DE10309608A1

DE10309608A1 - Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur

Info

Publication number: DE10309608A1
Application number: DE2003109608
Authority: DE
Inventors: Akio Iwase; Takeshi Matsui
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2003-09-18
Also published as: US20030168784A1; JP3891009B2; JP2003258332A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur mit dielektrischen Schichten offenbart, die nicht leicht reißen oder delaminiert werden. Bei der Herstellung einer keramischen Stapelstruktur mit einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten wird ein Trägerfilm (20) hergestellt, und eine Vielzahl an Druckabschnitten (21) der inneren Elektrode wird gebildet. Ein großer Druckabschnitt (225) wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Druckabschnitte (21) der inneren Elektrode bedeckt werden. Der große Druckabschnitt (225) wird getrocknet und eine Überzugsschicht (23) wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Unebenheit der Oberfläche des großen Druckabschnitts (225) geglättet wird. Der große Druckabschnitt (225) wird von dem Trägerfilm (20) entfernt und gestanzt, um eine ungesinterte Einheit herzustellen. Die ungesinderte Einheit wird gestanzt, während gleichzeitig die spezielle ungesinterte Einheit unter Druck auf einer weiteren ungesinterten Einheit gestapelt und an diese angebracht wird. Dieses Verfahren wird wiederholt, um einen ungesinterten Stapelkörper einschließlich einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten herzustellen. Der ungesinterte Stapelkörper wird zu einer keramischen Stapelstruktur gesintert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur, die als eine piezoelektrische Vorrichtung oder ein keramischer Kondensator verwendbar ist.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur beschrieben, die aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und inneren Elektrodenschichten angeordnet ist.

Wie in den Fig. 7a bis 7d gezeigt wird eine Vielzahl von Druckabschnitten 21 einer inneren Elektrodenschicht gebildet, indem sie in dem Schritt der Fig. 7a auf einen Trägerfilm 20 gedruckt werden, wobei die Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht in dem Schritt der Fig. 7b getrocknet werden und ein großer Druckabschnitt 225 für eine dielektrische Schicht in dem Schritt der Fig. 7c über den getrockneten Druckabschnitten 21 der inneren Elektrodenschicht gebildet werden.

Wie in der Fig. 7d gezeigt wird nach dem Trocknen des großen Druckabschnitts 225 der Trägerfilm 20 entfernt, um eine ungesinterte Einheit einschließlich der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht und des Druckabschnitts der dielektrischen Schicht in der Größe herzustellen, die für eine keramische Stapelstruktur benötigt wird. Eine Vielzahl an ungesinterten Einheiten wird gestapelt, um einen ungesinterten Stapelkörper 9 zu bilden, der aus einem Stapel abwechselnder Schichten aus einer Vielzahl von Druckabschnitten 21 der inneren Elektrodenschicht und einer Vielzahl von Druckabschnitten 22 der dielektrischen Schicht angeordnet ist. Dieser ungesinterte Stapelkörper 9 wird gesintert, um eine keramische Stapelstruktur herzustellen (ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichungen Nr. 56-169315, 64-65832 und 2-288276).

Der große Druckabschnitt 225 für die dielektrische Schicht, der direkt nach dem Aufdrucken eine glatte Oberfläche hat, entwickelt, wie in Fig. 7d gezeigt, aufgrund des Zusammenziehens beim Trocknen Vertiefungen 220, die etwa einige µm tief sind.

Eine Vielzahl von Druckbereichen 22 der dielektrischen Schicht mit einer vertieften Oberfläche führen, wie in Fig. 8 gezeigt, unerwünschterweise zu einem ungesinterten Stapelkörper 9 mit Lücken 91 zwischen angrenzenden Druckabschnitten 22 der dielektrischen Schicht.

