JP4639801B2 - セラミック板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄いシート状のセラミック板及び、その製造方法に関する。

従来、例えば、板厚の薄いシート状のセラミック板を製造するには、セラミックス原料よりなるセラミックスシートを焼成して薄いシート状のセラミック板を製造していた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来のセラミック板の製造方法および、この製造方法により得られたセラミック板では、次のような問題がある。すなわち、上記シート片を焼成して得られた上記セラミック板では、焼成時に反りや表面の波うち等が生じ易く、その平面度を十分に確保できない場合がある。それ故、上記の製造方法では、薄く大面積のセラミック板を作製することが容易ではなかった。

特開平１０−２１８６７２号公報

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、薄いシート状のセラミック板を効率良く製造する方法及び、この製造方法によって得られる平面度の高いセラミック板を提供しようとするものである。

第１の発明は、セラミックス原料を焼成してなる薄いシート状のセラミック板の製造方法において、
セラミックス原料よりなるグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
上記グリーンシートの表面のうち、シート片を打ち抜くための打ち抜き領域に、焼成により焼失すると共にカーボン粒子又は炭化有機物粒子の少なくともいずれかを有する焼失材料を含む分離材料を配設する分離材料配設工程と、
上記グリーンシートから上記打ち抜き領域を打ち抜いて上記シート片を得る打ち抜き工程と、
打ち抜いた上記シート片を積層して上記中間積層体を形成する積層工程と、
積層方向の荷重を作用しながら上記中間積層体を焼成して、セラミック層が積層された上記焼成積層体を得る焼成工程と、
上記焼成積層体を構成する上記各セラミック層を分離して、上記セラミック板を得る分離工程とを行い、
上記焼成工程では、焼成の初期段階において上記分離材料中の上記焼失材料が焼失するのに必要な酸素を不足させ、かつ、上記焼成工程終了後には、上記分離材料中の上記焼失材料が焼失していることを特徴とするセラミック板の製造方法にある（請求項１）。

上記第１の発明のセラミック板の製造方法における上記分離材料配設工程では、上記グリーンシートの表面の上記打ち抜き領域に、焼成により焼失する焼失材料を含む分離材料を配設する。そして、上記打ち抜き工程及び上記積層工程により上記シート片を積層した上記中間積層体を形成する。その後、上記焼成工程では、上記中間積層体を焼成して、セラミック層が積層された上記焼成積層体を得る。

上記のように、上記中間積層体として上記シート片を積層し、その後の焼成により上記焼成積層体を形成すれば、積層した各シート片に反り等を生じることなく、平面度の高い上記各セラミック層を得ることができる。積層された状態の各セラミック層は、積層した他のセラミック層から拘束され、これらと無関係に反り等を生じることができないからである。

さらに、上記焼成積層体では、焼成により、隣接して積層した上記シート片の間に積層された上記分離材料中の上記焼失材料が焼失している。そのため、上記分離工程では、上記焼成積層体を構成する上記各セラミック層を比較的容易に分離でき、上記セラミック板を得ることができる。そしてこのように、上記焼成積層体を分離して得た上記セラミック板は、反りや面の波うち等のほとんどない優れた品質のものとなる。

加えて、上記第１の発明のように、上記シート片を多数積層した上記中間積層体を焼成して上記焼成積層体を作製すれば、該焼成積層体中で、上記セラミック板となる上記セラミック層を多数、同時に焼成することができる。そして、その後に上記分離工程を実施すれば、一度に多数枚の上記セラミック板を効率良く製造できる。

以上のように、上記第１の発明のセラミック板の製造方法は、平面度の高い、優れた品質の薄いシート状のセラミック板を、極めて効率良く製造し得るものである。

第２の発明は、請求項１〜９のいずれか１項のセラミック板の製造方法に基づいて得られたセラミック板にある（請求項１０）。

上記第２の発明のセラミック板は、上記第１の発明のセラミック板の製造方法を利用して製造したものである。そのため、このセラミック板は、反りや、面の波うち等の少ない優れた品質のものである。

