(57)【要約】【課題】高集積化に適したセラミックス構造体の製造方法を提供する。【解決手段】２種類の第１層１１と第２層１２とをＸ方向に積層した構造を有する縞状シート１０を準備する。ここでは、第１層１１と同じ組成の第１原料シート２１と第２層１２と同じ組成の第２原料シート２２とを規則的に交互にＸ方向に積層することにより１軸スタック２０を形成し、該１軸スタック２０をＸ方向に沿って切断することにより縞状シート１０を得る。続いて、多数の縞状シート１０と多数の均質シート１３とを集めてシート群とし、縞状シート１０と均質シート１３とを交互にＸ方向とは異なるＹ方向に積層することにより、Ｘ方向とＹ方向の２軸に積層軸を持つ２軸スタック１４を得る。この２軸スタック１４を焼成することによりセラミックス構造体１５とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス構造体の製造方法であって、
少なくとも１つのセラミックス層を含む２種類以上の層を積層した構造を有する縞状シートを準備する縞状シート準備工程と、
前記縞状シートを含むシート群を前記２種類以上の層の積層方向とは異なる方向に積層することにより、２方向に積層軸を持つ２軸スタックを得る２軸スタック形成工程と、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
【請求項２】
前記縞状シート準備工程では、少なくとも１つのセラミックス製の均質シートを含む２種類以上の均質シートを積層することにより１軸スタックを形成し、前記均質シートの積層方向に沿って前記１軸スタックを切断することにより前記縞状シートを得る、
請求項１に記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項３】
前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記縞状シートと該縞状シートとは異なる他のシートとを積層する、
請求項１又は２に記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項４】
前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、各縞状シートにおける同一種類の層が該縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並ぶように積層する、
請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項５】
前記縞状シート準備工程では、少なくとも１つのセラミックス製の均質シートを含む２種類以上の均質シートを規則的に積層することにより１軸スタックを形成し、該１軸スタックを前記均質シートの積層方向に沿って切断することにより前記縞状シートを得、
前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記縞状シートと該縞状シートとは異なる他のシートとを以下の（ａ）〜（ｃ）を充足するように交互に積層する、
請求項１に記載のセラミックス構造体の製造方法。
（ａ）すべての前記縞状シートにつき、前記２種類以上の層の積層方向が同一方向を指向する。
（ｂ）前記縞状シートを含むシート群の積層方向が、前記縞状シートの前記２種類以上の層の積層方向と直交する。
（ｃ）前記縞状シートにおける同一種類の層が、前記縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って整列して並ぶか又は千鳥状に並ぶ。
【請求項６】
前記縞状シート準備工程では、前記縞状シートとして、焼成により消失する材料からなる層を含むものを準備する、
請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法であって、
前記縞状シートの前記２種類以上の層の積層方向と直交する面及び前記縞状シートを含むシート群の積層方向と直交する面のいずれとも交差する面を切断面として前記２軸スタックを切断することにより、前記２種類以上の層にそれぞれ対応するピースを積層した構造を有する縞状ブロックを含むブロック群を前記ピースの積層方向とは異なる方向に積層した構造を有する格子状シートを準備する格子状シート準備工程と、
前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向のいずれとも異なる方向に前記格子状シートを含むシート群を積層することにより、３方向に積層軸を持つ３軸スタックを得る３軸スタック形成工程と、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
【請求項８】
前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記格子状シートと該格子状シートとは異なる他のシートとを積層する、
請求項７に記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項９】
前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートを含むシート群を積層するにあたり、各格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並ぶように積層する、
請求項７又は８に記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートと該格子状シートとは異なる他のシートとを以下の（ａａ）〜（ｃｃ）を充足するように交互に積層する、請求項７〜９のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法。
（ａａ）すべての格子状シートにつき、前記ピースの積層方向が同一方向を指向し、前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向も同一方向を指向する。
（ｂｂ）前記格子状シートを含むシート群の積層方向が、前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向とそれぞれ直交する。
（ｃｃ）前記格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って整列して並ぶか又は千鳥状に並ぶ。
【請求項１１】
前記セラミックス構造体は、固体酸化物型燃料電池又はその構成要素として用いられるものである、
請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記セラミックス構造体は、全固体蓄電池又はその構成要素として用いられるものである、
請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミックス構造体の製造方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのセラミックス層を含む２種類以上の層を積層した構造を有する縞状シートを含むシート群が、前記２種類以上の層の積層方向とは異なる方向に積層されている、
セラミックス構造体。
【請求項１４】
前記シート群には、前記縞状シートとは異なる他のシートが含まれる、
請求項１３に記載のセラミックス構造体。
【請求項１５】
各縞状シートにおける同一種類の層が該縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並んでいる、
請求項１３又は１４に記載のセラミックス構造体。
【請求項１６】
少なくとも１つのセラミックスピースを含む２種類以上のピースを積層した構造を有する縞状ブロックを含むブロック群を前記ピースの積層方向とは異なる方向に積層した構造を有する格子状シートを備え、前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向のいずれとも異なる方向に前記格子状シートを含むシート群が積層されている、
セラミックス構造体。
【請求項１７】
