JPH0671103B2 - 積層型セラミック素子の製造方法 - Google Patents
積層型セラミック素子の製造方法Info
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- JPH0671103B2 JPH0671103B2 JP8929089A JP8929089A JPH0671103B2 JP H0671103 B2 JPH0671103 B2 JP H0671103B2 JP 8929089 A JP8929089 A JP 8929089A JP 8929089 A JP8929089 A JP 8929089A JP H0671103 B2 JPH0671103 B2 JP H0671103B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電歪効果を有する積層型セラミック素子の製
造方法に関し、さらに詳しくは、電界誘起歪の不均一に
よる応力集中を防止し、特にアクチュエータ等の用途に
好適に用いられる耐久性に優れた積層型セラミック素子
の製造方法に関する。
造方法に関し、さらに詳しくは、電界誘起歪の不均一に
よる応力集中を防止し、特にアクチュエータ等の用途に
好適に用いられる耐久性に優れた積層型セラミック素子
の製造方法に関する。
発明の技術的背景 電歪効果を有する積層型セラミック素子は、たとえばア
クチュエータ等の用途に好適に用いられる。アクチュエ
ータとして用いられる積層型セラミック素子の一例を第
４図に示す。
クチュエータ等の用途に好適に用いられる。アクチュエ
ータとして用いられる積層型セラミック素子の一例を第
４図に示す。
第４図に示す積層型セラミック素子２では、電歪効果を
有するセラミックシート４を膜状の内部電極6a,6bを介
して積層してある。内部電極6a,6bは、縦断面図（第４
図（Ａ））から見て千鳥状に配置してあり、一層おき毎
の内部電極6a,6bがそれぞれ共通の外部電極8a,8bに接続
してある。このように内部電極6a,6bおよび外部電極8a,
8bを配置することで、外部電極8a,8b間に電圧を印加す
るとセラミックシート４の積層方向に電界が発生し、セ
ラミック素子２が矢印Ａ方向に変位し、アクチュエータ
として機能することになる。
有するセラミックシート４を膜状の内部電極6a,6bを介
して積層してある。内部電極6a,6bは、縦断面図（第４
図（Ａ））から見て千鳥状に配置してあり、一層おき毎
の内部電極6a,6bがそれぞれ共通の外部電極8a,8bに接続
してある。このように内部電極6a,6bおよび外部電極8a,
8bを配置することで、外部電極8a,8b間に電圧を印加す
るとセラミックシート４の積層方向に電界が発生し、セ
ラミック素子２が矢印Ａ方向に変位し、アクチュエータ
として機能することになる。
このような積層型セラミック素子２では、積層されるセ
ラミックシート４相互が、内部電極6a,6bを介在しない
部分10において一体化される構造となっている。
ラミックシート４相互が、内部電極6a,6bを介在しない
部分10において一体化される構造となっている。
しかしながら、このような従来の積層型セラミック素子
２にあっては、上下の内部電極6a,6bが重なり合う部分1
2では強い電界が印加されるが、その他の部分10では電
界強度が弱く、この部分10の変位が重なり部分12の変位
に対して極めて小さいため、部分12と部分10の境界に応
力集中が起り、素子２の耐久性を低下させる虞があっ
た。
２にあっては、上下の内部電極6a,6bが重なり合う部分1
2では強い電界が印加されるが、その他の部分10では電
界強度が弱く、この部分10の変位が重なり部分12の変位
に対して極めて小さいため、部分12と部分10の境界に応
力集中が起り、素子２の耐久性を低下させる虞があっ
た。
このような不都合を解消するために、特開昭58−196068
号、特開昭59−175176号公報および第５図（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、膜状の内部電極６をセラミックシ
ート４間の全面に設け、一層おき毎の内部電極６の端部
に絶縁層14を設け、その上から外部電極8a,8bを形成す
るようにした積層型セラミック素子2aが開発されてい
る。このようなセラミック素子2aによれば、内部電極６
がセラミックシート４間の全面に設けられているため、
セラミックシート４の積層方向に均一な電界が印加さ
れ、第４図に示すようなセラミック素子２に生じる虞の
ある応力集中を防止でき、素子の耐久性を向上させるこ
とが可能になる。
号、特開昭59−175176号公報および第５図（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、膜状の内部電極６をセラミックシ
ート４間の全面に設け、一層おき毎の内部電極６の端部
に絶縁層14を設け、その上から外部電極8a,8bを形成す
るようにした積層型セラミック素子2aが開発されてい
る。このようなセラミック素子2aによれば、内部電極６
がセラミックシート４間の全面に設けられているため、
セラミックシート４の積層方向に均一な電界が印加さ
れ、第４図に示すようなセラミック素子２に生じる虞の
ある応力集中を防止でき、素子の耐久性を向上させるこ
とが可能になる。
ところが、第５図に示すような積層型セラミック素子2a
にあっては、絶縁層14を一層おき毎の内部電極６の端部
に形成する作業が煩雑であり、製造コストが高くなると
