JPH08222777A - 圧電素子およびその製造方法 - Google Patents
圧電素子およびその製造方法Info
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- JPH08222777A JPH08222777A JP2568695A JP2568695A JPH08222777A JP H08222777 A JPH08222777 A JP H08222777A JP 2568695 A JP2568695 A JP 2568695A JP 2568695 A JP2568695 A JP 2568695A JP H08222777 A JPH08222777 A JP H08222777A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 積層グリーンシートの接合部において電極導
通不良などの欠陥を確実に防止できる圧電素子およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 圧電素子２０は、電圧印加によって伸縮する
圧電活性部２１と、圧電活性部２１を両側から保持する
基板部３０と、圧電活性部２１の内部電極２３、２４と
電気的に接続された外部電極３２、３３などで構成され
る。圧電活性部２１は、ＰＺＴシートが多数積層されて
構成され、各層間に内部電極２３、２４、２４ａが交互
に形成される。こうした圧電活性部２１および基板部３
０は互いに密着した後、焼成によって硬化し一体化す
る。圧電素子２０の厚さ方向から見て、圧電層となるＰ
ＺＴシートの両側にある内部電極２３、２４、２４ａ同
士が重なり合う領域と重ならない領域２５が形成され、
重ならない領域２５は基板部３０の端部３０ａから外れ
ている。
通不良などの欠陥を確実に防止できる圧電素子およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 圧電素子２０は、電圧印加によって伸縮する
圧電活性部２１と、圧電活性部２１を両側から保持する
基板部３０と、圧電活性部２１の内部電極２３、２４と
電気的に接続された外部電極３２、３３などで構成され
る。圧電活性部２１は、ＰＺＴシートが多数積層されて
構成され、各層間に内部電極２３、２４、２４ａが交互
に形成される。こうした圧電活性部２１および基板部３
０は互いに密着した後、焼成によって硬化し一体化す
る。圧電素子２０の厚さ方向から見て、圧電層となるＰ
ＺＴシートの両側にある内部電極２３、２４、２４ａ同
士が重なり合う領域と重ならない領域２５が形成され、
重ならない領域２５は基板部３０の端部３０ａから外れ
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック粉末をバイ
ンダで混練して成るグリーンシートを積層し焼結して得
られる圧電素子およびその製造方法に関する。
ンダで混練して成るグリーンシートを積層し焼結して得
られる圧電素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、積層セラミック製品を製造する場
合、たとえばＰＺＴ０（チタン酸ジルコン酸鉛）などの
セラミック材料から成るグリーンシートを金型などを用
いて所定寸法に裁断した後、たとえばＡｇ−Ｐｄ（銀−
パラジウム）などから成る電極ペーストをスクリーン印
刷でグリーンシート上に塗布する。その際、スクリーン
マスクとして正電極および負電極の２種類のパターンを
使用する。さらに、正電極のグリーンシートと負電極の
グリーンシートを交互に積層してプレスした後、焼成す
ることによって内部電極を有する積層セラミックが得ら
れる。その後、内部電極と接続するための外部電極付け
が行われる。
合、たとえばＰＺＴ０（チタン酸ジルコン酸鉛）などの
セラミック材料から成るグリーンシートを金型などを用
いて所定寸法に裁断した後、たとえばＡｇ−Ｐｄ（銀−
パラジウム）などから成る電極ペーストをスクリーン印
刷でグリーンシート上に塗布する。その際、スクリーン
マスクとして正電極および負電極の２種類のパターンを
使用する。さらに、正電極のグリーンシートと負電極の
グリーンシートを交互に積層してプレスした後、焼成す
ることによって内部電極を有する積層セラミックが得ら
れる。その後、内部電極と接続するための外部電極付け
が行われる。
【０００３】図７は、積層セラミック製品の一例を示す
分解斜視図である。この積層セラミック製品は圧電素子
を切り出す前の中間製品であり、ＰＺＴシートが多数積
層され、各層間に内部電極が形成された圧電活性部１
と、同様にＰＺＴシートが多数積層された２枚の基板部
２とが互いに密着して構成され、その後焼成することに
よって硬化したセラミック製品になる。なお、基板部２
の中央付近には、貫通した窓３が予め形成されている。
分解斜視図である。この積層セラミック製品は圧電素子
