JP3789170B2 - セラミックグリーンシート裁断積層方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一部に電極パターンを有するセラミックグリーンシートを積層して、積層セラミックコンデンサーや積層セラミックインダクター等の電子部品を製造するに当り、セラミックグリーンシートを裁断し、積層し、圧着する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層電子部品の最も代表的な例である積層セラミックコンデンサは、内部電極を有する誘電体セラミック層が多数積み重ねられ、内部電極が積層体の端面に交互に引き出されている。そして、これらの内部電極が引き出された積層体の端面に外部電極が形成されている。
【０００３】
このような積層セラミックコンデンサは、例えば、図１１に示すような層構造を有する。すなわち、内部電極５５、５６を有する誘電体層５１、５１…が図１１で示す順序に積層され、さらにその両側に内部電極が形成されてない誘電体層５７、５８が複数層積み重ねられる。そして、このような積層体の内部電極５５、５６が露出した端面に図示されてない外部電極が形成される。
【０００４】
このような積層セラミック電子部品は、通常、図１１に示すような部品１個単位が個々に製造される訳ではなく、実際は次に示すような製造方法がとられる。すなわち、まず微細化したセラミック粉末と有機バインダーとを混練してスラリーを作り、これをドクターブレード法によってポリエチレンテレフタレートフィルム等からなるキャリアフィルム上に薄く展開し、乾燥し、セラミックグリーンシートを作る。次に、このセラミックグリーンシートを支持フィルムの上に載ったまま、その片面にスクリーン印刷法によって導電ペーストを印刷し、乾燥する。その後、カッティングヘッドで所望の大きさに切断すると共に、支持フィルムから剥離する。これにより、図１２で示すように、縦横に複数組分の内部電極パターン２ａ、２ｂが配列されたセラミックグリーンシート１ａ、１ｂが得られる。
【０００５】
次に、図１２に示すように、前記内部電極パターン２ａ、２ｂを有する複数枚のセラミックグリーンシート１ａ、１ｂを積層し、さらに、内部電極パターン２ａ、２ｂを有しない何枚かのセラミックグリーンシート１、１を上下に積み重ね、さらにこれらを圧着し、積層体を作る。ここで、前記セラミックグリーンシート１ａ、１ｂは、内部電極パターン２ａ、２ｂが長手方向に半分の長さ分だけずれたもの１ａ、１ｂを交互に積み重ねる。その後、この積層体を所望のサイズに切断して、積層生チップを製作し、この生チップを焼成する。こうして得られたチップ状の積層体は、両端面に交互に露出した内部電極を有する立方体形のものである。
次に、この焼成済みの積層体の両端に導電ペーストを塗布し、焼付けることにより、両端に電極端子が形成され、積層セラミックコンデンサが完成する。
【０００６】
ここで、前記のセラミックグリーンシート１を積層し、圧着する工程では、まずセラミックグリーンシート１を本圧着する前に、積層体の搬送時に生じるセラミックグリーンシート１のズレ等を防止し、セラミックグリーンシート１を精度よく積層するため、セラミックグリーンシート１を順次積み重ねながら加圧することで、それらを仮圧着する。例えば、積層ステージ上に加圧板を配置し、この加圧板を油圧等で昇降させて積み重ねたセラミックグリーンシート１を順次積み重ねながら加圧し、セラミックグリーンシート１を積み重ねるのと同時にそれらを仮圧着する。
【０００７】
加圧板と積層ステージとには、各々ヒーターが備えられ、これによって、積層及び仮圧着時に、それらの板面が例えば７０〜８０℃程度の温度に加熱される。セラミックグリーンシートは加温されると可撓性が増し、粘着性も向上するため、積層されたセラミックグリーンシートが確実に密着する。
