(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電層と内部電極層とを交互に積層して構成したセラミック積層体を製造するにあたり，
まずキャリアフィルムを準備し，該キャリアフィルム上に内部電極層用印刷部を設け，次いで上記内部電極層用印刷部を覆うように誘電層用印刷部を設け，該誘電層用印刷部を乾燥し，
更に上記圧電層用印刷部の表面の凹凸を均すようにコート層を設けて，内部電極層用印刷部，誘電層用印刷部及びコート層よりなる未焼ユニットを作成し，
その後，キャリアフィルムより上記未焼ユニットを外し，
上記未焼ユニットを打ち抜く打ち抜き部と，上記打ち抜き部と同軸上に位置し，打ち抜かれた未焼ユニットを順次積層，支承する支承部と，打ち抜き部と支承部との間に設けられた上記未焼ユニットの位置を決める位置決め部とを備えた打ち抜き積層装置によって，上記未焼ユニットを打ち抜きすると同時に，これを別の未焼ユニットに対し積層圧着し，これを繰り返して未焼積層体となし，
次いで該未焼積層体を焼成してセラミック積層体となすことを特徴とするとセラミック積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，圧電体素子やセラミックコンデンサとして利用することができるセラミック積層体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
誘電層と内部電極層とを交互に積層して構成したセラミック積層体を製作する方法として，次に示すような製造方法を挙げることができる。
【０００３】
図７に示すごとく，（ａ）内部電極層用印刷部２１をキャリアフィルム２０上に印刷形成し，（ｂ）内部電極層用印刷部２１を乾燥し，（ｃ）その上に誘電層用の大型印刷部２２５を形成する。
【０００４】
そして，図７（ｄ）に示すごとく，大型印刷部２２５を乾燥した後，キャリアフィルム２０を外して，セラミック積層体１個分に必要な大きさで，内部電極層用印刷部と誘電層用印刷部とよりなる未焼ユニットとなし，該未焼ユニットを積層することで，内部電極層用印刷部２１と誘電層用印刷部２２とが交互に積層された未焼積層体９を形成，これを焼成してセラミック積層体となす（特開昭５６−１６９３１５号，特開昭６４−６５８３２号，特開平２−２８８２７６号）。
【０００５】
【解決しようとする課題】
ところで，誘電層用の大型印刷部２２５は，印刷直後は表面が平滑であるものの，図７（ｄ）に示すごとく，乾燥収縮によって表面に深さ数μｍ程度の窪み２２０が発生する。
表面に窪みを持った誘電層印刷部２２を積層した場合，図８に示すごとく，隣接する誘電層印刷部２２間に隙間９１を持った未焼積層体９ができてしまう。
積層枚数が少なかったり，誘電層印刷部２２の厚みが薄い場合は，誘電層印刷部２２を積層圧着して未焼積層体９１となす際の加圧によって隙間９１が埋まり，密着することもある。
【０００６】
ところで，近年，セラミック積層体よりなる圧電体素子を自動車エンジンの燃料噴射装置の圧電アクチュエーターに用いるようになった。この用途の圧電体素子には，高出力であり，高信頼性であることが要求される。高出力を得るために，誘電層の厚みを薄くし，積層枚数を数百層と非常に多くすることがある。
【０００７】
従って，従来のセラミック積層体の製造方法を利用して，上記圧電体素子を作成する場合，誘電層印刷部２２の枚数が非常に多くなるため，未焼積層体９における隙間９１を埋めることは難しい。
隙間９１が生じたままで未焼積層体９の焼成を行った場合は，図９に示すような，ところどころにクラックや隙間といった欠陥９５０が入ったセラミック積層体９５しか得られないことがある。
さらに，セラミック積層体９５においてデラミネーションが生じるなどの不具合が起こりうる。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，誘電層間などにクラックが生じ難く，デラミネーションが生じ難いセラミック積層体の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本発明は，誘電層と内部電極層とを交互に積層して構成したセラミック積層体を製造するにあたり，
まずキャリアフィルムを準備し，該キャリアフィルム上に内部電極層用印刷部を設け，次いで上記内部電極層用印刷部を覆うように誘電層用印刷部を設け，該誘電層用印刷部を乾燥し，
