KR20050036775A

KR20050036775A - 적층전자부품의 제조방법

Info

Publication number: KR20050036775A
Application number: KR1020040082106A
Authority: KR
Inventors: 다카하라와타루; 다나카히토시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2005-04-20
Also published as: TW200529260A; CN1607617A; US20050081987A1; JP2005123288A

Abstract

본 발명은, 절단값이 작고, 치수정밀도가 높고, 응력변형에 의한 소성후의 결함발생이 없는 적층전자부품의 제조방법을 지향하고 있다. 적층 그린시트(21)에 레이저광(92)을 조사하여, 적층 그린시트(21)를 적층 그린칩(31)으로 절단한다. 적층 그린칩(31)은, 소성후 치수로 보아, 한 변의 길이가 0.6mm 이하인 변과, 한 변의 길이가 0.3mm 이하인 변을 포함하는 사각형상이 되도록 잘라내진다.

Description

적층전자부품의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR LAMINATED ELECTRONIC COMPONENTS}

본 발명은, 극히 미세한 적층전자부품의 제조방법에 관한 것이다.

근래, 전자기기의 소형화가 진전하여, 이들에 장착되는 전자부품에 있어서도 미세화가 요구되고 있다. 이들 미소 전자부품중, 콘덴서, 코일 혹은 저항 등의 전자부품, 또는 기타 소자를 조합한 복합전자부품에 있어서는, 적층세라믹 전자부품이 주류로 되고 있다.

적층세라믹 전자부품은, 세라믹 그린시트를 적층하여, 다수의 전자부품소자가 집합한 적층 그린시트를 얻은 후, 이것을 절단하여 개별의 전자부품소자가 되는 적층 그린칩을 얻고, 이것을 소성하여 제조된다.

적층 그린시트의 절단은, 종래로부터, 눌러자름절단, 회전날절단 및 레이저절단 등이 사용되고 있다.

눌러자름 절단은, 고정된 나이프형상의 칼을 가진 절단구에 의해, 적층 그린시트를 눌러자르는 방법이다. 이 때문에, 적층 그린시트가, 칼의 두께만큼 양쪽으로 밀려나기 때문에, 서서히 절단어긋남이 커지고, 절단단면이 쐐기형상으로 된다. 또한, 적층 그린시트의 두께 방향으로, 절단상황이 달라, 절단의 후반은 잘게 찢은 것과 같은 파단면으로 된다. 또한, 칼의 마모에 의해, 절단능력이 저하하기 때문에, 절단후의 각 적층 그린칩사이에서의 응력변형의 불균일이나 치수의 불균일이 큰 등의 불량이 있다.

회전날절단은, 숫돌가루가 붙은 얇은 원반형상의 칼날을 회전시켜 절삭하는 방법이다. 이 때문에, 절단값이 크고, 마찰에 의한 발열이 있으므로, 물등에 의한 냉각이 필요하게 되어, 후공정에 수분제거공정 등을 부가해야 한다. 또한, 회전날의 흔들림 및 마모에 의한 절단치수의 불균일이나, 응력변형에 의한 소성후의 크랙발생 등의 불량이 있다. 이들 불량은, 극히 미세한 전자부품에 있어서 치명적이며, 정밀도가 좋은, 안정된 적층 그린시트의 절단방법이 요구되고 있었다.

예를 들면 일본 특개평 6-226689 호 공보, 일본 특허공개 2001-53443호 공보에는, 회전날 절단 및 레이저 절단에 대한 기재가 있지만, 이들 공보의 어느 것에도, 한 변이 1mm 미만인 적층전자부품의 절단에 대한 개시는 없다.

본 발명의 과제는, 절단값이 작고 치수정밀도가 높은 적층전자부품의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 과제는, 응력변형에 의한 소성후의 결함발생이 없는 적층전자부품의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 과제는, 절단시의 적층 그린시트의 냉각이 불필요하고, 후공정을 단축할 수 있는 적층전자부품의 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법은, 적층 그린시트를 절단하는 공정을 포함한다. 상기 공정은, 상기적층 그린시트에 레이저광을 조사하여, 상기 적층 그린시트를 적층 그린칩으로 절단하는 공정을 포함하고, 상기 적층 그린칩은, 소성후 치수로 보아, 한변의 길이가 0.6mm 이하인 변과, 한 변의 길이가 0.3mm 이하인 변을 포함하는 사각형상이 되도록 잘라내진다.

