DE10230117B4 - Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben und Verwendung desselben in einem piezoelektrischen Betätigungsglied - Google Patents

Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben und Verwendung desselben in einem piezoelektrischen Betätigungsglied Download PDF

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Abstract

Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement (1) mit folgenden Merkmalen:
einem geschichteten piezoelektrischen Körper (37), der einen Treiberabschnitt (34), der erste interne Treiberelektroden (32) und zweite interne Treiberelektroden (33) aufweist, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, wobei jeweils eine piezoelektrische Schicht zwischen benachbarten Treiberelektroden (32, 33) angeordnet ist, und einen Verbindungsabschnitt (36) umfaßt, der interne Verbindungselektroden (35) aufweist, die in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelt sind, wobei jeweils eine piezoelektrische Schicht zwischen benachbarten Verbindungselektroden (35) angeordnet ist, wobei zumindest eine treiberseitige externe Elektrode (38), die in elektrischer Leitung mit den ersten internen Treiberelektroden steht, und eine verbindungsseitige externe Elektrode (39), die in elektrischer Leitung mit den internen Verbindungselektroden steht, parallel zueinander und auf einer von gegenüberliegenden Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) angeordnet sind, und wobei zumindest eine gemeinschaftsseitige externe Elektrode (41), die in elektrischer Leitung mit den zweiten internen Treiberelektroden (33) und den internen Verbindungselektroden (35) steht, auf der anderen der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement, das zur Herstellung eines piezoelektrischen Betätigungsgliedes verwendet wird, das eine Mehrzahl separat treibbarer Betätigungseinheiten umfaßt, auf ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes, und auf ein piezoelektrisches Betätigungsglied, das ein derartiges piezoelektrisches Mehrschichtbauelement umfaßt.
  • Herkömmliche Druckköpfe bei Tintenstrahldruckern werden üblicherweise unter Verwendung eines piezoelektrischen Betätigungsgliedes getrieben. Ein Beispiel eines derartigen piezoelektrischen Betätigungsgliedes ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP 11-320881 A offenbart. Das in dieser Veröffentlichung beschriebene piezoelektrische Betätigungsglied weist eine äußere Form auf, die in 13 gezeigt ist, und umfaßt ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement 31.
  • Das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 umfaßt einen geschichteten piezoelektrischen Körper 37, der ein rechtwinkliger, gesinterter Keramikkörper ist, der einen Treiberabschnitt 34 und einen Verbindungsabschnitt 36 umfaßt. In dem Treiberabschnitt 34 sind eine Mehrzahl erster interner Treiberelektroden 32 und eine Mehrzahl zweiter interner Treiberelektroden 33 über eine piezoelektrische Schicht abwechselnd aufeinander plaziert. In dem Verbindungsabschnitt 36 ist eine Mehrzahl interner Verbindungselektroden 35 über eine piezoelektrische Schicht aufeinander platziert. Die piezoelektrische Schicht des Treiberabschnittes 34 ist ein Bereich, der sich entlang einer Laminierungsrichtung, eine d33-Richtung genannt, ansprechend auf das Anlegen einer Wechselspannung an denselben, nachdem dieser polarisiert wurde, ausdehnt und zusammenzieht.
  • Wie in 13A dargestellt ist, die das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 darstellt, wie es von einer Seite desselben betrachtet wird, liegen Endbereiche der ersten internen Treiberelektroden 32 von nur einer von gegenüberliegenden Seitenoberflächen 37a und 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 frei, d. h. nur von der ersten Seitenoberfläche 37a, wohingegen Endbereiche der ersten internen Treiberelektroden 32 nicht von der zweiten Seitenoberfläche 37b freiliegen. Wie in 13B gezeigt ist, die das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 zeigt, wie dasselbe von der anderen Seite desselben betrachtet wird, liegen Endbereiche der zweiten internen Treiberelektroden 33 von der zweiten Seitenoberfläche 37b frei, wohingegen Endbereiche nicht von der ersten Seitenoberfläche 37a freiliegen. Endbereiche der internen Verbindungselektroden 35 liegen von sowohl der ersten Seitenoberfläche 37a als auch der zweiten Seitenoberfläche 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 frei.
  • Treiberseitige externe Elektroden 38 und verbindungsseitige externe Elektroden 39 sind jeweils parallel an der ersten Seitenoberfläche 37a des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 durch einen Zwischenraum 40 mit einer vorbestimmten Breite gebildet. Die ersten internen Treiberelektroden 32 und die internen Verbindungselektroden 35 stehen separat in elektrischer Leitung mit ihren entsprechenden externen Elektroden 38 und 39. Eine gemeinschaftsseitige externe Elektrode 41 ist an der zweiten Seitenoberfläche 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 angeordnet. Die zweiten internen Treiberelektroden 33 und die internen Verbindungselektroden 35 stehen alle in elektrischer Leitung mit der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41.
  • Hier ist die gemeinschaftsseitige externe Elektrode 41 über der gesamten zweiten Seitenoberfläche 37b gebildet, während die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet werden, nachdem ein Zwischenraum 42 mit einer vorbestimmten Breite in dem unteren Bereich der ersten Seitenoberfläche 37a geschaffen ist, d. h. nachdem dieselben durch den Zwischenraum 42 von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 getrennt sind. Deshalb hat, wie in 14 gezeigt ist, der Treiberabschnitt 34 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 eine derartige Querschnittstruktur, die in 14 gezeigt ist.
  • Ein piezoelektrisches Betätigungsglied 45, das eine externe Form aufweist, die in 15 gezeigt ist, wird unter Verwendung des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 erzeugt. Insbesondere wird das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 an einem Trägersubstrat 46 zum Beispiel unter Verwendung eines Haftmittels befestigt, wobei eine Mehrzahl von Schlitzen 47, die sich in einer Laminierungsrichtung X von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Treiberabschnittes 34 erstrecken, in dem Treiberabschnitt 34 des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 gebildet ist.
  • Wie in 15A gezeigt ist, die das piezoelektrische Betätigungsglied 45 zeigt, wie es von einer Seite desselben betrachtet wird, ist durch ein Unterteilen der ersten internen Treiberelektroden 32 und der zweiten internen Treiberelektroden 33 und der treiberseitigen externen Elektroden 38 durch die Schlitze 47 der Treiberabschnitt 34 in eine Mehrzahl von Treiberabschnittbereichen unterteilt, um eine Mehrzahl separat treibbarer Betätigungseinheiten 48 zu liefern. Offensichtlich sind die ersten internen Treiberelek troden 32 und die zweiten internen Treiberelektroden 33, die in dem Treiberabschnitt 34 aufeinander platziert sind, durch diese Schlitze 47 unterteilt.
  • Hier ist, da die treiberseitigen externen Elektroden 38 ebenfalls unterteilt sind, eine Mehrzahl externer Einheitselektroden 49, die den separaten Betätigungseinheiten 48 entsprechen, gebildet. Die Bereiche zwischen dem Verbindungsabschnitt 36 und dem Treiberabschnitt 34 des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 45 können durch die Schlitze 47 unterteilt sein. 15B zeigt das piezoelektrische Betätigungsglied 45, wie es von der anderen Seite desselben betrachtet wird.
  • Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine flexible gedruckte Schaltung, die aus einer Treibersignalquelle herausgezogen ist, die außerhalb des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 45 installiert ist, mit dem piezoelektrischen Betätigungsglied 45, einschließlich der Betätigungseinheiten 48, verbunden. Durch ein Anlegen einer Wechselspannung zwischen jeder externen Einheitselektrode 49 und der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 oder tatsächlich zwischen jeder externen Einheitselektrode 49 und jeder verbindungsseitigen externen Elektrode 39, die durch jede interne Verbindungselektrode 35 mit der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 verbunden ist, wird jede Betätigungseinheit 48 getrieben.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement 31, das zur Herstellung des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 45 verwendet wird, die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 an der ersten Seitenoberfläche 37a des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 angeordnet, wobei die gemeinschaftsseitige externe Elektrode 41 an der zweiten Seitenoberfläche 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 angeordnet ist. Wie in 16 gezeigt ist, wird, wenn diese externen Elektroden 38, 39 und 41 gebildet sind, eine Ablagerungsmaske 50 zum voll ständigen Bedecken von anderen Bereichen des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 als den Seitenoberflächen 37a und 37b geschaffen. Nach einem Plazieren des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 innerhalb der Ablagerungsmaske 50 wird ein Elektrodenbildungsprozeß, d. h. eine Aufdampfung oder ein Sputtern (Zerstäuben), ausgeführt. Die Pfeile, die in 16 gezeigt sind, zeigen die Richtungen der Filmablagerung an.
  • Wenn der geschichtete piezoelektrische Körper 37 jedoch innerhalb der Ablagerungsmaske 50 platziert ist, wird ein Zwischenraum 51 zwischen denselben gebildet, wobei die Ablagerungsmaske 50 zu der Zeit der Filmaufbringung einer thermischen Verformung unterzogen wird, so daß eine Filmaufbringungsgenauigkeit in der Größenordnung von nur ±0,1 mm erzielt werden kann. Wie in 14 gezeigt ist, müssen die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die auf der ersten Seitenoberfläche 37a des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 aufgebracht sind, das eine Höhe H von 1,0 mm aufweist, von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 durch den Zwischenraum 42 getrennt sein, der eine Breite W von 0,1 mm aufweist. Deshalb treten Probleme, wie zum Beispiel die unten beschriebenen, auf.
  • Da keine hohe Filmaufbringungsgenauigkeit erzielt werden kann, wird die Breite W des Zwischenraums 42 groß oder klein, so daß die Höhen der Orte, an denen die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 angeordnet sind, groß oder klein werden. Wenn die Höhen der Bereiche, an denen die treiberseitigen externen Elektroden 38 angeordnet sind, groß werden, so daß die Breite W des Zwischenraums 42 zu groß wird, können die externen Elektroden 38 und die ersten internen Treiberelektroden 32 nicht in elektrischer Leitung miteinander stehen, wie in 17 gezeigt ist, so daß eine fehlerhafte elektrische Kontinuität das Ergebnis ist.
  • Andererseits sind, wenn die Höhen der Bereiche, an denen die treiberseitigen externen Elektroden 38 angeordnet sind, zu klein werden, wie in 18 gezeigt ist, die treiberseitigen externen Elektroden 38 nicht ausreichend durch die Schlitze 37 unterteilt, die zum Erzeugen des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 45 verwendet werden, so daß Kurzschlüsse zwischen den externen Einheitselektroden 49 auftreten. Um derartige Probleme, die gelöst werden müssen, zu überwinden, ist es möglich, es schwierig zu machen, daß eine fehlerhafte elektrische Kontinuität oder ein Kurzschluß auftritt, selbst wenn keine gute Filmaufbringungsgenauigkeit in der Höhenrichtung erzielt wird, indem eine große Trennungsdistanz (an einem externen unteren Schichtbereich) zwischen der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 und den untersten der internen Treiberelektroden 32 und 33 eingestellt wird.
  • Wenn jedoch eine derartige Struktur verwendet wird, wird nicht nur das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 als ein Ergebnis eines Erhöhens der Dicke des unteren externen Schichtbereichs desselben groß, sondern auch eine mechanische Verarbeitbarkeit wird stark reduziert, da es notwendig ist, die Schlitze 47 tief zu schneiden. Zusätzlich neigen Risse dazu, aus dem dicken unteren, externen Schichtbereich zu entstehen, so daß das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 31 zu Schäden neigt.
  • Ferner sind in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement 31 die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 bündig mit der Seitenoberfläche 37a des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 gebildet, so daß, wie in 19 gezeigt ist, eine Hohlkehle 52 aus einem Haftmittel, das zum Befestigen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 31 an dem Trägersubstrat 46 verwendet wird, aufgrund der Oberflächenspannung zu der Oberfläche der treiberseitigen externen Elek troden 38 und der verbindungsseitigen externen Elektroden 39 durchsickert. Wenn die Hohlkehle 52 aus dem Haftmittel an den externen Elektroden 38 und 39 kleben bleibt, wird es schwierig, daß das Lötmittel haftet, wenn eine flexible gedruckte Schaltung an die externen Einheitselektroden 49 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gelötet wird.
  • Aus der JP 07-135349 A ist ein piezoelektrisches Mehrschichtelement bekannt, das ein solches Profil aufweist, daß die langen Kanten beseitigt sind, um ein Stapel mehrerer dieser Elemente trotz vollflächiger Elektroden auf Seitenflächen der Elemente zu ermöglichen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement, eine Vorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes oder ein piezoelektrisches Betätigungsglied zu schaffen, die derart aufgebaut sind, daß eine fehlerhafte elektrische Kontinuität zwischen einer externen Elektrode und einer internen Treiberelektrode und ein Kurzschluß an der externen Elektrode nicht auftreten, so daß eine Hohlkehle aus einem Haftmittel nicht zu der Oberfläche der externen Elektrode durchsickert.
  • Diese Aufgabe wird durch ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement gemäß Anspruch 1, die Verwendung eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelements gemäß Anspruch 6, und Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Mehr schichtbauelementes gemäß Anspruch 7, 8 oder 9 gelöst.
  • Die treiberseitige externe Elektrode und die verbindungsseitige externe Elektrode sind an Bereichen einer Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers mit Ausnahme des weggeschnittenen Bereichs angeordnet. Insbesondere sind in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement die verbindungsseitige externe Elektrode und die treiberseitige externe Elektrode, die eine externe Einheitselekt rode des piezoelektrischen Betätigungsgliedes definieren, angeordnet, um zuverlässig um ein vorbestimmtes Intervall von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers durch den weggeschnittenen Bereich getrennt zu sein, d. h. um ein Intervall, das mit der Tiefe des weggeschnittenen Bereichs übereinstimmt.
