(57)【要約】【課題】  高い信頼性で、かつ、効率的な積層型電子部品の製造を可能とする、塗膜形成方法および塗膜形成装置を提供する。【解決手段】  スラリーを保管する保存タンク１１と、保存タンク１１から供給されたスラリーを用いてシートを形成するシート形成装置１５と、を接続する配管１６の途中から、循環用配管２６を分岐させ、保存タンク１１に接続する。シート形成装置１２が動作していないときにおいても、ポンプ１２は駆動され、また三方弁２５は循環用配管２６側に開放され、スラリーは循環される。【選択図】  図１
2005087912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粒子粉末を含むスラリーを保存するための保存タンクと、
前記保存タンクに一端が接続された第１の配管と、
前記第１の配管に設けられ、前記保存タンクからスラリーを前記第１の配管内に通流させるポンプと、
前記第１の配管の他端にフィルタを介して接続され、前記第１の配管を通じて供給されたスラリーを用いて所定シート上に塗膜を形成する塗膜形成部と、
前記フィルタの下流で前記第１の配管から分岐して前記保存タンクに接続され、前記第１の配管を流れるスラリーを前記保存タンクに循環させるよう導く第２の配管と、
を備える、ことを特徴とする塗膜形成装置。
【請求項２】
前記塗膜形成部の動作にかかわらず、前記ポンプは駆動して、スラリーを循環させる、ことを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記塗膜形成部が動作を開始する前の所定期間、前記ポンプは駆動して、スラリーを循環させる、ことを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項４】
前記塗膜は、セラミックグリーンシートを形成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗膜形成装置。
【請求項５】
無機粒子粉末を含むスラリーを保存するための保存タンクと、前記保存タンクに一端が接続された第１の配管と、前記第１の配管に設けられ、前記保存タンクからスラリーを前記第１の配管内に通流させるポンプと、前記第１の配管の他端にフィルタを介して接続され、前記第１の配管を通じて供給されたスラリーを用いて所定シート上に塗膜を形成する塗膜形成部と、を備えた塗膜形成装置を用いた塗膜形成方法であって、
前記第１の配管を流れるスラリーを前記保存タンクに循環させる、
ことを特徴とする塗膜形成方法。
【請求項６】
前記塗膜形成部の動作に関わらず、前記ポンプを駆動して、スラリーを循環させる、ことを特徴とする請求項５に記載の塗膜形成方法。
【請求項７】
前記塗膜形成部が動作を開始する前の所定期間、前記ポンプを駆動して、スラリーを循環させる、ことを特徴とする請求項５に記載の塗膜形成方法。
【請求項８】
前記塗膜は、セラミックグリーンシートを形成する、ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電子部品の製造に用いる塗膜形成装置および塗膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサ、積層型バリスタ、チップインダクタ等の積層型電子部品は、通常、セラミックグリーンシートを積層、圧着し、熱処理して、所定サイズに切断後、焼結工程を経て製造される。
【０００３】
例えば、積層セラミックコンデンサは、以下のような方法で製造される。まず、チタン酸化物等のセラミック粉末、アクリル系、ブチラール系の樹脂バインダー、可塑剤、有機溶剤等を組成成分として、これらを分散混合させて得たセラミックスラリーを準備する。
【０００４】
次に、このセラミックスラリーをドクターブレード法などを用いてＰＥＴフィルム等のキャリアフィルム上に塗膜を形成し、これを加熱乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する。その後、形成したセラミックグリーンシート上に金属粒子等を含む電極ペースト（内部電極）の塗膜を形成（印刷）し、乾燥させる。
【０００５】
次に、キャリアフィルムからセラミックグリーンシートを剥離し、これを複数枚積層し、圧着した後、所定のサイズに切断してグリーンチップとする。これらのグリーンチップに、焼成、外部電極形成等の処理を施して積層セラミックコンデンサを得る。
【０００６】
