KR101860104B1 - 세라믹 성형체의 절단 장치 및 적층 세라믹 전자부품의 제조방법 - Google Patents

세라믹 성형체의 절단 장치 및 적층 세라믹 전자부품의 제조방법 Download PDF

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코타 하세가와
마나부 카스가
하지메 호소다
슈지 겐교
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

절단 공정마다의 센싱 공정을 필요로 하지 않고, 세라믹 성형체가 비스듬히 절단되는 것을 억제하여, 커팅 불량의 발생 방지, 제품의 형상 정밀도나 치수 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능한 세라믹 성형체의 절단 장치 및 그것을 이용한 적층 세라믹 전자부품의 제조방법을 제공한다.
스테이지(20) 상의 세라믹 성형체(10)를 절단하는 커팅 날(1)과, 스테이지와 세라믹 성형체를 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 커팅 날 구동부(30)와, 커팅 날의 세라믹 성형체로의 진입 각도를 제어하는 각도 제어부를 포함한 구성으로 하고, 세라믹 성형체의 한쪽 단부(10a) 측으로부터 다른쪽 단부(10b) 측을 향해 반복하여 절단을 실시함에 있어, 커팅 날의 주면(1s)과 커팅 날보다 후방 영역의, 세라믹 성형체의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)가, 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 커팅 날의 세라믹 성형체로의 진입 각도를 제어한다.

Description

세라믹 성형체의 절단 장치 및 적층 세라믹 전자부품의 제조방법{APPARATUS FOR CUTTING A CERAMIC FORMATION BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING A MONOLITHIC CERAMIC ELECTRONIC PART}
본 발명은 예를 들면, 적층 세라믹 콘덴서나 적층 배리스터와 같은 적층 세라믹 전자부품을 제조할 시 등에 이용되는, 세라믹 적층체 등의 세라믹 성형체의 절단 장치 및, 해당 절단 장치를 이용하여 세라믹 적층체를 절단하는 공정을 거쳐 제조되는 적층 세라믹 전자부품의 제조방법에 관한 것이다.
대표적인 세라믹 전자부품의 하나로, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서가 있다. 이 적층 세라믹 콘덴서(100)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 유전체층인 세라믹층(101)을 통해 복수의 내부전극(102a, 102b)이 적층된 세라믹 본체(110)의 양 단면(兩端面)에 내부전극(102a, 102b)과 도통(導通)하도록 외부전극(105a, 105b)이 배치된 구조를 갖고 있다.
그런데 이와 같은 적층 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법으로는, 예를 들면
(a) 복수의 내부전극 패턴이, 미(未)소성 세라믹층을 통해 적층된 구조를 갖는 미소성의 세라믹 적층체를 제작하고 이 세라믹 적층체를 형성하는 공정,
(b) 세라믹 적층체를 소정 위치에서 커팅하고 각각의 적층 세라믹 전자부품의 본체에 대응하는 칩으로 분할하는 공정,
(c) 분할된 각각의 칩을 소성하는 공정,
(d) 소성 후의 세라믹 본체의 소정 위치에 외부전극 형성용의 도전성 페이스트를 도포해서 베이킹함으로써 외부전극을 형성하는 공정을 거쳐 적층 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법이 널리 알려져 있다.
그런데 상술한 바와 같은 적층 세라믹 콘덴서의 제조 공정에서, 세라믹 적층체를 분할(절단)하는 방법의 하나로, 세라믹 적층체의 주면(主面)을 향해 커팅 날을 진입시킴으로써 세라믹 적층체를 프레스 커팅(press-cutting)하는 방법이 있다.
그러나 이 방법의 경우, 절단면이 세라믹 적층체의 주면에 수직이 되지 않고, 경사진 상태가 되어 내부 도체막의 위치 어긋남이나 형상 정밀도의 저하, 내부전극(내부전극 패턴)의 원하지 않는 위치에서의 노출 등의 불량이 생긴다는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이, 세라믹 적층체의 절단면이 경사지는 것은 다양한 원인에 의해 일어날 수 있는 것이며, 예를 들면 절단 공정에서의 커팅 날의 하강에 따라 커팅 날의 주면의 한쪽 측(예를 들면 후면 측) 및 다른쪽 측(전면 측)에는 커팅 날의 하강방향에 직교하는 방향의 응력 F1 및 F2가 작용한다. 이들 응력 F1 및 F2는 커팅 날이 세라믹 적층체를 주면의 면방향으로 탄성 또는 소성 변형시킬 때의 반력이다.
그런데 이 응력 F1 및 F2는 반드시 균형을 이루고 있다고는 한정하지 않고, 응력 F1 및 F2의 크기가 균형을 이루고 있지 않은 경우에는 그 불균형에 의해 커팅 날이 변형되어 경사진 절단 상태가 발생한다. 또한, 커팅 날은 통상, 정밀도가 높은 절단을 가능하게 하기 위해 그 두께가 비교적 얇게 형성되는 일이 많고, 상술한 바와 같은 변형이 생기기 쉬운 것이 실정이다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 특허문헌 1에는, 이하에 설명하는 바와 같은 세라믹 그린 성형체의 절단 방법이 제안되고 있다.
