JP3756684B2

JP3756684B2 - グリーンシートの積層装置

Info

Publication number: JP3756684B2
Application number: JP35480698A
Authority: JP
Inventors: 潔長谷川; 泰士藤原; 博幸渡部; 健一岡田; 正弘高木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JP2000183491A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックグリーンシートを所定の大きさに打ち抜き、積層して、セラミック多層配線基板を製造するためのグリーンシートの積層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック多層配線基板は、配線パターンを印刷したグリーンシートを積層体に対応する大きさに打ち抜いた後、これを加圧積層することにより製造している。この製造方法に用いるグリーンシートの積層装置としては、例えば、特開平９−１９９１４号公報に記載されているように、金型にてグリーンシートのガイド穴及び外周部を同時切断した後、このグリーンシートを順次積層するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグリーンシートの積層装置においては、グリーンシートを打抜く際に、グリーンシート上にスクリーン印刷等によってペースト印刷された金属導体からなる配線パターン印刷部が、金型と接触することにより、金属導体ペーストを構成する金属粒子の一部がグリーンシート側から剥がれて金型側に付着すると場合があった。また、導体ペーストがグリーンシートから剥がれた場合、グリーンシートが構成する層内で断線不良になるという問題があった。また、金型に付着した導体ペーストが、次に打抜かれるグリーンシートの配線パターン印刷部に転写されることによって、ショート不良を発生するという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、グリーンシートの外形打抜き及び積層時の導体の欠落及び転写を防止し、断線不良及びショート不良のないグリーンシートの積層体を形成することのできるグリーンシート積層装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、配線パターンを印刷されたグリーンシートを上型と下型により切断した後、切断されたグリーンシートを順次積層するグリーンシートの積層装置において、上記上型及び下型は、上記グリーンシートに印刷された配線パターンに対応する位置に設けられた座ぐり部を備え、
上記下型は、上記座ぐり部にエアーを供給して、上記下型上に載置されたグリーンシートの中央部を持ち上げるたるみ補正手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、グリーンシートの上面や下面に形成された配線パターン部が、上型や下型に接触しないため、グリーンシートの切断時や積層時にも、配線パターン部が剥がれることがなくなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の全体構成を示す正面図である。
【０００７】
本実施形態によるグリーンシートの積層装置は、積層金型部２０と、積層治具テーブル２１と備えている。
積層治具テーブル２１は、複数のガイドピン２が設置された積層治具１を所定の位置に位置決めするとともに、積層治具１を積層金型部２０へ出し入れするものであり、出し入れ機構と、上下微調機構を備えている。出し入れ機構は、積層治具１を矢印Ｘ方向に移動して、積層治具１を積層金型部２０へ出し入れする。上下微調機構は、積層治具１を矢印Ｚ方向に移動して、積層治具１を積層金型部２０内で上下動する。
積層金型部２０は、配線パターン部の形成されたグリーンシートの外周部分を所定の大きさの切断した後、切断したグリーンシートを、積層治具テーブル２１の積層治具１に順次積層するものである。
積層金型部２０は、上型昇降シリンダ８と、下型昇降シリンダ１０と、ガイドポスト１１と、ストリッパープレート昇降シリンダ１６とを備えている。上型昇降シリンダ８は、上型ベース７を昇降させる。下型昇降シリンダ１０は、下型ベース９を昇降させる。上型ベース７及び下型ベース９は、ガイドポスト１１によって案内される。
【０００８】
