JP2019134037A - 積層圧電セラミック部品の製造方法、積層圧電セラミック部品及び圧電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの低廉化を実現することが可能な積層圧電セラミック部品の製造方法、積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスを提供すること。【解決手段】本発明に係る積層圧電セラミック部品の製造方法は、圧電性セラミック材料からなるセラミックグリーンシートであって、卑金属を含み、内部電極となる導電パターンがセラミックグリーンシートの外縁より内側に形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、積層体を焼成し、焼成された積層体を切断し、内部電極を露出させる。【選択図】図１
Description
本発明は、圧電アクチュエータとして利用することが可能な積層圧電セラミック部品の製造方法、積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスに関する。
内部電極と圧電体層を複数積層し、最表層に表面電極を形成したバイモルフ型圧電素子は、位置決め機構などに利用されている（例えば特許文献１〜３）。バイモルフ型圧電素子は２相の圧電セラミックスからなり、１相に正方向の電圧を印加すると圧電横効果によって伸び、他の１相には逆方向の電圧が印加されて縮む。この伸縮作用が圧電素子を屈曲させ、大きな変位を生じさせる。
特に圧電素子を積層構造とすることにより、積層数に応じた変位量が得られ、さらには薄層化することで印加電圧を下げることが可能である。
通常、バイモルフ型圧電素子の内部電極はＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ又はＡｇ／Ｐｄ合金等の貴金属が用いられる。バイモルフ型圧電素子の製造工程において圧電セラミックスを焼成する必要があり、内部電極が酸化されることを防止する必要があるためである。
また、内部電極を貴金属より安価なＮｉ、Ｃｕ又はＮｉ合金等の卑金属とすることも可能である。この場合、卑金属の酸化を防止するため、焼成時の酸素分圧をエリンガム図に基づいて調整する必要が生じる。また、低酸素分圧下で焼成するため、結晶格子中に酸素欠陥が生じやすく、圧電セラミックスの絶縁性に欠けることとなる。このため、再酸化工程が必要となり、工程の増加により製造コストが増加する。
このように、バイモルフ型圧電素子は、高価な貴金属を使用し、あるいは卑金属を使用する場合には再酸化工程を行う必要があり、製造コストの低廉化が求められている。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造コストの低廉化を実現することが可能な積層圧電セラミック部品の製造方法、積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層圧電セラミック部品の製造方法は、圧電性セラミック材料からなるセラミックグリーンシートであって、卑金属を含み、内部電極となる導電パターンが上記セラミックグリーンシートの外縁より内側に形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する。
上記積層体を焼成する。
焼成された上記積層体を切断し、上記内部電極を露出させる。
上記積層体を焼成する。
焼成された上記積層体を切断し、上記内部電極を露出させる。
一般に積層圧電セラミック部品において、内部電極が卑金属を含み、かつ圧電セラミック体の表面に露出している場合、圧電セラミック体の焼成時に内部電極が酸化され、電極として機能しないおそれがある。しかしながら、圧電セラミック体及び内部電極の積層体を焼成した後に積層体を切断し、内部電極を圧電セラミック体の表面に露出させることにより、内部電極の酸化を防止することが可能である。内部電極が卑金属であるため、材料コストが小さく、また焼成時の酸素分圧の制御や圧電セラミック体の再酸化工程が不要となるため、製造コストを低廉化することが可能である。
上記導電パターンは、Ｎｉ、Ｃｕ又はＮｉ合金を含む導電ペーストにより形成されていてもよい。
上記積層体にはマーカーが設けられ、上記内部電極を露出させるステップでは、上記マーカーの位置で上記積層体を切断してもよい。
上記マーカーは、上記マーカーを結ぶ仮想線が上記導電パターンを通過するように形成されていてもよい。
上記内部電極は、第１の内部電極と、記第１の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第２の内部電極とを含んでもよい。
上記積層体の切断により形成された圧電セラミック体は、長さ＞幅＞厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第１の端面および第２の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有し、上記第１の内部電極は、上記第１の端面に引き出され、上記第２の内部電極は、上記第２の端面に引き出されていてもよい。
