CN1532957A - 陶瓷元件的制造方法及其制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可利用通孔在陶瓷层的一端面与另一端面之间形成可靠电连接的陶瓷元件的制造方法和制造系统。它通过(一)在底膜(32)的上面形成印刷电路基板(34)后、在该基板(34)上形成通孔之前，在加热炉(36)内对底膜(32)和基板(34)进行加热使其热收缩；(二)对含钛酸锆酸铅的基板(34)照射激光L，形成通孔；(三)在基板(34)上印刷导电膏，形成覆盖通孔一端的导电布图，然后使用加热炉(51)以低于导电膏干燥温度的加热温度加热基板(34)；(四)以位置基准孔(45)为位置基准，形成通孔(13)，通过印刷同时形成覆盖通孔(13)的一端面的基底布图(47)和印刷标记48，以此检测位置基准孔45和印刷标记48的位置关系，由此实现本发明的目的。

Description

陶瓷元件的制造方法及其制造系统

技术领域

本发明涉及层积型压电元件、层积型压电激励器、压电传感器等陶瓷元件的制造方法及其制造系统，具体而言，涉及由通孔使上述陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法和制造系统。

背景技术

近年，作为陶瓷元件之一的层积型压电元件的技术开发正蓬勃发展。这种层积型压电元件揭示于如日本专利申请公开第2002-254634号公报中。

该专利文献中所述的层积型压电元件是将由多个独立电极形成布图的压电体层与由共用电极形成布图的压电体层交替层积，利用导电部件经形成于压电体层上的通孔将整齐排列在层积型压电元件的厚度方向上的各独立电极连接而形成的。在这种层积型压电元件上，通过在预定的独立电极和共用电极之间施加电压，在压电体层中选择性地使与上述预定的独立电极相应的活性部分(因压电效果产生应变的部分)发生位移。

发明内容

在以如上所述的层积型压电元件为代表的陶瓷元件中，随着元件本身的小型化和形成于元件上的电极等的高度集成化，人们期望可利用通孔使陶瓷层的一端面与另一端面之间形成可靠电连接的技术。

在此，本发明即是鉴于这种情况，以提供可利用通孔使陶瓷层的一端面与另一端面之间形成可靠电连接的陶瓷元件的制造方法和制造系统为目的。

为了达到上述目的，本发明的第1种陶瓷元件的制造方法是通过形成在陶瓷层上的通孔使陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：在保持部件的表面形成作为陶瓷层的陶瓷材料层的工序；使保持部件和陶瓷材料层同时进行热收缩的工序；在已热收缩的陶瓷材料层上形成通孔的工序。

在该第1种陶瓷元件的制造方法中，在保持部件的表面上形成陶瓷材料层后，在该陶瓷材料层上形成通孔之前，使保持部件和陶瓷材料层发生热收缩。由此，即使在通孔形成之后的工序中对保持部件和陶瓷层进行加热，保持部件和陶瓷层也几乎不会有进一步的热收缩。所以，可防止通孔形状的变形、或通孔形成位置偏移等问题，可以通过通孔在陶瓷层的一端面和另一端面之间实现可靠的电连接。

另外，在该第1种陶瓷元件的制造方法中，具有：在形成通孔后，在陶瓷材料层上印刷膏状导电材料的工序；和在预定温度下干燥印刷在上述陶瓷材料层上的导电材料的工序，在热收缩工序中，优选为以高于干燥温度的温度使保持部件和上述陶瓷材料层实现热收缩。当如此以高于导电材料干燥时的预定干燥温度的温度使保持部件和上述陶瓷材料层实现热收缩时，就可防止导电材料干燥后的通孔形状的变形、或通孔形成位置的偏移等问题。

而本发明的第2种陶瓷元件的制造方法是通过形成在陶瓷层上的通孔使陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有利用YAG激光器的2次谐波或3次谐波的激光照射含有含铅化合物并形成上述陶瓷层的陶瓷材料，而在上述陶瓷材料上形成通孔的工序。

本发明人发现，利用YAG激光器的2次谐波或3次谐波的激光照射含有含铅化合物(钛酸铅和钛酸锆酸铅等)的陶瓷材料，可以得到如下所述的良好通孔。即，与现有技术中常用的由CO₂激光器进行激光照射时通孔周围堆积有大量的飞散物相比，由YAG激光器的2次谐波或3次谐波进行激光照射，可使通孔周围几乎没有飞散物堆积。由于这可防止因飞散物引起的通孔堵塞，因此可通过例如向通孔内填充导电膏进行丝网印刷，可靠地在通孔内形成导电部件。所以，可以利用通孔在陶瓷层的一端面和另一端面之间形成可靠的电连接。

