JP5576317B2 - Sheet forming apparatus and sheet forming method - Google Patents

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Description

本発明は、ドクターブレード法を用いたシート成形装置およびシート成形方法に関する。   The present invention relates to a sheet forming apparatus and a sheet forming method using a doctor blade method.

電子部品業界では、セラミックス層を積層した積層セラミックスの電子部品が広く用いられている。このような積層セラミックスは、セラミックス粉末と成形助剤等の樹脂系組成物を混ぜたスラリーを用いてグリーンシートを作製し、グリーンシートの積層体を焼成することで得られている。また、グリーンシートは、一般的にドクターブレード法で作製される。   In the electronic parts industry, electronic parts of laminated ceramics in which ceramic layers are laminated are widely used. Such a laminated ceramic is obtained by producing a green sheet using a slurry in which a ceramic powder and a resin-based composition such as a molding aid are mixed, and firing the green sheet laminate. The green sheet is generally produced by a doctor blade method.

グリーンシートの作製に用いるスラリーには、溶媒として有機溶剤や水を用いることがあるが、スラリー混合等の工程で多くの泡を噛み、グリーンシートの作製時まで破泡されずにそのまま残留することがある。このような気泡を含んだスラリーをシート化した場合、ピンホール等の不良が多発する。シート化工程の前にはスラリー中の気泡を除去する脱泡工程を通すが、スラリー中の細かい泡を完全に除去できず、グリーンシートの薄膜化を図ると、グリーンシートにピンホールによる不良が発生して歩留まりが低下する。   The slurry used to make the green sheet may use an organic solvent or water as a solvent, but it will chew a lot of bubbles in the slurry mixing process etc. and remain as it is without breaking until the green sheet is made. There is. When such a slurry containing bubbles is made into a sheet, defects such as pinholes frequently occur. The defoaming process that removes bubbles in the slurry is passed before the sheeting process, but fine bubbles in the slurry cannot be completely removed. Occurs and the yield decreases.

これに対し、ドクターブレード法によるグリーンシートの成形方法において、シート成形装置のスラリーダムのスラリー溜め部に上端部がスラリー溜め部より突出した邪魔板を設置して、スラリー中の泡を除去する方策が提案されている(たとえば特許文献1参照)。図2は、従来のシート成形装置の模式横断面図である。従来のシート成形装置20では、スラリー溜め部27に、上端がスラリー液面より突出した邪魔板28を設置し、スラリー中の細かい泡を、邪魔板上方に浮きあがらせて除去する。   On the other hand, in the green sheet forming method by the doctor blade method, a baffle plate whose upper end protrudes from the slurry reservoir portion is installed in the slurry reservoir portion of the slurry dam of the sheet forming apparatus to remove bubbles in the slurry. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional sheet forming apparatus. In the conventional sheet forming apparatus 20, a baffle plate 28 whose upper end protrudes from the slurry liquid level is installed in the slurry reservoir 27, and fine bubbles in the slurry are lifted and removed above the baffle plate.

特開2003−112309号公報JP 2003-112309 A

しかし、上記の特許文献1記載の方法では板でスラリーの流れを遮るため、溜め部にスラリーの滞留部分が生じ、邪魔板でトラップした泡の破泡が進まずスラリー溜め部上面に泡が溜まる。このように泡の溜まったスラリーでは、スラリー成分の固形化が発生し、生じた固形物は沈殿してしまう。また、沈殿しなかった固形物がドクターブレード部位まで運ばれて、ブレードに引っかかりグリーンシートの厚みムラを形成したり、更にはブレードを通り抜けグリーンシートの突起物になったりすることで、新たな不良を発生させてしまう。   However, in the method described in Patent Document 1, since the flow of slurry is blocked by the plate, a portion where the slurry is retained is generated in the reservoir, and the bubbles trapped by the baffle plate do not progress and the bubbles accumulate on the upper surface of the slurry reservoir. . In the slurry in which bubbles are accumulated in this way, solidification of the slurry components occurs, and the generated solid matter is precipitated. In addition, solid matter that has not settled is transported to the doctor blade part, caught on the blade to form uneven thickness of the green sheet, and further passes through the blade and becomes a protrusion of the green sheet, resulting in a new defect Will be generated.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スラリーから泡を除去し、均一なグリーンシートを成形できるシート成形装置およびシート成形方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a sheet forming apparatus and a sheet forming method capable of removing bubbles from a slurry and forming a uniform green sheet.

