CN1399358A - 压电元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种压电元件，包含一个埋在压电陶瓷体内的、在该压电体的纵方向上延伸的内电极。在该压电陶瓷体的上下表面上在沿该纵方向的第一至第三部分内形成第一至第三表面电极。形成备连接电极，以便使其把第一至第三表面电极相互连接起来。第一至第三部分的极化方式是使第二部分的极化方向与第一和第三部分的极化方向相反，并且在第一至第三部分的各个部分内使位于内电极之上和之下的区域在相反的方向上进行极化。

Description

压电元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种压电元件以及制造该压电元件的方法，更详细他说，本发明涉及一种可被用于形成加速度传感器的双压电晶片型的压电元件及制造该压电元件的方法。

背景技术

一般来说，可把包括一种压电元件的加违度传感器用于探测冲击等。现在参照图1描述这种类型的一个压电元件1的一个例子。

该压电元件1具有一个压电陶瓷体2。通过薄膜形成方法(如溅射)在该压电陶瓷体2的一个上表面上分别形成第一、第二和第三表面电极3、4和5。在沿压电陶瓷体2的纵向间隔处把电极3、4和5分隔开。再者，在压电陶瓷体2的该上表面上形成一个第一连接电极6，把第一至第三表面电极3至5互相电连接起来。通过该第一至第三表面电极3至5和该第一连接电极6形成一个第一信号引出电极。

另一方面，通过一种薄膜形成方法在该压电陶瓷体2的一个下表面上在其第一至第三部分内分别形成第一、第二和第三表面电极7、8和9形成一个第二连接电极10使其至少部分地覆盖该第一至第三表面电极7至9，把该第一至第三表面电极7至9互相电连接起来。通过该第一至第三表面电极7至9和该第二连接电极10形成一个第二信号引出电极。

该压电陶瓷体2具有一个设置在一个中间垂直位置处的、纵向延伸的内电极11。如图1中所示，该内电极11不延伸到该压电陶瓷体2的任一端部。

以在下段中描述的一种方式对该压电陶瓷体2的内部进行极化，在位于具备该内电极11的部分之上的一个压电陶瓷体区域2A内，如箭头B所示，使该第二部分向下极化，而如箭头A和C所示，使该第一和第三部分分别向上极化。在位于该内电极11之下的一个压电陶瓷体区域2B内；如箭头D、E和下分别所示，使第一至第三部分的极化方向与位于该内电极11之上的压电陶瓷体区域2A的极化方向相反。换言之，在第一至第三部分的各个部分内，使上部和下部的压电陶瓷体区域2A和2B在相反的方向上进行极化。在各个压电陶瓷体区域2A和2B的每一个内，使第二部分与第一和第三部分在相反的方向上进行极化。

在该压电陶瓷体2的上表面上，第一表面电极3延伸到达该压电陶瓷体2的一个侧端部，由此位于上表面上的第一信号引出电极的一个端部延伸到该压电陶瓷体2的该侧表面。在该压电陶瓷体2的下表面上，形成第三表面电极9使之也延伸到该压电陶瓷体2的另一个侧端部，由此位于下表面上的第二信号引出电极延伸到该压电陶瓷体2的该侧端部。

虚线G和H示出在该压电陶瓷体2的第一至第三部分间的各个边界。第一、第二和第三部分分别位于边界G的左侧、边界G和H之间和边界H的右侧。

该压电陶瓷体2由分别配置在其上部和下部上的框体12和13来支撑。框体12和13的每一个都由如氧化铝的绝缘材料或另一种具有所希望有的刚性的材料来制成，并且都具有一个平板部分和一对从该平板部分的两端向该压电陶瓷体2延伸的固定部分。把框体12在该对固定部分的前端处固定到该压电陶瓷体2的上表面。类似地，把框体13在该对固定部分的前端处固定到该压电陶瓷体2的下表面。

该压电元件1具有一种使框体12和13固定到该压电陶瓷体2的上部和下部的结构。把外电极14和15设置在该结构的两个侧表面上。把外电极14电连接到位于该压电体之的上表面上的信号引出电极，即第一表面电极3。另一方面、把外电极15电连接到位于该压电陶瓷体2的下表面上的信号引出电极，即第三表面电极9。

当在一个加速度传感器中设置该压电元件1时，该压电元件1如以下如描述的那样起作用。当加速度作用在该压电元件1上时，通过惯性力使形成该压电陶瓷体2的压电陶瓷体区域2A和2B的各个中心部分，即第二部分与第一和第三部分，在相反的方向上发生形变。在这种情况下，使该第二部分与第一和第三部分受到由上述形变而产生的一种张力或一种压应力。举例来说，当中心的第二部分受到张力时，第一和第三部分受到压应力。因为使第二部分与第一和第三部分在相反的方向上进行极化，故由于第二部分与第一和第三部分中的应力而产生的电荷使整个压电陶瓷体2中产生的电荷量大为增加。因此，可形成一种具有良好的探测灵敏度的加速度传感器。

