JP5012874B2

JP5012874B2 - 積層電子部品の製造方法及び積層電子部品の製造装置

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Publication number: JP5012874B2
Application number: JP2009245429A
Authority: JP
Inventors: 大樹日下; 明彦梅津; 誠 ▲高▼橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: JP2011091309A

Description

本発明は、積層電子部品の製造方法及び積層電子部品の製造装置に関する。

積層セラミックコンデンサといった積層電子部品の製造工程には、所定の寸法で形成されたセラミックシートを積層する積層工程が含まれている。この積層工程の実行にあたっては、例えばキャリアフィルム上にセラミックシートが形成された長尺のグリーンシートを準備し、セラミックシートを吸着盤によって保持しながらグリーンシートを所定の方向に搬送する。そして、グリーンシートの中間部分をブレード部材のエッジで折り返すことにより、キャリアフィルムからセラミックシートを剥離している（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２６３７１号公報

ところで、上述した従来の方法では、急峻なエッジでグリーンシートの中間部分が折り返されることにより、折り返し部分に応力が集中し、キャリアフィルム及びセラミックシートに変形が生じてしまうおそれがある。一方、グリーンシートへの応力集中を避けるために、ブレード部材におけるエッジの角度を単純に緩くすると、キャリアフィルムからのセラミックシートの剥離性が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、セラミックシートの剥離性を確保しつつ、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる積層電子部品の製造方法及び積層電子部品の製造装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る積層電子部品の製造方法は、所定の寸法で形成されたセラミックシートを積層する積層工程を備えた積層電子部品の製造方法であって、積層工程は、キャリアフィルム上にセラミックシートを形成してなるグリーンシートを準備する準備工程と、セラミックシートを保持手段で保持しながらグリーンシートを搬送し、グリーンシートの中間部分をブレード部材のエッジに沿わせて折り曲げることによって、キャリアフィルムからセラミックシートを剥離する剥離工程と、を備え、ブレード部材は、グリーンシートの搬送方向を第１の方向から第２の方向に折り曲げることによってキャリアフィルムからセラミックシートを剥離させる第１エッジと、キャリアフィルムを剥離した後のグリーンシートの搬送方向を第２の方向から更に第３の方向に折り曲げる第２エッジとを有すると共に、第１エッジの曲率半径が第２エッジの曲率半径よりも大きくなっており、剥離工程において、グリーンシートの中間部分がブレード部材の第１エッジと第２エッジとに沿うようにグリーンシートを搬送することを特徴としている。

この積層電子部品の製造方法では、ブレード部材の２つのエッジを用いて段階的にグリーンシートの折り曲げを行うことで、折り曲げ時にキャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を分散できる。したがって、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる。また、この積層電子部品の製造方法では、セラミックシートの剥離位置、すなわち、セラミックシートを保持手段で保持した状態でグリーンシートが折り曲げられる第１エッジの曲率半径が、その下流の第２エッジの曲率半径よりも大きくなっている。このため、第１エッジによるグリーンシートの折り曲げ角度を大きくしてセラミックシートの剥離性を確保した場合でも、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる。

また、剥離工程において、グリーンシートの中間部分がブレード部材における第１エッジと第２エッジとの間の面に沿うようにグリーンシートを搬送することが好ましい。この場合、第１エッジと第２エッジとの間の面によって、キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を一層分散できる。

また、第１エッジによるグリーンシートの第１の方向から第２の方向への折り曲げ角度が略直角であることが好ましい。こうすると、セラミックシートの剥離性を一層十分に確保できる。

また、第２エッジによるグリーンシートの第２の方向から第３の方向への折り曲げ角度が鋭角であることが好ましい。この場合、キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を第１エッジ及び第２エッジに略均等に分散させることが可能となる。

また、第１エッジによるグリーンシートの第１の方向から第２の方向への折り曲げ角度と、第２エッジによるグリーンシートの第２の方向から第３の方向への折り曲げ角度との和が１８０°未満であることが好ましい。この場合、キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を第１エッジ及び第２エッジに略均等に分散させることが可能となる。

また、本発明に係る積層電子部品の製造装置は、所定の寸法で形成されたセラミックシートを積層する積層工程に用いる積層電子部品の製造装置であって、キャリアフィルム上にセラミックシートを形成してなるグリーンシートを搬送する搬送手段と、キャリアフィルム上のセラミックシートを保持する保持手段と、グリーンシートの搬送方向を第１の方向から第２の方向に折り曲げることによってキャリアフィルムからセラミックシートを剥離させる第１エッジと、キャリアフィルムを剥離した後のグリーンシートの搬送方向を第２の方向から更に第３の方向に折り曲げる第２エッジとを有すると共に、第１エッジの曲率半径が第２エッジの曲率半径よりも大きくなっているブレード部材とを備え、搬送手段は、グリーンシートの中間部分がブレード部材の第１エッジと第２エッジとに沿うようにグリーンシートを搬送することを特徴としている。

