JPS6318352B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は縦効果を利用した電歪効果素子の製造
方法に関するものである。

縦効果を利用した電歪効果素子の構造において
は電歪材料全体に電界を発生させることにより歪
発生時の応力集中を防ぐため素子の断面全体と同
じ大きさの内部電極を持つことが必要である。ま
た低電圧で高い電界を発生させ大きな歪を得るた
めには内部電極相互の間隔を100ミクロン程度に
することが必要である。以上２つの理由で素子断
面と同じ面積の内部電極を有する電歪効果素子を
電気的に接続するのは大きな困難が伴う。

そこで本発明者等は先に電気泳動法により、電
歪材料積層体の端面に露出した内部電極層とその
近傍のセラミツク上に一層おきに絶縁物を形成す
ることを特徴とする電気的接続方法を提案した。
第１図はその方法により接続した電歪効果素子の
外観図である。端面に露出した内部電極層および
その近傍のセラミツク上に電気泳動法により一層
おきに絶縁物７が形成されている。裏側の端面に
は一層だけずらした内部電極上に同じく絶縁物８
が形成されている。この絶縁物および露出したま
まの内部電極４を横断して帯状の外部電極１１を
形成する。裏側にも同様に内部電極３に対して外
部電極を形成することにより多数の内部電極は一
層おきにプラス側端子１３又はマイナス側端子１
２にそれぞれ接続される。これらの外部端子間に
直流電圧を印加することにより保護膜部１を除く
電歪材料２全体に均一な電界が発生し積層方向と
平行に素子が伸長する。応力集中がないため繰り
返し電圧を印加しても素子は破壊せず、また内部
電極間距離が短かいため100V以下の低電圧で駆
動することができる。

この素子の製造方法について簡単に説明する。
まず第２図に示すような内部電極３，４と電歪材
料１，２とを交互に積層した積層体を積層セラミ
ツクコンデンサの製造技術を応用して作製する。
多数の内部電極３，４は表側と裏側の端面に露出
しており、また側面に形成した２つの仮設外部電
極５，６に一層おきに交互に接続している。懸濁
液中にこの積層体と対向電極用金属板とを設置
し、直流電圧をこの対向電極板から、前記仮設外
部電極５に向けて印加すると懸濁液中のプラスに
帯電したガラス粉末は電気泳動によつて内部電極
３とその近傍の電歪材料上に付着する。第３図は
表側の端面にガラス粉末を付着させた積層体の外
観図である。図中番号１は保護膜の働きをする電
歪材料、２は電界が発生して歪を生ずる部分の電
歪材料を示す。４は露出している内部電極を示
し、それらの間に存在する内部電極はガラス粉末
７によつて被われている。

該ガラス粉末を焼成固着させた後、裏側の端面
についても同様な方法でガラス粉末を付着し、焼
成固着させる。この絶縁物を形成した積層体は第
４図に破線で示すような位置で切断され両端の小
片９を除いた数個の小片１０に外部電極１１を形
成すると第１図に示す電歪効果素子が得られる。

この方法の問題点は付着によつて形成された帯
状の絶縁物に切れやくびれが生じやすいことであ
る。原因としては懸濁液内の対流によつて局部的
に電界の弱い部分が発生し、その部分への付着が
起らないためと考えられる。焼成固着後その上か
ら外部電極を形成すると切れの部分ではシヨート
になり、くびれの部分では絶縁耐圧が大きく低下
し実用にならない。

本発明はこの問題を解決することを目的として
おり、まず第２図に示すような電歪材料と内部電
極との積層体を帯電したガラス粉末を含む懸濁液
中に沈め、内部電極の露出した端面全面にガラス
粉末を堆積させる。次に同じ懸濁液内に対向電極
板を設置し、仮設外部電極６とこの対向電極板と
の間に直流電圧を印加する。仮設外部電極６に接
続している内部電極４とその近傍に堆積している
ガラス粉末は堆積後もプラスに帯電しているた
め、直流電界の方向に静電力を受けて積層体表面
から除去される。得られた絶縁物のパターン形状
は通常の電気泳動法、すなわち対向電極板から仮
設外部電極５に向けて直流電圧を印加した場合と
全く同じである。しかしながら堆積によつてあら
かじめ形成するガラス粉末層は欠陥のない完全な
ものであり、また堆積後の電圧印加によつて絶縁
膜を形成させる部分すなわち内部電極３とその近
傍のセラミツク上のガラス粉末層が破壊されるこ
とは全くない。

本発明の特徴は一度、全面に堆積させた後不必
要な部分のみを除去することにある。この方法に
よれば不必要な部分に一部ガラス粉末が残留する
ことはあつても、絶縁すべき場所へのガラス粉末
の付着状態は完全であり、焼成固着により切れや
くびれの全くない良好な帯状絶縁被膜が形成され
る。

以下実施例に従い本発明の詳細な説明を行な
う。

まず第２図に示すような構造の多数の内部電極
と１組の仮設外部電極とを有する電歪材料積層体
をして以下の方法により作製する。

マグネシウムニオブ酸鉛（Pb（Mg1／3Nb2／
３）O₃）およびチタン酸鉛（PbTiO₃）を主成分
とする電歪材料予焼粉末に微量の有機バインダー
を添加し、これを有機溶媒中に分散させたスラリ
ーを準備した。通常の積層セラミツクコンデンサ
の製造に使用されるキヤステイング製膜装置によ
りこのスラリーをマイラーフイルム上に数百ミク
ロンの厚さに塗布し乾燥させた。これをフイルム
から剥離し、電歪材料グリーンシートを得た。一
部のグリーンシートには更に内部電極として白金
ペーストをスクリーン印刷した。これらのグリー
ンシートを数10枚重ね、熱プレスにより圧着一体
化した後1250℃で焼成し、電歪材料積層体を得
た。これを内部電極が一層おきに表面に露出する
ような位置で切断し仮設外部電極を塗布焼付けし
更に側面を切断して第２図に示すような内部電極
が露出している積層体を得た。このようにして得
られた電歪材料積層体に電気泳動法を適用する。
第２図において１は保護膜部分の電歪材料、２は
歪を生じる電歪材料をそれぞれ示す。内部電極
３，４はそれぞれ５と６で示す仮設外部電極に接
続しており、他の内部電極は一層おきに交互に２
つの仮設外部電極に接続されている。