いう問題点がある。また、絶縁層14の形成が不完全であ
ると、両外部電極8a,8bがショートし、不良品が発生す
る虞があった。
にあっては、絶縁層14を一層おき毎の内部電極６の端部
に形成する作業が煩雑であり、製造コストが高くなると
いう問題点がある。また、絶縁層14の形成が不完全であ
ると、両外部電極8a,8bがショートし、不良品が発生す
る虞があった。
発明の目的 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、電界誘起歪の不均一による応力集中の発生を防止す
ることが可能であり、特にアクチュエータ等の用途に用
いて好適な、耐久性に優れ、かつ生産性に優れた積層型
セラミック素子の製造方法を提供することを目的として
いる。
り、電界誘起歪の不均一による応力集中の発生を防止す
ることが可能であり、特にアクチュエータ等の用途に用
いて好適な、耐久性に優れ、かつ生産性に優れた積層型
セラミック素子の製造方法を提供することを目的として
いる。
発明の概要 本発明に係る積層型セラミック素子の製造方法は、 電歪効果を有する材料を主成分とする焼成前セラミック
シートの片面に、内部電極と、この内部電極に対して所
定距離離れて位置するブロック層と、内部電極と、この
内部電極に対して所定距離離れて位置するブロック層
と、内部電極とブロック層の間に位置する空所予定部分
とを形成した後、 この焼成前セラミックシートを前記ブロック層が積層方
向に隣合うセラミックシート間ではずれた位置となり、
一層おきのセラミックシート間では同じ位置となるよう
に複数枚積層し、 セラミックシートを焼成するとともに、内部電極を焼き
付け、セラミックシート間の空所予定部分に空所を形成
し、 一層おきのブロック層間に位置する内部電極の端部を積
層方向に外部電極で接続することを特徴としている。
シートの片面に、内部電極と、この内部電極に対して所
定距離離れて位置するブロック層と、内部電極と、この
内部電極に対して所定距離離れて位置するブロック層
と、内部電極とブロック層の間に位置する空所予定部分
とを形成した後、 この焼成前セラミックシートを前記ブロック層が積層方
向に隣合うセラミックシート間ではずれた位置となり、
一層おきのセラミックシート間では同じ位置となるよう
に複数枚積層し、 セラミックシートを焼成するとともに、内部電極を焼き
付け、セラミックシート間の空所予定部分に空所を形成
し、 一層おきのブロック層間に位置する内部電極の端部を積
層方向に外部電極で接続することを特徴としている。
また、本発明に係る積層型セラミック素子の製造方法に
おいては、焼成前セラミックシートとして、 焼成前のセラミックシート同士を150℃以下、200kg/cm2
以下の条件で加圧した場合の引張り剪断強さが焼成前の
セラミックシート自身の引張り強さの10％以下である焼
成前セラミックシートを用いることが好ましい。
おいては、焼成前セラミックシートとして、 焼成前のセラミックシート同士を150℃以下、200kg/cm2
以下の条件で加圧した場合の引張り剪断強さが焼成前の
セラミックシート自身の引張り強さの10％以下である焼
成前セラミックシートを用いることが好ましい。
なお、本発明において電歪効果とは、電界によって歪が
誘起される効果をいい、より具体的には印加電界に比例
した歪を生じる逆圧電効果および／または印加電界の２
乗に比例した歪を生じる狭義の電歪効果のことをいう。
誘起される効果をいい、より具体的には印加電界に比例
した歪を生じる逆圧電効果および／または印加電界の２
乗に比例した歪を生じる狭義の電歪効果のことをいう。
このような本発明に係る積層型セラミック素子の製造方
法にあっては、セラミックシート間に介装される内部電
極の端部に空所を介してブロック層が形成され、このブ
ロック層が内部電極と導通しないことから、このブロッ
ク層を積層方向に一層おき毎に連絡するように外部電極
を設けることで、内部電極の端部を一層おき毎に容易に
接続することが可能である。しかも、本発明ではブロッ
ク層を有するために、外部電極を素子の片側に塗布形成
する際に、この外部電極を構成する材料が内部電極側に
流れ込まず、一対の外部電極が内部電極を介してショー
トすることを有効に防止することができる。さらに、こ
のブロック層と内部電極との間に設けられた空所によっ
て、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止すること
が可能となり、耐久性が向上することから、本発明によ
り製造される積層型セラミック素子は、アクチュエータ
等の用途に好適に用いることができる。また本発明によ
り製造される積層型セラミック素子は、電歪効果を利用
した積層型アクチュエータ等の用途のみならず、電歪効
果以外のたとえば電気光学効果を主目的として電歪効果
をも有するセラミックの積層型素子における電界誘起歪
の不均一による応力集中をも防止する点にも有益であ
る。
法にあっては、セラミックシート間に介装される内部電
極の端部に空所を介してブロック層が形成され、このブ
ロック層が内部電極と導通しないことから、このブロッ
ク層を積層方向に一層おき毎に連絡するように外部電極
を設けることで、内部電極の端部を一層おき毎に容易に
接続することが可能である。しかも、本発明ではブロッ
ク層を有するために、外部電極を素子の片側に塗布形成
する際に、この外部電極を構成する材料が内部電極側に
流れ込まず、一対の外部電極が内部電極を介してショー