この積層電子部品の製造装置では、ブレード部材の２つのエッジを用いて段階的にグリーンシートの折り曲げを行うことで、折り曲げ時にキャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を分散できる。したがって、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる。また、この積層電子部品の製造装置では、セラミックシートの剥離位置、すなわち、セラミックシートを保持手段で保持した状態でグリーンシートが折り曲げられる第１エッジの曲率半径が、その下流の第２エッジの曲率半径よりも大きくなっている。このため、第１エッジによるグリーンシートの折り曲げ角度を大きくしてセラミックシートの剥離性を確保した場合でも、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる。

また、搬送手段は、グリーンシートの中間部分がブレード部材における第１エッジと第２エッジとの間の面に沿うようにグリーンシートを搬送することが好ましい。この場合、第１エッジと第２エッジとの間の面によって、キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を一層分散できる。

また、第２エッジによるグリーンシートの第２の方向から第３の方向への折り曲げ角度が鋭角であることが好ましい。キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を第１エッジ及び第２エッジに略均等に分散させることが可能となる。

また、第１エッジによるグリーンシートの第１の方向から第２の方向への折り曲げ角度と、第２エッジによるグリーンシートの第２の方向から第３の方向への折り曲げ角度との和が１８０°未満であることが好ましい。キャリアフィルム及びセラミックシートに加わる応力を第１エッジ及び第２エッジに略均等に分散させることが可能となる。

本発明によれば、セラミックシートの剥離性を確保しつつ、キャリアフィルム及びセラミックシートの変形を抑制できる。

本発明の一実施形態に係るダイシングシートの貼付方法を用いて製造されるセラミック電子部品の一例として示すセラミックコンデンサの斜視図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。各誘電体層に形成される内部電極層の構成を示す図である。積層体の分解斜視図、及びこの積層体の一部を切り欠いて示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る積層電子部品の製造装置の構成を示す概略図である。ブレード部材の要部拡大図である。セラミックシートの剥離時にキャリアフィルムにかかる応力のシミュレーション結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層電子部品の製造方法及び積層電子部品の製造装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る積層電子部品の製造方法及び積層電子部品の製造装置を用いて製造される積層電子部品の一例として示すセラミックコンデンサの斜視図である。図１に示すように、セラミックコンデンサ１は、略直方体形状をなす素子部２と、素子部２の長手方向の両端部に形成された１対の端子電極３，３とを備えている。

素子部２は、図２に示すように、誘電体層４と内部電極層５とが交互に積層されることによって構成されている。この素子部２は、図３に示すように、例えば矩形の内部電極層５が形成された誘電体層４を順次積層することによって形成される。また、素子部２の最下層及び最上層には、内部電極層５が形成されていない誘電体層４が保護層としてそれぞれ積層されている。なお、図２では簡略化されているが、誘電体層４は、実際には約３００層程度積層されている。

上下に隣り合う内部電極層５，５同士は、一定の面積で対向していると共に、誘電体層４によって互いに電気的に絶縁されている。また、内部電極層５，５は、誘電体層４の端まで延在し、互いに異なる一方の端子電極３，３に電気的に接続されている。したがって、端子電極３，３に所定の電圧を印加すると、上下で対向する内部電極層５，５間に、対向面積に比例する電荷が蓄えられる。

次に、上述した構成を有するセラミックコンデンサ１の製造方法について説明する。

セラミックコンデンサ１を製造する場合、まず、例えばＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体粉末に樹脂バインダと所定の溶剤を加えたスラリーをキャリアフィルム２２上に所定の厚みでシート状に塗布し、キャリアフィルム２２上にセラミックシート２３を形成してなるグリーンシート２１（図５参照）を準備する。次に、例えばＮｉ又はＡｇを主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷することにより、セラミックシート２３上に矩形の導体パターン６をマトリクス状に形成する。

所定の乾燥を行った後、導体パターン６を形成したセラミックシート７をキャリアフィルム２２から剥離して所定の順序で積層し、さらに、導体パターン６を形成しないセラミックシート８を積層方向の両端にそれぞれ積層する。これにより、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、セラミックシート７，８の積層体９が形成される。

