JP4697220B2

JP4697220B2 - 積層型電子部品の製造装置および製造方法

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Publication number: JP4697220B2
Application number: JP2007332640A
Authority: JP
Inventors: 裕井関; 彰文藤田; 篤志吉村; 毅彦三浦
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2008124487A

Description

本発明は積層型電子部品の製造装置および製造方法に関する。

積層型電子部品、例えば積層セラミックコンデンサなどの製造は、一般に、複数の内部電極をマザーセラミックグリーンシートの表面に印刷する工程と、このマザーセラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを加圧密着させてマザーセラミック積層ブロックを形成するプレス成形工程と、マザーセラミック積層ブロックを内部電極の配置に合わせてカットし、個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程と、カットした積層セラミックチップを焼成する工程と、焼成した積層セラミックチップに外部電極を形成する工程とを順次経て行なわれる。

ここに、狭偏差の静電容量のコンデンサを歩留まり良く製造するために、例えば特許文献1に記載の製造方法が知られている。この製造方法は、セラミックグリーンシートの表面に内部電極を形成した後、その面積をインラインで測定し、所望の静電容量が得られるように、セラミックグリーンシートの積層枚数を算出する方法である。

しかしながら、従来の方法では、内部電極の面積を測定し、その面積データに基づいて積層枚数を算出しているが、セラミックグリーンシートの厚みについては一定の厚みで形成されたものとして算出されており、セラミックグリーンシートの厚みの変動による静電容量の変化については考慮されていなかった。

また、内部電極の面積を測定する際には、ＣＣＤカメラなどを用いるが、従来のＣＣＤカメラは画素形状が長方形でかつ画素が長方格子状に配置されているので、ＣＣＤカメラの縦横の解像度が異なり、測定精度が悪いという問題もあった。
特開平９−２２８３０号公報

そこで、本発明は、狭偏差の内部電極を高歩留まりで製造することができる積層型電子部品の製造装置および製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、第１の発明に係る積層型電子部品の製造装置は、
セラミックグリーンシートの厚みを測定するシート厚測定部と、
前記セラミックグリーンシートの表面に形成された内部電極を撮像する内部電極撮像部と、
前記シート厚測定部の厚みデータと前記内部電極撮像部の撮像データから得られた面積データに基づいて、積層枚数を算出する演算処理部と、
搬送されてきたセラミックグリーンシートから矩形状ワークシートを切り出して積層する積層部と、
を備え、
前記各部がセラミックグリーンシートを所定のピッチで間欠搬送するインラインを構成するとともに、内部電極の撮像を間欠搬送ごとに行い、
前記演算処理部においては、前記シート厚測定部と前記内部電極撮像部で得られたシート厚みデータと内部電極の面積データをメモリに記憶し、前記積層部によって切り出される矩形状ワークシートのシート厚および内部電極の面積を、間欠搬送ピッチと間欠搬送回数とに基づいて前記メモリから読み出し、かつ、セラミックグリーンシートの厚みの累積平均値と内部電極の面積の累積平均値とに基づいて所望の静電容量を得るための積層枚数を求めるとともに、積層方向に対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように逆算して所望の静電容量を得るための重なり量を求め、
前記積層部においては、前記演算処理部で求めた重なり量となるように全ての内部電極の対向面積を調整して積層すること、
を特徴とする。

ここで、各部がインラインを構成するとは、積層型電子部品の製造装置に必要な各部が連続化したラインを構成し、少なくとも一つの部で得られた結果を他の部に連続的または自動的にフィードバックあるいはフィードフォワードすることを意味する。なお、それに対し、オフラインを構成するとは、各部の少なくとも一つ（例えばシート厚測定部）を、サンプリングされた、例えば内部電極が形成されたセラミックグリーンシートに適用し、そこで得られた結果をフィードバックあるいはフィードフォワードするのに、ラインを一旦停止させるといった、非連続化または非自動化したラインを構成することを意味する。

また、第２の発明に係る積層型電子部品の製造方法は、
セラミックグリーンシートの厚みを測定する工程と、
前記セラミックグリーンシートの表面に形成された内部電極を撮像する工程と、
前記セラミックグリーンシートの厚みデータと前記内部電極の撮像データから得られた面積データに基づいて、積層枚数を演算処理により算出する工程と、
前記算出された積層枚数となるように搬送されてきたセラミックグリーンシートから矩形状ワークシートを切り出して積層する工程と、
を備え、
前記各工程がセラミックグリーンシートを所定のピッチで間欠搬送するインラインで行われるとともに、内部電極の撮像が間欠搬送ごとに行われ、
前記演算処理工程においては、前記測定工程と前記撮像工程で得られたシート厚みデータと内部電極の面積データをメモリに記憶し、切り出される矩形状ワークシートのシート厚および内部電極の面積を、間欠搬送ピッチと間欠搬送回数とに基づいて前記メモリから読み出し、かつ、セラミックグリーンシートの厚みの累積平均値と内部電極の面積の累積平均値とに基づいて所望の静電容量を得るための積層枚数を求めるとともに、積層方向に対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように逆算して所望の静電容量を得るための重なり量を求め、
前記積層工程においては、前記演算処理工程で求めた重なり量となるように全ての内部電極の対向面積を調整して積層すること、
を特徴とする。

