JP4765191B2 - セラミック積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，セラミック層を複数積層してなるセラミック積層体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
セラミック積層体は，例えば圧電アクチュエータ等の高性能部品に用いられる場合がある。上記圧電アクチュエータには，セラミック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が用いられる。これを例に取ると，近年，圧電アクチュエータは，低電圧で高い変位を得るために，セラミック層の薄肉化と積層数の増加が図られ，さらに装置への組み込みを容易にするために全体の小型化が図られている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，セラミック層の薄肉化と積層数の増大は，得られるセラミック積層体において，デラミ（層間剥離）や，クラックが生じ易くなるという問題を招く。このデラミやクラックは，セラミック積層体の動作不良を引き起こす原因となってしまう。
【０００４】
これに対し，特表２０００−５００９２５号公報には，大きな面積のグリーンシートを最大で３ｍｍまでの第１積層体を形成し，この第１積層体を脱脂した後に全高が５ｍｍ以上となるように積層して第２の積層体を形成することが提案されている。この方法では，圧着時の応力不均一が低減される。しかしながら，脱脂後の第１積層体が非常にもろいので，脱脂炉からの取り出し，搬送，積層時の少しの応力によってダメージが加えられ，このダメージを受けた部分がその後製品においてデラミやクラックの発生ヶ所となってしまう。
また，このような問題は，圧電アクチュエータに用いる場合に限らず，その他のセラミック積層体においても同様に発生しうる。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体を製造する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
第１の発明は，セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法にある（請求項１）。
【０００７】
本発明においては，上記仮圧着工程，ユニット切断工程を行った後に本圧着工程を行い，その後に脱脂工程及び焼成工程を行う。
そして，仮圧着工程においては，上記幅広のセラミックシートを積層して仮圧着する。このとき，セラミックシートが幅広なので，圧着時の圧力を略均一に付与することができる。それ故，仮圧着工程においては，圧力の偏りによるダメージ部の発生を抑制することができる。
【０００８】
次に，上記ユニット切断工程においては，得ようとするセラミック積層体の基本面積である，１枚のセラミック層を含む幅寸法に切断したユニット体を得る。そして，上記本圧着工程において，ユニット体を積層して熱圧着することにより，最終の積層数を有するセラミック積層体を得る。このときの熱圧着においては，上記ユニット体を積層して加圧するので，ユニット体を用いないで１枚単位で積層して熱圧着する場合と比べて，安定した加圧を行うことができる。そのため，本圧着工程におけるダメージ部の発生を抑制することができる。また，ユニット体は，未だ脱脂工程が施されておらず，十分にセラミック層の柔軟性が維持されているので，もろくて欠けるということもない。
【０００９】
そして，この本圧着工程を行って最終積層数を有するセラミック積層体を形成した後に，該セラミック積層体に対して脱脂工程を施す。そのため，もろくなった脱脂後のセラミック積層体を取り扱う工程が主に焼成工程だけになり，もろさによって損傷を受けることが少なくなる。
【００１０】
このように，上記仮圧着工程，ユニット切断工程，本圧着工程，脱脂工程及び焼成工程を順次行うことによって，ダメージ部の発生を抑制することができる製造方法が得られる。それ故，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体を製造する方法を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は，セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する第１の仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断すると共に，切断後の予備積層体を複数個積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して新たな予備積層体を形成する第２の仮圧着工程と，
上記第２の仮圧着工程を１回又は複数回繰り返した後に得られた予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法にある（請求項２）。
【００１２】
本発明は，上記第１の発明に加えて第２の仮圧着工程を追加した発明である。そして，この第２の仮圧着工程は１回あるいは複数回行う。
即ち，第１の仮圧着工程において得られた予備積層体を，１回または複数回の第２の仮圧着工程において積層数を増やすと共に幅寸法を減らしていく。その後，上記ユニット切断工程によってユニット体を得る。その後は第１の発明と同様である。
【００１３】
本発明の場合には，上記第２の仮圧着工程を追加することによって，ユニット切断工程を行う前の予備積層体の積層数を増やすことができる。そのため，ユニット体単体の積層数を増加させることができ，上記本圧着工程の安定性をさらに向上させることができる。
その他は上述した第１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記第１及び第２の発明において，上記セラミック積層体の積層方向の寸法とこれに直交する幅方向の寸法の比である縦横比は１以上であることが好ましい（請求項３）。縦横比が１以上である縦長のセラミック積層体においては，デラミやクラックが発生する確率が高い。そのため，上記製造方法の適用が非常に有効である。特に縦横比が３以上である場合には，その効果が顕著である。
【００１５】
また，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記本圧着工程の加熱温度よりも低い又は同じであることが好ましい（請求項４）。これにより，上記本圧着工程における熱圧着により確実な圧着作用を得ることができる。一方，上記本圧着工程の加熱温度よりも仮圧着工程の加熱温度が高い場合には，本圧着工程において十分に圧着作用が得られない場合がある。
【００１６】
また，上記仮圧着工程の加圧力は，上記本圧着工程の加圧力よりも低い又は同じであることが好ましい（請求項５）。この場合にも，上記本圧着工程における熱圧着により確実な圧着作用を得ることができる。一方，上記本圧着工程の加圧力よりも仮圧着工程の加圧力が高い場合には，本圧着工程において十分に圧着作用が得られない場合がある。
【００１７】