  • Deshalb werden die Höhen der Bereiche, an denen die treiberseitige externe Elektrode und die verbindungsseitige externe Elektrode angeordnet sind, nicht erhöht oder gesenkt, so daß eine fehlerhafte elektrische Leitung zwischen den externen Elektroden und den internen Treiberelektroden und ein Kurzschluß zwischen externen Einheitselektroden nicht auftreten. Wenn ein weggeschnittener Bereich in einer Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers gebildet ist, häuft sich eine Hohlkehle aus einem Haftmittel zum Befestigen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes an einem Trägersubstrat innerhalb des weggeschnittenen Bereichs an, wodurch der Vorteil entsteht, daß die Hohlkehle nicht zu der Oberfläche der treiberseitigen externen Elektrode und der verbindungsseitigen externen Elektrode durchsickert.
  • Wenn eines der Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes verwendet wird, können die weggeschnittenen Bereiche der geschichteten piezoelektrischen Körper des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels ohne weiteres gebildet werden. Zusätzlich können die treiberseitige externe Elektrode und die verbindungsseitige externe Elektrode, die über der gesamten einen Seitenoberfläche jedes geschichteten piezoelektrischen Körpers mit Ausnahme des weggeschnittenen Bereichs gebildet werden sollen, gleichzeitig auf den geschichteten piezoelektrischen Körpern gebildet werden.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A und 1B perspektivische Ansichten der äußeren Form eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine horizontale Schnittansicht der Struktur eines Treiberabschnitts des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3A und 3B perspektivische Ansichten der äußeren Form eines piezoelektrischen Betätigungsgliedes, das unter Verwendung des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 4 eine horizontale Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem das piezoelektrische Mehrschichtbauelement gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an einem Trägersubstrat befestigt ist;
  • 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines geschichteten piezoelektrischen Körpers des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 eine perspektivische Außenansicht, die den Hauptbereich eines Muttersubstrates zeigt, wobei die geschichteten piezoelektrischen Körper kontinuierlich parallel gebildet sind;
  • 8 eine Schnittansicht des Hauptbereichs des Muttersubstrates zum Darstellen einer Modifizierung des Verfahrens zum Unterteilen des Muttersubstrates;
  • 9 ein Verfahren zum Bilden treiberseitiger externer Elektroden und verbindungsseitiger externer Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ein weiteres Verfahren zum Bilden der treiberseitigen externen Elektroden und der verbindungsseitigen externen Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ein weiteres Verfahren zum Bilden der treiberseitigen Elektroden und der verbindungsseitigen externen Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines geschichteten piezoelektrischen Körpers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 13A und 13B perspektivische Ansichten einer äußeren Form eines herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes;
  • 14 eine horizontale Schnittansicht der Struktur eines Treiberabschnitts des herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes;
  • 15A und 15B perspektivische Ansichten einer äußeren Form eines piezoelektrischen Betätigungsgliedes, das unter Verwendung des herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes hergestellt ist;
  • 16 ein Verfahren zum Bilden externer Elektroden in dem herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelement;
  • 17 ein Problem des herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes;
  • 18 ein weiteres Problem des herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes; und
  • 19 ein weiteres Problem des herkömmlichen piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes.
  • Die 1A und 1B sind perspektivische Ansichten der äußeren Form eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine horizontale Schnittansicht der Struktur eines Treiberabschnittes des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels. Die 3A und 3B sind perspektivische Ansichten der äußeren Form eines piezoelektrischen Betätigungsgliedes, das unter Verwendung des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes der 1A und 1B hergestellt wird. 4 ist eine horizontale Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem das piezoelektrische Mehrschichtbau element des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels an einem Trägersubstrat befestigt ist. In den 1 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein piezoelektrisches Mehrschichtbauelement, wobei das Bezugszeichen 2 ein piezoelektrisches Betätigungsglied bezeichnet, und wobei das Bezugszeichen 3 einen weggeschnittenen Bereich bezeichnet.
  • Die Gesamtstrukturen des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 2 und des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 der verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von denen der oben beschriebenen Beispiele des Standes der Technik dadurch, daß der weggeschnittene Bereich 3 vorgesehen ist. In den 1 bis 4 sind Komponententeile, die die gleichen sind wie die, die in den 13 bis 19 gezeigt sind, oder denselben entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, umfaßt das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 1 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels einen geschichteten piezoelektrischen Körper 37, der vorzugsweise ein im wesentlichen rechteckiger gesinterter Keramikkörper ist, der einen Treiberabschnitt 34 und einen Verbindungsabschnitt 36 umfaßt. In dem Treiberabschnitt 34 sind erste interne Treiberelektroden 32 und zweite interne Treiberelektroden 33 abwechselnd über eine piezoelektrische Schicht aufeinander platziert. In dem Verbindungsabschnitt 36 ist eine Mehrzahl von internen Verbindungselektroden 35 über eine piezoelektrische Schicht aufeinander platziert. Wie in 1A gezeigt ist, die das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 1 darstellt, wie es von einer Seite desselben betrachtet wird, liegen Endbereiche der ersten internen Treiberelektroden 32, die in dem Treiberabschnitt 34 aufeinander platziert sind, von nur einer der gegenüberliegenden Seitenoberflächen 37a und 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 frei, d. h. von nur der ersten Seitenoberfläche 37a, so daß Endbereiche der ersten internen Treiberelektroden 32, die in dem Treiberabschnitt 34 aufeinander platziert sind, nicht von der zweiten Seitenoberfläche 37b freiliegen. Obwohl der Verbindungsabschnitt 36 an nur einer Seite des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 angeordnet ist, kann der Verbindungsabschnitt 36 hier an beiden Seiten des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 vorgesehen sein, wobei der Treiberabschnitt 34 zwischen denselben angeordnet ist.
  • Wie in 1B gezeigt ist, die das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 1 zeigt, wie es von der anderen Seite desselben betrachtet wird, liegen Endbereiche der zweiten internen Treiberelektroden 33 von nur der zweiten Seitenoberfläche 37b frei, so daß Endbereiche nicht von der ersten Seitenoberfläche 37a freiliegen. Beide Endbereiche jeder der internen Verbindungselektroden 35 liegen von der ersten und der zweiten Seitenoberfläche 37a und 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 frei. Treiberseitige externe Elektroden 38 und verbindungsseitige externe Elektroden 39 sind im wesentlichen parallel an der ersten Seitenoberfläche 37a durch einen Zwischenraum 40 mit einer vorbestimmten Breite angeordnet. Die ersten internen Treiberelektroden 32 und die internen Verbindungselektroden 35 stehen separat in elektrischer Leitung mit den externen Elektroden 38 und 39.
