JP4558777B2 - セラミックシートの積層ユニット - Google Patents

Description

本発明は、セラミックシートの搬送および加圧のための積層ユニットに関し、より詳しくは、ＭＬＣＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）を製造するためのセラミックシートの積層工程に用いられる、互いに平行な上下部のプレートを有する積層ユニットに関する。

一般に、多層セラミック基板、積層セラミックコンデンサー（ＭＬＣＣ）または積層セラミックインダクタ（ＭＬＣＩ）のような積層型セラミック電子部品は、セラミックグリーンシートの積層工程によって製造される。この時、前記セラミックグリーンシート積層工程では、複数のセラミックグリーンシートを所定の順序で積層した後、圧着して１つのバー状の積層体を形成し、この積層体から所定の積層型セラミック電子部品が完成される。

このような積層型セラミック電子部品を同時に製造するためのグリーンバーを作製するためには、連続的なＰＥＴフィルム上にスラリー状のセラミックを塗布して数μｍ〜数十μｍの薄い厚さの連続的な被膜を形成する成形工程と、セラミック皮膜の表面に所定のパターンを印刷して、セラミックグリーンシートを製造する印刷工程と、前記ＰＥＴフィルムからセラミックグリーンシートを、印刷されたパターンに応じて所定の形状に切断する切断工程と、前記ＰＥＴフィルムから所定の形状に切断されたセラミックグリーンシートを分離させる剥離工程と、前記ＰＥＴフィルムから分離されたセラミックグリーンシートを所定の層数に積層させる積層工程と、積層されたセラミックグリーンシートを所定の圧力で圧着させる圧着工程などが行われる。

近年では、ＭＬＣＣの超高容量化と超小型化によって薄膜化と高積層化が優先されなければならないことにより、前記ＭＬＣＣを製作するための積層圧力が大きくならざるを得ないため、積層されたセラミックシートに均一な圧力を加え、搬送、圧着する高性能の積層装置が必要である。

この時、前記積層装置は、セラミックシートの剥離のための剥離ユニットと、積層加圧用積層ユニットおよびカットユニットとから構成されているが、この中でも積層ユニットは１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の高い圧力を数秒間隔で繰り返し受けなければならないため、その繰り返し荷重による連続する振動によってボルトなどの構成部材が破損する場合があり、一部が破損した状態で長期間使用した場合に積層ユニットの加圧面の平衡度が低下するという問題点が指摘されている。

以下、添付する図面を参照しながら従来の積層ユニットの構造とその問題点についてより具体的に見れば次の通りである。

図１は、セラミックシート積層装置に採用される従来の積層ユニットの一部分解斜視図であり、同図に示すように従来の積層ユニット１０は上下部のプレート１１，１２と、前記プレート１１，１２を水平に支持するポスト１３と、前記プレート１１，１２にポスト１３を結合するためのボルト１４ａおよびボタン１４ａからなる固定手段１４で構成される。

前記積層ユニット１０は上部のプレート１１が積層装置に備えられたプレス２０の下面に結合されて、前記プレス２０の駆動によって上下に垂直駆動され、前記ポスト１３によって上部のプレート１１と平行に支持された下部のプレート１２の下面には、セラミックグリーンシートを搬送し、積層するための、ＭＬＣＣ用の圧着バー１６が取付けられる。

この時、前記ＭＬＣＣ用の圧着バー１６は、セラミックグリーンシートを接着搬送するためにバインダー成分を含むことが好ましい。

このような技術的構成を有する従来の積層ユニット１０は、前記下部のプレート１２の下方に積層された複数のセラミックグリーンシートを圧着するために、前記プレス２０から１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で繰り返される圧着荷重を受けることになる。

この積層ユニット１０の圧着荷重は、プレス２０に結合された上部のプレート１１からポスト１３を経て、下部のプレート１２に伝えられ、この過程で前記上下部のプレート１１，１２とこれらを支持しているポスト１３とを結合するボルト１４などに、連続的に伝えられる荷重および振動によって、破断または緩みが発生するという問題点が指摘されている。

