(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電セラミック素子の製造方法における改良された製造方法の提供。【解決手段】改良された製造方法は、モールド・キャビティ体１０内に金属板２０を固定し、金属板２０の上面に円筒型中空ブッシング１１を配置する工程、ブッシング１１内の金属板２０上に結合部分となる金属ペースト２１を塗布する工程、圧電セラミック粉末２２を前記金属ペースト２１の上に置く工程、圧縮ピラー１３を圧電セラミック粉末２２に押し付ける工程、圧電セラミック粉末２２が所定の厚さになるように圧縮ピラー１３の位置を調整する工程、前記圧縮ピラー１３を適切な位置に固定１２する工程、および圧電セラミック粉末２２を焼結体として焼結するようにモールド・キャビティ体１０を加熱する工程からなる。まだ二極化していない焼結体を処理して圧電セラミックシート２２になるように、モールド・キャビティ体１０を加熱する工程とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック素子を製造する改良方法であって、
（Ａ）金属板の上面に結合部分を保持し、その上、前記結合部分以外の前記上面はモールド・キャビティ体に包まれ、閉じ込められ、そして固定される工程と、
（Ｂ）金属ペーストを前記結合部分に塗布する工程と、
（Ｃ）圧電セラミック粉末を前記金属ペーストの上に置く工程と、
（Ｄ）圧縮ピラーを前記圧電セラミック粉末に押し付ける工程と、
（Ｅ）前記圧電セラミック粉末が所定の厚さになるように前記圧縮ピラーの位置を調整する工程と、
（Ｆ）前記圧縮ピラーを適切な位置に固定する工程と、
（Ｇ）前記圧電セラミック粉末を焼結体として焼結するように前記モールド・キャビティ体を加熱する工程であって、前記金属ペーストは、焼結温度下で、前記金属板および前記圧電セラミック粉末と化学的に結合しない、工程と、
（Ｈ）前記焼結体を処理して、まだ二極化していない圧電セラミックシートになるように前記モールド・キャビティ体を加熱する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
工程（Ｅ）において、少なくとも１つのパッドが前記圧縮ピラーを持ち上げるために用いられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（Ａ）において、前記金属板の底面および周囲が前記モールド・キャビティ体の荷重表面および内壁にそれぞれ接し、そこでは前記結合部分以外の前記金属板の前記上面の部分を圧迫するためにブッシングが用いられる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
周囲に放射状に延びるフランジ付きの前記圧縮ピラーが設けられ、工程（Ｆ）において、前記圧縮ピラーの前記フランジは前記ブッシング上で適切な位置に固定される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記モールドが、黒鉛、コバルト結合硬質合金、スチール結合硬質合金、または金属セラミックから作られる請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記金属ペーストが銀ペースト、はんだ、または金ペーストである請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
（Ｉ）前記まだ二極化していない圧電セラミックシートを前記モールド・キャビティ体から取り出し、そして二極化および極性形成がそれに対して行われる工程をさらに含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電セラミックを製造する方法、より詳細には圧電セラミック素子を製造する改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電セラミックはシェーカー、濾波器、アクチュエータ、変圧器、ブザーなどに広く使用されている。
【０００３】
圧電セラミック素子を製造する従来方法の流れ図である図１を参照すると、圧電セラミック粉末を焼結して、焼結体を形成するために、第１モールドがこの段階で必要である。
【０００４】
次に熱処理が焼結体に対して開始され、そこで圧電セラミック焼結体は第１モールド内で加熱され、そして圧電セラミック焼結体が形成された後に、それに対する研削作業が、さまざまな仕様を満足できるように所要厚さを達成するために必要である。
【０００５】