上記第１の発明において、上記分離材料配設工程では、上記打ち抜き領域に、上記分離材料よりなる複数のミニブロックを互いに間隙を設けて配設することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記複数のミニブロックは、膜厚のばらつきが小さく、高い膜厚精度を得ることができる。即ち、上記分離材料を上記複数のミニブロックとして配設することにより、上記打ち抜き領域全面に上記分離材料を配設する場合よりも、膜厚の制御が容易となり、膜厚の均一性を高めることができる。そのため、上記シート片の積層精度を向上させることができ、得られる上記セラミック板は、より平面度の高い優れた品質のものとなる。

また、上記複数のミニブロックの間に間隙を設けることにより、上記分離工程において、上記焼成積層体から上記各セラミック層を分離することがさらに容易となる。そのため、上記セラミック板の製造効率の向上を図ることができる。
さらに、上記焼成工程の前に脱脂工程を行う場合、上記間隙により、その脱脂工程を効率よく行うことができる。ここで、脱脂工程とは、上記グリーンシートに含まれる樹脂等よりなるバインダーを加熱によってガス化して除去する工程である。つまり、上記間隙により、ガス化させた上記バインダーを効率よく外部に放出することができると共に、より確実に除去することができる。そのため、製造効率及び品質の向上を図ることができる。

また、上記複数のミニブロックを規則正しく配設することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記に示した上記セラミック板の品質及び製造効率をさらに向上させることができる。
また、上記複数のミニブロックは、形状及び面積が同じであることがより好ましい。
この場合には、上記の効果をより一層向上させることができる。
なお、必要に応じて上記ミニブロックの配列をランダムにしたり、形状及び面積を異ならせたりしてもよい。

また、上記セラミックス原料は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃））、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃））、ＢａＴｉＯ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂及びＺｎＯのうちの少なくともいずれかを有してなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記セラミックス原料よりなる上記セラミック板は、焼成時に面反り等を生じやすいため、上記第１の発明による作用効果が特に有効となる。

また、上記分離材料は、上記焼失材料のみからなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記焼失材料のみよりなる上記分離材料は、上記焼成により得られた上記セラミック層の層間から完全に近く焼失するため、上記焼成積層体を簡単に分離でき、上記セラミック板を得ることができる。

また、上記分離材料は、上記セラミックス原料中に上記焼失材料を分散してなるものであることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記セラミックス原料中に上記焼失材料を分散した上記分離材料によれば、焼成により、上記セラミック層の間に、セラミックス材料よりなる多孔質層が積層された上記焼成積層体を形成できる。すなわち、上記焼成積層体は、隣接して積層された上記セラミックス層が、すかすかで脆い上記多孔質層により接合されたものである。それ故、上記焼成積層体は、一定の強度を確保し、その取り扱いが容易なものになる。

また、１００重量％の上記分離材料中には、１０重量％〜５０重量％の上記焼失材料が含有されていることが好ましい（請求項７）。
上記のごとく、上記分離材料中の上記焼失材料の含有比率を上記の範囲とすれば、上記焼成積層体の強度を適切にでき、該焼成積層体の取り扱いのし易さと、上記セラミック板への分離のし易さとを両立することができる。

また、上記焼失材料は、カーボン粒子又は炭化有機物粒子の少なくともいずれかを有する。
この場合には、上記焼成工程により上記焼成積層体を得ると同時に、上記焼失材料を適切に焼失させることができる。すなわち、上記分離材料に含有させる上記カーボン粒子又は上記炭化有機物粒子、その他バインダー、分散剤、可塑剤、溶剤、油脂等はいずれも、上記シート片をなす上記セラミックス原料の焼結開始温度よりも焼失あるいは蒸発温度が低い。そのため、通常、上記分離材料は、上記セラミックス原料が焼結を開始する前に焼失又は蒸発する。しかし、焼成の初期段階において少し酸素不足にすることで、上記分離材料中のカーボン粒子又は炭化有機物粒子が残留し、上記中間積層体の形状を維持しながら上記中間積層体の粒子間を保持することができるため、形状精度高く上記焼成積層体を得ることができる。
なお、上記炭化有機物粒子は、樹脂粒子又はパウダー状の有機物粒子等を炭化させたものである。そのため、上記焼失材料を上記炭化有機物粒子より構成した場合には、該焼失材料を低コストで供給でき、上記セラミック板の製造コストを抑制することができる。

