JPH04333295A - 電歪効果素子およびその製造方法 - Google Patents
電歪効果素子およびその製造方法Info
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- JPH04333295A JPH04333295A JP3102941A JP10294191A JPH04333295A JP H04333295 A JPH04333295 A JP H04333295A JP 3102941 A JP3102941 A JP 3102941A JP 10294191 A JP10294191 A JP 10294191A JP H04333295 A JPH04333295 A JP H04333295A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/48139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous wire daisy chain
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電歪効果素子およびそ
の製造方法に関し、特に積層型の電歪効果素子およびそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に積層型の電歪効果素子およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電歪効果素子の一例を図
2に示す。この電歪効果素子の構造は図に示すように、
銀−パラジウム合金を用いた内部電極導体層1と電歪セ
ラミック部材2とを交互に積層して積層体を形成し、次
にこの積層体の対向する側面に露出した内部電極導体層
1のそれぞれの端面に、左右互い違いに一層おきにガラ
ス絶縁層3を形成し、続いてこの上に内部電極導体層1
を電気的に接続するために、焼成タイプの銀ペーストよ
りなる帯状の外部電極導体層4を形成し、さらにリード
線5をはんだ付けした構造になっている。この電歪効果
素子の特徴は、ガラス絶縁層3が設けられていることで
ある。なおこの構造のものには、外部電極導体層焼成時
のガラス絶縁層への銀の拡散を防止しストレスを緩和す
るために、外部電極導体層4を焼成タイプから硬化タイ
プに改善したものがある。
2に示す。この電歪効果素子の構造は図に示すように、
銀−パラジウム合金を用いた内部電極導体層1と電歪セ
ラミック部材2とを交互に積層して積層体を形成し、次
にこの積層体の対向する側面に露出した内部電極導体層
1のそれぞれの端面に、左右互い違いに一層おきにガラ
ス絶縁層3を形成し、続いてこの上に内部電極導体層1
を電気的に接続するために、焼成タイプの銀ペーストよ
りなる帯状の外部電極導体層4を形成し、さらにリード
線5をはんだ付けした構造になっている。この電歪効果
素子の特徴は、ガラス絶縁層3が設けられていることで
ある。なおこの構造のものには、外部電極導体層焼成時
のガラス絶縁層への銀の拡散を防止しストレスを緩和す
るために、外部電極導体層4を焼成タイプから硬化タイ
プに改善したものがある。
【0003】さらに、図2に示した電歪効果素子の改良
型として、図3に示す構造のものがある。この電歪効果
素子には、図2に示すガラス絶縁層3が用いられていな
い。すなわちこの電界効果素子の構造は、対向する側面
に露出したそれぞれの内部電極導体層1の端面上に、左
右互い違いに一層おきに、内部電極導体層と電気的に接
続するランド状導体6を形成し、続いて、これらランド
状導体6をそれぞれの側面上で電気的に接続するように
ワイヤー7をワイヤーボンディングで溶接し、さらに、
リード線5をはんだ付けした構造になっている。つまり
、図3に示す構造にすることにより、図2に示したよう
なガラス絶縁層3を廃止することができる。
型として、図3に示す構造のものがある。この電歪効果
素子には、図2に示すガラス絶縁層3が用いられていな
い。すなわちこの電界効果素子の構造は、対向する側面
に露出したそれぞれの内部電極導体層1の端面上に、左
右互い違いに一層おきに、内部電極導体層と電気的に接
続するランド状導体6を形成し、続いて、これらランド
状導体6をそれぞれの側面上で電気的に接続するように
ワイヤー7をワイヤーボンディングで溶接し、さらに、
リード線5をはんだ付けした構造になっている。つまり
、図3に示す構造にすることにより、図2に示したよう
