JP2006229068A - Manufacturing method of laminated piezo-electric element - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a laminated piezo-electric element which is capable of forming a groove unit for mitigating stress generated upon the displacement operation of a laminate on the side surface of a piezo-electric body simply, in a short period of time without giving an unfavorable affection to the piezo-electric body. <P>SOLUTION: When the laminated piezo-electric element is manufactured, a green sheet 9 containing a binder or the like is prepared, and electrode patterns 10A, 10B are formed on surfaces of individual green sheets 9. Subsequently, these green sheets 9 are laminated in a predetermined order to manufacture the green laminate 11. Thereafter, a cutter edge 12a is pushed into the green laminate 11 in a state that the cutter edge 12a is pushed against the side surface of the green laminate 11 whereby a slit 5 is formed on the side surface of the green laminate 11. In this case, it is preferable that the cutter edge 12a is pushed into the green laminate 11 under a condition that the same is heated. Subsequently, the degreasing and calcination of the green laminate 11 are effected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電体と内部電極とを交互に積層してなる積層体の側面に溝部を有する積層型圧電素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a laminated piezoelectric element having a groove on a side surface of a laminated body in which piezoelectric bodies and internal electrodes are alternately laminated.

例えばインジェクタ用の積層型圧電素子は、複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層体と、この積層体の側面に設けられ、内部電極と電気的に接続された外部電極とを備えている。このような積層型圧電素子の中には、積層体の変位動作時に積層体にかかる応力を緩和するために、積層体の側面に、積層体の積層方向に対して交差する方向に延在する溝部を設けたものがある。積層体の側面に溝部を形成する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、グリーン状態の積層体に対してブレードによる切削加工を施すことが知られている。
特開２００４−２８８７９４号公報 For example, a multilayer piezoelectric element for an injector includes a laminated body in which a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes are alternately laminated, and an external body provided on a side surface of the laminated body and electrically connected to the internal electrodes. And an electrode. In such a laminated piezoelectric element, in order to relieve stress applied to the laminated body during the displacement operation of the laminated body, the side surface of the laminated body extends in a direction crossing the lamination direction of the laminated body. Some have grooves. As a method for forming a groove on the side surface of a laminate, it is known that cutting processing with a blade is performed on a laminate in a green state as described in Patent Document 1, for example.
JP 2004-288794 A

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、ブレードによる切削加工では、高速回転するスピンドル等が必要となるため、溝部を形成するための装置が大掛かりなものとなる。また、切削による削り屑が出るため、積層体の側面の洗浄が必要となり、溝部の形成に時間がかかってしまう。さらに、切削加工時に用いる切削液が圧電体に悪影響を及ぼす可能性もある。   However, the following problems exist in the prior art. In other words, since cutting with a blade requires a spindle that rotates at a high speed, an apparatus for forming a groove becomes large. In addition, since shavings are generated by cutting, it is necessary to clean the side surface of the laminate, and it takes time to form the groove. Furthermore, there is a possibility that the cutting fluid used at the time of cutting adversely affects the piezoelectric body.

本発明の目的は、積層体の変位動作時に生じる応力を緩和するための溝部を、簡単に短時間で且つ圧電体に悪影響を与えることなく、積層体の側面に形成することができる積層型圧電素子の製造方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element capable of easily forming a groove for relaxing stress generated during a displacement operation of a laminated body on a side surface of the laminated body in a short time without adversely affecting the piezoelectric body. It is providing the manufacturing method of an element.

本発明は、複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層体の側面に、積層体の積層方向に対して交差する方向に延在する溝部を有する積層型圧電素子の製造方法であって、圧電体を形成する、バインダを含有したグリーンシートを用意し、グリーンシートの表面に内部電極を形成する工程と、内部電極が形成されたグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層して、積層体を作製する工程と、積層体の側面にカッター刃を当てて押し込むことにより、積層体の側面に溝部を形成する工程と、溝部が形成された積層体を焼成する工程とを含むことを特徴とするものである。   The present invention relates to a multilayer piezoelectric element having a groove extending in a direction intersecting with a stacking direction of a multilayer body on a side surface of the multilayer body formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes. A manufacturing method comprising preparing a green sheet containing a binder and forming a piezoelectric body, forming an internal electrode on the surface of the green sheet, and a plurality of green sheets including the green sheet on which the internal electrode is formed Laminating and producing a laminate, forming a groove on the side of the laminate by pressing a cutter blade against the side of the laminate, and firing the laminate on which the groove is formed It is characterized by including.