また、上記分離工程では、上記焼成積層体に超音波振動を作用して上記各セラミック層を分離することが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記超音波振動により、上記焼成積層体における隣接して積層された上記セラミック層の間の接合構造を破壊して、優れた品質の上記セラミック板を得ることができる。なお、超音波振動を利用して上記セラミック板を得る方法のほか、ウォータージェット、バイブレータ、ショットブラスト等を利用して上記セラミック板を得ることもできる。

また、上記セラミック板の板厚は、３０μｍ〜２５０μｍであって、かつ、面積が９ｍｍ²以上９００ｍｍ²以下であることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記セラミック板の板厚が薄く、反り等を生じ易いため、上記第１の発明のセラミック板の製造方法が特に有効となる。

また、上記焼成工程では、積層方向の荷重を作用しながら上記中間積層体を焼成する。
この場合には、上記中間積層体として積層した上記シート片の平面度を高く維持しながら、これを焼成して、平面度の高い上記セラミック層が積層された焼成積層体を得ることができる。そして、この焼成積層体によれば、上記セラミック板の平面度をさらに向上することができる。

上記第２の発明において、上記セラミック板は、その板厚が３０μｍ〜２５０μｍであって、かつ、面積が９ｍｍ²以上９００ｍｍ²以下であることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、上記の薄く大面積のセラミック板を利用して、例えば、小型かつ高性能の電子部品等を実現することができる。

（実施例１）
本例は、セラミック板１を製造する方法及び、この製造方法により得られたセラミック板１に関する例である。この内容について、図１〜図１１を用いて説明する。
本例は、セラミックス原料３１１を焼成してなる薄いシート状のセラミック板１の製造方法に関する。
本例のセラミック板１の製造方法では、セラミックス原料３１１よりなるグリーンシート５０を形成するグリーンシート形成工程（図１）と、グリーンシート５０の表面のうち、シート片３１を打ち抜くための打ち抜き領域３１０に、焼成により焼失する焼失材料を含む分離材料３１２を配設する分離材料配設工程（図１）と、グリーンシート５０から打ち抜き領域３１０を打ち抜いてシート片３１を得る打ち抜き工程（図２）と、打ち抜いたシート片３１を積層して中間積層体３０を形成する積層工程（図５）と、中間積層体３０を焼成して、セラミック層１１が積層された焼成積層体１０を得る焼成工程（図８）と、焼成積層体１０を構成する各セラミック層１１を分離して、セラミック板１を得る分離工程（図９）とを行う。
以下に、この内容について詳しく説明する。

まず、本例で製造するセラミック板１（図９）は、セラミックス材料からなる面積５２ｍｍ²（直径８．５ｍｍ）、厚さ８０μｍの樽形状のものである。なお、本例のセラミック板１の製造方法によれば、本例の樽形状のほか、円形状や、矩形状や、多角形状など、さまざまな形状のものを製造することができる。すなわち、中間積層体３０の断面形状を、製造するセラミック板１の形状に設定すれば良い。
さらに、本例のセラミック板１の製造方法によれば、面積９ｍｍ²〜９００ｍｍ²（円形の場合には、直径３ｍｍ〜３０ｍｍ）であって、板厚３０μｍ〜２５０μｍのセラミック板１を精度良く、かつ、効率高く製造することができる。

本例のセラミック板１の製造方法では、まず、グリーンシート形成工程を実施する。この工程では、まず、圧電素子材料であるスラリーをシート状に延ばしたグリーンシート５０（図１）を作製する。ここで、スラリーとは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスになるセラミックス原料３１１中に、バインダーと微量の可塑剤及び消泡剤を添加した後、有機溶媒中に分散したものである。

本例のグリーンシート形成工程では、ドクターブレード法によってスラリーをキャリアフィルム５１（図１）上に塗布し、厚さ１００μｍのグリーンシート５０を生成した。なお、スラリーからグリーンシート５０を生成する方法としては、本例のドクターブレード法の他、押出成形法その他種々の方法を採用することができる。