このように、ボルト１４などの固定手段が破断された状態で長時間使用された場合には、積層されたセラミックグリーンシートを均一な荷重で圧着しなければならない下部のプレート１２の平衡度が低下することによって積層製品に不均一な圧力が加えられ、バーの変形が発生したり、その後の工程を順調に進めることが困難になったりする。

このような問題点を解決するために前記上下部のプレート１１，１２とポスト１３との結合用のボルト１４に、スプリングワッシャや弾性体（ゴムなど）を用いて前記プレス２０から加えられる衝撃量を減らすことが考えられるが、前記スプリングワッシャや弾性体が高圧のプレス圧力にまともに耐え切れないため積層ユニット１０に実質的に適用できないでいるのが実状である。

したがって、本発明は、従来の積層ユニットで提起されている上記の短所と問題点を解決するために創案されたものであり、複数のポストによって、互いに平行に支持された上下部のプレートを備える積層ユニットにおいて、前記積層ユニットの組立部品に直接的な衝撃荷重が伝わらないようにして使用寿命を延ばすことができるようになったセラミックシートの積層ユニットを提供することに発明の目的がある。

本発明の上記の目的は、スリットを備える板状の上下部のプレートと、前記プレートを水平に支持する複数のポストと、前記ポストと前記プレートとを結合させるための固定手段と、下部の前記プレートの底面に取付けられた圧着バーとを含むセラミックシートの積層ユニットによって達成される。

前記プレートは、柱の役割をするポストの上下部に各対応面が水平面となるように支持され、各プレート上にはポストの上下端部を結合するためのポスト結合孔が備えられている。

また、前記プレートにはスリットが複数形成されていてよく、前記スリットはプレートを貫通していても、任意の深さまで穿孔されていてもよい。

この時、前記スリットは、プレートに加えられる荷重に対して垂直な方向に穿孔された単一の、または鉛直方向に並んで配置された複数の隙間形状部分を有していてよく、それによって、前記スリットにより、その形成部位をはじめとするプレートの全面に所定の弾性が付与される。

前記スリットは、プレートの上下面と平行な方向を長手方向とする直線状の断面形状を有していてよく、プレートの垂直面からの部分的な切削加工によって形成することができる。また、前記スリットは、プレートの垂直断面に交差する方向に穿孔された孔状の部分を有していてもよく、前記直線状のスリットと孔状のスリットとが組み合わされて形成されていてもよい。

そして、前記スリットは上下部のプレートの両方に形成されていても、上下部のプレートのうちいずれか一方に選択的に形成されていてもよい。

一方、上記のように垂直断面に交差する方向に延びるスリットを備える板状の上下部のプレートはその対応面にポストが垂直に装着されて密着させられ、ポストの結合端部側がボルトと前記ボルトを覆うボタンなどの固定手段によってプレートに堅く結合される。

このような本発明の積層ユニットは、プレートの一部または全面で内部を横切って形成されたスリットによって前記プレート自体に弾性を備えるようにすることによって、前記積層ユニットの上部に加えられる衝撃が各プレートのスリットを介して吸収されることにより前記プレートを支持するポストおよびこれを結合するための固定手段に加えられる衝撃量が減少して積層ユニットの使用寿命を延ばすことができるところに技術的特徴がある。

