(57)【要約】【課題】プリントされた機能層からセラミック担体に溶剤が浸透し、その溶剤が、例えばセラミック担体中に含まれる有機化合物と反応し、それによってセラミック担体はプリントされた機能層の乾燥の間に収縮するか又はそれどころか溶解し、その収縮によってセラミック担体の湾曲がもたらされるという欠点を回避する。【解決手段】セラミック担体（２１）上に遮断層（２２）を施与し、かつ該遮断層（２２）上に機能層（２３）を施与し、かつ該遮断層（２２）によって機能層（２３）からセラミック担体（２１）に溶剤が浸透することを防ぐことで、該層系（１０）が１つのセラミック担体（２１）並びに少なくとも１つの機能層（２３）を含み、かつ該機能層（２３）に溶剤を添加する方法において層系（１０を製造する。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
層系（１０）を製造するにあたり、該層系（１０）が１つのセラミック担体（２１）並びに少なくとも１つの機能層（２３）を含み、かつ該機能層（２３）に溶剤を添加する方法において、セラミック担体（２１）上に遮断層（２２）を施与し、かつ該遮断層（２２）上に機能層（２３）を施与し、かつ該遮断層（２２）によって機能層（２３）からセラミック担体（２１）に溶剤が浸透することを防ぐことを特徴とする層系（１０）の製造方法。
【請求項２】
遮断層（２２）に、セラミック担体（２１）上への施与の後に乾燥工程を施し、かつ次いで機能層（２３）を遮断層（２２）上に施与する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
遮断層（２２）がポリビニルアルコール及び／又は２成分塗料を含有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
遮断層（２２）がセラミック担体（２１）上に施与する際に実質的にポリビニルアルコールを３０〜５０質量％、特に４０質量％の割合で含有し、かつ水を５０〜７０質量％、特に６０質量％の割合で含有し、かつ前記の施与に引き続く乾燥工程の間に水を蒸発させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
遮断層に付加的に消泡剤が添加されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
遮断層（２２）が乾燥工程の後に１０〜２０μｍの厚さを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
遮断層（２２）を機能層（２３）の施与の後に加熱によって蒸発させるか又は別の方法で溶解する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
セラミック層系（１０）に熱処理を施し、該熱処理において、第１段階でセラミック層系（１０）をセラミック担体（２１）の焼結温度未満の温度に加熱し、その際、遮断層（２２）を蒸発させるか又は別の方法で溶解し、かつ第２段階においてセラミック層系（１０）をセラミック担体（２１）及び機能層（２３）が焼結する温度に加熱する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
セラミック層系（１０）を第１段階において２０℃摂氏から２００℃摂氏の温度に２時間の時間の間加熱し、かつ第２段階において２００℃摂氏から１２００℃摂氏を上回る温度で加熱し、かつ１２００℃摂氏を上回る温度で３〜８時間保持する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
遮断層（２２）及び機能層（２３）をシルクスクリーン印刷法、浸漬法、噴霧法によるか又は印刷用ローラを有する塗装装置によってセラミック担体（２１）上に施与する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
１つもしくは複数の機能層（２３）が電子伝導層を含む、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
