JP5167576B2 - Multilayer piezoelectric element - Google Patents

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本発明は、積層型圧電素子に関するものである。   The present invention relates to a multilayer piezoelectric element.

従来の積層型圧電素子として、複数の圧電体と複数の内部電極とが交互に積層されてなる積層体と、その積層体の側面に設けられ、所定の内部電極と電気的に接続された外部電極とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に記載された積層型圧電素子では、外部電極は、その全体が積層体の積層方向に延在するように形成されている。特許文献２に記載された積層型圧電素子では、外部電極は導電性線材からなるメッシュ部材であって、導電性接着剤により積層体の側面に固着されている。特許文献３に記載された積層型圧電素子では、外部電極はコイル状弾性部材である。
特開２０００−３４０８４９号公報 特開２００１−２１０８８４号公報 特開２００２−１７１００３号公報 As a conventional multilayer piezoelectric element, a multilayer body in which a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes are alternately stacked, and an external part provided on the side surface of the multilayer body and electrically connected to a predetermined internal electrode The thing provided with the electrode is known (for example, refer patent documents 1-3). In the multilayer piezoelectric element described in Patent Document 1, the external electrode is formed so as to extend in the stacking direction of the multilayer body. In the multilayer piezoelectric element described in Patent Document 2, the external electrode is a mesh member made of a conductive wire, and is fixed to the side surface of the multilayer body with a conductive adhesive. In the multilayer piezoelectric element described in Patent Document 3, the external electrode is a coiled elastic member.
JP 2000-340849 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-210884 JP 2002-171003 A

しかしながら、特許文献１〜３に記載された積層型圧電素子には、次のような問題が存在する。   However, the multilayer piezoelectric elements described in Patent Documents 1 to 3 have the following problems.

特許文献１に記載された積層型圧電素子では、外部電極の全体が積層体の積層方向に延在しているため、積層体の積層方向への変位（伸縮動作）が阻害されてしまう。また、積層型圧電素子が長期間に渡って使用されると、積層体の伸縮動作に耐え切れずに、外部電極が断線するおそれがある。   In the multilayer piezoelectric element described in Patent Document 1, since the entire external electrode extends in the stacking direction of the multilayer body, displacement (stretching operation) of the multilayer body in the stacking direction is hindered. Further, when the multilayer piezoelectric element is used for a long period of time, the external electrode may be disconnected without being able to withstand the expansion and contraction operation of the multilayer body.

特許文献２，３に記載された積層型圧電素子では、外部電極はメッシュ部材或いはコイル状弾性部材であり、積層体の伸縮動作に追従し得ることから、積層体の変位の阻害及び外部電極の断線の発生は抑制される。ところが、外部電極にメッシュ部材或いはコイル状弾性部材といった特殊形状の部材が採用されるため、圧電素子の構成が複雑になってしまう。   In the multilayer piezoelectric elements described in Patent Documents 2 and 3, the external electrode is a mesh member or a coiled elastic member, and can follow the expansion and contraction operation of the multilayer body. The occurrence of disconnection is suppressed. However, since a specially shaped member such as a mesh member or a coiled elastic member is employed for the external electrode, the configuration of the piezoelectric element becomes complicated.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、積層体の変位の阻害及び外部電極の断線の発生を単純な構成で抑制することができる積層型圧電素子を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a multilayer piezoelectric element that can suppress the displacement of the multilayer body and the occurrence of disconnection of the external electrode with a simple configuration. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明に係る積層型圧電素子は、複数の圧電体と複数の内部電極とが交互に積層されてなる積層体と、積層体の側面に設けられ、所定の内部電極と電気的に接続された第１の外部電極と、第１の外部電極の外側に設けられ、積層体の積層方向に沿って延在する第２の外部電極と、を備え、第２の外部電極は、側面と直交する方向から見た場合に波状であり、側面と直交する方向と直交する方向から見た場合に平板状であり、第２の外部電極は、第１の外部電極側に突出する複数の凸部を有しており、その凸部において半田により第１の外部電極と電気的且つ物理的に接続されており、第１の外部電極の外側表面において凸部に対向する部分を除く部分には、当該部分のそれぞれを隔てるように第１のレジスト層が設けられており、第２の外部電極の内側表面において凸部が形成された部分を除く部分には、当該部分のそれぞれを隔てるように第２のレジスト層が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a multilayer piezoelectric element according to the present invention includes a multilayer body in which a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes are alternately stacked, a side surface of the multilayer body, and a predetermined internal structure. A first external electrode electrically connected to the electrode, and a second external electrode provided outside the first external electrode and extending in the stacking direction of the stacked body, The external electrode is wavy when viewed from the direction orthogonal to the side surface, is flat when viewed from the direction orthogonal to the direction orthogonal to the side surface, and the second external electrode is on the first external electrode side A plurality of projections projecting to the first external electrode by soldering at the projections and facing the projections on the outer surface of the first external electrode. the portion excluding the portions, the first resist layer so as to separate the respective said portion Vignetting is, the portion except for the portion having a convex portion formed in the inner surface of the second external electrode, wherein the second resist layer so as to separate the respective said portions is provided with .