なガラス絶縁層3を廃止することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した3つの従来の
電歪効果素子のうち第1番目のものは、銀系の導電ペー
ストを印刷・焼成して外部電極導体層4を形成している
。この場合、導電ペーストの焼成温度(約600℃前後
)が、ガラス絶縁層3として用いているガラス焼成温度
(約620℃前後)に近いので、導電ペーストの焼成の
際にガラス絶縁層3中に銀が拡散して行く。このためこ
の構造の電歪効果素子では、ガラス絶縁層3の電気絶縁
特性が劣化しやすい。この現象は、雰囲気中の湿度が高
いと特に顕著であり、はなはだしい場合には使用中に絶
縁破壊を起してしまう。
電歪効果素子のうち第1番目のものは、銀系の導電ペー
ストを印刷・焼成して外部電極導体層4を形成している
。この場合、導電ペーストの焼成温度(約600℃前後
)が、ガラス絶縁層3として用いているガラス焼成温度
(約620℃前後)に近いので、導電ペーストの焼成の
際にガラス絶縁層3中に銀が拡散して行く。このためこ
の構造の電歪効果素子では、ガラス絶縁層3の電気絶縁
特性が劣化しやすい。この現象は、雰囲気中の湿度が高
いと特に顕著であり、はなはだしい場合には使用中に絶
縁破壊を起してしまう。
【0005】これに対して、上記の欠点を改善するため
に外部電極導体層4の材料として、焼成タイプの導電ペ
ーストの代わりに硬化タイプの導電ペースト(硬化温度
;常温〜150℃)を用い、外部電極導体層4の形成温
度を下げて銀の拡散が起らないようにしたのが第2番目
の電歪効果素子である。この電歪効果素子では、銀の拡
散によるガラス絶縁層3の絶縁特性劣化現象は確かに改
善される。ところが硬化タイプの導電ペーストは、樹脂
中に金属粒子を分散したような構造になっており、焼成
タイプと比較すると抵抗がかなり大きく、内部電極導体
層1と十分低い抵抗で電気的に接続させるためには、内
部電極導体層1との接触面積を大きくとらなければなら
ない。一方、積層型の電歪効果素子の場合、外部電極導
体層4に接続する内部電極導体層1の厚さは10μm以
下と非常に薄い。このため外部電極導体層4に硬化タイ
プの導電ペーストを用いた第2番目の電歪効果素子では
、外部電極導体層4と内部電極導体層1との接触抵抗が
大きくなり、素子の特性としては誘電正接(tanδ)
が大きくなる。この結果、変位応答速度が焼成タイプの
導電ペーストを用いた第1番目のものに比べて遅くなり
、パルス的に駆動させるような用途に対して不利となる
。
に外部電極導体層4の材料として、焼成タイプの導電ペ
ーストの代わりに硬化タイプの導電ペースト(硬化温度
;常温〜150℃)を用い、外部電極導体層4の形成温
度を下げて銀の拡散が起らないようにしたのが第2番目
の電歪効果素子である。この電歪効果素子では、銀の拡
散によるガラス絶縁層3の絶縁特性劣化現象は確かに改
善される。ところが硬化タイプの導電ペーストは、樹脂
中に金属粒子を分散したような構造になっており、焼成
タイプと比較すると抵抗がかなり大きく、内部電極導体
層1と十分低い抵抗で電気的に接続させるためには、内
部電極導体層1との接触面積を大きくとらなければなら
ない。一方、積層型の電歪効果素子の場合、外部電極導
体層4に接続する内部電極導体層1の厚さは10μm以
下と非常に薄い。このため外部電極導体層4に硬化タイ
プの導電ペーストを用いた第2番目の電歪効果素子では
、外部電極導体層4と内部電極導体層1との接触抵抗が
大きくなり、素子の特性としては誘電正接(tanδ)
が大きくなる。この結果、変位応答速度が焼成タイプの
導電ペーストを用いた第1番目のものに比べて遅くなり
、パルス的に駆動させるような用途に対して不利となる
。
【0006】さらに、第1番目の電歪効果素子の欠点を
改善するために、第3番目に述べた電歪効果素子のよう
に、ランド状の導体にし、これらをワイヤー7で接続す
ることによってガラス絶縁層3を廃止した構造のものが
あるが、この構造では、素子を駆動させた時にワイヤー
7に折り曲げ方向の力が加わるので、繰り返し駆動させ
た場合には、ワイヤー7が疲労して切断してしまうこと
がある。また、外装しないで裸の状態の時にはワイヤー
7が素子の表面に露出しているので、ワイヤー7を引っ
掛けて切断してしまったり、曲がったワイヤー7が対向
側の電極に触れてショートしたりするなど取り扱い上の
問題もある。
改善するために、第3番目に述べた電歪効果素子のよう
に、ランド状の導体にし、これらをワイヤー7で接続す
ることによってガラス絶縁層3を廃止した構造のものが