機能層（２３）が溶剤としてブチルカルビトール及び／又は２−エチル−１−ヘキサノールを含有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は層系（１０）を製造するにあたり、該層系（１０）が１つのセラミック担体（２１）並びに少なくとも１つの機能層（２３）を含み、かつ該機能層（２３）に溶剤を添加する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる方法は、例えばＤＥ４１００１０８号Ｃ１から公知である。セラミック層系の製造のために、酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムからの未焼結のセラミック担体シート（グリーンシート）上に、６０容量％の白金及び４０容量％の酸化ジルコニウムを有する白金シルクスクリーン印刷ペースト又はサーメットシルクスクリーン印刷ペーストからの電極及び導線をシルクスクリーン印刷によってプリントする。引き続きシルクスクリーン印刷によって酸化ジルコニウムからのカバー層を施与してよい。更に、該セラミック担体シート上に施与すべき機能層を、機能層の加工性を改善するために有機溶剤、例えばブチルカルビトール又は２−エチル−１−ヘキサノールと混合することは公知である。
【０００３】
【特許文献１】
ＤＥ４１００１０８号Ｃ１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プリントされた機能層からセラミック担体に溶剤が浸透することはこの場合には欠点である。溶剤は、例えばセラミック担体中に含まれる有機化合物と反応し、それによってセラミック担体はプリントされた機能層の乾燥の間に収縮するか又はそれどころか溶解（ａｕｆｌｏｅｓｅｎ）する。その収縮によってセラミック担体の湾曲がもたらされることがある。セラミック担体を他の、場合により同様に機能層でプリントされたセラミック担体と一緒に積層するのであれば、セラミック担体が異なる強度で収縮している場合に互いのセラミック担体の誤ったポジショニングが引き起こされる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
それに対して本発明による、層系（１０）を製造するにあたり、該層系（１０）が１つのセラミック担体（２１）並びに少なくとも１つの機能層（２３）を含み、かつ該機能層（２３）に溶剤を添加する方法において、セラミック担体（２１）上に遮断層（２２）を施与し、かつ該遮断層（２２）上に機能層（２３）を施与し、かつ該遮断層（２２）によって機能層（２３）からセラミック担体（２１）に溶剤が浸透することを防ぐことを特徴とする層系（１０）の製造方法は、遮断層が溶剤のセラミック担体への侵入を少なくとも十分に妨げることが有利である。それにより、セラミック担体の収縮は明らかに低減されるので、従来の技術の欠点は回避される。
【０００６】
セラミック層系（１０）を第１段階において２０℃摂氏から２００℃摂氏の温度に２時間の時間の間加熱し、かつ第２段階において２００℃摂氏から１２００℃摂氏を上回る温度で加熱し、かつ１２００℃摂氏を上回る温度で３〜８時間保持する措置、遮断層（２２）及び機能層（２３）をシルクスクリーン印刷法、浸漬法、噴霧法によるか又は印刷用ローラを有する塗装装置によってセラミック担体（２１）上に施与する措置のような従属形式請求項に挙げられる措置によって、独立形式請求項に挙げられる方法の有利な実施態様が可能である。
【０００７】
有利には遮断層はポリビニルアルコール及び水を含有する。遮断層の施与のために必要であれば、遮断層に消泡剤を添加してよい。遮断層はセラミック担体上への施与の後に乾燥工程が施され、その乾燥工程で遮断層の水成分が揮発する。次いで機能層を遮断層上に施与する。ポリビニルアルコールの代わりに２成分塗料が適当であると見なされる。
【０００８】
セラミック層系に熱処理を施し、一方で第１段階においてセラミック層をまずセラミック担体の焼結温度未満の温度に加熱する。第１段階の間に遮断層が蒸発する。機能層中に含まれる溶剤は遅くとも熱処理の第１段階の間に揮発し、特にその前に遮断層は完全に蒸発されている。
【０００９】
次いでセラミック層系を熱処理の第２段階において、セラミック担体及び機能層が焼結する、より高い温度に加熱する。こうして、焼結の前に溶剤がセラミック担体に浸透することが回避されるが、焼結の間に機能層をセラミック担体と一緒に焼結できるので、機能層を間違いなくセラミック担体と結合することが保証される。このために、乾燥された遮断層の厚さは１０〜２０μｍが特に適当であると見なされる。
【００１０】
機能層は、例えば電子伝導層、電極又はその導線、ヒータ、絶縁層、増孔剤を含有し、焼結の後に中空室又は多孔質材料に帰する層又は保護層である。機能層及び遮断層は有利にはシルクスクリーン印刷法で施与される。
【００１１】