また，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記セラミック層に含有されたバインダ樹脂のガラス転移点以上の温度であることが好ましい（請求項６）。仮圧着工程における加熱温度が上記ガラス転移点未満の温度である場合には，十分な圧着作用が得られない場合がある。
【００１８】
また，上記本圧着工程の加熱温度は，上記仮圧着工程の加熱温度よりも２０度以上高く，かつ，上記バインダ樹脂の熱分解温度よりも低いことが好ましい（請求項７）。上記本圧着工程における加熱温度が仮圧着工程の加熱温度よりも２０度以上高くない場合には，仮圧着工程において上記バインダ樹脂中の低分子良性分が気化するなどの変化の影響が現れて十分な圧着状態が得られないおそれがある。一方，上記バインダ樹脂の熱分解温度よりも本圧着工程の加熱温度が高い場合には，バインダ樹脂成分がほとんど気化してしまい，十分な圧着が得られないという問題がある。
【００１９】
また，上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行う。これにより，上記仮圧着工程においては，一軸方向からの略均一な加圧を行うことができ，ダメージ部の発生を抑制することができる。また，上記本圧着工程においては，積層方向と側面方向からの加圧を組み合わせることにより，積層形状に優れたセラミック積層体を得ることができる。そして，その後の脱脂工程及び焼成工程においても優れた形状を維持することができる。それ故，焼成工程の後に，セラミック積層体の形状を整えるための切削あるいは研削工程等を行う場合においても，最小の削除に抑えることができ，工程合理化等を図ることができる。
【００２０】
また，上記セラミック層は圧電セラミックスよりなり，上記セラミック積層体は，上記セラミック層と内部電極層とを交互に積層して構成されたピエゾアクチュエータ用セラミック積層体であることが好ましい。即ち，圧電セラミックスの積層体を用いたアクチュエータであるピエゾアクチュエータは，駆動時に大きな発生力を発揮すると共に大きな変位を生ずる。そのため，上記デラミやクラックの発生が大きな問題となる。それ故，上記製造方法の適用が有効である。
なお，上記ピエゾアクチュエータとしては，例えば，エンジンに燃料を噴射するインジェクタの弁制御に使うこともでき，この場合には特に過激な使用がなされるので，上記製造方法の適用による耐久性の向上が有効である。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
本発明のセラミック積層体の製造方法に係る実施例につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例は，図７に示すごとく，セラミック層１１を複数枚積層してなるセラミック積層体１を製造する方法である。特に本例のセラミック積層体１は，セラミック層１１が圧電セラミックスよりなり，セラミック層１１と内部電極層２とを交互に積層して構成されたピエゾアクチュエータ用セラミック積層体である。また，本例のセラミック積層体１は，その縦横比が３を超えるものである。
【００２２】
このセラミック積層体１を製造するに当たり，図１に示すごとく，本例では，少なくとも下記の仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５，本圧着工程Ｓ６，脱脂工程Ｓ７，焼成工程Ｓ８を行う。
上記仮圧着工程Ｓ４は，複数のセラミック層１１を幅方向に含む幅広のセラミックシート１１０を，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体１１１を形成する工程である。
【００２３】
上記ユニット切断工程Ｓ５は，上記予備積層体１１１を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層１１を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体１１５を形成する工程である。
上記本圧着工程は，ユニット体１１５を複数個積層してセラミック層１１の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧してセラミック積層体１を形成する工程である。
【００２４】
上記脱脂工程は，本圧着工程後のセラミック積層体１のセラミック層１１に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する工程である。
上記焼成工程は，脱脂工程後のセラミック積層体１を焼成する工程である。
以下，これを詳説する。
【００２５】
本例では，上記セラミック積層体１を製造するに当たって，まず図１に示すごとく，セラミック層１１の基となる長尺のセラミックシートを成形するシート成形工程Ｓ１と，この長尺のセラミックシートから所定の大きさのセラミックシート１１０（図２）を打ち抜くシート打抜き工程Ｓ２を行う。
【００２６】
シート成形工程Ｓ１は，ドクターブレード法，押出成形法，その他の種々の方法を採ることができるが，本例では，ドクターブレード法によってロール状に巻き上げた長尺のセラミックシートを作製する。この原料としては，焼成後に所望の圧電セラミックスとなるよう調整されたものを用いる。具体的には，種々の原料を用いることができるが，本例では，ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）となる原料を用いた。
上記シート打抜き工程Ｓ２では，１６枚のセラミック層１１が採取可能な大きさのセラミックシート１１０を上記の長尺のセラミックシートから切り出す。
【００２７】
次に，図１，図２（ａ）に示すごとく，内部電極印刷工程Ｓ３を実施する。この工程では，各セラミックシート１１０に内部電極層２をパターン印刷する。このとき，内部電極層２の印刷位置は，最終的にセラミック層１１上に控え部１５（図５）が形成されるように設定しておく。
【００２８】
次に，図１，図２（ｂ）（ｃ）に示すごとく，仮圧着工程Ｓ４を行う。この仮圧着工程Ｓ４では，内部電極層２を印刷済みのセラミックシート１１０を１０枚積層して熱圧着する。なお，図２では，枚数等を簡略化して描いている。このときの熱圧着条件は，後述の本圧着工程Ｓ６よりも低温，低圧の条件で行う。具体的な条件は，加熱温度８０℃，加圧力５ＭＰａであり，上下からのみ治具（図示略）により３分間プレスするという条件とした。
また，上記セラミックシート１１０の積層は，内部電極２の存在しない上記控え部１５の位置が，積層した状態で交互に左右にずれるようにする。これにより，幅広の予備積層体１１１が得られる。
【００２９】
次に，図１，図２（ｄ）に示すごとく，ユニット切断工程Ｓ５を行う。このユニット切断工程Ｓ５では，上記セラミックシート１１０を１０枚積層してなる予備積層体１１１を幅方向において複数に切断する。これにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に１０枚のセラミック層が仮圧着されているユニット体１１５が，上記各予備積層体１１１からそれぞれ１６個ずつ得られる。