上記第１の内部電極及び上記第２の内部電極の幅と、上記一対の側面の間の距離は同一であってもよい。
上記内部電極は、上記第２の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第３の内部電極をさらに含んでもよい。
上記積層体の切断により形成された圧電セラミック体は、長さ＞幅＞厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第１の端面および第２の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有し、上記第１の内部電極は、上記第１の端面に引き出され、上記第２の内部電極は、上記第２の端面に引き出され、上記第３の内部電極は、上記第１の端面に引き出されていてもよい。
上記第１の内部電極、上記第２の内部電極及び上記第３の内部電極の幅と、上記一対の側面の間の距離は同一であってもよい。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層圧電セラミック部品は、圧電セラミック体と、内部電極とを具備する。
上記内部電極は、卑金属を含み、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記圧電セラミック体の表面に露出する。
上記内部電極は、卑金属を含み、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記圧電セラミック体の表面に露出する。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る圧電デバイスは、振動部材と、積層圧電セラミック部品とを具備する。
上記積層圧電セラミック部品は、圧電セラミック体と、卑金属を含み、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記圧電セラミック体の表面に露出する内部電極とを具備する。
上記積層圧電セラミック部品は、圧電セラミック体と、卑金属を含み、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記圧電セラミック体の表面に露出する内部電極とを具備する。
以上のように本発明によれば、製造コストの低廉化を実現することが可能な積層圧電セラミック部品の製造方法、積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスを提供することが可能である。
本発明の実施形態に係る積層圧電セラミック部品について説明する。以下の各図において相互に直交する三方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
［蓄電圧電セラミック部品の構成］
図１及び図２は、本実施形態に係る積層圧電セラミック部品１００の斜視図であり、図２は図１の反対側から見た図である。
図１及び図２は、本実施形態に係る積層圧電セラミック部品１００の斜視図であり、図２は図１の反対側から見た図である。
図１及び図２に示すように、積層圧電セラミック部品１００は、圧電セラミック体１０１、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３、第３内部電極１０４、第１表面電極１０５、第２表面電極１０６、第１端面端子電極１０７、第２端面端子電極１０８、第３端面端子電極１０９、第１表面端子電極１１０及び第２表面端子電極１１１を備える。
圧電セラミック体１０１は、圧電性セラミック材料からなる。圧電セラミック体１０１は例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）又はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）等からなるものとすることができる。
図１及び図２に示すように圧電セラミック体１０１は直方体形状を有する。Ｘ方向を長さ、Ｙ方向を幅、Ｚ方向を厚さとすると、圧電セラミック体１０１は長さ＞幅＞厚さとなる形状を有する。
圧電セラミック体１０１の表面について、幅方向（Ｙ方向）に対向する面を第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂとし、長さ方向（Ｘ方向）に対向する面を第１端面１０１ｃ及び第２端面１０１ｄとする。また、厚み方向（Ｚ方向）に対向する面を上面１０１ｅ及び下面１０１ｆとする。
図３は第１側面１０１ａを示す平面図であり、図４は第２側面１０１ｂを示す平面図である。図５は第１端面１０１ｃを示す平面図であり、図６は第２端面１０１ｄを示す平面図である。図７は上面１０１ｅを示す平面図であり、図８は下面１０１ｆを示す平面図である。
図３及び図４に示すように、圧電セラミック体１０１は、上面１０１ｅ側の第１領域１０１ｇと、下面１０１ｆ側の第２領域１０１ｈを有する。第１領域１０１ｇの厚みと第２領域１０１ｈの厚みは１：１が好適である。