且在该第2种陶瓷元件的制造方法中，优选为利用调Q使激光发生脉冲。通常，在利用激光照射形成通孔时，例如当利用调Q未使激光发生脉冲时，难于进行加工管理，使得通孔形状呈向激光的入射面侧扩展的锥形，且因加工而产生的飞散物不飞散，而成为加工屑堆积在通孔周围。但是，通过例如调Q使激光发生脉冲振荡，可较易于得到较大的峰值功率。由此，在例如从陶瓷材料的一端面照射激光而形成通孔、并在包含该通孔在内在一端面形成电极布图时，可以减小通孔相对于该电极的相对尺寸。所以，可使电极变得更微细，进而可以实现电极的高集成化和陶瓷元件的小型化。

另外，本发明的第3种陶瓷元件的制造方法是一种通过形成在陶瓷层上的通孔使陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：通过将导电材料印刷在作为上述陶瓷层的陶瓷材料上，而形成覆盖形成于上述陶瓷材料上的通孔的一端面的导电布图的工序；和将印刷在上述陶瓷材料上的上述导电材料在预定温度下干燥的工序，在形成上述导电布图的工序和干燥上述导电材料的工序之间，以低于上述干燥温度的加热温度，加热印刷有上述导电材料的陶瓷材料。

在该第3种陶瓷元件的制造方法中，在通过印刷导电材料而形成覆盖通孔的一端面的导电布图后，以低于使该导电材料完全干燥的干燥温度的加热温度加热陶瓷材料。利用这种加热，使印刷到陶瓷材料上的导电材料软化，所以可使导电材料从通孔内穿过。该效果在加热温度为25℃～50℃的温度范围内时变得很明显。然后，在该加热后干燥该导电材料，由此可由通孔一端面至另一端面在通孔内确实形成连续的导电部件。所以，利用这种陶瓷元件的制造方法，可利用通孔在陶瓷层的一端面和另一端面之间形成可靠的电连接。

另外，本发明的第4种陶瓷元件的制造方法是一种通过形成在陶瓷层上的通孔使陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：以第1标记为位置基准，在作为上述陶瓷层的陶瓷材料上形成通孔的通孔形成工序；通过将导电材料印刷到陶瓷材料上形成第2标记和覆盖上述通孔一端面的导电布图的工序；检测上述第1标记和上述第2标记之间的位置关系的检测工序。

另外，本发明的陶瓷元件的制造系统是一种通过形成在陶瓷层上的通孔使陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造系统，其特征在于，具有：以第1标记为位置基准，在作为上述陶瓷层的陶瓷材料上形成通孔的通孔形成机构；通过将导电材料印刷到陶瓷材料上，形成第2标记和覆盖上述通孔一端面的导电布图的印刷机构；检测上述第1标记和上述第2标记之间的位置关系的检测机构。

在第4种陶瓷元件的制造方法和制造系统中，以第1标记为位置基准形成通孔，由印刷同时形成覆盖该通孔的一端面的导电布图和第2标记。因此，通过检测出第1标记和第2标记之间的位置关系，可以求得导电布图相对于通孔的形成位置。由此，当导电布图相对于通孔发生位置偏移时，可根据第1标记和第2标记之间的位置关系修正该位置偏移，同时在陶瓷材料上形成导电布图，也可将完成导电布图形成的陶瓷元件层积。而当导电布图相对于通孔的位置偏移大于预定值以致不能修正时，该陶瓷元件被判定为不合格，从而可将其立即取去，使其不会流向后续工序。而由于根据本发明可提高导电布图相对于通孔的位置精度，所以，可利用通孔在陶瓷层的一端面和另一端面之间实现可靠的电连接。

