JPH08505823A - 薄いセラミック層を含むデイバイスの作成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内部に薄いセラミツク層を有する装置はセラミツク粒子、結合剤および可塑剤の混合物を作成し、この混合物をセラミツク層に形成することにより作成され、第２の層がセラミツク層と隣接して配置され複合層構造体が形成され、好ましくは複合層構造体のセラミツク層部分が所定の小さな厚さになるまで、ローリング処理することにより複合層構造体の厚さは減少される。所望ならば厚さが減少された複合層構造体（あるいは積層構造体の１を別の構造体と）スタツクしスタツクに対し厚さ減少作業を反復することによりセラミツク層の厚さは任意の小さな値に減少され、所定の厚さを有するセラミツク層はデイバイスに組み立てられる。この方法により作成可能なデイバイスとしては、例えば多積層コンデンサ、固形酸化物燃料セルおよび固形電解質電気化学的電池が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】 薄いセラミツク層を含むデイバイスの作成法 （技術分野） 本発明はセラミツク層を含むデイバイスの製造法、特に極めて薄手のセラミツ ク層を用いてこの装置に高信頼性を持たせ、低廉に製造する方法に関する。 （背景技術） セラミツクは特異な特性を有するため広範の各種のデイバイスに使用され得る 。例えば多くのセラミツクは低導電性を示すため、コンデンサあるいはマイクロ 電子部品のようなデイバイスの誘電絶縁体として有用である。高イオン導電性を 有した他のセラミツクは燃料セルあるいは電気化学的電池のような用途の固形電 解質として作用可能である。 このようなデイバイスの場合、セラミツクは一般に電気導電体若しくは電極間 あるいはそれと隣接する薄手の層にされる。このようなデイバイスの動作原理お よび多くの機器における性能の向上または重量および空間条件の低減の如き一般 的な必要性のため、セラミツク層は十分な強度を持つ他の物理的要件若しくはセ ラミツク層内のピンホールのような欠陥の存在のため出来る限り薄手に作成する 要がある。 このようなデイバイスに使用する薄手のセラミツク層を作成する方法として２ 通り、即ち粉末を基材とする方法と直接蒸着法とがある。粉末を基材とする方法 の場合、セラミツクは流動液内において懸濁され、結合剤および可塑剤と混合さ せる粉末態様で付与される。この流体あるいは結合剤・可塑 剤によりセラミツク粒子の取り扱いおよび形成が容易になる。流動可能な混合物 は所定の形状に形成され、流動液あるいは結合剤・可塑剤が加熱により除去され 、固形セラミツクはその最終密度をもつて焼結される。現在この種の粉末を基材 とする方法は約25マイクロメータ（0.001インチ）以上の厚さの層を製造するた めに採用されて来ている。 直接蒸着法では、物理的蒸着や化学的蒸着のような移送法によりセラミツク層 が基板上に配設した大きなガス供給源を用いて蒸着される。この直接蒸着法では 、ある場合に最低原子厚さ範囲までの薄手のセラミツク層が任意に製造可能にな る。しかしながらこの方法では複雑な蒸着装置が必要であり、セラミツク供給源 の蒸着領域に対し透視することが必要な場合も多くなるため、通常作業性が悪く 多くの作業の実施が困難である。この方法も作成可能な配合物および多孔性を持 たせる点で制約が多い。 コンデンサ、固形酸化物燃料セルおよび固形電気化学的電池のような多くのデ イバイスは従来の粉末を基材とする技術に依り作成されるセラミツク層を用いて 製造され得る。一般にこれら技術により作成されるセラミツク層の厚さは現在約 25マイクロメータである。直接蒸着法もある場合には使用され得るが作業性が悪 く、多くの場合費用がかかつている。このようなデイバイスは厚さが10マイクロ メータ台の薄手のセラミツク層で経済的に製造できることから好ましい。従つて 薄手のセラミツク層を有するデイバイスを製造する方法の改良が必要になる。 （発明の開示） 本発明によれば、薄手のセラミツク層を作成する方法、薄手のセラミツク層を 有したデイバイスを製造する方法、およびこれらの方法により作成されるセラミ ツク層およびデイバイスが提供される。この方法は大量に薄手のセラミツク層を 製造できるため、極めて経済的である。ある場合にこの方法はデイバイスの他の 部分と一体の仕上がりデイバイスの中間デイバイスの製造にも使用でき、このた め他の装置の製造・組み立てコストを減少できる。