JPH10175205A - セラミック成形体の切断方法及びそれに用いる切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便で量産性に優れ、しかも、セラミック成
形体を精度よく確実に切断することが可能なセラミック
成形体の切断方法及び切断装置を提供する。 【解決手段】 切断刃２を超音波振動させながらセラミ
ック成形体１に侵入させることによりセラミック成形体
１を切断する。切断刃２を、セラミック成形体１の切断
刃２が侵入する上面１ａに対して垂直方向に、又は切断
刃２が侵入する面に平行で切断刃２の主面２ａに沿った
方向に超音波振動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、セラミックグリ
ーンシートを積層してなる積層ブロックなどのセラミッ
ク成形体を切断するための切断方法及び切断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、チップ型積層セラミックコンデ
ンサやチップ型積層コイル部品のような表面実装型のセ
ラミック電子部品は、通常、導体パターンが配設された
複数のセラミックグリーンシートと、上側及び下側の外
層シート（導体パターン配設されていないセラミックグ
リーンシート）（図示せず）を積層、圧着してなる未焼
成のセラミック成形体を所定の位置で切断した後、切り
出された素子を焼成し、外部電極を形成する工程を経て
製造される。

【０００３】ところで、チップ型のセラミック電子部品
は、通常、実装機を用いて回路基板などに表面実装され
ることから、チップの長さ、幅、厚みなどの寸法が規格
により定められており、寸法のばらつきが小さいものが
要求されている。そこで、寸法のばらつきの少ないセラ
ミック電子部品を製造しようとすると、セラミック成形
体を所定の位置で正確に切断することが必要になる。

【０００４】このセラミック成形体の切断方法の一つ
に、図３に示すように、セラミック成形体５１を位置決
めガイド５３に当接させて位置決めした後、切断刃５２
を、モータなどの駆動手段（図示せず）により垂直に下
降させ、セラミック成形体５１に対して垂直に侵入させ
ることによりセラミック成形体５１を押し切るようにし
た切断方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この切断方法
によれば、成形体が薄い場合には正確に切断することが
可能であるが、成形体の厚みが大きくなると切断刃５２
をセラミック成形体５１に垂直に侵入させることが困難
になり、図４に示すように、セラミック成形体５１が斜
めに切断される傾向がある。

【０００６】なお、このように、セラミック成形体５１
が斜めに切断されるのは、図３に示すように、位置決め
ガイド５３により位置決めされたセラミック成形体５１
を切断刃５２により切断する場合において、 セラミック成形体を切断するのに必要な切断力 ： Ｆ 切断力Ｆの水平方向分力 ： Ｐ１，Ｐ２ 分力Ｐ１に対する成形体及び位置決めガイドからの反作用： Ｆ１ 分力Ｐ２に対する成形体からの反作用 ： Ｆ２ とすると、位置決めガイド５３とセラミック成形体５１
の摩擦力などにより、 Ｆ１＞Ｆ２ となり、Ｆ１とＦ２の力の差（Ｆ１−Ｆ２）により切断
刃５２のセラミック成形体５１への侵入方向が垂直方向
に対して斜めになることによるものである。

【０００７】そして、セラミック成形体５１を切断した
場合の切断面の傾きが大きくなると実装機での実装精度
が低下するという問題を生じる。

【０００８】また、例えば、チップ型積層セラミックコ
ンデンサやチップ型積層コイル部品などの場合には、切
断位置のずれにより内部電極が露出し、電気特性の劣化
や機械的強度の低下を引き起こすという問題点がある。
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、簡便で
量産性に優れ、しかも、セラミック成形体を精度よく切
断することが可能なセラミック成形体の切断方法及び切
断装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明のセラミック成形体の切断方法は、切断刃
を超音波振動させながらセラミック成形体に侵入させる
ことによりセラミック成形体を切断することを特徴とし
ている。

【００１０】切断刃を超音波振動させながらセラミック
成形体に侵入させることにより、前述のように、水平方
向の分力Ｐ１，Ｐ２及び反作用Ｆ１，Ｆ２に偏りがある
場合にも、それらの影響を分散させ、切断刃がセラミッ
ク成形体に対して斜めに侵入することを抑制できるよう
になる。したがって、セラミック成形体を精度よく切断
することが可能になる。