こうして積層されながら仮圧着された積層体は、圧着金型等でより高い圧力で本圧着される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の積層圧着方法と装置によりセラミックグリーンシートを積層し、仮圧着すると、下層のセラミックグリーンシート程、加温されたまま何度も繰り返し加圧される。このため、図９で示すような理想的な積層状態とはならず、図１０で示すように、下層のセラミックグリーンシート１がその中央部と周辺部とで伸びる割合が大きく異なり、セラミックグリーンシート１に形成されたパターンがずれ、いわゆる積層ずれを生ずる。一般的には、理想的な図９のような積層体に対し、図１０の積層体では、下層のセラミックグリーンシート１に印刷された外側の内部電極パターン２ａが外側にずれる。
【０００９】
このような積層ずれを生じた場合、外観からはこのずれを確認することが出来ない。そして、この積層体を定められた寸法で等間隔に切断すると、個々に切断されたチップ内の内部電極パターン１ａ、１ｂがチップの中央に位置することなく、最悪の場合は内部電極パターン１ａ、１ｂがチップの側面に露出することもある。また、内部電極パターン１ａ、１ｂがチップの側面に露出しないまでも、それらのチップの一方に偏り過ぎて、他方の側の外部電極と近くなるため、出来上がった積層セラミックコンデンサーの耐電圧や耐湿性が悪くなり、製品としての信頼性を損ねたりすると言う課題があった。
【００１０】
さらに、このように下層のみが伸びて積層された積層体では、セラミックグリーンシート１の層間の接着力に差が生じ、積層した後にセラミックグリーンシート１が一部が剥がれたり、バリが発生しやすいという課題もある。
また、前記従来のセラミックグリーンシートの裁断積層方法では、セラミックグリーンシートをカッティングヘッドで裁断する時に、セラミックグリーンシートがキャリアフィルム上から一部剥がれ、変形してしまうことがある。そのため、裁断した後のセラミックグリーンシートに皺や部分的な延びが発生し、これが原因で前記と同様の積層ズレを発生させることがある。
そこで、本発明は、前記従来技術の課題に鑑み、セラミックグリーンシートを積層しながら圧着する時の下層側のセラミックグリーンシートの伸びを防止し、積層精度が高く、剥がれにくい積層セラミックグリーンシートの積層体が得られるセラミックグリーンシート裁断積層方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の課題を解消するため、下面にセラミックグリーンシート２７を吸着する吸着面を有し、且つヒータ３４を内蔵した吸着ヘッド１３の両側にカッターブレード１２、１２を昇降自在に設けたカッティングヘッド１１を用い、セラミックグリーンシート２７を裁断する前に、まず前記吸着ヘッド１３の吸着面でセラミックグリーンシート２７を吸着し、保持し、セラミックグリーンシート２７を固定し、その状態で前記カッターブレード１２、１２によりセラミックグリーンシート２７を裁断することにした。これにより、セラミックグリーンシート２７を裁断する時のセラミックグリーンシート２７の変形等を防止し、正確に裁断できるようにした。
【００１２】
さらに本発明では、前記のようなカッティングヘッド１１を使用し、積層ステージ３０上で裁断したセラミックグリーンシート２１を積層する際、セラミックグリーンシート２１を積み重ねる毎にできるだけ小さい圧力で加圧し、最後のセラミックグリーンシート２１を積み重ねた後で、全体のセラミックグリーンシート２１をより強い圧力で加圧し、仮圧着するようにした。これにより、下側の層のセラミックグリーンシート２１と上側の層のセラミックグリーンシート２１との延びのバラツキが抑えられ、積層されるセラミックグリーンシート２１の延びが均一になる。
【００１３】
すなわち、セラミックグリーンシートの裁断積層方法は、裁断ステージ２８上に載ったセラミックグリーンシート２７をカッティングヘッド１１で所定の形状に裁断する工程と、裁断したセラミックグリーンシート２１をカッティングヘッド１１に吸着して保持しながら、積層ステージ３０上に搬送する工程と、この積層ステージ３０上でセラミックグリーンシート２１を加圧する工程とを有し、これらの工程を複数回繰り返して複数のセラミックグリーンシート２１を積層する。
【００１４】