またこの方法は約１マイクロ メータ程度の薄手であること、あるいは材料の入手性にもよるがある場合にはそ れより薄手のセラミツク層を作成するために使用できる。このようにセラミツク 層が薄手であると、デイバイスの性能が向上され、且つデイバイスの重量および 容積が低減される。 本方法は自由度が高く広範の各種のデイバイスを製造するために採用できる。 この方法では開始材料として多くの形態および配合をもつて入手できるセラミツ ク粉末が利用される。従つて本方法は特定のセラミツク材料に対する特定の直接 蒸着法によるような制限はない。本方法はまた大量のセラミツクを含む層がロー リング技術により比較的迅速に製造されるので経済的である。本発明の他の特徴 および利点は本発明の基本的構成を一例として示す添付の図面に沿つた好適な実 施例の以下の詳細な説明から明らかとなろう。 （図面の簡単な説明） 図１は本発明による方法の処理流れ図、図２は本発明の方 法を用いて多積層コンデンサを作成する処理流れ図、図３は本発明の方法を用い て固形酸化物燃料セルを作成する処理流れ図、図４は本発明の方法を用いてナト リウム−サルフア電気化学電池を作成する処理流れ図である。 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の方法が図１に図示される。セラミツク粉末、結合剤および可塑剤の混 合が先ず強力ミキサ20内で行われるように設けられる。セラミツク粉末は最終仕 上げのデイバイスのセラミツク層に必要な配合物あるいは配合物の混合物にでき る。セラミツク粉末には例えば、酸化物、窒化物、炭化物、シリサイド、硼化物 、クロム酸化物、パーロブスカイト、チタン酸化物が含まれる。セラミツク粉末 は前記のものに制約するものではなく、単に広範のセラミツクを使用できること を表したに過ぎない。セラミツクは、セラミツク粉末自体が処理中に変形しない ので、粒子あるいは粉末状態に維持される。粉末サイズは処理の終期ではデイバ イスのセラミツク層の厚さより小にする要がある。従つて例えば、セラミツク層 の最終厚さが３マイクロメータにする場合、セラミツク粒子の大半の直径が３マ イクロメータ以下になるようにすることが好ましい。セラミツク粉末のサイズは 最低約0.1マイクロメータ、ある場合にはそれ以下にされる。最終セラミツク層 にある程度の多孔性が望まれる場合、焼結特性を制御するため粉末内で異なるサ イズの粒子を用いるが、大きな粒子をセラミツク層の所定の最終厚より小さくす る要があることもある。特に記載しない限りセラミツク粉末のサイズに格別の制 限はない。 結合剤および可塑剤は当業者に周知であり、特定の処理に適した種類および量 が選択され得る。処理中結合剤によりセラミツク層が単一の凝集体に維持される 。結合剤は熱可塑剤樹脂であり定常的には以下の（１）〜（６）の特性を持たせ る必要がある。即ち（１）ロール処理に十分な可塑性をセラミツク粉末混合物に 与える特性、（２）粉末を湿潤させ分散を容易にし、これに伴うガスを最小限に する特性、（３）混合中およびロール処理中で安定性がある特性、（４）形成中 構造体に十分な引裂強度を付与される特性、（５）引出処理後最少量の残留物を 残す特性、（６）十分な保管寿命を有する特性である。結合剤として例えば、合 成ゴム、熱可塑剤、ポリビニールアルコールあるいは架橋なしで熱分解するポリ マー材料が挙げられる。 可塑剤により、セラミツク粉末、結合剤および可塑性の混合物は外気温度で小 さく加工できる。可塑剤はその機能がセラミツク・結合剤混合物の可塑性を増加 させる有機添加剤である。可塑剤は結合剤に対し適合性を有し揮発性が低いこと が求められる。 セラミツク粉末、結合剤および可塑剤の各量は以下の処理を容易にするべく選 択される。結合剤は混合物に対し約10〜約40容量％、可塑剤は混合物に対し約10 〜約40容量％、混合物の残りがセラミツク粉末であることが好ましい。結合剤お よび可塑剤の選択量はセラミツク粉末の特性によつて決定される。、小さな粒子 サイズを有する粉末は全体としての表面積 は大になるから、混合物の二次成型特性を与えるために、小さな粒子の夫々には 高い成分の結合剤および可塑性を塗布する必要がある。低い成分の結合剤および 可塑性を用いると、テープの柔軟性が低くなり、ローリング処理あるいは積層処 理が困難になる。 