JPS6086881A - 電歪効果素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は縦効果を利用した電歪効果素子の製造方法に関
するものである。

縦効果を利用した電歪効果素子の構造においては電歪材
料全体に電界を発生させることにより歪発生時の応力集
中を防ぐため、素子の断面全体と同じ大きさの内部を極
を持つことが必要である。

才だ低電圧で高い電界を発生させ大きな歪を得るために
は内部電極相互の間隔を１００ミクロン程度にすること
が必要である。以上２つの現出で素子断面と同じ面積の
内部電極を有する。電歪効果素子を電気的に接続するに
は大きな困難が伴う。

そこで本発明者等は先に電気泳動法により、電歪材料積
層体の端面に露出した内部電極層とその近傍のセラミッ
ク上に一層おきに絶縁物を形成することを特徴とする電
気的接続方法を提案した。

第１図はその方法により接続した電歪効果素子の外観図
である。ｔぬ面瘉こ露出した内ｉｔ電極層よびその近傍
のセラミック上に電気泳動法により一層おきに絶縁物７
が形成されている。裏側の端面には一層だけずらした内
部電極上に同じく絶縁物８か形成されている。この絶縁
物および露出したままの内部電極４を横断して帯状の外
部電極１１を形成する。裏側にも同様に内部１１極３に
対して外部おきにプラス側端子１３又はマイナス側端子
１２にそれぞれ接続される。これらの外部端子間に直流
電圧を印加することにより保護膜部１を除く電歪材料２
全俸に均一な電界が発生し積層方向と平行に素子が伸長
する。応力集中がないため繰り返し電圧を印加しても素
子は破壊せず、また内部を極間距離が１００ミクロン程
度と知力）いため１００■以下の低電圧で駆動すること
ができる。

この素子の製造方法について簡単に説明する。

まず褐２図に示すような内′８を極３．４と′電歪材料
上、２とを交互にｖｋ層した積層体を積層セラミックコ
ンデンサの製造技術を応用して作製する。

多数の内部電極３．４は表側と裏側の端面に露出してお
り、まに側面に形成した２つの仮設外部電Ｗｉ５．６に
一層おきに交互に接続している。懸濁液中にこの積層体
と対向’４′ＦＭ用金属板とを設にし、直流電圧をこの
対問！極板から、前記仮設外ｓｔ極５に向けて印加する
と懸濁液中のプラスに帯電したガラス粉末は電気泳動に
よって内部［４１３とその近傍の電歪材料上に付着する
。第３図は表側の端面にガラス粉末を付着させた積層体
の外観図である。図中番号１は保護膜の働きをする電歪
材料、２は電界が発生して歪を生ずる部分の電歪材料を
示す。４は露出している内部電極を示し、それらの間に
存在する内部電極はガラス粉末７によって被われている
。該ガラス粉末を焼成固着させた後、裏側の端面につい
ても同様な方法でガラス粉末を付着し、焼成固着させる
。絶縁物を形成した積層体は第４図に破線で示すような
位置で切断され両端の小片９を除いた数個の小片１ｏに
外部電極１１を形成すると第１図１こ示す電歪効果素子
が得られる。

この方法の問題点としては付着するガラス粉末の巾およ
び厚さが大きく変動すること、焼成後に時として空孔が
発生しガラス被膜が多孔質となり絶縁耐圧が大きく低下
することがあげられる。付着の巾および厚さは付着の容
易さ亡者えられ、これはガラス粉末の単位量当りの帯電
量に比例し、比表面積の大きな細かいガラス粉末はど短
時間で充分な巾と厚みを持った付着が得られる。二番め
の問題点はガラス粉末の焼成時における脱泡性に関係し
ている。粗いガラス粉末の場合は泡抜けは良好でち密な
ガラス被膜が得られるが、細かいガラス粉末ではカサ密
度が低く多数の泡をとりこんだまま焼結し、多孔質状の
ガラス被膜が得られる。

この現象は微細な帯状のガラス粉末の場合に特に顕著に
あられれるものと考えられ、る。

本発明の目的は充分な巾と厚みを持ち、かつ焼成時に容
易に脱泡してち密なガラス被膜を形成するようなガラス
粉の帯状付着を形成できる電歪効果素子の製造方法を提
供することである。

