JPH01184968A - 積層型圧電素子の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は積層型圧電素子の製造法に関する。

（従来の技術とその問題点） 圧電逆効果による変位を利用した積層型圧電体は特開昭
４９−８６８１６号公報に示されるように圧電セラミッ
ク薄板上に電極を設け、これを多数枚接着積層した構造
のものである。第７図に示すようにセラミック薄板（圧
電材料１）Ｋ設けた内部電極２の側面に配された２つの
外部電極（リード線６）に内部電極２からのびたリード
線取出ゴ 部で一層おきに接続されている。しかしながら上を 記積層型圧電体においては、セラミック薄板の厚さを０
１５ｍｍ以下にすると、内部電極２の一層おきの接続が
工業的に難かしくなるため、セラミック薄板の厚さは０
，５−以上に限られていた。したがって積層体の駆動に
要する電圧も数１００Ｖ以上必要になり不便であった。

そこで近年小型でかつ低電圧駆動が可能な一体焼成によ
る積層圧電変位素子を得る目的で厚さ０．０３〜０．５
印のセラミックグリーンシートの片面に電極ペーストを
印刷後、これを多数枚熱圧着により積層後焼成し、さら
に外部電極を形成して得られる積層コンデンサの技術の
応用が試みられ。

駆動電圧を低下させることが可能となった。しかし積層
コンデンサ型の積層圧電変位素子は第８図に示すように
各内部電極２の面積が圧電材料１０面の面積より小さい
ため、電界印加により発生する内部歪の分布が不均一と
なり破壊しやすいという欠点がある。

この問題を解決するため第９図に示すように各内部電極
２の面積と圧電材料１の層の面積を等しくすれば圧電材
料内部の歪の分布は均一となり。

したがって電界のくり返し印加に対しても破壊を生ずる
ことはなくなった。しかしこの場合、各内部電極を並列
接続するには各内部電極端部を一層おきに接続しなけれ
ばならない。この方法としては例えば第９図に示すよう
に、内部電極２の端部に−層おきに金属ｍ右を印刷によ
り形成し、これらをワイヤボンディング６′により接続
する方法（％開昭５８−１９６０７２号公報）や特開昭
５８−１９６０６８号公報に示されるように内部電極端
部を一層おきに絶縁ペーストを印刷、焼付し絶縁層を形
成し、その上から導電性物質層（外部電極）を形成する
方法が提案されている。

しかしながら、これらの方法においては圧電材料の厚さ
を変える場合、電極膜や絶縁層を形成するための印刷用
スクリーンも変える必要があり。

また特に内部電極間隔が０．３胴以下の場合、印刷位置
ずれが起きやすく内部電極の並列接続の信頼性が不十分
であるという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、内部電極の面積と圧電
材料層の面積が実質的に等しく、電界のくり返し印加に
対しても破壊のおそれがなく、また内部電極の間隔が小
さい場合にも内部電極端部の並列接続を効率よく行ない
、積層型圧電素子を高い生産性で製造できる方法を提供
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、圧電材料と内部電極を交互に複数枚積層して
焼結することにより一体化した後、対向する２つの側面
に各々仮外部電極を形成し、積層きに絶縁処理を行なう
工程と、絶縁処理した積層圧電体を仮外部電極近傍で切
断する工程と、切断した積層圧電体の絶縁処理を施した
２つの面に内部電極と接続する外部電極を形成する工程
とから成り、内部電極面の面積と圧電材料面の面積が実
質的に等しい積層型圧電素子の製造法において。

積層圧電体の内部電極の露出している一方の側面を電解
エツチング液に浸漬し、一方の仮外部電極に電圧を印加
して仮外部電極と接続されている内部電極端部を電界エ
ツチングして一方の側面の内部電極端部を一層おきに凹
部とし９次いで同様にして対向する他方の仮外部電極と
接続されている他方の側面の内部電極端部を一層おきに
凹部とし。

