JP3435060B2 - セラミックグリーンシート積層装置及び積層方法 - Google Patents
セラミックグリーンシート積層装置及び積層方法Info
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Description
回路配線パターンを有するセラミックグリーンシートを
積層して、積層セラミックコンデンサーや積層セラミッ
クインダクター等の電子部品を製造するに当り、セラミ
ックグリーンシートを裁断し、積層し、圧着する方法と
装置に関する。
デンサ、積層インダクタ、積層圧電部品、積層フィル
タ、セラミック多層回路基板等をあげることができる。
例えば、積層電子部品の最も代表的な例である積層セラ
ミックコンデンサは、内部電極を有する誘電体からなる
セラミック層が多数層に積層され、この積層体の互いに
対向する端面に内部電極が交互に引き出されている。そ
して、これらの内部電極が引き出された積層体の端面に
外部電極が形成され、この外部電極が各々前記内部電極
に接続されている。
記積層体3は、例えば、図7示すような層構造を有す
る。すなわち、内部電極5、6を有する誘電体からなる
セラミック層7、7…が図7に示す順序に積層され、さ
らにその両側に内部電極5、6が形成されてないセラミ
ック層7、7…が各々複数層積み重ねられる。そして、
このような層構造を有する積層体3の端面には、内部電
極5、6が露出しており、この積層体3の端部に図5に
示すような外部電極2、2が形成される。
うな部品1個単位が個々に製造される訳ではなく、実際
は次に示すような製造方法がとられる。まず微細化した
セラミック粉末と有機バインダーとを混練してスラリー
を作り、これをドクターブレード法等のテープ成形法に
よってポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる
支持フィルム上に薄く展開し、乾燥し、セラミックグリ
ーンシートを作る。次に、このセラミックグリーンシー
トをカッタで所望の大きさに切断し、支持フィルムから
剥がす。さらに、この裁断されたセラミックグリーンシ
ートの片面にスクリーン印刷法によって導電ペーストを
印刷し、乾燥する。これにより、図8で示すように、縦
横に複数組分の内部電極パターン2a、2bが配列され
たセラミックグリーンシート1a、1bが得られる。
ターン2a、2bを有する複数枚のセラミックグリーン
シート1a、1bを積層し、さらに、内部電極パターン
2a、2bを有しない何枚かのセラミックグリーンシー
ト1、1を上下に積み重ね、さらにこれらを圧着し、積
層体を作る。ここで、前記セラミックグリーンシート1
a、1bは、内部電極パターン2a、2bが長手方向に
半分の長さ分だけずれたもの1a、1bを交互に積み重
ねる。その後、この積層体を所望のサイズに切断して、
積層生チップを製作し、この生チップを焼成する。こう
して図7に示すような層構造を有する積層体が得られ
る。
電ペーストを塗布し、焼付けることにより、図5に示す
ような両端に外部電極2、2が形成された積層電子部品
である積層セラミックコンデンサが完成する。図5にお
いて、5、6は、積層体3の内部でセラミック誘電体層
を介して対向する内部電極であり、積層体3の端面にお
いて、それぞれ外部電極2、2と接続されている。
にて、製造された積層コンデンサでは、得られた焼結済
の積層体において、デラミネーションと称される層間剥
離現象やクラックなど構造欠陥を生じたり、積層時にお
いて、内部電極パターン2a、2bを有するセラミック
グリーンシート1a、1bが移動したり変形し、積層精
度の低下をもたらすことがあった。その結果、内部電極
の対向面積が減少し、静電容量が低下し、製品の不良が
発生することになる。
止する方法として、セラミックグリーンシート1、1
a、1bの積層時のセラミック層と内部電極部及びセラ
ミック層とセラミック層との密着性を向上させるため、
厚み方向に積層毎に加圧プレスしたり、さらに密着を高
めるためにセラミックグリーンシート1、1a、1bの
中のバインダの軟化温度付近まで温度を加え、有機バイ
ンダの密着性を高める手法が用いられている。
ンシート1、1a、1bを密着させるには、内部電極パ
ターン2a、2bの厚み量だけセラミックグリーンシー
トを圧縮変形させる必要があるため、加圧圧力を高くし
たり、加熱温度を高温にしなければならなかった。その
ため、下側の層となるセラミックグリーンシートは、繰
り返し加圧されることにより、横方向に対する変形量の
増大が大きい。このため例えば、図6に示すように、下
層のセラミックグリーンシートの伸びが上層のセラミッ
クグリーンシートに比べて大きくなり、セラミックグリ
ーンシートに形成されたパターンがずれ、いわゆる積層
