JP4325848B2

JP4325848B2 - セラミックグリーンシート積層装置及び積層セラミック電子部品の製造方法

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Publication number: JP4325848B2
Application number: JP2003183464A
Authority: JP
Inventors: 弘八木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005019752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミックスコンデンサなどの積層セラミック電子部品を製造する積層装置及びこれを用いた製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品は以下の方法により製造されている。すなわち、支持体上にドクターブレード法などによってセラミック粉、有機バィンダ、可塑剤、溶剤などを含むセラミック塗料をシート状に成形し、その上にパラジウム、銀、ニッケルなどの内部電極をスクリーン印刷により形成する。シート状成形物は、一般に、セラミックグリーンシートと称されている。以下、セラミックグリーンシートを「グリーンシート」と称することとする。
【０００３】
次に、このグリーンシートを所定の大きさにカットして重ね合わせ、プレスによりー枚ずつ圧着して積層し、ー体化したブロックを所定の大きさにカツトしてセラミックグリーンチツプを得る。このようにして得られたセラミックグリーンチップ中のパインダをバーンアウトし、１０００〜１４００℃の温度範囲で焼成し、得られた焼成体に銀、銀ーパラジウム、ニッケル、銅などの端子電極を形成することによって、セラミツク電子部品を得る。
【０００４】
近年、積層セラミツクコンデンサ等の電子部品の分野においても、回路部品の高密度化に伴い、小型化、高性能化が望まれている。積層セラミックコンデンサを高容量化する方法として、誘電体層及び内部電極の薄層化、多層化が挙げられる。誘電体層を薄層化するためには焼成前のセラミックグリーンシートを薄くする必要がある。微細化、微粒子化されたセラミックス粉を使用すると、均一でかつ簿いグリーンシートを得ることができるが、グリーンシートの成形体密度が大きくなるために、グリーンシートの通気性が悪くなり、さらに多層化によって積層数が増えることから、積層時におけるグリーンシート内及びグリーンシート間の残留空気を除去するのが難しくなる。残留空気が積層体内に多量に存在すると、積層体の密度が不均一になりデラミネーション(層間剥離)やクラックが発生するという問題が生じる。
【０００５】
ところで、グリーンシートを積層する場合には、内部電極を長手方向に半分ずっずらしたものを交互に積層する必要がある。このため異なる２種類の電極用スクリーン製版を使用する方法や、製版位置をグリーンシートに対してずらして印刷する方法がとられる。しかし、これらの方法によると２種類の製版やグリーンシートが必要となり、生産管理が煩雑になって作業効率も悪い。
【０００６】
ー方、電極パターンをグリーンシートに印刷した後、グリーンシート自体を交互にずらすことによって電極パターンを半分ずつずらながら積層すると、内部電極用の製版は1枚で済み、かつ、内部電極が印刷されたグリーンシートも1種類のみであるため、生産管理が容易になり作業効率も良い。しかしこの方法ではグリーンシートの端部が揃わず、交互にずれてしまい(オフセット量の分)、このままの状態で積層体を均一に荷重することは難しく、積層ズレ、内部電極のパターンズレ、デラミネーション、クラックなどが発生し易いことから、グリーンシートの両端を切断して積層する必要がある。
【０００７】
特許文献１には、グリーンシートに貫通孔を設け、この貫通孔を通して吸引し、グリーンシート間の空気を除去しながら積層圧着する方法が開示されている。しかし、グリーンシートに貫通孔を開けると、製品の取れ数が減ってしまうので好ましくない。
【０００８】
特許文献２〜１２には、圧着機に付いているカツト刃にてグリーンシートをフィルム支持体から打ち抜いた後、圧着して積層体を形成する方法が開示されている。
