JP4341765B2 - セラミックス積層体の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス積層体の積層装置、更に詳しくは積層セラミックスコンデンサ、積層インダクタや抵抗、フィルタ等の積層型セラミック電子部品を製造するために、複数の絶縁層とそれら絶縁層の界面に電極層とを備えたセラミックス積層体を製造するに好適な積層装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、セラミックス積層体の製造に関し、それまでベース材として慣用されていた樹脂製キャリアフィルムの使用を省くために、ベース板上に、セラミックス絶縁層と所定の電極パターンとを形成する工程を繰り返して薄膜層を直接的に積層する方式が提案されている（特開平９−２３２１７４号公報）。
【０００３】
この先行例は、そのベース板がサーボモータやステッピングモータ等電気制御可能なモータとボールネジとを使用した機構等でＸ・Ｙ軸線方向に制御動可能であること。それに代えてスラリー噴射ヘッドをＸ・Ｙ軸線方向に制御動可能とすることが例示されている。
しかしながら、上記公報による開示技術によれば、具体的な装置としては実用上多くの問題があり、そのまま実施することが困難である。
【０００４】
例えば、前記開示技術の実施例に記載のように、ＸおよびＹ方向に移動可能なベース板上の所定位置に、絶縁層形成手段としてのスラリー噴射ヘッド、電極層形成手段としてのペースト噴射ヘッド等を交互に出し入れする態様によれば、ベース板のＸ・Ｙ方向の制御移動とそれら噴射ヘッドの移動に時間及び位置決め制御に時間を要し、１００〜数百層の積層体を製造するには実用的な生産性が期待できない。
また、製造された薄膜層の１層毎または所望複数層毎に薄膜層の上面に生じる微細な凹凸やスラリーを均して平坦度と共に水平度を出し且つ密着性を増すための仮圧着するのが好ましく。
ちなみに、この仮圧着を経て所定膜数に積層されたセラミックス積層体は、本圧着機に搬入し、そこで真空雰囲気にして絶縁層と電極層との間に残留する空気を抜きながら、前記仮圧着よりも高い加圧力で加圧してセラミックス積層体は本圧着される。
しかしながら、斯様な先行例の場合、絶縁層と所定の電極パターンとを繰り返して薄膜層を形成する製造方法を開示しているに止まり、仮圧着を如何なる場所で行うのか、更には本圧着に至っては、そのセラミックス積層体を本圧着機に搬入して行なわねばならず、別個に搬送手段を必要とし、また本圧着時に必要となる層内に残留する空気の除去等についても何ら配慮されていないのが現状であり、具体的な装置としては、多くの実用上問題がある。
また、生産性を考慮すると、絶縁層や電極層等を形成する度に該層を乾燥させる乾燥手段が必須であり、また、必要に応じてバイヤホール穿孔のための穿孔手段等も必要とするが、その場合には、前記スラリー噴射ヘッド、ペースト噴射ヘッドに加えて乾燥手段や穿孔手段等を追加することになるが、その具体的な機構については全く考慮されていない現実があるし、それを単に付設すると、設置スペースを多く占有することになり、省スペース化上、好ましいものではなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、セラミックス積層体の各層毎の製造速度を高めて生産性を向上させるとともに、実用化が可能で小型の製造装置を提供せんとすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために講じた技術的手段は、作業ステージ上方に、セラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々出入り可能に設置し、前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を作業ステージ上方に出入りさせて作業ステージ上でセラミックス絶縁層上に所定の電極パターンが配設された薄膜層を形成し、この絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所定薄膜層からなるセラミックス積層体を形成するセラミックス積層体の製造装置であって、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段が、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設されていることを特徴とする。
即ち、作業テーブルを定置式とし、その作業テーブル上方に出入りする絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段が、作業テーブル上でセラミックス絶縁層の形成、その絶縁層上の電極層の形成、セラミックス絶縁層と電極層の乾燥を行い、それを繰り返して定置式の作業テーブル上でセラミックス積層体を積層する装置において、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段を、前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設したことを特徴とするものである。
【０００７】
前記乾燥手段は、加熱又は温風方式、光照射方式、レーザー照射方式あるいは熱板圧着方式など何れの方式によることも任意であり、前記絶縁層、電極層をべとつかない程度の半硬化状態にする。
【０００８】
また、絶縁層形成手段、電極層形成手段は、一般に市販されているドクターブレード方式、インクジェット方式、あるにはローラ塗布方式等を採用するが、電極層や絶縁層の緻密化に対応し精度を高めるためには、インクジェット方式を採用するのが好ましいものである（請求項４）。
更に、絶縁層上に電極層を形成して一層の薄膜層を形成すると、その電極層間に凹部を生じて薄膜層の平坦性が損なわれ、それら薄膜層を積層したときに前記凹部により空隙を生じて焼成後の電子部品にボイドが発生する原因となる。前記薄膜層の平坦性を確保するためには、前記凹部を絶縁層で埋めることが必要であり、そのため、前記絶縁層形成手段は、電極層形成手段により形成された電極層間の凹部にインクジェット方式をもってセラミックスラリーを充填するようにする（請求項５）。
また、インクジェット方式でセラミックススラリーを噴射してバイヤホールを有する絶縁層を形成し、且つそのバイヤホールにインクジェット方式からなる電極層形成手段から噴射される導電ペーストで電極パターンと共にそのバイヤホールにバイヤ電極を形成するようにしても良い（請求項６、７）。そのようにすると、穿孔手段を別途必要とせず、設備コスト上、設置面積の占有面積上、更に好適なものとなる。
【０００９】
無論、薄膜層の一層全面に絶縁層を形成する部分には、前記ドクターブレード方式、インクジェット方式、あるにはローラ塗布方式を採用することも任意であり、その場合には、バイヤホールをレーザー穿孔手段で開孔し、そのバイヤホールにインクジェット方式からなる電極層形成手段から噴射される導電ペーストでバイヤ電極を形成する（請求項１、３）。
【００１０】
そして、作業ステージの回りに絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を集合させていると、設置スペースを小スペース化する上で好適なものである（請求項８）。
この場合、作業ステージ上の四方が仮に開放されている場合に各々の開放部分から絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段が単独して作業ステージ上方に出入り可能に構成したり、レーザー穿孔手段を必要とない場合には、三方から絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段が各々単独して作業ステージ上方に出入り可能に構成するし、仮に作業ステージ上の二方のみが開放されている場合には、その二方に絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を分散して且つ前後もしくは左右に並設して設置して独立して出入り可能にする。即ち、作業ステージ上の開放部のレイアウトによって各手段の設置パターンは設定するものである。
【００１１】
また、１〜複数の薄膜層が形成される度にその薄膜層を仮圧着する圧着手段を設けていると、薄膜層の上面に生じる微細な凹凸を均し、薄膜各層の密着性を高めるためにも有効なものである（請求項１）。
この仮圧着によって絶縁層と電極層及び薄膜各層が薄膜層の上面に生じる微細な凹凸を均して平坦度と水平度が出され、本圧着時の積層体の形崩れ等を未然に防止することができる。
【００１２】
また、圧着手段が作動する仮圧着のタイミングは、薄膜層が一層形成される度、あるいは薄膜層が数層形成される度、どれでも良いものである。
そして、この圧着手段は、作業ステージの上方にその作業ステージとの間に前記薄膜層の積層用スペースを確保して設置されていると、装置を小型化する上で好適と言える（請求項２）。
そして圧着手段の好ましい具体的構成は、上下動可能に制御されたプレス板で所定の軽い加圧力をもって加圧する、左右方向に往復動する押圧ロールで所定の軽い加圧力で加圧する構造等である。
【００１３】
そして、仮圧着後、本圧着されるがその手段としては、