ずれを生ずる。この結果、積層精度や内部電極の対向面
積が減少し、静電容量のバラツキや低下を改善すること
はできない。
層時にシート変形のない条件、つまり、セラミック積層
体の圧着条件よりも、加圧圧力を1/2〜1/20に低
下させ、加熱温度を−30〜−100℃低い温度にてセ
ラミックグリーンシート1、1a、1bを積層した場
合、セラミックグリーンシート1、1a、1bの密着が
不十分となる。この結果、セラミックグリーンシート
1、1a、1bの間に残留した空気が圧着時に完全に除
去できず、デラミネーション及びクラックの発生原因と
なる。
ンシート積層工程における従来の課題に鑑み、セラミッ
クグリーンシートの積層工程において、セラミックグリ
ーンシートの間に残留した空気を完全に除去することが
可能であり、これによってセラミックグリーンシートの
間の残留空気を原因とする積層電子部品のデラミネーシ
ョンの発生を抑えることが可能なセラミックグリーンシ
ート積層方法と装置を提供することを目的とする。
を達成するため、セラミックグリーンシートbを、下金
型22の内部で積層し、上金型12で圧着する際に、セ
ラミックグリーンシートbが積層される下金型22の内
部を負圧とし、これによって積層されるセラミックグリ
ーンシートbの層間に残留する空気を下金型22の外部
に排除しながら圧着を行うようにしたものである。
ンシート積層装置は、セラミックグリーンシートbを保
持し、搬送するキャリア11と、このキャリア11によ
りセラミックグリーンシートbの供給を受け、それらセ
ラミックグリーンシートbを順次積層する凹部が形成さ
れた下金型22と、この下金型22の内部に積層された
セラミックグリーンシートbを加圧する上金型12と、
セラミックグリーンシートbを積層する下金型22の凹
部の側面の上下に開口した排気通路32を通して排気
し、凹部内を負圧にする減圧手段とを有することを特徴
とするものである。
クグリーンシートbを受け入れるための凹部を有し、減
圧手段はその凹部内の空気を排気して同凹部内を負圧と
する。また、上金型12は、セラミックグリーンシート
bを搬送するキャリア11を兼ねていてもよい。
シート積層方法は、セラミックグリーンシートbをキャ
リアで保持して下金型22へ搬送し、この下金型22の
内部で、供給されたセラミックグリーンシートbを順次
積層すると共に、セラミックグリーンシートbが1枚ま
たは複数枚積層される毎に、下金型22の凹部の側面の
上下に開口した排気通路32を通して排気し、凹部内を
負圧としながら、積層されたセラミックグリーンシート
bを上金型12により加圧することを特徴とするもので
ある。例えば、セラミックグリーンシートbは、1枚〜
60枚積層される毎に下金型22と上金型12との間で
加圧される。
層装置と積層方法では、セラミックグリーンシートbが
積層される下金型22の内部を負圧にして積層すること
により、セラミックグリーンシートbの間の空気が排除
され、セラミックグリーンシートbの間の密着性が向上
する。特に、下金型22の凹部の側面の上下に開口した
排気通路32を通して排気することにより、下金型22
に積層されるセラミックグリーンシートbの枚数に応じ
て、加圧時に排気通路32の上側の開口部が上金型22
により開閉され、セラミックグリーンシートbの積層厚
さに応じて最適な排気が行える。このため、デラミネー
ション及びクラック等の欠陥の発生を低減することがで
きる。同時に、セラミックグリーンシートbの間の密着
性が向上するため内部電極パターンの位置精度が向上す
る。
(毎回)〜60シート積層毎に行うことでより、セラミ
ックグリーンシートbの間の残留空気が低減し、セラミ
ックグリーンシートbの間の密着性が向上する。減圧脱
気サイクルを、セラミックグリーンシートbの60シー
ト積層毎以下とするのは、それ以上の減圧脱気サイクル
では、セラミックグリーンシートbの間の残留空気を十
分除去することができない。換言すると、セラミックグ
リーンシートbの間の残留空気を十分除去するために
は、、減圧時間を長くする必要を生じ、生産性の低下を
招くためである。
する場合、セラミックグリーンシートbは上金型11の
下面に真空吸引や磁力吸引の手段により保持された状態
で搬送されながら積層される。真空吸引による保持手段
の場合は、その真空吸引より下金型22の内部をさらに
低い気圧にする必要がある。通常は、セラミックグリー
ンシートbの真空吸引のための気圧より10%以上低い
負圧としるすることにより、上金型11の下面でセラミ
ックグリーンシートbを保持することが可能となる。
明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。図