また、積層金型部２０は、ストリッパープレート昇降シリンダ１６によって昇降されるストリッパープレート１５を備えている。ストリッパープレート１５には、ポンチ１２と、外形切断上刃１３が設けられている。外形切断上刃１３と、下型ベース９に取り付けられた外形切断下刃１４とによって打ち抜かれたグリーンシート４は、ストリッパープレート１５によって、積層治具１に移載積層される。ポンチ１２は、グリーンシート４の外周部に固定保持するためのガイド穴を打ち抜く。なお、ストリッパープレート１５と、ポンチ１２と、外形切断上刃１３と、上型ベース７とによって上型を構成している。また、外形切断下刃１４と、下型ベース９とによって下型を構成している。
【０００９】
次に、図２を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いる積層金型部２０の要部の詳細構成について説明する。
積層上型は、主として、上型全体の昇降動作を案内するガイドポスト１１と、このガイドポスト１１によって案内される上型ベース７と、ポンチ１２と、ポンチ１２を固定するポンチ固定板１７と、ポンチ固定版１７の外周側面を基準面として位置決め固定される外形切断上刃１３と、外形切断上刃１３の内周に位置し上下機構を有するストリッパープレート１５とから構成されている。
【００１０】
また、ストリッパープレート１５には、ストリッパープレート１５を吊り下げ固定するストリッパープレート保持板１８と、上下駆動させるためのストリッパープレート昇降シリンダ１６と、上下方向を案内する案内ポスト１９とが設けられている。なお、ストリッパープレート１５の構成については、図３を用いて後述する。また、ストリッパープレート保持板１８の構成については、図４を用いて後述する。
【００１１】
また、ストリッパープレート１５の下面の内周部は、グリーンシートの吸着時にパターン配線部に当たる部分が座ぐり構造となっており、座ぐり部１５Ａが形成されている。座ぐり部１５Ａの深さは、１５ｍｍとしているが、５ｍｍ以上あればよいものである。
【００１２】
即ち、外形切断上刃１３は、上型ベース７に固定されているのに対して、ストリッパープレート保持板１８によって保持されているストリッパープレート１５は、ストリッパープレート昇降シリンダ１６によって、矢印Ｚ方向に上下動可能な構成となっている。
【００１３】
ここで、図３を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレート１５の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレートの構成を示す下面図である。
【００１４】
ストリッパープレート１５の外周部には、グリーンシートを吸着するための複数の上型シート吸着穴２２と、図２に示したポンチ１２をガイドする複数のガイド穴１２Ａが設けられている。上型シート吸着穴２２は、外周部の一辺に５個設けられている。また、ガイド穴１２Ａは、外周部の一辺に６個設けられている。
【００１５】
さらに、ストリッパープレート１５の内周部であって、座ぐり部１５Ａには、複数のストリッパープレート大気開放穴２３が設けられている。ストリッパープレート大気開放穴２３は、合計４９個設けられている。
【００１６】
また、ここで、図４を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレート保持板１８の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレート保持板の構成を示す下面図である。
【００１７】
ストリッパープレート保持板１８の外周部には、図２に示したポンチ１２をガイドする複数のガイド穴１２Ａが設けられている。ガイド穴１２Ａは、図３に示したストリッパープレート１５のガイド穴１２Ａと同じ位置に設けられている。
【００１８】
また、ストリッパープレート保持板１８の外周部寄りには、図３に示したストリッパープレート１５の上型シート吸着穴２２を互いに連結する上型真空吸引溝２４が設けられている。上型真空吸引溝２４は、図示しない真空吸引機構に接続されており、上型シート吸着穴２２を真空状態として、切断されたグリーンシートをストリッパープレート１５に真空吸着して保持することができる。
【００１９】
さらに、ストリッパープレート保持板１８の内周部には、図３に示したストリッパープレート大気開放穴２３を互いに連結するための大気開放溝２５が設けられている。大気開放溝２５と接続されたプレート保持板開放穴２６は、上型上部から大気開放されるため、ストリッパープレート大気開放穴２３を大気に開放することができる。