本发明所述的陶瓷元件是指具有由陶瓷材料形成的陶瓷层的元件，例如层积型压电元件、压电传感器、电容、电感、变压器和滤波器以及由这些元件复合而成的器件。

发明的效果

如上所述，根据本发明能够制造可利用通孔在陶瓷层的一端面和另一端面之间形成可靠的电连接的陶瓷元件。

附图说明

图1为由本发明的实施方式的陶瓷制造方法和制造系统制得的层积型压电元件的分解立体图。

图2为由与图1所示的层积型压电元件的长度方向相垂直的方向观察到的放大剖面图。

图3为本发明实施方式1的基板形成工序的示意图。

图4为本发明实施方式1的热处理工序的示意图。

图5为本发明实施方式1的通孔形成工序的示意图。

图6为本发明实施方式1的第1印刷工序、加热工序和第1干燥工序的示意图。

图7为本发明实施方式1的层积工序的示意图。

图8为本发明的实施方式2的通孔形成工序中激光照射期间的状态示意图。

图9为本发明的实施方式2的通孔形成工序中激光照射后的状态示意图。

图10为利用激光照射形成通孔的状态的比较结果示意图。

图11为本发明实施方式3中实施第1印刷工序后的印刷电路基板的剖面图。

图12为本发明实施方式3中实施第1干燥工序后的印刷电路基板的剖面图。

图13为在本发明实施方式3中，将加热工序中的加热时间设定为2分钟(一定)、改变加热温度时的层积型压电元件合格率的示意图。

图14为在本发明实施方式3中，将加热工序中的加热温度设定为25℃(一定)、改变加热时间时的层积型压电元件合格率的示意图。

图15为在本发明实施方式3中，将加热工序中的加热温度设定为50℃(一定)、改变加热时间时的层积型压电元件合格率的示意图。

图16为用于说明本发明实施方式4的定位情况的示意图，(a)表示通孔形成工序，(b)表示第1印刷工序，(c)表示第2印刷工序。

图17为本发明实施方式4的制造系统构成框图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。

首先，参照图1和图2，对根据本发明的实施方式制得的层积型压电元件1(陶瓷元件)进行说明。

如图1所示，层积型压电元件1的结构为：将形成有独立电极2的压电体层3(陶瓷层)和形成有共用电极4的压电体层5(陶瓷层)各4片交替层积，并用形成有端子电极的压电体层7和作为基底的压电体层9从上下夹住。

另外，各压电片3、5、7、9以钛酸锆酸铅为主要成分，形成10mm×30mm、厚度30μm的长方形薄板状。且独立电极2和共用电极4以银和钯为主要成分，利用丝网印刷形成布图。下述各电极与此相同。

在各压电体层3的上面，多个独立电极2配置成矩阵形。各独立电极2通过互相之间保持一定间隔，而不相通电，并可防止互相之间受振动影响。然后使各独立电极2与其外侧端部的正下方形成于压电体层3上的通孔13内的导电部件(除最下侧的压电体层3之外)连接。

另外，在压电体层3的上面的边缘，形成有用于使分处于上下的压电体层5的共用电极4、4实现电连接的中继电极6。该中继电极6与位于其正下方形成于压电体层3上的通孔8内的导电部件相连。

另外，在各压电体层5的上面，在层积型压电元件1的厚度方向上，在压电体层3的各独立电极2的外侧端部对置地形成中继电极16(以下，将“层积型压电元件1的厚度方向”，即“压电体层3、5的厚度方向”简称为“厚度方向”)。各中继电极16与位于其正下方形成在压电体层5上的通孔13内的导电部件相连。

且在压电体层5的上面形成有长方形的共用电极4。该共用电极4由厚度方向看，与压电体层3的各独立电极2的外侧端部以外的部分相重合，呈密布状(ベタ状)。且共用电极4与在厚度方向上与压电体层3的中继电极6对置地形成在压电体层5上的通孔8内的导电部件相连。

另外，在最上层的压电体层7的上面，在厚度方向上与压电体层5的各中继电极16对置地形成外部电极17，在厚度方向上与压电体层3的中继电极6对置地形成外部电极18。而且，各外部电极17在其正下方与形成在压电体层7上的通孔13内的导电部件相连，而外部电极18在其正下方与形成在压电体层7上的通孔8内的导电部件相连。另外，在最下层的压电体层9的上面，由压电体层9的外周部起，按一定间隔形成长方形薄板状共用电极19。

且最上层的各外部电极17、18装有用于与驱动电源实现电连接的导线的镀银电极，作为层积型压电元件1的端子电极而发挥作用。

通过将形成有如上所述的电极布图的压电体层3、5、7、9层积，对于最上层的各外部电极17，4个独立电极2中间夹着中继电极16，沿厚度方向整齐排列，整齐排列的各电极2、16、17利用通孔13内的导电部件实现电连接。具体而言，如图2所示，在厚度方向上相邻相对的独立电极2、2中间夹着中继电极16，利用通孔13内的导电部件14实现电连接。

另外，对于最上层的外部电极18，4个共用电极4和最下层的共用电极19夹着中继电极6在厚度方向上整齐排列，整齐排列的各电极4、6、18、19利用通孔8内的导电部件14实现电连接。

通过这种层积型压电元件1上的电连接，当在预定的外部电极17和外部电极18之间施加电压时，在预定电极17下整齐排列的独立电极2和共用电极4、19之间施加有电压。由此，在压电体层3、5中，如图2所示，被夹在独立电极2的外侧端部以外的部分和共用电极4、19之间的部分产生电场，该部分作为活性部21而发生移位。所以，通过选择施加电压的外部电极17，可以使与配置成矩阵状的独立电极2相应的活性部21中选择的整齐排列在外部电极17下的活性部21沿厚度方向发生位移。这样的层积型压电元件1可适用于微型泵的阀控制等需要微小位移的各种装置的驱动源。