(1)上記の目的を達成するため、本発明のシート成形装置は、ドクターブレード法を用いたシート成形装置であって、セラミックスのスラリーを溜めるスラリーダムと、前記スラリーダム内で、スラリーの流動方向に対して上り傾斜で前記メッシュスクリーンを固定するスクリーン固定部と、前記メッシュスクリーンを透過したスラリーを、キャリアフィルム上に塗布しグリーンシートを形成するドクターブレードと、を備えることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a sheet forming apparatus according to the present invention is a sheet forming apparatus using a doctor blade method, and a slurry dam for storing ceramic slurry, and the flow of the slurry in the slurry dam. A screen fixing unit that fixes the mesh screen in an upward inclination with respect to a direction, and a doctor blade that applies a slurry that has passed through the mesh screen onto a carrier film to form a green sheet.

このように、本発明のシート成形装置は、スラリーダム内に傾斜させたメッシュスクリーンを形成して、メッシュスクリーンを透過したスラリーでグリーンシートを成形する。これにより、泡がスクリーンの表面を上り、スラリー表面で破泡する。その結果、スラリーから泡を除去し、均一なグリーンシートを成形できる。   Thus, the sheet forming apparatus of the present invention forms a mesh screen inclined in the slurry dam and forms a green sheet with the slurry that has passed through the mesh screen. As a result, bubbles rise on the surface of the screen and break up on the slurry surface. As a result, bubbles can be removed from the slurry and a uniform green sheet can be formed.

(2)また、本発明のシート成形装置は、前記スクリーン固定部が、メッシュスクリーンを45°以下の上り傾斜で固定することを特徴としている。このように、緩やかな傾斜のメッシュスクリーンを設置することで、泡がスクリーンの表面を上り、スラリー表面で破泡しやすくなる。   (2) Further, in the sheet forming apparatus of the present invention, the screen fixing unit fixes the mesh screen with an upward inclination of 45 ° or less. In this way, by installing a gently inclined mesh screen, bubbles rise on the surface of the screen and are easily broken on the slurry surface.

(3)また、本発明のシート成形方法は、ドクターブレード法を用いたシート成形方法であって、スラリーダム内に、スラリーの流動方向に対して上り傾斜でメッシュスクリーンを固定する工程と、セラミックスのスラリーを導入し、前記メッシュスクリーンを透過させる工程と、前記メッシュスクリーンを透過したスラリーを、キャリアフィルム上に塗布しグリーンシートを形成する工程と、を行うことを特徴としている。これにより、スラリーから泡を除去し、均一なグリーンシートを成形できる。   (3) Moreover, the sheet forming method of the present invention is a sheet forming method using a doctor blade method, in which a mesh screen is fixed in a slurry dam with an upward inclination with respect to the flow direction of the slurry, and ceramics. And the step of allowing the mesh screen to permeate, and the step of applying the slurry permeated through the mesh screen on a carrier film to form a green sheet. Thereby, bubbles can be removed from the slurry and a uniform green sheet can be formed.

(4)また、本発明のシート成形方法は、前記固定されるメッシュスクリーンが、目開き150μm以下であることを特徴としている。これにより、スラリーを滞留させることなく、泡を除去することができる。   (4) Moreover, the sheet forming method of the present invention is characterized in that the mesh screen to be fixed has an opening of 150 μm or less. Thereby, foam can be removed without retaining the slurry.

(5)また、本発明のシート成形方法は、前記導入されるスラリー中のセラミックス粒子径が、1μm以下であり、前記導入されるスラリーの粘度は、1000mPa/s以上6000mPa/s以下であることを特徴としている。このようなグリーンシートの不均一を招きやすいスラリーに対しても、泡を除去し、均一なグリーンシートを成形することができる。   (5) Further, in the sheet forming method of the present invention, the ceramic particle diameter in the introduced slurry is 1 μm or less, and the viscosity of the introduced slurry is 1000 mPa / s or more and 6000 mPa / s or less. It is characterized by. Even for such a slurry that tends to cause non-uniformity of the green sheet, bubbles can be removed and a uniform green sheet can be formed.

