(57)【要約】【課題】チップ状セラミック部品のバリ、欠けを防止する。【解決手段】両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品において、全ての稜部及び角部に曲率半径０．０１〜２．０ｍｍの曲面を有するとともに、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品において、全ての稜部及び角部に曲率半径０．０１〜２．０ｍｍの曲面を有するとともに、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下であることを特徴とするチップ状セラミック部品。
【請求項２】
チップコイルのコアとして用いることを特徴とする請求項１記載のチップ状セラミック部品。
【請求項３】
両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品の製造方法において、原料粉末を乾式加圧成形した後、成形体をバレル研磨してバリを除去し、焼成した後で再度バレル研磨を行うことを特徴とするチップ状セラミック部品の製造方法。
【請求項４】
上記焼成後のバレル研磨は、研磨剤として平均粒径３ｍｍのセラミックボールと、平均粒径１００μｍ以下のセラミック粉末を用い、緩衝剤として水を用い、これらを回転ポット内に内容積の５０〜９０容量％の範囲で投入して行うことを特徴とする請求項３記載のチップ状セラミック部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ状セラミック電子部品用のセラミック部品及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック電子部品、例えばチップコイル、チップインダクタにおいては、図３に示す巻き線タイプと、図４に示す非巻き線タイプがある。ともに両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品をコアとして用いており、稜部やコーナー部を曲面状とすることにより、欠け、チッピングやワレの不良発生を低減させるセラミック部品が必要とされている。
【０００３】
そこで従来より、回転ポット内に多数のセラミック焼結体を導入し、該回転ポットを回転させて焼結体のコーナー部分を研磨し、丸める方法が採用されていた。具体的には、回転ポット内に全内容積の２０〜４０容量％程度の割合の複数個のセラミック焼結体と、全内容積の９０〜９５％容量％程度の割合緩衝剤としての水を入れ、しかる後ポットを密閉し、所定の回転速度で数時間程度回転させる。この回転により、セラミック焼結体同士を衝突させ、セラミック焼結体のコーナー部分に丸みを付けていた。
【０００４】
特許文献１では、セラミック焼結体を用意すると工程と、回転ポット内に、緩衝剤として内容積の２５〜５０容量％の平均粒径１００μｍ以下の無機粉末及び水を入れ、該回転ポット内に、複数個のセラミック焼結体を投入して回転させる工程とを備えるセラミック部品の製造方法が示されているが、所望でない部分における欠け、チィッピングやワレが発生した不良品も発生する。
【０００５】
特許文献２では、セラミック焼結体を用意する工程と、複数のセラミック焼結体と、該セラミック焼結体よりも低硬度の研磨材と、緩衝液とを研磨容器内に投入して研磨する工程とを備える、セラミック部品の製造方法が示されている。
【０００６】
特許文献３では、全ての稜部及び角部に曲率半径０．０２〜０．２ｍｍの曲面を有するチップ状電子部品用セラミック基板が示されている。これは、セラミックグリーンシートをチップ状電子部品の単体サイズに切断した後、成形体の状態、仮焼後、またはいずれかの段階でバレル研磨を行うことを特徴とするものである。その具体的な実施例として、バレル研磨の条件としては、内寸法が直径２５ｃｍ×３０ｃｍの円筒型ポットの中に焼結体と直径５ｍｍのアルミナボールとをそれぞれ１：１０：１０の体積比で投入し、ポット内の空間率を５０％とし、このポットを毎分１５回転のスピードで１２０時間回転させバレル研磨を行った後に流水中で洗浄し乾燥するものであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２２２７１号公報
【特許文献２】
特開平７−３７７５１号公報
【特許文献３】
特願平７−１４８１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
