JPH02288277A - 電歪効果素子およびその製造方法 - 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、電歪縦効果を利用した電歪効果素子およびそ
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の電歪効果素子の外装方法としては液状樹
脂をデツプ成形や鋳込み成形する方法、半固形樹脂をモ
ールド成形する方法、粉末状樹脂を静電塗装法あるいは
流動浸漬法で付着硬化させて成形する方法があった。す
なわち、従来は、樹脂のみで外装しており、耐湿改善対
策としては、外装厚を厚くしたり、性質の異なる樹脂を
多層形成したり、樹脂材料に無機物フィラーを混入した
り、あるいは低不純物濃度の樹脂材料を用いて外装して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の電歪効果素子の外装方法では、樹脂を使
用する以上、水分の浸透を防ぐことはできず、樹脂外装
で耐湿性を保持するという観点がらはいかなる方法も大
きな効果を得ることはできなかった。

また、樹脂に混入している不純物による耐湿性の低下、
硬化時の収縮による電歪効果素子界面との隙間、内部応
力による電歪効果の低下があった。

本発明の目的は、これらの問題を解決し、素子を収納し
たケース内を完全封止することにより、耐湿性を向上さ
せ素子を保護し信頼性を向上させた電歪効果素子および
その製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電歪効果素子の構成は、板状電歪セラミック部
材と内部電極導体とを交互に積層し一体焼成したものま
たは焼成したセラミック部材の単板に内部電極導体を形
成したものを複数枚接着して一体化したものに、外部電
極導体を設けた積層焼結体と、この積層焼結体の側面を
覆い加熱により収縮する熱収縮チューブと、この熱収縮
チューブで覆った積層焼結体の側面を囲みかつこの積層
焼結体の分極方向に可撓性を有する金属ケースと、この
金属ケースと接合されこの金属ケースの上下面に接合さ
れてケース内を密閉する金属ステムと、前記積層焼結体
の外部電極導体にリード線を介して電気的に接続されか
つ前記金属ステムにハーメチックシールされた外部端子
と、前記金属ステムの一部に貫通した孔部に嵌合して挿
入される金属リベットとを有することを特徴とする。

本発明の電歪効果素子の製造方法の構成は、金属ステム
の端子の積層焼結体の外部電極導体とをリード線を介し
て電気的に接続した後、その積層焼結体の両端に金属ケ
ースの底部内側と前記金属ステムの片面とをそれぞれ接
着材を介して固着する工程と、前記金属ケースと前記金
属ステムとの接触部とを溶接する工程と、これら金属ケ
ースと金属ステムとを真空加熱処理した後、前記金属ス
テムの孔部を通して前記金属ケース内部を乾燥空気また
は乾燥不活性ガスに置換する工程と、その後前記金属ス
テムの後部に金属リベットを嵌合させ半田、ろう材で封
止する工程とを含むことを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１の実施例
の外装前の電歪効果素子の縦断面図、その外装後の縦断
面図およびその外観斜視図を示し、第２図は本実施例の
組立時を工程順に示した流れ図である。

本実施例を製造工程順に説明する。

まず、第１図（ａ）において、ニッケル酸ニオブ酸鉛Ｐ
ｂ　（Ｎ　ｉ　１／３　Ｎ２／３　）　０３　、チタン
酸鉛Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏ３等を主成分とする電歪材料の
予焼粉末をポリブチルビニラール等の有機バインダとエ
チルセロソルブのような有機溶媒中に分散させた泥漿を
スリップキャスティングにより約１５０μｍ厚の電歪セ
ラミック部材１を形成する。次に、この電歪セラミック
部材１の片面に重量比７０：３０の銀・パラジウム混合
粉末と有機ビヒクルからなる導体ペーストをスクリーン
印刷で約１０μｍの厚さに被着させ内部電極導体２を形
成する。

これらを複数枚積層し、積層体を作成した後１１００℃
２時間保持の条件で焼成した後、側面を切断して、内部
電極２１〜２ｎ−１の端部が外部に露出した状態の角柱
状の積層焼結体３を作製する（第２図のステップ１０１
）。

