JPH054205A - セラミツク部品の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】材料効率が良好で、品質向上が図れ、しかも形
状精度が良好なセラミック部品の成形方法および成形装
置を提供すること。 【構成】通気性を有するキャリアシート１上にはセラミ
ック部品の形状に対応した穴２ａを有する印刷用マスク
２が載置される。キャリアシート１の下面はマスク２の
穴に対応する透孔３ａを有するベースプレート３で支持
され、透孔３ａには石膏等の通気性材料４が埋め込まれ
ている。ベースプレート３の下部には、マスク２の穴２
ａに塗り込まれたセラミックスラリー５をキャリアシー
ト１および通気性材料４を介して真空吸引する吸引装置
１１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミック部品の成形方
法および成形装置、特にセラミックコンデンサや圧電セ
ラミック基板のように薄肉なセラミック部品の成形に好
適な成形方法および成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄肉なセラミック部品を成形する
場合には、図７のように、セラミックスラリー２０を押
出成形機２１等によってシート状に成形し、これをプレ
ス機２２によって打ち抜いて目的の形状に成形した後、
打ち抜かれたセラミック成形体２３を乾燥・焼成するこ
とにより、最終的なセラミック部品を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この成形方
法では大量のパンチかす２４が発生するため材料効率が
悪く、パンチかす２４を再製するとしてもコストがかか
るという欠点があった。また、シート状にするために可
塑性を与えたり、シートを折り曲げてもひび割れしない
ようにするため、セラミックスラリー２０中にバインダ
ーや可塑剤を添加しているが、そのために品質が低下す
るという問題があった。さらに、押出成形機２１とプレ
ス機２２のように装置が大掛かりとなるため、品種変更
に伴う段取替が難しいという問題もあった。そこで、本
発明の目的は、材料効率が良好で、品質向上が図れ、し
かも品種変更が容易なセラミック部品の成形方法を提供
することにある。また、他の目的は、印刷時の厚み精度
ならびに形状精度が良好なセラミック部品の成形方法を
提供することにある。さらに、他の目的は、上記成形方
法を簡素な構造で実施できる成形装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の成形方法は、キャリアシート上にセ
ラミック部品の形状に対応した穴を形成した一定厚みの
マスクを載置する工程と、印刷によりマスクの穴にセラ
ミックスラリーを塗り込める工程と、キャリアシートか
らマスクを分離する工程と、キャリアシート上に残った
セラミック成形体を乾燥させる工程と、乾燥したセラミ
ック成形体をキャリアシートから剥離する工程と、を含
むものである。また、第２の成形方法は、第１の発明に
おけるキャリアシートが通気性材料で構成され、セラミ
ックスラリーを印刷すると共に、キャリアシートの下側
より真空吸引することを特徴とする。さらに、第３の成
形方法は、第１または第２の発明におけるキャリアシー
トを可撓性材料で構成し、キャリアシートを屈曲させる
ことにより、乾燥したセラミック成形体をキャリアシー
トから剥離することを特徴とする。また本発明の成形装
置は、通気性を有するキャリアシートと、キャリアシー
ト上に載置可能でセラミック部品の形状に対応した穴を
形成した一定厚みのマスクと、マスクの穴にセラミック
スラリーを塗り込む印刷手段と、キャリアシートの下面
を支持し、マスクの穴に対応する部位に透孔が形成され
たベースプレートと、透孔に埋め込まれ、上面がベース
プレートの上面と同一平面上に形成された石膏等の通気
性材料と、マスクの穴に塗り込まれたセラミックスラリ
ーをキャリアシートおよび通気性材料を介して真空吸引
する吸引手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】キャリアシート上にマスクを載置してセラミッ
クスラリーを印刷した後、マスクをキャリアシートから
分離すると、一定厚みのセラミック成形体がキャリアシ
ート上に残される。このとき、セラミック成形体は柔ら
かく型崩れしやすい状態にあるが、キャリアシート上に
印刷されているので、一定の形状を保持できる。したが
って、セラミックスラリー中に多量のバインダーや可塑
剤を添加する必要はない。セラミックスラリーの印刷
後、キャリアシート上に残ったセラミック成形体を乾燥
させると、水分を失ってある程度硬化するので、この状
態でキャリアシートを剥がしてもセラミック成形体が変
形するおそれがなくなる。その後、これを焼成すること
により最終的なセラミック部品が得られる。なお、乾燥
工程でセラミック成形体を加熱する場合には、キャリア
シートは加熱温度以上の耐熱性が必要であることは勿論
である。

