JP4763475B2 - セラミック電子部品の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック電子部品の製造方法および製造装置に関する。

積層セラミックコンデンサ、圧電部品、ＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタまたはバリスタ等の各種のセラミック電子部品を製造する一つの方法として、フィルムもしくはシート状である可撓性支持体の上に、セラミック粉末、有機バインダ、可塑剤及び溶剤等を含むセラミック塗料を塗布し、塗布されたセラミック塗料を乾燥させてセラミックグリーンシートとし、グリーンシート上に所要の電極を、例えばスクリーン印刷等の手段によって形成する方法が知られている。このような方法を開示する公知文献例としては、例えば、特開昭５５−１２４２２５公報を挙げることができる。

上記技術を適用して、例えば、積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品を製造するには、乾燥後の電極印刷済グリーンシートの多数枚を直接に操作して、必要数だけ積層し、プレスする。

この従来技術は、積層数が少ない場合には、極めて有効である。しかしながら、最近のセラミック電子部品、特に、積層セラミックコンデンサでは、小型大容量化の要求に応えるため、積層数が何百層にも達し、積層数によっては、グリーンシート層が１０μｍ以下、更には、２μｍ以下の極薄層になることがある。このような薄層のグリーンシートはシート単独で操作したのでは、破損してまうために、シート単独で操作することができず、別の手法を開発しなければならない。

また、従来技術では、乾燥後の電極印刷済グリーンシートを順次に積層して行くために、隣接して積層される２つのグリーンシート間に、電極の厚み分に相当する隙間が生じる。この隙間の大部分は、グリーンシートをプレスすることによって埋められるのであるが、乾燥後のグリーンシートには流動性がないために、電極周辺では、隙間が完全にはなくならずに、ピンホールとして残ることがある。このようなピンホールは、セラミック電子部品の完成品において、構造欠陥を生じさせ、特性を劣化させる。

更に、乾燥後の電極印刷済グリーンシートの多数枚を直接に操作して、必要数だけ積層する工程が必要であるため、製造能率の向上に限界を生じる。

本発明の課題は、セラミック塗料層（以下グリーンシート層と称する）が、例えば、１０μｍ以下、更には、２μｍ以下の極薄層になった場合でも、シート破損を生じることなく多数積層し得るセラミック電子部品の製造方法および製造装置を提供することである。

本発明のもう１つの課題は、構造欠陥のない高品質のセラミック電子部品を製造し得る製造方法および製造装置を提供することである。

本発明の更にもう１つの課題は、多層積層セラミック電子部品を、能率よく製造し得る製造方法および製造装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、少層厚膜セラミック電子部品をも能率よく製造し得る製造方法及び製造装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法では、無端状の第１の可撓性支持体をエンドレスに走行させる。一方、走行する第２の可撓性支持体の一面上にセラミック塗料を塗布し、塗布された未乾燥グリーンシート層を、前記第１の可撓性支持体に転写する。前記転写の後に、前記第２の可撓性支持体を前記セラミック塗料層から剥離する。そして、前記第１の可撓性支持体上に転写された前記グリーンシート層の表面に電極を印刷し、前記電極を乾燥させる。この工程を前記第１の可撓性支持体の上で繰り返す。

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法では、無端状の第１の可撓性支持体をエンドレスに走行させる一方、走行する第２の可撓性支持体の一面上にセラミック塗料を塗布し、塗布された未乾燥グリーンシート層を、第１の可撓性支持体に転写するから、グリーンシート層が第２の可撓性支持体によって裏打ちされ、補強された状態で搬送され、第１の可撓性支持体に転写される。このため、グリーンシート層が、例えば、１０μｍ以下、更には、２μｍ以下の極薄層になった場合でも、グリーンシートの破損を生じることなく多数積層し得る。

しかも、第２の可撓性支持体の一面上にセラミック塗料を塗布し、得られた未乾燥グリーンシート層を、第１の可撓性支持体に転写するので、未乾燥グリーンシート層の持つ軟質性、可塑性および流動性を利用して、第１の可撓性支持体上に既に印刷されている電極の周りに、未乾燥グリーンシート層を充填できる。このため、ピンホール等に起因する構造欠陥を持たない高品質のセラミック電子部品を製造し得る。