続いて、この積層焼結体３の対向する一対の側面に露出
した内部電極導体２１〜２ｎ−１の端部に、該側面にお
いて交互に電気泳動法によってガラス粉末の付着及び焼
付けを施し、絶縁層４１〜４ｎ−１を形成する。そして
これら内部電極導体２１〜２ｏ−１を一層おきに電気的
に接続するために、銀粉末を有機ビヒクルに分散させた
導体ペーストをスクリーン印刷によって塗布して焼成す
る事により、一対の外部電極導体５ａ、５ｂを形成し、
これと電気的に接続されたリード線６ａ。

６ｂを接続する（ステップ１０２）。

この積層焼結体３に、第１図（ｂ）に示すように、シリ
コーンゴム、ＰＴＦＥ等で作られ加熱により収縮する熱
収縮チューブ７をかぶせ、収縮温度に加熱し密着させる
（ステップ１０３）。

次に、ステンレス、ベリリウム、銅、アルミニウム等に
よる円板状のステム８にハーメチックシール１５ａ、１
５ｂを施した銅、鉄、ニッケルあるいはこれらの合金か
らなる一対の外部端子９ａ、９ｂとリード線６ａ、６ｂ
とを半田付け、又は溶接等により電気的に接続する（ス
テップ１０４）。

次に、積層焼結体３の上下面にこれを取り囲む金属ステ
ム８と、この金属ステム８と同等の金属材料を片端を閉
じた円筒状に絞り加工し、さらに液圧押込み等により同
筒の一部に凹凸部１１ａを設けて可撓性を有した金属ケ
ース１１の底部とを、エポキシ等の接着剤１２を介して
接触する（ステップ１０４）。

次に、金属ステム８と金属ケース１１の接触部１１ｂを
レーザビーム、電子ビームまたはＴＩＧ溶接により溶接
してシールする（ステップ１０５）。

次に、これを１０Ｐａで１５０℃にて１時間真空加熱し
て（ステップ１０６）、金属ステム８に設けた孔部８ａ
を通して、金属ケース１１内に残留する水分やガス分を
放出し、露点が一３０℃程度の乾燥空気やＮ２ガスＡｒ
ガス等の不活性ガスを定温で大気圧になるまで注入しな
後（ステップ１０７）、銅合金又は、アルミニウム合金
等よりなる金属リベット１３を打ち込みチップ又はねじ
込んで（ステップ１０８）、さらにその上から半田付、
又はろう付等により封止する（ステップ１０９）。

第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例の電歪効
果素子の外装前の構造斜視図およびその縦断面図である
。この電歪効果素子は、通常スタック型と呼ばれ、予め
焼成した円板状の電歪セラミック部材１０の片面に、内
部電極導体２０ｔ〜２０ｏ−＋　を余白部２０ａ、２０
ｂを残して形成し、第３図（ａ）に示す様に側面両端に
交互に内部電極導体２０が露出しない余白部２０ａ。

２０ｂをそれぞれ揃えて、各電歪セラミック部材１０１
〜１０ｎを接着材、又はガラスフリット等により接着し
、円柱状の積層体３０を形成する。

次に幅が余白部２０ａ、２０ｂより小さい一対の外部電
極導体５ａ、５ｂを形成し、それぞれ交互に一層おきに
内部電極導体２０１〜２０、、−ｔの露出部を電気的に
接続する。さらに、外部電極導体５ａ、５ｂと電気的に
接続したリード線６ａ。

６ｂを設けた後、側面を熱収縮チューブ７により覆う。

このようにしてスタック型の積層電歪効果素子を得て第
１の実施例と同様に金属ケース１１と金属ステム８とで
完全密閉して完成する。

これら実施例の電歪効果素子は、外部端子９ａ、９ｂに
電圧を印加すると、リード線６ａ。

６ｂ、外部電極導体５ａ、５ｂ及び内部電極導体２１〜
２ｎ−１を介して電歪セラミック部材１又は１０の厚さ
方向に電界が印加され、金属ステム８を固定した場合、
電圧印加方向の第１図（ｂ）に示す矢印Ａの方向に変位
と力とを発生する。

