JP3549009B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関するもので、特に、積層セラミック電子部品のためのセラミック積層体を構成するセラミックグリーンシートがキャリアフィルム上で成形され、このキャリアフィルムからセラミックグリーンシートを剥離する工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品を製造するとき、複数のセラミックグリーンシートが用意され、これらセラミックグリーンシートを積み重ねて、セラミック積層体が製造される。所定のセラミックグリーンシート上には、得ようとする積層セラミック電子部品の機能に応じて、コンデンサ、抵抗、インダクタ、バリスタ、フィルタ等を構成するための内部電極のような電気的機能要素膜が形成されている。
【０００３】
このような積層セラミック電子部品において、その小型化および高性能化を実現するため、セラミックグリーンシートの薄膜化および多層化が進められている。セラミックグリーンシートの薄膜化にあたっては、セラミックグリーンシートが機械的に軟弱であることを考慮しなければならず、その破損を防止するため、セラミックグリーンシートは、キャリアフィルム上で成形され、このキャリアフィルムによって保持されたままの状態で、内部電極のような電気的機能要素膜の印刷等の以後の工程が実施されることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、薄膜化され軟弱なセラミックグリーンシートは、キャリアフィルムによって保持されたままの状態でいくつかの工程において取り扱われるが、積み重ねてセラミック積層体を得る段階では、キャリアフィルムから剥離されなければならない。当然、この剥離工程においても、セラミックグリーンシートは、破損される可能性があり、たとえば剥離が順調に進まなかった場合には、セラミックグリーンシートが破損されてしまう。
【０００５】
上述の剥離を容易にするため、セラミックグリーンシート中に含まれる可塑剤が寄与していることがわかっている。すなわち、可塑剤が多く含まれているほど、容易に剥離されることができる。しかしながら、他方では、可塑剤が多くなればなるほど、セラミック積層体を構成する複数のセラミックグリーンシート間の接着強度が低下することがわかった。
【０００６】
セラミックグリーンシート間の接着強度が劣ると、次のような問題を引き起こす。
すなわち、セラミックグリーンシートを積み重ねている段階あるいは積み重ね後に積層体をプレスする段階において、セラミックグリーンシート相互にずれが生じやすく、高い積み重ね精度を得ることができない。
【０００７】
また、セラミック積層体は、個々の積層セラミック電子部品のための積層体チップを得るように、必要に応じて、カットされるが、このカット後において、積層体チップを構成するセラミック層間に剥がれが認められることがある。なぜなら、プレス工程において、比較的多くの内部電極のような電気的機能要素膜が重なり合う部分ではプレス作用が十分に及ぼされるが、そうでない部分ではプレス作用が十分でなく、この後者の部分で剥がれが生じやすいためである。特に、この剥がれの問題は、セラミック層の多層化が図られたとき、より顕著に現れる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述した種々の問題を解決し得る、積層セラミック電子部品の製造方法を提供しようとすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、キャリアフィルム上でセラミックグリーンシートを成形し、キャリアフィルムからセラミックグリーンシートを剥離し、剥離された複数のセラミックグリーンシートを積み重ねて、積層セラミック電子部品のためのセラミック積層体を得る、各工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法に向けられるものであって、上述の技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００１０】
すなわち、前記剥離工程は、セラミックグリーンシートを真空吸引に基づき吸引する吸着面およびこの吸着面の周囲から突出する切断刃を備える吸着ヘッドを用いて実施され、この剥離工程において、ヒータが設けられた搬送ステージに沿って吸着ヘッドの下方の位置まで搬送されたキャリアフィルム上のセラミックグリーンシートに向かって前記吸着面を近づけ、前記切断刃によりセラミックグリーンシートを所定の大きさに切断し、切断されたセラミックグリーンシートを前記吸着面上に吸着しながらキャリアフィルムから遠ざけることによりキャリアフィルムから剥離することが行なわれる。そして、この剥離工程において、上述のヒータによって、３０℃以上かつセラミックグリーンシート中のバインダのガラス転移点以下の温度にセラミックグリーンシートが加熱される。また、上述の積み重ねる工程は、剥離されたセラミックグリーンシートを吸着ヘッドの動作に従って搬送し、搬送ステージとは別の積み重ねステージ上で積み重ねるように実施される。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、剥離工程において、３０℃以上かつセラミックグリーンシート中のバインダのガラス転移点以下の温度にセラミックグリーンシートが加熱されるので、セラミックグリーンシートに含まれるバインダに可塑性をもたせることができ、その分、セラミックグリーンシートに含有されるべき可塑剤の量を減らしても、キャリアフィルムからのセラミックグリーンシートの剥離を容易に行なうことができる。
