シート圧着方法及びシート圧着装置
【課題】シートを圧着する場合に、シート間に隙間が発生しにくいシート圧着方法及びシート圧着装置を提供する。
【解決手段】第１工程にて、容器１１内にて第１のシートと第２のシート９とを積層し、弾性部材内部空間１９（ゴム部材５１内）と容器内部空間とを真空状態とする。その後、第２工程にて、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間の真空度よりも低下させることにより、ゴム部材５１の中央部を下降させて、両シートの中央部の表面に接触させる。その後、第３工程にて、ゴム部材５１内に加圧空気を供給する。これにより、ゴム部材５１が第２のシート９の表面を押圧する面積が増加し、第２のシート９の表面全体を押圧して両シートを圧着する。
【解決手段】第１工程にて、容器１１内にて第１のシートと第２のシート９とを積層し、弾性部材内部空間１９（ゴム部材５１内）と容器内部空間とを真空状態とする。その後、第２工程にて、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間の真空度よりも低下させることにより、ゴム部材５１の中央部を下降させて、両シートの中央部の表面に接触させる。その後、第３工程にて、ゴム部材５１内に加圧空気を供給する。これにより、ゴム部材５１が第２のシート９の表面を押圧する面積が増加し、第２のシート９の表面全体を押圧して両シートを圧着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスセンサの板状のセンサ素子などを製造する場合に用いることができるシート圧着方法及びシート圧着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２枚のシートを圧着する技術として、例えば下記特許文献１の技術が知られている。
この技術とは、ＤＶＤ等の光記録媒体を製造する際に、光記録媒体基板（シート）を重ね合わせて配置するとともに、その圧着側に面する主面側に接着剤を塗布し、更に、両光記録媒体基板の上方に袋状のゴム部材を配置し、この状態でゴム部材の内部に空気を供給して膨らませることにより、膨張したゴム部材によって両光記録媒体基板を押圧して接合する（圧着する）というものである。
【０００３】
また、これとは別に、例えばセラミックス製の積層型ガスセンサ素子を製造する際に、未焼成のセラミックシート（グリーンシート）を圧着する技術として、例えば特許文献２の技術が知られている。
【０００４】
この技術は、ガスセンサ素子を構成する部品として、所定の平面形状に加工された複数のグリーンシートを積層して用いるものであり、これらのグリーンシートの主面側に接着剤を塗布し、グリーンシート同士を押圧して密着させて接合する（圧着する）というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２ともに、大気中において、両シートを押圧して接合する（圧着する）というものであるため、圧着条件等によっては、両シート間に気体（空気：エアー）が残存し隙間が生じてしまい、製品に不具合が生じる虞がある。
【０００７】
これに対し、本願発明者等により、図７に示す様に、より好適にグリーンシートを圧着する技術の研究がなされている。
この方法とは、図７（ａ）に示す様に、密閉された容器１０１内に、下側シート１０３と上側シート１０５を離した状態で配置するとともに、両シート１０３、１０５の上方にゴム部材１０７を配置して、容器１０１内及びゴム部材１０７内を高真空状態にし、その後、図７（ｂ）に示す様に、加圧エアーによってゴム部材１０７の内部の気圧を一気に高圧にして、両シート１０３、１０５を圧着するというものである。
【０００８】
これにより、高真空状態において、両シート１０３、１０５を押圧して接合する（圧着する）というものであるため、両シート１０３、１０５間に隙間が生じることを抑制できる。
【０００９】
しかしながら、上述した図７に示す技術の場合であっても、両シート１０３、１０５の間に隙間ができる場合があり、それによって製品に不具合が生じる虞があるという問題があった。
【００１０】
つまり、上述した技術では、高真空状態にしているものの、完全に真空にすることは装置、性能的にかなり困難であり、極微量のエアーは容器１０１内に残存することとなる。 また、加圧エアーによって、ゴム部材１０７内を高真空状態から一気に高圧にして膨らますので、ゴム部材１０７は一気に上側シート１０５の全面に接触する。そのため、両シート１０３、１０５間（特に中央付近など）から全てのエアーを周囲に排出できず、エアーが両シート１０３、１０５間に留まってしまい、その結果、両シート１０３、１０５間に隙間が発生するという問題があった。
【００１１】
特に、シート１０３、１０５の表面にスクリーン印刷が複数工程実施されて、シート１０３、１０５の表面が平坦でない場合には、シート１０３、１０５の圧着時に、シート１０３、１０５の表面の段差部分（凹部となっている部分）には圧力が伝わりにくく、シート１０３、１０５を十分に抑えきれないため、シート１０３、１０５間に隙間が発生し易いという問題があった。
【００１２】
そして、シート１０３、１０５間に間隙が発生した場合には、製品の品質が低下するという問題があった。例えば、シート材料がセラミックの場合の様に、両シート１０３、１０５の圧着体を焼成して焼結体を製造する場合には、焼結体の強度が低下する等の問題があった。
【００１３】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シートを圧着する場合に、シート間に隙間が発生しにくいシート圧着方法及びシート圧着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着方法において、前記容器は、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有し、前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置するとともに、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１工程と、前記第１工程の後に、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２工程と、前記第２工程の後に、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、第１工程にて、容器内に第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、弾性部材内と容器の内部空間とを真空状態（高真空状態）とする。その後、第２工程にて、弾性部材内の真空度を容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、弾性部材の中央部を下降させて、中央部を両シートの周縁部より内側（中央に近い側：中央部）の表面に接触させる。その後、第３工程にて、弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させる。これにより、弾性部材が両シートの表面を押圧する面積が増加し、両シートの表面全体を押圧して両シートを圧着する。
【００１６】
つまり、本発明では、弾性部材の外側（容器内部空間）と内側（弾性部材内部空間）の圧力の調整によって、まず、弾性部材を膨らませてその中央部が両シートの中央部に接触し、その後、接触部分が周囲に広がってゆくようして、両シートを押圧するので、両シートの内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シートの間にエアーが残留し難く、よって両シートの間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００１７】
特に、シートがセラミックグリーンシートの場合には、後に焼成によって焼結するが、シート間に間隙があると、焼結体の強度が低下するので、間隙を無くすることは重要である。
