(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアフィルム上にグリーンシートを連続的に形成し、グリーンシートの表面または裏面に電極パターンを形成してなる連続体シートを、所定の張力を保持しながら加熱手段を有する切断・剥離ステージへ搬送する第１ステップと、
切断・剥離ステージで上記電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測する第２ステップと、
上記電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内になるように連続体シートにかかる張力を調節する第３ステップと、
上記張力を調節した状態で、切断刃をグリーンシートが形成されている側からキャリアフィルムに押し付け、連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断する第４ステップと、
方形グリーンシートの表面に剥離ヘッドに保持されたグリーンシートを熱圧着し、積層する第５ステップと、
剥離ヘッドとキャリアフィルムとを離間させ、キャリアフィルムから方形グリーンシートを剥離する第６ステップと、を備え、上記第１〜第６ステップを複数回繰り返すことを特徴とするグリーンシートの積層方法。
【請求項２】
加熱手段を有する切断・剥離ステージと、
キャリアフィルム上にグリーンシートを連続的に形成し、グリーンシートの表面または裏面に電極パターンを形成してなる連続体シートを、所定の張力を保持しながら切断・剥離ステージへ搬送するシート送り機構と、
切断・剥離ステージで上記電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測する画像認識手段と、
上記電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内になるように連続グリーンシートにかかる張力を調節する張力調整手段と、
上記張力を調節した状態で、切断刃をグリーンシートが形成されている側からキャリアフィルムに押し付け、連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断し、切断された方形グリーンシートの表面に剥離ヘッドに保持されたグリーンシートを熱圧着して切断刃の内側に方形のグリーンシートを積層するとともに、キャリアフィルムから方形グリーンシートを剥離する剥離ヘッドと、を備えたことを特徴とするグリーンシートの積層装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャリアフィルム上にグリーンシートを連続的に形成し、グリーンシートの表面または裏面に電極パターンを形成してなる連続体シートを切断・剥離ステージ上で位置決めし、連続グリーンシートから方形グリーンシートを切り出し、これを熱圧着積層することを繰り返すことで、積層型電子部品を製造できるグリーンシートの積層方法および積層装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層コンデンサなどの積層型電子部品を製造する場合に、キャリアフィルムに裏打ちされた連続状グリーンシートを熱板上にシート送り機構により位置決めし、このグリーンシートに切断刃によって閉ループをなす切断線を形成し、切断刃内にグリーンシートを熱圧着して積層体を形成する方法が知られている  （特許第２５０４２７６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、キャリアフィルムは熱板上で加熱されるため、熱板上に送られた直後は熱膨張を起こし、そこから水分がなくなることで収縮するというように、寸法の変化を生じる。キャリアフィルムにはＰＥＴが広く使用されているが、ＰＥＴのガラス転移温度Ｔｇは約７０℃である。グリーンシートの積層圧着時には熱板によって８０℃〜１２０℃に加熱される。通常、キャリアフィルムとして用いられているＰＥＴフィルムは、その長手方向に大きく延伸されて作製されている。したがって、熱板上で加熱されたときにおけるキャリアフィルムの長手方向の寸法変化は特に大きく、最大数十μｍも発生する。その結果、寸法変化のバラツキが大きい場合は、積層体としたときの各層の電極位置が揃わずに最終的な積層体の電極位置にずれを発生させるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、切断・剥離ステージ上での熱の影響で電極パターンの寸法にバラツキを生じることなく、グリーンシートを位置決めし、積層することが可能なグリーンシートの積層方法および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、請求項１に記載の発明は、キャリアフィルム上にグリーンシートを連続的に形成し、グリーンシートの表面または裏面に電極パターンを形成してなる連続体シートを、所定の張力を保持しながら加熱手段を有する切断・剥離ステージへ搬送する第１ステップと、切断・剥離ステージで上記電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測する第２ステップと、上記電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内になるように連続体シートにかかる張力を調節する第３ステップと、上記張力を調節した状態で、切断刃をグリーンシートが形成されている側からキャリアフィルムに押し付け、連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断する第４ステップと、方形グリーンシートの表面に剥離ヘッドに保持されたグリーンシートを熱圧着し、積層する第５ステップと、剥離ヘッドとキャリアフィルムとを離間させ、キャリアフィルムから方形グリーンシートを剥離する第６ステップと、を備え、上記第１〜第６ステップを複数回繰り返すことを特徴とするグリーンシートの積層方法を提供する。