【００１２】
また、上述のように剥離の容易性を保証しながら、可塑剤の量を減らすことができるので、積み重ねられたセラミックグリーンシート相互間の接着強度を増すことができる。
その結果、セラミックグリーンシートを積み重ねている段階あるいは積み重ね後に積層体をプレスする段階において、セラミックグリーンシート相互にずれが生じにくくなり、高い積み重ね精度を得ることができるようになる。したがって、内部電極のような電気的機能要素膜の位置に対する精度も向上し、また、セラミック積層体から個々の積層セラミック電子部品のための積層体チップを得るときに実施されるカット工程での精度も向上する。そのため、製造の歩留りが増すばかりでなく、積層体チップの内部にある電気的機能要素膜とカット面との間のギャップ寸法を小さくすることができ、たとえば積層セラミックコンデンサにあっては、製品面積あたりの取得静電容量を増すことができる。
【００１３】
また、セラミック積層体をカットして得られた積層体チップにおいて、セラミック層間の剥がれが生じにくくなる。そのため、セラミック層の多層化を図り、積層セラミック電子部品の小型化および高性能化を実現することが容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の製造方法に含まれる剥離工程および積み重ね工程を実施している状態を示す図解的断面図である。
図１には、キャリアフィルム１上に保持されたセラミックグリーンシート２が図示されている。このセラミックグリーンシート２は、キャリアフィルム１上で、たとえばドクターブレード法により成形されたものである。セラミックグリーンシート２上には、図示しないが、内部電極のような電気的機能要素膜が形成される。
【００１５】
上述したセラミックグリーンシート２は、キャリアフィルム１によって保持されたまま、搬送ステージ３に沿って、吸着ヘッド４の下方の位置まで搬送される。吸着ヘッド４は、セラミックグリーンシート２を真空吸引に基づき吸着する吸着面５を備える。吸着面５には、概略的に図示するように、負圧を与える複数の吸引穴６が設けられている。また、吸着ヘッド４には、吸着面５の周囲から突出する切断刃７が設けられている。
【００１６】
吸着ヘッド４は、矢印８、９および１０で示す方向に順次往復動作する。すなわち、矢印８で示す方向における下方への動作に従って、キャリアフィルム１上のセラミックグリーンシート２に向かって吸着面５が近づけられ、切断刃７によりセラミックグリーンシート２が所定の大きさに切断される。そして、矢印８で示す方向における上方への動作に従って、切断されたセラミックグリーンシート２は、吸着面５上に吸着されながらキャリアフィルム１から遠ざけられることにより、キャリアフィルム１から剥離される。
【００１７】
剥離されたセラミックグリーンシート２は、吸着面５上に吸着されたまま、吸着ヘッド４の矢印９で示す方向における図による右方への動作に従って、積み重ねステージ１１の上方の位置まで搬送される。次いで、吸着ヘッド４の矢印１０で示す方向における下方への動作の終端において、搬送されて来たセラミックグリーンシート２が、積み重ねステージ１１上で、順次積み重ねられる。
【００１８】
このように、積み重ねステージ１１へのセラミックグリーンシート２の供給を終えた吸着ヘッド４は、逆に、矢印１０で示す方向における上方への動作および矢印９で示す方向における左方への動作を経て、図１に示した位置まで戻り、以後、上述した動作を繰り返す。
この図１に示した装置において、剥離工程にあるセラミックグリーンシート２を加熱するため、想像線で示すように、搬送ステージ３における吸着ヘッド４に対向する部分には、ヒータ１２が内蔵される。このヒータ１２は、３０℃以上であってセラミックグリーンシート２中のバインダのガラス転移点以下の温度にセラミックグリーンシート２を加熱するように制御される。
【００１９】
なお、上述のヒータ１２は、搬送ステージ３および吸着ヘッド４の双方の側に設けられてもよい。
このようにして、剥離工程がセラミックグリーンシート２を所定の温度に加熱した状態で実施されることにより、セラミックグリーンシート２に含まれるバインダに可塑性をもたせることができ、その分、セラミックグリーンシート２に含有されるべき可塑剤の量を減らしても、キャリアフィルム１からのセラミックグリーンシート２の剥離を容易に行なうことができる。また、剥離の容易性を保証しながら、セラミックグリーンシート２中の可塑剤の量を減らすことができるので、積み重ねステージ１１上で積み重ねられたセラミックグリーンシート２相互間の接着強度を増すことができる。
【００２０】
次に、この発明の効果を確認するため実施した実験例について記載する。
