JPH1134022A - セラミックグリーンシートの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックスラリー中に含まれるバインダ量を
少なくしながら、薄いグリーンシートを成形できるセラ
ミックグリーンシートの製造装置を提供する。 【解決手段】押出機１によってセラミックスラリーＳを
ヒータ６で加熱しながらミキシングしつつスラリダム１
０へ押し出し、スラリダム１０内に溜められたセラミッ
クスラリーＳをその粘度が上昇しないようにヒータ１２
で加熱する。粘度が低下したセラミックスラリーＳを走
行する連続体ウエブ２１上に供給することで、バインダ
量の少ないセラミックスラリーＳを薄膜状のグリーンシ
ートＧに成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックグリーン
シートの製造装置、特に連続体ウエブ上にグリーンシー
トを成形する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、積層セラミックコンデンサや
セラミック多層基板などを製造する際、セラミックグリ
ーンシートが用いられる。セラミックグリーンシートを
作成するには、所要組成に調整されたセラミック原料粉
末、バインダ、溶媒などを互いに混合することによって
セラミックスラリーを得た後、ドクターブレード法やリ
バースロールコータと呼ばれる転写式シート成形機など
を用いてセラミックスラリーをシート成形し、セラミッ
クグリーンシートを得ている。特に、シート厚みの薄い
グリーンシートを得ようとすれば、例えばアクリルやＰ
ＶＢなどを主成分とするバインダによってスラリー化さ
れたセラミックスラリーを用いるのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バインダは
焼成されるまでの間セラミック粉末を互いに強固に結び
付けておく役割を有するが、焼成時にはバインダを完全
に除去する必要がある。焼成時のバインダ除去が不十分
だと、セラミックシート内に炭素が残り、製品上の不良
が発生するからである。そのため、使用するバインダの
量はできるだけ少ない方がよい。一方、バインダの量を
少なくすると、他の材料の配合比率が上がるが、溶媒量
を多くすると、乾燥効率が悪くなったり、防爆という点
で好ましくない。そこで、溶媒量は決まった範囲より増
やすことができず、セラミック粉末の比率を増やすこと
になる。しかし、セラミック粉末の量が多いと、セラミ
ックスラリーの粘度が高くなり、分散性の悪化、凝集の
発生などの問題があり、例えば厚み１０μｍ程度の薄い
グリーンシートを成形しにくいという問題点がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、セラミックスラ
リー中に含まれるバインダ量を少なくしながら、薄いグ
リーンシートを成形できるセラミックグリーンシートの
製造装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかるセラミックグリーンシートの製造装
置は、セラミックスラリーをミキシングしつつ押し出す
押出手段と、押し出されたセラミックスラリーを溜める
スラリーダムと、押出手段内でミキシングされるセラミ
ックスラリー、およびスラリーダム内に貯留されたセラ
ミックスラリーの少なくとも一方を、成形に適した粘度
となる温度まで加熱する加熱手段と、スラリーダム内の
セラミックスラリーを走行する連続体ウエブ上に供給
し、薄膜状のグリーンシートに成形する成形手段と、を
備えたものである。

【０００６】まず押出手段によってセラミックスラリー
をミキシングしつつスラリーダムに押し出すので、スラ
リーダムでの凝集がなく、分散性がよいスラリーが得ら
れる。押出手段またはスラリーダム内のスラリーは、加
熱手段によって成形に適した低い粘度になるまで加熱さ
れるので、スラリー内のバインダ量が少ない場合（例え
ば３〜５重量％）でも、成形手段によって例えば１０μ
ｍ程度の薄膜の塗工が可能となる。また、塗工前のスラ
リーを温めることにより、塗工直後の塗膜表面の自己平
滑性が向上し、上記の分散性の向上と相俟って均質な塗
膜が得られる。

【０００７】従来のセラミックスラリーに含まれるバイ
ンダ量は、５〜１５重量％が一般的であるが、本発明で
は押出手段と加熱手段とを用いることによって、３〜５
重量％程度まで低減できた。その結果、焼成時のバイン
ダ除去が容易となり、セラミックシート内に残留する炭
素が少なくなり、製品不良の発生を抑制できた。