セラミツク粉末、結合剤および可塑剤が外気温度で強力ミキサ20内において組 合わされ、混合される。この混合により混合物全体に亘り粉末粒子が分散され、 結合剤および可塑剤が塗布される。この混合作用によつて混合物が最高約150℃ まで加熱され、結合剤が柔軟にされる。混合時間は通常約１/２〜約10分、好ま しくは約２分である。 この混合物はミキサ20から取り出され、例えばローリング、ミリングあるいは 圧縮処理を経て層に形成される。好ましい図示の方法によれば、混合物は圧延機 の反対方向に回転する２つのローラ22間に送られる。圧延機の各テープ44は約10 〜150℃まで加熱され、混合物のローリング及び変形処理を容易にすることが好 ましい。ローラ22間の間隙によりセラミツク粒子、結合剤および可塑剤からなる 混合物の層の厚さが決定され、層は本実施例の場合セラミツクを含むテープ24と して送出される。テープ24の厚さは通常約75〜約750マイクロメータである。こ の段階で約25マイクロメータ以下の厚さのテープ24を製造することは不可能であ る。 セラミツクを含むテープ24は第２の層であるテープ26と接触される。第２のテ ープ26は最終装置の要件に対し好適に選択され得る。第２のテープ26は次の処理 中テープ24と共に変 形する構造および種類に、また不活性非変形可能特性を有するように構成し得よ う。前者の場合第２のテープ26は例えばテープ24と異なるセラミツク配合の別の セラミツクを含むテープにできる。テープ26はまた金属粉末、結合剤および可塑 剤からなる変形可能なテープを採用できる。テープ26はまた次の加熱中蒸発した り燃焼するポリマーのような犠牲材料で作ることも可能である。後者の場合、テ ープ26は金属フオイルまたはワツクスペーパのような剥離材料にされよう。 セラミツクを含むテープ24およびテープ26は好ましくは共に圧延機の一対のロ ーラ28間に通過させて積層し、複合層構造体30に形成される。テープ24、26の厚 さはこの積層工程中実質的に低減されない。 複合層構造体30の厚さは２個のローラ32間に複合層構造体30を通過させること により低減され、２つのローラ32間の間隙は複合層構造体30のそのときの厚さよ り小さい。ローラ32はローラ22に関して上述した如くわずかに加熱されることが 好ましい。ローラ32間に複合層構造体30を通過させた結果厚さを低減した複合層 構造体34が得られ、この場合セラミツクを含む層36の厚さは複合層構造体30の元 のセラミツクを含むテープ24の厚さより小さくされる。 図１には一対のローラ32が示されているが、多くの場合複合層構造体30は複数 の対のローラ間に通過され、連続する各対のローラは前の対の間隙より徐々に低 減される。実際上複合層構造体が各対のローラ32間を通過するに伴い、その厚さ が減少されるが、この減少は１対のローラ当たり約50％以下 の減少に制限されることが好ましいことが判明した。通過の減少量が大になり過 ぎると、複合層構造体内のセラミツクを含むテープ24、36が損傷される。 所定の厚さのセラミツクを含む層36はここで他の構成部材38と組合わされてデ イバイス40が形成される。デイバイスを形成する際、テープ26はある場合にデイ バイス内に内蔵され、また別の場合には組み合せ中除去るよう構成される。組み 合わせ作業は複合作業であるが、図１には簡略に図示されている。幾つかの方法 の例を以下に説明する。図１に示されるように組み合わせ前あるいは後、セラミ ツクを含む層36は炉42内に置かれる。炉42は結合剤および可塑剤が蒸発しセラミ ツクを含む層36（および第２のテープ２６も接着可能）を離れるに十分な温度ま で加熱される（この段階は結合剤抽出と言われる）。この後炉の温度が増大され 、テープ36に残るセラミツク粒子が焼結されて固形セラミツク体が形成される。 結合剤および可塑剤の抽出中および焼結中の雰囲気、温度、時間及び加熱速度 は選択される特定成分および所望の最終構造体に左右される。一方代表的な例で は抽出中に真空あるいは不活性雰囲気にされ、焼結は空気中あるいは制御された 雰囲気中で実行され、セラミツク成分が漏出しないよう防止される。代表的な加 熱速度は分当たり約0.1〜約２℃から200〜500℃の抽出温度である。蒸発された 結合剤および可塑剤はテープ36から拡散され取り出される。結合剤および可塑剤 が抽出されるに伴い、テープ36は通常約５〜10容量％収縮する。 