この実験例では、積層セラミックコンデンサのためのセラミック積層体が、図１に示すような剥離および積み重ね工程を経て製造された。ここにおいて用いられたセラミックグリーンシートは、チタン酸バリウム系のセラミック粉末およびポリビニルブチラール系の樹脂（ガラス転移点＝６２℃）からなるバインダを含むセラミックスラリをキャリアフィルム上で成形して得られたもので、ここに添加される可塑剤の含有量を種々に変えることによって、種々の試料を得た。
【００２１】
これらの試料のうち、常温でのセラミックグリーンシートの引っ張り試験における破断伸びが、３％、５％、８％、１２％、１５％、１９％、２４％となったものを選び、それぞれ、試料１、２、３、４、５、６、７とした。なお、この破断伸びが大きいほど、セラミックグリーンシートの可塑性が多い。これら試料１〜７の各々について、図１に示したヒータ１２によるセラミックグリーンシート２の加熱温度を種々に変え、剥離工程での剥離安定性、積み重ねかつプレス後の内部電極の積層精度、およびカットされた積層体チップにおけるセラミック層間の剥がれの有無を評価した。
【００２２】
これらの結果が、以下の表１、表２および表３にそれぞれ示されている。なお、表１では、剥離工程で剥離ミスが生じた試料の割合が百分率で示され、表２では、内部電極のずれの平均値が示され、表３では、セラミック層間の剥がれが生じた試料の割合が百分率で示されている。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
【表３】

【００２６】
表１からわかるように、常温での破断伸びがより小さい試料ほど、常温ないし比較的低温の加熱温度下における剥離で多くミスが生じているが、これら常温での破断伸びがより小さい試料の方が、加熱温度が高くなるほど、剥離ミスが生じていない。このように剥離ミスが生じなかった試料についてのみ、表２に示した内部電極の積層精度および表３に示したセラミック層間の剥がれが評価されている。これら表２および表３からわかるように、常温での破断伸びが比較的小さい試料において、加熱温度を、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃というように、より高くすることにより、内部電極の積層精度およびセラミック層の剥がれ防止の点でより改善されている。なお、バインダのガラス転移点である６２℃を超える加熱温度を適用した場合には、剥離ミスおよび積層精度の低下を招く傾向があり、好ましくない。
【００２７】
この発明は、積層セラミックコンデンサのようにコンデンサとして機能するものに限らず、抵抗、インダクタ、バリスタ、フィルタ等として機能する積層セラミック電子部品にも、これら機能素子が複合された積層セラミック電子部品にも適用することができる。したがって、セラミック積層体の内部に形成される電気的機能要素膜は、積層セラミックコンデンサの場合には内部電極であったが、電気的機能要素膜としては、種々の態様が考えられる。たとえば、電気的機能要素膜は、内部電極のような良好な導電性を有する膜である以外に、たとえば比較的大きな電気抵抗性あるいは他の電気的特性を有する膜であることもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による積層セラミック電子部品の製造方法に含まれる剥離工程および積み重ね工程を実施している状態を示す図解的断面図である。
【符号の説明】
１ キャリアフィルム
２ セラミックグリーンシート
３ 搬送ステージ
４ 吸着ヘッド
５ 吸着面
７ 切断刃
１１ 積み重ねステージ
１２ ヒータ

Claims (1)

1. キャリアフィルム上でセラミックグリーンシートを成形し、
   前記キャリアフィルムから前記セラミックグリーンシートを剥離し、
   剥離された複数の前記セラミックグリーンシートを積み重ねて、積層セラミック電子部品のためのセラミック積層体を得る、
   各工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法において、
   前記剥離工程は、前記セラミックグリーンシートを真空吸引に基づき吸引する吸着面および前記吸着面の周囲から突出する切断刃を備える吸着ヘッドを用い、ヒータが設けられた搬送ステージに沿って前記吸着ヘッドの下方の位置まで搬送された前記キャリアフィルム上の前記セラミックグリーンシートに向かって前記吸着面を近づけ、前記切断刃により前記セラミックグリーンシートを所定の大きさに切断し、切断された前記セラミックグリーンシートを前記吸着面上に吸着しながら前記キャリアフィルムから遠ざけることにより前記キャリアフィルムから剥離する、各工程を備え、
   前記剥離工程は、前記ヒータによって、３０℃以上かつ前記セラミックグリーンシート中のバインダのガラス転移点以下の温度に前記セラミックグリーンシートを加熱した状態で実施されることを特徴とするとともに、
   前記積み重ねる工程は、剥離された前記セラミックグリーンシートを前記吸着ヘッドの動作に従って搬送し、前記搬送ステージとは別の積み重ねステージ上で積み重ねるように実施されることを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造方法。

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