【００３０】
次に，図１，図２（ｅ），（ｆ），図３，図４に示すごとく，２０個のユニット体１１５を積層して本圧着工程Ｓ６を実施する。
具体的には，図３に示すごとく，側面治具７１として，断面コの字状の第１側面治具７１１とこれに被せる第２側面治具７１２を用いる。また，端面治具７２としては，上記第１側面治具７１１の凹部７１３に挿入可能な一対のものを用いる。
【００３１】
そして，同図に示すごとく，２０個のユニット体１１５を積層させながら第１側面治具７１１の凹部７１３に挿入する。次いで，第１側面治具７１２に第２側面治具７１２を被せる。この状態で，側面治具７１の両端から上記端面治具７２を第１側面治具７１１の凹部７１３挿入して熱圧着工程を実施する。
【００３２】
本例では，加熱温度は１２０℃とすると共に，端面治具７２から積層方向への加圧力を３４０ＭＰａとした。また，加圧の時間は３分間とした。なお，加熱温度は１００〜２５０℃の範囲で変更することができる。さらに加圧力は５〜１００ＭＰａの範囲で変更することができる。また，加圧及び加熱の時間は，セラミック層１１の大きさ，積層数などによって変更することができる。
【００３３】
また，本例では，上記本圧着工程Ｓ６の加熱及び加圧を所定時間行った後加圧力を除去し，上記端面治具７２を取り外すと共に，側面治具７１を分解した。これにより，図２（ｆ）に示すごとく，四角柱形状を有したセラミック積層体１が得られた。
【００３４】
このセラミック積層体１の展開図を図５に示す。同図に示すごとく，セラミック積層体１を構成する各セラミック層１１と内部電極層２とは四角形状を有している。また，セラミック積層体１は，隣り合ったセラミック層１１の間に内部電極層２が存在しない控え部１５を上記側面における対向する２つの側面側１０１，１０２に交互に有している。
【００３５】
次に，図１に示すごとく，セラミック積層体１のセラミック層１１に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程Ｓ７を行う。具体的には，上記セラミック積層体１を大気またはＮ2雰囲気の下，温度３５０℃，保持時間５時間の条件で加熱してバインダ樹脂を除去する。
【００３６】
次に，図１に示すごとく，脱脂後のセラミック積層体１を焼成する焼成工程Ｓ８を行う。本例では，温度１１００℃，保持時間２時間という条件で行った。
【００３７】
次に，本例では，図１に示すごとく，側面研削工程Ｓ９を行う。
図６に示すごとく，砥石５を用いて，側面１０１〜１０４を研削する。このとき，本例では，控え部１５を有する側面１０１，１０２は平坦に研削し，控え部１５を有していない側面１０３，１０４を円弧状に研削する。これにより，図７に示すごとく，断面形状が樽形のセラミック積層体１が得られる。
【００３８】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例においては，上記のごとく，その製造工程においては，上記仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５を行った後に本圧着工程Ｓ６を行い，その後に脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を行う。
そして，仮圧着工程Ｓ４においては，上記幅広のセラミックシート１１を積層して仮圧着する。このとき，セラミックシートが幅広なので，圧着時の圧力を略均一に付与することができる。それ故，仮圧着工程Ｓ４においては，圧力の偏りによるダメージ部の発生を抑制することができる。
【００３９】
次に，上記ユニット切断工程Ｓ５においては，得ようとするセラミック積層体１の基本面積である，１枚のセラミック層を含む幅寸法に切断したユニット体１１５を得る。そして，上記本圧着工程Ｓ６において，ユニット体１１５を積層して熱圧着することにより，最終の積層数を有するセラミック積層体１を得る。このときの熱圧着においては，上記ユニット体１１５を積層して加圧するので，ユニット体１１５を用いないで１枚単位で積層して熱圧着する場合と比べて，安定した加圧を行うことができる。そのため，本圧着工程Ｓ６におけるダメージ部の発生を抑制することができる。また，ユニット体１１５は，未だ脱脂工程が施されておらず，十分にセラミック層１１の柔軟性が維持されているので，もろくて欠けるということもない。
【００４０】
そして，この本圧着工程Ｓ６を行って最終積層数を有するセラミック積層体１を形成した後に，該セラミック積層体１に対して脱脂工程Ｓ７を施す。そのため，もろくなった脱脂後のセラミック積層体１を取り扱う工程が主に焼成工程Ｓ８だけになり，もろさによって損傷を受けることが少なくなる。
【００４１】
このように，上記仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５，本圧着工程Ｓ６，脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を順次行うことによって，セラミック積層体１を製造する際にダメージ部が発生することを抑制することができる。それ故，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体１が得られる。
【００４２】
また，本例セラミック積層体１は，上記のごとく，積層数が多く，縦横比が３を超えている。それにも関わらず，上記製造工程を採用したことによって，デラミやクラックがほとんど発生しないセラミック積層体１を得ることができた。
【００４３】
また，仮圧着工程Ｓ４と本圧着工程Ｓ６の処理条件を異なる条件とし，仮圧着工程Ｓ４の方を低温，低圧力の条件とした。さらに，加熱温度は，いずれもセラミック層に含有されたバインダ樹脂のガラス転移点以上の温度とした。さらに，本圧着工程Ｓ６においては，上記のごとく，仮圧着工程Ｓ４の加熱温度よりも２０度以上高く，かつ，バインダ樹脂の熱分解温度よりも低い加熱温度に設定した。
【００４４】
そのため，仮圧着工程Ｓ４での圧着作用を十分に確保することができると共に，仮圧着工程Ｓ４に上記本圧着工程Ｓ６を行った際にも十分な圧着作用を得ることができる。さらに，本圧着工程Ｓ６後においても，バインダ樹脂が十分に残存するので，脆さが生じず，十分な柔軟性が維持される。それ故，本圧着工程Ｓ６後にセラミック積層体１が損傷することをさらに抑制することができる。
【００４５】
そして，本例では，上記仮圧着工程Ｓ４においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程Ｓ６においては，上記側面治具７１及び端面治具７２を用いることにより，積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行う。これにより，仮圧着工程Ｓ４においては，一軸方向からの略均一な加圧を行うことができ，ダメージ部の発生をさらに抑制することができる。
【００４６】
