JPH06291386A - 積層型圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 絶縁性の高い絶縁層を形成することができ、
信頼性の高い積層型圧電素子の製造方法を提供するこ
と。 【構成】 積層型圧電素子の側面に露出する内部電極１
２の端部外面上に最初に電着によりアルミナ粒子３１を
配置し、次にその上にエポキシ樹脂３２を配置し、その
後に、それらを加熱して、エポキシ樹脂３２をアルミナ
粒子３１の粒子間に充填し、硬化させ絶縁層を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電材料の薄膜を多数
枚積層し、電圧を印加することにより縦方向の変位を得
る積層型圧電素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層型の圧電素子を製造する場合、内部
電極は素子の断面と同形状にした方が望ましい。これは
積層コンデンサのように内部電極面積が素子の断面積よ
り小さいと電解が全面に発生せず不均一な部分に応力集
中が発生するからである。けれども全面に内部電極を配
置する場合はその接続法が難しく、特公昭６３−１７３
５４に開示されるように素子外部で絶縁処理を施す必要
がある。

【０００３】即ち、図６に示すように圧電材料１と内部
電極２とが積層されてなる素子の一側面において露出す
る内部電極２に一層おきに絶縁層３が形成される。また
同様に対向する側の側面にも層をずらして一層おきに絶
縁層３が形成される。この両側面に外部電極４を塗布す
ると露出したままの内部電極とつながり、それぞれ一層
おき交互に内部電極が接続されることになる。

【０００４】絶縁層３はガラスや樹脂などの絶縁物を電
着法やスクリーン印刷法により内部電極２の露出する側
面に配置し、焼き付ける方法が一般的に提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁層
にガラス等の無機材料を用いると材料自体が硬質で柔軟
性を持っていないため素子の変位を阻害するばかりでな
く、繰り返しの応力により絶縁層が破損し、短絡してし
まうという問題点がある。また、樹脂材料を用いた場
合、硬化時の熱により樹脂が流動して層の厚さが薄くな
り、高電圧をかけると容易に絶縁破壊を起こすという問
題点があった。そこで本出願人はエポキシ電着塗料中に
保形を目的としたアルミナ等のフィラーを添加攪拌し、
電着後焼き付けを試みたがフィラーが均一に絶縁層中に
分散せずフィラーのない部分の絶縁層が薄くなり絶縁破
壊を起こしていた。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、素子の変位を阻害することの少
ない樹脂材料を用いて、絶縁性の高い絶縁層を形成し、
信頼性の高い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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層型圧電素子の製造方法は、圧電材料と内
部電極が交互に積層され、その側面に露出する前記内部
電極の端部に絶縁層を形成する積層型圧電素子の製造方
法において、非導電性の粒子状の無機材料を前記内部電
極の端部外面上に配置すると共に、その上に樹脂材料を
配置し、その後に、それらの材料を加熱して、樹脂材料
を無機材料の粒子間に充填することによって、前記絶縁
層を形成する。

【０００８】また、前記無機材料及び樹脂材料は電着に
より前記内部電極の端部外面上に層状に配置されること
が望ましい。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の積層型圧電素子の
製造方法においては、非導電性の粒子状の無機材料を前
記内部電極の端部外面上に配置すると共に、その上に樹
脂材料を配置し、その後に、それらの材料を加熱して、
樹脂材料を無機材料の粒子間に充填することによって絶
縁層が形成される。

【００１０】また、前記無機材料及び樹脂材料は電着に
より前記内部電極の端部外面上に層状に配置される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１２】チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分
とする圧電材料１１を所望の組成に混合した後、８５０
℃で仮焼成した粉末に５重量部のバインダーと微量の可
塑材および消泡剤を添加し、有機溶媒中に分散させスラ
リー状にする。このスラリーをドクターブレード法によ
り所定の厚さに成形しグリーンシートとする。このグリ
ーンシート上に内部電極１２としてパラジウム（Ｐｄ）
ペーストをスクリーン印刷し、所定寸法に打ち抜いたも
のを所定枚数積層し熱プレスにより一体化する。脱脂
後、約１２００℃で焼結を行い、図２に示すように焼結
体２１の内部電極１２が一層おきに表面に露出するよう
な位置で切断し、その両側面に仮の外部電極２２、２３
を塗布焼き付けし、さらにもう一対の側面２４、２５は
全ての内部電極１２が表面に露出するように切断する。