ここで、各工程がインラインで行われているとは、積層型電子部品の製造方法に必要な各工程が連続化したラインで行われ、少なくとも一つの工程で得られた結果を他の工程に連続的または自動的にフィードバックあるいはフィードフォワードすることを意味する。なお、それに対し、オフラインで行われるとは、各工程の少なくとも一つ（例えばシートの厚みを測定する工程）を、サンプリングされた、例えば内部電極が形成されたセラミックグリーンシートに適用し、そこで得られた結果をフィードバックあるいはフィードフォワードするのに、ラインを一旦停止させ、非連続的または非自動的に行うことを意味する。

シート厚測定部は、シート毎にセラミックグリーンシートの厚みを測定してもよい。あるいは、全部のシートの中から１枚もしくは数枚のセラミックグリーンシートを選択して厚みを測定してもよい。さらに、セラミックグリーンシートの表面に内部電極を形成する内部電極形成部や工程をインラインに設けてもよい。また、セラミックグリーンシートは、ロール状に巻かれているものでもよいし、カード状の印刷済みのものでもよい。

以上の構成により、セラミックグリーンシートのシート厚測定と内部電極の面積測定とをインラインで行ない、セラミックグリーンシート厚と内部電極面積の測定値を逐次フィードフォワードしてセラミックグリーンシートの積層枚数を算出し、積層する。これにより、静電容量のばらつきが小さいコンデンサを高歩留まりで製造することができる。

このとき、画素形状が正方形でかつ画素が正方格子状に配置されているＣＣＤカメラによって、内部電極を撮像することにより、ＣＣＤカメラの縦横の解像度が等しくなり、測定精度が良くなる。

また、ＣＣＤカメラの１画素当たりの被写体の縦寸法および横寸法を、略円柱部材（例えば金属ピンゲージ）を用いて寸法校正することにより、高精度な寸法校正が可能となる。特に、ＣＣＤカメラの画素形状が正方形であれば、ＣＣＤカメラの縦横の解像度が等しくなり、寸法校正がし易くなる。

また、積層方向に対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように、セラミックグリーンシートを積層することにより、例えば最上層のみのずらし積層した積層体よりも浮遊容量のバラツキが小さくなるため、静電容量精度が向上する。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、セラミックグリーンシートのシート厚測定と内部電極の面積測定とをインラインで行ない、シート厚と内部電極面積の測定値を逐次フィードフォワードしてセラミックグリーンシートの積層枚数を算出する。これにより、静電容量のばらつきが小さいコンデンサを高歩留まりで製造することができる。

また、ＣＣＤカメラの１画素当たりの被写体の縦横寸法を、略円柱部材を用いて寸法校正することにより、高精度な寸法校正が可能となる。特に、ＣＣＤカメラの画素形状が正方形であれば、ＣＣＤカメラの縦横の解像度が等しくなり、寸法校正がし易くなる。

以下、本発明に係る積層型電子部品の製造方法および製造装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、積層型電子部品として、積層型セラミックコンデンサを例にして説明するが、積層型ＬＣフィルタや積層型ＬＣノイズフィルタ、積層型高周波モジュールなどのコンデンサを内蔵する積層型電子部品、あるいは、積層型サーミスタや積層型バリスタのような積層型電子部品であってもよい。

図１は、積層セラミックコンデンサ用製造装置１の概略構成図である。この製造装置１は、目標の静電容量のコンデンサを製造するために、インラインでセラミックグリーンシートのシート厚とセラミックグリーンシート上に形成された内部電極面積を精度良く測定し、その測定値に基づいて積層するものである。製造装置１は、シート供給部２と、シート厚測定部３と、内部電極撮像部４と、積層部５と、排出部６とで構成されている。なお、シート厚測定部３と、内部電極撮像部４の順は逆でもよい。

まず、積層セラミックコンデンサの構造設計に基づき、設計による対向する内部電極の重なり量ＳＳ、積層枚数（ｎ―１）’、セラミックグリーンシート厚ｔ’で、事前の先行試作を行い、セラミックグリーンシートの比誘電率εを以下の（１）式により得る。

ε＝Ｃ’×ｔ’／｛ε₀×（ｎ―１）’×ＳＳ｝…（１）
ただし、ε₀：真空中の誘電率
Ｃ’：試作による静電容量値

一方、長尺のキャリアフィルム付きセラミックグリーンシート４６上にロールｔｏロール方式でスクリーン印刷を行い、セラミックグリーンシート４６の表面に複数の内部電極４７（図４参照、ただし、図４には一つの内部電極４７しか記載されていない。）を一定ピッチ（印刷ピッチ）で形成し、ロール状に巻き取り、印刷済みセラミックグリーンシート１００を用意する。