实施方式1

然后参照图3～图7，以上述层积型压电元件1的制造方法为例，对本发明实施方式1的陶瓷元件的制造方法进行说明。

首先，如图3所示，在以钛酸锆酸铅为主要成分的压电材料中混入有机粘合剂、有机溶剂等，制成膏，将该膏储存在罐31内。然后，在将底膜(保持部件)32由卷轴33卷向另一个卷轴33期间，由刮板法在底膜32的上面形成作为压电体层3、5、7、9的印刷电路基板(陶瓷材料层)34。另外，使用厚度为54μm、宽度为100mm的透明PET薄膜作为底膜32。并且，形成在底膜32的上面的印刷电路基板34的厚度为40μm。

在基板形成工序后，如图4所示，在将形成有印刷电路基板34的底膜32由卷轴33卷向另一个卷轴33的期间，使用加热炉36同时对底膜32和印刷电路基板34进行加热。使它们强制收缩(热处理工序)。由此，就可防止底膜32和印刷电路基板34在后续工序中的热收缩，可以很高的位置精度形成通孔和电极布图。

在热处理工序后，如图5所示，一边将形成有印刷电路基板34的底膜32从卷轴33卷向另一个卷轴33，一边利用打孔装置37形成位置基准孔，以该位置基准孔为基准，利用激光加工装置38在印刷电路基板34的预定位置上形成通孔8、13(未图示)(通孔形成工序)。另外，可在后续的切断工序中在作为残余件的印刷电路基板34的外缘部形成基准位置孔，或也可在当底膜32的外缘部上存在未形成印刷电路基板32的留白部时，在该留白部上形成基准位置孔。

如图6所示，在通孔形成工序后，使用丝网印刷装置39，由印刷电路基板34的上面侧，向通孔8、13内填充导电膏(膏状导电材料)，实施丝网印刷(第1印刷工序)。然后，为使导电膏在通孔8、13内干燥、固化进而形成导电部件14，将底膜32和印刷电路基板34放入干燥机内(第1干燥工序)，而在该第1干燥工序之前，以低于该干燥温度的温度、对底膜32和印刷电路基板34(加热工序)进行定时加热。利用该加热使导电膏软化，使导电膏可确实地由通孔8、13内流至下端部。

在第1干燥工序后，在印刷电路基板34上面的预定位置，进行导电膏的丝网印刷(第2印刷工序)。然后将底膜32和印刷电路基板34放入干燥机内，使导电膏干燥、固化，形成各电极2、4、17、19等(第2干燥工序)。另外，第1和第2印刷工序中所用的导电膏是在含有预定比例的银和钯的金属材料内混合有机结合剂、有机溶剂等而制成的。

如图7所示，在第2干燥工序后，使用剥离装置41由底膜32剥离一定长度的印刷电路基板34a，按照与上述层积型压电元件1同样的层积顺序层积印刷电路基板34a，进行预压接(层积工序)。

在层积工序之后，一边加热一边向层积方向加压，由此将各印刷电路基板34a热压接，制成层积体毛坯(压接工序)。然后由该层积体毛坯按预定尺寸切制出多个层积体毛坯元件，对切出的层积体毛坯元件实施脱脂、烧制处理，经端子电极的形成、分极处理等而制成层积型压电元件1(精加工工序)。

然后对本实施方式的热处理工序进行更详细的说明。

在该热处理工序中，优选为以90℃以上、150℃以下的温度使底膜32和印刷电路基板34实现热收缩。而考虑到热收缩效果和制造成本，热处理时间优选为2～5分钟。

在此，热收缩时的温度优选为在90℃的以上的理由如下：即，在上述第1和第2干燥工序中，是在高于50℃(优选为70℃以上)、低于90℃的温度范围内进行导电膏的干燥、固化。因此，当以90℃以上的温度使底膜32和印刷电路基板34热收缩时，可使底膜32和印刷电路基板34在干燥工序中几乎没有热收缩，因此可防止该干燥工序中通孔8、13的变形，或防止通孔8、13相对于基准孔发生位置偏移。

而热收缩时的温度优选为在150℃以下的理由如下：即，当以高于150℃的温度加热时，则底膜32有可能发生较大变形或熔融。另外，印刷电路基板34的结合剂成分也有可能发生变质。

这样，通过在基板形成工序和通孔形成工序之间设置热处理工序，即使在通孔形成工序的后续工序中对底膜32和印刷电路基板34进行加热，底膜32和印刷电路基板34也不会进一步发生热收缩。