상술한 적층전자부품의 제조방법에 있어서, 적층 그린시트의 절단공정은, 적층 그린시트에 레이저광을 조사하여, 적층 그린시트를 적층 그린칩으로 절단하는 공정을 포함한다. 레이저광은, 용이하게 미소한 지름으로 집속할 수 있고, 초점의 심도나 조사위치를 고정밀도로 콘트롤할 수 있기 때문에, 절단값이 작고, 높은 치수정밀도로 적층 그린시트를 절단할 수 있다.

더구나, 레이저광은, 적층 그린시트에 기계적응력을 가하지 않기 때문에, 적층 그린칩에 응력변형을 발생시키지 않는다.

상기 절단은, 적층 그린칩이, 소성후의 치수로 보아, 한 변의 길이가 0.6mm 이하인 변과, 한 변의 길이가 0.3mm 이하인 변을 포함하는 사각형상이 되도록 실행된다. 이러한 미소한 적층 그린칩이면, 절단시의 유전체 찌꺼기의 부착이나, 절단면의 경사 또는 요철 등을 생기게 하는 일 없이, 고정밀도로, 잘라낼 수 있다.

또한, 마찰열도 발생하지 않기 때문에, 물 등에 의한 냉각이 불필요하게 되고, 후공정에 수분제거공정 등을 부가할 필요가 없으며, 공정을 단축할 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(A)절단값이 작고 치수정밀도가 높은 적층전자부품의 제조방법을 제공할 수가 있다.

(B)응력변형에 의한 소성후의 결함발생이 없는 적층전자부품의 제조방법을 제공할 수가 있다.

(C)절단시의 적층 그린시트의 냉각이 불필요하고, 후속공정을 단축할 수 있는 적층전자부품의 제조방법을 제공할 수가 있다.

본 발명의 다른 목적, 구성 및 이점에 대해서는, 첨부도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다. 단, 첨부도면은, 단순한 예시에 불과하다.

(실시예)

도 1은 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법의 하나의 실시예를 나타내는 공정도이다. 도 2, 도 3은 본 실시예에 사용하는 세라믹 그린시트의 평면도, 도 4는 본 실시예에 사용하는 적층 그린시트의 사시도이다.

도시한 실시예는, 본 발명의 적층전자부품의 제조방법을 적층 칩콘덴서의 제조에 적용한 하나의 실시예를 나타내고 있다. 도시한 실시예의 제조공정은 적층공정(1)과, 절단공정(2)와, 소성공정(3)과, 단자전극형성공정(4)를 포함한다. 적층공정(1)은, 세라믹 그린시트(11,12)를 적층하여, 적층 그린시트(21)를 얻는 공정이다. 절단공정(2)는, 적층 그린시트(21)에 레이저광을 조사하여, 적층 그린시트(21)를 적층 그린칩(31)으로 절단하는 공정이다. 소성공정(3)은, 적층그린칩(31)을 소성하여, 적층칩(41)을 얻는 공정이다. 단자전극형성공정(4)는, 적층칩(41)의 단면에 단자전극을 형성하는 공정이다.

도 2, 도 3에 있어서, 세라믹 그린시트(11, 12)는, 유전체시트(111, 121)와 다수의 전극(112, 122)을 포함하여 구성된다. 유전체시트(111, 121)는, 예를 들면, 세로, 가로, 두께 치수가 각각 100mm×100mm×0.43mm으로 할 수 있다.

전극(112, 122)은, 예를 들면, 개개의 세로, 가로, 두께 치수가 각각 0.2mm×1.2mm×1.2㎛로서, 유전체시트(111, 121)상에 공지의 인쇄, 예를 들면 스크린인쇄 등의 수단에 의해서 행렬형상으로 형성된다.

전극(112,122)은, 서로 인접하는 열의 배치가, 그 행방향에서, 전극(112, 122)의 길이의 1/2 어긋나게 형성된다. 또한, 세라믹 그린시트(11)와 세라믹 그린시트(12)에서는 동일행, 동일열로 형성된 전극(112, 122)이, 그 행방향에서, 전극(112, 122)의 길이의 1/2 어긋나게 형성된다.

세라믹 그린시트(11,12)는, 적층공정(1)에 있어서, 교대로 적층된다. 이 때문에, 적층 그린시트(21)의 전극(112,122)은, 인접하여 적층되는 시트사이에서, 열방향에서 겹치고, 행방향에서 서로 전극(112,122)의 길이의 1/2의 어긋남이 생긴다. 적층된 세라믹 그린시트(11,12)의 최상면에는, 전극(112,122)이 형성되어 있지 않은 유전체시트(111,121)가 적층되어, 도 4에 나타내는 적층 그린시트(21)가 구성된다.