抽出の完了後、層36は焼結温度まで加熱される。、加熱速度および焼結温度は セラミツクの種類により変化する。加熱速度は通常分当たり約0.3〜約３℃であ る。焼結温度は通常約1400℃であるが上述した如く焼結されるセラミツク粉末の 特性により変化する。層36の最終密度も焼結温度、焼結時間および層36内の粒子 混合を変えることにより調整され得る。 焼結後、層36（およびデイバイス４０）は外気温度まで冷却されて所定の組み 合わせ作業が完了することになる。 ある場合対をなすローラ32あるいは一連の対をなすローラ32によつてもセラミ ツクを含む層36の厚さを所望量減少できないことがある。減少量を増大させる積 層工程が図１に示される。積層工程の図示の場合、（複合層構造体30をローラ32 間に通過させることにより得られる）厚さが減少された複合層構造体34が別の層 と共に積層される。別の層は図示のように厚さが減少された複合層構造体34の他 の部分、他のテープ44あるいはその両方にできる。他のテープ44はセラミツクを 含む他のテープ、金属粉末を含むテープ、不活性材料等にできる。このようなテ ープによりスタツク46が形成される。スタツク46は一対のローラ48間を通過する ことによりテープが積層され、スタツクの厚さは実質的に減少されない。スタツ ク46は２つのローラ50間あるいは一連の対をなすローラ間に通過され、ローラ32 に関連して上述したような方法でスタツク46の厚さが減少される。積層工程を実 行し必要に応じこの工程を反復することによつて、特定のセラミツクを含むテー プ24あるいは36の厚さが所定の小さな値まで減少される。こ の結果得られる、厚さが減少した層あるいはスタツクはデイバイス40の組み立て に使用される。 本発明のこのような特定の応用は現在最関心の技術事項になつている。このよ うな応用を多積層コンデンサ、固形酸化物燃料セル、および電極電気化学セルに 沿つて下述する。この場合図２に関連してすでに詳述した工程の部分は理解を促 進するため簡単に説明する。 図21には多積層コンデンサの好ましい製造法が図示される。セラミツク粉末、 好ましくはチタン酸バリウム、約20〜30容量％の結合剤および約20〜30容量％の 可塑剤の粒子混合物をミキサ100内で作成する。混合物は一対のローラ102間を通 過され、セラミツクを含むテープ104が形成される。第２のミキサ106で金属粉末 、好ましくはパラジウムあるいは銀−パラジウム合金、約20〜30容量％の結合剤 、および約20〜30容量％の可塑剤の粒子混合物が作成される。混合物は一対のロ ーラ108間を通過されて金属を含むテープ110が形成される。テープセラミツクを 含むテープ104、110は同一あるいは異なる厚さにできる。 テープ104、110は２つのローラ112間を通過させて積層することにより複合テ ープ114が形成される。ローラ112により、所定の最終厚さに従つて夫々のテープ 104、110の厚さが所定のレベルに減少される。 複合テープ114が所定の長さに切断され、切断されたテープは互いに上下関係 をもつて積層され、スタツク116が形成される。スタツク116の夫々のテープ114 は２つのローラ188 間にスタツク116を通過させて互いに積層し、複合テープ114の夫々の厚さが所定 の最終厚さに減少される。 積層されたスタツク116は２つのローラ120間あるいは一連のローラ間に通過さ れ、ローラ間の間隙がスタツク116の厚さより小にされる。、スタツク116の厚さ は二回あるいは複数の通過により減少されて、厚さの減少されたスタツク122が 形成される。テープ104、110の両方は可塑的に変形可能であり、ポリマー母材を 用いるため未加工状態では同様の機械的特性を有することになり、各テープの厚 さがスタツクの厚さの減少に比例して減少する。スタツク、積層、およびローリ ング工程は必要に応じた回数、必要に応じて各種の積層された部材を用い反復さ れ、セラミツクを含むテープあるいは層104が所望の寸法まで減少される。スタ ツクされた部材はこれ以前に減少されたテープまたは他の平面構造体になり、積 層されて所望のコンデンサにされる。この好ましい方法によれば、コンデンサの 誘電体となるセラミツクを含むテープ104の最終寸法が約１〜２マイクロメータ になる。 厚さが減少されたスタツク122は所定の形状の個々のコンデンサ素子124に切断 される。コンデンサ素子124は炉126内に置かれる。