作業ステージ上方に圧着手段を設けると共にセラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々該作業ステージと圧着手段との間に出入り可能に設置し、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段を、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設し、
さらに、前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を後退させた際、少なくとも作業ステージ上方の積層用スペースを外気と非連通とする遮断手段と、少なくとも積層用スペース内を真空雰囲気にするバキューム手段とを設け、
前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所望数の薄膜層を形成する度に圧着手段で仮圧着し、所定薄膜層数にセラミックス積層体が仮圧着されると前記積層用スペースを遮断手段で閉塞してバキューム手段を作動させつつそのセラミックス積層体を本圧着するようにするとより有効なものである（請求項３）。
この請求項３での圧着手段は、仮圧着時と本圧着時とで兼用される構造にしても良いものであるし、仮圧着時の圧着手段と、本圧着時の圧着手段とを別々にしても良いものである。別々にする場合には、例えば仮圧着手段を、積層用スペースに出入りして往復動する押圧ローラ式、本圧着手段を、プレス板押圧式を採用する。兼用する場合には、一例としてプレス板押圧式が挙げられる。
本圧着の目的は、前記の通り絶縁層と電極層との間に残留する空気を抜いて各層を固定することにある。
そのため、前記のように、１〜複数の薄膜層が形成させる度に圧着手段で仮圧着して所定薄膜層数のセラミックス積層体を形成した後、作業ステージ上方の積層用スペースを遮断手段で閉塞してファン等のバキューム手段を作動させつつセラミックス積層体を所定の加圧力で本圧着することによって本装置を仮圧着機と本圧着機とを兼務させることができる。
前記遮断手段としては、上下スライド式の窓、シャッターがその一例として挙げられる。
【００１４】
前記する圧着手段は、プレス板に限定されるものではなく、前記のように往復動する押圧ロールであっても良いものである。仮圧着と本圧着とでは加圧力を異にするため、押圧ロールの場合、その押圧ロールを上下制御動可能に支持するアクチュエータとして加圧力が可変可能なアクチュエータを使用すれば良いものである。
【００１５】
また、製造の目的となるセラミックス積層体は、絶縁層、電極層を交互に積層して所定数の薄膜層に積層されるため、詳細には前記する作業ステージもしくは絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段を上下制御動可能に構成して対処する。作業ステージで対処する場合には、セラミックススラリーを吐出（噴射）する度、導電ペーストを噴射する度に所定量宛下降させ、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段で対処する場合には、同様にセラミックススラリーを吐出（噴射）する度、導電ペーストを噴射する度に所定量宛上昇させる制御を行う。
【００１６】
なお、前記セラミックススラリーは、ガラス複合系材料として硼珪酸ガラス形成物質に修飾物質（例えば、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ａｌ2Ｏ３，Ｋ2Ｏ，ＺｎＯ等）を加えたガラス粉末と、アルミナ，ムライト，コージェライト，石英等のセラミックとの混合物を原料とするもの、結晶化ガラス系材料としてコージェライト系，αスポジュメン系等の結晶化するガラス粉末からなるものを使用する。
また、電極パターン用の導電ペーストには、例えば銅系の導電材料、あるいはタングステンＷ、モリブデンＭｏ、マンガンＭｎ等を使用し、バイヤ電極用の導電ペーストには、導電抵抗の小さな銀系の導電材料、例えば、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銀−パラジウム−白金等を使用する。
なお、前記セラミックススラリー、導電ペーストの材料に、光照射によって乾燥が促進される光硬化材料を含有させることもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図９は本発明セラミックス積層体の製造装置の第１の実施の形態を示し、図１０は同第２の実施の形態、図１１〜図１３は同第３の実施の形態、図１４〜図１６は同第４の実施の形態を各々示している。
まず図１〜図９に示す第１の実施の形態について説明すると、符号Ａはその製造装置である。
【００１８】
この製造装置Ａは、図１、図２に示すように支持台Ａ’上面に機体１００を設置し、その機体１００を挟んで左右位置（Ｘ軸線方向の位置）の一方にセラミックススラリーＣを吐出する絶縁層形成手段４００と導電ペーストＥを噴射する電極層形成手段５００、他方にそのスラリーＣ又は導電ペーストＥを各々乾燥する乾燥手段６００を設置して構成されている。
【００１９】
機体１００は、側面視コの字状を呈する本体１００’の下板１０１上に作業ステージ２００を上下動可能（Ｚ軸線方向に制御動可能）に配置し、同本体１００’の上板１０２に、作業ステージ２００に相対して圧着手段３００を上下制御動可能（Ｚ軸線方向に制御動可能）に支持し、作業ステージ２００の上面と圧着手段３００との間のスペースがセラミックス積層体の積層用スペースＳとして利用されるように構成されている。
前記作業ステージ２００は、その下位に設けられている支持体に連絡するサーボーモータ、ステッピングモータ等電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等からなるステージ制御機構２０１で上下制御動可能に構成されており、また前記圧着手段３００は、本実施の形態ではプレス板３０２を同様に電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等からなるプレス制御機構３０１で本体１００’の上板１０２に上下制御動可能に支持することによって構成されている。
【００２０】
絶縁層形成手段４００は、微小間隔をおいて多数のインクジェットノズルを並設してユニット４００’を構成し、その選択されたノズルからセラミックススラリーを噴射するインクジェット方式を採用しており、また、電極層形成手段５００も同様に微小間隔をおいて多数のインクジェットノズルを並設してユニット５００’を構成し、共に連係する制御部（図示せず）で選択されたノズルからペーストを噴射するインクジェット方式を採用している。
本実施の形態では、共に図１、図２に示すように、サーボーモータ、ステッピングモータ等電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段４０１によって、側方から機体１００に向けて移動（接近・離間）するように左右方向（Ｘ軸線方向）に制御動可能に構成された支持アーム４０１ａの先端に絶縁層形成ユニット４００’、電極層形成ユニット５００’を左右方向に並設させて、各々のユニット４００’、５００’が前記積層用スペースＳ内に出入り可能に構成され、その電極層形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に出入りしてセラミックススラリーＣを噴射して絶縁層１を形成し、また電極層形成ユニット５００’は、同様に積層用スペースＳ内に出入りしてその絶縁層１上に導電ペーストＥを噴射して電極層２を形成するものである。
【００２１】
乾燥手段６００は、本実施の形態では熱送風によってセラミックススラリーＣや導電ペーストＥをべとつかない程度の半硬化状態に乾燥させる乾燥ユニットを使用した場合を示している。なお、光照射によってセラミックススラリーや導電ペーストを乾燥させる乾燥ユニット６００’を使用するようにしても良いものであり、前記と同様に絶縁層形成手段４００、電極層形成手段５００とは機体１００を挟んで逆側に、サーボーモータ、ステッピングモータ等の電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段６０１によって、側方から機体１００に向けて移動（接近・離間）するように左右方向（Ｘ軸線方向）に制御動可能に構成された支持アーム６０１ａの先端に設けられており、前記積層用スペースＳ内に出入り可能になっている。
この乾燥手段６００は、絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳに進入しセラミックススラリーＣを噴射して絶縁層１を形成する度及び電極層形成ユニット５００’が同様に積層用スペースＳに進入し導体ペーストＥを噴射して電極層２を形成する度にそのユニット４００’、５００’の後退した後に各層に臨むように同積層用スペースＳ内に進入して絶縁層１、電極層２の半硬化状態に乾燥するようになっている。
【００２２】
また、前記する作業ステージ２００は、絶縁層形成ユニット４００’でセラミックススラリーＣを噴射したり、電極層形成ユニット５００’で導電ペーストＥを噴射する度に所定量宛下降（Ｚ軸線方向）するように制御されており、圧着手段３００は、プレス板３０２の下降によって作業ステージ２００上に形成された半硬化状態の絶縁層１と電極層２からなる薄膜層３の上面を一層または複数層ごとに所定の軽い力でプレス板３０２で加圧して薄膜層３の上面に生じる微細な凹凸やスラリーを均して平坦度と共に水平度を出し更に層同士を密着させるものである（仮圧着）。
【００２３】