도 2 및 도 3에 도시한 세라믹 그린시트는, 2종류의 제판을 사용하여 작성된다. 이와는 달리, 1종류의 제판을 사용하여 1종류의 세라믹 그린시트를 제작한 경우는, 인접한 세라믹 그린시트에 있어서, 전극의 길이의 1/2의 어긋남이 생기도록 어긋나게 하여 적층한다.

적층 그린시트(21)는, 절단공정(2)에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같은 절단장치(9)를 사용하여 절단된다. 도 5는 본 실시예의 절단공정에 사용하는 절단장치의 일례를 나타내는 개념도이다. 절단장치(9)는, 레이저광조사장치(91)와, 스테이지(93)와, 감시 카메라(95)와, 이송장치(97)를 포함한다.

레이저광 조사장치(91)는, 스테이지(93)상에 세트된 적층 그린시트(21)에, 집속된 레이저광(92)을 조사한다. 레이저광(92)은 YAG 레이저나 C0₂가스 레이저가 바람직하고, 예를 들면 YAG 레이저의 경우, 50W 출력, 파장 1.06nm∼0.355nm이 바람직하다.

스테이지(93)는, 적층 그린시트(21)를 얹어 놓고, 집속한 레이저광(92)에 대하여 XY 방향으로 이동가능한 가동스테이지이다. 감시 카메라(95)는, 집속한 레이저광(92)에 의한 절단위치를 감시하고, 위치정보를 제어컴퓨터(96)등을 통해 이송장치(97)에 제공한다.

이송장치(97)는, 제공된 위치정보에 기초하여, 스테이지(93)의 이동을 제어한다. 이송장치(97)는, 스테이지(93)상에 얹어놓여진 적층 그린시트(21)와, 집속한 레이저광(92)을 상대적으로, 예를 들면 화살표 F1, F2로 나타내는 방향으로 이동할 수 있으면 되고, 스테이지(93)를 이동하는 구성 대신에 레이저광 조사장치(91)를 이동하는 구성이라도 좋다.

절단공정(2)에 있어서, 적층 그린시트(21)는 스테이지(93)상에 놓여진다. 스테이지(93)는, 감시 카메라(95)로부터 제공된 위치정보에 기초하여, 이송장치(97)에 의해 위치제어되어 이동한다. 레이저광조사장치(91)는, 집속한 레이저광(92)을 적층 그린시트(21)의 절단위치에 조사하여, 적층 그린시트(21)를 절단한다.

본 발명에서는, 소성후에 보아서, 긴변 a, 짧은변 b, 두께 c의 치수가 각각 0.6mm이하, 0.3mm이하, 0.3mm이하의 적층칩(41)을 얻는 것을 목적으로 하고 있다. 그래서, 절단공정에서는, 축율(縮率)을 고려하여, 이것보다도 큰 형상의 적층 그린칩을 얻을 수 있도록 절단한다. 이러한 종류의 적층 그린칩의 축율은 약 20%이고, 적층그린칩은 그때부터 역산한 치수, 형상이 되도록 절단한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 전극(112,122)의 위치관계도 포함시켜 적층 그린시트(21)의 절단에 대하여 설명한다. 행방향의 절단은, 예를 들면, 스테이지(93)를 행방향으로 이동시킴으로써, 집속 레이저광(92)을 최단의 열의 측단측에, 파선 X1을 따라 조사하여, 파선 X1 부분의 절단을 한다.

다음에, 스테이지(93)를, 전극열 사이의 X2까지 열방향으로 이동시킨 후, 스테이지(93)를 행방향으로 이동시킴으로써, 집속 레이저광(92)을 파선X2를 따라 조사하여, 파선 X2부분의 절단을 한다. 그 후, 행방향의 절단을, 각 전극열사이에 대하여 마찬가지로 차례로 행한다.

각 전극열사이에 있어서의 행방향절단이 종료하면, 스테이지(93)를 90도 회전시켜, 열방향의 절단으로 이행한다. 열방향의 절단은, 스테이지(93)를 열방향으로 이동시킴으로써, 집속 레이저광(92)을 최상의 행의 전극상단측 및 전극중심에, 파선 Y1을 따라 조사하여, 파선 Y1 부분의 절단을 한다.

다음에, 스테이지(93)를, 최상의 행의 전극중심 및 인접하는 전극의 전극행간 Y2까지 행방향으로 이동시킨 후, 스테이지(93)를 열방향으로 이동시킴으로써, 집속 레이저광(92)을 파선 Y2를 따라 조사하여, 파선 Y2 부분의 절단을 한다. 그 후, 열방향의 절단을, 각 전극중심 및 인접하는 전극의 전극행간에 대하여 마찬가지로 차례로 행한다.