を切り出す前の中間製品であり、ＰＺＴシートが多数積
層され、各層間に内部電極が形成された圧電活性部１
と、同様にＰＺＴシートが多数積層された２枚の基板部
２とが互いに密着して構成され、その後焼成することに
よって硬化したセラミック製品になる。なお、基板部２
の中央付近には、貫通した窓３が予め形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図８（ａ）は、図７に
示す積層セラミック製品の分解断面図である。このよう
な積層セラミック製品において、圧電活性部１の内部電
極として正電極４および負電極５の２種類の電極パター
ンが形成され、それぞれ両端面に引き出されている。両
電極間に電圧を印加すると電極が重なり合う領域におい
て厚さ方向の電界が発生して圧電動作を行う。
示す積層セラミック製品の分解断面図である。このよう
な積層セラミック製品において、圧電活性部１の内部電
極として正電極４および負電極５の２種類の電極パター
ンが形成され、それぞれ両端面に引き出されている。両
電極間に電圧を印加すると電極が重なり合う領域におい
て厚さ方向の電界が発生して圧電動作を行う。
【０００５】電極パターンは、正電極４および負電極５
同士が短絡しないように一定の間隙が形成される。ま
た、内部電極自体はかなり薄いものであるが、多数積層
されると内部電極同士が重なり合う領域と重ならない領
域とでは素子全体の厚さが異なってくる。そこで、圧電
動作に寄与しない領域にもダミー電極５ａを形成して、
厚さ変動を出来るだけ抑えている。
同士が短絡しないように一定の間隙が形成される。ま
た、内部電極自体はかなり薄いものであるが、多数積層
されると内部電極同士が重なり合う領域と重ならない領
域とでは素子全体の厚さが異なってくる。そこで、圧電
動作に寄与しない領域にもダミー電極５ａを形成して、
厚さ変動を出来るだけ抑えている。
【０００６】しかしながら、短絡防止のため一定の間隙
が形成された領域、すなわち内部電極４、５、５ａ同士
が重ならない領域６、７では、電極数が少ない分厚さが
不足するため、凹みや肩だれが生じてしまう。
が形成された領域、すなわち内部電極４、５、５ａ同士
が重ならない領域６、７では、電極数が少ない分厚さが
不足するため、凹みや肩だれが生じてしまう。
【０００７】図８（ｂ）は、圧電活性部１と基板部２と
が接合した状態を示す断面図である。基板部２の端部２
ａが領域６、７に位置しているため、接合部において凹
みや肩だれに起因するくびれや引き込み等の形状欠陥１
０が発生している。そのため、図８（ｃ）に示すよう
に、蒸着やスパッタリング等を利用して圧電活性部１と
基板部２の表面に外部電極１１を形成した場合、形状欠
陥１０の部分で導通不良が生じてしまう。そのため圧電
素子の製造歩溜りが低い原因になっている。
が接合した状態を示す断面図である。基板部２の端部２
ａが領域６、７に位置しているため、接合部において凹
みや肩だれに起因するくびれや引き込み等の形状欠陥１
０が発生している。そのため、図８（ｃ）に示すよう
に、蒸着やスパッタリング等を利用して圧電活性部１と
基板部２の表面に外部電極１１を形成した場合、形状欠
陥１０の部分で導通不良が生じてしまう。そのため圧電
素子の製造歩溜りが低い原因になっている。
【０００８】本発明の目的は、積層グリーンシートの接
合部において電極導通不良などの欠陥を確実に防止でき
る圧電素子およびその製造方法を提供することである。
合部において電極導通不良などの欠陥を確実に防止でき
る圧電素子およびその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電性材料か
ら成る圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電活性
部と、圧電活性部の表面に部分的に接合した基板部と、
基板部および圧電活性部の表面に形成され、圧電活性部
の端面において内部電極と接続した外部電極とを有する
圧電素子において、圧電素子の厚さ方向から見て、圧電
層の両側にある内部電極同士が重なり合う領域と重なら
ない領域が形成され、重ならない領域が基板部の端部か
ら外れていることを特徴とする圧電素子である。 また本発明は、複数のグリーンシートを積層した後、窓
部を打ち抜いて基板部用積層グリーンシートを用意する
工程と、グリーンシートの表面に電極ペーストを印刷し
て、第１電極パターンを有する第１グリーンシートおよ
び第２電極パターンを有する第２グリーンシートを用意
し、それぞれ交互に積層して圧電活性部用積層グリーン
シートを用意する工程と、圧電活性部用積層グリーンシ
ートに基板部用積層グリーンシートを接合した後、焼成
する工程と、焼成で得られた積層セラミックを所定形状
に切断した後、外部電極を形成する工程とを有する圧電
素子の製造方法であって、圧電素子の厚さ方向から見