本発明に係わる積層型圧電素子は、積層体の側面に、積層体の積層方向に対して交差する方向に延在する溝部が形成されるため、内部電極に電圧を印加して積層体を変位動作させたときに、積層体にかかる応力が緩和され、積層体にクラックが生じにくくなる。本発明においては、そのような溝部を、焼成前の積層体の側面にカッター刃を当てて押し込むことによって形成する。グリーンシートはバインダによって柔軟性を有しているため、カッター刃を容易に且つ確実にグリーンシート内に入れることができる。このため、カッター刃を積層体の側面に当てて押し込むだけで、所望の溝部を形成することが可能となる。従って、ブレードによる切削加工を施す場合と異なり、大規模な装置を使用しなくて済む。また、削り屑が出ることは無いので、積層体の側面の洗浄が不要となる。これにより、積層体の側面に対する溝部の形成を、簡単に且つ短時間で行うことができる。さらに、切削液を用いることが無いため、切削液が圧電体に悪影響を及ぼすことを回避できる。   In the multilayer piezoelectric element according to the present invention, a groove extending in a direction intersecting the stacking direction of the multilayer body is formed on the side surface of the multilayer body, so that a voltage is applied to the internal electrode to displace the multilayer body. When operated, the stress applied to the laminate is relaxed, and cracks are less likely to occur in the laminate. In the present invention, such a groove is formed by pressing a cutter blade against the side surface of the laminate before firing. Since the green sheet has flexibility due to the binder, the cutter blade can be easily and reliably placed in the green sheet. For this reason, it becomes possible to form a desired groove part only by pressing the cutter blade against the side surface of the laminate. Therefore, unlike the case of cutting with a blade, it is not necessary to use a large-scale apparatus. Moreover, since the shavings do not come out, it is not necessary to clean the side surfaces of the laminated body. Thereby, formation of the groove part with respect to the side surface of a laminated body can be performed easily and in a short time. Furthermore, since no cutting fluid is used, it can be avoided that the cutting fluid adversely affects the piezoelectric body.

好ましくは、溝部を形成する工程において、カッター刃を加熱した状態で、積層体の側面にカッター刃を当てて押し込む。これにより、積層体の側面にカッター刃を押し込むときに、グリーンシートにおけるカッター刃の当たる部分の柔軟性が更に高くなるので、カッター刃をグリーンシート内に入れ易くなる。また、同様の理由から、カッター刃をグリーンシート内から抜き易くなる。従って、積層体の側面に対する溝部の形成を、更に簡単に且つ短時間で行うことができる。   Preferably, in the step of forming the groove, the cutter blade is pressed against the side surface of the laminated body and pressed in a state where the cutter blade is heated. Thereby, when pushing a cutter blade into the side surface of a laminated body, since the softness | flexibility of the part which the cutter blade contacts in a green sheet becomes still higher, it becomes easy to put a cutter blade in a green sheet. For the same reason, it becomes easy to remove the cutter blade from the green sheet. Therefore, the groove portion can be formed on the side surface of the laminate more easily and in a short time.

このとき、溝部を形成する工程において、カッター刃をバインダのガラス転移点以上の温度で加熱するのが好ましい。この場合には、グリーンシートにおけるカッター刃の当たる部分が十分に柔らかくなるので、カッター刃をグリーンシート内に一層入れ易くなると共に、カッター刃をグリーンシート内から一層抜き易くなる。   At this time, in the step of forming the groove, it is preferable to heat the cutter blade at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the binder. In this case, the portion of the green sheet that contacts the cutter blade is sufficiently softened, so that the cutter blade can be more easily placed in the green sheet and the cutter blade can be more easily removed from the green sheet.

本発明によれば、積層体の側面にカッター刃を当てて押し込むので、積層体の変位動作時に生じる応力を緩和するための溝部を、簡単に短時間で且つ圧電体に悪影響を与えることなく、積層体の側面に形成することができる。これにより、クラックが発生しにくい積層型圧電素子を効率的に製造することが可能となる。   According to the present invention, the cutter blade is applied to the side surface of the laminated body and pushed in, so that the groove portion for relaxing the stress generated during the displacement operation of the laminated body can be easily performed in a short time without adversely affecting the piezoelectric body, It can be formed on the side surface of the laminate. As a result, it is possible to efficiently manufacture a multilayer piezoelectric element in which cracks are unlikely to occur.

以下、本発明に係わる積層型圧電素子の製造方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の機能を有する要素には、同じ符号を付することとし、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing a multilayer piezoelectric element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, elements having the same or equivalent functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本発明に係わる積層型圧電素子の製造方法の一実施形態によって製造される積層型圧電素子を示す斜視図であり、図２は、その積層型圧電素子の側面図である。各図において、積層型圧電素子１は、例えば自動車に搭載される内燃機関のインジェクタ（燃料噴射装置）に用いられるものである。   FIG. 1 is a perspective view showing a multilayer piezoelectric element manufactured by an embodiment of a method for manufacturing a multilayer piezoelectric element according to the present invention, and FIG. 2 is a side view of the multilayer piezoelectric element. In each figure, the laminated piezoelectric element 1 is used for an injector (fuel injection device) of an internal combustion engine mounted on an automobile, for example.

