JPH0479384A - 積層セラミック圧電素子の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層セラミック圧電素子の製造方法に関し、特
に複雑な工程を含まない信頼性の高い積層セラミック圧
電素子の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

本発゛明の対象となる積層セラミック圧電素子の構造を
示す斜視図を第３図に示す０図中、３は内部電極、５は
溝であり、外部電極７を含む面にあっては、一層おきに
内部電極３と外部電極７が接続しないように機能し、外
部電極を含まない側面にあっては一層おきに露出した内
部電極３と端部が前記側面から隔てられた内部電極３と
からなるように機能する。６はチタン酸ジルコン酸鉛（
ＰＺＴ）のような材質からなる圧電セラミック、７は外
部電極、８は内部電極を含まない圧電セラミック部材の
みからなる保護層、１０はリード線であり、はんだ９を
介して外部電極７に接続されている。

このような構造からなる積層セラミック圧電素子にあっ
ては、溝５をいかなる方法で形成するかが重要である。

従来、溝５は、第４図（ａ）〜（ｃ）に示したように、
圧電セラミック６の同一面上に、内部電極３と溝５を形
成する部位に、たとえばグラファイトペーストのような
溝形成材１１を印刷し、これを必要枚数積層し、後工程
である焼結工程中で１０００℃以上の温度を加えること
で、溝形成材１１を外部に飛散させ、形成する方法がと
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来のグラファイトペースト等を印刷、後工程で飛
散させ、溝を形成する製造方法においては、 （１）異種の内部電極３とグラファイトペーストのよう
な溝形成材１１をシート状の圧電セラミック６の同一面
上に印刷するため、平面方向においては、内部電極３と
溝形成材１１の境界を許容できる範囲で重ならないよう
に印刷することが難しい。また、厚み方向においては、
内部電極３と溝形成材１１の厚みを揃えることが難しい
特に、溝形成材１１の厚みが内部電極３の厚みより大き
い部位があると、焼結後の積層セラミック圧電素子にデ
ラミやクラックが生してしまつ （２）溝形成材１１は一般に高温で熱膨張し、しかる後
、外部に飛散する。従って、飛散時に７１１５の周辺に
デラミやクラックの原因となる外力が働くことになる。

このように、従来の方法によって溝５を形成すると、焼
結後の積層セラミック圧電素子にデラミやクラックが発
生して使用できなくなったり、デラミやクラック発生の
危険を常に内包しているため、当該発明に係る積層セラ
ミック圧電素子を安定して製造できないというような問
題点があった。

本発明の目的は、複雑な制御を必要としないで、デラミ
やクラックの発生の危険のない信頼性の高い積層セラミ
ック圧電素子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〕

本発明の積層セラミック圧電素子の製造方法によれば、
前述した従来の製造方法に比し、デラミやクラックの発
生の危険を除去した従来例と同一構造の信頼性の高い積
層セラミック圧電素子を安定に、かつ、複雑な制御を必
要とせずに製造できる。

本発明の積層セラミック圧電素子の製造方法は、シート
状の圧電セラミック部材を所定形状に裁断し第１の圧電
セラミックシートを形成する工程と、シート状の圧電セ
ラミック部材の片面に導電性ペーストからなる内部電極
を全面にスクリーン印刷し、複合シート部材を形成する
工程と、当該シート状の圧電セラミック部材と内部電極
からなる複合シート部材を、前記の裁断済の第１の圧電
セラミックシートと相似形状でかつ前記より小さい形状
に裁断する工程と、裁断済の第１の圧電セラミックシー
トと裁断済の複合シートを交互に必要数、所定の位置関
係を保持した状態で積層し、かつ上下に保護層用の第１
の圧電セラミックシートを配して積層体を形成する工程
と、一層おきに内部！極の露出する対向する側面に外部
電極を形成する工程とを含むことを特徴として構成され
る。

そして、上述の工程により形成された積層セラミック圧
電素子は、側面に垂直に欠如する溝により隔てられ、外
部電極を形成しない側面は一層おきに露出した内部電極
と前記側面に垂直に欠如する溝によって内部電極端部が
前記側面から隔てられている構造を有している。

〔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図は本発明にかかる製造方法を示す製造工程図、第
２図（ａ）〜（ｃ）は第１図の製造工程に従って製造さ
れる本発明の一実施例の積層構造の一部を模式化して示
した斜視図である。図中、１は第１の圧電セラミックシ
ート、２は第２の圧電セラミックシート、４は内部電極
３と第２の圧電セラミックシートから構成される複合シ
ートである。

