JP2003017779A - セラミック積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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すること。 【解決手段】 幅広のセラミックシート１１０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１１
１を形成する一次圧着工程と，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打ち抜くこと
により，ユニット体１１５を形成するユニット切断工程
と，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セラミック積層体１を形成する二
次圧着工程と，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
る脱脂工程と，セラミック積層体１を焼成する焼成工程
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２０〜２００
μｍ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。

【００１１】第２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，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
を形成する一次圧着工程と，上記予備積層体を幅方向に
おいて実質的な円形状，樽形形状又は八角形状に打ち抜
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，加熱すると共に積層方向に加圧
して円柱状，樽形柱状又は八角形柱状のセラミック積層
体を形成する二次圧着工程と，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，上記円柱状のセラミック積層体
の側面を２ヶ所以上研削または切削して２以上の側面平
坦部を形成する研削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１１）。

【００１２】本発明においては，特に上記ユニット切断
工程において，その打ち抜き形状を実質的な円形状，樽
形形状又は八角形状とする。これにより，さらに打ち抜
き時の応力集中を防止することができ，ユニット体の内
部電極層の変形を抑制することができる。また，本発明
では，上記焼成工程の後に上記研削工程を行い，上記側
面平坦部を２ヶ所以上設ける。これにより，焼成工程ま
で円柱形状であったセラミック積層体の断面形状を，樽
形，多角形，その他の所望の形状にすることができる。
そして，側面電極を配設する場合には，上記側面平坦部
を利用することにより，外径寸法を大型化することなく
側面電極の配設を実現することもできる。その他は第１
の発明と同様の作用効果が得られる。

【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。また，外周部がなめらかな曲面形状を有する形状と
は，多角形が有するような角部を持たない形状を意味す
る。例えば，多角形の角部をすべて円弧状に面取りした
ような形状，円形，楕円形，レーストラック状の形状な
どを含む形状である。

【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，実質的な円形状，樽形形状又は八角形状で
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とを用
いて行い，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していること
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，上記打抜工程は，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１１
０，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１１
０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６
１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Ｓ
５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７
１２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１２
０℃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８
０〜１９０℃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１
５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１０
１，１０２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６
２０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６２
５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６
２０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６
１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６
２５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（ｍ
ｍ）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１
１５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Ｓ２０
５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Ｓ
２０８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Ｓ４０
４，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Ｓ
４０９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Ｓ
３０４，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１５
１，１５２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２５
１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２５
１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，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 育夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 竹内 省一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4G055 AA08 AC09 BA14 BA22 BA64

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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むことを特徴とするセラミック
   積層体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，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
   工程を行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記ユニット
   切断工程における打ち抜き形状は，実質的な円形状，樽
   形形状又は八角形状であることを特徴とするセラミック
   積層体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
   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の範囲にあることを特徴とするセラ
   ミック積層体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   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
   行うことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
   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を特徴とするセラミック積層
   体の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
   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を用いて行い，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していることを特徴とするセラミ
   ック積層体の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項において，
   上記打抜工程は，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。
9. 【請求項９】 請求項７又は８において，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
   順次積層することを特徴とするセラミック積層体の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において，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
    することを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
11. 【請求項１１】 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，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
    る一次圧着工程と，上記予備積層体を幅方向において実
    質的な円形状，樽形形状又は八角形状に打ち抜くことに
    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，加熱すると共に積層方向に加圧して円柱
    状，樽形柱状又は八角形柱状のセラミック積層体を形成
    する二次圧着工程と，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，上記円柱状のセラミック積層体の側面を
    ２ヶ所以上研削または切削して２以上の側面平坦部を形
    成する研削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。