【００１８】
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、前記第１工程において、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で前記容器の内部空間内に配置し、前記容器の内部空間を真空状態とした後、前記第１のシートと第２のシートとを積層して前記両シートを前記内部空間に配置することが望ましい。
【００１９】
このように、真空状態（高真空状態）とした容器内にて、第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持することにより、両シートの表面からエアーを離脱し易くなり、両シートを積層させた場合に、両シート間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シートの間にエアーがより残留し難く、よって両シートの間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００２０】
これにより、両シートの表面から空気を離脱し易くなり、両シートを密着させた場合に、両シート間に空気が残留し難いという利点がある。
（３）本発明は、請求項３に記載の様に、容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着装置において、前記容器として、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有する容器を用い、前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置した状態で、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１手段と、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２手段と、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、前記請求項１の発明と同様に、弾性部材の外側（容器内部空間）と内側（弾性部材内部空間）の圧力の調整によって、まず、弾性部材を膨らませてその中央部が両シートの中央部に接触し、その後、接触部分が周囲に広がってゆくようして、両シートを押圧するので、両シートの内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シートの間にエアーが残留し難く、よって両シートの間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００２２】
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、前記第１のシートと第２のシートとを積層する前に、前記真空状態とした前記容器内にて、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持する保持機構を備えることが望ましい。
【００２３】
つまり、保持機構によって、真空状態（高真空状態）とした容器内にて、第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持することができる。これにより、両シートの表面から空気を離脱し易くなり、両シートを積層させた場合に、両シート間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シートの間にエアーがより残留し難く、よって両シートの間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００２４】
なお、上述した本発明の構成において、真空状態（高真空状態）とは、例えば−９８ｋｐａ以下の状態を示すものである。
また、前記真空状態から真空度を低下させる程度としては、−９０〜−９２ｋｐａ程度に低下させることが好ましい。
【００２５】
更に、シートの圧着の面積が、１００ｍｍ×１００ｍｍ以上の場合には、シート間に間隙が発生し易いので、本発明は、その圧着の面積以上の場合に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は空燃比センサの断面図、（ｂ）はセンサ素子の平面図である。
【図２】シート圧着装置において、両シートが平行に対置された状態を示す説明図である。
【図３】両シートの構成を示す斜視図である。
【図４】シート圧着装置において、両シートが積層された状態を示す説明図である。
【図５】シート圧着装置において、ゴム部材の中央部がシートに当接した状態を示す説明図である。
【図６】シート圧着装置において、ゴム部材がシートの全面に当接した状態を示す説明図である。
【図７】従来技術の説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２８】
ａ）まず、本実施例のシート圧着方法に用いるシート圧着装置について、図１〜図３に基づいて説明する。
ここでは、図１（ａ）に示す様に、例えば空燃比センサ１の内部に格納されるガスセンサ素子（以下単にセンサ素子と記す）３を例に挙げて説明する。つまり、図１（ｂ）に示す様な板状のセラミックス製の積層型ガスセンサ素子３を製造する際に用いられるセラミックグリーンシート（以下単にシートと記す）の圧着方法及びシート圧着装置を例に挙げて説明する。
【００２９】
図２に示す様に、本実施例のシート圧着装置５は、圧着対象の一対のシート７、９を収容する気密性を有する円柱形状の容器１１と、容器１１内における後述する容器内部空間１３と第１の真空源１５と連通する第１の管路１７と、同様に、容器１１内における後述する弾性部材内部空間１９と第２の真空源２１と連通する第２の管路２３と、第２の管路２３から分岐し、弾性部材内部空間１９と加圧源２５とを連通する第３の管路２７とを備えている。
【００３０】
このうち、前記容器１１は、内部にヒータ（図示しない）を備えた平面形状が円形の金属製（例えばステンレス製）の底部２９と、底部２９の外側に嵌められた枠状のゴム製のパッキン３１と、底部２９の外周側に嵌合する平面形状が円形で下方が開放された金属製（例えばステンレス）の箱体３３とを備えている。つまり、この容器１１は、パッキン３１を介して、底部２９の外側に箱体３３が嵌合することによって、容器１１の内部が気密状態に保持される。
【００３１】
更に、容器１１の内部には、底部２９の上面に、長方形の金属製（例えばステンレス製）の基台３５が固定され、この基台３５の上に長方形の第１のシート７が載置されている。また、第１のシート７の周囲には、複数（例えば図２の奥側及び手前側及び左右側に３本ずつの合計１２本：図２では奥側のみ図示）の支柱３７が立設される。この支柱３７は、第１のシート７と第２のシート９との位置合わせを行うものである。
また、第１のシート７の周囲には、複数（例えば図２の左右２個ずつの合計４個：図２では２個のみ図示）の支持部（保持機構）３９が設けられている。更に、この支持部３９によって支持されるように、第２のシート９が第１のシート７と平行に配置されている。
【００３２】
詳しくは、図３に示す様に、第１のシート７の周囲は、四角枠状の金属板４１の上に載置され、この金属板４１の下面と、金属板４１の中央部の長方形の開口４３から露出する第１のシート７の中央部の下面が、基台３５の上面と接触している。
【００３３】
一方、第２のシート９も、第１のシート７と同様に、その周囲が四角枠状の金属板４５の上に載置されており、この金属板４５の下面が支持部３９によって支持されることによって、第１のシート７の上方に所定の間隔を保って第２のシート９が平行に配置されている。
【００３４】
また、両シート７、９の周囲には、円形の開口部４７が設けられており、この開口部４７に支柱３７が通されることによって、両シート７、９が平面方向において位置決めされるとともに、上下方向にスライド可能となっている。
【００３５】
なお、両シート７、９は、複数のセンサ素子３を一度に製造するためのものであり、同図における一点鎖線は、各センサ素子３の形状に応じて切断されるラインを示している。