続いて、本実施の形態の製造装置でセラミックス積層体を製造するその作業工程を説明すると、図３は、インダクタ用セラミックス積層体を製造する場合を示している。
【００２４】
（１工程）絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳ内に進入しながら、作業ステージ２００の所定のエリア上に各スラリー噴射ノズルＮ１からセラミックススラリーＣを噴射してその作業ステージ２００にベースとなる絶縁層１を形成する（図４参照）。
（２工程）その絶縁層形成ユニット４００’が後退すると、積層用スペースＳ内に乾燥ユニット６００’が進入して絶縁層１の上面を乾燥しべとつかない程度まで半硬化させる（図５参照）。
（３工程）その乾燥ユニット６００’が後退すると、電極層形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に進入してそのベースとなる半硬化状態の絶縁層１上に所望な選択されたペースト噴射ノズルＮ２から導電ペーストＥを噴射して所定の配線パターンの電極層２を絶縁層１上に形成する（図６参照）。
（４工程）乾燥ユニット６００’が同様に進入して電極層２を半乾燥する。
【００２５】
（５工程）その乾燥ユニット６００’の後退後に絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳに進入しながら、選択されたスラリー噴射ノズルＮ１からセラミックススラリーＣを噴射して電極層２間に残置される凹部１２にスラリーＣを充填する（図７参照）。
【００２６】
（６工程）乾燥ユニット６００’が後退し、乾燥ユニット６００’が再度積層用スペースＳ内に進入して凹部１２内のスラリーＣを半硬化状態に乾燥する。
（７工程）乾燥ユニット６００’が後退してから、電極用形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に進入して選択されたペースト噴射ノズルＮ２から導体ペーストＥを吐出してバイヤ電極２２を形成する。
続いて
（８工程）電極用形成ユニット４００’の後退。乾燥ユニット６００’でのそのバイヤ電極２２の半硬化。
（９工程）乾燥ユニット６００’の後退。バイヤ電極２２端を除いて積層用スペースＳに進入する絶縁層形成ユニット４００’の選択された各スラリー噴射ノズルＮ１からのセラミックススラリーＣを噴射による絶縁層１の形成。
（１０工程）絶縁層形成ユニット４００’の後退、乾燥ユニット６００’によるその絶縁層１の半乾燥。
が順次行なわれる。
【００２７】
そして、（１１工程）で、絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３をプレス板３０２で仮圧着する。
そして仮圧着された積層物に前記（３工程）〜（１１工程）を１サイクルとして順次繰り返して、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたインダクタ用セラミックス積層体Ｔを形成する。尚、図３では、前記（３工程）〜（８工程）に相当する（１２工程）〜（１７工程）を連続して記載し、前記（９工程）〜（１１工程）に相当する工程を省略している。
【００２８】
尚、本実施の形態では、絶縁層形成手段４００、電極層形成手段５００共にインクジェット方式を採用していることから、図８に示すように絶縁層形成手段４００でバイヤホール１１を有する絶縁層１を前工程で形成してから、図９に示すようにバイヤホール１１にバイヤ電極２２に充填する工程を途中工程に取り入れてセラミックス積層体Ｔを形成することが可能である。
【００２９】
続いて、第２の実施の形態を説明すると、この第２の実施の形態は、コンデンサ用セラミックス積層体の製造装置に関し、製造装置の基本構成は前記第１の実施の形態と同様であるため、図１０に示す製造工程に基づいて説明すると、この製造工程は、図３の（１工程）〜（６工程）の後工程である（７工程）として絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３をプレス板３０２による仮圧着工程を実行する。そして、前記（１工程）〜（７工程）を１サイクル（８工程）〜（１４工程）として順次繰り返して、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたコンデンサ用セラミックス積層体Ｔを形成する。
【００３０】
次に、図１１〜図１３に示す第３の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記機体１００の前方の支持台Ａ’上にレーザー穿孔手段７００を設置し、そのレーザー穿孔手段７００で絶縁層１にバイヤホール１１を開孔し、そのバイヤホール１１にバイヤ電極２２を充填できるようにした例である。
【００３１】
レーザー穿孔手段７００は、電気制御可能にモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段７０１によって、前方から機体１００に接近・離間するようにＹ軸線方向に制御動可能に構成された支持アーム７０１ａの先端に左右方向（Ｘ軸線方向）に向く長尺状の支持体７０１ｂを設け、その支持体７０１ｂにレーザーヘッドを有するレーザーユニット７００’をＸ軸線方向に制御動可能に支持し、そのレーザーユニット７００’をレーザー発生器に接続し、制御動手段７０１でのＹ軸線方向に制御動と、支持体７０１ｂに対するレーザーユニット７００のＸ軸線方向の制御動とを併用して、機体１００の前方開放部から積層用スペースＳに進入させて、レーザーヘッドからレーザー光を照射して絶縁層１の所望位置を穿孔するものである。
【００３２】
次に、図１３に示す本実施の形態の製造装置でインダクタ用セラミックス積層体を製造するその作業工程を説明する。
（１工程）〜（４工程）までは前記する第１の実施の形態と同様であるが、（５工程）として、電極層２に残置された凹部１２にスラリＣーを充填し更にその上方全域に亘って絶縁層１形成する工程を経て、（６工程）の乾燥工程、（７工程）の、絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３のプレス板３０２による仮圧着工程を実行する。そして、（８工程）として、前記レーザー穿孔手段７００を制御して上層の絶縁層１の所望位置にレーザー加工によるバイヤホール１１の穿孔を行い。（９工程）としてバイヤホール１１への導電ペーストＥの充填によるバイヤ電極２２の形成及び導電ペーストＥの所定の配線パターンでの噴射による電極層２の形成が行なわれ、次にその電極層２が乾燥される（１０工程）。そして、再び電極層２に残置された凹部１２にスラリーＣを充填し更にその上方全域に亘って絶縁層１を形成する工程（１１工程）を経て、（１２工程）の乾燥工程が行なわれ、（１３工程）で仮圧着工程が実行される。
続いて前記（８工程）〜（１３工程）を１サイクルとして順次繰り返し、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたコンデンサ用セラミックス積層体Ｔを形成する。尚、図１３では、前記（８工程）〜（１０工程）に相当する（１４工程）〜（１６工程）を連続して記載し、前記（１１工程）〜（１３工程）に相当する工程を省略している。
【００３３】
前記する第１〜第３の実施の形態で形成されたインダクタ用セラミックス積層体Ｔ、コンデンサ用セラミックス積層体Ｔは、前記薄膜層３の厚さが略２０〜２００μｍであり、その積層枚数が十数枚程度であり、別の場所に移動されて本圧着され、その後に焼成されてインダクタやコンデンサが得られる。
【００３４】
更に図１４〜図１６に示す第４の実施の形態を説明すると、この実施の形態は前記する機体１００内で仮圧着のみならず本圧着まで実施するセラミックス積層体の製造装置を示している。
【００３５】
前記する第１〜第３の実施の形態と相違する構成は、機体１００が内部中空状の箱状を呈している点、その機体１００の対向する側方の２面に形成された開放部４、４から前記絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００が出入り可能に構成される点、その２面の開放部４、４を閉口して作業ステージ２００上の積層用スペースＳを外気と非連通とする遮断手段５と、その積層用スペースＳ内を真空雰囲気にするバキューム手段６とを設けた点である。
【００３６】
図面上では、レーザー穿孔手段７００を使用しない製造装置Ａを示し、機体１００において対向する開放部４、４に上下スライド可能な窓部またはシャッターを設けて遮断手段５を構成し、その遮断手段５で開放部４、４を閉塞することによって積層用スペースＳ内が外気と連通しないようにすることができるようになっている。
【００３７】
バキューム手段６は、積層用スペースＳ内の空気を外部に排気する排気装置（多翼ファン、軸流ファン）を機体１００の天板１０２に設置している。また、本実施の形態では、仮圧着時に使用する圧着手段３００を、本圧着時の圧着手段として兼用している。
【００３８】
尚、レーザー穿孔手段７００を具備する前記第３の実施の形態に示す製造装置にあっては、機体１００前面部にも開放部を有する３面開放型とし、その開放部にも上下スライド可能な窓部またはシャッターを設けて遮断手段を構成すると良い。
【００３９】