更に上記圧電層用印刷部の表面の凹凸を均すようにコート層を設けて，内部電極層用印刷部，誘電層用印刷部及びコート層よりなる未焼ユニットを作成し，
その後，キャリアフィルムより上記未焼ユニットを外し，
上記未焼ユニットを打ち抜く打ち抜き部と，上記打ち抜き部と同軸上に位置し，打ち抜かれた未焼ユニットを順次積層，支承する支承部と，打ち抜き部と支承部との間に設けられた上記未焼ユニットの位置を決める位置決め部とを備えた打ち抜き積層装置によって，上記未焼ユニットを打ち抜きすると同時に，これを別の未焼ユニットに対し積層圧着し，これを繰り返して未焼積層体となし，
次いで該未焼積層体を焼成してセラミック積層体となすことを特徴とするとセラミック積層体の製造方法にある（請求項１）。
【００１０】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の製造方法において，誘電層用印刷部を乾燥させると，乾燥収縮によって表面に窪みが生じる。この窪みを均すようにコート層を設ける。
従って，未焼積層体は表面が平らなコート層により覆われた誘電層用印刷部を積層して構成するので，隙間のない未焼積層体となる。よって，焼成した後，クラックやデラミネーションが生じ難い優れたセラミック積層体を得ることができる。
【００１２】
また，本発明にかかる製造方法においては，未焼ユニットを打ち抜いて積層する際に，僅かにコート層の上に残った窪み等の凹凸が積層圧によって均され，矯正される。このようにコート層の表面を非常に平らな状態として接合することができるため，未焼積層体に生じる隙間等を更に減らすことができる。
また，隙間のない未焼積層体は，焼成時の内部応力を非常に小さくできるため，デラミネーションが一層生じ難くなる。
【００１３】
また，打ち抜きと同時に積層を行うことで，打ち抜きと積層の工程を別々に行う場合よりも製造時間を短縮することができる。また，未焼ユニットの圧着工程を改めて行う必要がなくなり，製造工程の効率化に寄与できる。
【００１４】
なお，未焼ユニットの打ち抜き積層圧着は，コート層や誘電層用印刷部が乾燥する前に行うこともできるし，乾燥した後に行うこともできる。
どちらの方法であっても，未焼積層体の内部応力を非常に小さくできるため，焼成でのデラミネーションが一層生じ難くなる。
【００１５】
以上，本発明によれば，誘電層間などに，クラックが生じ難く，デラミネーションが生じ難いセラミック積層体の製造方法を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明において，セラミック積層体を圧電体素子として使用する場合は，誘電層として圧電効果を有する材料を用いることができる。また，上記コート層は焼成後は誘電層の一部となるため，誘電層印刷部と同じ材料から構成することが好ましい。なお，コート層と誘電層とを同じ材料で構成した場合でも，焼成後の両者間の境界を観察することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例）
本例は，図１に示すような，誘電層１２と内部電極層１１とを交互に積層して構成したセラミック積層体１を製造するにあたり，図２に示すごとく，まずキャリアフィルム２０を準備し，該キャリアフィルム２０上に複数の内部電極層用印刷部２１を設け，次いで上記内部電極層用印刷部２１を覆うように大型印刷部２２５を設け，該大型印刷部２２５を乾燥し，更に上記大型印刷部２２５の表面の凹凸を均すようにコート層２３を設け，その後，キャリアフィルム２０より大型印刷部２２５を外し，上記大型印刷部２２５を打ち抜いて未焼ユニット２００を作成し，また上記未焼ユニット２００の打ち抜きと同時に，別の未焼ユニット２００に対し積層圧着し，これを繰り返して未焼積層体２となし，該未焼積層体２を焼成してセラミック積層体１となす。
【００１９】
以下，本例にかかるセラミック積層体１について詳細に説明する。
本例にかかるセラミック積層体１は自動車エンジンの燃料噴射装置において使用する圧電アクチュエータ用の積層型圧電体素子である。
【００２０】
図１に示すごとく，本例のセラミック積層体１は圧電材料であるジルコン酸チタン酸鉛（＝ＰＺＴ）よりなる誘電層１２と銀・パラジウムよりなる内部電極層１１とを交互に積層してなる。なお，誘電層１２の表面，つまり隣接する内部電極層１１と接する部分はコート層となるが，図１においては記載を省略した。コート層は圧電体素子であるセラミック積層体１においては誘電層１２の一部として機能するためである。
【００２１】