【０００９】
しかし、これらは金型内部で密閉空間を形成しておらず、グリーンシートを充分に脱気することが困難である。
【００１０】
特許文献１３は、ポンチとダイによってグリーンシートの外周部を切断できる圧着機が開示されている。しかし、この方法では下金型からの吸引だけであることから、通気性の悪いグリーンシートの場合には、打ち抜いたグリーンシートと積層体との間に空気層が存在するため、層間に空気が残留しやすい。
【００１１】
特許文献１４〜１６には、グリーンシートを吸引圧着することによってグリーンシート問の残留空気を除去する積層装置が開示されている。しかし、これらの積層装置にはグリーンシートを切断するカット刃は付いていない。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−１０２２４８号公報
【特許文献２】
特開平８−８３７３２号公報
【特許文献３】
特開平１０−７１６１１号公報
【特許文献４】
特公平４−２６３０８号公報
【特許文献５】
特公平６−７０９４１号公報
【特許文献６】
特公平７−７９０６９号公報
【特許文献７】
特許第２５０４２７６号公報
【特許文献８】
特許第２５０４２７７号公報
【特許文献９】
特許第３０４７７１９号公報
【特許文献１０】
特許第３０８６３８５号公報
【特許文献１１】
特許第３１６３２３８号公報
【特許文献１２】
特許第３３６５３３６号公報
【特許文献１３】
特公平４−２３８１０号公報
【特許文献１４】
特開平１１−２７７５１８号公報
【特許文献１５】
特開２００１−９６５２０号公報
【特許文献１６】
特開２００１−１８９２２８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、グリーンシート積層時に積層体の両端部分を切断することにより、グリーンシート内やグリーンシート間の残留空気を効果的に除去することができ、高品質の積層セラミック電子部品を、高歩留まりで製造し得る積層装置、及び、これを用いた積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を達成するため、本発明に係る積層装置は、第１の型と、第２の型とを含む。前記第１の型は、受け台を有する。前記受け台は、表面がグリーンシートを受ける受け面を構成する。
【００１５】
前記第２の型は、支持体と、圧着可動体とを有し、前記第１の型と対向するように配置されている。前記支持体は、枠体と、少なくとも２つのカット刃とを有する。前記カット刃は、前記受け面の幅に対応する間隔を隔てて平行に配置され、それぞれの刃先が前記受け面の方向を向いている。前記枠体は、筒状であり、前記カット刃を包囲し、前記第１の型との間で密閉空間を形成し得る。
【００１６】
前記圧着可動体は、前記カット刃間の前記間隔内に配置され、前記受け面と対向し、前記支持体に対して相対的に移動し得る関係で、前記支持体によって支持されている。
【００１７】
本発明に係る製造方法は、上述した積層装置を用いて複数枚のグリーンシートを積層し圧着する工程を含む。
【００１８】
上記工程においては、まず、第１の型に備えられた受け台の前記受け面の上に、複数枚のグリーンシートを、順次に載せる。
【００１９】
次に、前記第２の型を、前記第１の型に対して相対的に接近させて、第２の型の枠体の筒状枠体と、第１の型とによって型内部に密閉された空間を構成する。これにより、グリーンシート及びその積層体の内部への空気の取り込みを阻止し得る。グリーンシートを含む型内部の空気は、脱気される。
【００２０】
次に、前記第２の型を、前記第１の型に対して更に接近させて、前記第１の型に備えられた前記受け面、及び、前記第２の型に備えられた前記圧着可動体との間で、前記グリーンシートを圧着しながら、その両端を、前記カット刃によって切断する。カット刃による切断が実行される直前は、カツト刃は、圧着可動体の高さ位置と同じ位置を保つことができるから、積層体上部には隙間がほとんど無く、空気層の取り込みを防ぐことができる。
【００２１】