第１内部電極１０２は、第１領域１０１ｇの内部に形成され、圧電セラミック体１０１を介して第２内部電極１０３及び第１表面電極１０５と対向する（図３及び図４参照）。図９は第１内部電極１０２を示す積層圧電セラミック部品１００の断面図であり、図３及び図４のＡ−Ａ線での断面図である。図９に示すように第１内部電極１０２は第１端面１０１ｃに引き出されて第１端面１０１ｃに部分的に露出し、第１端面端子電極１０７に電気的に接続されている。
また、第１内部電極１０２は、圧電セラミック体１０１の幅（Ｙ方向）と同一の幅を有し、第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂに露出する（図３及び図４参照）。第１内部電極１０２の層数は特に限定されず、一層又は複数層とすることができる。
第２内部電極１０３は、第１領域１０１ｇ及び第２領域１０１ｈの内部に形成されている。第２内部電極１０３は、第１領域１０１ｇの内部では第１内部電極１０２と厚さ方向（Ｚ方向）に所定の距離をおいて第１内部電極１０２と交互に積層され、圧電セラミック体１０１を介して第１内部電極１０２と対向する（図３及び図４参照）。
また、第２内部電極１０３は、第２領域１０１ｈの内部では第３内部電極１０４と厚さ方向（Ｚ方向）に所定の距離をおいて第３内部電極１０４と交互に積層され、圧電セラミック体１０１を介して第３内部電極１０４と対向する（図３及び図４参照）。
図１０は第２内部電極１０３を示す積層圧電セラミック部品１００の断面図であり、図３及び図４のＢ−Ｂ線での断面図である。図１０に示すように第２内部電極１０３は第２端面１０１ｄに引き出され、第２端面端子電極１０８に電気的に接続されている。
また、第２内部電極１０３は、圧電セラミック体１０１の幅（Ｙ方向）と同一の幅を有し、第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂに露出する（図３及び図４参照）。第２内部電極１０３の層数は第１内部電極１０２及び第３内部電極１０４の層数に応じた数とすることができる。
第３内部電極１０４は、第２領域１０１ｈの内部に形成され、圧電セラミック体１０１を介して第２内部電極１０３及び第２表面電極１０６と対向する（図３及び図４参照）。図１１は第３内部電極１０４を示す積層圧電セラミック部品１００の断面図であり、図３及び図４のＣ−Ｃ線での断面図である。図１１に示すように第３内部電極１０４は第１端面１０１ｃ引き出されて第１端面１０１ｃに部分的に露出し、第３端面端子電極１０９に電気的に接続されている。
また、第３内部電極１０４は、圧電セラミック体１０１の幅（Ｙ方向）と同一の幅を有し、第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂに露出する（図３及び図４参照）。第３内部電極１０４の層数は特に限定されず、一層又は複数層とすることができる。
第１表面電極１０５は、上面１０１ｅに形成され（図１参照）、第２端面端子電極１０８に電気的に接続されている。また、第１表面電極１０５は、上面１０１ｅにおいて第１表面端子電極１１０及び第２表面端子電極１１１とは離間し、これらとは電気的に絶縁されている（図７参照）。
第２表面電極１０６は、下面１０１ｆに形成され、第２端面端子電極１０８に電気的に接続されている。（図３参照）。
第１端面端子電極１０７は、第１端面１０１ｃに形成され（図１参照）、第１内部電極１０２に電気的に接続されている。また、第１端面端子電極１０７は第３内部電極１０４及び第３端面端子電極１０９とは電気的に絶縁されている。第１端面端子電極１０７は、第１端面１０１ｃにおいて上面１０１ｅと下面１０１ｆの間に形成され、第１表面端子電極１１０に電気的に接続されている。
第２端面端子電極１０８は第２端面１０１ｄに形成され（図２参照）、第２内部電極１０３に電気的に接続されている。また、第２端面端子電極１０８は、第２端面１０１ｄにおいて上面１０１ｅと下面１０１ｆの間に形成され、第１表面電極１０５及び第２表面電極１０６に電気的に接続されている。
第３端面端子電極１０９は、第１端面１０１ｃに形成され（図１参照）、第３内部電極１０４に電気的に接続されている。また、第３端面端子電極１０９は第１内部電極１０２及び第１端面端子電極１０７とは電気的に絶縁されている。第３端面端子電極１０９は、第１端面１０１ｃにおいて上面１０１ｅと下面１０１ｆの間に形成され、第２表面端子電極１１１に電気的に接続されている。
第１表面端子電極１１０は、上面１０１ｅに形成されている（図１参照）。第１表面端子電極１１０は第１端面端子電極１０７に電気的に接続され、第２表面端子電極１１１及び第１表面電極１０５とは電気的に絶縁されている。
第２表面端子電極１１１は、上面１０１ｅに形成されている（図１参照）。第２表面端子電極１１１は第３端面端子電極１０９に電気的に接続され、第１表面端子電極１１０及び第１表面電極１０５とは電気的に絶縁されている。