また，内部電極層１１の端面１１０は誘電層１２一層おきにセラミック積層体１の側面１０１，１０２にそれぞれ露出する。内部電極層１１の端面１１０を電気的に導通させるように側面電極１４を設け，更に側面電極１４に導電性ペースト１４０でリード部１４１を接続する。このリード部１４１は図示を略した外部電源に接続し，この外部電源から内部電極層１１に通電する。
【００２２】
上記誘電層１２の厚みは１００μｍ，上記内部電極層１１の厚みは５μｍである。また，各図面は見やすくするために誘電層１２，内部電極層１１の積層枚数を少なく記載したが，本例にかかるセラミック積層体１では誘電層１２を５００層といった非常に多層に重ねて構成する。
なお，セラミック積層体１の最上段と最下段は通電しても伸縮できないダミー層である。組成としては誘電層１２と同じであるが，内部電極層１１が片面にのみ存在し（又は存在しない），電圧の印加ができなくなっている。
【００２３】
本例のセラミック積層体１において誘電層１２の断面形状は円形（図６参照）であるが，当然のことながら，セラミック積層体１の断面形状は円形に限定されるものではなく，用途，使用状況に合わせて変更可能である。
【００２４】
次に，本例のセラミック積層体１の製造方法について詳細に説明する。
ＰＺＴよりなる平均粒径０．５μｍの誘電層用及びコート層用材料を１０００ｇ準備する。これにＰＶＢ（＝ポリビニルブチラール）よりなるバインダーを４０ｇ添加して誘電層用及びコート層用スラリーを得る。
【００２５】
銀７０，パラジウム３０（重量％）の電極材料６０に対し共材４０（重量％）を添加した材料を準備する。共材は誘電層やコート層用のスラリーを作成する際に用いたＰＺＴである。この材料をバインダーによりペースト化して，内部電極層用のスラリーを得る。
また，ポリエチレンテレフタレートにシリコーンをコートしたキャリアフィルムを準備する。
【００２６】
図４に示すごとく，二つのローラー４１，４３の間にガイド４２を配置した搬送装置４上にキャリアフィルム２０を配置する。上記キャリアフィルム２０上に内部電極層用のスラリーを盛った印刷マスク３を配置する。この印刷マスク３は枠体３０と該枠体３０内に張ったスクリーン３１よりなり，スクリーン３１に内部電極層用印刷部の形状にスラリーを落とすための印刷孔３２を持つ。
そして，上記印刷マスク３上からキャリアフィルム２０にスラリーを落として所定の形状の内部電極層用印刷部２１を多数形成する。
【００２７】
または，図５に示すごとく，二つのローラー４１，４３の間にガイド４２を配置した搬送装置４上にキャリアフィルム２０を配置する。上記キャリアフィルム２０上に内部電極層用のスラリーを噴出可能としたジェットノズル３４を設置して，ジェットノズル３４から内部電極層用のスラリーをキャリアフィルム２０に射出し，所定の形状の内部電極層用印刷部２１を多数形成する。
【００２８】
図４，図５のいずれの方法を利用するにせよ，これによってキャリアフィルム２０上に多数の内部電極層用印刷部２１を設けて，図２（ａ）に示す状態とした。そして，内部電極層用印刷部２１は，乾燥収縮により，図２（ｂ）に示すごとく厚みが減る。
【００２９】
次いで，図４，図５に示すごとく，コーター３５を用いて乾燥した多数の内部電極層用印刷部２１を覆うように誘電層用のスラリーを塗布し，図２（ｃ）に示すごとく，キャリアフィルム２０上に大型印刷部２２５を形成する。
なお，図４，図５にはコーター３５を用いた大型印刷部２２５の形成を記載したが，大型印刷部２２５はドクターブレード法を利用して形成することもできる（図示略）。
【００３０】
次いで，大型印刷部２２５を乾燥する。これにより，図２（ｄ）に示すごとく，乾燥収縮により大型印刷部２２５の表面に窪み２２０ができる。
その後，図２（ｅ）に示すごとく，ドクターブレード法でコート層用のスラリーを用いてコート層２３を設ける。
コート層２３は大型印刷部２２５の表面の窪みを均すように設けるため，コート層２３の表面は略平面状で凹凸が非常に少ない。
その後，図２（ｆ）に示すごとく，キャリアフィルム２０を大型印刷部２２５，内部電極層用印刷部２１の裏面より剥離する。
【００３１】
そして，図６に示すごとく，大型印刷部２２５を打ち抜き積層装置５に搬送する。