結合剤および可塑剤の抽出は 真空あるいは空気内で約200〜500℃の温度で行われ、セラミツク粉末および金属 粉末の焼結が空気中で約1000〜1350℃の温度で行われる。外気温度まで冷却した 後、電気的に導通するエンドプレート128およびリード線130を焼結したコンデン サ素子に接着することにより組み立てが完了する。 この結果得られたコンデンサ132は複数の金属フオイルを有し、テープ110を焼 結して得られ、複数の誘電体により分離され、テープ104を焼結して得られる。 誘電体の厚さは作成中のテープ104の減少量により決定され得、通常１〜２マイ クロメータになる。コンデンサの容量は誘電体層の厚さが減少するに伴い増加す るため、コンデンサ132の性能は他の大量生産のコンデンサより優れることにな る。 図３には本発明の方法による固形酸化物燃料セルを作成する方法が示される。 固形酸化物燃料セルの動作原理は米国特許第4,816,036号および第4,913,982号に も開示されている。簡単に説明するに、水素のような燃料はアノードの表面で酸 素イオンと反応しアノードに水と電子を発生する。酸素のような酸化作用体は電 子と反応しカソードの表面に酸素イオンを形成する。電子はアノードから外部負 荷を経てカソードへと流れ、回路が閉路する。アノードとカソードとの間の電解 液によりアノードとカソードが互いに電子から絶縁されるが、酸素イオンはカソ ードからアノードへと流れ得る。 燃料セルを比較的低い温度で動作させることが望ましいこともある。燃料セル の動作温度を低くする一方法は、電解液層を薄手にし酸素イオンの拡散路を十分 に短くし、比較的低い温度での電解液の導電性の減少を補償することにある。上 述の米国特許第4,816,036号、第4,913,982号に開示されるような周知の製造法の 場合、作成可能な電解液層の最少厚は約25マイクロメータである。電解液層を約 10マイクロメータより薄く、最適には約１〜５マイクロメータにすることが望ま しい。 図３に示す好ましい方法では、セラミツク粉末、好適にはイツテルビウムによ り安定化されたジルコニア、約20〜30容量％の結合剤、および約20〜30容量％の 可塑剤の粒子混合物がミキサ150内で作成される。混合物は一対のローラ152間に 通過され最終的には燃料セルの電解液層となるテープ154が形成される。第２の ミキサ156では、別のセラミツク粉末、好ましくは最終的には燃料セルのアノー ドになるジルコニア酸化物およびニツケル酸化物の混合物、約20〜30容量％の結 合剤および約20〜30容量％の可塑剤の混合物が作成される。この混合物は一対の ローラ158間に通過され、テープ160が形成される。電解液テープ154およびアノ ードテープ160は同一あるいは異なる厚さにできる。 テープ154、160は２つのローラ162間を通過して積層され複合テープ164が形成 される。ローラ162により、各テープ154、160の厚さが必要に応じて減少され、 所定の最終厚にされる。 複合テープ164は２個のローラ166あるいは一連のローラ間に通過されて複合テ ープ164の厚さが減少され、厚さが減少された複合テープ168が形成される。積層 およびローリング処理は必要に応じスタツク構造体と組み合わせ反復され、所望 の厚さのテープ168が製造される。スタツク部材は以前に減少されたテープや他 の平面構造体であり積層されて所望の燃料セルにされる。この厚さが減少された 複合層テープの場合、電解液層テープ154の厚さは好ましくは約１〜５マイ クロメータである。厚さが減少された複合テープ168は炉170内で約200〜500℃の 温度まで加熱されてテープ154、160から結合剤および可塑剤が抽出される。温度 は約1300〜1400℃まで増加され、テープ154、160内のセラミツクが焼結され得る 。 室温まで冷却された後、カソード材料からなるスラリ状態の層172は電解液層 材料のアノードと接触していない側に塗布される。好ましいカソードスラリはキ ヤリア液にランタンマンガナイト粉末粒子を添加したもので形成される。これ以 前に焼結された電解液層・アノードの組み合わせ、およびその上に塗布されたカ ソードスラリが炉174内に置かれ、温度は約1000〜1300℃まで増大されてキヤリ ア液が除去され、カソード材料の粒子が焼結される。