现在参照图2A至2C和图3A和3B描述一种制造图1中示出的压电元件1的方法。该方法被用于从一种压电陶瓷母体材料形成图1中示出的压电元件1。通过图2A至2C和图3A和3B中的虚线X、Y、Z来划分对应于各个压电元件的区域。

首先，如图2A所示制成一个其形状是一块拉长了的板的压电陶瓷母体16。在该压电陶瓷母体16中在一个中间垂直位置处形成内电极11使其在纵方向上延伸。虽然在图2A中形成许多个内电极11，但在图1中示出的、作为结果而产生的压电元件1中只提供一个内电极11。

通过具备上述内电极11的部分把该压电陶瓷母体16划分为上部的和下部的压电陶瓷体区域16A和16B。

在该压电陶瓷母体16的一个上表面上形成许多组第一至第三表面电极3至5使其沿压电陶瓷体16纵向地延伸。

在该压电陶瓷母体16的一个下表面上类似地形成许多组第一至第三表面电极7至9使其在纵方向上延伸。形成第一至第三表面电极3至5和7至9使其分别定位于上述第一至第三部分内。

然后通过内电极11和第一至第三表面电极3至5和7至9进行极化。即，把较高的电压、较低的电压和中间的电压分别加到第二表面电极4和8、第一和第三表面电极3、5、7和9以及内电极11上，从而如图2B中的箭头A至C和D至F所示，对各个压电陶瓷体区域16A和16B进行极化。

然后，如图2C中所示，在各个压电元件部分内，在第一至第三表面电极3至5和7至9上分别设置第一和第二连接电极6和10。

然后，如图3A中所示，通过粘合剂分别将母框体17和18连接到该压电陶瓷体16的上部和下部并与其形成二个整体。再者，沿二点链线X、Y和Z对图3A中示出的结构进行切割以得到单个的压电元件1，从而得到图3B中示出的一个结构体19。使设置在该压电陶瓷体2的上表面上的信号引出电极即第一表面电极3暴露在以上述方式得到的结构体19的一个第一侧表面上。类似地，使另一个信号引出电极的一个端部即第三表面电极9暴露在该压电陶瓷体2的一个第二侧表面上。在这些侧表面上设置图1中示出的外电极14和15，使得各个信号引出电极与外电极14和15电连接以得到压电元件1。

但是上述的制造压电元件1的方法有以下的问题。在压电陶瓷母体16的上下表面上形成的第一至第三表面母电极3至5和7至9的厚度会依据形成条件而被减少。表面电极3至5和7至9的减少了的厚度可破坏外电极14和15与表面电极3和9之间的电连接，即外电极14和15与各个信号引出电极之间的电连接。

此外，当通过丝网即刷导电糊剂和对该糊剂进行烘烤来形成连接电极6和10时，由于在烘烤期间所施加的热量在压电陶瓷体16中会引起去极化。当产生轻微的去极化时，在由此得到的加速度传感器中使探测灵敏度下降。因此，常规的制造方法使加速度传感器的无缺陷率和批量生产性方面的性能下降，这是很不利的。

发明内容

为了解决上述的压电元件和制造该压电元件的方法方面的问题，本发明的一个目的是提供一种压电元件以及制造该压电元件的方法，本发明在该元件内提供的信号引出电极和外电极之间提供可靠的电连接，同时在压电陶瓷体内不产生去极化现象。

按照本发明的一个较佳实施例的第一方面，二个压电元件包括一个压电体，该压电体具有第一、第二和第三部分、一个内电极以及第一和第二信号引出电极。上述第一至第三部分沿一个纵方向延伸，使得该第一和第三部分与该第二部分沿厚度方向在相反的方向上进行极化，上述内电极被设置在该压电体的内部，使其沿该纵方向延伸，但不延伸到纵方向的端部。把上述第一和第二信号引出电极分别设置在该压电体的上下表面上。该第一和第二信号引出电极具有第一至第三表面电极和连接电极。上述第一至第三表面电极包括在第一至第三部分上分别形成的、沿该纵方向相互分离的厚膜。上述连接电极包括用以使第一至第三表面电极相互电连接的、同时至少部分地覆盖该第一至第三表面电极的薄膜。

可以这样地来形成该连接电极，使其不延伸到该压电体的两个纵向端部。该压电体最好由压电陶瓷制成。

按照本发明的一个较佳实施例的第二方面，上述的压电元件可通过下述的一种方法来制造。该方法包括以下步骤，制成一个压电体，该压电体具有一个设置在该压电体内部的、沿其一个纵方向延伸的内电极；沿该纵方向在该压电体的第一至第三部分内把导电糊剂涂敷到该压电体的上下表面上，并对该压电体进行烘烤以分别形成第一至第三表面电极；通过该内电极和分别在该压电体的上下表面上提供的第一至第三表面电极对该压电体进行极化，使得该压电体的第一和第三部分与第二部分沿一个厚度方向在相反的方向上进行极化；以及形成第一和第二连接电极，该连接电极把在该压电体的上下表面上分别形成的第一至第三表面电极相互电连接起来并至少分别部分地覆盖该第一至第三表面电极。在这种情况下，制成具有内电极的压电体的步骤可通过例如把一对压电陶瓷板相互连接起来而使内电极位于二极之间的方法来实现。