その後、前記グリーンシートを含む型内部の空気を脱気しながら、前記グリーンシートをさらに圧着し積層する。このように、切断後も、脱気が行われるから、グリーンシート内への空気層の取り込みがほぼ完全に防止され、その状態で、さらに圧着が行われる。
【００２２】
以上の工程により、グリーンシートの積層圧着とともに、積層体の両端部分をカット刃によって切断することができ、積層時にグリーンシート内やグリーンシート間の残留空気を除去することができる。従って、薄層、多層化した積層体を均一に荷重し、積層ズレ、内部電極のパターンズレ、デラミネーションなどのない大容量の積層セラミックコンデンサを提供することができる。
【００２３】
具体的な態様として、第１の型は、可動枠体を有する。この可動枠体は、前記受け台の周りに配置され、前記受け面に対して相対的に移動が可能であるように配置する。そして、第２の型の枠体を、可動枠体と向き合わせる。このような構造であると、切断時または切断後に、第２の型の枠体と、第１の型の可動枠体とによって型内部に密閉された空間を構成し、グリーンシート及びその積層体の内部への空気の取り込みを阻止し得る。
【００２４】
もう１つの具体的な態様として、第１の型の受け台は、ポーラス部材を含む。このポーラス部材によって、受け面を構成することにより、受け面を空気吸引面として活用できる。
【００２５】
更に別の態様として、第２の型の支持体は、脱気路を有し、前記脱気路は、前記枠体の内部を、外部に連通させる。このような脱気路を有することにより、切断時及び切断後に、型内部の空気を外部に排出し、積層体内への空気の取り込みを防止することができる。
【００２６】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単なる例示に過ぎない。
【００２７】
【発明の実施形態】
図１は本発明に係る積層装置の正面断面図、図２は図１に示した積層装置の一部を示す底面図である。図示された積層装置は、第１の型１と、第２の型２とを含む。
【００２８】
第１の型１は、受け台１１と、可動枠体１２とを有する。第１の型１は固定型であり、適当な取り付け台に固定して設けられる。図示実施例において、受け台１１は、ポーラス部材１３を含み、ポーラス部材１３は、表面が受け面１３１を構成する。受け面１３１は空気吸引面となっている。ポーラス部材１３は、例えば、金属板に多数の微細孔を開けた構造のものであり、受け台１１の一面上に位置決めされ、かつ、固定されている。具体的には、受け台１１の一面上に凹部を設け、その凹部内にポーラス部材１３をはめ込む構造などが考えられる。受け台１１は、ポーラス部材１３をはめ込んだ部位の外形が、グリーンシートの外形形状を考慮した４角形状である。また、受け台１１は、ポーラス部材１３の背面側に、吸引脱気路１１１を有する。吸引脱気路１１１は、図示しない真空吸引装置などに導かれる。受け台１１の内部には、ヒータ１６が備えられている。
【００２９】
可動枠体１２は、受け台１１の周りに配置され、受け面１３１に対して相対的に移動が可能である。相対的移動を可能にする手段として、図示実施例では、可動枠体１２と、固定側たる受け台１１との間に、ばね１４を配置してある。ばね１４は、一個または複数個であり、複数個の場合は互いに間隔を隔てて配置する。可動枠体１２は、受け台１１の外周と、一定の隙間を隔てて配置されている。受け台１１の外形形状が四角形状であるので、可動枠体１２は四角形状の孔を有するリング状部材である。可動枠体１２と受け台１１の外周面との間は、可動枠体１２の内周側にはめ込まれたシーリング部材１５によって気密性が保たれる。
【００３０】
第２の型２は、支持体２１と、圧着可動体２２とを有し、第１の型１と対向するように配置されている。第２の型は可動型であり、図示しない駆動装置により駆動される。駆動装置としては、空気圧駆動装置、油圧駆動装置、またはモータなどを用いることができる。微小動作コントロールという観点からは、モータが望ましい。支持体２１は、枠体２３と、１対のカット刃２４、２５と、別の１対のカット刃３４、３５と、脱気路２６とを有する。枠体２３は、可動枠体１２と向き合っている。図示実施例において、可動枠体１２は四角形状であるから、対応する枠体２３は、四角形状であり、筒状体をなす。枠体２３の端面には、シーリング部材２８が装着されている。