【００１１】また、本願発明のセラミック成形体の切断
装置は、本願発明のセラミック成形体の切断方法に用い
られる切断装置であって、セラミック成形体に侵入させ
ることによりセラミック成形体を切断する切断刃と、前
記切断刃に超音波振動を与える超音波振動子と、前記切
断刃を移動させてセラミック成形体に侵入させる切断刃
駆動手段とを具備することを特徴としている。

【００１２】本願発明のセラミック成形体の切断装置
は、上述のように、切断刃、超音波振動子、及び切断刃
駆動手段を備えて構成されており、上記本願発明のセラ
ミック成形体の切断方法を確実に実施することが可能
で、セラミック成形体を精度よく切断することができ
る。また、複雑な構成を必要とせず、切断操作が容易で
あり、量産性にも優れている。

【００１３】また、本願発明のセラミック成形体の切断
装置は、前記切断刃を、前記セラミック成形体の前記切
断刃が侵入する面に対して垂直方向に、又は前記切断刃
が侵入する面に平行で切断刃の主面に沿った方向に超音
波振動させることを特徴としている。

【００１４】切断刃を、セラミック成形体の切断刃侵入
面に対して垂直方向に、又は切断刃が侵入する面に平行
で切断刃の主面に沿った方向に超音波振動させることに
より、切断刃がセラミック成形体の切断刃侵入面に対し
て斜めに侵入することを確実に抑制できるようになり、
本願発明をさらに実効あらしめることが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。な
お、この実施形態では、積層セラミックコンデンサの製
造工程において、導体パターン（内部電極）がマトリッ
クス状に印刷された複数のセラミックグリーンシート
と、上側及び下側の外層シート（内部電極の印刷されて
いないセラミックグリーンシート）を積層、圧着してな
る未焼成のセラミック成形体を切断する場合を例にとっ
て説明する。

【００１６】図１は本願発明の一実施形態にかかるセラ
ミック成形体の切断装置の構成を示す概略図である。こ
の切断装置は、セラミック成形体１を切断するための切
断刃２と、切断刃２を保持するホーン３を介して切断刃
２に超音波振動を与える超音波振動子４と、上下スライ
ド部５を介して切断刃２を上下方向に駆動させる上下駆
動サーボモータ（切断刃駆動手段）６と、切断すべきセ
ラミック成形体１を載置するテーブル７と、テーブル移
動用モータ８とを備えて構成されている。なお、この実
施形態では、超音波振動子４として、周波数約２０ｋＨ
ｚの超音波振動を発生するものが用いられている。

【００１７】この切断装置を用いてセラミック成形体１
の切断を行うにあたっては、まずセラミック成形体１を
テーブル７に載置した後、テーブル移動用モータ８によ
りテーブル７を移動させてセラミック成形体１を所定の
切断位置に移動させる。そして、切断位置にセラミック
成形体１が停止した後、上下駆動サーボモータ６により
切断刃２を下降させる。

【００１８】切断刃２がセラミック成形体に接触した時
点で超音波振動子４に通電して超音波振動（約２０ｋＨ
ｚ）を発生させ、切断刃２に対して、切断刃２が侵入す
るセラミック成形体１の上面（切断刃侵入面）１ａに垂
直方向に、周波数約２０ｋＨｚ、振幅５〜１５μmの超
音波振動を与えながらセラミック成形体１に侵入させ
る。そして、そのまま超音波振動を与えながら切断刃２
を下死点まで下降させてセラミック成形体１を切断す
る。

【００１９】セラミック成形体１が切断された後、上下
駆動サーボモータ６により切断刃２を上昇させ、切断刃
２が上死点まで上昇するとテーブル移動用モータ８によ
りテーブル７を移動させてセラミック成形体１の位置を
次の切断位置に移動させる。その後上述の切断工程の動
作と同様の操作を繰り返してセラミック成形体の切断を
行う。