そして、本実施の形態においては、絶縁層１の形成時、電極層２の形成時には各々の開放部４…を開放状態とし、その開放部４…から絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００、必要にあってはレーザー穿孔手段６００が積層用スペースＳ内に出入りし、それら各手段４００、５００、６００、７００が機械的原点位置（後退位置）に復帰した製造過程中で所望数の薄膜層３を形成する度に仮圧着を行い。
所定数の薄膜層３…まで仮圧着された後に、各開放部４…を遮断手段５で閉塞し、積層用スペースＳを外気と非連通にしてバキューム手段６で積層用スペースＳ内の空気を排除しつつ仮圧着時よりも強い所定の圧力でセラミックス積層体Ｔを加圧して本圧着を行う（Ｆ工程）（図１６参照）。
【００４０】
このように一つの積層用スペースＳに連通してニ方〜四方を開放した機体１００の、その開放部４…から絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００、必要にあってはレーザー穿孔手段７００を積層用スペースＳ内に出入り可能にすると共に、その開放部４…を窓やシャッター等で閉塞可能とし、積層用スペースＳを真空にするバキューム手段６を付設することによって、機体１００の周囲にそれら手段４００、５００、６００、７００を集合するコンパクトなレイアウトでありながら、仮圧着から本圧着まで実行してセラミックス積層体Ｔを製造するその装置を提供することができる。
【００４１】
尚、絶縁層において、ベースとなる絶縁層やバイヤホールの穿孔対象となる中間の絶縁層を隣設する設備で予め形成してから、例えばバキュームパッド等からなる搬入装置（ローダ）でその絶縁層を搬入することも提案されるが、装置的に大スペースを占有し、好ましいものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のように作業ステージ上方に、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段を各々出入り可能に設置し、絶縁層形成手段と電極層形成手段を、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設して、作業テーブルを定置させたまま、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段が出入りして所定の作業を行わせて薄膜層を形成するから、セラミックス積層体の薄膜各層を効率的に作製することができるとともにそれらの積層体の製造速度を増速し製造時間を短縮して生産性を高めることができる。また、レーザー穿孔手段を作業ステージ上に出入りする構成を採用すると、絶縁層形成手段としてドクターブレード方式、ローラ塗布方式等を採用して絶縁層を形成した場合でもバイヤホールを形成して、そのホールにバイヤ電極を精度良く形成することができる。
【００４３】
しかも、請求項４のように絶縁層形成手段として、インクジェット方式を採用すると、電極層、絶縁層を高精度が且つ高緻密に形成できる。そして、請求項５のように電極層間に残置される凹部にセラミックスペーストを充填して絶縁層を形成することによって、薄膜層の平坦性が確保されてボイドの発生原因が除去され、製造される電子部品の高品質に維持する上で有効なものである。
【００４４】
そして、請求項６、７のように絶縁層形成手段であるインクジェット方式でバイヤホールを形成し、そのバイヤホールにインクジェット方式による電極層形成手段で電極層間を連絡するバイヤ電極を充填するようにすると、バイヤ電極を精度良く確実に形成することができる。
【００４５】
また、圧着手段で薄膜層を仮圧着する請求項１にあっては、絶縁層形成手段、電極層形成手段により形成されたセラミック絶縁層及び電極パターン上面の凹凸状を均して面一化し、次の薄膜層の積層精度を高めるとともに下層の薄膜層との密着性を高めて各層を均質一体化させ、高品質なセラミック積層体を形成し、本圧着した際の形崩れ等の歩留まりを未然に防止することができる。
しかも、請求項２のように圧着手段を作業ステージに積層用スペースを介して相対させるレイアウトにしてあると、作業ステージ回りの唯一残置される上方空間を有効利用して圧着手段が設置されることになり、各手段の機能を損なうことなくより一層の小型化が図れ、コンパクトとなる。
【００４６】
しかも、請求項３のように、更に各手段（絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段等）を後退させた際、作業ステージ上方の積層用スペースを閉塞してその積層用スペース内を外気と非連通とする遮断手段と、その積層用スペース内を真空雰囲気にするバキューム手段とを設けた製造装置にあっては、小スペースの占有でもってセラミックス積層体を積層しつつ仮圧着から本圧着まで実施する小型で便益な製造装置を新規に提供することができる。
【００４８】
その上、請求項８では、作業ステージの回りに絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を集合させているので、穿孔加工によるバイヤホールの形成とバイヤ電極の形成とを行いつつセラミックス積層体を積層しつつ仮圧着または本圧着まで実行する製造装置を提供するに際して、小型化、省スペース化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置の正面断面図で概略的に示す。
【図２】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図３】この実施の形態によりインダクタ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図。
【図４】スラリー噴射ノズルからスラリーを吐出して絶縁層を形成する状態を示す拡大図。
【図５】その絶縁層を乾燥している状態を示す拡大図。
【図６】その絶縁層上に導電ペーストを吐出して電極パターンを形成している状態を示す拡大図。
【図７】電極層間の凹部にスラリーを充填している状態を示す拡大図。
【図８】バイヤホールを有する絶縁層を形成している状態を示す拡大図。
【図９】図８で形成されたバイヤホールにバイヤ電極を充填している状態を示す拡大図。
【図１０】同セラミックス積層体の製造装置でコンデンサ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図である。
【図１１】第３の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置を概略的に示す側面図で、乾燥手段を省略する。
【図１２】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図１３】この実施の形態によりインダクタ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図である。
【図１４】第４の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置の正面側面図で概略的に示す。
【図１５】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図１６】本圧着している状態を示す概要図。
【符号の説明】
Ａ：製造装置 １００：機体
２００：作業ステージ １００’：支持台
３００：圧着手段 ４００：絶縁層形成手段
６００：乾燥手段 ３：薄膜層
Ｃ：セラミックススラリー Ｅ：導電ペースト
Ｓ：積層用スペース ５：遮断手段
６：バキューム手段 Ｔ：セラミックス積層体
１：絶縁層 ２：電極層
１２：電極層間に残置される凹部 １１：バイヤホール
２２：バイヤ電極 ７００：レーザー穿孔手段
５００：電極層形成手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス積層体の積層装置、更に詳しくは積層セラミックスコンデンサ、積層インダクタや抵抗、フィルタ等の積層型セラミック電子部品を製造するために、複数の絶縁層とそれら絶縁層の界面に電極層とを備えたセラミックス積層体を製造するに好適な積層装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、セラミックス積層体の製造に関し、それまでベース材として慣用されていた樹脂製キャリアフィルムの使用を省くために、ベース板上に、セラミックス絶縁層と所定の電極パターンとを形成する工程を繰り返して薄膜層を直接的に積層する方式が提案されている（特開平９−２３２１７４号公報）。
【０００３】
この先行例は、そのベース板がサーボモータやステッピングモータ等電気制御可能なモータとボールネジとを使用した機構等でＸ・Ｙ軸線方向に制御動可能であること。それに代えてスラリー噴射ヘッドをＸ・Ｙ軸線方向に制御動可能とすることが例示されている。
しかしながら、上記公報による開示技術によれば、具体的な装置としては実用上多くの問題があり、そのまま実施することが困難である。
【０００４】
例えば、前記開示技術の実施例に記載のように、ＸおよびＹ方向に移動可能なベース板上の所定位置に、絶縁層形成手段としてのスラリー噴射ヘッド、電極層形成手段としてのペースト噴射ヘッド等を交互に出し入れする態様によれば、ベース板のＸ・Ｙ方向の制御移動とそれら噴射ヘッドの移動に時間及び位置決め制御に時間を要し、１００〜数百層の積層体を製造するには実用的な生産性が期待できない。
また、製造された薄膜層の１層毎または所望複数層毎に薄膜層の上面に生じる微細な凹凸やスラリーを均して平坦度と共に水平度を出し且つ密着性を増すための仮圧着するのが好ましく。