て、第１電極パターンと第２電極パターンとが重ならな
い領域が窓部の端部から外れるように電極を形成するこ
とを特徴とする圧電素子の製造方法である。
ら成る圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電活性
部と、圧電活性部の表面に部分的に接合した基板部と、
基板部および圧電活性部の表面に形成され、圧電活性部
の端面において内部電極と接続した外部電極とを有する
圧電素子において、圧電素子の厚さ方向から見て、圧電
層の両側にある内部電極同士が重なり合う領域と重なら
ない領域が形成され、重ならない領域が基板部の端部か
ら外れていることを特徴とする圧電素子である。 また本発明は、複数のグリーンシートを積層した後、窓
部を打ち抜いて基板部用積層グリーンシートを用意する
工程と、グリーンシートの表面に電極ペーストを印刷し
て、第１電極パターンを有する第１グリーンシートおよ
び第２電極パターンを有する第２グリーンシートを用意
し、それぞれ交互に積層して圧電活性部用積層グリーン
シートを用意する工程と、圧電活性部用積層グリーンシ
ートに基板部用積層グリーンシートを接合した後、焼成
する工程と、焼成で得られた積層セラミックを所定形状
に切断した後、外部電極を形成する工程とを有する圧電
素子の製造方法であって、圧電素子の厚さ方向から見
て、第１電極パターンと第２電極パターンとが重ならな
い領域が窓部の端部から外れるように電極を形成するこ
とを特徴とする圧電素子の製造方法である。
【００１０】
【作用】本発明に従えば、圧電素子の厚さ方向から見
て、圧電層の両側にある内部電極同士が重ならない領域
が基板部の端部から外れていることによって、圧電活性
部と基板部との接合部に引き込み等の形状欠陥が解消さ
れる。したがって、表面に外部電極を形成した場合、接
合部での電極導通が確実に実現し、導通不良等の欠陥を
防止できる。
て、圧電層の両側にある内部電極同士が重ならない領域
が基板部の端部から外れていることによって、圧電活性
部と基板部との接合部に引き込み等の形状欠陥が解消さ
れる。したがって、表面に外部電極を形成した場合、接
合部での電極導通が確実に実現し、導通不良等の欠陥を
防止できる。
【００１１】また本発明の製法に従えば、圧電素子の厚
さ方向から見て、第１電極パターンと第２電極パターン
とが重ならない領域が窓部の端部から外れるように電極
を形成することによって、圧電活性部と基板部との接合
部に引き込み等の形状欠陥が発生しなくなる。したがっ
て、焼成後の外部電極付けにおいて電極導通不良が解消
されるため、高信頼性の圧電素子が得られる。
さ方向から見て、第１電極パターンと第２電極パターン
とが重ならない領域が窓部の端部から外れるように電極
を形成することによって、圧電活性部と基板部との接合
部に引き込み等の形状欠陥が発生しなくなる。したがっ
て、焼成後の外部電極付けにおいて電極導通不良が解消
されるため、高信頼性の圧電素子が得られる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る圧電素子を
示す構成図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は内部電極の種
々の配置例を示す。図２は、図１（ａ）に示す圧電素子
の斜視図である。圧電素子２０は、電圧印加によって伸
縮する圧電活性部２１と、圧電活性部２１を両側から保
持する基板部３０と、圧電活性部２１の内部電極２３、
２４と電気的に接続された外部電極３２、３３などで構
成される。
示す構成図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は内部電極の種
々の配置例を示す。図２は、図１（ａ）に示す圧電素子
の斜視図である。圧電素子２０は、電圧印加によって伸
縮する圧電活性部２１と、圧電活性部２１を両側から保
持する基板部３０と、圧電活性部２１の内部電極２３、
２４と電気的に接続された外部電極３２、３３などで構
成される。
【００１３】圧電活性部２１は、ＰＺＴシートが多数積
層されて構成され、各層間に内部電極２３、２４が交互
に形成される。また、内部電極２３、２４と同一面内に
必要に応じて圧電動作に関与しないダミーの内部電極２
３ａ、２４ａが形成され、素子全体の厚さ均一化が図ら
れる。
層されて構成され、各層間に内部電極２３、２４が交互
に形成される。また、内部電極２３、２４と同一面内に
必要に応じて圧電動作に関与しないダミーの内部電極２
３ａ、２４ａが形成され、素子全体の厚さ均一化が図ら
れる。
【００１４】基板部３０は、同様にＰＺＴシートが多数
積層されて構成される。こうした圧電活性部２１および
基板部３０は互いに密着した後、焼成によって硬化し一
体化する。その後、蒸着やスパッタリングを用いて、圧
電活性部２１および基板部３０の表面および端面に外部