図２に戻り、前記容器１１の上部（天板）４９の下面には、平面形状が長方形のシート状のゴム部材（弾性部材）５１が取り付けられている。つまり、ゴム部材５１の周囲の下面側には、ゴム部材５１を隙間無く押圧するために、例えばステンレス等の金属製の枠体５３が、ボルト（図示しない）等によって固定されている。これにより、ゴム部材５１の上側の僅かな弾性部材内空間１９（同図では線で表現される間隙）と下側の容器内部空間１３とは、それぞれ気密された状態で完全に分離されている。
【００３６】
また、前記第１の管路１７は、容器内部空間１３を真空状態に設定するために、容器内部空間１３と第１の真空源１５とを接続する管路であり、この第１の管路１７には、管路１７を開閉する第１の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）５５が配置されている。
【００３７】
従って、この第１の電磁弁５５が開いている場合には、第１の真空源１５によって、容器内部空間１３内を（例えば−９８ｋｐａ以下の）真空状態（高真空状態である第１の真空度）とすることができる。一方、この第１の電磁弁５５に通電して第１の管路１７を閉じる場合には、容器内部空間１３の真空状態を維持することができる。
【００３８】
更に、前記第２の管路２３は、弾性部材内部空間１９の真空度を調節するために、弾性部材内部空間１９と第２の真空源２１とを接続する管路であり、この第２の管路２３には、管路２３を開閉する第２の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）５７と、真空電空レギュレータ５９が配置されている。
【００３９】
この真空電空レギュレータ５９とは、常時は第２の管路２３を開いており、印加する電圧によって外気との連通路（図示せず）の開度を制御して、外気を第２の配管２３に導入できる電磁弁である。即ち、弾性部材内部空間１９の真空度を調節できる制御弁である。
【００４０】
この構成により、第２の電磁弁５７が開いており、真空電空レギュレータ５９で外気が導入されていない場合には、第２の真空源２１によって、弾性部材内部空間１９内を（例えば−９８ｋｐａ以下の）真空状態（前記容器内部空間１３の高真空状態と同様な第１の真空度）とすることができる。また、この状態で、第２の電磁弁５７に通電して第２の管路２３を閉じる場合には、弾性部材内部空間１９の真空状態を維持することができる。更に、第２の電磁弁５７が開いており、真空電空レギュレータ５９で外気が導入されている場合には、弾性部材内部空間１９内の真空度を前記第１の真空度よりも低い真空状態、即ち、前記第１の真空度より低真空状態である第２の真空度（例えば、−９０〜−９２ｋｐａ）とすることができる。
【００４１】
また、前記第３の管路２７は、第２の管路２３における真空電空レギュレータ５９と弾性部材内部空間１９との間の管路から分岐して加圧源２５と連通する管路であり、即ち、弾性部材内部空間１９と加圧源２５とを連通する管路であり、この第３の管路２７には、管路２７を開閉する第３の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）６１が配置されている。
【００４２】
従って、この第３の電磁弁６１が閉じている場合には、第２の管路２３の第２の電磁弁５７及び真空電空レギュレータ５９の動作によって設定される（弾性部材内部空間１９の）真空状態を保持することができる。一方、第３の電磁弁６１に通電して第３の管路２７を開く場合には、加圧源２５によって、加圧空気を一挙に供給して、弾性部材内部空間１９内を（例えば０．５Ｍｐａ以上の）加圧状態とすることができる。
【００４３】
ｂ）次に、前記シート圧着装置５を用いて行われる本実施例のシート圧着方法について、図２、図４〜図６に基づいて説明する。
・まず、容器１１内において、ヒータによって底部２９を所定温度（例えば５５℃）に加熱した状態で、上述した様に、一対のシート７、９を所定の間隔を保って上下に配置する。即ち、第１のシート７を基台３５の上面に載置し、第２のシート９を支持部３９で支持することによって、第１のシート７の上方に平行に配置する。なお、ヒータの加熱によって、その後の圧着に好適な様に、第１のシート７が柔らかくなる。
【００４４】
このシート７、９は、後に焼成されてセンサ素子３の一部を構成するものである。このシートの材料としては、例えば焼成されて絶縁性セラミックスとなるものが挙げられる。
その形成方法は特に限定されないが、例えば、セラミック原料粉末（例えば、アルミナ、ムライト、スピネル、ステアタイト及び窒化アルミニウム等のうちの１種又は２種以上からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ、溶剤及び可塑剤等から調合されたスラリーを、ドクターブレード法等によりシート状に成形した後、乾燥させて得られるグリーンシートを所望の大きさに切り出すことにより得ることができる。
【００４５】
また、前記以外に、シート７、９として、例えば固体電解質を材料とするシートを用いることもできる。この種のシート７、９の形成方法は特に限定されないが、例えば、セラミック原料粉末（例えば、ジルコニア粉末及びイットリア粉末等からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ、溶剤及び可塑剤等から調合されたスラリーを、ドクターブレード法により成形した後、乾燥させて得られるグリーンシートを所定の大きさに切り出して得ることができる。
【００４６】
なお、シート７、９の互いに向かい合う面の一方又は両方には、両シート７、９の接合のために、接着剤を塗布しておくが、この接着剤としては、セラミック原料粉末（例えば、ジルコニア粉末及びアルミナ粉末等からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ及び溶剤等から調合されたペーストを用いることができる。
【００４７】
また、上述したシート７、９しては、一層のシートでもよく或いは複数層のシートを積層したものでもよく、更に、シート７、９の内部や表面に、導電層を形成するために、導電材料のペーストを印刷したものでもよい。
【００４８】
・次に、図２に示す様に、第３の電磁弁６１によって第３の管路２７を閉じた状態で、且つ、真空電空レギュレータ５９は通電オンで外気を導入しない状態で、第２の電磁弁５７によって第２の管路２３を開いた状態として、第２の真空源２１によって、弾性部材内部空間１９を高真空状態（第１の真空度：例えば−９８Ｋｐａ）に設定する。
【００４９】
それとともに、第１の電磁弁５５によって第１の管路１７が開いた状態、第１の真空源１５によって、容器内部空間１３を高真空状態（同様な第１の真空度）に設定する。（第１の工程）
これによって、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とは、共に同様な高真空状態に保たれるので、シート状のゴム部材５１は、膨張せずに平面状のシート状態を保っている。
【００５０】
そして、この状態で所定時間（例えば１０秒間）待機する、いわゆる真空引き待機を行う。
なお、この待機によって、第１のシート７が予熱されるのでシートが十分に柔らかくなり、その後の圧着によって、両シート７、９を確実に密着させることができる。
次に、図４に示す様に、支持部３９を引き下げて、第２のシート９を下方に降下させて、第１のシート７の上面に積層する。
【００５１】
この状態で所定時間（例えば２０秒）待機し、第１のシート７を介して第２のシート９も予熱する。
なお、第１のシート７及び第２のシート９を容器１１内に配置する工程、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とを真空状態にする工程、及び第１シート７及び第２シート９を積層し、両シート７、９を積層する工程が、特許請求の範囲の第１工程に相当する
・次に、図５に示す様に、真空電空レギュレータ５９に所定の電圧を印加することによって、第２の管路２３に僅かに外気を導入する。
【００５２】