この方法の工程の間に、熱処理された焼結体は圧電セラミックシートを形成するように二極化させられる。次に、圧電セラミックシートは金属板に結合されて固定され、そこで第２モールドが圧電セラミックシートおよび金属板を定置するために必要であり、そして次に普通の接着剤が固定するために用いられる。
【０００６】
最後の工程で、陽極および陰極はそれぞれ圧電セラミックシートおよび金属板に形成され、これは電力供給に不可欠であり、その後に圧電素子は完成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述を考慮すると、従来の製造方法において、異なるモールドが焼結工程ならびに定置および結合工程にそれぞれ必要であることが理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、圧電セラミック素子を製造する改良方法は次の工程を含む。
（Ａ）金属板の上面に結合部分を保持し、その上、結合部分以外の上面はモールド・キャビティ体に包まれ、閉じ込められ、そして固定される工程、
（Ｂ）金属ペーストを結合部分に塗布する工程、
（Ｃ）圧電セラミック粉末を金属ペーストの上に置く工程、
（Ｄ）圧縮ピラーを圧電セラミック粉末に押し付ける工程、
（Ｅ）圧電セラミック粉末が所定の厚さになるように圧縮ピラーの位置を調整する工程、
（Ｆ）圧縮ピラーを適切な位置に固定する工程、
（Ｇ）圧電セラミック粉末を焼結体として焼結するようにモールド・キャビティ体を加熱する工程であって、金属ペーストは、焼結温度下で、金属板および圧電セラミック粉末と化学的に結合しない工程、および
（Ｈ）焼結体を処理して、まだ二極化していない圧電セラミックシートになるようにモールド・キャビティ体を加熱する工程。
【０００９】
その後に、さらなる工程に進んで、まだ二極化していない圧電セラミックシートをモールド・キャビティ体から取り出すことが可能であり、そして二極化および極性形成がそれに対して行われる。
【００１０】
本発明による上述の方法の改良工程によって、たった一つの単一モールドが、圧電セラミック粉末の焼結、熱処理、および金属板との定置と結合という目的を達成するために用いられる。従って、従来技術とは違って、定置および結合モールドを省くことが可能であり、その上、圧電セラミック素子を製造する方法全体の工程が製造効率を高めるために単純化され得る。
【００１１】
工程（Ｅ）において、上に述べたように、圧電セラミック粉末の焼結体の厚さが正確に調整され得るように、少なくとも１つのパッドが圧縮ピラーを持ち上げるために用いられる。さらに、工程（Ａ）において、上に述べたように、金属板の底面および周囲はそれぞれモールド・キャビティ体の荷重表面および内壁に接することが可能であり、そして金属板が高温によって変形しないように結合部分以外の金属板の上面の部分を圧迫するためにブッシングが必要である。
【００１２】
周囲に放射状に延びるフランジ付きの圧縮ピラーが設けられることができ、そこで圧縮ピラーのフランジは、工程（Ｆ）で述べたように、ブッシング上で適切な位置に固定される。
【００１３】
好ましくは、金属ペーストは活性が低い接着剤、例えば銀ペースト、はんだ、または金ペーストなどであることかできる。モールドは、好ましくは、黒鉛、コバルト結合硬質合金、スチール結合硬質合金、または金属セラミックから作られることができる。
【００１４】
本発明の他の目的、利点、および目新しい特徴は添付図面と併用して次の詳細な説明によってより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】は、圧電セラミック素子を製造する従来方法の流れ図である。
【図２】は、本発明による圧電セラミック素子を製造する方法の流れ図である。
【図３】は、本発明による圧電セラミック粉末を焼結するためのモールドを示す組立分解図である。
【図４】のＡ〜Ｅ(図４Ａ〜４Ｅ)は、モールド内で焼結する圧電セラミック粉末を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による圧電セラミック粉末を焼結するためのモールドを示す組立分解図である図３を参照すると、モールドは、円筒形モールド・キャビティ体１０、円筒形中空ブッシング１１、複数のパッド１２、およびフランジ１３１付きの圧縮ピラー１３を備える。
【００１７】
さらに、本発明による圧電セラミック素子を製造する方法の流れ図である図２、およびモールド内で焼結する圧電セラミック粉末を示す略図である図４Ａ〜４Ｅを参照すると、先ず、工程ＳＡにおいて、圧電セラミック素子の金属板、通常銅板２０はモールド・キャビティ体１０内に置かれ、そこでは銅板２０の底面はモールド・キャビティ体１０の荷重表面に接して、銅板２０の周囲はモールド・キャビティ体１０の内壁に適合する。すなわち、モールド・キャビティ体１０の内径は、図４Ａに示すように、銅板２０の直径に等しい。
