JPH03155176A - 積層型圧電素子の製造方法 - Google Patents

積層型圧電素子の製造方法

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JPH03155176A
JPH03155176A JP1293859A JP29385989A JPH03155176A JP H03155176 A JPH03155176 A JP H03155176A JP 1293859 A JP1293859 A JP 1293859A JP 29385989 A JP29385989 A JP 29385989A JP H03155176 A JPH03155176 A JP H03155176A
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JP
Japan
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protrusion
piezoelectric
laminate
sheet
electrode
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JP1293859A
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Shigeki Komeichi
古明地 繁樹
Tamio Hayasaka
早坂 民雄
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
    • HELECTRICITY
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

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〕 本発明は積層型圧電素子の製造方法に関し、特に、−層
おきに突起が同じ側に突出する金属電極の突起部以外の
部分を簡単に絶縁することができる積層型圧電素子の製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
積層コンデンサ構造をとる圧電素子は低電圧で大きな歪
みを発生する優れたアクチュエータである。このため、
微細加工を行う半導体等の各種電子部品の製造装置や、
微小な位置決めを必要とする光学装置等にこの圧電アク
チュエータが用いられている。また、このような圧電素
子と電極板とを交互に積層し、各層の上下に位置する電
極をそれぞれ異なった電圧源に接続して、発生させる歪
量を大きくした積層型圧電アクチュエータも実用化され
ており、近年ではドツトプリンタ用ヘッド等の制御部品
にもこの積層型圧電アクチュエータが使用されるように
なってきている。
ところで、積層型圧電アクチュエータは前述のように一
層おきに電極を同じ電源に接続するために、同じ電源に
接続される2つの電極板(あるいは電極層)の間に位置
する他の電源に接続される電極板(あるいは電極層)の
端部を、短絡防止のために絶縁する必要がある。
第11図は実開昭64−39665号公報に示された従
来の絶縁方法を示すものである。図において11はセラ
ミックス層、12は内部導電体層であり、交互に積層さ
れている。この例の積層型圧電体では金属電極板は使用
されていない。そして、対向する2つの側面に露出して
いる内部導電体層12は一層おきにガラス絶縁層16に
よって絶縁されており、外部電極17が絶縁された内部
導電体層12に接触しないように両面に取り付けられて
いる。19はこの外部電極17を電源に接続するリード
線、18はそのはんだ何部を示している。また、内部導
電体層(内部電極)の側面端部を一層おきに合成樹脂に
てこれと同様の絶縁処理をし、その上から外部導体層(
外部電極)を形成したものとしては特開昭59−128
683号公報に開示があり、更に、ガラスフリットで圧
電素子の側面を盛り上げ、溝部に位置する内部電極の露
出部を一層おきに絶縁剤で埋める例が特開昭61−23
4579号公報に示されている。
一方、これらとは別の方法として、圧電素子より受圧面
積の少ない金属板を圧電素子間に挟み込み、金属板が外
部引き出し用の突起を除いて圧電素子の側面に露出しな
いようにして絶縁を図るものもある(例えば実開昭60
−42791号公報参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、従来の積層型圧電素子の側面の内部電極の露
出部分を一層おきにガラス等の絶縁体でシールする方法
は、内部電極が上述のように印刷タイプであるにせよ、
金属板を挟み込むタイプであるにせよ、複雑で高精度の
絶縁行程が必要であり、生産性が悪くなってコストが上
昇するという問題がある。また、圧電素子よりも受圧面
積の小さい金属板を圧電素子間に挟む方法は、金属板の
外周部付近の圧電素子に応力が集中し、圧電素子に細か
いひび割れが生じるという問題がある。
本発明は前記従来の積層型圧電素子における複雑で高精
度の絶縁処理行程の課題を解消し、内部電極として圧電
