JP4889192B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品の製造方法に関し、より詳細には、マザーのセラミック積層体から個々の積層セラミック電子部品単位の積層体を得るための工程が改良された積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品の製造に際しては、量産性を高めるためにマザーの積層体が用意される。そして、マザーの積層体が個々の積層セラミック電子部品単位の積層体に切断され、得られた積層体を焼成することにより焼結体が得られている。
【０００３】
上記マザーの積層体から個々の積層セラミック電子部品単位の積層体を切断するに際しては、切断を高精度に行う必要がある。そこで、従来、切断精度を高めるために様々な方法が試みられてきている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、図５に示す熱剥離シート１０１を用いた方法が開示されている。ここでは、切断テーブル（図示せず）上に熱剥離シート１０１を用いてセラミックグリーンシート１０２が固定されている。そして、切断に先立ちセラミックグリーンシート１０２が加熱される。加熱により、セラミックグリーンシート１０２中の樹脂バインダーが軟化し、切断が容易とされる。加熱された後にセラミックグリーンシート１０２を切断刃１０３により厚み方向に切断する。特許文献１では、上記切断刃１０３による切断位置を工夫することにより、斜め切断が防止されるとされている。
【０００５】
他方、下記の特許文献２には、図６に示す切断方法が開示されている。ここでは、加工テーブル１１１が複数の吸引口１１２を有する。この吸引口１１２により吸引することにより、粘着シート１１３が固定されている。粘着シート１１３上にマザーのセラミック積層体１１４が粘着シート１１３の粘着力により固定されている。切断に際しては、まず、マザーのセラミック積層体１１４の一端面１１４ａが基準ガイド１１５に当接されて位置決めが行われる。しかる後、上記吸引により、粘着シート１１３が加工テーブル１１１に固定される。このようにして位置決めされたマザーのセラミック積層体１１４が切断刃１１６により切断される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３３５１７０号公報
【特許文献２】
特開２０００−５８４０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、熱剥離シート１０１によりセラミックグリーンシート１０２が加工テーブル上に固定された状態で加熱及び切断が行われている。熱剥離シート１０１でセラミックグリーンシート１０２が固定されているため、切断精度が高められるとされている。しかしながら、切断を容易とするための加熱により、熱剥離シート１０１に固定されていたとしても、セラミックグリーンシート１０２がその面方向に加熱により伸びる。従って、固定に際して正確に位置決めを行ったとしても、やはり切断ずれが生じるという問題があった。従って、マザーのセラミック積層体を切断する方法に特許文献１の方法を採用したとしても、切断位置のずれを確実に防止することはできなかった。
【０００８】
マザーのセラミック積層体を切断して個々の積層セラミック電子部品単位の積層体を得る場合に切断位置がずれると、例えば図７に示す積層体１２１のように、中央に位置されるべき内部電極１２２が側面１２１ａ側に偏り、内部電極１２１の端縁が積層体１２１の側面１２１ａに露出するおそれがある。
【０００９】
他方、上記特許文献２に記載の方法では、基準ガイド１１５にマザーのセラミック積層体１１４の一端面１１４ａを当接させてマザーのセラミック積層体１１４の位置決めが果たされ、しかる後マザーのセラミック積層体１１４が固定されて切断が行われる。
【００１０】
特許文献２では言及されていないが、マザーのセラミック積層体を切断するに際しては、切断精度を高めかつ切断を容易とするために切断に先立ちマザーのセラミック積層体が加熱されるのが普通である。特許文献２に記載の方法では、加熱されたマザーのセラミック積層体を切断しようとした場合、切断に際して上記位置決めを確実に行ったとしても、位置決め後にマザーセラミック積層体が伸び、やはり切断位置がずれたりすることがあるという問題があった。
【００１１】
上記のように、従来の積層セラミック電子部品の製造方法では、マザーのセラミック積層体の切断を容易としかつ切断精度を高めるために様々な位置決め方法が採用されていたが、これらの方法を用いたとしても、セラミック積層体を高精度に切断することはできなかった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、マザーのセラミック積層体から個々の積層セラミック電子部品単位の積層体を高精度に切断することができ、従って信頼性に優れた積層セラミック電子部品を得ることができ、かつ積層セラミック電子部品の良品率を高め得る製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、複数の内部電極パターンがセラミック層を介して積層されている未焼成のマザーのセラミック積層体を用意する工程と、予熱