この場合において、下面にセラミックグリーンシート２７を吸着する吸着面を有する吸着ヘッド１３の両側にカッターブレード１２、１２を昇降自在に設けたカッティングヘッド１１を使用し、前記吸着ヘッド１３の吸着面でセラミックグリーンシート２７を吸着・保持し、その後吸着・保持したまま前記カッターブレード１２、１２によりセラミックグリーンシート２７を裁断する。
【００１５】
これにより、セラミックグリーンシート２７は、裁断する部分が吸着ヘッド１３で予め固定された状態で裁断されるため、皺や変形が発生せず、正確に裁断することができる。
さらに、裁断されたセラミックグリーンシート２７を前記吸着ヘッド１３の吸着面に吸着・保持して積層ステージ３０に搬送することにより、この積層ステージ３０上でセラミックグリーンシート２７を順次積層し、この積層工程において、前記吸着ヘッド１３に内蔵したヒータ３４で吸着ヘッド１３の吸着面を加熱する。
ここで、セラミックグリーンシート２７を吸着する手段としては、真空吸引が一般的であるが、セラミックグリーンシート２７や内部電極パターンが磁性体であれば、磁力吸引を使用することもできる。
【００１６】
さらに、前記のようなカッティングヘッド１１を使用し、積層ステージ３０上で積み重ねられるセラミックグリーンシート２１を、前記吸着ヘッド１３により加圧しながら積み重ね、最後のセラミックグリーンシート２１を積み重ねた後、全てのセラミックグリーンシート２１をより強い圧力で加圧し、それらを仮圧着する。これにより、下層のセラミックグリーンシート２１に繰り返し加わる圧力が小さくなり、下層のセラミックグリーンシート２１のみが伸びてしまうことが防止される。
【００１７】
また、カッティングヘッド１１の吸着ヘッド１３はヒータ３４を内蔵し、その吸着ヘッド１３の吸着面をセラミックグリーンシート２１のガラス転移点より低い温度とし、一方で積層ステージ３０の積層面を前記ガラス転移点より高い温度としてセラミックグリーンシート２１を仮圧着する。これにより、セラミックグリーンシート２１の伸びが小さくなり、セラミックグリーンシート２１の変形を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。
図１及び図２に、本発明の方法で用いるカッティングヘッド１１が示されている。このカッティングヘッド１１は、立方体形状の吸着ヘッド１３と、同ヘッド１３の側面と端面とに沿って、各々上下にスライド駆動するよう設けられたカッターブレード１２、１２とを備える。
吸着ヘッド１３の下面である吸着面は、積層されるセラミックグリーンシート２１の平面寸法に対応する寸法を有している。この吸着面には、図示してない真空源に接続された空気通路１５が分散して開口され、この空気通路１５を通して吸着面側から吸気することで、同吸着面が負圧とされ、そこにセラミックグリーンシート２１、２７を吸着、保持することができる。この吸着ヘッド１３にはヒータ３４が内蔵されており、これにより、吸着ヘッド１３の吸着面が加熱される。
【００１９】
カッターブレード１２、１２は、エアシリンダーやスクリュー機構等のアクチュエーター３３により、吸着ヘッド１３の側面と端面とに沿って上下にスライドされるようになっている。そして、このカッターブレード１２、１２が下方へスライドしたとき、その先端の刃先が吸着ヘッド１３の吸着面から所定の量だけ突出する。そして、上方へスライドしたとき、カッターブレード１２、１２の刃先が吸着ヘッド１３の吸着面から引き込む。既に説明した通り、吸着ヘッド１３の吸着面は、積層されるセラミックグリーンシート２１の平面寸法、つまりセラミックグリーンシート２７を裁断すべき寸法に対応する寸法を有しており、カッターブレード１２、１２の刃先は、この吸着面の縁に沿って配置してある。
【００２０】
一方、図２に前記のようにして裁断されたセラミックグリーンシート２１を積層する積層ステージ３０が示されており、図示の積層ステージ３０は、セラミックグリーンシート２１を積層する領域が一段低い凹部となっている。この積層ステージ３０は、ヒーター３７を内蔵しており、これにより積層面を加熱することが出来る。