セラミック焼結体の稜部及びコーナー部分を丸めるための従来の研磨方法では、研磨量を増大させるためには、ポットバレルの回転数を高めたり研磨時間を延長したりしていた。研磨剤としてセラミック焼結体より硬度が高い材料を用いた場合は、焼結体と研磨剤の衝突によりセラミック焼結体にチッピングが発生してしまう。セラミック焼結体より低硬度の研磨材を用いた場合は、稜部及びコーナー部のバリが完全に除去できない問題がある。
【０００９】
特許文献３の方法についても、特に両端にフランジを有するセラミック部品においてカケの発生を抑えて、すべての稜部及び各部に曲面を形成することは困難であった。
【００１０】
また、図４に示すような非巻き線タイプのチップセラミック部品においては、均一な表面粗さが必用とされ稜部及びコーナー部を丸めると同時に表面粗さも均一になるように管理が必用である。セラミック焼結体のバリについては、各稜部各コーナー部の全てに均一に存在しているわけではないため、従来の研磨方法では、部分的にバリ残りがあったり、必要以上に丸みを帯びたり均一な仕上がりは難しく、安定した品質に問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品図１において、全ての稜部及び角部に曲率半径０．０１〜２．０ｍｍの曲面を有するとともに、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品の製造方法において、原料粉末を乾式加圧成形した後、成形体をバレル研磨してバリを除去し、焼成した後で再度バレル研磨を行うことによりチップ状セラミック部品を製造するようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１に示すように、両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品１は、例えば１．０×０．５×０．５ｍｍの大きさであり、全ての稜部１ａと角部１ｂに曲率半径０．０１〜０．２ｍｍの曲面を有しているとともに、表面１ｃの算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下としてある。
【００１５】
ここで、曲率半径を０．０１〜０．２ｍｍとしたのは、０．０１ｍｍ未満ではカケを防止する効果に乏しいこと、及び巻き線タイプ、銅メッキタイプともに断線が発生する危険性もあり、一方０．２ｍｍを越えるとチップコイルとしてフランジ部の幅が狭くなるため、実装の段階でマウント強度が弱くなる。
【００１６】
表面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下としたのは、１μｍを超えるとＣｕメッキタイプにおいて、メッキ層が不均一になり品質特性が不安定になるためである。
【００１７】
本発明のセラミック部品の材質は特に限定されるものでなく、アルミナ、ステアタイト、フォルステライト、フェライト等、使用目的に応じて広く使用される。
【００１８】
この両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品の製造方法については、原料粉末を乾式加圧成形した後、成形体をバレル研磨してバリを除去し、焼成した後で再度バレル研磨を行うことを特徴とする。
【００１９】
以下、チップ状セラミック部品１の製造方法を詳細に説明する。
【００２０】
セラミック粉体（アルミナ）を乾式加圧成形する時、金型の上下面側に発生する成形体のバリを焼結する前の段階でメッシュを用いた成形体のバレル研磨を行い、原料付着・割れ等の発生なく除去したものを焼成して、得られた焼結体にバレル研磨を行う。
【００２１】
このとき、成形後すぐにバリ取り作業を行わず、３０℃〜６０℃で８Ｈ以上放置し乾燥させる。この目的は、バリ取り作業時に、バリを取れやすくするためである。また、除去されたバリが成形体に付着するのを防止するためである。乾燥しない状態でバリ取り作業するとバリ部の粒子の結合が乾燥したものより強くバリが取れにくい、また、成形体に付着し、除去しにくくなる。
【００２２】
バレル処理工程について、従来の方法では、プラスチック製の網を用いていたが、本発明では、取手付きステンレス製網ザルの内壁にプラスチック（実施例として、ポリエチレン、ナイロン）製の成形体より小さいサイズの網［例えば４０目の網（線径２４４μｍ、オープニング５０３〜５５０μｍ）］を貼り、バリ取りを行う。
【００２３】
