JP2021002592A - 積層セラミック電子部品の製造方法及び積層セラミック電子部品の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】積層体の切断面において内部電極の短絡不良を防止することが可能なセラミック電子部品の製造方法及びその製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、一軸方向に積層されたセラミックシートと、上記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを準備する工程を含む。
上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃を用いて上記積層シートを切断することにより、上記内部電極が露出する側面を有する積層チップが作製される。
上記積層チップの上記側面にサイドマージン部が設けられる。
【選択図】図１１
【解決手段】本発明の一形態に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、一軸方向に積層されたセラミックシートと、上記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを準備する工程を含む。
上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃を用いて上記積層シートを切断することにより、上記内部電極が露出する側面を有する積層チップが作製される。
上記積層チップの上記側面にサイドマージン部が設けられる。
【選択図】図１１
Description
本発明は、サイドマージン部が後付けされる積層セラミック電子部品の製造方法及びその製造装置に関する。
特許文献１には、積層セラミック電子部品の製造装置として、積層された複数のセラミックグリーンシートを有するグリーンシート積層体を切断する切断刃が開示されている。また、特許文献２には、導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートの積層体であるマザーブロックを切断刃によって切断してグリーンチップを個片化し、グリーンチップの導電ペースト部分が露出した切断面に被覆用セラミックグリーンシートを貼り付けてサイドマージン部を形成する、コンデンサ素子の製造方法が記載されている。
特許文献１及び２に記載の切断刃は、いずれも、積層体の切断により先端部の欠損が生じやすかった。このため、切断面において内部電極が切断方向に沿って展延し、短絡不良が生じることがあった。また、内部電極の短絡不良を防止するためには、切断刃を高頻度で交換する必要があり、製造コストの増加につながるおそれがあった。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、積層体の切断面において内部電極の短絡不良を防止することが可能なセラミック電子部品の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、一軸方向に積層されたセラミックシートと、上記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを準備する工程を含む。
上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃を用いて上記積層シートを切断することにより、上記内部電極が露出する側面を有する積層チップが作製される。
上記積層チップの上記側面にサイドマージン部が設けられる。
上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃を用いて上記積層シートを切断することにより、上記内部電極が露出する側面を有する積層チップが作製される。
上記積層チップの上記側面にサイドマージン部が設けられる。
この構成では、切断刃の先端部が曲面で構成されているので、使用前や使用中の先端部への負荷を緩和し、先端部の欠損を抑制することができる。したがって、欠損部に起因する内部電極の端部の一軸方向への展延を防止し、積層セラミック電子部品の短絡不良を防止することができる。
上記先端部の曲率半径は、２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。
これにより、先端部の鋭利さを維持できるとともに、先端部の欠損を効果的に防止することができる。
これにより、先端部の鋭利さを維持できるとともに、先端部の欠損を効果的に防止することができる。
また、上記切断刃は、上記先端部に連接し上記一軸方向に対して第１の角度で傾斜する第１の面と、上記一軸方向に上記第１の面と並んで形成され上記一軸方向に対して上記第１の角度よりも小さい第２の角度で傾斜する第２の面と、上記第１の面及び上記第２の面を滑らかに接続する曲面と、をさらに有していてもよい。
この構成では、切断刃の第１の面及び第２の面の間に曲面が設けられるため、第１の面及び第２の面の間の角によって切断面（すなわち側面）の引き摺りが起こることを防止することができる。したがって、切断面の引き摺り傷に起因する内部電極間の短絡不良をより効果的に防止することができる。
この構成では、切断刃の第１の面及び第２の面の間に曲面が設けられるため、第１の面及び第２の面の間の角によって切断面（すなわち側面）の引き摺りが起こることを防止することができる。したがって、切断面の引き摺り傷に起因する内部電極間の短絡不良をより効果的に防止することができる。
さらに、上記切断刃は、５質量％以上１０質量％以下のコバルトを含む炭化タングステン合金を基材としてもよい。
これにより、切断刃が、非常に硬度の高く、抗折強度及び破壊靭性にも優れた構成となる。
これにより、切断刃が、非常に硬度の高く、抗折強度及び破壊靭性にも優れた構成となる。