本発明の方法は帯電したガラス粉末を含む懸濁液中にお
いて、電歪材料と内部！極との積層体の内部電極層の全
部又は一部を一層の電極とし、対向電極板を他方のｔｉ
ｊ４Ｍとして両電極間に直流電圧を印加し、電気泳動法
によって前記の帯電したガラス粉末を前記積層体表面の
内部！極層の露出部０）ｌｋ部又は一部セよｒｙその周
辺θ）電歪材料ＦＬｒ付着させる電歪効果素子の製造方
法において、前記ガラス粉末としてＢＦｉＴ比表面積の
値で１．０〜２．０が望ましい範囲である。ＢＥＴ比表
面積が１．Ｏｎｌ’／ｇ以下の粗い原料粉はエタノール
を加えてアルミナボールミルにより所定の時間湿式粉砕
することにより容易に１，５♂／ｇ　程度の粒度に調整
することができる。粉砕による粉末の活性化の効果もあ
るため、粗い原料粉を湿式粉砕した方が良好なガラス被
膜が得られる。

ガラス粉末の電気泳動時の付着性および焼成時の脱泡性
はガラス粉の粒度をパラメータとして互いに逆の相関関
係にあり、粒度を適切な範囲におさめる以外にち密で充
分な巾と厚みを持った絶縁耐圧の大きなガラス被膜を安
定に形成することはできない。

以下実施例ｔｉ従って本発明の詳細な説明を行なう。

まず第２図に示すような構造の多数の内部を極と１組の
仮設外部電極とを有する電歪材料＠置体をして以下の万
茫により作製する。

マグネシウムニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３
）０８）およびチタン酸鉛（ＰｂＴｉ０３　）を主取分
よする箪歪材料子焼粉末に餓量の有機バインダーを添加
し、これを有機溶媒中に分散させたスラリーを準備した
。通常のＶ４）ＷｒＩセラミックコンデンサの製造に使
用されるキャスティング製膜装置によりこのスラリーを
マイラーフィルム上に自ミクロンの厚さに塗布し乾煙さ
せた。これをフィルムから剥離し、電歪材料グリーンシ
ートを得た。一部のグリーンシートには四に内部′電極
として白金ペーストをスクリーン印刷した。これらのグ
リーンシートを数１０枚恵ね、熱プレスをこより圧着一
体化した後１２５０℃で焼成し、箪歪材料漬ｊ−停°を
得た。これを内部°電極が一層おきに表面に露出するよ
うな位置で切断し仮設外部電極を塗布焼付けし更に側面
を切断して第２図に示すような内部ｉｔ極が露出してい
る積層体を得た。このようにして得られた電歪材料ｍ層
停に電気泳蛸法を適用する。第２図においで１は保護膜
部分の電歪材料、２は歪を生じる電歪材料をそれぞれ示
す。内部電極３．４はそれぞれ５と６で示す仮設外部電
極に接続しており、他の内部電極は一層おきに交互に２
つの仮設外部電極に接続されている。

次にホウケイ酸亜鉛系結晶化ガラス粉末の粒度をかえた
ものを５種類準備した。原料粉はＢＥＴ比表面積０．３
ピ／ｇであった。この原料粉３００ｇをエタノール６０
０ｍ／とともにアルミナ製ボールミルに入れ４時間湿式
粉砕を行ない、ＢＥＴ比表面積Ｑ、　７　ｎ？／ｇのガ
ラス粉末を得た。同様の方法で８時間、１２時間、１６
時間、２０時間粉砕することｌこよりそれぞれ１．０♂
／ｇ、　１．５　ｄｌｇ　、　２．０　ｄｌｇ。

２．８♂／ｇのガラス粉末を得た。

以上５種類の粒度の異なるガラス粉末について前記電歪
材料積層体を用いて以下に述べる方法で電気泳動法の付
着と焼成実験を行ない付着性および焼結性について調べ
た。

湿式粉砕を行なったホウケイ酸亜鉛系結晶ガラス粉末３
０ｇ、エタノール２９０ｍＡ！　、　５％ヨウ素エタノ
ール溶液１０ｍ１を高速ホセジナイザーで混合する。ヨ
ウ素が電解質の役割を果たし、ガラス粉末はプラスに帯
電している。（９）分間超音波をかけた後、３０分間靜
装して沈澱物を除去し残りの懸濁液を使用する。

