JPH02171010A - 圧電共振装置の製造方法 - 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、エネルギ閉込め型の圧電共振装置の製造方法
に関し、特に、厚み継振動の高調波を利用した圧電共振
装置において内部電極を形成する方法が改良されたもの
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ＰＺＴ系圧電セラミックスを用いた厚み縦振
動モードを利用したエネルギ閉込め型の圧電共振装置が
知られている。この種のエネルギ閉込め型の圧電共振装
置は、圧電セラミック板の両面に該圧電セラミック板よ
り小さな面積の電極を形成することにより構成されてい
る。この従来の圧電共振装置では、より高周波域で使用
することが困難であり、また実効ポアソン比が１／３未
満の材料を用いた場合には、厚み縦振動の周波数低下型
のエネルギ閉込めができなかった。

そこで、特願昭６２−２３５９４８号には、上記のよう
な問題を解消するものとして、３以上のエネルギ閉込め
用電極を用いて圧電セラミックスを複数層に分割するこ
とにより、実効ポアソン比が１／３未満の圧電材料を用
いた場合でも厚み縦振動のエネルギを周波数低下型で閉
込めることが可能であり、かつ厚み縦振動の高調波を利
用することにより、より高周波域で使用し得る構造が開
示されている。この圧電共振装置の製造方法を第２図及
び第３図を参照して説明する。

第２図に示すように、圧電材料よりなる２枚のセラミッ
クグリーンシート１，２を用意する。セラミックグリー
ンシートｌの上面には、電極ペースト３が塗布されてい
る。この電極ペースト３は、エネルギ閉込め用電極を形
成する領域３ａと、外部との接続のための接続導電部を
構成する領域３ｂとに塗布されている。同様に、セラミ
ックグリーンシート２の上面には、Ｈｍペースト４が塗
布されており、この電極ペースト４も、エネルギ閉込め
用電極となる領域４ａと接続導電部を構成するｆｉｌ域
４ｂとに塗布されている。さらに、セラミックグリーン
シート２の下面にも電極ペースト５が同様に塗布されて
おり、エネルギ閉込め用電極となる領域５ａと、接続導
電部となる領域５ｂに付与されている。

上記の電極ペースト３〜５のうち、エネルギ閉込め用電
極を形成する領域３ａ、４ａ、５ａに塗布されている部
分は、相互に厚み方向において相互に重なり合うように
配置されている。

セラミックグリーンシート１．２を図示のように重ね合
わせ、厚み方向に圧着した後に焼成することにより焼結
体を得る。

第３図に示すように、得られた焼結体６において、焼結
体６の外表面に形成されているエネルギ閉込め用電極１
３ａ、１５ａと内部に形成されているエネルギ閉込め用
電極１４との間に電圧を印加することにより、図示の矢
印で示す方向に焼結体６を分極処理する。

上記のようにして得られた圧電共振装置では、エネルギ
閉込め用電極１３ａ、１４ａ、１５ａが圧電セラミック
層を介して厚み方向に重なり合うように配置されている
ので、厚み縦振動の２次高調波を閉込めて利用すること
ができ、従って、それまでの圧電共振装置に比べてより
高周波域で使用することが可能とされている。のみなら
ず、実効ポアソン比が１／３未満であるチタン酸鉛系の
圧電セラミックスのように、厚み縦振動の基本波のエネ
ルギを閉じ込めることが不可能であった材料を用いた場
合でも、周波数低下型でエネルギ閉込めが可能とされて
いる。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕第２図及び第３
図を参照して説明した製造方法では、電極ペースト３〜
５を印刷するに当たり、エネルギ閉込め用電極を形成す
る領域３ａ、４ａ。