これによって、弾性部材内部空間１９の真空度を、やや低真空状態（第２の真空度：例えば−９０ｋｐａ）に設定することができる。
そして、この様に弾性部材内部空間１９の真空度を低下させると、即ち、弾性部材内部空間１９の気圧が上昇すると、ゴム部材５１は容器内部空間１３と弾性部材内部空間１９との圧力の差によって袋状に膨らみ、その中央部が下方に突出して、その先端が第２のシート９の中央部に当接する。
【００５３】
ここで、第２のシート９の中央部とは、周囲の縁部でなければよいが、できる限り中心（例えば面積中心）に近い位置が好適である。例えば、第２のシート９を面積中心を中心にして相似形に縮小した形状で中央部と外側とを区分した場合、面積中心の側の面積が全体の１／４の領域に、ゴム部材５１の中央部が当接すると好適である。
【００５４】
なお、第１の真空度と第２の真空度との差があまりに小さすぎると、ゴム部材５１の下方の突出が十分ではなく（従って第２のシート９に当接せず）、逆にあまりに大きすぎるとゴム部材５１が一挙に膨張して、下面全体が第２のシート９の上面全体に当接するので、その真空度の差は、３〜１０ｋｐａの範囲が好適である。
【００５５】
なお、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間１３の真空度よりも低下させて、ゴム部材５１のその中央部を下方に突出するように膨らませ、第２のシート９の中央部に当接させる工程が、特許請求の範囲の第２工程に相当する。
【００５６】
・次に、図６に示す様に、第２の電磁弁５７によって第２の管路２３を閉じるとともに、真空電空レギュレータ５９をオフして外気を導入を停止する。それとともに、第３の電磁弁６１を開いて、加圧源２５から高圧の空気を弾性部材内部空間１９に供給し、弾性部材内部空間１９内の気圧を例えば０．５Ｍｐａに上昇させる。
【００５７】
この高圧の空気の供給によって、ゴム部材５１は急速に膨らんで、第２のシート９の当接した位置からその周囲に接触する部分が速やかに広がって、最終的に第２のシート９の上面全体に接触する。そして、この状態で約４０秒加圧状態を継続して、両シート７、９の圧着を完了する。
【００５８】
なお、その後、両シート７、９の圧着体が容器１１から取り出され、前記図３に示す一点鎖線に沿って切断されて、個々のセンサ素子３に対応した（圧着された）積層体が作製される。その後、その積層体が焼成されて各センサ素子３が完成する。
【００５９】
なお、高圧の空気を弾性部材内部空間１９に供給し、弾性部材内部空間１９内の気圧を上昇させ、両シート７、９を圧着させる工程が、特許請求の範囲の第３工程に相当する。
ｃ）この様に、本実施例では、第１工程にて、容器１１内にて第１のシート７と第２のシート９とを積層した両シート７、９を配置し、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とを真空状態（高真空状態）とする。その後、第２工程にて、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間１３の真空度よりも低下させることにより、ゴム部材５１の中央部を下降させて、両シート７、９の中央部の表面に接触させる。その後、第３工程にて、ゴム部材５１内に加圧空気を供給する。これにより、ゴム部材５１が第２のシート９の表面を押圧する面積が増加し、第２のシート９の表面全体を押圧して両シート７、９を圧着する。
【００６０】
つまり、本実施例では、ゴム部材５１の外側（容器内部空間１３）と内側（弾性部材内部空間１９）の圧力の調整によって、まず、ゴム部材５１を膨らませてその中央部が第２のシート９の中央部に接触し、その後、接触部分が周囲広がってゆくようして、両シート７、９を押圧するので、両シート７、９の内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シート７、９の間にエアーが残留し難く、よって両シート７、９の間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００６１】
特に、このシート７、９は、セラミックグリーンシートであるので、その後、シート７、９の圧着体を焼成して焼結体を製造するが、本実施例の場合には、シート７、９に隙間が無いので、製品である焼結体の強度が高いという効果がある。
【００６２】
また、本実施例では、第１のシート７と第２のシート９とを分離した状態で容器内部空間１３内に配置し、容器内部空間１３を真空状態とした後、第１のシート７と第２のシート９とを積層するので、両シート７、９の表面からエアーを離脱し易くなり、両シート７、９を積層させた場合に、両シート７、９間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シート７、９の間にエアーがより残留し難く、よって両シートの７、９間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００６３】
更に、本実施例では、両シート７、９を重ね合わせた状態で予熱するので、両シート７、９を十分に柔らかくすることができ、よって、両シート７、９を圧着する際に、両シート９、９を隙間無く確実に接合することができる。
【００６４】
なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（１）本発明は、例えばセンサ素子のセラミックグリーンシートの圧着以外に、半導体基板等のシートの圧着に適用できる。
【００６５】
（２）本発明は、単シート同士のシートの圧着以外に、単シートと複数シートの積層体（圧着体）との圧着や、複数シートの積層体（圧着体）同士の圧着に適用できる。
（３）本実施例は、円柱形状の容器を用いたが、これに限らず直方体形状の容器を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
３…センサ素子
５…シート圧着装置
７…第１のシート
９…第２のシート
１１…容器
１３…容器内部空間
１９…弾性部材内部空間
１７…第１の管路
２３…第２の管路
２７…第３の管路
３９…支持部
５１…ゴム部材
５５…第１の電磁弁
５７…第２の電磁弁
５９…真空電空レギュレータ
６１…第３の電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスセンサの板状のセンサ素子などを製造する場合に用いることができるシート圧着方法及びシート圧着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２枚のシートを圧着する技術として、例えば下記特許文献１の技術が知られている。
この技術とは、ＤＶＤ等の光記録媒体を製造する際に、光記録媒体基板（シート）を重ね合わせて配置するとともに、その圧着側に面する主面側に接着剤を塗布し、更に、両光記録媒体基板の上方に袋状のゴム部材を配置し、この状態でゴム部材の内部に空気を供給して膨らませることにより、膨張したゴム部材によって両光記録媒体基板を押圧して接合する（圧着する）というものである。
【０００３】
また、これとは別に、例えばセラミックス製の積層型ガスセンサ素子を製造する際に、未焼成のセラミックシート（グリーンシート）を圧着する技術として、例えば特許文献２の技術が知られている。
【０００４】
この技術は、ガスセンサ素子を構成する部品として、所定の平面形状に加工された複数のグリーンシートを積層して用いるものであり、これらのグリーンシートの主面側に接着剤を塗布し、グリーンシート同士を押圧して密着させて接合する（圧着する）というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２ともに、大気中において、両シートを押圧して接合する（圧着する）というものであるため、圧着条件等によっては、両シート間に気体（空気：エアー）が残存し隙間が生じてしまい、製品に不具合が生じる虞がある。
【０００７】
これに対し、本願発明者等により、図７に示す様に、より好適にグリーンシートを圧着する技術の研究がなされている。