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、加熱手段を有する切断・剥離ステージと、キャリアフィルム上にグリーンシートを連続的に形成し、グリーンシートの表面または裏面に電極パターンを形成してなる連続体シートを、所定の張力を保持しながら切断・剥離ステージへ搬送するシート送り機構と、切断・剥離ステージで上記電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測する画像認識手段と、上記電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内になるように連続グリーンシートにかかる張力を調節する張力調整手段と、上記張力を調節した状態で、切断刃をグリーンシートが形成されている側からキャリアフィルムに押し付け、連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断し、切断された方形グリーンシートの表面に剥離ヘッドに保持されたグリーンシートを熱圧着して切断刃の内側に方形のグリーンシートを積層するとともに、キャリアフィルムから方形グリーンシートを剥離する剥離ヘッドと、を備えたことを特徴とするグリーンシートの積層装置を提供する。
【０００７】
請求項１では、キャリアフィルムの上に連続グリーンシートを形成した連続体シートを所定の張力を保持しながら切断・剥離ステージへ搬送する。通常、キャリアフィルムには一定の張力がかかっているので、張力をかけていない状態に比べると伸びまたは縮みが発生しているが、切断剥離ステージには加熱手段が設けられているので、その熱でキャリアフィルムにはより大きい伸びまたは縮みが発生する。そこで、切断・剥離ステージでグリーンシートに形成されている電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測する。なお、電極パターンを直接画像認識により計測する方法に限らず、電極パターンと同時に位置決めマークを印刷しておき、このマークを画像認識により計測することで、電極パターンの寸法を間接的に計測してもよい。位置決めマークは、グリーンシートの搬送方向に複数箇所に設けておくのが望ましい。電極パターンはグリーンシートの表面に形成する場合に限らず、グリーンシートの裏面つまりキャリアフィルム側に形成してもよい。
次に、計測した結果により、電極パターンの搬送方向の寸法が目標値に比べて長い場合には、張力調整手段によってキャリアフィルムにかかる張力を低くし、電極パターンの搬送方向の寸法が目標値に比べて短い場合には、連続体シートにかかる張力を高くする。こうして電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内に収まるように張力調整した状態で、切断刃を切断・剥離ステージに位置決めされたキャリアフィルムに押し付け、連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断する。切断されたグリーンシートの電極パターンは、その搬送方向の寸法が所定の範囲内に収まっているので、この方形グリーンシートの表面に剥離ヘッドまたは剥離ヘッドに保持されたグリーンシートを熱圧着し、積層した後、剥離ヘッドとキャリアフィルムとを離間させれば、キャリアフィルムから方形グリーンシートを剥離することができる。このようにして電極パターンのずれが少ない高精度な積層体を得ることができる。
【０００８】
本発明で、電極パターンとは、電極の形状、電極のサイズ、電極の配置等を示すものであり、電極パターンの寸法とは各電極間の位置関係も含むものである。
本発明では、方形グリーンシートを積層し、剥離する手段として、剥離ヘッドの中に方形グリーンシートを順次積層し、しかる後にキャリアフィルムから剥離するものでもよいし、方形グリーンシートをキャリアフィルムから剥離した後、剥離ステージとは別の積層ステージへ１枚ずつ搬送し、そこで他のグリーンシートと熱圧着してもよい。
また、切断手段は、剥離ヘッドと一体構造のものに限らず、別体でもよい。但し、切断手段を剥離ヘッドに設け、この剥離ヘッド内にグリーンシートを積層する方式の場合、最も構造が簡単になり、工程も簡素化される。
剥離ヘッドには、例えば真空吸引装置と接続された吸引手段を備えたものがよい。剥離ヘッドは、連続体シートから方形グリーンシートを直接吸着してもよいが、弾性体または剛体のプレートを介してグリーンシートを密着保持してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかるグリーンシートの積層装置の一例を示す。