由此，就可防止利用打孔装置37形成的基准孔发生应变或其形成位置发生偏移等问题，因此，能以该基准孔为基准，在印刷电路基板34的预定位置上以高精度形成通孔8、13。而且，可以高精度向通孔8、13内填充导电膏进行丝网印刷、或在印刷电路基板34上面的预定位置进行导电膏的丝网印刷、以及以高精度在层积工序中实施各印刷电路基板34a的层积。另外，在未形成印刷电路基板32的底膜32的留白部设有位置基准孔的情况下，当不设置热处理工序时，则有可能产生大的位置偏移。所以，在这种情况下设置热处理工序非常有效。

然后，在制作尺寸为“10mm×30mm，厚度为30μm”的压电体层3的上面形成有300个(4行75列)独立电极的层积型压电元件1时，对实施了热处理工序的情况和未实施热处理工序情况，测定层积型压电元件1上各压电体层3、5的相对层积偏移。结果，未实施热处理工序情况下的层积偏移为50μm～100μm，反之，在实施了热处理工序的情况下，层积偏移为20μm以下。

如上所述，由于在通孔形成工序的后续工序中，底膜32和印刷电路基板34几乎不发生热收缩，所以可防止由激光加工装置38形成的通孔8、13的变形。由此可在通孔8、13内可靠地形成导电部件14。

由上所述，根据本实施方式的陶瓷元件的制造方法，通过在基板形成工序和通孔形成工序之间设置热处理工序，就可制成利用通孔8、13在压电体层3的上面侧和下面侧之间实现可靠的电连接的层积型压电元件1。

实施方式2

然后参照图8～图10，以上述层积型压电元件1的制造方法为例，对发明实施方式2的陶瓷元件的制造方法进行说明。

在本实施方式中，与上述实施方式1一样，经基板形成工序、热处理工序、通孔形成工序、第1印刷工序、加热工序、第1干燥工序、第2印刷工序、第2干燥工序、层积工序，压接工序和精加工工序而制成层积型压电元件1。

然后对本实施方式的通孔形成工序进行更详细的说明。

如图8所示，在通孔形成工序中，形成有印刷电路基板34的底膜32被真空吸附在配置于卷轴33、33之间的置物台43上。将底膜32和印刷电路基板34真空吸附在置物台43上，利用激光加工装置38，由印刷电路基板34的上面侧照射激光L，使激光L汇聚在印刷电路基板34的预定位置的聚光点P上。

此时，聚光点P相对于印刷电路基板34的位置，是用CCD相机(摄影装置)对利用打孔装置37而形成的多个位置基准孔(位置基准部)进行摄影，根据该影像数据将其定位在相对于位置基准孔的预定位置上。

另外，激光L为Nd：YAG激光器的3次谐波的脉冲振荡激光，照射条件为：频率30kHz、脉冲宽度210nsec，平均功率5W。然后，为在印刷电路基板34上形成通孔13，且使经熔融等而形成在底膜32上的孔在预定深度以下，根据印刷电路基板34的厚度和组成等设定向印刷电路基板34的预定位置上发射激光的次数(即，利用调Q产生振荡时激光往返照射次数)。在本实施方式中，对于厚度为40μm、组成为以(Pb0.97Sr0.03)[Ti0.564Zr0.535]为主成分、而以相对于1摩尔主成分添加量为0.5质量％的Nb₂O₃为副成分的印刷电路基板34照射激光L时，设定的照射次数为30次。

通过这种激光L照射，如图9所示，印刷电路基板34受激光L照射的部位熔融、蒸发，形成通孔13，通孔13周围几乎没有飞散物堆积。因而，因可防止飞散物造成的对通孔13的堵塞，所以通过向通孔13内填充导电膏、进行丝网印刷，能在通孔13内可靠地形成导电部件14。

并且，一般说来，当通过照射激光形成通孔时，通孔的形状为向激光入射面一侧扩展的锥形，但通过例如调Q使激光L发生脉冲振荡，就可抑制通孔扩展为锥状的情况发生。在本实施方式中，可抑制通孔上面侧扩大的程度为：当通孔13的下面侧孔径为40μm时，上面侧孔径为50μm。

由此，就可使包括该通孔13的形成于上面的独立电极2呈更细的形状，进而可实现独立电极2的高集成化和层积型压电元件1的小型化。而且，可使填充到通孔13内的导电膏易于由印刷电路基板34的上面侧流向下面侧，从而可使导电膏确实地流至通孔13内的下端部。

另外，如图9所示，通过如上所述地设定照射次数照射激光L，就可防止底膜32的损伤。在本实施方式中，可将底膜32的损伤深度控制在18μm以下。

这样，就可防止填充到通孔13内的导电膏由印刷电路基板34和底膜32之间渗出至印刷电路基板34的下面。而且，由于印刷电路基板34的损伤极小，所以在通孔形成工序的后续工序中能可靠地对底膜32进行真空吸附，另外，利用该真空吸附可防止底膜32损伤、孔的空置等情况的发生。