この方法とは、図７（ａ）に示す様に、密閉された容器１０１内に、下側シート１０３と上側シート１０５を離した状態で配置するとともに、両シート１０３、１０５の上方にゴム部材１０７を配置して、容器１０１内及びゴム部材１０７内を高真空状態にし、その後、図７（ｂ）に示す様に、加圧エアーによってゴム部材１０７の内部の気圧を一気に高圧にして、両シート１０３、１０５を圧着するというものである。
【０００８】
これにより、高真空状態において、両シート１０３、１０５を押圧して接合する（圧着する）というものであるため、両シート１０３、１０５間に隙間が生じることを抑制できる。
【０００９】
しかしながら、上述した図７に示す技術の場合であっても、両シート１０３、１０５の間に隙間ができる場合があり、それによって製品に不具合が生じる虞があるという問題があった。
【００１０】
つまり、上述した技術では、高真空状態にしているものの、完全に真空にすることは装置、性能的にかなり困難であり、極微量のエアーは容器１０１内に残存することとなる。 また、加圧エアーによって、ゴム部材１０７内を高真空状態から一気に高圧にして膨らますので、ゴム部材１０７は一気に上側シート１０５の全面に接触する。そのため、両シート１０３、１０５間（特に中央付近など）から全てのエアーを周囲に排出できず、エアーが両シート１０３、１０５間に留まってしまい、その結果、両シート１０３、１０５間に隙間が発生するという問題があった。
【００１１】
特に、シート１０３、１０５の表面にスクリーン印刷が複数工程実施されて、シート１０３、１０５の表面が平坦でない場合には、シート１０３、１０５の圧着時に、シート１０３、１０５の表面の段差部分（凹部となっている部分）には圧力が伝わりにくく、シート１０３、１０５を十分に抑えきれないため、シート１０３、１０５間に隙間が発生し易いという問題があった。
【００１２】
そして、シート１０３、１０５間に間隙が発生した場合には、製品の品質が低下するという問題があった。例えば、シート材料がセラミックの場合の様に、両シート１０３、１０５の圧着体を焼成して焼結体を製造する場合には、焼結体の強度が低下する等の問題があった。
【００１３】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シートを圧着する場合に、シート間に隙間が発生しにくいシート圧着方法及びシート圧着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着方法において、前記容器は、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有し、前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置するとともに、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１工程と、前記第１工程の後に、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２工程と、前記第２工程の後に、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、第１工程にて、容器内に第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、弾性部材内と容器の内部空間とを真空状態（高真空状態）とする。その後、第２工程にて、弾性部材内の真空度を容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、弾性部材の中央部を下降させて、中央部を両シートの周縁部より内側（中央に近い側：中央部）の表面に接触させる。その後、第３工程にて、弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させる。これにより、弾性部材が両シートの表面を押圧する面積が増加し、両シートの表面全体を押圧して両シートを圧着する。
【００１６】
つまり、本発明では、弾性部材の外側（容器内部空間）と内側（弾性部材内部空間）の圧力の調整によって、まず、弾性部材を膨らませてその中央部が両シートの中央部に接触し、その後、接触部分が周囲に広がってゆくようして、両シートを押圧するので、両シートの内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シートの間にエアーが残留し難く、よって両シートの間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００１７】
特に、シートがセラミックグリーンシートの場合には、後に焼成によって焼結するが、シート間に間隙があると、焼結体の強度が低下するので、間隙を無くすることは重要である。
【００１８】
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、前記第１工程において、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で前記容器の内部空間内に配置し、前記容器の内部空間を真空状態とした後、前記第１のシートと第２のシートとを積層して前記両シートを前記内部空間に配置することが望ましい。
【００１９】
このように、真空状態（高真空状態）とした容器内にて、第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持することにより、両シートの表面からエアーを離脱し易くなり、両シートを積層させた場合に、両シート間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シートの間にエアーがより残留し難く、よって両シートの間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００２０】
これにより、両シートの表面から空気を離脱し易くなり、両シートを密着させた場合に、両シート間に空気が残留し難いという利点がある。
（３）本発明は、請求項３に記載の様に、容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着装置において、前記容器として、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有する容器を用い、前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置した状態で、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１手段と、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２手段と、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、前記請求項１の発明と同様に、弾性部材の外側（容器内部空間）と内側（弾性部材内部空間）の圧力の調整によって、まず、弾性部材を膨らませてその中央部が両シートの中央部に接触し、その後、接触部分が周囲に広がってゆくようして、両シートを押圧するので、両シートの内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シートの間にエアーが残留し難く、よって両シートの間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００２２】
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、前記第１のシートと第２のシートとを積層する前に、前記真空状態とした前記容器内にて、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持する保持機構を備えることが望ましい。
【００２３】