前記格子状シートは、前記縞状ブロックと該縞状ブロックとは異なる他のブロックとが積層されたものである、
請求項１６に記載のセラミックス構造体。
【請求項１８】
前記シート群には、前記格子状シートとは異なる他のシートが含まれる、
請求項１６又は１７に記載のセラミックス構造体。
【請求項１９】
各格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並んでいる、
請求項１６〜１８のいずれかに記載のセラミックス構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックス構造体の製造方法及びセラミックス構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型化、高性能化等に伴い、各種のセラミックス系素子の微細化・高集積化の要請が高まってきている。例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）については押し出し成形等によるハニカム成形体を作製して単セルを高集積化することが試みられている。また、固体二次電池などにおいても、複数セルを備える層を積層することが一般的に行われている。
【０００３】
このようなセラミックス系素子を集積化の一つの手法として、セラミックスグリーンシートを積層した後、焼成してセラミックス積層体とするいわゆるテープ積層法の利用が開示されている（特許文献１、２）。特許文献１に開示される方法では、電極を塗布した圧電材料グリーンシートを圧電式駆動機構として機能する駆動柱の高さ方向に積層して、駆動柱の配列パターンに応じて切断加工することで碁盤状に複数個の駆動柱を配列させている。また、特許文献２に開示される方法では、圧電材料グリーンシートと内側に貫通孔等を有するセラミックスグリーンシートとを交互に多数積層して、その後、この積層体の側面を前記貫通孔を露出させるように碁盤状に切断加工することで、圧電材料グリーンシートの前記切断加工長さに沿う長さを圧電体の立設高さとして碁盤状に圧電体を立設して配列させている。
【特許文献１】特許第３０５８１４３号
【特許文献２】特開２００４−２４７７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの積層プロセスにおいては、いずれも単に一定の積層方向に多層化することで素子の高集積化を図ることが主体であった。すなわち、特許文献１に記載の方法では、駆動柱の高さ方向にグリーンシートを積層し、特許文献２にしたがって、小型化や高機能化のために、三次元的に素子の配置を最適化することは極めて困難であった。また、これらの積層プロセスにおいては、高集積化が困難であるため素子の微細化や装置の小型化も困難であった。また、従来の積層プロセスでは、セラミックス構造体の任意の箇所に外部と連通する、スリット、貫通孔及び凹部などの孔部を形成するにはレーザ加工等を施すしかなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、高集積化に適したセラミックス構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、多方向に素子配置が可能なセラミックス構造体及びその製造方法を提供することを他の一つの目的とする。さらに、本発明は、微細な素子構造を構成できるセラミックス構造体及びその製造方法を提供することを他の一つの目的とする。さらに、本発明は、空洞を備えるセラミックス構造体及びその製造方法を提供することを他の一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のセラミックス構造体の製造方法は、
少なくとも１つのセラミックス層を含む２種類以上の層を積層した構造を有する縞状シートを準備する縞状シート準備工程と、
前記縞状シートを含むシート群を前記２種類以上の層の積層方向とは異なる方向に積層することにより、２方向に積層軸を持つ２軸スタックを得る２軸スタック形成工程と、
を含むものである。
【０００８】
このセラミックス構造体の製造方法では、縞状シートの２種類以上の層の積層方向とこの縞状シートを含むシート群の積層方向の２軸に積層軸を持つ２軸スタックを作製し、この２軸スタックを利用してセラミックス構造体を製造する。こうすることにより、積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができるため、素子の高集積化が容易に実現できるようになると共に、素子の配列自由度を高めることができる。また、シート群の各シートの厚みで素子の大きさを制御できるため容易に素子の微細化ができる。
【０００９】
なお、ここでいう「素子」とは、例えば固体電解質型燃料電池の場合には固体電解質層を燃料極及び空気極で挟んだ構造の単セルであり、全固体蓄電池であれば固体電解質層を正極及び負極で挟んだ構造の単セルであり、圧電体素子集積体であれば圧電素子を一対の電極で挟んだ構造の単セルである。
【００１０】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記縞状シート準備工程では、少なくとも１つのセラミックス製の均質シートを含む２種類以上の均質シートを積層することにより１軸スタックを形成し、前記均質シートの積層方向に沿って前記１軸スタックを切断することにより前記縞状シートを得るようにしてもよい。こうすれば、縞状シートを比較的簡単に準備することができる。
【００１１】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記縞状シートと該縞状シートとは異なる他のシートとを積層するようにしてもよい。こうすれば、縞状シートの材質や他のシートの材質をセラミックス構造体の用途に応じて適宜選択することにより、多種多様なセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
【００１２】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、各縞状シートにおける同一種類の層が該縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並ぶように積層するようにしてもよい。こうすれば、ある層とそれに対向する層とが互いに異なる材質で作成されたセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
【００１３】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記縞状シート準備工程では、少なくとも１つのセラミックス製の均質シートを含む２種類以上の均質シートを規則的に積層することにより１軸スタックを形成し、該１軸スタックを前記均質シートの積層方向に沿って切断することにより前記縞状シートを得、前記２軸スタック形成工程では、前記縞状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記縞状シートと該縞状シートとは異なる他のシートとを以下の（ａ）〜（ｃ）を充足するように交互に積層するようにしてもよい。こうすれば、２次元マトリックス状の素子構造を持つセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
（ａ）すべての前記縞状シートにつき、前記２種類以上の層の積層方向が同一方向を指向する。
（ｂ）前記縞状シートを含むシート群の積層方向が、前記縞状シートの前記２種類以上の層の積層方向と直交する。
（ｃ）前記縞状シートにおける同一種類の層が、前記縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って整列して並ぶか又は千鳥状に並ぶ。