積層体９を形成した後、所定のプレス装置（図示しない）を用いて積層体９を積層方向にプレスし、各セラミックシート７，８を互いに圧着させる。この後、積層体９をダイシングによってチップ化する工程、チップ化した積層体９を焼成する焼成工程、積層体９の両端部に端子電極３，３を形成する電極形成工程、及び端子電極３，３の表面にめっきを施すめっき工程を行うことにより、図１〜図３に示したセラミックコンデンサ１が完成する。

続いて、上述した製造方法のうち、セラミックシート２３を所定の順序で積層する積層工程について更に詳細に説明する。

図５は、この積層工程に用いる製造装置１１の構成を示す概略図である。図５に示すように、製造装置１１は、シート搬送機構（搬送手段）１２と、ブレード部材１３と、真空吸着盤（保持手段）１４と、積層用ステージ１５とを備え、キャリアフィルム２２上に形成されたセラミックシート２３を剥離して積層する装置として構成されている。

シート搬送機構１２は、例えば繰出ローラ１６と、巻取ローラ１７と、張力調整用の補助ローラ１８，１９とを備えている。繰出ローラ１６からは、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製の長尺のキャリアフィルム２２上にセラミックシート２３が形成されてなるグリーンシート２１が繰り出される。キャリアフィルム２２の上面側には、セラミックシート２３が長手方向に沿って形成されており、セラミックシート２３は、スリット部２０によって積層単位ごとに分離される。

グリーンシート２１は、繰出ローラ１６から繰出された後、補助ローラ１８による張力調整を受けつつブレード部材１３に案内される。グリーンシート２１は、ブレード部材１３の上面に沿って走行した後、ブレード部材１３のエッジに沿って下方に折り曲げられ、補助ローラ１９による張力調整を受けつつ巻取ローラ１７に巻き取られる。

ブレード部材１３は、より具体的には、図６に示すように、上面側に位置する第１エッジ２４と、底面側に位置する第２エッジ２５とを先端側に有している。第１エッジ２４及び第２エッジ２５の先端形状は、それぞれ丸みを帯びている。第１エッジ２４の曲率半径Ｒ１は、第２エッジ２５の曲率半径Ｒ２よりも大きくなっており、本実施形態では、第１エッジ２４の曲率半径Ｒ１は例えば１．０ｍｍとなっており、第２エッジ２５の曲率半径Ｒ２は例えば０．５ｍｍとなっている。

グリーンシート２１は、ブレード部材１３の上面に沿う第１の方向Ｌ１に走行した後、第１エッジ２４に沿って略直角に折れ曲がり、第１エッジ２４と第２エッジ２５との間にあるブレード部材１３の先端面２６に沿う第２の方向Ｌ２に走行する。そして、グリーンシート２１は、第２エッジ２５の略半分部分に沿って約４５°の角度で更に折れ曲がり、第３の方向Ｌ３に走行する。なお、先端面２６の上下方向の幅は、例えば１８ｍｍ程度となっている。

真空吸着盤１４は、セラミックシート２３の保持に用いる矩形の吸着盤である。真空吸着盤１４の底面は、空気孔が多数配列された吸着面となっており、空気孔を通じてポンプによる吸気のオン・オフを切り替えることにより、セラミックシート２３を着脱自在に吸着可能となっている。この真空吸着盤１４は、ブレード部材１３の上方に配置され、ブレード部材１３の上面を走行するグリーンシート２１のうち、セラミックシート２３の部分を保持しながらグリーンシート２１と共に第１の方向Ｌ１に沿って走行する。

したがって、グリーンシート２１がブレード部材１３の第１エッジ２４によって折れ曲がると、真空吸着盤１４によって保持されたセラミックシート２３は第１の方向Ｌ１に保持されるのに対し、キャリアフィルム２２は第２の方向Ｌ２に折れ曲がるので、キャリアフィルム２２からセラミックシート２３が剥離することとなる。この後、真空吸着盤１４は、キャリアフィルム２２から剥離したセラミックシート２３を積層用ステージ１５に向けて搬送・載置する。

以上説明したように、この積層電子部品の製造方法及び製造装置１１では、ブレード部材１３の第１エッジ２４及び第２エッジ２５を用いて段階的にグリーンシート２１の折り曲げを行うことで、折り曲げ時にキャリアフィルム２２及びセラミックシート２３に加わる応力を分散できる。したがって、キャリアフィルム２２及びセラミックシート２３の変形を抑制できる。