この結果得られるアノード ・電極・カソード構造体176はアノードと接触する燃料マニホルド178およびカソ ートと接触する酸化マニホルド180と組合わされ、燃料セル182が形成される。マ ニホルド178、180の構造は簡略に図示してあるが、実際上の用途では米国特許第 4,816,036号、第4,913,982号に開示される部材からなるより効率的な構成が採用 される。 この結果得られる固形酸化物燃料セル182の電解液層はこれ以前に得られたも のより薄手にされ約10マイクロメータ以下、好ましくは約２〜５マイクロメータ にされる。従つて同等の構造の他の燃料セルより低い温度で動作できるが、電解 液層は厚手になり、またそれ以前可能であつた高温温度より比較的効率的に動作 可能になる。 本発明の他の用途としては固形電解質、液体アノードおよび液体カソードを利 用する電気化学的電池での電解質の作成にある。この種の電池の重要な一例はナ トリウム・サルフアセルであり、この場合ナトリウムはアノードであり、サルフ アはカソードであり、電解質はβ’あるいはβ”アルミニウム酸化物である。後 者は好ましい配合が約904重量％のアルミニウム酸化物、8.85重量％のナトリウ ム酸化物、および0.75重量％のリチウム酸化物である。周知のナトリウム・サル フアセルの場合、電解質は中空シリンダ形態にされ、シリンダの内部に熔融ナト リウムが、シリンダの外面には熔融サルフアが付設される。ナトリウムイオンは セルの充放電中電解質内で拡散する。 別の種類のバイポーラセル構成のナトリウム・サルフアセルの場合、電解質は β’あるいはβ”アルミニウム酸化物からなる平坦なプレートであり、電解質の 一側にはナトリウムが、他方の側にはサルフアが配置される。この構成は米国特 許第5,053,294号にも開示されている。電解質は所定の配合物の粉末をアイソス タチカリに圧縮し、その後機械加工することにより作成され得る。周知の方法に より作成される電解質の厚さは通常約450マイクロメータになる。 電解質はナトリウム・サルフア電気化学的電池の構成要素内で最大の電気抵抗 を有している。電気化学的電池がより薄手にできれば、電池の電気抵抗が減少さ れ、電気抵抗の充放電性能が向上されよう。本発明によればこのような薄手の電 解質を作成する方法が提供される。 本発明による電気化学的電池の好適な作成法が図４に示され、この場合セラミ ツク粉末、好ましくは上述したβ”アルミニウム酸化物、最適には約20〜30容量 ％の結合剤、および約20〜30容量％の可塑剤の粒子混合物がミキサ200内に作成 される。この混合物は一対のローラ202間を通過されてテープ204が形成され、テ ープ204自体は最終的には電池の電解質になる。テープ204および第２のテープ20 6は一対のローラ208間に通過されて２つのテープ204、206が積層される。第２の テープ2106は電解質のテープ204と共に処理されるセラミツクを含むテープ材料 であり、最終的には電気化学的電池の一部をなす。このようなテープ106は最終 形態では高い多孔性を示し、電気化学的電池内の電解質を機械的に支承し、且つ イオンの相互拡散が可能になる。このテープ206の配合物の一例としてβ”アル ミニウム酸化物あるいはチタン酸化物が挙げられる。 積層後、積層されたテープ204、206は一対のローラ210間に通過され、この積 層体の厚さが所定値に減少される。この積層およびローリング工程は、テープ20 6に支承される電解質204が所望の厚さになるまで、必要に応じ各種のスタツク部 材と共に反復される。これ以前に厚さが減少されたテープまたは他の平面構造体 であるスタツク部材は積層され、セル内の所望の構成部材となる。 厚さが減少された積層体は炉212内で加熱され、テープ204から結合剤および可 塑剤が抽出される。この場合揮発性材料が抽出された後、炉の温度は約1400〜17 00℃まで増加され、 電解質テープ204のβ”アルミニウム酸化物および第２のテープ206のセラミツク が焼結される。 ここで今焼結された状態にある電解質テープ204は米国特許第5,053,294号に開 示されるように他の電極支承構造体、アルフアアルミニウム酸化物ハウジングお よび金属エンドプレートと共に組み立てられ、ガラス密封体で密封されてナトリ ウム・サルフアセル214が形成される。ナトリウムおよびサルフアはセル214の第 ２側内に詰められ次に密封される。 本発明によれば、広範の各種デイバイスに使用する薄手のセラミツク層または テープを作成する方法が提供される。