第４図は、本実施例の素子に直流定格電圧を印加し、６
０℃９０〜９５％ににおける耐湿試験の結果を示したグ
ラフである。この場合、標本数は、樹脂のみの外装によ
る従来品および実施例の各々２００個について実施した
。本実施例による素子は、１０００時間においても不良
は殆んど発生していない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明は、電歪効果素子の側面を熱収
縮チューブで覆い、金属ケースと金属ステムで囲み溶接
して完全に封止しているので、素子表面がガス、水分の
汚染やキズから保護され、樹脂による内部応力が発生し
ないため、電歪効果素子の信頼性を向上できる効果があ
る。

特に、ｍ層重歪効果素子を、熱収縮チューブにより予備
外装する事により、組立工程中におけるキズやゴミの付
着、汚染から保護され、また通常のエポキシ樹脂やウレ
タン樹脂による予備外装と比較しても、不純物の影響や
、収縮の内部応力が飛躍的に緩和される。さらに金属ケ
ースと金属ステムとで完全に密閉する事により、外部の
環境から保護できるという効果がある。

実施例を製造工程順に示したフロー図、第３図（ａ）、
（ｂ）は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の分解斜
視図およびその縦断面図、第４図は本発明と従来例の素
子の耐湿試験の結果を示すグラフである。

１１〜１．．１０１〜１０ｎ・・・電歪セラミック部材
、２１〜２ｎ−１，２０ｔ〜２Ｏｎ−ｔ・・・内部電極
導体、３．３０・・・積層焼結体、４１〜４ｎ−＋・・
・絶縁層、５ａ、５ｂ・・・外部電極導体、６ａ、６ｂ
・・・リード線、７・・・熱収縮チューブ、８・・・金
属ステム、８ａ・・・孔部、９ａ、９ｂ・・・外部端子
、１１・・・金属ケース、ｌｌａ・・・凹凸部、１１ｂ
・・・接触部、１２・・・接着材、１３・・・リベット
、１５ａ、１５ｂ・・・ハーメチックシール部、１０１
〜１０９・・・処理工程。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状電歪セラミック部材と内部電極導体とを交互
   に積層し一体焼成したものまたは焼成したセラミック部
   材の単板に内部電極導体を形成したものを複数枚接着し
   て一体化したものに、外部電極導体を設けた積層焼結体
   と、この積層焼結体の側面を覆い加熱により収縮する熱
   収縮チューブと、この熱収縮チューブで覆った積層焼結
   体の側面を囲みかつこの積層焼結体の分極方向に可撓性
   を有する金属ケースと、この金属ケースと接合されこの
   金属ケースの上下面に接合されてケース内を密閉する金
   属ステムと、前記積層焼結体の外部電極導体にリード線
   を介して電気的に接続されかつ前記金属ステムにハーメ
   チックシールされた外部端子と、前記金属ステムの一部
   に貫通した孔部に嵌合して挿入される金属リベットとを
   有することを特徴とする電歪効果素子。
2. （２）金属ステムの端子の積層焼結体の外部電極導体と
   をリード線を介して電気的に接続した後、その積層焼結
   体の両端に金属ケースの底部内側と前記金属ステムの片
   面とをそれぞれ接着材を介して固着する工程と、前記金
   属ケースと前記金属ステムとの接触部とを溶接する工程
   と、これら金属、ケースと金属ステムとを真空加熱処理
   した後、前記金属ステムの孔部を通して前記金属ケース
   内部を乾燥空気または乾燥不活性ガスに置換する工程と
   、その後前記金属ステムの後部に金属リベットを嵌合さ
   せ半田、ろう材で封止する工程とを含むことを特徴とす
   る電歪効果素子の製造方法。