次に、上記分離材料配設工程では、図１に示すごとく、グリーンシート５０の打ち抜き領域３１０に、その後の焼成により焼失する焼失材料を含む分離材料３１２をスクリーン印刷により配設する。なお、本例では、上記焼失材料としては、熱変形が少なく焼成積層体１０の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子３１２ａ（図７）を含む材料を用い、この焼失材料のみにより分離材料３１２を構成した。

なおここで、本例の分離材料３１２の製法について説明する。本例では、可塑材としてのテレピネオール中に接着材としてのＰＶＢ（電気化学社製）を混入したものを、撹拌脱泡機を利用して２分間撹拌した。その後、ＰＶＢが完全に溶解するまで放置し、さらに、カーボン粉と分散材としてのＳＰＡＮ８５（和光純薬社製）を添加して１分間、再撹拌して上記分離材料３１２を得た。

また、カーボン粒子３１２ａを含む焼失材料よりなる本例の分離材料３１２に代えて、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることができる。ここで、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料や、コーンや大豆や小麦等を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。特に、コーンや大豆や小麦等を用いれば、環境にとって優しい自然の材料を用いて、本例のセラミック板１を製造することができる。

次に、本例では、図２に示すごとく、上記打ち抜き工程と上記積層工程とを同時進行できるように構成した打ち抜き積層装置６を用いて、シート片３１の打ち抜きと積層とを同時に実施する。ここでは、同図に示すごとく、グリーンシート５０からシート片３１を打ち抜いて、順次、積層していき中間積層体３０（図５、図６）を作製する。

ここで、本例の打ち抜き積層装置６の構成及び動作について説明する。打ち抜き積層装置６は、同図に示すごとく、シート片３１の打ち抜きと、積層とを並行して実施できるよう構成された装置である。この打ち抜き積層装置６は、グリーンシート５０からシート片３１を打ち抜くトムソン刃６１を備えてなり、シート片３１を積層したシート積層体２０を内部に収容するトムソン型６２と、グリーンシート５０を保持するキャリアフィルム５１を載置する載置台６３とを有する装置である。
本例のトムソン型６２は、載置台６３側の先端にトムソン刃６１を備えた略円筒状の筒部６２１と、該筒部６２１内で積層したシート積層体２０の積層高さに応じて進退するよう構成した積層ウェイト６２２とを有してなる。

この積層ウェイト６２２は、図２に示すごとく、真空ポンプ（図示略）から延設されたチューブを接続する吸引ポート６２２ａを有してなる。そして、積層ウェイト６２２の外表面のうち筒部６２１内に露出する積層吸着面６２２ｂには、吸引ポート６２２ａに連通する吸着口が開口している。そして、トムソン型６２は、シート積層体２０の積層端面を積層吸着面６２２ｂに吸着して、筒部６２１内にシート積層体２０を保持するように構成してある。

載置台６３は、グリーンシート５０を保持したキャリアフィルム５１を載置して保持するように構成してある。そして、本例の打ち抜き積層装置６は、図示しない送り機構によって、載置台６３に載置したキャリアフィルム５１を送出し、シート片３１を順次、打ち抜くように構成してある。さらに、本例の載置台６３は、図示しない真空ポンプに接続された吸引ポート６３１を有してなる。載置台６３は、その載置面６３２に、吸引ポート６３１に連通する吸着口を有しており、載置したキャリアフィルム５１を吸着して保持する。

さらに、打ち抜き積層装置６は、図３に示すごとく、トムソン型６２がストロークして載置台６３に最も接近した時に、トムソン刃６１の刃先端とキャリアフィルム５１の表面とが、グリーンシート５０の厚さの５〜１０％に相当するわずかな隙間ｔを空けた状態となるようにしてある。これにより、打ち抜き積層装置６では、トムソン刃６１により、キャリアフィルム５１に保持されたグリーンシート５０から、シート片３１のみを確実に打ち抜くことができる。

ここで、本例のトムソン型６２は、図４に示すごとく、形成するシート積層体２０より内径が大きい筒部６２１を有してなる。そして、このトムソン型６２は、載置台６３に近づくにつれて縮径するトムソン刃６１を有してなり、該トムソン刃６１では、その先端刃の形状が打ち抜き領域３１０の外縁形状に略一致している。