これらの凹部に電気絶縁性部材を充填し絶縁層を形成す
ることにより内部電極端部の絶縁処理を行なう積層型圧
電素子の製造法に関する。

本発明において、圧電材料としてはニッケルニオブ酸鉛
、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、それらの混合物等電歪効
果の優れたものであれば制限はなく、薄板に成形され、
一方の面に内部電極となる例えば銀パラジウム系の導体
材料を塗り、薄板を積層して圧着し、焼結して積層型圧
電素子の素材を得る。この場合、素材の対向する２側面
には各々−層ごとに内部電極の端部が露出するように薄
板を積層する。そして素材の上記２側面に対して直角な
他の２側面を積層方向に切断して内部電極全層の端部を
露出させた後、内部電極の端部が一層おきに露出してい
る２側面に導電材料を塗布。

焼付けて仮外部電極とし、積層圧電体とする。

次に電圧を印加することによって内部電極が腐食する電
界エツチング液中に前記積層圧電体の内部電極全層の端
部が露出している面の片方を浸漬し、仮性部電極を介し
て電圧を印加して外部電極と接続されている内部電極の
端部を腐食させて一層おきに凹部を形成する。凹部の深
さは５０〜５００μｍが好ましい。同様にしてもう一方
の内部電極全層の端部が露出している面にも凹部を形成
した後、凹部に絶縁物を充填してから、仮性部電極が形
成されている面を切断して、絶縁物を埋込んだ面に対し
て直角な２側面に内部電極の全層の端部を露出させる（
仮りの外部電極は廃棄する）。

最後に絶縁物を埋込んだ面に一層おきに内部電極と電気
的に接続する外部電極を取付けて、内部電極面の面積と
圧電材料面の面積とが実質的に等しい積層型圧電素子と
される。

（実施例） 本発明を一実施例により図面を参照して説明する。

実施例 第６図は本発明の実施例になる積層型圧電素子の斜視図
である。この積層型圧電素子において各圧電材料１の層
は内部電極２を介して焼結により一体化されており、内
部電極２はその端部に一層おきに絶縁層３．３′を有し
、外部電極４によって電気的に並列接続されている。

この積層型圧電素子を得る方法を次に説明する。

まず積層コンデンサ型の積層圧電体を得るため。

ニッケルニオブ酸鉛及びチタン酸鉛を主成分とする圧電
材料の仮焼粉に、有機結合剤として微量のポリビニルブ
チラール、可塑剤としてフタル酸ジオクチル、溶剤とし
てトリクロルエタン及びエチルアルコールの混合溶剤を
加え、ボールミルで２４時間混合を行ない、スラリーを
作成した。次にこのスラリーをポリエステルフィルム上
に流し。

ドクターブレード法によりシート成形し、厚さ２８０μ
ｍのグリーンシートを作製した。このグリーンシートを
５０Ｘ５０ｍｍの大きさにパンチングした後第６図に示
すようにさらに内部電極２としてＡｇ−Ｐｄペースト（
Ａｇ　：　ｐｄ＝−ｙ　：　３　）をスクリーン印刷し
た。これらのグリーンシート１３を内部電極２の端部が
交互に対向する側面に現れるように方向を１８０°変え
て５０枚重ね、熱プレスにより圧着し一体化した後、内
部電極２の端部が一層おきに露出している側面に対して
直角方向の側面を内部電極全層の端部が露出するように
５ｇの幅で切断した。これを１１３０℃で焼成した後。

内部電極２の端部が一層おきに露出している側面に導電
材料を塗付し焼付けて仮性部電極８，８′を形成し、積
層コンデンサ型の積層圧電体９とした。

（第２図）。

次に第３図に示すようにこの積層コンデンサ型積層圧電
体９の内部電極２の端部が露出している一つの側面を槽
１２中のフェロシアン化カリウム及びシアン化ナトリウ
ムの水溶液から成る電解エツチング用液体１０に浸漬し
て、同時に黒鉛製対向電極板１１を沈め、これと前記仮
性部電極の一方８とを電源Ｓに接続し直流２．５ｖで２
０分間電界エツチングを行なったところ、内部電極２の
露出していた端部は一層おきに腐食され約１００μｍの
凹部が形成された。次に該積層圧電体の内部電極全層の
端部が露出している他方の側面についても同様な方法で
電界エツチングにより凹部を形成した。次にこれら凹部
に絶縁性ペースト（昭栄化学す９３１７のガラスペース
ト）を流し込んだ。

