JPH0677555A - 積層型圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型圧電素子の製造コストを抑えることが
でき、それほど厳しいグリーンシートの管理が必要でな
い積層型圧電素子の製造方法を提供する。 【構成】 グリーンシートを焼成して、セラミックシー
トを形成する。そして、セラミックシートを研磨し、セ
ラミックシートの両主面にそれぞれ電極を形成する。さ
らに、セラミックシートの一方主面にガラス層を形成
し、ガラス層によって、複数のセラミックシートを接着
して、積層体を形成する。そして、複数のセラミックシ
ートを分極処理する。なお、積層体を形成する工程にお
いて、複数のセラミックシートに荷重を掛けて複数のセ
ラミックシートを圧着するのが好ましい。また、ガラス
層の厚みを１μｍ以下とするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は積層型圧電素子の製造
方法に関し、特にたとえば、積層型圧電アクチュエータ
や、圧電発振子，圧電フィルタなどの２次以上の高次の
振動モードを利用した積層圧電共振素子などの積層型圧
電素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内部に電極を有する積層型圧電ア
クチュエータや積層圧電共振素子などの積層型圧電素子
を製造するには、図８に示すように、まずグリーンシー
トを成形し、そのグリーンシートを所定の大きさ，形状
の複数枚に打ち抜いて、さらに打ち抜いたグリーンシー
トにＰｔペーストなどの内部電極を印刷していた。その
後、グリーンシートを重ねて圧着焼成し、焼成物を得て
いた。この焼成物を所定の厚みに研磨したのちに、外部
電極を形成し、分極処理を行って、積層型圧電素子を製
造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層型圧電素子の製造方法では、内部電極の印刷の後で
セラミックシートなどが焼成されるので、内部電極の電
極材料として、Ｐｔなどの高融点の金属を用いる必要が
あり、積層型圧電素子の製造コストが高くなるという問
題点があった。

【０００４】また、内部電極の厚み方向に対する位置精
度が、グリーンシートの厚みのばらつきによって悪化し
てしまう。そのため、グリーンシートの製造に高度な管
理が必要であるという問題点もあった。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、積
層型圧電素子の製造コストを抑えることができ、それほ
ど厳しいグリーンシートの管理が必要でない積層型圧電
素子の製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、グリーンシ
ートを焼成して、セラミックシートを形成する工程と、
セラミックシートを研磨する工程と、セラミックシート
の両主面にそれぞれ電極を形成する工程と、セラミック
シートの一方主面にガラス層を形成する工程と、ガラス
層によって、複数のセラミックシートを接着して、積層
体を形成する工程と、複数のセラミックシートを分極処
理する工程とを含む、積層型圧電素子の製造方法であ
る。

【０００７】なお、ガラス層の厚みを１０μｍ以下とす
るのが好ましい。

【０００８】

【作用】セラミックシートを焼成したのちに、内部電極
を印刷するため、Ｐｔなどの高価な内部電極材料を用い
る必要がなくなる。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、セラミックシートを
積層する前に研磨をすることから、それほど厳しいグリ
ーンシートの管理が必要でなくなる。また、Ｐｔなどの
高価な内部電極材料を用いる必要がなくなるため、積層
型圧電素子の製造コストを抑えることが可能となる。そ
して、従来の単板セラミックスの製造設備をわずかに変
更するだけで、容易に積層型圧電素子を製造することが
できる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明にかかる積層型圧電素子の製
造方法を示すフロー図である。まず、積層型圧電アクチ
ュエータの製造方法について述べる。

【００１２】まずグリーンシートを成形し、そのグリー
ンシートを所定の大きさ，形状の複数枚に打ち抜く。そ
して、これらのグリーンシートを焼成し、得られたセラ
ミックシートを研磨する。さらに、研磨したセラミック
シートの両主面に電極を形成する。セラミックシートの
一方主面に、有機溶剤などを用いて、ペースト状にした
ガラスを塗布したのち、ペースト中のバインダを脱脂
し、ガラス層を形成する。

【００１３】セラミックシートのガラス層面と、別のセ
ラミックシートのガラス層未形成面とを重ねて、５００
〜８００℃で熱処理して接着し、積層体を得た。なお、
セラミックシートを接着するときに両端に位置するセラ
ミックシートの一方については、ガラス層は形成されな
い。それから、セラミックシートに高電圧を印加して分
極処理を行って、圧電性を与え、積層型圧電素子が製造
される。

【００１４】なお、セラミックシートの両主面に形成さ
れる電極は、セラミックシートに分極処理を行う際に、
セラミックシートの両主面に電気的接続を与えるための
ものである。しかし、ガラス層の厚みが１０μｍを超え
ると、セラミックシートの両主面にあらかじめ電極を形
成しても、セラミックシートをガラス層によって接着し
たのちに、セラミックシートの両主面の電気的接続をと
るのが困難になる。そのため、ガラス層の厚みを１０μ
ｍ以下とするのが好ましい。

【００１５】図２はこの発明によって製造された積層型
圧電アクチュエータの一例を示す斜視図解図であり、図
３は図２の要部図解図である。なお、この積層型圧電ア
クチュエータ１０は、縦効果を利用した積層型圧電アク
チュエータである。