この取手付き固定網ザルに、数十万個のチップコイル用セラミック成形体を入れ、こぼれ落ちることがないように上下に振り、成形体同士を衝突させることにより、バリを除去する。ステンレスの網は、プラスチックの網より大きいサイズの網を用いる。これは、数十万個の成形体を入れて、振っても網の形状が変形しないためである。
【００２４】
また、プラスチックの網を内壁に用いるのは、成形体を入れ振ってバリ取りする際、プラスチックの摩耗が考えられるが、この摩耗分は、焼成時に消失し製品に影響しない。もし、金属の網を内壁に用いると、摩耗したものが、成形体に付き、焼成後、変色、異物不良の原因となるためである。
【００２５】
成形体バレル処理後の後処理については、固定網ザルにて、成形体からバリを取った後、網ザル中あるいは成形体に付着した原料粉（バリとなっていた粉体）を、局所排気装置（集塵機）に繋がっている集塵ダクト上で、エアーガンを用いて吹き飛ばし、網ザル中のバリによる粉体を除去する。
【００２６】
こうして得られた成形体を焼成用治具にのせ、連続トンネル炉を用いて約１４００℃の酸化雰囲気中にて焼成する。
【００２７】
次に得られた焼結体に図２に示すバレル研磨を行い、各稜部、各角部に曲面加工を行う。
【００２８】
本発明では、内寸法が２２０ｍｍ×２４０ｍｍの円筒型回転ポット２内に、複数個の焼結体２ｂと内容積の５０〜９０容量％の平均粒径直径３ｍｍのセラミックボール２ｃ、セラミック粉末（粒径１００μｍ以下）２ｄ、水２ａを含む研磨剤及び緩衝剤が投入されている。この組み合わせにより、表面粗さ及びコーナーＲの要求特性が同時にえられ、かつ、セラミック焼結体のチッピング（欠け）不良の発生率を最小限に抑えることができる。このポットを毎分４５回転のスピードで６時間回転させバレル研磨を行った後に流水中で洗浄して乾燥する。
【００２９】
その結果、図１に示すように全ての稜部１ａと角部１ｂに曲率半径０．０１〜０．１ｍｍの曲面を有しているとともに、表面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下である両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品を得ることができる。
【００３０】
使用する回転ポットは従来よりセラミック電子部品の製造方法等において用いられている適宜の構造のものを採用することができる。また、ポットの回転速度及び回転時間についても、投入されるセラミック焼結体の形状及び寸法等に応じて適宜定め得る。
【００３１】
また、本発明の製造方法によれば、特に小型成形品であるチップインダクタ用セラミックにおいて、数百万個から数億個に大増産することができ、大量の製品（成形体）を効率良く、バリ取りを行い、焼結後のバレル研磨工程において、ワレ、欠け、チッピングの発生がなく、かつ、各稜部及び各コーナー部の均一な曲率半径と、焼結体における表面粗さを同時に得ることが可能となる
また、バリによる品質問題はなくなり、作業効率の改善により、従来の方法では、一度に１万〜２万個単位でバリ取り作業を行っていたが、本発明により、数十万個（１０万〜３０万個）単位でバリ取りが出来るようになる。
【００３２】
処理時間も従来と変わらない。処理時間は、金型の摩耗に依存しており、新しい金型で５分、摩耗しているもので１５から２０分間である。
【００３３】
そして、このセラミック部品をコア部として図３に示すように電極３ｂ、コイル３ｃ、樹脂キャップ３ｄを形成すれば巻き線型チップコイルとなる。また、図４に示すように銅メッキ４ａを形成し、レーザーでコイル状にメッキを剥がして、電極４ｃを形成すれば非巻き線型チップコイルとなる。
【００３４】
【実施例】
本発明実施例として、上記に示す成形体のバレル研磨を行いバリ取りを行ったものを、回転ポットによるセラミック焼結体の後処理に際し、内寸法が２５０×３００ｍｍの円筒型回転ポット２内に、内容積の５０〜９０容量％の平均粒径直径３ｍｍのセラミックボール２ｃ、セラミック粉末（粒径１００μｍ以下）２ｄ、水２ａとを含む研磨剤及び緩衝剤を投入した。該回転ポット内に、複数個のセラミックの焼結体を投入して回転させた。３φセラミックボールはセラミック焼結体より若干硬度が低いもの（酸化アルミニウム＋二酸化ケイ素が主成分）を用い、重量（比重１．６〜２．４）による応力でセラミック焼結体の稜線部及びコーナー部を研削して曲面加工（Ｒ付け）を行う。球体であるためセラミック焼結体のチッピングの発生を抑え、かつ曲面加工のバラツキが少なく均一な加工を得ることができる。
