JP4042431B2 - Method for manufacturing ceramic laminate - 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】
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,一層の厚みが一般に20〜200μmの薄板の圧電セラミックと金属製の電極(内部電極)を交互に設け,それを一般には50〜700枚積層する構造をとっている。
上記のような積層体を製造する方法として,特表2000−500925号公報では,シートを積層・仮圧着した第一積層体を切断もしくは打抜き,脱脂した後に,その積層体を更に積層・焼成することが述べられている。
【0003】
また,当該公報の実施例では,切断形状として四角形のものが記載されている。実際に四角形で打抜いた場合,角部において内部電極の極端に変形し,内部電極間距離が不均一となるという観測された。
この変形の原因は,被打抜き体である第一積層体が単純に厚いことと内部電極と圧電シートの粘弾性特性が異なることにより,第一積層体の打抜き応力が不均一になる為であると考えられる。
【0004】
この変形は,脱脂,焼成時にデラミ(層間剥離)を発生したり,均一な電圧が印加されないために製品特性変動をおこさせる。従って,打抜き後どこかの工程,たとえば焼成後に変形部を削除する必要がある。削除するためには,多くの工数が必要となるし,削除された材料は無駄となる。
またこの変形は,ワークの反りと相関があるので,反りを低減できれば,変形も低減することができると考えられる。
【0005】
一方,特開平8−162364号公報では,シート状態で切断し複数枚積層して圧着し第一積層体を形成する。その第一積層体上に更に複数枚のシートを積層・圧着することを複数回繰り返し,最終枚数まで積層することが述べられている。
しかしながら,本公報による方法では,シートの状態ですでに小さく切断する為,その後積層のためシートを搬送する際にも1枚ずつ取り扱う必要があり,多大な時間を要し,製造効率が悪い。
【0006】
【解決しようとする課題】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって,多くの積層数からなるセラミック積層体を製造する際に,製造効率を低下させることなく,内部電極層の変形を抑制して信頼性の高いセラミック積層体を得ることができる製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題の解決手段】
第1の発明は,セラミック層と内部電極層とを交互に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圧着工程と,
上記予備積層体を,全ての角の内角が90°を超える多角形状又は樽形形状を有するように打ち抜くことにより,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,
上記ユニット体を焼成する焼成工程とを含む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)。
【0008】
本発明においては,上記圧着工程において予備積層体を作製した後,これを上記ユニット切断工程において複数の上記ユニット体に切断する。このとき,ユニット体の外周形状は,全ての角の内角が90°を超える多角形状,又はなめらかな曲面形状を有するように打ち抜く。
そのため,このユニット切断工程における打ち抜き時には,打ち抜き応力の集中がほとんどない。そのため,切断されたユニット体には,内部電極層の大きな変形を防止することができる。それ故,その後の脱脂工程,焼成工程を行った後においても,内部電極層の変形に起因するデラミやクラックの発生を抑制することができる。
【0009】
また,上記ユニット切断工程においては,予め複数のセラミックシートを積層してなる予備積層体を切断する。そのため,予備積層体の積層数の単位でユニット体を取り扱うことができ,セラミック層を1枚ごとに扱う場合のような製造能率の低下も招かない。
【0010】
それ故,本発明によれば,製造効率を低下させることなく,内部電極層の変形を抑制して信頼性の高いセラミック積層体を得ることができる製造方法を提供することができる。
なお,本発明は,上記のごとく,セラミック層と内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を製造する方法であるが,このセラミック積層体は,その一部分がセラミック層同士を積層した部分により構成されている場合も含む概念であることは言うまでもない。
【0013】
【発明の実施の形態】
上記第1の発明(請求項1)における,上記ユニット切断工程において上記予備積層体を打ち抜く際には,上記のごとく,全ての角の内角が90°を超える多角形状又は樽形形状を有するように打ち抜く。ここで,上記の全ての角の内角が90°を超える多角形状とは,五角形以上の多角形を含む概念である。この中でも特に八角形以上が好ましい。
【0014】
また,上記ユニット切断工程と上記脱脂工程との間には,上記ユニット体を複数個積層して,加熱すると共に積層方向に加圧する二次圧着工程を行うことができる(請求項2)。この場合には,上記ユニット体を複数重ねることによって,比較的積層長さが長いセラミック積層体を得ることができる。
また,上記第1の発明においては,上記ユニット体を1つでセラミック積層体を構成することも勿論可能である。
【0015】
また,上記ユニット切断工程における打ち抜き形状は,八角形状であることが好ましい(請求項3)。この場合には,上記ユニット切断工程における打ち抜き時の応力集中をより確実に抑制することができる。
【0016】
また,上記内部電極層の厚みは,上記セラミック層の厚みの1/100〜1/10の範囲にあることが好ましい(請求項4)。内部電極層の厚みは,薄ければ薄いほど,デラミやクラックの発生への影響が少なくなる。そのため,内部電極層は,セラミック層の1/10以下の厚みにすることが好ましい。一方,内部電極層の電気的特性を安定的に確保するためには,その厚みをセラミック層の厚みの1/100以上とすることが好ましい。
【0017】
また,上記ユニット切断工程における切断は,上記セラミック層に含有されている樹脂成分のガラス転移点をG(℃)とした場合,−70(℃)〜G(℃)の範囲内において行うことが好ましい(請求項5)。上記ユニット切断工程においては,上記のごとく複数枚のセラミックシートを積層してなる予備積層体を打ち抜く。この打ち抜き性を向上させるためには,セラミックシートの弾性率を上げることが有効である。これには,予備積層体の温度を低くすることが有効である。そのため,セラミック層,即ちセラミックシートに含有されている樹脂成分のガラス転移点G(℃)以下の温度にすることが好ましい。一方,予備積層体の温度を低くしすぎれば,雰囲気によっては容易にその表面に霜が生じる。そしてこの霜の存在は,その後の脱脂工程,焼成工程等において気泡の発生等の悪影響を及ぼす。そのため,予備積層体の温度は,−70℃以上とすることが好ましく,さらに好ましくは−30℃以上がよい。
【0018】
また,上記セラミック積層体は,ピエゾアクチュエータ用のセラミック積層体であることが好ましい(請求項6)。ピエゾアクチュエータに用いる場合には,セラミック層の厚みを薄くすると共に,積層数を増やし,縦横比の大きい形状が採用される。そのため,この場合には,特にデラミやクラックが発生しやすいので,上記製造方法の採用が有効である。
【0019】
また,上記ユニット切断工程は,所望形状の先端面を有するパンチと,該パンチと所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴を有するダイであって,かつ,上記パンチと上記ダイの少なくとも一方には,上記切断形状に沿って突起部を有するものを用いて行い,上記パンチと上記ダイによる剪断を行う前に,上記突起部による切り込みを設けることが好ましい(請求項7)。この場合には,パンチとダイによる剪断を行う前に,上記突起部による切り込みを設けることができ,パンチとダイによる剪断をスムーズに行うことができる。それ故,剪断応力によるセラミック層及び内部電極層の変形をさらに抑制することができる。
【0020】