この積層型圧電素子においては、第２の外部電極は、積層体の積層方向に沿って波状に延在すると共に、複数の凸部において第１の外部電極と電気的且つ物理的に接続されている。これにより、第２の外部電極は積層方向に伸縮性を有することになるため、積層体の積層方向への変位が阻害されるのを抑制することができ、また、圧電素子が長期間に渡って使用されても、第２の外部電極が断線するのを抑制することができる。そして、積層体の側面に設けられた第１の外部電極が断線したとしても、第１の外部電極には、第２の外部電極が複数の凸部を介して電気的且つ物理的に接続されているため、所定の内部電極への導通路を確保することができ、圧電素子としての機能を維持することが可能になる。また、この積層型圧電素子においては、第２の外部電極に、積層体の積層方向に沿って波状に延在する平板状のものといった極めて簡易な部材が採用されているため、圧電素子の構成を単純化することができる。更に、第２の外部電極は、第１の外部電極側に突出する複数の凸部において第１の外部電極と電気的且つ物理的に接続されているため、第１の外部電極と第２の外部電極との接続を確実化することができる。また、第２の外部電極は、凸部において半田により第１の外部電極と電気的且つ物理的に接続されている。これにより、圧電素子の製造時において第１の外部電極と第２の外部電極との接続を容易化することができる。 In the multilayer piezoelectric element, the second external electrode extends in a wave shape along the stacking direction of the multilayer body, and is electrically and physically connected to the first external electrode at a plurality of convex portions. Yes. Accordingly, since the second external electrode has elasticity in the stacking direction, it is possible to suppress the displacement of the stacked body in the stacking direction and to suppress the piezoelectric element for a long period of time. Even if it is used, it can suppress that the 2nd external electrode breaks. Even if the first external electrode provided on the side surface of the laminate is disconnected, the second external electrode is electrically and physically connected to the first external electrode via the plurality of convex portions. Therefore, a conduction path to a predetermined internal electrode can be secured, and the function as a piezoelectric element can be maintained. In this multilayer piezoelectric element, a very simple member such as a flat plate extending in a wave shape along the stacking direction of the multilayer body is adopted as the second external electrode. Can be simplified. Furthermore, since the second external electrode is electrically and physically connected to the first external electrode at the plurality of convex portions protruding toward the first external electrode, the first external electrode and the second external electrode The connection with the external electrode can be ensured. The second external electrode is electrically and physically connected to the first external electrode by solder at the convex portion. Thereby, the connection between the first external electrode and the second external electrode can be facilitated at the time of manufacturing the piezoelectric element.

なお、凸部は、第２の外部電極の一部が第１の外部電極側に押し出されることにより形成されていている場合や、第２の外部電極の一部が第１の外部電極側に折り曲げられることにより形成されている場合がある。   The convex portion is formed when a part of the second external electrode is pushed out to the first external electrode side, or a part of the second external electrode is on the first external electrode side. It may be formed by being bent.

また、凸部のそれぞれの先端は、略同一平面上に位置していることが好ましい。これにより、第１の外部電極と第２の外部電極との間のギャップを一定に保つことができ、各凸部において第１の外部電極と第２の外部電極との接続をより一層確実化することが可能になる。   Moreover, it is preferable that each front-end | tip of a convex part is located on substantially the same plane. Thereby, the gap between the first external electrode and the second external electrode can be kept constant, and the connection between the first external electrode and the second external electrode is further ensured at each convex portion. It becomes possible to do.

本発明によれば、積層体の変位の阻害及び外部電極の断線の発生を単純な構成で抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the inhibition of the displacement of the laminated body and the occurrence of the disconnection of the external electrode with a simple configuration.

以下、本発明に係る積層型圧電素子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、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of a multilayer piezoelectric element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

［第１の実施形態］
図１及び図２に示されるように、第１の実施形態に係る積層型圧電素子１は、多角柱形状（ここでは、四角柱形状）の積層体２を備えている。積層体２は、当該積層体２の積層方向（以下、単に「積層方向」という）に平行で且つ互いに対向するように位置する第１の側面２ａと第２の側面２ｂとを有している。 [First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment includes a multilayer body 2 having a polygonal column shape (in this case, a quadrangular column shape). The stacked body 2 has a first side surface 2a and a second side surface 2b which are positioned so as to be parallel to and opposed to each other in the stacking direction of the stacked body 2 (hereinafter simply referred to as “stacking direction”). .

積層体２は、圧電体３と圧電体５とが交互に積層され、更に、圧電体７と圧電体９とで上下から挟み込まれるようにして構成されている。各圧電体３，５，７，９は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料からなり、矩形薄板状に形成されている。ここでは、各圧電体３，５の厚さは５０〜１００μｍである。   The laminated body 2 is configured such that the piezoelectric bodies 3 and the piezoelectric bodies 5 are alternately laminated, and further sandwiched between the piezoelectric bodies 7 and 9 from above and below. Each of the piezoelectric bodies 3, 5, 7, and 9 is made of, for example, a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate, and is formed in a rectangular thin plate shape. Here, the thickness of each piezoelectric body 3 and 5 is 50 to 100 μm.