【００３５】
セラミック粉末（１００μｍ以下）はセラミック焼結体より硬度が高く（酸化アルミニウム９９％以上）、セラミック焼結体とセラミック焼結体またはセラミックボールとの間に介在し応力を受けて、セラミック焼結体の表面を研削する。粒度構成が細かく、かつ研削力が優れているため、セラミック焼結体表面をムラがなく均一に処理できる。水は緩衝剤として機能し、かつ均一な仕上がりを得るために働く。この組み合わせがポイントであり、全てが機能するためには上記の構成比率が不可欠な要素である。
【００３６】
表１に、チップコイルのバレル研磨時間とコーナ部の曲率半径の関係を示す。なお、曲率半径の測定個所は図５の通である。この結果より、バレル処理時間によってコーナー部の曲率半径Ｒを調整することができ、最適は６時間のバレル処理であるが、曲率半径を大きくしたい場合は時間を長くすれば良い。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表２は、本発明実施例のチッピング発生数を示す。サンプルやロットが異なっても、チッピング発生率は８５ｐｐｍ以下と極めて低いことが判る。なお、チッピングの有無は、双眼顕微鏡を用いて倍率２０倍で０．０３×０．０３ｍｍ以上のチッピング発生率を調査した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
さらに、表面粗さを測定した結果を表３に示すように、磁器（セラミック）素材の表面粗さ（Ｒａ）は０．２〜０．５μｍ、Ｃｕメッキ品の表面粗さ（Ｒａ）は０．０３〜０．０６μｍと低く、かつそのバラツキも少ないことがわかる。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、両端にフランジ部を有するチップ状セラミック部品において、全ての稜部及び角部に曲率半径０．０１〜２．０ｍｍの曲面を有するとともに、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下としたことによって、欠けの発生が極めて少ないことから、電極強度を向上し、セラミック屑等による実装不良を改善できるため実装品質を向上できるとともに、バルク供給時の実装機の稼働率を上げられる。
【００４３】
また、本発明の製造方法によれば、チップコイル、チップインダクタのセラミック部品製造工程において、バレル研磨の最適条件により磁器の欠け、チッピングや割れの不良発生を低減させることができる。しかも、コーナーＲ及び表面粗度を管理することにより、巻き線タイプでは、稜線及びコーナーの曲率半径を最適条件で管理することにより、コイルの断線を改善でき、非巻き線タイプ（メッキ処理レーザー加工タイプ）では、稜線及びコーナーの曲率半径を最適条件で管理することにより、断線を改善でき、かつ、表面粗さを最適条件で均一な仕上がりに管理することにより、メッキ強度が向上すると共にメッキ層が均一になり品質特性が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ状セラミック部品を示す斜視図である。
【図２】本発明のチップ状セラミック部品の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明のセラミック部品を用いた巻き線型チップコイルの説明図である。
【図４】本発明のセラミック部品を用いた非巻き線型チップコイルの説明図である。
【図５】本発明実施例におけるコーナー部の測定個所を示す説明図である。
【符号の説明】
１：  セラミック部品
１ａ：稜部
１ｂ：コーナー部
１ｃ；表面
２；回転ポット本体
２  ａ；水
２  ｂ；セラミック部品
２  ｃ；セラミックボール
２  ｄ；無機粉末
３  ａ；セラミック部品
３  ｂ：電極（メタライズ）
３  ｃ；コイル
３  ｄ；樹脂キャップ
４  ａ；銅メッキ
４  ｂ；セラミック部品
４  ｃ；電極（メタライズ）
５  ａ；Ｒ測定個所
５  ｂ；Ｒ測定個所
５  ｃ；Ｒ測定個所
５ｄ；  Ｒ測定個所
５  ｅ；セラミック部品
５  ｆ；セラミック部品コア部断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004235372.tif 000009
【図５】
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