DE102005053465A1 - Manufacturing method of laminated piezoelectric material element for piezoelectric actuator, involves moving spatula of coating device to contact mask board, to discharge electrode material on ceramic laminate, through hole in board - Google Patents

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piezoelectric
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Kazuhide Kariya Sato
Hiroaki Kariya Asano
Takeshi Kariya Kaji
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Abstract

The method involves discharging electrode material from a nozzle (63) of a coating device (5), on a mask board (54) of a ceramic laminate. The coating device has spatula (64) which moves to contact the board, so as to discharge the material in side face of the laminate, through a hole (541) in the board. An independent claim is also included for coating device of external electrode material.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung piezoelektrischer Schichtelemente, die beispielsweise in piezoelektrischen Aktuatoren verwendet werden können, und auf eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Außenelektrodenmaterials, die für das obige Herstellungsverfahren genutzt wird.The The invention relates to a method for producing piezoelectric Layer elements used for example in piezoelectric actuators can be and to an apparatus for applying an external electrode material, the for the above manufacturing method is used.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Ein piezoelektrisches Schichtelement hat üblicherweise einen Keramikschichtkörper, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material und Innenelektrodenschichten mit elektrischer Leitfähigkeit erzielt wird. Auf den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers befinden sich zwei damit elektrisch verbundene Seitenelektroden, mit denen jeweils über ein Außenelektrodenmaterial zwei Entnahmeelektroden verbunden sind. Durch eine Ansteuerungsspannung, die an die beiden mit der jeweiligen Seitenelektrode elektrisch verbundenen Entnahmeelektroden angelegt wird, wird eine piezoelektrische Verschiebung erzeugt.One Piezoelectric layer element usually has a ceramic layer body, the by alternating layers of piezoelectric layers of a piezoelectric material and internal electrode layers with electrical conductivity is achieved. On the side surfaces of the Ceramic layer body there are two side electrodes electrically connected thereto, with each over an outer electrode material two extraction electrodes are connected. By a drive voltage, to the two with the respective side electrode electrically connected to the extraction electrodes is a piezoelectric Displacement generated.

Als Außenelektrodenmaterial wird gewöhnlich ein Gemisch aus einem Isolierharz und einem elektrisch leitenden Füllstoff in Form von Flocken verwendet. Für die elektrische Leitfähigkeit ist zwischen den auf den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers befindlichen Seitenelektroden und den Entnahmeelektroden gesorgt.When Outer electrode material becomes ordinary a mixture of an insulating resin and an electrically conductive filler used in the form of flakes. For the electrical conductivity is between the located on the side surfaces of the ceramic laminated body Side electrodes and the withdrawal electrodes ensured.

Wenn beim Aufbringen des Außenelektrodenmaterials der darin enthaltene elektrisch leitende Füllstoff in der Richtung orientiert werden kann, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, kann die elektrische Leitung in dieser Richtung verbessert werden. Abgesehen davon hat der elektrisch leitende Füllstoff einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Isolierharz, weswegen der lineare Ausdehnungskoeffizient des Außenelektrodenmaterials in der angesprochenen Richtung verringert werden kann. Daher wird auch dann, wenn das piezoelektrische Schichtelement unter zyklischen Abkühl-/Aufheizbedingungen verwendet wird, eine bessere Zuverlässigkeit erreicht, indem das Ablösen des Außenelektrodenmaterials und das Auftreten von Rissen abgestellt werden.If during application of the outer electrode material the electrically conductive filler contained therein is oriented in the direction can be, in which the ceramic layer body is layered, can the electrical line can be improved in this direction. apart of which the electrically conductive filler has a smaller linear Expansion coefficient as the insulating resin, therefore the linear expansion coefficient of the outer electrode material can be reduced in the direction mentioned. Therefore, will even if the piezoelectric layer element under cyclic Cooling / heating conditions is used, achieved better reliability by the supersede of the outer electrode material and the occurrence of cracks are turned off.

Wenn aber zum Beispiel ein Siebdruckverfahren (siehe JP 10-242538 A ) eingesetzt wird, wird das Außenelektrodenmaterial aufgebracht, indem es unter Verwendung einer Presse oder eines Schabers mit Kräften aus einer Vielzahl von Richtungen ausgebreitet wird, was dazu führt, dass sich der elektrisch leitende Füllstoff zufällig orientiert. Bei einem herkömmlichen Spenderverfahren ist der elektrisch leitende Füllstoff zwar verhältnismäßig günstig ausgerichtet, wenn sich das Außenelektrodenmaterial in einer Düse befindet, doch ist der elektrisch leitende Füllstoff nicht mehr ausgerichtet, nachdem das Außenelektrodenmaterial von der Düse abgegeben wurde.But if, for example, a screen printing process (see JP 10-242538 A ), the external electrode material is applied by spreading it with a force from a variety of directions using a press or a scraper, causing the electroconductive filler to randomly orient. Although in a conventional dispensing method the electrically conductive filler is relatively favorably aligned when the outer electrode material is in a nozzle, the electrically conductive filler is out of alignment after the outer electrode material has been dispensed from the nozzle.

Derzeit gibt es also noch immer keine Vorrichtung zur Aufbringung eines Außenelektrodenmaterials, die dazu in der Lage wäre, den in dem Außenelektrodenmaterial enthaltenen elektrisch leitenden Füllstoff in einer Richtung zu orientieren.Currently So there is still no device for applying a Outer electrode material, who would be able to in the outer electrode material contained electrically conductive filler in one direction orientate.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die Erfindung erfolgte angesichts der dem obigen Stand der Technik eigenen Probleme und sorgt für ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements, in dem aus einem Außenelektrodenmaterial gebildete Außenelektrodenschichten eine hohe Leitfähigkeit, einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten und eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit besitzen, sowie eine Vorrichtung zur Aufbringung des Außenelektrodenmaterials.The Invention was made in view of the above prior art own Problems and takes care of a method for producing a piezoelectric layer element, in that of an outer electrode material formed outer electrode layers a high conductivity, a low linear expansion coefficient and excellent electric conductivity and have reliability, and a device for applying the outer electrode material.