【００３１】
カット刃２４、２５は、枠体２３の内側において、受け面１３１の横幅に対応する間隔Ｗ１を隔てて平行に配置され、それぞれの刃先が受け面１３１の方向を向いている。カット刃２４、２５の間に生じる間隔Ｗ１は、刃先が受け台１１の側面に沿って摺り動くような関係に選定する。
【００３２】
カット刃３４、３５は、枠体２３の内側において、受け面１３１の縦幅に対応する間隔Ｌ１を隔てて平行に配置され、それぞれの刃先が受け面１３１の方向を向いている。カット刃３４、３５の間に生じる間隔Ｌ１は、刃先が受け台１１の側面に沿って摺り動くような関係に選定する。グリーンシートの縦幅が、既に所定値Ｌ１に調整されている場合は、カット刃３４、３５を省略してもよい。同様に、グリーンシートの横幅が、既に所定値Ｗ１に調整されている場合は、カット刃２４、２５を省略してもよい。脱気路２６は、枠体２３の内部を、外部に連通させる。
【００３３】
圧着可動体２２は、カット刃２４―２５間の間隔Ｗ１、及び、カット刃３４−３５間の間隔Ｌ１の内部に配置され、受け面１３１と対向し、支持体２１に対して相対的に移動し得る関係で、支持体２１によって支持されている。支持体２１に対する圧着可動体２２の相対移動を可能にする手段として、圧着可動体２２の上面（図において）と支持体２１との間に空間を設けるとともに、両者２１−２２間にばね２７を介在させてある。ばね２７は、常時は、圧着可動体２２の表面がカット刃２４、２５、３４、３５の刃先の位置と一致するように調整される。
【００３４】
図示実施例において、圧着可動体２２の表面には、ポーラス部材２２１がはめ込まれ、ポーラス部材２２１の背後に脱気路２６が形成されている。脱気路２６は、圧着可動体２２の背後に設けられた空間を経て、支持体２１に設けられた脱気路２６に連なり、更に外気に連なる。圧着可動体２２の内部には、ヒータ２９が備えられている。
【００３５】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、上述した積層装置を用いて複数枚のセラミックグリーンシートを積層し圧着する工程を含む。次に、本発明に係る製造方法について、図３〜図１１を参照して、具体的に説明する。
【００３６】
まず、第１の型１に備えられたポーラス部材１３の受け面１３１の上にグリーンシート３を載せる。グリーンシート３は、図４に示すように、セラミック塗料層３０の上に、電極Ｅ１１〜Ｅｍｎを、ｍ行ｎ列のマトリクス状に形成したものである。図示の電極Ｅ１１〜Ｅｍｎは、縦方向Ｙよりも、横方向Ｘに長い平面形状を有するものとする。セラミック塗料層３０及び電極Ｅ１１〜Ｅｍｎは乾燥後の状態にある。このようなグリーンシート３は周知の技術にしたがって得ることができる。
【００３７】
図４に示したグリーンシート３の複数枚を、グリーンシート３自体を横方向に交互にずらして、受け面１３１の上で積層する。即ち、図５に示すように、全く同じ電極形状、電極配置、及び、シート形状を持つ複数枚のグリーンシート３１、３２、３３、．．．を、オフセット量ΔＸ１、ΔＸ２だけ交互にずらして積層し、図６に示すような積層体を得る。基本的には、オフセット量ΔＸ１と、オフセット量ΔＸ２とは等しい。上述のように、全く同じ電極配置及びシート形状を持つ複数枚のグリーンシート３１、３２、３３、．．．を、オフセット量ΔＸ１、ΔＸ２だけ交互にずらして積層するので、電極用製版は1枚で済み、かつ、電極が印刷されたグリーンシートも1種類のみであるため、生産管理が容易になり作業効率も良い。
【００３８】
電極印刷プロセスにおいて、２つの製版を用い、電極にオフセットを付した２種のグリーンシートを製造し、これらを交互に積層するプロセスを採用することもでき、この場合には、積層するグリーンシートの相互に、上述したオフセットを付する必要はない。
【００３９】
次に、グリーンシート３を受け面１３１に載せた状態で、グリーンシート３を吸引脱気する。実施例の場合、グリーンシート３を載せた受け面１３１はポーラス部材１３による空気吸引面となっているから、ポーラス部材１３を利用して、グリーンシート３の吸引脱気が可能である。グリーンシート３自体も通気性があることから、積層体中の残留空気を均一に排除することができる。この吸引脱気作用により、グリーンシート３内への空気層の取り込みを減少させることができる。吸引脱気作用は、グリーンシート３の一枚ごとに行ってもよいし、図５、図６に示す積層体の状態で行ってもよい。