供給部２の供給ローラ１１に印刷済みセラミックグリーンシート１００をセットし、供給ローラ１１から印刷済みセラミックグリーンシート１００の印刷ピッチで間欠送りされた印刷済みセラミックグリーンシート１００は、シート厚測定部３へ送り込まれる。シート厚測定部３では、放射線方式やレーザ方式の非接触膜厚測定ヘッド２１によって、セラミックグリーンシート４６の厚みが間欠送り毎に逐次測定される。セラミックグリーンシート４６の測定位置はセラミックグリーンシート４６の幅方向に対して中央付近で、長手方向に対しては印刷ピッチ間の非印刷部分で測定することが好ましい。また、膜厚測定装置はマイクロメータなどのような接触式膜厚計により測定してもよい。グリーンシート厚測定値は、演算処理装置５１のメモリに記憶される。

次に、厚みが測定された印刷済みセラミックグリーンシート１００は、内部電極撮像部４へ搬送される。搬送された印刷済みセラミックグリーンシート１００を測定テーブル３０に真空吸引や静電気などで固定し、ＣＣＤカメラ３１によって、内部電極４７が間欠送り毎に逐次撮像され、演算処理装置５１にて後述の方法で面積値を算出し、内部電極面積測定値として演算処理装置５１のメモリに記憶される。

内部電極４７の測定方法としては、以下のような種々の方法がある。第１の方法は、積層セラミックコンデンサを構成する全てのセラミックグリーンシート１００において、１シート内の少なくとも２箇所を撮像して測定する。そして、少なくとも２箇所でそれぞれ測定された複数の内部電極４７の実測値から中央値（メジアン）を算出して面積代表値とする。

第２の方法は、積層セラミックコンデンサを構成するセラミックグリーンシート１００のうち、１シート内の少なくとも４箇所を撮像して測定する。そして、少なくとも４箇所でそれぞれ測定された複数の内部電極４７の実測値から最大値および最小値を除いた後、平均値を算出して面積代表値とする。

第３の方法は、前記第１または第２の方法で、１シート内の中央値または平均値を算出した後、その中央値または平均値を、さらに全てのシートにおいて中央値または平均値を算出して面積代表値とする。

ＣＣＤカメラ３１には、例えばノンインターレース（線順次走査）による全画素出力方式（画素数が１００万画素以上）のものが使用される。これにより、画素単位での撮像タイミング差が隣接画素領域で最小となり、内部電極の面積を少ない誤差で測定することができる。さらに好ましくは、開口数（ＮＡ）が０．０５以上の高倍率テレセントリック系レンズ（低歪みレンズ）を取り付けたＣＣＤカメラが使用される。高倍率化による解像度低下と画像歪みを防止するためである。図４に示すように、ＣＣＤカメラ３１は、画素３２の形状が正方形でかつ画素３２が正方格子状に配置されている。これにより、ＣＣＤカメラ３１の縦横の解像度が等しくなり、測定精度を良くすることができる。

撮像の際には、照明装置２９からの光を、被写体の内部電極４７に照射する。照明装置２９は、リング状のものが好ましく、リングファイバー照明、ＬＥＤ照明、ハロゲン照明、キセノン照明、蛍光灯照明など１００００ルクス以上の照度を有するものが用いられる。さらに、照明装置２９は、照度の安定のために、照度フィードバック機能が付いているものが好ましい。

内部電極４７の像は、高倍率テレセントリック系レンズで拡大された後、ＣＣＤカメラ３１で撮像される。得られた内部電極４７の画像は、後で詳細に説明するように、モニタ２７に映し出されるとともに、演算処理装置５１により２５６階調グレー処理される。さらに、演算処理装置５１はグレー処理された内部電極４７の画像データを、予め設定した閾値にて二値化した後、閾値以下の画素３２の数をカウントして画素数を総和する。次に、予め寸法校正によって得られている１画素当たりの被写体面積値を画素数の総和に乗じて内部電極４７の面積を算出する。

演算処理装置５１内では、シート厚測定位置と内部電極撮像位置の距離と、搬送されるピッチ（印刷ピッチ）と、搬送回数から、シート厚と内部電極を撮像した部位と間欠搬送中の印刷済みセラミックグリーンシート１００の部位を一致させて管理制御される。前述の測定回数は測定タイムラグから算出してもよい。

同一部位のシート厚と内部電極面積の両者を測定した時点で、後述の方法により所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）を決定する。