Eine erste Ausgestaltung der Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements, das einen Keramikschichtkörper, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material und elektrisch leitenden Innenelektrodenschichten gebildet ist, und Außenelektrodenschichten umfasst, die so auf den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers angeordnet sind, dass die Innenelektrodenschichten der gleichen Polarität miteinander eine leitende Verbindung eingehen, wobei das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements Folgendes beinhaltet:
den Schritt Bilden des Keramikschichtkörpers durch abwechselndes Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Schichten und der Innenelektrodenschichten; und
den Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten durch Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers, das einen elektrisch leitenden Füllstoff enthält, wobei
den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers im Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten eine Maskierplatte gegenübergesetzt wird, die ein der Form der zu erzielenden Außenelektrodenschichten entsprechendes Durchgangsloch hat; und
das Außenelektrodenmaterial unter Verwendung eines Spatelbauteils, das sich relativ zu und in Kontakt mit der Maskierplatte bewegt, nur in der einen Richtung, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, flach ausgebreitet wird, um es so über das Durchgangsloch auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufzubringen (Anspruch 1).A first aspect of the present invention is directed to a method of manufacturing a piezoelectric laminated member comprising a ceramic laminated body formed by alternately laminating piezoelectric layers of a piezoelectric material and electrically conductive inner electrode layers and outer electrode layers disposed on the side surfaces of the ceramic laminated body in that the internal electrode layers of the same polarity make a conductive connection with each other, the method for producing the piezoelectric layer element comprising:
the step of forming the ceramic laminated body by alternately laminating the piezoelectric layers and the internal electrode layers; and
the step of forming the outer electrode layers by applying an outer electrode material to the side surfaces of the ceramic laminated body containing an electroconductive filler, wherein
facing the side surfaces of the ceramic laminated body in step of forming the outer electrode layers, a masking plate having a through hole corresponding to the shape of the outer electrode layers to be obtained; and
the outer electrode material using a spatula component that is relative to and in contact moves with the masking, only in the one direction in which the ceramic layer body is layered, is spread flat, so as to apply over the through hole on the side surfaces of the ceramic layer body (claim 1).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements wird das Außenelektrodenmaterial im Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten unter Verwendung des Spatelbauteils nur in der einen Richtung flach ausgebreitet, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, um es so durch das Durchgangsloch hindurch auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufzubringen. Es ist daher möglich, ein piezoelektrisches Schichtelement mit hervorragender Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit herzustellen.at the method according to the invention for producing the piezoelectric layer element, the external electrode material becomes in step, forming the outer electrode layers flattened in one direction only using the spatula component, in the ceramic layer body layered so as to pass it through the through hole the side surfaces of the ceramic laminated body applied. It is therefore possible a piezoelectric layer element with excellent conductivity and reliability manufacture.

Und zwar wird der in dem Außenelektrodenmaterial enthaltene elektrisch leitende Füllstoff beim Aufbringen des Außenelektrodenmaterials, während es nur in der einen Richtung flach ausgebreitet wird, in der Richtung orientiert, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist. Daher zeigen die durch das Außenelektrodenmaterial gebildeten Außenelektrodenschichten in der angegebenen Richtung eine hohe Leitfähigkeit.And while in the outer electrode material contained electrically conductive filler during application of the outer electrode material, while it only in one direction is spread flat, in the direction oriented, in which the ceramic layer body is layered. Therefore show that through the outer electrode material formed outer electrode layers in the specified direction a high conductivity.

Das Außenelektrodenmaterial wird gewöhnlich dadurch erzielt, dass in einem Isolierharz ein elektrisch leitender Füllstoff verteilt wird, der einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Isolierharz hat. Wenn der elektrisch leitende Füllstoff nur in der Richtung orientiert wird, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, zeigen die unter Verwendung des Außenelektrodenmaterials gebildeten Außenelektrodenschichten in der angegebenen Richtung einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten und werden daran gehindert, sich durch die Wärmespannung, etwa bei Abkühl-/Aufheizzyklen, abzulösen und Risse zu entwickeln.The Outer electrode material becomes ordinary achieved in that an electrically conductive filler in an insulating resin is distributed, which has a lower linear expansion coefficient as the insulating resin has. When the electrically conductive filler is oriented only in the direction in which the ceramic layer body layered show that formed using the external electrode material Outer electrode layers in the specified direction a lower linear expansion coefficient and are prevented from being affected by thermal stress, such as during cooling / heating cycles, replace and develop cracks.

Daher lässt sich ein piezoelektrisches Schichtelement mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit herstellen.Therefore let yourself a piezoelectric layer element with excellent electrical conductivity and reliability produce.

Der orientierte, elektrisch leitende Füllstoff steht für elektrisch leitende Füllstoffflocken, die so orientiert sind, dass ihre Axialrichtungen beinahe in der gleichen Richtung angeordnet sind. Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass der leitende Füllstoff orientiert ist, wenn unter den Winkeln, die von der Richtung, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, und den Axialrichtungen des leitenden Füllstoffs gebildet werden, nicht weniger als 50% des leitenden Füllstoffs einen Winkel von nicht mehr als 30° hat. Im Folgenden wird das Wort "orientiert" so verwendet, dass es dieser Bedeutung entspricht.Of the oriented, electrically conductive filler stands for electrical conductive filler flakes, which are oriented so that their axial directions are almost in the same direction are arranged. In the invention of it assumed that the conductive filler is oriented, if under the angles, from the direction in the layered ceramic body is not formed and the axial directions of the conductive filler less than 50% of the conductive filler has an angle of not more than 30 °. The following will be the Word "oriented" so used that it corresponds to this meaning.

Das durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erzielte piezoelektrische Schichtelement hat aus einem Außenelektrodenmaterial gebildete Außenelektrodenschichten, die eine hohe Leitfähigkeit, einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten und eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit besitzen.The by the production method according to the invention scored piezoelectric layer element has an outer electrode material formed outer electrode layers, the high conductivity, a low linear expansion coefficient and excellent electric conductivity and reliability have.

Eine zweite Ausgestaltung der Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zur Aufbringung eines einen elektrisch leitenden Füllstoff enthaltenden Außenelektrodenmaterials auf die Seitenflächen eines Keramikschichtkörpers, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material und elektrisch leitenden Innenelektrodenschichten gebildet ist, wobei die Vorrichtung zur Aufbringung des Außenelektrodenmaterials Folgendes umfasst:
einen Halteabschnitt zum Halten des Keramikschichtkörpers;
eine Materialzuführungseinrichtung, die eine Düse hat, die sich relativ entlang der Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, während der Körper von dem Halteabschnitt gehalten wird, und das Außenelektrodenmaterial durch die Düse abgibt;
und
ein Spatelbauteil, das dazu in der Lage ist, sich relativ zu und in Kontakt mit einer Maskierplatte zu bewegen, die ein Durchgangsloch hat und so angeordnet ist, dass sie den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers zugewandt ist,
wobei sich das Spatelbauteil im Kontakt mit der Maskierplatte nur in der einen Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, um das von der Düse abgegebene Außenelektrodenmaterial nur in dieser einen Richtung auszubreiten, damit es über das Durchgangsloch auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufgebracht wird (Anspruch 6).A second aspect of the invention is directed to an apparatus for applying an outer electrode material containing an electroconductive filler to the side surfaces of a ceramic laminated body formed by alternately laminating piezoelectric layers of a piezoelectric material and electrically conductive inner electrode layers, the outer electrode material applying device Includes:
a holding portion for holding the ceramic laminated body;
a material supply means having a nozzle which moves relatively along the direction in which the ceramic laminated body is laminated while the body is held by the holding portion, and discharges the outer electrode material through the nozzle;
and
a spatula member capable of moving relative to and in contact with a masking plate having a through hole and arranged to face the side surfaces of the ceramic laminated body,
wherein the blade member moves in contact with the masking plate only in the one direction in which the ceramic laminated body is laminated to spread the outer electrode material discharged from the nozzle in only one direction so as to be applied to the side surfaces of the ceramic laminated body via the through hole (FIG. Claim 6).

Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Vorrichtung zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials den Halteabschnitt, die Materialzuführungseinrichtung mit der Düse und das Spatelbauteil. Das Spatelbauteil ist so aufgebaut, dass es das von der Düse abgegebene Außenelektrodenmaterial nur in der einen Richtung flach ausbreitet, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, damit es auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufgebracht wird. Es ist daher möglich, eine Außenelektrodenschicht zu bilden, die eine hohe Leitfähigkeit und in der Richtung, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.As has been described above, comprises the device for applying the Outer electrode material the holding section, the material feeding device with the nozzle and the Spatelbauteil. The spatula component is constructed so that it from the Nozzle delivered Outer electrode material only spread flat in the one direction in which the ceramic layer body layered is to keep it on the side surfaces of the ceramic laminated body is applied. It is therefore possible an outer electrode layer to form, which has a high conductivity and in the direction in which the ceramic laminated body is laminated, a low coefficient of thermal expansion Has.

Und zwar wird der in dem Außenelektrodenmaterial enthaltene elektrisch leitende Füllstoff beim Aufbringen des Außenelektrodenmaterials, während es nur in der einen Richtung flach ausgebreitet wird, in der Richtung orientiert, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist. Daher zeigen die unter Verwendung des Außenelektrodenmaterials gebildeten Außenelektrodenschichten in der angesprochenen Richtung eine hohe Leitfähigkeit. Da der lineare Ausdehnungskoeffizient in der angesprochenen Richtung gering ist, werden die Außenelektrodenschichten außerdem daran gehindert, sich durch die Wärmespannung, etwa bei Abkühl-/Aufheizzyklen, abzulösen und Risse zu entwickeln.Namely, the electroconductive filler contained in the external electrode material is oriented in the direction in which the ceramic laminated body is layered when the external electrode material is applied while being spread flat only in the one direction. Therefore, under Ver Use of the outer electrode material formed outer electrode layers in the direction mentioned a high conductivity. In addition, since the linear expansion coefficient in the direction mentioned is small, the outer electrode layers are prevented from being peeled off by the thermal stress, such as during cooling / heating cycles, and cracks develop.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbringung des Außenelektrodenmaterials ist daher in der Lage, Außenelektrodenschichten mit einer hohen Leitfähigkeit und einem niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu bilden. Das mit den obigen Außenelektrodenschichten versehene piezoelektrische Schichtelement zeigt eine hervorragende Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit.The inventive device for applying the outer electrode material is therefore able to outer electrode layers with a high conductivity and to form a low linear expansion coefficient. That with the above outer electrode layers provided piezoelectric layer element shows an excellent conductivity and reliability.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

1 ist eine Ansicht, die einen Ablauf zur Fertigung einer piezoelektrischen Einheit gemäß Beispiel 1 darstellt. 1 FIG. 14 is a view illustrating a procedure for manufacturing a piezoelectric unit according to Example 1. FIG.

2 ist eine Ansicht, die einen Ablauf zur Fertigung eines Keramikschichtkörpers gemäß Beispiel 1 darstellt. 2 is a view illustrating a procedure for manufacturing a ceramic laminated body according to Example 1.

3 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Keramikschichtkörpers gemäß Beispiel 1 darstellt. 3 is a view illustrating the structure of the ceramic laminated body according to Example 1.

4 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Vorrichtung (Maskierplatte ist nicht gezeigt) zum Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials gemäß Beispiel 1 darstellt. 4 FIG. 14 is a view illustrating the structure of a device (masking plate not shown) for applying an external electrode material according to Example 1. FIG.

5 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Vorrichtung zur Aufbringung des Außenelektrodenmaterials gemäß Beispiel 1 darstellt. 5 FIG. 14 is a view illustrating the structure of the outer electrode material applying apparatus of Example 1. FIG.

6 ist eine Ansicht, die den Rufbau einer Maskierplatte gemäß Beispiel 1 darstellt. 6 is a view illustrating the Rufbau a masking plate according to Example 1.

7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6. 7 is a sectional view taken along the line AA in 6 ,

8 ist eine Schnittansicht entlang der B-B in 6. 8th is a sectional view along the BB in 6 ,

9 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Vorderfläche der Materialzuführungseinrichtung gemäß Beispiel 1 darstellt. 9 FIG. 12 is a view illustrating the structure of the front surface of the material feeder according to Example 1. FIG.

10 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Seitenfläche der Materialzuführungseinrichtung gemäß Beispiel 1 darstellt. 10 is a view illustrating the structure of the side surface of the material supply device according to Example 1.

11 ist eine Ansicht, die einen Zustand vor dem Aufbringen des Außenelektrodenmaterials gemäß Beispiel 1 darstellt. 11 FIG. 15 is a view illustrating a state before the application of the external electrode material according to Example 1. FIG.

12 ist eine Ansicht, die einen Zustand während des Aufbringens des Außenelektrodenmaterials gemäß Beispiel 1 darstellt. 12 FIG. 14 is a view illustrating a state during application of the external electrode material according to Example 1. FIG.

13 ist eine Ansicht, die einen Ablauf zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials, zum Bilden der Außenelektrodenschichten und zum Verbinden der Entnahmeelektroden gemäß Beispiel 1 darstellt. 13 FIG. 12 is a view illustrating a procedure for applying the external electrode material, forming the external electrode layers, and connecting the extraction electrodes according to Example 1. FIG.

14 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau eines piezoelektrischen Schichtelements gemäß Beispiel 1 darstellt. 14 is a view illustrating the overall structure of a piezoelectric layer element according to Example 1.

15 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Seitenfläche des piezoelektrischen Schichtelements gemäß Beispiel 1 darstellt. 15 FIG. 15 is a view illustrating the structure of the side surface of the piezoelectric laminated member according to Example 1. FIG.

16 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau des piezoelektrischen Schichtelements gemäß Beispiel 2 darstellt. 16 is a view illustrating the overall structure of the piezoelectric layer element according to Example 2.

17 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Seitenfläche des piezoelektrischen Schichtelements gemäß Beispiel 2 darstellt. 17 FIG. 15 is a view illustrating the structure of the side surface of the piezoelectric laminated member according to Example 2. FIG.

13 ist ein Diagramm, dass die Orientierung des elektrisch leitenden Füllstoffs gemäß Beispiel 3 darstellt. 13 is a diagram illustrating the orientation of the electrically conductive filler according to Example 3.

19 ist ein Diagramm, das die gemäß Beispiel 3 gemessenen elektrischen Widerstände darstellt. 19 is a diagram illustrating the electrical resistances measured according to Example 3.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS

Bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es wünschenswert, dass das Spatelbauteil aus einem elastischen Material besteht, etwa einem Stahlbauteil für Federn. In diesem Fall kann das Außenelektrodenmaterial von dem Spatelbauteil glatt aufgebracht werden und kann überschüssiges Außenelektrodenmaterial wirksam abgeschabt werden.at In the first embodiment of the invention, it is desirable that the spatula component made of an elastic material, such as a steel component for springs. In this case, the outer electrode material be applied smoothly by the spatula component and can excess external electrode material be scraped off effectively.

Es ist außerdem wünschenswert, dass das Außenelektrodenmaterial unter Verwendung einer Materialzuführungseinrichtung zugeführt wird, die eine Düse hat, die sich relativ entlang der Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, und das Außenelektrodenmaterial durch die Düse abgibt (Anspruch 2). In diesem Fall kann das Außenelektrodenmaterial einem Abschnitt, an dem die Aufbringung erfolgen soll, mit der beabsichtigen Menge zugeführt werden. Auf diese Weise können die Beschichtungsdicke und -breite des Außenelektrodenmaterials genau eingestellt werden.It is also desirable, that the outer electrode material supplied using a material supply device, the one nozzle that moves relatively along the direction in which the ceramic laminated body is layered, and the outer electrode material through the nozzle (Claim 2). In this case, the outer electrode material may be a Section with which the application is to be made Quantity supplied become. That way you can the coating thickness and width of the outer electrode material accurately be set.