本発明の２つの実施例を図面で表し、かつ以下の記載で詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明による方法によって製造される焼結工程前の第１及び第２の層系を示している。
【００１３】
【実施例】
図１は焼結工程前のセラミック層系１０を示しており、該層系は１つのセラミック担体２１並びに機能層２３を含み、その間に遮断層２２が配置されている。機能層２３は多孔質のヒータ絶縁体３１中に埋設されたメアンダー型のヒータ３２を有し、並びに前記のヒータ絶縁体３１を側方で密封しているシール材３３を有する。
【００１４】
図２は類似に構成された層系を示しており、該層系の場合には互いに相応の構成要素を図１と同じ参照文字で示した。セラミック層系１０と図１で示される層系とは、遮断層２２上に施与された、多孔質保護層３７によって覆われた電極３６を含む機能層２３の構成において異なる。
【００１５】
図１又は図２によるセラミック層系１０は、第１の段階において遮断層２２をセラミック担体２１上に施与することによって製造される。該遮断層２２はセラミック担体２１上に施与する際にポリビニルアルコールを５０容量％の割合で含有し、かつ水を５０〜６０容量％の割合で含有する（例えばクラリアント社（Ｃｌａｒｉａｎｔ）のＭｏｗｉｏｌ）。本発明の代表的な実施形では遮断層２２に付加的に消泡剤が添加されている。
【００１６】
ポリビニルアルコールのための代替として、遮断層は２成分塗料を含有してよい。
【００１７】
第２段階において、遮断層２２に乾燥工程を施し、その乾燥工程で遮断層２２の水成分を揮発させる。乾燥された遮断層２２は１５μｍの厚さを有する。乾燥工程の後に遮断層は溶剤を透過させない。
【００１８】
第３段階において、機能層２３（又は複数の機能層）を乾燥された遮断層２２で覆われたセラミック担体２１上にシルクスクリーン印刷によって施与する。機能層２３の種々の構成要素３１、３２、３３、３７をペースト形で１回以上のシルクスクリーン印刷段階で施与する。多孔質ヒータ絶縁体３１のためのペーストは酸化アルミニウムを含有し、シール材３３は酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムを含有し、ヒータ３２並びに電極３６は白金と酸化ジルコニウムを有するサーメットを含有し、かつ多孔質保護層２７はセラミックを含有する。これらのペーストをシルクスクリーン印刷のために必要な濃密さで準備するために、機能層２３の構成要素３１、３２、３３、３６、３７を形成するペーストは種々の添加剤、例えばバインダー、可塑剤、場合により増孔剤及び溶剤としてブチルカルビトール又は２−エチル−１−ヘキサノールを含有する。これらの添加剤は部分的に室温で揮発するが、遅くとも後続の熱処理において揮発する。
【００１９】
本発明の詳細に説明されていない実施例では、セラミック担体、遮断層及び機能層からの複合材料を１つ（又は複数）の類似に構成された更なる複合材料と一緒に積層させる。例えば図１に示された第１の実施例のセラミック層系１０を更なるセラミック担体と一緒に積層させるので、機能層２３は焼結の後に２つのセラミック担体の間に配置されている。更なるセラミック担体と機能層２３との間に、更なる遮断層が施与されている。
【００２０】
第４段階で、こうして得られたセラミック層系１０に熱処理を施す。このために該層系をまず２時間にわたり連続的に室温から２００℃摂氏の温度に加熱し、それによって遮断層２２を蒸発させる。緩慢な層系の加熱によって、溶剤は少なくとも十分に揮発し、その前に遮断層は完全に蒸発されていることが保証される。次いでセラミック層系１０を１２５０℃摂氏の温度に加熱するので、機能層２３はセラミック担体２１と一緒に焼結する。
【００２１】
本発明は、溶剤と混合された構成要素を有する全ての機能層に当てはめることができる。この場合に溶剤とは一般に、焼結温度を明らかに下回る温度でセラミック担体の成分と反応しうる物質を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は焼結工程前の１つのセラミック担体２１並びに機能層２３を含み、その間に遮断層２２が配置されているセラミック層系１０を示している。
【図２】図２は互いに相応の構成要素を図１と同じ参照文字で示した類似に構成された層系を示している。
【符号の説明】
１０　層系、　２１　セラミック担体、　２２　遮断層、　２３　機能層、　３１　ヒータ絶縁体、　３２　ヒータ、　３３　シール材、　３６　電極、　３７　多孔質保護層
【図１】
2004090634.tif 000002
【図２】
2004090634.tif 000003