【００１４】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記縞状シート準備工程では、前記縞状シートとして、焼成により消失する材料からなる層を含むものを準備するようにしてもよい。こうすれば、最終工程までの間に焼成工程を入れることにより、焼成により消失する材料からなる層が空洞になるため、空洞を有するセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
【００１５】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記縞状シートの２種類以上の層はいずれもセラミックスからなる層であり、前記縞状シートとは異なる他のシートもセラミックスからなるシートであるとしてもよい。あるいは、前記縞状シートの２種類以上の層にはセラミックスからなる層と焼成により消失する消失材料からなる層とが存在し、前記縞状シートとは異なる他のシートもセラミックスからなるシートであるとしてもよい。あるいは、前記縞状シートの２種類以上の層にはセラミックスからなる層と消失材料からなる層とが存在し、前記縞状シートとは異なる他のシートは消失材料からなるシートであるとしてもよい。
【００１６】
なお、本発明において、縞状シートは、少なくとも１つのセラミックス層を含む２種類以上の層を積層した構造を有するが、各層は、得ようとするセラミックス構造体の用途又は機能によって適宜選択すればよい。例えば、セラミックス構造体が圧電体又はその集積体の場合には、圧電体材料層と電極材料層とを積層した構造とする。また、ハニカム構造体を得る場合には、構造材料層と焼成により消失する消失材料層とを積層した構造とする。例えば、固体電解質型燃料電池を作製するためのハニカム構造体を得る場合には、構造材料層として、固体電解質材料、燃料極材料及び空気極材料のいずれかの材料を使用する。また、２種類以上の層を積層するにあたり、意図した機能を得るのに好ましい積層順序、積層形態を採用する。例えば、積層順序は、規則的に２種類以上の層を積層してもよく、具体的には層の種類ごとに１番からｎ番（ｎは２以上の整数）というように序数を付けた場合、１番からｎ番までの層を順に積層するのを１ユニットとしこのユニットを積層してもよいし、あるいは、１番を数回繰り返し積層したあと２番からｎ番までの層を積層するのを１ユニットとしこのユニットを積層してもよい。なお、ハニカム構造体を得る場合のように、貫通孔（空洞）を持つセラミックス構造体を製造する場合には、貫通孔に対応する部位に焼成により消失する消失材料層が位置されるように積層する。また、縞状シートの各層厚や縦、横、高さ等のサイズは特に問わないし、また、外観形状も積層できる限りどのような形状であってもよい。
【００１７】
本発明のセラミックス構造体の製造方法は、更に、
前記縞状シートの前記２種類以上の層の積層方向と直交する面及び前記縞状シートを含むシート群の積層方向と直交する面のいずれとも交差する面を切断面として前記２軸スタックを切断することにより、前記２種類以上の層にそれぞれ対応するピースを積層した構造を有する縞状ブロックを含むブロック群を前記ピースの積層方向とは異なる方向に積層した構造を有する格子状シートを準備する格子状シート準備工程と、
前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向のいずれとも異なる方向に前記格子状シートを含むシート群を積層することにより、３方向に積層軸を持つ３軸スタックを得る３軸スタック形成工程と、
を含むものとしてもよい。
【００１８】
このセラミックス構造体の製造方法では、縞状ブロックのピースの積層方向とこの縞状ブロックを含むブロック群の積層方向と格子状シートを含むシート群の積層方向の３軸に積層軸を持つ３軸スタックし、この３軸スタックを利用してセラミックス構造体を製造する。こうすることにより、積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができるため、素子の高集積化が容易に実現できるようになると共に、素子の配列自由度を高めることができる。また、シート群の各シートの厚みで素子の大きさを制御できるため容易に素子の微細化ができる。
【００１９】
なお、２軸スタックを縞状シートとこの縞状シート以外の他のシートである均質シートとを積層して形成した場合などには、２軸スタックを切断することにより得た格子状シートは格子模様を有さないことがあるが、本明細書ではこのようなものも含めて格子状シートと呼ぶことにする。また、２軸スタックを、縞状シートの２種類以上の層の積層方向と直交する面及び縞状シートを含むシート群の積層方向と直交する面のいずれとも交差する面を切断面として切断したとき、２軸スタックを構成していた縞状シートの各層は複数の断片となるが、この断片のことをピースという。
【００２０】
このように格子状シート準備工程と３軸スタック形成工程とを含む本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートを含むシート群を積層するにあたり、前記格子状シートと該格子状シートとは異なる他のシートとを積層するようにしてもよい。こうすれば、格子状シートの材質や他のシートの材質をセラミックス構造体の用途に応じて適宜選択することにより、多種多様なセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
【００２１】
また、格子状シート準備工程と３軸スタック形成工程とを含む本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートを含むシート群を積層するにあたり、各格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並ぶように積層するようにしてもよい。こうすれば、ある格子部分とそれに対向する格子部分とが互いに異なる材質で作成されたセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
【００２２】
更に、格子状シート準備工程と３軸スタック形成工程とを含む本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記３軸スタック形成工程では、前記格子状シートと該格子状シートとは異なる他のシートとを以下の（ａａ）〜（ｂｂ）又は（ａａ）〜（ｃｃ）を充足するように交互に積層するようにしてもよい。こうすれば、３次元マトリックス状の素子構造を持つセラミックス構造体を簡単に製造することができる。
（ａａ）すべての格子状シートにつき、前記ピースの積層方向が同一方向を指向し、前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向も同一方向を指向する。
（ｂｂ）前記格子状シートを含むシート群の積層方向が、前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向とそれぞれ直交する。
（ｃｃ）前記格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って整列して並ぶか又は千鳥状に並ぶ。
【００２３】
本発明のセラミックス構造体の製造方法において、前記セラミックス構造体は、固体酸化物型燃料電池又はその構成要素として用いられるものとしてもよいし、全固体蓄電池又はその構成要素として用いられるものとしてもよい。
【００２４】
本発明の第１のセラミックス構造体は、少なくとも１つのセラミックス層を含む２種類以上の層を積層した構造を有する縞状シートを含むシート群が、前記２種類以上の層の積層方向とは異なる方向に積層されている。このセラミックス構造体は、縞状シートの２種類以上の層の積層方向とこの縞状シートを含むシート群の積層方向の２軸に積層軸を持つ。したがって、積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができるため、素子の高集積化が容易に実現できるようになると共に、素子の配列自由度を高めることができる。また、シート群の各シートの厚みで素子の大きさを制御できるため容易に素子の微細化ができる
【００２５】