本発明に係るセラミックシートの積層ユニットによれば、複数のポストによって互いに平行に支持された上下部のプレートまたは上下部のプレートのうちいずれか一方の内部に複数のスリットを備えることによって、前記積層ユニットがプレスに装着されてセラミックグリーンシートの上面に押し付けられた時、その衝撃荷重をプレートによって吸収することにより、積層ユニットの組立部品に直接的に加えられる衝撃を減少させることによって使用寿命を延ばすことができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、各プレートに備えられたスリットを介して衝撃荷重を吸収することにより、前記プレートとポストを固定するためのボルト周囲の変形量を減少させ、それによって、垂直荷重の繰り返しによる固定手段の緩みを防止することができ、前記固定手段の緩みにともなう破損を防止し、上下部のプレートの傾きによってセラミックシートに加えられる荷重が不均一になるのを抑制し、荷重を均一に保つことができるという利点が得られる。

本発明に係るセラミックシートの積層ユニットにおいて、上記目的に対応する技術的構成や作用効果に係る事項は、本発明の好ましい実施形態を示す図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解することができる。

以下、本発明を説明するための図面に付与した符号のうち、従来の技術的構成と同一の部分に対しては同一の図面符号を付与した。

まず、図２は、本発明に係る積層ユニットの一部分解斜視図であり、図３は、本発明に係る積層ユニットの一部断面拡大図である。

これらの図に示すように、本発明に係るセラミックシートの積層ユニット１０は、内部へと延びているスリット３０を備える上下部のプレート１１，１２と、これを支持するポスト１３と、前記上下部のプレート１１，１２とポスト１３とを結合するための固定手段１４とから構成されている。

前記プレート１１，１２は、それらの対応面が棒状のポスト１３の上下端部に密着するようにポスト１３に結合されて、互いに平行に支持され、各対応面上には前記ポスト１３の各端部が挿入固定されるポスト結合孔１７が複数備えられている。

さらに、前記ポスト結合孔１７の内側にはその内部に挿入されたポスト１３の端部に達するボルト挿入孔１８が形成されている。

前記上下部のプレート１１，１２は板状の外形を有し、それらを貫通するか、または任意の深さまで達しているスリット３０が内部切削加工によって形成されている。すなわち、前記各プレート１１，１２は、水平面に対して直角に作用する荷重の方向に対して垂直な方向に延びており、鉛直方向に互いに重なった部分を有する構造のスリット３０を備えている。

この時、前記スリット３０は、上下部のプレート１１，１２の垂直断面の全面にわたって、一続きの構造を有していても、複数のスリット３０が形成された構造を有していてもよく、いずれにしても、スリット３０の、互いに平行に延びる複数の部分が垂直方向に等間隔に配置されるようにすることによって、各スリット３０の隙間空間によって、垂直荷重に対して効果的に緩衝作用を得ることができる。

ここで、前記スリット３０は、上下部のプレート１１，１２のうちいずれか一方にのみ選択的に形成するか、上下部のプレート１１，１２の両方に形成することができるが、通常、１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧着荷重を受けることになる上下部のプレート１１，１２の両方にスリット３０を形成することによって、各プレート１１，１２に結合された部品の損傷防止の作用を効果的に引き出すと同時に前記スリット３０の形成個数を調節して、プレート１１，１２によって得られる弾性およびそれによる衝撃吸収量を調節できるようにすることが好ましい。

一方、図３に示すように、本発明の積層ユニット１０を構成するプレート１１，１２に適用されたスリット３０は、スプリング状に、互いに平行に延びる部分の各端部がつながった連結構造を有する。

これは、各プレート１１，１２の上部から加えられる荷重を十分に吸収できるスプリングの働きを得られるようにすると同時にスリット３０の断面積を広げて、各プレート１１，１２の上面から加えられる荷重に対する応力の分散がなされるようにするためである。

前記スリット３０は、各プレート１１，１２の垂直面からワイヤーカットまたはレーザー加工などを用いて形成される。

また、前記スリット３０による応力分散の作用を改善するために前記スリット３０の上下各端部に円形孔３１を形成することによって、前記スリット３０に垂直方向に加えられる荷重に対するプレート１１，１２の衝撃変形が防止されるようにし、前記スリット３０の各端部に集中する応力によるクラックの発生を同時に防止している。

