LTCC
MLCC
テープキャスティングプロセスとは？
スマートフォン、電気自動車、医療機器などに使われている小さな電子部品がどのように作られているか考えたことはありますか？テクノロジーが小型化するにつれて、極めて薄く、非常に信頼性の高い材料の必要性も高まり続けています。これらの極めて小さな部品を製造する最も基本的な方法は、 テープキャスティングプロセス （「ドクターブレード法」とも呼ばれる）テープ鋳造法に基づいて極めて薄いセラミックや金属のシートを作るために使用される。テープ鋳造法は多くの科学的原理に裏付けられている。
あなたが工学系の専攻学生であろうと、材料科学を学ぶ学生であろうと、自社施設向けの新しい設備を探している調達担当者であろうと、あるいは積層セラミックコンデンサ（MLCC）の製造方法に興味のある技術愛好家であろうと、この記事は必要なすべての関連情報を提供します。この記事では、製造プロセスの背後にある科学的原理の詳細な説明、製造プロセスに必要なさまざまな特殊機械の解説、そして製造業界で最もよく寄せられる質問への回答などが含まれます。
テープキャスティング工程はどのように完了するのですか？
の ドクターブレードプロセス ドクターブレード法は1947年に開発され、部品製造における液状成形法の一つとされています。ドクターブレード法では、液状またはスラリー状の材料を平らな可動面に塗布することで、連続的で薄く柔軟なシート状の材料を成形します。
以下に、このタイプのプロセスを使用する際の各手順を示します。
- スラリーを準備する： 原料となるセラミック粉末または金属粉末を、溶剤、結合剤、可塑剤、分散剤と十分に混合し、塗料のような粘稠度を持つ均質な液体／スラリーを生成する。
- 鋳造用リザーバーに水を満たす： ポンプはスラリーをドクターブレードの後ろにある貯槽に送り込む。
- スラリーを広げる： ドクターブレードの下を、キャリアフィルム（一般的にはプラスチックまたは鋼鉄製、例えばPET製）が移動する。ブレードとフィルムの間の距離によって、湿潤シートの正確な厚さ（数マイクロメートルから数ミリメートルの間）が決まる。
- コーティングを乾燥させる： コーティングされたキャリアフィルムは、温度制御された長い乾燥室を通過する。この乾燥室で溶剤が蒸発し、柔軟性のある固体シート、いわゆる「グリーンテープ」が形成される。
- グリーンテープの処理方法： その後、緑色のテープは切断、穴あけ、積層され、最後に高温の窯で焼成されて、最終的な剛性部品が作られる。
オペレーションの中核：テープキャスティングマシン
この工程を行うには、テープキャスティングマシンが必要です。テープキャスティングマシンは非常に精密な製品を製造できるように設計されており、連続生産中も高い精度を維持できる必要があります。
用途と適用シナリオ
テープキャスティングマシンは、高度な製造環境でのみ使用できます。テープキャスティングは、セラミック分野におけるテープの最も一般的な使用方法です。テープキャスティングは、以下のほとんどの商業用途で使用されています。
積層セラミックコンデンサ（MLCC）これらは、今日製造されている電気回路基板に主に組み込まれている小型のエネルギー貯蔵装置です。
低温同時焼成セラミックス（LTCC）5Gや航空宇宙通信システムで一般的に使用される高周波無線周波数モジュールの製造に使用される部品。
固体酸化物燃料電池（SOFC）クリーンエネルギー生成に用いられる薄いセラミック層。
圧電センサー医療用超音波装置や自動車用センサーなどに使用されています。
トップメーカー
テープキャスティング装置の市場規模は小さい。世界中にテープキャスティング装置の製造業者は存在するが、これらの企業の大半は高度に専門化されており、先端材料の取り扱いや大型ロール状材料の自動搬送において豊富な経験を有している。
テープキャスティング装置の最も歴史のあるメーカーは KEKO Equipmentこの会社は、MLCC（積層セラミックコンデンサ）およびLTCC（低温セラミックコンデンサ）の鋳造・積層分野において、現在市場で最も技術的に高度な製造装置を提供していることで知られるヨーロッパのメーカーです。