1は、本発明によるセラミックグリーンシート積層装置
の例であって、ステージ7上に搬送されてくるセラミッ
クグリーンシートbをキャリア11で搬送し、積層する
工程部分の側面図である。図2と図3は、積層工程部分
の要部拡大図である。
エチレンテレフタレートフィルム等の支持フィルム上に
セラミックスラリーを所定の幅で均一な厚さに薄く塗布
し、乾燥した状態で形成される。このような支持フィル
ム上に形成された長尺なセラミックグリーンシートは、
カッターで所定の形状に裁断され、支持フィルムから剥
離される。さらに、スクリーン印刷法等の手段により、
この裁断されたセラミックグリーンシート上に所定のパ
ターンで導電ペーストが印刷され、内部電極パターンが
形成される。積層セラミックコンデンサーを製造するた
めのセラミックグリーンシートの積層体を作る場合を例
とすると、一部のセラミックグリーンシート上に2種類
の内部電極パターンが印刷され、他の一部のセラミック
グリーンシートには、そのような内部電極パターンは印
刷されない。
17上に順次供給される。このステージ17の上には、
セラミックグリーンシートbをステージ17から取り上
げ、搬送し、下金型22に供給するキャリア11が設け
られている。このキャリア11の本体は、下面に裁断し
たセラミックグリーンシートbを吸着し、保持する上金
型12である。上金型12は、底壁に多数の吸引孔を設
け、図示してない真空源から空気を吸引することで底面
を負圧とし、そこに裁断したセラミックグリーンシート
bを吸着し、保持する。この上金型12は、エアシリン
ダー14により上下動され、その内部にはヒーター34
(図2及び図3参照)が内蔵されている。このキャリア
11は、駆動部20及びガイド24により、全体が図1
において左右方向に移動する。
トbが搬送されてくると、上金型12が下降し、その下
面が負圧とされてセラミックグリーンシートbが吸着さ
れ、保持される。その後、上金型12が上昇すると、セ
ラミックグリーンシートbが上金型12に下面に保持さ
れたままステージ17から取り上げられる。上金型12
の下面にセラミックグリーンシートbが吸着されると、
キャリア11が移動し、後述するようにセラミックグリ
ーンシートbを、下金型22の型内に加圧、加熱しなが
ら押し込み、収納する。
され、水平で安定した台座31の上に固定されている。
図2〜図1に示すように、下金型22には、裁断したセ
ラミックグリーンシートbを積層して圧着するための凹
部が形成されている。この下金型22の底部には、その
凹部内のセラミックグリーンシートbを加熱するヒータ
33が内蔵されている。さらに、下金型22の側面に
は、排気通路32が形成され、この排気通路32は、凹
部内の側面の上下2個所にそれぞれ開口している。図1
に示すように、排気通路32に真空ポンプ35に接続さ
れ、この真空ポンプにより、下金型22の内部が適時排
気され、負圧にされる。
たセラミックグリーンシートbが、図2に示す状態か
ら、図3に示すようにして下金型22内に収納され、前
記のアンダーシートcの上に載せられ、加圧される。こ
のとき、上金型12に内蔵したヒータ34と下金型22
に内蔵されたヒータ33により、セラミックグリーンシ
ートbが所定の温度で加熱される。こうしてセラミック
グリーンシートbが1枚または複数枚積層される毎に、
図1に示された真空ポンプにより、図3に示すように、
排気通路32を通して加圧時に下金型22の内部が排気
され、負圧にされる。
に、排気通路32が凹部内の側面の上下2個所にそれぞ
れ開口しているため、下金型22内のセラミックグリー
ンシートbの積層厚さが薄いときは、図3に示すよう
に、加圧時に上側の排気通路32の開口部が上金型11
により塞がれ、下方の開口部からのみ排気が行われる。
他方、下金型22内のセラミックグリーンシートbの積
層厚さが厚くなると、加圧時に上下両側の排気通路32
の開口部が開く。このように下金型22に積層される枚
数に応じて、加圧時に排気通路32の上側の開口部が上
金型22により開閉されるため、セラミックグリーンシ
ートbの積層厚さに応じて最適な排気が行える。
るためのセラミックグリーンシートbの積層体を得る場
合、内部電極パターンを有しないセラミックグリーンシ
ートbの層、内部電極パターンを有するセラミックグリ
ーンシートbの層及び内部電極パターンを有しないセラ
ミックグリーンシートbの層が下金型22内で順次積み
重ねられ、仮圧着される。その後、この下金型22は、
油圧プレス等のプレス機側に搬送され本加圧され、圧着
される。その後、圧着されたセラミックグリーンシート
bの積層体が取り出される。
シートbを四角形に裁断したが、その裁断形状は特に四
角形に限定されず、円形等に裁断してもよい。また、セ