【００２０】
図２に示した外形切断上刃１３によって、グリーンシートの外周部が切断されると、切断されたグリーンシートは、上型シート吸着穴２２によってストリーッパプレート１５に吸着されるが、このとき、座ぐり部１５Ａは、ストリッパープレート大気開放穴２３及び大気開放溝２５により、大気開放されるため、座ぐり部１５Ａの真空度が上がって、グリーンシートのパターン配線部が持上げられることはないものである。
【００２１】
次に、図２に戻り、積層下型は、主として、下型全体の昇降動作を案内するガイドポスト１１と、このガイドポスト１１に案内される下型ベース９と、外形切断下刃１４とによって構成されている。
【００２２】
外形切断下刃１４の上面の内周部は、積層上型と同様に、座ぐり構造となっており、座ぐり部１４Ａが設けられている。座ぐり部１４Ａの下には、多孔質盤２７によって密閉された下型中空部２８が形成されている。下型中空部２８は、下型エアー供給溝２９を介して、図示しないエアー流量の調節が可能なエアー供給機構に接続されている。
【００２３】
また、下型中空部２８の側面には、エアー調整穴３０が設けられている。外形切断下刃１４の上面の外周部には下型シート吸着穴３３が設けられている。下型シート吸着穴３３は、下型真空吸引溝３１によって連結され、さらに、図示しない真空吸引機構に接続されている。
【００２４】
ここで、図５を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層下型に用いる外形切断下刃１４の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層下型に用いる外形切断下刃の構成を示す平面図である。
【００２５】
外形切断下刃１４の外周部には、複数のポンチガイド穴３２と、複数の下型シート吸着穴３３が形成されている。ポンチガイド穴３２は、外周部の一辺に６個設けられている。また、下型シート吸着穴３３は、外周部の一辺に５個設けられている。下型シート吸着穴３３は、下型真空吸引溝３１を介して図示しない真空吸引機構に接続されており、グリーンシートの外周部分を吸着する。
【００２６】
次に、図６を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いるグリーンシートの保持枠について説明する。
図６は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いるグリーンシートの保持枠の構成を示す斜視図である。
【００２７】
グリーンシートの保持枠３は、額縁状の枠である。保持枠３の上に、配線パターン部５の形成されたグリーンシート４の外周部が接着固定される。
【００２８】
図中、一点鎖線で示す線は、グリーンシートの切断線６Ａを示している。図２に示した外形切断上刃１３が、この切断線６Ａの位置において、グリーンシート４を切断する。また、図中、矩形の破線６Ｂと矩形の破線６Ｃによって挟まれた矩形領域６Ｄは、図３に示したストリッパープレート１５の外周部及び図５に示した外形切断下刃１４の外周部が当接する位置である。矩形領域６Ｄに当接するストリッパープレート１５には、図３において説明したように、グリーンシートを吸着するための複数の上型シート吸着穴２２と、ポンチ１２をガイドする複数のガイド穴１２Ａが設けられているので、ポンチ１２によってグリーンシート４にガイド穴が形成されるとともに、上型シート吸着穴２２によってグリーンシート４が上型に吸着可能である。また、矩形領域６Ｄに当接する外形切断下刃１４には、図５において説明したように、複数のポンチガイド穴３２と、複数の下型シート吸着穴３３が形成されているので、下型シート吸着穴３３によってグリーンシート４が下型に吸着可能である。
【００２９】
次に、図７を用いて、本実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いる位置補正テーブルの構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いる位置補正テーブルの構成を示す斜視図である。
【００３０】
位置補正テーブルは、シート枠保持テーブル３４と、変位計支持部３５と、変位計３６とを備えている。シート枠保持テーブル３４は、図示しない吸着機構によって、破線で示すようにグリーンシートの保持枠３を載置して、グリーンシートを固定保持する。シート枠保持テーブル３４は、図２に示した外形切断下刃１４の外形サイズに応じて、中心部がくり抜かれた構造となっている。また、シート枠保持テーブル３４は、図示しない３軸テーブルに保持され、Ｘ，Ｙ，θ３軸方向に関してアライメント可能な構造となっている。