積層体２は、第１の内部電極１１と第２の内部電極１３とを有している。第１の内部電極１１は圧電体３の上面に形成されており、第２の内部電極１３は圧電体５，９の上面に形成されている。各内部電極１１，１３は、例えば、銀及びパラジウムを主成分とする導電材料からなり、スクリーン印刷によりパターン形成されたものである。ここでは、各内部電極１１，１３の厚さは０．５〜５μｍである。   The stacked body 2 has a first internal electrode 11 and a second internal electrode 13. The first internal electrode 11 is formed on the upper surface of the piezoelectric body 3, and the second internal electrode 13 is formed on the upper surfaces of the piezoelectric bodies 5 and 9. Each of the internal electrodes 11 and 13 is made of, for example, a conductive material mainly composed of silver and palladium, and is patterned by screen printing. Here, the thickness of each internal electrode 11 and 13 is 0.5-5 micrometers.

積層体２では、圧電体３，５を介在させて第１の内部電極１１と第２の内部電極１３とが積層されている。これにより、積層体２では、複数の圧電体３，５と複数の内部電極１１，１３とが交互に積層されることになる。   In the laminated body 2, the first internal electrode 11 and the second internal electrode 13 are laminated with the piezoelectric bodies 3 and 5 interposed therebetween. Thereby, in the multilayer body 2, the plurality of piezoelectric bodies 3 and 5 and the plurality of internal electrodes 11 and 13 are alternately stacked.

第１の内部電極１１は、第２の側面２ｂよりも内側から第１の側面２ａに露出するように形成されている。すなわち、第１の内部電極１１の第２の側面２ｂ側の端は、第２の側面２ｂから所定の距離だけ離れて位置している。第１の内部電極１１は、第２の側面２ｂに露出していない。   The first internal electrode 11 is formed so as to be exposed to the first side surface 2a from the inner side than the second side surface 2b. That is, the end of the first inner electrode 11 on the second side surface 2b side is located a predetermined distance away from the second side surface 2b. The first internal electrode 11 is not exposed on the second side surface 2b.

第２の内部電極１３は、第１の側面２ａよりも内側から第２の側面２ｂに露出するように形成されている。すなわち、第２の内部電極１３の第１の側面２ａ側の端は、第１の側面２ａから所定の距離だけ離れて位置している。第２の内部電極１３は、第１の側面２ａに露出していない。そして、第２の内部電極１３は、積層方向から見て、その一部が第１の内部電極１１の一部に重なるように位置している。   The second internal electrode 13 is formed so as to be exposed to the second side surface 2b from the inner side than the first side surface 2a. That is, the end of the second internal electrode 13 on the first side surface 2a side is located a predetermined distance away from the first side surface 2a. The second internal electrode 13 is not exposed on the first side surface 2a. The second internal electrode 13 is positioned so that a part thereof overlaps a part of the first internal electrode 11 when viewed from the stacking direction.

積層体２の各側面２ａ，２ｂには、外部電極２１が設けられている。外部電極２１は、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを含んで構成されている。第１の外部電極２３は、各側面２ａ，２ｂの一部を覆うように形成されている。第１の外部電極２３は、例えば、銀を主成分とする導電材料からなり、スクリーン印刷によりパターン形成されたものである。ここでは、第１の外部電極２３の厚さは１〜４０μｍである。   External electrodes 21 are provided on the side surfaces 2 a and 2 b of the multilayer body 2. The external electrode 21 includes a first external electrode 23 and a second external electrode 25. The first external electrode 23 is formed so as to cover a part of each of the side surfaces 2a and 2b. The first external electrode 23 is made of, for example, a conductive material containing silver as a main component, and is patterned by screen printing. Here, the thickness of the first external electrode 23 is 1 to 40 μm.

第１の側面２ａに形成された第１の外部電極２３は、第１の側面２ａにおいて、当該第１の側面２ａに露出する第１の内部電極１１と電気的に接続されている。第２の側面２ｂに形成された第１の外部電極２３は、第２の側面２ｂにおいて、当該第２の側面２ｂに露出する第２の内部電極１３と電気的に接続されている。   The first external electrode 23 formed on the first side surface 2a is electrically connected to the first internal electrode 11 exposed on the first side surface 2a on the first side surface 2a. The first external electrode 23 formed on the second side surface 2b is electrically connected to the second internal electrode 13 exposed on the second side surface 2b on the second side surface 2b.

第２の外部電極２５は、各第１の外部電極２３の外側に配置され、積層方向に沿って波状に延在しており、第１の部分２５ａと第２の部分２５ｂとを有している。第１の部分２５ａは、積層方向に沿って延在し、積層方向において不連続に配置されている。第２の部分２５ｂは、積層方向と交差する方向（ここでは、積層方向と直交する方向）に沿って延在し、第１の部分２５ａ同士を繋いでいる。これにより、第２の外部電極２５は、全体として、積層方向に沿って矩形波状（すなわち、パルス波状）に延在することになる。   The second external electrode 25 is disposed outside each first external electrode 23, extends in a wave shape along the stacking direction, and includes a first portion 25a and a second portion 25b. Yes. The first portions 25a extend along the stacking direction and are discontinuously arranged in the stacking direction. The second portion 25b extends along a direction crossing the stacking direction (here, a direction orthogonal to the stacking direction), and connects the first portions 25a. Accordingly, the second external electrode 25 as a whole extends in a rectangular wave shape (that is, a pulse wave shape) along the stacking direction.