ラミックグリーンシート上に所定のパターンで導電ペー
ストをスクリーン印刷法等により、内部電極パターンを
形成後、所定の形状にカッター等で裁断し、支持フィル
ムから剥離されてもよい。また以上の例は、積層セラミ
ックコンデンサーを製造するためのセラミックグリーン
シートの積層を主として説明したが、本発明によるセラ
ミックグリーンシート積層方法と装置は、例えば、積層
インダクタ、LC複合部品、多層配線基板等、その他の
積層電子部品を製造するためのセラミックグリーンシー
トを積層するのにも同様にして適用することができる。
の下面にセラミックグリーンシートbを保持して搬送す
るキャリア11に設けられ、キャリアとしての機能を兼
ねている。しかし、セラミックグリーンシートbを搬送
し、下金型22に供給するキャリア及び下金型22に供
給したセラミックグリーンシートbを圧着する上金型と
をそれぞれ別のものとしてもよい。
をあげて説明する。まず、BaTiO3 系誘電体セラミ
ック原料粉末に、所定量のポリビニルブチラールの有機
バインダとトルエンの有機溶剤を加え、十分混合し、分
散してスラリーを得た。続いて、このスラリーをドクタ
ーブレード法にてポリエチレンテレフタレートフィルム
からなる支持フィルム上にシート状に成形し、厚み10
μmのセラミックグリーンシートを作製した。支持フィ
ルムから所定の形状のセラミックグリーンシートを切り
出した。
ーンシート上に所定のパターンで導電ペーストを印刷
し、内部電極パターンを形成した。次に、前述のように
して、上金型11の下面に真空吸着しながら、セラミッ
クグリーンシートを下金型に供給し、順次積層した。積
層順序は、まず内部電極パターンを有していないセラミ
ックグリーンシートを所定の層数だけ積層し、その後、
内部電極パターンを有しているセラミックグリーンシー
トを所定の層数だけ積層し、最後に内部電極パターンを
有していないセラミックグリーンシートを所定の層数だ
け積層した。
を真空ポンプ35に接続し、一部の積層体を除いて、1
枚または数枚毎に下金型22の内部を減圧しながら積層
し、圧着した。このときの減圧の有無、その減圧したシ
ート数間隔及び負圧状態としながらの加圧時間(減圧プ
レス時間)を表1に示す。表1における「減圧間隔」と
は、下金型22の内部を負圧としながら加圧を行うセラ
ミックグリーンシートの枚数の間隔であり、表1におけ
る「減圧時間」とは、下金型22の内部を負圧としなが
ら加圧を行う時間である。
がセラミックグリーンシートbを吸引した気圧よりやや
高い気圧とした。このようにして得られたセラミック積
層体を焼成し、縦横に裁断して個々のチップに分離した
後、得られた焼結済の積層体の両端面に外部電極を形成
することにより、図5で示すような積層セラミックコン
デンサを得た。
の100個を、図4に示すようにして内部電極5、6に
垂直な面で切断し、研磨し、セラミック誘電体層と内部
電極層間のデラミネーションやクラックの欠陥の発生の
有無を顕微鏡観察し、100個中におけるその数を数え
た。また、図5に示すように内部電極5、6の幅方向の
最大ズレ量Dmaxを顕微鏡にて測定し、積層精度とし
て評価した。これらの結果を表1に示す。
レスすることにより、デラミネーションを防止できると
同時に、積層精度が向上する。しかし、減圧積層の間隔
が60層を越えるとセラミックグリーンシート間の残留
空気(気体)の脱気が不十分となり、セラミックグリー
ンシート間の密着性が低下し、デラミネーションが発生
しやすくなり、積層精度も低下する。比較例4は減圧プ
レス時間を長くした場合であるが、デラミネーションは
防止できるが、積層精度の向上は見られなかった。これ
は、積層時にセラミックグリーンシートが密着不足ため
にずれたと推測される。
セラミックグリーンシート積層装置と積層方法によれ
ば、セラミックグリーンシートbの積層時に、セラミッ
クグリーンシートbが積層される下金型の内部を負圧と
することにより、セラミックグリーンシート間の残留空
気が排除されると同時に、密着性が向上する。これによ
り、デラミネーションがなく、積層精度の高い高品質な
セラミック積層部品を得ることができる。
置の例を示すセラミックグリーンシートの裁断工程と積
層工程部分の概略側面図である。
層工程部分を示すもので、上金型の下面に保持したセラ
ミックグリーンシートを下金型の内部に重ねる前の状態
の概略側面図である。
層工程部分を示すもので、上金型の下面に保持したセラ
ミックグリーンシートを下金型の内部に重ねる前の状態
の概略側面図である。
て得られた積層セラミックコンデンサを内部電極と直交
する方向に切断した状態を示す概略平面図である。
部品の例としての積層セラミックコンデンサーの1/4
部分を切除し、その内部構造と外観を示した斜視図であ
る。