然后，在制作尺寸为“10mm×30mm，厚度为30μm”的压电体层3的上面形成有300个(4行75列)独立电极2的层积型压电元件1时，计算其合格率，则可以得到以下结果。即，当由激光照射在底膜32上形成贯通孔空置时，合格率不到20％；底膜32的损伤深度在18～48μm时，合格率在50％左右。而当底膜32的损伤深度在0～18μm时，合格率大于90％。而当以140个层积型压电元件1为试验对象，在与独立电极2相应的300处均正常得到电容时为合格品，算出合格率。

下面，对在上述通孔形成工序中的激光照射与其它情况的激光照射的比较结果进行说明。

如图10所示，当使用CO₂激光器(波长为10.6μm)时，由激光照射形成的飞散物大量堆积在通孔周围。而在YAG激光器的基波(波长为1064nm)连续(CW)振荡时，激光入射面侧的通孔变大。而当通过调Q使YAG激光器的基波(波长为1064nm)发生脉冲振荡时，热影响增大，很难控制通孔的孔径，且加工堆积物也很多。

反之，当通过调Q使YAG激光器的3次谐波(波长为355nm)发生脉冲振荡时(本实施方式)，几乎没有飞散物堆积在通孔周围，且还可抑制激光入射面侧的通孔扩大。而当通过调Q使YAG激光器的2次谐波(波长为532nm)发生脉冲振荡时，也可得到与通过调Q使YAG激光器的3次谐波发生脉冲振荡时的相同效果。根据上述比较结果，源自YAG激光器的起振激光优选为波长变换到532nm以下的激光。

如上所述，根据本实施方式的陶瓷元件的制造方法，由于可在通孔形成工序中在印刷电路基板34上形成良好的通孔8、13，所以可在通孔8、13内形成可靠的导电部件14。由此，可在例如各压电体层3中，利用通孔13内的导电部件14使上面侧的独立电极2与下面侧的中继电极16实现可靠连接。另外，在各压电体层5中，利用通孔8、13内的导电部件14使上面侧的共用电极4与下面侧的独立电极2实现可靠连接。因而，可以制成利用通孔8、13使压电体层3、5的上面侧与下面侧之间形成可靠的电连接的层积型压电元件1。

实施方式3

下面参照图11～图15，以上述层积型压电元件1的制造方法为例，对本发明实施方式3的陶瓷元件的制造方法进行说明。

在本实施方式中，与上述实施方式1一样，经基板形成工序、热处理工序、通孔形成工序、第1印刷工序、加热工序、第1干燥工序、第2印刷工序、第2干燥工序、层积工序，压接工序和精加工工序，而制成层积型压电元件1。

然后对本实施方式的第1印刷工序、加热工序和第1干燥工序作更详细的说明。

如图11所示，在第1印刷工序中，在印刷电路基板34的上面34a形成包括通孔13的导电布图63。若在第1印刷工序刚刚结束后，就将印刷电路基板34放进干燥炉52，则导电膏不能自然下降到通孔13内的下端部即固化，有可能在今后导致接触不良。但由于在本实施方式中，在第1印刷工序和第1干燥工序之间设有加热工序，故可防止这种接触不良的发生。

即，在加热工序中，将印刷电路基板34放入加热炉51内，以低于干燥温度的加热温度加热，使形成导电布图63的导电膏软化，因此，导电膏能确实地流至通孔13内的下端部。

然后，在第1干燥工序中，将印刷电路基板34放入干燥炉52内，然后以干燥温度加热，使导电膏干燥、固化，所以，如图12所示，可从通孔13的上端至下端在通孔13内形成连续的导电部件14。

这样，就可在通孔8、13内形成能够在印刷电路基板34的上面34a侧和下面34b侧之间实现可靠电连接的导电部件14，所以，根据本实施方式的陶瓷元件的制造方法，就可制成利用通孔8、13在压电体层3、5的上面侧和下面侧之间形成可靠的电连接的层积型压电元件1。

另外，在上述加热工序中，优选为将加热温度设在25℃～50℃的温度范围内，而加热时间为1分钟以上。而上述第1干燥工序中的干燥温度在高于50℃(优选为70℃以上)、低于90℃的温度范围内。

在此，由图13可知加热温度优选设在25℃～50℃的温度范围内的理由。图13是表示在制作尺寸为“10mm×30mm，厚度为30μm”的压电体层3的上面形成有300个(4行75列)独立电极2的层积型压电元件1时，设定加热时间为2分钟(一定)、而使加热温度变化时的层积型压电元件1的合格率示意图。由图13的示意图可知：当加热温度在25℃～50℃的范围内时，合格率超过90％；而超过50℃时，合格率急剧下降。其主要原因可以认为是由于加热温度超过50℃时，导电膏在到达通孔13内的下端部之前即已固化。