５ａには正確に印刷し、かつ相互に正確に重なり合うよ
うに積層しなければならない、さもないと、積層・焼結
した後に、エネルギ閉込め用電極１３ａ〜１５ａが正確
に重なり合わず、所望の電気的特性を発揮させることが
できないからである。すなわち、エネルギ閉込め用電極
１３ａ＝１５ａの形成位置がずれた場合には、電気機械
結合係数が低下したり、あるいは反共振周波数における
インピーダンス値の共振周波数におけるインピーダンス
値に対する比が低下したりすることがある。

しかしながら、第２図に示したような方法では、電極ペ
ースト３〜５を正確に印刷したり、領域３ａ、４ａ、４
ａを正確に重なり合うように積層することは非常に困難
である。よって、多数の圧電共振装置を作成した場合に
は、電極ペーストの位置ずれによる特性のばらつきが生
じることを避けることは不可能であった。従って、多数
の圧電共振装置を製造した後に、その電気的特性を測定
し選別しなければならず、歩留を上げることも不可能で
あった。

本発明の目的は、エネルギ閉込め用電極同士の位置ずれ
を効果的に防止することを可能とする、厚み縦振動モー
ドの高調波を利用したエネルギ閉込め型の圧電共振装置
の製造方法を提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明は、前述したような厚み縦振動モード高調波を利
用したエネルギ閉込め型の圧電共振装置の製造方法であ
って、下記の各工程を備えることを特徴とするものであ
る。

すなわち、本発明は、圧電材料よりなる第１のセラミッ
クグリーンシート上に帯状に電極ペーストを印刷する工
程と、少なくとも１の上記第１のセラミックグリーンシ
ートと電極ペーストの塗布されていない少なくとも１の
第２のセラミックグリーンシートとを、帯状電極ペース
ト部が内部に位置するように積層し、圧着し、それによ
って積層体を得る工程と、この積層体を焼成して焼結体
を得る工程と、焼結体の上面及び下面に電極を付与する
工程と、帯状の電極ペースト部により構成された帯状の
内部電極と、上下面の電極との間に電圧を印加して焼結
体を分極処理する工程と、上下面に形成された電極を、
帯状の内部電極と厚み方向に重なり合う複数のエネルギ
閉込め用電極とする工程上を備えることを特徴とする。

〔作用］ 本発明では、焼結体の上下面に形成されるエネルギ閉込
め用電極は、帯状の内部電極に対して厚み方向に重なり
合うように、エツチングあるいは予めパターン化するこ
とにより形成される。従って、帯状の内部電極の延びる
方向に、エネルギ閉込め用電極の形成位置が若干ずれた
としても、（；シ状の内部電極に対するＥ−Ｆ曲のエネ
ルギ閉込め用電極の重なり合い精度が低下することがな
い。

すなわち、本発明は、内部に形成される電極を帯状とす
ることにより、上下面に形成されるエネルギ閉込め用電
極の形成に際して要求される重ね合わせ精度を緩和し、
それによって特性にばらつきのない圧電共振装置を得る
ことを可能と４−るものである。

〔実施例の説明〕

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例の製造方法
を説明する。

第１図に示すように、ドクターブレード法等により、第
１．第２のセラミックグリーンシート２１．２２を形成
する。第２のセラミックグリーンシート２２の上面には
、Ａｇ−Ｐｄ、ＰＬ等を主体とする電極ペーストを帯状
に印刷する。この帯状電極ペースト部２３ａ〜２３ｅが
内部に位置するように、第２のセラミックグリーンシー
ト２１を図示のように積層し、厚み方向に圧着して積層
体を得、この積層体を焼成することにより焼結体を得る
。

なお、帯状電極ペースト部２３ａ〜２３ｅを印刷するに
際し、第２のセラミックグリーンシートの端部で各電極
ベースト部２３ａ〜２３ｅを相互に連結する結合部（第
１図に一点鎖線２３ｒ）で示す領域）を形成してもよい
。

