JPH04286169A - 電歪効果素子の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦効果を利用した電歪
効果素子の製造方法に関するものであり、特に、積層体
側面に露出した内部電極を選択的にかつ高い信頼性で絶
縁する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来の電歪効果による変位を利用
した積層素子について説明する。

【０００３】電歪または圧電効果による変位量を利用す
る場合、電界印加方向に対し直角方向に素子が縮むもの
と、電界印加方向に素子が伸びるものとの２種類のもの
がある。一般に極板間に印加される電圧が同じ場合、電
界印加方向に伸びるもの、すなわち縦効果を有するもの
が大きな歪が得られることが知られている。

【０００４】前記縦効果を利用した素子として、縦効果
をより効果的に発揮させるため、従来より知られている
積層チップコンデンサの製造方法を応用して、図７及び
図８に示すように、内部電極が交互に異なる面に露出し
た素子を製造することが考えられる。

【０００５】図７において、符号１は電歪効果層、２，
２’は内部電極、３，３’は外部電極４，４’はリード
線を示し、図８は図７の素子を上からみた場合の電極２
と２’の重なり具合を示す図である。前記構造の電歪積
層体では、正負の内部電極の重なる部分と重なり合わな
い部分との境界に応力が集中し、高電圧を印加した場合
あるいは印加を繰り返す場合、素子が機械的に破壊して
しまう欠点があった。

【０００６】このような欠点をなくすためには、図９、
１０に示すように、電歪効果層１と内部電極２、２’の
面積を同じに形成し、内部電極を一層おきに接続するこ
とによって、駆動時に応力が発生することを防止する技
術がすでに知られている（特開昭５８−１９６０７４）
。

【０００７】なお図１０は図９の素子を上から見た場合
の内部電極２（実線の斜線を付したもの）と、内部電極
２’（破線の斜線を付したもの）との重なり具合を示す
図である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電歪効
果層と内部電極の面積を同じにした場合において電歪効
果層が薄い場合、図９に示すように端面に露出している
電極から一層おきに電極を取り出し外部電極に接続させ
るためには、あるいはリード線を接続するためには特別
の工夫を必要とする。

【０００９】すなわち、積層コンデンサーと同様の方法
で作られた積層素子は、隣接する電極間の間隔が数１０
μｍないし数１００μｍであり、さらに露出している電
極の厚さは僅か数μｍであるため、これから一層おきに
電極（リード線）を取り出すことは極めて困難である。

【００１０】この電極の取り出し方法についてはいくつ
かの提案がなされている。すなわち、特公昭６３−１７
３５５号公報においては、図１１に示すごとく、帯電し
たガラス粉末を含む懸濁液中で、電気泳動法により前記
ガラス粉末を積層体表面の内部電極２、２’の露出部分
に一層おきに選択的に付着させ、絶縁層５、５’を形成
し、その上に導電性物質を形成して外部電極３、３’を
設けることにより、内部電極２、２’を一層おきに外部
電極３、３’に接続することが出来ると記載されている
。

【００１１】しかし、技術の進歩と共に一層の低電圧駆
動、高変位化が要求されており、電歪効果層の薄膜化が
必須となってきている。上記提案の場合では、電歪効果
層が１００μｍ以下になるとガラス粉末付着時の選択性
の問題から、絶縁層５、５’を内部電極２、２’の露出
部分に一層おきに形成することは困難となってくるとい
う欠点がある。

【００１２】そこで、より高精度な加工方法として、特
開昭５８−１９６０７１号公報においては、積層体の内
部電極が露出しており、外部電極を取り付ける側端面全
面に絶縁層となり得る感光性樹脂の塗料を形成した後一
定のピッチで内部電極の端面部を交互に覆うフォトマス
クを介して紫外線を照射し、露光およびエッチングによ
り内部電極の露出端の塗膜を一層おきに除去することに
より内部電極の端面を一層おきに露出させ、その上から
導電性物質を塗布して外部電極を形成した電歪効果素子
が記載されている。

【００１３】しかしながら、上記提案の場合には、内部
電極の間隔が異なったり、積層素子の寸法が異なる場合
、フォトマスクのパタ−ンなどを変更する必要があると
同時に、電歪効果素子の内部電極間距離も等間隔に揃え
ることが必要となり、極めて煩雑になり作りにくいとい
った欠点があった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決しリソグラフィ−の技術を適用可能とするために、内
部電極の露出部分を前記フォトマスクの形成に利用する
ことにより、内部電極の間隔や積層素子の寸法が異なる
素子にも比較的簡単な方法で、かつ高精度なフォトマス
クの作成方法を提供することを目的とする。