近年、上記積層型電子部品に対しては、小型化、高性能化が求められるようになっている。このため、積層電子部品の製造に用いられるグリーンシートや電極などの層構造には、薄さとともに、高い均一性が求められるようになっている。例えば、塗膜時の塗布ムラ、成分不均一などのわずかのシート欠陥であっても、これが電子部品電気特性や信頼性に与える影響が無視できないレベルとなっている。
【０００７】
しかし、無機物粉末中には異物や粗大粒子が混入している場合が多く、これらが薄く、均一性の高い塗膜の形成を困難にする。例えば、セラミック粉末の平均粒径はサブミクロンオーダまで微細であっても、粗大な粒子が存在したり、また、微粒子化により逆に凝集が起こりやすくなってしまう場合がある。したがって、塗膜の形成前に、スラリーからこのような異物や凝集体を除去し、また、無機物粉末を十分に分散させて凝集を防ぐことが重要である。
【０００８】
無機物粉末中の異物や凝集体を除去するための技術として、多段式のフィルタを設ける方法、フィルタの周囲で循環させつつろ過する方法が開発されている（特許文献１および２参照）。また、凝集を抑制、分散させる技術として、誘電体粉末を必要量の溶剤と混練し、凝集をほぐしてから残りの溶剤、バインダおよびその他の添加物を添加して混練し、誘電体塗料とする方法が開発されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１４７４号公報
【特許文献２】特開２００２−１１４５７６号公報
【特許文献３】特開平７−１０２１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、通常、積層型電子部品の量産工程においては、製造ラインが常に動いているというわけではなく、セラミックスラリーを塗布前に一時タンクに保管して用いる場合が多い。
【００１０】
しかし、スラリーの供給フローが止まり、タンク中に保管されたままとなると、調製済みのスラリーは分離や再凝集を起こしやすい。通常、タンク内のスラリーは撹拌プロペラ等により撹拌されており、再凝集等は比較的抑制される。しかし、タンクからシート形成装置までの配管内ではフローが止まっているため、再凝集等は避けられない。
【００１１】
配管での再凝集等による粗大分子を除去するには、シート形成装置の直前にフィルタを設ければよい（特許文献１参照）。しかし、このような除去物は、元々必要な材料から構成され、適切な条件であれば利用可能なものであり、本質的には材料の無駄である。
【００１２】
このように、従来、その使用の直前に至るまで、十分にセラミックスラリー中の無機物粉末の粒度が一定に保たれないおそれがあり、このため、シート欠陥が発生しやすく、グリーンシートや誘電体層などの薄層化、ひいてはこれを用いた積層型電子部品の高性能化等が十分に図れない場合があった。
【００１３】
上記事情を鑑みて、本発明は、高い信頼性で、かつ、効率的な積層型電子部品の製造を可能とする、塗膜形成装置および塗膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる塗膜形成装置は、
無機粒子粉末を含むスラリーを保存するための保存タンクと、
前記保存タンクに一端が接続された第１の配管と、
前記第１の配管に設けられ、前記保存タンクからスラリーを前記第１の配管内に通流させるポンプと、
前記第１の配管の他端にフィルタを介して接続され、前記第１の配管を通じて供給されたスラリーを用いて所定シート上に塗膜を形成する塗膜形成部と、
前記フィルタの下流で前記第１の配管から分岐して前記保存タンクに接続され、前記第１の配管を流れるスラリーを前記保存タンクに循環させるよう導く第２の配管と、
を備える。
【００１５】
上記構成において、前記塗膜形成部の動作にかかわらず、前記ポンプは駆動して、スラリーを循環させてもよい。
【００１６】
上記構成において、前記塗膜形成部が動作を開始する前の所定期間、前記ポンプは駆動して、スラリーを循環させてもよい。
【００１７】
上記構成において、前記塗膜は、例えば、セラミックグリーンシートを形成する。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる塗膜形成方法は、
無機粒子粉末を含むスラリーを保存するための保存タンクと、前記保存タンクに一端が接続された第１の配管と、前記第１の配管の途中に設けられ、前記保存タンクからスラリーを前記第１の配管内に通流させるよう駆動されるポンプと、前記第１の配管の他端にフィルタを介して接続され、前記第１の配管を通じて供給されたスラリーを用いて所定シート上に塗膜を形成する塗膜形成部と、を備えた塗膜形成装置を用いた塗膜形成方法であって、
前記第１の配管を流れるスラリーを前記保存タンクに循環させる。
【００１９】