また、この積層電子部品の製造方法及び製造装置１１では、セラミックシート２３の剥離位置、すなわち、セラミックシート２３を真空吸着盤１４で保持した状態でグリーンシート２１が折り曲げられる位置である第１エッジ２４の曲率半径が、その下流の第２エッジ２５の曲率半径よりも大きくなっている。このため、第１エッジ２４によるグリーンシート２１の折り曲げ角度を大きくしてセラミックシート２３の剥離性を確保した場合でも、キャリアフィルム２２及びセラミックシート２３の変形を抑制できる。

また、本実施形態では、グリーンシート２１の中間部分がブレード部材１３における第１エッジ２４と第２エッジ２５との間の先端面２６に沿うようにグリーンシート２１の搬送がなされている。したがって、第１エッジ２４と第２エッジ２５との間の先端面２６によって、キャリアフィルム２２及びセラミックシート２３に加わる応力を一層分散できる。

さらに、本実施形態では、第１エッジ２４によるグリーンシート２１の第１の方向Ｌ１から第２の方向Ｌ２への折り曲げ角度が略直角であると共に、第２エッジ２５によるグリーンシート２１の第２の方向Ｌ２から第３の方向Ｌ３への折り曲げ角度が約４５°となっており、２回の折り曲げ角度の和が１８０°未満となっている。このような折り曲げ角度の設定により、キャリアフィルム２２及びセラミックシート２３に加わる応力を第１エッジ２４及び第２エッジ２５に略均等に分散させることが可能となり、変形の更なる抑制を実現できる。

以下、本発明に係る積層電子部品の製造方法及び製造装置の効果確認試験について説明する。

第１の効果確認試験は、第１エッジによる折り曲げ角度、第２エッジによる折り曲げ角度、第１エッジの曲率半径、及び第２エッジの曲率半径について５つの異なる条件Ａ〜Ｅを用意し、シート搬送機構によってキャリアフィルムに加える張力を１ｋｇｆ〜３ｋｇｆの間で１ｋｇｆ刻みで変えた場合にキャリアフィルムに加わる最大応力をシミュレーションによって求めたものである。

図７（ａ）に示すように、条件Ａでは、第１エッジのみによる折り曲げを行い、第１エッジによる折り曲げ角度を４５°、第１エッジの曲率半径を０．２ｍｍとしている。条件Ｂでは、上記実施形態と同様に、第１エッジによる折り曲げ角度を９０°、第２エッジによる折り曲げ角度を４５°、第１エッジの曲率半径を１．０ｍｍ、第２エッジの曲率半径を０．５ｍｍとしている。また、条件Ｃでは、条件Ｂに対して曲率半径の大小関係を反転させ、第１エッジによる折り曲げ角度を９０°、第２エッジによる折り曲げ角度を４５°、第１エッジの曲率半径を０．５ｍｍ、第２エッジの曲率半径を１．０ｍｍとしている。

条件Ｄでは、曲率半径の大小関係を設けず、第１エッジによる折り曲げ角度を９０°、第２エッジによる折り曲げ角度を４５°、第１エッジの曲率半径を０．２ｍｍ、第２エッジの曲率半径を０．２ｍｍとしている。条件Ｅでは、条件Ｂ〜Ｅに対して折り曲げ角度を変え、第１エッジによる折り曲げ角度を１３５°、第２エッジによる折り曲げ角度を９０°、第１エッジを曲率なし、第２エッジの曲率半径を５．０ｍｍとしている。

図７（ｂ）は、その試験結果を示す図である。同図に示すように、第１エッジのみで折り曲げを行う条件Ａでは、張力を変えた場合のキャリアフィルムにかかる最大応力が最も大きかったのに対し、第１エッジ及び第２エッジで段階的に折り曲げを行う条件Ｂ〜Ｅでは、キャリアフィルムにかかる最大応力がいずれも条件Ａより抑えられている結果となった。

この条件Ｂ〜Ｅの中でも、本実施形態と同様の条件Ｂでは、張力を変えた場合のキャリアフィルムにかかる最大応力が条件Ｃ〜Ｅよりも更に抑えられている。この結果から、本発明のように、第１エッジの曲率半径を第２エッジの曲率半径よりも大きくすることが、効果的な応力の分散に寄与することを確認できた。

また、第２の効果確認試験は、第１エッジによる折り曲げ角度を４５°と９０°とで変えた場合の、キャリアフィルムからのセラミックシートの剥離率を測定したものである。具体的には、セラミックシートが剥離した後のキャリアフィルムの画像を例えばＣＣＤによって取り込み、画像の色調を白黒で２値化したのち、黒で表されたピクセル数を全体のピクセル数で除することによって剥離率を求めた。