素子と同形状の金属板を使用し、外部電極との接続はこ
の金属板に設けられた突起を介して行うタイプの積層型
圧電体において、圧電体の側面に一層おきに露出する内
部電極の端面を容易にかつ精度を必要とすることなく絶
縁することができ、生産性を向上させてコストを下げる
ことができる積層型圧電素子の製造方法を提供すること
を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成する本発明の積層型圧電素子の製造方法
は、圧電材料からなる圧電板と、これと同形状でかつ外
部引き出し用の突起を備える金属電極とを、前記突起が
一層おきに反対側に突出するように複数枚積層して積層
体を作る段階と、この積層体の両側に突出する前記突起
の外側を(絶縁材料製の薄膜シートで包んで積層体の側
面全体を覆う段階と、前記シートを軟化点近くまで加熱
し、前記シートを積層体の側表面に付着させる段階と、
前記積層体の同じ側にある前記突起の外側に、それぞれ
導電性の外部電極を掛け渡し、この外部電極で各突起を
外側から挟んで外部電極と各突起とを電気的に接合する
段階とからなることを特徴としている。
〔作用〕
本発明の積層型圧電素子の製造方法では、まず、圧電材
料と電極板とが、電極板の突起が一層おきに反対向きに
なるように交互に積層されて圧電積層体が作られる。そ
して、この圧電積層体全体が絶縁材料製の薄膜シートで
覆われ、このシートは軟化点近くまで加熱されて積層体
の側表面に付着する。この時、電極板の突起には極小厚
の薄膜シートが付着しているか、或いは突起は薄膜シー
トを突き破って露出した状態にある。この後、同じ側に
ある前記突起が導電性の外部電極で挟まれて電気的に接
合される。
〔実施例〕
以下添付図面を用いて本発明の積層型圧電素子の製造方
法の一実施例を詳細に説明する。
圧電積層体を製造する時は、チタン酸ジルコン酸鉛P 
b(TixZr+−++ )Oz  (X =0.4〜
0.6でモル比を示す〕を主成分とする圧電材料仮焼粉
末に、微量の有機バインダを添加し、これを有機溶媒中
に分散させたスラリーをまず準備する。そして、通常の
積層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フィルム
上に600 ミクロンの厚さに塗布して乾燥させる。続
いてこれをフィルムから剥離し、圧電材料グリーンシー
トを製造する。
このグリーンシートを所定の大きさ、例えば、直径30
mmの円形に切って第1図に示すような均一寸法の圧電
板1を作る。更に、この圧電板1と同形状の内部電極2
を金属板を用いて形成する。この内部電極2には外部引
き出し用の突起2aを設けておく。そして、これら圧電
板1と内部電極2とを交互に、内部電極2の突起2aが
互い違いに反対側に突出するように所定枚数、例えば4
0枚積層し、一番上と下には圧電体からなるシム3を積
層する。積層した圧電板1および内部電極2は熱プレス
により圧着一体化し、その後に500°Cでバインダを
飛散させて第2図に示すような内部電極間距離500 
ミクロンの圧電積層体4を作る。
次に圧電積層体4を横向きに置き、内部電極2の突起2
aの一方を上向きにする。この状態で絶縁材料、例えば
合成樹脂からなる薄膜シート5を上方から近づける。薄
膜シート5は第3図に示すように、把持部材6により薄
膜シート5が圧電積層体4の突起2aに触れるまでは軽
く薄膜シート5を拘束する。その後、薄膜シート5を把
持部材6から放し、内部電極2の突起2aに過大な力を
加えることなく薄膜シート5を圧電積層体4に被せる。
薄膜シート5の最終端は接着剤により圧電積層体4の側
面に仮止めする。
この後、圧電積層体4をひっくり返し、反対側の突起2
aを上向きにする。そして、この状態で同じ薄膜シート
5を上方から近づける。薄膜シート5は第4図に示すよ
うに、把持部材6により薄膜シート5が圧電積層体4の
突起2aに触れるまでは軽く薄膜シート5を拘束する。
その後、薄膜シート5を把持部材6から放し、内部電極
2の突起2aに過大な力を加えることなく薄膜シート5
を圧電積層体4に被せる。薄膜シート5の最終端で、先
に圧電積層体4の側面に仮止めされている薄膜シート5
に重なる部分は、高周波シーム溶接等で接着する。
第5図は以上のような行程で作られた圧電積層体4の断
面を示すものである。なお、第5図における圧電板1の
積層枚数は説明のため実際の積層枚数よりも遥かに少な
く描いである。薄膜シート5は内部電極2の突起2aに
より圧電積層体4の側面にテントのように張られた状態
となる。
この状態において、薄膜シート5に加わる力が殆ど0で
済むように薄膜シート5を軟化点近くまで加熱する。こ
の加熱温度は一般に百数十°C程度である。なお、この
時、圧電積層体4側を加熱しても良い。更に、高周波加
熱で金属部分、即ち、内部電極2および突起2aを集中
的に加熱すると効果が顕著に出る。
加熱によって軟化した薄膜シート5は、次第に圧電積層
体4の表面に付着する。この時、内部電極2の突起2a
によって保持されていた薄膜シート5は、軟化により延
ばされ、第6図に示すように極めて薄くなって(数ミク