また,上記ユニット切断工程は,所望形状の先端面を有するパンチと,該パンチと所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴を有するダイと,上記パンチの外周において該パンチと別に進退可能に配設されていると共にその先端には突起部を有するストリッパーとを用いて行い,上記ダイの上に載置された上記予備積層体に対して上記ストリッパーを前進させて上記突起を上記予備積層体の厚みの途中まで突き刺して切り込みを設け,その後,上記パンチを前進させて上記予備積層体を打ち抜いて上記ユニット体を形成することもできる(請求項8)。この場合にも,パンチとダイによる剪断を行う前に,上記突起部による切り込みを設けることができ,パンチとダイによる剪断をスムーズに行うことができる。それ故,剪断応力によるセラミック層及び内部電極層の変形をさらに抑制することができる。
【0021】
また,上記ダイの上記打ち抜き穴には,打ち抜かれた上記ユニット体を受ける受け台が設けられており,連続的に行われた打抜工程によって生じた上記ユニット体を上記受け台上において順次積層することが好ましい(請求項9)。この場合には,上記受け台上に積層された複数のユニット体を一体的に取り扱うことができ,さらに製造時の合理化を図ることができる。また,受け台により打ち抜き直後のユニット体を支持することができ,反りあるいは変形の低減効果を高めることができる。
【0022】
さらに,上記ユニット体は,上記受け台上において順次積層すると共に順次圧着することが好ましい(請求項10)。この場合には,複数のユニット体を圧着された状態で扱うことができ,さらに製造時の合理化を図ることができる。
【0023】
【実施例】
(実施例1)
本発明の実施例に係るセラミック積層体の製造方法につき,図1〜図9を用いて説明する。
本例は,図9に示すごとく,セラミック層11と内部電極層2とを交互に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。
この製造方法は,図1に示すごとく,少なくとも下記の一次圧着工程S4,ユニット切断工程S5,二次圧着工程S6,脱脂工程S7,焼成工程S8を行う。
【0024】
上記一次圧着工程S4は,図2(a)〜(c)にしめすごとく,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を形成す工程である。
上記ユニット切断工程S5は,図2(d)に示すごとく,予備積層体111を,外周部がなめらかな曲面形状を有するように(本例では円形に)打ち抜くことにより,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115を形成する工程である。
【0025】
上記二次圧着工程S6は,図2(e),図4,図5に示すごとく,ユニット体115を複数個積層して,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1を形成する工程である。
上記脱脂工程S7は,上記セラミック積層体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S8は,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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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6)が形成されるように設定しておく。
【0029】
また,本例では,セラミックシート110,即ちセラミック層11の厚みは,焼成後に80μmとなるようにし,また,内部電極層2の厚みは焼成後に2μmとなるようにした。つまり,本例では,最終的な内部電極層2の厚みが,セラミック層11の厚みの1/40となるように設定した。
【0030】
次に,図1,図2(b)(c)に示すごとく,一次圧着工程S4を行う。この一次圧着工程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,後述の二次圧着工程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。
【0031】
次に,図1,図2(d),図3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。このとき,予備積層体111を,外周部がなめらかな曲面形状を有するように,特に本例では,円形状に打ち抜くことにより,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,円盤状のユニット体111を得る。
なお,本例では,図3に示すごとく,上記打ち抜きを行うために,円形断面の先端面を有するパンチ61と,該パンチ61と所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴620を有するダイ62とを用いて行った。パンチ61及びダイ62は,特に突起等は設けずに,通常のものを用いた。
【0032】
また,本例では,このユニット切断工程S5を行う温度,即ち,切断時の予備積層体111の温度を25℃とする。これは,セラミック層11が有する樹脂バインダのガラス転移点75(℃)よりも低く,かつ−70℃よりも高い温度である。この温度で打ち抜きを実施することにより,変形の少ない打ち抜きを行うことができる。
【0033】
次に,図1,図2(e),(f),図4,図5に示すごとく,20個のユニット体115を積層して二次圧着工程S6を実施する。
具体的には,図4に示すごとく,側面治具71として,断面半円状の第1側面治具711とこれに被せる断面半円状の第2側面治具712を用いる。また,端面治具72としては,円柱状の一対のものを用いる。
【0034】
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。
【0035】
本例では,積層体と治具を恒温槽にて120℃に30分間加熱する。その後,プレス機に移動させ圧着させる。また,本例では,端面治具72から積層方向への加圧力を34MPaとした。なお,加熱温度は80〜190℃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。
【0036】
また,本例では,上記二次圧着工程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を取り外した後,側面治具71を分解した。これにより,図2(f)に示すごとく,円柱形状を有したセラミック積層体1が得られた。
【0037】
このセラミック積層体1の展開図を図6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とは円形状を有している。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を左右に交互に有している。
【0038】
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。
【0039】
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,加熱温度1100℃,保持時間2時間という条件で行った。
【0040】
次に,本例では,図1,図7に示すごとく,側面研削工程S9を行う。
図7に示すごとく,一対のドラム状の砥石5を用いて,センタレス研削を行う。具体的には,互いに回転する砥石5の間に,上記円柱状のセラミック積層体1を位置させ,これをそのセンタを固定することなく,連続的に軸方向に徐々に移動させる。これにより,各セラミック積層体1は,その側面が均一に研磨される。
【0041】
次に,図8に示すごとく,控え部12を有する対向する2つの面を平坦に研削し,側面平坦部101,102を設ける。その他の側面103,104は,円弧状のままとなる。これにより,図9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。
【0042】
次に,本例の作用効果につき説明する。
本例においては,上記一次圧着工程S4において予備積層体11を作製した後,これを上記ユニット切断工程S5において複数のユニット体115に切断する。このとき,ユニット体の外周形状は,円形状に打ち抜く。
そのため,このユニット切断工程S5における打ち抜き時には,打ち抜き応力の集中がほとんどない。そのため,切断されたユニット体115においては,内部電極層2の大きな変形を防止することができる。それ故,その後の脱脂工程S7,焼成工程S8を行った後においても,内部電極層2の変形に起因するデラミやクラックの発生を抑制することができる。