印刷済みセラミックグリーンシート１００は、積層部５へ搬送される。ここで、打抜きヘッド４１，４２によって、供給部２より搬送される印刷ピッチ間隔で長尺のキャリアフィルム付き印刷済みセラミックグリーンシート１００から矩形状ワークシート４６ａを切り出すと同時にキャリアフィルムから剥離される。切り出された矩形状ワークシート４６ａ（表面には複数の内部電極４７が形成されている）は、プレス金型４３内に積み重ねられる。これらの工程を先に算出した積層枚数（ｎ―１）の小数点以下切り上げた回数実施し、積層する。

所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）の決定方法は種々の方法があるが、代表例として２つの方法を以下に説明する。

〔代表例１〕
演算処理装置５１に印刷ピッチ搬送毎に入ってくる、セラミックグリーンシート４６の厚みの累積平均値ｔ（印刷ピッチ毎測定されたシート厚の平均値）と内部電極４７の面積の累積平均値Ｓ（印刷ピッチ毎測定された内部電極面積の平均値）とに基づいて、積層枚数（ｎ―１）を以下の（２）式により算出する。

（ｎ―１）＝（Ｃ×ｔ）／｛ε₀×ε×ＳＳ×（１＋Ａ×（Ｓ―Ｓ’）／Ｓ’）｝…（２）
ただし、（ｎ―１）：所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数
Ｃ：所望の静電容量
ε₀：真空中の誘電率
ε：事前の先行試作によって前述の（１）式により求めた比誘電率
ＳＳ：先行試作で実施した設計による対向する内部電極の重なり量
Ａ：面積係数（０〜１に原料種によって設定する。先行試作経験値により任意に設定。）
Ｓ’：事前の先行試作時の内部電極面積
※ｔとＳ以外の値は、事前に演算処理装置５１に予め入力しておく。

先行試作で実施した設計による対向する内部電極の重なり量ＳＳで前記積層枚数（ｎ―１）の小数点以下切り下げの積層枚数分積層し、最終層積層時に、対向する内部電極の重なり量を調整するように、積層枚数（ｎ―１）の小数点以下の値に応じて、打抜きヘッド４１，４２の打抜き位置をずらすか、もしくはこれまでと同位置で打抜いて積層位置をずらすかのどちらかにより、内部電極を調整する（いわゆる、ずらし積層）を行い、積層する。これにより、所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）に対応した積層体を得る。この方法は、最新のシート厚と内部電極面積の両者を測定した部位が、次の打抜きおよび積層部５に搬送到達するまでに、所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）が決定できない場合に有効である。

最終積層した部位までのシート厚測定値と内部電極面積測定値までをグループ化し、グループ化完了した時点で、それまでの前記累積平均値ｔと累積平均値Ｓはリセットして、新たに累積平均を開始し、次の積層体形成を繰り返す。

〔代表例２〕
代表例２の方法は、シート厚と内部電極面積の両者を測定した部位が、所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）の小数点以下切り上げ分の部位を測定しており、最新のシート厚と内部電極面積の両者を測定した部位が、次の打抜きおよび積層部５に搬送到達するまでに、所望の静電容量Ｃを得るための積層枚数（ｎ―１）を決定できる場合（プール部等がある場合）の方法である。全層の対向する内部電極の重なり量ＳＳ’が均等になるよう逆算し（積層枚数（ｎ―１）が自然数値となるように逆算し）、その対向する内部電極の重なり量ＳＳ’になるように、前記ずらし積層方式により全層（積層枚数（ｎ―１）の小数点以下切り上げした枚数）積層して積層体を得る。この方法により得られた積層体は、対向する内部電極の重なり量が均一であるので、最上層のみのずらし積層した積層体よりも浮遊容量のバラツキが小さくなる為、静電容量精度が向上する利点がある。

このように、インラインでセラミックグリーンシート４６の厚みｔと内部電極４７の面積Ｓを逐次測定し、得られた測定値に基づいて静電容量設計にフィードフォワードし、ずらし積層することにより、所望の静電容量Ｃを有する積層セラミックコンデンサを精度良く得ることができる。

積み重ねられた矩形状ワークシート４６ａは、図示しないプレス機で加圧密着されて未焼成のセラミック積層ブロックとされる。ワークシート４６ａを切り出した後の長尺のセラミックグリーンシート４６は排出部６に搬送され、巻取りローラ１２に巻き取られる。

また、図２は、積層セラミックコンデンサ用製造装置７の概略構成図である。この製造装置７は、シート供給部２と、シート厚測定部３と、内部電極形成部８と、内部電極撮像部４と、乾燥部９と、積層部５と、排出部６とで構成されている。つまり、製造装置７は、前記積層セラミックコンデンサ用製造装置１に、内部電極形成部８と乾燥部９とをインラインに設けたものと同様のものである。

以上の構成により、印刷と積層の連続工程化が可能となり、製造環境のクリーン度を改善することができる。この結果、埃などの不純物が製造工程中に侵入するおそれが小さくなる。また、印刷精度向上（均一印刷）のための印刷条件へのフィードバックが可能となる。さらに、印刷ミス部位が出たら、フィードフォワードにより追加印刷できる。内部電極を形成したセラミックグリーンシートの積み重ねの途中に未印刷セラミックグリーンシートを挿入する積層構造の場合に特に有効である。