セラミックグリーンシート２１を積層する領域の前記の凹部は、積層位置精度を保持するためのものであるが、このような凹部を設ける代わりに、積層ステージ３０の積層領域に位置決めピンを立てて積層位置精度を担保する方法もある。この場合は、セラミックグリーンシート２１を裁断する際に、前記位置決めピンに対応してそのセラミックグリーンシート２１に位置決め孔を穿孔しておき、その位置決め孔を前記位置決めピンに差し込んで位置決めする。
【００２１】
次に、前記カッティングヘッド１１の吸着ヘッド１３でセラミックグリーンシート２１を吸着し、そのカッターブレード１２でセラミックグリーンシート２７を裁断し、裁断したセラミックグリーンシート２１を前記の積層ステージ３０上で積層する方法について説明する。
まず、図１に示すように、セラミックグリーンシート２７は、ポリエチレンテレフタレートフィルム等からなるキャリアフィルム２８上に保持された状態で、裁断ステージ２６の上に供給される。このセラミックグリーンシート２１の表面には、必要に応じて電極パターンが印刷されている。
【００２２】
ここで、前記のカッティングヘッド１１がこの裁断ステージ２６の上に移動し、そこで同カッティングヘッド１１が裁断ステージ２６の上方から図１に示す位置まで下降し、その吸着面がセラミックグリーンシート２１の上に当接する。ここで、空気通路１５を通して空気が吸引され、吸着ヘッド１３の吸着面が負圧とされ、そこにセラミックグリーンシート２７の一部の表面が吸着される。
その後、アクチュエーター３３、３３により、カッターブレード１２、１２が下降し、その刃先がセラミックグリーンシート２７へと切り込まれる。その後、カッティングヘッド１１が上昇することで、カッターブレード１２、１２により裁断されたセラミックグリーンシート２１が吸着ヘッド１３の吸着面に吸着、保持された状態のまま、切り取られ、キャリアフィルム２８から剥離されて上昇される。
【００２３】
こうして、セラミックグリーンシート２１を吸着、保持した、カッティングヘッド１１が次の積層ステージ３０側に移動し、同ステージ３０の積層領域の真上に位置合わせされる。その後、カッティングヘッド１１が下降され、その吸着ヘッド１３の吸着面に保持されたセラミックグリーンシート２１が積層ステージ３０の積層領域の上に載せられ、加圧される。この状態では、空気通路１５の空気の流れを停止するか或は僅かに逆流させる。これにより、セラミックグリーンシート２１の吸着状態が解除され、或は吸着ヘッド１３の吸着面が弱加圧状態となり、その気圧でセラミックグリーンシート２１が押し離される。
また、カッターブレード１２は、アクチュエーター３３により上方にスライドされ、その刃先が積層ステージ３０に当たらないように逃げる。
【００２４】
この動作に際して、吸着ヘッド１３からセラミックグリーンシート２１に加える圧力はできるだけ小さくし、最初のセラミックグリーンシート２１には殆ど圧力は加えない。
その後、カッティングヘッド１１が上昇すると、セラミックグリーンシート２１のみがセラミックグリーンシート３１の上に積層されたまま残される。
以下、このサイクルを何度か繰り返すことにより、所望の数の裁断されたセラミックグリーンシート２１が裁断され、積層される。この場合も、各セラミックグリーンシート２１を積み重ねるときに吸着ヘッド１３からセラミックグリーンシート２１に加える圧力はできるだけ小さくする。そして、最後のセラミックグリーンシート２１を積み重ねた後に、より強い圧力でセラミックグリーンシート２１の積層体を加圧し、仮圧着する。
【００２５】
なお、この積層工程において、吸着ヘッド１３の吸着面がヒーター３４により加熱されるが、その温度はセラミックグリーンシート２１のガラス転移点より低い温度とする。他方、積層ステージ３０の積層面がヒーター３７により加熱されるが、その温度は前記ガラス転移点より高い温度とする。例えば、セラミックグリーンシート２１に含まれる有機バインダーのガラス成分のガラス転移点が７０℃の場合、吸着ヘッド１３の吸着面を６５℃とし、積層ステージ３０の積層面を７５℃とする。
これにより、セラミックグリーンシート２１の伸びが小さくなり、セラミックグリーンシート２１の変形を防止することができる。
【００２６】