【0043】
また,上記ユニット切断工程S5においては,予め複数のセラミックシート110を積層してなる予備積層体11を切断する。そのため,予備積層体11の積層数の単位でユニット体115を取り扱うことができ,セラミック層11を1枚ごとに扱う場合のような製造能率の低下も招かない。
【0044】
さらに,本例では,上記のごとく研削工程の最初には,円柱状のセラミック積層体1をセンタレス研削を行うことができる。そのため,複数のセラミック積層体1を連続的に研削(研磨)することができる。この工程は,四角柱のセラミック積層体の場合には取り得ない。それ故,この点でも,四角形状のユニット体を用いる場合よりも製造能率を向上させることができる。
【0045】
また,本例では,上記のごとく,ユニット切断工程S5において,円形状に打ち抜くので,余剰部分が屑として発生する。しかしながら,この屑は,未だ脱脂工程を実施していないので,セラミックシート用の原料として,再利用でき,材料歩留まりの向上を図ることができる。
【0046】
また,本例では,内部電極層2の厚みは,上記のごとく,セラミック層11の厚みの1/40に設定した。これにより,内部電極層2の存在によるデラミやクラックの発生への影響を少なくすることができると共に,十分な電気的特性を維持することができる。
【0047】
なお,本例のセラミック積層体1は,上記セラミック層11として圧電セラミックスを用いてなり,ピエゾアクチュエータとして用いることができる。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】
(実施例2)
本例では,実施例1のユニット切断工程S5に適用可能な打ち抜き方法の別例を示す。
図10に示すごとく,本例では,パンチ61,ダイ62に加えて,パンチ61と別個に進退可能に配設されたストリッパー63を有する装置を用いる。上記パンチ61は,円形状の先端面を有するものである。また,ダイ62は,パンチ61と所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴620を有するものである。そして,ストリッパー63は,その先端には突起部631を有している。
【0049】
また,本例では,ダイ62の打ち抜き穴620には,打ち抜かれたユニット体115を受ける受け台625が設けられている。この受け台625はその表面に吸引口を設けてあり,ここを負圧にすることによって,打ち抜かれたユニット体115を吸着するよう構成されている。
【0050】
この装置を用いてユニット切断工程S5を実施する際には,ダイ62の上に載置された予備積層体111に対して,まずストリッパー63を前進させて上記突起631を予備積層体111の厚みの途中まで突き刺して切り込みを設ける。その後,パンチ61を前進させて予備積層体111を打ち抜いて円盤状のユニット体115を形成する。
【0051】
これにより,パンチ61とダイ62による剪断を行う前に,上記突起部631による切り込みを設けることができ,パンチ61とダイ62による剪断をスムーズに行うことができる。それ故,剪断応力によるセラミック層11及び内部電極層2の変形をさらに抑制することができる。
【0052】
また,本例では,上記受け台625を有しているので,予備積層体111を移動させて連続的に次のユニット体115を切断することにより,受け台625にユニット体115が順次積層される。そのため,得られたユニット体115を複数積層した状態でまとめて取り扱うことができ,製造能率を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。
【0053】
(実施例3)
本例では,さらに,実施例1のユニット切断工程S5に適用可能な打ち抜き方法の別例を示す。
図11に示すごとく,本例で用いる装置は,実施例2の場合と上下関係を反対にしたものである。
即ち,本例では,上方にダイ62及び受け台64を配置し,下方にパンチ61,ストリッパー63を配置した。
また,ストリッパー63には,その先端に突起部631を設けた。
【0054】
また,本例では,ダイ62の打ち抜き穴620には,打ち抜かれたユニット体115を受ける受け台625が設けられている。この受け台625はその表面に吸引口を設けてあり,ここを負圧にすることによって,打ち抜かれたユニット体115を吸着するよう構成されている。
【0055】
この装置を用いてユニット切断工程S5を実施する際には,ストリッパー63上に載置された予備積層体111を,ストリッパー63の上昇と共に上昇させて,ダイ62に当接させ,更にストリッパー63を前進させて上記突起631を予備積層体111の厚みの途中まで突き刺して切り込みを設ける。その後,パンチ61を前進(上昇)させて予備積層体111を打ち抜いて円盤状のユニット体115を形成する。
【0056】
また,本例では,上記受け台625を有しているので,打ち抜かれたユニット体115が受け台625に吸着保持される。次に,2枚目以降のユニット体115を打ち抜いた際には,打ち抜き時のプレス圧力によって,順次,先に打ち抜かれたユニット体115に仮圧着される。それ故,打ち抜かれたユニット体115は全て上記吸着力によって保持される。これにより,その後のユニット体115の取り扱いがさらに容易となる。
その他は実施例1,2と同様の作用効果が得られる。
【0057】
(実施例4)
本例では,実施例1のユニット切断工程S5において,外周部がなめらかな曲面形状を有するように打ち抜くことによる反り低減の効果を定量的に求めた。具体的には,外周部がなめらかな曲面形状を有する形状の代表として円形状にユニット体115を打ち抜く場合と,ユニット体を四角形状に打ち抜く場合とを比較する実験を行った。
【0058】
打ち抜き方法としては,4種類の方法を行った。
第1の方法は,実施例1と同様に,図3に示すごとく,パンチ61とダイ62のみを用いた方法であり。
第2の方法は,実施例2と同様に,図10に示すごとく,パンチ61の周囲にストリッパー63を設け,ストリッパー63には上記と同様の突起部631を設けたが,受け台64は有していない装置を用いた。
第3の方法は,実施例1におけるダイ62の打ち抜き穴620の周囲にパンチ側に突出する突起(図示略)を設けた装置を用いた。
第4の方法は,第2の方法の装置に,受け台64を設けて,全く実施例2と同様にした例である。
なお,いずれの方法においても,所望の形状に応じて,パンチ及び打ち抜き穴の形状を,円形あるいは矩形に切り替えた。
【0059】
実験の結果を図12に示す。同図は,横軸に打ち抜き方法を,縦軸に切断後に測定した反り(mm)をとった。なお,反り量は,図13に示すごとく,反りのない状態(a)の高さをa,反りのある状態(b)の最大高さをbとした場合のb−a(mm)により求めた。
【0060】
同図より知られるごとく,いずれの打ち抜き方法を用いても,角のある四角形よりも,角部のないなめらかな曲線を有する円形状の方が,反りが少なかった。また,通常のパンチ及びダイの組合せだけの場合よりも,突起を有するストリッパーの採用,あるいはダイへの突起の配設,受け台の配設等が反り改善に効果があることがわかった。
【0061】
(実施例5)
本例では,実施例1のユニット切断工程S5における,予備積層体111の温度と反り及びデラミ不良との相関を求めた。
具体的には,実施例1と同様の切断方法を用い,予備積層体111の温度のみを変化させてユニット体をそれぞれ作製した。そして,その反り量を測定した。また,各ユニット体を用いて実施例1と同様に最終形状のセラミック積層体1を作製し,デラミ不良の発生率を調べた。
【0062】
その結果を図14に示す。同図は,横軸に打ち抜き温度(予備積層体の温度)を,左縦軸に反り(mm)を,右縦軸にデラミ不良率(%)をとったものである。
同図から知られるごとく,反りは,打ち抜き温度が低いほど良好であるが,デラミ不良は温度が低すぎても高すぎても増加する傾向があることがわかった。本例の結果から,−70℃よりも低くなればデラミが急激に増え,また,セラミック層のバインダ樹脂のガラス転移点Gよりも高くなれば徐々にデラミが増えるので,少なくとも−70℃〜G(℃)の範囲の温度で上記ユニット切断工程S5の打ち抜きを行うことが好ましいことがわかる。
【0063】
上記各実施例では,円形になるようにユニット体を打ち抜いたが,本発明は円形に限定されるものではなく,図15に示すような樽形形状のユニット体115や,図16に示すようなポッチ部118を有するがそれ以外の部分は略円形である実質的な円形形状であってもよい。また,後述するごとく八角形状であってもよい。特に上記のようなポッチ部118を設けることにより,圧着時における積層体の軸を中心とした回転を抑制でき,均一な製品を得ることができる。