本発明の他の形態に係る積層セラミック電子部品の製造装置は、テーブルと、切断刃と、駆動部と、を具備する。
上記テーブルは、一軸方向に積層されたセラミックシートと、上記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを載置する。
上記切断刃は、上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する。
上記駆動部は、上記切断刃を保持し、上記テーブルに対して上記切断刃を上記一軸方向に駆動する。
上記テーブルは、一軸方向に積層されたセラミックシートと、上記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを載置する。
上記切断刃は、上記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する。
上記駆動部は、上記切断刃を保持し、上記テーブルに対して上記切断刃を上記一軸方向に駆動する。
以上のように、本発明によれば、積層体の切断面において内部電極間の短絡不良を防止することが可能な積層セラミック電子部品の製造方法及びその製造装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。
［積層セラミックコンデンサ１０の構成］
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を示す図である。図１は、積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１０のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を示す図である。図１は、積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１０のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
積層セラミックコンデンサ１０は、素体１１と、第１外部電極１４と、第２外部電極１５と、を具備する。外部電極１４，１５は、相互に離間し、素体１１を挟んでＸ軸方向に対向している。
素体１１は、Ｘ軸方向を向いた２つの端面と、Ｙ軸方向を向いた２つの側面と、Ｚ軸方向を向いた２つの主面と、を有する。素体１１の各面を接続する稜部は面取りされている。
なお、素体１１の形状はこのような形状に限定されない。例えば、素体１１の各面は曲面であってもよく、素体１１は全体として丸みを帯びた形状であってもよい。
なお、素体１１の形状はこのような形状に限定されない。例えば、素体１１の各面は曲面であってもよく、素体１１は全体として丸みを帯びた形状であってもよい。
外部電極１４，１５は、素体１１のＸ軸方向両端面を覆い、Ｘ軸方向両端面に接続するＹ軸方向両側面及びＺ軸方向両主面に延出している。これにより、外部電極１４，１５のいずれにおいても、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面及びＸ−Ｙ軸に平行な断面の形状がＵ字状となっている。
外部電極１４，１５はそれぞれ、良導体により形成され、積層セラミックコンデンサ１０の端子として機能する。外部電極１４，１５を形成する良導体としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などを主成分とする金属や合金を用いることができる。
外部電極１４，１５は、単層構造であっても複層構造であってもよい。
外部電極１４，１５は、単層構造であっても複層構造であってもよい。
素体１１は、積層チップ１６と、サイドマージン部１７と、を有する。
サイドマージン部１７は、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる平板状であり、積層チップ１６のＹ軸方向両側面をそれぞれ覆っている。
積層チップ１６は、容量形成部１８と、カバー部１９と、を有する。カバー部１９は、Ｘ−Ｙ平面に沿って延びる平板状であり、容量形成部１８のＺ軸方向両主面をそれぞれ覆っている。
サイドマージン部１７及びカバー部１９は、主に、容量形成部１８を保護するとともに、容量形成部１８の周囲の絶縁性を確保する機能を有する。
サイドマージン部１７は、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる平板状であり、積層チップ１６のＹ軸方向両側面をそれぞれ覆っている。
積層チップ１６は、容量形成部１８と、カバー部１９と、を有する。カバー部１９は、Ｘ−Ｙ平面に沿って延びる平板状であり、容量形成部１８のＺ軸方向両主面をそれぞれ覆っている。
サイドマージン部１７及びカバー部１９は、主に、容量形成部１８を保護するとともに、容量形成部１８の周囲の絶縁性を確保する機能を有する。
容量形成部１８は、複数の第１内部電極１２と、複数の第２内部電極１３と、を有する。内部電極１２，１３は、いずれもＸ−Ｙ平面に沿って延びるシート状であり、Ｚ軸方向に交互に配置されている。第１内部電極１２は、第１外部電極１４に接続され、第２外部電極１５から離間している。これとは反対に、第２内部電極１３は、第２外部電極１５に接続され、第１外部電極１４から離間している。
内部電極１２，１３はそれぞれ、良導体により形成され、積層セラミックコンデンサ１０の内部電極として機能する。内部電極１２，１３を形成する良導体としては、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、又はこれらの合金を含む金属材料が用いられる。