あるが、この構造では、素子を駆動させた時にワイヤー
7に折り曲げ方向の力が加わるので、繰り返し駆動させ
た場合には、ワイヤー7が疲労して切断してしまうこと
がある。また、外装しないで裸の状態の時にはワイヤー
7が素子の表面に露出しているので、ワイヤー7を引っ
掛けて切断してしまったり、曲がったワイヤー7が対向
側の電極に触れてショートしたりするなど取り扱い上の
問題もある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電歪効果素子は
、電歪セラミック部材と内部電極導体層とが交互に積層
された積層体と、この積層体の相対する一組の側面に露
出する内部電極導体層の露出部を交互に一層おきに絶縁
する絶縁層と、この絶縁層が形成された側面上に設けら
れ、内部電極導体層の露出部を、隣り合う内部電極導体
層同志が互いに対向電極となるように電気的に接続する
外部電極導体層とを含む電歪効果素子であって、前述し
た外部電極導体層は、絶縁層が設けられた側面に露出す
る内部電極導体層の露出部を覆って、しかも絶縁層に接
触しないように設けられた第1の導体部と、絶縁層と第
1の導体部とが形成された側面上に設けられ、第1の導
体部の間を電気的に接続する第2の導体部とからなり、
この第2の導体部が、成分金属の絶縁層への拡散開始温
度以下の温度で形成されることを特徴とする。
、電歪セラミック部材と内部電極導体層とが交互に積層
された積層体と、この積層体の相対する一組の側面に露
出する内部電極導体層の露出部を交互に一層おきに絶縁
する絶縁層と、この絶縁層が形成された側面上に設けら
れ、内部電極導体層の露出部を、隣り合う内部電極導体
層同志が互いに対向電極となるように電気的に接続する
外部電極導体層とを含む電歪効果素子であって、前述し
た外部電極導体層は、絶縁層が設けられた側面に露出す
る内部電極導体層の露出部を覆って、しかも絶縁層に接
触しないように設けられた第1の導体部と、絶縁層と第
1の導体部とが形成された側面上に設けられ、第1の導
体部の間を電気的に接続する第2の導体部とからなり、
この第2の導体部が、成分金属の絶縁層への拡散開始温
度以下の温度で形成されることを特徴とする。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の最適な実施例について、図
面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例
の電歪効果素子を示す斜視図である。
面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例
の電歪効果素子を示す斜視図である。
【0009】この電歪効果素子8は、電歪セラミック部
材2と銀−パラジウム内部電極導体層1とを交互に重ね
合わせた積層体と、銀−パラジウム内部電極導体層1の
それぞれの端面上に左右交互に形成されたガラス絶縁層
3と、ガラス絶縁層3が形成された側面において、ガラ
ス絶縁されていない内部電極導体層の端面上に、隣りの
ガラス絶縁層3に接触しないように形成されたランド状
導体6と、このランド状導体6が形成された側面上にお
いて、ランド状導体6相互の間を電気的に接続するよう
に形成された帯状導体9と、リード線5とを含む。
材2と銀−パラジウム内部電極導体層1とを交互に重ね
合わせた積層体と、銀−パラジウム内部電極導体層1の
それぞれの端面上に左右交互に形成されたガラス絶縁層
3と、ガラス絶縁層3が形成された側面において、ガラ
ス絶縁されていない内部電極導体層の端面上に、隣りの
ガラス絶縁層3に接触しないように形成されたランド状
導体6と、このランド状導体6が形成された側面上にお
いて、ランド状導体6相互の間を電気的に接続するよう
に形成された帯状導体9と、リード線5とを含む。
【0010】本実施例の電歪効果素子8は、以下のよう
にして作られる。まずペロブスカイト結晶構造をもつ多
成分固溶体セラミックの粉末(例えば、Pb(Zr,T
i)O3 )に有機バインダー(例えば、ポリビニル・
ブチラール樹脂)の粉末を混合してグリーンシートを作
り、この上に銀−パラジウムペーストを印刷・塗布した
後、60〜80層積層して、高温焼結(例えば、100
0℃以上)を行なうことによって、積層体を形成する。
にして作られる。まずペロブスカイト結晶構造をもつ多
成分固溶体セラミックの粉末(例えば、Pb(Zr,T
i)O3 )に有機バインダー(例えば、ポリビニル・
ブチラール樹脂)の粉末を混合してグリーンシートを作