【0064】
(実施例6)
本例は,図17,図18に示すごとく,ユニット体115を1個でセラミック積層体1を製造する例である。
この製造方法は,図17に示すごとく,実施例1と同様に,シート成形工程S201,シート打抜き工程S202,内部電極印刷工程S203を行う。その後,図17,図18(a)〜(c)に示すごとく,圧着工程S204を行う。
【0065】
この圧着工程S204の条件は,加熱温度120℃,加圧力15MPa,保持時間3分間とした。次に,得られた予備積層体111からユニット体115を切断するユニット切断工程S205を行う。
本例では,図18(d)に示すごとく,四角形の4つの角を落としたような八角形状のユニット体115を得る。即ち,本例では,ユニット体の切断形状として,全ての角の内角が90°を超える多角形状という形状を採用した。
【0066】
次に,本例では,実施例1と同様の条件で,脱脂工程S206,焼成工程S207を行った。
その後,側面研削工程S208を行う。本例の側面研削工程S208では,全体形状が八角形柱状を維持するように行った。
【0067】
このように,本例では,ユニット体115を1つ用いてセラミック積層体1を作製したが,この場合にも,実施例1と同様の作用効果が得られる。
即ち,本例では,上記ユニット切断工程S205において,全ての角の内角が90°を超える多角形状である八角形に打ち抜いた。これにより,このユニット切断工程S205における打ち抜き時には,打ち抜き応力の集中がほとんどない。そのため,切断されたユニット体115においては,内部電極層2の大きな変形を防止することができる。それ故,その後の脱脂工程S207,焼成工程S208を行った後においても,内部電極層2の変形に起因するデラミやクラックの発生を抑制することができる。
その他実施例1と同様の作用効果が得られる。
【0068】
(実施例7)
本例は,図20,図21に示すごとく,実施例6と同形状のセラミック積層体であって,積層方向の寸法が大きいセラミック積層体1を作製する例である。
本例では,図20に示すごとく,実施例6と同様のシート成形工程S401,シート打抜き工程S402,内部電極印刷工程S403,圧着工程S404,ユニット切断工程S405,脱脂工程S406,焼成工程S407を行って,焼成済みのユニット体115を複数得る。
【0069】
次に,図20,図21に示すごとく,接着層4を介してユニット体115を積み重ねた(接着工程S408)。これにより,積層方向の寸法が大きいセラミック積層体が得られる。
なお,本例でも,最後に側面研削工程S409を行った。
また,この側面研削工程S409は,接着工程S408の前に行なうこともできる。
本例の場合も実施例6と同様の作用効果が得られる。
【0070】
(実施例8)
本例では,図22,図23に示すごとく,実施例6と同形状のセラミック積層体の積層方向の寸法を大きくするために,実施例6の製造工程に実施例1と同様の二次圧着工程S306を追加した例である。
即ち,本例では,図22に示すごとく,実施例1と同様にシート成型工程S301,シート打抜き工程S302,内部電極印刷工程S303,一次圧着工程S304,ユニット切断工程S305を行った。このユニット切断工程S305は,実施例6と同様に,八角形状とした。
【0071】
次に,図23(d)〜(f)に示すごとく,二次圧着工程S306を行う。この条件は,実施例1と同様とした。
その後,脱脂工程S307,焼成工程S308,及び側面研削工程S309を行って,図24に示すごとく,積層高さが高いセラミック積層体1が得られる。
この場合にも,実施例1及び実施例6と同様の作用効果が得られる。
なお,本例では,二次圧着した際の積層高さのセラミック積層体を得たが,これを実施例7と同様に接着層を介して積み重ねて,さらに積層高さが高いセラミック積層体を得ることも勿論可能である。
【0072】
(実施例9)
次に,本例では,図25に示すごとく,実施例6〜9におけるセラミック積層体に採用しうる内部電極層2の形状の一例を示す。
本例における内部電極層2としては,図25(a)(b)に示すごとく,2種類の形状のものを交互に配置した。
【0073】
各内部電極層2は,それぞれ控え部151,152を有している。図25(a)に示すごとく,一方の控え部151の形状は,4つの長辺と4つの短辺を交互に連ねた略八角形のうち,1つの長辺とそれを囲む2つの短辺の外周側のみに設けたものである。同図(b)に示すごとく,他方の控え部152は,1つの長辺を除く7つの辺の外周側に設けたものである。
【0074】
そして,積層状態においては,同図(c)におけるH1〜H5の辺に接する内部電極層の領域251と,H7の辺に接する内部電極層の領域252とが交互に存在し,さらに透過すれば八角形の領域250には必ず内部電極層2が存在する状態となる。これにより,一対の側面電極を配設するに当たっては,上記領域251のいずれかの場所に接するところに一方の側面電極を配置し,領域252に接する場所に他方の側面電極を配置することができる。
なお,本例の内部電極層2の形状は一例であって,他の形状に変えることも可能である。
【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,ユニット切断工程に用いる装置を示す説明図。
【図4】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5】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6】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7】実施例1における,側面研削工程にてセンタレス研削を行っている状態を示す説明図。
【図8】実施例1における,側面研削工程にて側面平坦部を形成している状態を示す説明図。
【図9】実施例1における,断面樽形状のセラミック積層体を示す斜視図。
【図10】実施例2における,ユニット切断工程に用いる装置を示す説明図。
【図11】実施例3における,ユニット切断工程に用いる装置を示す説明図。
【図12】実施例4における,打ち抜き方法と反り量との関係を示す説明図。
【図13】実施例4における,反り量の定義を示す説明図。
【図14】実施例5における,打ち抜き温度とデラミ不良及び反り量との関係を示す説明図。
【図15】ユニット体の打ち抜き形状を樽形形状とした例を示す説明図。
【図16】ユニット体の打ち抜き形状を実質的な円形とした例を示す説明図。
【図17】実施例6における,製造工程を示す工程図。
【図18】実施例6における,製造工程を示す説明図。
【図19】実施例6における,セラミック積層体の斜視図。
【図20】実施例7における,製造工程を示す工程図。
【図21】実施例7における,セラミック積層体の斜視図。
【図22】実施例8における,製造工程を示す工程図。
【図23】実施例8における,製造工程を示す説明図。
【図24】実施例8における,セラミック積層体の斜視図。
【図25】実施例9における,内部電極層の形状を示す説明図。
【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...予備積層体,
115...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,[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a method for producing a ceramic laminate formed by laminating a plurality of ceramic layers.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to obtain a high displacement at a low voltage, a piezoelectric actuator is provided with a thin piezoelectric ceramic having a thickness of generally 20 to 200 μm and a metal electrode (internal electrode) alternately, which is generally 50 to 700. It has a structure of stacking sheets.