容量形成部１８は、高誘電率の誘電体セラミックスによって形成されている。高誘電率の誘電体セラミックスとしては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）に代表される、バリウム（Ｂａ）及びチタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト構造の材料が挙げられる。また、容量形成部１８を構成する誘電体セラミックスは、チタン酸バリウム系以外にも、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）系、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）系、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉＯ３）系、ジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ３）系、チタン酸ジルコン酸カルシウム（ＰＣＺＴ）系、ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）系、酸化チタン（ＴｉＯ２）系などであってもよい。
サイドマージン部１７及びカバー部１９も、誘電体セラミックスによって形成されている。サイドマージン部１７及びカバー部１９を形成する材料は、絶縁性セラミックスであればよいが、容量形成部１８と同様の材料を用いることより、製造効率が向上するとともに、素体１１における内部応力が抑制される。
上記の構成により、積層セラミックコンデンサ１０では、第１外部電極１４と第２外部電極１５との間に電圧が印加されると、第１内部電極１２と第２内部電極１３との間の複数の誘電体セラミック層に電圧が加わる。これにより、積層セラミックコンデンサ１０では、第１外部電極１４と第２外部電極１５との間の電圧に応じた電荷が蓄えられる。
なお、積層セラミックコンデンサ１０の構成は、特定の構成に限定されず、積層セラミックコンデンサ１０に求められるサイズや性能などに応じて、公知の構成を適宜採用可能である。例えば、容量形成部１８における各内部電極１２，１３の枚数は、適宜決定可能である。
［積層セラミックコンデンサ１０の製造方法］
図４は、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図５〜９は、積層セラミックコンデンサ１０の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について、図４に沿って、図５〜９を適宜参照しながら説明する。
図４は、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図５〜９は、積層セラミックコンデンサ１０の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について、図４に沿って、図５〜９を適宜参照しながら説明する。
（ステップＳ０１：セラミックシート準備）
ステップＳ０１では、容量形成部１８を形成するための第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２と、カバー部１９を形成するための第３セラミックシート１０３と、を準備する。
ステップＳ０１では、容量形成部１８を形成するための第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２と、カバー部１９を形成するための第３セラミックシート１０３と、を準備する。
図５はセラミックシート１０１，１０２，１０３の平面図である。図５（Ａ）はセラミックシート１０１を示し、図５（Ｂ）はセラミックシート１０２を示し、図５（Ｃ）はセラミックシート１０３を示している。セラミックシート１０１，１０２，１０３は、未焼成の誘電体グリーンシートとして構成され、例えば、ロールコーターやドクターブレードを用いてシート状に成形される。
セラミックシート１０１，１０２，１０３は、複数の積層セラミックコンデンサ１０を個片化するための大判のシートとして構成される。図５には、切断線Ｌｘ，Ｌｙが示されている。切断線ＬｘはＸ軸に平行であり、切断線ＬｙはＹ軸に平行である。
図５に示すように、第１セラミックシート１０１には第１内部電極１２に対応する未焼成の第１内部電極１１２が形成され、第２セラミックシート１０２には第２内部電極１３に対応する未焼成の第２内部電極１１３が形成されている。なお、カバー部１９に対応する第３セラミックシート１０３には内部電極が形成されていない。
内部電極１１２，１１３は、任意の導電性ペーストを用いて形成することができる。導電性ペーストによる内部電極１１２，１１３の形成には、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法を用いることができる。
内部電極１１２，１１３は、切断線Ｌｙによって仕切られたＸ軸方向に隣接する２つの領域にわたって配置され、Ｙ軸方向に帯状に延びている。第１内部電極１１２と第２内部電極１１３とでは、切断線Ｌｙによって仕切られた領域が１列ずつＸ軸方向にずらされている。つまり、第１内部電極１１２の中央を通る切断線Ｌｙが第２内部電極１１３の間の領域を通り、第２内部電極１１３の中央を通る切断線Ｌｙが第１内部電極１１２の間の領域を通っている。
（ステップＳ０２：積層）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で準備したセラミックシート１０１，１０２，１０３をＺ軸方向（一軸方向）に積層することにより積層シート１０４を作製する。
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で準備したセラミックシート１０１，１０２，１０３をＺ軸方向（一軸方向）に積層することにより積層シート１０４を作製する。