本発明の第１のセラミックス構造体において、前記シート群には、前記縞状シートとは異なる他のシートが含まれていてもよいし、あるいは、各縞状シートにおける同一種類の層が該縞状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並んでいてもよい。
【００２６】
本発明の第２のセラミックス構造体は、少なくとも１つのセラミックスピースを含む２種類以上のピースを積層した構造を有する縞状ブロックを含むブロック群を前記ピースの積層方向とは異なる方向に積層した構造を有する格子状シートを備え、前記ピースの積層方向及び前記縞状ブロックを含むブロック群の積層方向のいずれとも異なる方向に前記格子状シートを含むシート群が積層されているものである。
このセラミックス構造体は、縞状ブロックのピースの積層方向とこの縞状ブロックを含むブロック群の積層方向と格子状シートを含むシート群の積層方向の３軸に積層軸を持つ。したがって、積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができるため、素子の高集積化が容易に実現できるようになると共に、素子の配列自由度を高めることができる。また、シート群の各シートの厚みで素子の大きさを制御できるため容易に素子の微細化ができる。
【００２７】
本発明の第２のセラミックス構造体において、前記格子状シートは、前記縞状ブロックと該縞状ブロックとは異なる他のブロックとが積層されたものであってもよいし、あるいは、前記シート群には、前記格子状シートとは異なる他のシートが含まれていてもよいし、あるいは、各格子状シートにおける同一種類のピースが該格子状シートを含むシート群の積層方向に沿って千鳥状に並んでいてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のセラミックス構造体の製造方法の工程を表す説明図である。本実施形態のセラミックス構造体の製造方法は、縞状シート準備工程、２軸スタック形成工程、焼成工程を含み、各工程をこの順に実行する。以下、各工程について詳説する。なお、本明細書では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する方向であり、三次元座標における上下方向、左右方向、前後方向を表すものとする。
【００３０】
（縞状シート準備工程）
縞状シート準備工程では、２種類の第１層１１と第２層１２とを積層した構造を有する縞状シート１０を準備する。ここでは、第１層１１及び第２層１２は共に未焼成のセラミックス層とする。この縞状シート準備工程では、第１層１１と同じ組成の第１原料シート２１と第２層１２と同じ組成の第２原料シート２２とを規則的に交互に積層することにより１軸スタック２０を形成し、該１軸スタック２０を各原料シート２１，２２の積層方向に沿って切断することにより縞状シート１０を得る。また、縞状シート１０を準備すると共に、この縞状シート１０とは異なる他のシートとして均質シート１３も準備する。ここでは、均質シート１３は、未焼成のセラミックスからなる均質なシートとする。
【００３１】
縞状シート１０の第１層１１と第２層１２がいずれも未焼成のセラミックス層の場合には、１軸スタック２０は、いわゆるテープ積層法を用いて第１原料シート２１と第２原料シート２２のそれぞれに相当するセラミックスグリーンシートを熱プレス等により圧着一体化することにより作製してもよい。各セラミックスグリーンシートは、このために適当な有機バインダ又は無機バインダ材料を含むようにしてもよい。こうしたグリーンシートは、ドクターブレード法などの公知の方法によって作製される。テープ積層法を用いることで１軸スタック２０を容易に作製することができる。なお、１軸スタック２０は、セラミックスグリーンシートに対してスクリーン印刷法や乾式厚膜法等を組み合わせて製造してもよい。また、１軸スタック２０の切断加工は、縞状シート１０として意図した層構造が現われるように１軸スタック２０を切断加工すればよく、その切断方向は特に限定されない。したがって、各原料シート２１，２２の積層方向に対して斜めに１軸スタック２０を切断してもよいが、各原料シート２１，２２の積層方向に沿って１軸スタック２０を切断するのが好ましい。切断加工の際の切断幅は、得ようとする素子などの大きさに対応させることができる。なお、切断加工は、ダイサ、スライサ、レーザーカッタ等のように未焼成のセラミックス構造体を切断可能な従来公知の工具を用いることができる。
【００３２】
（２軸スタック形成工程）
２軸スタック形成工程では、多数の縞状シート１０と多数の均質シート１３とを集めてシート群とし、縞状シート１０の各層１１，１２の積層方向とは異なる方向、ここでは直交する方向に縞状シート１０と均質シート１３とを交互に積層することにより、２方向に積層軸を持つ２軸スタック１４を得る。図１では、２軸スタック１４はＸ方向とＹ方向の２軸に積層軸を持つ。この２軸スタック形成工程では、縞状シート１０と均質シート１３とを積層するにあたり、すべての縞状シート１０につき、第１層１１と第２層１２の積層方向が同一方向（Ｘ方向）を指向するように積層する。また、縞状シート１０と均質シート１３とを含むシート群の積層方向が、縞状シート１０の各層１１，１２の積層方向と直交するようにする。更に、縞状シート１０における同一種類の第１層１１がシート群の積層方向に沿って整列して並ぶように、また第２層１２もシート群の積層方向に沿って整列して並ぶようにする。なお、多数の縞状シート１０と多数の均質シート１３とを交互に積層するにあたっては、１軸スタック２０と同様に適当な条件下で熱圧着すればよい。
【００３３】
（焼成工程）
２軸スタック１４は、未焼成のセラミックスが含まれているため、焼成することによりセラミックス構造体１５とする。なお、焼成する前に仮焼を実施してもよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態の製造方法によれば、セラミックス構造体１５は２つの積層軸を持つため、これらの積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができる。つまり、素子を二次元マトリックス状に配列することができる。このため、素子の高集積化が容易に実現できるようになるとともに、素子の配列自由度を高めることができる。また、素子の高機能化や素子形成を容易化するために縞状シート１０や均質シート１３の組み合わせを適宜変更することもできる。さらに、積層する各シート１０，１３の厚みで素子の大きさを制御できるため容易に微細化ができる。更にまた、１軸スタック２０を切断することにより縞状シート１０を作製するため、同一の層構造を有する縞状シート１０を効率的に作製することができる。
【００３５】
上述した第１実施形態では、焼成により消失しない未焼成のセラミックス材料を用いて縞状シート１０の各層１１，１２や均質シート１３を形成したが、例えば、縞状シート１０の第２層１２を焼成により消失する消失材料で形成してもよい。こうすれば、焼成工程において、図２に示すように第２層１２が空洞つまり貫通孔１６になるため、ハニカム構造を有するセラミックス構造体１７を簡単に製造することができる。また、縞状シート１０の第１層１１及び均質シート１３を消失材料で形成してもよい。こうすれば、焼成工程において、図３に示すように第１層１１及び均質シート１３が空洞つまりスリットになるため、第２層１２に由来する柱状体１８がスリットをもって複数立設された集合体であるセラミックス構造体１９を簡単に製造することができる。なお、消失材料としては、例えばカーボン材料や熱硬化性樹脂（例えばエポキシ系、フェノール系、イソシア系）、テオブロミン材料などが挙げられる。カーボン材料や熱硬化性樹脂は、酸化雰囲気で焼成されることにより酸化されて消失する。また、テオブロミン材料は、硬質な有機材料であるため微粉化が容易であること、また昇華性物質であることから造孔材料として好ましい。
【００３６】