As a method for producing such a laminate, in Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-5000925, the first laminate obtained by laminating and pre-pressing sheets is cut or punched and degreased, and then the laminate is further laminated and fired. It is stated.
[0003]
In the embodiment of the publication, a rectangular shape is described as the cutting shape. It was observed that, when actually punching with a square, the internal electrodes were extremely deformed at the corners and the distance between the internal electrodes became non-uniform.
The reason for this deformation is that the punching stress of the first laminate becomes non-uniform due to the fact that the first laminate as the punched body is simply thick and the viscoelastic properties of the internal electrode and the piezoelectric sheet are different. it is conceivable that.
[0004]
This deformation causes delamination (delamination) during degreasing and firing, and causes fluctuations in product characteristics because a uniform voltage is not applied. Therefore, it is necessary to delete the deformed portion somewhere after punching, for example, after firing. To delete, a lot of man-hours are required, and the deleted material is wasted.
Moreover, since this deformation has a correlation with the warpage of the workpiece, it is considered that if the warpage can be reduced, the deformation can also be reduced.
[0005]
On the other hand, in JP-A-8-162364, a first laminate is formed by cutting in a sheet state, laminating a plurality of sheets, and pressing. It is described that a plurality of sheets are further laminated and pressure-bonded on the first laminated body a plurality of times and laminated to the final number.
However, in the method according to this publication, since the sheet is already cut into small pieces, it is necessary to handle the sheets one by one when transporting the sheets for subsequent lamination, which requires a lot of time and the production efficiency is poor.
[0006]
[Problems to be solved]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and suppresses deformation of the internal electrode layer without lowering the production efficiency when producing a ceramic laminate having a large number of laminations. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of obtaining a highly reliable ceramic laminate.
[0007]
[Means for solving problems]
The first invention is a method for producing a ceramic laminate comprising alternately laminated ceramic layers and internal electrode layers.
A crimping step of laminating a wide ceramic sheet including a plurality of ceramic layers in the width direction, heating and pressing in the laminating direction to form a pre-laminated body;
In the pre-laminated body, the inner angles of all the corners exceed 90 °Polygon shape or barrel shapeA unit cutting step of forming a unit body having a width dimension including one ceramic layer in the width direction by punching so as to have,
A degreasing step of removing by heating 90% or more of the binder resin contained in the ceramic layer of the unit body;
And a firing step of firing the unit body. (Claim 1)
[0008]
In the present invention, after preparing the pre-laminated body in the crimping step, it is cut into the plurality of unit bodies in the unit cutting step. At this time, the outer peripheral shape of the unit body is punched so as to have a polygonal shape in which the inner angles of all the corners exceed 90 ° or a smooth curved surface shape.
Therefore, there is almost no concentration of punching stress when punching in this unit cutting process. Therefore, a large deformation of the internal electrode layer can be prevented in the cut unit body. Therefore, even after the subsequent degreasing step and firing step, the occurrence of delamination and cracks due to the deformation of the internal electrode layer can be suppressed.
[0009]
In the unit cutting step, a pre-laminated body formed by previously laminating a plurality of ceramic sheets is cut. For this reason, the unit body can be handled in the unit of the number of laminated layers of the preliminary laminated body, and the production efficiency is not lowered as in the case of handling the ceramic layers one by one.
[0010]
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of obtaining a highly reliable ceramic laminate by suppressing the deformation of the internal electrode layer without reducing the manufacturing efficiency.
As described above, the present invention is a method for producing a ceramic laminate in which ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated. This ceramic laminate has a portion in which ceramic layers are laminated. Needless to say, it is a concept including a case of being composed of parts.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the first invention (invention 1), when punching out the preliminary laminate in the unit cutting step, as described above, a polygonal shape in which the inner angles of all the corners exceed 90 °, orBarrel shapePunched to have Here, the polygonal shape in which the inner angles of all the above-mentioned angles exceed 90 ° is a concept including a polygon that is a pentagon or more. Of these, octagons or more are particularly preferable..
[0014]
Moreover, between the said unit cutting process and the said degreasing | defatting process, the said unit body can be laminated | stacked two or more, and the secondary crimping | compression-bonding process which pressurizes in the lamination direction can be performed. In this case, by stacking a plurality of the unit bodies, a ceramic laminate having a relatively long laminate length can be obtained.
In the first aspect of the invention, it is of course possible to form a ceramic laminate with one unit body.
[0015]
The punching shape in the unit cutting process is,An octagonal shape is preferred (claim 3). In this case, stress concentration at the time of punching in the unit cutting process can be more reliably suppressed.
[0016]
The thickness of the internal electrode layer is preferably in the range of 1/100 to 1/10 of the thickness of the ceramic layer. The thinner the internal electrode layer, the less influence on delamination and cracking. Therefore, the internal electrode layer is preferably 1/10 or less of the thickness of the ceramic layer. On the other hand, in order to stably secure the electrical characteristics of the internal electrode layer, the thickness is preferably 1/100 or more of the thickness of the ceramic layer.