連続体シート１は、長尺なキャリアフィルム２の上に薄層のグリーンシート３が連続的にシート成形されたものであり、その上には図２に示すように、長手方向に一定ピッチ間隔で電極パターンＰとこのパターンＰに対応する複数の位置決めマークＭとが印刷等にて予め形成されている。この実施例では、パターンＰとマークＭはＮｉペーストなどの電極材料で印刷されたものである。この実施例の位置決めマークＭは、図２に示されるように、パターンＰの搬送方向の両側に形成された２個のマークであり、これにより電極パターンの搬送方向の寸法バラツキを計測する基準としてあるが、その配置位置や形状、個数などは限定されない。さらに、パターンＰの一部をマークＭとして用いることもできる。
【００１０】
連続体シート１は巻出ロール４に巻かれた状態にあり、この巻出ロール４から印刷面を上向きにして定尺ずつ巻き出され、巻出側吸引ロール２１、切断・剥離ステージ６、巻取側吸引ロール２２を通って巻取ロール５に巻き取られる。巻出側吸引ロール２１および巻取側吸引ロール２２によってシート送り機構を構成している。巻出ロール４には、図１に矢印で示すように巻き出し方向と逆方向の小さなトルクが常時付与されており、吸引ロール２１による間欠送りの際の慣性による連続体シート１の弛みを吸収している。吸引ロール２１，２２は、キャリアフィルム２の裏面を吸着し、同期して間欠送りするものであり、後述する制御装置２０によって制御される。また、一方の吸引ロールを停止させた状態で、他方の吸引ロールは、連続体シート１の張力を制御するために、その駆動トルクを微調整可能である。例えば１００ｍｍ幅のキャリアフィルム２を用いた場合、５〜４０Ｎの任意の張力に設定可能である。巻取ロール５は、図１に矢印で示すように一定の巻取方向のトルクが常時付与されており、吸引ロール２２を通過した連続体シート１を弛みなく巻き取ることができる。
【００１１】
切断・剥離ステージ６は、ヒータ７と連続体シート１の裏面を吸着保持する穴８とを備えており、この位置で連続体シート１を位置決めする。
切断・剥離ステージ６の上方には、剥離ヘッド１０が配置されている。剥離ヘッド１０は、シリンダ等の加圧離反機構１１によって上下方向に駆動され、切断剥離ステージ６に対して接近・離反可能である。加圧離反機構１１は、例えば５〜５０ＭＰａでの加圧が可能である。剥離ヘッド１０の内部には、熱圧着時にグリーンシート（積層体３ａ）を加熱するためのヒータ１２が設けられ、剥離ヘッド１０を７０℃〜１５０℃の温度に均一に加熱することができる。剥離ヘッド１０の下面には、真空吸引装置と接続された吸引穴１３が形成されており、下面でグリーンシートを吸着保持することができる。剥離ヘッド１０の周囲には、グリーンシート３に閉ループ状の切断線ＣＬ（図２参照）を形成する切断刃１４が設けられており、切断刃１４は駆動手段１５を介して剥離ヘッド１０に取り付けられている。なお、切断刃１４は枠状に組み合わせた一体刃でもよいし、独立に駆動が可能な４枚の刃で構成してもよい。切断刃14の内側には、後述する方形グリーンシートの積層体３ａが収容される。
【００１２】
剥離ヘッド１０には、グリーンシート３の位置決めマークＭを撮像できる複数のカメラ１６が固定され、これらカメラ１６は撮像データを画像処理装置１７へ送る。キャリアフィルム２であるＰＥＴフィルムの製造工程およびＰＥＴフィルムにかかる張力の方向から、ＰＥＴフィルムはその長手方向に伸びや縮みが発生しやすいため、カメラ１６の配置位置は、剥離ヘッド１０の搬送方向の両側とするのが望ましい。
【００１３】
画像処理装置１７は、カメラ１６から送られたデータを処理し、制御装置２０に送る。制御装置２０は画像処理装置１７からのデータに基づいてキャリアフィルム２の伸びまたは縮みを算出し、その変形量に応じて何れかの吸引ロール２１または２２のトルクを制御し、連続体シート１の張力を制御する。なお、制御装置２０は加圧離反機構１１も制御している。
【００１４】
ここで、連続体シート１の張力制御方法の一例を図３を参照して説明する。
まず、巻出側および巻取側の吸引ロール２１，２２を同期させて間欠送りすると、連続体シート１は初期張力をもって巻き出され、位置決めマークＭがカメラ１６と対応する位置に到達した時、吸引ロール２１，２２を停止させる。ここで、２台のカメラ１６によって位置決めマークＭを画像認識し、位置決めマークＭ間の距離Ｌを計測する。図３の（ａ）のように、計測された距離Ｌが予め初期設定された距離Ｌ0 より短い場合には、切断・剥離ステージ６の熱でキャリアフィルム２が縮んでいると判断し、巻出側吸引ロール２１を固定状態とし、巻取側吸引ロール２２の駆動トルクを初期張力に相当するトルクより大きくし、キャリアフィルム２を引き延ばす。一方、図３の（ｂ）のように、距離Ｌが予め初期設定された距離Ｌ0 より長い場合には、キャリアフィルム２が伸びていると判断し、巻出側吸引ロール２１を固定状態とし、巻取側吸引ロール２２の駆動トルクを初期張力に相当するトルクより小さくし、キャリアフィルム２を縮める。
このように連続体シート１の張力を制御することで、2 つのマークＭ間の距離Ｌを常に初期値Ｌ0 の近傍に制御し、電極パターンＰの伸びや縮みによる位置バラツキを小さくすることができる。