図６は、ステップＳ０２で得られる積層シート１０４の斜視図である。図６では、説明の便宜上、セラミックシート１０１，１０２，１０３を分解して示している。しかし、実際の積層シート１０４では、セラミックシート１０１，１０２，１０３が静水圧加圧や一軸加圧などにより圧着されて一体化される。これにより、高密度の積層シート１０４が得られる。後述するように、図６の積層シート１０４から複数の積層チップ１１６に個片化される。
積層シート１０４では、容量形成部１８に対応する第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２がＺ軸方向に交互に積層されている。
また、積層シート１０４では、交互に積層されたセラミックシート１０１，１０２のＺ軸方向最上面及び最下面にそれぞれカバー部１９に対応する第３セラミックシート１０３が積層される。なお、図６に示す例では、第３セラミックシート１０３がそれぞれ３枚ずつ積層されているが、第３セラミックシート１０３の枚数は適宜変更可能である。
また、積層シート１０４では、交互に積層されたセラミックシート１０１，１０２のＺ軸方向最上面及び最下面にそれぞれカバー部１９に対応する第３セラミックシート１０３が積層される。なお、図６に示す例では、第３セラミックシート１０３がそれぞれ３枚ずつ積層されているが、第３セラミックシート１０３の枚数は適宜変更可能である。
（ステップＳ０３：切断）
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られた積層シート１０４を切断線Ｌｘ，Ｌｙに沿って切断することにより未焼成の積層チップ１１６を作製する。ステップＳ０３では、積層シート１０４を押し切りにより切断する。
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られた積層シート１０４を切断線Ｌｘ，Ｌｙに沿って切断することにより未焼成の積層チップ１１６を作製する。ステップＳ０３では、積層シート１０４を押し切りにより切断する。
図７は、ステップＳ０３のプロセスを示す積層シート１０４の断面図である。ステップＳ０３では、切断刃２０を備える切断装置２００を用いる。切断刃２０は、本実施形態において、押し切り刃として構成される。切断刃２０及び切断装置２００の詳細については後述する。
まず、図７（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向下方に向けられた切断刃２０を、積層シート１０４のＺ軸方向上方に配置させる。積層シート１０４のＺ軸方向下面は、テープＴ１に貼り付けられている。
次に、図７（Ｂ）に示すように、切断刃２０がテープＴ１に到達するまで、切断刃２０をＺ軸方向下方に移動させて、積層シート１０４を切断する。このとき、テープＴ１には切断刃２０を貫通させず、テープＴ１が切断されないようにする。
そして、図７（Ｃ）に示すように、切断刃２０をＺ軸方向上方に移動させて、積層シート１０４から切断刃２０を引き抜く。
次に、図７（Ｂ）に示すように、切断刃２０がテープＴ１に到達するまで、切断刃２０をＺ軸方向下方に移動させて、積層シート１０４を切断する。このとき、テープＴ１には切断刃２０を貫通させず、テープＴ１が切断されないようにする。
そして、図７（Ｃ）に示すように、切断刃２０をＺ軸方向上方に移動させて、積層シート１０４から切断刃２０を引き抜く。
これにより、積層シート１０４が複数の積層チップ１１６に個片化される。このとき、テープＴ１は、切断されずに、各積層チップ１１６を接続している。これにより、以降のステップにおいて複数の積層チップ１１６を一括して扱うことが可能となり、製造効率が向上する。
ステップＳ０３により形成される積層シート１０４の切断面は、積層チップ１１６のＹ軸方向側面Ｐ，Ｑ及びＸ軸方向端面となる。このように、本工程により、内部電極１１２，１１３が露出する側面Ｐ，Ｑを有する積層チップ１１６が作製される。
ステップＳ０３により形成される積層シート１０４の切断面は、積層チップ１１６のＹ軸方向側面Ｐ，Ｑ及びＸ軸方向端面となる。このように、本工程により、内部電極１１２，１１３が露出する側面Ｐ，Ｑを有する積層チップ１１６が作製される。
（ステップＳ０４：サイドマージン部形成１）
ステップＳ０４では、ステップＳ０３で得られた積層チップ１１６の側面Ｐに、未焼成のサイドマージン部１１７を形成する。
ステップＳ０４では、ステップＳ０３で得られた積層チップ１１６の側面Ｐに、未焼成のサイドマージン部１１７を形成する。
ステップＳ０４では、サイドマージン部１１７を形成するためのサイドマージンシート１１７ｓが準備される。サイドマージンシート１１７ｓは、ステップＳ０１で準備されるセラミックシート１０１，１０２，１０３と同様に、未焼成の誘電体グリーンシートとして構成される。サイドマージンシート１１７ｓは、例えば、ロールコーターやドクターブレードを用いてシート状に成形される。
図８は、ステップＳ０４のプロセスを示す積層チップ１１６の断面図である。ステップＳ０４では、積層チップ１１６がテープＴ１からテープＴ２に貼り替えられ、側面ＱがテープＴ２によって保持されている。
まず、図８（Ａ）に示すように、平板状の弾性体４００の上に、サイドマージンシート１１７ｓが配置される。積層チップ１１６は、側面Ｐをサイドマージンシート１１７ｓに対向させて配置される。
そして、積層チップ１１６の側面Ｐをサイドマージンシート１１７ｓに押し当てる。これにより、積層チップ１１６の側面Ｐによってサイドマージンシート１１７ｓが打ち抜かれる。
まず、図８（Ａ）に示すように、平板状の弾性体４００の上に、サイドマージンシート１１７ｓが配置される。積層チップ１１６は、側面Ｐをサイドマージンシート１１７ｓに対向させて配置される。
そして、積層チップ１１６の側面Ｐをサイドマージンシート１１７ｓに押し当てる。これにより、積層チップ１１６の側面Ｐによってサイドマージンシート１１７ｓが打ち抜かれる。