電極３２、３３を形成している。圧電活性部２１の先側
端面（図１、図２の左方）には内部電極２４が露出して
おり、外部電極３２と接続している。また、圧電活性部
２１の後側端面（図１、図２の右方）には内部電極２３
が露出しており、外部電極３３と接続される。
積層されて構成される。こうした圧電活性部２１および
基板部３０は互いに密着した後、焼成によって硬化し一
体化する。その後、蒸着やスパッタリングを用いて、圧
電活性部２１および基板部３０の表面および端面に外部
電極３２、３３を形成している。圧電活性部２１の先側
端面（図１、図２の左方）には内部電極２４が露出して
おり、外部電極３２と接続している。また、圧電活性部
２１の後側端面（図１、図２の右方）には内部電極２３
が露出しており、外部電極３３と接続される。
【００１５】次に圧電素子２０の動作について説明す
る。外部電極３２、３３に電圧を印加すると、内部電極
２３と内部電極２４との間に電界が発生し、圧電活性部
２１のＰＺＴ層は厚さ方向に分極し、圧電効果によって
応力が発生する。応力は圧電活性部２１に厚さ方向の縦
ひずみを発生させ、さらにポアソン比に応じた横ひずみ
を圧電素子２０の長手方向に発生する。そこで、圧電素
子２０の後側を固定すると、先端が印加電圧に応じて直
線変位することになる。こうして電気信号を機械的変位
に変換する圧電素子２０が得られる。
る。外部電極３２、３３に電圧を印加すると、内部電極
２３と内部電極２４との間に電界が発生し、圧電活性部
２１のＰＺＴ層は厚さ方向に分極し、圧電効果によって
応力が発生する。応力は圧電活性部２１に厚さ方向の縦
ひずみを発生させ、さらにポアソン比に応じた横ひずみ
を圧電素子２０の長手方向に発生する。そこで、圧電素
子２０の後側を固定すると、先端が印加電圧に応じて直
線変位することになる。こうして電気信号を機械的変位
に変換する圧電素子２０が得られる。
【００１６】まず図１（ａ）において、圧電素子２０の
厚さ方向から見て、圧電層となるＰＺＴシートの両側に
ある内部電極２３、２４、２４ａ同士が重なり合う領域
と重ならない領域２５が形成される。重ならない領域２
５は、図８に示す従来のものと比べて両端部寄りに形成
され、基板部３０の端部３０ａから外れている。
厚さ方向から見て、圧電層となるＰＺＴシートの両側に
ある内部電極２３、２４、２４ａ同士が重なり合う領域
と重ならない領域２５が形成される。重ならない領域２
５は、図８に示す従来のものと比べて両端部寄りに形成
され、基板部３０の端部３０ａから外れている。
【００１７】また図１（ｂ）において、圧電素子２０の
厚さ方向から見て、内部電極２３、２４、２４ａが重な
らない領域２５は、図８に示す従来のものと比べて内側
寄りに形成され、基板部３０の端部３０ａから外れてい
る。
厚さ方向から見て、内部電極２３、２４、２４ａが重な
らない領域２５は、図８に示す従来のものと比べて内側
寄りに形成され、基板部３０の端部３０ａから外れてい
る。
【００１８】また図１（ｃ）および図１（ｄ）におい
て、圧電素子２０の厚さ方向から見て、内部電極２３、
２４、２４ａが重ならない領域２５のうち一方は内側寄
りに形成され、他方は端部寄りに形成され、両方の領域
２５ともに基板部３０の端部３０ａから外れている。
て、圧電素子２０の厚さ方向から見て、内部電極２３、
２４、２４ａが重ならない領域２５のうち一方は内側寄
りに形成され、他方は端部寄りに形成され、両方の領域
２５ともに基板部３０の端部３０ａから外れている。
【００１９】こうして内部電極同士が重ならない領域２
５で生ずる凹みや肩だれの影響が端部３０ａ付近の接合
部に及ばなくなり、くびれや引き込み等の形状欠陥が解
消され、外部電極３２の導通不良を防ぐことができる。
５で生ずる凹みや肩だれの影響が端部３０ａ付近の接合
部に及ばなくなり、くびれや引き込み等の形状欠陥が解
消され、外部電極３２の導通不良を防ぐことができる。
【００２０】図３は、圧電素子２０の製造方法を示す工
程図である。以下、図２に示す圧電素子２０を例にとっ
て説明する。まず工程Ｓ１において、ＰＺＴ粉末、バイ
ンダ、可塑剤、分散剤、界面活性剤、消泡剤、純水等を
所定比率で混合してスラリー状のグリーンシート原料を
調合する。次に工程Ｓ２では、スラリー状の原料を移動
するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムの
上に載せて、ブレードを用いて厚さ２６〜２７μｍ程度
に均一に延ばしてグリーンシートを成型し、その後グリ
ーンシートとＰＥＴフィルムとを剥離してそれぞれロー
ル状に巻き取る。
程図である。以下、図２に示す圧電素子２０を例にとっ
て説明する。まず工程Ｓ１において、ＰＺＴ粉末、バイ
ンダ、可塑剤、分散剤、界面活性剤、消泡剤、純水等を
所定比率で混合してスラリー状のグリーンシート原料を
調合する。次に工程Ｓ２では、スラリー状の原料を移動
するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムの
上に載せて、ブレードを用いて厚さ２６〜２７μｍ程度
に均一に延ばしてグリーンシートを成型し、その後グリ
ーンシートとＰＥＴフィルムとを剥離してそれぞれロー
ル状に巻き取る。
【００２１】ここから圧電活性部２１の工程Ｓ３〜Ｓ７
と、基板部３０の工程Ｓ８〜Ｓ１２とに分かれる。工程
Ｓ３において、ロール状に巻き取られたグリーンシート
を解きつつ、たとえば１００ｍｍ×９０ｍｍの寸法に裁
断し、工程Ｓ４で裁断シートに透過光を照射して、ピン
ホールや異物等の欠陥の有無を検査して、不良シートを
除去する。工程Ｓ５では、図２の内部電極２３、２４、
２４ａの形状に対応した２種類の印刷パターンを用い
て、裁断シート上に電極ペーストをスクリーン印刷し、
工程Ｓ６で室温で２分間放置してインク表面を滑らかに
するレベリングを行い、温度６０℃で４分間放置して乾
燥させる。こうして得られた２種類の電極パターンが印
刷されたシートを交互に合計１９枚積層し、さらに印刷
無しのシートを２枚ずつ両側に積層して、圧電活性部２
１の焼成前の積層グリーンシートを得る。
と、基板部３０の工程Ｓ８〜Ｓ１２とに分かれる。工程
Ｓ３において、ロール状に巻き取られたグリーンシート
を解きつつ、たとえば１００ｍｍ×９０ｍｍの寸法に裁
断し、工程Ｓ４で裁断シートに透過光を照射して、ピン
ホールや異物等の欠陥の有無を検査して、不良シートを
除去する。工程Ｓ５では、図２の内部電極２３、２４、
２４ａの形状に対応した２種類の印刷パターンを用い
て、裁断シート上に電極ペーストをスクリーン印刷し、
工程Ｓ６で室温で２分間放置してインク表面を滑らかに
するレベリングを行い、温度６０℃で４分間放置して乾
燥させる。こうして得られた２種類の電極パターンが印
刷されたシートを交互に合計１９枚積層し、さらに印刷
無しのシートを２枚ずつ両側に積層して、圧電活性部２
１の焼成前の積層グリーンシートを得る。
【００２２】一方、工程Ｓ８〜Ｓ９では、工程Ｓ３〜Ｓ
４と同様に、ロール状のグリーンシートを解きつつ所定
寸法に裁断した後、欠陥検査を行う。工程Ｓ１０では、
裁断シートを１４枚積層した後、塩化ビニル樹脂製の袋
に収納して真空引きを約１００秒間行って密閉し、さら
に別の袋に収納して真空引きを約３０秒間行って密閉
し、耐水性向上のため２重袋構造の真空パックを施す。
工程Ｓ１１では、ＷＩＬ（温水静水圧ラミネート）装置
を用いて、真空パック状態の積層グリーンシートを水等
の液体で充たされた高圧容器内に投入し、温度６０℃、
静水圧５００ｋｇ／ｃｍ2 、圧力保持時間５分間の条件
で等方圧プレスを施す。この等方圧プレスはパスカルの
原理を利用したもので、両側から挟む方式の機械的プレ
スと比べて、表面形状に凹凸があっても印加圧力の大き
さおよび方向が均一になるため、積層グリーンシートの
密着性を格段に向上させることができる。次に工程Ｓ１
２で真空パックを開封し、積層グリーンシートを金型に
セットし、打抜きによるせん断加工を行って、基板部３
０に窓を形成する。
４と同様に、ロール状のグリーンシートを解きつつ所定
寸法に裁断した後、欠陥検査を行う。工程Ｓ１０では、
裁断シートを１４枚積層した後、塩化ビニル樹脂製の袋
に収納して真空引きを約１００秒間行って密閉し、さら
に別の袋に収納して真空引きを約３０秒間行って密閉
し、耐水性向上のため２重袋構造の真空パックを施す。
工程Ｓ１１では、ＷＩＬ（温水静水圧ラミネート）装置
を用いて、真空パック状態の積層グリーンシートを水等
の液体で充たされた高圧容器内に投入し、温度６０℃、
静水圧５００ｋｇ／ｃｍ2 、圧力保持時間５分間の条件
で等方圧プレスを施す。この等方圧プレスはパスカルの
原理を利用したもので、両側から挟む方式の機械的プレ
スと比べて、表面形状に凹凸があっても印加圧力の大き
さおよび方向が均一になるため、積層グリーンシートの
密着性を格段に向上させることができる。次に工程Ｓ１
２で真空パックを開封し、積層グリーンシートを金型に
セットし、打抜きによるせん断加工を行って、基板部３
０に窓を形成する。
【００２３】次に工程Ｓ１３において、工程Ｓ７で得ら
れた圧電活性部２１用の積層グリーンシートの両面に工
程Ｓ１２で得られた基板部３０用の積層グリーンシート
を配置し、治具を用いて相互に位置決めし、水系グルー
を塗布して、温度４０℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ2 、プレ
ス時間５秒間の条件でプレスし、積層グリーンシート同
士を仮圧着する。
れた圧電活性部２１用の積層グリーンシートの両面に工
程Ｓ１２で得られた基板部３０用の積層グリーンシート
を配置し、治具を用いて相互に位置決めし、水系グルー
を塗布して、温度４０℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ2 、プレ