【００３１】
変位計３６は、シート枠保持テーブル３４に固定保持されたグリーンシート４のたるみ量を検出する。変位計支持部３５は、変位計３６を保持するとともに、この変位計３６をグリーンシート上から退避可能な移動機構を有している。
【００３２】
位置補正テーブルは、シート枠保持テーブル３４にグリーンシートを保持した状態で、図１に示した積層金型部２０の内部に出し入れするための移動機構を備えている。位置補正テーブルは、図１に示した積層治具テーブル２１による積層治具１の出し入れ方向とは別の方向，例えば、方向Ｈから出し入れ可能である。
【００３３】
次に、図１〜図７を用いて、本実施形態のグリーンシート積層装置によるグリーンシートの切断，積層動作について説明する。
積層対象のグリーンシートは、図７に示したシート枠保持テーブル３４上に、ＸＹθ３軸方向にアライメントされた状態で保持され、図１の積層金型部２０の上型と下型の間に移動される。
【００３４】
次に、図１に示した下型昇降シリンダ１０によって、外形切断下刃１４の上面がグリーンシート４の下面に接触する位置まで、下型ベース９をガイドポスト１１の案内で上昇させると同時に、図示しないエアー供給機構によって、所定の圧力及び流量の予備エアーが、図２に示した下型エアー供給溝２９を介して外形切断下刃１４の下型中空部分２８に送り込まれる。その後、図示しない吸引機構によって、下型シート吸着穴３３及び下型真空吸引溝３１を介して、グリーンシート４の外周部が、外形切断下刃１４に吸着保持される。
【００３５】
次に、図７に示した変位計３６によって、グリーンシート４上のたるみ量を測定し、たるみ量が規定範囲外ならば、たるみ量に応じてエアーの流量が制御されて、たるみ量が規定範囲内とする。送り込まれたエアーは、空気抵抗の大きいセラミック焼結体などの材料を用いた多孔質盤２７を介することによって、平面方向にほぼ均一なバランスで、グリーンシート４の内周部分を持上げる。過剰なエアーは、エアー調整穴３０を介して、外部に排出される。
【００３６】
その後、変位計支持部３５によって、変位計をグリーンシート４上から退避させた状態で、上型昇降シリンダ８によって、上型ベース７をガイドポスト１１の案内で下降させる。この時、ストリッパープレート１５は、ストリッパープレート昇降シリンダ１６によって、下方に突出させた状態で保持させる。上型ベース７の下降端付近にくると、まず、ストリッパープレート１５がグリーンシート４の上面に接触し、ストリッパープレート１５の外周部下面及び外形切断下刃１４の外周部上面とでグリーンシート４を挟み込む。
【００３７】
その状態で、ストリッパープレート昇降シリンダ１６にかかる圧力でグリーンシート４を押さえながら、さらに上型ベース７を下降させる。このとき、ストリッパープレート昇降シリンダ１６にかかる圧力よりも上型ベース昇降シリンダ８の荷重が大きいため、ストリッパープレート１５が押し上げられる。これによってポンチ１２がストリッパープレート１５の表面から突出し、グリーンシート４にガイド穴を穿孔する。
【００３８】
さらに、上型ベース７を下降させると、外形切断上刃１３が突出し、グリーンシート４の外形を切断し、上型ベース７は下降端に、ストリッパープレート１５は上昇端に達する。
【００３９】
その後、ストリッパープレート昇降シリンダ１６により、ストリッパープレート１５を上昇端の位置で保持したまま、上型ベース昇降シリンダ８により上型ベース７を上昇させ、同時に下型ベース昇降シリンダ１０により下型ベース９を下降させ、上下型とも開放状態とする。この時、切断されたグリーンシート４は、ポンチ１２がストリッパープレート１５から突出した状態で、かつ、ストリッパープレート１５の下面外周部に吸着された状態で保持される。
【００４０】
次に、位置補正テーブルが初期位置に戻った後、積層治具テーブル２１が開放された上型と下型の間に移動する。
次に、再び、上型ベース昇降シリンダ８により、上型ベース７を下降端まで下降させる。
【００４１】
次に、図示しない上下微調機構によって積層治具テーブル２１上の積層治具１を、積層治具１上に立設したガイドピン２の先端がストリッパープレート１５から突出したポンチ１２に接触する位置まで上昇させる。その後、ストリッパープレート昇降シリンダ１６により、ストリッパープレート１５を下降させ、ストリッパープレート１５が下降端に達した時点で、真空吸引を開放することにより、グリーンシート４を積層治具１に移載する。