り、この上に銀−パラジウムペーストを印刷・塗布した
後、60〜80層積層して、高温焼結(例えば、100
0℃以上)を行なうことによって、積層体を形成する。
【0011】次に、この積層体の対向する側面に露出し
た内部電極導体層1の端面に、電気泳動法によりガラス
粉末を塗布し焼結して、ガラス絶縁層3を形成する。対
向するもう一方の側面についても、同様に内部電極導体
層1の断面に、前述のガラス絶縁層3とは互い違いにな
るように電気泳動法によりガラス粉末を塗布し焼成して
、ガラス絶縁層3を形成する。
た内部電極導体層1の端面に、電気泳動法によりガラス
粉末を塗布し焼結して、ガラス絶縁層3を形成する。対
向するもう一方の側面についても、同様に内部電極導体
層1の断面に、前述のガラス絶縁層3とは互い違いにな
るように電気泳動法によりガラス粉末を塗布し焼成して
、ガラス絶縁層3を形成する。
【0012】次に、ガラス絶縁層3が形成された側面の
一方の面上に、ガラス絶縁層3にかからないように焼成
タイプの銀ペーストを印刷し乾燥した後、もう一方の面
上に同様にして銀ペーストを印刷・乾燥し、約600℃
で両面同時に焼成することにより、ランド状導体6を形
成する。
一方の面上に、ガラス絶縁層3にかからないように焼成
タイプの銀ペーストを印刷し乾燥した後、もう一方の面
上に同様にして銀ペーストを印刷・乾燥し、約600℃
で両面同時に焼成することにより、ランド状導体6を形
成する。
【0013】続いて、ランド状導体6が形成された面に
おいて、銀粒子を含んだエポキシ樹脂系の硬化型導電ペ
ーストを帯状に印刷した後、150℃,1時間の条件で
硬化して、帯状導体9を形成する。次に、リード線5を
はんだ付けして本実施例の電歪効果素子を完成する。
おいて、銀粒子を含んだエポキシ樹脂系の硬化型導電ペ
ーストを帯状に印刷した後、150℃,1時間の条件で
硬化して、帯状導体9を形成する。次に、リード線5を
はんだ付けして本実施例の電歪効果素子を完成する。
【0014】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。本実施例が第1の実施例と異なる点は、図1におい
て、ランド状導体6を接続する帯状導体9として、金の
蒸着膜を用いている点である。
る。本実施例が第1の実施例と異なる点は、図1におい
て、ランド状導体6を接続する帯状導体9として、金の
蒸着膜を用いている点である。
【0015】本実施例においては、ランド状導体6が形
成されている対向する2つの側面のうち、まず一方の面
でランド状導体6を電気的に接続するように、イオンビ
ーム方式で金を5μmの厚さに蒸着して帯状導体9を形
成し、次にもう一方の面においても同様にして、ランド
状導体6を電気的に接続するように金を蒸着して帯状導
体9を形成する。なお本実施例ではイオンビーム方式に
よる蒸着膜を用いたが、本発明はこれに限られるもので
はない。抵抗加熱方式や電子ビーム方式など他の方式に
よる蒸着膜であってもよい。またスパッタなどの他の物
理気相成長法によって形成された金属膜であっても本実
施例と同様の効果が得られる。
成されている対向する2つの側面のうち、まず一方の面
でランド状導体6を電気的に接続するように、イオンビ
ーム方式で金を5μmの厚さに蒸着して帯状導体9を形
成し、次にもう一方の面においても同様にして、ランド
状導体6を電気的に接続するように金を蒸着して帯状導
体9を形成する。なお本実施例ではイオンビーム方式に
よる蒸着膜を用いたが、本発明はこれに限られるもので
はない。抵抗加熱方式や電子ビーム方式など他の方式に
よる蒸着膜であってもよい。またスパッタなどの他の物
理気相成長法によって形成された金属膜であっても本実
施例と同様の効果が得られる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電歪効果
素子では、外部電極導体層として、内部電極導体層との
接続には、焼成タイプの導電ペーストをガラス絶縁層に
かからないようにランド状に塗布・焼成して形成したラ
ンド状導体を用い、これらのランド状導体相互間の接続
には、樹脂硬化タイプの導電ペーストや蒸着による金な
どを用いて低温で形成した帯状導体を用いている。この
ため、ランド状導体間の接続に変形しやすいワイヤーを
用いる必要がないにもかかわらず、外部電極導体層と内
部電極導体層との接触抵抗を低く保ったままでガラス絶
縁層への銀の拡散を防ぐことができる。
素子では、外部電極導体層として、内部電極導体層との