본 특허문헌 1의 절단 방법에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 우선, 세라믹 적층체 등의 세라믹 그린 성형체(210)가 테이블(220) 상에 재치(載置)된 상태에서 위치 결정된다. 다음으로, 세라믹 성형체(210)의 주면을 향해 커팅 날(201)을 하강시킴으로써 세라믹 성형체(210)가 프레스 커팅 방법으로 절단된다.
그 후, 상술한 절단 공정을 마칠 때마다 테이블(220)과 커팅 날(201)이 상대적으로 이동되어, 이들 절단 공정과 이동 공정이 복수회 반복된다.
그리고 특허문헌 1에서는, 각 절단 공정을 마친 후에 세라믹 성형체(210)로부터 커팅 날(201)이 빠져나온 타이밍에 절단면이 측면에 나타나는 절단선의 경사 상태를 센싱하고, 해당 센싱 결과에 기초하여 다음 절단 공정에서의 절단선 상태가 적정해지도록, 세라믹 성형체(210)에 대한 커팅 날(201)의 진입 방향을 제어하도록 하고 있다.
그리고 상술한 바와 같은 특허문헌 1의 방법에 의하면, 세라믹 적층체 등의 세라믹 성형체를 절단할 시에, 경사진 절단 상태가 생기는 것을 억제, 방지하는 것이 가능해진다고 되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-276139호
그러나 특허문헌 1의 세라믹 성형체의 절단 방법의 경우, 각 절단 공정마다 측면에 나타나는 절단선 경사 상태의 센싱을 실시하고, 센싱 결과에 기초하여 커팅 날의 진입 방향을 결정하도록 하고 있으므로, 세라믹 적층체 등의 세라믹 성형체를 절단하는 데에 시간이 걸리고, 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것이며, 절단 공정마다 센싱 공정을 필요로 하지 않고, 생산성을 향상시키는 것이 가능하면서 세라믹 적층체 등의 세라믹 성형체가 비스듬히 절단되는 것을 억제하여, 커팅 공정에서의 불량 발생 방지나, 제품의 형상 정밀도나 치수 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능한 세라믹 성형체의 절단 장치 및 그것을 이용한 적층 세라믹 전자부품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 세라믹 성형체의 절단 장치는,
세라믹 성형체를 소정의 복수 부분에서 절단할 시에 이용되는 절단 장치로서,
상기 세라믹 성형체가 재치되는 스테이지와,
상기 세라믹 성형체를 프레스 커팅 방법으로 절단하는 커팅 날과,
상기 세라믹 성형체를 소정의 복수 위치에서 절단하기 위해, 상기 세라믹 성형체와 상기 커팅 날을, 상기 세라믹 성형체의 주면을 따르는 소정 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단과,
상기 커팅 날을, 상기 세라믹 성형체를 향하는 방향과 상기 세라믹 성형체로부터 이간(離間)되는 방향으로 이동시키는 커팅 날 구동부와,
상기 커팅 날이 상기 세라믹 성형체로 진입할 시의 각도인 진입 각도를 제어하기 위한 각도 제어부로서, 상기 이동 수단에 의해, 상기 세라믹 성형체와 상기 커팅 날을 상기 소정 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 세라믹 성형체의 한쪽 단부 측으로부터 다른쪽 단부 측을 향해 소정의 복수 위치에서 반복하여 절단을 실시함에 있어, 상기 커팅 날과, 절단 위치의 이동 방향에서의 상기 커팅 날보다 후방 영역의 상기 세라믹 성형체의 주면이 이루는 각도(θ)가, 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 제어하는 각도 제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치에서는, 미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단이 반복하여 실시됨에 따라 상기 각도(θ)가 서서히 커지도록 제어하는 프로필인 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면서 설명하면, 예를 들면 스테이지(20) 상에 재치되어, 특히 국부적인 구속이 이루어지고 있지 않은 세라믹 성형체(10)를, 한쪽 단부(10a) 측으로부터 다른쪽 단부(10b) 측을 향해 위치를 어긋나게 하면서 반복하여 절단을 실시하는 경우, 절단의 초반은 세라믹 성형체(10)의 절단을 실시하고 있는 위치(절단 위치)(P)보다도 커팅 날(1)의 전방(도 2에서는 우측)에 있는, 절단 후에 워크(절단 후의 각각의 적층체)(11(11b))가 되는 영역이, 후방(도 2에서는 좌측)에 있는 워크(11(11a))가 되는 영역보다도 상대적으로 많기 때문에, 커팅 날(1)은 전방으로부터의 응력을 강하게 받는다.
한편, 절단의 종반은, 절단의 초반과는 반대로 커팅 날(1)의 전방에 있는 워크(11(11b))가 후방에 있는 워크(11(11a))보다도 상대적으로 적어지기 때문에, 커팅 날(1)은 후방으로부터의 응력을 강하게 받는다.