Es ist außerdem wünschenswert, dass die Düse der Materialzuführungseinrichtung mit dem Spatelbauteil eine Einheit bildet (Anspruch 3). In diesem Fall wird das Außenelektrodenmaterial von der Düse zugeführt und gleichzeitig durch das Spatelbauteil auf die Seitenfläche des Keramikschichtkörpers aufgebracht. Aufgrund einer Verkürzung der Herstellungszeit kann daher die Produktivität verbessert werden.It is also desirable, that the nozzle the material supply device forms a unit with the spatula component (claim 3). In this Case becomes the outer electrode material from the nozzle supplied and at the same time by the spatula component on the side surface of the Ceramic layer body applied. Due to a reduction The production time can therefore be improved productivity.

Es ist außerdem wünschenswert, dass das von der Düse der Materialzuführungseinrichtung abgegebene Außenelektrodenmaterial zunächst der Oberfläche des Spatelbauteils und dann von dem Spatelbauteil aus der Maskierplatte zugeführt und darauf flach ausgebreitet wird (Anspruch 4). In diesem Fall kann eine Schwankung der Aufbringungsmenge des Außenelektrodenmaterials verringert und eine Oberfläche realisiert werden, auf der das Außenelektrodenmaterial unter Beibehaltung einer gleichmäßigen Dicke flach aufgebracht ist.It is also desirable, that from the nozzle the material supply device discharged outer electrode material first the surface of the spatula component and then of the spatula component from the masking plate supplied and spread flat on it (claim 4). In this case may vary the application amount of the outer electrode material reduced and a surface be realized on the outer electrode material under Maintaining a uniform thickness is applied flat.

Es ist außerdem wünschenswert, dass das Außenelektrodenmaterial mit einer Dicke von nicht weniger als 50 μm aufgebracht wird (Anspruch 5). In diesem Fall kann das Außenelektrodenmaterial, beinahe ohne durch die Rauheit der Aufbringungsoberfläche beeinträchtigt zu werden, zuverlässig mit der erforderlichen Menge aufgebracht werden.It is also desirable, that the outer electrode material is applied with a thickness of not less than 50 microns (claim 5). In this case, the outer electrode material, almost without being affected by the roughness of the application surface become reliable be applied with the required amount.

Wenn die aufgebrachte Dicke des Außenelektrodenmaterials keine 50 μm beträgt, entstehen Abschnitte, in denen aufgrund der Rauheit der Aufbringungsoberfläche keine Aufbringung unter Beibehaltung einer gewünschten Dicke erreicht wird.If the applied thickness of the outer electrode material no 50 μm is, arise sections in which due to the roughness of the application surface no Application is achieved while maintaining a desired thickness.

Auch bei der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist es wünschenswert, dass das Spatelbauteil aus einem elastischen Material besteht, etwa einem Stahlbauteil für Federn.Also in the second embodiment of the invention it is desirable that the spatula component consists of an elastic material, such as a steel component for Feathers.

Es ist außerdem wünschenswert, dass die Düse der Materialzuführungsvorrichtung mit dem Spatelbauteil eine Einheit bildet (Anspruch 7).It is also desirable, that the nozzle the material supply device forms a unit with the spatula component (claim 7).

Auch ist es wünschenswert, dass eine Öffnung an der Spitze der Düse an einer Stelle ausgebildet ist, die von dem dem Keramikschichtkörper zugewandten Ende des Spatelbauteils zurückweicht (Anspruch 8). In diesem Fall wird das von der Öffnung an der Spitze der Düse abgegebene Außenelektrodenmaterial zunächst der Oberfläche des Spatelbauteils zugeführt und dann von dem Spatelbauteil aus der Maskierplatte zugeführt und auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufgebracht, während es flach ausgebreitet wird. Daher kann eine Schwankung der Aufbringungsmenge des Außenelektrodenmaterials verringert und eine Oberfläche realisiert werden, auf der das Außenelektrodenmaterial unter Beibehaltung einer gleichmäßigen Dicke flach ausgebreitet ist.Also it is desirable that an opening at the top of the nozzle is formed at a position which faces from the ceramic layer body The end of the spatula component recedes (Claim 8). In this case, that is discharged from the opening at the tip of the nozzle Outer electrode material first the surface supplied to the spatula component and then supplied from the spatula component from the masking plate and on the side surfaces of the Ceramic layer body upset while it is spread out flat. Therefore, a fluctuation of the application amount of the outer electrode material reduced and a surface be realized, on the outer electrode material while maintaining a uniform thickness is spread flat.

Es ist außerdem wünschenswert, dass die Maskierplatte eine Dicke von nicht weniger als 50 μm hat (Anspruch 9). Dies realisiert wie oben beschrieben zuverlässig die Aufbringung des angesprochenen Elektrodenmaterials mit einer Dicke von nicht weniger als 50 μm.It is also desirable, in that the masking plate has a thickness of not less than 50 μm (claim 9). This realized as described above reliably the application of the mentioned Electrode material with a thickness of not less than 50 microns.

BEISPIELEEXAMPLES

(Beispiel 1)(Example 1)

Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 und die 11 bis 15 wird nun anhand eines Beispiels der Erfindung das Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements beschrieben.With reference to the 1 to 3 and the 11 to 15 The method for producing a piezoelectric layer element will now be described by means of an example of the invention.

Wie in den 1 bis 3 und den 11 bis 15 gezeigt ist, beinhaltet das Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements 1 bei diesem Beispiel den Schritt Bilden eines Keramikschichtkörpers 10 durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten 11 und Innenelektrodenschichten 21, 22 und den Schritt Bilden von Außenelektrodenschichten 32 (13(b)) durch Aufbringen eines einen elektrisch leitenden Füllstoff enthaltenden Elektrodenmaterials 320 auf Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10.As in the 1 to 3 and the 11 to 15 is shown, includes the method of manufacturing a piezoelectric layer element 1 in this example, the step of forming a ceramic laminated body 10 by alternating layers of piezoelectric layers 11 and inner electrode layers 21 . 22 and the step of forming outer electrode layers 32 ( 13 (b) ) by applying an electrode material containing an electrically conductive filler 320 on side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 ,

Des Weiteren werden den Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 in dem in den 11 und 12 gezeigten Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten Maskierplatten 54 mit Durchgangslöchern 541 gegenübergesetzt, die der Form der Außenelektrodenschichten 32 entsprechen. Als nächstes wird das Außenelektrodenmaterial 320 unter Verwendung eines Spatelbauteils 64, das dazu in der Lage ist, sich relativ zu und in Kontakt mit der Maskierplatte 54 zu bewegen, flach in nur der einen Richtung ausgebreitet, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist, damit es über die Durchgangslöcher 541 auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht wird.Furthermore, the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 in the in the 11 and 12 shown step forming the outer electrode layers masking plates 54 with through holes 541 opposite to the shape of the outer electrode layers 32 correspond. Next, the outer electrode material 320 using a spatula component 64 capable of being relative to and in contact with the masking plate 54 to move flat in only one direction, in which the ceramic layer body 10 layered so it's over the through holes 541 on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 is applied.