接続には、焼成タイプの導電ペーストをガラス絶縁層に
かからないようにランド状に塗布・焼成して形成したラ
ンド状導体を用い、これらのランド状導体相互間の接続
には、樹脂硬化タイプの導電ペーストや蒸着による金な
どを用いて低温で形成した帯状導体を用いている。この
ため、ランド状導体間の接続に変形しやすいワイヤーを
用いる必要がないにもかかわらず、外部電極導体層と内
部電極導体層との接触抵抗を低く保ったままでガラス絶
縁層への銀の拡散を防ぐことができる。
【0017】従って本発明によれば、ガラス絶縁物への
銀の拡散による絶縁劣化が起らず、しかもパルス的に電
圧を印加して駆動するような用途にも十分使用すること
が可能な、信頼性および電気特性に優れた電歪効果素子
を提供することができる。
銀の拡散による絶縁劣化が起らず、しかもパルス的に電
圧を印加して駆動するような用途にも十分使用すること
が可能な、信頼性および電気特性に優れた電歪効果素子
を提供することができる。
【図1】本発明の第1の実施例および第2の実施例の構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図2】従来の電歪効果素子の第1の例および第2の例
の構造を示す斜視図である。
の構造を示す斜視図である。
【図3】従来の電歪効果素子の第3例の構造を示す斜視
図である。
図である。
1 内部電極導体層
2 電歪セラミック部材
3 ガラス絶縁層
4 外部電極導体層
5 リード線
6 ランド状導体
7 ワイヤー
8 電歪効果素子
9 帯状導体
Claims (8)
- 【請求項1】 電歪セラミック部材と内部電極導体層
とが交互に積層された積層体と、前記積層体の相対する
一組の側面に露出する前記内部電極導体層の露出部を交
互に一層おきに絶縁する絶縁層と、前記絶縁層が形成さ
れた側面上に設けられ、内部電極導体層の露出部を、隣
り合う内部電極導体層同志が互いに対向電極となるよう
に電気的に接続する外部電極導体層とを含む電歪効果素
子において、前記外部電極導体層は、前記絶縁層が設け
られた側面に露出する内部電極導体層の露出部を覆う、
前記絶縁層に接触しないように設けられた第1の導体部
と、前記絶縁層と前記第1の導体部とが形成された側面
上に設けられ、前記第1の導体部間を電気的に接続する
第2の導体部とからなることを特徴とする電歪効果素子
。 - 【請求項2】 請求項1記載の電歪効果素子において
、前記第2の導体部は成分金属の前記絶縁層への拡散開
始温度以下の温度で形成されることを特徴とする電歪効
果素子。 - 【請求項3】 請求項2記載の電歪効果素子において
、前記第2の導体部は樹脂硬化型の導電ペーストからな
ることを特徴とする電歪効果素子。 - 【請求項4】 請求項3記載の電歪効果素子において
、前記樹脂硬化型の導電ペーストは、少なくとも銀およ
び銀の合金のいずれか一方を主成分とすることを特徴と
する電歪効果素子。 - 【請求項5】 請求項2記載の電歪効果素子において
、前記第2の導体部は、物理気相成長法により形成され
た金属膜からなることを特徴とする電歪効果素子。 - 【請求項6】 請求項1記載の電歪効果素子において
、前記第1の導体部は焼成型の導電ペーストからなるこ
とを特徴とする電歪効果素子。 - 【請求項7】 請求項1記載の電歪効果素子において
、前記焼成型のペーストは、少なくとも銀および銀の合
金のいずれか一方を主成分とすることを特徴とする電歪
効果素子。 - 【請求項8】 電歪セラミック部材と内部電極導体層
とが交互に積層された積層体を得る工程と、前記積層体
の相対する一組の側面に露出する前記内部電極導体層の
露出部を交互に一層おきに絶縁する絶縁層を形成する工
程と、前記絶縁層が形成された側面上に設けられ、内部
電極導体層の露出部を、隣り合う内部電極導体層同志が
互いに対向電極となるように電気的に接続する外部電極
導体層を形成する工程とを含む電歪効果素子の製造方法
において、前記外部電極導体層形成工程では、前記絶縁
物が設けられた側面上に、この側面への内部電極導体層
の露出部を覆い、前記絶縁物に接触しないように第1の
導体部を形成し、前記絶縁物と前記第1の導体部とが形
成された側面上に、前記第1の導体部間を電気的に接続
する第2の導体部を形成することを特徴とする電歪効果
素子の製造方法。
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1994
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