本発明によれば、スラリーから泡を除去し、均一なグリーンシートを成形できる。   According to the present invention, it is possible to remove bubbles from the slurry and form a uniform green sheet.

本発明のシート成形装置の模式横断面図である。It is a model cross-sectional view of the sheet forming apparatus of the present invention. 従来のシート成形装置の模式横断面図である。It is a model cross-sectional view of the conventional sheet forming apparatus.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(シート成形装置の構成)
図1は、シート成形装置10の模式横断面図である。図1に示すように、シート成形装置10は、ドクターブレード法を用いた装置であり、スラリー導入部1、スラリーダム2、スクリーン固定部3、ドクターブレード4を備えている。スラリー導入部1は、セラミックスのスラリー9を導入する。導入されるスラリー9はセラミックス粉末に、溶媒、バインダー分散剤、消泡剤等の成形助剤を加えて混合後に真空脱泡することで作製される。
(Configuration of sheet forming device)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the sheet forming apparatus 10. As shown in FIG. 1, the sheet forming apparatus 10 is an apparatus using a doctor blade method, and includes a slurry introducing unit 1, a slurry dam 2, a screen fixing unit 3, and a doctor blade 4. The slurry introduction unit 1 introduces a ceramic slurry 9. The slurry 9 to be introduced is prepared by adding a forming aid such as a solvent, a binder dispersant, and an antifoaming agent to the ceramic powder, followed by mixing and vacuum degassing.

導入されるスラリー中のセラミックス粒子径は、1μm以下であり、導入されるスラリー9の粘度は、1000mPa/s以上6000mPa/s以下であれば効果的である。このようなグリーンシート6の不均一を招きやすいスラリー9に対しても、泡を除去し、均一なグリーンシート6を成形することができる。   The ceramic particle diameter in the introduced slurry is 1 μm or less, and the viscosity of the introduced slurry 9 is effective if it is 1000 mPa / s or more and 6000 mPa / s or less. Even for the slurry 9 that easily causes non-uniformity of the green sheet 6, the bubbles can be removed and the uniform green sheet 6 can be formed.

なお、溶媒としては、有機溶媒を用いても水を用いてもよい。たとえば、アルコール等のスラリー9でも、脱泡後に混入した泡の除外も可能である。ただし、本発明は、水系スラリーに対して特に有効である。有機溶剤を溶媒として用いたスラリー9に対しては、人体への悪影響を及ぼさないように暴露対策を取り、高い引火性から守るため防爆対策を取ることが求められる。これらを避けるために溶媒として水を用いる水系スラリーが用いられることがあるが、水を溶媒に用いた場合は、有機溶剤系に比べ表面張力が高くなり、スラリー混合等の工程で多くの泡を噛む。また、水系スラリーでは、スラリー9中の気泡が破泡され難い。   In addition, as a solvent, you may use an organic solvent or water. For example, even in the slurry 9 such as alcohol, it is possible to exclude bubbles mixed in after defoaming. However, the present invention is particularly effective for aqueous slurry. For the slurry 9 using an organic solvent as a solvent, it is required to take an exposure measure so as not to adversely affect the human body and take an explosion-proof measure to protect it from high flammability. In order to avoid these problems, water-based slurry using water as a solvent is sometimes used. However, when water is used as a solvent, the surface tension is higher than that of an organic solvent system, and many bubbles are generated in a process such as slurry mixing. bite. In the aqueous slurry, bubbles in the slurry 9 are not easily broken.

スラリーダム2は、導入されたスラリー9を溜める構造を有しており、溜められたスラリー9はドクターブレード4へ供給される。スラリー9の導入とドクターブレード4への供給を調節することでスラリー9の液面の高さを一定に維持できる。   The slurry dam 2 has a structure for storing the introduced slurry 9, and the stored slurry 9 is supplied to the doctor blade 4. By adjusting the introduction of the slurry 9 and the supply to the doctor blade 4, the liquid level of the slurry 9 can be kept constant.