도 6은 상기 절단공정을 거쳐 얻어진 적층 그린칩의 일례를 나타내는 사시도이다. 적층 그린칩(31)은, 직방체이고, 행방향 절단단면이 유전체층(32)으로 덮여지고, 열방향 절단단면에 유전체층(32)과 교대로 전극층(33)이 노출한다. 이들 절단단면은, 일부에 레이저광의 조사에 의한 소결부가 발생하는 경우가 있다. 소결부는, 소결부가 발생한 절단단면을 연마함으로써 제거할 수 있다.

적층 그린칩(31)은, 소성공정에서, 예를 들면, 1200℃∼1280℃에서의 온도로 소성되어, 적층칩(41)으로 된다. 도 7은 소성후의 적층칩의 일례를 나타내는 사시도이다. 소성후의 적층칩(41)은, 직방체이고, 긴변 a, 짧은변 b, 두께 c의 치수가 각각 0.6mm이하, 0.3mm이하, 0.3mm 이하로 형성된다. 적층 그린칩의 절단공정에서는, 축율을 고려하여, 이것보다도 큰 형상이 되도록 실행한다. 소성후의 적층칩(41)은, 단자전극이 형성되어 적층칩콘덴서가 된다.

레이저광은, 용이하게 미소지름으로 집속할 수 있고, 초점심도나 조사위치를 고정밀도로 콘트롤할 수 있기 때문에, 절단값이 작고, 높은 치수정밀도로 적층 그린시트를 절단할 수 있다. 더구나, 레이저광은, 적층 그린시트에 기계적응력을 가하지 않기 때문에, 적층 그린칩에 응력변형을 발생시키지 않는다. 또한, 마찰열도 발생하지 않기 때문에, 물 등에 의한 냉각이 필요하여, 후공정에 수분제거공정 등을 부가할 필요가 없어, 공정을 단축할 수 있다. 또한, 절단단면에 레이저광의 조사에 의한 소결부가 발생한 경우라도, 배럴연마공정에서 제거되기 때문에 특성에 악영향을 미치게 하는 일이 없다.

본 발명자들은, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 표 1에 나타낸 여러가지 샘플을 제작하여, 비교실험을 하였다. 표 1에 표시된 실험결과의 수치는, 제작한 10000개의 적층전자부품으로부터, 임의로 빼낸 100개의 시료를 측정한 결과이다.

샘플의 제작에 있어서, 유전체분말과, 바인더와, 용제를 혼합하여 유전체도료를 제작하여, 이것을 도포하고, 건조하여, 유전체시트를 제작하였다. 유전체재료로서는, 예를 들면, 95중량% 이상의 BaTiO₃을 사용하고, 바인더로서는, 예를 들면, 아크릴계수지를 사용하였다.

상술한 유전체시트상에, 상기 전극재료를 인쇄하여, 세라믹 그린시트를 제작하였다. 전극재료로서는, 예를 들면, Ni(니켈)을 사용하였다. 전극의 배치는 도 2, 도 3에 도시한 것과 마찬가지로 하여, 개개의 전극치수는, 비교예 1 내지 5 및 실시예 1 내지 3의 각각이 목표로 하는 소성후의 적층칩치수에 대하여, 소성시의 축율을 고려한 표준 치수로 인쇄하였다.

적층 그린시트는, 세라믹 그린시트를 적층하여 제작하였다. 각각의 적층매수는, 비교예 1 내지 5 및 실시예 1 내지 3의 각각이 목표로 하는 소성후의 적층칩 두께치수에 대하여, 소성시의 축율을 고려한 표준 매수로 하였다.

적층 그린시트의 절단방법은 표 1에 나타냈다. 레이저조사에 의한 절단은, 도 5에 도시한 절단장치를 사용하여, 출력 50W, 파장 0.53nm의 YAG 레이저를 적층 그린시트의 면상에 조사하여, 절단하였다.

절단된 적층 그린칩은, 적층 그린칩의 코너부에 R처리(둥글림 처리)를 실시한 후, 탈바인더처리를 실시하고, 그 후, 환원분위기중 1240℃에서 소성하여 적층칩을 얻었다. 얻어진 적층칩의 관찰결과 및 측정결과를 표 1에 나타낸다.