上記方法において、前記塗膜形成部の動作に関わらず、前記ポンプを駆動して、スラリーを循環させてもよい。
【００２０】
上記方法において、前記塗膜形成部が動作を開始する前の所定期間、前記ポンプを駆動して、スラリーを循環させてもよい。
【００２１】
上記方法において、前記塗膜は、例えば、セラミックグリーンシートを形成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い信頼性で、かつ、効率的な積層型電子部品の製造を可能とする、塗膜形成装置および塗膜形成方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態に係る塗膜形成装置および塗膜形成方法について、以下詳細に説明する。なお、以下では、ペーストの塗膜を形成して、セラミックグリーンシートを形成する場合を例として説明する。
【００２４】
図１に、本発明の一実施の形態に係るセラミックグリーンシート製造装置の構成を示す。
図１に示すように、本実施の形態に係るセラミックグリーンシート製造装置１０は、保存タンク１１と、ポンプ１２と、フィルタ１３と、供給制御装置１４と、シート形成装置１５と、を有し、それぞれ配管１６によって接続されている。セラミックグリーンシート製造装置１０の動作は、コントローラ１７によって制御されている。
【００２５】
保存タンク１１には、セラミックグリーンシートの製造に用いられる組成物の調製済みスラリーが保存されている。組成物は、例えば、チタン酸化物等のセラミック粉末と、アクリル系やブチラール系樹脂等のバインダと、アルコール、ケトン等の溶剤と、その他可塑剤等の添加剤と、から構成される。
【００２６】
保存タンク１１には、上記組成物に、分散混合、濾過、脱泡等を施した調製済みのスラリーがバッチあるいは連続的に投入される。いずれの場合にも、保存タンク１１には、グリーンシートの製造中および中断時に、スラリーが保存されている。保存タンク１１は、撹拌用のプロペラ等を備え、内部で撹拌する構成であってもよい。
【００２７】
ポンプ１２は、保存タンク１１に吸引側が接続されている。ポンプ１２は、保存タンク１１から後述するシート形成装置１５へと至る配管１６内にスラリーのフローを形成する。ポンプ１２はギアポンプなどが望ましい。
【００２８】
フィルタ１３は、ポンプ１２の排出側に設けられている。フィルタ１３は、遠心分離器や所定のメッシュサイズのフィルタから構成されている。フィルタ１３は、保存タンク１１から後述するシート形成装置１５へ供給されるスラリーに含まれる異物やセラミック粉末の所定サイズ以上の凝集体を除去する。
なお、フィルタ１３はできる限り、シート形成装置１５に近く配置されることが好ましい。
【００２９】
供給制御装置１４は、流量制御装置等から構成されている。供給制御装置１４の一端は、後述する三方弁２５を介してフィルタ１３の排出側に接続されている。供給制御装置１４の他端は、シート形成装置１５に接続されており、フィルタ１３を通過したスラリーは、三方弁２５の開閉によってシート形成装置１５へのその供給の開始および停止が制御され、また、その供給量は供給制御装置１４によって制御される。
【００３０】
このように、保存タンク１１、ポンプ１２、配管１６等は、シート形成装置１５にスラリーを供給するスラリー供給ラインを構成する。
【００３１】
シート形成装置１５は、スラリー供給ラインからスラリーの供給を受け、セラミックグリーンシートを形成する。シート形成装置１５の構成の一例を図２に示す。
図２に示すように、シート形成装置１５は、リール２０と、ロール２１と、塗布部２２と、乾燥部２３と、を備える。
【００３２】
リール２０には、連続する支持体シート２４、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムシートが巻回されており、ロール２１によって巻き取られるよう連続的に供給されている。
【００３３】
塗布部２２は、上述したスラリー供給ラインに接続され、より具体的には、供給制御装置１４に接続された配管１６に接続されている。塗布部２２は、連続する支持体シート２４の表面にスラリーをドクターブレード法等により塗布し、塗膜を形成する。
【００３４】
乾燥部２３は、赤外線、熱風等を利用する乾燥炉等から構成され、その内部を通過するスラリーが塗膜が形成された支持体シート２４を所定温度に加熱する。加熱により、スラリー中の溶剤が蒸発し、除去される。これにより、支持体シート２４上にはセラミックグリーンシートが形成され、この状態でロール２１に巻き取られる。
【００３５】