スクリーン固定部3は、スラリーダム2内で、スラリー9の流動方向に対して上り傾斜でメッシュスクリーンを固定する。傾斜して固定するのは、スラリー9内の泡が液面に漂うのを防ぐためである。メッシュスクリーン7を傾斜させることで泡がスクリーン表面を上り、乾燥による破泡を促すことができる。これにより、スラリー9から泡を除去し、均一なグリーンシート6を成形できる。   The screen fixing unit 3 fixes the mesh screen in an upward inclination with respect to the flow direction of the slurry 9 in the slurry dam 2. The reason for fixing by inclining is to prevent bubbles in the slurry 9 from drifting to the liquid surface. By tilting the mesh screen 7, the foam rises on the screen surface, and it is possible to promote foam breakage due to drying. Thereby, bubbles can be removed from the slurry 9 and a uniform green sheet 6 can be formed.

スクリーン固定部3の具体的な構造には以下のような差し込みスリットが考えられる。まず、金属板の内部をくり貫き、メッシュスクリーン7を貼り付けたメッシュスクリーン板を準備しておく。そして、スラリーダム2内にはスクリーン固定部3として、メッシュスクリーン板をスラリーダム2に斜め方向に差し込む差し込みスリットを設ける。このようにしてメッシュスクリーン板を容易に固定できる。スクリーン固定部3は、メッシュスクリーンを45°以下の上り傾斜で固定することが好ましい。このように、緩やかな傾斜のメッシュスクリーン7を設置することで、泡がスクリーン表面を上り、スラリー9の表面で破泡しやすくなる。なお、傾斜角度はスラリー9の流速に応じて変えてもよい。   As a specific structure of the screen fixing part 3, the following insertion slits can be considered. First, a mesh screen plate is prepared by cutting through the metal plate and pasting the mesh screen 7. In the slurry dam 2, an insertion slit for inserting the mesh screen plate into the slurry dam 2 in an oblique direction is provided as the screen fixing portion 3. In this way, the mesh screen plate can be easily fixed. The screen fixing part 3 preferably fixes the mesh screen with an upward inclination of 45 ° or less. In this way, by installing the gently inclined mesh screen 7, the bubbles rise on the screen surface and are easily broken on the surface of the slurry 9. The inclination angle may be changed according to the flow rate of the slurry 9.

固定されるメッシュスクリーン7は、目開き150μm以下であることが好ましい。これにより、スラリー9を滞留させることなく、泡を除去することができる。スラリーダム2内に、メッシュスクリーン7のような気泡除去の手段を設けることで、スラリー9中に細かい泡を含んだままシート化されるのを防止し、ピンホール不良を生じ難くすることができる。   The mesh screen 7 to be fixed preferably has an opening of 150 μm or less. Thereby, foam can be removed without retaining the slurry 9. By providing a means for removing bubbles such as a mesh screen 7 in the slurry dam 2, it is possible to prevent the slurry 9 from being formed into a sheet while containing fine bubbles, and to prevent the occurrence of pinhole defects. .

ドクターブレード4は、メッシュスクリーン7を透過したスラリー9を、キャリアフィルム5上に一定の厚さに調整して塗布する。塗布されたスラリー9は、キャリアフィルム5上で乾燥されシート化される。このようにしてグリーンシート6が成形される。   The doctor blade 4 applies the slurry 9 that has passed through the mesh screen 7 on the carrier film 5 while adjusting the thickness to a certain value. The applied slurry 9 is dried on the carrier film 5 to form a sheet. In this way, the green sheet 6 is formed.