薄手のセラミツク層は装置製造に必要なだ け大量に経済的に製造可能である。ある場合には、この薄手のセラミツク層によ りデイバイスの性能がこれ以前に得られなかつたレベルまでに改良され得る。本 発明は特定の実施例または態様例に沿つて説明したが、添付の特許請求の範囲内 で各種の変更および均等物に変化可能であることは当業者には容易に理解されよ う。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーン，クレイグ アール. アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90266，マンハツタン ビーチ，12ス ス トリート 744 (72)発明者 グイヒーン，ジエイムズ ブイ. アメリカ合衆国 カリフオルニア州 90254，ハーモサ ビーチ，アパートメン ト シヤープエヌ，１スト 957

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セラミツク粒子、結合剤および可塑剤の混合物を作成する工程と、混合物を セラミツク層に形成する工程と、セラミツク層と隣接する第２の層を配置して複 合層構造体を形成する工程と、複合層構造体のセラミツク層部分が所定の厚さに なるまで、セラミツク層に複合層構造体の厚さを減少する工程と、所定の厚さを 有するセラミツク層をデイバイスに組み立てる工程とを含有してなる内部に薄手 のセラミツク層を有するデイバイスを作成する方法。 ２．セラミツク層、第２の層および複合層構造体がすべて長手のテープである請 求項１の方法。 ３．更に複合層構造体の複合層構造体を減少する減少工程後に、複合層構造体と 隣接する第３の層を配置し、第２の複合層構造体を形成する工程と、第２の複合 層構造体のセラミツク層部分が第２の所定の厚さを有するまで第２の複合層構造 体の厚さを減少する工程とを包有してなる請求項１の方法。 ４．減少工程後に更にセラミツク層を焼結する工程を包有してなる請求項１の方 法。 ５．セラミツク粒子、第１の結合剤および第１の可塑剤のセラミツク混合物を作 成する工程と、セラミツク混合物をセラミツク誘電体層に形成する工程と金属粒 子、第２の結合剤、および第２の可塑剤の金属混合物を作成する工程と、金属混 合物を金属層に形成する工程と、セラミツク誘電体層を金属層に積層しセラミツ ク・金属複合体を形成する工程とにより、セラミツク・金属複合体を形成する工 程はセラミツク・金属 複合体の少なくとも２をスタツクしてスタツクを形成する工程と、セラミツク誘 電体層の厚さが所定の値に減少されるまでスタツクの厚さを減少する工程と、薄 手にされたスタツクをコンデンサ構造体に組み立てる工程とを包有してなる多積 層コンデンサを作成する方法。 ６．スタツクの厚さを減少する工程後に更に、薄手にされたスタツクの少なくと も２を更に積層する工程と、セラミツク誘電体層の厚さが第２の所定の値に減少 されるまで更にスタツクする工程とを包有してなる請求項５の方法。 ７．更にセラミツク誘電体層の厚さが第３の所定の値に減少されるまでスタツク しスタツクの厚さを減少する工程を反復する工程を包有してなる請求項６の方法 。 ８．第１のセラミツク粒子、第１の結合剤および第１の可塑剤の第１のセラミツ ク混合物を作成する工程と、第１のセラミツク混合物をセラミツク電解液層に形 成する工程と、第２のセラミツク粉末、第２の結合剤および第２の可塑剤の第２ のセラミツク混合物を作成する工程と、第２のセラミツク混合物をセラミツクの 第１の電極層に形成する工程と、セラミツク誘電体層の厚さが所定の値に減少さ れるまで積層された構造体の厚さを減少する工程と、薄くされた積層体を固形酸 化物燃料セルに組み立てる工程とを包有してなる固形酸化物燃料セルを作成する 方法。 ９．積層された構造体の厚さを減少する工程の後および組み立て工程前に更に、 積層された構造体を別の構造体と積層して二次の積層された構造体を形成する工 程と、二次積層構造 体の厚さを減少する工程と包有してなる請求項８の方法。 10．組み立て工程には、減少された厚さの積層構造体を焼結する工程と、第３の セラミツク粒子層を積層構造体のセラミツク電解液層側に第３のセラミツク粒子 層を与える工程と、与える工程で製造される構造体を焼結する工程と包有し、第 ３のセラミツク粒子層が二次電極として機能してなる請求項９の方法。