第２の外部電極２５は、図３に示されるように、第１の外部電極２３側に突出する凸部３１を各第１の部分２５ａに有しており、各凸部３１において不連続に第１の外部電極２３と電気的且つ物理的（すなわち、機械的）に接続されている。つまり、第２の外部電極２５は、千鳥状に配置された複数の凸部３１において不連続に第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されている。ここでは、第２の外部電極２５上において隣り合う凸部３１間の積層方向に沿った距離は４００〜１０００μｍである。   As shown in FIG. 3, the second external electrode 25 has a convex portion 31 protruding to the first external electrode 23 side in each first portion 25 a, and is discontinuous at each convex portion 31. The first external electrode 23 is electrically and physically (that is, mechanically) connected. That is, the second external electrode 25 is electrically and physically connected to the first external electrode 23 discontinuously at the plurality of convex portions 31 arranged in a staggered manner. Here, the distance along the stacking direction between the adjacent protrusions 31 on the second external electrode 25 is 400 to 1000 μm.

図４に示されるように、第２の外部電極２５は、金属板３２と、金属板３２の内側表面に設けられたスズめっき層３３とを有して平板状に構成されている。金属板３２は、例えば、銅又はその合金、ニッケル又はその合金、ステンレス或いはベリリウム銅等の導電材料からなる。ここでは、金属板３２の厚さは５０〜１５０μｍ程度である。凸部３１は、第２の外部電極２５における第１の部分２５ａの一部が第１の外部電極２３側に押し出されることにより形成されており、各凸部３１の先端３１ａは、略同一平面上に位置している。   As shown in FIG. 4, the second external electrode 25 includes a metal plate 32 and a tin plating layer 33 provided on the inner surface of the metal plate 32, and is configured in a flat plate shape. The metal plate 32 is made of, for example, a conductive material such as copper or an alloy thereof, nickel or an alloy thereof, stainless steel, or beryllium copper. Here, the thickness of the metal plate 32 is about 50 to 150 μm. The convex portion 31 is formed by pushing out a part of the first portion 25a of the second external electrode 25 to the first external electrode 23 side, and the tip 31a of each convex portion 31 is substantially in the same plane. Located on the top.

第１の外部電極２３の外側表面において、第２の外部電極２５の凸部３１に対向する部分には半田層３３が設けられており、半田層３３を除く部分にはレジスト層３４が設けられている。一方、第２の外部電極２５のスズめっき層３３の内側表面には半田めっき層３６が設けられており、半田めっき層３６の内側表面には、凸部３１が形成された部分を除いてレジスト層３７が設けられている。レジスト層３４，３７は、例えば、エポキシ系或いはアクリル系の樹脂からなる。   On the outer surface of the first external electrode 23, a solder layer 33 is provided in a portion facing the convex portion 31 of the second external electrode 25, and a resist layer 34 is provided in a portion excluding the solder layer 33. ing. On the other hand, a solder plating layer 36 is provided on the inner surface of the tin plating layer 33 of the second external electrode 25, and a resist is formed on the inner surface of the solder plating layer 36 except for a portion where the convex portion 31 is formed. A layer 37 is provided. The resist layers 34 and 37 are made of, for example, an epoxy or acrylic resin.

そして、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とは、第２の外部電極２５の各凸部３１において半田層３３と半田めっき層３６とが突き合せられた状態で、リフローにより半田付けされている。これにより、第２の外部電極２５は、各凸部３１において半田により第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されることになる。   Then, the first external electrode 23 and the second external electrode 25 are soldered by reflow in a state where the solder layer 33 and the solder plating layer 36 are abutted with each other on the convex portions 31 of the second external electrode 25. It is attached. As a result, the second external electrode 25 is electrically and physically connected to the first external electrode 23 by soldering at each convex portion 31.

なお、レジスト層３４，３７を設けることで、リフローの際に溶融した半田が流出するのを防止して、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において半田により確実に接続することが可能になるが、レジスト層３４，３７のいずれか一方或いは双方を設けなくても、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において半田により十分に接続することが可能である。また、図５に示されるように、第２の外部電極２５のスズめっき層３３の内側表面には半田めっき層３６を設けなくても、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において半田により十分に接続することが可能である。更に、半田層３３及び半田めっき層３６を設けずに、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において導電性接着剤等により接続してもよい。   The resist layers 34 and 37 are provided to prevent the molten solder from flowing out during reflow, and the first external electrode 23 and the second external electrode 25 are connected to each convex portion 31 by solder. Although it is possible to securely connect, the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be connected to each convex portion 31 with solder without providing either or both of the resist layers 34 and 37. It is possible to connect sufficiently. In addition, as shown in FIG. 5, the first external electrode 23, the second external electrode 25, and the like can be provided without providing the solder plating layer 36 on the inner surface of the tin plating layer 33 of the second external electrode 25. Can be sufficiently connected to each convex portion 31 by soldering. Furthermore, without providing the solder layer 33 and the solder plating layer 36, the first external electrode 23 and the second external electrode 25 may be connected to each convex portion 31 with a conductive adhesive or the like.