以下、この製造装置７を使って積層セラミックコンデンサを製造する方法について説明する。

シート供給部２において、長尺のキャリアフィルム付セラミックグリーンシート４６は、供給ローラ１１にロール状に巻かれている。供給ローラ１１から一定な打抜きのピッチで間欠送りされたセラミックグリーンシート４６は、シート厚測定部３へ送り込まれる。シート厚測定部３では、放射線方式やレーザ方式の非接触膜厚測定ヘッド２１によって、セラミックグリーンシート４６の厚みがシート供給部２から搬送される一定ピッチ間隔で逐次測定される。

次に、厚みが測定されたセラミックグリーンシート４６は、内部電極形成部８へ搬送される。ここで、印刷台２５上のセラミックグリーンシート４６にスクリーン印刷版（図示せず）を被せ、スキージ２６で導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、セラミックグリーンシート４６の表面に複数の内部電極４７（図４参照）をシート供給部２から搬送される一定ピッチ間隔で形成する。その後、内部電極撮像部４でセラミックグリーンシート４６を測定テーブル３０に真空吸引や静電気などで固定し、ＣＣＤカメラ３１で内部電極４７をシート供給部２から搬送される一定ピッチ間隔で撮像する。

次に、セラミックグリーンシート４６は、乾燥部９へ搬送される。乾燥部９では、ファンヒータや赤外線ヒータやホットプレート等の熱源４０からの熱風や遠赤外線や熱によって内部電極４７を乾燥させる。乾燥はセラミックグリーンシート４６の上面のみでなく、必要に応じて下面のみや、上下面から行ってもよい。内部電極４７を乾燥したセラミックグリーンシート４６は、積層部５へ搬送される。ここで、打抜きヘッド４１，４２によって、長尺のキャリアフィルム付きセラミックグリーンシート４６から矩形状ワークシート４６ａが切り出されると同時にキャリアフィルムから剥離される。切り出された矩形状ワークシート４６ａ（表面には複数の内部電極４７が形成されている）は、プレス金型４３内に積み重ねられる。これらの工程を先に算出した積層枚数（ｎ―１）の小数点以下切り上げた回数実施し、積層する。

また、図３は、カード方式タイプの積層セラミックコンデンサ用製造装置２００の概略構成図である。この装置２００は、シート供給部２と、シート厚測定部３と、内部電極撮像部４と、積層部５とで構成されている。

シート供給部２に、矩形状の印刷済みセラミックグリーンシートカード２０１をセットする。この後、印刷済みセラミックグリーンシートカード２０１は、順次、シート厚測定部３、内部電極撮像部４、積層部５に搬送される。

この積層セラミックコンデンサ用製造装置２００は、ロールｔｏロールタイプの前記装置１，７とは異なり、ワークシート４６ａの積み重ねが印刷順に依存せず、シート厚や内部電極面積値により、都合の良いグループ（セラミックグリーンシートカード２０１）で積層することができる。また、内部電極を形成したワークシート４６ａの積み重ねの途中に未印刷セラミックグリーンシートを挿入したり、他の電極パターンを印刷したりする場合にも対応可能である。さらに、対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように、ワークシート４６ａを積層する場合にも適している。

こうして得られた未焼成のセラミック積層ブロックは、内部電極４７の配置に合わせてカットされ、個々の積層セラミックチップとされる。切り出された積層セラミックチップは焼成され、外部電極が形成されて製品（積層セラミックコンデンサ）とされる。

ここに、画像処理方法の一例について詳説する。まず、セラミックグリーンシート４６の表面にスクリーン印刷により内部電極４７を形成した校正基準電極シートを用意する。この校正基準電極シートを照明装置２９で照らしながら、ＣＣＤカメラ３１で撮像する。得られた画像はモニタ２７に映し出される。モニタ２７に映し出された内部電極４７がハレーションを起こさなくなるまで、照明装置２９の照度や照明角度（高さ）を調整する。つまり、内部電極４７からの直接照明反射を抑えた一定の照明による画像にする。

このようにして、照明が設定された状態で、再度、校正基準電極シートの内部電極４７をＣＣＤカメラ３１で撮像し、図４に示すように撮像画像を演算処理装置５１で２５６階調グレー処理（階調０：黒色、階調２５５：白色）し、グレーレベルの輝度ヒストグラムを算出し、モニタ２７に映し出す。この輝度ヒストグラム（基準輝度ヒストグラム）は、図５に示すように、セラミックグリーンシート４６と内部電極４７の２種類の色によって大きく二つのピークＰ１，Ｐ２を有している。つまり、セラミックグリーンシート４６は白色に近く、例えば階調が２４０〜２５０の位置に輝度大側ピークＰ２を形成する。内部電極４７は、黒色に近く、例えば階調が６０〜７０の位置に輝度小側ピークＰ１を形成する。