その後に、積層チップ１１６をサイドマージンシート１１７ｓから引き上げると、図８（Ｂ）に示すように、サイドマージンシート１１７ｓから打ち抜かれ、側面Ｐに貼り付いたサイドマージン部１１７のみが、弾性体４００から離れて積層チップ１１６側に残る。これにより、側面Ｐにサイドマージン部１１７が形成された積層チップ１１６が得られる。
なお、積層チップ１１６の側面Ｐにおけるサイドマージン部１１７は、上記の打ち抜き以外の方法によって形成されてもよい。
例えば、予め切断されたサイドマージンシート１１７ｓを積層チップ１１６の側面Ｐに貼り付けても構わない。
更に、サイドマージンシート１１７ｓを用いずに、セラミックペーストを積層チップ１１６の側面Ｐに塗布することにより、サイドマージン部１１７を形成してもよい。セラミックペーストの塗布方法としては、例えば、ディップ法などを用いることができる。
例えば、予め切断されたサイドマージンシート１１７ｓを積層チップ１１６の側面Ｐに貼り付けても構わない。
更に、サイドマージンシート１１７ｓを用いずに、セラミックペーストを積層チップ１１６の側面Ｐに塗布することにより、サイドマージン部１１７を形成してもよい。セラミックペーストの塗布方法としては、例えば、ディップ法などを用いることができる。
（ステップＳ０５：サイドマージン部形成２）
ステップＳ０５では、ステップＳ０４で得られた積層チップ１１６の側面Ｑに、未焼成のサイドマージン部１１７を形成する。ステップＳ０５における側面Ｑへのサイドマージン部１１７の形成は、ステップＳ０４における側面Ｐへのサイドマージン部１１７の形成と同様に行うことができる。
ステップＳ０５では、ステップＳ０４で得られた積層チップ１１６の側面Ｑに、未焼成のサイドマージン部１１７を形成する。ステップＳ０５における側面Ｑへのサイドマージン部１１７の形成は、ステップＳ０４における側面Ｐへのサイドマージン部１１７の形成と同様に行うことができる。
以上により、図９に示す未焼成の素体１１１が得られる。
（ステップＳ０６：焼成）
ステップＳ０６では、ステップＳ０５で得られた未焼成の素体１１１を焼成することにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０の素体１１を作製する。焼成は、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において行うことができる。
ステップＳ０６では、ステップＳ０５で得られた未焼成の素体１１１を焼成することにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０の素体１１を作製する。焼成は、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において行うことができる。
（ステップＳ０７：外部電極形成）
ステップＳ０７では、ステップＳ０６で得られた素体１１に外部電極１４，１５を形成することにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０を作製する。
ステップＳ０７では、ステップＳ０６で得られた素体１１に外部電極１４，１５を形成することにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０を作製する。
ステップＳ０７では、まず、素体１１の一方のＸ軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布し、素体１１の他方のＸ軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布する。素体１１に塗布された未焼成の電極材料に、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において焼き付け処理を行って、素体１１に下地膜を形成する。そして、素体１１に焼き付けられた下地膜の上に、中間膜及び表面膜を電解メッキなどのメッキ処理で形成して、外部電極１４，１５が完成する。
なお、上記のステップＳ０７における処理の一部を、ステップＳ０６の前に行ってもよい。例えば、ステップＳ０６の前に未焼成の素体１１１のＸ軸方向両端面に未焼成の電極材料を塗布し、ステップＳ０６において、未焼成の素体１１１を焼成すると同時に、未焼成の電極材料を焼き付けて外部電極１４，１５の下地層を形成してもよい。
［切断工程（ステップＳ０３）の詳細］
以下、本実施形態に係る切断工程についてより詳細に説明する。
以下、本実施形態に係る切断工程についてより詳細に説明する。
図１０は、本実施形態のステップＳ０３で用いられる切断装置２００を模式的に示す側面図である。切断装置２００は、本実施形態において、積層セラミック電子部品の製造装置として機能する。
切断装置２００は、切断刃２０と、テーブル２１と、駆動部２２と、を備える。切断装置２００は、本実施形態において、積層シート１０４を押し切ることが可能に構成される。
切断装置２００は、切断刃２０と、テーブル２１と、駆動部２２と、を備える。切断装置２００は、本実施形態において、積層シート１０４を押し切ることが可能に構成される。
テーブル２１は、積層シート１０４を載置する。テーブル２１は、例えばＺ軸方向に直交して形成された積層シート１０４を載置するための載置面２１１を有する。なお、図示はしないが、載置面２１１には、積層シート１０４に接着されたテープＴ１が載置されてもよい。
テーブル２１は、例えば載置された積層シート１０４を固定するための構成をさらに有していてもよく、このような構成として、例えば真空吸着機構を有していてもよい。