In dem Fall, in dem die Anzahl an gestapelten Druckabschnitten 22 der dielektrischen Schicht oder die Dicke jedes Druckabschnitts 22 der dielektrischen Schicht klein ist, können die Lücken 91 unter dem ausgeübten Druck aufgefüllt und vollständig verschlossen werden, wenn die Druckabschnitte 22 der dielektrischen Schicht gestapelt und in dem ungesinterten Stapelkörper 9 aneinander gepresst werden.

Eine aus einer keramischen Stapelstruktur zusammengesetzte piezoelektrische Vorrichtung hat kürzlich Anwendung als ein piezoelektrischer Schalter für ein Brennstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeugmotors gefunden. Für die piezoelektrische Vorrichtung für diese Anwendung ist es nötig, dass sie eine hohe Ausgabe und eine hohe Zuverlässigkeit hat. Ein häufig verwendetes Verfahren zur Sicherstellung einer hohen Ausgabe ist es, die Dicke der dielektrischen Schicht zu verringern und so viele wie mehrere hundert Schichten zu stapeln.

In dem Fall, in dem eine piezoelektrische Vorrichtung unter Verwendung des herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur hergestellt wird, macht es die Tatsache, dass die Anzahl der Druckabschnitte 22 der dielektrischen Schicht sehr groß ist, schwierig, alle Lücken 91 des ungesinterten Stapelkörpers 9 zu verschließen.

Sobald der ungesinterte Stapelkörper 9 in der Gegenwart der Lücken 91 gesintert wurde, kann das resultierende Produkt nichts anderes sein als eine keramische Stapelstruktur 95 mit Defekten 950, wie etwa Rissen oder Lücken hier und dort, wie in Fig. 9 gezeigt.

Des Weiteren kann die keramische Struktur 95 ungünstigerweise delaminiert sein.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik erzielt, und ihre Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur bereitzustellen, die nicht leicht reißt oder zwischen dielektrischen Schichten delaminiert wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur bereitgestellt, die aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Herstellen einer Vielzahl von Trägerfilmen;
Bilden eines Druckabschnitts der inneren Elektrodenschicht auf jedem der Trägerfilme;
Bilden eines Druckabschnitts der dielektrischen Schicht auf solch eine Weise, dass jeder der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht bedeckt wird;
Trocknen eines jeden Druckabschnitts der dielektrischen Schicht;
Bilden einer Überzugsschicht auf solch eine Weise, dass die Unebenheit der Oberfläche eines jeden Druckabschnitts der dielektrischen Schicht geglättet wird, wodurch eine ungesinterte Einheit einschließlich des Druckabschnitts der inneren Elektrodenschicht, des Druckabschnitts der dielektrischen Schicht und der Überzugsschicht gebildet wird;
Entfernen der ungesinterten Einheit von dem Trägerfilm;
Stapeln einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten zu einem ungesinterten Stapelkörper; und
Sintern des ungesinterten Stapelkörpers zu einer keramischen Stapelstruktur.

Als Nächstes werden der Arbeitsablauf und die Wirkung der Erfindung erläutert.

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung erzeugt das Verfahren zum Trocknen der Druckabschnitte der dielektrischen Schicht aufgrund des Zusammenziehens während des Trocknungsverfahrens wenigstens eine Oberflächenvertiefung. Die Überzugsschicht wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Vertiefung geglättet wird.