【０００８】加熱手段によって加熱する温度は、セラミ
ックスラリーに含まれるバインダのガラス転移点以上で
かつセラミックスラリーに含まれる溶媒の沸点以下の温
度であることが望ましい。すなわち、バインダのガラス
転移点未満では成形に適した良好な粘度が得られないか
らであり、溶媒の沸点より高い温度になると溶媒が蒸発
してしまうからである。成形手段としては、例えばドク
ターブレード法、グラビヤ転写法、リバースロールコー
タなどの公知の塗膜成形手段を用いることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明にかかるセラミック
グリーンシートの製造装置の一例を示す。この製造装置
は、大略、押出手段１、スラリーダム１０、成形手段２
０、連続体ウエブ２１、乾燥手段３０などで構成されて
いる。この実施例の押出手段１はスクリュータイプの押
出機であり、図２に示すように、押出機１の上部にはホ
ッパー２が設けられ、このホッパー２からセラミック原
料粉末、バインダ、溶媒、分散剤、可塑剤などが所定の
成分比で調整され、投入される。ここでは、バインダ量
を３〜５重量％とした。押出機１の軸心部にはスクリュ
ー３が設けられ、このスクリュー３をモータ４で駆動す
ることにより、投入された材料がミキシングされ、出口
部５からセラミックスラリーＳが押し出される。

【００１０】また、押出手段１にはヒータ６と熱電対な
どの温度調節器（図示せず）とが設けられ、押出手段１
内部のスラリーＳを成形に適した粘度となる温度、つま
りスラリーＳに含まれるバインダのガラス転移点以上で
かつスラリーＳに含まれる溶媒の沸点以下の温度に加熱
している。ヒータ６としては、例えばバンドヒータなど
を用いることができる。そのため、押出手段１の中でス
ラリーＳは十分にミキシングされ、かつ成形に適した粘
度まで低下するので、スラリーＳに含まれるバインダ量
が３〜５重量％程度と少ない場合であっても、凝集がな
く、分散性のよいスラリーＳが得られる。

【００１１】押出手段１の出口部５から押し出されたセ
ラミックスラリーＳは、容器１１とブレード２２とで画
成されるスラリーダム１０に溜められる。スラリーダム
１０内にもヒータ１２と温度調節器（図示せず）とが挿
入されており、スラリーＳを所定温度に加熱している。
この温度は、上記と同様にスラリーＳに含まれるバイン
ダのガラス転移点以上でかつスラリーＳに含まれる溶媒
の沸点以下の温度に設定されている。スラリーダム１０
内のスラリーＳを加熱する方法として、スラリーダム１
０内にヒータ１２を挿入する方法に限らず、例えばブレ
ード２２や容器１１を加熱してもよいし、赤外線ヒータ
などを用いて外部から加熱してもよい。さらに、スラリ
ーダム１０の底面を構成するウエブ２１の下面側から加
熱してもよい。要するに、スラリーダム１０内のスラリ
ーＳを塗工可能な粘度まで温めることができるものであ
れば如何なる手段を用いてもよい。

【００１２】このように、押出手段１またはスラリーダ
ム１０内のスラリーＳを加熱することで、バインダ量が
３〜５重量％程度と少なくても、スラリーＳの粘度が塗
工可能な程度まで低くなる。バインダの主成分には例え
ばメタアクリル酸エステルやポリビニルブチラール（Ｐ
ＶＢ）などが用いられるが、これら主成分のガラス転移
点は５５〜６７℃である。また、スラリーＳの溶媒とし
ては、エチレングリコール（沸点１９７℃），トルエン
（沸点１１０．６℃），メチルエチルケトン（沸点７
９．５７℃）などを用いることができる。

【００１３】連続体ウエブ２１は、例えばその表面に離
型処理が施されたキャリアフィルムよりなり、具体的に
は表面にシリコン樹脂がコーティングされたポリエチレ
ンフィルムなどが用いられる。ウエブ２１は供給ロール
２３からバックアップロール２４、テンションロール２
５を経て巻取ロール２６へ巻き取られるようになってい
る。

【００１４】成形装置２０を構成するブレード２２の下
縁はウエブ２１の表面に近接しており、ウエブ２１を矢
印方向に駆動しながらブレード２２によって余分のスラ
リーＳを掻き取ることにより、薄膜状（例えば１０μｍ
程度）のグリーンシートＧがウエブ２１上に成形され
る。グリーンシートＧの厚みは、ブレード２２とウエブ
２１との隙間を調整することで調整可能である。上記の
ようにウエブ２１上に成形されたグリーンシートＧは、
ウエブ２１に載って乾燥手段３０の中を通過し、乾燥処
理される。乾燥されたグリーンシートＧはウエブ２１と
共に巻取ロール２６へ巻き取られてもよいし、巻取ロー
ル２６の前でウエブ２１から剥離されてもよい。