また、テーブル２１は、図示しないテーブル駆動機構を有していてもよい。当該テーブル駆動機構は、例えばモータを有し、載置面２１１をＺ軸まわりに回転駆動させてもよいし、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に平行移動させてもよい。
切断刃２０は、先端部がテーブル２１とＺ軸方向に対向して配置される。
また、テーブル２１は、図示しないテーブル駆動機構を有していてもよい。当該テーブル駆動機構は、例えばモータを有し、載置面２１１をＺ軸まわりに回転駆動させてもよいし、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に平行移動させてもよい。
切断刃２０は、先端部がテーブル２１とＺ軸方向に対向して配置される。
駆動部２２は、切断刃２０を保持し、テーブル２１に対して切断刃２０をＺ軸方向に駆動する。駆動部２２は、例えば、切断刃２０を保持する保持機構と、保持機構を駆動する駆動機構と、駆動機構を制御する制御部と、を有していてもよい。
保持機構は、駆動機構に接続され、例えば切断刃２０を挟持することによって切断刃２０を保持することができる。
駆動機構は、例えばモータを含み、切断刃２０をＺ軸方向に上下駆動させる。さらに、駆動機構は、切断刃２０をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に平行移動させてもよい。この場合、駆動機構は、複数のモータを含んでいてもよい。
制御部は、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、メモリとを含んでいる。制御部は、メモリに格納された駆動プログラムに基づいて、切断刃２０の駆動を制御することができる。
駆動機構は、例えばモータを含み、切断刃２０をＺ軸方向に上下駆動させる。さらに、駆動機構は、切断刃２０をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に平行移動させてもよい。この場合、駆動機構は、複数のモータを含んでいてもよい。
制御部は、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、メモリとを含んでいる。制御部は、メモリに格納された駆動プログラムに基づいて、切断刃２０の駆動を制御することができる。
また、駆動部２２は、図のように１つの切断刃２０を保持する構成に限定されず、複数の切断刃２０を保持していてもよい。これらの切断刃２０は、同一の駆動機構によって駆動されてもよいし、異なる駆動機構によって別々に駆動されてもよい。例えば駆動部２２は、１秒間に切断動作を４，５回程度行うことができる。
なお、切断装置２００は、上記の構成の他、動作の指示、データの入力等のための入力装置を有していてもよい。入力装置は、ボタン、キーボード、タッチパネル等によって構成されてもよい。また、切断装置２００は、必要に応じてその他の構成を有していてもよい。
図１１は、本実施形態に係る切断刃２０を示す側面図である。図１２は、切断刃２０の先端部２０４の拡大図であって、（Ａ）は図１０のＹ軸方向から見た平面図、（Ｂ）はＺ−Ｙ平面で切断した断面図である。
切断刃２０は、先端部２０４と、第１の面２０１と、第２の面２０２と、曲面２０３と、を有する。
切断刃２０は、先端部２０４と、第１の面２０１と、第２の面２０２と、曲面２０３と、を有する。
先端部２０４は、切断刃２０におけるＺ軸方向先端部分であって、Ｚ軸方向に凸な曲面で構成される。先端部２０４の曲率半径は、例えば２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。先端部２０４の曲率半径を２５０ｎｍ以上とすることで、先端部２０４の強度を維持でき、先端部２０４の欠損を防止することができる。先端部２０４の曲率半径を５００ｎｍ以下とすることで、先端部２０４の鋭利さを維持でき、後述する内部電極１１２，１１３の短絡不良を効果的に防止することができる。
先端部２０４は、鋭利な刃先の微小な領域を機械加工し、均一で滑らかな丸みを付与することにより形成される。このため、先端部２０４をＺ軸方向と直交する平面方向（例えばＹ軸方向）から拡大して見ると、図１２（Ａ）に示すように、ほぼ直線状に構成される。
図１１に示すように、第１の面２０１は、先端部２０４に連接する面であり、Ｚ軸方向に対して第１の角度θ１で傾斜している。第１の角度θ１は、例えば５°〜２０°であり、一例として１０°とすることができる。第１の面２０１により、切断刃２０の刃先は、丸みを帯びた先端部２０４からＺ軸方向上方に向かうに従って徐々に幅が広がるように構成される。
第２の面２０２は、Ｚ軸方向に第１の面２０１と並んで形成され、Ｚ軸方向に対して第１の角度θ１よりも小さい第２の角度θ２で傾斜している。第２の角度θ２は、例えば０°〜１５°であり、一例として４°とすることができる。
すなわち、切断刃２０は、Ｚ軸方向下方に向けて幅狭になる２段のテーパ状に形成されている。このように２段の傾斜を有する構成は、比較的緩い傾斜によって先端部の強度を確保しつつ第２の面の角度によって切断刃２０全体の厚みを調整しやすいという観点、及び、引き抜きやすさの観点から、有利である。
曲面２０３は、第１の面２０１及び第２の面２０２を滑らかに接続する。曲面２０３は、具体的には、Ｒ寸法６００μｍ〜１０００μｍの曲面とすることができる。
さらに切断刃２０は、少なくとも第１の面２０１が鏡面仕上げされていてもよい。ここでいう鏡面仕上げとは、研磨処理であって、例えば表面粗さＲａの値が０．３μｍ未満となるような処理をいう。「表面粗さＲａ」とは、算術平均粗さをいい、より詳しくは、JIS B 0031(1994)で規定されているものをいう。
