JPH0324074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電アクチユ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、多数の穴を有し所定形状の内部電極を形成し
た多数の焼結済み圧電セラミツク板を接着により
一体化し、前記穴を２個所以上で割り切るように
細断して穴となつてい凹部に内部電極を露出さ
せ、外部電極を施して内部電極間の電気的接続を
行うようにした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
ユエータが用いられている。

このような圧電アクチユ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
数の圧電セラミツ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、厚さ0.1〜
１mm程度）の焼結済み圧電セラミツク板１０の表
裏両面に焼付け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１
２（厚さ約35〜50μm）とを１枚毎に接着剤を塗
布して金属端子１２ａの方向を揃えて数十〜数百
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
ミツ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。例えば第５図に
示すように、圧電セラミツク板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
内部電極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
状の圧電セラミツ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
の積層によつ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
し圧電セラミツクの焼結温度は1200〜1300℃と高
温であり、セラミツ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くなる欠点がある。また白金
内部電極は不均一歪を避けるため層間全面に形成
する必要があり、それによつて層間のセラミツク
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、一度の積層によつ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ツク板を積
層接着する方法を採用し、外部電極の形成ならび
に内部電極と外部電極との接続構造に工夫を施
し、量産化に適すように改良した積層型圧電素子
の製造方法である。

即ち本発明では、所定のピツチで多数の穴が穿
設され、各穴について一方面は穴縁まで達し他方
の面は穴縁を残すように内部電極が形成された構
造の焼結済み圧電セラミツク板を用いている。そ
して、この圧電セラミツク板を、その穴位置が一
致し且つ同じ電極形状が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、積層体ブロツ
クを得る。

次に得られた積層体ブロツクを、前記穴を少な
くとも２個所以上で割り切るように切断して圧電
積層体を製作する。従つて、この圧電積層体には
穴が分割されて形成された凹部が積層方向に２本
以上現れる。

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ツク板
を積層接着する方法であるから、内部電極として
銀やニツ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
端子板を挟み込む必要は無く、一度の積層作業に
より得られたブロツクから所定寸法に切り出すこ
とによつ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
電積層体側面に形成された凹部に一層おきに露出
している内部電極を外部電極で接続するだけでよ
いから、圧電セラミツ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つても作業が容
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Ａに示すように、多数の穴３
０を設け、表面に所定形状の内部電極３２を形成
した焼結済み圧電セラミツク板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
ツク板３４としては、例えば縦横各50mm、厚さ
0.2mm程度の寸法のものが好適である。

各圧電セラミツク板３４の詳細を第２図および
第３図に示す。圧電セラミツク板３４には２mmφ
程度の穴３０が縦横に所定のピツチで多数穿設さ
れる。そして一方の面は穴縁まで達するが他方の
面は穴縁を残すように内部電極３２が形成され
る。

例えばある圧電セラミツク板３４ａのある一つ
の穴３０ａについてみると、その上面では穴縁に
達するまで内部電極３２が形成され、下面では穴
縁を残すように内部電極３２が形成される。その
すぐ下の反電セラミツク板３４ｂの対応する位置
の穴３０ｂについてみると、その上面では穴縁を
残すように内部電極３２が形成され、下面では穴
縁まで内部電極３２が形成される。各圧電セラミ
ツク板は、穴縁を残すような内部電極パターンが
各穴について格子状に交互に配列されている。

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つて容易に形成でき
る。この程度の寸法の圧電セラミツク板に銀電極
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。

なお圧電セラミツク板３４に穴３０を穿設する
のは、未焼結時であつてもよいし、焼結後であつ
てもよい。焼結後に穿設する場合には内部電極形
成前であつてもよいし形成後であつてもよい。

このような圧電セラミツク板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ツク板
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
積層接着は案内ピンを用い、穴位置が一致し且つ
同じ電極形状が向き合うように行われる。接着剤
の印刷厚さや挟み込み圧力等により積層したブロ
ツクの高さは一定値になる。

次にこの積層ブロツクをダイヤモンドブレード
を用いた切断機等によつて第１図Ａの破線で示す
位置で、すなわち穴３０を少なくとも２個所以上
（本実施例では２個所）で割り切るような形状に
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個所で穴が分
割されたことによる凹部３８を有する。この凹部
３８では、穴縁まで達するように形成した内部電
極部分は露出するが、穴縁を残した内部電極部分
は露出しない。従つ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Ｃ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て積層型圧電素子を得る
のである。

なお各圧電セラミツク板３４の分極は、基本的
には板単体の状態の時に行うが、場合によつては
積層接着した後に行つてもよい。

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
銀の焼付けを行つているが、ニツケルメツキ等で
形成することも可能である。圧電セラミツク板に
形成する穴の形状や内部電極パターンは適宜変更
可能である。上記の実施例では格子状に穴縁を残
す内部電極パターンを設けているが、一列おきに
穴縁を残すパターンを繰り返す形状としてもよ
い。また積層ブロツ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。穴の位置で
十字に切り出さなくてもよい。つまり凹部が圧電
積層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、多数の穴を配列し所定
形状の内部電極を形成した焼結済み圧電セラミツ
ク板を積層接着し、前記穴を２個所以上で割り切
るように細断して凹部に内部電極を露出させ外部
電極を施して接続するように構成したから、金属
端子板等の挟み込みが不要となり、大きな圧電セ
ラミツク板を用いた積層接着と切断という簡易な
方法によつ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。圧電セラミツク板に形成し
た穴は、内部電極の形成や積層接着の際の位置決
めにも利用でき、作業性が良く製作精度も向上す
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つて機械的強度
が高くなり信頼性が向上するし、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極めて安価に製
造できる効果がある。

更に各内部電極の相互接続も凹部に導電材料を
付着させるだけで完了するため極めて容易であ
り、外部電極がはみ出ることもなく十分厚く付着
させることができ、機器への組み込みに支障が生
じず接続の信頼性も向上するし、圧電セラミツク
板が更に薄くなつ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〜Ｃ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
圧電セラミツ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……穴、３２……内部電極、３４……焼結
済み圧電セラミツク板、３６……圧電積層体、３
８……凹部、４０……外部電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定のピツチで多数の穴が穿設され各穴につ
   いて一方の面は穴縁まで達し他方の面は穴縁を残
   すように内部電極が形成された圧電セラミツク板
   を、その穴位置が一致し且つ同じ電極パターンが
   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、次に前記穴を少なくても２個所以上で
   割り切るように切断して圧電積層体を製作し、前
   記穴が分割されて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。