第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４は卑金属を含むものとすることができる。本実施形態において卑金属とは貴金属（Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ及びＯｓ）以外の金属種及びその合金を指す。第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４はＮｉ、Ｃｕ又はＮｉ合金からなるものが好適である。
積層圧電セラミック部品１００は後述するように、製造工程において第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４が圧電セラミック体の内部に埋設され、圧電セラミック体の表面に露出しない状態で焼成される。このため、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４は、酸化されやすい卑金属からなるものとすることができる。
また、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４は少なくともいずれか一つが卑金属を含むものであればよく、他は卑金属を含まないものであってもよい。
第１表面電極１０５、第２表面電極１０６、第１端面端子電極１０７、第２端面端子電極１０８、第３端面端子電極１０９、第１表面端子電極１１０及び第２表面端子電極１１１は卑金属を含むものであってもよく、卑金属を含まないものであってもよい。
積層圧電セラミック部品１００は以上のような構成を有する。上記のように第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４は圧電セラミック体１０１の内部に形成され、圧電セラミック体１０１を介して第１内部電極１０２と第２内部電極１０３が対向し、第３内部電極１０４と第２内部電極１０３が対向する。第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４は互いに絶縁されている。
積層圧電セラミック部品１００のサイズは特に限定されないが、長さ（Ｘ方向）をＬ、幅（Ｙ方向）をＷとすると、Ｌ／Ｗは１６〜５０程度が好適である。また厚み（Ｚ方向）は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好適である。
［蓄電圧電セラミック部品の動作］
積層圧電セラミック部品１００は、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の間と、第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間にそれぞれ独立して電圧を印加することができる。
積層圧電セラミック部品１００は、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の間と、第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間にそれぞれ独立して電圧を印加することができる。
第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の間に電圧を印加すると、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の間の圧電セラミック体１０１に逆圧電効果が発生し、第１領域１０１ｇにＸ方向において変形(伸縮）を生じる。また、第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間に電圧を印加すると、第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間の圧電セラミック体１０１に逆圧電効果が発生し、第２領域１０１ｈにＸ方向において変形（伸縮）を生じる。
このように積層圧電セラミック部品１００では、第１領域１０１ｇと第２領域１０１ｈの変形を独立して制御することができる。第１領域１０１ｇ及び第２領域１０１ｈがそれぞれＸ方向に変形することにより、積層圧電セラミック部品１００をＺ方向において変形(屈曲）させることが可能である。
図１２は、積層圧電セラミック部品１００に印加される電圧波形の例である。図１２（ａ）は第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の間の電圧（Ｖ１）の波形であり、図１２（ｂ）は第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間の電圧（Ｖ２）の波形である。なお、Ｖ０は、第２内部電極１０３の電位を示す。同図に示すように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２を同位相の逆バイアスとすることにより、第１領域１０１ｇと第２領域１０１ｈの一方を伸張させ、他方を縮小させることが可能である。