また、切断刃２０は、硬質な材料で構成される。具体的に、切断刃２０は、５質量％以上１０質量％以下のコバルトを含む炭化タングステン合金を基材としていてもよい。また、上記炭化タングステン合金は、コバルト以外にも他の成分を含んでいてもよい。切断刃２０の好ましい特性としては、硬度（ロックウェル硬度）が９０ＨＲＡ以上、抗折力が３５００〜４６００ＭＰａ、破壊靭性値（ＪＩＳ Ｒ１６１７：２０１０に準拠して測定される値）が４．５〜５．３ＭＰａ・ｍ１／２である。これにより、切断刃２０は、硬度、抗折強度及び破壊靭性がいずれも高く、非常に欠損しにくい構成となる。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の切断刃２０は、先端部２０４が曲面で構成されるため、取り扱い時に付加される外力や切断時に受ける積層シート１０４からの抵抗の影響を緩和できる。このため、以下に説明するように、鋭利な先端部を有していた従来の切断刃と比較して、使用前及び使用中における切断刃２０の先端部２０４の欠損を防止することができる。
本実施形態の切断刃２０は、先端部２０４が曲面で構成されるため、取り扱い時に付加される外力や切断時に受ける積層シート１０４からの抵抗の影響を緩和できる。このため、以下に説明するように、鋭利な先端部を有していた従来の切断刃と比較して、使用前及び使用中における切断刃２０の先端部２０４の欠損を防止することができる。
図１３（Ａ）は、本実施形態の比較例に係る、切断刃３０の鋭利な先端部３０４を示す拡大平面図であり、図１３（Ｂ）は、（Ａ）のＤ−Ｄ'線に沿った断面図である。
鋭利な先端部３０４は、強度が弱いため、取り扱い時や切断時のわずかな負荷によって欠損が生じやすい。これに加えて、鋭利な先端部３０４は、図１３（Ｂ）に示すように、材料の粒子に起因する微小な凹凸を有していることがある。このため、切断時に先端部３０４が積層シート１０４から抵抗を受けた場合、粒子の境界部が基点となって凹凸部分が欠け、微小な欠損部Ｋが形成されやすい。欠損部Ｋは、Ｚ軸方向に凹状に構成されるため、図１３（Ｂ）に示すように、先端部３０４の幅が局所的に大きくなり、微視的には略錐台形状に構成される。
図１４は、比較例に係る切断刃３０を用いて切断工程を行った後の積層チップ１１６の側面Ｐ１，Ｑ１を例示する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。
欠損部Ｋを有する切断刃３０で積層シート１０４を押し切る場合、幅の大きい欠損部Ｋでは積層シート１０４に与える圧力が局所的に小さくなる。このため、内部電極１１２，１１３が瞬時に破断されずに切断方向に引き摺られ、切断面である側面Ｐ１，Ｑ１に、図１４（Ａ）に示すような多数の引き摺り傷Ｈが形成され得る。
また、内部電極１１２，１１３がＺ軸方向に展延し、図１４（Ｂ）に示すように、内部電極１１２，１１３の端部がＺ軸方向に展延された展延部Ｒが形成される。展延部Ｒが隣接する内部電極１１２，１１３に達した場合、これらの間でショートが発生する。
一方、図１２に示す本実施形態の切断刃２０では、先端部２０４が滑らかな曲面状に加工されていることにより、微小な凹凸に起因した微小な欠損を防止できる。
このため、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、切断刃２０を用いて切断された側面Ｐ，Ｑでは引き摺り傷がほとんど観察されず、内部電極１１２，１１３に展延部が形成されない。これにより、側面Ｐ，Ｑにおける内部電極１２，１３の短絡不良を防止できる。
さらに、切断刃２０では、先端部２０４全体が曲面で構成されるため、外力によって受ける抵抗が分散され、使用前及び使用中における先端部２０４の欠損をより確実に防止できる。また、切断刃２０では、押し切りの際に積層シート１０４に十分な圧力を加えることができ、鋭利な刃先のような良好な切れ味を維持することができる。特に、先端部２０４の曲率半径を２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることで、先端部２０４の切れ味をより良好に維持できるとともに、先端部２０４の欠損を効果的に防止することができる。
さらに、切断刃２０は、硬質なコバルトを含む炭化タングステン合金を基材とすることで、先端部１０４の欠損がより生じにくい構成となる。これにより、側面Ｐ，Ｑにおける引き摺り傷をさらに抑制し、内部電極１２，１３の短絡不良をより確実に防止できる。
さらに、先端部２０４の欠損が生じにくいことで、切断刃２０の交換頻度を低減させることができる。例えば、切断刃２０は、１枚の積層シート１０４の切断処理毎に欠損の状態を検査し、短絡不良をもたらす状態となる前に交換される。実際に、本実施形態の切断刃２０では、比較例に係る切断刃３０と比較して、交換までの寿命が約１．８倍延びることが確認された。これにより、製造コストをより低下させることができるともに、廃棄物を減少させることができ、環境にも配慮した構成となる。
さらに、切断刃２０は、第１の面２０１と第２の面２０２との間が滑らかな曲面２０３によって接続されるため、切断刃２０がＺ軸方向下方に移動する場合でも、切断面に食いこむような大きな力が作用することがない。これにより、切断面である側面Ｐ，Ｑに引き摺り傷が形成されることを防止できる。したがって、側面Ｐ，Ｑにおける内部電極１１２，１１３の短絡不良をより一層効果的に防止することができる。
さらに、本実施形態によれば、切断装置２００の切断刃２０に特徴を持たせることで切断面の傷の発生を防止できることから、切断面の平滑化等のための工程を増やすことなく、内部電極１１２，１１３間の短絡不良を防止することができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、図４に示す各ステップは、必要に応じて、順番を入れ替えてもよい。
一例として、ステップＳ０３で個片化した未焼成の積層チップ１１６を焼成して積層チップ１６とした後に、積層チップ１６にサイドマージン部１１７を設けてもよい。この場合、焼成後の積層チップ１６に対してステップＳ０４〜Ｓ０６を行うことができる。