この二つのピークＰ１，Ｐ２の位置の再現性は高く、この二つのピークＰ１，Ｐ２の位置で以後の輝度校正を行う。すなわち、次の画像処理前に校正基準電極シートを再び撮像し、この撮像画像の輝度ヒストグラム（二つのピークＰ１’、Ｐ２’の位置）が、演算処理装置５１に予め記憶しておいた前記基準輝度ヒストグラムの二つのピークＰ１，Ｐ２の位置に一致することを確認する。位置がずれていれば、照明装置２９の照度を調整して基準輝度ヒストグラムの二つのピークＰ１，Ｐ２に合わせる。

そして、内部電極４７の面積を測定する（二値化閾値を使用する）際には、二つのピークＰ１とＰ２の間の階調を閾値として測定する。閾値としては、｛（ピークＰ１の階調）＋（ピークＰ２の階調）｝×０．４〜０．６程度の階調が好ましい。例えば、閾値を階調１００とすると、この閾値を境にして、２５６階調にグレー処理された撮像画像を、「黒」と「白」に分割する。すなわち、階調０〜１００の場合（内部電極４７の部分）は「黒」とし、階調１０１〜２５５の場合（セラミックグリーンシート４６の部分）は「白」と判定する。なお、内部電極４７に印刷ニジミやカスレなどの印刷微小欠陥がある場合には、その微小欠陥が存在している位置に相当するＣＣＤカメラ３１の画素（例えば、図４の中で斜線で表示した画素）３２の階調が閾値１００を超えるので、「白」と判定される。

次に、「黒」の画素数をカウントして求めた数に予め校正しておいた１画素当たりの被写体面積（１０μｍ²以下が好ましく、例えば１μｍ²）を乗じて内部電極４７の面積を正確に算出する。このように、複雑な演算を必要とすることなく、輝度ヒストグラムの二つのピークＰ１，Ｐ２の位置のみで輝度校正をすることができる。この方式を採用することにより、印刷微小欠陥（印刷ニジミ、カスレ）も考慮した測定ができるので、積層型コンデンサのような小さな内部電極面積を正確に測定することができる。

また、ＣＣＤカメラ３１の１画素当たりの被写体の縦横寸法は、以下に説明する寸法校正（寸法既知である寸法基準被写体を撮像、測定して、それに対応する画素数から計算）により得られる。図６に示すように、校正治具８０は、ベース台８２と、ベース台８２の中央の位置に樹設された円柱部材（例えば金属ピンゲージ）８１とで構成されている。校正治具８０は、校正作業の際に、測定テーブル３０の上面に設けた凹部３０ａ内に収容されて使用される。円柱部材８１は経時変化や環境変化の影響の少ない材質（例えば金属、樹脂）であることが好ましい。その横断面は、ＣＣＤカメラ３１の視野に収まる大きさで、その断面形状は略真円であることが好ましく、金属ピンゲージが適している。円柱部材８１の頭頂面８１ａは平面状に研磨され、この頭頂面８１ａの位置が撮像時の内部電極４７の位置と略一致するように円柱部材８１の高さ寸法が設定される。内部電極４７の厚さは数μｍと薄いので、実用上グリーンシート面４６と一致させてもよい。円柱部材８１はＣＣＤカメラ３１の１画素の縦横寸法校正の基準となるものである。

一方、ベース台８２の上面８３は、ＣＣＤカメラ３１の視野より広面積に設定されている。例えば視野１ｍｍ角に対して、上面８３を５ｍｍ角以上の広さに設定する。そして、この上面８３は、レイデント処理などによる黒色のつや消し処理、あるいは、塗装、コーティング、黒染めなどの表面処理が施され、照明反射が抑えられている。これにより、円柱部材８１の頭頂面８１ａを撮像したとき、撮像画像の背景が略黒色になり、頭頂面８１ａの輪郭が明確になる。従って、正確な画素数計測（画像処理）ができ、高精度な寸法校正が可能になる。

以上の構成からなる校正治具８０において、円柱部材８１の頭頂面８１ａを、ＣＣＤカメラ３１の画素配列に対応する縦方向（Ｙ方向）の直径Ｄ２と、横方向（Ｘ方向）の直径Ｄ１とを正確に測定する。測定には、工具顕微鏡、マイクロメータ、ノギス等の測長機が使用される。

次に、校正治具８０を測定テーブル３０の凹部３０ａ内にセットした後、ＣＣＤカメラ３１にて頭頂面８１ａを撮像する。このとき、照明装置２９の照度は、前述の基準輝度ヒストグラムを利用した調整方法により調整される。得られた頭頂面８１ａの画像は、図７に示すように、モニタ２７に映し出されるとともに、演算処理装置５１により処理され、頭頂面８１ａの縦方向（Ｙ方向）の直径Ｄ２および横方向（Ｘ方向）の直径Ｄ１が、ＣＣＤカメラ３１の画素配列の縦方向（Ｙ方向）、横方向（Ｘ方向）にそれぞれ対応する画素数をカウントする。そして、以下の（３）式および（４）式から１画素当たりの被写体の縦横寸法を算出する。