トすることを有効に防止することができる。さらに、こ
のブロック層と内部電極との間に設けられた空所によっ
て、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止すること
が可能となり、耐久性が向上することから、本発明によ
り製造される積層型セラミック素子は、アクチュエータ
等の用途に好適に用いることができる。また本発明によ
り製造される積層型セラミック素子は、電歪効果を利用
した積層型アクチュエータ等の用途のみならず、電歪効
果以外のたとえば電気光学効果を主目的として電歪効果
をも有するセラミックの積層型素子における電界誘起歪
の不均一による応力集中をも防止する点にも有益であ
る。
発明の具体的説明 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係る積層型セラミック素子
の縦断面図、第２図は同実施例で用いるセラミックシー
トの斜視図、第３図は本発明の他の実施例に係るセラミ
ックシートの斜視図である。
の縦断面図、第２図は同実施例で用いるセラミックシー
トの斜視図、第３図は本発明の他の実施例に係るセラミ
ックシートの斜視図である。
第１図に示す積層型セラミック素子20は、たとえばプリ
ンタヘッドやＸ−Ｙテーブル等のアクチュエータとして
用いられる素子である。このセラミック素子20は、電歪
効果を有するセラミックシート22と、膜状の内部電極24
とを有し、これらが交互に積層された構造を有してい
る。
ンタヘッドやＸ−Ｙテーブル等のアクチュエータとして
用いられる素子である。このセラミック素子20は、電歪
効果を有するセラミックシート22と、膜状の内部電極24
とを有し、これらが交互に積層された構造を有してい
る。
膜状の内部電極24は、たとえば第２図に示すように、積
層前のセラミックシート22の表面に金属ペーストを塗布
することにより形成される。内部電極24を構成するため
の金属としては、たとえば白金、パラジウム、銀−パラ
ジウム、銀などが例示される。セラミックシート22は、
積層状態で焼成されることから、内部電極24を構成する
ための金属ペーストとしては、セラミックスの焼成温度
で焼付け可能な金属ペーストを選択することが好まし
い。なお、金属ペーストには、焼成後のセラミックシー
ト22と内部電極24との密着強度を向上させるために、ジ
ルコニア粉末、ガラス粉末、本電歪セラミックの仮焼粉
末等を混合させるようにしても良い。
層前のセラミックシート22の表面に金属ペーストを塗布
することにより形成される。内部電極24を構成するため
の金属としては、たとえば白金、パラジウム、銀−パラ
ジウム、銀などが例示される。セラミックシート22は、
積層状態で焼成されることから、内部電極24を構成する
ための金属ペーストとしては、セラミックスの焼成温度
で焼付け可能な金属ペーストを選択することが好まし
い。なお、金属ペーストには、焼成後のセラミックシー
ト22と内部電極24との密着強度を向上させるために、ジ
ルコニア粉末、ガラス粉末、本電歪セラミックの仮焼粉
末等を混合させるようにしても良い。
金属ペーストをセラミックシート22の表面に塗布形成す
る際には、第２図に示すように、内部電極24の周縁の一
端部近傍にペースト非塗布部分である空所予定部分26を
設け、この空所予定部分26によって所定距離ｌだけ離れ
たシート22の一端部表面にブロック層29を形成する。ブ
ロック層29は、内部電極24と同様な金属ペーストを用い
て形成することが経済的であるが、これに限らず、他の
材質、たとえば非導電性材料で形成しても良い。ただ
し、ブロック層29の膜厚は、内部電極24の膜厚と略同一
であることが好ましい。セラミックシートを積層する際
における平坦性を確保するためである。なお、ブロック
層の形状や位置は特に限定されず、たとえば第３図に示
すように、セラミックシート22の一角部表面に形成する
ようにしても良い。この実施例では、ブロック層29は三
角形状となる。この実施例の場合も、内部電極24とブロ
ック層29とは、非導通状態となる。
る際には、第２図に示すように、内部電極24の周縁の一
端部近傍にペースト非塗布部分である空所予定部分26を
設け、この空所予定部分26によって所定距離ｌだけ離れ
たシート22の一端部表面にブロック層29を形成する。ブ
ロック層29は、内部電極24と同様な金属ペーストを用い
て形成することが経済的であるが、これに限らず、他の
材質、たとえば非導電性材料で形成しても良い。ただ
し、ブロック層29の膜厚は、内部電極24の膜厚と略同一
であることが好ましい。セラミックシートを積層する際
における平坦性を確保するためである。なお、ブロック
層の形状や位置は特に限定されず、たとえば第３図に示
すように、セラミックシート22の一角部表面に形成する
ようにしても良い。この実施例では、ブロック層29は三
角形状となる。この実施例の場合も、内部電極24とブロ
ック層29とは、非導通状態となる。
このようなブロック層29および内部電極24の膜厚は、特
に限定されないが、焼成後の膜厚で、好ましくは0.5〜2
0μｍ、さらに好ましくは１〜10μｍである。なお、金
属ペーストの塗布はスクリーン印刷法、ローラー印刷法
等の方法で行なうことができる。
に限定されないが、焼成後の膜厚で、好ましくは0.5〜2
0μｍ、さらに好ましくは１〜10μｍである。なお、金
属ペーストの塗布はスクリーン印刷法、ローラー印刷法
等の方法で行なうことができる。