Im Ergebnis wird ein ungesinterte Stapelkörper, der keine Lücken hat, aus einem Stapel von Druckabschnitten der dielektrischen Schicht, die mit einer Überzugsschicht mit einer glatten Oberfläche bedeckt sind, angeordnet. Nach dem Sintern kann daher eine bessere keramische Stapelstruktur hergestellt werden, die nicht leicht reißt oder delaminiert wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur bereitgestellt, die aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Herstellen einer Vielzahl von Trägerfilmen;
Bilden einer Vielzahl von Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht auf jedem der Trägerfilme;
Bilden eines großen Druckabschnitts auf solch eine Weise, dass eine Vielzahl der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht bedeckt wird;
Trocknen des großen Druckabschnitts;
Bilden einer Überzugsschicht auf solch eine Weise, dass die Unebenheit der Oberfläche des großen Druckabschnitts geglättet wird;
Entfernen des großen Druckabschnitts mit den Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht und der Überzugsschicht von jedem der Trägerfilme;
Stanzen eines jeden der großen Druckabschnitte, wodurch eine ungesinterte Einheit einschließlich des Druckabschnitts der inneren Elektrodenschicht, des dielektrischen Druckabschnitts und der Überzugsschicht hergestellt wird;
Stanzen der ungesinterten Einheit, während zur gleichen Zeit die gestanzte ungesinterte Einheit unter Druck auf eine weitere ungesinterte Einheit gelegt wird, wobei dieser Schritt wiederholt wird, so dass ein ungesinterter Stapelkörper gebildet wird; und
Sintern des ungesinterten Stapelkörpers zu einer keramischen Stapelstruktur (Fig. 6).

Während des Stanzens und Stapelns einer Vielzahl von ungesinterten Einheiten durch das Herstellungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die kleine Unebenheit wie etwa Vertiefungen, die auf der Überzugsschicht verbleiben, geglättet und korrigiert. Da die Überzugsschicht auf diese Weise verbunden werden kann, während ihre Oberfläche in einem sehr flachen Zustand ist, können die in dem ungesinterten Stapelkörper gebildeten Lücken oder dergleichen weiter verringert werden.

Zudem entwickelt der ungesinterte Stapelkörper, der keine Lücken hat, beim Sintern eine sehr geringe innere Spannung, und ist daher noch schwieriger zu delaminieren.

Im Hinblick auf die Tatsache, dass der Stanzschritt gleichzeitig mit dem Stapelschritt durchgeführt werden kann, ist des Weiteren die benötigte Herstellungszeit kürzer als in dem Fall, in dem die Stanz- und Stapelschritte getrennt voneinander durchgeführt werden. Zudem wird kein Schritt der Druckbefestigung der ungesinterten Einheiten benötigt, was zu einer verbesserten Effizienz des Herstellungsverfahrens beiträgt.

Die ungesinterten Einheiten können entweder vor oder nach dem Trocknen der Überzugsschichten oder der Druckabschnitte der dielektrischen Schicht gestanzt und unter Druck gestapelt werden.

In jedem Fall kann die innere Spannung des ungesinterten Stapelkörpers so stark verringert werden, dass die Delaminierung beim Sintern schwieriger wird.

Wie vorstehend beschrieben, hat das Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die zusätzlichen Arbeitsabläufe und Wirkungen, die von jenen des ersten Aspekts der Erfindung verschieden sind.