なお、第１領域１０１ｇの厚みと第２領域１０１ｈの厚みを１：１とすることにより、第１領域１０１ｇと第２領域１０１ｈの変形量が対称的となり、好適である。また、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の波形は図１２に示すものに限られず、サイン波や三角波であってもよい。
［マージンレス構造について］
積層圧電セラミック部品１００は、上述のように第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４が第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂに露出した構造を有する。
積層圧電セラミック部品１００は、上述のように第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４が第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂに露出した構造を有する。
図１３は、比較例に係る積層圧電セラミック部品３００の斜視図である。
同図に示すように積層圧電セラミック部品３００は、圧電セラミック体３０１、表面電極３０２、第１端子電極３０３及び第２端子電極３０４を備える。また、積層圧電セラミック部品３００は第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４に相当する図示しない内部電極を備える。
積層圧電セラミック部品３００では内部電極は側面及び端面に露出しておらず、圧電セラミック体３０１の内部に埋設されている。図１３に示すように内部電極の側面側には、圧電材料からなるサイドマージンＳが設けられている。
このサイドマージンＳは、積層圧電セラミック部品３００が駆動される際、積層圧電セラミック部品３００の変位を抑制する拘束部として作用し、積層圧電セラミック部品３００の変位性能を低下させる。
これに対し、積層圧電セラミック部品１００では、サイドマージンを有しない。このため、サイドマージンによる拘束作用を受けず、大変位を生じさせることが可能であり、かつ変位性能の低下を防止することが可能である。
さらに、積層圧電セラミック部品１００では、第１内部電極１０２及び第３内部電極１０４が第１端面１０１ｃから第１側面１０１ａ又は第２側面１０１ｂにかけて延伸されている（図１参照）。これにより応力の影響を軽減することができ、変位量の拡大及び素子強度の向上が実現されている。
［絶縁膜について］
積層圧電セラミック部品１００は絶縁膜を備えていてもよい。図１４は、絶縁膜１１２を備える積層圧電セラミック部品１００を示す斜視図である。
積層圧電セラミック部品１００は絶縁膜を備えていてもよい。図１４は、絶縁膜１１２を備える積層圧電セラミック部品１００を示す斜視図である。
同図に示すように絶縁膜１１２は、積層圧電セラミック部品１００の外周を被覆する。絶縁膜１１２には第１表面端子電極１１０、第２表面端子電極１１１及び第１表面電極１０５の一部を露出させる開口１１２ａが設けられており、開口１１２ａを介して第１表面端子電極１１０、第２表面端子電極１１１及び第１表面電極１０５への電気的接続がなされる。
絶縁膜１１２が被覆する範囲は図１４に示すものに限られず、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４が露出する第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂを少なくとも被覆するものであればよい。
絶縁膜１１２の材料は絶縁性材料であれば特に限定されないが、例えばＳｉＮやアクリル樹脂等の絶縁性樹脂が好適である。なお、絶縁膜１１２は圧電セラミック体１０１とは異なる材料であり、軟らかい材料を利用することが可能であるため、絶縁膜１１２による拘束作用は極めて小さいものとすることができる。
［製造方法について］
積層圧電セラミック部品１００の製造方法について説明する。
積層圧電セラミック部品１００の製造方法について説明する。
積層圧電セラミック部品１００はセラミックグリーンシートを積層することによって製造することができる。図１５はセラミックグリーンシートを示す模式図である。図１５（ａ）は第１表面電極１０５、第１表面端子電極１１０、第２表面端子電極１１１及び圧電セラミック体２０１からなるセラミックグリーンシート２１０を示し、図１５（ｂ）は、第１内部電極１０２及び圧電セラミック体２０１からなるセラミックグリーンシート２２０を示す。
図１５（ｃ）は、第２内部電極１０３及び圧電セラミック体２０１からなるセラミックグリーンシート２３０を示し、図１５（ｄ）は、第３内部電極１０４及び圧電セラミック体２０１からなるセラミックグリーンシート２４０を示す。図１５（ｅ）は第２表面電極１０６及び圧電セラミック体２０１からなるセラミックグリーンシート２５０を示す。