テーブル上において、前記マザーのセラミック積層体の上面にガイドを適用せず、かつ該マザーのセラミック積層体の側面をガイドに当接させて全側面をガイドにより抑えた状態でマザーのセラミック積層体を加熱する工程と、次に、マザーのセラミック積層体を切断テーブルに搬送し、該搬送テーブル上で前記マザーのセラミック積層体を個々の積層セラミック電子部品単位の積層体に切断する工程と、前記切断により得られた積層体を焼成し、焼結体を得る工程と、前記焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、複数の内部電極パターンがセラミック層を介して積層されている未焼成のマザーのセラミック積層体を用意する工程と、前記マザーのセラミック積層体の全側面及び上面をガイドにより抑えた状態でマザーのセラミック積層体を加熱する工程と、前記マザーのセラミック積層体を個々の積層セラミック電子部品単位の積層体に切断する工程と、前記切断により得られた積層体を焼成し、焼結体を得る工程と、前記焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しつつ説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
第１の実施形態では、まず、図１（ａ）に示されている、未焼成のマザーのセラミック積層体１が用意される。マザーのセラミック積層体１は、内部に複数の内部電極２を有する。複数の内部電極２は、セラミック層を介して重なり合うように配置されている。なお、本実施例では、最終的に、後述する積層セラミックコンデンサが製造される。従って、複数の内部電極２は、セラミックコンデンサの内部電極を構成するように配置されている。
【００１９】
複数の内部電極２が埋設されたマザーのセラミック積層体１を用意する工程は、従来より周知の積層セラミックコンデンサの製造方法に従って行い得る。一例を挙げると、まず複数のマザーのセラミックグリーンシートが用意される。しかる後、マザーのセラミックグリーンシート上に内部電極２を形成するための内部電極パターンがスクリーン印刷等により形成される。内部電極パターンの印刷された複数枚のセラミックグリーンシートが積層され、さらに上下に無地のマザーのセラミックグリーンシートが積層されることにより、マザーのセラミック積層体１が得られる。
【００２０】
上記セラミックグリーンシートには、セラミック粉末の他、樹脂バインダーが可塑剤として添加されている。従って、マザーのセラミック積層体１を樹脂バインダーの軟化点以上の温度に加熱することにより、マザーのセラミック積層体１の切断を容易とすることができる。
【００２１】
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、マザーの積層体１は、予熱テーブル３上に配置された状態で上記加熱が行われる。すなわち、予熱テーブル３上にマザーのセラミック積層体１が配置され、その状態で、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ〜１ｄ、すなわち全側面がガイド４〜６で抑えられる。
【００２２】
本実施形態では、ガイド４は、Ｌ字型のガイドであり、予熱テーブル３上に固定されている。ガイド４は、内部において互いに直交している抑え面４ａ，４ｂを有する。Ｌ字型のガイド４は、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ，１ｂに当接し得るように形成されている。また、ガイド５及びガイド６は、その抑え面５ａ，６ａが平坦面とされている。抑え面５ａ，６ａがマザーのセラミック積層体１の側面１ｃ，１ｄに当接される。ガイド５，６は可動ガイドであり、駆動源としてのエアシリンダー７，８に連結されている。すなわち、エアシリンダー７，８を駆動することにより、ガイド５，６は、セラミック積層体１側に繰り出されるように構成されている。
【００２３】
マザーのセラミック積層体１の加熱に際しては、上述したように、予熱テーブル３上にまずマザーの積層体１が配置される。この場合、好ましくは、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ，１ｂをガイド４の抑え面４ａ，４ｂに当接させる。しかる後、エアシリンダー７，８を駆動し、ガイド５，６の抑え面５ａ，６ａをマザーのセラミック積層体１の側面１ｃ，１ｄに当接させる。この状態で、マザーのセラミック積層体１の全側面、すなわち側面１ａ〜１ｄがガイド４〜６に抑えられ、側面１ａ〜１ｄの外側方向への伸びが抑制される。
【００２４】
本実施形態では、上記のようにガイド４〜６によりマザーのセラミック積層体１が抑えられた状態でマザーのセラミック積層体１が加熱される。加熱は、予熱テーブル３上にマザーのセラミック積層体１を配置した構造を加熱炉内に位置しておくことにより行うことができる。もっとも、マザーのセラミック積層体１の加熱方法は特に限定されない。
【００２５】
上記加熱は、好ましくは、マザーのセラミック積層体１を構成しているセラミック組成物中に含まれている樹脂バインダーの軟化点以上の温度に加熱することにより行われ、それによってマザーのセラミック積層体１をより一層切断しやすくすることができる。
【００２６】