そのため、本例の打ち抜き積層装置６によれば、筒部６２１内でシート積層体２０を形成していく際、筒部６２１の内周面とシート積層体２０の外周面との間で摩擦等が生じない。それ故、積層したシート片３１の外周部に変形等を生じるおそれが少ない。
したがって、上記打ち抜き積層装置６によれば、積層したシート片３１の高い平面度を維持して中間積層体３０を作製することができる。

上記のごとく構成した打ち抜き積層装置６を用いて中間積層体３０を作製するに当たっては、図２に示すごとく、グリーンシート５０を保持したキャリアフィルム５１を載置台６３の載置面６３２に載置する。そして、キャリアフィルム５１を長手方向に前進させて、トムソン刃６１による打ち抜き位置と打ち抜き領域３１０（図１）とを一致させ、シート片３１を打ち抜く。そして、以上のようなシート片３１打ち抜きを連続的に行い、トムソン型６２の筒部６２１内でシート積層体２０を形成していく。本例では、以上の手順を所定回数、繰り返すことにより、所定枚数のシート片３１を積層した中間積層体３０を作製した。

以上のようにシート片３１を積層すれば、図５及び図６に示すごとく、隣り合うセラミックス原料３１１層の層間に、分離材料３１２層を積層してなる中間積層体３０を得ることができる。なお、図７には、分離材料３１２層の周辺を拡大した拡大断面図を示してある。同図に示すごとく、本例では、セラミックス原料３１１を構成する平均粒子径０．５μｍのＰＺＴ粒子に対して、分離材料を構成するカーボン粒子３１２ａの平均粒子径を６μｍとしてある。

次に、図８に示すごとく、焼成工程において、上記の中間積層体３０を焼成して焼成積層体１０を得る。本例の焼成工程では、図示しない焼成炉により実施した。
本例では、まず、８０℃〜４５０℃の炉内温度による脱脂工程を９５時間実施する。これにより、シート片３１に含有されているバインダーを加熱によってガス化して除去する。そして、炉内温度４５０℃〜１１００℃による焼成工程を１５時間実施し、その後、１５時間かけて焼成炉を徐冷して中間積層体３０の焼成を実施した。なお、本例の焼成工程では、中間積層体３０に対して、その積層方向に所定の大きさの荷重を作用した状態で上記の焼成を実施した。

上記のように焼成炉の炉内温度を制御すれば、平面度高く積層した各シート片３１の形状を精度良く維持しながら、中間積層体３０を焼成して焼成積層体１０を得ることができる。そして、この焼成積層体１０では、シート片３１を構成するセラミックス原料３１１を焼結させる過程中に、分離材料３１２をなす焼失材料が焼失している。
このとき、分離材料３１２層では、カーボン粒子３１２ａが焼失するのに必要な酸素が不足する傾向にある。そのため、分離材料３１２層中のカーボン粒子３１２ａは、本来の焼失温度よりもさらに高い温度領域で焼失するようになる。
したがって、上記の焼成工程では、セラミックス原料３１１が焼結を開始する前に、分離材料３１２が全て焼失するおそれが少ない。それ故、中間積層体３０の形状を維持しながら焼成でき、形状精度の高い焼成積層体１０を得ることができる。

その後、本例の分離工程は、図９に示すごとく、焼成積層体１０を収容する収容槽８１を備え、該収容槽８１の底面の裏面側に超音波振動板（図示略）を接合した超音波加振装置８を用いて行う。そして、この工程では、流体である水８０を満たした収容槽８１に焼成積層体１０（図８）を収容し、超音波振動板を振動させる。これにより、焼成積層体１０において隣接するセラミック層１１の層間構造を破壊でき、多数のセラミック板１に分離することができる。

以上のように、本例のセラミック板１の製造方法においては、グリーンシート５０の表面のうち打ち抜き領域３１０の表面に、焼成により焼失する焼失材料を含む分離材料３１２を配設する分離材料配設工程を実施した後に、打ち抜き工程及び積層工程によりシート片３１を積層した中間積層体３０を形成する。そして、その後の焼成工程により、中間積層体３０を焼成して、セラミック層１１が積層された焼成積層体１０を得る。