(シート成形装置の使用方法)
まず、スラリーダム2内に、スラリー9の流動方向に対して上り傾斜でメッシュスクリーン7を固定する。メッシュスクリーン7は、スラリーダム2内にスラリー液面から突出しかつ、スラリー9の流動方向に上り傾斜を持たせて設置する。これにより、スラリー9の流れを滞留させることなく、スラリー9中の細かい泡をメッシュスクリーン7によりトラップすることができる。またトラップされた泡は、泡の上方に浮かび上がる力とスラリー9の流れにより、傾斜させたメッシュスクリーン7の上方へ押し出される。こうして液面から離された泡を乾燥により随時破泡するので、スラリーダム2内での固形物の発生を抑制すことができる。
(How to use the sheet forming equipment)
First, the mesh screen 7 is fixed in the slurry dam 2 with an upward inclination with respect to the flow direction of the slurry 9. The mesh screen 7 is installed in the slurry dam 2 so as to protrude from the slurry liquid surface and have an upward slope in the flow direction of the slurry 9. Thereby, the fine bubbles in the slurry 9 can be trapped by the mesh screen 7 without retaining the flow of the slurry 9. The trapped bubbles are pushed out above the inclined mesh screen 7 by the force floating above the bubbles and the flow of the slurry 9. Since the bubbles thus separated from the liquid surface are broken as needed by drying, the generation of solid matter in the slurry dam 2 can be suppressed.

次に、セラミックスのスラリー9を導入し、メッシュスクリーン7を透過させる。そして、メッシュスクリーン7を透過したスラリー9を、キャリアフィルム5上に塗布し、乾燥させてグリーンシート6を形成する。   Next, a ceramic slurry 9 is introduced and permeated through the mesh screen 7. And the slurry 9 which permeate | transmitted the mesh screen 7 is apply | coated on the carrier film 5, and it is made to dry, and the green sheet 6 is formed.

(実施例)
上記の構成を有するシート成形装置10を用いて実際にシート成形を行った。メッシュスクリーン7として、50メッシュ(目開き109μm)を用い、その傾斜角度を30°に固定した。スラリー9には、平均粒径0.7μm(粒度分布計:LA920,堀場製作所製)のPZT粉末をセラミックスとして混合した。スラリー配合(重量比)は、粉末100、水20、分散剤2、消泡剤0.5、バインダー10とした。また、フィルム送り速度は、1m/minとした。
(Example)
Sheet forming was actually performed using the sheet forming apparatus 10 having the above configuration. A 50 mesh (aperture 109 μm) was used as the mesh screen 7, and the inclination angle was fixed at 30 °. To the slurry 9, PZT powder having an average particle size of 0.7 μm (particle size distribution meter: LA920, manufactured by HORIBA, Ltd.) was mixed as ceramics. The slurry formulation (weight ratio) was powder 100, water 20, dispersant 2, defoamer 0.5, and binder 10. The film feed speed was 1 m / min.

表1は、比較例および実施例の各不良率を示す表である。実施例は、傾斜させたメッシュスクリーン7を装着したシート成形装置10を用いて成形したグリーンシート6である。比較例は、泡対策として従来の邪魔板を装着したシート成形装置を用いて成形したグリーンシートと、泡対策を行わずに同じ条件で成形したグリーンシートである。グリーンシートは、いずれも50μmの厚みで成形した。   Table 1 is a table showing the defect rates of the comparative examples and the examples. The embodiment is a green sheet 6 formed using a sheet forming apparatus 10 equipped with an inclined mesh screen 7. The comparative example is a green sheet formed using a sheet forming apparatus equipped with a conventional baffle plate as a countermeasure against bubbles and a green sheet formed under the same conditions without taking countermeasures against bubbles. All the green sheets were formed with a thickness of 50 μm.

実施例、泡対策有りの比較例、泡対策無しの比較例の各グリーンシートについて、ピンホール不良率、シート厚みムラ不良率、突起物不良率を検証した。不良率は、所定のサイズにグリーンシートを切断した後、切断シートを検査装置にかけて、不良数および原因を特定して求めた。

Figure 0005576317
The pinhole defect rate, the sheet thickness unevenness defect rate, and the protrusion defect rate were verified for each of the green sheets of Examples, Comparative Examples with Bubble Countermeasures, and Comparative Examples without Bubble Countermeasures. The defect rate was obtained by cutting the green sheet into a predetermined size and then applying the cut sheet to an inspection device to identify the number of causes and the cause.
Figure 0005576317