이와 같은 상황하에서 상술한 각도(θ), 즉, 커팅 날(1)의 주면(1s)과 절단 위치(P)의 이동 방향에서의 커팅 날(1)보다 후방 영역의, 세라믹 성형체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)가, 절단이 반복하여 실시됨에 따라 서서히 커지는 바와 같은, 이미 정해진 프로필로 제어함으로써 커팅 날(1)이 절단을 실시하고 있는 위치(P)보다도 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력의 균형을 잡아, 세라믹 성형체(10)가 비스듬히 절단되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 절단할 때마다 센싱을 필요로 하지 않고, 생산성의 저하를 방지하면서 형상 정밀도나 치수 정밀도가 높은 세라믹 성형체의 절단을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단의 개시부터 소정 횟수까지는, 상기 각도(θ)가 서서히 작아지는 공정과 그 후에 상기 각도 (θ)가 서서히 커지는 공정을 포함하는 프로필인 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면서 설명하면, 예를 들면 세라믹 성형체(10)의 한쪽 단부 (10a) 측에 위치 결정용의 가이드(21)가 배치된 상태에서 세라믹 성형체(10)를 한쪽 단부(10a) 측으로부터 다른쪽 단부(10b) 측을 향해 위치를 어긋나게 하면서 반복하여 절단을 실시하는 경우, 절단의 초반은 가이드(21)에 의해 위치가 규정된 한쪽 단부(1a) 측으로부터의 응력의 영향이 있다.
그 때문에, 커팅 날(1)의 주면(1s)과 절단 위치(P)의 이동 방향에서의 커팅 날(1)보다 후방 영역의, 세라믹 성형체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)가, 절단이 반복하여 실시됨에 따라, 절단의 개시부터 소정 횟수까지는 서서히 작아지고, 그 후는 각도(θ)가 서서히 커지도록 미리 정해진 프로필로 제어함으로써, 커팅 날(1)이 절단을 실시하고 있는 위치(절단 위치)(P)에서, 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력의 균형을 잡아, 세라믹 성형체(10)가 비스듬히 절단되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
그 결과, 절단할 때마다 센싱을 필요로 하지 않고, 생산성의 저하를 방지하면서 형상 정밀도나 치수 정밀도가 높은 세라믹 성형체의 절단을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단의 개시부터 소정 횟수까지는 상기 각도(θ)가 90˚ 미만이면서 서서히 작아지는 공정과, 그 후에 상기 각도(θ)가 서서히 커지는 공정을 포함하는 프로필인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 각도(θ)를, 절단이 반복하여 실시됨에 따라 절단의 개시부터 소정 횟수까지는 각도(θ)가 90˚ 미만이면서 서서히 작아지고, 그 후는 각도(θ)가 서서히 커지도록 미리 정해진 프로필로 제어함으로써, 커팅 날이 절단을 실시하고 있는 위치에서, 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력의 균형을 좋은 정밀도로 잡는 것이 가능해져, 본 발명을 보다 실효있게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치에서는, 상기 각도(θ)를 제어함에 있어, 상기 커팅 날의 날 끝의 연장선과 상기 스테이지의 표면의 교점을 회전 중심으로 하여 상기 커팅 날을 소정 방향으로 회전시킴으로써 상기 각도(θ)의 제어를 실시하는 것이 바람직하다.
커팅 날의 날 끝의 연장선과 상기 스테이지 표면의 교점을 회전 중심으로 하여, 커팅 날의 각도(θ)가 변화하게 커팅 날을 회전시키도록 구성한 경우, 두께가 다른 세라믹 성형체에 대해서도 세라믹 성형체 상면의 절삭 개시 위치를 최적화하는 것이 가능해져, 종류가 다른 세라믹 성형체를 절단하는 경우에도 커팅 피치 정밀도를 악화시키지 않고 경사진 커팅 양을 극소화하는 것이 가능해진다.
또한, 이렇게 구성한 경우에서, 커팅 날을 기울임(회전시킴)으로써 생기는 세라믹 성형체의 상면에 대한 날의 진입 위치의 오차는, 예를 들면 커팅 날을 기울이는 각도(회전 각도)와 세라믹 성형체의 두께 정보 등으로부터 보정량을 산출하여 스테이지와 커팅 날의 상대 위치를 보정함으로써 수정할 수 있다.
또한, 상기 커팅 날 구동부의 동작에 의해 구동되고, 상기 커팅 날 구동부 자체의 동작 방향과는 독립적으로, 상기 스테이지의 표면에 직교하는 방향으로 동작하여 상기 세라믹 성형체를 절단하는 공정에서, 상기 세라믹 성형체를 상기 스테이지의 표면에 수직으로 가압하는 가압부를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성을 포함함으로써, 절단 시의 세라믹 성형체의 위치 어긋남을 확실하게 억제, 방지하여 정밀도가 높은 절단을 확실하게 실시하는 것이 가능해져 의미가 있다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 전자부품의 제조방법은,
상술한 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치를 이용하여 상기 세라믹 성형체인 세라믹 적층체를 절단하고, 각각의 칩으로 분할하는 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치는, 세라믹 적층체 등의 세라믹 성형체가 재치되는 스테이지와, 세라믹 성형체를 프레스 커팅 방법으로 절단하기 위한 커팅 날과, 세라믹 성형체와 커팅 날을 세라믹 성형체의 주면을 따르는 소정 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 커팅 날을, 세라믹 성형체를 향하는 방향과 세라믹 성형체로부터 이간되는 방향으로 이동시키는 커팅 날 구동부와, 커팅 날이 세라믹 성형체로 진입할 시의 진입 각도를 제어하기 위한 각도 제어부로서, 이동 수단에 의해 세라믹 성형체와 상기 커팅 날을 소정 방향으로 상대적으로 이동시키고, 세라믹 성형체의 한쪽 단부 측으로부터 다른쪽 단부 측을 향해 반복하여 절단을 실시함에 있어, 상기 커팅 날의 주면과 절단 위치의 이동 방향에서의 상기 커팅 날보다도 후방 영역의, 상기 세라믹 성형체의 주면이 이루는 각도(θ)가, 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 커팅 날의 세라믹 성형체로의 진입 각도를 제어하는 각도 제어부를 포함하고 있다.