  • Ein weggeschnittener Bereich 3 ist entlang der unteren Kante der ersten Seitenoberfläche 37a des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 gebildet, wo die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 angeordnet sind. Der weggeschnittene Bereich 3 weist eine Breite W auf, die es ermöglicht, daß sich derselbe oberhalb der unteren Enden von Schlitzen 47 von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 erstreckt, d. h. um sich von einem Ort oberhalb der oberen Seiten der unteren Enden der Schlitze 47 zu erstrecken, die gebildet werden, wenn das piezoelektrische Betätigungsglied 2 unter Verwendung des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 hergestellt wird. Die Weite W des weggeschnittenen Bereichs 3 ermöglicht es jedoch nicht, daß derselbe die untersten Schichten der internen Treiberelektroden 32 und 33 erreicht, die in dem Treiberabschnitt 34 aufeinander platziert sind. Der weggeschnittene Bereich 3 ist im wesentlichen parallel zu jeder der internen Treiberelektroden 32 und 33 und der internen Verbindungselektroden 35, die an dem beschichteten piezoelektrischen Körper 37 aufeinander platziert sind.
  • Insbesondere sind die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 und die treiberseitigen externen Elektroden 38 an der ersten Seitenoberfläche 37a angeordnet, um verlässig um ein vorbestimmtes Intervall von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 durch den weggeschnittenen Bereich 3 getrennt zu sein, d. h. um ein Intervall, das mit der Tiefe W des weggeschnittenen Bereichs 3 übereinstimmt. Deshalb sind die Höhen der Orte, an denen die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet sind, weder erhöht noch erniedrigt, so daß keine fehlerhafte elektrische Kontinuität zwischen den treiberseitigen externen Elektroden 38 und den ersten internen Treiberelektroden 32 und den verbindungsseitigen externen Elektroden 39 und den internen Verbindungselektroden 35 auftritt.
  • Eine gemeinschaftsseitige externe Elektrode 41 ist angeordnet, um die gesamte zweite Seitenoberfläche 37b des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37, der hier verwendet wird, zu bedecken. Die zweiten internen Treiberelektroden 33 und die internen Verbindungselektroden 35 stehen alle in elektrischer Leitung mit der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41. Folglich sind die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die an der ersten Seitenoberfläche 37a angeordnet sind, mit der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 durch die internen Verbindungselektroden 35 verbunden, die in dem Verbindungsabschnitt 36 des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 aufeinander platziert sind. Als ein Ergebnis weist der Treiberabschnitt 34 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels die Querschnittstruktur auf, die in 2 gezeigt ist.
  • Unter Verwendung des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 und den gleichen Verfahren wie denen für das Beispiel des Stands der Technik folgend wird das piezoelektrische Betätigungsglied 2, das eine äußere Form aufweist, die in 3 gezeigt ist, hergestellt. Insbesondere ist das piezoelektrische Betätigungsglied 2 so aufgebaut, daß der Treiberabschnitt 4 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1, an einem Trägersubstrat 46 unter Verwendung eines Haftmittels oder einer anderen geeigneten Verbindungseinrichtung befestigt, durch Schlitze 47 unterteilt ist, die in einer Laminierungsrichtung X von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Treiberabschnittes 34 gebildet sind. Da die ersten und die zweiten internen Treiberelektroden 32 und 33, die in dem Treiberabschnitt 34 aufeinander platziert sind, durch die Schlitze 47 unterteilt sind, ist eine Mehrzahl separat treibbarer Betätigungseinheiten 48 in dem Treiberabschnitt 34 definiert.
  • Da der weggeschnittene Bereich 3 in der ersten Seitenoberfläche 37a des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, häuft sich eine Hohlkehle 52 aus einem Haftmittel, das das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 1 an dem Trägersubstrat 46 befestigt, in dem weggeschnittenen Bereich 3 an, so daß es nicht zu der Oberfläche der treiberseitigen externen Elektroden 38 und der verbindungsseitigen externen Elektroden 39 durchsickert. Wie in 3A gezeigt ist, die das piezoelektrische Betätigungsglied 2 darstellt, wie es von einer Seite desselben betrachtet wird, ist, da die treiberseitigen externen Elektroden 38 ebenfalls durch die Schlitze 47 unterteilt sind, eine Mehrzahl externer Einheitselektroden 49, die den getrennten Betätigungseinheiten 48 entsprechen, vorgesehen.
  • Bereiche zwischen dem Verbindungsabschnitt 36 und dem Treiberabschnitt 34 des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 2 können durch die Schlitze 47 unterteilt sein. 3B zeigt das piezoelektrische Betätigungsglied 2, wie es von der anderen Seite desselben betrachtet wird.
  • Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine flexible gedruckte Schaltung, die aus einer Treibersignalquelle herausgezogen ist, die außerhalb des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 2 installiert ist, mit dem piezoelektrischen Betätigungsglied 2, das die der Betätigungseinheiten 48 umfaßt, verbunden. Eine Wechselspannung wird zwischen jeder externen Einheitselektrode 49 und der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 oder tatsächlich zwischen jeder externen Einheitselektrode 49 und den verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die mit der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 durch die internen Verbindungselektroden 45 verbunden sind, angelegt. Als ein Ergebnis wird jede Betätigungseinheit 48 des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 2 separat wie bei dem Beispiel des Stands der Technik getrieben.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels Bezug nehmend auf die 5 bis 9 beschrieben. 5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines geschichteten piezoelektrischen Körpers selbst des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes darstellt. 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper zeigt. 7 ist eine äußere perspektivische Ansicht, die den Hauptbereich eines Muttersubstrates zeigt, wobei die geschichteten piezoelektrischen Körper fortlaufend parallel gebildet werden. 8 ist eine Schnittansicht des Hauptbereichs des Muttersubstrates zum Darstellen einer Modifi zierung des Verfahrens zum Unterteilen des Muttersubstrates. 9 stellt ein Verfahren zum Bilden treiberseitiger externer Elektroden und verbindungsseitiger externer Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement dar.
  • Beim Herstellen des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 werden erstens drei Typen von Grünschichten 5, 6 und 7, die in 5 gezeigt sind, bereitgestellt. Insbesondere werden die Grünschicht 5, an der eine elektrisch leitfähige Struktur 8 (die die ersten internen Treiberelektroden 32 definiert) und eine elektrisch leitfähige Struktur 9 (die die entsprechenden internen Verbindungselektroden 35 definiert) gebildet sind, die Grünschicht 6, an der eine elektrisch leitfähige Struktur 10 (die zu den zweiten internen Treiberelektroden 33 wird) und eine elektrisch leitfähige Struktur 9 (die zu den entsprechenden internen Verbindungselektroden 35 wird) gebildet sind, und die Grünschicht 7 bereitgestellt, an der keine Strukturen gebildet sind.
  • Diese Grünschichten 5, 6 und 7 sind vorzugsweise aus piezoelektrischen Materialien, wie zum Beispiel PZT-Materialien, gebildet, die in in der Draufsicht im wesentlichen rechteckigen Formen gebildet sind. Die elektrisch leitfähigen Strukturen 8, 9 und 10 sind vorzugsweise durch ein Siebdrucken einer elektrisch leitfähigen Paste gebildet, die zum Beispiel Silber (Ag) als eine Hauptkomponente aufweist. Die elektrisch leitfähige Struktur 8 weist eine Form auf, bei der ein Endbereich einer Seite derselben eine lange Seite der Grünschicht 5 erreicht, wobei der Endbereich der anderen Seite derselben die andere lange Seite der Grünschicht nicht erreicht.