上述した第１実施形態では、シート群として縞状シート１０と均質シート１３を用いたが、縞状シートのみを用いてもよい。そのような例を図４〜図６に示す。図４〜図６の縞状シート３０は、第１層３１と第２層３２の厚みを同じとした以外は、上述した第１実施形態の縞状シート１０と同様にして作製される。図４の２軸スタックでは、縞状シート３０の第１層３１及び第２層３２がそれぞれシート群の積層方向（Ｙ方向）に整列するように並んでおり、図５の２軸スタックでは、縞状シート３０が９０°ずつ回転しながら積層され、図６の２軸スタックでは、縞状シート３０の第１層３１及び第２層３２がそれぞれシート群の積層方向に千鳥状に並んでいる。換言すれば、図６の２軸スタックでは、多数の縞状シート３０における同一種類の第１層３１がシート群の積層方向に沿って千鳥状になるように積層され、第２層３２もシート群の積層方向に沿って千鳥状になるように積層されている。なお、図６では、縞状シート３０のみを積層したが、隣り合う縞状シート３０の間に均質シート１３を挿入した２軸スタックとしてもよい。この場合も第１層３１及び第２層３２がそれぞれシート群の積層方向に沿って千鳥状に並ぶ。このように千鳥状に並べたときには、第１層３１とそれに対向する第２層３２とが異なる材質で作成されたセラミックス構造体を簡単に製造することができる。ここで、図１〜図６のうち図５を除き、すべての縞状シート３０の各層３１，３２の積層方向がすべて上下方向（Ｘ方向）を指向しているが、図５は各層３１，３２の積層方向が上下方向を指向しているものと前後方向を指向しているものに分かれる。
【００３７】
上述した第１実施形態では、縞状シート１０と均質シート１３とを各層１１，１２の積層方向とは直交する方向に積層することにより２軸スタック１４を作製したが、縞状シート１０とこの縞状シートとは異なる縞状シートとを積層することにより２軸スタックを作製してもよいし、縞状シート１０と後述する格子状シート３９（図９参照）と積層することにより２軸スタックを作製してもよい。
【００３８】
上述した第１実施形態では、１軸スタック２０を切断することにより縞状シート１０を作製したが、幅の狭い第１原料シート２１と第２原料シート２２とを積層することにより１軸スタックを作製し、その１軸スタックをそのまま縞状シート１０として用いてもよい。
【００３９】
上述した第１実施形態では、縞状シート１０や均質シート１３は、同一の形状やサイズ（縦×横×厚さ）であるとして説明したが、特に同一の形状やサイズであることに限定されるものではなく、異なる形状やサイズの縞状シート１０や均質シート１３を積層してもよい。このように、縞状シート１０や均質シート１３の形状やサイズを適宜設定することにより、セラミックス構造体１５を任意の外観形状に設計することが可能となる。
【００４０】
上述した第１実施形態の製造方法を固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）に適用した一例を図７に示す。ここでは、縞状シート１０は、燃料極材料（未焼成）からなる第１層１１と、焼成により消失する消失材料からなる第２層１２とを積層した構造を有するものを用いる。また、均質シート１３としては、消失材料からなるシートを用いる。この縞状シート１０と消失材料で形成された均質シート１３とを用いて２軸スタック１４を作製し、その後焼成することにより、燃料極材料で構成されたハニカム構造のセラミックス構造体１７を製造する。こうして得られたセラミックス構造体１７の貫通孔１６の開口を市松模様にマスクしたあと、未焼成の固体電解質材料を含むスラリーにディッピングし、焼成する。更に、未焼成の空気極材料を含むスラリーにディッピングし、焼成する。最後に、マスクを除去することにより、ＳＯＦＣの単セル（素子）がマトリックス状に配列されたＳＯＦＣ集積体４０を得ることができる。このＳＯＦＣ集積体４０では、マスキングされていた貫通孔１６が燃料ガス通路Ｆとなり、マスキングされていなかった貫通孔１６が空気通路Ａとなる。また、空気通路Ａには燃料極材料層４１に固体電解質材料層４２，その上に空気極材料層４３が積層されている。このＳＯＦＣ集積体４０では、単セル（素子）は一つの空気通路Ａとその回りを取り囲む４つの燃料ガス通路Ｆとその間に介在する各層４１，４２，４３とにより構成される。ここで、固体電解質材料としては、例えばジルコニア（３ＹＳＺや８ＹＳＺなど）が挙げられ、空気極材料としては、例えばランタンストロンチウムマンガナイト（ＬＳＭ）が挙げられ、燃料極材料としては、例えばＮｉ−ＹＳＺサーメットが挙げられる。また、縞状シート１０の層１１を燃料極材料層として説明したが、層１１を固体電解質材料層又は空気極材料層としてもよい。層１１を固体電解質材料層とした場合には、隣り合う貫通孔１６のうちの一方の壁面に燃料極材料層を形成し、他方の壁面に空気極材料層を形成すればよい。また、層１１を空気極材料層とした場合には、隣り合う貫通孔１６のうち一方の壁面に固体電解質層と燃料極材料層とを積層し、他方はそのままとすればよい。
【００４１】
図７には、ハニカム構造のセラミックス構造体１７をＳＯＦＣに適用する場合について説明したが、ハニカム構造のセラミックス構造体１７の貫通孔を千鳥状にフィルタ材で充填することによりマイクロフィルタを製造してもよい。また、マイクロフィルタを製造するにあたり、以下の手順を採用してもよい。すなわち、消失材料からなる原料シートと構造材料（焼成により消失しない材料）からなる原料シートとフィルタ材料（焼成によりフィルタ材となる材料）からなる原料シートと構造材料からなる原料シートを１つのユニットとしてこのユニットを積層することにより１軸スタック２０を形成し、この１軸スタック２０を切断して縞状シート１０とし、この縞状シート１０と構造材料からなる均質シート１３とを交互に積層して２軸スタックを形成し、この２軸スタックを焼成してもよい。この場合、焼成後に一挙にマイクロフィルタを得ることができる。
【００４２】
上述した第１実施形態の製造方法を全固体蓄電池７０に適用した一例を図８に示す。図８に示すように、全固体蓄電池７０を得るためには、正極材料テープからなる第１原料シート６１、固体電解質材料テープからなる第２原料シート６２、負極材料テープからなる第３原料シート６３、固体電解質材料テープからなる第２原料シート６２を１つのユニットとして積層することにより１軸スタック６０を作製し、これを各原料シート６１〜６３の積層方向に沿って切断して縞状シート５０を作製する。この縞状シート５０は、正極材料からなる第１層５１，固体電解質材料からなる第２層５２，負極材料からなる第３層５３，固体電解質層からなる第２層５２を１つのユニットとして積層した構造を有する。そして、この縞状シート５０と固体電解質材料からなる均質シート５５とを交互に各層５１〜５３の積層方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に積層することにより２軸スタック５４を作製する。このとき、すべての縞状シート５０につき、各層５１〜５３の積層方向が同一方向（Ｘ方向）を指向するように積層する。また、縞状シート５０における第１層５１及び第３層５３がそれぞれ縞状シート５０と均質シート５５の積層方向に沿って千鳥状に並ぶようにする。こうして得られる２軸スタック５４を焼成することにより全固体蓄電池７０が得られる。こうすることにより、一つの正極に対して固体電解質を介して４つの負電極が対向する構造の全固体蓄電池７０を得ることができる。
【００４３】
ここで、全固体蓄電池の正極材料としては、例えば二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎyＣｏ1-yＯ2）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4など）、ナシコン構造を有するリチウムリン酸化合物（ＬｉxＶ2（ＰＯ4）3など）、硫酸鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）などの正極活物質から選択される少なくとも一つが挙げられる。なお、これらの化学式中、ｘ，ｙは０〜１の範囲であることが好ましい。なお、正極材料としては、正極活物質のほか、適宜導電助材やバインダや後述する固体電解質などを含めることができる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＳＢＲ、ポリイミドなどが挙げられる。