更に、第２の可撓性支持体上の未乾燥グリーンシート層を、第１の可撓性支持体に転写する工程、第１の可撓性支持体上に転写されたグリーンシート層の表面に電極を印刷する工程および電極を乾燥させる工程を、エンドレスに走行する無端状の第１の可撓性支持体の上で繰り返すので、グリーンシート層を単独で操作する必要のあった従来技術を比較して、多層の積層セラミック電子部品を、能率よく製造し得る。勿論、少層厚膜セラミック電子部品をも能率よく製造し得る。

第２の可撓性支持体は、グリーンシート層を第１の可撓性支持体に転写した後、グリーンシート層から剥離される。従って、電極を、第２の可撓性支持体の剥離されたグリーンシートの平坦な平面に印刷することができる。このため、電極パターンが高精度化される。

実際的な工程では、上述した工程を、必要回繰り返した後、第１の可撓性支持体上で得られたグリーンシート層および電極層の積層体を、所定寸法で切断して、積層シートを得る。この積層シートの一つに切断分割処理を施して、セラミック電子部品の単品を取り出すこともできるし、得られた積層シートの複数枚を積層する工程を付加し、更に多層化し、その後に個別に切断分割することもできる。

本発明は、更に、上述した方法の実施に直接に用いられる製造装置についても開示する。本発明の他の目的、構成および利点については、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面は単なる例示に過ぎない。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）グリーンシート層が、例えば、１０μｍ以下、更には、２μｍ以下の極薄層になった場合でも、シート破損を生じることなく積層し得るセラミック電子部品の製造方法および製造装置を提供することができる。
（ｂ）ピンホール等に起因する構造欠陥を持たない高品質のセラミック電子部品を製造し得る製造方法および製造装置を提供することができる。
（ｃ）積層セラミック電子部品を、その層数の多少にかかわらず、能率よく製造し得る製造方法および製造装置を提供することができる。

図１は本発明に係るセラミック電子部品の製造に供される装置の構成を示す図である。図示された製造装置は、第１の可撓性支持体１と、塗布装置２と、第２の可撓性支持体３と、転写装置４と、電極印刷装置５とを含む。この製造装置は、積層セラミックコンデンサ、圧電部品、ＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタまたはバリスタ等の各種のセラミック電子部品の製造に供することができる。その内でも、特に、多層積層構造を要する積層セラミックコンデンサに適している。

第１の可撓性支持体１は、無端状であり、矢印ａで示す一定方向にエンドレスに走行する。第１の可撓性支持体１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムまたはシートであり、ローラ６１〜６４等によって支持されている。ローラ６１〜６４のうち、何れか１つは、第１の可撓性支持体１を駆動する駆動ローラとして用いられ、残りは従動ローラとして用いられる。図示実施例では、第１の可撓性支持体１の一面上に、既に、グリーンシート層Ｃ１および所定のパターンを有する電極Ｅ１が形成されている。これとは異なって、第１の可撓性支持体１の上に電極パターンを形成した後、グリーンシート層Ｃ１を形成してもよい。

第２の可撓性支持体３は、一部が、第１の可撓性支持体１と近接して向き合い、第１の可撓性支持体１と同一の方向ａに走行するように駆動される。第２の可撓性支持体３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムまたはシートで構成され得る。図示実施例おいて、供給ロール７および巻き取りロール８とを含んでいる。供給ロール７は第２の可撓性支持体３を供給し、巻き取りロール８は第２の可撓性支持体３を巻き取る。

塗布装置２は、第２の可撓性支持体３の一面上に、セラミック塗料を塗布する。塗布装置２は、一般には、ドクターブレードまたはノズルコータ等の塗布手段２１を含む。図示実施例では、第２の可撓性支持体３を間に挟んで、塗布手段２１とは反対側の位置に、受けローラ２２が配置されており、受けローラ２２の上を走行する第２の可撓性支持体３の表面に、塗布手段２１によって、セラミック塗料が均一な層厚となるように塗布され、均一な層厚を有するグリーンシート層Ｃ２が形成される。