以上のように構成された積層型圧電素子１においては、第１の側面２ａに形成された第１の外部電極２３と第２の側面２ｂに形成された第１の外部電極２３との間に電圧が印加されると、第１の内部電極１１と第２の内部電極１３との間に電圧が印加されることになる。これにより、圧電体３，５においては、第１の内部電極１１と第２の内部電極１３とで挟まれた部分に電界が生じ、当該部分が活性部として変位することになる。   In the multilayer piezoelectric element 1 configured as described above, between the first external electrode 23 formed on the first side surface 2a and the first external electrode 23 formed on the second side surface 2b. When a voltage is applied, a voltage is applied between the first internal electrode 11 and the second internal electrode 13. Thereby, in the piezoelectric bodies 3 and 5, an electric field is generated in a portion sandwiched between the first internal electrode 11 and the second internal electrode 13, and the portion is displaced as an active portion.

次に、第１の実施形態に係る積層型圧電素子１の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment will be described.

まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製し、その基体ペーストを用いて、各圧電体層３，５，７，９となるグリーンシートを成形する。また、所定比率の銀とパラジウムとからなる金属材料（例えば、銀：パラジウム＝７：３）に有機バインダや有機溶剤等を混合して電極パターン形成用の導電ペーストを作製する。   First, a base paste is prepared by mixing a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate with an organic binder, an organic solvent, or the like, and each of the piezoelectric layers 3, 5, 7, 9 is prepared using the base paste. A green sheet is formed. In addition, an organic binder, an organic solvent, or the like is mixed with a metal material (for example, silver: palladium = 7: 3) made of silver and palladium in a predetermined ratio to produce a conductive paste for electrode pattern formation.

続いて、グリーンシート上に、第１の内部電極１１に対応する電極パターンを形成する。また、別のグリーンシート上に、第２の内部電極１３に対応する電極パターンを形成する。各電極パターンの形成は、上述した導電ペーストをスクリーン印刷することで行われる。   Subsequently, an electrode pattern corresponding to the first internal electrode 11 is formed on the green sheet. Further, an electrode pattern corresponding to the second internal electrode 13 is formed on another green sheet. Each electrode pattern is formed by screen printing the above-described conductive paste.

続いて、第１の内部電極１１に対応する電極パターンが形成されたグリーンシートと、第２の内部電極１３に対応する電極パターンが形成されたグリーンシートとを交互に積層し、更に、電極パターンが形成されていないグリーンシートを最外層に積層して、積層体グリーンを作製する。ここでは、グリーンシートの積層数は３５０層程度である。   Subsequently, a green sheet on which an electrode pattern corresponding to the first internal electrode 11 is formed and a green sheet on which an electrode pattern corresponding to the second internal electrode 13 is formed are alternately stacked. A green sheet in which no is formed is laminated on the outermost layer to produce a laminate green. Here, the number of stacked green sheets is about 350 layers.

続いて、積層体グリーンを所定の温度（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した後、その積層体グリーンを所定の大きさに切断する。積層体グリーンの切断は、例えば、ダイヤモンドブレードにより行われる。これにより、第１の内部電極１１が第１の側面２ａに露出し、第２の内部電極１３が第２の側面２ｂに露出することになる。   Subsequently, while the laminate green is heated at a predetermined temperature (eg, about 60 ° C.) and pressed in the stacking direction at a predetermined pressure (eg, about 100 MPa), the laminate green is cut into a predetermined size. To do. The laminate green is cut by, for example, a diamond blade. As a result, the first internal electrode 11 is exposed to the first side surface 2a, and the second internal electrode 13 is exposed to the second side surface 2b.

続いて、積層体グリーンを所定の温度（例えば、４００℃程度）で脱脂（すなわち、脱バインダ）した後、所定の温度（例えば、１１００℃程度）で所定の時間（例えば、２時間程度）焼成して、積層体２を得る。   Subsequently, the laminate green is degreased (that is, debindered) at a predetermined temperature (for example, about 400 ° C.), and then fired at a predetermined temperature (for example, about 1100 ° C.) for a predetermined time (for example, about 2 hours). Thus, the laminate 2 is obtained.

続いて、積層体２の各側面２ａ，２ｂに、銀を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷した後、所定の温度（例えば、７００℃程度）で焼き付けて、第１の外部電極２３を形成する。そして、第１の外部電極２３に半田層３３及びレジスト層３４を設ける。なお、第１の外部電極２３の形成には、スパッタリング法や無電解めっき法等を適用してもよい。   Subsequently, a conductive paste mainly composed of silver is screen-printed on each of the side surfaces 2a and 2b of the laminate 2, and then baked at a predetermined temperature (for example, about 700 ° C.) to form the first external electrode 23. To do. Then, a solder layer 33 and a resist layer 34 are provided on the first external electrode 23. Note that a sputtering method, an electroless plating method, or the like may be applied to the formation of the first external electrode 23.

続いて、用意した第２の外部電極２５に半田めっき層３６及びレジスト層３７を設ける。そして、第２の外部電極２５の各凸部３１において半田層３３と半田めっき層３６とを突き合せた状態で、第１の外部電極２３に第２の外部電極２５をリフローにより半田付けする。   Subsequently, a solder plating layer 36 and a resist layer 37 are provided on the prepared second external electrode 25. Then, the second external electrode 25 is soldered to the first external electrode 23 by reflowing in a state where the solder layer 33 and the solder plating layer 36 are abutted with each other in each convex portion 31 of the second external electrode 25.