次に付着物であるガラス粉末を含む懸濁液を以
下の方法で作製する。ホウケイ酸亜鉛系結晶化ガ
ラス粉末30ｇ、エタノール290ml、５％ヨウ素エ
タノール溶液10mlを高速ホモジナイザーで混合す
る。ヨウ素が電解質の役割を果たし、ガラス粉末
はプラスに帯電している。30分間超音波をかけた
後、30分間静置して沈澱物を除去し残りの懸濁液
を使用する。

前記電歪材料積層体の内部電極が露出している
端面の片方を粘着テープで被い懸濁液にぬれるの
を防いだ後、付着させる端面を上向きにして、前
記懸濁液中に沈め、15分間放置し端面全面にガラ
ス粉末を堆積させる。放置する時間を長くするこ
とによつて堆積するガラス粉末の厚みを増加させ
ることができる。また遠心法により強制的に沈降
速度を早め、かつ堆積層の密度を増加させること
もできる。

次に懸濁液内に対向電極板を沈め、前記積層体
の上方３cmの位置に設置する。直流電源のプラス
端子に仮設外部電極２３を接続しマイナス端子に
対向電極板を接続し、20Vで200秒印加する。こ
の場合、懸濁液の代りにエチルアルコールでも良
い。第５図は設置方法を示す概念図である。図中
番号２１は内部電極を有する電歪材料積層体、２
２は絶縁すべき内部電極をまとめた仮設外部電
極、２３は露出させるべき内部電極をまとめた仮
設外部電極をそれぞれ示す。２４は積層体端面に
堆積したガラス粉末である。２５は対向電極板、
２６は前記懸濁液又はエチルアルコール、２７は
直流電源、２８は容器をそれぞれ示す。

電圧印加後、積層体を懸濁液又はエタノールか
ら引き上げ乾燥させ、710℃空気雰囲気で焼成し
固着させる。反対側の端面にも同様の方法でパタ
ーン形成を行なつた後、第４図に示すような破線
の位置で切断し、絶縁物を形成した２つの面に帯
状の外部電極を形成すると、第１図に示すように
内部電極が素子断面に等しい電歪効果素子を電気
的に接続することができる。

本発明によれば微細な絶縁パターンを高い信頼
度で形成することができるばかりでなく、従来制
御が困難であつた絶縁物の層厚を懸濁液中での放
置時間のコントロールという簡単な方法で実現す
ることが可能であり大量生産に適した製造方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気泳動法を用いて電気的に接続され
た、内部電極が素子断面積に等しい電歪効果素子
を示す外観図である。図中番号１は保護膜部の電
歪材料セラミツクス、２は歪を生ずる部分の電歪
材料セラミツクス、３，４は内部電極、７，８は
それらを被う絶縁被膜、１１は内部電極を一層お
きに相互に接続する外部電極をそれぞれ示す。１
２，１３はマイナス側およびプラス側の外部端子
を示す。 第２図は電気泳動法を適用するための電歪材料
積層体の外観図である。図中番号１は保護膜部の
電歪材料積層体、２は歪を発生する部分の電歪材
料積層体、３，４は端面に露出した内部電極、
５，６はこれらを相互に接続している仮設外部電
極をそれぞれ示す。 第３図は端面の内部電極の露出した部分とその
周辺のセラミツク上にガラス粉末を形成した電歪
材料積層体の外観図である。図中番号１は保護膜
部の電歪材料セラミツク、２は歪を発生する部分
の電歪材料セラミツク、７は付着したガラス粉
末、５，６は内部電極を一層おきに相互に接続す
る仮設外部電極、４は露出している内部電極をそ
れぞれ示す。第４図は絶縁被膜を形成した電歪材
料積層体の切断位置（点線部分）を示す外観図で
ある。図中番号９は両端の使えない部分、１０は
外部電極の形成により電歪効果素子として働く部
分をそれぞれ示す。 第５図は本発明の方法による電気泳動装置の接
続方法を示す概略図である。図中番号２１は電歪
材料積層体、２２はガラス粉を付着させるべき内
部電極をまとめた仮設外部電極、２３は付着させ
ない方の内部電極をまとめた仮設外部電極をそれ
ぞれ示す。２４は堆積したガラス粉末、２５は対
向電極板、２６は帯電したガラス粉末を含む懸濁
液又はエタノール、２７は直流電源、２８は容器
をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電歪材料と内部電極とが交互に積層された電
   歪材料積層体を作製し、該積層体の端面に露出し
   た内部電極の一部およびその近傍の電歪材料上に
   ガラス粉末を付着させる工程を有する電歪効果素
   子の製造方法において、帯電したガラス粉末を含
   む懸濁液中に前記積層体を置き、あらかじめ沈降
   により前記端面全面にガラス粉末を堆積させてお
   き、次にガラス粉末を付着させない内部電極と懸
   濁液中に設置した対向電極用金属板との間に電界
   をかけることにより前記ガラス粉末を付着させな
   い内部電極上に堆積したガラス粉末のみを静電的
   力により取り除くことを特徴とする電歪効果素子
   の製造方法。