按照本发明的一个较佳实施例的第三方面，上述压电元件可通过以下的步骤来制造：制成一对压电陶瓷板；在各个压电陶瓷板的单一的主表面上形成内电极，使得该内电极沿其纵方向延伸，但不延伸到两个纵向端部；通过涂敷导电糊剂和对其进行烘烤，在该压电陶瓷极的表面上沿纵方向在第一至第三部分(该压电陶瓷板的表面与具备内电极的该第一至第三部分相对)内分别设置厚膜来形成第一至第三表面电极；对各个具备内电极和第一至第三表面电极的压电陶瓷板进行极化以使第一和第三部分与第二部分通过该内电极和第一至第三表面电极沿厚度方向在相反的方向上极化；通过在各个具备第一至第三表面电极的压电陶瓷板的表面上设置薄膜来形成连接电极从而把第一至第三表面电极互相电连接起来，同时至少部分地覆盖第一至第三表面电极；以及把具备内电极的表面和具备连接电极的该对压电陶瓷板的表面互相连接在一起，以形成一个压电体。

在按照本发明的一个较佳实施例的第四方面的压电元件以及制造该压电元件的方法中，把确定信号引出电极的第一至第三表面电极作为厚膜来形成。因而，可稳定表面电极与在压电元件的外表面上形成的外电极的电连接状态。再者，通过溅射把连接电极作为薄膜来形成，以便把第一至第三表面电极相互电连接起来同时至少部分地覆盖第一至第三表面电极，因此在形成该电极期间不产生该压电体的去极化现象。也就是说，在通过溅射形成该电极期间把该压电体的温度控制在居里点的温度以下，因而几平使该压电体不产生去极化现象。因此在一个由本发明的压电元件形成的加速度传感器中，可改善该加速度传感器的探测灵敏度和批量生产性。

按照本发明的第五方面，提供了一个压电元件，该压电元件包括：一个压电体、第一至第三内电极、以及第一和第二信号引出电极，该压电体具有在一个纵方向上延伸的第一至第三部分，该压电体的极化方式是第一和第三部分与第二部分沿厚度方向在相反的方向上极化；把该第一至第三内电极设置在该压电体内，使之分别在第一至第三部分内纵向延伸，同时互相分离开；以及分别在该压电体的上下表面上设置该第一和第二信号引出电极。

该压电体最好由压电陶瓷制成。

举例来说，可以通过至少第一或第二方法来制造该压电元件。

该第一方法最好包括以下步骤：

制成包含压电陶瓷的第一和第二矩形板型的未加工薄板；

在第一未加工薄板的一个表面上沿一个纵方向把导电糊剂涂敷到其第一至第三部分上以分别形成第一至第三内电极图形；

把第二未加工薄板堆放在具备第一至第三内电极图形的第一未加工薄板的表面上以得到一个层叠薄板；

对该层叠薄板进行烧制，由此将该陶瓷和该第一至第三内电极作为一个整体来烧制以得到一个烧结体；

把导电糊剂涂敷在该烧结体的上下表面上并对该烧结体进行烘烤，由此分别形成第一和第二信号引出电极；以及

通过该第一和第二信号引出电极和第一至第三内电极对该烧结体进行极化，使得沿该烧结体的纵向的第一和第三部分与第二部分在其厚度方向上以相反的方向进行极化。

另一方面，该第二方法最好包括以下步骤：

制成具有已经过烧制的矩形板的形状的第一和第二压电陶瓷板；

在第一和第二压电陶瓷板的单一表面上沿纵方向分别把导电糊剂涂敷到第一至第三部分上以形成第一至第三内电极图形；

把导电糊剂涂敷到第一和第二压电陶瓷板的与其具备内电极图形的表面相对的表面上以分别形成第一和第二信号引出电极图形；

对第一和第二压电陶瓷板进行加热从而对内电极图形和信号引出电极图形进行烘烤以形成第一至第三内电极和信号引出电极；

通过该信号引出电极和第一至第三内电极对第一和第2压电陶瓷板进行极化，使得该压电陶瓷板的第一和第三部分与第二部分在其厚度方向上以相反的方向进行极化；以及

把具备第一至第三内电极的第一和第二压电陶瓷板的具备内电极的表面互相粘合在一起以得到一个压电元件。

举例来说，可把按照本发明的较佳实施例的压电元件应用于一种加速度传感器。因此按照本发明，提供了一种包含上述的本发明的较佳实施例的压电元件的加速度传感器。

在按照本发明的一个较佳实施例的第六方面的压电元件和制造该压电元件的方法中，把第一至第三内电极设置在该压电体内和把第一和第二信号引出电极配置在外表面上，同时通过该第一至第三内电极和信号引出电极对第一至第三部分进行极化。因此，就没有必要在该压电体的上下表面上形成多个互相分离的表面电极以及通过这样的分离的第一至第三表面电极来进行极化。再者，没有必要在完成极化之后形成连接电极，也没有必要以双层结构的方式设置信号引出电极。因此可简化在该压电体的上下表面上形成电极的步骤。虽然在通过烘烤导电糊剂形成双层结构的信号引出电极时会因加热而导致产生去极化现象，但在按照本发明的至少一个较佳实施例的压电元件和制造该压电元件的方法中不产生这样去极化现象。