【００１３】無機材料には平均粒径で約１０μｍのアル
ミナの粒子を用い、純水に対して重量比で１０：１の割
合で混合しスターラーにより分散させる。また、樹脂材
料にはエポキシ系カチオン電着塗料を用いた。前記焼結
体２１の片方の側面２５をテープ等でマスキングし、最
初にアルミナ粒子３１を分散させた槽に焼結体２１を沈
め、仮の外部電極２２に直流電源の陰極を、予め槽内に
沈めた銅電極に陽極をそれぞれ接続し、１００Ｖの電圧
を１分間かけると内部電極１２に一層おきにアルミナ粒
子３１が２０〜３０μｍの厚さに均一に電着される。

【００１４】水洗後、電源の極性はそのままで焼結体２
１をエポキシ電着槽に移し換え、１５０Ｖの電圧で２分
間通電すると図３に示すように、先に電着したアルミナ
粒子３１の上にエポキシ樹脂３２が層状に電着される。
この状態で恒温槽内において１６０℃で３０分間加熱処
理すると、電着したエポキシ樹脂３２が硬化する過程で
流動性を持つため、図４に示すように先に電着したアル
ミナ粒子３１の粒子間の隙間にエポキシ樹脂３２が充填
され、内部電極１２の端面上に密着硬化し、絶縁層１４
を形成する。同様に反対側の側面２５にも側面２４の側
の絶縁層１４に対して層をずらして内部電極１２の端部
外面上に一層おきに絶縁層１４を形成する。

【００１５】次に、図５に示すように外部電極１５とし
て導電性の接着剤をスクリーン印刷して１２０℃で６０
分間加熱硬化し、図５中の点線Ａで示す位置で切断する
と図１に示すように対抗する側面で一層おきに内部電極
１２と外部電極１５が接続された構造になる。この後、
外部電極１５の一部に電力供給用のリード線を取り付
け、テフロン樹脂等を吹き付けて外装し、分極処理を施
されて完成品となる。

【００１６】このように本実施例の製造方法によれば、
アルミナ粒子がムラなく絶縁層中に分散されるので、そ
の保形性を向上させることができ、素子の変位を阻害し
ないエポキシ樹脂絶縁層を厚くしかもムラなく形成する
ことができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の積層型圧電素子の製造方法によれば、素子の変位
を阻害しない絶縁層をムラなく、厚く形成することがで
き、信頼性の高い積層型圧電素子を得ることができる。

【００１８】また、内部電極の端部外面上に対する無機
材料及び樹脂材料の配置を電着により行っているので、
各々の材料を均一に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電素子の断面図である。

【図２】切断された積層焼結体の斜視図である。

【図３】絶縁層が電着された状態の積層焼結体の断面図
である。

【図４】絶縁層が加熱硬化された状態の積層焼結体の断
面図である。

【図５】絶縁層および外部電極が形成された状態の積層
焼結体の斜視図である。

【図６】従来の積層型圧電素子の断面図である。

【符号の説明】

１１ 圧電材料 １２ 内部電極 １４ 絶縁層 １５ 外部電極 ３１ アルミナ粒子 ３２ エポキシ樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電材料と内部電極が交互に積層され、そ
   の側面に露出する前記内部電極の端部に絶縁層を形成す
   る積層型圧電素子の製造方法において、 非導電性の粒子状の無機材料を前記内部電極の端部外面
   上に配置すると共に、その上に樹脂材料を配置し、その
   後に、それらの材料を加熱して、樹脂材料を無機材料の
   粒子間に充填することによって、前記絶縁層を形成する
   ことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記無機材料及び樹脂材料を電着により前
   記内部電極の端部外面上に層状に配置したことを特徴と
   する請求項１に記載の積層型圧電素子の製造方法。