また，本圧着工程Ｓ６においては，積層方向と側面方向からの加圧を組み合わせることにより，積層形状に優れたセラミック積層体１を得ることができる。また，そのため，その後の脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８においても優れた形状を維持することができ，側面研削工程Ｓ９での削り代を少なくすることができる。
それ故，工程合理化を図ることもできる。
【００４７】
また，上記セラミック積層体１は，圧電セラミックスの積層体を用いたアクチュエータであるピエゾアクチュエータである。そしてまた，セラミック積層体１は，上記のごとく，デラミやクラックの発生が抑制される。それ故，非常に過酷な使用がなされる，インジェクタに内蔵させた場合にも，優れた耐久性を発揮しうる。
【００４８】
（比較例１）
本例では，実施例１の製造方法により得られたセラミック積層体１の優れた点を定量的に評価するため，実施例１と異なる製造方法（比較例１）によりセラミック積層体を作製し，デラミ及びクラックの発生率を調べた。
本比較例１の製造方法は，図８に示すごとく，仮圧着工程Ｓ４の後にユニット切断工程Ｓ５，脱脂工程Ｓ５５を実施し，その後本圧着工程Ｓ６，焼成工程Ｓ８，側面研削工程Ｓ９を順次行う方法である。各工程の内容は，実施例１と同じであり，脱脂工程の順序を変えたことのみが実施例１と異なる。
【００４９】
本例では，上記比較例１及び実施例１の製造方法により，それぞれ３０台のセラミック積層体１を作製し，デノミとクラックの発生数を調べた。
【００５０】
結果を図９に示す。同図は，横軸に製造工程の区別を，縦軸に不良率をとった。同図より知られるごとく，比較例１においては，デラミの発生率Ｃ１１が３／３０，クラックの発生率が４／３０であり，全体の不良発生率は２３％に達した。これに対し，実施例１の場合には，不良が全く発生しなかった。
【００５１】
（実施例２）
本例では，図１０に示すごとく，実施例１における仮圧着工程Ｓ４に代えて，第１仮圧着工程Ｓ４１と第２仮圧着工程Ｓ４２とを行った。第１仮圧着工程Ｓ４１は，図１１（ｂ）（ｃ）に示すごとく，実施例１の仮圧着工程Ｓ４と同じ工程であり，セラミックシート１１０を１０枚積層してなる予備積層体１１１を得る。なお，図１１も，枚数等を簡略化して描いている。
【００５２】
次に，第２仮圧着工程Ｓ４２では，図１１（ｄ）〜（ｆ）に示すごとく，上記予備積層体１１１をおよそ１／４の大きさに切断した第２の予備積層体１１２を形成し，これを２つ重ねて仮圧着することにより，セラミック層が２０枚積層された状態の予備積層体１１３を作製する。
【００５３】
次に，ユニット切断工程Ｓ５では，予備積層体１１３を切断して，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に２０枚のセラミック層が仮圧着されているユニット体１１６を得る。
また，次の本圧着工程Ｓ６では，１０個のユニット体１１６を積層させ，実施例１と同様に側面治具７１及び端面治具７２を用いて行った。
【００５４】
そして，本例では，第１仮圧着工程Ｓ４１の処理条件は，加熱温度８０℃，加圧力５ＭＰａ，第２仮圧着工程Ｓ４２の処理条件は，加熱温度１００℃，加圧力１０ＭＰａ，本圧着工程Ｓ６の処理条件は，加熱温度１２０℃，加圧力３４ＭＰａとした。そして，後の工程ほど，高温，高圧力の条件を採用した。
上記本圧着工程Ｓ６の後には，実施例１と同様に，脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を行う。その他は実施例１と同様である。
【００５５】
本例の場合には，上記のごとく，上記第２仮圧着工程Ｓ４１を追加する。そして，第１仮圧着工程Ｓ４１において得られた予備積層体１１１を，積層数を増やすと共に幅寸法を減らした別の予備積層体１１３を作製し，その後，上記ユニット切断工程Ｓ５以降を行う。
【００５６】
そのため，本例では，ユニット体１１６単体の積層数を増加させることができ，上記本圧着工程Ｓ６の安定性をさらに向上させることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
なお，上記実施例では，内部電極層の印刷パターンを各セラミックシートに対して４×４の合計１６とした例を示したが，本発明はこれに限定されるものではなく，例えば７×６の合計４２，その他のパターンにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，製造工程を示す説明図。
【図２】実施例１における，製造工程を示す説明図。
【図３】実施例１における，熱圧着工程に使用する治具を示す説明図。
【図４】実施例１における，熱圧着工程を行っている状態を示す説明図。
【図５】実施例１における，セラミック層の積層状態を示す展開説明図。
【図６】実施例１における，側面研削工程を行っている状態を示す説明図。
【図７】実施例１における，得られたセラミック積層体を示す斜視図。
【図８】比較例１における，製造工程を示す説明図。
【図９】実施例１と比較例１の不良発生率を示す説明図。
【図１０】実施例２における，製造工程を示す説明図。
【図１１】実施例２における，製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．セラミック積層体，
１１．．．セラミック層，
１１０．．．セラミックシート，
１１１，１１２，１１３．．．予備積層体，
１１５，１１６．．．ユニット体，
１５．．．控え部，
２．．．内部電極層，
７１．．．側面治具，
７１１．．．第１側面治具，
７１２．．．第２側面治具，
７２．．．端面治具，
【技術分野】
本発明は，セラミック層を複数積層してなるセラミック積層体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
セラミック積層体は，例えば圧電アクチュエータ等の高性能部品に用いられる場合がある。上記圧電アクチュエータには，セラミック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が用いられる。これを例に取ると，近年，圧電アクチュエータは，低電圧で高い変位を得るために，セラミック層の薄肉化と積層数の増加が図られ，さらに装置への組み込みを容易にするために全体の小型化が図られている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，セラミック層の薄肉化と積層数の増大は，得られるセラミック積層体において，デラミ（層間剥離）や，クラックが生じ易くなるという問題を招く。このデラミやクラックは，セラミック積層体の動作不良を引き起こす原因となってしまう。
【０００４】
これに対し，特表２０００−５００９２５号公報には，大きな面積のグリーンシートを最大で３ｍｍまでの第１積層体を形成し，この第１積層体を脱脂した後に全高が５ｍｍ以上となるように積層して第２の積層体を形成することが提案されている。この方法では，圧着時の応力不均一が低減される。しかしながら，脱脂後の第１積層体が非常にもろいので，脱脂炉からの取り出し，搬送，積層時の少しの応力によってダメージが加えられ，このダメージを受けた部分がその後製品においてデラミやクラックの発生ヶ所となってしまう。