セラミックシート22は、PbTiO3、PbZrO3、Pb（Mg1/3Nb
2/3）O3、Pb（Ni1/3Nb2/3）O3等を主成分とし、焼成後
に電歪効果を有する材質で構成されてる。積層して焼成
する前のセラミックシート22を製造するには、たとえば
次のようにして行なう。
2/3）O3、Pb（Ni1/3Nb2/3）O3等を主成分とし、焼成後
に電歪効果を有する材質で構成されてる。積層して焼成
する前のセラミックシート22を製造するには、たとえば
次のようにして行なう。
まず、主成分となるセラミックスの仮焼粉末に、水を溶
媒に用いる場合には、ヒドロキシエチルセルロース、メ
チルセルロース、ポリビニルアルコール、ワックス系滑
剤、カルボキシメチルセルロース等の結合剤と、グリセ
リン、ポリアルキルグリコール、ソルビタン酸エステル
類、トリエチレングリコール、ペトリオール、ポリオー
ル等の可塑剤とも加えた後にこれらを混合し、成形前駆
体を作製する。また、エチルアルコール、メチルエチル
ケトン、ベンゼン、トルエン等の有機溶媒を用いる場合
には、前述した仮焼粉末に、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、セ
ルロースアセテート等の結合剤と、ジブチルフタレー
ト、ポリエチレングリコール、グリセリン等の可塑剤と
を加えた後に、これらを混合し、成形前駆体を作製す
る。
媒に用いる場合には、ヒドロキシエチルセルロース、メ
チルセルロース、ポリビニルアルコール、ワックス系滑
剤、カルボキシメチルセルロース等の結合剤と、グリセ
リン、ポリアルキルグリコール、ソルビタン酸エステル
類、トリエチレングリコール、ペトリオール、ポリオー
ル等の可塑剤とも加えた後にこれらを混合し、成形前駆
体を作製する。また、エチルアルコール、メチルエチル
ケトン、ベンゼン、トルエン等の有機溶媒を用いる場合
には、前述した仮焼粉末に、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、セ
ルロースアセテート等の結合剤と、ジブチルフタレー
ト、ポリエチレングリコール、グリセリン等の可塑剤と
を加えた後に、これらを混合し、成形前駆体を作製す
る。
このような成形前駆体を、ドクターブレード法、押出成
形法などの方法により、所望厚さに成形し、乾燥後、所
定の形状に切断すれば、焼成前セラミックシート22が得
られる。焼成前セラミックシート22の膜厚は、特に限定
されないが、好ましくは0.02〜2mm、さらに好ましくは
0.05〜0.5mmである。その後、焼成前セラミックシート2
2の表面に、第２図に示すように内部電極24およびブロ
ック層29を塗布形成するのである。
形法などの方法により、所望厚さに成形し、乾燥後、所
定の形状に切断すれば、焼成前セラミックシート22が得
られる。焼成前セラミックシート22の膜厚は、特に限定
されないが、好ましくは0.02〜2mm、さらに好ましくは
0.05〜0.5mmである。その後、焼成前セラミックシート2
2の表面に、第２図に示すように内部電極24およびブロ
ック層29を塗布形成するのである。
本発明では、焼成前セラミックシート22の成形方法は、
特に限定されないが、好ましくは溶媒として水を用い、
押出成形法によりシートを得る成形方法が好ましい。こ
のような成形方法によれば、結合剤および／または可塑
剤の配合量を減少させることが容易であり、乾燥後に得
られるシート同士の非接着性が向上し、これらを積層し
て焼成する際に、内部電極24とブロック層29との間に形
成された空所予定部分26において、上下のシート22が接
着するのを防止でき、この部分に空所30を形成すること
が容易になる。なお、有機溶媒を用いた押出成形法、ま
たは有機溶媒もしくは水を用いたドクターブレード法に
よっても、結合剤および可塑剤の種類や配合量によって
は、空所30を形成するための非接着性セラミックシート
22を得ることも可能である。
特に限定されないが、好ましくは溶媒として水を用い、
押出成形法によりシートを得る成形方法が好ましい。こ
のような成形方法によれば、結合剤および／または可塑
剤の配合量を減少させることが容易であり、乾燥後に得
られるシート同士の非接着性が向上し、これらを積層し
て焼成する際に、内部電極24とブロック層29との間に形
成された空所予定部分26において、上下のシート22が接
着するのを防止でき、この部分に空所30を形成すること
が容易になる。なお、有機溶媒を用いた押出成形法、ま
たは有機溶媒もしくは水を用いたドクターブレード法に
よっても、結合剤および可塑剤の種類や配合量によって
は、空所30を形成するための非接着性セラミックシート
22を得ることも可能である。
結合剤および可塑剤の種類や量およびセラミックシート
22の乾燥条件は、焼成前セラミックシート22同士を150
℃以下、200kg/cm2以下の条件で加圧した場合に、引張
り剪断接着強さが焼成前セラミックシート22自身の引張
り強さの好ましくは10％以下、特に好ましくは５％以下
となるように選ばれる。
22の乾燥条件は、焼成前セラミックシート22同士を150
℃以下、200kg/cm2以下の条件で加圧した場合に、引張
り剪断接着強さが焼成前セラミックシート22自身の引張
り強さの好ましくは10％以下、特に好ましくは５％以下
となるように選ばれる。
溶媒として水を用い、押出成形法により、焼成前セラミ
ックシート22を成形する際における、結合剤の添加量
は、仮焼粉末を100重量部とした場合には、好ましくは