[0017]
Further, the cutting in the unit cutting step may be performed within a range of −70 (° C.) to G (° C.), where G (° C.) is the glass transition point of the resin component contained in the ceramic layer. Preferred (claim 5). In the unit cutting step, a preliminary laminate formed by laminating a plurality of ceramic sheets as described above is punched out. In order to improve the punchability, it is effective to increase the elastic modulus of the ceramic sheet. For this purpose, it is effective to lower the temperature of the preliminary laminated body. Therefore, it is preferable to set the temperature to be equal to or lower than the glass transition point G (° C.) of the resin component contained in the ceramic layer, that is, the ceramic sheet. On the other hand, if the temperature of the preliminary laminate is too low, frost easily forms on the surface depending on the atmosphere. The presence of frost has an adverse effect such as the generation of bubbles in the subsequent degreasing process, firing process and the like. Therefore, the temperature of the preliminary laminate is preferably −70 ° C. or higher, and more preferably −30 ° C. or higher.
[0018]
The ceramic laminate is preferably a ceramic laminate for a piezoelectric actuator. When used in a piezo actuator, the ceramic layer is made thinner, the number of layers is increased, and a shape with a large aspect ratio is adopted. Therefore, in this case, since the delamination and cracks are particularly likely to occur, it is effective to employ the above manufacturing method.
[0019]
The unit cutting step includes a die having a punch having a tip surface having a desired shape, and a punching hole that can be inserted into the punch while maintaining a predetermined clearance.BecauseIn addition, at least one of the punch and the die has a protrusion along the cut shape.Before the shearing by the punch and the die, the notch by the protrusion is provided.(Claim 7). In this case, before performing the shearing by the punch and the die, it is possible to provide the notch by the protruding portion, and the shearing by the punch and the die can be smoothly performed. Therefore, deformation of the ceramic layer and the internal electrode layer due to shear stress can be further suppressed.
[0020]
Also, the aboveUnit cutting processIs provided with a punch having a tip surface of a desired shape, a die having a punching hole that can be inserted into the punch while maintaining a predetermined clearance, and arranged on the outer periphery of the punch so as to be movable forward and backward. A stripper having a protrusion at the tip is used, and the stripper is advanced with respect to the preliminary laminate placed on the die to pierce the protrusion halfway through the preliminary laminate. It is also possible to form the unit body by providing a notch and then punching out the preliminary laminated body by advancing the punch. Also in this case, before the shearing by the punch and the die, it is possible to provide the notch by the protruding portion, and the shearing by the punch and the die can be smoothly performed. Therefore, deformation of the ceramic layer and the internal electrode layer due to shear stress can be further suppressed.
[0021]
Further, the punching hole of the die is provided with a cradle for receiving the punched unit body, and the unit bodies generated by the continuous punching process are sequentially stacked on the cradle. (Claim 9). In this case, a plurality of unit bodies stacked on the cradle can be handled integrally, and further rationalization at the time of manufacture can be achieved. Further, the unit body immediately after punching can be supported by the cradle, and the effect of reducing warpage or deformation can be enhanced.
[0022]
Furthermore, it is preferable that the unit bodies are sequentially stacked on the cradle and are sequentially crimped. In this case, a plurality of unit bodies can be handled in a pressure-bonded state, and rationalization at the time of manufacturing can be achieved.
[0023]
【Example】
Example 1
A method for manufacturing a ceramic laminate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this example, as shown in FIG. 9, a method for manufacturing a
In this manufacturing method, as shown in FIG. 1, at least the following primary pressure bonding step S4, unit cutting step S5, secondary pressure bonding step S6, degreasing step S7, and firing step S8 are performed.
[0024]
In the primary pressure-bonding step S4, as shown in FIGS. 2A to 2C, a wide
In the unit cutting step S5, as shown in FIG. 2 (d), a single ceramic layer is formed by punching the preliminary
[0025]
In the secondary crimping step S6, as shown in FIGS. 2 (e), 4 and 5, a plurality of
The degreasing step S7 is a step of heating and removing the binder resin contained in the
The firing step S8 is a step of firing the
This will be described in detail below.
[0026]
In this example, in manufacturing the
[0027]
The sheet forming step S1 may employ a doctor blade method, an extrusion method, or other various methods. In this example, a long ceramic sheet wound up in a roll shape by the doctor blade method is produced. As this raw material, one prepared so as to become a desired piezoelectric ceramic after firing is used. Specifically, various raw materials can be used. In this example, a raw material that becomes PZT (lead zirconate titanate) was used.
In the sheet punching step S2, a
[0028]
Next, as shown in FIGS. 1 and 2A, an internal electrode printing step S3 is performed. In this step, the
[0029]
In this example, the thickness of the
[0030]
Next, as shown in FIGS. 1, 2B and 2C, a primary pressure bonding step S4 is performed. In this primary pressure bonding step S4, ten
Further, the
[0031]
Next, as shown in FIGS. 1, 2 (d), and 3, a unit cutting step S5 is performed. In this unit cutting step S5, the preliminary
In this example, as shown in FIG. 3, in order to perform the punching, a die 61 having a
[0032]
Further, in this example, the temperature at which this unit cutting step S5 is performed, that is, the temperature of the preliminary
[0033]
Next, as shown in FIGS. 1, 2 (e), 2 (f), FIG. 4, and FIG. 5, 20
Specifically, as shown in FIG. 4, as the
[0034]
Then, as shown in the figure, 20
[0035]
In this example, the laminate and the jig are heated to 120 ° C. for 30 minutes in a thermostatic bath. After that, it is moved to the press machine and crimped. Moreover, in this example, the applied pressure from the
[0036]
Further, in this example, the heating and pressurization in the secondary pressure bonding step S6 was performed for a predetermined time, the applied pressure was removed, the
[0037]
A development view of the
[0038]
Next, as shown in FIG. 1, a degreasing step S7 is performed in which the binder resin contained in the
[0039]
Next, as shown in FIG. 1, a firing step S8 for firing the
[0040]
Next, in this example, as shown in FIGS. 1 and 7, a side grinding step S9 is performed.
As shown in FIG. 7, centerless grinding is performed using a pair of drum-shaped
[0041]
Next, as shown in FIG. 8, the two opposing surfaces having the holding portion 12 are ground flat to provide the side
[0042]
Next, the effect of this example will be described.
In this example, after producing the preliminary | backup
Therefore, there is almost no concentration of punching stress when punching in the unit cutting step S5. Therefore, in the
[0043]
Further, in the unit cutting step S5, the preliminary
[0044]
Furthermore, in this example, as described above, the cylindrical
[0045]
Further, in this example, as described above, in the unit cutting step S5, since it is punched into a circular shape, an excess portion is generated as waste. However, since this debris has not been subjected to a degreasing process, it can be reused as a raw material for the ceramic sheet, and the material yield can be improved.
[0046]
In this example, the thickness of the
[0047]
In addition, the ceramic
[0048]
(Example 2)
In this example, another example of the punching method applicable to the unit cutting step S5 of Example 1 is shown.