積層型圧電素子１は、多角柱状（ここでは四角柱状）の積層体２を備えている。積層体２は、圧電体３を介して複数の内部電極４Ａと複数の内部電極４Ｂとが交互に積層されてなる構造を有している。圧電体３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を主成分とする圧電セラミック材料で形成されている。内部電極４Ａ，４Ｂは、例えばＡｇ，Ｐｄを主成分とする導電材料で形成されている。積層型圧電素子１の寸法は、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ×３５ｍｍ程度である。圧電体３の厚さは、例えば１層当たり８０〜１００μｍ程度である。内部電極４Ａ，４Ｂの厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度である。   The multilayer piezoelectric element 1 includes a multilayer body 2 having a polygonal column shape (in this case, a quadrangular column shape). The multilayer body 2 has a structure in which a plurality of internal electrodes 4A and a plurality of internal electrodes 4B are alternately stacked via piezoelectric bodies 3. The piezoelectric body 3 is made of, for example, a piezoelectric ceramic material mainly composed of PZT (lead zirconate titanate). The internal electrodes 4A and 4B are made of a conductive material containing Ag and Pd as main components, for example. The dimension of the multilayer piezoelectric element 1 is, for example, about 10 mm × 10 mm × 35 mm. The thickness of the piezoelectric body 3 is, for example, about 80 to 100 μm per layer. The thickness of the internal electrodes 4A and 4B is, for example, about 0.5 to 5 μm.

内部電極４Ａは、積層体２の側面２ｂの内側から反対側の側面２ａに露出するように形成され、内部電極４Ｂは、積層体２の側面２ａの内側から側面２ｂに露出するように形成されている。これにより、内部電極４Ａ，４Ｂの一部が積層体２の積層方向に重なり合うこととなる。圧電体３において、隣り合う異極の内部電極４Ａ，４Ｂに挟まれる部分は、内部電極４Ａ，４Ｂ間に電圧を印加した時に伸縮動作（変位）する活性部であり、これ以外の部分は、内部電極４Ａ，４Ｂ間に電圧を印加しても変位しない不活性部である。   The internal electrode 4A is formed so as to be exposed from the inside of the side surface 2b of the multilayer body 2 to the opposite side surface 2a, and the internal electrode 4B is formed so as to be exposed from the inside of the side surface 2a of the multilayer body 2 to the side surface 2b. ing. Thereby, a part of the internal electrodes 4 </ b> A and 4 </ b> B is overlapped in the stacking direction of the stacked body 2. In the piezoelectric body 3, a portion sandwiched between adjacent internal electrodes 4A and 4B having different polarities is an active portion that expands and contracts (displaces) when a voltage is applied between the internal electrodes 4A and 4B. This is an inactive portion that does not displace even when a voltage is applied between the internal electrodes 4A and 4B.

積層体２の側面２ａ，２ｂには、積層体２の積層方向に対して直交（交差）する方向に延在するスリット（溝部）５が一定層数毎に設けられている。これらのスリット５は、内部電極４Ａ，４Ｂ間に電圧を印加して積層体２を変位動作させたときに、積層体２にかかる応力を緩和するために形成されている。各スリット５は、積層体２の側面２ａ，２ｂにおける一方の縁から他方の縁にわたって形成されている。スリット５の長さ（側面２ａ，２ｂからスリット５の底までの長さ）は、例えば０．２〜０．５ｍｍ程度であり、スリット５の開口幅は、例えば１０〜８０μｍ程度である。   Slits (grooves) 5 extending in a direction orthogonal (crossing) to the stacking direction of the stacked body 2 are provided on the side surfaces 2 a and 2 b of the stacked body 2 for each fixed number of layers. These slits 5 are formed to relieve stress applied to the laminate 2 when a voltage is applied between the internal electrodes 4A and 4B to cause the laminate 2 to be displaced. Each slit 5 is formed from one edge to the other edge of the side surfaces 2 a and 2 b of the laminate 2. The length of the slit 5 (the length from the side surfaces 2a and 2b to the bottom of the slit 5) is, for example, about 0.2 to 0.5 mm, and the opening width of the slit 5 is, for example, about 10 to 80 μm.

積層体２の側面２ａには、各内部電極４Ａと電気的に接続された外部電極６Ａが設けられ、積層体２の側面２ｂには、各内部電極４Ｂと電気的に接続された外部電極６Ｂが設けられている。   An external electrode 6A electrically connected to each internal electrode 4A is provided on the side surface 2a of the multilayer body 2, and an external electrode 6B electrically connected to each internal electrode 4B is provided on the side surface 2b of the multilayer body 2. Is provided.