１〜10重量部、特に好ましくは２〜５重量部である。ま
た、可塑剤の添加量は、好ましくは１〜10重量部、特に
好ましくは２〜５重量部である。
ックシート22を成形する際における、結合剤の添加量
は、仮焼粉末を100重量部とした場合には、好ましくは
１〜10重量部、特に好ましくは２〜５重量部である。ま
た、可塑剤の添加量は、好ましくは１〜10重量部、特に
好ましくは２〜５重量部である。
このようにして成形、乾燥した後、所定の形状に切断し
た焼成前セラミックシート22の片面には、前述したよう
に内部電極24とそれに離間してブロック層29が形成され
る。次に、このように内部電極24およびブロック層29が
形成されたセラミックシート22を、第２図に示す斜視図
でブロック層29が左右交互に位置するように複数枚積層
し、さらに熱プレスにて圧着した後、所定の温度でセラ
ミックシート22を脱脂および焼成すると同時に、内部電
極24を焼き付け、セラミックシート22と内部電極24およ
びブロック層29とを接着する。なお、脱脂に先立って積
層体をさらに所定の大きさに切断しても良いが、焼成後
に切断するようにしても良い。また、ブロック層29を必
ずしも左右交互に配置する必要はなく、積層方向に隣合
うセラミックシート間ではずれた位置となり、一層おき
のセラミックシート間では同じになるように配置すれば
良い。
た焼成前セラミックシート22の片面には、前述したよう
に内部電極24とそれに離間してブロック層29が形成され
る。次に、このように内部電極24およびブロック層29が
形成されたセラミックシート22を、第２図に示す斜視図
でブロック層29が左右交互に位置するように複数枚積層
し、さらに熱プレスにて圧着した後、所定の温度でセラ
ミックシート22を脱脂および焼成すると同時に、内部電
極24を焼き付け、セラミックシート22と内部電極24およ
びブロック層29とを接着する。なお、脱脂に先立って積
層体をさらに所定の大きさに切断しても良いが、焼成後
に切断するようにしても良い。また、ブロック層29を必
ずしも左右交互に配置する必要はなく、積層方向に隣合
うセラミックシート間ではずれた位置となり、一層おき
のセラミックシート間では同じになるように配置すれば
良い。
このようにして積層体を焼成したとしても、内部電極24
とブロック層29との間の空所予定部分26においては、上
下のセラミックシート22相互が接着せず、この部分に空
所30が形成される。
とブロック層29との間の空所予定部分26においては、上
下のセラミックシート22相互が接着せず、この部分に空
所30が形成される。
その後、一層おき毎のブロック層29を積層方向に連絡す
るように、しかもこの一層おきのブロック層29間に位置
す内部電極24の端部を一層おき毎に接続するように一対
の外部電極32,32を形成すれば、積層型セラミック素子2
0が得られる。外部電極32,32としては、特に限定されな
いが、たとえば銀、ハンダ等が用いられる。外部電極32
の形成方法も特に限定されないが、たとえば銀ペースト
を積層方向に沿って塗布後焼付ければ良い。なお外部電
極32の幅は、ブロック層29の幅よりも小さいことが好ま
しい。大きいと、外部電極32を塗布形成する際に、ブロ
ック層以外の部分で外部電極32が内部電極24と接触し、
両外部電極32,32が内部電極24を介してショートする虞
があるからである。
るように、しかもこの一層おきのブロック層29間に位置
す内部電極24の端部を一層おき毎に接続するように一対
の外部電極32,32を形成すれば、積層型セラミック素子2
0が得られる。外部電極32,32としては、特に限定されな
いが、たとえば銀、ハンダ等が用いられる。外部電極32
の形成方法も特に限定されないが、たとえば銀ペースト
を積層方向に沿って塗布後焼付ければ良い。なお外部電
極32の幅は、ブロック層29の幅よりも小さいことが好ま
しい。大きいと、外部電極32を塗布形成する際に、ブロ
ック層以外の部分で外部電極32が内部電極24と接触し、
両外部電極32,32が内部電極24を介してショートする虞
があるからである。
外部電極32にリード線34を接続して電源36から電圧を加
えれば、セラミック素子20の積層方向に電界が印加さ
れ、積層方向に変位し、アクチュエータ等として機能す
ることになる。
えれば、セラミック素子20の積層方向に電界が印加さ
れ、積層方向に変位し、アクチュエータ等として機能す
ることになる。
発明の効果 以上説明してきたように、本発明の製造方法によれば、
セラミックシート間に介装される内部電極の端部に空所
を介してブロック層が形成され、このブロック層が内部
電極と導通しないことから、このブロック層を積層方向
に一層おき毎に連絡するように外部電極を設けること
で、内部電極の端部を一層おき毎に容易に接続すること
が可能である。しかも、本発明の製造方法によれば、ブ
ロック層を有するために、外部電極を素子の片側に塗布
形成する際に、この外部電極を構成する材料が内部電極
側に流れ込まず、一対の外部電極が内部電極を介してシ
ョートすることを有効に防止することができる。さらに
本発明により製造される積層型セラミック素子は、この
ブロック層と内部電極との間に設けられた空所によっ
て、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止すること
が可能になり、耐久性が向上し、アクチュエータ等の用
途に好適に用いられる。また本発明により製造される積