Es wird daher verstanden werden, dass gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur bereitgestellt wird, die nicht leicht reißt noch zwischen den elektrischen Schichten leicht delaminiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung einer keramischen Stapelstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 2a bis 2f sind Diagramme zur Erläuterung der Schritte zur Herstellung eines ungesinterten Stapelkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines ungesinterten keramischen Stapelkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 4 ist ein Diagramm, um zu erläutern, dass ein Druckabschnitt der inneren Elektrodenschicht unter Verwendung einer Druckmaske und ein großer Druckabschnitt unter Verwendung einer Auftragungsmaschine auf einem Trägerfilm gebildet wird.
Die Fig. 5 ist ein Diagramm, um zu erläutern, dass ein Druckabschnitt der inneren Elektrodenschicht unter Verwendung einer Strahldüse und ein großer Druckabschnitt unter Verwendung einer Auftragungsmaschine auf einem Trägerfilm gebildet wird.
Die Fig. 6 ist ein Diagramm, um zu erläutern, dass gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Stanzschritt gleichzeitig mit dem Stapelschritt durchgeführt wird.
Die Fig. 7a bis 7d sind Diagramme zur Erläuterung des herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines ungesinterten Stapelkörpers.
Die Fig. 8 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen ungesinterten Stapelkörpers.
Die Fig. 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer herkömmlichen keramischen Stapelstruktur mit Defekten.
In dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Aspekt der Erfindung wird die keramische Stapelstruktur als eine piezoelektrische Vorrichtung verwendet. In diesem Fall kann ein Material mit piezoelektrischem Effekt als eine dielektrische Schicht verwendet werden. Zudem ist die Überzugsschicht, die nach dem Sintern einen Teil der dielektrischen Schicht bildet, bevorzugt aus dem gleichen Material wie der Druckabschnitt der dielektrischen Schicht gebildet. Selbst in dem Fall, in dem die Überzugsschicht und die dielektrische Schicht aus dem gleichen Material gebildet sind, kann nach dem Sintern eine Grenze zwischen ihnen beobachtet werden.
Um die Produktionseffizienz in dem ersten Aspekt der Erfindung zu verbessern, ist es zudem möglich, einen großen Trägerfilm mit einer Vielzahl von Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht bereitzustellen, die jeweils einen Druckabschnitt der dielektrischen Schicht und eine Überzugsschicht haben, und danach werden diese Abschnitte zu einer ungesinterten Einheit mit der zweckmäßigen Größe verarbeitet, wodurch ein ungesinterter Stapelkörper gebildet wird.
Jetzt werden die Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.