따라서, 미리 정해진 프로필에 따라 상기 각도(θ)를 변화시키면서 상기 커팅 날에 의해 커팅을 실시함으로써, 절단을 실시하고 있는 위치에서 커팅 날이 세라믹 성형체의 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력을 균형잡히게 하여 세라믹 성형체가 비스듬히 절단되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
그 결과, 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치를 이용함으로써 절단할 때마다 센싱을 필요로 하지 않아, 생산성의 저하를 방지하면서 형상 정밀도나 치수 정밀도가 높은 세라믹 성형체의 절단을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 적층 세라믹 전자부품의 제조방법은, 상술한 본 발명의 세라믹 성형체의 절단 장치를 이용하여 세라믹 성형체인 세라믹 적층체를 절단하고 각각의 칩으로 분할하는 공정을 포함하고 있으므로, 센싱 공정을 필요로 하지 않아, 효율적으로 세라믹 적층체를 절단하여 생산성을 향상시키는 것이 가능해짐과 함께, 형상 정밀도나 치수 정밀도가 높은 적층 세라믹 전자부품을 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹 성형체의 절단 장치 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 절단 장치를 이용하여 세라믹 성형체를 절단하는 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 절단 장치를 이용하여 세라믹 성형체를 절단하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 절단 장치에서, 커팅 날을 기울인 상태로 절단을 실시하는 경우에 가압부를 스테이지의 주면에 수직으로 이동시키는 방법을 설명하는 도면으로서, (a)는 커팅 날을 세라믹 성형체로 진입시키기 전의 상태를 나타내는 도면, (b)는 커팅 날을 진입시키고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 나타내는 방법으로 세라믹 성형체를 절단하는 경우의, 커팅 날의 주면과 세라믹 성형체의 주면이 이루는 각도(θ)의 제어 프로필을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 절단 장치를 이용하여 세라믹 성형체를 절단하는 경우의, 세라믹 성형체의 두께에 대응시키기 위한 커팅 날의 진입 위치의 조정 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 적층 세라믹 전자부품의 제조방법에 의해 제조되는 적층 세라믹 전자부품(적층 세라믹 콘덴서)의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 종래의 세라믹 그린 성형체의 절단 방법을 나타내는 도면이다.
이하에 본 발명의 실시형태를 나타내고, 본 발명이 특징으로 하는 부분을 더 상세하게 설명한다. 또한, 세라믹 성형체의 일례로서 세라믹 적층체를 이용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹 성형체의 절단 장치 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이 세라믹 성형체의 절단 장치는, 세라믹 적층체(10)가 재치되는 스테이지(20)와 세라믹 적층체(10)를 프레스 커팅 방법으로 절단하기 위한 날(1)과, 홀더(2)에 유지된 커팅 날(1)을 홀더(2)와 함께, 세라믹 적층체(10)를 향하는 방향과 세라믹 적층체(10)로부터 이간되는 방향으로 이동시키는 커팅 날 구동부(30)를 포함하고 있다.
또한, 스테이지(20)는 세라믹 적층체(10)를 세라믹 적층체(10)의 주면(10s) 을 따르는 소정 방향(도 1, 2, 3에서 화살표(X)로 나타내는 방향) 이동시키는 기능을 다하는 것이며, 스테이지(20)를 수평방향으로 이동시키기 위한 수치 제어 가능한 축을 포함하고 있다.
그리고 본 실시형태의 세라믹 적층체의 절단 장치에서는, 스테이지(20)가 본 발명에서의 스테이지로서의 기능과 세라믹 적층체(10)를 소정의 복수 위치에서 절단할 수 있도록 하기 위해, 세라믹 적층체(10)와 커팅 날(1)을, 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)을 따르는 소정 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단으로서의 기능의 양쪽 기능을 다하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에서는 스테이지(20)를 이동시키지 않고, 커팅 날(1)을 이동시키도록 구성하는 것도 가능하며, 그 경우에는 세라믹 적층체(10)와 커팅 날(1)이 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)을 따르는 소정 방향으로 상대적으로 이동하도록 커팅 날(1)을 이동시키는 이동 수단이 마련된다.