層型セラミック素子は、電歪効果を利用した積層型アク
チュエータ等の用途のみならず、電歪効果以外のたとえ
ば電気光学効果を主目的として電歪効果をも有するセラ
ミックの積層型素子における電界誘起歪の不均一による
応力集中をも防止する点でも有益である。
セラミックシート間に介装される内部電極の端部に空所
を介してブロック層が形成され、このブロック層が内部
電極と導通しないことから、このブロック層を積層方向
に一層おき毎に連絡するように外部電極を設けること
で、内部電極の端部を一層おき毎に容易に接続すること
が可能である。しかも、本発明の製造方法によれば、ブ
ロック層を有するために、外部電極を素子の片側に塗布
形成する際に、この外部電極を構成する材料が内部電極
側に流れ込まず、一対の外部電極が内部電極を介してシ
ョートすることを有効に防止することができる。さらに
本発明により製造される積層型セラミック素子は、この
ブロック層と内部電極との間に設けられた空所によっ
て、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止すること
が可能になり、耐久性が向上し、アクチュエータ等の用
途に好適に用いられる。また本発明により製造される積
層型セラミック素子は、電歪効果を利用した積層型アク
チュエータ等の用途のみならず、電歪効果以外のたとえ
ば電気光学効果を主目的として電歪効果をも有するセラ
ミックの積層型素子における電界誘起歪の不均一による
応力集中をも防止する点でも有益である。
［実施例］ 以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明す
る。
る。
実施例１ PbTiO3、PbZrO3、Pb（Mg1/3Nb2/3）O3、を主成分とする
電歪セラミック材料の仮焼粉末に、水を溶媒として結合
剤であるメチルセルロースと可塑剤であるグリセリンを
加えた後、よく混合し成形前駆体を作製した。この成形
前駆体を押出成形法により、厚さ120μｍのグリーンシ
ートに成形し、乾燥した。これを所定の形状に切断し、
その片面にスクリーン印刷法によって銀−パラジウムペ
ーストを塗布し、第２図に示す様に内部電極24と幅ｌが
0.5mmのペースト非塗布部分である空所定部分26を介し
て分離されたブロック層29とを同時に形成した。印刷塗
布したグリーンシートを100枚積層し、熱プレスにより
圧着した。積層に際しては、ブロック層29が積層方向に
隣あうシート間では左右交互に位置し、一層置きのシー
ト間では同じ位置になる様にした。得られた積層体を50
0℃で脱脂した後、1100℃で焼成した後、一個ずつの素
子に切断した。
電歪セラミック材料の仮焼粉末に、水を溶媒として結合
剤であるメチルセルロースと可塑剤であるグリセリンを
加えた後、よく混合し成形前駆体を作製した。この成形
前駆体を押出成形法により、厚さ120μｍのグリーンシ
ートに成形し、乾燥した。これを所定の形状に切断し、
その片面にスクリーン印刷法によって銀−パラジウムペ
ーストを塗布し、第２図に示す様に内部電極24と幅ｌが
0.5mmのペースト非塗布部分である空所定部分26を介し
て分離されたブロック層29とを同時に形成した。印刷塗
布したグリーンシートを100枚積層し、熱プレスにより
圧着した。積層に際しては、ブロック層29が積層方向に
隣あうシート間では左右交互に位置し、一層置きのシー
ト間では同じ位置になる様にした。得られた積層体を50
0℃で脱脂した後、1100℃で焼成した後、一個ずつの素
子に切断した。
かくして得られた積層型焼結体の断面を走査型電子顕微
鏡で観察したところ、内部電極24およびブロック層29の
膜厚は２〜３μｍであり、内部電極24とブロック層29の
隙間に高さ２〜３μｍの空所30が形成されていることを
確認した。
鏡で観察したところ、内部電極24およびブロック層29の
膜厚は２〜３μｍであり、内部電極24とブロック層29の
隙間に高さ２〜３μｍの空所30が形成されていることを
確認した。
次に、第２図に示す様に外部電極32,32を銀ペーストを
塗布焼付けることにより形成し、一層おきのブロック層
間に位置する内部電極24の端部を積層方向に電気的に接
続した。さらに、外部電極にリード線をハンダ付けによ
り取付け、このリード線を介して所定の直流電圧を印加
することにより分極処理を施し、第１図に示す様な積層
型セラミック素子20とした。
塗布焼付けることにより形成し、一層おきのブロック層
間に位置する内部電極24の端部を積層方向に電気的に接
続した。さらに、外部電極にリード線をハンダ付けによ
り取付け、このリード線を介して所定の直流電圧を印加
することにより分極処理を施し、第１図に示す様な積層
型セラミック素子20とした。
この積層型セラミック素子の寸法は、縦×横×高さ＝5m
m×5mm×10mmであり、これに100Vの直流電圧を印加した
ところ、10μｍの変位を示した。さらに、この素子に最
高電圧100V、周波数1kHzの正弦波電圧パルスを連続的に
印加して素子の寿命試験を行なったところ、電圧パルス
を約１億回印加した後も、変位量の低下はなく、素子の
破壊も認められなかった。これに対し、第４図のごとき
従来型の積層素子は、同様の寿命試験において、１万回
前後の電圧パルスを印加したところで、素子の破壊が認
められた。
m×5mm×10mmであり、これに100Vの直流電圧を印加した
ところ、10μｍの変位を示した。さらに、この素子に最
高電圧100V、周波数1kHzの正弦波電圧パルスを連続的に