【００４４】
また、全固体蓄電池の負極材料としては、例えば、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Ｌｉ金属化合物、Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物を含む）、ホウ素添加炭素、グラファイト、ナシコン構造を有する化合物などの負極活物質から選択される少なくとも一つがあげられる。カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボンなど、従来公知のカーボン材料が挙げられる。上記金属化合物としては、ＬｉＡｌ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ3Ｂｉ、Ｌｉ3Ｃｄ、Ｌｉ3Ｓｄ、Ｌｉ4Ｓｉ、Ｌｉ4.4Ｐｂ、Ｌｉ4.4Ｓｎ、Ｌｉ0.17Ｃ（ＬｉＣ6）等が挙げられる。金属酸化物としては、ＳｎＯ、ＳｎＯ2、ＧｅＯ、ＧｅＯ2、Ｉｎ2Ｏ、Ｉｎ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＰｂＯ2、Ｐｂ2Ｏ3、Ｐｂ3Ｏ4、Ａｇ2Ｏ、ＡｇＯ、Ａｇ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ4、Ｓｂ2Ｏ5、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＦｅＯ等が挙げられる。Ｌｉ金属化合物としては、Ｌｉ3ＦｅＮ2、Ｌｉ2.6Ｃｏ0.4Ｎ、Ｌｉ2.6Ｃｕ0.4Ｎ等が挙げられる。Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）としては、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などＬｉxＴｉyＯzで表されるリチウム−チタン複合酸化物等が挙げられる。ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。なお、負極材料としては、負極活物質のほか、適宜、既述の導電助材やバインダや後述する固体電解質などを含めることができる。
【００４５】
また、全固体蓄電池の固体電解質材料としては、用途等に応じて、無機固体電解質材料、高分子固体電解質材料などを用いることができる。固体電解質としては、可動イオンとしてリチウムを含むものを用いることが好ましい。例えば、無機固体電解質材料としては、Ｌｉ3ＰＯ4をはじめ、Ｌｉ3ＰＯ4に窒素を混ぜたＬｉＰＯ4-xＮx（ｘは０＜ｘ≦１）、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3等のリチウムイオン伝導性ガラス状固体電解質や、これらのガラスにＬｉＩなどのハロゲン化リチウム、Ｌｉ3ＰＯ4などのリチウム酸素酸塩をドープしたリチウムイオン伝導性固体電解質などが挙げられる。なかでも、リチウムとチタンと酸素を含むチタン酸化物型の固体電解質、例えば、ＬｉxＬａyＴｉＯ3（ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１）及びナシコン型のリン酸化合物、例えば、Ｌｉ1+xＡｌxＴｉ2-x（ＰＯ4）3（xは０＜ｘ＜１）などは酸素雰囲気下での焼成においても安定な性能を示すため好ましい。高分子固体電解質材料としては、従来公知のものを利用することができる。例えば、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。全固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、またはこれらの混合物などが使用できる。
【００４６】
なお、固体蓄電池は、正極集電体及び負極集電体を備えることができる。これらについては、従来公知の材料を用いることができる。集電体材料としては、導電性金属酸化物層を用いることが好ましい。例えば、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＴｉＯx（０．５≦ｘ≦２）が挙げられる。これら導電性金属酸化物には、構造中にＳｂ、Ｎｂ、Ｔａなど導電性を高めるための微量元素を（例えば１０ａｔ％以下）含んでも良い。また、高温使用や寿命等を考えるとＣｕとＡｌのクラッド材が好ましい。また、こうした固体蓄電池の外部電極を構成する材料は特に限定されない。例えば、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、Ｎｉメッキ、蒸着によるＣｕなどが挙げられる。また、外部電極表面には実装のための半田メッキなどをおこなっても良い。外部電極の接続形態は特に限定されない。
【００４７】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態のセラミックス構造体の製造方法の工程を表す説明図である。本実施形態のセラミックス構造体の製造方法は、縞状シート準備工程、２軸スタック形成工程、格子状シート準備工程、３軸スタック形成工程及び焼成工程を含み、各工程をこの順に実行する。以下、各工程について詳説する。
【００４８】
（縞状シート準備工程）
ここでは、縞状シート３０を準備する。この縞状シート３０は、図４にも示したとおり、第１層３１と第２層３２の厚みを同じとした以外は、上述した第１実施形態の縞状シート１０と同様にして形成したものである。このため、詳細な説明は省略する。また、この工程では、縞状シート３０を準備すると共に、この縞状シート３０とは異なる他のシートとして均質シート３３も準備する。ここでは、均質シート３３は、未焼成のセラミックスからなる均質なシートとする。
【００４９】
（２軸スタック形成工程）
２軸スタック形成工程では、多数の縞状シート３０と多数の均質シート３３とを集めてシート群とし、各層３１，３２の積層方向とは異なる方向、ここでは直交する方向に縞状シート３０と均質シート３３とを交互に積層することにより、２方向に積層軸を持つ２軸スタック３４を得る。図９では、２軸スタック３４はＸ方向とＹ方向の２軸に積層軸を持つ。この２軸スタック形成工程では、縞状シート３０と均質シート３３とを積層するにあたり、すべての縞状シート１０につき、各層３１，３２の積層方向が同一方向（Ｘ方向）を指向するように積層する。また、縞状シート３０と均質シート３３とを含むシート群の積層方向が、縞状シート３０の各層３１，３２の積層方向と直交するようにする。更に、縞状シート３０における同一種類の第１層３１がシート群の積層方向に沿って整列して並ぶように、また第２層３２もシート群の積層方向に沿って整列して並ぶようにする。
【００５０】
（格子状シート準備工程）
格子状シート準備工程では、縞状シート３０の各層３１，３２の積層方向及びシート群の積層方向とを含む平面（ＸＹ平面）で２軸スタック３４を切断することにより、格子状シート３９を準備する。この格子状シート３９は、種類の異なる第１ピース３５と第２ピース３６とを積層した構造を有する縞状ブロック３７と、この縞状ブロック３７とは異なる均質ブロック３８とを積層した構造を有する。第１ピース３５は第１層３１を切断した一断片であり、第２ピース３６は第２層３２を切断した一断片であり、均質ブロック３８は均質シート３３を切断した短冊状の断片である。なお、２軸スタック３４を切断加工する際の切断幅は、得ようとする素子などの大きさに対応させることができる。また、切断加工は、ダイサ、スライサ、レーザーカッタ等のように未焼成のセラミックス構造体を切断可能な従来公知の工具を用いることができる。この工程では、格子状シート３９を準備すると共に、この格子状シート３９とは異なる他のシートとして均質シート７２も準備する。ここでは、均質シート７２は、未焼成のセラミックスからなる均質なシートであり、前出の均質シート３３と異なるものとしてもよいし同じものとしてもよい。
【００５１】
（３軸スタック形成工程）