【０００６】上記キャリアシートを通気性材料で構成
し、セラミックスラリーの印刷中または印刷後にその下
側から真空吸引すると、マスクの穴とセラミックスラリ
ーとの隙間に介在する空気がキャリアシートを介して吸
引され、セラミックスラリーがマスクの穴に隙間なく充
填されるとともに、セラミック成形体の内部に含まれる
ポア（空洞）も脱泡される。また、吸引力によりセラミ
ック成形体がキャリアシートに吸着されるので、キャリ
アシートからマスクを分離する際にセラミック成形体が
追随して剥離するおそれがなく、離版性が向上する。

【０００７】また、セラミックスラリーの印刷中または
印刷後にキャリアシートの下側から真空吸引すれば、印
刷膜の断面形状の精度が向上し、膜厚が均一になるとい
う特徴がある。即ち、セラミックスラリーをスクリーン
印刷する場合、印刷時のレベリング性を考慮して粘度を
低く設定すると、マスクを離版した時に膜断面のエッジ
がだれてしまう欠点がある。エッジだれを起こさないよ
うにセラミックスラリーの粘度を高くすると、印刷時に
気泡を巻き込みやすく、しかも離版時に印刷膜の周囲に
バリが発生しやすい。さらに、スキージの引きずり現象
により印刷膜の中央部に肉痩せも見られる。そこで、印
刷時にはセラミックスラリーの粘度をレベリング性を考
慮した低い値に設定しておき、印刷中または印刷後にキ
ャリアシートの下側から真空吸引してセラミックスラリ
ー中の分散媒を抜くようにすれば、離版時にエッジだれ
を起こさずかつバリが発生しない適度な粘度にコントロ
ールできる。しかも、真空吸引によってスキージの剪断
力がかかるセラミックスラリーの層を薄くできるので、
スキージによる引きずりを低減でき、中央部の肉痩せを
も防止できる。したがって、印刷膜形状の精度が真空吸
引を行わない場合に比べて格段に向上する。

【０００８】キャリアシートを可撓性材料で構成した場
合、このキャリアシートを剥がしローラ等で屈曲させれ
ば、乾燥後のセラミック成形品は剛性を備えているので
キャリアシートの屈曲に追随せず、セラミック成形品を
キャリアシートから無理なく剥離できるので、望まし
い。

【０００９】印刷時にキャリアシートの下面をベースプ
レートで支持し、このベースプレートの透孔に埋め込ま
れた通気性材料を介してセラミックスラリーを真空吸引
するのが望ましい。その理由は、印刷時や真空吸引時に
おけるキャリアシートの撓みをベースプレートおよび通
気性材料で防止し、マスクの穴に塗り込まれたセラミッ
クスラリーの平坦性を確保できるからである。

【００１０】

【実施例】図１，図２は本発明にかかるセラミック部品
の成形装置の一例を示す。図において、１は帯状に連続
したキャリアシートであり、後述する成形工程の間を連
続的に移送される。この実施例では通気性，耐熱性およ
び可撓性を備えた紙が使用されている。キャリアシート
１上にはマスクの一例であるコンビネーションマスク２
が載置される。マスク２の厚みは目的とするセラミック
部品の板厚と同様あるいはやや厚く設定され、このマス
ク２にはセラミック部品の形状に対応した穴２ａが多数
個形成されている。一方、キャリアシート１の下面はコ
ンビネーションマスク２に対応する大きさの平坦なベー
スプレート３で支持され、キャリアシート１の撓みが防
止される。このベースプレート３は硬質板よりなり、図
２のようにコンビネーションマスク２の穴２ａと対応し
た部位に多数の透孔３ａが形成されている。各透孔３ａ
には、ベースプレート３の下方から真空吸引を行った際
にキャリアシート１が透孔３ａ側へ撓むのを防止するた
め、通気性材料である多孔質の石膏４が埋設され、石膏
４の上面はベースプレート３の上面と同一平面上に形成
されている。石膏４を使用したのは、キャリアシート１
を通った空気や湿気を通過あるいは吸収させるためであ
る。なお、透孔３ａは上面側が大径で、下面側が小径に
形成されているため、真空吸引による石膏４の下方への
脱落が防止される。このようにして、キャリアシート１
の上下面がコンビネーションマスク２とベースプレート
３とで挟持される。なお、ベースプレート３の下部には
吸引装置１１が気密的に連結されている。この吸引装置
１１は印刷されるセラミックスラリーの粘度や性状に応
じて真空圧をコントロール可能なものが望ましい。