各セラミックグリーンシートにおいて第１表面電極１０５、第１表面端子電極１１０、第２表面端子電極１１１、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３、第３内部電極１０４及び第２表面電極１０６は圧電セラミック体２０１上に導電ペーストを塗布して形成された導電パターンとすることができる。各導電パターンは、セラミックグリーンシートの外縁より内側に形成されている。導電ペーストは卑金属を含むペーストとすることができる。
まず、セラミックグリーンシート２５０上にセラミックグリーンシート２４０、セラミックグリーンシート２３０を順に積層する。さらに、セラミックグリーンシート２４０とセラミックグリーンシート２３０を交互に積層する。
続いて、セラミックグリーンシート２２０とセラミックグリーンシート２３０を交互に積層し、その上にセラミックグリーンシート２１０を積層する。さらにその上に圧電セラミック体のみからなるセラミックグリーンシートを積層する。続いてこの積層体を圧着し、加熱等によりバインダーを除去する。図１６はこのようにして形成された積層体２７０を示す斜視図である。
第１内部電極１０２、第２内部電極１０３、第３内部電極１０４、第１表面電極１０５、第２表面電極１０６、第１表面端子電極１１０及び第２表面端子電極１１１は圧電セラミック体２０１の内部に配置され、積層体２７０の表面に露出しない。
続いて、焼成を行う。上記のように、各電極は積層体２７０の表面に露出しないため、焼成によって酸化されない。このため、各電極の材料として卑金属を用いても、焼成中の酸素分圧をエリンガム図に基づいて厳密に制御する必要がなく、酸素分圧の高い雰囲気中で焼成を行うことが可能である。
具体的には、使用する卑金属に対してエリンガム図上で酸化の目安となる酸素分圧をＡ[atm]とすると、酸素分圧がＡ〜最大Ａ×１０２[atm]の範囲であれば焼結が可能である。上記酸素分圧Ａ×１０２[atm]よりも更に高い分圧で焼結させると、セラミックス層と内部電極各々の熱膨張係数差に由来した収縮差によって構造欠陥が誘発され、エリンガム図で提起された酸化還元反応の境界線とは異なった課題により、積層体を焼結させることができない。
焼成後、積層体２７０をカットする。図１６には、積層体２７０におけるカット位置を線Ｌで示す。また、図１７は、各セラミックグリーンシートにおけるカット位置を線Ｌで示す図である。同図に示すように、第１側面１０１ａ及び第２側面１０１ｂにおいて第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４が露出し、第１端面１０１ｃにおいて第１内部電極１０２及び第３内部電極１０４が、第２端面１０１ｄにおいて第２内部電極１０３が露出する（図１、図２参照）ようにカットする。積層体２７０のカットはダイシングやレーザ照射により行うことができる。
なお、線Ｌで示す位置に、カットの基準となるマーカーを予め設けてもよい。マーカーは、圧電セラミック体２０１の焼成に伴う収縮率からカットのピッチを逆算して設けることができる。上記線Ｌはマーカーを結ぶ仮想線であり、この仮想線は上記のように各導電パターンを通過するように形成されるものとすることができる。第１端面１０１ｃ側のカット時に第２内部電極１０３が露出するとオープン不良が生じるが、マーカーを注意して設けることにより、第２内部電極１０３の露出を防止することができる。
続いて熱処理により第１端面１０１ｃに第１端面端子電極１０７及び第３端面端子電極１０９を形成し、第２端面１０１ｄに第２端面端子電極１０８を形成する。
続いて、開口１１２ａを除いて絶縁膜１１２を形成する（図１４参照）。絶縁膜１１２はミストデポジッション、スパッタ又はディップ等の方法で形成することができる。その後、第１表面端子電極１１０及び第２表面端子電極１１１と電気的導通をとり、直流電圧を印加する。これにより分極処理がなされ、圧電セラミック体１０１が活性化する。
積層圧電セラミック部品１００は以上のようにして製造することが可能である。なお、積層圧電セラミック部品１００の製造方法はここに示すものに限られない。
［カット面について］
上記のように積層圧電セラミック部品１００の製造工程においては、焼成後に積層体２７０をカットする。このカットにより長手方向（Ｘ方向）の寸法制御が向上するとともに、拘束部（サイドマージン）の除去により活性部を最大化することができる。
上記のように積層圧電セラミック部品１００の製造工程においては、焼成後に積層体２７０をカットする。このカットにより長手方向（Ｘ方向）の寸法制御が向上するとともに、拘束部（サイドマージン）の除去により活性部を最大化することができる。
図１８は比較例に係る積層圧電セラミック部品４００の側面４０１ａを示す断面図である。積層圧電セラミック部品４００は、製造工程において積層体をカットした後、焼成することによって形成されている。図１９は、積層圧電セラミック部品１００の第１側面１０１ａを示す断面図である。
図１８に示すように積層圧電セラミック部品４００では、側面４０１ａは内部電極４０２と圧電セラミック体４０１の収縮差によりマクロなアンジュレーションが存在する。これにより、側面４０１ａに形成される絶縁膜の剥離が生じやすくなる。