【００１５】従来のドクターブレード法では、バインダ
量が５重量％以下ではセラミックスラリーＳの粘度が高
すぎ、塗工することが不可能であったが、本発明では塗
工前のセラミックスラリーＳ、つまり押出手段１内のス
ラリーＳまたはスラリーダム１０内のスラリーＳを加熱
することにより、バインダ量が３〜５重量％であっても
セラミックスラリーＳの粘度を塗工可能な程度まで下げ
ることができる。しかも、塗工直後の塗膜表面の自己平
滑性が向上するので、均質な塗膜を得ることができる。

【００１６】なお、上記実施例では、押出手段１内のス
ラリーＳとスラリーダム１０内のスラリーＳとを共に加
熱したが、両者が同一温度である必要はなく、例えば押
出手段１で加熱した後、スラリーダム１０ではスラリー
Ｓの粘度が上昇しない程度に加熱し、粘度の低い状態を
維持するだけでもよい。また、押出手段１でスラリーＳ
を加熱した後、成形までスラリーＳが低い粘度を保持で
きるのであれば、スラリーダム１０のヒータ１２は省略
してもよい。逆に、スラリーダム１０でスラリーＳを十
分に加熱できるものであれば、押出手段１のヒータ６は
省略してもよい。

【００１７】上記実施例ではグリーンシート成形手段と
してドクターブレード２２を用いた例を示したが、グラ
ビヤ転写法やリバースロールコータを用いることもでき
る。グラビヤ転写法の場合には、グラビヤロールまたは
ブレードを温度コントロールすればよく、リバースロー
ルコータを用いる方法の場合には、ドクターロールやコ
ーティングロールを温度コントロールすればよい。

【００１８】また、ウエブ２１の撓みを防止するため
に、循環駆動されるスチールベルトなどの金属ベルトで
ウエブ２１の下面を支えるようにしてもよい。この場合
には、金属ベルトをウエブ２１と同期させて駆動させる
のが望ましい。

【００１９】さらに、図１では、グリーンシートをキャ
リアフィルム２１と共に巻取ロール２６に巻き取るよう
にしたが、巻取ロール２６に巻き取らずにグリーンシー
トをキャリアフィルム２１から剥離してもよい。また、
キャリアフィルム２１を用いずに、循環駆動されるベル
ト上にグリーンシートを成形し、乾燥後にベルトから剥
離するようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、押出手段によってセラミックスラリーをミキシ
ングしつつスラリーダムに押し出すようにしたので、ス
ラリーダムでの凝集がなく、分散性がよいスラリーが得
られる。また、押出手段またはスラリーダム内のセラミ
ックスラリーを成形に適した粘度まで低下させる加熱手
段を設けたので、たとえバインダ量が少ないセラミック
スラリーであっても、成形手段によって例えば１０μｍ
程度の薄膜グリーンシートの塗工が可能となる。したが
って、セラミックスラリーのバインダ量を少なくでき、
焼成時のバインダ除去による製品不良の発生を減少させ
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グリーンシートの製
造装置の全体構成図である。

【図２】図１の製造装置の要部の構成図である。

【符号の説明】

１ 押出手段 ６ ヒータ １０ スラリーダム １２ ヒータ ２０ 成形手段 ２１ ウエブ ２２ ブレード ３０ 乾燥手段 Ｓ セラミックスラリー Ｇ グリーンシート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスラリーをミキシングしつつ押
   し出す押出手段と、 押し出されたセラミックスラリーを溜めるスラリーダム
   と、 押出手段内でミキシングされるセラミックスラリー、お
   よびスラリーダム内に貯留されたセラミックスラリーの
   少なくとも一方を、成形に適した粘度となる温度まで加
   熱する加熱手段と、 スラリーダム内のセラミックスラリーを走行する連続体
   ウエブ上に供給し、薄膜状のグリーンシートに成形する
   成形手段と、を備えたことを特徴とするセラミックグリ
   ーンシートの製造装置。
2. 【請求項２】上記加熱手段は、セラミックスラリーに含
   まれるバインダのガラス転移点以上でかつセラミックス
   ラリーに含まれる溶媒の沸点以下の温度に加熱すること
   を特徴とする請求項１に記載のセラミックグリーンシー
   トの製造装置。
3. 【請求項３】上記押出手段から押し出されたセラミック
   スラリーに含まれるバインダは、３〜５重量％であるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックグ
   リーンシートの製造装置。