上記のように、まず、セラミックス原料３１１よりなるシート片３１を積層した中間積層体３０を作製し、その後の焼成により焼成積層体１０を形成すれば、各シート片３１に面反り等を生じることなく、これを焼成することができる。積層した状態であれば、各セラミック層１１は、積層された他のセラミック層１１とは無関係に反り等を生じるおそれが極めて少ないからである。それ故、焼成積層体１０中で、平面度の高い各セラミック層１１を得ることができる。

この焼成積層体１０では、焼成により、セラミック層１１の層間に積層されていた分離材料３１２中の焼失材料が焼失している。そのため、分離工程では、焼成積層体１０を構成する各セラミック層１１を比較的容易に分離してセラミック板１を得ることができる。加えて、焼成積層体１０を分離して得たセラミック板１は、反りや面の波うち等のほとんどない優れた品質のものとなる。

なお、本例の樽形状を呈するセラミック板１に代えて、略正方形状のセラミック板を作製することもできる。略正方形状のセラミック板を得るためには、図１０及び図１１に示すごとく、略正方形状に打ち抜いたシート片３１を積層した中間積層体３０を作製し、該中間積層体３０を焼成した焼成積層体１０の各セラミック層１１を分離すれば良い。

（実施例２）
本例は、図１２に示すごとく、実施例１の分離材料配設工程において、打ち抜き領域３１０に、分離材料３１２よりなる複数のミニブロック３１３を互いに間隔３１４を設けて配設した例である。この内容について、図１２〜図１６を用いて説明ずる。

本例では、図１２に示すごとく、分離材料配設工程において、グリーンシート５０の打ち抜き領域３１０に、焼失材料を含む分離材料３１２よりなる複数のミニブロック３１３を互いに間隔３１４を設けてスクリーン印刷により配設する。ミニブロック３１２は、打ち抜き領域３１０内において、格子状に規則正しく配設されている。また、各ミニブロック３１２は、正方形状を呈しており、面積が同じである。本例の各ミニブロック３１２の面積は、０．１６ｍｍ²である。
また、分離材料３１２は、実施例１と同様に、焼失材料のみで構成されている。

分離材料配設工程の後、図１３に示すごとく、打ち抜き積層装置６によって打ち抜き領域５０を打ち抜いて得られたシート片３１を順次積層する。そして、図１４に示すごとく、所定枚数のシート片３１を積層した中間積層体３０を作製した。
その他は、実施例１と同様である。

この場合には、打ち抜き領域３１０に配設された複数のミニブロック３１３は、膜厚のばらつきが小さく、高い膜厚精度を得ることができる。そのため、シート片３１の積層精度を向上させることができ、得られるセラミック板１は、より平面度の高い優れた品質のものとなる。

また、ミニブロック３１３の間に間隙３１４を設けることにより、脱脂工程において
加熱によってガス化させたバインダーをその間隙３１４から効率よく外部に放出することができると共に、より確実に除去することができる。さらに、分離工程において、焼成積層体１０の隣接するセラミック層１１をさらに容易に分離することができる。これにより、セラミック板１の品質及び製造効率の向上を図ることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、本例の樽形状を呈するセラミック板１に代えて、略正方形状のセラミック板を作製することもできる。略正方形状のセラミック板を得るためには、図１５及び図１６に示すごとく、略正方形状に打ち抜いたシート片３１を積層した中間積層体３０を作製し、中間積層体３０を焼成した焼成積層体１０の各セラミック層１１を分離すればよい。
また、ミニブロック３１３は、その配列、形状、面積等を様々に変更することができる。

（実施例３）
本例は、実施例１に基づいて、分離材料３１２の組成を変更した例である。この内容について、図１７及び図１８を用いて説明する。
本例では、焼失材料のみよりなる分離材料に代えて、図１７に示すごとく、セラミックス原料３１１よりなるスラリー中に、焼失材料としてのカーボン粒子３１２ａを分散させてなる分離材料３１２を用いた。なお、同図は、中間積層体３０における分離材料３１２を配設した層の周辺を拡大した断面構造を図示している。

本例では、上記焼失材料としては、スラリーを形成するピエゾ粒子３１２ｂの平均粒子径０．５μｍの約１２倍に当たる平均粒子径６μｍのカーボン粒子３１２ａを用いた。そして、１００重量％の分離材料３１２に対して、およそ３８重量％の焼失材料が含まれるようにスラリーと焼失材料とを混合した。