또한, 본 실시형태의 세라믹 적층체의 절단 장치는, 도 2에 나타내는 바와 같이 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)에 재치한 상태에서, 예를 들면 진공 흡인(도시하지 않음) 등의 방법으로 세라믹 적층체(10)를 소정 위치에 유지하는 바와 같은 구성으로 하는 것도 가능하며, 또한 도 3에 나타낸 바와 같이 세라믹 적층체(10)가 스테이지(20) 상의 소정 위치에 유지되도록 세라믹 적층체(10)의 한쪽 단부 측에 당접하는 가이드(21)를 포함한 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태의 세라믹 적층체의 절단 장치는, 세라믹 적층체(10)를 소정의 복수 위치(절단 위치)에서 절단하는 경우에 커팅 날(1)을, 세라믹 적층체(10)를 향하는 방향과 세라믹 적층체(10)로부터 이간되는 방향으로 이동시키는 커팅 날 구동부(30)와 커팅 날(1)의 세라믹 적층체(10)로의 진입 각도를 제어하는 각도 제어부(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
또한, 커팅 날(1)(상세하게는, 커팅 날(1)과 홀더(2)와 커팅 날 구동부(30)로부터 형성되는 커팅 날 블록(5)(도 1))은, 특히 도시하지 않은 기구에 의해 도 1에 나타내는 바와 같이 홀더(2)에 유지된 상태에서 화살표(A 또는 B)의 방향으로 회전(회동)시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그리고 커팅 날(1)의 세라믹 적층체(10)로의 진입 각도를 제어하는 각도 제어부(도시하지 않음)는, 이동 수단(20)에 의해 세라믹 적층체(10)를 소정 방향(화살표(X) 방향)으로 이동시켜, 세라믹 적층체(10)의 한쪽 단부(10a) 측으로부터 다른쪽 단부(10b) 측을 향해 반복하여 절단을 실시함에 있어, 커팅 날(1)의 주면(1s)과, 절단 위치(P)의 이동 방향(도 1, 2에서 화살표(Y)로 나타내는 방향)에서의 커팅 날(1)보다 후방 영역의, 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)가, 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 커팅 날(1)의 세라믹 적층체(10)로의 진입 각도를 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 세라믹 적층체의 절단 장치는, 세라믹 적층체(10)를 절단하는 공정에서 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)의 표면(20a)에 수직으로 가압하는 가압부(22)를 포함하고 있다.
이 가압부(22)는 커팅 날 구동부(30)와는 기계적으로 결합되어 있지 않지만, 커팅 날 구동부(30)의 동작에 의해 구동되고, 커팅 날 구동부(30) 자체의 동작 방향과는 독립적으로 스테이지(20)의 표면에 직교하는 방향으로 동작하여, 세라믹 적층체(10)를 절단하는 공정에서 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)의 표면(20a)에 수직으로 가압하는 기능을 다한다.
또한, 도 1, 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 가압부(22)는 가압부(22)가 포함하는 접동축(23)이, 커팅 날 블록(5)과는 독립적으로 마련된 슬라이드 기구(33)에 마련한 접동 구멍(도시하지 않음)과 감합, 접동하여 스테이지(20)의 표면 (20a)에 수직방향으로 동작하도록 구성되어 있으며, 커팅 날 구동부(30)에 마련된 가압부용 구동축(31)이, 가압부(22)가 포함하는 돌출구조의 반구면(모방면)을 포함한 당접부(24)에 당접함으로써 가압부(22)가 세라믹 적층체(10)를 향해, 그 주면(10s)(및 스테이지(20)의 표면(20a))에 직교하는 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.
가압부(22)는 상술한 바와 같이 구성되어 있고, 돌출구조의 반구면(모방면)을 갖는 당접부(24)를 포함하고 있으므로, 커팅 날(1)(커팅 날 블록(5))이 소정 각도를 갖도록 기울인 상태(화살표(A 또는 B)의 방향으로 회전한 상태)에서, 가압부용 구동축(31)이 당접부(24)에 당접함으로써 구동된 경우에도, 가압부(22)가 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)(및 스테이지(20)의 표면(20a))에 직교하는 방향으로 이동하므로 가압부(22)가 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)의 표면(20a)에 수직으로 가압하게 되어 세라믹 적층체(10)에 위치 어긋남이 생기는 것을 방지하여 소정의 절단 위치에서 절단하는 것이 가능해진다.
즉, 커팅 날(1)을 세라믹 적층체(10)에 대하여 비스듬히 진입시키도록 한 경우에도, 가압부(22)에 의해 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)의 표면(20a)에 수직으로 가압하여 세라믹 적층체(10)의 수평방향의 이동(위치 어긋남)을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 가압부용 구동축(31)은 스프링(31a)에 의해 가압부(22)를 향해 부세(付勢)되어 있고, 소정의 힘으로 가압부(22)를 세라믹 적층체(10)에 가압할 수 있도록 구성되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 세라믹 적층체의 절단 장치를 이용하여 세라믹 적층체를 절단하는 방법에 대해 설명한다.
우선, 도 2에 나타내는 바와 같이 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)에 재치한 상태에서, 도 3에 나타내는 바와 같은 가이드(21)를 이용하지 않고 세라믹 적층체(10)를 절단하는 경우에 대해 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이 스테이지(20) 상의 소정 위치에 세라믹 적층체(10)를 재치한다.
그리고 스테이지(20)를 화살표(X) 방향으로 간헐적으로 이동시켜, 절단 위치를 이동시키면서 소정 위치에서 커팅 날(1)을 강하(降下)시켜 세라믹 적층체(10)를 절단한다.