2番目に確立されているのは HEDインターナショナル（プロキャスト）アメリカに拠点を置く企業で、さまざまな業界向けに高度な技術を用いた特注テープキャスティングマシンを提供することで知られています。
3番目に歴史のある企業は 上部シェルは、ハイテク製造業界をリードする製造企業の1つであり、完全な生産ラインを専門としています。セラミック鋳造と印刷の両方に使用される、完全自動化された高精度設備で高い評価を得ています。
4番目の会社は リチャード・E・ミストラー社同社は、この分野における創始者としてしばしば認識されており、非常にカスタム設計された卓上型および試作型鋳造機を製造している。
価格帯
これらのシステムは、小型の実験室モデルから大規模な複数ゾーンの工場システムまで多岐にわたるため、価格帯も幅広くなっています。
- 実験室/卓上型機器： これらは大学の研究開発に最適な選択肢であり、一般的に1万5000ドルから5万ドルの価格帯である。
- 試作生産機： 比較的少量生産向けの中型機械は、通常8万ドルから25万ドルの価格帯である。
- 工業用大量生産ライン： 高度な光学スキャン検査、精密なスラリー供給、および多ゾーン熱乾燥機能を備えた完全自動化機械は、50万ドルから150万ドル以上になる場合がある。
よくある質問（FAQ）
スリップキャスティングとテープキャスティングの違いは何ですか？
どちらも液状のセラミック混合物を使用するが、スリップキャスティングとテープキャスティングは用途も機能も大きく異なる。 スリップキャスティング 多孔質の石膏型を用いて液体混合物を流し込むことで、液体の厚みを通して水が型に吸収され、型の外側に粘土の固い殻が形成される。この方法は、便器、花瓶、中空の置物など、複雑な立体形状の製品を作る際に伝統的に用いられてきた。 テープキャスティング一方、は、電子部品用の連続した超薄型平面シートを作成するために使用される二次元プロセスです。
テープキャスティングの利点は何ですか？
このプロセスには、他の生産プロセスでは再現できない多くの独自の利点があります。
超薄型化機能： 高品質のセラミックシートを人間の髪の毛よりも薄い（1～2ミクロンまで）ものにできる、費用対効果の高い製造方法があるからこそ、それが可能になったのです。
優れた表面仕上げ： テープキャスティングによって製造される、いわゆる「グリーンテープ」は、非常に滑らかな表面仕上げを持ち、微細な電子回路を印刷するのに不可欠な特性を備えている。
拡張性： 連続ロールツーロール方式を採用することで、メーカーは1日で数マイルものセラミックテープを生産できる。
鋳造には4つの種類がありますが、それらは何ですか？
製造業や冶金業といったより広い分野では、鋳造とは一般的に、液体を型に流し込む工程を指します。工業用鋳造プロセスには、主に以下の4種類があります。
砂型鋳造： 溶融金属を圧縮砂で作った型に流し込む方法は、エンジンブロックなどの製造に非常に適している。
ダイカスト： 溶融金属を高圧で鋼鉄製の型に押し込むことで、複雑な形状の部品や大量生産される部品を製造するのに用いられる。
インベストメント鋳造（ロストワックス法）： ワックスの型を溶かしてセラミックの型を作り、そこに溶融金属を流し込む（航空宇宙分野のタービンブレードなどの部品製造に最適）。
遠心鋳造： 高速回転する型に溶融金属を流し込み、遠心力を利用してパイプなどの円筒形の空洞物体を成形する。
注記： テープキャスティングにおける「鋳造」という言葉は他の鋳造方法と同じ名称だが、テープキャスティングは体積成形ではなく、ウェブコーティングされた流体を成形するプロセスである。
理解する テープキャスティングプロセス 今日の電子システムやエネルギーシステムの製造に使用されるプロセスをより深く理解するのに役立ちます。セラミックスラリーのレオロジーの精度から、市販のドクターブレードギャップの精度まで。 テープキャスティングマシンテープキャスティングは、高い精度が求められる技術です。セラミックをベースとした用途でテープキャスティングを活用する業界が増えるにつれ、より高速で小型、かつ効率的な技術を生み出す能力が拡大し、世界をさらに発展させていくでしょう。