これに対し、図１９に示すように積層圧電セラミック部品１００では、第１側面１０１ａが平坦となり、面精度及び真直度が向上することで絶縁膜１１２（図１４参照）の均一形成と密着性向上が可能となる。これにより、動作時の絶縁膜１１２の剥がれを抑制しつつ、変位、発生力性能を向上させることができる。第１側面１０１ａ以外の面も同様である。
［圧電デバイスについて］
積層圧電セラミック部品１００は振動部材に実装され、圧電デバイスを構成することができる。図２０は積層圧電セラミック部品１００を備える圧電デバイス５００の模式図である。同図に示すように圧電デバイス５００は積層圧電セラミック部品１００、振動部材５１０及び接合部５２０を備える。
積層圧電セラミック部品１００は振動部材に実装され、圧電デバイスを構成することができる。図２０は積層圧電セラミック部品１００を備える圧電デバイス５００の模式図である。同図に示すように圧電デバイス５００は積層圧電セラミック部品１００、振動部材５１０及び接合部５２０を備える。
振動部材５１０はディスプレイのガラスパネルや金属板であり特に限定されない。接合部５２０は樹脂等であり、積層圧電セラミック部品１００を振動部材５１０に接合する。
積層圧電セラミック部品１００は、上面１０１ｅのうち、第１端面１０１ｃ側の領域が接合部５２０に接合されている。第１表面端子電極１１０、第２表面端子電極１１１及び第１表面電極１０５には接合部５２０を介して図示しない配線が接続されている。
各電極に電圧が印加されると、上述のように積層圧電セラミック部品１００にはＺ方向に変形を生じる（図中矢印）。これにより、振動部材５１０を振動させることが可能である。なお、積層圧電セラミック部品１００の実装方法はここに示すものに限られず、例えば上面１０１ｅの全体を接合部５２０に接合してもよい。
［変形例］
上記説明において第１内部電極１０２及び第３内部電極１０４は、第１側面１０１ａ、第２側面１０１ｂ及び第１端面１０１ｃにおいて露出し、第２内部電極１０３は第１側面１０１ａ、第２側面１０１ｂ及び第２端面１０１ｄにおいて露出するとしたがこれに限られない。第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４の少なくともいずれか一つが圧電セラミック体１０１のいずれかの表面から露出するものであってもよい。
上記説明において第１内部電極１０２及び第３内部電極１０４は、第１側面１０１ａ、第２側面１０１ｂ及び第１端面１０１ｃにおいて露出し、第２内部電極１０３は第１側面１０１ａ、第２側面１０１ｂ及び第２端面１０１ｄにおいて露出するとしたがこれに限られない。第１内部電極１０２、第２内部電極１０３及び第３内部電極１０４の少なくともいずれか一つが圧電セラミック体１０１のいずれかの表面から露出するものであってもよい。
また、上記説明において積層圧電セラミック部品１００は、第１内部電極１０２と第２内部電極１０４の間で圧電素子が形成され、かつ第３内部電極１０４と第２内部電極１０３の間で圧電素子が形成されるバイモルフ積層型圧電アクチュエータとしたがこれに限られない。積層圧電セラミック部品１００は第３内部電極１０４を備えず、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３のみを備えるものであってもよい。
図２１は、第３内部電極１０４を備えない積層圧電セラミック部品１００を示す斜視図である。同図に示すように、第１内部電極１０２は、第１端面１０１ｃにおいて第１端面端子電極１０７に接続されている。第１内部電極１０２及び第２内部電極１０４の少なくともいずれか一方は卑金属を含むものとすることができる。
１００…積層圧電セラミック部品
１０１…圧電セラミック体
１０１ａ…第１側面
１０１ｂ…第２側面
１０１ｃ…第１端面
１０１ｄ…第２端面
１０１ｅ…上面
１０１ｆ…下面
１０１ｇ…第１領域
１０１ｈ…第２領域
１０２…第１内部電極
１０３…第２内部電極
１０４…第３内部電極
１０５…第１表面電極
１０６…第２表面電極
１０７…第１端面端子電極
１０８…第２端面端子電極
１０９…第３端面端子電極
１１０…第１表面端子電極
１１１…第２表面端子電極
１１２…絶縁膜
５００…圧電デバイス
５１０…振動部材
５２０…接合部
１０１…圧電セラミック体
１０１ａ…第１側面
１０１ｂ…第２側面
１０１ｃ…第１端面
１０１ｄ…第２端面
１０１ｅ…上面
１０１ｆ…下面
１０１ｇ…第１領域
１０１ｈ…第２領域
１０２…第１内部電極
１０３…第２内部電極
１０４…第３内部電極
１０５…第１表面電極
１０６…第２表面電極
１０７…第１端面端子電極
１０８…第２端面端子電極
１０９…第３端面端子電極
１１０…第１表面端子電極
１１１…第２表面端子電極
１１２…絶縁膜
５００…圧電デバイス
５１０…振動部材
５２０…接合部
Claims (12)
- 圧電性セラミック材料からなるセラミックグリーンシートであって、卑金属を含み、内部電極となる導電パターンが前記セラミックグリーンシートの外縁より内側に形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成するステップと、
前記積層体を焼成するステップと、
