JPS62199076A - 積層型圧電素子の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電アクチュエータ等に用いられる積層型圧
電素子の製造方法に関し、更に詳しくは、表裏面に多数
の無電極部分を残すような所定形状の内部電極を有する
焼結済み圧電セラミック板を多数枚積層して接着により
一体化し、前記無電極部分が２個所以上かかるように切
断した後、該無電極部分をその寸法よりも僅かに小さく
切り欠き内部電極を交互に露出させ外部電極を施す積層
型圧電素子の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 微細加工を必要とする半導体など各種電子部品の製造装
置や微小位置決めを必要とする光学装置等においては微
小変位を行わせるため圧電ア、クチュエー夕が用いられ
ている。

このような圧電アクチュエータに用いられる積層型圧電
素子の製造方法としては、焼結済みの多数の圧電セラミ
ック板を接着一体化する方法と、未焼結シートを積層し
てから一体焼結する方法がある。

前者の積層接着法は、例えば第４図に示すように、所定
の外形寸法（直径５〜３０ｍｍ、Ｈさ０．１〜ＩＩＩＩ
Ｉ１１程度）の焼結済み圧電セラミック仮ＩＯの表裏両
面に焼付は銀等で電極層を形成し、これとほぼ同寸法に
エツチング等で作成した金属端子板１２（厚さ約３５〜
５０μｍ）とを１枚毎に接着剤を塗布して金属端子１２
ａの方向を揃えて数十〜数百層積層接着した後、対応す
る２組の金属端子１２ａ毎にそれぞれリード線１４で接
続し組み立てる方法である。

それに対して後者の一体焼結方法は、圧電セラミックの
未焼結シートに内部電極を印刷し、積層圧着して一体焼
結し、所定寸法に切り出した後に外部電極を形成する方
法である０例えば第５図に示すように、圧電セラミック
板１０の間に白金のような内部電極１６が介在し、その
側面において内部電橋一層おきにガラス等の絶縁材１８
を塗布して覆い、更にその上から外部電極２０を塗布す
る構成である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが前者の積層接着による方法は、所定形状の圧電
セラミック板と金属端子板とをその端子方向を揃えて積
層しなければならないため作業が極めて煩瑣であり、量
産性に乏しく低廉化し難い欠点がある。

それに対して後者の一体焼結する方法は、一度の積層に
よって多数の圧電積層体を切り出せることから積層作業
の手間が省ける利点がある。

しかし圧電セラミックの焼結温度は１２００〜１３００
℃と高温であり、セラミックの組成物が鉛化合物で反応
性が高いことと相俟て内部電極は白金のような高価な貴
金属に限定されており、このため電極材料に要するコス
トが高（なる欠点がある。また白金内部電極は不拘−歪
を避けるため層間全面に形成する必要があり、それによ
って眉間のセラミック固相反応が制限され密着強度が低
下する構造的な欠陥を有している。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、内部電極に安価な材料を用いることができ、一度の積
層によって多数の圧電積層体を切り出すことができ、外
部電極の形成も含めて製造工程が著しく簡素化され、し
かも機械的強度等について十分高い信頼性を確保するこ
とができるような積層型圧電素子の製造方法を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、基
本的には焼結済み圧電セラミック板を積層接着する方法
を採用し、外部電極の形成ならびに内部ｉ８ｉと外部電
極との接続構造に工夫を施し、量産化に通すように改良
したａ　ｌ型圧電素子の製造方法である。

即ち本発明では、所定のピッチで且つ表裏両面で互いに
ずれた多数の無電極部分（１１１極が施されていない部
分）を残すように内部電極を形成した焼結済み圧電セラ
ミック板を用いている。

そして、この圧電セラミック板を、その無電極部分の位
置が一致し且つ互いに向き合うように多数枚積層して接
着剤により接着一体化し、積層体ブロックを得る。

次に得られた積層体ブロックを、前記無電極部分が少な
くとも２個所以上かかるように切断し圧電積層体を製作
する。この圧電積層体の無電極部分の位置でその寸法よ
りも僅かに小さく積層方向に切り欠き凹部を形成する。

この凹部に外部電極を設けて露出している内部電極間を
接続する。このようにして積層型圧電素子が製造される
のである。

［作用］ 本発明は基本的には焼結済み圧電セラミック板を積層接
着する方法であるから、内部を穫として銀やニッケルの
ような安価な材料を使用できる。また内部電極の引出し
構造を工夫したから、金属端子板を挾み込む必要は無く
、一度の積層作業により得られたブロックから所定寸法
に切り出すことによって多数の圧電積層体を得ることが
できる。

内部電極と外部電極との接続も、圧電積層体の所定の位
置に絶縁物を付着させるのではなく、圧電積層体の側面
を所定の位置で切り欠くだけで内部電極が一層おきに露
出し、外部電極を付着するだけでよいから、圧電セラミ
ック板の厚みが極めて薄くても、また積層枚数が極めて
多くなっても作業が容易である。

［実施例］ 第１図は本発明方法の一実施例を示す工程説明図である
。まず同図へに示すように、表裏面に多数の無電極部分
３０を有するような所定形状の内部電極３２を形成した
焼結済み圧電セラミック板３４を多数枚積層し、接着剤
を用いて接着一体化する。圧電セラミック板３４として
は、例えば縦横各５０ａ＋ｓ＋、厚さ０．２ｍｓ程度の
寸法のものが好適である。