つまり、保持機構によって、真空状態（高真空状態）とした容器内にて、第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持することができる。これにより、両シートの表面から空気を離脱し易くなり、両シートを積層させた場合に、両シート間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シートの間にエアーがより残留し難く、よって両シートの間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００２４】
なお、上述した本発明の構成において、真空状態（高真空状態）とは、例えば−９８ｋｐａ以下の状態を示すものである。
また、前記真空状態から真空度を低下させる程度としては、−９０〜−９２ｋｐａ程度に低下させることが好ましい。
【００２５】
更に、シートの圧着の面積が、１００ｍｍ×１００ｍｍ以上の場合には、シート間に間隙が発生し易いので、本発明は、その圧着の面積以上の場合に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は空燃比センサの断面図、（ｂ）はセンサ素子の平面図である。
【図２】シート圧着装置において、両シートが平行に対置された状態を示す説明図である。
【図３】両シートの構成を示す斜視図である。
【図４】シート圧着装置において、両シートが積層された状態を示す説明図である。
【図５】シート圧着装置において、ゴム部材の中央部がシートに当接した状態を示す説明図である。
【図６】シート圧着装置において、ゴム部材がシートの全面に当接した状態を示す説明図である。
【図７】従来技術の説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２８】
ａ）まず、本実施例のシート圧着方法に用いるシート圧着装置について、図１〜図３に基づいて説明する。
ここでは、図１（ａ）に示す様に、例えば空燃比センサ１の内部に格納されるガスセンサ素子（以下単にセンサ素子と記す）３を例に挙げて説明する。つまり、図１（ｂ）に示す様な板状のセラミックス製の積層型ガスセンサ素子３を製造する際に用いられるセラミックグリーンシート（以下単にシートと記す）の圧着方法及びシート圧着装置を例に挙げて説明する。
【００２９】
図２に示す様に、本実施例のシート圧着装置５は、圧着対象の一対のシート７、９を収容する気密性を有する円柱形状の容器１１と、容器１１内における後述する容器内部空間１３と第１の真空源１５と連通する第１の管路１７と、同様に、容器１１内における後述する弾性部材内部空間１９と第２の真空源２１と連通する第２の管路２３と、第２の管路２３から分岐し、弾性部材内部空間１９と加圧源２５とを連通する第３の管路２７とを備えている。
【００３０】
このうち、前記容器１１は、内部にヒータ（図示しない）を備えた平面形状が円形の金属製（例えばステンレス製）の底部２９と、底部２９の外側に嵌められた枠状のゴム製のパッキン３１と、底部２９の外周側に嵌合する平面形状が円形で下方が開放された金属製（例えばステンレス）の箱体３３とを備えている。つまり、この容器１１は、パッキン３１を介して、底部２９の外側に箱体３３が嵌合することによって、容器１１の内部が気密状態に保持される。
【００３１】
更に、容器１１の内部には、底部２９の上面に、長方形の金属製（例えばステンレス製）の基台３５が固定され、この基台３５の上に長方形の第１のシート７が載置されている。また、第１のシート７の周囲には、複数（例えば図２の奥側及び手前側及び左右側に３本ずつの合計１２本：図２では奥側のみ図示）の支柱３７が立設される。この支柱３７は、第１のシート７と第２のシート９との位置合わせを行うものである。
また、第１のシート７の周囲には、複数（例えば図２の左右２個ずつの合計４個：図２では２個のみ図示）の支持部（保持機構）３９が設けられている。更に、この支持部３９によって支持されるように、第２のシート９が第１のシート７と平行に配置されている。
【００３２】
詳しくは、図３に示す様に、第１のシート７の周囲は、四角枠状の金属板４１の上に載置され、この金属板４１の下面と、金属板４１の中央部の長方形の開口４３から露出する第１のシート７の中央部の下面が、基台３５の上面と接触している。
【００３３】
一方、第２のシート９も、第１のシート７と同様に、その周囲が四角枠状の金属板４５の上に載置されており、この金属板４５の下面が支持部３９によって支持されることによって、第１のシート７の上方に所定の間隔を保って第２のシート９が平行に配置されている。
【００３４】
また、両シート７、９の周囲には、円形の開口部４７が設けられており、この開口部４７に支柱３７が通されることによって、両シート７、９が平面方向において位置決めされるとともに、上下方向にスライド可能となっている。
【００３５】
なお、両シート７、９は、複数のセンサ素子３を一度に製造するためのものであり、同図における一点鎖線は、各センサ素子３の形状に応じて切断されるラインを示している。
図２に戻り、前記容器１１の上部（天板）４９の下面には、平面形状が長方形のシート状のゴム部材（弾性部材）５１が取り付けられている。つまり、ゴム部材５１の周囲の下面側には、ゴム部材５１を隙間無く押圧するために、例えばステンレス等の金属製の枠体５３が、ボルト（図示しない）等によって固定されている。これにより、ゴム部材５１の上側の僅かな弾性部材内空間１９（同図では線で表現される間隙）と下側の容器内部空間１３とは、それぞれ気密された状態で完全に分離されている。
【００３６】
また、前記第１の管路１７は、容器内部空間１３を真空状態に設定するために、容器内部空間１３と第１の真空源１５とを接続する管路であり、この第１の管路１７には、管路１７を開閉する第１の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）５５が配置されている。
【００３７】
従って、この第１の電磁弁５５が開いている場合には、第１の真空源１５によって、容器内部空間１３内を（例えば−９８ｋｐａ以下の）真空状態（高真空状態である第１の真空度）とすることができる。一方、この第１の電磁弁５５に通電して第１の管路１７を閉じる場合には、容器内部空間１３の真空状態を維持することができる。
【００３８】
更に、前記第２の管路２３は、弾性部材内部空間１９の真空度を調節するために、弾性部材内部空間１９と第２の真空源２１とを接続する管路であり、この第２の管路２３には、管路２３を開閉する第２の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）５７と、真空電空レギュレータ５９が配置されている。
【００３９】
この真空電空レギュレータ５９とは、常時は第２の管路２３を開いており、印加する電圧によって外気との連通路（図示せず）の開度を制御して、外気を第２の配管２３に導入できる電磁弁である。即ち、弾性部材内部空間１９の真空度を調節できる制御弁である。
【００４０】
この構成により、第２の電磁弁５７が開いており、真空電空レギュレータ５９で外気が導入されていない場合には、第２の真空源２１によって、弾性部材内部空間１９内を（例えば−９８ｋｐａ以下の）真空状態（前記容器内部空間１３の高真空状態と同様な第１の真空度）とすることができる。また、この状態で、第２の電磁弁５７に通電して第２の管路２３を閉じる場合には、弾性部材内部空間１９の真空状態を維持することができる。更に、第２の電磁弁５７が開いており、真空電空レギュレータ５９で外気が導入されている場合には、弾性部材内部空間１９内の真空度を前記第１の真空度よりも低い真空状態、即ち、前記第１の真空度より低真空状態である第２の真空度（例えば、−９０〜−９２ｋｐａ）とすることができる。
【００４１】
また、前記第３の管路２７は、第２の管路２３における真空電空レギュレータ５９と弾性部材内部空間１９との間の管路から分岐して加圧源２５と連通する管路であり、即ち、弾性部材内部空間１９と加圧源２５とを連通する管路であり、この第３の管路２７には、管路２７を開閉する第３の電磁弁（開閉の２位置で動作する電磁弁）６１が配置されている。
【００４２】