ロン以下)突起2aに付着するか、或いは、第7図に示
すように部分的に敗れて突起2aが薄膜シート5の外部
に露出するようになる。
この後、ステンレス系の材料で作られた細い板状の外部
電極7を、突起2aの外方にそれぞれ置き、この外部電
極7の突起2aの両側を強い力で押圧し、外部電極7で
突起2aを第9図に示すように挟み込む。この時、突起
2aを覆う薄い薄膜シート5は外部電極7により押し退
けられるので、外部電極7と突起2aとは接触するが、
外部電極7で突起2aを挟む時に高周波で加熱しながら
挾み込んだ突起2aの近傍の薄膜シート5を熔かしつつ
行えば、突起2aと外部電極7との接合はより確実なも
のとなる。また、外部電極7を強度の大きい材料で作り
、その内側に第8図に示すような尖った突起7aを設け
ておけば、この突起7aが突起2aに食い込むので外部
電極7と突起2a七の接合が確実なものとなる。そして
、挟み込んだ外部電極7を抵抗加熱によりスポット溶接
して外部電極7と突起2aとを電気的に接合する。
第10図は以上のような積層型圧電素子の製造方法によ
り作られた圧電積層体4の全体構成を示すものである。
内部電極2の突起2aを連絡する外部電極7は、この後
、リード線8により異なった電源に接続される。この図
から分かるように、圧電積層体4はその外表面のほぼ全
域が2枚の薄膜シート5によって覆われているので、内
部電極2の突起2aの根元付近が確実に絶縁される。従
って、2個の外部電極7は反対側の極性を持つ内部電極
2の端部に接触せず、短絡の恐れは全くない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の積層型圧電素子の製造方
法によれば、内部電極として圧電素子と同形状の金属板
を使用し、外部電極との接続はこの金属板に設けられた
突起を介して行うタイプの積層型圧電体において、圧電
体の側面に一層おきに露出する内部電極の端面を容易に
かつ精度を必要とすることなく絶縁することができ、生
産性を向上させてコストを下げることができるいう効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図から第9図は本発明の積層型圧電素子の製造方法
の工程を示す図であり、第1図は圧電積層体の製造工程
図、第2図〜第4図は圧電積層体を薄膜シートを覆う工
程図、第5図は薄膜シートで覆われた圧電積層体の断面
図、第6・図及び第7図は第5図の状態から加熱した時
の薄膜シートの様子を示す部分断面図、第8図及び第9
図は第6図または第7図の状態の突起に外部電極を取り
付ける工程を示す図、第10図は本発明の製造方法によ
り製造された積層型圧電素子の全体構成を示す側面図、
第11図は従来の内部電極の絶縁方法を示す斜視図であ
る。 1・・・圧電板、2・・・内部電極、2a・・・突起、
3・・・シム、4・・・圧電積層体、5・・・薄膜シー
ト、7・・・外部電極、8・・・リード線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 圧電材料からなる圧電板と、これと同形状でかつ外部引
    き出し用の突起を備える金属電極とを、前記突起が一層
    おきに反対側に突出するように複数枚積層して積層体を
    作る段階と、 この積層体の両側に突出する前記突起の外側を、絶縁材
    料製の薄膜シートで包んで積層体の側面全体を覆う段階
    と、 前記シートを軟化点近くまで加熱し、前記シートを積層
    体の側表面に付着させる段階と、 前記積層体の同じ側にある前記突起の外側に、それぞれ
    導電性の外部電極を掛け渡し、この外部電極で各突起を
    外側から挟んで外部電極と各突起とを電気的に接合する
    段階と、 により積層型圧電素子を製造することを特徴とする積層
    型圧電素子の製造方法。
JP1293859A 1989-11-14 1989-11-14 積層型圧電素子の製造方法 Pending JPH03155176A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6700306B2 (en) * 2001-02-27 2004-03-02 Kyocera Corporation Laminated piezo-electric device
US7765660B2 (en) 2005-11-28 2010-08-03 Fujifilm Corporation Method of manufacturing a multilayered piezoelectric element having internal electrodes and side electrodes
CN103814452A (zh) * 2011-07-18 2014-05-21 雷诺股份公司 用于组装超声波换能器的方法以及由该方法获得的换能器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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