另外，由图14和图15可知优选为将加热时间设定在1分钟以上的理由。图14表示加热温度设为25℃(一定)、而使加热时间变化时的层积型压电元件1(与图13时的规格相同)的合格率示意图。图15表示加热温度为50℃(一定不变)、而使加热时间变化时的层积型压电元件1(与图13时的规格相同)的合格率示意图。由图14和图15所示图可知，当加热时间为1分钟以上时，合格率超过90％；而当加热时间不足1分钟的时，合格率急剧下降。其主要原因可以认为是由于加热时间不足1分钟时，导电膏在到达通孔13内的下端部之前加热工序即已结束。另外，当长时间加热时，会导致作业效率下降，所以，在本实施方式下，加热时间优选设定在1～3分钟的范围内。

实施方式4

然后参照图16～图17，以上述层积型压电元件1的制造方法和制造系统为例，对发明实施方式4的陶瓷元件的制造方法和制造系统进行说明。

在本实施方式中，与上述实施方式1一样，经基板形成工序、热处理工序、通孔形成工序、第1印刷工序、加热工序、第1干燥工序、第2印刷工序、第2干燥工序、层积工序，压接工序和精加工工序而制成层积型压电元件1。

然后与本实施方式的陶瓷元件的制造系统的动作一起，对通孔形成工序、第1印刷工序和第2印刷工序进行说明。如图17所示，制造系统60具有激光加工装置(通孔形成机构)38、丝网印刷装置(印刷机构)39和位置关系检测装置(检测机构)61。

如图16(a)所示，在通孔形成工序中，用打孔装置37在印刷电路基板34的一个外缘部形成2个、而在另一外缘部上形成1个、共3个位置基准孔(第1标记)45。然后，在形成通孔13时，用设置在各位置基准孔45上方的CCD相机46a(包括激光加工装置38)对各位置基准孔45进行摄像。根据该拍摄的影像数据使底膜32和印刷电路基板34移动、定位，在印刷电路基板34的预定位置上形成通孔13。由此，在通孔形成工序中，由激光加工装置38，以位置基准孔45为位置基准，在印刷电路基板34上形成通孔13。

另外，在图16中，为了简单明了，仅表示了1个通孔13，而实际上，在印刷电路基板34上形成有多个通孔8、13。且如上所述，位置基准孔45的形成位置不限于作为后续的切断工序中的残料的印刷电路基板34的外缘部，在底膜32的外缘部上存在未形成印刷电路基板34的留白部分时，也可形成在该留白部分。

然后，如图16(b)所示，在第1印刷工序中，在将导电膏填充印刷到通孔13内时，通过设置在各位置基准孔45上方的CCD相机46b(包括丝网印刷装置39)对各位置基准孔45进行摄像。根据该拍摄的影像数据使底膜32和印刷电路基板34移动、定位，在印刷电路基板34的预定位置上印刷包含该通孔13的基底布图(导电布图)47以覆盖通孔13的一端面。与此同时，通过同样的制版，印刷3个印刷标记(第2标记)48。该印刷标记48在印刷电路基板34的一外缘部形成1个，在另一个外缘部形成2个。

然后，如图16(c)所示，在第2印刷工序中，在印刷作为独立电极2等的电极布图49时，利用设置在各位置基准孔45和各印刷标记48上方的CCD相机46c(包括位置关系检测装置61)对各位置基准孔45和各印刷标记48进行摄像。然后在位置关系检测装置61中，根据拍摄的影像数据检测位置基准孔45和印刷标记48在X-Y坐标系中的位置关系。

通过对该位置关系的检测，例如，当印刷标记48相对于位置基准孔45在Y轴方向上发生位置偏移时，基底布图47也相对通孔13在Y轴方向上发生位置偏移(参照图16(c))。即，通过检测位置基准孔45和印刷标记48在X-Y坐标系中的位置关系，可求得基底布图47相对于通孔13的位置偏移。

由此，当基底布图47相对于通孔13发生位置偏移时，根据位置基准孔45和印刷标记48之间的位置关系，使底膜32和印刷电路基板34移动，电极布图49将印刷电路基板34定位，使得其确实包括基底布图47。且根据位置基准孔45和印刷标记48之间的位置关系，对第1印刷工序中的印刷电路基板34的定位进行反馈控制，以修正新的基底布图47相对于通孔13的位置偏移。

而作为第2印刷工序中的定位方法，不仅限于使电极布图49与基底布图47结合的方式。例如，既可采用使电极布图49与通孔13相结合、也可采用使电极布图49与基底布图47相对于通孔13的位置偏移的中间位置相结合的方式。