従って、この第３の電磁弁６１が閉じている場合には、第２の管路２３の第２の電磁弁５７及び真空電空レギュレータ５９の動作によって設定される（弾性部材内部空間１９の）真空状態を保持することができる。一方、第３の電磁弁６１に通電して第３の管路２７を開く場合には、加圧源２５によって、加圧空気を一挙に供給して、弾性部材内部空間１９内を（例えば０．５Ｍｐａ以上の）加圧状態とすることができる。
【００４３】
ｂ）次に、前記シート圧着装置５を用いて行われる本実施例のシート圧着方法について、図２、図４〜図６に基づいて説明する。
・まず、容器１１内において、ヒータによって底部２９を所定温度（例えば５５℃）に加熱した状態で、上述した様に、一対のシート７、９を所定の間隔を保って上下に配置する。即ち、第１のシート７を基台３５の上面に載置し、第２のシート９を支持部３９で支持することによって、第１のシート７の上方に平行に配置する。なお、ヒータの加熱によって、その後の圧着に好適な様に、第１のシート７が柔らかくなる。
【００４４】
このシート７、９は、後に焼成されてセンサ素子３の一部を構成するものである。このシートの材料としては、例えば焼成されて絶縁性セラミックスとなるものが挙げられる。
その形成方法は特に限定されないが、例えば、セラミック原料粉末（例えば、アルミナ、ムライト、スピネル、ステアタイト及び窒化アルミニウム等のうちの１種又は２種以上からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ、溶剤及び可塑剤等から調合されたスラリーを、ドクターブレード法等によりシート状に成形した後、乾燥させて得られるグリーンシートを所望の大きさに切り出すことにより得ることができる。
【００４５】
また、前記以外に、シート７、９として、例えば固体電解質を材料とするシートを用いることもできる。この種のシート７、９の形成方法は特に限定されないが、例えば、セラミック原料粉末（例えば、ジルコニア粉末及びイットリア粉末等からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ、溶剤及び可塑剤等から調合されたスラリーを、ドクターブレード法により成形した後、乾燥させて得られるグリーンシートを所定の大きさに切り出して得ることができる。
【００４６】
なお、シート７、９の互いに向かい合う面の一方又は両方には、両シート７、９の接合のために、接着剤を塗布しておくが、この接着剤としては、セラミック原料粉末（例えば、ジルコニア粉末及びアルミナ粉末等からなる粉末又はこれらを主成分とする粉末）、バインダ及び溶剤等から調合されたペーストを用いることができる。
【００４７】
また、上述したシート７、９しては、一層のシートでもよく或いは複数層のシートを積層したものでもよく、更に、シート７、９の内部や表面に、導電層を形成するために、導電材料のペーストを印刷したものでもよい。
【００４８】
・次に、図２に示す様に、第３の電磁弁６１によって第３の管路２７を閉じた状態で、且つ、真空電空レギュレータ５９は通電オンで外気を導入しない状態で、第２の電磁弁５７によって第２の管路２３を開いた状態として、第２の真空源２１によって、弾性部材内部空間１９を高真空状態（第１の真空度：例えば−９８Ｋｐａ）に設定する。
【００４９】
それとともに、第１の電磁弁５５によって第１の管路１７が開いた状態、第１の真空源１５によって、容器内部空間１３を高真空状態（同様な第１の真空度）に設定する。（第１の工程）
これによって、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とは、共に同様な高真空状態に保たれるので、シート状のゴム部材５１は、膨張せずに平面状のシート状態を保っている。
【００５０】
そして、この状態で所定時間（例えば１０秒間）待機する、いわゆる真空引き待機を行う。
なお、この待機によって、第１のシート７が予熱されるのでシートが十分に柔らかくなり、その後の圧着によって、両シート７、９を確実に密着させることができる。
次に、図４に示す様に、支持部３９を引き下げて、第２のシート９を下方に降下させて、第１のシート７の上面に積層する。
【００５１】
この状態で所定時間（例えば２０秒）待機し、第１のシート７を介して第２のシート９も予熱する。
なお、第１のシート７及び第２のシート９を容器１１内に配置する工程、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とを真空状態にする工程、及び第１シート７及び第２シート９を積層し、両シート７、９を積層する工程が、特許請求の範囲の第１工程に相当する
・次に、図５に示す様に、真空電空レギュレータ５９に所定の電圧を印加することによって、第２の管路２３に僅かに外気を導入する。
【００５２】
これによって、弾性部材内部空間１９の真空度を、やや低真空状態（第２の真空度：例えば−９０ｋｐａ）に設定することができる。
そして、この様に弾性部材内部空間１９の真空度を低下させると、即ち、弾性部材内部空間１９の気圧が上昇すると、ゴム部材５１は容器内部空間１３と弾性部材内部空間１９との圧力の差によって袋状に膨らみ、その中央部が下方に突出して、その先端が第２のシート９の中央部に当接する。
【００５３】
ここで、第２のシート９の中央部とは、周囲の縁部でなければよいが、できる限り中心（例えば面積中心）に近い位置が好適である。例えば、第２のシート９を面積中心を中心にして相似形に縮小した形状で中央部と外側とを区分した場合、面積中心の側の面積が全体の１／４の領域に、ゴム部材５１の中央部が当接すると好適である。
【００５４】
なお、第１の真空度と第２の真空度との差があまりに小さすぎると、ゴム部材５１の下方の突出が十分ではなく（従って第２のシート９に当接せず）、逆にあまりに大きすぎるとゴム部材５１が一挙に膨張して、下面全体が第２のシート９の上面全体に当接するので、その真空度の差は、３〜１０ｋｐａの範囲が好適である。
【００５５】
なお、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間１３の真空度よりも低下させて、ゴム部材５１のその中央部を下方に突出するように膨らませ、第２のシート９の中央部に当接させる工程が、特許請求の範囲の第２工程に相当する。
【００５６】
・次に、図６に示す様に、第２の電磁弁５７によって第２の管路２３を閉じるとともに、真空電空レギュレータ５９をオフして外気を導入を停止する。それとともに、第３の電磁弁６１を開いて、加圧源２５から高圧の空気を弾性部材内部空間１９に供給し、弾性部材内部空間１９内の気圧を例えば０．５Ｍｐａに上昇させる。
【００５７】
この高圧の空気の供給によって、ゴム部材５１は急速に膨らんで、第２のシート９の当接した位置からその周囲に接触する部分が速やかに広がって、最終的に第２のシート９の上面全体に接触する。そして、この状態で約４０秒加圧状態を継続して、両シート７、９の圧着を完了する。
【００５８】
なお、その後、両シート７、９の圧着体が容器１１から取り出され、前記図３に示す一点鎖線に沿って切断されて、個々のセンサ素子３に対応した（圧着された）積層体が作製される。その後、その積層体が焼成されて各センサ素子３が完成する。
【００５９】
なお、高圧の空気を弾性部材内部空間１９に供給し、弾性部材内部空間１９内の気圧を上昇させ、両シート７、９を圧着させる工程が、特許請求の範囲の第３工程に相当する。
ｃ）この様に、本実施例では、第１工程にて、容器１１内にて第１のシート７と第２のシート９とを積層した両シート７、９を配置し、弾性部材内部空間１９と容器内部空間１３とを真空状態（高真空状態）とする。その後、第２工程にて、弾性部材内部空間１９の真空度を容器内部空間１３の真空度よりも低下させることにより、ゴム部材５１の中央部を下降させて、両シート７、９の中央部の表面に接触させる。その後、第３工程にて、ゴム部材５１内に加圧空気を供給する。これにより、ゴム部材５１が第２のシート９の表面を押圧する面積が増加し、第２のシート９の表面全体を押圧して両シート７、９を圧着する。
【００６０】