転写装置４は、第２の可撓性支持体３の一面上に塗布されたグリーンシート層Ｃ２を、第１の可撓性支持体１に転写する。図示実施例に示された転写装置４は、加圧ローラ４１を含んでおり、この加圧ローラ４１による転圧と、グリーンシート層Ｃ２の接着力によって、グリーンシート層Ｃ２が第１の可撓性支持体１に転写される。

電極印刷装置５は、第１の可撓性支持体１に転写されたグリーンシート層Ｃ２の表面に電極Ｅ２を印刷する。この電極印刷装置５は、スクリーン印刷装置またはグラビア印刷装置によって構成される。電極印刷装置５は、予め定められた電極パターンとなるように、電極Ｅ２を印刷する。電極印刷時の位置決めは、例えばＣＣＤ等を用いた画像処理技術によって行うことができる。

図示実施例の製造装置は、更に、転圧装置９を含んでいる。転圧装置９は、電極印刷装置５よりも前のステージにおいて、転写されたグリーンシート層Ｃ２を加圧する。図示された転圧装置９は、２つの転圧ローラ９１、９２を含んでおり、２つの転圧ローラ９１、９２によって、第１の可撓性支持体１および第２の可撓性支持体３を挟み付け、加圧する。

図示実施例の製造装置は、更に、第１の乾燥装置１０を含んでいる。第１の乾燥装置１０は、電極印刷装置５よりも前のステージにおいて、第１の可撓性支持体１の一面に転写されたグリーンシート層Ｃ２を乾燥させる。実施例では、更に、第２の乾燥装置１１も備える。第２の乾燥装置１１は、電極Ｅ２を乾燥させるもので、電極印刷装置５よりは後のステージを構成する。

次に、上述した製造装置を用いたセラミック電子部品の製造方法について、図１および図２を参照して説明する。製造方法の実施に当たり、無端状の第１の可撓性支持体１を、矢印ａの方向にエンドレスに走行させる。

一方、供給ロール７および巻き取りロール８の間で、第１の可撓性支持体１と同じ方向ａに走行する第２の可撓性支持体３の一面上に、塗布手段２１によって、セラミック塗料を塗布し、未乾燥グリーンシート層Ｃ２を形成する。この未乾燥グリーンシート層Ｃ２は、乾燥後の厚みが、１０μｍ以下、特に望まれる場合には、２μｍ以下となるように塗布することができる。

次に、図２（ａ）に示すように、塗布された未乾燥グリーンシート層Ｃ２を、転写装置４の加圧ローラ４１による転圧を利用して、第１の可撓性支持体１に転写する。第１の可撓性支持体１に転写された未乾燥グリーンシート層Ｃ２は、図１、図２（ｂ）に示すように、第１の乾燥装置１０による乾燥を受けた後、図２（ｃ）に示すように、転圧装置９に含まれる転圧ローラ９１、９２による転圧を受け、第１の可撓性支持体１に押し付けられる。

この後、第２の可撓性支持体３は、図１、図２（ｄ）に示すように、案内ローラ１２の部分で方向を変え、グリーンシート層Ｃ２から剥離され、巻き取りロール８の方向に向かう。

この後、グリーンシート層Ｃ１、Ｃ２および電極Ｅ１、Ｅ２を有する第１の可撓性支持体１は電極印刷工程に入る。電極印刷工程では、図１、図２（ｅ）に示すように、電極印刷装置５を用いて、第１の可撓性支持体１上に転写されたグリーンシート層Ｃ２の表面に電極Ｅ２を印刷する。次に、電極Ｅ２を第２の乾燥装置１１によって乾燥させる。

上述した工程を、エンドレスに走行する第１の可撓性支持体１の上で、必要な積層数だけ繰り返すことにより、図２（ｆ）に示すように、所望積層数ｍのグリーンシート層Ｃ１〜Ｃｍおよび電極Ｅ１〜Ｅｍの層を持つ積層体が得られる。