所定の数のセラミックグリーンシート２１を所定の順序で積層した後、その積層体を圧着金型へ送り、本圧着する。その後、積層体を１個の積層セラミックインダクタの単位のチップ状に裁断し、この積層チップを焼成し、その端面に導体ペーストを塗布し、焼き付け、外部電極を形成する。その後、必要な部分にメッキを施したり、絶縁塗装を施したりすることで、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等の積層電子部品が作られる。
【００２７】
次に、図３及び図４に示す例について説明すると、この例ではカッターブレード１２を上下にスライドさせるアクチュエーター３３に代えて、カッターブレード１２を常に下方に押し下げるように弾力が付勢されたバネ等の弾性体３５が使用されている。この例では、カッターブレード１２を強制的に上下動させることは出来ないが、カッターブレード１２の刃先に加わる反力に応じてそのカッターブレード１２を上下にスライドさせることができる。そして、この弾性体３５の弾力は、吸着ヘッド１３の吸着面がセラミックグリーンシート２７に接し、それを吸着した後に、同セラミックグリーンシート２７に切り込まれるよう設定されている。
【００２８】
次に、図５及び図６に示す例について説明すると、この例はセラミックグリーンシート２１、２７としてフェライト等の磁性体を含む磁性体シートを吸着し、裁断し、積層する例である。そして、ここではセラミックグリーンシート２１、２７を吸着ヘッド１３の吸着面に吸着させる手段として磁力が使用される。すなわち、図５及び図６の例では、吸着ヘッド１３に電磁石３６が組み込まれ、これに電流を流し或は電流を遮断することにより、セラミックグリーンシート２１、２７の吸着及びその解除をする。
なお、この例でも、前述の図３及び図４に示された例と同様に、カッターブレード１２に弾性体３５を係装している。
【００２９】
次に、図７及び図８に示す例について説明すると、この例もまた、セラミックグリーンシート２１、２７としてフェライト等の磁性体を含む磁性体シートを吸着し、裁断し、積層する例である。そして、ここではセラミックグリーンシート２１、２７を吸着ヘッド１３の吸着面に吸着させる手段としてやはり磁力が使用されるが、図５及び図６の例のように電磁石３６ではなく、吸着ヘッド１３に永久磁石３２が組み込まれている。そして、この永久磁石３２は、ソレノイド等のアクチュエーター３１により、吸着ヘッド１３内で上下動させられる。従って、このアクチュエーター３１により永久磁石３２を上下動することにより、セラミックグリーンシート２１、２７の吸着及びその解除をする。
なお、この例でも、前述の図１及び図２に示された例と同様に、カッターブレード１２をアクチュエーター３３で上下にスライドさせる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、セラミックグリーンシートを積層しながら圧着する時の下層側のセラミックグリーンシートの伸びを防止し、積層精度が高く、剥がれにくい積層セラミックグリーンシートの積層体が得られるセラミックグリーンシート裁断積層方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセラミックグリーンシートの裁断積層方法の例において、カッティングヘッドでセラミックグリーンシートを吸着し、保持する工程を示す概略断面図である。
【図２】同セラミックグリーンシートの裁断積層方法の例において、積層ステージでセラミックグリーンシートを積層する工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明によるセラミックグリーンシートの裁断積層方法の他の例において、カッティングヘッドでセラミックグリーンシートを吸着し、保持する工程を示す概略断面図である。
【図４】同セラミックグリーンシートの裁断積層方法の例において、積層ステージでセラミックグリーンシートを積層する工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明によるセラミックグリーンシートの裁断積層方法の他の例において、カッティングヘッドでセラミックグリーンシートを吸着し、保持する工程を示す概略断面図である。