つまり、本実施例では、ゴム部材５１の外側（容器内部空間１３）と内側（弾性部材内部空間１９）の圧力の調整によって、まず、ゴム部材５１を膨らませてその中央部が第２のシート９の中央部に接触し、その後、接触部分が周囲広がってゆくようして、両シート７、９を押圧するので、両シート７、９の内側から外側に向かってエアーを排除することができ、両シート７、９の間にエアーが残留し難く、よって両シート７、９の間に間隙が発生し難いという効果がある。
【００６１】
特に、このシート７、９は、セラミックグリーンシートであるので、その後、シート７、９の圧着体を焼成して焼結体を製造するが、本実施例の場合には、シート７、９に隙間が無いので、製品である焼結体の強度が高いという効果がある。
【００６２】
また、本実施例では、第１のシート７と第２のシート９とを分離した状態で容器内部空間１３内に配置し、容器内部空間１３を真空状態とした後、第１のシート７と第２のシート９とを積層するので、両シート７、９の表面からエアーを離脱し易くなり、両シート７、９を積層させた場合に、両シート７、９間のエアーを減少させることができる。その結果、圧着後の両シート７、９の間にエアーがより残留し難く、よって両シートの７、９間に間隙がより発生し難いという効果がある。
【００６３】
更に、本実施例では、両シート７、９を重ね合わせた状態で予熱するので、両シート７、９を十分に柔らかくすることができ、よって、両シート７、９を圧着する際に、両シート９、９を隙間無く確実に接合することができる。
【００６４】
なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（１）本発明は、例えばセンサ素子のセラミックグリーンシートの圧着以外に、半導体基板等のシートの圧着に適用できる。
【００６５】
（２）本発明は、単シート同士のシートの圧着以外に、単シートと複数シートの積層体（圧着体）との圧着や、複数シートの積層体（圧着体）同士の圧着に適用できる。
（３）本実施例は、円柱形状の容器を用いたが、これに限らず直方体形状の容器を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
３…センサ素子
５…シート圧着装置
７…第１のシート
９…第２のシート
１１…容器
１３…容器内部空間
１９…弾性部材内部空間
１７…第１の管路
２３…第２の管路
２７…第３の管路
３９…支持部
５１…ゴム部材
５５…第１の電磁弁
５７…第２の電磁弁
５９…真空電空レギュレータ
６１…第３の電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着方法において、
前記容器は、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有し、
前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置するとともに、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１工程と、
前記第１工程の後に、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２工程と、
前記第２工程の後に、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３工程と、
を有することを特徴とするシート圧着方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で前記容器の内部空間内に配置し、前記容器の内部空間を真空状態とした後、前記第１のシートと第２のシートとを積層して前記両シートを前記内部空間に配置することを特徴とする請求項１に記載のシート圧着方法。
【請求項３】
容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着装置において、
前記容器として、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有する容器を用い、
前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置した状態で、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１手段と、
前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２手段と、
前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３手段と、
を備えたことを特徴とするシート圧着装置。
【請求項４】
前記第１のシートと第２のシートとを積層する前に、前記真空状態とした前記容器内にて、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持する保持機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載のシート圧着装置。
【請求項１】
容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着方法において、
前記容器は、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有し、
前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置するとともに、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１工程と、
前記第１工程の後に、前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２工程と、
前記第２工程の後に、前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３工程と、
を有することを特徴とするシート圧着方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で前記容器の内部空間内に配置し、前記容器の内部空間を真空状態とした後、前記第１のシートと第２のシートとを積層して前記両シートを前記内部空間に配置することを特徴とする請求項１に記載のシート圧着方法。
【請求項３】
容器内に、第１のシートと第２のシートとを積層した両シートを配置し、該容器内に配置された弾性部材内へ気体を供給することによって、弾性部材を袋状に膨らませて前記両シートの表面を押圧することで、前記両シートを圧着するシート圧着装置において、
前記容器として、自身の内部空間が気密可能で、且つ該容器の内側の上面に、前記弾性部材を固定した箱状構造を有する容器を用い、
前記容器の内部空間内に、前記第１のシートと第２のシートとを積層した前記両シートを配置した状態で、前記弾性部材内と前記容器の内部空間とを真空状態とする第１手段と、
前記弾性部材内の真空度を前記容器の内部空間の真空度よりも低下させることにより、前記弾性部材の中央部を下降させて、該中央部を前記両シートの周縁部より内側の表面に接触させる第２手段と、
前記弾性部材内へ供給する気体を徐々に増加させることにより、該弾性部材が前記両シートの表面を押圧する面積を増加させて、該弾性部材で前記両シートの表面全体を押圧して前記両シートを圧着する第３手段と、
を備えたことを特徴とするシート圧着装置。
【請求項４】
前記第１のシートと第２のシートとを積層する前に、前記真空状態とした前記容器内にて、前記第１のシートと第２のシートとを分離した状態で保持する保持機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載のシート圧着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１１０７５（Ｐ２０１２−１１１０７５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０２７９（Ｐ２０１０−２６０２７９）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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