附图说明

通过以下的在参照附图时对本发明所作的详细描述，本发明的上述的和其它的目的、特征、方面和优点更变得更加明显。

图1是以概要的方式说明一个常规的压电元件的结构的一个透视图；

图2A至2C是用于说明制造该常规压电元件的一种方法的透视图，其中分别在上下表面上分别具备第一至第三表面电极的一种状态下、在二种极化状态下和一种具备连接电极的状态下示出一个压电陶瓷母体；

图3A和3B是用于说明制造该常规压电元件的方法的透视图，其中分别包括一个结构母体和说明通过切割图3A中示出的结构母体得到的单个的压电元件的结构。

图4是示出按照本发明的第一较佳实施例的一个压电元件的一个透视图；

图5A至5C分别是示出一对具备内电极和第一至第三表面电极的压电衬底的一个透视图、示出在极化状态下的第一和第二压电衬底的一个分解透视图、和示出具备连接电极的第一和第二压电衬底的一个透视图，这三个图用来说明制造按照本发明的一个较佳实施例的一个压电元件的一种较佳的方法；

图6是示出按照本发明的第二较佳实施例的一个压电元件的一个透视图；

图7A至7C分别是示出在具备第一至第三内电极图形的状态下的第一和第二压电体的侧视图、通过把第一和第二压电体互相堆置起来得到的一个层叠板、和在其上下表面上具备第一和第二信号引出电极的层叠板，这三个图用来说明制造根据第二较佳实施例的压电元件的一种较佳的方法；

图8A和8B分别是示出固定到该压电陶瓷体的母框体的一个侧视图和从母结构体切下来的单个压电元件的一个结构体，这二个图用来说明制造根据第二较佳实施例的压电元件的一种较佳的方法；以及

图9A至9C分别是用于说明预先经过烧制的在单一表面上具备第一至第三内电极的第一和第二压电陶瓷板的一个分解透视图、示出具备信号引出电极的和经过极化的第一和第二压电陶瓷极的侧视图、和示出互相结合在一起的第一和第二压电陶瓷板的侧视图，这三个图用来说明制造根据第二较佳实施例的压电元件的另一种较洼的方法。

具体实施方式

以下对各较佳实施例进行说明：

图4是用于说明按照本发明的第一较佳实施例的一个压电元件21的一个透视图。

该压电元件21包括一个矩形板型压电陶瓷体22。在该压电陶瓷体22的一个上表面上形成第一至第三表面电极23、24和25。在类似于图1中示出的常规的压电元件1的第一至第三表面电极3至5的位置的位置处形成第一至第三表面电极23至25。在该压电体22的一个下表面上形成第一至第三表面电极27至29使之互相分离。在类似于图1中示出的常规的压电元件1的第一至第三表面电极7至9的位置的位置处形成第一至第三表面电极27至29。按照本较佳实施例，最好通过涂敷导电糊剂和对其进行烘烤把所有第一至第三表面电极23至25和27至29作为厚膜来形成。在这一点上，第一至第三表面电极23至25和27至29与图1.中示出的表面电极3至5和7至9是不同的。

按照本较佳实施例，在该压电陶瓷体22的上表面上形成一个连接电极26，该电极26把第一至第三表面电极23至25相互电连接起来同时至少部分地覆盖第一至第三表面电极23至25。通过该连接电极26和第一至第三表面电极23至25形成一个信号引出电极。类似地，在该压电陶瓷体22的下表面上也形成另一个连接电极30，该电极30把第一至第三表面电极27至29相互电连接起来。通过该连接电极30和表面电极27至29形成一个下面的信号引出电极。

因此，连接电极26和30具有基本上与图1中示出的压电元件1中提供的连接电极6和10相类似的功能。但按照本较佳实施例，连接电极26和30是通过一种薄膜形成方法(如溅射)作为薄膜来形成的，这一点与图1中示出的连接电极6和10不同。

在其它方面，该压电元件21与图1中示出的压电元件1类似。也就是说，分别在沿该压电陶瓷体22的纵方向的第一至第三部分内形成第一至第三表面电极23至25和27至29。通过边界G和H划分该压电陶瓷体22的第一至第三部分。也就是说，分别在边界G的左边、边界G和H之间和边界H的右边设置第一至第三部分，再者，在该压电陶瓷体22内形成一个纵向的内电极31。形成该内电极31使其在纵方向上延伸，但不延伸到二个纵向端部。因此，不使该内电极31在该压电陶瓷体22的任一端表面上暴露出来。再者，如图4中的箭头A至C和D至F所示，使该压电陶瓷体22在第一至第三部分内进行极化。此外，在第一至第三部分的每个部分内分别使位于内电极31之上和之下的压电陶瓷体区域22A和22B在相反的方向上进行极化。再者，在压电陶瓷体区域22A和22B的每个区域中，使第二部分与第一和第三部分在相反的方向上进行极化。