Dies wird nun ausführlich beschrieben.This will now be detailed described.

<Schritte Bilden eines Schichtkörpers><Steps forming a laminated body>

Zunächst wird ein Blei-Zirkonat-Titanat-Pulver (PZT-Pulver), das zu einem piezoelektrischen Material wird, angefertigt und bei 800 bis 950°C kalziniert. Als nächstes werden zu dem kalzinierten Pulver reines Wasser und ein Dispergiermittel hinzugegeben, um daraus eine Schlämme bilden, die unter Verwendung einer Perlenmühle nass gemahlen wird. Das gemahlene Produkt wird getrocknet, mit einem Pulver entwachst und dann unter Verwendung einer Kugelmühle mit einem Lösungsmittel, einem Bindemittel, einem Weichmacher und einem Dispergiermittel gemischt. Die erzielte Schlämme wird in einer Vakuumvorrichtung mit einem Rührer gerührt und im Vakuum entschäumt und bezüglich seiner Viskosität eingestellt.First, a lead zirconate titanate (PZT) powder, which becomes a piezoelectric material, is prepared and calcined at 800 to 950 ° C. Next, pure water and a dispersant are added to the calcined powder to form a slurry therefrom, which is wet-ground using a bead mill. The ground product is dried, dewaxed with a powder and then using a Ball mill mixed with a solvent, a binder, a plasticizer and a dispersant. The obtained slurry is stirred in a vacuum apparatus with a stirrer and defoamed in vacuo and adjusted in viscosity.

Als nächstes wird die Schlämme durch ein Rakelverfahren zu einer (nicht gezeigten) Grünlage mit einer vorbestimmten Dicke geformt. Als Verfahren zum Formen der Grünlage kann abgesehen von dem in diesem Beispiel eingesetzten Rakelverfahren ein Extrusionsformverfahren oder ein beliebiges anderes Verfahren eingesetzt werden.When next gets the mud by a doctor blade method to a (not shown) green layer with formed of a predetermined thickness. As a method of molding the green situation may except for the doctor blade method used in this example Extrusion molding or any other method used become.

Dann wird die wie oben gebildete Grünlage auf eine vorbestimmte Größe zugeschnitten, um Lagenstücke 100 zu erzielen, wie sie in 1(a) gezeigt sind.Then, the green sheet formed as above is cut to a predetermined size to form ply pieces 100 to achieve, as in 1 (a) are shown.

Als nächstes werden auf die Oberflächen der Lagenstücke 100, wie in 1(b) gezeigt ist, durch Siebdruck elektrisch leitende Pasten 210 und 220 aufgedruckt. Die elektrisch leitendenden Pasten 210 und 220 werden dabei an Stellen aufgedruckt, an denen zwischen den Stanzabschnitten 200, an denen die Lagenstücke gestanzt werden, Innenelektrodenschichten auszubilden sind, um dadurch zwei Arten an Lagenstücken 110 und 120 anzufertigen. Des Weiteren werden in den Stanzabschnitten 200, indem kein Druckvorgang erfolgt, leere Abschnitte 209 gebildet.Next, on the surfaces of the ply pieces 100 , as in 1 (b) is shown by screen printing electrically conductive pastes 210 and 220 printed. The electrically conductive pastes 210 and 220 are printed in places, at those between the punched sections 200 in which the ply pieces are to be punched, inner electrode layers are to be formed, thereby forming two kinds of ply pieces 110 and 120 to customize. Furthermore, in the punched sections 200 by not printing, empty sections 209 educated.

Die elektrisch leitenden Pasten 210 und 220 werden in diesem Beispiel durch Vermischen einer Ag/Pd-Legierung, die ein leitendes Material darstellt, mit einer geringen Menge eines piezoelektrischen Materials (PZT) erzielt, um zum Zeitpunkt des Brennens den Schrumpfungsunterschied bezüglich der Lage zu verringern. Als elektrisch leitendes Material kann außer dem oben genannten Leiter auch ein einfaches Material wie Ag, Pd, Cu oder Ni oder eine Legierung wie Ag/Pd oder Cu/Ni verwendet werden.The electrically conductive pastes 210 and 220 are achieved in this example by blending an Ag / Pd alloy, which is a conductive material, with a small amount of a piezoelectric material (PZT) to reduce the shrinkage difference in the layer at the time of firing. As the electrically conductive material, in addition to the above-mentioned conductor, a simple material such as Ag, Pd, Cu or Ni or an alloy such as Ag / Pd or Cu / Ni may also be used.

Wie aus 1(c) hervorgeht, werden die bedruckten Lagenstücke 110, 120 als nächstes abwechselnd mehrfach aufeinandergeschichtet und wird auf den obersten Abschnitt ein unbedrucktes Lagenstück 100 gesetzt und mit diesem durch Heißpressen verbunden. Die Lagenstücke werden dabei aufeinandergeschichtet, indem die Stanzabschnitte 200 so in der Aufschichtungsrichtung angeordnet werden, dass sich die leeren Abschnitte 209 abwechselnd rechts und links befinden. Danach werden die Stanzabschnitte 200 der beschichteten Lagenstücke in der Aufschichtungsrichtung gestanzt, um eine wie in 1(d) gezeigte Voreinheit 20 anzufertigen. Die Voreinheit 20 wird gebrannt, um eine piezoelektrische Einheit 2 zu erzielen, in der die piezo elektrischen Schichten 11 und die Innenelektrodenschichten 21, 22 abwechselnd aufeinandergeschichtet sind.How out 1 (c) shows, the printed patches 110 . 120 next alternately stacked several times and is on the uppermost portion of an unprinted ply piece 100 set and connected to this by hot pressing. The ply pieces are stacked on each other by the punched sections 200 be arranged in the lapping direction so that the empty sections 209 alternating right and left. Thereafter, the punching sections 200 the coated ply pieces are punched in the lapping direction to form a like in 1 (d) shown pre-unit 20 to customize. The pre-unit 20 is fired to a piezoelectric unit 2 to achieve in which the piezoelectric layers 11 and the inner electrode layers 21 . 22 are alternately stacked.

Wie aus 2(a) hervorgeht, werden die Oberflächen der piezoelektrischen Einheit 2 als nächstes poliert und wird danach auf die Seitenflächen 101, 102 durch Siebdruck eine elektrisch leitende Paste 310 zum Bilden von Seitenelektroden aufgedruckt. Danach wird die aufgedruckte elektrisch leitende Paste 310 erhitzt, gefolgt von einem Abkühlen, um auf den Seitenflächen 101, 102 Seitenelektroden 31 zu bilden. Die elektrisch leitende Paste 310 enthält in diesem Beispiel als Leiter Ag und als Schmelzverbindungsmaterial Glas.How out 2 (a) As a result, the surfaces of the piezoelectric unit become 2 polished next and then on the side surfaces 101 . 102 by screen printing an electrically conductive paste 310 imprinted to form side electrodes. Thereafter, the printed electrically conductive paste 310 heated, followed by cooling to on the side surfaces 101 . 102 side electrodes 31 to build. The electrically conductive paste 310 contains in this example as conductor Ag and as fusion material glass.