ちなみに、この仮圧着を経て所定膜数に積層されたセラミックス積層体は、本圧着機に搬入し、そこで真空雰囲気にして絶縁層と電極層との間に残留する空気を抜きながら、前記仮圧着よりも高い加圧力で加圧してセラミックス積層体は本圧着される。
しかしながら、斯様な先行例の場合、絶縁層と所定の電極パターンとを繰り返して薄膜層を形成する製造方法を開示しているに止まり、仮圧着を如何なる場所で行うのか、更には本圧着に至っては、そのセラミックス積層体を本圧着機に搬入して行なわねばならず、別個に搬送手段を必要とし、また本圧着時に必要となる層内に残留する空気の除去等についても何ら配慮されていないのが現状であり、具体的な装置としては、多くの実用上問題がある。
また、生産性を考慮すると、絶縁層や電極層等を形成する度に該層を乾燥させる乾燥手段が必須であり、また、必要に応じてバイヤホール穿孔のための穿孔手段等も必要とするが、その場合には、前記スラリー噴射ヘッド、ペースト噴射ヘッドに加えて乾燥手段や穿孔手段等を追加することになるが、その具体的な機構については全く考慮されていない現実があるし、それを単に付設すると、設置スペースを多く占有することになり、省スペース化上、好ましいものではなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、セラミックス積層体の各層毎の製造速度を高めて生産性を向上させるとともに、実用化が可能で小型の製造装置を提供せんとすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために講じた技術的手段は、作業ステージ上方に、セラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々出入り可能に設置し、前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を作業ステージ上方に出入りさせて作業ステージ上でセラミックス絶縁層上に所定の電極パターンが配設された薄膜層を形成し、この絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所定薄膜層からなるセラミックス積層体を形成するセラミックス積層体の製造装置であって、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段が、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設されていることを特徴とする。
即ち、作業テーブルを定置式とし、その作業テーブル上方に出入りする絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段が、作業テーブル上でセラミックス絶縁層の形成、その絶縁層上の電極層の形成、セラミックス絶縁層と電極層の乾燥を行い、それを繰り返して定置式の作業テーブル上でセラミックス積層体を積層する装置において、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段を、前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設したことを特徴とするものである。
【０００７】
前記乾燥手段は、加熱又は温風方式、光照射方式、レーザー照射方式あるいは熱板圧着方式など何れの方式によることも任意であり、前記絶縁層、電極層をべとつかない程度の半硬化状態にする。
【０００８】
また、絶縁層形成手段、電極層形成手段は、一般に市販されているドクターブレード方式、インクジェット方式、あるにはローラ塗布方式等を採用するが、電極層や絶縁層の緻密化に対応し精度を高めるためには、インクジェット方式を採用するのが好ましいものである（請求項４）。
更に、絶縁層上に電極層を形成して一層の薄膜層を形成すると、その電極層間に凹部を生じて薄膜層の平坦性が損なわれ、それら薄膜層を積層したときに前記凹部により空隙を生じて焼成後の電子部品にボイドが発生する原因となる。前記薄膜層の平坦性を確保するためには、前記凹部を絶縁層で埋めることが必要であり、そのため、前記絶縁層形成手段は、電極層形成手段により形成された電極層間の凹部にインクジェット方式をもってセラミックスラリーを充填するようにする（請求項５）。
また、インクジェット方式でセラミックススラリーを噴射してバイヤホールを有する絶縁層を形成し、且つそのバイヤホールにインクジェット方式からなる電極層形成手段から噴射される導電ペーストで電極パターンと共にそのバイヤホールにバイヤ電極を形成するようにしても良い（請求項６、７）。そのようにすると、穿孔手段を別途必要とせず、設備コスト上、設置面積の占有面積上、更に好適なものとなる。
【０００９】
無論、薄膜層の一層全面に絶縁層を形成する部分には、前記ドクターブレード方式、インクジェット方式、あるにはローラ塗布方式を採用することも任意であり、その場合には、バイヤホールをレーザー穿孔手段で開孔し、そのバイヤホールにインクジェット方式からなる電極層形成手段から噴射される導電ペーストでバイヤ電極を形成する（請求項１、３）。
【００１０】
そして、作業ステージの回りに絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を集合させていると、設置スペースを小スペース化する上で好適なものである（請求項８）。
この場合、作業ステージ上の四方が仮に開放されている場合に各々の開放部分から絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段が単独して作業ステージ上方に出入り可能に構成したり、レーザー穿孔手段を必要とない場合には、三方から絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段が各々単独して作業ステージ上方に出入り可能に構成するし、仮に作業ステージ上の二方のみが開放されている場合には、その二方に絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を分散して且つ前後もしくは左右に並設して設置して独立して出入り可能にする。即ち、作業ステージ上の開放部のレイアウトによって各手段の設置パターンは設定するものである。
【００１１】
また、１〜複数の薄膜層が形成される度にその薄膜層を仮圧着する圧着手段を設けていると、薄膜層の上面に生じる微細な凹凸を均し、薄膜各層の密着性を高めるためにも有効なものである（請求項１）。
この仮圧着によって絶縁層と電極層及び薄膜各層が薄膜層の上面に生じる微細な凹凸を均して平坦度と水平度が出され、本圧着時の積層体の形崩れ等を未然に防止することができる。
【００１２】
また、圧着手段が作動する仮圧着のタイミングは、薄膜層が一層形成される度、あるいは薄膜層が数層形成される度、どれでも良いものである。
そして、この圧着手段は、作業ステージの上方にその作業ステージとの間に前記薄膜層の積層用スペースを確保して設置されていると、装置を小型化する上で好適と言える（請求項２）。
そして圧着手段の好ましい具体的構成は、上下動可能に制御されたプレス板で所定の軽い加圧力をもって加圧する、左右方向に往復動する押圧ロールで所定の軽い加圧力で加圧する構造等である。
【００１３】
そして、仮圧着後、本圧着されるがその手段としては、
作業ステージ上方に圧着手段を設けると共にセラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々該作業ステージと圧着手段との間に出入り可能に設置し、前記絶縁層形成手段と電極層形成手段を、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設し、
さらに、前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を後退させた際、少なくとも作業ステージ上方の積層用スペースを外気と非連通とする遮断手段と、少なくとも積層用スペース内を真空雰囲気にするバキューム手段とを設け、
前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所望数の薄膜層を形成する度に圧着手段で仮圧着し、所定薄膜層数にセラミックス積層体が仮圧着されると前記積層用スペースを遮断手段で閉塞してバキューム手段を作動させつつそのセラミックス積層体を本圧着するようにするとより有効なものである（請求項３）。
この請求項３での圧着手段は、仮圧着時と本圧着時とで兼用される構造にしても良いものであるし、仮圧着時の圧着手段と、本圧着時の圧着手段とを別々にしても良いものである。別々にする場合には、例えば仮圧着手段を、積層用スペースに出入りして往復動する押圧ローラ式、本圧着手段を、プレス板押圧式を採用する。兼用する場合には、一例としてプレス板押圧式が挙げられる。
本圧着の目的は、前記の通り絶縁層と電極層との間に残留する空気を抜いて各層を固定することにある。
そのため、前記のように、１〜複数の薄膜層が形成させる度に圧着手段で仮圧着して所定薄膜層数のセラミックス積層体を形成した後、作業ステージ上方の積層用スペースを遮断手段で閉塞してファン等のバキューム手段を作動させつつセラミックス積層体を所定の加圧力で本圧着することによって本装置を仮圧着機と本圧着機とを兼務させることができる。