【００１８】
さらに、銅板２０を圧迫するためにブッシング１１が必要であり、これによりブッシング１１の中空部分は銅板２０の上面の部分を露出し、そこでは露出した上面部分は「結合部分２０１」と呼ばれ、ブッシング１１は、図４Ｂに示すように、ねじ係合手段によって堅く定置され得る。この条件の下で、結合部分２０１を上面に保持することを除いて、銅板２０はモールド・キャビティ体１０内にほぼ包まれ、閉じ込められる。銅板２０を閉じ込めて固定することの重要性は、それが高温によって変形しないようにすることにある。
【００１９】
続いて、工程ＳＢにおいて、金属ペースト２１は、図４Ｃに示すように、適用されて結合部分２０１に被覆される。金属ペースト２１、例えば金ペースト、銀ペースト、またははんだなどは、圧電セラミック粉末のための通常の焼結温度の下で、銅板２０および圧電セラミック粉末２２と化学的に結合してはいけないことに留意する必要がある。
【００２０】
工程ＳＣにおいて、圧電セラミック粉末２２は、図４Ｄに示すように、金属ペースト２１に適用される。そして、工程ＳＤにおいて、圧縮ピラー１３は圧電セラミック粉末２２を圧迫し、そこでは圧縮ピラー１３が圧電セラミック粉末２２を押し下げる位置は適切に調整される。圧縮ピラー１３の位置は圧電セラミック粉末の焼結体の厚さを決定する。すなわち、圧縮ピラー１３のフランジ１３１がブッシング１１に当接するとき、圧縮ピラー１３の加圧面は銅板２０に図らずも当接する、従って、パッド１２がそれらに組み込まれる場合は、圧電セラミック粉末の焼結体の厚さは調整されて、正確に形成され得る。換言すれば、パッド１２を配置し、かつ圧縮ピラー１３を持ち上げると、その持ち上げる高さが、図４Ｅに示すように、圧電セラミック粉末の焼結体の厚さに概略等しくなる。
【００２１】
その後に、工程ＳＦにおいて、細長いボルトが、圧縮ピラー１３を適切な位置に固定するように、フランジ１３１およびパッド１２を貫通してブッシング１１中に延びるために設けられる。
【００２２】
さらに、工程ＳＧにおいて、モールド・キャビティ体１０は圧電セラミック粉末を焼結するために加熱される。圧電セラミック粉末が焼結された後に、焼結体は形成され得る。工程ＳＨ中、この段階で形成される製品がまだ二極化していない圧電セラミックシートと関係があるように、熱処理はモールド・キャビティ体１０に対して温度を上げるか、または下げるかして行われる。そして、最後に、工程ＳＩにおいて、まだ二極化していない圧電セラミックシートはモールド・キャビティ体１０から取り出され、そして二極化および極性形成がそれに対して行われ、これにより完全な圧電セラミック素子を形成することができる。
【００２３】
本発明では、モールド、ブッシング１１、および圧縮ピラー１３は、容易に離型するという利点が得られるように黒鉛から作られる。あるいは、他の材料、例えば、コバルト結合硬質合金、スチール結合硬質合金、または金属セラミックなどを使用することができる。
【００２４】
以上を考慮して、本発明によれば、たった一つの単一モールドが、圧電セラミック粉末の焼結、熱処理、および銅板との結合という目的を達成するために用いられる。銅が極めて活性に富み、そして圧電セラミック材料と高温下で容易に化学的に結合するので、本発明では、銅および圧電セラミック材料と化学的に結合する傾向が小さい金属ペーストが、同一のものを互いに分離するために用いられる。そのようなものとして、金属ペーストは圧電セラミックおよび銅を結合するためばかりではなく、化学的結合からの分離および抑制の目的を達成するためにも使用される。銀ペーストの使用は低コストの利点を有する。従来技術とは違って、本発明では、圧電セラミック粉末の焼結体は金属板に定置して結合する必要がない。これは、モールド設計の全段階を通じて、関連寸法および仕様が事前に考慮されたためである。
【００２５】
本発明がその好ましい実施形態に関連して説明されたけれども、多くの他の変更態様および変更例が、以下に請求されるような、本発明の特許請求の範囲を逸脱せずに行われ得ることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  モールド・キャビティ体
１１  ブッシング
１２  パッド
１３  圧縮ピラー
２０  銅板
２１  金属ペースト
２２  圧電セラミック粉末
１３１  フランジ
２０１  結合部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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