次に、第４図に示すように、焼結体２４の上面及び下面
にほぼ全面に渡る電極２５．２６を形成する。７ｉｉｉ
２５，２６の形成はＲ電性ペーストの焼付け、スパツタ
リング、真空蒸着等いずれの方法でもよい。同様に、帯
状の内部電極２３ａ〜２３ｅ（上記の電極ベースト部と
同一参照番号を付する）が露出している端面部分に分極
用電極２７を印刷し、焼付ける。

第４図では、上下面の電極２５．２６は、分極用電極２
７との導通を避けるために、焼結体２４の上面及び下面
の全面には形成されていない。もっとも、分極用電極２
７との導通を避は得るのであれば、電極２５．２６は上
面及び下面の全面に形成してもよい。

次に、第４図に示すように、上面及び下面の電極２５．
２６と、分極用電極２７との間に電圧を印加することに
より焼結体２４を分極処理する。

分極処理された状態を第５図に示す、第５図から明らか
なように、焼結体２４は、帯状の内部電極２３ａ〜２３
ｅの両側で厚み方向に互いに異なる方向に分極されてい
る。

次に、上面及び下面の電極２５．２６をエツチングする
。このエツチングは、第６図に平面間で示すように、上
面に複数のエネルギ閉込め用電極２８ａ及び接続用導電
部２８ｂを形成するように行う、下面側についても破線
で示すように、同様の形状のエネルギ閉込め用電極及び
接続導電部２９ｂを形成する。従って、このエツチング
により、帯状の内部電極２３ａ〜２３ｅに対して圧電セ
ラミック層を介して重なり合うように複数組のエネルギ
閉込め用電極が配置された構成が得られる。

上記エツチングに際しての位置決めは、焼結体端面に露
出している内部電極２３ａ〜２３ｅを基準にして行い得
る。よって、エネルギ閉込め用電極２８ａを容易にかつ
正確に帯状内部電極に重ね合わせることができる。

しかる後、第６図に示した焼結体２４を、１組の上下面
のエネルギ閉込め用電極２８ａ、２９ａ毎に、１の圧電
共振装置を得るように切断する。

それにより第７図に平面図で示すような圧電共振装置３
０を得ることができる。この圧電共振装置３０では、帯
状の内部型Ｆｉ２３ａに対して、厚み方向に重なり合う
ように焼結体２４ａの上下面にエネルギ閉込め用電極２
８ａ（下面側は図示されず、）が形成されており、かつ
各エネルギ閉込め用電極２８ａに電気的に接続されてお
り、かつ焼結体２４ａの対向する＠縁に引出されている
接続導電部２８ｂ、２９ｂが形成されている。

上記実施例の製造方法では、圧電セラミック層を介して
帯状の内部電極２３ａ〜２３ｅに対して厚み方向に重な
り合うように、エツチングにより上下のエネルギ閉込め
用電極２８ａが形成される。

従って、上記エツチングに際しては、第６図のＡ方向す
なわち帯状の内部電極２３ａ〜２３ｃの延びる方向にお
いて若干形成位置がずれたとしても、内部電極に対する
重なり合い精度が低下することがない。よって、積層型
の圧電共振装置を得るに当たり、内部電極と外表面に形
成されたエネルギ閉込め用電極との重なり合い精度を飛
躍的に高め得ることがわかる 上記実施例では、帯状の内部電極を形成するに当たり、
セラミックグリーンシート２１上に均一な幅の電極ペー
スト部２３ａ〜２３ｅを形成したが、「帯状電極」は、
幅に比べて長さの長いｆｔ極であれば上記の形状には限
定されない。例えば、第８図（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ
示すように、上下面にエネルギ閉込め用電極の形状に併
せて、部分的に、すなわち上下のエネルギ閉込め用電極
の重なり合う位置に、幅の広い部分３１゜３２，３３を
帯状の電極ペースト部の長さ方向に沿って配列させるよ
うな形状としてもよい。