【００４０】
次に、図７に示すように、第２の型２を、第１の型１に対して、矢印Ｆ１で示す方向に相対的に接近させて、第２の型２の枠体２３と、第１の型１の可動枠体１２とによって型内部に密閉された空間を構成する。これにより、グリーンシート３及びその積層体の内部への空気の取り込みを阻止し得る。グリーンシート３を含む型内部の空気は、脱気路２６、１１１を通して脱気される。
【００４１】
次に、第２の型２を、第１の型１に対して、矢印Ｆ１で示す方向に更に接近させて、第１の型１に備えられたポーラス部材１３の受け面１３１、及び、第２の型２に備えられた圧着可動体２２との間で、グリーンシート３を圧着する。そして、図８に示すように、圧着しながら、グリーンシート３の両端を、カット刃２４、２５、３４、３５によって、図９のＸ１−Ｘ１線、Ｘ２−Ｘ２線、Ｙ１−Ｙ１線、及び、Ｙ２−Ｙ２線で切断する。これにより、図１０に示すような積層体が得られる。
【００４２】
切断の実行される図８の直前の圧着状態（図７）では、カット刃２４、２５、３４、３５は、圧着可動体２２の高さ位置と同じ位置を保つから、積層体上部には隙間がほとんど無く、空気層の取り込みを防ぐことができる。
【００４３】
図示実施例の場合、図７およびカット刃２４、２５、３４、３５による切断が実行された図８の状態では、枠体２３が、シーリング部材２８を介して、可動枠体１２に圧接する。また、可動枠体１２は、その内側に嵌め込まれたシーリング部材１５を介して、支持体１１の外周面に沿って摺り動く。したがって、枠体２３及び可動枠体１２は、グリーンシート３の両端切断直前から、互いに当接して、受け面１３１の周りに密閉空間を形成する。これにより、外部からグリーンシート３内への空気層の取り込みがより完全に阻止される。
【００４４】
第２の型２を更に追い込むと、支持体２１、枠体２３及びカット刃２４、２５、３４、３５は更に下降するが、圧着可動体２２は、グリーンシート３の積層体の表面に圧接しているので、下降することができず、そのままの位置を保ち、ばね２７が収縮する。これにより、グリーンシート３の積層体に対して、より強い圧着力が加わることになるから、グリーンシート３がさらに強く圧着される。このとき、同時にグリーンシート３を含む型内部の空気が、脱気路２６、１１１を通して脱気される。このように、切断後、脱気路２６、により、脱気が行われるから、切断後も、グリーンシート３内への空気層の取り込みがほぼ完全に防止され、その状態で、さらに圧着が行われる。
【００４５】
第２の型２の枠体２３の下降動作により、第１の型１の可動枠体１２が、ばね１４のばね圧を受けながら、下降するが、可動枠体１２と受け台１１との間にはシーリング部材１５が介在しているので、型内部の気密性が損なわれることはない。
【００４６】
この後、図１１に示すように、第２の型２を矢印Ｆ２で示す方向に退避させ、圧着積層の完了した積層体を、受け面１３１から、次のステージへ移す。
【００４７】
以上の工程により、グリーンシート３の積層時に積層体の両端部分をカット刃２４、２５、３４、３５によって切断することができ、積層時にグリーンシート３内やグリーンシート３間の残留空気を除去することができる。従って、薄層、多層化した積層体を均一に荷重することができることから、積層ズレ、内部電極のパターンズレ、デラミネーションなどのない大容量の積層セラミックコンデンサが得られる。
【００４８】
得られた積層体を用いて所定の方法により積層コンデンサを作製したところ、積層ズレ、内部電極のパターンズレ、デラミネーションなどは無く、短絡不良や耐圧不良などのない積層セラミックコンデンサを製造することができた。
【００４９】
以上、実施例たる図面を参照し具体的に説明したが、本発明がこの実施例に限定されるものではないことは明らかである。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、グリーンシート積層時に積層体の両端部分を切断することにより、グリーンシート内やグリーンシート間の残留空気を効果的に除去することができ、高品質の積層セラミック電子部品、特に積層セラミックコンデンサを、高歩留まりで製造し得る積層装置、及び、製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層装置の正面断面図である。