把框体32和33分别固定在压电陶瓷体22的上下部分。这二个框体32和33最好由绝缘陶瓷(如氧化铝)或一种绝缘材料(如合成树脂)制成。该框体32和33的每一个都具有一个平板部分和一对固定部分，该对固定部分从该平板部分的两端向该压电陶瓷体22延伸。最好把该框体32和33的每一个在该对固定部分处粘结到该压电陶瓷体22的上表面或下表面上。

在该压电元件21中，在一个结构体的两个侧表面上形成外电极34和35，该结构体是通过把框体32和33分别固定到压电陶瓷体22的上下部分上而形成的。

在该压电元件21中，让在压电陶瓷体22的上表面上形成的信号引出电极在表面电极23处与外电极34电连接。类似地，让第三表面电极29在下表面上形成的信号引出电极内与外电极35电连接。在这种情况下，由于表面电极23和29如上所述是由厚膜形成的，故可以可靠地保持在表面电极23和29与外电极34和35之间的电连接状态。

在例如图4中示出的状态下，可把该压电元件21应用手一种加速度传感器。在另一种方式下，可把该压电元件21装在一个衬底(未示出)上或一个盒子(未示出)内以形成一个在一种加速度传感器内提供的元件。

现在在参照图2A至2C和3A与3B(这些图已被用来说明上述常规方法)的情况下描述制造图4中示出的压电元件21的一个较佳实施例的一种方法。

虽然在图2A至2C和3A与3B中出现的参照数字对应于图1中示出的压电元件1的各个部分，但仍参照这些图来描述按照图4中示出的实施例的压电元件21，该压电元件21除了信号引出电极之外在结构上与压电元件1类似。

为了制造按照该第一较佳实施例的压电元件21，首先由压电陶瓷材料、如锆酸铅和钛酸铅(lead zirconate titanate)压电陶瓷制成一个压电陶瓷母体。以类似于制成图2A中示出的压电陶瓷体16的方式制成该压电陶瓷体，使得在该压电陶瓷体中形成许多条形的内电极。可通过下述的二种方法之一来得到这样一个压电陶瓷体：第一种方法是在一个未加工母板的一个表面上即制内电极，把另一个未加工母板堆置在该表面上，然后对该二个堆在一起的母板进行烧制；第二种方法是在一个事先经过烧制的第一压电陶瓷母板上形成内电极，然后把一个经过烧制的第二压电陶瓷母板粘合到具备内电极的第一压电陶瓷母板的表面上。

再者，制成包含银和银一钯合金粉的导电糊剂以便在该压电陶瓷母体的上下表面上形成第一至第三表面电极。最好在与图2B中示出的常规的压电元件1的第一至第三表面电极3至5和7至9相同的位置处形成第一至第三表面电极。

可通过涂敷该导电糊剂、使该糊剂干燥和之后在约800℃的一个温度下对该糊剂进行烘烤来形成该导电糊剂的表面电极。这样一来，在该较佳实施例中形成厚度约为3至10μm的厚膜的第一至第三表面电极23至25和27至29。锆酸铅和钛酸铅的压电陶瓷具有一个约300℃的居里点。但是在形成表面电极23至25和27至29的步骤之前不进行极化。因此，通过这种方式形成表面电极23至25和27至29不产生去极化现象。

然后，通过该内电极和第一至第三表面电极对该压电陶瓷母体进行极化。在这种情况下，可通过把较高的电压、较低的电压和中间的电压分别加到在第二部分内提供的第二表面电极、在第一和第三部分内提供的第一和第三表面电极、和内电极上来进行极化。这样一来，可以类似于图2B中示出的压电陶瓷体16的极化方式(该压电陶瓷体16的极化方式由箭头A至C和D至F示出)，对该压电陶瓷母体进行极化。

然后，分别在该压电陶瓷母体的上下表面上在类似于图2C中示出的连接电极6和10的位置处形成连接电极。但是在该较佳实施例中，最好通过溅射来形成该连接电极。也就是说，最好通过在该压电陶瓷体的上下表面上溅射例如莫涅耳(Monel)合金来形成连接电极，以覆盖第一至第三表面电极。这些连接电极最终确定图4中示出的连接电极26和30。

用于形成连接电极的金属材料不限于莫涅耳合金(一种镍一铜合金)，而可由镍或很来制成。在上述溅射中，该压电陶瓷体的温度约为100至200℃。因此，该压电陶瓷体在溅射中的温度低于形成该压电陶瓷体的锆酸铅和钛酸铅压电陶瓷的居里点，故不会导致产生去极化现象。

之后，通过以上述方式分别在该压电陶瓷母体的上下表面上形成第一至第三表面电极和连接电极来确定信号引出电极之后，固定母框体。可形成母框体使之基本上具有与图3B中示出的框体17和18相同的结构。再者，可通过沿对应于图3A中示出的虚线X、Y和Z的线切割以上述方式得到的结构母体来得到单个压电元件的结构体。以这种方式得到的每个结构体对应于图4中示出的压电元件21的一种结构，该结构尚未具备外电极34和35。