図１に戻り、本実施の形態では、上記のように構成されたセラミックグリーンシート製造装置１０において、保存タンク１１からシート形成装置１５に供給されるスラリーの一部が保存タンク１１に循環される構成となっている。具体的には、ポンプ１２と供給制御装置１４とを結ぶ配管１６には、フィルタ１３の下流に三方弁２５が設けられ、配管１６から分岐するように循環用配管２６が保存タンク１１まで接続されている。
【００３６】
三方弁２５の配管１６についての開時および閉時の両方においてポンプ１２の駆動により、配管１６を流れるスラリーの一部が循環用配管２６を通って保存タンク１１に還流する。すなわち、セラミックグリーンシートの製造時（シート形成装置１５の動作時）には三方弁２５は供給制御装置１４側および循環用配管２６の双方について開状態であり、配管１６を流れるスラリーの一部が循環用配管を介して保存タンク１１に還流する。一方、セラミックグリーンシートの製造中断時には三方弁２５は供給制御装置１４側について閉状態であるが、コントローラ１７はポンプ１２を駆動し続け、スラリーの循環は維持される。
【００３７】
このような循環用配管２６を備えた循環構造によれば、製造中断時（三方弁２５による配管１６の閉時）における保存タンク１１からシート形成装置１５までの配管１６内でのセラミック粉末の凝集を抑制、防止することができる。よって、均一性の高い塗膜の形成を可能とし、したがって、セラミックグリーンシートの種々のシート欠陥（塗布ムラ、成分不均一等）を高度に抑制することが可能となる。
【００３８】
配管１６内での凝集による凝集体の除去は、シート形成装置１５の直前にフィルタを配置すれば行うことができるが、このような構成では、一度フローが止まった状態からのフローの再開時に配管詰り、フィルタ目詰り等が発生しやすく、工程の再開に支障をきたしやすい。また、凝集してしまったセラミック粉末等は、原料の無駄となり、スラリーの組成均一性を劣化させる。
【００３９】
しかし、本実施の形態によれば、配管１６内のフローが止まることはないため、セラミック粉末の凝集は抑制され、配管詰りなどは回避される。このため、工程の再開は比較的容易となり、実質的なスループットの向上が可能となる。
【００４０】
また、凝集自体が抑制されることから、原料を無駄にすることなく、比較的均一なスラリーの組成を維持することができ、より均一性の高いセラミックグリーンシートの製造が可能となる。
【００４１】
続いて、本発明の一実施の形態に係るセラミックグリーンシートの製造方法について図面を参照して説明する。
まず、セラミック粉末、溶剤、結合剤及び可塑剤を投入して、所定時間分散混合してスラリーを調製する。このスラリーを保存タンク１１にバッチまたは連続的に輸送して保存する。
【００４２】
なお、分散混合された状態のスラリー中には、バインダとして使用した有機高分子樹脂の未溶解固形物やセラミック粉末中の未解砕のセラミック粉末の粗大粒子、凝集体等が存在する。このため、このスラリーを濾過し、これらの異物のうち所定サイズのものを除去して、使用可能となったものを保存タンク１１に投入することが好ましい。
【００４３】
このように、保存タンク１１には、調製済みスラリーが保存されており、コントローラ１７は、セラミックグリーンシートの形成工程が進行されているか否かに関わらず、スラリーが保存されている限り、ポンプ１２を駆動して配管１６内にスラリーのフローを形成している。
【００４４】
図３に実施の形態に係るセラミックグリーンシート製造装置１０の動作フローの一例を示す。図３に示すように、セラミックグリーンシート製造装置１０は、所定期間製造動作を行う一方、例えば、メンテナンス、清掃等のため、所定期間毎に製造動作は中断される。コントローラ１７は、入力された動作フローに基づいて、セラミックグリーンシート製造装置１０の製造動作の開始および停止を制御する。
【００４５】
シートの製造動作を進行する際には、コントローラ１７は、三方弁２５を配管１６および循環用配管２６の双方について開放し、供給制御装置１４を制御して、シート形成装置１５のシート形成速度に合わせた所定の供給速度でスラリーをシート形成装置１５の塗布部２２に供給する。これにより、シート形成装置１５では、セラミックグリーンシートが連続的に形成される。また、製造中断時には、コントローラ１７は、三方弁２５により配管１６を閉鎖する。コントローラ１７は、図３に示すように、上記製造動作を繰り返す。
【００４６】
ここで、保存タンク１１からの流出速度は、ポンプ１２の駆動によりほぼ一定であるが、スラリーの循環により変化する。しかし、供給制御装置１４は、スラリーのシート形成装置１５への供給を調整する。
【００４７】