【図２】図１に示した積層装置の一部を示す底面図である。
【図３】図１に示した積層装置を用いた積層セラミックコンデンサの製造方法を説明する図である。
【図４】図３に示した製造方法に適用されるグリーンシートの平面図である。
【図５】図４に示したグリーンシートの積層方法を説明する図である。
【図６】図４に示したグリーンシートの積層状態を説明する図である。
【図７】図３の工程の後の工程を説明する図である。
【図８】図７の工程の後の工程を説明する図である。
【図９】図８の工程における積層体の切断位置を示す平面図である。
【図１０】図８の工程において切断された積層体を示す平面図である。
【図１１】図８の工程の後の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１第１の型
２第２の型
３グリーンシート
１１受け台
１２可動枠体
１３ポーラス部材
１４ばね
２１支持体
２２圧着可動体
２３枠体

Claims

第１の型と、第２の型とを含み、セラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着する積層装置であって、
前記第１の型は、受け台を有しており、
前記受け台は、前記セラミックグリーンシートを受ける受け面を有しており、
前記第２の型は、支持体と、圧着可動体とを有し、前記第１の型と対向するように配置されており、
前記支持体は、少なくとも２つのカット刃と、枠体と、脱気路とを有し、
前記カット刃は、前記受け面の幅に対応する間隔を隔てて平行に配置され、それぞれの刃先が前記受け面の方向を向いており、
前記枠体は、筒状であり、前記カット刃を包囲し、前記第１の型との間で密閉空間を形成し得るものであり、
前記脱気路は、前記枠体の内部を、外部に連通させ、
前記圧着可動体は、前記カット刃間の前記間隔内に配置され、前記受け面と対向し、前記支持体に対して相対的に移動し得る関係で、前記支持体によって支持されている
積層装置。
請求項１に記載された積層装置であって、
前記カット刃は、４つである
積層装置。
請求項１又は２に記載された積層装置であって、
前記第１の型は、可動枠体を有しており、前記可動枠体は、前記受け台の周りに配置され、前記受け面に対して相対的に移動が可能であり、
前記第２の型は、前記枠体が、前記可動枠体と向き合っている
積層装置。
請求項１乃至３の何れかに記載された積層装置であって、前記受け台は、ポーラス部材を含み、前記ポーラス部材は、表面が前記受け面を構成し、前記受け面は空気吸引面となっている積層装置。
請求項３に記載された積層装置であって、前記枠体及び前記可動枠体は、前記セラミックグリーンシートの両端切断直前から、互いに当接して、前記受け面の周りに密閉空間を形成する、積層装置。
積層装置を用いて複数枚のセラミックグリーンシートを積層し圧着する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記積層装置は、請求項１乃至５の何れかに記載されたものでなる、
積層セラミック電子部品の製造方法。
請求項１に記載された積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記受け面の上にセラミックグリーンシートを載せ、
前記第２の型を、前記第１の型に対して相対的に接近させて、型内部に密閉された空間を構成し、型内部の空気を脱気し、
前記第２の型を、前記第１の型に対して更に接近させて、前記受け面及び前記第２の型に備えられた前記圧着可動体との間で、前記セラミックグリーンシートを圧着しながら、その両端を、前記カット刃によって切断し、
その後、前記セラミックグリーンシートを含む型内部の空気を脱気しながら、前記セラミックグリーンシートをさらに圧着し積層する
工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法。