이 때, 각도 제어부(도시하지 않음)가, 미리 정해진 프로필에 따라 커팅 날(1)의 주면(1s)과 절단 위치의 이동 방향(화살표(Y)로 나타내는 방향)에서의 커팅 날(1)보다 후방 영역의, 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)를 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 커팅 날(1)의 세라믹 적층체(10)로의 진입 각도를 제어한다.
구체적으로는, 소정의 절단 위치에서 절단이 반복하여 실시됨에 따라 커팅 날(1)의 각도(θ)가 서서히 커지도록, 미리 정해진 프로필에 따라 커팅 날(1)의 각도(θ)를 제어하면서 절단을 실시한다.
구체적으로는, 절단 개시의 시점에서는 각도(θ)를 88˚, 절단 위치의 이동 방향의 중간 위치 부근에서는 각도(θ)를 89˚, 절단의 종반에는 각도(θ)를 90.5˚로 했다. 즉, 각도(θ)를 88˚에서 90.5˚의 범위로 제어했다(도 2 참조).
이로써, 커팅 날(1)이, 절단을 실시하고 있는 위치보다도 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력의 균형을 잡아, 세라믹 적층체(10)가 비스듬히 절단되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 절단할 때마다 센싱을 필요로 하지 않아, 생산성을 저하시키지 않고 세라믹 적층체(10)를 좋은 정밀도로 절단하는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 3에 나타내는 바와 같이 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20)에 재치하고, 세라믹 적층체(10)의 한쪽 단부(10a) 측에 가이드(21)를 당접시킴으로써 세라믹 적층체(10)를 스테이지(20) 상의 소정 위치에 유지한 상태에서 세라믹 적층체(10)의 절단을 실시하는 경우에 대해 설명한다.
우선, 스테이지(20) 상에 세라믹 적층체(10)를 재치하고, 그 한쪽 단측에 가이드(21)가 당접하여 세라믹 적층체(10)가 스테이지(20) 상의 소정 위치에 위치 결정된 상태로 한다.
그리고 스테이지(20)를 화살표(X) 방향으로 간헐적으로 이동시켜, 절단 위치를 이동시키면서 소정 위치에서 커팅 날(1)을 강하시켜 세라믹 적층체(10)를 절단한다.
이 때, 각도 제어부(도시하지 않음)가 커팅 날(1)이 세라믹 적층체(10)로 진입할 시의 각도인 진입 각도를, 미리 정해진 프로필에 따라 커팅 날(1)의 주면(1s)과 절단 위치(P)의 이동 방향(화살표(Y)의 방향)에서의 커팅 날(1)보다 후방 영역의, 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)를 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 커팅 날(1)의 세라믹 적층체(10)로의 진입 각도를 제어한다.
예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 상술한 각도(θ)가, 절단의 개시부터 소정 횟수까지의 절단 초반에는 서서히 작아지고, 그 후는 각도(θ)가 서서히 커지도록 미리 정해진 프로필로 제어한다. 이로써, 커팅 날이 절단을 실시하고 있는 위치에서 전방 측으로부터 받는 응력과 후방 측으로부터 받는 응력의 균형을 잡아, 세라믹 적층체가 비스듬히 절단되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
절단의 개시부터 소정 횟수까지의 절단 초반에는, 예를 들면 각도(θ)가 90˚미만의 범위 내에서 서서히 작아지도록 설정하는 것이 바람직한 경우가 있다. 또한, 도 3은 그러한 경우를 나타내고 있다.
또한, 도 5는 도 3에 나타내는 방법으로 세라믹 적층체(10)를 절단하는 경우의, 커팅 날(1)의 주면(1s)과 세라믹 적층체(10)의 주면(10s)이 이루는 각도(θ)의 제어 프로필을 나타내는 도면이다. 단, 이 도 5는 절단 종반에 각도(θ)를 다시 작아지도록 한 경우를 나타내고 있다(도 3에는 나타내고 있지 않음).
이 도 5에 나타내는 바와 같이 절단 종반에는 각도(θ)를 다시 작게 하는 것이 바람직한 경우가 있다.
또한, 이 예에서는, 구체적으로는 도 5에 나타내는 바와 같이, 절단 개시의 시점에서는 각도(θ)가 약 88.2˚, 절단 개시부터 절단 횟수 15회에 달할 때까지는 각도(θ)가 서서히 작아지고(절단 횟수 15회의 시점에서 각도(θ)가 약 87.8˚), 그 후, 절단 횟수가 약 130회에 달할 때까지는 각도(θ)가 서서히 커지며(절단 횟수 127회의 시점에서 각도(θ)가 약 91.2˚), 그 후, 각도(θ)가 다시 작아져, 절단 횟수 140회의 시점에서 각도(θ)가 약 91˚가 되도록 각도(θ)를 제어했다.
상술한 방법으로 절단을 실시함으로써 절단할 때마다 센싱을 필요로 하지 않고, 생산성을 저하시키지 않으며 형상 정밀도나 치수 정밀도가 높은 세라믹 적층체의 절단을 실시하는 것이 가능해진다.
<각도 제어의 프로필의 결정 방법에 대하여>
상술한 각도 제어의 프로필은, 예를 들면 이하에 설명하는 방법에 의해 결정할 수(구할 수) 있다.