外部電極６Ａ，６Ｂは、各々、積層体２の側面２ａ，２ｂの一部を覆うように積層体２の積層方向に延在する電極部７と、この電極部７の外側に配置され、積層体２の積層方向に波状に延在する電極部８とからなっている。電極部８は、積層体２の積層方向に伸縮性（柔軟性）をもつように電極部７にスポット的に接合されている。電極部７は、例えばＡｇ、Ａｕ及びＣｕのいずれかを主成分とする導電材料で形成されている。電極部８は、例えばＣｕ及びその合金、Ｎｉ及びその合金、フレキシブル基板等で形成されている。   The external electrodes 6A and 6B are arranged on the outer side of the electrode portion 7 and the electrode portion 7 extending in the stacking direction of the stack 2 so as to cover a part of the side surfaces 2a and 2b of the stack 2, respectively. The electrode portion 8 extends in a wave shape in the stacking direction of the body 2. The electrode portion 8 is spot-bonded to the electrode portion 7 so as to be stretchable (flexible) in the stacking direction of the stacked body 2. The electrode part 7 is made of a conductive material containing, for example, one of Ag, Au, and Cu as a main component. The electrode portion 8 is made of, for example, Cu and its alloy, Ni and its alloy, a flexible substrate, or the like.

このような積層型圧電素子１において、外部電極６Ａ，６Ｂ間に電圧が印加されると、外部電極６Ａ，６Ｂと接続された内部電極４Ａ，４Ｂ間に電圧が印加されることになる。これにより、異極の内部電極４Ａ，４Ｂに挟まれた圧電体３（活性部）に電界が生じ、当該圧電体３が積層体２の積層方向に伸縮し、これに伴って積層体２が変位する。ここで、積層体２の側面２ａ，２ｂにはスリット５が形成されているので、積層体２にかかる応力がスリット５によって緩和される。これにより、積層体２にクラックが入りにくくなるため、内部電極４Ａ，４Ｂ同士の電気的ショートが防止され、積層型圧電素子１の絶縁破壊を避けることができる。   In such a laminated piezoelectric element 1, when a voltage is applied between the external electrodes 6A and 6B, a voltage is applied between the internal electrodes 4A and 4B connected to the external electrodes 6A and 6B. As a result, an electric field is generated in the piezoelectric body 3 (active portion) sandwiched between the different polar internal electrodes 4A and 4B, and the piezoelectric body 3 expands and contracts in the stacking direction of the stacked body 2, and accordingly, the stacked body 2 Displace. Here, since the slits 5 are formed on the side surfaces 2 a and 2 b of the multilayer body 2, stress applied to the multilayer body 2 is relieved by the slits 5. As a result, cracks are less likely to occur in the multilayer body 2, so that an electrical short circuit between the internal electrodes 4 </ b> A and 4 </ b> B is prevented, and dielectric breakdown of the multilayer piezoelectric element 1 can be avoided.

次に、上述した積層型圧電素子１を製造する方法について、図３に示すフローチャートにより説明する。   Next, a method of manufacturing the multilayer piezoelectric element 1 described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ＰＺＴを主成分としたセラミック粉体に有機バインダ樹脂及び有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、例えばドクターブレード法によって上記ペーストをキャリアフィルム上に塗布することにより、図４に示すように、上記の圧電体３となるセラミックグリーンシート９を複数枚形成する（手順１０１）。   First, a paste is prepared by mixing an organic binder resin, an organic solvent, and the like with ceramic powder containing PZT as a main component. Then, for example, by applying the paste on a carrier film by a doctor blade method, a plurality of ceramic green sheets 9 to be the piezoelectric bodies 3 are formed as shown in FIG. 4 (procedure 101).

続いて、例えばＡｇ：Ｐｄ＝８５：１５の比率で構成された導電材料に有機バインダ樹脂及び有機溶剤等を混合したペーストを作製する。そして、そのペーストをスクリーン印刷することにより、図４に示すように、上記の内部電極４Ａに相当する電極パターン１０Ａ及び上記の内部電極４Ｂに相当する電極パターン１０Ｂを、別々のグリーンシート９の表面に形成する（手順１０２）。   Subsequently, for example, a paste is prepared by mixing an organic binder resin, an organic solvent, and the like with a conductive material having a ratio of Ag: Pd = 85: 15. Then, by screen printing the paste, as shown in FIG. 4, the electrode pattern 10A corresponding to the internal electrode 4A and the electrode pattern 10B corresponding to the internal electrode 4B are formed on the surfaces of the separate green sheets 9. (Procedure 102).