印加して素子の寿命試験を行なったところ、電圧パルス
を約１億回印加した後も、変位量の低下はなく、素子の
破壊も認められなかった。これに対し、第４図のごとき
従来型の積層素子は、同様の寿命試験において、１万回
前後の電圧パルスを印加したところで、素子の破壊が認
められた。
したがって、本発明による積層型セラミック素子は、第
４図のごとき積層型セラミック素子と比較した場合に
は、内部電極とブロック層との間に設けられた空所によ
って、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止するこ
とができるため、耐久性が大幅に優れるという特徴を有
している。また、第５図のごとき積層型セラミック素子
と比較した場合には、絶縁層を一層おき毎に内部電極の
端部に形成するといった作業を全く必要とせず、かつ絶
縁層形成の不備による不良品の発生といった問題を回避
できるため、簡便でかつ高い歩留まりで生産が可能であ
るという特徴を有している。
４図のごとき積層型セラミック素子と比較した場合に
は、内部電極とブロック層との間に設けられた空所によ
って、電界誘起歪の不均一による応力集中を防止するこ
とができるため、耐久性が大幅に優れるという特徴を有
している。また、第５図のごとき積層型セラミック素子
と比較した場合には、絶縁層を一層おき毎に内部電極の
端部に形成するといった作業を全く必要とせず、かつ絶
縁層形成の不備による不良品の発生といった問題を回避
できるため、簡便でかつ高い歩留まりで生産が可能であ
るという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る積層型セラミック素子
の縦断面図、第２図は同実施例で用いるセラミックシー
トの斜視図、第３図は本発明の他の実施例に係るセラミ
ックシートの斜視図、第4,5図は従来例に係る積層型セ
ラミック素子の断面図であり、（Ａ）は縦断面図、
（Ｂ）は横断面図である。 20……積層型セラミック素子 22……セラミックシート、24……内部電極 26……空所予定部分、29……ブロック層 30……空所、32……外部電極
の縦断面図、第２図は同実施例で用いるセラミックシー
トの斜視図、第３図は本発明の他の実施例に係るセラミ
ックシートの斜視図、第4,5図は従来例に係る積層型セ
ラミック素子の断面図であり、（Ａ）は縦断面図、
（Ｂ）は横断面図である。 20……積層型セラミック素子 22……セラミックシート、24……内部電極 26……空所予定部分、29……ブロック層 30……空所、32……外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ３２Ｂ 18/00 7148−4Ｆ
Claims (2)
- 【請求項１】電歪効果を有する材料を主成分とする焼成
前セラミックシートの片面に、内部電極と、この内部電
極に対して所定距離離れて位置するブロック層と、内部
電極とブロック層の間に位置する空所予定部分とを形成
した後、 この焼成前セラミックシートを前記ブロック層が積層方
向に隣合うセラミックシート間ではずれた位置となり、
一層おきのセラミックシート間では同じ位置となるよう
に複数枚積層し、 セラミックシートを焼成するとともに、内部電極を焼き
付け、セラミックシート間の空所予定部分に空所を形成
し、 一層おきのブロック層間に位置する内部電極の端部を積
層方向に外部電極と接続することを特徴とする積層型セ
ラミック素子の製造方法。 - 【請求項２】焼成前のセラミックシートが、焼成前のセ
ラミックシート同士を150℃以下、200kg/cm2以下の条件
で加圧した場合の引張り剪断強さが焼成前のセラミック
シート自身の引張り強さの10％以下である請求項１に記
載の積層型セラミック素子の製造方法。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8929089A JPH0671103B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 積層型セラミック素子の製造方法 |
| AT90106546T ATE115772T1 (de) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Geschichtete keramikanordnung und verfahren zu deren herstellung. |
| EP90106546A EP0391419B1 (en) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Laminated ceramic device and method of manufacturing the same |
| DE69014954T DE69014954T2 (de) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Geschichtete Keramikanordnung und Verfahren zu deren Herstellung. |
| CA002013903A CA2013903A1 (en) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Laminated ceramic device and method of manufacturing the same |