この時、凹部以外の積層圧電体側面に付着した絶縁性ペ
ーストは拭き取り、凹部内のペーストを乾燥後６００℃
で１０分間焼き付けを行なって第４図だ示すように積層
圧電体９の内部’Ｆ！＆２の全層の端部が露出している
面において内部電極端部に一層おきに絶縁層３を形成し
た。

このようにして作製した積層圧電体９を第４図に示すよ
うに仮性部電極８，８′の近傍及びその間で幅５　ｍｍ
　（図の一点鎖線の位置）で切断することにより第５図
に示すような外部電極のない積層圧電体９′を得た。

さらに第６図に示すように積層圧電体９′の絶縁層３を
形成した面に内部電極２の露出端部が接続されるように
導電材料を塗付、焼付けにより外部電極４を形成し、積
層型圧電素子とした。

（発明の効果） 本発明によれば、内部電極面の面積と圧電材料面の面積
とは実質的に等しくなるため、電界を印加した際に生ず
る歪の分布が均一で破壊のおそれのない信頼性の高い積
層型圧電素子、が得られる。

また本発明によれば、内部電極端部の一層おきの絶縁は
電界エツチングにより凹部を形成後、この凹部に電気絶
縁性部材を充填することにより行なうため、電極の間隔
が小さかったり、積層圧電体の寸法が変わったりしても
内部電極端部の絶縁処理を極めて効率よく行なうことが
でき高い信頼性で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例になる積層型圧１！
素子の製造法を説明する図で、第１図は圧電材料に内部
電極を印刷し積層する状態、第２図は積層圧電体の概要
、第３図は電解エツチング方法、第４図は絶縁層を形成
した積層圧電体の概要。 第５図は第４図の積層圧電体を切断した状態及び第６図
は完成した積層型圧電素子を示し、第７乃至第９図は従
来の積層型圧電素子を示す斜視図である。 符号の説明 １・・・圧電材料　　　　２・・・内部電極３．３′・
・・絶縁層　　　４・・・外部電極５・・・内部電極の
リード取出し部 ６・・・リード線　　　　　７・・・金属膜８．８′・
・・仮性部電極　９・・・積層圧電体１０・・・電界エ
ツチング液　１１・・・対向電極板１２・・・檜１３・
・・グリーンシート／〆、゛ 代理人　弁理士　若　林　邦　彦 ニ；１）；　ノ　ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．圧電材料と内部電極を交互に複数枚積層して焼結す
   ることにより一体化した後、対向する２つの側面に各々
   仮外部電極を形成し、積層コンデンサ型の積層圧電体を
   得る工程と、該積層圧電体の他の両側面に露出した内部
   電極端部に一層おきに絶縁処理を行なう工程と、絶縁処
   理した積層圧電体を仮外部電極近傍で切断する工程と、
   切断した積層圧電体の絶縁処理を施した２つの面に内部
   電極と接続する外部電極を形成する工程とから成り，内
   部電極面の面積と圧電材料面の面積が実質的に等しい積
   層型圧電素子の製造法において、積層圧電体の内部電極
   の露出している一方の側面を電解エッチング液に浸漬し
   ，一方の仮外部電極に電圧を印加して仮外部電極と接続
   されている内部電極端部を電界エッチングして一方の側
   面の内部電極端部を一層おきに凹部とし、次いで同様に
   して対向する他方の仮外部電極と接続されている他方の
   側面の内部電極端部を一層おきに凹部とし、これらの凹
   部に電気絶縁性部材を充填し絶縁層を形成することによ
   り内部電極端部の絶縁処理を行なうことを特徴とする積
   層型圧電素子の製造法。