このように、各凸部３１において第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを接続するため、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５との接続面積を小さくすることができる。また、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とをリフローにより半田付けすることができるので、半田付けに際し、第１の外部電極２３に第２の外部電極２５を大きな圧力で押圧する必要もなく、生産性を向上させることができる。   In this way, since the first external electrode 23 and the second external electrode 25 are connected to each convex portion 31, the connection area between the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be reduced. it can. In addition, since the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be soldered by reflow, the second external electrode 25 is pressed against the first external electrode 23 with a large pressure during soldering. There is no need, and productivity can be improved.

最後に、分極処理（例えば、温度１２０℃の環境下で、強度が２ｋＶ／ｍｍになるように３分間にわたって電界を印加する）を施して、積層型圧電素子１を得る。   Finally, polarization processing (for example, applying an electric field for 3 minutes so that intensity | strength will be 2 kV / mm in the environment of temperature 120 degreeC) is performed, and the laminated piezoelectric element 1 is obtained.

以上説明したように、第１の実施形態に係る積層型圧電素子１においては、第２の外部電極２５は、積層方向に沿って波状に延在すると共に、複数の凸部３１において第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されている。これにより、第２の外部電極２５は積層方向に伸縮性を有することになるため、外部電極の全体が積層体の積層方向に延在しているものに比べ、積層体２の積層方向への変位が阻害されるのを抑制することができ、また、圧電素子１が長期間に渡って使用されても、第２の外部電極２５が断線するのを抑制することができる。   As described above, in the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment, the second external electrode 25 extends in a wave shape along the stacking direction, and the first convex portion 31 has the first convex portion 31. The external electrode 23 is electrically and physically connected. As a result, the second external electrode 25 has elasticity in the stacking direction, so that the entire external electrode extends in the stacking direction of the stack in the stacking direction of the stack 2. Inhibition of the displacement can be suppressed, and even when the piezoelectric element 1 is used for a long period of time, the disconnection of the second external electrode 25 can be suppressed.

そして、積層体２の各側面２ａ，２ｂに形成された第１の外部電極２３が断線したとしても、第１の外部電極２３には、第２の外部電極２５が複数の凸部３１を介して電気的且つ物理的に接続されている。そのため、第１の内部電極１１への導通路及び第２の内部電極１３への導通路を確保することができ、圧電素子１としての機能を維持することが可能になる。   And even if the 1st external electrode 23 formed in each side surface 2a, 2b of the laminated body 2 is disconnected, the 2nd external electrode 25 goes through several convex part 31 to the 1st external electrode 23. Are electrically and physically connected. Therefore, a conduction path to the first internal electrode 11 and a conduction path to the second internal electrode 13 can be secured, and the function as the piezoelectric element 1 can be maintained.

また、第１の実施形態に係る積層型圧電素子１においては、第２の外部電極２５に、積層方向に沿って波状に延在する平板状のものといった極めて簡易な部材が採用されている。そのため、外部電極にメッシュ部材或いはコイル状弾性部材といった特殊形状の部材が採用されているものに比べ、圧電素子１の構成を単純化することができる。   In the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment, a very simple member such as a flat plate extending in a wave shape along the stacking direction is employed for the second external electrode 25. Therefore, the configuration of the piezoelectric element 1 can be simplified as compared with the case where a specially shaped member such as a mesh member or a coiled elastic member is used for the external electrode.

また、第２の外部電極２５は、先端３１ａが略同一平面上に位置するように第１の外部電極２３側に突出する複数の凸部３１において第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されている。そのため、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５との間のギャップを容易に一定に保つことができ、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５との接続を確実化することが可能になる。   In addition, the second external electrode 25 is electrically and physically connected to the first external electrode 23 at a plurality of convex portions 31 protruding toward the first external electrode 23 such that the tip 31a is positioned on substantially the same plane. It is connected to the. Therefore, the gap between the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be easily kept constant, and the connection between the first external electrode 23 and the second external electrode 25 is ensured. It becomes possible.

また、第２の外部電極２５は、各凸部３１において半田により第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されている。そのため、圧電素子１の製造時において第１の外部電極２３と第２の外部電極２５との接続を容易化することができる。   Further, the second external electrode 25 is electrically and physically connected to the first external electrode 23 by solder at each convex portion 31. Therefore, the connection between the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be facilitated during the manufacture of the piezoelectric element 1.

なお、上述した第１の実施形態に係る積層型圧電素子１では、凸部３１は、第２の外部電極２５の各第１の部分２５ａに千鳥状に配置されていたが、図６に示されるように、凸部３１は、第２の外部電極２５において隣り合う第１の部分２５ａ間の中央部分（すなわち、各第２の部分２５ｂの中央部分）に直線状に配置されてもよい。   In the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment described above, the protrusions 31 are arranged in a staggered manner on each first portion 25a of the second external electrode 25, but are shown in FIG. As described above, the convex portion 31 may be linearly arranged in the central portion between the first portions 25a adjacent to each other in the second external electrode 25 (that is, the central portion of each second portion 25b).