（１画素当たりの被写体の縦寸法）＝（予め測長機で測定しておいた頭頂面８１ａの縦方向の直径Ｄ１）／（縦方向の画素数）…（３）
（１画素当たりの被写体の横寸法）＝（予め測長機で測定しておいた頭頂面８１ａの横方向の直径Ｄ２）／（横方向の画素数）…（４）

このとき、ＣＣＤカメラ３１の画素形状が正方形であるので、縦方向（Ｙ方向）の解像度と横方向（Ｘ方向）の解像度が等しくなり、寸法校正がし易い。さらに、校正治具８０の円柱部材８１は３次元構造であるため、ＣＣＤカメラ３１の焦点が合い易いという利点がある。また、円柱部材として用いられている金属ピンゲージ８１の真円度が高いため、ＣＣＤカメラ３１の画素配列軸がずれていても高精度な寸法校正を行うことができる。

なお、校正治具は、図６に示すように、円柱部材８１をベース台８２に樹設した構造に限るものではなく、測定テーブル３０に直接に円柱部材８１を埋め込む構造であってもよい。この場合、円柱部材８１の頭頂面８１ａの周辺部の測定テーブル３０上面を凹ませば、頭頂面８１ａと測定テーブル３０上面との間に遠近差が生じ、校正作業がし易くなる。また、校正治具８０を測定テーブル３０と交換してもよい。さらに、図８に示すように、略真円穴９１を中央部に設けた矩形状校正治具９０であってもよい。穴９１は、ドリル、レーザ、ウォータジェット、放電加工などによって開けられる。この穴９１はＣＣＤカメラ３１の１画素の縦横寸法校正の基準となるものである。貫通穴として、ＣＣＤカメラ３１とは逆側から平行光を当てて校正をしてもよい。校正治具９０は、構成部品点数が少なく、治具組み立て精度の影響を受けないので容易に安価に校正治具を製作することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、図２に示した前記実施形態は、スクリーン印刷された内部電極を乾燥する前に、電極面積を測定しているが、乾燥部９を通って乾燥後に電極面積を測定してもよい。また、前記実施形態では、シート厚を測定した後に、内部電極面積を測定しているが、逆の工程順でもよい。さらに、内部電極はスクリーン印刷の他に、グラビア印刷、スパッタリング、フォトリソグラフィ、めっき等で形成してもよい。

また、前記実施形態は、ＣＣＤカメラ３１の視野に一つの内部電極４７を入れて撮像し、画像処理しているが、必ずしもこれに限るものではない。例えば、一つの内部電極４７を複数の領域に分け、各領域を同一ＣＣＤカメラもしくは複数台の同倍率に調整したＣＣＤカメラにて撮像し、各領域の面積を前記実施形態のようにして求め、各領域の面積の和を内部電極面積とする。これにより、間接的にＣＣＤカメラの１画素当たりの分解能を上げることができ、さらに高倍率な面積測定が可能になる。

あるいは、ＣＣＤカメラ３１の視野に複数の内部電極４７を入れて撮像し、演算処理装置５１で２５６階調グレー処理を行う。次に、予め設定した閾値により二値化処理し、閾値以下の画素の塊と予め設定した内部電極面積の上限値および下限値にてフィルタリングして複数の内部電極の塊を判断し、個々の内部電極面積を前記実施形態のようにして求める。あるいはフィルタリング後の複数の内部電極面積の総和を求め、視野内の内部電極数で割って１個当たりの内部電極面積を求める。これにより、１回の撮像で複数の内部電極の面積を求めることができるため、面積測定時間を短縮できる。また、ＣＣＤカメラ１台で複数の内部電極の面積を同時に測定するため、カメラ、レンズ、照明などの機械装置のばらつきがなく、電極相互間で誤差の少ない面積測定を行うことができる。

本発明に係る積層型電子部品の製造装置の一実施形態を示す概略構成図。本発明に係る積層型電子部品の製造装置の別の実施形態を示す概略構成図。本発明に係る積層型電子部品の製造装置のさらに別の実施形態を示す概略構成図。ＣＣＤカメラの画素形状および画素配列を示す説明図。グレーレベルの輝度ヒストグラムを示すグラフ。（Ａ）は寸法校正治具を示す平面図、（Ｂ）はその正面図。図６に示した治具を用いた寸法校正方法を示す説明図。（Ａ）は寸法校正治具の変形例を示す平面図、（Ｂ）はその正面図。