As shown in FIG. 10, in this example, in addition to the
[0049]
In this example, the punching
[0050]
When the unit cutting step S5 is performed using this apparatus, the
[0051]
Thereby, before performing the shearing by the
[0052]
In this example, since the
In other respects, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0053]
(Example 3)
In this example, another example of the punching method applicable to the unit cutting step S5 of the first embodiment is further shown.
As shown in FIG. 11, the apparatus used in the present example is the one in which the vertical relationship is reversed from that in the second embodiment.
That is, in this example, the
Further, the
[0054]
In this example, the punching
[0055]
When the unit cutting step S5 is performed using this apparatus, the preliminary
[0056]
In this example, since the receiving table 625 is provided, the punched
In other respects, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
[0057]
Example 4
In this example, in the unit cutting step S5 of Example 1, the effect of reducing warpage by punching so that the outer peripheral portion has a smooth curved surface shape was quantitatively determined. Specifically, an experiment was performed comparing the case of punching the
[0058]
Four types of punching methods were performed.
The first method is a method using only the
In the second method, as shown in FIG. 10, a
In the third method, an apparatus in which a protrusion (not shown) protruding toward the punch side is provided around the
The fourth method is an example in which the cradle 64 is provided in the apparatus of the second method and is exactly the same as the second embodiment.
In either method, the shape of the punch and the punched hole was switched to a circle or a rectangle according to the desired shape.
[0059]
The result of the experiment is shown in FIG. In this figure, the horizontal axis represents the punching method, and the vertical axis represents the warpage (mm) measured after cutting. As shown in FIG. 13, the amount of warpage is obtained by ba (mm) where a is the height in the state (a) without warp and b is the maximum height in the state (b) with warp. It was.
[0060]
As can be seen from the figure, the round shape with a smooth curve without corners has less warpage than the square with corners, regardless of which punching method is used. In addition, it was found that the use of a stripper having protrusions, the arrangement of protrusions on the die, the arrangement of the cradle, etc. are more effective in improving warpage than the case of using only a combination of a normal punch and die.
[0061]
(Example 5)
In this example, the correlation between the temperature, warpage, and delamination failure of the preliminary
Specifically, using the same cutting method as in Example 1, only the temperature of the preliminary
[0062]
The result is shown in FIG. In this figure, the horizontal axis represents the punching temperature (temperature of the preliminary laminate), the left vertical axis represents warpage (mm), and the right vertical axis represents the delamination defect rate (%).
As can be seen from the figure, the warp is better when the punching temperature is lower, but the delamination defect tends to increase when the temperature is too low or too high. From the result of this example, the delamination increases rapidly when the temperature is lower than -70 ° C, and the delamination gradually increases when the temperature is higher than the glass transition point G of the binder resin of the ceramic layer. It can be seen that the unit cutting step S5 is preferably punched at a temperature in the range of (° C.).
[0063]
In each of the above embodiments, the unit body is punched so as to be circular. However, the present invention is not limited to the circular shape, and the barrel-shaped
[0064]
(Example 6)
In this example, as shown in FIGS. 17 and 18, the ceramic
In this manufacturing method, as shown in FIG. 17, a sheet forming step S201, a sheet punching step S202, and an internal electrode printing step S203 are performed as in the first embodiment. Thereafter, as shown in FIGS. 17 and 18A to 18C, the crimping step S204 is performed.
[0065]
The conditions of this crimping step S204 were a heating temperature of 120 ° C., a pressure of 15 MPa, and a holding time of 3 minutes. Next, a unit cutting step S205 for cutting the
In this example, as shown in FIG. 18D, an
[0066]
Next, in this example, degreasing process S206 and baking process S207 were performed on the same conditions as Example 1. FIG.
Thereafter, a side grinding step S208 is performed. In the side grinding step S208 of this example, the entire shape was maintained to be an octagonal column.
[0067]
As described above, in this example, the
That is, in this example, in the unit cutting step S205, all corners are punched into octagons having a polygonal shape exceeding 90 °. Thereby, there is almost no concentration of punching stress at the time of punching in the unit cutting step S205. Therefore, in the
Other effects similar to those of the first embodiment can be obtained.
[0068]
(Example 7)
As shown in FIGS. 20 and 21, this example is an example in which a
In this example, as shown in FIG. 20, the same sheet forming step S401, sheet punching step S402, internal electrode printing step S403, pressure bonding step S404, unit cutting step S405, degreasing step S406, and firing step S407 as in Example 6 are performed. Thus, a plurality of fired
[0069]
Next, as shown in FIG. 20 and FIG. 21, the
In this example as well, the side grinding step S409 was performed last.
Further, the side grinding step S409 can be performed before the bonding step S408.
In the case of this example, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained.
[0070]
(Example 8)
In this example, as shown in FIGS. 22 and 23, in order to increase the dimension in the stacking direction of the ceramic laminated body having the same shape as that of the sixth embodiment, the second press bonding similar to that of the first embodiment is performed in the manufacturing process of the sixth embodiment. In this example, step S306 is added.
That is, in this example, as shown in FIG. 22, the sheet forming step S301, the sheet punching step S302, the internal electrode printing step S303, the primary pressure bonding step S304, and the unit cutting step S305 are performed as in the first embodiment. This unit cutting step S305 has an octagonal shape as in Example 6.
[0071]
Next, as shown in FIGS. 23D to 23F, the secondary pressure bonding step S306 is performed. This condition was the same as in Example 1.
Thereafter, a degreasing step S307, a firing step S308, and a side grinding step S309 are performed to obtain a
In this case, the same effects as those of the first and sixth embodiments can be obtained.
In addition, in this example, the ceramic laminated body of the lamination | stacking height at the time of secondary pressure bonding was obtained, but this was laminated | stacked through the contact bonding layer similarly to Example 7, and the ceramic laminated body with a higher lamination | stacking height was further obtained. Of course it is also possible to obtain.
[0072]
Example 9
Next, in this example, as shown in FIG. 25, an example of the shape of the
As the
[0073]
Each
[0074]
In the stacked state, the internal
In addition, the shape of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process in Example 1. FIG.
2 is an explanatory view showing a manufacturing process in Example 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing an apparatus used for a unit cutting step in the first embodiment.
4 is an explanatory view showing a jig used in a thermocompression bonding process in Example 1. FIG.
5 is an explanatory view showing a state in which a thermocompression bonding process is performed in Example 1. FIG.
6 is a development explanatory view showing a laminated state of ceramic layers in Example 1. FIG.
7 is an explanatory view showing a state in which centerless grinding is performed in the side grinding process in
FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which a side flat portion is formed in the side grinding step in the first embodiment.
9 is a perspective view showing a ceramic laminated body having a barrel shape in cross section in Example 1. FIG.