【００１１】ここで、上記成形装置を用いてセラミック
部品を成形する方法を説明する。まず、キャリアシート
１の上下面をコンビネーションマスク２とベースプレー
ト３とで挟持した状態で、コンビネーションマスク２上
にペースト状のセラミックスラリー５を供給する。供給
されるセラミックスラリー５はレベリング性を考慮して
やや低めの粘度（例えば０．１pa・s 〜３pa・s)に設定
されている。そして、図２のようにベースプレート３の
下方から吸引装置１１で真空吸引を行いながら、スキー
ジ６を使用してコンビネーションマスク２の穴２ａにセ
ラミックスラリー５を一定厚みで印刷する。印刷中の真
空吸引は、セラミックスラリー５の印刷膜表面にひび割
れが発生しない程度に弱く吸引する。真空吸引によって
印刷時にセラミックスラリー５中に取り込まれた空気
は、キャリアシート１と石膏４とを介して除去され、セ
ラミックスラリー５がマスク２の穴２ａに隙間なく充填
される。

【００１２】印刷後から離版までの間は、印刷中より吸
引装置１１の吸引力を上げ、セラミックスラリー５に含
まれる分散媒をキャリアシート１を介して石膏４に吸収
させ、脱水する。そのため、セラミックスラリー５はマ
スク２を離版した際にエッジだれやバリが発生しない程
度の適度な粘度にコントロールされる。つぎに、図３の
ようにマスク２を離版すると、セラミック成形体５’は
真空吸引により適度な粘度に調整され、同時に若干収縮
してマスク２の穴２ａとの剥離性が向上しているので、
キャリアシート１上にセラミック成形体５’をその形状
を損なうことなく残すことができる。そのため、マスク
２の穴２ａの形状に精密に合致したセラミック成形体
５’が得られる。

【００１３】マスク２の離版後、キャリアシート１は乾
燥工程へ移送される。ここでは、図４のようにキャリア
シート１の下面側に板状ヒータ７を配置し、セラミック
成形体５’の上方から赤外線ヒータあるいは熱風ヒータ
８によって加熱する。これにより、セラミック成形体
５’は上下両面から加熱され、内部に含まれる分散媒の
殆どが蒸発して乾燥する。

【００１４】乾燥後のセラミック成形体５’はキャリア
シート１に接着しているので、セラミック成形体５’を
キャリアシート１から取り出すために図５の剥離・取出
工程へ移送される。ここでは、キャリアシート１を一方
向に移送しながら剥がしローラ９によって屈曲させる
と、乾燥後のセラミック成形体５’は所定の剛性を有し
ているので屈曲せず、キャリアシート１のみが屈曲す
る。そのため、セラミック成形体５’はキャリアシート
１に接着している端部から徐々に剥離され、セラミック
成形体５’に割れ等が生じない。その後、吸着パッド１
０によってセラミック成形体５’の上面を吸着すること
により、キャリアシート１から簡単に取り出すことがで
きる。

【００１５】前述のように、印刷中および印刷後の真空
吸引により、セラミックスラリー５中の気泡を除去で
き、かつ粘度調整ができることに加え、スキージ６の引
きずりによる肉痩せや膜厚のバラツキを抑制できるとい
う効果がある。図６は印刷中に吸引（真空圧２００ｍｍ
Ｈｇ）を行った場合（本発明）と行わない場合（従来
例）のセラミック焼成品の厚みのバラツキを示すデータ
である。なお、印刷に使用したマスクは同一で、印刷前
のセラミックスラリーの粘度も同等である。また、厚み
は焼成品の中央部をポイントマイクロメータで測定し
た。同図によると、真空吸引を行った場合には厚みの平
均値が０．３１３ｍｍ，標準偏差が０．００６４であ
り、行わない場合には厚みの平均値が０．２９４ｍｍ，
標準偏差が０．００８３であった。これにより、真空吸
引を行うと厚みのバラツキが小さくなり、成形精度が向
上していることが分かる。また、真空吸引を行うことに
よりスキージ６の引きずりによる中央部の肉痩せを抑制
できるので、厚みの平均値が真空吸引を行わない場合に
比べて若干高くなっている。