【図６】同セラミックグリーンシートの裁断積層方法の例において、積層ステージでセラミックグリーンシートを積層する工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明によるセラミックグリーンシートの裁断積層方法の他の例において、カッティングヘッドでセラミックグリーンシートを吸着し、保持する工程を示す概略断面図である。
【図８】同セラミックグリーンシートの裁断積層方法の例において、積層ステージでセラミックグリーンシートを積層する工程を示す概略断面図である。
【図９】理想的なセラミックグリーンシート積層体の積層状態を示す模式図である。
【図１０】下層の伸びが大きくなったセラミックグリーンシートの積層圧着装置の概略図である。
【図１１】積層セラミックコンデンサの積層構造の例を示す分解斜視図である。
【図１２】同積層セラミックコンデンサを製造するためのセラミックグリーンシートの積層順序の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ カッティングヘッド
１２ カッティングヘッドのカッターブレード
１３ カッティングヘッドの吸着ヘッド
２１ セラミックグリーンシート
２７ セラミックグリーンシート
２８ 裁断ステージ
３０ 積層ステージ

Claims (5)

1. 裁断ステージ（２８）上に載ったセラミックグリーンシート（２７）をカッティングヘッド（１１）で所定の形状に裁断する工程と、裁断したセラミックグリーンシート（２１）をカッティングヘッド（１１）に吸着して保持しながら、積層ステージ（３０）上に搬送する工程と、この積層ステージ（３０）上でセラミックグリーンシート（２１）を加圧する工程とを有し、これらの工程を複数回繰り返して複数のセラミックグリーンシート（２１）を積層するセラミックグリーンシート裁断積層方法において、下面にセラミックグリーンシート（２７）を吸着する吸着面を有し、且つヒータ（３４）を内蔵した吸着ヘッド（１３）の両側にカッターブレード（１２）、（１２）を昇降自在に設けたカッティングヘッド（１１）を使用し、前記吸着ヘッド（１３）の吸着面でセラミックグリーンシート（２７）を吸着・保持し、その後吸着・保持したまま前記カッターブレード（１２）、（１２）によりセラミックグリーンシート（２７）を裁断し、この裁断されたセラミックグリーンシート（２７）を前記吸着ヘッド（１３）の吸着面に吸着・保持して積層ステージ（３０）に搬送することにより、この積層ステージ（３０）上でセラミックグリーンシート（２７）を順次積層し、この積層工程において、前記吸着ヘッド（１３）に内蔵したヒータ（３４）で吸着ヘッド（１３）の吸着面を加熱することを特徴とするセラミックグリーンシート裁断積層方法。
2. セラミックグリーンシート（２７）を吸着する手段が真空吸引であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックグリーンシート裁断積層方法。
3. セラミックグリーンシート（２７）を吸着する手段が磁力吸引であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックグリーンシート裁断積層方法。
4. 積層ステージ（３０）上で積み重ねられるセラミックグリーンシート（２１）を、前記吸着ヘッド（１３）により加圧しながら積み重ね、最後のセラミックグリーンシート（２１）を積み重ねた後、より強い圧力を全てのセラミックグリーンシート（２１）に加えて、それらを仮圧着することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のセラミックグリーンシート裁断積層方法。
5. カッティングヘッド（１１）の吸着ヘッド（１３）の吸着面をセラミックグリーンシート（２１）のガラス転移点より低い温度とすると共に、積層ステージ（３０）の積層面を前記ガラス転移点より高い温度としてセラミックグリーンシート（２１）を仮圧着することを特徴とする請求項４に記載のセラミックグリーンシート裁断積層方法。

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