一例として、ステップＳ０３で個片化した未焼成の積層チップ１１６を焼成して積層チップ１６とした後に、積層チップ１６にサイドマージン部１１７を設けてもよい。この場合、焼成後の積層チップ１６に対してステップＳ０４〜Ｓ０６を行うことができる。
また、上記実施形態では、積層セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、本発明は、相互に対を成す内部電極が交互に配置される積層セラミック電子部品全般に適用可能である。このような積層セラミック電子部品としては、例えば、圧電素子などが挙げられる。
１０…積層セラミックコンデンサ
１１…素体
１２，１３…内部電極
１４，１５…外部電極
１６…積層チップ
１７…サイドマージン部
１８…容量形成部
１９…カバー部
１０４…積層シート
１１１…未焼成の素体
１１２，１１３…未焼成の内部電極
１１６…未焼成の積層チップ
１１７…未焼成のサイドマージン部
２００…切断装置
２０…切断刃
２０４…先端部
２１…テーブル
２２…駆動部
Ｐ，Ｑ…側面
Ｔ１，Ｔ２…テープ
１１…素体
１２，１３…内部電極
１４，１５…外部電極
１６…積層チップ
１７…サイドマージン部
１８…容量形成部
１９…カバー部
１０４…積層シート
１１１…未焼成の素体
１１２，１１３…未焼成の内部電極
１１６…未焼成の積層チップ
１１７…未焼成のサイドマージン部
２００…切断装置
２０…切断刃
２０４…先端部
２１…テーブル
２２…駆動部
Ｐ，Ｑ…側面
Ｔ１，Ｔ２…テープ
Claims (5)
- 一軸方向に積層されたセラミックシートと、前記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを準備し、
前記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃を用いて前記積層シートを切断することにより、前記内部電極が露出する側面を有する積層チップを作製し、
前記積層チップの前記側面にサイドマージン部を設ける
積層セラミック電子部品の製造方法。 - 請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記先端部の曲率半径は、２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である
積層セラミック電子部品の製造方法。 - 請求項１又は２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記切断刃は、前記先端部に連接し前記一軸方向に対して第１の角度で傾斜する第１の面と、前記一軸方向に前記第１の面と並んで形成され前記一軸方向に対して前記第１の角度よりも小さい第２の角度で傾斜する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面を滑らかに接続する曲面と、をさらに有する
積層セラミック電子部品の製造方法。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載の積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記切断刃は、５質量％以上１０質量％以下のコバルトを含む炭化タングステン合金を基材とする
積層セラミック電子部品の製造方法。 - 一軸方向に積層されたセラミックシートと、前記セラミックシートの間に配置された内部電極と、を有する積層シートを載置するテーブルと、
前記一軸方向に凸な曲面で構成された先端部を有する切断刃と、
前記切断刃を保持し、前記テーブルに対して前記切断刃を前記一軸方向に駆動する駆動部と
を具備する積層セラミック電子部品の製造装置。
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| JP2019115630A Pending JP2021002592A (ja) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | 積層セラミック電子部品の製造方法及び積層セラミック電子部品の製造装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017042911A (ja) * | 2012-09-28 | 2017-03-02 | 株式会社アライドマテリアル | グリーンシート切断刃 |
| JP2017157754A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミック電子部品の製造方法、積層セラミック電子部品の製造装置、セラミック素体及び積層セラミック電子部品 |
-
2019
- 2019-06-21 JP JP2019115630A patent/JP2021002592A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JP2002086387A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-03-26 | Allied Material Corp | 薄型切断刃 |
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| JP2017157754A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミック電子部品の製造方法、積層セラミック電子部品の製造装置、セラミック素体及び積層セラミック電子部品 |
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