また，このような問題は，圧電アクチュエータに用いる場合に限らず，その他のセラミック積層体においても同様に発生しうる。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体を製造する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
第１の発明は，セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法にある（請求項１）。
【０００７】
本発明においては，上記仮圧着工程，ユニット切断工程を行った後に本圧着工程を行い，その後に脱脂工程及び焼成工程を行う。
そして，仮圧着工程においては，上記幅広のセラミックシートを積層して仮圧着する。このとき，セラミックシートが幅広なので，圧着時の圧力を略均一に付与することができる。それ故，仮圧着工程においては，圧力の偏りによるダメージ部の発生を抑制することができる。
【０００８】
次に，上記ユニット切断工程においては，得ようとするセラミック積層体の基本面積である，１枚のセラミック層を含む幅寸法に切断したユニット体を得る。そして，上記本圧着工程において，ユニット体を積層して熱圧着することにより，最終の積層数を有するセラミック積層体を得る。このときの熱圧着においては，上記ユニット体を積層して加圧するので，ユニット体を用いないで１枚単位で積層して熱圧着する場合と比べて，安定した加圧を行うことができる。そのため，本圧着工程におけるダメージ部の発生を抑制することができる。また，ユニット体は，未だ脱脂工程が施されておらず，十分にセラミック層の柔軟性が維持されているので，もろくて欠けるということもない。
【０００９】
そして，この本圧着工程を行って最終積層数を有するセラミック積層体を形成した後に，該セラミック積層体に対して脱脂工程を施す。そのため，もろくなった脱脂後のセラミック積層体を取り扱う工程が主に焼成工程だけになり，もろさによって損傷を受けることが少なくなる。
【００１０】
このように，上記仮圧着工程，ユニット切断工程，本圧着工程，脱脂工程及び焼成工程を順次行うことによって，ダメージ部の発生を抑制することができる製造方法が得られる。それ故，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体を製造する方法を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は，セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する第１の仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断すると共に，切断後の予備積層体を複数個積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して新たな予備積層体を形成する第２の仮圧着工程と，
上記第２の仮圧着工程を１回又は複数回繰り返した後に得られた予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法にある（請求項２）。
【００１２】
本発明は，上記第１の発明に加えて第２の仮圧着工程を追加した発明である。そして，この第２の仮圧着工程は１回あるいは複数回行う。
即ち，第１の仮圧着工程において得られた予備積層体を，１回または複数回の第２の仮圧着工程において積層数を増やすと共に幅寸法を減らしていく。その後，上記ユニット切断工程によってユニット体を得る。その後は第１の発明と同様である。
【００１３】
本発明の場合には，上記第２の仮圧着工程を追加することによって，ユニット切断工程を行う前の予備積層体の積層数を増やすことができる。そのため，ユニット体単体の積層数を増加させることができ，上記本圧着工程の安定性をさらに向上させることができる。
その他は上述した第１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記第１及び第２の発明において，上記セラミック積層体の積層方向の寸法とこれに直交する幅方向の寸法の比である縦横比は１以上であることが好ましい（請求項３）。縦横比が１以上である縦長のセラミック積層体においては，デラミやクラックが発生する確率が高い。そのため，上記製造方法の適用が非常に有効である。特に縦横比が３以上である場合には，その効果が顕著である。
【００１５】
また，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記本圧着工程の加熱温度よりも低い又は同じであることが好ましい（請求項４）。これにより，上記本圧着工程における熱圧着により確実な圧着作用を得ることができる。一方，上記本圧着工程の加熱温度よりも仮圧着工程の加熱温度が高い場合には，本圧着工程において十分に圧着作用が得られない場合がある。
【００１６】
また，上記仮圧着工程の加圧力は，上記本圧着工程の加圧力よりも低い又は同じであることが好ましい（請求項５）。この場合にも，上記本圧着工程における熱圧着により確実な圧着作用を得ることができる。一方，上記本圧着工程の加圧力よりも仮圧着工程の加圧力が高い場合には，本圧着工程において十分に圧着作用が得られない場合がある。
【００１７】
また，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記セラミック層に含有されたバインダ樹脂のガラス転移点以上の温度であることが好ましい（請求項６）。仮圧着工程における加熱温度が上記ガラス転移点未満の温度である場合には，十分な圧着作用が得られない場合がある。
【００１８】
また，上記本圧着工程の加熱温度は，上記仮圧着工程の加熱温度よりも２０度以上高く，かつ，上記バインダ樹脂の熱分解温度よりも低いことが好ましい（請求項７）。上記本圧着工程における加熱温度が仮圧着工程の加熱温度よりも２０度以上高くない場合には，仮圧着工程において上記バインダ樹脂中の低分子良性分が気化するなどの変化の影響が現れて十分な圧着状態が得られないおそれがある。一方，上記バインダ樹脂の熱分解温度よりも本圧着工程の加熱温度が高い場合には，バインダ樹脂成分がほとんど気化してしまい，十分な圧着が得られないという問題がある。
【００１９】
また，上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行う。これにより，上記仮圧着工程においては，一軸方向からの略均一な加圧を行うことができ，ダメージ部の発生を抑制することができる。また，上記本圧着工程においては，積層方向と側面方向からの加圧を組み合わせることにより，積層形状に優れたセラミック積層体を得ることができる。そして，その後の脱脂工程及び焼成工程においても優れた形状を維持することができる。それ故，焼成工程の後に，セラミック積層体の形状を整えるための切削あるいは研削工程等を行う場合においても，最小の削除に抑えることができ，工程合理化等を図ることができる。
【００２０】