Ausführungsformen

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist eine keramische Stapelstruktur 1 aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten 12 und innerer Elektrodenschichten 11 hergestellt. Wie in den Fig. 2a bis 2f gezeigt wird zuerst ein Trägerfilm 20 hergestellt, und eine Vielzahl von Druckabschnitten 21 der inneren Elektrode wird auf dem Trägerfilm 20 gebildet. Dann wird ein großer Druckabschnitt 225 auf solch eine Weise gebildet, dass die Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht bedeckt werden. Nach dem Trocknen des großen Druckabschnitts 225 wird eine Überzugsschicht 23 auf solch eine Weise gebildet, dass die Unebenheit der Oberfläche des großen Druckabschnitts 225 geglättet wird. Danach wird der große Druckabschnitt 225 von dem Trägerfilm 20 entfernt und gestanzt, um eine ungesinterte Einheit 200 herzustellen. Die ungesinterte Einheit 200 wird, während sie gestanzt wird, gestapelt und unter Druck auf einer weiteren ungesinterten Einheit 2 befestigt. Dieses Verfahren wird wiederholt, um einen ungesinterten Stapelkörper 2 herzustellen. Dieser ungesinterte Stapelkörper 2 wird gesintert, um eine keramische Stapelstruktur 1 herzustellen.
Die keramische Stapelstruktur 1 gemäß dieser Ausführungsform wird nachstehend im Detail erläutert.
Die keramische Stapelstruktur 1 gemäß dieser Erfindung bildet eine stapelartige piezoelektrische Vorrichtung für den piezoelektrischen Schalter, der in dem Brennstoffeinspritzsystem des Kraftfahrzeugmotors verwendet wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die keramische Stapelstruktur 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten 12, die aus Bleizirkonattitanat (PZT) gebildet ist, das ein piezoelektrisches Material darstellt, und innerer Elektrodenschichten 11 aus einer Silber-Palladium- Legierung. Die Oberfläche der dielektrischen Schicht 12, d. h. der Abschnitt der dielektrischen Schicht 12, der mit der angrenzenden inneren Elektrode 11 in Kontakt steht, bildet eine Überzugsschicht, die in Fig. 1 nicht gezeigt ist. In der keramischen Stapelstruktur 1, die eine piezoelektrische Vorrichtung bildet, fungiert die Überzugsschicht als ein Teil der dielektrischen Schicht 12.
Die Endoberfläche 110 der inneren Elektrodenschicht 11 liegt für jede andere dielektrische Schicht 12 gegenüber der seitlichen Oberfläche 101 oder 102 der keramischen Stapelstruktur 1 bloß. Seitliche Elektroden 14 werden gebildet, um die elektrische Leitung zwischen den Endoberflächen 110 der inneren Elektrodenschichten 11 sicherzustellen. Des Weiteren ist ein Führungsabschnitt 141 mittels einer leitfähigen Paste 140 mit jeder seitlichen Elektrode 14 verbunden. Diese Leitabschnitte 141 sind mit einer nicht gezeigten äußeren Energieversorgung verbunden, von der die inneren Elektrodenschichten 11 mit Energie versorgt werden.
Die Dicke der dielektrischen Schicht 12 beträgt 100 µm und die der inneren Elektrodenschicht 11 5 µm. Um das Verständnis jeder Zeichnung zu erleichtern, schließt der Stapel eine kleinere Anzahl der dielektrischen Schichten 12 und der inneren Elektrodenschichten 11 als in tatsächlichen Fällen ein. Die keramische Stapelstruktur 1 gemäß dieser Ausführungsform ist jedoch tatsächlich aus so vielen wie 500 dielektrischen Schichten im Stapel angeordnet.
Die oberste und die unterste Schicht der keramischen Stapelstruktur 1 sind Scheinschichten, die so angepasst sind, dass sie sich nicht ausdehnen oder zusammenziehen, wenn sie mit Energie versorgt werden, aber sie haben die gleiche Zusammensetzung wie die dielektrischen Schichten 12. Nichtsdestoweniger haben diese Schichten die innere Elektrodenschicht 11 nur auf einer Seite (oder haben keine innere Elektrodenschicht 11), und daher kann an sie keine Spannung angelegt werden.
In der keramischen Stapelstruktur 1 gemäß dieser Ausführungsform hat die dielektrische Schicht 12 einen ringförmigen Querschnitt (Fig. 6). Allerdings ist die Gestalt des Schnitts der keramischen Stapelstruktur 1 selbstverständlich nicht auf einen Kreis beschränkt, sondern kann gemäß den Anwendungen und den Bedingungen der Verwendung modifiziert werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der keramischen Stapelstruktur 1 gemäß dieser Ausführungsform im Detail erläutert.
Tausend Gramm eines Materials für die dielektrischen Schichten und die Überzugsschichten aus PZT mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 µm werden hergestellt.
Vierzig Gramm eines PVB-Bindemittels (Polyvinylbutyral) werden zu dem Material zugegeben, um eine Aufschlämmung für die dielektrischen und die Überzugsschichten herzustellen.
Es wird ein Elektrodenmaterial 60 hergestellt, das 70 Gewichtsprozent Silber und 30 Gewichtsprozent Palladium enthält, wobei 40 Gewichtsprozent übliches Material hinzugegeben werden. Das zur Herstellung dieser Aufschlämmung für die dielektrischen und die Überzugsschichten verwendete übliche Material ist PZT. Dieses Material wird unter Verwendung des Bindemittels in einer Pastenform hergestellt, um die Aufschlämmung für die inneren Elektrodenschichten zu erhalten.