  • Die elektrisch leitfähigen Strukturen 9 weisen Formen auf, bei denen beide Seitenendbereiche derselben beide langen Seiten der Grünschichten 5 und 6 erreichen. Die elektrisch leitfähige Struktur 10 weist eine Form auf, bei der ein Seitenendbereich derselben eine lange Seite der Grünschicht 6 nicht erreicht, wobei der andere Seitenendbereich derselben die andere lange Seite der Grünschicht 6 erreicht. Die elektrisch leitfähigen Strukturen 8 und 9 können durch ein leichtes Verschieben der Positionen von Strukturen, die die gleichen Formen haben, gebildet sein.
  • Wenn eine vorbestimmte Anzahl bereitgestellter Grünschichten 5, 6 und 7 wiederholt abwechselnd in der Reihenfolge, die in 5 gezeigt ist, aufeinander platziert wird, und die Grünschichten 5, 6 und 7 alle entlang der Laminierungsrichtung X durch Druck miteinander verbunden werden, wird ein ungebackener Schichtkörperblock 11 gebildet. Endbereiche der elektrisch leitfähigen Strukturen 8 und 10 liegen von einer gegenüberliegender Seitenoberflächen des Schichtkörperblocks 11 frei, während Endbereiche der elektrisch leitfähigen Strukturen 9 und 10 von der anderen Seitenoberfläche des Schichtkörperblocks 11 freiliegen. Danach wird, wenn der Schichtkörperblock 11 einem Backen unterzogen wird, der geschichtete piezoelektrische Körper 37 erzeugt.
  • Das Verfahren zum Herstellen des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37, das Bezug nehmend auf 5 beschrieben ist, wird verwendet, wenn geschichtete piezoelektrische Körper 37 jeweils zu einem Zeitpunkt hergestellt werden. Tatsächlich wird eine Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper 37 durch ein Folgen der unten beschriebenen Verfahren gleichzeitig hergestellt. Insbesondere werden, wie in 6 gezeigt ist, zuerst eine großflächige Grünschicht 12, die eine Mehrzahl von Sätzen elektrisch leitfähiger Strukturen 8 und 9 aufweist, die im wesentlichen parallel auf derselben gebildet sind, und eine großflächige Grünschicht 13 vorgesehen, die eine Mehrzahl von Sätzen elektrisch leitfähiger Strukturen 9 und 10 aufweist, die im wesentlichen parallel auf derselben gebildet sind. Dann wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Grünschichten 12 und 13 abwechselnd aufeinander platziert wird und dann durch Druck entlang der Laminierungsrichtung verbunden wird, ein Muttersubstratblock, der in einem ungebackenen Zustand ist und eine Größe aufweist, die einer Mehrzahl von Schichtkörperblöcken 11 entspricht, die im wesentlichen parallel angeordnet sind, hergestellt.
  • Danach wird, wenn der erzeugte Muttersubstratblock einem Backen unterzogen wird, zum Beispiel ein Muttersubstrat 15, das die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 aufweist, die durch ein Unterteilungsverfahren getrennt werden und die kontinuierlich parallel gebildet werden, erzeugt, wie in 7 gezeigt ist (die nur den Hauptbereich des Muttersubstrates 15 zeigt). Dann werden, wenn die obere und die untere Oberfläche des hergestellten Muttersubstrates 15 durch ein Läppen oder ein Oberflächenschleifen abgeflacht sind und das Muttersubstrat 15 entlang vorbestimmter Trennlinien Y und Z unterteilt ist, die jeden Bereich trennen, der jedem der einzelnen geschichteten piezoelektrischen Körper 37 entspricht, die einzelnen geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die durch das Unterteilungsverfahren getrennt wurden, erhalten. Der Pfeil X mit zwei Enden in 7 bezeichnet die Laminierungsrichtung.
  • Wenn die Grünschichten 12 und 13, die in 6 gezeigt sind, aufeinander platziert sind und die resultierende geschichtete Struktur nach dem Backprozeß unterteilt ist, wie in 6 angezeigt ist, sind die Teilungslinien Y und Z manchmal von ihren Zielorten verschoben. Als ein Ergebnis sind Elektrodenbereiche (nicht gezeigt), die Teilungsendbereiche 8a und 10a entsprechender benachbarter elektrisch leitfähiger Strukturen 8 und 10 umfassen, manchmal an den Innenbereichen der geschichteten piezoelektrischen Körper 37 gebildet. Von einem praktischen Standpunkt aus betrachtet jedoch bewirkt die Bildung derartiger Elektrodenbereiche keinen Nachteil.
  • Hier sind bei dem Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor dem Unterteilen des Muttersubstrates 15 Einschnittrillen 16 mit vorbestimmten Tiefen W, die weggeschnittene Bereiche 3 der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden, durch ein Vereinzeln oder ein anderes Trennverfahren in entsprechenden Bereichen gebildet, die die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden. Nach einem Bilden dieser Einschnittrillen 16 wird das Muttersubstrat 15 zum Beispiel durch einen Vereinzeler oder eine Drahtsäge oder eine andere geeignete Vorrichtung unterteilt, um die einzelnen geschichteten piezoelektrischen Körper 37 zu erzeugen. Deshalb sind die weggeschnittenen Bereiche 3 entlang der unteren Kanten der ersten Seitenoberflächen 37a der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 gebildet.
  • Da das Vereinzeln, das ausgeführt wird, um die Einschnittrillen 16 zu bilden, eine gute Höhenrichtungsschnittgenauigkeit von etwa ±10 μm aufweist, ist, wenn die Rillen 16 durch ein Vereinzeln gebildet werden, die Genauigkeit, mit der die weggeschnittenen Bereiche 3 in den geschichteten piezoelektrischen Körpern 37 gebildet werden, sehr gut. Wenn die Genauigkeit, mit der die weggeschnittenen Bereiche 3 gebildet werden, gut ist, können die unteren externen Schichtbereiche der geschichteten piezoelektrischen Körper 37 μm einen Wert von etwa 200 μm dünner als bei dem Beispiel des Stands der Technik sein. Deshalb kann das piezoelektrische Mehrschichtbauelement 1 sehr klein hergestellt werden.