前記上下部のプレート１１，１２は、等間隔に保持された複数のポスト１３の上下端部に各々支持されているが、前記ポスト１３の上下端部が、各プレート１１，１２に形成されたポスト結合孔１７に挿入され、ボルト１４ａとボタン１４ｂからなる固定手段１４によって堅く密着するように結合されている。

この時、前記上下部のプレート１１，１２とポスト１３の結合は、従来の積層ユニットと同一の結合構造を有する。すなわち、前記ポスト結合孔１７の所でポスト１３の各端部を密着させ、ボルト１４ａの外周面にボタン１４ｂを結合させるとともに、ポスト結合孔１７内側のボルト挿入孔１８を介してボルト１４ａの端部側をポスト１３の端部に挿入して、垂直荷重伝達のためのプレート１１，１２とポスト１３の結合が完了する。

そして、前記下部のプレート１２の下面には、個別のセラミックグリーンシートを保持できるようにバインダー成分を含む圧着バー１６が備えられている。

本発明に係る積層ユニット１０は、上部のプレート１１がプレス２０の下面に密着するように結合されて、前記プレス２０の駆動によって積層ユニット１０が一定の圧力で垂直駆動され、前記上部のプレート１１から伝えられる荷重がポスト１３を介して下部のプレート１２に伝えられ、前記下部のプレート１２の下面によって、その下方に積層されたセラミックグリーンシートの上面が均一な荷重で押圧されてセラミックグリーンシートが圧着される。

このような技術的構成を有する本発明の積層ユニット１０の各プレート１１，１２に形成されるスリット３０の作用を調べるために、前記プレート１１，１２に加えられる荷重によって発生する衝撃量と各プレート１１，１２の変形量について、実際と同じ形態でモデリングされたサンプルを用いた有限要素法によるシミュレーション結果を見れば次の通りである。

図４は、本発明に係る積層ユニットの各プレートに発生する衝撃量を示すグラフである。

図４に示すように、本発明に係る積層ユニット１０と従来の積層ユニットをプレス２０に各々装着し、前記プレス２０を垂直駆動させ、前記積層ユニット１０の上部のプレート１１から下部のプレート１２に伝えられる荷重によって、前記積層ユニット１０の下方に積層された複数のセラミックグリーンシートの上面を加圧した時、前記プレート１１，１２のスリット３０の有無によって、ボルト１４ａとこれを覆っているボタン１４ｂに加えられる衝撃量に差が生じることが確認された。

すなわち、前記各プレート１１，１２の前記衝撃量の算出は、各プレート１１，１２とポスト１３の結合部位のボルト１４ａとボタン１４ｂの部分について行われており、スリット３０が形成されていないプレートを有する従来の積層ユニットに比べて、スリット３０を備えるプレート１１，１２のポスト１３の結合部位に伝えられる初期衝撃と残留振動の大きさは約３８〜４０％以下に減少することを確認することができる。

また、図５は、本発明に係る積層ユニットの各プレートに発生する変形量を示すグラフである。

図５に示されるプレート１１，１２の変形量の算出も図４による衝撃量の算出と同じように各プレート１１，１２とポスト１３の結合部位のボルト１４ａとボタン１４ｂの部分について行われており、スリット３０が形成されていないプレートを有する従来の積層ユニット１０に比べて、スリット３０を備えるプレート１１，１２のポスト１３の結合部位に伝えられる衝撃によるプレート１１，１２の変形量は、約５０％低減した数値に収斂することが分かる。

一方、本発明に係る積層ユニット１０に図３に示す形態のスリット以外で適用される様々な形態のスリット構造が図６ａ〜６ｅに示されており、前記スリット３０は、図６ａのように、互いに平行に延びる部分の各端部が相互に連結されておらず各スリット３０が一直線状の形態であってもよく、図６ｂのように各スリット３０が中央部で折れ曲がった形態であってもよく、図６ｃのようにスリット３０を円形の孔状に形成してもよい。