第８図（ａ）〜（Ｃ）の形状の帯状の電極ペースト部を
構成した場合においても、幅の広い部分３１〜３３の長
さを、上下面に形成されるエネルギ閉込め用電極に比べ
て大きくしていけば、上記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。すなわち、帯状電極の長手方向における位
置合わせは、幅の広い部分３１〜３３の長さを長くして
おくことにより容易とされ、かつ上下面のエネルギ閉込
め用電極との重なり合い精度を高めることが可能である
。

また、上記実施例では、多数の圧電共振装置を得るため
に、大きなセラミックグリーンシート上に複数本の帯状
の電極ペースト部を形成したが、ｌの圧電共振装置の大
きさに相当するセラミックグリーンシート上に一本の帯
状電極ペースト部を印刷したものを用い、１の圧電共振
装置を製造する場合にも本発明を適用することができる
。

さらに、第１のセラミックグリーンシート及び第２のセ
ラミックグリーンシートは、それぞれ、２以上ｆＩ層さ
れていてもよく、従って帯状の外部電極が複数積層され
た、電極層数が４以上の圧電共振装置の製造にも、本発
明を適用し得る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では帯状の内部電極を形成してお
き、この帯状の内部電極に対して厚み方向に重なり合う
ように、上下面のエネルギ閉込め用電極をエツチングに
より形成するものであるため、内部電極と焼結体の上面
及び下面のエネルギ閉込め用電極との間の位置合わせが
容易であり、従って、これらの間の重なり合い精度を効
果的に高めることが可能となる。よって、電気機械結合
係数や（反共振周波数におけるインピーダンス値／共振
周波数におけるインピーダンス値）のような電気的な特
性の低下のない設計通りの特性を有する圧電共振装置を
容易に得ることが可能となり、また多数の圧電共振装置
を製造した場合の特性のばらつきも効果的に低減するこ
とができる。

のみならず、多数の圧電共振装置を一度に製造すること
が可能であり、その場合には分極処理を−度に行うこと
ができ、かつ上下面のエネルギ閉込め用電極と内部電極
との位置ずれによる特性のばらつきも、より効果的に低
減することが可能となる。さらに、上記実施例ではシリ
ーズ接続型について説明したが、パラレル接続型につい
ても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において第１及び第２のセラ
ミックグリーンシートを用意する工程を説明するための
分解斜視図、第２図は従来法を説明するための斜視図、
第３図は従来法により得られた圧電共振装置の断面図、
第４図は本発明の一実施例における分極処理工程を説明
するための斜視図、第５図は分極された焼結体を示す断
面図、第６図はエツチングにより形成されたエネルギ閉
込め用電極の形状を説明するための部分切欠平面図、第
７図は本発明の一実施例により得られた圧電共振装置の
平面図、第８図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、帯状電極
ペースト部の他の例を説明するための平面図である。 図において、２１は第１のセラミックグリーンシート、
２２は第２のセラミックグリーンシート、２３ａ〜２３
ｅは帯状の電極ベースト部、２４は焼結体、２５．２６
は電極、２８ａはエネルギ閉込め用電極を示す。 第１図 第２図 第５図 ２ζ 第７図 第６図 （αン （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電材料よりなる第１のセラミックグリーンシート上に
   帯状に電極ペーストを印刷する工程と、少なくとも１の
   前記第１のセラミックグリーンシートと、電極ペースト
   の塗布されていない少なくとも１の第２のセラミックグ
   リーンシートとを、帯状電極ペースト部が内部に位置す
   るように積層し、圧着し、積層体を得る工程と、 前記積層体を焼成して焼結体を得る工程と、前記焼結体
   の上面及び下面に電極を付与する工程と、 前記帯状の電極ペースト部により構成された帯状の内部
   電極と、上下面の電極との間に電圧を印加して焼結体を
   分極処理する工程と、 上下面に形成された電極を、前記帯状の外部電極と厚み
   方向に重なり合うエネルギ閉込め用電極とする工程とを
   備えることを特徴とする圧電共振装置の製造方法。