  • Hier können, obwohl die Einschnittrillen 16 vor einem Unterteilen des Muttersubstrates 15 in den entsprechenden Bereichen gebildet sind, die die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden, andere Verfahren verwendet werden. Ein Verfahren, wie zum Beispiel das, das in 8 dargestellt ist (die eine Modifizierung des Verfahrens zum Unterteilen des Muttersubstrates 15 zeigt), kann ausgeführt werden. Insbesondere wird bei der Modifizierung, wenn das Muttersubstrat 15 unter Verwendung einer Vereinzelungsschneide 23 unterteilt ist, nach einem Bilden der Ein schnittrillen 16 mit den vorbestimmten Tiefen W, die die weggeschnittenen Bereiche 3 definieren, in den entsprechenden Bereichen, die die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden, die Vereinzelungsschneide 23 leicht horizontal verschoben, um das Muttersubstrat 15 durch ein vollständiges Schneiden zu unterteilen. In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 24 ein Vereinzelungsband, das verwendet wird, um das nicht unterteilte Muttersubstrat 15 und die unterteilten geschichteten Körper 37 zu tragen.
  • Danach werden, wie in 9 gezeigt ist, nachdem die getrennten geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die um vorbestimmte Winkel geneigt wurden, getragen werden, wenn Materialien, die geeignet zum Bilden der externen Elektroden sind, durch Aufdampfung an den ersten Oberflächen 37a der geschichteten piezoelektrischen Körper haften, die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die in elektrischer Leitung mit den ersten internen Treiberelektroden 32 und den internen Verbindungselektroden 35 stehen, gebildet. Insbesondere werden bei den geschichteten piezoelektrischen Körpern 37 zu diesem Zeitpunkt die weggeschnittenen Bereiche 3 weg von einer Aufdampfungsquelle 21 bewegt, wobei die ersten Seitenoberflächen 37a in einem geneigten Zustand getragen werden, um der Aufdampfungsquelle 21 zugewandt zu sein. Obwohl hier die Aufdampfungsquelle 21 die Form eines Punktes aufweist, ist die Form der Aufdampfungsquelle 21 nicht darauf beschränkt, so daß sie auch eine planare Form aufweisen kann.
  • Wenn die ersten Seitenoberflächen 37a in einem geneigten Zustand sind, sind die weggeschnittenen Bereiche 3 durch die ersten Seitenoberflächen 37a der geschichteten piezoelektrischen Körper 37 vor der Aufdampfungsquelle 21 verborgen, so daß Elektroden nicht an den weggeschnittenen Bereichen 3 gebildet werden. Nachdem die gemeinschaftsseitige externe Elektrode 41 an jeder zweiten Seitenoberfläche 37b, die ihrer entsprechenden ersten Seitenoberfläche 37a gege nüberliegt, gebildet ist, an der die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet sind, werden, wenn eine Spannung zwischen den treiberseitigen externen Elektroden 38 und den verbindungsseitigen externen Elektroden 39 angelegt wird, um die piezoelektrischen Schichten der Treiberabschnitte 34 zu polarisieren, die piezoelektrischen Mehrschichtbauelemente 1 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels fertiggestellt. Jede der externen Elektroden 38, 39 und 41 muß nicht durch eine Aufdampfung gebildet sein, so daß dieselben durch ein Sputtern oder ein anderes geeignetes Verfahren gebildet sein können.
  • Das Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 ist nicht auf das beschrieben, das basierend auf die 5 bis 9 beschrieben ist, so daß ein weiteres Verfahren, das unten basierend auf den 10 bis 12 beschrieben wird, verwendet werden kann. 10 zeigt ein weiteres Verfahren zum Bilden der treiberseitigen externen Elektroden und der verbindungsseitigen externen Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11 stellt ein weiteres Verfahren zum Bilden der treiberseitigen externen Elektroden und der verbindungsseitigen externen Elektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement dar. 12 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines weiteren Verfahrens zum Herstellen der geschichteten piezoelektrischen Körper selbst.
  • Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 wird das Muttersubstrat 15 hergestellt, wobei die geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die getrennt werden sollen, kontinuierlich parallel gebildet werden, und Einschnittrillen 16, die die weggeschnittenen Bereiche 3 ihrer entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden, werden in den entsprechenden Bereichen gebildet, die die ent sprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 werden, die an dem Muttersubstrat 15 gebildet sind. Dann werden nach einem Tragen der getrennten geschichteten piezoelektrischen Körper in einem geneigten Zustand die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet. Im Gegensatz dazu werden bei einer ersten Modifizierung des Verfahrens zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 nach einem Erzeugen der geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die durch ein Unterteilen des Muttersubstrates 15 getrennt werden, das durch ein Unterziehen des Muttersubstratblockes unter ein Backverfahren erzeugt wird, erstens diese geschichteten piezoelektrischen Körper 37 in einer Laminierungsrichtung, die in 10 gezeigt ist, aufeinander platziert.
  • Danach werden die geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die aufeinander platziert wurden, getragen, nachdem bewirkt wird, daß die ersten Seitenoberflächen 37a der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 der Aufdampfungsquelle 21 zugewandt sind. Wenn Materialien, die geeignet zum Bilden der externen Elektroden sind, auf den ersten Seitenoberflächen 37a der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 aufgedampft werden, werden die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die in elektrischer Leitung mit den ersten internen Treiberelektroden 32 bzw. den verbindungsseitigen internen Elektroden 35 stehen, gebildet. Dann werden, wenn die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 aufeinander platziert sind, wenn die Einschnittrillen 18 mit vorbestimmten Tiefen in den entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körpern 37 gebildet sind, die Einschnittrillen 80 zu ihren entsprechenden weggeschnittenen Bereichen 3, die entlang der unteren Endbereiche ihrer entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 gebildet sind. Hier werden die Einschnittrillen 18 durch ein Vereinzeln oder ein anderes geeignetes Rillenbildungsverfahren gebildet.
  • Anders ausgedrückt werden bei der ersten Modifizierung des Verfahrens zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 nach einem vorherigen Bilden der treiberseitigen externen Elektroden 38 und der verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die die gesamten ersten Seitenoberflächen 37a der geschichteten piezoelektrischen Körper 37 bedecken, Bereiche dieser externen Elektroden 38 und 39 entfernt, um die weggeschnittenen Bereiche 3 zu bilden. Dann werden nach einem Bilden der gemeinschaftsseitigen Elektrode 41 an jeder zweiten Seitenoberfläche 37b, die ihrer entsprechenden ersten Seitenoberfläche 37a gegenüberliegt, an der die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet sind, wenn eine Spannung zwischen den treiberseitigen externen Elektroden 38 und den verbindungsseitigen externen Elektroden 39 angelegt wird, um die piezoelektrischen Schichten der Treiberabschnitte 34 zu polarisieren, die piezoelektrischen Mehrschichtbauelemente 1 fertiggestellt.
  • Die externen Elektroden 38, 39 und 41 müssen nicht durch eine Aufdampfung gebildet sein, so daß dieselben auch durch ein Sputtern oder ein Siebdrucken gebildet sein können. Wenn diese Modifizierung dieses Verfahrens zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 verwendet wird, können die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die über den gesamten Seitenoberflächen 37a der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper 37 ausschließlich der weggeschnittenen Bereiche 3 gebildet sein sollen, gleichzeitig auf der Mehrzahl darüberliegender geschichteter piezoelektrischer Körper 37 gebildet sein.