３軸スタック形成工程では、多数の格子状シート３９と多数の均質シート７２とを集めてシート群とし、各ピース３５，３６の積層方向及び縞状ブロック３７と均質ブロック３８を含むブロック群の積層方向のそれぞれに直交する方向に格子状シート３９と均質シート３３とを交互に積層することにより、３方向に積層軸を持つ３軸スタック７４を得る。図９では、３軸スタック７４はＸ方向とＹ方向とＺ方向の３軸に積層軸を持つ。この３軸スタック形成工程では、格子状シート３９と均質シート７２とを積層するにあたり、すべての格子状シート３９につき各ピース３５，３６の積層方向が同一方向（Ｘ方向）を指向するようにする。また、格子状シート３９おける同一種類の第１ピース３５がシート群の積層方向に沿って整列して並ぶように、また第２ピース３６もシート群の積層方向に沿って整列して並ぶようにする。なお、多数の格子状シート３９と多数の均質シート７２とを交互に第３積層方向Ｚに積層するにあたっては、１軸スタック２０と同様に適当な条件下で熱圧着すればよい。
【００５２】
（焼成工程）
３軸スタック７４は、未焼成のセラミックスが含まれているため、焼成することによりセラミックス構造体７５とする。なお、焼成する前に仮焼を実施してもよい。
【００５３】
以上説明した本実施形態の製造方法によれば、セラミックス構造体７５は３つの積層軸を持つため、これらの積層軸に沿って積層する際に形成される面を利用して素子を配置することができる。つまり、素子を３次元マトリックス状に配列することができる。このため、素子の高集積化が容易に実現できるようになるとともに、素子の配列自由度を高めることができる。また、素子の高機能化や素子形成を容易化するために格子状シート３９や均質シート７２の組み合わせを適宜変更することもできる。さらに、積層する各シート３９，７２の厚みで素子の大きさを制御できるため容易に微細化ができる。
【００５４】
上述した第２実施形態では、焼成により消失しない未焼成のセラミックス材料を用いて格子状シート３９における縞状ブロック３７の各ピース３５，３６や均質ブロック３８、均質シート７２を形成したが、例えば、均質シート７２を焼成により消失する消失材料で形成してもよい。こうすれば、焼成後、図１０に示すように均質シート７２が空洞つまりスリットになるため、柱状体７８がスリットを持って複数立設された集合体であるセラミックス構造体７９を簡単に製造することができる。なお、消失材料としては、第１実施形態で述べたものを使用すればよい。このセラミックス構造体７９を製造する際に、第１ピース３５を電極材料で形成し、第２ピース３６を圧電体材料で形成すると共に、第１ピース３５を第２ピース３６より薄くなるようにすれば、柱状体７８は圧電体材料が１対の電極で挟まれた構造の圧電体素子を積み上げたものとなり、セラミックス構造体７９は圧電体素子を３次元マトリックス状に配置したものとなる。
【００５５】
また、図１１に示すように、第１ピース１３５と均質ブロック１３８とが同じ未焼成のセラミックス材料で形成され第２ピース１３６が消失材料で形成された格子状シート１３０と、第１ピース１３５とは異なる未焼成のセラミックス材料で形成された第１ピース２３５と均質ブロック２３８とが同じ未焼成のセラミックスで形成され第２ピース２３６が消失材料で形成された格子状シート２３０とを準備し、両格子状シート１３０，２３０を交互にＺ方向に積層・圧着したあと焼成することにより、第２ピース１３６，２３６が空洞つまり貫通孔１７６になったセラミックス構造体１７５を得るようにしてもよい。こうすれば、Ｚ方向に縞状に異なるセラミックスが表れるハニカム構造を有するセラミックス構造体１７５を簡単に製造することができる。
【００５６】
上述した第２実施形態では、縞状シート３０と均質シート３３とを積層した２軸スタック３４を切断することにより格子状シート３９を作製したが、図４や図５に示す２軸スタックをＸＹ平面で切断することにより格子状シートを作製してもよい。図４に示す２軸スタックから得られる格子状シートは、図１２（ａ）に示すように同一種類のピースが縞状シート３０と均質シート３３の積層方向（Ｙ方向）に沿って整列している。図５に示す２軸スタックから得られる格子状シートは、図１２（ｂ）に示すように同一種類のピースがＹ方向に沿って千鳥状に並んでいる。
【００５７】
上述した第２実施形態では、格子状シート３９の第１ピース３５及び第２ピース３６がそれぞれ第３積層方向Ｚに沿って整列するように積層して３軸スタック７４を形成したが、図１３に示すように第１ピース３５及び第２ピース３６がそれぞれ第３積層方向Ｚに沿って千鳥状に並ぶように積層して３軸スタックを形成してもよい。
【００５８】
上述した第２実施形態では、格子状シート３９と均質シート３３とを積層することにより３軸スタック７４を作製したが、格子状シート３９とこの格子状シート３９とは異なる格子状シートとを積層することにより３軸スタックを作製してもよいし、格子状シート３９と上述した縞状シート１０とを積層することにより３軸スタックを作製してもよい。
【００５９】
上述した第２実施形態では、格子状シート３９や均質シート３３は、同一の形状やサイズ（縦×横×厚さ）であるとして説明したが、特に同一の形状やサイズであることに限定されるものではなく、異なる形状やサイズの格子状シート３９や均質シート３３を積層してもよい。このように、格子状シート３９や均質シート３３の形状やサイズを適宜設定することにより、セラミックス構造体７５を任意の外観形状に設計することが可能となる。
【００６０】
上述した第２実施形態の製造方法を全固体蓄電池９５に適用した一例を図１４に示す。図１４では、図８に示した１軸スタック６０を利用して形成した２軸スタック５４をＸＹ平面で切断することにより格子状シート８９を得る。ここで、２軸スタック５４は、正極材料からなる第１層５１，固体電解質材料からなる第２層５２，負極材料からなる第３層５３，固体電解質層からなる第２層５２を１つのユニットとしてこのユニットを積層した構造を有する縞状シート５０と、固体電解質材料からなる均質シート５５とを、各層５１〜５３の積層方向とは直交する方向（Ｙ方向）に積層することにより作製したものである。このため、この２軸スタック５４をＸＹ平面で切断することにより得られる格子状シート８９は、正極材料からなる第１ピース８１，固体電解質材料からなる第２ピース８２，負極材料からなる第３ピース８３，固体電解質材料からなる第２ピース８２が積層された縞状ブロック８７と、固体電解質材料からなる均質ブロック８８とを、Ｙ方向に積層した構造を有する。第１ピース８１は第１層５１を切断した一断片であり、第２ピース８２は第２層５２を切断した一断片であり、第３ピース８３は第３層５３を切断した一断片であり、均質ブロック８８は均質シート５５を切断した短冊状の断片である。また、この格子状シート８９とは異なる他のシートとして固体電解質材料からなる均質シート９２も準備する。そして、縞状ブロック８７の各ピース８１〜８３の積層方向及び縞状ブロック８７と均質ブロック８８の積層方向のそれぞれと直交する方向（Ｚ方向）に格子状シート８９と均質シート９２とを交互に、且つ、隣り合う格子状シート８９は第１ピース８１と第２ピース８２とが対向するように上下にずらして積層することにより、３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）に積層軸を持つ３軸スタック９４を得る。この３軸スタック９４は、Ｚ方向に沿って第１ピース８１及び第２ピース８２が千鳥状に並んだ構造を有する。そして、この３軸スタック９４を焼成することにより全固体蓄電池９５が得られる。こうすることにより、一つの正極に対して固体電解質を介して６つの負電極が対向する構造の全固体蓄電池９５を得ることができる。
【実施例１】
【００６１】