なお、上記説明では連続体シート１の張力を制御するために、巻出側吸引ロール２１を固定状態とし、巻取側吸引ロール２２の巻取方向のトルクを可変したが、これとは逆に、巻取側吸引ロール２２を固定状態とし、巻出側吸引ロール２１の巻出方向と逆方向のトルクを可変してもよい。さらには、両方の吸引ロール２１，２２のトルクを制御してもよい。
【００１５】
次に、本発明にかかるグリーンシートの積層方法を図４に従って説明する。
まず動作をスタートすると、２つの位置決めマークＭの距離の初期設定値Ｌ0 を制御装置２０に入力する（ステップＳ１）。つぎに、初期張力を保持した状態でシート１の搬送を開始し（ステップＳ２）、電極パターンＰが切断・剥離ステージ６上の所定位置に到達した時にシート１の搬送を停止する（ステップＳ３）。次に、２台のカメラ１６によって位置決めマークＭを撮像し、２つの位置決めマーク間の距離Ｌを計測する（ステップＳ４）。そして、計測された距離Ｌと、初期設定値Ｌ0 を中心とする所定範囲すなわちＬ0 −α、Ｌ0 ＋αとを比較する（ステップＳ５）。Ｌ＞Ｌ0 ＋αの場合には、キャリアフィルム２が伸びたと判断し、巻出側吸引ロール２１を固定状態とし、巻取側吸引ロール２２の駆動トルクを小さくし、キャリアフィルム２を縮める（ステップＳ６）。逆に、Ｌ0 −α＞Ｌの場合には、キャリアフィルム２が縮んだと判断し、巻出側吸引ロール２１を固定状態とし、巻取側吸引ロール２２の駆動トルクを大きくし、キャリアフィルム２を引き延ばす（ステップＳ７）。その後、再び２つの位置決めマーク間の距離Ｌを計測し（ステップＳ４）距離Ｌと初期設定値Ｌ0 を中心とする所定範囲とを比較する（ステップＳ５）。上記動作を繰り返すことで、電極パターンＰの搬送方向の寸法が所望の範囲内に収まるように連続体シート１の張力を調整する。Ｌ0 −α≦Ｌ≦Ｌ0 ＋αの場合には、電極パターンＰの搬送方向の寸法が所望の範囲内に収まったと判断し、切断・剥離ステージ６の吸引穴８によってキャリアフィルム２の裏面を吸着保持し、キャリアフィルム２を位置決めする。そして、剥離ヘッド１０を降下させて切断刃１４によって連続グリーンシート３から電極パターンＰを含む方形グリーンシートを切断する（ステップＳ８）。さらに剥離ヘッド１０を降下させて、吸引穴１３が設けられた下面を切断された方形グリーンシートの表面に密着させ、熱圧着した後（ステップＳ９）、剥離ヘッド１０を上昇させてキャリアフィルム２から方形グリーンシートを剥離する（ステップＳ１０）。
それ以後、上記ステップＳ２〜Ｓ１０を繰り返すことで、剥離ヘッド１０の切断刃１４の内側に方形グリーンシート３ａを積層することができる。
【００１６】
上記実施例では、位置決めマークＭとして電極パターンＰと同時に印刷されたものを使用したが、これに限るものではなく、例えばインクジェットプリンタで印刷されたマークや、キャリアフィルムのフィルム面を所定の大きさに穿孔したパンチ穴であってもよい。したがって、マークＭはパターンＰとは別個に設けられたものでもよい。
本発明のシート送り機構としては、実施例のように巻出側吸引ロール２１と巻取側吸引ロール２２とで構成されたものに限らず、吸引ロール２１，２２を省略して巻出ロール４および巻取ロール５で構成することも可能であり、さらにテンションロールのような付加的なロールを追加して構成することもできる。
【００１７】
【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、連続体シートを所定の張力を保持しながら切断・剥離ステージへ搬送し、切断・剥離ステージでグリーンシートに印刷されている電極パターンの搬送方向の寸法を画像認識により計測し、計測した結果に応じて張力調整手段によって電極パターンの搬送方向の寸法が所望の範囲内に収まるように張力調整し、その状態で連続グリーンシートから電極パターンを含む所定の大きさの方形グリーンシートを切断するものである。そのため、切断されたグリーンシートの電極パターンは、その搬送方向の寸法が所定の範囲内に収まっているので、この方形グリーンシートを積層すれば、電極パターンのずれが少ない高精度な積層体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層装置の一例のシステム図である。
【図２】連続体シートの一例の平面図である。
【図３】張力制御方法の一例を説明する図である。
【図４】本発明にかかる積層方法の一例のフローチャート図である。
【符号の説明】
１        連続体シート
２        キャリアフィルム
３        連続グリーンシート
４        巻出ロール
５        巻取ロール
６        切断・剥離ステージ
７        ヒータ
８        吸引穴
１０      剥離ヘッド
１２      ヒータ
１３      吸引穴
１４      切断刃
１５      切断刃駆動手段
１７      画像処理装置
２０      制御装置
【図１】
0004182154.tif 000002
【図２】
0004182154.tif 000003
【図３】
0004182154.tif 000004
【図４】
0004182154.tif 000005