这样，通过检测位置基准孔45和印刷标记48的位置关系，在基底布图47相对于通孔13发生了位置偏移时，就可在第2印刷工序中修正电极布图49相对于基底布图47的形成位置，并且，利用反馈控制，可以修正基底布图47相对于通孔13的形成位置。而且，在基底布图47相对于通孔13的位置偏移大于预定值以致不能使用时，则将形成有该基底布图47的印刷电路基板34判定为不合格品，可立即将其取去，以避免其流向后续工序。另外，在层积工序中也可根据位置基准孔45和印刷标记48之间的位置关系，高精度地进行印刷电路基板34的层积。

由上所述，根据本实施方式的陶瓷元件的制造方法和制造系统，就可以提高基底布图47与电极布图49等相对于通孔13的位置精度，可制成利用通孔8、13在压电体层3的上面侧和下面侧之间形成可靠电连接的层积型压电元件1。

而根据本实施方式的陶瓷元件的制造方法制成在尺寸为“10mm×30mm，厚度为30μm”的压电体层3的上面形成有300个(4行75列)独立电极2的层积型压电元件1，得到下述结果。即，与根据位置基准孔45和印刷标记48的位置关系进行定位时相比，在根据任一方进行定位时，通孔8、13的接触不良竟增加了30％。另外，根据位置基准孔45和印刷标记48的位置关系进行定位时，各压电体层3、5的相对层积偏移可控制在20μm以下，与之相比，当根据任一方进行定位时，各压电体层3、5的相对层积偏移平均为50μm。

本发明不仅限于上述实施方式。例如，只要第1和第2标记的形成位置可测，即可适用。所以，第1标记不限于如上述实施方式所述的贯通孔，也可为槽或印刷标记，第1标记的形成对象也不仅限于印刷电路基板等陶瓷材料，而也可以是底膜等保持部件。并且，第1和第2标记的形状也不限于如上述实施方式所述的圆形，而还可是线形或十字形。另外，当第1和第2标记的形状为圆形时，当分别形成2个时，可检测出第1标记和第2标记的二维位置关系，而如上述实施方式所述，分别形成3个以上时，可进一步提高位置关系的检测精度。

Claims (10)

1.一种利用形成在陶瓷层上的通孔使所述陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：

在保持部件表面形成作为所述陶瓷层的陶瓷材料层的工序；

使所述保持部件和所述陶瓷材料层进行热收缩的工序；和

在已热收缩的所述陶瓷材料层上形成通孔的工序。

2.如权利要求1所述的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：在形成所述通孔后，在所述陶瓷材料层上印刷膏状导电材料的工序；和在预定温度下干燥印刷在所述陶瓷材料层上的导电材料的工序，

在所述热收缩工序中，以高于所述干燥温度的温度使所述保持部件和所述陶瓷材料层实现热收缩。

3.一种利用形成在陶瓷层上的通孔使所述陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：

利用YAG激光器的2次谐波或3次谐波的激光照射含有含铅化合物并形成所述陶瓷层的陶瓷材料，而在所述陶瓷材料上形成通孔的工序。

4.如权利要求3中所述的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，所述化合物为钛酸锆酸铅。

5.如权利要求3或4中所述的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，使所述激光发生脉冲振荡。

6.如权利要求5所述的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，利用调Q使所述激光发生振荡。

7.一种利用形成在陶瓷层上的通孔使所述陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：

通过将导电材料印刷在作为所述陶瓷层的陶瓷材料上，而形成覆盖形成于所述陶瓷材料上的通孔的一端面的导电布图的工序；和

将印刷在所述陶瓷材料上的所述导电材料在预定温度下干燥的工序，

在形成所述导电布图的工序和干燥所述导电材料的工序之间，以低于所述干燥温度的加热温度，加热印刷有所述导电材料的陶瓷材料。

8.如权利要求7所述的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，所述加热温度在25℃～50℃的范围内。

9.一种利用形成在陶瓷层上的通孔使所述陶瓷层的一端面和另一端面形成电连接的陶瓷元件的制造方法，其特征在于，具有：

以第1标记为位置基准，在作为所述陶瓷层的陶瓷材料上形成通孔的工序；

通过将导电材料印刷到所述陶瓷材料上，而形成第2标记和覆盖所述通孔一端面的导电布图的工序；和

检测所述第1标记和所述第2标记之间的位置关系的检测工序。

10.一种利用形成在陶瓷层上的通孔使所述陶瓷层的一端面和另一端面之间形成电连接的陶瓷元件的制造系统，其特征在于，具有：

以第1标记为位置基准，在作为所述陶瓷层的陶瓷材料上形成通孔的机构；

通过将导电材料印刷到所述陶瓷材料上，而形成第2标记和覆盖所述通孔一端面的导电布图的印刷机构；和

检测所述第1标记和所述第2标记之间的位置关系的检测机构。

Images