また，上記セラミック層は圧電セラミックスよりなり，上記セラミック積層体は，上記セラミック層と内部電極層とを交互に積層して構成されたピエゾアクチュエータ用セラミック積層体であることが好ましい。即ち，圧電セラミックスの積層体を用いたアクチュエータであるピエゾアクチュエータは，駆動時に大きな発生力を発揮すると共に大きな変位を生ずる。そのため，上記デラミやクラックの発生が大きな問題となる。それ故，上記製造方法の適用が有効である。
なお，上記ピエゾアクチュエータとしては，例えば，エンジンに燃料を噴射するインジェクタの弁制御に使うこともでき，この場合には特に過激な使用がなされるので，上記製造方法の適用による耐久性の向上が有効である。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
本発明のセラミック積層体の製造方法に係る実施例につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例は，図７に示すごとく，セラミック層１１を複数枚積層してなるセラミック積層体１を製造する方法である。特に本例のセラミック積層体１は，セラミック層１１が圧電セラミックスよりなり，セラミック層１１と内部電極層２とを交互に積層して構成されたピエゾアクチュエータ用セラミック積層体である。また，本例のセラミック積層体１は，その縦横比が３を超えるものである。
【００２２】
このセラミック積層体１を製造するに当たり，図１に示すごとく，本例では，少なくとも下記の仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５，本圧着工程Ｓ６，脱脂工程Ｓ７，焼成工程Ｓ８を行う。
上記仮圧着工程Ｓ４は，複数のセラミック層１１を幅方向に含む幅広のセラミックシート１１０を，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体１１１を形成する工程である。
【００２３】
上記ユニット切断工程Ｓ５は，上記予備積層体１１１を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層１１を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体１１５を形成する工程である。
上記本圧着工程は，ユニット体１１５を複数個積層してセラミック層１１の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧してセラミック積層体１を形成する工程である。
【００２４】
上記脱脂工程は，本圧着工程後のセラミック積層体１のセラミック層１１に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する工程である。
上記焼成工程は，脱脂工程後のセラミック積層体１を焼成する工程である。
以下，これを詳説する。
【００２５】
本例では，上記セラミック積層体１を製造するに当たって，まず図１に示すごとく，セラミック層１１の基となる長尺のセラミックシートを成形するシート成形工程Ｓ１と，この長尺のセラミックシートから所定の大きさのセラミックシート１１０（図２）を打ち抜くシート打抜き工程Ｓ２を行う。
【００２６】
シート成形工程Ｓ１は，ドクターブレード法，押出成形法，その他の種々の方法を採ることができるが，本例では，ドクターブレード法によってロール状に巻き上げた長尺のセラミックシートを作製する。この原料としては，焼成後に所望の圧電セラミックスとなるよう調整されたものを用いる。具体的には，種々の原料を用いることができるが，本例では，ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）となる原料を用いた。
上記シート打抜き工程Ｓ２では，１６枚のセラミック層１１が採取可能な大きさのセラミックシート１１０を上記の長尺のセラミックシートから切り出す。
【００２７】
次に，図１，図２（ａ）に示すごとく，内部電極印刷工程Ｓ３を実施する。この工程では，各セラミックシート１１０に内部電極層２をパターン印刷する。このとき，内部電極層２の印刷位置は，最終的にセラミック層１１上に控え部１５（図５）が形成されるように設定しておく。
【００２８】
次に，図１，図２（ｂ）（ｃ）に示すごとく，仮圧着工程Ｓ４を行う。この仮圧着工程Ｓ４では，内部電極層２を印刷済みのセラミックシート１１０を１０枚積層して熱圧着する。なお，図２では，枚数等を簡略化して描いている。このときの熱圧着条件は，後述の本圧着工程Ｓ６よりも低温，低圧の条件で行う。具体的な条件は，加熱温度８０℃，加圧力５ＭＰａであり，上下からのみ治具（図示略）により３分間プレスするという条件とした。
また，上記セラミックシート１１０の積層は，内部電極２の存在しない上記控え部１５の位置が，積層した状態で交互に左右にずれるようにする。これにより，幅広の予備積層体１１１が得られる。
【００２９】
次に，図１，図２（ｄ）に示すごとく，ユニット切断工程Ｓ５を行う。このユニット切断工程Ｓ５では，上記セラミックシート１１０を１０枚積層してなる予備積層体１１１を幅方向において複数に切断する。これにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に１０枚のセラミック層が仮圧着されているユニット体１１５が，上記各予備積層体１１１からそれぞれ１６個ずつ得られる。
【００３０】
次に，図１，図２（ｅ），（ｆ），図３，図４に示すごとく，２０個のユニット体１１５を積層して本圧着工程Ｓ６を実施する。
具体的には，図３に示すごとく，側面治具７１として，断面コの字状の第１側面治具７１１とこれに被せる第２側面治具７１２を用いる。また，端面治具７２としては，上記第１側面治具７１１の凹部７１３に挿入可能な一対のものを用いる。
【００３１】
そして，同図に示すごとく，２０個のユニット体１１５を積層させながら第１側面治具７１１の凹部７１３に挿入する。次いで，第１側面治具７１２に第２側面治具７１２を被せる。この状態で，側面治具７１の両端から上記端面治具７２を第１側面治具７１１の凹部７１３挿入して熱圧着工程を実施する。
【００３２】
本例では，加熱温度は１２０℃とすると共に，端面治具７２から積層方向への加圧力を３４０ＭＰａとした。また，加圧の時間は３分間とした。なお，加熱温度は１００〜２５０℃の範囲で変更することができる。さらに加圧力は５〜１００ＭＰａの範囲で変更することができる。また，加圧及び加熱の時間は，セラミック層１１の大きさ，積層数などによって変更することができる。
【００３３】
また，本例では，上記本圧着工程Ｓ６の加熱及び加圧を所定時間行った後加圧力を除去し，上記端面治具７２を取り外すと共に，側面治具７１を分解した。これにより，図２（ｆ）に示すごとく，四角柱形状を有したセラミック積層体１が得られた。
【００３４】
このセラミック積層体１の展開図を図５に示す。同図に示すごとく，セラミック積層体１を構成する各セラミック層１１と内部電極層２とは四角形状を有している。また，セラミック積層体１は，隣り合ったセラミック層１１の間に内部電極層２が存在しない控え部１５を上記側面における対向する２つの側面側１０１，１０２に交互に有している。