続いて、電極パターン１０Ａが印刷されたグリーンシート９と電極パターン１０Ｂが印刷されたグリーンシート９と電極パターン１０Ａ，１０Ｂが印刷されていないグリーンシート９とを、図４に示すように所定の枚数だけ所定の順序で積層することにより、グリーン積層体１１を作製する（手順１０３）。   Subsequently, a predetermined number of green sheets 9 on which the electrode patterns 10A are printed, green sheets 9 on which the electrode patterns 10B are printed, and green sheets 9 on which the electrode patterns 10A and 10B are not printed are shown in FIG. Only in a predetermined order, the green laminate 11 is produced (procedure 103).

続いて、グリーン積層体１１を、所定の温度（例えば６０℃程度）で加熱しながら、所定の圧力（例えば１００ＭＰａ程度）で積層方向にプレスする（手順１０４）。そして、そのグリーン積層体１１を例えばダイヤモンドブレードにより所定の寸法に切断する（手順１０５）。これにより、図４に示すように、電極パターン１０Ａ，１０Ｂがグリーン積層体１１の側面に露出するようになる。   Subsequently, the green laminate 11 is pressed in the stacking direction at a predetermined pressure (for example, about 100 MPa) while being heated at a predetermined temperature (for example, about 60 ° C.) (procedure 104). Then, the green laminated body 11 is cut into a predetermined dimension by, for example, a diamond blade (procedure 105). As a result, as shown in FIG. 4, the electrode patterns 10 </ b> A and 10 </ b> B are exposed on the side surface of the green laminate 11.

続いて、グリーン積層体１１の側面に、所定間隔で上記のスリット（溝部）５を形成する（手順１０６）。スリットの形成は、具体的には、図５に示すように、Ｖ字状のカッター刃１２ａを有する板型カッター１２を使用して、以下のようにして行う。   Subsequently, the slits (grooves) 5 are formed at predetermined intervals on the side surface of the green laminate 11 (procedure 106). Specifically, as shown in FIG. 5, the slit is formed using a plate cutter 12 having a V-shaped cutter blade 12a as follows.

即ち、まずグリーン積層体１１の側面１１ａ，１１ｂが上下に位置するように、グリーン積層体１１を横置きする。そして、板型カッター１２のカッター刃１２ａがグリーン積層体１１の積層方向に対して直交する方向に延びるように、カッター刃１２ａをグリーン積層体１１の側面１１ａまたは側面１１ｂのスリット形成位置に押し当てる。なお、スリット形成位置は、異極の電極パターン１０Ａ，１０Ｂの絶縁距離を十分に確保すべく、例えば２枚のグリーンシート９が間に介在されている電極パターン１０Ａ，１０Ｂの中間部であるのが望ましい。   That is, first, the green laminate 11 is placed horizontally so that the side surfaces 11a and 11b of the green laminate 11 are positioned vertically. Then, the cutter blade 12a is pressed against the slit forming position on the side surface 11a or the side surface 11b of the green laminate 11 so that the cutter blade 12a of the plate cutter 12 extends in a direction orthogonal to the lamination direction of the green laminate 11. . The slit forming position is, for example, an intermediate portion between the electrode patterns 10A and 10B in which two green sheets 9 are interposed in order to ensure a sufficient insulation distance between the electrode patterns 10A and 10B having different polarities. Is desirable.

そして、グリーン積層体１１の側面１１ａまたは側面１１ｂにカッター刃１２ａを当てたまま、図６に示すように、カッター刃１２ａを側面１１ａ，１１ｂの対向方向に沿ってグリーン積層体１１内に押し込んでいく。ここで、グリーンシート９には有機バインダ樹脂が含有されているため、グリーンシート９は比較的柔らかい状態となっている。このため、グリーン積層体１１に対してカッター刃１２ａを押し込むと、カッター刃１２ａはグリーンシート９内にスムーズに入り込んでいく。これにより、グリーン積層体１１の側面１１ａ，１１ｂに、カッター刃１２ａの刃幅に対応する開口幅をもったスリット５を容易に且つ確実に形成することができる。その後、所定長のスリット５が形成されたら、グリーン積層体１１内からカッター刃１２ａを抜き出す。   Then, with the cutter blade 12a applied to the side surface 11a or the side surface 11b of the green laminate 11, as shown in FIG. 6, the cutter blade 12a is pushed into the green laminate 11 along the opposing direction of the side surfaces 11a and 11b. Go. Here, since the green sheet 9 contains an organic binder resin, the green sheet 9 is in a relatively soft state. For this reason, when the cutter blade 12 a is pushed into the green laminate 11, the cutter blade 12 a smoothly enters the green sheet 9. Thereby, the slit 5 having the opening width corresponding to the blade width of the cutter blade 12a can be easily and reliably formed on the side surfaces 11a and 11b of the green laminate 11. Thereafter, when the slit 5 having a predetermined length is formed, the cutter blade 12 a is extracted from the green laminated body 11.