この分離材料３１２の配設層を含む中間積層体３０を焼成した焼成積層体１０では、図１８に示すごとく、隣接するセラミック層１１の層間に、カーボン粒子３１２ａが焼失してなる焼失孔１２０を多数有し、セラミックス材料よりなる脆弱な多孔質層１２が形成される。この多孔質層１２によりセラミック層１１の層間構造を形成すれば、焼成積層体１０の積層強度を向上して、その取り扱いを容易にできる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。

ここで、上記焼失材料をなす、例えば、カーボン粒子３１２ａ等の平均粒子径は、ピエゾ粒子３１２ｂの平均粒子径の２倍以上２０倍以内にするのが好ましい。焼失材料をなすカーボン粒子３１２ａの平均粒子径を上記の範囲とすることにより、セラミックス材料中に適切な大きさの焼失孔１２０を形成することができ、焼成により得る焼成積層体１０の積層精度及び積層強度と、セラミック板１への分離し易さとを両立することができる。

さらに、１００重量％の分離材料３１２中の焼失材料の割合を２０重量％以上４０重量％以内とするのも良い。焼失材料の割合を上記の範囲とすることにより、焼成積層体１０の積層精度及び積層強度と、セラミック板１への分離し易さとを両立することができる。
特に、１００重量％の分離材料３１２中の焼失材料の割合を２０重量％以上３０重量％以内の範囲にすれば、焼成積層体１０を形状精度高く形成することができる。また、１００重量％の分離材料３１２中の焼失材料の重量割合を３０重量％以上４０重量％以内の範囲にすれば、焼成積層体１０の強度を適度に抑制でき、分離工程において効率良くセラミック板１を得ることができる。

（実施例４）
本例は、実施例１のセラミック板の製造方法を基にして、シート片３１の打ち抜き及び積層を行う打ち抜き積層装置を変更した例である。この内容について、図１９を用いて説明する。
図１９に示すごとく、この打ち抜き積層装置７は、中空構造の図示しない積層ホルダと、該積層ホルダに向けてストロークするパンチ７１と、該パンチ７１を挿通する穴７２０を有するダイ７２と、該ダイ７２と対面するようにグリーンシート５０を吸着する吸着面７６１を備えた保持ブロック７６とを有している。特に、本例のパンチ７１は、保持ブロック７６に設けた貫通穴７６０を挿通するように構成してある。

上記打ち抜き積層装置７は、パンチ７１とダイ７２との組み合わせにより、グリーンシート５０からシート片３１を打ち抜き、ダイ７２の穴７２０内でシート積層体２０を形成するように構成してある。さらに、積層ホルダの内部には、上端面に吸着面を形成してなるガイド７５を、パンチ７１のストローク方向に摺動可能に配置してある。このガイド７５によれば、積層ホルダ内で形成したシート積層体２０を積層方向に加圧しながら保持できる。

特に、本例のダイ７２は、作製するシート積層体２０の外径よりも内径が大きい穴７２０を有してなる。そして、穴７２０におけるパンチ７１側の開口端部には、内径がパンチ７１側に近づくにつれて縮径し、開口形状が打ち抜き領域３１０（図１参照）の形状と略一致する打ち抜き刃７２１を形成してある。
そのため、グリーンシート５０からシート片３１を打ち抜き、このシート片３１を積層する際、シート積層体２０の外周面と、積層ホルダの内周面との間に摩擦等が生じるおそれが少ない。それ故、本例の打ち抜き積層装置７で作製する中間積層体３０では、積層した各シート片３１の外周部に変形等を生じるおそれが少ない。

したがって、本例の打ち抜き積層装置７を用いれば、平面度高くシート片３１を積層して積層精度の高い中間積層体３０を得ることができる。そして、この中間積層体３０を焼成した焼成積層体１０によれば、平面度の高い優れた品質のセラミック板１を得ることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