然后，可通过一种薄膜形成方法(如溅射或电镀)形成图4中示出的外电极34和35，由此得到压电元件21。

在压电元件21中，表面电极23和29最好由厚膜形成，由此可稳定在表面电极23和29与外电极34和35之间的电连接状态。

虽然在上述方法中应用预先埋入内电极的矩形板型压电陶瓷母板，但也可通过在下段中描述的方法来制造按照第一较佳实施例的压电元件21。

首先，如图5A所示制成一个在其一个表面上具备多个母内电极31的第一压电陶瓷母板41和一个在其二个表面上也具备多个母内电极31的第二压电陶瓷母板42。在该压电陶瓷板41和42的表面(该表面与具备内电极31的表面相对)上最好由包含银或银-钯的导电糊剂分别形成第一至第三表面电极23至25和27至29，最好通过即刷和烘烤该导电糊剂形成上述表面电极23至25和27至29，同时最好通过把该导电糊剂加热到一个约800℃的温度来进行烘烤，这一点与上述方法类似。

形成第一至第三表面电极23至25和27至29将其分别设置在对应于形成单个的压电元件的压电陶瓷体的第一至第三部分内。

然后，应用该内电极31和表面电极23至25和27至29来分别极化第一和第二压电陶瓷板41和42。如图5B中所示，分别把较高电压、较低电压和中间电压加到压电陶瓷板41中的第二表面电极24、第一和第三表面电极23和25、以及内电极31，从而在压电陶瓷板41中使第二部分沿箭头B极化，使第一和第三部分沿箭头A和C极化。类似地，在第二压电陶瓷板42中分别使第二部分沿箭头E极化，使第一和第三部分沿箭头F和G极化。

然后，最好通过溅射形成连接电极26和30。

之后，将第三和第二压电母板41和42互相粘合，使得二极的内电极31互相重叠。可通过一种粘合剂将压电陶瓷母板41和42互相粘合，以得到一种类似于按照图4中示出的实施例的压电元件21的结构。可通过用一种合适的方法形成外电极34和35(见图4)来得到压电元件21。

在按照第一较佳实施例的压电元件21中，如以上所描述的，最好通过厚膜来形成第一至第三表面电极23至25和27至29，由此可保证外电极34和35与第一和第三表面电极23和29之间的电连接。再者，在制造步骤中，在形成第一至第三表面电极23至25和27至29(这些表面电极由厚膜形成)之后和在形成连接电极26和30(这些连接电极是以薄膜的形式出现的)之前进行极化。因此，在极化之后该压电体未被加热到一个超过居里点的温度，故不导致产生去极化现象。

图6是示出按照本发明的一个第二较佳实施例的一个压电元件61的一个透视图。

该压电元件61具有一个起到一个压电体作用的压电陶瓷体62。分别在该压电陶瓷体62的上下表面上形成第一和第二信号引出电极63和64。第一信号引出电极63的形成方式是使其一端延伸到该压电陶瓷体62的一个侧面端部，同时把第二信号引出电极64引出到一个与信号引出电极63的侧面端部相对的侧面端部。

在该压电陶瓷体62的内部，在一个中间的垂直位置处形成第一至第三内电极65、66和67。分别在沿该压电陶瓷体62的纵方向的第一至第三位置内形成第一至第三内电极65至67。

通过用虚线G和H示出的边界分别划分第一至第三部分。换言之，分别把该压电陶瓷体62的第一、第二和第三部分设置在边界G的左边、边界G和H之间、以及边界H的右边。

如图6中的箭头A至F所示，对该压电陶瓷体62进行极化。在该压电陶瓷体62的一个压电陶瓷体区域62A(该区域62A位于具备内电极65至67的部分的上部)内，使该第二部分沿箭头B极化；而与第二部分的极化方向相反，分别使第一和第三部分沿箭头A和C极化。类似地，在位于具备内电极65至67的部分之下的压电体区域62B内；使第二部分沿箭头E极化，而与第二部分的极化方向相反，分别使第一和第三部分沿箭头D和F极化。也就是说，在压电陶瓷体区域62A和62B的每一个区域内，使第二部分与第一和第三部分在相反的方向上进行极化。再者，在第一至第三部分的每一个部分内，使上部和下部压电陶瓷体区域62A和62B在相反的方向上进行极化。

通过第一和第二信号引出电极63和64及第一至第三内电极65至67对压电陶瓷体62进行极化。正如从下描述的一种制造方法可清楚地了解的，分别把较高电压、较低电压和中间电压加到第一和第三内电极65和67、第二内电极66、和第一和第二信号引出电极63和64，由此使该压电陶瓷体62沿图6中的箭头A至F极化。由于第一至第三内电极65至67设置在该压电陶瓷体62的中间垂直位置处以及分别在其上下表面上形成第一和第二信号引出电极63和64，故可在形成这些电极63至67之后以上述方式使该压电陶瓷体62极化。这样一来，不会因形成电极63至67而导致产生去极化现象，这是因为可以在极化之前在压电陶瓷体62上形成电极63至67。