【００３５】
次に，図１に示すごとく，セラミック積層体１のセラミック層１１に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程Ｓ７を行う。具体的には，上記セラミック積層体１を大気またはＮ2雰囲気の下，温度３５０℃，保持時間５時間の条件で加熱してバインダ樹脂を除去する。
【００３６】
次に，図１に示すごとく，脱脂後のセラミック積層体１を焼成する焼成工程Ｓ８を行う。本例では，温度１１００℃，保持時間２時間という条件で行った。
【００３７】
次に，本例では，図１に示すごとく，側面研削工程Ｓ９を行う。
図６に示すごとく，砥石５を用いて，側面１０１〜１０４を研削する。このとき，本例では，控え部１５を有する側面１０１，１０２は平坦に研削し，控え部１５を有していない側面１０３，１０４を円弧状に研削する。これにより，図７に示すごとく，断面形状が樽形のセラミック積層体１が得られる。
【００３８】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例においては，上記のごとく，その製造工程においては，上記仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５を行った後に本圧着工程Ｓ６を行い，その後に脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を行う。
そして，仮圧着工程Ｓ４においては，上記幅広のセラミックシート１１を積層して仮圧着する。このとき，セラミックシートが幅広なので，圧着時の圧力を略均一に付与することができる。それ故，仮圧着工程Ｓ４においては，圧力の偏りによるダメージ部の発生を抑制することができる。
【００３９】
次に，上記ユニット切断工程Ｓ５においては，得ようとするセラミック積層体１の基本面積である，１枚のセラミック層を含む幅寸法に切断したユニット体１１５を得る。そして，上記本圧着工程Ｓ６において，ユニット体１１５を積層して熱圧着することにより，最終の積層数を有するセラミック積層体１を得る。このときの熱圧着においては，上記ユニット体１１５を積層して加圧するので，ユニット体１１５を用いないで１枚単位で積層して熱圧着する場合と比べて，安定した加圧を行うことができる。そのため，本圧着工程Ｓ６におけるダメージ部の発生を抑制することができる。また，ユニット体１１５は，未だ脱脂工程が施されておらず，十分にセラミック層１１の柔軟性が維持されているので，もろくて欠けるということもない。
【００４０】
そして，この本圧着工程Ｓ６を行って最終積層数を有するセラミック積層体１を形成した後に，該セラミック積層体１に対して脱脂工程Ｓ７を施す。そのため，もろくなった脱脂後のセラミック積層体１を取り扱う工程が主に焼成工程Ｓ８だけになり，もろさによって損傷を受けることが少なくなる。
【００４１】
このように，上記仮圧着工程Ｓ４，ユニット切断工程Ｓ５，本圧着工程Ｓ６，脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を順次行うことによって，セラミック積層体１を製造する際にダメージ部が発生することを抑制することができる。それ故，デラミ，クラック等の発生を抑制することができ，高信頼性が得られるセラミック積層体１が得られる。
【００４２】
また，本例セラミック積層体１は，上記のごとく，積層数が多く，縦横比が３を超えている。それにも関わらず，上記製造工程を採用したことによって，デラミやクラックがほとんど発生しないセラミック積層体１を得ることができた。
【００４３】
また，仮圧着工程Ｓ４と本圧着工程Ｓ６の処理条件を異なる条件とし，仮圧着工程Ｓ４の方を低温，低圧力の条件とした。さらに，加熱温度は，いずれもセラミック層に含有されたバインダ樹脂のガラス転移点以上の温度とした。さらに，本圧着工程Ｓ６においては，上記のごとく，仮圧着工程Ｓ４の加熱温度よりも２０度以上高く，かつ，バインダ樹脂の熱分解温度よりも低い加熱温度に設定した。
【００４４】
そのため，仮圧着工程Ｓ４での圧着作用を十分に確保することができると共に，仮圧着工程Ｓ４に上記本圧着工程Ｓ６を行った際にも十分な圧着作用を得ることができる。さらに，本圧着工程Ｓ６後においても，バインダ樹脂が十分に残存するので，脆さが生じず，十分な柔軟性が維持される。それ故，本圧着工程Ｓ６後にセラミック積層体１が損傷することをさらに抑制することができる。
【００４５】
そして，本例では，上記仮圧着工程Ｓ４においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程Ｓ６においては，上記側面治具７１及び端面治具７２を用いることにより，積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行う。これにより，仮圧着工程Ｓ４においては，一軸方向からの略均一な加圧を行うことができ，ダメージ部の発生をさらに抑制することができる。
【００４６】
また，本圧着工程Ｓ６においては，積層方向と側面方向からの加圧を組み合わせることにより，積層形状に優れたセラミック積層体１を得ることができる。また，そのため，その後の脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８においても優れた形状を維持することができ，側面研削工程Ｓ９での削り代を少なくすることができる。
それ故，工程合理化を図ることもできる。
【００４７】
また，上記セラミック積層体１は，圧電セラミックスの積層体を用いたアクチュエータであるピエゾアクチュエータである。そしてまた，セラミック積層体１は，上記のごとく，デラミやクラックの発生が抑制される。それ故，非常に過酷な使用がなされる，インジェクタに内蔵させた場合にも，優れた耐久性を発揮しうる。
【００４８】
（比較例１）
本例では，実施例１の製造方法により得られたセラミック積層体１の優れた点を定量的に評価するため，実施例１と異なる製造方法（比較例１）によりセラミック積層体を作製し，デラミ及びクラックの発生率を調べた。
本比較例１の製造方法は，図８に示すごとく，仮圧着工程Ｓ４の後にユニット切断工程Ｓ５，脱脂工程Ｓ５５を実施し，その後本圧着工程Ｓ６，焼成工程Ｓ８，側面研削工程Ｓ９を順次行う方法である。各工程の内容は，実施例１と同じであり，脱脂工程の順序を変えたことのみが実施例１と異なる。
【００４９】
本例では，上記比較例１及び実施例１の製造方法により，それぞれ３０台のセラミック積層体１を作製し，デノミとクラックの発生数を調べた。
【００５０】
結果を図９に示す。同図は，横軸に製造工程の区別を，縦軸に不良率をとった。同図より知られるごとく，比較例１においては，デラミの発生率Ｃ１１が３／３０，クラックの発生率が４／３０であり，全体の不良発生率は２３％に達した。これに対し，実施例１の場合には，不良が全く発生しなかった。
【００５１】
（実施例２）