Zudem wird ein Trägerfilm hergestellt, der aus mit Silicon überzogenem Polyethylenterephthalat besteht.
Wie in Fig. 4 gezeigt wird der Trägerfilm 20 auf einer Fördereinrichtung 4 mit einer Führung 42, die zwischen zwei Walzen 41 und 43 angeordnet ist, angeordnet. Eine Druckmaske 3, auf die die Aufschlämmung für die inneren Elektrodenschichten aufgebracht ist, wird auf dem Trägerfilm 20 angeordnet. Die Druckmaske 3 schließt einen Rahmen 30 und ein in den Rahmen 30 eingespanntes Sieb 31 ein. Das Sieb 31 hat eine Vielzahl von Drucklöchern 32 zum Auftropfen der Aufschlämmung in der Form der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht.
Die Aufschlämmung wird von der Druckmaske 3 auf den Trägerfilm 20 aufgetropft, wodurch eine Vielzahl der Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht in einer vorbestimmten Gestalt gebildet werden.
Alternativ wird, wie in Fig. 5 gezeigt, der Trägerfilm 20 auf der Fördereinrichtung 4 mit der Führung 42, die zwischen die zwei Walzen 41 und 43 eingesetzt ist, angeordnet. Eine Strahldüse 34, die so angepasst ist, dass sie die Aufschlämmung für die inneren Elektrodenschichten ausstößt, wird auf dem Trägerfilm 20 angeordnet. Somit wird die Aufschlämmung für die inneren Elektrodenschichten von der Strahldüse 34 ausgestoßen, um eine Vielzahl der Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht in einer vorbestimmten Gestalt zu bilden.
Durch Verwendung von einem der in Fig. 4 oder 5 gezeigten Verfahren wird eine Vielzahl der Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht auf dem Trägerfilm 20 in dem in der Fig. 2a gezeigten Zustand gebildet. Die Dicke der Druckerabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht wird, wie in Fig. 2b gezeigt, durch das Trocknen und Zusammenziehen verringert.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird als Nächstes die Aufschlämmung für die dielektrischen Schichten durch eine Auftragungsmaschine 35 auf solch eine Weise aufgebracht, dass eine Vielzahl der Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht, die getrocknet wurden, bedeckt wird. Wie in Fig. 2c gezeigt wird auf diese Weise ein großer Druckabschnitt 225 auf dem Trägerfilm 20 gebildet.
Obwohl die Fig. 4 und 5 einen Fall zeigen, in dem der große Druckabschnitt 225 unter Verwendung der Auftragungsmaschine 35 gebildet wird, kann der große Druckabschnitt 225 alternativ unter Verwendung eines Doktorblatts (doctor blade) gebildet werden (nicht gezeigt).
Als nächster Schritt wird der große Druckabschnitt 225 getrocknet. Im Ergebnis wird durch das Trocknen und Zusammenziehen eine Vielzahl von Vertiefungen 225 auf der Oberfläche des großen Druckabschnitts gebildet, wie in Fig. 2d gezeigt.
Wie in Fig. 2e gezeigt wird danach eine Überzugsschicht 23 unter Verwendung der Aufschlämmung für die Überzugsschicht mit dem Doktorblatt gebildet.
Die Überzugsschicht 23 wird auf solch eine Weise gebildet, dass sie die Vertiefungen auf der Oberfläche des großen Druckabschnitts 225 glättet, und hat somit im Wesentlichen eine flache Oberfläche mit sehr geringer Unebenheit.
Wie in Fig. 2f gezeigt wird dann der Trägerfilm 20 von der entgegengesetzten Oberfläche des großen Druckabschnitts 225 und der Druckabschnitte 21 der inneren Elektrodenschicht abgetrennt.
Wie in Fig. 6 gezeigt wird der große Druckabschnitt 225 zu einer Stanz-Stapelvorrichtung 5 befördert.
Wie in Fig. 6 gezeigt schließt die Stanz-Stapelvorrichtung 5 eine Stanzeinheit 51, eine Positionierungseinheit 52 und eine Trägereinheit 53 ein. Die Stanzeinheit 51 und die Trägereinheit 53 werden auf der gleiche Achse angeordnet. Die Positionierungseinheit 52 mit einem Fenster 520 wird zwischen der Stanzeinheit 51 und der Trägereinheit 53 angeordnet. Das Fenster 520 der Positionierungseinheit 52 hat die gleiche Gestalt wie die ungesinterte Einheit 200, die durch Stanzen des großen Druckabschnitts 225 gebildet wird (das Fenster 520 ist etwas größer als die ungesinterte Einheit 200, die durch das Fenster 520 auf die Trägereinheit 53 fällt).
Speziell wird der große Druckabschnitt 225 in die Stanz- Stapelvorrichtung 5 eingeführt und in Position angeordnet.
In diesem Zustand wird die Stanzeinheit 51 in der Zeichnung abwärts bewegt, so dass die ungesinterte Einheit 200 durch die große Druckeinheit 225 gestanzt wird. Eine zweite ungesinterte Einheit 200 wird unter der Stanzeinheit 200 durch den Trägerabschnitt 53 geträgert. Die gesinterte Einheit 200, die gestanzt wurde, wird unter Druck durch die Stanzeinheit durch das Loch 520 der Positionierungseinheit 52 auf der zweiten gesinterten Einheit 200 gestapelt. Im Ergebnis werden die gesinterten Abschnittseinheiten 200 unter Druck einer auf der anderen dicht gestapelt.
Durch Wiederholen dieses Verfahrens werden die gesinterten Einheiten 200 gestapelt, während sie gleichzeitig gestanzt werden, wodurch ein ungesinterter Stapelkörper 2 mit einer vorbestimmten Anzahl an Schichten hergestellt wird.
Der Druckabschnitt für die Scheinschicht 29, die dem großen Druckabschnitt 225 ähnlich ist, wird als ein Komponententeil angeordnet, das die oberste und die unterste Schicht des ungesinterten Stapelkörpers 2 bildet.