この打ち抜き積層装置５は，図６に示すごとく，打ち抜き部５１，位置決め部５２，支承部５３よりなり，打ち抜き部５１と支承部５３は互いに同軸上に位置し，打ち抜き部５１と支承部５３との間に窓部５２０を設けた位置決め部５２を配置する。位置決め部５２に設けた窓部５２０は大型印刷部２２５を打ち抜いて形成するユニット部２００と同形状（ただし，ユニット部２００は窓部５２０を通過して，支承部５３に落下するため，若干ユニット部２００より大きい）とする。
【００３２】
つまり，大型印刷部２２５を打ち抜き積層装置５に導入し，所定の位置に配置する。この状態で打ち抜き部５１を図面上方向から下方向へ移動し，大型印刷部２２５よりユニット部２００を打ち抜く。ところで打ち抜き部２００の下方には支承部５３に支承された他のユニット部２００が存在する。打ち抜かれたユニット部２００は位置決め部５２の窓部５２０を通過して，他のユニット部２００の上へと打ち抜き部５１により加圧されながら積層される。これにより，ユニット部２００が積層圧着される。
【００３３】
これを繰り返すことで，打ち抜きと同時にユニット部２００を積層し，所定の枚数からなる未焼積層体２を得る。
なお，未焼積層体２の最下段と最上段は組成的には大型印刷部２２５と同様のダミー層２９用の印刷部を配置する。
【００３４】
このようにして得た未焼積層体２は，図３に示すごとく，層間に隙間等が生じていない。この未焼積層体２を温度１０００℃で２時間保持して焼成し，セラミック積層体１を得た。そして，側面電極１４，リード部１４１等を取り付ける。
【００３５】
本例の作用効果について説明する。
大型印刷部２２５を乾燥させると，乾燥収縮によって表面に窪み２２０が生じる。この窪み２２０を均すようにコート層２３を設ける。
従って，コート層２３を設けた大型印刷部２２５から作成した未焼ユニット２００は表面が平らで，この未焼ユニット２００を積層した未焼積層体２は各誘電層印刷部２２間等に隙間がなく，よってこの未焼積層体２を焼成することで，クラックやデラミネーションの生じない優れたセラミック積層体１を得ることができる。
【００３６】
また，打ち抜きと積層を同時に行う本例の製造方法によれば，打ち抜いて積層する際に，僅かにコート層２３の上に残った窪み等の凹凸が積層圧によって均され，矯正されるため，未焼積層体２に生じる隙間等が更に小さくなる。
また，打ち抜きと同時に積層を行うことで，打ち抜きと積層の工程を別々に行う場合よりも製造時間を短縮することができる。また，未焼ユニット２００の圧着工程を改めて行う必要がなくなり，製造工程の効率化に寄与できる。
【００３７】
以上，本例によれば，誘電層１２間などに，クラックが生じ難く，デラミネーションが生じ難いセラミック積層体１の製造方法を提供することができる。
【００３８】
なお，本例の製法では，上から下へと打ち抜いたが，反対に下から上へと打ち抜き，大型印刷部２２５の上方に設置したホルダなどの治具を用いて打ち抜いた未焼ユニットを積層圧着することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における，セラミック積層体の断面説明図。
【図２】実施例における，未焼積層体の製造工程を示す説明図。
【図３】実施例における，未焼積層体の断面説明図。
【図４】実施例における，キャリアフィルム上に印刷マスクを用いて内部電極層印刷部を，コーターを用いて大型印刷部を設ける場合の説明図。
【図５】実施例における，キャリアフィルム上にジェットノズルを用いて内部電極層印刷部を，コーターを用いて大型印刷部を設ける場合の説明図。
【図６】実施例における，打ち抜きと同時に積層を行う場合の説明図。
【図７】従来にかかる，未焼積層体の製造工程を示す説明図。
【図８】従来にかかる，未焼積層体の断面説明図。
【図９】従来にかかる，欠陥を有するセラミック積層体の説明図。
【符号の説明】
１．．．セラミック積層体，
１１．．．内部電極層，
１２．．．誘電層，
２．．．未焼積層体，
２０．．．キャリアフィルム，
２００．．．未焼ユニット，
２１．．．内部電極層用印刷部，
２２．．．誘電層用印刷部，
２２５．．．大型印刷部，
２３．．．コート層，
【図１】
0003891009.tif 000002
【図２】
0003891009.tif 000003
【図３】
0003891009.tif 000004
【図４】
0003891009.tif 000005
【図５】
0003891009.tif 000006
【図６】
0003891009.tif 000007
【図７】
0003891009.tif 000008
【図８】
0003891009.tif 000009
【図９】
0003891009.tif 000010