もっとも、加熱温度が、樹脂バインダーの軟化点より低くともよく、その場合においてもマザーのセラミック積層体１の切断性を、加熱しない場合に比べて高めることは可能である。
【００２７】
上記加熱により、マザーのセラミック積層体１は伸びようとする。しかしながら、側面１ａ〜１ｄはガイド４〜６で抑えられているため、側面１ａ〜１ｄの側方に伸びる動きが抑制され、マザーのセラミック積層体１は厚み方向に伸びることとなる。
【００２８】
しかる後、予熱テーブル３上で加熱されたマザーのセラミック積層体１が、図２に示す切断テーブル９上に搬送される。この搬送は、吸引チャックあるいは搬送プレート等の適宜の搬送手段を用いて行い得る。
【００２９】
しかる後、マザーのセラミック積層体１が切断テーブル９上において切断刃１０を用いて切断され、個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体が得られる。切断に際しては、マザーのセラミック積層体１が加熱されて軟化されているため、切断刃１０による切断を容易にかつ高精度に行うことができる。しかも、マザーのセラミック積層体１の横方向への伸びが上記のように抑制されているため、切断を高精度に行うことができる。
【００３０】
このようにして、図３（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ横断面図及び縦断面図で示す未焼成の積層体２１が得られる。積層体２１内には、内部電極２が切断により分割されて形成された複数の内部電極２２〜２６が配置されている。
【００３１】
内部電極２２〜２６は、交互に端面２１ａまたは２１ｂに引き出されている。また、積層体２１の切断を高精度に行い得るため、図３（ａ）に示されている横断面形状において、内部電極２２〜２６は確実に積層体２１内に配置されている。すなわち、内部電極２２〜２６の側縁が図３（ａ）に示す横断面図において、セラミック積層体２１の側面２１ａ，２１ｂに露出していないことがわかる。
【００３２】
次に、上記積層体２１を焼成することにより、図４に示す焼結体３１が得られる。この焼結体３１の端面３１ａ，３１ｂに外部電極３２，３３を形成することにより積層セラミックコンデンサ３４が得られる。
【００３３】
上記のように、本実施形態の製造方法によれば、加熱によりマザーのセラミック積層体１を軟化させるに際し、ガイド４〜６によりマザーのセラミック積層体１の全側面が抑えられている。従って、加熱に際してマザーのセラミック積層体１の側面の外側への伸びが規制されるため、切断テーブル９上における切断に際しての切断精度を確実に高めることができ、信頼性に優れた積層セラミックコンデンサを得ることができ、かつ積層セラミックコンデンサの良品率を大幅に高めることが可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態では、ガイド４〜６が用いられていたが、側面１ａ〜１ｄの側面外側への移動を規制し得るガイドであれば、ガイドの構造については特に限定されない。また、ガイドを駆動する駆動源についても、エアシリンダーに限らず、油圧シリンダー等の他の適宜の駆動源を用いることができる。
【００３７】
次に、具体的な実験例につき説明する。
チタン酸バリウム系セラミックスからなり、内部電極積層数が２３０枚であり、内部電極積層部の上下に配置される無地のマザーのセラミックグリーンシートの積層数がそれぞれ１４枚である多数のマザーのセラミック積層体１を用意した。なお、用意されたマザーのセラミック積層体１の厚みは０．８５〜０．９５ｍｍの範囲であった。
【００３８】
このマザーのセラミック積層体１について、上記実施形態に従って、側面１ａ〜１ｄの全てをガイド４〜６により抑えた状態で１００℃に加熱した。加熱後のマザーのセラミック積層体１の横方向への伸び量を測定した。この場合、横方向の伸び量とは、側面１ａ〜１ｄの加熱前の位置から外側へ移動した位置までの距離をいうものとし、個々のマザーのセラミック積層体１における４つの側面における伸び量の平均値を求めた。
【００３９】
他方、比較のために、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ〜１ｄを全く抑えずに同様に加熱し、横方向への伸び量を測定した。
なお、上記マザーのセラミック積層体内における隣り合う積層セラミックコンデンサの内部電極間のギャップは１５０μｍとした。また、切断刃による切断精度の伸び量は６０μｍである。従って、マザーのセラミック積層体を切断するに際し、１５０−６０＝９０μｍ以上マザーのセラミック積層体がずれた場合、図１１に示したような切断不良が生じるおそれのあることがわかる。
【００４０】
その結果、上記実施例では伸び量は２０μｍ以下であったのに対し、ガイドを用いずに抑えなかった場合には、１００μｍであった。
従って、上記実施例によれば、上記マザーのセラミック積層体の側面の横方向への伸び量が２０μｍであり、９０μｍよりも遥かに小さいため、切断不良を確実に防止し得ることがわかる。これに対して、上記比較例では、伸び量が１００μｍであるため、切断不良が生じ、図１２に示したように内部電極が個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体の側面に露出する不良の生じ得ることがわかる。