このとき、カッター刃１２ａをヒータ（図示せず）により加熱した状態で、グリーン積層体１１に対してカッター刃１２ａを押圧すると、グリーンシート９におけるカッター刃１２ａが触れている部分の柔軟性が更に高くなる。このため、カッター刃１２ａがグリーンシート９内に入り込み易くなると共に、グリーンシート９内からカッター刃１２ａを引き抜き易くなる。なお、カッター刃１２ａの加熱温度は、グリーンシート９に含まれる有機バインダ樹脂のガラス転移点（例えば６０℃程度）以上の温度であるのが好適である。   At this time, when the cutter blade 12a is pressed against the green laminate 11 in a state where the cutter blade 12a is heated by a heater (not shown), the flexibility of the portion of the green sheet 9 touched by the cutter blade 12a is further increased. Get higher. For this reason, the cutter blade 12 a can easily enter the green sheet 9 and the cutter blade 12 a can be easily pulled out from the green sheet 9. The heating temperature of the cutter blade 12a is preferably a temperature equal to or higher than the glass transition point (for example, about 60 ° C.) of the organic binder resin contained in the green sheet 9.

また、グリーン積層体１１の側面１１ａ，１１ｂにスリット５を形成する手法としては、図７に示すように、ワイヤ状のカッター刃１３を使用しても良い。この場合には、例えば２つの支持点間に所定の張力で張られたワイヤ状のカッター刃１３に電流を流すことによってカッター刃１３を加熱した状態で、カッター刃１３をグリーン積層体１１の側面１１ａまたは側面１１ｂに当てて押し込むようにする。これにより、グリーン積層体１１の側面１１ａ，１１ｂに、カッター刃１３の外径に対応する開口幅をもったスリット５を容易に且つ確実に形成することができる。   Further, as a method of forming the slits 5 on the side surfaces 11a and 11b of the green laminate 11, a wire-like cutter blade 13 may be used as shown in FIG. In this case, for example, the cutter blade 13 is heated on the side surface of the green laminated body 11 in a state where the cutter blade 13 is heated by passing a current through the wire-like cutter blade 13 stretched at a predetermined tension between two support points. 11a or side surface 11b is pushed in. Thereby, the slit 5 having an opening width corresponding to the outer diameter of the cutter blade 13 can be easily and reliably formed on the side surfaces 11 a and 11 b of the green laminate 11.

図３に戻り、上記手順１０６のスリットの加工工程を実施した後、グリーン積層体１１をセッター（図示せず）上に載せ、グリーン積層体１１の脱脂（脱バインダ）を例えば３５０〜４００℃程度の温度で行う（手順１０７）。その後、脱脂後のグリーン積層体１１が載置されたセッターを密閉こう鉢炉（図示せず）内に入れ、グリーン積層体１１の焼成を例えば１０００℃程度の温度で２時間程度行う（手順１０８）。これにより、グリーン積層体１１が収縮焼結され、焼結体として上記の積層体２が得られる。   Returning to FIG. 3, after performing the slit processing step of the above procedure 106, the green laminate 11 is placed on a setter (not shown), and the green laminate 11 is degreased (debinder) at about 350 to 400 ° C., for example. (Procedure 107). Thereafter, the setter on which the degreased green laminate 11 is placed is placed in a closed slag furnace (not shown), and the green laminate 11 is baked at a temperature of about 1000 ° C. for about 2 hours (procedure 108). ). Thereby, the green laminated body 11 is shrink-sintered, and said laminated body 2 is obtained as a sintered compact.

続いて、積層体２の側面２ａに外部電極６Ａを形成すると共に、積層体２の側面２ｂに外部電極６Ｂを形成する（手順１０９）。具体的には、まず例えばＡｇを主成分とする導電ペーストを積層体２の側面２ａ，２ｂにスクリーン印刷した後、例えば７００℃程度の温度で焼付処理を行うことで、側面２ａ，２ｂに電極部７を形成する。なお、この電極部７の形成手法としては、焼付の代わりにスパッタリング法や無電解メッキ法等を用いても良い。そして、波状に延びる電極部８を、例えば半田付けにより複数の箇所で電極部７と接合する。   Subsequently, the external electrode 6A is formed on the side surface 2a of the multilayer body 2 and the external electrode 6B is formed on the side surface 2b of the multilayer body 2 (procedure 109). Specifically, first, for example, a conductive paste containing Ag as a main component is screen-printed on the side surfaces 2a and 2b of the laminate 2, and then subjected to a baking treatment at a temperature of about 700 ° C., for example. Part 7 is formed. In addition, as a formation method of this electrode part 7, you may use sputtering method, an electroless plating method, etc. instead of baking. And the electrode part 8 extended in a wave shape is joined with the electrode part 7 in a several location, for example by soldering.