前記遮断手段としては、上下スライド式の窓、シャッターがその一例として挙げられる。
【００１４】
前記する圧着手段は、プレス板に限定されるものではなく、前記のように往復動する押圧ロールであっても良いものである。仮圧着と本圧着とでは加圧力を異にするため、押圧ロールの場合、その押圧ロールを上下制御動可能に支持するアクチュエータとして加圧力が可変可能なアクチュエータを使用すれば良いものである。
【００１５】
また、製造の目的となるセラミックス積層体は、絶縁層、電極層を交互に積層して所定数の薄膜層に積層されるため、詳細には前記する作業ステージもしくは絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段を上下制御動可能に構成して対処する。作業ステージで対処する場合には、セラミックススラリーを吐出（噴射）する度、導電ペーストを噴射する度に所定量宛下降させ、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段で対処する場合には、同様にセラミックススラリーを吐出（噴射）する度、導電ペーストを噴射する度に所定量宛上昇させる制御を行う。
【００１６】
なお、前記セラミックススラリーは、ガラス複合系材料として硼珪酸ガラス形成物質に修飾物質（例えば、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ａｌ2Ｏ３，Ｋ2Ｏ，ＺｎＯ等）を加えたガラス粉末と、アルミナ，ムライト，コージェライト，石英等のセラミックとの混合物を原料とするもの、結晶化ガラス系材料としてコージェライト系，αスポジュメン系等の結晶化するガラス粉末からなるものを使用する。
また、電極パターン用の導電ペーストには、例えば銅系の導電材料、あるいはタングステンＷ、モリブデンＭｏ、マンガンＭｎ等を使用し、バイヤ電極用の導電ペーストには、導電抵抗の小さな銀系の導電材料、例えば、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銀−パラジウム−白金等を使用する。
なお、前記セラミックススラリー、導電ペーストの材料に、光照射によって乾燥が促進される光硬化材料を含有させることもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図９は本発明セラミックス積層体の製造装置の第１の実施の形態を示し、図１０は同第２の実施の形態、図１１〜図１３は同第３の実施の形態、図１４〜図１６は同第４の実施の形態を各々示している。
まず図１〜図９に示す第１の実施の形態について説明すると、符号Ａはその製造装置である。
【００１８】
この製造装置Ａは、図１、図２に示すように支持台Ａ’上面に機体１００を設置し、その機体１００を挟んで左右位置（Ｘ軸線方向の位置）の一方にセラミックススラリーＣを吐出する絶縁層形成手段４００と導電ペーストＥを噴射する電極層形成手段５００、他方にそのスラリーＣ又は導電ペーストＥを各々乾燥する乾燥手段６００を設置して構成されている。
【００１９】
機体１００は、側面視コの字状を呈する本体１００’の下板１０１上に作業ステージ２００を上下動可能（Ｚ軸線方向に制御動可能）に配置し、同本体１００’の上板１０２に、作業ステージ２００に相対して圧着手段３００を上下制御動可能（Ｚ軸線方向に制御動可能）に支持し、作業ステージ２００の上面と圧着手段３００との間のスペースがセラミックス積層体の積層用スペースＳとして利用されるように構成されている。
前記作業ステージ２００は、その下位に設けられている支持体に連絡するサーボーモータ、ステッピングモータ等電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等からなるステージ制御機構２０１で上下制御動可能に構成されており、また前記圧着手段３００は、本実施の形態ではプレス板３０２を同様に電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等からなるプレス制御機構３０１で本体１００’の上板１０２に上下制御動可能に支持することによって構成されている。
【００２０】
絶縁層形成手段４００は、微小間隔をおいて多数のインクジェットノズルを並設してユニット４００’を構成し、その選択されたノズルからセラミックススラリーを噴射するインクジェット方式を採用しており、また、電極層形成手段５００も同様に微小間隔をおいて多数のインクジェットノズルを並設してユニット５００’を構成し、共に連係する制御部（図示せず）で選択されたノズルからペーストを噴射するインクジェット方式を採用している。
本実施の形態では、共に図１、図２に示すように、サーボーモータ、ステッピングモータ等電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段４０１によって、側方から機体１００に向けて移動（接近・離間）するように左右方向（Ｘ軸線方向）に制御動可能に構成された支持アーム４０１ａの先端に絶縁層形成ユニット４００’、電極層形成ユニット５００’を左右方向に並設させて、各々のユニット４００’、５００’が前記積層用スペースＳ内に出入り可能に構成され、その電極層形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に出入りしてセラミックススラリーＣを噴射して絶縁層１を形成し、また電極層形成ユニット５００’は、同様に積層用スペースＳ内に出入りしてその絶縁層１上に導電ペーストＥを噴射して電極層２を形成するものである。
【００２１】
乾燥手段６００は、本実施の形態では熱送風によってセラミックススラリーＣや導電ペーストＥをべとつかない程度の半硬化状態に乾燥させる乾燥ユニットを使用した場合を示している。なお、光照射によってセラミックススラリーや導電ペーストを乾燥させる乾燥ユニット６００’を使用するようにしても良いものであり、前記と同様に絶縁層形成手段４００、電極層形成手段５００とは機体１００を挟んで逆側に、サーボーモータ、ステッピングモータ等の電気制御可能なモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段６０１によって、側方から機体１００に向けて移動（接近・離間）するように左右方向（Ｘ軸線方向）に制御動可能に構成された支持アーム６０１ａの先端に設けられており、前記積層用スペースＳ内に出入り可能になっている。
この乾燥手段６００は、絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳに進入しセラミックススラリーＣを噴射して絶縁層１を形成する度及び電極層形成ユニット５００’が同様に積層用スペースＳに進入し導体ペーストＥを噴射して電極層２を形成する度にそのユニット４００’、５００’の後退した後に各層に臨むように同積層用スペースＳ内に進入して絶縁層１、電極層２の半硬化状態に乾燥するようになっている。
【００２２】
また、前記する作業ステージ２００は、絶縁層形成ユニット４００’でセラミックススラリーＣを噴射したり、電極層形成ユニット５００’で導電ペーストＥを噴射する度に所定量宛下降（Ｚ軸線方向）するように制御されており、圧着手段３００は、プレス板３０２の下降によって作業ステージ２００上に形成された半硬化状態の絶縁層１と電極層２からなる薄膜層３の上面を一層または複数層ごとに所定の軽い力でプレス板３０２で加圧して薄膜層３の上面に生じる微細な凹凸やスラリーを均して平坦度と共に水平度を出し更に層同士を密着させるものである（仮圧着）。
【００２３】
続いて、本実施の形態の製造装置でセラミックス積層体を製造するその作業工程を説明すると、図３は、インダクタ用セラミックス積層体を製造する場合を示している。
【００２４】
（１工程）絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳ内に進入しながら、作業ステージ２００の所定のエリア上に各スラリー噴射ノズルＮ１からセラミックススラリーＣを噴射してその作業ステージ２００にベースとなる絶縁層１を形成する（図４参照）。
（２工程）その絶縁層形成ユニット４００’が後退すると、積層用スペースＳ内に乾燥ユニット６００’が進入して絶縁層１の上面を乾燥しべとつかない程度まで半硬化させる（図５参照）。
（３工程）その乾燥ユニット６００’が後退すると、電極層形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に進入してそのベースとなる半硬化状態の絶縁層１上に所望な選択されたペースト噴射ノズルＮ２から導電ペーストＥを噴射して所定の配線パターンの電極層２を絶縁層１上に形成する（図６参照）。
（４工程）乾燥ユニット６００’が同様に進入して電極層２を半乾燥する。
【００２５】
（５工程）その乾燥ユニット６００’の後退後に絶縁層形成ユニット４００’が積層用スペースＳに進入しながら、選択されたスラリー噴射ノズルＮ１からセラミックススラリーＣを噴射して電極層２間に残置される凹部１２にスラリーＣを充填する（図７参照）。
【００２６】
（６工程）乾燥ユニット６００’が後退し、乾燥ユニット６００’が再度積層用スペースＳ内に進入して凹部１２内のスラリーＣを半硬化状態に乾燥する。
（７工程）乾燥ユニット６００’が後退してから、電極用形成ユニット５００’が積層用スペースＳ内に進入して選択されたペースト噴射ノズルＮ２から導体ペーストＥを吐出してバイヤ電極２２を形成する。
続いて