ス時間５秒間の条件でプレスし、積層グリーンシート同
士を仮圧着する。
【００２４】図４は工程Ｓ１３で得られる積層グリーン
シートの分解断面図であり、図５はその平面図である。
内部電極２３が第１電極パターンで印刷されたＰＺＴシ
ート２２と内部電極２４、２４ａが第２電極パターンで
印刷されたＰＺＴシート２２とを交互に積層して圧電活
性部２１を構成する。このとき素子厚さ方向から見て、
第１電極パターンと第２電極パターンとが重なり合う領
域と重ならない領域が形成され、重ならない領域が窓部
の端部から外れるように電極を形成する。
シートの分解断面図であり、図５はその平面図である。
内部電極２３が第１電極パターンで印刷されたＰＺＴシ
ート２２と内部電極２４、２４ａが第２電極パターンで
印刷されたＰＺＴシート２２とを交互に積層して圧電活
性部２１を構成する。このとき素子厚さ方向から見て、
第１電極パターンと第２電極パターンとが重なり合う領
域と重ならない領域が形成され、重ならない領域が窓部
の端部から外れるように電極を形成する。
【００２５】さらに圧電活性部２１の上面および下面に
は窓３１が形成された基板部３０を密着させる。基板部
３０には８×６個の窓３１が形成され、圧電素子２０の
先端同士および後端同士が連設するように配置される。
窓３１の領域では内部電極２３、２４同士が重なるよう
に印刷しており、焼成後は内部電極２３、２４で挟まれ
た部分が圧電動作を行う。なお、全体の厚さを均一化す
るため、窓３１以外の幅広部分でもダミーの内部電極２
４ａを形成しているが、この部分は内部電界が印加され
ず圧電動作を行わない。
は窓３１が形成された基板部３０を密着させる。基板部
３０には８×６個の窓３１が形成され、圧電素子２０の
先端同士および後端同士が連設するように配置される。
窓３１の領域では内部電極２３、２４同士が重なるよう
に印刷しており、焼成後は内部電極２３、２４で挟まれ
た部分が圧電動作を行う。なお、全体の厚さを均一化す
るため、窓３１以外の幅広部分でもダミーの内部電極２
４ａを形成しているが、この部分は内部電界が印加され
ず圧電動作を行わない。
【００２６】図３に戻って、工程Ｓ１４では、工程Ｓ１
０と同様な２重袋構造の真空パックを施し、工程Ｓ１５
でＷＩＬ装置に投入し、温度６５℃の温浴に２０分間放
置し、さらに温度６０℃のＷＩＬ装置容器内に２分間放
置した後、温度６０℃、静水圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 、
圧力保持時間２０分間の条件で等方圧プレスを施す。
０と同様な２重袋構造の真空パックを施し、工程Ｓ１５
でＷＩＬ装置に投入し、温度６５℃の温浴に２０分間放
置し、さらに温度６０℃のＷＩＬ装置容器内に２分間放
置した後、温度６０℃、静水圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 、
圧力保持時間２０分間の条件で等方圧プレスを施す。
【００２７】次に工程Ｓ１６において、積層グリーンシ
ートをＭｇＯから成るセッター基板で挟んだ後、温度５
００℃で１．５時間加熱して、グリーンシート内のバイ
ンダを気化させる仮焼を行って、工程Ｓ１７で温度１１
５５℃で３時間加熱して焼成する本焼を行うと、厚さ１
ｍｍ程度の積層セラミックが得られる。
ートをＭｇＯから成るセッター基板で挟んだ後、温度５
００℃で１．５時間加熱して、グリーンシート内のバイ
ンダを気化させる仮焼を行って、工程Ｓ１７で温度１１
５５℃で３時間加熱して焼成する本焼を行うと、厚さ１
ｍｍ程度の積層セラミックが得られる。
【００２８】次に工程Ｓ１８において、積層セラミック
をシリコンウエハにワックスで固定し、ダイシングソー
を用いて所定形状に切断する。
をシリコンウエハにワックスで固定し、ダイシングソー
を用いて所定形状に切断する。
【００２９】図６（ａ）は、工程Ｓ１８で切断された積
層セラミックの平面図である。図５に示す窓３１の配列
において、窓３１以外の幅狭部分および幅広部分の中心
を切断すると、図６（ａ）に示す８個の窓３１を有する
形状が得られ、幅狭部分が圧電素子２０の先端に対応
し、幅広部分が圧電素子２０の後端に対応する。
層セラミックの平面図である。図５に示す窓３１の配列
において、窓３１以外の幅狭部分および幅広部分の中心
を切断すると、図６（ａ）に示す８個の窓３１を有する
形状が得られ、幅狭部分が圧電素子２０の先端に対応
し、幅広部分が圧電素子２０の後端に対応する。
【００３０】図３に戻って、工程Ｓ１９では、切断され
た積層セラミックの表面を研磨した後、内部電極２３、
２４が露出するように端面を研磨する。工程Ｓ２０で積
層セラミックをクロロセン溶媒で超音波洗浄および蒸気
洗浄を行ってワックスを除去し、さらに工程Ｓ２１で界
面活性剤、純水、イソプロピルアルコールなどを用いて
超音波洗浄を行ってから充分に乾燥させる。