Wie in Fig. 3 gezeigt entwickelt der so hergestellte ungesinterte Stapelkörper 2 keine Lücke zwischen den Schichten. Der ungesinterte Stapelkörper 2 wird für zwei Stunden bei 1000°C gesintert, wodurch eine keramische Stapelstruktur 1 hergestellt wird. Dann werden die seitlichen Elektroden 14, die Führungsabschnitte 141, etc. aufgesetzt.
Der Arbeitsablauf und die Wirkungen dieser Ausführungsform werden erläutert.
Sobald der große Druckabschnitt 225 getrocknet ist, entwickelt sich auf seiner Oberfläche aufgrund des Zusammenziehens eine Vielzahl von Vertiefungen 220. Eine Überzugsschicht 23 wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Vertiefungen 220 geglättet werden.
Die aus dem großen Druckabschnitt 225 mit der Überzugsschicht 23 hergestellte ungesinterte Einheit 200 hat daher eine flache Oberfläche, und der ungesinterte Stapelkörper 2 mit einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten 200 im Stapel entwickelt keine Lücke zwischen den Druckabschnitten 22 der dielektrischen Schicht. Durch Sintern des ungesinterten Stapelkörpers 2 ist es daher möglich, eine bessere keramische Stapelstruktur 1 herzustellen, die weder reißt noch delaminiert wird.
Zudem wird bei dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform, in dem der Stanzschritt und der Stapelschritt gleichzeitig ausgeführt werden, die Unebenheit wie etwa kleine Vertiefungen, die auf der Überzugsschicht 23 nach dem Stanzen und Stapeln verbleiben, korrigiert, indem sie unter dem Stapeldruck geglättet wird. Daher werden die in dem ungesinterten Stapelkörper 2 entwickelten Lücken etc. in ihrer Größe weiter verringert.
Die Tatsache, dass der Stapelschritt gleichzeitig mit dem Stanzschritt durchgeführt wird, macht es des Weiteren möglich, die Herstellungszeit mehr zu verkürzen als in dem Fall, in dem der Stanzschritt und der Stapelschritt getrennt voneinander durchgeführt werden. Zudem wird der Schritt, in dem die ungesinterten Einheiten 200 unter Druck aneinander angebracht werden, beseitigt, was zu einer verbesserten Effizienz des Herstellungsverfahrens beiträgt.
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß dieser Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung der keramischen Stapelstruktur 1 bereitgestellt, in der die dielektrischen Schichten 12 nicht leicht reißen oder delaminiert werden.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird der Stanzschritt abwärts durchgeführt. Alternativ kann der Stanzschritt unter Verwendung einer Vorrichtung wie etwa eines Halters, der über dem großen Druckabschnitt 225 angeordnet ist, aufwärts durchgeführt werden, so dass die gestanzten ungesinterten Einheiten unter Druck gestapelt und aneinander angebracht werden können.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur mit dielektrischen Schichten offenbart, die nicht leicht reißen oder delaminiert werden. Bei der Herstellung einer keramischen Stapelstruktur mit einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten wird ein Trägerfilm (20) hergestellt, und eine Vielzahl an Druckabschnitten (21) der inneren Elektrode wird gebildet. Ein großer Druckabschnitt (225) wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Druckabschnitte (21) der inneren Elektrode bedeckt werden. Der große Druckabschnitt (225) wird getrocknet und eine Überzugsschicht (23) wird auf solch eine Weise gebildet, dass die Unebenheit der Oberfläche des großen Druckabschnitts (225) glättet wird. Der große Druckabschnitt (225) wird von dem Trägerfilm (20) entfernt und gestanzt, um eine ungesinterte Einheit herzustellen. Die ungesinterte Einheit wird gestanzt, während gleichzeitig die spezielle ungesinterte Einheit unter Druck auf einer weiteren ungesinterten Einheit gestapelt und an diese angebracht wird. Dieses Verfahren wird wiederholt, um einen ungesinterten Stapelkörper einschließlich einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten herzustellen. Der ungesinterte Stapelkörper wird zu einer keramischen Stapelstruktur gesintert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur, die aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Herstellen eines Trägerfilms;
Bilden einer Vielzahl von Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht auf dem Trägerfilm;
Bilden eines Druckabschnitts der dielektrischen Schicht auf solch eine Weise, dass die Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht bedeckt werden;
Trocknen des Druckabschnitts der dielektrischen Schicht;
Bilden einer Überzugsschicht auf solch eine Weise, dass die Unebenheit der Oberfläche des Druckabschnitts der dielektrischen Schicht geglättet wird, wodurch eine ungesinterte Einheit einschließlich der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht, des Druckabschnitts der dielektrischen Schicht und der Überzugsschicht gebildet wird;
Entfernen der ungesinterten Einheit von dem Trägerfilm;
Stapeln einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten zu einem ungesinterten Stapelkörper; und
Sintern des ungesinterten Stapelkörpers zu einer keramischen Stapelstruktur.

2. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur, die aus einer Vielzahl abwechselnd aufeinander gestapelter dielektrischer Schichten und innerer Elektrodenschichten angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Herstellen eines Trägerfilms;
Bilden einer Vielzahl von Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht auf dem Trägerfilm;
Bilden eines großen Druckabschnitts auf solch eine Weise, dass eine Vielzahl der Druckabschnitte der inneren Elektrodenschicht bedeckt wird;
Trocknen des großen Druckabschnitts;
Bilden einer Überzugsschicht auf solch eine Weise, dass die Unebenheit der Oberfläche des großen Druckabschnitts geglättet wird;
Entfernen des Druckabschnitts mit den Druckabschnitten der inneren Elektrodenschicht und der Überzugsschicht von dem Trägerfilm;
Stanzen des großen Druckabschnitts, um dadurch eine ungesinterte Einheit einschließlich des Druckabschnitts der inneren Elektrodenschicht, eines dielektrischen Druckabschnitts und der Überzugsschicht herzustellen;
Stanzen der ungesinterten Einheit, während gleichzeitig die ungesinterte Einheit unter Druck auf einer weiteren ungesinterten Einheit angebracht wird, wobei der Schritt wiederholt wird, um dadurch einen ungesinterten Stapelkörper einschließlich einer Vielzahl der ungesinterten Einheiten zu bilden; und
Sintern des ungesinterten Stapelkörpers zu einer keramischen Stapelstruktur.

4. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Stapelstruktur nach Anspruch 3, wobei die dielektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material gebildet sind.