  • Bei einer zweiten Modifizierung des Verfahrens zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1 werden nach einem Erzeugen der geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die durch ein Unterteilen des Muttersubstrates 15 getrennt wurden, das durch ein Unterziehen des Mutter substratblockes unter ein Backverfahren erzeugt wird, erstens die geschichteten piezoelektrischen Körper 37 in der Laminierungsrichtung aufeinander platziert. Dann werden durch ein Vereinzeln oder ein anderes geeignetes Verfahren die Einschnittrillen, die die entsprechenden weggeschnittenen Bereiche 3 werden, in den entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körpern 37 gebildet, die aufeinander platziert sind.
  • Danach werden, wie in 11 gezeigt ist, nachdem die geschichteten piezoelektrischen Körper 37, die aufeinander platziert sind und um vorbestimmte Winkel geneigt sind, getragen werden, wenn Materialien, die geeignet zum Bilden der externen Elektroden sind, durch Aufdampfung an den ersten Oberflächen 37a der geschichteten piezoelektrischen Körper 37 kleben, die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39, die in elektrischer Leitung mit den ersten internen Treiberelektroden 32 bzw. den internen Verbindungselektroden 35 sind, gebildet. Insbesondere werden in den piezoelektrischen Körpern 37 zu diesem Zeitpunkt die weggeschnittenen Bereiche 3 weg von der Aufdampfungsquelle 21 bewegt, wobei die ersten Seitenoberflächen 37a in einem geneigten Zustand getragen werden, um der Aufdampfungsquelle 21 zugewandt zu sein.
  • Dann werden nach einem Bilden der gemeinschaftsseitigen externen Elektrode 41 an jeder zweiten Seitenoberfläche 37, die ihrer entsprechenden ersten Seitenoberfläche 37a gegenüberliegt, an der die treiberseitigen externen Elektroden 38 und die verbindungsseitigen externen Elektroden 39 gebildet sind, wenn eine Spannung zwischen den treiberseitigen externen Elektroden 38 und den verbindungsseitigen externen Elektroden 39 angelegt ist, um die piezoelektrischen Schichten der Treiberabschnitte 34 zu polarisieren, die piezoelektrischen Mehrschichtbauelemente 1 fertiggestellt. Die externen Elektroden 38, 39 und 41 müssen nicht durch eine Aufdampfung gebildet sein, so daß dieselben auch durch Sputtern oder ein anderes geeignetes Verfahren gebildet werden können.
  • Obwohl bei dem Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes 1, das Bezug nehmend auf 5 beschrieben wurde, die ersten und die zweiten internen Treiberelektroden 32 und 33 und die internen Verbindungselektroden 35 in einem getrennten Zustand gebildet werden, müssen die Elektroden 32, 33 und 35 nicht in einem vorher getrennten Zustand gebildet werden, wenn das piezoelektrische Betätigungsglied erzeugt wird. Im folgenden wird eine Modifizierung des Verfahrens zum Bilden der Elektroden beschrieben.
  • Die elektrisch leitfähige Struktur 28, die die erste interne Treiberelektrode 32 definiert, und die elektrisch leitfähige Struktur 9, die die entsprechenden internen Verbindungselektroden 35 definiert, werden in einem getrennten Zustand auf der Grünschicht 5, die in 5 gezeigt ist, gebildet. Die elektrisch leitfähige Struktur 10, die zu den zweiten internen Treiberelektroden 33 wird, und die elektrisch leitfähige Struktur 9, die zu den entsprechenden internen Verbindungselektroden 35 wird, werden in einem getrennten Zustand auf der Grünschicht 6, die in 5 gezeigt ist, gebildet. Die elektrisch leitfähigen Strukturen 8 und 9 und die elektrisch leitfähigen Strukturen 9 und 10 müssen jedoch nicht anfänglich in einem getrennten Zustand gebildet werden. Wie zum Beispiel in 12 gezeigt ist, kann eine elektrisch leitfähige Struktur 19, die eine Form aufweist, die durch ein einstückiges Bilden der ersten internen Treiberelektroden 32 und der internen Verbindungselektroden 35 gebildet ist, auf der Grünschicht 5 angeordnet sein, wobei eine elektrisch leitfähige Struktur 20, die eine Form aufweist, die durch ein einstückiges Bilden der zweiten internen Treiberelektroden 33 und der internen Verbindungselektroden 35 gebildet ist, auf der Grünschicht 6 angeordnet sein kann.
  • Insbesondere ist beim Herstellen des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 2 aus dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement 1 die Mehrzahl von Schlitzen 47 entlang der Laminierungsrichtung X von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche des Treiberabschnitts 34 des geschichteten piezoelektrischen Körpers 37 gebildet. Bereiche zwischen dem Treiberabschnitt 34 und dem Verbindungsabschnitt 36 können zu der gleichen Zeit unterteilt werden. Wenn Bereiche zwischen dem Treiberabschnitt 34 und dem Verbindungsabschnitt 36 unterteilt werden, werden Bereiche zwischen den internen Verbindungselektroden 35 und den ersten und zweiten internen Treiberelektroden 32 und 33, die anfänglich einstückig gebildet werden, unterteilt. Folglich werden die Elektroden 32, 33 und 35 separate Elektroden, die die gleichen sind wie die, die in 5 gezeigt sind.
  • Wie oben beschrieben wurde, werden bei dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement die verbindungsseitigen externen Elektroden und die treiberseitigen externen Elektroden, die externe Einheitselektroden des piezoelektrischen Betätigungsgliedes definieren, aufgebaut, um zuverlässig um ein vorbestimmtes Intervall von der unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers durch den weggeschnittenen Bereich getrennt zu sein, d. h. um ein Intervall, das mit der Tiefe des weggeschnittenen Bereichs übereinstimmt. Deshalb nehmen die Höhen der Bereiche, an denen die treiberseitigen externen Elektroden und die verbindungsseitigen externen Elektroden angeordnet sind, nicht zu oder ab, so daß eine fehlerhafte elektrische Kontinuität zwischen den externen Elektroden und den internen Treiberelektroden in dem piezoelektrischen Mehrschichtbauelement und ein Kurzschluß zwischen den externen Einheitselektroden in dem piezoelektrischen Betätigungsglied nicht auftreten.
  • Wenn ein weggeschnittener Bereich in einer Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gebildet ist, häuft sich eine Hohlkehle aus einem Haftmittel zum Befestigen des pie zoelektrischen Mehrschichtbauelementes an einem Trägersubstrat innerhalb des weggeschnittenen Bereichs an, wodurch der Vorteil geschaffen wird, daß die Hohlkehle nicht zu der Oberfläche der treiberseitigen externen Elektroden und der verbindungsseitigen externen Elektroden durchsickert. Deshalb wird es einfach, eine flexible gedruckte Schaltung an den externen Einheitselektroden des piezoelektrischen Betätigungsgliedes anzulöten. Zusätzlich kann, wenn ein weggeschnittener Bereich in einer Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers gebildet wird, der untere externe Schichtbereich des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes dünn sein, wodurch eine mechanische Verarbeitbarkeit erhöht wird, und wodurch es schwierig wird, das piezoelektrische Mehrschichtbauelement zu beschädigen.