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る積層型圧電素子１は、第２の外部電極２５の一部が折り曲げられることにより凸部３１が形成されている点で、第２の外部電極２５の一部が押し出されることにより凸部３１が形成されている第１の実施形態に係る積層型圧電素子１と異なっている。以下、その相異点を中心に第２の実施形態に係る積層型圧電素子１について説明する。 [Second Embodiment]
In the multilayer piezoelectric element 1 according to the second embodiment, a part of the second external electrode 25 is extruded in that the convex part 31 is formed by bending a part of the second external electrode 25. This is different from the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment in which the convex portion 31 is formed. Hereinafter, the multilayer piezoelectric element 1 according to the second embodiment will be described focusing on the differences.

図７及び図８に示されるように、第２の外部電極２５は、金属板３２と、金属板３２の内側表面及び外側表面に設けられたスズめっき層３３とを有して平板状に構成されている。凸部３１は、第２の外部電極２５における第１の部分２５ａの一部が第１の外部電極２３側に折り曲げられえることにより形成されており、各凸部３１の先端３１ａは、略同一平面上に位置している。   As shown in FIGS. 7 and 8, the second external electrode 25 includes a metal plate 32 and a tin plating layer 33 provided on the inner surface and the outer surface of the metal plate 32 and is configured in a flat plate shape. Has been. The convex portion 31 is formed by bending a part of the first portion 25a of the second external electrode 25 to the first external electrode 23 side, and the tip 31a of each convex portion 31 is substantially the same. Located on a plane.

第１の外部電極２３の外側表面において、第２の外部電極２５の凸部３１に対向する部分には半田層３３が設けられており、半田層３３を除く部分にはレジスト層３４が設けられている。一方、第２の外部電極２５において、内側のスズめっき層３３の内側表面及び外側のスズめっき層３３の外側表面には、凸部３１を除いてレジスト層３７が設けられている。   On the outer surface of the first external electrode 23, a solder layer 33 is provided in a portion facing the convex portion 31 of the second external electrode 25, and a resist layer 34 is provided in a portion excluding the solder layer 33. ing. On the other hand, in the second external electrode 25, a resist layer 37 is provided on the inner surface of the inner tin plating layer 33 and the outer surface of the outer tin plating layer 33 except for the convex portions 31.

そして、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とは、第２の外部電極２５の各凸部３１において半田層３３と凸部３１の先端３１ａとが突き合せられた状態で、リフローにより半田付けされている。これにより、第２の外部電極２５は、各凸部３１において半田により第１の外部電極２３と電気的且つ物理的に接続されることになる。   The first external electrode 23 and the second external electrode 25 are reflowed in a state where the solder layer 33 and the tip 31a of the convex portion 31 are abutted with each other on each convex portion 31 of the second external electrode 25. It is soldered by. As a result, the second external electrode 25 is electrically and physically connected to the first external electrode 23 by soldering at each convex portion 31.

なお、レジスト層３４，３７を設けることで、リフローの際に溶融した半田が流出するのを防止して、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において半田により確実に接続することが可能になるが、レジスト層３４，３７のいずれか一方或いは双方を設けなくても、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において半田により十分に接続することが可能である。また、半田層３３を設けずに、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５とを各凸部３１において導電性接着剤等により接続してもよい。   The resist layers 34 and 37 are provided to prevent the molten solder from flowing out during reflow, and the first external electrode 23 and the second external electrode 25 are connected to each convex portion 31 by solder. Although it is possible to securely connect, the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be connected to each convex portion 31 with solder without providing either or both of the resist layers 34 and 37. It is possible to connect sufficiently. Further, without providing the solder layer 33, the first external electrode 23 and the second external electrode 25 may be connected to each convex portion 31 by a conductive adhesive or the like.

以上のように構成された第２の実施形態に係る積層型圧電素子１によれば、上述した第１の実施形態に係る積層型圧電素子１と同様に、積層体２の変位の阻害及び外部電極２１の断線の発生を単純な構成で抑制することができると共に、第１の外部電極２３と第２の外部電極２５との接続を確実化することができる。   According to the multilayer piezoelectric element 1 according to the second embodiment configured as described above, similarly to the multilayer piezoelectric element 1 according to the first embodiment described above, inhibition of displacement of the multilayer body 2 and external The occurrence of disconnection of the electrode 21 can be suppressed with a simple configuration, and the connection between the first external electrode 23 and the second external electrode 25 can be ensured.

本発明は、上述した第１及び第２の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the first and second embodiments described above.

例えば、積層体２の形状は、多角柱形状に限られず、円柱形状であってもよい。そして、積層体２において外部電極２１が設けられる側面は、互いに対向するように位置する２つの側面に限られず、隣り合う２つの側面であってもよい。なお、積層体２が円柱形状である場合には、外部電極２１は、互いに接触しない位置であれば、側面の任意の領域に設けられる。   For example, the shape of the laminated body 2 is not limited to a polygonal column shape, and may be a cylindrical shape. And the side surface in which the external electrode 21 is provided in the laminated body 2 is not limited to two side surfaces positioned so as to face each other, but may be two adjacent side surfaces. In addition, when the laminated body 2 is cylindrical, the external electrode 21 is provided in the arbitrary area | region of a side surface, if it is a position which does not contact mutually.