Die Seitenelektroden 31 dienen in diesem Zusammenhang zur Verbesserung der elektrischen Leitung zwischen den Innenelektrodenschichten 21, 22 und den Außenelektrodenschichten 32. Die Seitenelektroden 31 können auch weggelassen werden. Auch in diesem Fall arbeitet die Erfindung effektiv.The side electrodes 31 serve in this context to improve the electrical conduction between the inner electrode layers 21 . 22 and the outer electrode layers 32 , The side electrodes 31 can also be omitted. Also in this case the invention works effectively.

Wie aus 2(b) hervorgeht, wird als nächstes eine Vielzahl der mit Seitenelektroden 31 versehenen piezoelektrischen Einheiten 2 mit Hilfe eines Klebstoffs 29 verklebt und aufeinandergeschichtet, um aus den piezoelektrischen Einheiten 2 eine Einheit zu bilden. Auf diese Weise wird, wie in 3 gezeigt ist, ein Keramikschichtkörper 10 mit Seitenelektroden 31 erzielt.How out 2 B) As a result, a plurality of the side electrodes will be next 31 provided piezoelectric units 2 with the help of an adhesive 29 glued and stacked to form the piezoelectric units 2 to form a unity. In this way, as in 3 is shown, a ceramic layer body 10 with side electrodes 31 achieved.

Dann wird mit einer Endfläche des Keramikschichtkörpers 10 in der Aufschichtungsrichtung ein Verschiebungsübertragungsbauteil 17 und mit seiner anderen Endfläche ein Blockbauteil 18 verbunden. Darüber hinaus wird an dem anderen Ende des Blockbauteils 18 eine Grundplatte 19 angebracht (siehe 11 und 12). In den 13 bis 15 sind das Verschiebungsübertragungsbauteil 17, das Blockbauteil 18 und die Grundplatte 19 nicht gezeigt.Then, with an end surface of the ceramic laminated body 10 in the laminating direction, a displacement transmitting member 17 and with its other end face a block component 18 connected. In addition, at the other end of the block component 18 a base plate 19 attached (see 11 and 12 ). In the 13 to 15 are the displacement transmission member 17 , the block component 18 and the base plate 19 Not shown.

<Schritt Bilden von Außenelektrodenschichten><Step Forming External Electrode Layers>

Unter Bezugnahme auf die 4–10 wird nun eine Vorrichtung 5 zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 beschrieben, die in dem Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten verwendet wird.With reference to the 4 - 10 now becomes a device 5 for applying the outer electrode material 320 described in the step of forming the outer electrode layers.

Wie in den 4 bis 10 gezeigt ist, dient die Aufbringungsvorrichtung 5 dazu, das den elektrisch leitenden Füllstoff enthaltende Außenelektrodenmaterial 320 auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufzubringen, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Schichten 11 aus piezoelektrischem Material und der Innenelektrodenschichten 21, 22 mit elektrischer Leitfähigkeit gebildet wurde.As in the 4 to 10 is shown, the application device serves 5 to, the outer electrode material containing the electrically conductive filler 320 on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 applied by alternately stacking the piezoelectric layers 11 of piezoelectric material and the inner electrode layers 21 . 22 was formed with electrical conductivity.

Die Aufbringungsvorrichtung 5 umfasst einen Halteabschnitt 53 zum Halten des Keramikschichtkörpers 10; eine Materialzuführungseinrichtung 6 mit einer Düse 63, die sich relativ entlang der Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist, während der Körper von dem Halteabschnitt 53 gehalten wird, und das Außenelektrodenmaterial 320 durch die Düse 63 abgibt; und ein Spatelbauteil 64, das dazu in der Lage ist, sich relativ zu und in Kontakt mit einer Maskierplatte 54 zu bewegen, die ein Durchgangsloch 541 hat und so angeordnet ist, dass sie den Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 zugewandt ist.The application device 5 includes a holding section 53 for holding the ceramic layer body 10 ; a material supply device 6 with a nozzle 63 that moves relatively along the direction in which the ceramic laminated body 10 is layered while the body of the holding section 53 is held, and the outer electrode material 320 through the nozzle 63 write; and a spatula component 64 capable of being relative to and in contact with a masking plate 54 to move, which is a through hole 541 has and is arranged to fit the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 is facing.

Das Spatelbauteil 64 bewegt sich in Kontakt mit der Maskierplatte 54 nur in der einen Richtung, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist, um das von der Düse 63 abgegebene Außenelektrodenmaterial 320 nur in dieser einen Richtung auszubreiten, damit es über das Durchgangsloch 541 auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht wird.The spatula component 64 moves in contact with the masking plate 54 only in the one direction in which the ceramic layer body 10 is layered to that of the nozzle 63 discharged outer electrode material 320 just spread out in this one direction, so it's over the through hole 541 on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 is applied.

Dies wird nun genauer beschrieben.This will now be described in more detail.

Wie aus 4 hervorgeht, ist die Aufbringungsvorrichtung 5 mit einem Podest 51 versehen. Auf dem Podest 51 befindet sich ein Tisch 52, der so aufgebaut ist, dass er sich auf Schienen 511, die auf dem Podest 51 vorgesehen sind, in der Y-Achsenrichtung bewegt. Auf dem Tisch 52 befindet sich der Halteabschnitt 53 zum Halten des Keramikschichtkörpers 10.How out 4 shows, is the application device 5 with a pedestal 51 Mistake. On the pedestal 51 there is a table 52 which is built to be on rails 511 on the pedestal 51 are provided, moved in the Y-axis direction. On the table 52 is the holding section 53 for holding the ceramic laminated body 10 ,

Wie des Weiteren aus 5 hervorgeht, ist der Tisch 52 mit der ein Durchgangsloch 541 aufweisenden Maskierplatte 54 versehen, die so angeordnet ist, dass sie den Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 zugewandt ist.As further out 5 shows, is the table 52 with a through hole 541 having masking plate 54 provided, which is arranged so that they are the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 is facing.

4 zeigt die Maskierplatte 54 nicht, um den Zustand darzustellen, in dem der Keramikschichtkörper 10 von dem Halteabschnitt 53 gehalten wird. 4 shows the masking plate 54 not to represent the state in which the ceramic laminated body 10 from the holding section 53 is held.

Wie aus den 6 bis 8 hervorgeht, ist die Maskierplatte 54 mit einem Durchgangsloch 541 versehen, das auf die gleiche Form zugeschnitten ist wie das Muster zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320. Der Rand des Durchgangslochs 541 ist eingebuchtet, um relativ zum Außenrandabschnitt 543 der Maskierplatte 54 einen vertieften Abschnitt 542 zu bilden. Die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 können ohne Weiteres der Maskierplatte 54 zugewandt sein.Like from the 6 to 8th shows, is the masking plate 54 with a through hole 541 which is cut to the same shape as the pattern for applying the outer electrode material 320 , The edge of the through hole 541 is recessed relative to the outer edge portion 543 the masking plate 54 a recessed section 542 to build. The side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 can easily the masking plate 54 to be facing.

Die Dicke der Maskierplatte 54 ist so gewählt, dass sie 1,1- bis 1,2-mal so groß wie die aufzubringende Dicke des Außenelektrodenmaterials 320 ist, und die Größe des Durchgangslochs 541 wird abhängig von der Aufbringungsbreite und der Aufbringungslänge festgelegt. Die Maskierplatte 54 dieses Beispiels hatte eine Dicke von 150 μm, und das Durchgangsloch 541 hat eine Breite von 4 mm und eine Länge von 42 mm.The thickness of the masking plate 54 is set to be 1.1 to 1.2 times as large as the thickness of the outer electrode material to be applied 320 is, and the size of the through hole 541 is determined depending on the application width and the application length. The masking plate 54 of this example had a thickness of 150 μm, and the through hole 541 has a width of 4 mm and a length of 42 mm.