分别将框体68和69固定在压电陶瓷体62的上下表面上。框体68和69的每一个都由绝缘陶瓷或合成树脂制成并具有一个平板部分和一对在该平板部分的两端上提供的固定部分。最好通过粘合剂等在该对固定部分处分别抱框体68和69固定在压电陶瓷体62上。

在按照该较佳实施例的压电元件61中，在一个结构体的一对侧表面上形成外电极70和71，该结构体是通过把框体68和69粘合到该压电体62上而形成的。可通过一种合适的电极形成方法形成外电极70和71。分别把这二个外电极70和71电连接到第一和第二信号引出电极63和64。

最好通过涂敷导电糊剂和对其进行烘烤，把第一和第二信号引出电极63和64作为厚膜来形成。因此，可稳定地保持第一和第二信号引出电极63和64与外电极70和71之间的电连接状态。

在该压电陶瓷体62的上下表面上只设置由单层形成的第一和第二信号引出电极63和64。因此与第一较佳实施例相比，可简化在压电陶瓷体62的上下表面上形成电极的步骤。

现在参照图7A至7C和8A与8B描述制造压电元件61的一种作为例证的方法。

下面的描述由从一个结构母体得到单个的压电元件61的步骤组成。

首先，如图7A所示，制成用于形成压电陶瓷体62的未加工母板81和82。该未加工母板81和82分别主要由锆酸铅和钛酸铅压电陶瓷粉制成。这些未加工薄板81和82(制成该薄板81和82是为了分别形成多个压电陶瓷体62)具有以矩阵的形式把压电陶瓷体62聚拢在一起的形状和尺寸。要指出的是：一个对应于单一的压电陶瓷体62的区域与用图7A中的虚线X和Y围起来的一个部分相对应。

通过丝网即刷等方法把含有银或银-钯合金粉的导电糊剂加到该未加工板81的一个上表面上并在约100℃的一个温度下进行干燥，从而形成第一至第三内电极图形83至85。该内电极图形83至85以条状的形状延伸，大体上垂直于该图的平面。

然后，把未加工板82堆置在图7B中示出的未加工板81之上，并且在约1000℃的温度下进行烧制。由于这个烧制过程，把未加工板81和82互相结合成一个整体，以形成一个压电母体86。同时，对内电极图形83至85进行烘烤以形成母内电极83至85(这些参考数字与对于内电极图形的参考数字是相同的)。

然后，如图7C中所示，分别在该压电陶瓷母体86的上下表面上形成第一和第二母信号引出电极87和88。通过用丝网印刷等方法涂敷含有银或银-钯合金粉的导电糊剂，对其在约100℃的温度下进行干燥及再对其在约800℃的温度下进行烘烤以形成第一和第二信号引出电极87和88。

然后对该压电陶瓷母体86进行极化。通过分别把较高电压、较低电压和中间电压加到母内电极83和85、母内电极84和第一与第二信号引出电极87与88上来进行该极化。因此，使压电陶瓷体86如图7C中的箭头A至F所示进行极化。也就是说，在用虚线X和Y围起来的部分内使纵方向延伸的压电陶瓷体86的第一至第三部分以类似于图6中示出的压电陶瓷体62的方式进行极化。

然后，如图8A所示，分别将母框体89和90固定到压电陶瓷母体86的上下部分上。该母框体89和90最好由绝缘陶瓷(如氧化铝)或合成树脂制成。最好通过粘合剂等把母框体89和90固定到该压电陶瓷母体86上。

然后沿图8A的虚线X和Y方向，在其厚度方向上对一个图8A中示出的层叠母体91进行切割，由此可得到图8B中示出的用于单个压电元件的一个层叠体92。在用于该单个压电元件的层叠体92中，把上述压电陶瓷母体86切割成为压电陶瓷体62。类似地，分别把母内电极83至85切割成为第一至第三内电极65至67，同时分别把第一和第二信号引出母电极87和88切割成为第一和第二信号引出电极63和64。此外，分别把母框体89和90切割成为框体68和69。

可以通过分别在上述层叠体92的一对侧表面上形成外电极70和71来得到图6中示出的压电元件61。

举例来说，可将以上述方式得到的压电元件61用作一种加速度传感器，这一点与第一较佳实施例类似。也就是说，可将该压电元件61如上述方式应用于一种加速度传感器，同时在另一种方式下可通过把该元件61安装在一个合适的衬底上或存放在一个盒子内把该压电元件61形成为一种加速度传感器元件。

现在参照图9A至9C描述制造压电元件61的另一种举例的方法。

不但可通过上述方法，而且可通过在下段中描述的方法来制造压电元件61。

首先制成如图9A中示出的预先经过烧制的、最好具有矩形板的形状的压电陶瓷母板101和102。然后，在该压电陶瓷母板101和102的单一主表面上分别形成第一至第三母内电极图形102a至104a和102b至104b。最好通过用丝网印刷等方法涂敷含有银或银-钯合金粉的导电糊剂并对其进行干燥来形成这些母内电极图形102a至104a和102b至104b。