(1) 화상 처리 장치로 각 절단 위치에서의 절단 상태를 조사하고, 절단 단면이 비스듬히 틈이 생긴 정도(경사진 커팅 양)를 계측한다.
즉, 화상 처리 장치로, 다음 절단 위치(도 2, 도 3에서의 화살표(Y)방향에서의 다음 절단 위치)를 산출하기 위한 센싱과 동시에, 경사진 커팅 양도 계측한다.
(2) 화상 처리 장치로 계측한 경사진 커팅 양으로부터, 경사진 커팅이 생기지 않는 바와 같은 커팅 날의 상술한 각도(θ)를 산출한다.
즉, 상기 (1)에서 계측한 경사진 커팅 양을 바탕으로, 경사진 커팅이 생기지 않는 바와 같은 커팅 칼(커터 블록)의 기울기 각도(θ)(커팅 날의 진입 각도)를 산출한다.
이 때, 커팅 날의 변형이나 세라믹 적층체의 물성 등을 고려하면, "화상 처리 장치로 계측한 경사진 커팅 양이 0이 되는 각도"="커팅 날의 기울기 각도(θ)"로는 되지 않을 가능성도 있기 때문에, 이하에 설명하는 바와 같이 그 보정 계수를 설정하여 오차의 수정을 실시한다.
<커팅 날의 기울기 각도(θ)의 오차 수정>
세라믹 적층체의 두께에 널리 대응시키기 위해, 도 6에 나타내는 바와 같이 커팅 날(1)의 기울임 기구의 회전 중심을 세라믹 적층체(10)의 하면(스테이지(20)의 표면(20a))과 일치시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 두께가 다른 세라믹 적층체(10)에 대해서도 세라믹 적층체(10)의 상면의 절삭 개시 위치를 최적화할 수 있어, 품종이 바뀌어도 커팅 피치 정밀도를 악화시키지 않고 경사진 커팅 양을 극소화할 수 있다.
또한, 이와 같은 구성으로 한 경우에 커팅 날(1)을 기울임으로써 생기는 세라믹 적층체(10)의 상면에 대한 커팅 날(1)의 진입 위치의 오차는, 예를 들면 커팅 날의 기울기 각도(θ)와 세라믹 적층체(10)의 두께 정보 등으로부터 보정량을 산출하여, 스테이지(20)를 동작시키도록 하고 있는 경우에는, 스테이지(20)의 정지 위치를 보정함으로써 수정할 수 있다.
또한, 스테이지를 동작시키지 않고, 커팅 날의 위치를 이동시키도록 구성한 경우에는, 커팅 날의 정지 위치를 보정함으로써 대응하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는 세라믹층을 통해 복수의 내부전극이 적층된 세라믹 적층체를 절단하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 특히 내부전극 패턴을 포함하고 있지 않은 세라믹 적층체나, 특히 적층구조를 갖지 않는 세라믹 성형체를 절단하는 경우에도 적용하는 것이 가능하다.
<적층 세라믹 전자부품의 제조방법>
다음으로, 상술한 세라믹 적층체의 절단 장치를 이용하여 세라믹 적층체를 절단하는 공정을 거쳐 적층 세라믹 전자부품을 제조하는 경우의 적층 세라믹 전자부품의 제조방법에 대해 설명한다.
또한, 여기서는, 도 7에 나타내는 바와 같은 구조, 즉, 유전체층인 세라믹층(101)을 통해 복수의 내부전극(102a, 102b)이 적층된 세라믹 본체(110)의 양 단면에, 내부전극(102a, 102b)과 도통하도록 외부전극(105a, 105b)이 배치된 구조를 갖는 적층 세라믹 콘덴서(100)를 제조하는 경우를 예로 들어 설명한다
(1) 우선, 바인더 등의 유기물과 세라믹스를 함유하는 세라믹 그린 시트를 제작한다.
(2) 그리고 이 세라믹 그린 시트의 소정의 복수 위치에 내부전극 형성용의 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법에 의해 인쇄하고, 세라믹 그린 시트 상에 매트릭스 형상으로 내부전극 패턴을 형성한다.
(3) 다음으로, 내부전극 패턴이 형성된 세라믹 그린 시트와 내부전극 패턴이 형성되어 있지 않은, 외층용의 세라믹 그린 시트를 소정의 순서로 적층하여 세라믹 성형체인 세라믹 적층체를 형성한다. 세라믹 성형체는 상기 유기물과 세라믹스를 함유한다.
(4) 그리고 이 세라믹 적층체를, 상술한 세라믹 적층체의 절단 장치를 이용하여 절단하고, 각각의 미소성의 칩으로 분할한다.
또한, 세라믹 적층체를 절단하는 경우, 각각의 칩의 길이방향을 따르는 방향의 커팅과 폭방향을 따르는 방향의 커팅이 실시되지만, 각각의 칩의 길이방향을 따르는 방향의 커팅과 폭방향을 따르는 방향의 커팅 중 어느 경우에도, 기본적으로 상술한 바와 같은 각도 제어의 프로필에 따라 절단이 실시된다.
