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MLCC製造プロセスの一貫性制御:テープキャスティング(流延塗布)から内部電極印刷までの精密測定ソリューション

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多層セラミックコンデンサ(MLCC)は電子産業において使用量が最も多い受動部品の一つであり、その製造プロセスは20以上の重要工程を含みます。セラミックスラリーの流延から内部電極印刷、多層積層、高温同時焼成に至るまで、各プロセスにおける容量ドリフト、絶縁不良、さらにはデバイスのクラックを引き起こす可能性があります。特に近年では、車載グレードMLCCに対する「ゼロ欠陥」要求が一層厳格化しており、流延グリーンシートの厚み均一性と内部電極印刷の形状(形貌)一致性が、歩留まりおよび長期信頼性を左右する二大ボトルネックとなっている。

一、テープキャスティング(流延塗布)工程:面密度の均一性が「基盤」になる

MLCCはセラミックスラリーを流延法によって誘電体薄膜に成形する工程である、いわばクレープを焼く作業に似ています——スラリーをスリットからPET基材上に押し出し、乾燥・焼成することで厚みの均一な膜を形成すること。しかし、セラミックスラリーの固形分含有量、粘度、レオロジー特性がわずかに変動するだけでも、乾燥後の塗膜において面密度(単位面積あたりの乾燥塗布量)にばらつきが生じる。

面密度の不均一はどのような影響をもたらすのだろうか。最も直接的な影響は、誘電体層の誘電率が不安定になることであり、最終的には静電容量のばらつきが過大になること。車載グレードの用途では、流延グリーンシートの光沢度および厚さは高度な均一性と一貫性を維持する必要がある。そうでなければ、その後の数百層から場合によっては千層以上に及ぶ積層、切断、焼結の各工程においても問題が連鎖的に発生してしまいる。

従来の検査方式は通常、オンラインでの抜き取り検査です——点状の光スポットが幅方向に往復し、搬送方向に移動することで、最終的に「点スキャンによる抜き取り検査」という検査モードが形成される。この方法はカバレッジが限られており、見逃された不良領域が、その後の不具合の発生源となることが少なくないものだ。

全数検査型X線面密度計の考え方は非常にシンプルなのだ。点状の光スポットを線状のビームに置き換え、全幅方向をカバーするライン状の半導体フラットパネル検出器を用いる。X線が塗膜を透過する際、塗膜材料は一部のエネルギーを吸収し、その減衰の程度は面密度と指数関数的な関係にあり、透過後のX線強度を測定することで、面密度を逆算することが可能になる。100kHzのサンプリング周波数と1mmのサンプリング間隔を組み合わせることで、全幅にわたる100%の面密度検査と、全データのトレーサビリティを実現できる。

MLCCの流延塗布プロセスにおいて、X線面密度計には注目すべき技術パラメータが2つある。
一つ目は繰り返し精度が±0.03 g/m²である点で、これはナノメートルレベルの塗膜厚さにおいても、わずかな面密度の変動を識別できることを指す。
二つ目は測定ビームサイズとして、2×12 mmまたは0.4×12 mmの2種類が提供されている点である。特に後者は、塗布端部のテーパー領域(エッジの薄膜部)など、重要箇所の高精細測定に適している。

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