In diesem Beispiel wird als Maskierplatte 54 eine sogenannte Metallmaske mit einem vollständigen Durchgangsloch 541 im Aufbringungsabschnitt verwendet. Es ist jedoch auch zulässig, eine sogenannte Siebmaske mit maschenförmigen Durchgangslöchern zu verwenden.In this example is called masking plate 54 a so-called metal mask with a complete through hole 541 used in the application section. However, it is also permissible to use a so-called screen mask with mesh-shaped through holes.

Wenn die Siebmaske verwendet wird, ist es wünschenswert, dass das Durchgangsloch eine Maschengröße hat, die größer als der in dem Außenelektrodenmaterial 320 enthaltene elektrisch leitende Füllstoff ist. Wenn die Maschengröße des Durchgangslochs kleiner als der elektrisch leitende Füllstoff ist, fällt es schwer, das Außenelektrodenmaterial 320, das später beschrieben wird, aufzubringen und den elektrisch leitenden Füllstoff zu orientieren.When the screen mask is used, it is desirable that the through hole has a mesh size larger than that in the outer electrode material 320 contained electrically conductive filler. When the mesh size of the through-hole is smaller than the electrically-conductive filler, it is difficult to form the outer-electrode material 320 , which will be described later, and to orient the electroconductive filler.

Wie aus 5 hervorgeht, ist an dem Podest 51 außerdem ein Trägerabschnitt 55 angebracht. An dem Trägerabschnitt 55 befindet sich ein Bewegungsabschnitt 56, der so aufgebaut ist, dass er sich auf Schienen 551 bewegt, die in der X-Achsenrichtung des Trägerabschnitts 55 vorgesehen sind. An dem Bewegungsabschnitt 56 befindet sich ferner ein weiterer Bewegungsabschnitt 57, der so aufgebaut ist, dass er sich auf einer Schiene 561 bewegt, die in der Z-Achsenrichtung des Bewegungsabschnitts 56 vorgesehen ist, wobei der Bewegungsabschnitt 57 über einen Arm 571 mit der Materialzuführeinrichtung 6 verbunden ist.How out 5 shows, is on the pedestal 51 also a support section 55 appropriate. On the support section 55 there is a movement section 56 which is built to be on rails 551 moved in the X-axis direction of the support section 55 are provided. At the movement section 56 There is also another movement section 57 that is built to be on a rail 561 moves in the Z-axis direction of the moving section 56 is provided, wherein the movement section 57 over an arm 571 with the material supply device 6 connected is.

Wie aus den 9 und 10 hervorgeht, umfasst die Materialzuführungseinrichtung 6 eine Injektionsspritze 61 zum Speichern des Außenelektrodenmaterials 320, eine Düse 63 zum Abgeben des Außenelektrodenmaterials 320 und einen Kopfabschnitt 62, um diese miteinander zu verbinden. Die Düse 63 und der Kopfabschnitt 62 bilden miteinander eine Einheit, wobei die Düse 63 von der Unterseite des Kopfabschnitts 62 vorragt. Des Weiteren ist die Spitze der Düse 63 mit einer Spitzenöffnung 631 versehen, die als Abgabeöffnung für das Außenelektrodenmaterial 320 dient.Like from the 9 and 10 shows, includes the material supply device 6 a hypodermic syringe 61 for storing the outer electrode material 320 , a nozzle 63 for dispensing the outer electrode material 320 and a head section 62 to connect these together. The nozzle 63 and the head section 62 together form a unit with the nozzle 63 from the bottom of the head section 62 projects. Furthermore, the tip of the nozzle 63 with a top opening 631 provided as discharge opening for the outer electrode material 320 serves.

Des Weiteren ist das Spatelbauteil 64 wie gezeigt neben der Düse 63 an der Bodenfläche des Kopfabschnitts 62 angeordnet. Die Spitzenöffnung 631 der Düse 63 befindet sich an einer Stelle, die von dem Ende des Spatelbauteils 64 zurückweicht. Das Spatelbauteil 64 ist mit Schrauben 651 an einem Strebenbauteil 65 befestigt, das mit Schrauben 652 an der Bodenfläche des Kopfabschnitts 62 befestigt ist. Das heißt, dass die Düse 63 und das Spatelbauteil 64 mit Hilfe des Strebenbauteils 65 eine Einheit bilden.Furthermore, the spatula component 64 as shown next to the nozzle 63 at the bottom surface of the head section 62 arranged. The top opening 631 the nozzle 63 is located at a point from the end of the spatula component 64 recedes. The spatula component 64 is with screws 651 on a strut component 65 fastened with screws 652 at the bottom surface of the head section 62 is attached. That is, the nozzle 63 and the spatula component 64 with the help of the strut component 65 form a unit.

Des Weiteren wird wie gezeigt abhängig von der Viskosität des abgegebenen Außenelektrodenmaterials 320 ein optimaler Durchmesser a der Düse 63 festgelegt. Außerdem wird die Gesamtbreite b der Düse 63 so eingestellt, dass sie 1- bis 2-mal so breit wie die Breite zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 ist. Die Anzahl der Düsen 63 wird beruhend auf einem Zusammenhang zwischen dem Durchmesser a und der Breite b der Düse 63 festgelegt.Further, as shown, depending on the viscosity of the discharged external electrode material 320 an optimum diameter a of the nozzle 63 established. In addition, the total width b of the nozzle 63 set to be 1 to 2 times as wide as the width for applying the outer electrode material 320 is. The number of nozzles 63 is based on a relationship between the diameter a and the width b of the nozzle 63 established.

Des Weiteren wird die Breite c des Spatelbauteils 64 so gewählt, dass sie 2- bis 10-mal so groß wie die Aufbringungsbreite ist, wobei die Rückweichlänge d der Spitzenöffnung 631 10- bis 50-mal so groß wie die Aufbringungsdicke ist.Furthermore, the width c of the spatula component 64 is chosen to be 2 to 10 times the application width, the backsize d of the tip opening 631 10 to 50 times the application thickness.

Wie des Weiteren aus 5 hervorgeht, ist die Materialzuführungseinrichtung 6 über ein Rohr 508 mit einem Spender 58 verbunden und ist der Spender 58 über ein Rohr 509 mit einer Luftquelle 59 verbunden. Der Spender 58 ist dazu in der Lage, die durch das Rohr 509 von der Luftquelle 59 zugeführte Luft zu sammeln, und kann die Luft durch das Rohr 508 zur Materialzuführungseinrichtung 6 weiterführen. In dem Spender 58 ist außerdem eine Steuerungseinheit 581 angeordnet, um die Luftmenge und die Zufuhrdauer zu steuern, wenn der Materialzuführungseinrichtung 6 die Luft zugeführt wird.As further out 5 shows, is the material supply device 6 over a pipe 508 with a donor 58 connected and is the donor 58 over a pipe 509 with an air source 59 connected. The donor 58 is capable of doing that through the pipe 509 from the air source 59 collect incoming air, and can pass the air through the pipe 508 to the material supply device 6 continue. In the donor 58 is also a control unit 581 arranged to control the amount of air and the supply time when the material supply means 6 the air is supplied.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 der Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten 32 beschrieben, in dem das Außenelektrodenmaterial 320 unter Verwendung der Aufbringungsvorrichtung 5 aufgebracht wird.Next, referring to the 11 to 13 the step of forming the outer electrode layers 32 described in which the outer electrode material 320 using the applicator 5 is applied.