【００１５】その手段として、電歪効果層と内部電極を
交互に積層して、側面に前記内部電極板の端面が露出し
ている積層体を形成し、該積層体の側面において、一組
の内部電極と他の一組の内部電極との間に印加した直流
電圧により、該積層体の側面の表面に電界を発生させ、
例えばランタンをドープしたチタン酸ジルコン酸鉛（以
下ＰＬＺＴ）の電気光学的な効果を利用し、前記積層体
表面付近の電界分布を前記ＰＬＺＴの分極軸に対応させ
ることにより、内部電極の露出位置を記憶させ、その後
、該積層体側面に感光性絶縁膜を形成し、前記ＰＬＺＴ
板に記憶させた内部電極の露出位置を光学的に読み出す
ことにより、前記感光性絶縁膜を感光、エッチングをす
ることにより、前記内部電極の露出端面を一層おきに絶
縁し、しかる後導電物質で外部電極を形成するという技
術的手段を用いたのである。

【００１６】

【作用】本発明の方法を電歪効果素子の電気的接続に用
いることにより、積層体の寸法や内部電極間距離を合わ
せる必要がなく、個々の積層体の内部電極の露出パタ−
ンにあったフォトマスクを容易に作成することが出来、
それを用いたリソグラフィ−の技術を使うことが可能と
なるため、内部電極の露出部と、その周辺のみを選択的
に精度良く絶縁することが出来るようになる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例に従って本発明の詳細な説明を
行う。

【００１８】まず図２に示すような構造の多数の内部電
極と４個の仮設外部電極とを有する電歪効果素子を以下
の方法により作成する。

【００１９】まず、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３−Ｐｂ（Ｍ
ｇ，Ｎｂ）Ｏ３を主成分とする電歪材料粉末に有機バイ
ンダーとしてＰＶＢ、可塑材としてＢＰＢＧ、有機溶媒
としてトリクレンを各々添加して混合し、この混合材料
をドクターブレード法によりマイラーフィルム上に厚さ
７０μｍのシート状に形成する。これをフィルムから剥
離し、図１に示すような４種のパタ−ンで白金ペースト
をスクリーン印刷し、内部電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
とした。これらのシートを図１に示す順で順次百数十枚
重ね、熱プレスにより圧着一体化した後、脱バインダー
を行った。その後、１１００〜１２５０℃で１〜５時間
焼成して、図２に示す構造の積層体を得た。得られた積
層体の寸法は５０ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍで、内部電極
間隔は５５μｍである。

【００２０】この焼結体の内部電極が４層おきに露出し
ている一角（例えば内部電極２ａ，２ａ，２ａ・・・が
露出している角）に仮設外部電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄを形成した。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）を上から
みた場合の内部電極の重なり具合を示したものである。

【００２１】このようにして得られた積層体の側面に露
出した内部電極を利用してフォトマスクとなるＰＬＺＴ
板に内部電極の露出位置を記憶させる。

【００２２】図３は、フォトマスクとなるＰＬＺＴ板の
初期化過程を示したものである。まず、前記積層体の外
部電極を設ける面よりも大きい面積を持ち、表面が光学
研磨された厚さ１００μｍのＰＬＺＴ板６を用意する。

【００２３】次に、スパッタリングにより一方の面にＩ
ｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２透明電極７を厚さ１μｍに形成し、
他方の面に金属板により仮電極８を形成し、両極間に直
流電圧１２０Ｖを印加することにより、ＰＬＺＴ板６の
分極軸９ａを板厚の方向に揃え、ＰＬＺＴ板６を初期化
する。次に前記初期化されたＰＬＺＴ板６の仮電極８を
取り除く。

【００２４】図４は、前記初期化されたＰＬＺＴ板６に
内部電極の位置を記憶させる過程を示したものである。 ＰＬＺＴ板６の仮電極８のあった面を前記積層体の内部
電極の露出した面に密着させた後、前記積層体の仮設外
部電極３ａ，３ｃ間に１８０Ｖの直流電圧を１分間印加
することにより、前記ＰＬＺＴ板６内に電界１０を発生
させ、前記ＰＬＺＴ板６の一部分の分極軸９ａを面内方
向に揃え９ｂとする。こうすることにより、前記積層体
の側面に露出した内部電極の位置を分極軸の向きによっ
て記憶させることが出来る。