実施例１として、２軸スタックを利用したＳＯＦＣの製造方法の一例を図１及び図７に基づいて説明する。ここでは、第１原料シート２１として、ＮｉＯ−ＹＳＺ混合材料を主成分とする厚さ１０−５０μｍの燃料極材料テープを使用し、第２原料シート２２として、テオブロミン材料を主成分とする厚さ１００μｍの消失材料テープを使用した。各種材料のテープ化は、バインダ、可塑剤等を含んだスラリーをドクターブレード法で成形して行った。そして、図１に示すように、第１原料シート２１と第２原料シート２２を１つのユニットとしこれをＸ方向に５０ユニット積層し、５−３０ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重をかけて８０℃で熱圧着することにより１軸スタック２０を形成した。この１軸スタック２０をダイサで第１積層方向Ｘに沿って切断することにより厚さ２００μｍの縞状シート１０を得た。また、均質シート１３として、厚さ１０−５０μｍの燃料極材料テープを準備した。そして、縞状シート１０と均質シート１３とを１つのユニットとしこれをＹ方向に５０ユニット積層し、５−３０ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重をかけて８０℃で熱圧着することにより２軸スタック１４を形成した。なお、積層する際、隣り合う縞状シート１０の燃料極材料層（第１層１１）同士が対向するように、つまりＹ方向に沿って燃料極材料層が整列するように積層した。続いて、６００℃で２４時間脱脂したあと１４００℃で２時間焼成した。このときの昇温速度は１００℃／ｈｒとした。焼成後、消失材料層（第２層１２）は空洞となり、図７に示すように貫通孔１６を有するハニカム構造のセラミックス構造体１７を得た。このセラミックス構造体１７の貫通孔１６の開口を市松模様にマスクし、固体電解質材料であるＹＳＺのスラリーにディッピングし、その後先ほどと同条件で焼成することにより、マスクされていない貫通孔１６の内壁に厚さ５−２０μｍの固体電解質層を形成した。その後、１４００℃で２時間焼成することにより、固体電解質層を焼き付けた。続いて、空気極材料であるＬＳＭのスラリーにディッピングし、１２００℃で２時間焼成することにより、マスクされていない貫通孔１６の内壁の固体電解質層の上に厚さ５−１０μｍの空気極層を形成し、最後にマスクを除去することにより、３０ｍｍ×３０ｍｍ×５０ｍｍのＳＯＦＣ集積体４０を得た。その後、水素還元雰囲気で８００℃、５時間処理することにより、燃料極層を還元しＮｉ−ＹＳＺサーメット構造とした。
【実施例２】
【００６２】
実施例２として、３軸スタックを利用した全固体蓄電池の製造方法の一例を図８及び図１４に基づいて説明する。ここでは、第１原料シート６１としてＬｉＣｏＯ2を主成分とする厚さ２００μｍの正極材料テープを使用し、第２原料シート６２としてＬｉ0.35Ｌａ0.55ＴｉＯ3を主成分とする厚さ１０−５０μｍの固体電解質テープを使用し、第３原料シート６３としてＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を主成分とする厚さ２００μｍの負極材料テープを使用した。各種材料のテープ化は、バインダ、可塑剤等を含んだスラリーをドクターブレード法で成形して行った。そして、第１原料シート６１，第２原料シート６２，第３原料シート６３，第２原料シート６２を１つのユニットとしこれをＸ方向に５０ユニット積層し、５−３０ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重をかけて８０℃で熱圧着することにより１軸スタック６０を形成した。この１軸スタック６０をダイサでＸ方向に沿って切断することにより厚さ２００μｍの縞状シート５０を得た。また、均質シート５５として、厚さ１０−５０μｍの固体電解質テープを準備した。そして、縞状シート５０と均質シート５５とを１つのユニットとしこれをＹ方向に５０ユニット積層し、５−３０ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重をかけて８０℃で熱圧着することにより２軸スタック５４を形成した。なお、積層する際、隣り合う縞状シート５０の正極材料層（第１層５１）と負極材料層（第３層５３）とが対向するように、縞状シート５０をＸ方向に沿ってずらして積層した。続いて、図１４に示すように、２軸スタック５４をダイサでＸＹ平面を切断面として切断することにより、厚さ２００μｍの格子状シート８９を得た。また、均質シート９２として、厚さ１０−５０μｍの固体電解質テープを準備した。そして、格子状シート８９と均質シート９２とを１つのユニットとしこれをＺ方向に５ユニット積層し、５−３０ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重をかけて８０℃で熱圧着することにより３軸スタック９４を形成した。なお、積層する際、隣り合う格子状シート８９の正極材料層（第１ピース８１）と負極材料層（第３ピース８３）とが対向するように、格子状シート８９をＸ方向に沿ってずらして積層し、７５０−８５０℃（昇温速度１００℃／ｈｒ）で３−５時間焼成することにより、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの全固体蓄電池９５を得た。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態のセラミックス構造体１５の製造工程を表す説明図である。
【図２】ハニカム構造のセラミックス構造体１７の製造工程を表す説明図である。
【図３】柱状体１８がスリットをもって多数立設されたセラミックス構造体１９の製造工程を表す説明図である。
【図４】第１実施形態とは別の２軸スタックの製造工程を表す説明図である。
【図５】第１実施形態とは別の２軸スタックの製造工程を表す説明図である。
【図６】第１実施形態とは別の２軸スタックの製造工程を表す説明図である。
【図７】２軸スタック型のＳＯＦＣ集積体４０の製造工程を表す説明図である。
【図８】２軸スタック型の全固体蓄電池７０の製造工程を表す説明図である。
【図９】第２実施形態のセラミックス構造体の製造方法の一典型例を示す図である。
【図１０】柱状体７８がスリットをもって多数立設されたセラミックス構造体７９の製造工程を表す説明図である。
【図１１】ハニカム構造のセラミックス構造体１７５の製造工程を表す説明図である。
【図１２】第２実施形態とは別の格子状シートの一例を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態とは別の３軸スタックの製造工程を表す説明図である。
【図１４】３軸スタック型の全固体蓄電池９５の製造工程を表す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  縞状シート、１１  第１層、１２  第２層、１３  均質シート、１４  ２軸スタック、１５  セラミックス構造体、１６  貫通孔、１７  セラミックス構造体、１８  柱状体、１９  セラミックス構造体、２０  １軸スタック、２１  第１原料シート、２２  第２原料シート、３０  縞状シート、３１  第１層、３２  第２層、３３  均質シート、３４  ２軸スタック、３５  第１ピース、３６  第２ピース、３７  縞状ブロック、３８  均質ブロック、３９  格子状シート、４０  ＳＯＦＣ集積体、４１  燃料極材料層、４２  固体電解質材料層、４３  空気極材料層、５０  縞状シート、５１  第１層、５２  第２層、５３  第３層、５４  ２軸スタック、５５  均質シート、６０  １軸スタック、６１  第１原料シート、６２  第２原料シート、６３  第３原料シート、７０  全固体蓄電池、７２  均質シート、７４  ２軸スタック、７５  セラミックス構造体、７８  柱状体、７９  セラミックス構造体、８１  第１ピース、８２  第２ピース、８３  第３ピース、８７  縞状ブロック、８８  均質ブロック、８９  格子状シート、９２  均質シート、９４  ２軸スタック、９５  全固体蓄電池、１３０  格子状シート、１３５  第１ピース、１３６  第２ピース、１３８  均質ブロック、１７５  セラミックス構造体、１７６  貫通孔、２３０  格子状シート、２３５  第１ピース、２３６  第２ピース、２３８  均質ブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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