10 is an explanatory view showing an apparatus used for a unit cutting step in
FIG. 11 is an explanatory view showing an apparatus used for a unit cutting step in Example 3.
12 is an explanatory diagram showing a relationship between a punching method and a warpage amount in
13 is an explanatory diagram showing the definition of the amount of warpage in
14 is an explanatory diagram showing the relationship between the punching temperature, the delamination defect, and the amount of warpage in Example 5. FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example in which the punching shape of the unit body is a barrel shape.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example in which the punching shape of the unit body is a substantially circular shape.
17 is a process chart showing a manufacturing process in Example 6. FIG.
18 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in Example 6. FIG.
19 is a perspective view of a ceramic laminate in Example 6. FIG.
20 is a process diagram showing a manufacturing process in Example 7. FIG.
21 is a perspective view of a ceramic laminate in Example 7. FIG.
22 is a process chart showing a production process in Example 8. FIG.
23 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in Example 8. FIG.
24 is a perspective view of a ceramic laminate in Example 8. FIG.
25 is an explanatory diagram showing the shape of the internal electrode layer in Example 9. FIG.
[Explanation of symbols]
1. . . Ceramic laminate,
11. . . Ceramic layer,
110. . . Ceramic sheet,
111. . . Preliminary laminate,
115. . . Unit body,
15. . . Memorandum,
2. . . Internal electrode layer,
71. . . Side jig,
711. . . First side jig,
712. . . Second side jig,
72. . . End face jig,
Claims (21)
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圧着工程と,
上記予備積層体を,全ての角の内角が90°を超える多角形状又は樽形形状を有するように打ち抜くことにより,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,
上記ユニット体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。In a method of manufacturing a ceramic laminate in which ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated,
A crimping step of laminating a wide ceramic sheet including a plurality of ceramic layers in the width direction, heating and pressing in the laminating direction to form a pre-laminated body;
A unit body having a width dimension including one ceramic layer in the width direction is punched out from the pre-laminated body so as to have a polygonal shape or a barrel shape in which the inner angles of all corners exceed 90 °. A unit cutting process to be formed;
A degreasing step of removing by heating 90% or more of the binder resin contained in the ceramic layer of the unit body;
And a firing process for firing the unit body.
上記ダイの上に載置された上記予備積層体に対して上記ストリッパーを前進させて上記突起を上記予備積層体の厚みの途中まで突き刺して切り込みを設け,その後,上記パンチを前進させて上記予備積層体を打ち抜いて上記ユニット体を形成することを特徴とするセラミック積層体の製造方法。The unit cutting step according to any one of claims 1 to 6 , wherein the unit cutting step includes a punch having a tip surface having a desired shape, a die having a punched hole that can be inserted into the punch while maintaining a predetermined clearance, and the punch. The outer periphery of the punch is disposed separately from the punch so as to be able to advance and retreat, and a tip having a protrusion at the tip thereof is used.
The stripper is advanced with respect to the preliminary laminated body placed on the die, and the protrusion is pierced to the middle of the thickness of the preliminary laminated body to provide a cut, and then the punch is advanced to advance the preliminary laminated body. A method for producing a ceramic laminate, comprising punching out the laminate to form the unit body.
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圧着工程と,
上記予備積層体を,全ての角の内角が90°を超える多角形状又は外周部がなめらかな曲面形状を有するように打ち抜くことにより,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,
上記ユニット体を焼成する焼成工程とを含み,
上記ユニット切断工程は,所望形状の先端面を有するパンチと,該パンチと所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴を有するダイであって,かつ,上記パンチと上記ダイの少なくとも一方には,上記切断形状に沿って突起部を有するものを用いて行い,上記パンチと上記ダイによる剪断を行う前に,上記突起部による切り込みを設けることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。In a method of manufacturing a ceramic laminate in which ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated,
A crimping step of laminating a wide ceramic sheet including a plurality of ceramic layers in the width direction, heating and pressing in the laminating direction to form a pre-laminated body;
By punching out the pre-laminated body so that all corners have a polygonal shape in which the inner angle exceeds 90 ° or the outer peripheral portion has a smooth curved surface shape, the preliminary laminated body has a width dimension including one ceramic layer in the width direction. A unit cutting step for forming a unit body,
A degreasing step of removing by heating 90% or more of the binder resin contained in the ceramic layer of the unit body;
A firing step of firing the unit body,
The unit cutting step includes a punch having a tip surface having a desired shape, and a die having a punched hole that can be inserted into the punch while maintaining a predetermined clearance, and at least one of the punch and the die includes: A method for producing a ceramic laminate, wherein the method comprises using a projection having a protruding portion along the cut shape, and providing a cut by the protruding portion before shearing by the punch and the die.
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圧着工程と,
上記予備積層体を,全ての角の内角が90°を超える多角形状又は外周部がなめらかな曲面形状を有するように打ち抜くことにより,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,
上記ユニット体を焼成する焼成工程とを含み,
上記ユニット切断工程は,所望形状の先端面を有するパンチと,該パンチと所定のクリアランスを保って挿入可能な打ち抜き穴を有するダイと,上記パンチの外周において該パンチと別に進退可能に配設されていると共にその先端には突起部を有するストリッパーとを用いて行い,
上記ダイの上に載置された上記予備積層体に対して上記ストリッパーを前進させて上記突起を上記予備積層体の厚みの途中まで突き刺して切り込みを設け,その後,上記パンチを前進させて上記予備積層体を打ち抜いて上記ユニット体を形成することを特徴とするセラミック積層体の製造方法。 In a method of manufacturing a ceramic laminate in which ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated,
A crimping step of laminating a wide ceramic sheet including a plurality of ceramic layers in the width direction, heating and pressing in the laminating direction to form a pre-laminated body;
By punching out the pre-laminated body so that all corners have a polygonal shape in which the inner angle exceeds 90 ° or the outer peripheral portion has a smooth curved surface shape, the preliminary laminated body has a width dimension including one ceramic layer in the width direction. A unit cutting step for forming a unit body,
A degreasing step of removing by heating 90% or more of the binder resin contained in the ceramic layer of the unit body;
A firing step of firing the unit body,
The unit cutting step includes a punch having a tip surface having a desired shape, a die having a punching hole that can be inserted into the punch while maintaining a predetermined clearance, and an outer periphery of the punch that can be moved forward and backward. And using a stripper with a protrusion at the tip,
The stripper is advanced with respect to the preliminary laminated body placed on the die, and the protrusion is pierced to the middle of the thickness of the preliminary laminated body to provide a cut, and then the punch is advanced to advance the preliminary laminated body. A method for producing a ceramic laminate, comprising punching out the laminate to form the unit body.
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