上述したように、セラミック電子部品の製造方法では、無端状の第１の可撓性支持体１をエンドレスに走行させる一方、走行する第２の可撓性支持体３の一面上にセラミック塗料を塗布し、塗布された未乾燥グリーンシート層Ｃ２を、第１の可撓性支持体１に転写するから、グリーンシート層Ｃ２が第２の可撓性支持体３によって裏打ちされ、補強された状態で搬送され、第１の可撓性支持体１に転写される。このため、グリーンシート層Ｃ２が、例えば、１０μｍ以下、更には、２μｍ以下の極薄層になった場合でも、グリーンシート層Ｃ２の破損を生じることなく積層し得る。

しかも、第２の可撓性支持体３の一面上にセラミック塗料を塗布し、塗布された未乾燥グリーンシート層Ｃ２を、第１の可撓性支持体１に転写するので、未乾燥グリーンシート層Ｃ２の持つ軟質性、可塑性および流動性を利用して、第１の可撓性支持体１上に既に印刷されている電極Ｅ２の周りに、未乾燥グリーンシート層Ｃ２を充填できる。このため、ピンホール等に起因する構造欠陥を持たない高品質のセラミック電子部品を製造し得る。

更に、第２の可撓性支持体３の上の未乾燥グリーンシート層Ｃ２を、第１の可撓性支持体１に転写する工程、第１の可撓性支持体１の上に転写されたグリーンシート層Ｃ２の表面に電極Ｅ２を印刷する工程および電極Ｅ２を乾燥させる工程を、エンドレスに走行する無端状の第１の可撓性支持体１の上で繰り返すので、グリーンシート層を単独で操作する必要のあった従来技術を比較して、多層の積層セラミック電子部品を、能率よく製造し得る。勿論、少層厚膜セラミック電子部品をも能率よく製造し得る。

第２の可撓性支持体３は、グリーンシート層Ｃ２を第１の可撓性支持体１に転写した後、電極Ｅ２を印刷する前、グリーンシート層Ｃ２から剥離される。従って、電極印刷装置５による電極Ｅ２の印刷は、第２の可撓性支持体３を剥離した後の平坦な平面となっているグリーンシート層Ｃ２の表面に印刷することができる。このため、パターン精度の高い電極Ｅ２を形成することができる。

図２（ｆ）において、グリーンシート層Ｃ３〜Ｃｍおよび電極Ｅ３〜Ｅｍの層を形成する場合も、全く同様の作用効果が得られる。

実際的な工程では、上述した工程を、複数回繰り返した後、図３に示すように、第１の可撓性支持体１上で得られたグリーンシート層Ｃ１〜Ｃｍおよび電極Ｅ１〜Ｅｍの層の積層体を、切断装置を構成するカッタ１３を用いて、切断線ＸーＸで示すように、所定寸法で切断して、積層シートＱ１、Ｑ２、Ｑ３、．．．を得る。この積層シートＱ１、Ｑ２、Ｑ３、．．．の一つに細分割処理を施して、セラミック電子部品の単品を取り出すことができる。

更には、図４に示すように、複数枚ｎの積層シートＱ１〜Ｑｎを積層する工程を付加し、更に多層化することもできる。この工程では、図４に図示するように、積層装置１４、１５を含む。積層装置１４、１５は複数枚ｎの積層シートＱ１〜Ｑｎを、圧着して積層するものであって、一般には、受け台１４およびプレス１５とを含む熱圧着装置が用いられる。得られた積層体に対しては、セラミック電子部品の単品を取り出すための細分割処理が実行される。図示の積層方の場合、積層シートＱ１〜Ｑｎのうち、最上層に積層される積層シートＱｎを除いて、表面にグリーンシート層を持たない状態で積層する。

図１に図示された製造装置において、電極印刷装置５としてスクリーン印刷装置が用いられた場合は、電極印刷装置５がグリーンシート層Ｃ２に押し付けられたとき、第１の可撓性支持体１の送りが一時的に停止される。この一時停止に関わらず、全体として、第１の可撓性支持体１に対する送り動作を維持するためには、電極印刷領域の両側に段差ロール機構Ａ、Ｂを設け、印刷領域における第１の可撓性支持体１の停止と、印刷領域外部における第１の可撓性支持体１の送り量との差を、段差ロール機構Ａ、Ｂによって吸収する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