表1に示すように、実施例ではピンホール不良が無く、かつグリーンシートの厚みムラや突起物の混入などの不具合が無いセラミックスグリーンシートを成形することができた。一方、比較例については、泡対策の有無で不良率に差は生じたが、いずれの結果も実施例には及ばなかった。特にシート厚みムラ不良率および突起物不良率については、泡対策有りの比較例と比べて顕著に効果があることが分かった。以上、スラリーダム内に傾斜したメッシュスクリーンを設けることで、ピンホールを予防でき、かつグリーンシートの厚みムラや突起物の混入を抑えられることが実証された。   As shown in Table 1, in the example, a ceramic green sheet free from pinhole defects and free from defects such as uneven thickness of the green sheet and mixing of protrusions could be formed. On the other hand, about the comparative example, although the difference occurred in the defective rate by the presence or absence of foam countermeasures, none of the results reached the examples. In particular, it was found that the sheet thickness nonuniformity defect rate and the protrusion defect rate are significantly effective as compared with the comparative example with a countermeasure against bubbles. As described above, it has been proved that by providing an inclined mesh screen in the slurry dam, pinholes can be prevented and uneven thickness of the green sheet and mixing of protrusions can be suppressed.

1 スラリー導入部
2 スラリーダム
3 スクリーン固定部
4 ドクターブレード
5 キャリアフィルム
6 グリーンシート
7 メッシュスクリーン
9 スラリー
10 シート成形装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slurry introduction part 2 Slurry dam 3 Screen fixing | fixed part 4 Doctor blade 5 Carrier film 6 Green sheet 7 Mesh screen 9 Slurry 10 Sheet forming apparatus

Claims (5)

ドクターブレード法を用いたシート成形装置であって、
セラミックスのスラリーを溜めるスラリーダムと、
前記スラリーダム内で、スラリーの流動方向に対して上り傾斜でメッシュスクリーンを固定するスクリーン固定部と、
前記メッシュスクリーンを透過したスラリーを、キャリアフィルム上に塗布しグリーンシートを形成するドクターブレードと、を備えることを特徴とするシート成形装置。
A sheet forming apparatus using a doctor blade method,
A slurry dam for storing ceramic slurry;
In the slurry dam, a screen fixing part for fixing the mesh screen with an upward inclination with respect to the flow direction of the slurry,
A sheet forming apparatus comprising: a doctor blade that applies a slurry that has passed through the mesh screen onto a carrier film to form a green sheet.
前記スクリーン固定部は、メッシュスクリーンを45°以下の上り傾斜で固定することを特徴とする請求項1記載のシート成形装置。   The sheet forming apparatus according to claim 1, wherein the screen fixing unit fixes the mesh screen with an upward inclination of 45 ° or less. ドクターブレード法を用いたシート成形方法であって、
スラリーダム内に、スラリーの流動方向に対して上り傾斜でメッシュスクリーンを固定する工程と、
セラミックスのスラリーを導入し、前記メッシュスクリーンを透過させる工程と、
前記メッシュスクリーンを透過したスラリーを、キャリアフィルム上に塗布しグリーンシートを形成する工程と、を行うことを特徴とするシート成形方法。
A sheet forming method using a doctor blade method,
In the slurry dam, a step of fixing the mesh screen with an upward inclination with respect to the flow direction of the slurry;
Introducing a ceramic slurry and allowing the mesh screen to pass through;
Applying the slurry that has passed through the mesh screen onto a carrier film to form a green sheet.
前記固定されるメッシュスクリーンは、目開き150μm以下であることを特徴とする請求項3記載のシート成形方法。   The sheet forming method according to claim 3, wherein the mesh screen to be fixed has an opening of 150 μm or less. 前記導入されるスラリー中のセラミックス粒子径は、1μm以下であり、前記導入されるスラリーの粘度は、1000mPa/s以上6000mPa/s以下であることを特徴とする請求項3または請求項4記載のシート成形方法。   The ceramic particle diameter in the introduced slurry is 1 µm or less, and the viscosity of the introduced slurry is 1000 mPa / s or more and 6000 mPa / s or less. Sheet forming method.
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