【００２０】そして、セラミック成形体１を所定の位置
で切断した後、切断された個々のセラミック成形体（未
焼成の素子）を取り出す。

【００２１】上記実施形態の切断装置を用い、上述の方
法により厚みが４mmのセラミック成形体を切断した。そ
のときの、切断刃の厚み、切断刃の振幅、切断抵抗値、
切断面の傾きの程度（図２のＸの値）（以下、「斜めカ
ット値」という）などを調べた。その結果を表１に示す
（ No.２，３，４，６，７，８，１０，１１，１２）。

【００２２】また、比較のため、超音波振動を与えない
でセラミック成形体の切断を行った。なお、具体的に
は、図１において、切断刃２を直接に上下スライド部５
に取り付けた構成の切断装置を用いて切断を行った。

【００２３】この比較例についても、切断刃の厚み、切
断抵抗値、斜めカット値などを調べた。その結果を表１
に示す（*印を付したNo.１，５，９）。また、上記の本
願発明の実施例のデータを比較例のデータと比較した場
合の切断抵抗値減少率、斜めカット値減少率を表１に併
せて示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお、表１に示した各データは次の方法に
より求めたものである。 切断刃の振幅 レーザ式変位センサを使用してホーン３の先端の変位量
を測定した値である。 切断抵抗値 歪みゲージ式変換器を使用して上下スライド部５の歪み
量を求め、抵抗値に変換した値である。 斜めカット値 セラミック成形体１の切断端面（側面）を顕微鏡で観察
して測定したＸ（図２）の値である。

【００２６】表１に示すように、切断刃に超音波振動を
与えた実施例（ No.２，３，４，６，７，８，１０，１
１，１２）の場合、切断抵抗値が減少するとともに、斜
めカット値も減少することが確認された。

【００２７】なお、超音波振動を与えた実施例の切断抵
抗値の減少率に関しては、切断刃の厚みが０．２５mmの
ものが概して良好な結果が得られており、切断刃の厚み
が０．１５mmのもの及び０．４５mmのものがそれに次ぐ
結果となっている。

【００２８】また、超音波振動を与えた実施例の切断刃
の振幅と切断抵抗値減少率の関係について見ると、切断
刃の厚みが０．１５mmの場合には、切断刃の振幅が５μ
mから１０μm、１５μmと大きくなるにつれて良好な結
果が得られており、切断刃の厚みが０．２５mm、及び
０．４５mmの場合には、切断刃の振幅が１０μmの場合
に最も良好な結果が得られており、切断刃の振幅１５μ
m、５μmの順に切断抵抗値減少率が低下している。

【００２９】また、超音波振動を与えた実施例の場合、
斜めカット値減少率は、切断刃の厚みが０．２５mmの場
合と０．４５mmの場合に概して良好な結果が得られてお
り、切断刃の厚みが０．１５mmの場合にはやや劣る結果
となっている（但し、切断刃の厚みが０．１５mmの場合
にも、切断刃の振幅が１０μmの場合には良好な結果が
得られている）。

【００３０】また、切断刃の振幅と斜めカット値減少率
の関係について見ると、切断刃の厚みが０．１５mm及び
０．２５mmの場合、切断刃の振幅が１０μmの場合に最
も良好な結果が得られており、切断刃の振幅が１５μ
m、５μmの順に斜めカット値減少率が低下している。ま
た、切断刃の厚みが０．４５mmの場合には、切断刃の振
幅が１０μmの場合に最も良好な結果が得られており、
切断刃の振幅が５μm、１５μmの順に斜めカット値減少
率が低下している。

【００３１】上記の結果から、切断刃の振幅は５μmで
も効果があるが、振幅を１０μm以上とすれば、切断抵
抗値を約１３〜２２％、斜めカット値を約３９〜４６％
減少させることが可能であり、さらに好ましい結果が得
られることがわかる。但し、上記切断抵抗値及び斜めカ
ット値減少率は、セラミック成形体の厚み、硬さ、粘り
などの性状、切断刃の形状などにより変動するものであ
ることから、種々の条件を考慮して、切断刃の振幅、切
断刃の厚みなどのを適宜調整することが望ましい。