た積層セラミックの表面を研磨した後、内部電極２３、
２４が露出するように端面を研磨する。工程Ｓ２０で積
層セラミックをクロロセン溶媒で超音波洗浄および蒸気
洗浄を行ってワックスを除去し、さらに工程Ｓ２１で界
面活性剤、純水、イソプロピルアルコールなどを用いて
超音波洗浄を行ってから充分に乾燥させる。
【００３１】次に工程Ｓ２２で積層セラミックをマスキ
ング治具に収納した後、蒸着やスパッタリング等を用い
て、Ｃｒ（厚さ０．２μｍ）、Ｎｉ（厚さ０．４μ
ｍ）、Ａｕ（厚さ０．２μｍ）の順で成膜し、図６
（ｂ）に示すような外部電極３２、３３を形成する。こ
の外部電極付けの際、本発明によれば基板部３０と圧電
活性部２１とが接合した段差部においてくびれ等の形状
欠陥が解消されるため、導通不良が発生しなくなる。
ング治具に収納した後、蒸着やスパッタリング等を用い
て、Ｃｒ（厚さ０．２μｍ）、Ｎｉ（厚さ０．４μ
ｍ）、Ａｕ（厚さ０．２μｍ）の順で成膜し、図６
（ｂ）に示すような外部電極３２、３３を形成する。こ
の外部電極付けの際、本発明によれば基板部３０と圧電
活性部２１とが接合した段差部においてくびれ等の形状
欠陥が解消されるため、導通不良が発生しなくなる。
【００３２】次に工程Ｓ２３で図５（ｂ）の積層セラミ
ックを８個に分割して、図６（ｃ）に示すように、窓３
１が１つの積層セラミックにカットして、さらに幅８０
μｍ程度にカットすると、図２に示す圧電素子２０が多
数得られる。
ックを８個に分割して、図６（ｃ）に示すように、窓３
１が１つの積層セラミックにカットして、さらに幅８０
μｍ程度にカットすると、図２に示す圧電素子２０が多
数得られる。
【００３３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、圧
電活性部と基板部との接合部において引き込み等の形状
欠陥が発生しなくなる。したがって、表面に外部電極を
形成した場合、接合部での電極導通が確実に実現するた
め、導通不良等の欠陥が無く、高信頼性の圧電素子が得
られる。
電活性部と基板部との接合部において引き込み等の形状
欠陥が発生しなくなる。したがって、表面に外部電極を
形成した場合、接合部での電極導通が確実に実現するた
め、導通不良等の欠陥が無く、高信頼性の圧電素子が得
られる。
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る圧電素子を示
す構成図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は内部電極の種々
の配置例を示す。
す構成図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は内部電極の種々
の配置例を示す。
【図２】図１（ａ）に示す圧電素子の斜視図である。
【図３】圧電素子２０の製造方法を示す工程図である。
【図４】工程Ｓ１３で得られる積層グリーンシートの分
解断面図である。
解断面図である。
【図５】工程Ｓ１３で得られる積層グリーンシートの平
面図である。
面図である。
【図６】図６（ａ）は工程Ｓ１８で切断された積層セラ
ミックの平面図であり、図６（ｂ）は工程Ｓ２２で外部
電極３２、３３を形成した状態の平面図であり、図６
（ｃ）は工程Ｓ２３でカットした状態の平面図である。
ミックの平面図であり、図６（ｂ）は工程Ｓ２２で外部
電極３２、３３を形成した状態の平面図であり、図６
（ｃ）は工程Ｓ２３でカットした状態の平面図である。
【図７】積層セラミック製品の一例を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図８】図８（ａ）は図７に示す積層セラミック製品の
分解断面図であり、図８（ｂ）は圧電活性部１と基板部
２との接合状態を示す断面図であり、図８（ｃ）は形状
欠陥による導通不良を示す部分拡大図である。
分解断面図であり、図８（ｂ）は圧電活性部１と基板部
２との接合状態を示す断面図であり、図８（ｃ）は形状
欠陥による導通不良を示す部分拡大図である。
２０ 圧電素子 ２１ 圧電活性部 ２２ ＰＺＴシート ２３、２３ａ、２４、２４ａ 内部電極 ３０ 基板部 ３０ａ 端部 ３１ 窓 ３２、３３ 外部電極
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電性材料から成る圧電層と内部電極と
が交互に積層された圧電活性部と、 圧電活性部の表面に部分的に接合した基板部と、 基板部および圧電活性部の表面に形成され、圧電活性部
の端面において内部電極と接続した外部電極とを有する
圧電素子において、 圧電素子の厚さ方向から見て、圧電層の両側にある内部
電極同士が重なり合う領域と重ならない領域が形成さ
れ、重ならない領域が基板部の端部から外れていること
を特徴とする圧電素子。 - 【請求項２】 複数のグリーンシートを積層した後、窓
部を打ち抜いて基板部用積層グリーンシートを用意する