この結果、第１エッジによる折り曲げ角度が４５°である場合には、剥離率が約２５％であったのに対し、第１エッジによる折り曲げ角度が９０°である場合には、剥離率が約９５％まで上昇した。この結果から、本発明のように、第１エッジによるグリーンシートの折り曲げ角度を略直角とすることが、セラミックシートの剥離性の確保を実現できることを確認できた。

１…セラミックコンデンサ（積層電子部品）、１１…製造装置、１２…シート搬送機構（搬送手段）、１３…ブレード部材、１４…真空吸着盤（保持手段）、２１…グリーンシート、２２…キャリアフィルム、２３…セラミックシート、２４…第１エッジ、２５…第２エッジ、２６…先端面、Ｌ１…第１の方向、Ｌ２…第２の方向、Ｌ３…第３の方向、Ｒ１…第１エッジの曲率半径、Ｒ２…第２エッジの曲率半径。

Claims

所定の寸法で形成されたセラミックシートを積層する積層工程を備えた積層電子部品の製造方法であって、
前記積層工程は、
キャリアフィルム上に前記セラミックシートを形成してなるグリーンシートを準備する準備工程と、
前記セラミックシートを保持手段で保持しながら前記グリーンシートを搬送し、前記グリーンシートの中間部分をブレード部材のエッジに沿わせて折り曲げることによって、前記キャリアフィルムから前記セラミックシートを剥離する剥離工程と、を備え、
前記ブレード部材は、前記グリーンシートの搬送方向を第１の方向から第２の方向に折り曲げることによって前記キャリアフィルムから前記セラミックシートを剥離させる第１エッジと、前記セラミックシートを剥離した後の前記グリーンシートの搬送方向を前記第２の方向から更に第３の方向に折り曲げる第２エッジとを有すると共に、前記第１エッジの曲率半径が前記第２エッジの曲率半径よりも大きくなっており、
前記剥離工程において、前記グリーンシートの中間部分が前記ブレード部材の前記第１エッジと前記第２エッジとに沿うように前記グリーンシートを搬送することを特徴とする積層電子部品の製造方法。
前記剥離工程において、前記グリーンシートの中間部分が前記ブレード部材における前記第１エッジと前記第２エッジとの間の面に沿うように前記グリーンシートを搬送することを特徴とする請求項１記載の積層電子部品の製造方法。
前記第１エッジによる前記グリーンシートの前記第１の方向から前記第２の方向への折り曲げ角度が略直角であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層電子部品の製造方法。
前記第２エッジによる前記グリーンシートの前記第２の方向から前記第３の方向への折り曲げ角度が鋭角であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層電子部品の製造方法。
前記第１エッジによる前記グリーンシートの前記第１の方向から前記第２の方向への折り曲げ角度と、前記第２エッジによる前記グリーンシートの前記第２の方向から前記第３の方向への折り曲げ角度との和が１８０°未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の積層電子部品の製造方法。
所定の寸法で形成されたセラミックシートを積層する積層工程に用いる積層電子部品の製造装置であって、
キャリアフィルム上に前記セラミックシートを形成してなるグリーンシートを搬送する搬送手段と、
前記キャリアフィルム上の前記セラミックシートを保持する保持手段と、
前記グリーンシートの搬送方向を第１の方向から第２の方向に折り曲げることによって前記キャリアフィルムから前記セラミックシートを剥離させる第１エッジと、前記セラミックシートを剥離した後の前記グリーンシートの搬送方向を前記第２の方向から更に第３の方向に折り曲げる第２エッジとを有すると共に、前記第１エッジの曲率半径が前記第２エッジの曲率半径よりも大きくなっているブレード部材とを備え、
前記搬送手段は、前記グリーンシートの中間部分が前記ブレード部材の前記第１エッジと前記第２エッジとに沿うように前記グリーンシートを搬送することを特徴とする積層電子部品の製造装置。
前記搬送手段は、前記グリーンシートの中間部分が前記ブレード部材における前記第１エッジと前記第２エッジとの間の面に沿うように前記グリーンシートを搬送することを特徴とする請求項６記載の積層電子部品の製造装置。
前記第１エッジによる前記グリーンシートの前記第１の方向から前記第２の方向への折り曲げ角度が略直角であることを特徴とする請求項６又は７記載の積層電子部品の製造装置。
前記第２エッジによる前記グリーンシートの前記第２の方向から前記第３の方向への折り曲げ角度が鋭角であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の積層電子部品の製造装置。
前記第１エッジによる前記グリーンシートの前記第１の方向から前記第２の方向への折り曲げ角度と、前記第２エッジによる前記グリーンシートの前記第２の方向から前記第３の方向への折り曲げ角度との和が１８０°未満であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載の積層電子部品の製造装置。