【００３２】また、上記実施形態では、切断刃を、セラ
ミック成形体の切断刃侵入面に垂直方向に超音波振動さ
せるようにした場合について説明したが、セラミック成
形体の切断刃侵入面に対して平行で切断刃の主面に沿っ
た方向に超音波振動させるように構成することも可能で
ある。

【００３３】さらに、上記実施形態では、切断刃を下降
させてセラミック成形体に接触した時点で超音波振動子
を作動させ、切断刃に超音波振動を与えるようにした場
合について説明したが、切断刃を超音波振動させる方向
などの条件次第では、セラミック成形体に接触する前か
ら切断刃を超音波振動させておき、そのまま切断刃をセ
ラミック成形体に侵入させて切断することも可能であ
る。本願発明はさらにその他の点においても上記実施形
態に限定されるものではなく、セラミック成形体の具体
的な形状や構造、切断刃の構造、超音波振動子及び切断
刃駆動手段の構成、切断刃を超音波振動させるための具
体的な方向、超音波振動子の周波数や振幅の大きさなど
に関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変
形を加えることができる。

【００３４】

【発明の効果】上述のように、本願発明の切断方法は、
切断刃を超音波振動させながらセラミック成形体に侵入
させることによりセラミック成形体を所定の位置で切断
するようにしているので、水平方向の分力及び反作用に
偏りがあるような場合にも、それらの影響を分散させ、
切断刃がセラミック成形体に対して斜めに侵入すること
を抑制して、セラミック成形体を精度よく切断すること
ができる。

【００３５】また、本願発明のセラミック成形体の切断
装置は、セラミック成形体に侵入させることによりセラ
ミック成形体を切断する切断刃と、切断刃に超音波振動
を与える超音波振動子と、切断刃を移動させてセラミッ
ク成形体に侵入させる切断刃駆動手段とを備えて構成さ
れているので、本願発明のセラミック成形体の切断方法
を確実に実施することが可能で、セラミック成形体を精
度よく切断することができる。また、複雑な構成を必要
とせず、切断操作が容易であり、量産性にも優れてい
る。

【００３６】また、切断刃を、セラミック成形体の切断
刃侵入面に対して垂直方向に、又は前記切断刃侵入面に
平行で切断刃の主面に沿った方向に超音波振動させるよ
うにした場合、切断刃がセラミック成形体の切断刃侵入
面に対して斜めに侵入することを効率よく抑制できるよ
うになり、本願発明をさらに実効あらしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態にかかるセラミック成形
体の切断装置の概略構成を示す図である。

【図２】切断されたセラミック成形体の斜めカット値の
説明図である。

【図３】従来のセラミック成形体の切断方法を示す図で
ある。

【図４】従来の切断方法によりセラミック成形体が斜め
に切断されている状態を示す図である。

【符号の説明】

１ セラミック成形体 １ａ 切断刃が侵入するセラミック成形体の上面
（切断刃侵入面） ２ 切断刃 ２ａ 切断刃の主面 ３ ホーン ４ 超音波振動子 ５ 上下スライド部 ６ 上下駆動サーボモータ（切断刃駆動手段） ７ テーブル ８ テーブル移動用モータ Ｘ 斜めカット値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切断刃を超音波振動させながらセラミック
   成形体に侵入させることによりセラミック成形体を切断
   することを特徴とするセラミック成形体の切断方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のセラミック成形体の切断方
   法に用いられる切断装置であって、 セラミック成形体に侵入させることによりセラミック成
   形体を切断する切断刃と、 前記切断刃に超音波振動を与える超音波振動子と、 前記切断刃を移動させてセラミック成形体に侵入させる
   切断刃駆動手段とを具備することを特徴とするセラミッ
   ク成形体の切断装置。
3. 【請求項３】前記切断刃を、前記セラミック成形体の切
   断刃が侵入する面に対して垂直方向に、又は前記切断刃
   が侵入する面に平行で切断刃の主面に沿った方向に超音
   波振動させることを特徴とする請求項２記載のセラミッ
   ク成形体の切断装置。