実施例１における、シート片を打ち抜くグリーンシートを示す斜視図。 実施例１における、打ち抜き積層装置の構造を示す断面図。 実施例１における、トムソン刃によりシート片を打ち抜く瞬間の様子を示す説明図。 実施例１における、トムソン型の先端部の断面構造を示す拡大断面図。 実施例１における、シート片を積層して中間積層体を形成する様子を示す説明図。 実施例１における、中間積層体を示す斜視図。 実施例１における、中間積層体における分離材料層の周辺を示す拡大断面図。 実施例１における、焼成積層体を示す斜視図。 実施例１における、超音波加振装置を示す説明図。 実施例１における、その他の中間積層体を形成する様子を示す説明図。 実施例１における、その他の中間積層体を示す斜視図。 実施例２における、シート片を打ち抜くグリーンシートを示す斜視図。 実施例２における、シート片を積層して中間積層体を形成する様子を示す説明図。 実施例２における、中間積層体を示す斜視図。 実施例２における、その他の中間積層体を形成する様子を示す説明図。 実施例２における、その他の中間積層体を示す斜視図。 実施例３における、中間積層体における分離材料層の周辺を示す拡大断面図。 実施例３における、焼成積層体におけるセラミック層の間の層間構造を示す拡大断面図。 実施例４における、打ち抜き積層装置の構造を示す断面図。

符号の説明

１ セラミック板
１０ 焼成積層体
１１ セラミック層
３０ 中間積層体
３１ シート片
３１０ 打ち抜き領域
３１１ セラミックス原料
３１２ 分離材料
３１３ ミニブロック
３１４ 間隙
５０ グリーンシート
６、７ 打ち抜き積層装置
８ 超音波加振装置

Claims (11)

1. セラミックス原料を焼成してなる薄いシート状のセラミック板の製造方法において、
   セラミックス原料よりなるグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
   上記グリーンシートの表面のうち、シート片を打ち抜くための打ち抜き領域に、焼成により焼失すると共にカーボン粒子又は炭化有機物粒子の少なくともいずれかを有する焼失材料を含む分離材料を配設する分離材料配設工程と、
   上記グリーンシートから上記打ち抜き領域を打ち抜いて上記シート片を得る打ち抜き工程と、
   打ち抜いた上記シート片を積層して上記中間積層体を形成する積層工程と、
   積層方向の荷重を作用しながら上記中間積層体を焼成して、セラミック層が積層された上記焼成積層体を得る焼成工程と、
   上記焼成積層体を構成する上記各セラミック層を分離して、上記セラミック板を得る分離工程とを行い、
   上記焼成工程では、焼成の初期段階において上記分離材料中の上記焼失材料が焼失するのに必要な酸素を不足させ、かつ、上記焼成工程終了後には、上記分離材料中の上記焼失材料が焼失していることを特徴とするセラミック板の製造方法。
2. 請求項１において、上記分離材料配設工程では、上記打ち抜き領域に、上記分離材料よりなる複数のミニブロックを互いに間隙を設けて配設することを特徴とするセラミック板の製造方法。
3. 請求項２において、上記ミニブロックを規則正しく配設することを特徴とするセラミック板の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記セラミックス原料は、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂及びＺｎＯのうちの少なくともいずれかを有してなることを特徴とするセラミック板の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記分離材料は、上記焼失材料のみからなることを特徴とするセラミック板の製造方法。
6. 請求項１〜５において、上記分離材料は、上記セラミックス原料中に上記焼失材料を分散してなるものであることを特徴とするセラミック板の製造方法。
7. 請求項６において、１００重量％の上記分離材料中には、１０重量％〜５０重量％の上記焼失材料が含有されていることを特徴とするセラミック板の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項において、上記分離工程では、上記焼成積層体に超音波振動を作用して上記各セラミック層を分離することを特徴とするセラミック板の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、上記セラミック板の板厚は、３０μｍ〜２５０μｍであって、かつ、面積が９ｍｍ ² 以上９００ｍｍ ² 以下であることを特徴とするセラミック板の製造方法。
10. セラミックス原料を焼成してなる薄いシート状のセラミック板であって、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のセラミック板の製造方法を利用して得られたセラミック板。
11. 請求項１０において、上記セラミック板は、その板厚が３０μｍ〜２５０μｍであって、かつ、面積が９ｍｍ ² 以上９００ｍｍ ² 以下であることを特徴とするセラミック板。

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