【００２５】図５は、前記ＰＬＺＴ板６に記憶させた内
部電極の露出位置を光学的に読みだし、絶縁膜を露光す
る過程を示したものである。まず、前記積層体側面に、
メチルメタクリレート系共重合体と、ホウケイ酸亜鉛系
結晶化ガラス粉末よりなる光硬化性絶縁膜１１をスクリ
ーン印刷にて３０〜４０μｍ厚に形成する。次に、前記
内部電極の露出位置を記憶させたＰＬＺＴ板６を図５（
ａ）に示すごとく、偏光面が直交する２枚の偏光板にて
サンドイッチしたものを、前記積層体とＰＬＺＴ板６が
記憶過程と同じ位置になるように密着させる。その後、
４０〜５０ｍｊ／ｃｍ２の紫外線光を照射して露光を行
う。以上の操作により、ＰＬＺＴ板６の厚さ方向と分極
軸方向が平行な部分のみ、紫外線が透過するため、内部
電極露出部分を一層おきに露光する事が出来る。なお、
露光される部分の幅を変えたい場合には、記憶過程で仮
設外部電極に印加する直流電圧を変えれば良い。また、
前記積層体の反対の面においては、仮設外部電極３ｂ，
３ｄを用いて上記と同様に記憶、読みだしを行うことに
より、前記で露光されなかった内部電極の露出部分の露
光を行うことが出来る。

【００２６】その後、光硬化性絶縁膜１１の紫外線の当
たらなかった部分を１．１．１トリクロロエタンにてエ
ッチングし除去する。その後、８５０℃×１０分にて加
熱し、絶縁層５、５’を形成し、その上から例えばＡｕ
−Ｐｔペーストなどを焼き付け外部電極３、３’を形成
する。上記のように形成したブロック状の積層体を例え
ば一辺５ｍｍ角に切断して単素子とした後、図６に示す
ようにリード線付けを行う。こうすることにより、内部
電極２、２’は勿論一層おきにそれぞれ外部電極３、３
’に交互に接続されている。

【００２７】本実施例によれば、低電圧で歪み発生量の
大きい電歪効果素子を工業的に容易に製造可能である。 なお、露光した部分が溶剤に溶ける種類の絶縁性材料を
使用しても、同様に必要部分に絶縁層を形成できること
は勿論のことである。なお、上記はあくまで実施例であ
り、積層体の材質、形状、寸法等のみならず、絶縁性材
料、フォトマスクとなる電気光学効果の記憶機能を有す
る材料等も変更可能であることは明かである。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、絶縁
すべき内部電極のパタ−ンにあったフォトマスクを容易
にかつ高精度に作成できるため、電歪効果層が薄い積層
体においても内部電極と外部電極を確実に電気的に接続
することが出来、歩留りが大幅に向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】仮設外部電極付き積層体ブロックの内部電極パ
タ−ンを示す図である。

【図２】仮設外部電極付き積層体の構造を示す図である
。

【図３】フォトマスクとなるＰＬＺＴ板の初期化過程を
示す図である。

【図４】ＰＬＺＴ板に内部電極の露出位置の記憶過程を
示す図である。

【図５】前記ＰＬＺＴ板を用いて露光を行う過程を示す
図である。

【図６】本発明における積層体の断面図である。

【図７】従来の積層体の構造を示す略図である。

【図８】従来の積層体の構造を示す略図である。

【図９】従来の積層体の構造を示す略図である。

【図１０】従来の積層体の構造を示す略図である。

【図１１】従来の積層体の構造を示す略図である。

【符号の説明】

１　　電歪効果層 ２　　内部電極 ２’　　内部電極 ２ａ　　内部電極 ２ｂ　　内部電極 ２ｃ　　内部電極 ２ｄ　　内部電極 ３　　外部電極 ３’　　外部電極 ３ａ　　仮設外部電極 ３ｂ　　仮設外部電極 ３ｃ　　仮設外部電極 ３ｄ　　仮設外部電極 ４　　リード線 ４’　　リード線 ５　　絶縁層 ５’　　絶縁層 ６　　ＰＬＺＴ板 ７　　透明電極 ８　　仮設電極 ９ａ　　分極軸 ９ｂ　　分極軸 １０　　電界 １１　　光感光性絶縁膜 １２　　偏光板 １３　　紫外線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電歪効果層と内部電極を交互に積層し
   て、側端面に前記内部電極板の端面が露出している積層
   体を形成し、一組の内部電極と他の一組の内部電極との
   間に直流電圧を印加することにより、該積層体の側面の
   表面に発生する電界分布により、該積層体側面に露出し
   た内部電極の位置形状をフォトマスクに記憶させた後、
   該積層体の前記側面に感光性絶縁膜を形成し、前記フォ
   トマスクを用いて、前記感光性絶縁膜を露光、エッチン
   グ処理することにより、前記積層体側面に露出した内部
   電極及びその周辺を選択的に絶縁し、しかる後、導電物
   質で外部電極を形成することを特徴とする電歪効果素子
   の製造方法。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の電歪効果素子の製造方
   法において、フォトマスクに電気光学効果の記憶機能を
   有する材料を用いることを特徴とする電歪効果素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の電歪効果素子の製造方
   法において、フォトマスクにランタンをドープしたチタ
   ン酸ジルコン酸鉛を用いることを特徴とする電歪効果素
   子の製造方法。