上記のように断続的にシートの製造動作を行う一方で、コントローラ１７は、図３に示すように、常に、三方弁２５を循環用配管２６について開放し、ポンプ１２を駆動させ続けている。このため、シート製造の進行時および非進行時の双方で、スラリーは循環用配管２６を介して循環される。
【００４８】
このため、配管１６内におけるスラリーの分離、凝集は抑制され、均一性の高いスラリー供給が実現され、また、上述した配管詰りやこれによる製造再開時の問題は回避可能となる。さらには、シート形成装置１５に供給されるスラリーの組成は、比較的一定に保たれる。
【００４９】
以上のようにして、本実施の形態に係るセラミックグリーンシートの製造方法によってセラミックグリーンシートは製造される。その後、製造されたセラミックグリーンシートの表面には、内部電極を構成する電極ペーストの塗膜が形成され、乾燥される。次いで、このセラミックグリーンシートは、支持体シートより剥離され、複数枚積層され、圧着される。得られた積層体は、所定のサイズに切断してチップとされ、このチップに焼成、外部電極形成等の処理が施されて、所望の積層型電子部品となる。
【００５０】
本実施の形態によれば、均一性の高いスラリーを用いて、均一性の高い塗膜を形成でき、すなわち、シート欠陥の少ないセラミックグリーンシートの形成が可能であるので、特に多層化された積層型電子部品を高い信頼性で製造することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。
【００５２】
上記実施の形態では、ポンプ１２の配置、数は、上記例に限られず、例えば、代りにポンプ１２を循環用配管２６の途中に設けてもよく、あるいは、もう１つのポンプを循環用配管２６に配置してもよい。
【００５３】
上記実施の形態において、三方弁２５は循環用配管２６を常に開放状態とし、スラリーの循環フローが形成される構成とした。しかし、保存タンク１１、配管１６等での凝集が抑制可能であればよい。例えば、図４に示すように、シート形成装置１５が停止状態からその動作を開始する前の所定期間、スラリーを循環させるようにしてもよい。この場合、例えば、コントローラ１７は、製造中断時から製造を開始する前に、所定時間、例えば、２０分程度三方弁２５のシート形成装置１５に向かう弁を閉鎖した状態でスラリーを循環させ、その後、弁を開放してシート形成を行う。
【００５４】
さらに、上記実施の形態において、コントローラ１７は、シートの形成工程の進行時と中断時とでポンプ１２の駆動パターンを変え、中断時には、連続的にではなく所定間隔毎に間欠的に駆動する構成であってもよい。また、ポンプ１２の圧力も、中断時には、比較的低い圧力で駆動するようにしてもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、セラミック粉末を含むスラリーから塗膜を形成してセラミックグリーンシートを形成する場合を例として説明した。しかし、勿論、本発明にかかる塗膜形成装置および塗膜形成方法は、無機粒子粉末を含有するスラリーまたはペーストから塗膜を、特に薄い塗膜を高い均一性で形成しようとするいかなる装置および方法にも適用可能である。
【００５６】
例えば、上記例において、セラミックグリーンシートの表面に、内部電極を構成する電極ペーストの塗膜を形成する場合にも、本発明に係る装置および方法を同様に適用可能であり、これにより、均一性の高い塗膜、すなわち、シート欠陥の少ないシートを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態にかかるセラミックグリーンシート製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるシート形成装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるセラミックグリーンシート製造装置の動作フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるセラミックグリーンシート製造装置の動作フローの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  セラミックグリーンシート製造装置
１１  保存タンク
１２  ポンプ
１３  フィルタ
１４  供給制御装置
１５  シート形成装置
１６  配管
１７  コントローラ
２５  三方弁
２６  循環用配管
【図１】
2005087912.tif 000003
【図２】
2005087912.tif 000004
【図３】
2005087912.tif 000005
【図４】
2005087912.tif 000006