【００１６】なお、上記実施例ではキャリアシートとし
て可撓性と通気性とを備えた紙を使用したが、他の材料
を使用してもよいことは勿論である。例えば、通気性あ
るいは可撓性を有しないパネルを使用してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
成形方法によれば、セラミックスラリーを印刷の要領で
成形するため、従来のように材料の無駄が殆ど発生せ
ず、材料効率が良好となる。また、品種変更を行う場合
にはマスクを取り換えるだけでよいので、品種変更が容
易となり、しかも従来のような大掛かりな装置を必要と
しないので、装置の小型・低価格化を実現できる。さら
に、セラミックスラリーは印刷後もキャリアシート上に
付着した状態で乾燥されるので、バインダーや可塑剤の
添加量を下げても形状が損なわれることがなく、品質向
上が図れる利点がある。また、印刷中または印刷後にキ
ャリアシートの下側から真空吸引するようにすれば、セ
ラミックスラリー中の気泡を除去できるとともに、セラ
ミックスラリー中の分散媒をある程度抜くことができる
ので、その粘度をコントロールでき、厚みのバラツキ，
エッジだれ，バリ等の不良を解消して断面形状の精度が
格段に向上するという利点がある。また、本発明の成形
装置によれば、上記効果に加え、キャリアシートの下面
をベースプレートで支持し、かつマスクの穴に対応する
部分を透孔を石膏等の通気性材料で支持するようにした
ので、印刷時や真空吸引時にキャリアシートの撓みを防
止でき、変形が少なく高い形状精度を有するセラミック
成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるセラミック部品の印刷工程を示
す斜視図である。

【図２】図１の拡大断面図である。

【図３】マスクの離版工程を示す拡大断面図である。

【図４】乾燥工程を示す拡大断面図である。

【図５】セラミック成形体の剥離工程を示す拡大断面図
である。

【図６】印刷時に真空吸引を行った場合と行わない場合
のセラミック焼成体の厚みバラツキを示す図である。

【図７】従来の成形方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ キャリアシート ２ コンビネーションマスク ２ａ 穴 ３ ベースプレート ３ａ 透孔 ４ 石膏 ５ セラミックスラリー ５’ セラミック成形体 ６ スキージ ７，８ ヒータ ９ 剥がしローラ １０ 吸着パッド １１ 吸引装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定厚みのセラミック部品を成形するため
   の方法において、キャリアシート上にセラミック部品の
   形状に対応した穴を形成した一定厚みのマスクを載置す
   る工程と、印刷によりマスクの穴にセラミックスラリー
   を塗り込める工程と、キャリアシートからマスクを分離
   する工程と、キャリアシート上に残ったセラミック成形
   体を乾燥させる工程と、乾燥したセラミック成形体をキ
   ャリアシートから剥離する工程と、を含むセラミック部
   品の成形方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセラミック部品の成形方
   法において、上記キャリアシートは通気性材料よりな
   り、セラミックスラリーの印刷中または印刷後に、キャ
   リアシートの下側より真空吸引することを特徴とするセ
   ラミック部品の成形方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のセラミック部品
   の成形方法において、上記キャリアシートは可撓性材料
   よりなり、キャリアシートを屈曲させることにより、乾
   燥したセラミック成形体をキャリアシートから剥離する
   ことを特徴とするセラミック部品の成形方法。
4. 【請求項４】一定厚みのセラミック部品を成形するため
   の装置において、通気性を有するキャリアシートと、キ
   ャリアシート上に載置可能でセラミック部品の形状に対
   応した穴を形成した一定厚みのマスクと、マスクの穴に
   セラミックスラリーを塗り込む印刷手段と、キャリアシ
   ートの下面を支持し、マスクの穴に対応する部位に透孔
   が形成されたベースプレートと、透孔に埋め込まれ、上
   面がベースプレートの上面と同一平面上に形成された石
   膏等の通気性材料と、マスクの穴に塗り込まれたセラミ
   ックスラリーをキャリアシートおよび通気性材料を介し
   て真空吸引する吸引手段と、を備えたことを特徴とする
   セラミック部品の成形装置。