションを付与する第１方向としてのＤｘ方向（搬送方向Ｄと略同じ）と直交する方向であって前記ワーク１１の面方向と略平行な第２方向としてのＤｙ方向にテンション付与部１２０によって付与する。テンション付与部１２０は、ワーク１１のＤｙ方向の端部をワーク１１の面方向と直交する方向から挟持する挟持部１２１を前記Ｄｙ方向に離間するようにしてテンションを付与する。このような構成とすることで、Ｄｘ方向とＤｙ方向においてテンションを付与して拘束状態とすることができるためより確実にワーク１１の変形を抑えることができる。

図４に示すように、ワーク１１上に複数の係合孔１１ａを設け、ステージ３２の載置面３２ａに係合ピン３２ｂを設ける。そして、係合孔１１ａに対して係合ピン３２ｂを挿通し、ワーク１１の形状を拘束（保持）する構成とする。この場合、係合孔１１ａや係合ピン３２ｂはパターン形成エリアの範囲外に設けることが好ましい。

また、第２実施形態のプレスヘッド部１１１のようにステージ３２に吸引機能を設けてその吸引力によりワーク１１の形状の拘束を行ってもよい。吸引による拘束力は吸引面積や吸引圧力を上げることで向上させることができる。吸引面積を上げる方法としてはステージ３２の載置面３２ａに設ける穴数や穴径を増やす他、ステージの吸引エリアにポーラス状の材料を使用することも有効となる。拘束力が大きい方がより大きな変形作用に抗することが出来るため、印刷後のワーク１１の変形抑制効果が大きくなる。

・上記各実施形態では、加熱工程開始前にワーク１１に対してテンションを付与して拘束状態とする拘束工程を実施したが、加熱工程開始時に拘束工程を実施する方法を採用してもよい。また、加熱工程開始後であってパターン形成工程開始前又はパターン形成工程開始時に拘束工程を実施する構成を採用してもよい。

・上記各実施形態では、樹脂フィルム層１２を熱収縮性樹脂フィルムで構成したが、熱膨張性樹脂フィルムなどの他の樹脂材を用いる構成を採用してもよい。この場合、例えば拘束工程において加熱工程時の変形を想定した所定の大きさ（外寸）となるように予めワーク１１に対してテンションを付与することで、加熱工程において外寸が膨張しないように拘束することが可能となる。

・上記各実施形態では、ワーク１１として樹脂フィルム層１２と軟質材料層１３とで構成したが、ワーク１１を樹脂材を含む単一の軟性材料層で構成してもよい。
・上記各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…積層型電子部品製造装置、１１…ワーク、１２…ワークを構成する樹脂フィルム層（樹脂材）、１３…ワークを構成する軟質材料層、２０…搬送部、２１…ローラ。

Claims (6)

1. 樹脂を含むワークを加熱する加熱工程と、
   加熱された状態の前記ワークに対して導電性インクを噴き付けるインクジェット工法により回路パターンを形成するパターン形成工程と、
   前記加熱工程開始時又は前記加熱工程前に前記ワークの拘束を行い前記加熱工程後における前記ワークの温度が前記加熱工程時の温度よりも低い所定温度となったら拘束を解除する拘束工程と、
   を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 樹脂を含むワークを加熱する加熱工程と、
   加熱された状態の前記ワークに対して導電性インクを噴き付けるインクジェット工法により回路パターンを形成するパターン形成工程と、
   前記加熱工程開始時又は前記加熱工程前に前記ワークの拘束を行い、前記ワークの拘束状態を前記パターン形成工程後の次の工程まで維持する拘束工程と、
   を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
3. 前記ワークは、前記樹脂として熱収縮性樹脂フィルムを含むものであり、
   前記加熱工程時における前記ワークの温度を前記熱収縮性樹脂フィルムのガラス転移点以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記拘束工程は、前記ワークにおける被塗布面と直交する第１方向と、該第１方向及び前記被塗布面と直交する第２方向とにおいてテンションをかけて前記ワークを拘束することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
5. 前記拘束工程は、前記ワークを一方向に搬送する複数のローラを有する搬送部のローラ間の距離を変更することによって前記ワークに対する前記搬送部の搬送方向のテンションを調整して前記ワークを拘束することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
6. 前記パターン形成工程後、前記ワークを積層する積層工程を有し、
   前記拘束工程は、前記積層工程まで維持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。

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