各圧電セラミック板３４の詳細を第２図および第３図に
示す、圧電セラミック仮３４には２．５＋ｍ＋ａφ程度
の無電極部分３０が縦横に所定のピッチで多数残るよう
に内部電極３２が形成される。この無電極部分３０は表
裏両面で互いにずれた位置に設けられる。

例えばある圧電セラミック板３４ａのある一つの無電極
部分の位置（２１２＋　で示す）についてみると、その
上面では無電極部分３０ａが残るように内部電極３２が
形成され、下面では残らないように全体に内部電極３２
が形成される。そのすぐ下の圧電セラミック板３４ｂの
対応する位置についてみると、その上面では全体に内部
電極３２が形成され、下面では無電極部分３０ｂが残る
ように内部電極３２が形成される。１／２ピツチずれた
Ｚｚ　　Ｚｚの位置では電極パターンが丁度逆になる。

内部電極３２は、例えば銀ペーストをスクリーン印刷し
焼付けることによって容易に形成することができる。こ
の程度の寸法の圧電セラミック板に銀電極を形成する工
程は、例えば従来圧電ブザー等の素子製造において行わ
れていた工程と類似しており、既に量産技術が確立され
ているから安価に且つ容易に製作することが可能である
。

このような圧電セラミック板３４に例えばエポキシ接着
剤をスクリーン印刷して数十〜数百枚積層し、バイスで
緊締し硬化させる。なお第１図においては図面を簡略化
するため圧電セラミンク板は比較的少ない枚数しか描い
ていないが、実際は前記のように多数枚積層されること
になる。この積層接着は、無電極部分の位置が−敗し且
つ互いに向き合うように行われる。接着剤の印刷厚さや
挾み込み圧力等により積層したブロックの高さは一定値
になる。

次にこの積層ブロックをダイヤモンドブレードを用いた
切断機等によって第１図Ａの破線で示す位置で、すなわ
ち無電極部分３０を少なくとも２個所以上（本実施例で
は２個所）かかるような形状に切り出し、同図Ｂに示す
ような圧電積層体３６を製作する。

得られた圧電積層体３６は両側２個所に無電極部分を有
する。この無電極部分の中央で、その寸法よりも僅かに
小さく積層方向に切り欠く（同図Ｃ参照）。例えば２．
５ｉｍφの無電極部分を０．７ｍｍＨに成形したダイヤ
モンドブレードで切り込む。このようにして形成された
凹部３８では、全体に形成した（無電極部分を残さない
）内部電極端部は露出するが、無電極部分を残した内部
電極端部は露出しない。従って積層された各内部電極は
２個所の凹部３８で交互に露出することになる。

最後に同図りに示すように、このような圧電積層体３６
の両方の凹部３８に、外部電極４０として導電性接着剤
を塗布し、積層型圧電素子を得るのである。

なお各圧電セラミック板３４の分極は、基本的には板単
体の状態の時に行うが、場合によっては積層接着した後
に行ってもよい。

以上本発明の好ましい一実施例について詳述したが、本
発明はこのような構成のみに限定されるものではない。

内部電極として上記の実施例では銀の焼付けを行ってい
るが、ニッケルメッキ等で形成することも可能である。

圧電セラミック板に形成する無電極部分の形状や寸法、
配列等は適宜変更可能である。積層ブロックの切断位置
も形成した内部電極のパターンに応じて変更できる。無
電極部分の位置で十字に切り出さなくてもよい、つまり
無電極部分が圧電積屠体の隅に位置せず側面中央に現れ
るような構造とすることもできる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、多数の無電極部分を配列した所
定形状の内部電極を有する焼結済み圧電セラミック板を
積層接着し、前記無電極部分が２個所以上かかるように
細断した後、該無電極部分の位置で積層方向に僅かに切
り欠き交互に内部電極を露出させ外部電極を施すように
構成したから、金属端子板等の挾み込みが不要となり、
大きな圧電セラミック板を用いた積層接着と切断という
簡易な方法によって多数の圧電積層体を一度に得ること
ができる効果がある。

また本発明は接着による一体化方法だから、強固な構造
接着剤を用いることによって機械的強度が高くなり信転
性が向上するし、更に内部電極に安価な電極材料を使用
できるため、前記多数個の切り出しが行なえることと相
俟て掻めて安価に製造できる効果がある。

更に各内部電極の相互接続も溝加工とそれによって形成
された凹部への導電材料の付着だけで完了するため極め
て容易であり、圧電セラミック板が更に薄くなっても十
分対応できる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明に係る積層型圧電素子の製造方法
の一実施例を示す工程説明図、第２図は圧電セラミック
板の構造を示す説明図、第３図はその■−■断面図、第
４図および第５図はそれぞれ従来技術の説明図である。 ３０・・・無電極部分、３２・・・内部電極、３４・・
・焼結済み圧電セラミック板、３６・・・圧電積層体、
３８・・・凹部、４０・・・外部電極。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　穣Ｂ　　
　　　　　　　ＣＤ ５ｔ　　　　ｊ４　　　　　　　３’＋　　　　　５５
３　　　　　６２３４４０第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所定ピッチで且つ表裏で互いにずれた多数の無電極
   部分を残すように内部電極を形成した圧電セラミック板
   を、その無電極部分の位置が一致し向き合うように多数
   枚積層して接着剤により接着一体化し、次に前記無電極
   部分が少なくても２個所以上かかるように切断して圧電
   積層体を製作し、無電極部分をその寸法よりも僅かに小
   さく切り欠き、形成された凹部に外部電極を設けて露出
   している内部電極間を接続することを特徴とする積層型
   圧電素子の製造方法。