【００１６】積層型圧電アクチュエータ１０は、たとえ
ば１２枚のセラミックシート１２を含む。隣合うセラミ
ックシート１２の間には、特に図３に示すように、電極
１４ａ，ガラス層１６および電極１４ｂが、この順に１
枚ずつ形成される。両端のセラミックシート１２の外側
の主面にも、電極１４ｃがそれぞれ形成される。また、
それらのセラミックシート１２は、図２の矢印Ａおよび
矢印Ｂに示すように、積層順に見て交互に逆向きにかつ
それらの厚み方向にそれぞれ分極処理されている。さら
に、それらの電極１４ａ，１４ｂおよび１４ｃは、積層
順に見て交互にリード線１８ａおよびリード線１８ｂに
接続される。そして、リード線１８ａは、電源のたとえ
ば（＋）極に接続され、リード線１８ｂは、電源のたと
えば（−）極に接続される。

【００１７】したがって、この積層型圧電アクチュエー
タ１０は、リード線１８ａおよび１８ｂに電圧を印加す
ると、図２の矢印Ｃおよび矢印Ｄに示すように、その積
層方向に伸びる。

【００１８】従来の方法では、厳しいグリーンシートの
管理が必要であったが、この実施例によれば、セラミッ
クシートを積層する前に研磨をすることから、それほど
厳しいグリーンシートの管理が必要でなくなる。また、
この実施例によれば、セラミックシートを焼成後に内部
電極を印刷するため、Ｐｔなどの高価な内部電極材料を
用いる必要がなくなり、積層型圧電素子の製造コストを
抑えることが可能となる。

【００１９】図４はこの発明によって製造された積層型
圧電アクチュエータの他の例を示す斜視図解図であり、
図５は図４の要部図解図である。なお、この積層型圧電
アクチュエータ２０は、横効果を利用した積層型圧電ア
クチュエータである。

【００２０】積層型圧電アクチュエータ２０は、たとえ
ば２枚のセラミックシート２２を含む。セラミックシー
ト２２の間には、特に図５に示すように、電極２４ａ，
ガラス層２６および電極２４ｂが、この順に１枚ずつ形
成される。それらのセラミックシート２２の外側の主面
にも、電極２４ｃがそれぞれ形成される。また、それら
のセラミックシート２２は、図４の矢印Ｅに示すよう
に、セラミックシート２２の同じ厚み方向にそれぞれ分
極処理されている。セラミックシート２２の間に形成さ
れる電極２４ａおよび２４ｂは、リード線２８ａに接続
される。また、外側の２つの電極２４ｃは、リード線２
８ｂに接続される。そして、リード線２８ａは、電源の
たとえば（＋）極に接続され、リード線２８ｂは、電源
のたとえば（−）極に接続される。

【００２１】したがって、この積層型圧電アクチュエー
タ２０は、リード線２８ａ，２８ｂに電圧を印加する
と、図４の矢印Ｆに示すように反り、湾曲する。

【００２２】この実施例のように、縦効果を利用した積
層型圧電アクチュエータのみならず、横効果を利用した
積層型圧電アクチュエータにも、この発明を適用するこ
とができる。

【００２３】次に、高調波エネルギ閉じ込め型積層共振
子の製造方法について述べる。

【００２４】積層型圧電アクチュエータを製造する場合
と同様に、目的の積層体を得る。なお、この積層体の外
側の主面には、電極が形成されていない。そして、この
積層体の外側の主面に、エネルギ閉じ込め型の外部電極
を形成し、分極処理を行って、高調波エネルギ閉じ込め
型積層共振子を製造する。

【００２５】図６はこの発明によって製造された２次高
調波エネルギ閉じ込め型積層共振子を示す斜視図解図で
あり、図７は図６の要部図解図である。

【００２６】２次高調波エネルギ閉じ込め型積層共振子
３０は、たとえば２枚のセラミックシート３２を含む。
セラミックシート３２の間には、内部電極３４ａ，ガラ
ス層３６および内部電極３４ｂが、この順に１枚ずつ形
成される。セラミックシート３２の外側の主面には、そ
れぞれ外部電極３８が形成される。外部電極３８は、セ
ラミックシート３２の主面の中央に形成される円形の振
動電極４０と、振動電極４０からセラミックシート３２
の端部に延びるＴ字形の引出電極４２とを含む。また、
セラミックシート３２は、それぞれ厚み方向に分極処理
されている。

【００２７】この実施例のように、積層型圧電アクチュ
エータのみならず、高調波エネルギ閉じ込め型積層共振
子にも、この発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる積層型圧電素子の製造方法を
示すフロー図である。

【図２】この発明によって製造された積層型圧電アクチ
ュエータの一例を示す斜視図解図である。

【図３】図２の要部図解図である。

【図４】この発明によって製造された積層型圧電アクチ
ュエータの他の例を示す斜視図解図である。

【図５】図４の要部図解図である。

【図６】この発明によって製造された２次高調波エネル
ギ閉じ込め型積層共振子を示す斜視図解図である。

【図７】図６の要部図解図である。

【図８】従来の積層型圧電素子の製造方法を示すフロー
図である。

【符号の説明】

１０，２０ 積層型圧電アクチュエータ １２，２２，３２ セラミックシート １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 電
極 １６，２６，３６ ガラス層 ３０ ２次高調波エネルギ閉じ込め型積層共振子 ３４ａ，３４ｂ 内部電極 ３８ 外部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グリーンシートを焼成して、セラミック
   シートを形成する工程、 前記セラミックシートを研磨する工程、 前記セラミックシートの両主面にそれぞれ電極を形成す
   る工程、 前記セラミックシートの一方主面にガラス層を形成する
   工程、 前記ガラス層によって、複数の前記セラミックシートを
   接着して、積層体を形成する工程、および前記複数のセ
   ラミックシートを分極処理する工程を含む、積層型圧電
   素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ガラス層の厚みを１０μｍ以下とす
   る、請求項１の積層型圧電素子の製造方法。