本例では，図１０に示すごとく，実施例１における仮圧着工程Ｓ４に代えて，第１仮圧着工程Ｓ４１と第２仮圧着工程Ｓ４２とを行った。第１仮圧着工程Ｓ４１は，図１１（ｂ）（ｃ）に示すごとく，実施例１の仮圧着工程Ｓ４と同じ工程であり，セラミックシート１１０を１０枚積層してなる予備積層体１１１を得る。なお，図１１も，枚数等を簡略化して描いている。
【００５２】
次に，第２仮圧着工程Ｓ４２では，図１１（ｄ）〜（ｆ）に示すごとく，上記予備積層体１１１をおよそ１／４の大きさに切断した第２の予備積層体１１２を形成し，これを２つ重ねて仮圧着することにより，セラミック層が２０枚積層された状態の予備積層体１１３を作製する。
【００５３】
次に，ユニット切断工程Ｓ５では，予備積層体１１３を切断して，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に２０枚のセラミック層が仮圧着されているユニット体１１６を得る。
また，次の本圧着工程Ｓ６では，１０個のユニット体１１６を積層させ，実施例１と同様に側面治具７１及び端面治具７２を用いて行った。
【００５４】
そして，本例では，第１仮圧着工程Ｓ４１の処理条件は，加熱温度８０℃，加圧力５ＭＰａ，第２仮圧着工程Ｓ４２の処理条件は，加熱温度１００℃，加圧力１０ＭＰａ，本圧着工程Ｓ６の処理条件は，加熱温度１２０℃，加圧力３４ＭＰａとした。そして，後の工程ほど，高温，高圧力の条件を採用した。
上記本圧着工程Ｓ６の後には，実施例１と同様に，脱脂工程Ｓ７及び焼成工程Ｓ８を行う。その他は実施例１と同様である。
【００５５】
本例の場合には，上記のごとく，上記第２仮圧着工程Ｓ４１を追加する。そして，第１仮圧着工程Ｓ４１において得られた予備積層体１１１を，積層数を増やすと共に幅寸法を減らした別の予備積層体１１３を作製し，その後，上記ユニット切断工程Ｓ５以降を行う。
【００５６】
そのため，本例では，ユニット体１１６単体の積層数を増加させることができ，上記本圧着工程Ｓ６の安定性をさらに向上させることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
なお，上記実施例では，内部電極層の印刷パターンを各セラミックシートに対して４×４の合計１６とした例を示したが，本発明はこれに限定されるものではなく，例えば７×６の合計４２，その他のパターンにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，製造工程を示す説明図。
【図２】実施例１における，製造工程を示す説明図。
【図３】実施例１における，熱圧着工程に使用する治具を示す説明図。
【図４】実施例１における，熱圧着工程を行っている状態を示す説明図。
【図５】実施例１における，セラミック層の積層状態を示す展開説明図。
【図６】実施例１における，側面研削工程を行っている状態を示す説明図。
【図７】実施例１における，得られたセラミック積層体を示す斜視図。
【図８】比較例１における，製造工程を示す説明図。
【図９】実施例１と比較例１の不良発生率を示す説明図。
【図１０】実施例２における，製造工程を示す説明図。
【図１１】実施例２における，製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．セラミック積層体，
１１．．．セラミック層，
１１０．．．セラミックシート，
１１１，１１２，１１３．．．予備積層体，
１１５，１１６．．．ユニット体，
１５．．．控え部，
２．．．内部電極層，
７１．．．側面治具，
７１１．．．第１側面治具，
７１２．．．第２側面治具，
７２．．．端面治具，
Claims (8)
- セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。 - セラミック層を複数枚積層してなるセラミック積層体を製造する方法において，
複数のセラミック層を幅方向に含む幅広のセラミックシートを，最終積層数よりも少ない枚数だけ積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して予備積層体を形成する第１の仮圧着工程と，
上記予備積層体を幅方向において複数に切断すると共に，切断後の予備積層体を複数個積層し，加熱すると共に積層方向に加圧して新たな予備積層体を形成する第２の仮圧着工程と，
上記第２の仮圧着工程を１回又は複数回繰り返した後に得られた予備積層体を幅方向において複数に切断することにより，１枚のセラミック層を幅方向に含む幅寸法を有していると共に最終積層数よりも少ない積層数のユニット体を形成するユニット切断工程と，
上記ユニット体を複数個積層して上記セラミック層の積層数を最終積層数とすると共に，加熱すると共に積層方向に加圧して上記セラミック積層体を形成する本圧着工程と，
該本圧着工程後の上記セラミック積層体の上記セラミック層に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去する脱脂工程と，
上記セラミック積層体を焼成する焼成工程とを含み，
上記仮圧着工程においては積層方向からのみ加圧し，上記本圧着工程においては積層方向からの加圧とこれに直交する側面方向からの加圧を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。 - 請求項１又は２において，上記セラミック積層体の積層方向の寸法とこれに直交する幅方向の寸法の比である縦横比は１以上であることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項において，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記本圧着工程の加熱温度よりも低い又は同じであることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項において，上記仮圧着工程の加圧力は，上記本圧着工程の加圧力よりも低い又は同じであることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項において，上記仮圧着工程の加熱温度は，上記セラミック層に含有されたバインダ樹脂のガラス転移点以上の温度であることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
- 請求項１〜６のいずれか１項において，上記本圧着工程の加熱温度は，上記仮圧着工程の加熱温度よりも２０度以上高く，かつ，上記バインダ樹脂の熱分解温度よりも低いことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
- 請求項１〜７のいずれか１項において，上記セラミック層は圧電セラミックスよりなり，上記セラミック積層体は，上記セラミック層と内部電極層とを交互に積層して構成されたピエゾアクチュエータ用セラミック積層体であることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
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