組成Ｐ　ｂ　（（Ｎ　ｉ１５　、　Ｎｂ％）　ｏ、ｓ　
Ｔ　ｉ　Ｏ，３５Ｚ　ｒｏｌｓ）０３で示される圧電セ
ラミック材料に少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、工業的に既知のテープキスティン
グ法により膜厚的１１０μｍ、幅約１２０ｍｍのグリー
ンシートを作製した。ついで幅方向の両端的１０ｍｍを
含まない前記グリーンシートから、１６ｍｍ口の第１の
圧電セラミックシート１を得た。次いで、前記と同様の
方法で、膜厚約２５μｍ１幅役８０ｍｍのグリーンシー
トを作製した。この片面に両端から約５ｍｍの幅をあけ
、残りの全面に銀／パラジウム比７０／３０の導電性ペ
ーストを約１０μｍの厚みになるようにスクリーン印刷
、１５０℃、３０秒間乾燥した。このようにして得られ
たシートから両側からの幅で約１０ｍｍを含まない部位
より、１５ｍｍ口のシートを切り出し、内部電極３およ
び第２の圧電セラミックシート２からなる複合シート４
を得た。このようにして得られた、第１の圧電セラミッ
クシート１の３０枚を保護層８とすべく１６．２ｍｍ口
の穴を有する治具中に入れ、ついで、第２図（ａ）〜（
ｃ）に示すような積層構造になるよう第１の圧電セラミ
ックシート１と複合シート４とを交互に前記治具の角部
をガイドとして積層し、全部で６４対の層を形成するよ
うにしな。次いて第１の圧電セラミックシート１を保護
層８とすべくさらに８枚積層後、１００°Ｃ，２５０ｋ
ｇ／ｃｍ”の条件で熱加圧して一体化し、脱バインダ処
理後約１１５０℃の温度で２時間焼結した。焼結後、渭
５が形成されていることが確認できた。

この焼結体に銀を主成分とする外部電極ペーストを印刷
、被着し、約６００℃で焼成し外部電極７を形成した。

以後は既知の方法により、厚い方の保護層部にはんだ９
を介しリード線を接続し、縮約１４ｍｍ、横約１４ｍｍ
、高さ約１０ｍｍの外形寸法を有し、厚さ約２５μｍ、
奥行き約０．８ｍｍの溝５が形成されている第３図に示
した構造の積層セラミック圧電素子を得た。ついで、こ
のようにして得られた積層セラミック圧電系子を変位方
向の両端面を残すように静電塗布法によりエポキシ樹脂
外装を施し、本発明の製造方法による外装付の積層セラ
ミック圧電素子を得た。

上記のようにして製作した本発明の製造方法による外装
付の積層セラミック圧電素子２０個に対し、１５０ＶＤ
Ｃ印加時の変位量を測定した所、平均値として８．３μ
ｍが得られ、正常に動作することが確認された０次いで
、上記２０個に対し、０．３Ａのヒユーズを介し、４０
℃、９０〜９５％ＲＨ，１５０ＶＤＣ印加の条件で耐湿
負荷試験を実施した所、１０００時間経過後にあっても
内部電極や外部電極のエレクトロマイグレーションによ
る放電、電極短絡、それに基づくヒユーズの溶断といっ
た不具合も発生せず正常に動作することが確認された。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、複雑な制御を必要としな
いで、デラミやクラックの発生の危険のない信頼性の高
い積層セラミック圧電素子の製造方法を提供できるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を示す製造工程図、第２図（
ａ）〜（ｃ）は第１図の製造工程に従って製造される本
発明の一実施例の積層構造を示す斜視図、第３図は本発
明の対象となる積層セラミック圧電素子の構造を示す斜
視図、第４図（ａ）〜（ｃ）は従来の製造方法を示す斜
視図である。 １・・・第１の圧電セラミックシート、２・・・第２の
圧電セラミックシート、３・・・内部電極、４・・・複
合シート、５・・・溝、６・・・圧電セラミック、７・
・・外部電極、８・・・保護層、９・・・はんだ、１０
・・・リード線、１１・・・溝形成材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シート状の圧電セラミック部材を所定形状に裁断し第
   １の圧電セラミックシートを形成する工程と、シート状
   の圧電セラミック部材の片面に導電性ペーストからなる
   内部電極を全面にスクリーン印刷し複合シート部材を形
   成する工程と、前記シート状の圧電セラミック部材と内
   部電極からなる複合シート部材を前記裁断済の第１の圧
   電セラミックシートと相似形状でかつ前記裁断済の第１
   の圧電セラミックシートより小さい形状に裁断する工程
   と、前記裁断済の第１の圧電セラミックシートと前記裁
   断済の複合シートを交互に必要数、所定の位置関係を保
   持した状態で積層しかつ上下に保護層用の第１の圧電セ
   ラミックシートを配して積層体を形成する工程と、一層
   おきに内部電極の露出する対向する側面に外部電極を形
   成する工程とを含むことを特徴とする積層セラミック圧
   電素子の製造方法。