| DE69031839T DE69031839T2 (de) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Geschichtete Keramikanordnung und Verfahren zur deren Herstellung |
| MYPI90000552A MY105668A (en) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Laminated ceramic device and method of manufacturing the same. |
| EP93117612A EP0584842B1 (en) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Laminated ceramic device and method of manufacturing the same |
| AT93117612T ATE161362T1 (de) | 1989-04-07 | 1990-04-05 | Geschichtete keramikanordnung und verfahren zur deren herstellung |
| CN93106879A CN1026740C (zh) | 1989-04-07 | 1990-04-07 | 叠层型陶瓷元件的制造方法 |
| KR1019900004773A KR0172602B1 (ko) | 1989-04-07 | 1990-04-07 | 적층형 세라믹소자 및 그 제조방법 |
| CN90102677A CN1023273C (zh) | 1989-04-07 | 1990-04-07 | 叠层型陶瓷元件及其制造方法 |
| US08/416,537 US5614044A (en) | 1989-04-07 | 1995-04-03 | Method of manufacturing a laminated ceramic device |
| HK56596A HK56596A (en) | 1989-04-07 | 1996-03-28 | Laminated ceramic device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8929089A JPH0671103B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 積層型セラミック素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267977A JPH02267977A (ja) | 1990-11-01 |
| JPH0671103B2 true JPH0671103B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=13966565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8929089A Expired - Lifetime JPH0671103B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 積層型セラミック素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671103B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW432731B (en) | 1998-12-01 | 2001-05-01 | Murata Manufacturing Co | Multilayer piezoelectric part |
| JP2002231558A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層セラミックコンデンサ |
| JP2007157849A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Denso Corp | 積層型圧電素子の製造方法 |
| JP5211553B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2013-06-12 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | アクチュエータ素子、及びアクチュエータ素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146366U (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 電歪積層体 |
| JPS63151087A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 積層型圧電体 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP8929089A patent/JPH0671103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02267977A (ja) | 1990-11-01 |
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