第５図に電気泳動装置の接続方法を示す。

前記電歪材料積層体２１の内部電極が露出している片面
を粘着テープで被い懸濁液にぬれるのを防いだ後前記懸
濁液を満たした容器２２に沈める。付着させたい面の前
号１ｃＩＩＬの距離のところに円筒状のステンレス製対
向電極詔を沈める。対向電極を直流電源のプラス端子部
に接続し、仮設外部電極をマイナス端子部に接続し、加
■の直流電圧を印加する。終了後乾燥させる。裏面の粘
着テープを取り除いた後、７０５　ｔ：で保持すること
により焼成しガラス被膜を形成させる。内周刃切断様で
ガラス被膜上を切断し、断面を観察して内部の空孔の有
無について調べた。

表はこのような方法で行なった付着、焼成実験の結果を
まとめたものである。付着時間の項は充分な巾を得るた
めに必要な時間であり短時間で良い場合を０とした。粗
いガラス粉では実験中にガラス粉末が容器内で沈降し支
障があったためＸ印とした。非常に細かいガラス粉では
軟化点で長時間保持しても脱泡は不可能であるがＯ印で
示したガラス粉については軟化点６００℃付近で４時程
度度保持することにより脱泡が可能となった。表に示し
た結果より１．Ｏｎｒ／ｇより小さい範囲では付着性が
悪く、２．０♂／ｇより大きい範囲では焼結性が悪くな
ることが判る゛。このためガラス粉末の粒度はＢＥＴ値
１．０〜２．０ｍｌ’／ｇに調整すべきである。

ガラス粉末の粒度を調整する本発明の方法ｌこより、電
気泳動法によって電歪材料積層体端面の内部電極露出部
基こ充分な巾と厚みを持つたち密なガラス被膜を形成す
ることが可能になり、電歪効果素子を安定に高い信頼度
で電気的に接続できるようになった。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図は電気泳動法を用いた絶縁膜を利用して電気的接
続を行なった電歪効果素子の外観図である。図中番号１
は保護膜部の電歪材料、２は歪を発生する部分の電歪材
料、３．４は内部電極、７．８は電気泳動法により形成
した絶縁膜をそれぞれ示す。１１は外部電極、１２．１
３はマイナス側およびプラス側の外部接続端子をそれぞ
れ示す。 第２図は電気泳動法を適用するための仮設外部電極付電
歪材料積層体の外観図である。図中番号５．６は内部電
極を一層おきｌこ相互に接続している仮設外部電極を示
す。 第３図は内部電極露出部とその周辺のセラミック上に一
層おきにガラス粉末を付着させた電歪材料積層体を示す
外観図。図中番号７は付着させたガラス粉末を示す。 第４図は両方の端面にガラス被膜を形成した電歪材料積
層体の切断位置（点＃）を示す外観図である。図中番号
９は両端の使用できない小片、ｌＯは電歪効果素子とし
て使用できる部分をそれぞれ示す。 第５図は電気泳動装置の接続方法を示す外観図である。 図中番号２１は電歪材料積層体、２２は容器、ｎは円ｉ
型対向電極をそれぞれ示す。又は直流電源、２５はプラ
ス側端子、届はマイナス側端子、２７は導線を相互に接
続するリングをそれぞれ示す。 第１図 ３ 第２図 第３図 第ＬＩ−図 ｎ 第５図 ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯電したガラス粉末を含む懸濁液中で電歪材料と内部を
   極との積層体の内部電極層の全部又は一部を一層の電極
   とし、対向電極板を他方の電極として両電極間に］ｌ（
   流電圧を印加し、電気泳動法によって前記の帯電したガ
   ラス粉末を前記積層体表面の内部電極層の露出部の全部
   又は一部およびその周辺の電歪相料上に付着させる工程
   を有する電歪効果素子の製造方法において、前記ガラス
   粉末としてＢ　Ｅ　’ｉ’比表面積の値で１、θ〜２．
   　Ｏｒｌ／　ｇ　Ｏ）粒度の粉末を用いることを特徴と
   する電歪効果素子の製造方法。