また、第２の外部電極２５は、積層方向に沿って矩形波状に延在するものに限られず、図９に示されるように、積層方向に沿って三角波状に延在するものであってもよいし、図１０に示されるように、積層方向に沿って正弦波状に延在するものであってもよい。   Further, the second external electrode 25 is not limited to a rectangular wave extending along the laminating direction, and may be a triangular wave extending along the laminating direction as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 10, it may extend sinusoidally along the stacking direction.

また、第１の内部電極１１は、第２の側面２ｂに設けられる外部電極２１と電気的に絶縁されるのであれば、第２の側面２ｂに露出してもよい。同様に、第２の内部電極１３は、第１の側面２ａに設けられる外部電極２１と電気的に絶縁されるのであれば、第１の側面２ａに露出してもよい。   Further, the first internal electrode 11 may be exposed on the second side surface 2b as long as it is electrically insulated from the external electrode 21 provided on the second side surface 2b. Similarly, the second internal electrode 13 may be exposed to the first side surface 2a as long as it is electrically insulated from the external electrode 21 provided on the first side surface 2a.

第１の実施形態に係る積層型圧電素子の斜視図である。1 is a perspective view of a multilayer piezoelectric element according to a first embodiment. 図１に示された積層型圧電素子の断面構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cross-sectional structure of the lamination type piezoelectric element shown by FIG. 図１に示された積層型圧電素子の外部電極の正面図である。It is a front view of the external electrode of the multilayer piezoelectric element shown in FIG. 図３に示されたIV−IV線に沿っての部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 3. 外部電極の一変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing one modification of an external electrode. 外部電極の一変形例を示す正面図である。It is a front view which shows one modification of an external electrode. 第２の実施形態にかかる積層型圧電素子の外部電極の正面図である。It is a front view of the external electrode of the multilayer piezoelectric element according to the second embodiment. 図７に示されたVIII−VIII線に沿っての部分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG. 7. 外部電極の一変形例を示す正面図である。It is a front view which shows one modification of an external electrode. 外部電極の一変形例を示す正面図である。It is a front view which shows one modification of an external electrode.

符号の説明Explanation of symbols

１…積層型圧電素子、２…積層体、２ａ…第１の側面、２ｂ…第２の側面、３，５…圧電体、１１…第１の内部電極、１３…第２の内部電極、２３…第１の外部電極、２５…第２の外部電極、３１…凸部、３１ａ…先端、３３…半田層、３６…半田めっき層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer piezoelectric element, 2 ... Laminated body, 2a ... 1st side surface, 2b ... 2nd side surface, 3,5 ... Piezoelectric body, 11 ... 1st internal electrode, 13 ... 2nd internal electrode, 23 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st external electrode 25 ... 2nd external electrode 31 ... Convex part 31a ... Tip, 33 ... Solder layer, 36 ... Solder plating layer

Claims (4)

複数の圧電体と複数の内部電極とが交互に積層されてなる積層体と、
前記積層体の側面に設けられ、所定の前記内部電極と電気的に接続された第１の外部電極と、
前記第１の外部電極の外側に設けられ、前記積層体の積層方向に沿って延在する第２の外部電極と、を備え、
前記第２の外部電極は、前記側面と直交する方向から見た場合に波状であり、前記側面と直交する前記方向と直交する方向から見た場合に平板状であり、
前記第２の外部電極は、前記第１の外部電極側に突出する複数の凸部を有しており、その凸部において半田により前記第１の外部電極と電気的且つ物理的に接続されており、
前記第１の外部電極の外側表面において前記凸部に対向する部分を除く部分には、当該部分のそれぞれを隔てるように第１のレジスト層が設けられており、前記第２の外部電極の内側表面において前記凸部が形成された部分を除く部分には、当該部分のそれぞれを隔てるように第２のレジスト層が設けられていることを特徴とする積層型圧電素子。 A laminate in which a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of internal electrodes are alternately laminated;
A first external electrode provided on a side surface of the laminate and electrically connected to the predetermined internal electrode;
A second external electrode provided outside the first external electrode and extending along the stacking direction of the stacked body,
The second external electrode is wavy when viewed from a direction orthogonal to the side surface, and is flat when viewed from a direction orthogonal to the direction orthogonal to the side surface,
The second external electrode has a plurality of protrusions protruding toward the first external electrode, and the protrusions are electrically and physically connected to the first external electrode by solder. And
A portion of the outer surface of the first external electrode excluding the portion facing the convex portion is provided with a first resist layer so as to separate each of the portions, and the inner side of the second external electrode. A laminated piezoelectric element characterized in that a second resist layer is provided on a portion of the surface excluding a portion where the convex portion is formed so as to separate each of the portions . 前記凸部は、前記第２の外部電極の一部が前記第１の外部電極側に押し出されることにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子。   The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the convex portion is formed by pushing out a part of the second external electrode toward the first external electrode. 前記凸部は、前記第２の外部電極の一部が前記第１の外部電極側に折り曲げられることにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子。   2. The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the convex portion is formed by bending a part of the second external electrode toward the first external electrode. 前記凸部のそれぞれの先端は、略同一平面上に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層型圧電素子。   4. The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the tips of the convex portions are positioned on substantially the same plane.
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