然后，如图9B中所示，分别在压电陶瓷板101和102的另一个表面上形成第一和第二母信号引出电极图形105和106。与上面描述的方法类似；通过涂敷导电糊剂和对其进行干燥来形成第一和第二信号引出电极图形105和106。然后，通过加热对内电极图形102a至104b和信号引出电极图形105与106分别进行烘烤，以完成这些电极的制作。

再者，使第一压电陶瓷板101沿图9B中的箭头D至F进行极化。通过把较高电压、较低电压和中间电压分别加到在上表面上提供的内电极图形102b至104b、内电极图形103b、和第二信号引出电极106来进行该极化。也使第二压电陶瓷板102沿图9B中的箭头A至C进行极化。

在极化之后，最好通过热塑性粘合剂把压电陶瓷板101和102互相粘合在一起，使得内电极图形102a、104a、102b和104b互相重叠。

这样一来，如图9C中所示，得到一个压电陶瓷母体107。该压电陶瓷母体107在结构方面与图7C中示出的压电陶瓷母体86类似。因而，可按照以上参照图8A和8B所描述的进行其后的步骤，由此可以一种与上面描述的方法类似的方式得到图6中示出的压电元件61。

虽然已详细地描述和说明了本发明，但不消说以上的描述和说明只是说明和示例，而不是限定，本发明的精神和范围只由下附的权利要求的各项来限定。

Claims (8)

1.一种压电元件，其特征在于包括：

一个压电体，该压电体具有沿它的一个纵方向延伸的第一、第二和第三部分，该压电体的极化方式是沿它的厚度方向使第一和第三部分的极化方向与第二部分的极化方向相反；

第一、第二和第三内电极，该三个内电极设置在上述压电体的内部，使其在上述第一、第二和第三部分内的上述纵方向上延伸同时使其互相分离；以及

分别设置在上述压电体的上下表面上的第一和第二信号引出电极。

2.根据权利要求1中所述的一种压电元件，其特征在于，其中，在上述第一至第三部分的每一个部分内使位于每个上述内电极之上和之下的区域在相反的方向上进行极化。

3.根据权利要求1中所述的一种压电元件，其特征在于，其中上述压电体由压电陶瓷制成。

4.一种加速度传感器，其特征在于包括：

一个压电体，该压电体具有沿它的一个纵方向延伸的第一、第二和第三部分，该压电体的极化方式是沿它的厚度方向使第一和第三部分的极化方向与第二部分的极化方向相反；

第一、第二和第三内电极，该三个内电极设置在上述压电体的内部，使其在上述第一、第二和第三部分内在上述纵方向上延伸同时使其互相分离；以及

分别设置在上述压电体的上下表面上的第一和第二信号引出电极。

5.一种制造压电元件的方法，其特征在于包括下达步骤：

制成含有压电陶瓷的、基本上呈矩形板形状的第一和第二未加工板；

在沿该第一未加工板的纵方向的第一、第二和第三部分内把导电糊剂涂敷到上述第一未加工板的单一表面上以分别形成第一、第二和第三内电极图形；

把上述第二未加工极堆置在具备上述第一、第二和第三内电极图形的上述第一未加工板的上述表面上以便得到一个层叠极；

对上述层叠板进行烧制，由此把上述压电陶瓷以及上述第一、第二和第三内电极作为一个整体来烧制以便得一个烧结体；

通过把导电糊剂涂敷到上述烧结体的上下表面上来形成第一和第二信号引出电极并且对上述第一和第二信号引出电极进行烘烤；

通过上述第一和第二信号引出电极和上递第一、第二和第三内电极对上述烧结体进行极化，使得沿上述纵方向的上述烧结体的上述第一和第三部分与上述第二部分沿该压电体的厚度方向在相反的方向上进行极化。

6.根据权利要求5中所述的制造一种压电元件的方法，其特征在于，其中，在上述第一、第二和第三部分的每一个部分内使位于每个上述内电极之上和之下的区域在相反的方向上进行极化。

7.一种制造一个压电元件的方法，其特征在于包括下述步骤：

制成基本上呈矩形板形状的第一和第二压电陶瓷板；

在上述第一和第二压电陶瓷板的单一表面上抱导电糊剂涂敷到沿纵方向的第一、第二和第三部分内，从而分别形成第一、第二和第三内电极图形；

把导电糊剂涂敷到与具备上述内电极图形的表面相对的上述第一和第二压电陶瓷板的表面上，以分别形成第一和第二信号引出电极图形；

对上述第一和第二压电陶瓷板进行加热，从而对上述内电极图形和上述信号引出电极图形进行烘烤，以分别形成第一、第二和第三内电极和信号引出电极；

通过上述信号引出电极和上述第一、第二和第三内电极对上述第一和第二压电陶瓷极进行极化，使得在上述压电陶瓷板的厚度方向上上述压电陶瓷板的第一和第三部分的极化方向与第二部分的极化方向相反；

把具备上述第一至第三内电极的上述第一和第二压电陶瓷极的表面与具备上述内电极的表面互相粘合在一起以得到一个压电元件。

8.根据权利要求7中所述的制造一种压电元件的方法，其特征在于，其中，在上述第一、第二和第三部分的每个部分内，使位于每个上述内电极之上和之下的区域在相反的方向上进行极化。

Images