以上の動作を繰り返すことによって、積層体を得る。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、グリーンシートを金型によって所定サイズに打ち抜く際には、外形切削下刃１４の中央部には座ぐり部１４Ａが形成されているので、グリーンシートは、外形切削下刃１４にグリーンシートの外周部分のみを吸着保持された状態で打ち抜かれるため、グリーンシートの下面側に形成された配線パターン部が、外形切削下刃によって剥がれることがなくなるものである。
また、その後、積層治具１に移載される際には、ストリッパープレート１５の中央部には座ぐり部１５Ａが形成されているので、グリーンシートは、グリーンシートの外周部のみをストリッパープレート１５に吸着保持された状態で移載されるので、グリーンシートの上面側に形成された配線パターン部が、ストリッパープレートによって剥がれることがなくなるものである。
さらに、外形切削下刃１４の中央部の座ぐり部１４Ａの上にグリーンシートが位置している状態で、グリーンシート上のたるみ量を測定し、たるみ量が規定範囲内となるように、多孔質盤２７を介してエアーを供給するようにしているので、配線パターン部は、エアーバランスによってほぼ水平に近い状態に保たれ、打ち抜かれる。
また、さらに、ストリッパープレート１５にグリーンシートが吸着された状態で、ストリッパープレート１５の座ぐり部１５Ａは、ストリッパープレート大気開放穴２３及び大気開放溝２５により、大気開放されるため、座ぐり部１５Ａの真空度が上がって、グリーンシートのパターン配線部が持上げられることはないものである。
以上のようにして、グリーンシートは、積層される過程で、その配線パターン部を金型に接触させること無く、さらには、グリーンシート自体に変形の原因となるようなストレスを与えることが無い状態で、高精度に積層治具に移載されるので、積層工程途中での導体の欠落及び転写を防止し、断線不良及びショート不良の存在しない多層セラミック基板を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、グリーンシートの外形打抜き及び積層時の導体の欠落及び転写を防止し、断線不良及びショート不良のないグリーンシートの積層体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いる積層金型部の要部の詳細構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレートの構成を示す下面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層上型に用いるストリッパープレート保持板の構成を示す下面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置の積層下型に用いる外形切断下刃の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いるグリーンシートの保持枠の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態によるグリーンシートの積層装置に用いる位置補正テーブルの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…積層治具
４…グリーンシート
５…配線パターン部
１３…外形切断上刃
１４…外形切断下刃
１４Ａ…座ぐり部
１５…ストリッパープレート
１５Ａ…座ぐり部
２０…積層金型部
２１…積層治具テーブル
２２…上型シート吸引穴
２３…ストリッパープレート大気開放穴
２７…多孔質盤
２９…下型エアー供給溝
３３…下型シート吸着穴

Claims

配線パターンを印刷されたグリーンシートを上型と下型により切断した後、切断されたグリーンシートを順次積層するグリーンシートの積層装置において、
上記上型及び下型は、上記グリーンシートに印刷された配線パターンに対応する位置に設けられた座ぐり部を備え、
上記下型は、上記座ぐり部にエアーを供給して、上記下型上に載置されたグリーンシートの中央部を持ち上げるたるみ補正手段を備えたことを特徴とするグリーンシートの積層装置。
請求項１記載のグリーンシートの積層装置において、
上記上型は、上記座ぐり部を大気に開放する大気開放手段を備えたことを特徴とするグリーンシートの積層装置。