단, 각각의 칩의 폭방향을 따르는 방향의 커팅의 경우와 비교하여, 길이방향을 따르는 방향의 커팅의 경우 쪽이, 통상은 절단의 피치가 긴 것도 있고, 전체적으로 각도의 조정 범위가 작아도 되는 경우가 많다.
(5) 그리고 미소성의 칩을 소정의 조건으로 소성하고, 세라믹 그린 시트 및 내부전극 패턴을 소결시킴으로써 세라믹 본체가 얻어진다.
(6) 다음으로, 세라믹 본체의 양 단측에 외부단자를 형성한다. 이로써, 도 7에 나타내는 바와 같은 구성을 포함한 적층 세라믹 콘덴서가 얻어진다.
또한, 본 실시형태에서는, 적층 세라믹 콘덴서를 제조하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 적층 세라믹 콘덴서에 한하지 않고, 적층 배리스터, 적층 코일, 적층 LC 복합 부품, 다층 기판 등, 다양한 적층 세라믹 전자부품을 제조하는 경우에 널리 적용하는 것이 가능하다.
본 발명은, 또한 그 밖의 점에서도 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 절단 대상인 세라믹 적층체의 구체적인 구성(치수, 물성, 내부전극 패턴의 배치 양태 등), 커팅 날의 구성이나 치수, 커팅 날 구동부나, 가압부의 구성 그 외에 관하여 발명 범위 내에서 다양한 응용, 변형을 추가하는 것이 가능하다.
1: 커팅 날
2: 홀더
5: 커팅 날 블록
10: 세라믹 적층체
10a: 세라믹 적층체의 한쪽 단부
10b: 세라믹 적층체의 다른쪽 단부
10s: 세라믹 적층체의 주면
11(11a,11b): 워크(절단 후의 각각의 적층체)
20: 스테이지
20a: 스테이지의 표면
21: 가이드
22: 가압부
23: 접동축
24: 당접부
30: 커팅 날 구동부
31: 가압부용 구동축
31a: 스프링
33: 슬라이드 기구
P: 절단 위치
Y: 커팅 방향을 나타내는 화살표
X: 세라믹 적층체의 이동 방향을 나타내는 화살표
θ: 커팅 날의 주면과 커팅 날보다도 후방 영역의 세라믹 적층체의 주면이 이루는 각도

Claims (7)

  1. 세라믹 성형체를 소정의 복수 부분에서 절단할 시에 이용되는 절단 장치로서,
    상기 세라믹 성형체가 재치(載置)되는 스테이지와,
    상기 세라믹 성형체를 프레스 커팅(press-cutting) 방법으로 절단하는 커팅 날과,
    상기 세라믹 성형체를 소정의 복수 위치에서 절단하기 위해, 상기 세라믹 성형체와 상기 커팅 날을, 상기 세라믹 성형체의 주면(主面)을 따르는 소정 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단과,
    상기 커팅 날을, 상기 세라믹 성형체를 향하는 방향과 상기 세라믹 성형체로부터 이간(離間)되는 방향으로 이동시키는 커팅 날 구동부와,
    상기 커팅 날이 상기 세라믹 성형체로 진입할 시의 각도인 진입 각도를 제어하기 위한 각도 제어부로서, 상기 이동 수단에 의해, 상기 세라믹 성형체와 상기 커팅 날을 상기 소정 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 세라믹 성형체의 한 쪽 단부 측으로부터 다른쪽 단부 측을 향해 소정의 복수 위치에서 반복하여 절단을 실시함에 있어, 상기 커팅 날과, 절단 위치의 이동 방향에서의 상기 커팅 날보다 후방 영역의 상기 세라믹 성형체의 주면이 이루는 각도(θ)가, 미리 정해진 프로필에 따라 변화하도록 제어하는 각도 제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단이 반복하여 실시됨에 따라 상기 각도(θ)가 서서히 커지도록 제어하는 프로필인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단의 개시부터 소정 횟수까지는, 상기 각도(θ)가 서서히 작아지는 공정과, 그 후에 상기 각도(θ)가 서서히 커지는 공정을 포함하는 프로필인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    미리 정해진 상기 프로필이, 상기 절단의 개시부터 소정 횟수까지는 상기 각도(θ)가 90˚ 미만이면서 서서히 작아지는 공정과, 그 후에 상기 각도(θ)가 서서히 커지는 공정을 포함하는 프로필인 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각도(θ)를 제어함에 있어, 상기 커팅 날의 날 끝의 연장선과 상기 스테이지의 표면의 교점을 회전 중심으로 하여 상기 커팅 날을 소정 방향으로 회전시킴으로써 상기 각도(θ)의 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커팅 날 구동부의 동작에 의해 구동되고, 상기 커팅 날 구동부 자체의 동작 방향과는 독립적으로, 상기 스테이지의 표면에 직교하는 방향으로 동작하여 상기 세라믹 성형체를 절단하는 공정에서, 상기 세라믹 성형체를 상기 스테이지의 표면에 수직으로 가압하는 가압부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 성형체의 절단 장치.
  7. 적층 세라믹 전자부품의 제조방법으로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 세라믹 성형체의 절단 장치를 이용하여 상기 세라믹 성형체인 세라믹 적층체를 절단하고, 각각의 세라믹 적층체로 분할하는 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 전자부품의 제조방법.
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