  • Wenn eines der Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes verschiedener bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein weggeschnittener Bereich des geschichteten piezoelektrischen Körpers des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes ohne weiteres gebildet werden. Zusätzlich können die treiberseitigen externen Elektroden und die verbindungsseitigen externen Elektroden, die über den gesamten Seitenoberflächen einer Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper ausschließlich der weggeschnittenen Bereiche gebildet sein sollen, gleichzeitig auf der Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper gebildet werden, so daß es möglich ist, die Produktivität zu erhöhen.

Claims (9)

  1. Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement (1) mit folgenden Merkmalen: einem geschichteten piezoelektrischen Körper (37), der einen Treiberabschnitt (34), der erste interne Treiberelektroden (32) und zweite interne Treiberelektroden (33) aufweist, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, wobei jeweils eine piezoelektrische Schicht zwischen benachbarten Treiberelektroden (32, 33) angeordnet ist, und einen Verbindungsabschnitt (36) umfaßt, der interne Verbindungselektroden (35) aufweist, die in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelt sind, wobei jeweils eine piezoelektrische Schicht zwischen benachbarten Verbindungselektroden (35) angeordnet ist, wobei zumindest eine treiberseitige externe Elektrode (38), die in elektrischer Leitung mit den ersten internen Treiberelektroden steht, und eine verbindungsseitige externe Elektrode (39), die in elektrischer Leitung mit den internen Verbindungselektroden steht, parallel zueinander und auf einer von gegenüberliegenden Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) angeordnet sind, und wobei zumindest eine gemeinschaftsseitige externe Elektrode (41), die in elektrischer Leitung mit den zweiten internen Treiberelektroden (33) und den internen Verbindungselektroden (35) steht, auf der anderen der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) angeordnet ist, einem Schlitz (47) in dem piezoelektrischen Körper (37), der die ersten und die zweiten internen Treiberelektroden des Treiberabschnitts (34) unterteilt und dadurch eine Mehrzahl separat treibbarer Betätigungseinheiten (48) definiert, wobei sich der Schlitz entlang der Stapelrichtung von einer oberen Oberfläche zu einer unteren Oberfläche des Treiberabschnittes (34) erstreckt, und wobei ein weggeschnittener Bereich (3) in der einen Seitenoberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) gebildet ist, an der die treiberseitige externe Elektrode (38) und die verbindungsseitige externe Elektrode (39) parallel zueinander angeordnet sind, so daß der weggeschnittene Bereich (3) in Form einer Aussparung entlang einer Seitenkante des piezoelektrischen Körpers (37) verläuft und zwei Seitenoberflächen aufweist, von denen eine parallel zu den internen Treiberelektroden und den internen Verbindungselektroden (35) ist, wobei der weggeschnittene Bereich eine derartige Tiefe aufweist, daß sich der weggeschnittene Bereich von einer unteren Oberfläche des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) zu einem Ort oberhalb eines unteren Endes des Schlitzes erstreckt, jedoch die internen Treiberelektroden (33) nicht erreicht.
  2. Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem die treiberseitige externe Elektrode (38) und die verbindungsseitige externe Elektrode (39) derart angeordnet sind, dass sie den gesamten Bereich der einen der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) mit Ausnahme des weggeschnittenen Bereichs bedecken.
  3. Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem Endbereiche der ersten internen Treiberelektroden (32) an nur der einen der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) freiliegen.
  4. Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem Endbereiche der zweiten internen Treiberelektroden (33) an nur der anderen der gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Körpers (37) freiliegen.
  5. Piezoelektrisches Mehrschichtbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Endbereiche jeder der internen Verbindungselektroden (35) an beiden der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des geschichteten piezoelektrischen Körpers (37) freiliegen.
  6. Verwendung eines piezoelektrischen Mehrschichtbauelements (1) nach Anspruch 1 in einem piezoelektrischen Betätigungsglied, wobei das piezoelektrische Mehrschichtbauelement (1) mittels eines Haftmittels an einem Trägersubstrat befestigt ist, wobei zumindest ein Teil des Haftmittels in dem weggeschnittenen Bereich (3) angeordnet ist.
  7. Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren nacheinander folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Muttersubstrates (15), das eine Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper (37) umfaßt, die durch ein Unterteilungsverfahren getrennt werden sollen und kontinuierlich und parallel zueinander angeordnet sind; Bilden von Einschnittrillen (16), die eine Mehrzahl von weggeschnittenen Bereichen (3) der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper (37) werden, in entsprechenden Bereichen des Muttersubstrates (15), wobei die entsprechenden Bereiche die geschichteten piezoelektrischen Körper werden, die aus dem Muttersubstrat gebildet werden; Trennen der geschichteten piezoelektrischen Körper (37) durch ein Unterteilen des Muttersubstrates (15); und nach einem Anordnen der getrennten geschichteten piezoelektrischen Körper (37) in einem geneigten Zustand hinsichtlich einer Aufdampfungsquelle (21) oder einer Sputterquelle, Bilden der treiberseitigen externen Elektrode (38) und der verbindungsseitigen externen Elektrode (39) durch Aufdampfung oder Sputtern.
  8. Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren nacheinander folgende Schritte aufweist: Platzieren einer Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper (37), die durch ein Unterteilen eines Muttersubstrates (15), das die geschichteten piezoelektrischen Körper, die kontinuierlich und parallel zueinander angeordnet sind, umfaßt, getrennt wurden, in einer Stapelrichtung aufeinander; Bilden der treiberseitigen externen Elektrode (38) und der verbindungsseitigen externen Elektrode (39) auf jedem der geschichteten piezoelektrischen Körper; und Bilden von Einschnittrillen (16), die weggeschnittene Bereiche (3) der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper werden, in den entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körpern, die aufeinander platziert wurden.
  9. Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Mehrschichtbauelementes gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren nacheinander folgende Schritte aufweist: Platzieren einer Mehrzahl geschichteter piezoelektrischer Körper (37), die durch ein Unterteilen eines Muttersubstrates (15), das die geschichteten piezoelektrischen Körper, die kontinuierlich und parallel zueinander angeordnet sind, umfaßt, getrennt wurden, in einer Stapelrichtung aufeinander; Bilden von Einschnittrillen (16), die weggeschnittene Bereiche (3) der entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körper (37) werden, in den entsprechenden geschichteten piezoelektrischen Körpern, die aufeinander plaziert wurden; und nach einem Anordnen der geschichteten piezoelektrischen Körper (37) in einem geneigten Zustand hinsichtlich einer Aufdampfungsquelle (21) oder einer Sputterquelle, Bilden der treiberseitigen externen Elektrode (38) und der verbindungsseitigen externen Elektrode (39) durch Aufdampfung oder Sputtern.
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