표 1

	절단법	절단상태	종횡치수 규격치(mm)	두께치수규격치(mm)	종횡치수규격치(mm)	치수의 공정능력지수 Cp	전극노출불량율(%)
비교예 1	눌러자름		0.6×0.3	0.3	±0.03	0.95	73.0
비교예 2	회전칼		0.6×0.3	0.3	±0.03	1.02	4.5
비교예 3	회전칼		0.4×0.2	0.2	±0.02	0.76	57.0
비교예 4	회전칼		0.2×0.1	0.1	±0.01	치수유지 불가능
비교예 5	레이저	거침,찌꺼기	1.0×0.5	0.5	±0.05	1.33	0.08
실시예 1	레이저	좋음	0.6×0.3	0.3	±0.03	1.45	0.12
실시예 2	레이저	좋음	0.4×0.2	0.2	±0.02	1.25	2.3
실시예 3	레이저	좋음	0.2×0.1	0.1	±0.01	1.05	3.6

표 1에 있어서, 적층칩 종횡치수 규격차란, 적층칩 종횡치수 규격치의 허용량(mm)이다. 전극노출 불량율이란, 절단의 어긋남이 원인으로, 전극(112, 122)이 노출하는 불량의 발생율이고, 4%이하를 양품으로 하였다. 적층칩의 치수단위는 mm로 표시하였다.

표 1을 참조하면, 눌러자름 절단에 의한 비교예 1은, 전극노출불량율이 높고, 공정능력지수가 낮다. 회전날 절단에 의한 비교예 2 내지 4는, 전극노출 불량율이 높아진다. 특히, 종횡치수규격치를 0.2mm×0.1mm로 설정한 비교예 4에서는, 이 치수규격치를 유지할 수 없다.

레이저조사절단에 의한 비교예 5는, 절단면의 상태가 거칠고, 절단시의 유전체 찌꺼기의 부착이 보여, 절단면의 경사나 요철이 보인다. 비교예 5는, 적층칩의 세로, 가로, 두께 치수가 각각 1mm, 0.5mm, 0.5mm 이다. 적층칩의 치수, 특히, 두께가 크면, 절단면의 상태에 문제가 생기는 것을 알 수 있다.

레이저조사절단에 의한 실시예 1 내지 3은, 한 변의 길이가 0.6mm이하의 변과, 한 변의 길이가 0.3mm 이하의 변을 포함하는 극히 미세한 적층전자부품이다. 실시예 1내지 3은, 절단상태가 양호하고, 전극노출 불량율 및 공정능력지수의 면에서도 문제가 없다. 또한, 실시예 1, 2는 회전날 절단에 의한 비교예 2, 3과 각각 동일치수이지만, 전극노출불량율 및 공정능력지수의 양면에서 비교예 2, 3보다도 우수하다.

회전날을 사용하는 경우에, 종횡치수 규격치를 0.2mm×0.1mm로 설정한 비교예 4에서는, 이 치수규격치를 유지할 수가 없는 데에 비하여, 동일 치수의 것을, 레이저에 의해서 얻은 실시예 3에서는, 이 규격치를 유지하여, 전극노출불량율을 3.6%로 억제할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법은, 한변의 길이가 0.6mm 이하의 변과, 한변의 길이가 0.3mm 이하의 변을 포함하는 미소한 적층전자부품을 제조함에 있어서, 현저한 효과를 가진다.

이상, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니라, 당업자이면, 그 기본적 기술사상 및 교시에 기초하여, 여러가지의 변형예를 도출할 수 있는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법의 하나의 실시예를 나타내는 공정도이다.

도 2는, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 세라믹 그린시트의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 3은, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 세라믹 그린시트의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 4는, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 적층 그린시트의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 5는, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 절단장치의 일례를 나타내는 개념도이다.

도 6은, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 적층 그린칩의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 7은, 본 발명에 관한 적층전자부품의 제조방법에 사용하는 적층칩의 일례를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 12 : 세라믹 그린시트 21 : 적층 그린시트

31 : 적층그린칩 32 : 유전체층

33 : 전극층 41 : 적층칩

91 : 레이저광조사장치 93 : 스테이지

95 : 감시 카메라 97 : 이송장치

111, 121 : 유전체시트 112, 122 : 전극

Claims

적층전자부품의 제조방법으로서,

적층 그린시트를 절단하는 공정을 포함하고,

상기 공정은, 상기 적층 그린시트에 레이저광을 조사하여, 상기 적층 그린시트를 적층그린칩으로 절단하는 공정을 포함하며,

상기 적층 그린칩은, 소성후 치수로 보아, 한 변의 길이가 0.6mm 이하인 변과, 한 변의 길이가 0.3mm 이하인 변을 포함하는 사각형상이 되도록 잘라지는 적층전자부품의 제조방법.