最後に、例えば温度１２０℃の環境下で、圧電体３の厚みに対する電界強度が２ｋＶ／ｍｍとなるように所定の電圧を例えば３分間印加することにより、分極処理を行う（手順１１０）。以上により、積層型圧電素子１が完成する。   Finally, for example, under a temperature of 120 ° C., a polarization process is performed by applying a predetermined voltage, for example, for 3 minutes so that the electric field strength with respect to the thickness of the piezoelectric body 3 becomes 2 kV / mm (procedure 110). Thus, the multilayer piezoelectric element 1 is completed.

以上のように本実施形態にあっては、グリーン積層体１１の焼成を行う前に、グリーン積層体１１の側面にカッター刃１２ａまたはカッター刃１３を当てて押し込んでスリット５を形成するので、例えばブレードによる切削加工を行ってスリットを形成する場合に比べて、極めて簡単にスリット５の形成を行うことができる。また、切削加工のように切削屑が発生することは無いので、グリーン積層体１１の洗浄工程やその後の乾燥工程が不要となり、スリット５の形成に要する時間を短縮することができる。さらに、切削加工の場合と異なり、高速回転するスピンドル等の装置が不要となるため、スリット５の形成に使用する装置が簡素化され、製造コストを削減することができる。また、切削加工で使用される切削液はグリーンシート９に悪影響を及ぼす可能性があるが、本手法では切削液を使うことは無いので、そのような不具合を確実に避けることができる。   As described above, in the present embodiment, before the green laminate 11 is fired, the cutter blade 12a or the cutter blade 13 is applied to the side surface of the green laminate 11 and pressed to form the slit 5. The slit 5 can be formed very easily compared to the case where the slit is formed by cutting with a blade. Further, since no cutting waste is generated unlike the cutting process, the cleaning process of the green laminate 11 and the subsequent drying process are unnecessary, and the time required for forming the slit 5 can be shortened. Furthermore, unlike the case of cutting, an apparatus such as a spindle that rotates at high speed is not required, so that the apparatus used for forming the slit 5 is simplified, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the cutting fluid used in the cutting process may adversely affect the green sheet 9, but since this method does not use the cutting fluid, such a problem can be surely avoided.

これらにより、積層体２の変位動作時に生じる応力を緩和するためのスリット５を有する高品質の積層型圧電素子を効率的に且つ安価に製造することが可能となる。   Accordingly, it is possible to efficiently and inexpensively manufacture a high-quality multilayer piezoelectric element having the slits 5 for relaxing the stress generated during the displacement operation of the multilayer body 2.

なお、本発明に係わる積層型圧電素子の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。   In addition, the manufacturing method of the lamination type piezoelectric element concerning this invention is not limited to the said embodiment.

例えば上記実施形態では、積層体２における隣り合う異極の内部電極４Ａ，４Ｂの間にスリット５が設けられているが、図８に示すように、隣り合う内部電極が同一極である領域を有する積層体２を作製し、この積層体２における内部電極４Ａ，４Ａ間及び内部電極４Ｂ，４Ｂ間にスリット５を形成しても良い。   For example, in the above-described embodiment, the slit 5 is provided between the adjacent different-polarity internal electrodes 4A and 4B in the stacked body 2, but as shown in FIG. The laminated body 2 may be manufactured, and the slits 5 may be formed between the internal electrodes 4A and 4A and between the internal electrodes 4B and 4B in the laminated body 2.

このような構造を有する積層体２では、圧電体３における内部電極４Ａ，４Ａ間及び内部電極４Ｂ，４Ｂ間の部分は、電圧を印加しても伸縮しない不活性部となる。このため、図９に示すように、上記と同様にグリーン積層体１１の側面１１ａまたは側面１１ｂにカッター刃１２ａを当てて押し込んで、スリット５を形成する際に、所定のスリット形成位置からずれた位置にカッター刃１２ａが押し込まれても、不活性部の範囲内であれば、スリット５が電極パターン１０Ａ，１０Ｂの絶縁性に影響を与えることは無い。従って、電極パターン１０Ａ，１０Ｂの絶縁距離を気にすることなく、スリット５を形成することができる。   In the laminated body 2 having such a structure, portions between the internal electrodes 4A and 4A and between the internal electrodes 4B and 4B in the piezoelectric body 3 become inactive portions that do not expand and contract even when a voltage is applied. Therefore, as shown in FIG. 9, when the slit 5 is formed by pressing the cutter blade 12 a against the side surface 11 a or the side surface 11 b of the green laminated body 11 in the same manner as described above, the position is shifted from the predetermined slit forming position. Even if the cutter blade 12a is pushed into the position, the slit 5 does not affect the insulating properties of the electrode patterns 10A and 10B within the range of the inactive portion. Therefore, the slit 5 can be formed without worrying about the insulation distance between the electrode patterns 10A and 10B.