符号の説明

１，２００…積層セラミックコンデンサ用製造装置
２…シート供給部
３…シート厚測定部
４…内部電極撮像部
５…積層部
６…排出部
７…積層セラミックコンデンサ用製造装置
８…内部電極形成部
３１…ＣＣＤカメラ
３２…画素
４６…セラミックグリーンシート
４７…内部電極
５１…演算処理装置
８０，９０…校正治具
８１…円柱部材
１００…印刷済みセラミックグリーンシート

Claims

セラミックグリーンシートの厚みを測定するシート厚測定部と、
前記セラミックグリーンシートの表面に形成された内部電極を撮像する内部電極撮像部と、
前記シート厚測定部の厚みデータと前記内部電極撮像部の撮像データから得られた面積データに基づいて、積層枚数を算出する演算処理部と、
搬送されてきたセラミックグリーンシートから矩形状ワークシートを切り出して積層する積層部と、
を備え、
前記各部がセラミックグリーンシートを所定のピッチで間欠搬送するインラインを構成するとともに、内部電極の撮像を間欠搬送ごとに行い、
前記演算処理部においては、前記シート厚測定部と前記内部電極撮像部で得られたシート厚みデータと内部電極の面積データをメモリに記憶し、前記積層部によって切り出される矩形状ワークシートのシート厚および内部電極の面積を、間欠搬送ピッチと間欠搬送回数とに基づいて前記メモリから読み出し、かつ、セラミックグリーンシートの厚みの累積平均値と内部電極の面積の累積平均値とに基づいて所望の静電容量を得るための積層枚数を求めるとともに、積層方向に対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように逆算して所望の静電容量を得るための重なり量を求め、
前記積層部においては、前記演算処理部で求めた重なり量となるように全ての内部電極の対向面積を調整して積層すること、
を特徴とする積層型電子部品の製造装置。
さらに、前記セラミックグリーンシートの表面に内部電極を形成する内部電極形成部が前記内部電極撮像部の前段に設けられるとともに、前記内部電極の乾燥部が前記内部電極撮像部の後段に設けられ、かつ、前記内部電極形成部と前記乾燥部とが前記インラインを構成していることを特徴とする請求項１に記載された積層型電子部品の製造装置。
前記内部電極撮像部は、内部電極を直接撮像するものであって、画素形状が正方形でかつ画素が正方格子状に配置されているＣＣＤカメラを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された積層型電子部品の製造装置。
前記ＣＣＤカメラの１画素当たりの縦寸法および横寸法が、略円柱部材を用いて寸法校正されていることを特徴とする請求項３に記載された積層型電子部品の製造装置。
さらに、前記セラミックグリーンシートの表面に内部電極を形成する内部電極形成部が前記シート厚測定部と前記内部電極撮像部との間に設けられ、セラミックグリーンシートの厚みの測定をセラミックグリーンシートの幅方向に対して中央付近で行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載された積層型電子部品の製造装置。
前記シート厚測定部が、カード状の印刷済みセラミックグリーンシートの厚みを測定し、前記内部電極撮像部が、前記カード状の印刷済みセラミックグリーンシートの表面に形成された内部電極を撮像し、前記積層部が、積層方向に対向する前記内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように、前記カード状の印刷済みセラミックグリーンシートを積層することを特徴とする請求項１に記載された積層型電子部品の製造装置。
セラミックグリーンシートの厚みを測定する工程と、
前記セラミックグリーンシートの表面に形成された内部電極を撮像する工程と、
前記セラミックグリーンシートの厚みデータと前記内部電極の撮像データから得られた面積データに基づいて、積層枚数を演算処理により算出する工程と、
前記算出された積層枚数となるように搬送されてきたセラミックグリーンシートから矩形状ワークシートを切り出して積層する工程と、
を備え、
前記各工程がセラミックグリーンシートを所定のピッチで間欠搬送するインラインで行われるとともに、内部電極の撮像が間欠搬送ごとに行われ、
前記演算処理工程においては、前記測定工程と前記撮像工程で得られたシート厚みデータと内部電極の面積データをメモリに記憶し、切り出される矩形状ワークシートのシート厚および内部電極の面積を、間欠搬送ピッチと間欠搬送回数とに基づいて前記メモリから読み出し、かつ、セラミックグリーンシートの厚みの累積平均値と内部電極の面積の累積平均値とに基づいて所望の静電容量を得るための積層枚数を求めるとともに、積層方向に対向する内部電極の重なり量が全ての層で均等になるように逆算して所望の静電容量を得るための重なり量を求め、
前記積層工程においては、前記演算処理工程で求めた重なり量となるように全ての内部電極の対向面積を調整して積層すること、
を特徴とする積層型電子部品の製造方法。
さらに、前記セラミックグリーンシートの表面に前記内部電極を形成する工程が前記内部電極を撮像する工程の前に行われるとともに、前記内部電極の乾燥工程が前記撮像工程の後に行われ、かつ、前記内部電極形成工程と前記乾燥工程とが前記インラインで行われていることを特徴とする請求項７に記載された積層型電子部品の製造方法。