焼成された前記積層体を切断し、前記内部電極を露出させるステップと
を含む積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項１に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記導電パターンは、Ｎｉ、Ｃｕ又はＮｉ合金を含む導電ペーストにより形成されている
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項１又は２に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記積層体にはマーカーが設けられ、
前記内部電極を露出させるステップでは、前記マーカーの位置で前記積層体を切断する
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項３に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記マーカーは、前記マーカーを結ぶ仮想線が前記導電パターンを通過するように形成されている
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項１から４のうちいずれか一項に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記内部電極は、第１の内部電極と、記第１の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第２の内部電極とを含む
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項５に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記積層体の切断により形成された圧電セラミック体は、長さ＞幅＞厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第１の端面および第２の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有し、
前記第１の内部電極は、前記第１の端面に引き出され、
前記第２の内部電極は、前記第２の端面に引き出されている
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項６に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極の幅と、前記一対の側面の間の距離は同一である
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項５に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記内部電極は、前記第２の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第３の内部電極をさらに含む
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項８に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記積層体の切断により形成された圧電セラミック体は、長さ＞幅＞厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第１の端面および第２の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有し、
前記第１の内部電極は、前記第１の端面に引き出され、
前記第２の内部電極は、前記第２の端面に引き出され、
前記第３の内部電極は、前記第１の端面に引き出されている
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 請求項９に記載の積層圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記第１の内部電極、前記第２の内部電極及び前記第３の内部電極の幅と、前記一対の側面の間の距離は同一である
積層圧電セラミック部品の製造方法。 - 圧電セラミック体と、
卑金属を含み、前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記圧電セラミック体の表面に露出する内部電極と
を具備する積層圧電セラミック部品。 - 振動部材と、
前記振動部材に実装された積層圧電セラミック部品とを具備し、
前記積層圧電セラミック部品は、
圧電セラミック体と、
卑金属を含み、前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記圧電セラミック体の表面に露出する内部電極とを具備する
圧電デバイス。
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