ためのセラミックグリーンシートの積層体の歪みを誇張
して示した縦断側面図である。
部品の例としての積層セラミックコンデンサーの積層体
の各層を分離して示した分解斜視図である。
ためのセラミックグリーンシートの積層体の各層を分離
して示した斜視図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数枚のセラミックグリーンシート
(b)を積み重ね、これらセラミックグリーンシート
(b)をその積層方向に加圧して圧着させるセラミック
グリーンシート積層装置において、セラミックグリーン
シート(b)を保持し、搬送するキャリア(11)と、
このキャリア(11)によりセラミックグリーンシート
(b)の供給を受け、それらセラミックグリーンシート
(b)を順次積層する凹部が形成された下金型(22)
と、この下金型(22)の内部に積層されたセラミック
グリーンシート(b)を加圧する上金型(12)と、セ
ラミックグリーンシート(b)を積層する下金型(2
2)の凹部の側面の上下に開口した排気通路(32)を
通して排気し、凹部内を負圧にする減圧手段とを有する
ことを特徴とするセラミックグリーンシート積層装置。 - 【請求項2】 下金型(22)は、積層されるセラミッ
クグリーンシート(a)を受け入れるための凹部を有
し、減圧手段はその凹部内の空気を排気して同凹部内を
負圧とするものであ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積層装置。 - 【請求項3】 上金型(12)は、セラミックグリーン
シート(b)を搬送するキャリア(11)を兼ねている
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
グリーンシート積層装置。 - 【請求項4】 複数枚のセラミックグリーンシート
(b)を積み重ね、これらセラミックグリーンシート
(b)をその積層方向に加圧して圧着させるセラミック
グリーンシート積層方法において、セラミックグリーン
シート(b)をキャリアで保持して下金型(22)へ搬
送し、この下金型(22)の凹部内で、供給されたセラ
ミックグリーンシート(b)を順次積層すると共に、セ
ラミックグリーンシート(b)が1枚または複数枚積層
される毎に、下金型(22)の凹部の側面の上下に開口
した排気通路(32)を通して排気し、凹部内を負圧と
しながら、積層されたセラミックグリーンシート(b)
を上金型(12)により加圧することを特徴とするセラ
ミックグリーンシート積層方法。 - 【請求項5】 セラミックグリーンシート(b)は、1
枚〜60枚積層される毎に下金型(22)と上金型(1
2)との間で加圧されることを特徴とする請求項5に記
載のセラミックグリーンシート積層方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP9830598A JP3435060B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | セラミックグリーンシート積層装置及び積層方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9830598A JP3435060B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | セラミックグリーンシート積層装置及び積層方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11277518A JPH11277518A (ja) | 1999-10-12 |
JP3435060B2 true JP3435060B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=14216225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9830598A Expired - Fee Related JP3435060B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | セラミックグリーンシート積層装置及び積層方法 |
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1998
- 1998-03-26 JP JP9830598A patent/JP3435060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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