【００４１】
なお、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ〜１ｄをガイド４〜６で抑える際には、抑える力が大きすぎるとマザーのセラミック積層体１が変形し、小さすぎると予熱に際してのマザーのセラミック積層体１の伸びを十分に抑制することができない。従って、マザーのセラミック積層体１の側面１ａ〜１ｄをガイド４〜６で抑える力は、３０〜５０Ｎの範囲とすることが望ましい。また、ガイド４〜６でマザーのセラミック積層体１を抑えている期間は、切断前の予熱開始から予熱終了までの範囲とすればよい。もっとも、予熱終了後、切断の直前までガイド４〜６により側面１ａ〜１ｄを抑えていてもよい。
【００４２】
また、ガイド４〜６のマザーのセラミック積層体１に当接される面の寸法は、マザーのセラミック積層体１において内部電極が形成されている領域に相当する領域を抑え得る寸法であればよく、またガイド４〜６のマザーのセラミック積層体１に接触する面は平滑であることが好ましく、マザーのセラミック積層体の縦横の寸法において直線度が０．０１ｍｍ以下のものを用いることが望ましい。
【００４３】
また、ガイド４〜６の幅方向寸法、すなわち上下方向の寸法については、マザーのセラミック積層体１の厚み以上であればよい。ガイド４〜６の予熱テーブル３に接触する面は、平面度が０．０１ｍｍ以下のものであることが望ましい。
【００５９】
なお、上記実施形態及び実施例では、積層セラミックコンデンサの製造方法を説明したが、本発明は、例えばセラミック積層基板、セラミック積層インダクタなどの様々な積層セラミック電子部品の製造方法に用いることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る製造方法によれば、切断に先立ち、マザーのセラミック積層体の全側面をガイドにより抑えた状態でマザーのセラミック積層体が加熱される。従って、マザーのセラミック積層体の側面の外側への伸びが規制された状態でマザーのセラミック積層体が加熱により軟化される。よって、切断に際しマザーのセラミック積層体を容易に切断することができるだけでなく、切断精度を効果的に高めることができる。従って、切断不良品の発生を飛躍的に低減し得るため、信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提供することができるとともに、積層セラミック電子部品の生産性を大幅に高めることが可能となる。
【００６２】
本発明において、加熱工程が予熱テーブル上で行われ、しかる後切断テーブル上において切断が行われる場合には、多量のマザーのセラミック積層体を順次加熱及び切断することができるので、積層セラミック電子部品の生産性を高めることができる。
【００６３】
また、加熱及び切断工程が切断テーブル上で行われる場合には、両工程が１つの装置で行われるため、装置の点数の低減及びスペースの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態においてマザーのセラミック積層体を加熱する工程を説明するための部分切欠正面断面図及び平面図。
【図２】 本発明の一実施形態においてマザーのセラミック積層体を切断する工程を説明するための模式的部分切欠正面断面図。
【図３】 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態で得られた個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体を説明するための横断面図及び縦断面図。
【図４】 本発明の一実施形態で得られた積層セラミックコンデンサを示す正面断面図。
【図５】 従来の積層セラミック電子部品の製造方法の一例においてセラミックグリーンシートを切断する工程を説明するための正面断面図。
【図６】 従来のマザーのセラミック積層体を切断する方法の一例を示す部分切欠正面断面図。
【図７】 切断ずれが生じた場合の積層体の横断面。
【符号の説明】
１…セラミック積層体
１ａ〜１ｄ…側面
２…内部電極
３…予熱テーブル
４〜６…ガイド
７，８…エアシリンダー
９…切断テーブル
１０…切断刃
２１…積層体
２２〜２６…内部電極
３１…焼結体
３１ａ，３１ｂ…端面
３２，３３…外部電極
３４…積層セラミックコンデンサ

Claims (1)

1. 複数の内部電極パターンがセラミック層を介して積層されている未焼成のマザーのセラミック積層体を用意する工程と、
   予熱テーブル上において、前記マザーのセラミック積層体の上面にガイドを適用せず、かつ該マザーのセラミック積層体の側面をガイドに当接させて全側面をガイドにより抑えた状態でマザーのセラミック積層体を加熱する工程と、
   次に、マザーのセラミック積層体を切断テーブルに搬送し、該搬送テーブル上で前記マザーのセラミック積層体を個々の積層セラミック電子部品単位の積層体に切断する工程と、
   前記切断により得られた積層体を焼成し、焼結体を得る工程と、
   前記焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを備える、積層セラミック電子部品の製造方法。

Images