また、上記実施形態では、Ｖ字状のカッター刃１２ａやワイヤ状のカッター刃１３を用いて、グリーン積層体１１にスリット５を形成したが、使用するカッター刃としては、特にこれらに限られず、グリーン積層体１１に対して押し込むだけでスリット５を形成できるものであれば何でも良い。   Moreover, in the said embodiment, although the slit 5 was formed in the green laminated body 11 using the V-shaped cutter blade 12a or the wire-shaped cutter blade 13, as a cutter blade to be used, it is not restricted especially, Anything can be used as long as the slit 5 can be formed simply by pushing into the green laminate 11.

本発明に係わる積層型圧電素子の製造方法の一実施形態によって製造される積層型圧電素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lamination type piezoelectric element manufactured by one Embodiment of the manufacturing method of the lamination type piezoelectric element concerning this invention. 図１に示した積層型圧電素子の側面図である。FIG. 2 is a side view of the multilayer piezoelectric element shown in FIG. 1. 図１に示した積層型圧電素子を製造する工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of manufacturing the lamination type piezoelectric element shown in FIG. 図１に示した積層型圧電素子を製造する際に作製されるグリーン積層体の切断後の状態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the state after the cutting | disconnection of the green laminated body produced when manufacturing the lamination type piezoelectric element shown in FIG. 図４に示したグリーン積層体の側面にスリットを形成する方法を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the method of forming a slit in the side surface of the green laminated body shown in FIG. 図５に示したＶ字状のカッター刃によりグリーン積層体の側面にスリットを形成する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that a slit is formed in the side surface of a green laminated body with the V-shaped cutter blade shown in FIG. 図４に示したスリット加工工程を実施する他の方法として、ワイヤ状のカッター刃によりグリーン積層体の側面にスリットを形成する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that a slit is formed in the side surface of a green laminated body with a wire-shaped cutter blade as another method of implementing the slit processing process shown in FIG. 本発明に係わる積層型圧電素子の製造方法の一実施形態によって製造される積層型圧電素子の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the lamination type piezoelectric element manufactured by one Embodiment of the manufacturing method of the lamination type piezoelectric element concerning this invention. 図８に示した積層体となるグリーン積層体の側面にスリットを形成する方法を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the method of forming a slit in the side surface of the green laminated body used as the laminated body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…積層型圧電素子、２…積層体、３…圧電体、４Ａ，４Ｂ…内部電極、５…スリット（溝部）、９…セラミックグリーンシート、１０Ａ，１０Ｂ…電極パターン、１１…グリーン積層体、１２ａ…カッター刃、１３…カッター刃。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated piezoelectric element, 2 ... Laminated body, 3 ... Piezoelectric body, 4A, 4B ... Internal electrode, 5 ... Slit (groove part), 9 ... Ceramic green sheet, 10A, 10B ... Electrode pattern, 11 ... Green laminated body, 12a ... cutter blade, 13 ... cutter blade.

Claims (3)

複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層体の側面に、前記積層体の積層方向に対して交差する方向に延在する溝部を有する積層型圧電素子の製造方法であって、
前記圧電体を形成する、バインダを含有したグリーンシートを用意し、前記グリーンシートの表面に前記内部電極を形成する工程と、
前記内部電極が形成されたグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層して、前記積層体を作製する工程と、
前記積層体の側面にカッター刃を当てて押し込むことにより、前記積層体の側面に前記溝部を形成する工程と、
前記溝部が形成された積層体を焼成する工程とを含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。 A method of manufacturing a multilayer piezoelectric element having a groove extending in a direction intersecting a stacking direction of the multilayer body on a side surface of the multilayer body formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes. There,
Preparing a green sheet containing a binder to form the piezoelectric body, and forming the internal electrode on a surface of the green sheet;
Laminating a plurality of green sheets including a green sheet on which the internal electrodes are formed, and producing the laminate;
A step of forming the groove on the side surface of the laminate by pressing a cutter blade against the side of the laminate,
And a step of firing the laminated body in which the groove is formed. 前記溝部を形成する工程において、前記カッター刃を加熱した状態で、前記積層体の側面に前記カッター刃を当てて押し込むことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein in the step of forming the groove, the cutter blade is pressed against a side surface of the multilayer body in a state where the cutter blade is heated. 前記溝部を形成する工程において、前記カッター刃を前記バインダのガラス転移点以上の温度で加熱することを特徴とする請求項２記載の積層型圧電素子の製造方法。   3. The method for manufacturing a multilayer piezoelectric element according to claim 2, wherein, in the step of forming the groove, the cutter blade is heated at a temperature equal to or higher than a glass transition point of the binder.
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