また、図６ｅのように任意の地点に湾曲部が形成された単一または複数のスリット３０を形成してもよく、この時、前記スリット３０の両端部には垂直の荷重を加える時の応力集中によるクラックを防止するための円形孔を形成してもよい。

そして、前記スリット３０は、図６ｄのような円形の孔とその周囲に沿うように湾曲部が形成された単一または複数の線状の部分とを備える構造としてもよい。

このような種々の形態のスリット構造は、先に説明した図４と図５の測定結果のように有限要素法を導入して、前記プレート１１，１２とポスト１３との結合部位のボルト１４ａの部分の衝撃量と変形量とをシミュレーションしてみると、その形態によって多少の差はあるが、前記プレート１１，１２とポスト１３を固定するためのボルト１４ａの部分で５０％近く衝撃量と変形量が低下することが分かっている。

以上説明した本発明の好ましい実施形態は、例示の目的のために開示したものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形および変更が可能なものであり、このような置換、変更などは以下の特許請求の範囲に規定する本発明に属するものと解釈されるべきである。

セラミックシート積層装置に採用される従来の積層ユニットの一部分解斜視図である。 本発明に係る積層ユニットの一部分解斜視図である。 本発明に係る積層ユニットの一部断面拡大図である。 本発明に係る積層ユニットの各プレートに加わる衝撃量を示すグラフである。 本発明に係る積層ユニットの各プレートに発生する変形量を示すグラフである。 本発明に係る積層ユニットのプレートに適用できる一形態のスリット構造を示す断面図である。 本発明に係る積層ユニットのプレートに適用できる他の形態のスリット構造を示す断面図である。 本発明に係る積層ユニットのプレートに適用できるさらに他の形態のスリット構造を示す断面図である。 本発明に係る積層ユニットのプレートに適用できるさらに他の形態のスリット構造を示す断面図である。 本発明に係る積層ユニットのプレートに適用できるさらに他の形態のスリット構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 積層ユニット
１１、１２ プレート
１３ ポスト
１４ 固定手段
１６ 圧着バー
２０ プレス

Claims (11)

1. 垂直断面に交差する方向に延びるスリットが形成された板状の上下部のプレートと、
   前記各プレートの対応面に上下端部が密着するように結合されて前記上下部のプレートを水平に支持する複数のポストと、
   前記ポストと前記プレートの接触部位に取り付けられたボルトおよびこれを覆うボタンからなる固定手段と、
   下部の前記プレートの底面に取り付けられ、下方に積層されたセラミックシートの上面を押圧する圧着バーと、
   を含むセラミックシートの積層ユニット。
2. 前記スリットは、前記プレートを貫通しているか任意の深さまで穿孔されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックシートの積層ユニット。
3. 前記プレートは、前記ポストの端部を結合するためのポスト結合孔を備え、その内側に前記固定手段の、前記ポスト端部に挿入される前記ボルトが貫通するボルト挿入孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックシートの積層ユニット。
4. 前記スリットは、前記プレートに加えられる荷重の方向に対して垂直な方向に穿孔された単一の、または鉛直方向に並んで配置された複数の隙間形状部分を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
5. 前記スリットは、前記上下部のプレートの両方に形成されているか、前記上下部のプレートのうちいずれか一方に選択的に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
6. 前記スリットは、前記各プレートの垂直面からワイヤーカットまたはレーザー加工によって形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
7. 前記スリットの各端部に円形孔が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
8. 前記スリットは、一直線状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
9. 前記スリットは、任意の地点に湾曲部を備える単一または複数の曲線状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
10. 前記スリットは、１つ以上の円形孔が等間隔に配列された構成を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。
11. 前記スリットは、円形孔とその周囲に沿った湾曲部が形成された単一または複数の曲線とを有する断面形状を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載のセラミックシートの積層ユニット。

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