（８工程）電極用形成ユニット４００’の後退。乾燥ユニット６００’でのそのバイヤ電極２２の半硬化。
（９工程）乾燥ユニット６００’の後退。バイヤ電極２２端を除いて積層用スペースＳに進入する絶縁層形成ユニット４００’の選択された各スラリー噴射ノズルＮ１からのセラミックススラリーＣを噴射による絶縁層１の形成。
（１０工程）絶縁層形成ユニット４００’の後退、乾燥ユニット６００’によるその絶縁層１の半乾燥。
が順次行なわれる。
【００２７】
そして、（１１工程）で、絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３をプレス板３０２で仮圧着する。
そして仮圧着された積層物に前記（３工程）〜（１１工程）を１サイクルとして順次繰り返して、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたインダクタ用セラミックス積層体Ｔを形成する。尚、図３では、前記（３工程）〜（８工程）に相当する（１２工程）〜（１７工程）を連続して記載し、前記（９工程）〜（１１工程）に相当する工程を省略している。
【００２８】
尚、本実施の形態では、絶縁層形成手段４００、電極層形成手段５００共にインクジェット方式を採用していることから、図８に示すように絶縁層形成手段４００でバイヤホール１１を有する絶縁層１を前工程で形成してから、図９に示すようにバイヤホール１１にバイヤ電極２２に充填する工程を途中工程に取り入れてセラミックス積層体Ｔを形成することが可能である。
【００２９】
続いて、第２の実施の形態を説明すると、この第２の実施の形態は、コンデンサ用セラミックス積層体の製造装置に関し、製造装置の基本構成は前記第１の実施の形態と同様であるため、図１０に示す製造工程に基づいて説明すると、この製造工程は、図３の（１工程）〜（６工程）の後工程である（７工程）として絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３をプレス板３０２による仮圧着工程を実行する。そして、前記（１工程）〜（７工程）を１サイクル（８工程）〜（１４工程）として順次繰り返して、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたコンデンサ用セラミックス積層体Ｔを形成する。
【００３０】
次に、図１１〜図１３に示す第３の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記機体１００の前方の支持台Ａ’上にレーザー穿孔手段７００を設置し、そのレーザー穿孔手段７００で絶縁層１にバイヤホール１１を開孔し、そのバイヤホール１１にバイヤ電極２２を充填できるようにした例である。
【００３１】
レーザー穿孔手段７００は、電気制御可能にモータを駆動源とするボールネジ機構、ガイド部等の制御動手段７０１によって、前方から機体１００に接近・離間するようにＹ軸線方向に制御動可能に構成された支持アーム７０１ａの先端に左右方向（Ｘ軸線方向）に向く長尺状の支持体７０１ｂを設け、その支持体７０１ｂにレーザーヘッドを有するレーザーユニット７００’をＸ軸線方向に制御動可能に支持し、そのレーザーユニット７００’をレーザー発生器に接続し、制御動手段７０１でのＹ軸線方向に制御動と、支持体７０１ｂに対するレーザーユニット７００のＸ軸線方向の制御動とを併用して、機体１００の前方開放部から積層用スペースＳに進入させて、レーザーヘッドからレーザー光を照射して絶縁層１の所望位置を穿孔するものである。
【００３２】
次に、図１３に示す本実施の形態の製造装置でインダクタ用セラミックス積層体を製造するその作業工程を説明する。
（１工程）〜（４工程）までは前記する第１の実施の形態と同様であるが、（５工程）として、電極層２に残置された凹部１２にスラリＣーを充填し更にその上方全域に亘って絶縁層１形成する工程を経て、（６工程）の乾燥工程、（７工程）の、絶縁層１と電極層２とからなる薄膜層３のプレス板３０２による仮圧着工程を実行する。そして、（８工程）として、前記レーザー穿孔手段７００を制御して上層の絶縁層１の所望位置にレーザー加工によるバイヤホール１１の穿孔を行い。（９工程）としてバイヤホール１１への導電ペーストＥの充填によるバイヤ電極２２の形成及び導電ペーストＥの所定の配線パターンでの噴射による電極層２の形成が行なわれ、次にその電極層２が乾燥される（１０工程）。そして、再び電極層２に残置された凹部１２にスラリーＣを充填し更にその上方全域に亘って絶縁層１を形成する工程（１１工程）を経て、（１２工程）の乾燥工程が行なわれ、（１３工程）で仮圧着工程が実行される。
続いて前記（８工程）〜（１３工程）を１サイクルとして順次繰り返し、（Ｆ’工程）に示すように所定枚数まで薄膜層３が仮圧着されたコンデンサ用セラミックス積層体Ｔを形成する。尚、図１３では、前記（８工程）〜（１０工程）に相当する（１４工程）〜（１６工程）を連続して記載し、前記（１１工程）〜（１３工程）に相当する工程を省略している。
【００３３】
前記する第１〜第３の実施の形態で形成されたインダクタ用セラミックス積層体Ｔ、コンデンサ用セラミックス積層体Ｔは、前記薄膜層３の厚さが略２０〜２００μｍであり、その積層枚数が十数枚程度であり、別の場所に移動されて本圧着され、その後に焼成されてインダクタやコンデンサが得られる。
【００３４】
更に図１４〜図１６に示す第４の実施の形態を説明すると、この実施の形態は前記する機体１００内で仮圧着のみならず本圧着まで実施するセラミックス積層体の製造装置を示している。
【００３５】
前記する第１〜第３の実施の形態と相違する構成は、機体１００が内部中空状の箱状を呈している点、その機体１００の対向する側方の２面に形成された開放部４、４から前記絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００が出入り可能に構成される点、その２面の開放部４、４を閉口して作業ステージ２００上の積層用スペースＳを外気と非連通とする遮断手段５と、その積層用スペースＳ内を真空雰囲気にするバキューム手段６とを設けた点である。
【００３６】
図面上では、レーザー穿孔手段７００を使用しない製造装置Ａを示し、機体１００において対向する開放部４、４に上下スライド可能な窓部またはシャッターを設けて遮断手段５を構成し、その遮断手段５で開放部４、４を閉塞することによって積層用スペースＳ内が外気と連通しないようにすることができるようになっている。
【００３７】
バキューム手段６は、積層用スペースＳ内の空気を外部に排気する排気装置（多翼ファン、軸流ファン）を機体１００の天板１０２に設置している。また、本実施の形態では、仮圧着時に使用する圧着手段３００を、本圧着時の圧着手段として兼用している。
【００３８】
尚、レーザー穿孔手段７００を具備する前記第３の実施の形態に示す製造装置にあっては、機体１００前面部にも開放部を有する３面開放型とし、その開放部にも上下スライド可能な窓部またはシャッターを設けて遮断手段を構成すると良い。
【００３９】
そして、本実施の形態においては、絶縁層１の形成時、電極層２の形成時には各々の開放部４…を開放状態とし、その開放部４…から絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００、必要にあってはレーザー穿孔手段６００が積層用スペースＳ内に出入りし、それら各手段４００、５００、６００、７００が機械的原点位置（後退位置）に復帰した製造過程中で所望数の薄膜層３を形成する度に仮圧着を行い。
所定数の薄膜層３…まで仮圧着された後に、各開放部４…を遮断手段５で閉塞し、積層用スペースＳを外気と非連通にしてバキューム手段６で積層用スペースＳ内の空気を排除しつつ仮圧着時よりも強い所定の圧力でセラミックス積層体Ｔを加圧して本圧着を行う（Ｆ工程）（図１６参照）。
【００４０】
このように一つの積層用スペースＳに連通してニ方〜四方を開放した機体１００の、その開放部４…から絶縁層形成手段４００、乾燥手段６００、電極層形成手段５００、必要にあってはレーザー穿孔手段７００を積層用スペースＳ内に出入り可能にすると共に、その開放部４…を窓やシャッター等で閉塞可能とし、積層用スペースＳを真空にするバキューム手段６を付設することによって、機体１００の周囲にそれら手段４００、５００、６００、７００を集合するコンパクトなレイアウトでありながら、仮圧着から本圧着まで実行してセラミックス積層体Ｔを製造するその装置を提供することができる。
【００４１】
尚、絶縁層において、ベースとなる絶縁層やバイヤホールの穿孔対象となる中間の絶縁層を隣設する設備で予め形成してから、例えばバキュームパッド等からなる搬入装置（ローダ）でその絶縁層を搬入することも提案されるが、装置的に大スペースを占有し、好ましいものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のように作業ステージ上方に、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段を各々出入り可能に設置し、絶縁層形成手段と電極層形成手段を、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設して、作業テーブルを定置させたまま、絶縁層形成手段、電極層形成手段、乾燥手段が出入りして所定の作業を行わせて薄膜層を形成するから、セラミックス積層体の薄膜各層を効率的に作製することができるとともにそれらの積層体の製造速度を増速し製造時間を短縮して生産性を高めることができる。また、レーザー穿孔手段を作業ステージ上に出入りする構成を採用すると、絶縁層形成手段としてドクターブレード方式、ローラ塗布方式等を採用して絶縁層を形成した場合でもバイヤホールを形成して、そのホールにバイヤ電極を精度良く形成することができる。