工程と、 グリーンシートの表面に電極ペーストを印刷して、第１
電極パターンを有する第１グリーンシートおよび第２電
極パターンを有する第２グリーンシートを用意し、それ
ぞれ交互に積層して圧電活性部用積層グリーンシートを
用意する工程と、 圧電活性部用積層グリーンシートに基板部用積層グリー
ンシートを接合した後、焼成する工程と、 焼成で得られた積層セラミックを所定形状に切断した
後、外部電極を形成する工程とを有する圧電素子の製造
方法であって、 圧電素子の厚さ方向から見て、第１電極パターンと第２
電極パターンとが重ならない領域が窓部の端部から外れ
るように電極を形成することを特徴とする圧電素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2568695A JPH08222777A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 圧電素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2568695A JPH08222777A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 圧電素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222777A true JPH08222777A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12172681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2568695A Pending JPH08222777A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 圧電素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08222777A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000005771A1 (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-03 | Med-Dev Limited | Offset arrangement of electrodes on a piezoelectric transducer |
| JP2001102646A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Tokin Ceramics Corp | 積層型圧電セラミックス |
| JP2010179498A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
| JP2011525046A (ja) * | 2008-06-19 | 2011-09-08 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 圧電素子、及び電気的接続の形成方法 |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP2568695A patent/JPH08222777A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000005771A1 (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-03 | Med-Dev Limited | Offset arrangement of electrodes on a piezoelectric transducer |
| JP2001102646A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Tokin Ceramics Corp | 積層型圧電セラミックス |
| JP2011525046A (ja) * | 2008-06-19 | 2011-09-08 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 圧電素子、及び電気的接続の形成方法 |
| US9490417B2 (en) | 2008-06-19 | 2016-11-08 | Epcos Ag | Method for producing an electrical contact |
| JP2010179498A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
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