本発明に係る製造装置の構成を示す図である。 本発明に係る製造装置および製造方法における各プロセスステージを示す図である。 本発明に係る製造装置および製造方法に含まれる追加的なプロセスを示す図である。 本発明に係る製造装置および製造方法に含まれるもう１の追加的なプロセスを示す図である。

符号の説明

１ 第１の可撓性支持体
２ 塗布装置
３ 第２の可撓性支持体
４ 転写装置
５ 電極印刷装置
７ 供給ロール
８ 巻き取りロール
９ 転圧装置
１０ 第１の乾燥装置
１１ 第２の乾燥装置
Ｃ１、Ｃ２ グリーンシート層
Ｅ１、Ｅ２ 電極

Claims (5)

1. 第１の可撓性支持体（１）と、塗布装置（２）と、第２の可撓性支持体（３）と、転写装置（４）と、電極印刷装置（５）と、第１の乾燥装置（１０）と、第２の乾燥装置（１１）と、一対の段差ローラ機構（Ａ，Ｂ）とを含み、セラミック電子部品の製造に供される装置であって、
   前記第１の可撓性支持体（１）は、無端状であり、エンドレスに走行するものであり、
   前記第２の可撓性支持体（３）は、一部が、前記第１の可撓性支持体（１）と近接して向き合い、前記第１の可撓性支持体（１）と同一の方向に走行するように駆動されるものであり、
   前記塗布装置（２）は、前記第２の可撓性支持体（３）の一面上に、セラミック塗料を塗布するものであり、
   前記転写装置（４）は、前記第２の可撓性支持体（３）の一面上に塗布されたセラミック塗料層を、前記第１の可撓性支持体（１）に転写するものであり、
   前記電極印刷装置（５）は、前記第１の可撓性支持体（１）に転写されたセラミック塗料層の表面に電極を印刷するものであり、
   前記第１の乾燥装置（１０）は、前記電極印刷装置（５）よりも前のステージにおいて、第２の可撓性支持体（３）を前記セラミック塗料層から剥離する前に、前記第１の可撓性支持体（１）の一面に転写された前記セラミック塗料層の乾燥を終了させるものであり、
   前記第２の乾燥装置（１１）は、前記電極を乾燥させるものであり、
   前記一対の段差ローラ機構（Ａ，Ｂ）は、エンドレス経路上の進行回りでみて前記転写装置（４）、前記第１の乾燥装置（１０）、前記電極印刷装置（５）及び前記第２の乾燥装置（１１）の順に配置される態様において、前記第１の乾燥装置（１０）及び前記電極印刷装置（５）の間と、前記電極印刷装置（５）及び前記第２の乾燥装置（１１）の間とに設けられており、電極印刷装置（５）が前記一対の段差ローラ機構（Ａ，Ｂ）によって挟まれることで前記第１の可撓性支持体（１）の全体の送りを停止することなく電極印刷領域の送りのみを一時的に停止するものである、
   製造装置。
2. 請求項１に記載された製造装置であって、更に、転圧装置を含み、前記転圧装置は、前記電極印刷装置よりも前のステージにおいて、転写された前記セラミック塗料層を加圧する製造装置。
3. 請求項１または２に記載された製造装置であって、更に切断装置を含み、前記切断装置は、前記第１の可撓性支持体上で得られたセラミック塗料層および電極の積層体を、所定寸法で切断する製造装置。
4. 請求項３に記載された製造装置であって、更に、積層装置を含み、前記積層装置は前記積層体の複数を、圧着して積層する製造装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された製造装置であって、更に、供給ロールおよび巻き取りロールを含み、
   前記供給ロールは、前記第２の可撓性支持体を供給し、
   前記巻き取りロールは、前記セラミック塗料層を前記第１の可撓性支持体に転写した後、前記第２の可撓性支持体を巻き取る
   製造装置。

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