【００４３】
しかも、請求項４のように絶縁層形成手段として、インクジェット方式を採用すると、電極層、絶縁層を高精度が且つ高緻密に形成できる。そして、請求項５のように電極層間に残置される凹部にセラミックスペーストを充填して絶縁層を形成することによって、薄膜層の平坦性が確保されてボイドの発生原因が除去され、製造される電子部品の高品質に維持する上で有効なものである。
【００４４】
そして、請求項６、７のように絶縁層形成手段であるインクジェット方式でバイヤホールを形成し、そのバイヤホールにインクジェット方式による電極層形成手段で電極層間を連絡するバイヤ電極を充填するようにすると、バイヤ電極を精度良く確実に形成することができる。
【００４５】
また、圧着手段で薄膜層を仮圧着する請求項１にあっては、絶縁層形成手段、電極層形成手段により形成されたセラミック絶縁層及び電極パターン上面の凹凸状を均して面一化し、次の薄膜層の積層精度を高めるとともに下層の薄膜層との密着性を高めて各層を均質一体化させ、高品質なセラミック積層体を形成し、本圧着した際の形崩れ等の歩留まりを未然に防止することができる。
しかも、請求項２のように圧着手段を作業ステージに積層用スペースを介して相対させるレイアウトにしてあると、作業ステージ回りの唯一残置される上方空間を有効利用して圧着手段が設置されることになり、各手段の機能を損なうことなくより一層の小型化が図れ、コンパクトとなる。
【００４６】
しかも、請求項３のように、更に各手段（絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段等）を後退させた際、作業ステージ上方の積層用スペースを閉塞してその積層用スペース内を外気と非連通とする遮断手段と、その積層用スペース内を真空雰囲気にするバキューム手段とを設けた製造装置にあっては、小スペースの占有でもってセラミックス積層体を積層しつつ仮圧着から本圧着まで実施する小型で便益な製造装置を新規に提供することができる。
【００４８】
その上、請求項８では、作業ステージの回りに絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を集合させているので、穿孔加工によるバイヤホールの形成とバイヤ電極の形成とを行いつつセラミックス積層体を積層しつつ仮圧着または本圧着まで実行する製造装置を提供するに際して、小型化、省スペース化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置の正面断面図で概略的に示す。
【図２】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図３】この実施の形態によりインダクタ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図。
【図４】スラリー噴射ノズルからスラリーを吐出して絶縁層を形成する状態を示す拡大図。
【図５】その絶縁層を乾燥している状態を示す拡大図。
【図６】その絶縁層上に導電ペーストを吐出して電極パターンを形成している状態を示す拡大図。
【図７】電極層間の凹部にスラリーを充填している状態を示す拡大図。
【図８】バイヤホールを有する絶縁層を形成している状態を示す拡大図。
【図９】図８で形成されたバイヤホールにバイヤ電極を充填している状態を示す拡大図。
【図１０】同セラミックス積層体の製造装置でコンデンサ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図である。
【図１１】第３の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置を概略的に示す側面図で、乾燥手段を省略する。
【図１２】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図１３】この実施の形態によりインダクタ用セラミックス積層体を製造する場合の作業工程を説明する概要図である。
【図１４】第４の実施の形態のセラミックス積層体の製造装置の正面側面図で概略的に示す。
【図１５】機体を横断して示す平面断面図で概略的に示す。
【図１６】本圧着している状態を示す概要図。
【符号の説明】
Ａ：製造装置 １００：機体
２００：作業ステージ １００’：支持台
３００：圧着手段 ４００：絶縁層形成手段
６００：乾燥手段 ３：薄膜層
Ｃ：セラミックススラリー Ｅ：導電ペースト
Ｓ：積層用スペース ５：遮断手段
６：バキューム手段 Ｔ：セラミックス積層体
１：絶縁層 ２：電極層
１２：電極層間に残置される凹部 １１：バイヤホール
２２：バイヤ電極 ７００：レーザー穿孔手段
５００：電極層形成手段
Claims (8)
- 作業ステージ上方に、セラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々出入り可能に設置し、
前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を作業ステージ上方に出入りさせて作業ステージ上でセラミックス絶縁層上に所定の電極パターンが配設された薄膜層を形成し、この絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所定薄膜層からなるセラミックス積層体を形成するセラミックス積層体の製造装置であって、
前記絶縁層形成手段と電極層形成手段が、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設されており、
１〜複数の薄膜層が形成される度にその薄膜層を仮圧着する圧着手段を設けると共に、
前記作業ステージ上方において圧着手段との間に出入りして絶縁層にバイヤホールを開孔するレーザー穿孔手段を設置し、該レーザー穿孔手段で開孔したバイヤホールに前記電極層形成手段により導電ペーストを充填してバイヤ電極を形成することを特徴とするセラミックス積層体の製造装置。 - 前記圧着手段が、作業ステージの上方にその作業ステージとの間に前記薄膜層の積層用スペースを確保して設置されていることを特徴とする請求項１記載のセラミックス積層体の製造装置。
- 作業ステージ上方に圧着手段を設けると共にセラミックススラリーを吐出する絶縁層形成手段、インクジェット方式により導電ペーストを噴射する電極層形成手段、前記スラリー又はペーストを乾燥させる乾燥手段を各々該作業ステージと圧着手段との間に出入り可能に設置し、
前記絶縁層形成手段と電極層形成手段を、これら手段を前記作業ステージ上方に対して出入り可能とする支持アームの先端に並設し、
さらに、前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段を後退させた際、少なくとも作業ステージ上方の積層用スペースを外気と非連通とする遮断手段と、少なくとも積層用スペース内を真空雰囲気にするバキューム手段とを設け、
前記絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段の出入りを繰り返して所望数の薄膜層を形成する度に圧着手段で仮圧着し、所定薄膜層数にセラミックス積層体が仮圧着されると前記積層用スペースを遮断手段で閉塞してバキューム手段を作動させつつそのセラミックス積層体を圧着手段で本圧着するセラミックス積層体の製造装置であって、
前記作業ステージ上方において圧着手段との間に出入りして絶縁層にバイヤホールを開孔するレーザー穿孔手段を設置し、該レーザー穿孔手段で開孔したバイヤホールに前記電極層形成手段により導電ペーストを充填してバイヤ電極を形成することを特徴とするセラミックス積層体の製造装置。 - 前記絶縁層形成手段が、インクジェット方式によりセラミックススラリーを噴射して絶縁層を形成することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のセラミックス積層体の製造装置。
- 前記絶縁層形成手段が、インクジェット方式であり、噴射によって電極層間に残置される凹部にセラミックススラリーを充填して絶縁層を形成することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のセラミックス積層体の製造装置。
- 前記絶縁層形成手段が、インクジェット方式であり、噴射によってバイヤホールを有する絶縁層を形成することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のセラミックス積層体の製造装置。
- 前記電極層形成手段が、インクジェット方式により導電ペーストを噴射して前記バイヤホールにバイヤ電極を形成することを特徴とする請求項６記載のセラミックス積層体の製造装置。
- 前記作業ステージの回りに絶縁層形成手段、乾燥手段、電極層形成手段、レーザー穿孔手段を集合させていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のセラミックス積層体の製造装置。
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