Das Außenelektrodenmaterial 320 wird zunächst auf die Seitenfläche 101 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht.The outer electrode material 320 is first on the side surface 101 of the ceramic laminated body 10 applied.

Wie aus 11 hervorgeht, wird der Keramikschichtkörper 10 von dem Halteabschnitt 53 der Aufbringungsvorrichtung 5 auf eine Weise gehalten, dass die Seitenfläche 101 nach oben weist, um mit dem Außenelektrodenmaterial 320 versehen zu werden. Dabei sind die Positionen des Keramikschichtkörpers 10 und der Maskierplatte 54 so eingestellt, dass sich das Durchgangsloch 541 der Maskierplatte 54 an der gleichen Position wie die Position zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 befindet.How out 11 is apparent, the ceramic layer body 10 from the holding section 53 the application device 5 held in a way that the side surface 101 points up to the outer electrode material 320 to be provided. Here are the positions of the ceramic laminated body 10 and the masking plate 54 adjusted so that the through hole 541 the masking plate 54 at the same position as the position for applying the outer electrode material 320 located.

Als nächstes werden der Tisch 52, der Bewegungsabschnitt 56 und der Bewegungsabschnitt 57 relativ zueinander auf eine solche Weise bewegt, dass sich die Spitzenöffnung 631 der Düse 63 der Materialzuführungseinrichtung 6 wie gezeigt an einer Position P1 zum Start der Aufbringung auf den Keramikschichtkörper 10 befindet und das Spatelbauteil 64 die Maskierplatte 54 berührt. Des Weiteren ist die Injektionsspritze 61 der Materialzuführungseinrichtung 6 mit dem Außenelektrodenmaterial 320 gefüllt.Next will be the table 52 , the movement section 56 and the movement section 57 moved relative to each other in such a way that the tip opening 631 the nozzle 63 the material supply device 6 as shown at a position P1 for starting the application to the ceramic laminated body 10 located and the spatula component 64 the masking plate 54 touched. Furthermore, the injection syringe 61 the material supply device 6 with the outer electrode material 320 filled.

In diesem Beispiel wird als Außenelektrodenmaterial 320 ein Material verwendet, das durch Verteilen von flockenförmigen Ag als elektrisch leitendem Füllstoff in einem als Isolierharz dienenden Epoxidharz erzielt wird. Als Isolierharz können außer dem obigen Harz verschiedene weitere Harze wie Silicon, Urethan oder Polyimid verwendet werden. Als elektrisch leitender Füllstoff kann außer Ag ein einfaches Metall wie Cu oder Ni oder ein Mischmaterial oder eine Legierung verwendet werden, worin diese Elemente enthalten sind.In this example is called outer electrode material 320 uses a material obtained by dispersing flaky Ag as an electroconductive filler in an epoxy resin serving as an insulating resin. As the insulating resin, besides the above resin, various other resins such as silicone, urethane or polyimide may be used. As the electroconductive filler, besides Ag, a simple metal such as Cu or Ni or a mixed material or alloy containing these elements may be used.

Als nächstes wird die im Spender 58 gesammelte Luft in die Injektionsspritze 61 der Materialzuführungseinrichtung 6 eingespeist. Das in der Injektionsspritze 61 eingefüllte Außenelektrodenmaterial 320 wird durch den Druck der einspeisten Luft von der Spitzenöffnung 631 der Düse 63 abgegeben, der Oberfläche des Spatelbauteils 64 zugeführt und der Maskierplatte 54 zugeführt. Indem die Luft von dem Spender 58 in die Materialzuführungseinrichtung 6 eingespeist wird, wird das Außenelektrodenmaterial 320 wie gewünscht von der Düse 63 abgegeben.Next is the one in the dispenser 58 collected air into the syringe 61 the material supply device 6 fed. That in the hypodermic syringe 61 filled outer electrode material 320 is due to the pressure of the injected air from the tip opening 631 the nozzle 63 discharged, the surface of the spatula component 64 supplied and the masking plate 54 fed. By the air from the dispenser 58 in the material supply device 6 is fed, the outer electrode material 320 as desired from the nozzle 63 issued.

Dabei wird der Tisch 52 unter gleichzeitiger Zufuhr des Außenelektrodenmaterials 320 auf die Startposition P1 der Aufbringung wie in 12 gezeigt in die Richtung bewegt, in der der Trägerabschnitt 55 angeordnet ist. Die Düse 63 und das Spatelbauteil 64 bilden miteinander eine Einheit und können relativ zu dem Keramikschichtkörper 10 und der der Seitenfläche 101 des Keramikschichtkörpers 10 zugewandten Maskierplatte 54 bewegt werden. Daher wird das Außenelektrodenmaterial 320 von der Düse 63 zugeführt, durch das Spatelbauteil 64 flach ausgebreitet und über das Durchgangsloch 541 der Maskierplatte 54 auf die Seitenfläche 101 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht.At the same time the table becomes 52 with simultaneous supply of the outer electrode material 320 to the starting position P1 of the application as in 12 shown moved in the direction in which the support portion 55 is arranged. The nozzle 63 and the spatula component 64 together form a unit and can relative to the ceramic layer body 10 and the side surface 101 of the ceramic laminated body 10 facing masking plate 54 to be moved. Therefore, the outer electrode material becomes 320 from the nozzle 63 supplied by the spatula component 64 spread flat and over the through hole 541 the masking plate 54 on the side surface 101 of the ceramic laminated body 10 applied.

Wenn die Düse 63 an einer Position P2 ankommt, an der die Aufbringung enden soll, oder bevor die Düse 63 an der Position P2 ankommt, an der die Aufbringung enden soll, wird die Abgabe des Außenelektrodenmaterials 320 aus der Düse 63 beendet. Nachdem die Aufbringung durch das Spatelbauteil 64 an der Position P2 beendet wurde, an der die Aufbringung enden sollte, und nachdem überschüssiges Außenelektrodenmaterial 320 abgeschabt wurde, wird die Bewegung des Tisches 52 beendet. Auf diese Weise wird das Außenelektrodenmaterial 320 auf die Seitenfläche 101 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht.If the nozzle 63 arrives at a position P2 at which the application is to end, or before the nozzle 63 arrives at the position P2 at which the application is to end, the discharge of the outer electrode material 320 from the nozzle 63 completed. After the application by the spatula component 64 at the position P2 at which the application should end and after excess outer electrode material 320 was scraped, the movement of the table 52 completed. In this way, the outer electrode material becomes 320 on the side surface 101 of the ceramic laminated body 10 applied.

Durch das gleiche Verfahren wird das Außenelektrodenmaterial 320 auch auf die Seitenfläche 102 aufgebracht.By the same method, the outer electrode material becomes 320 also on the side surface 102 applied.

Auf diese Weise wird das Außenelektrodenmaterial 320 wie in 13(a) gezeigt auf beide Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht.In this way, the outer electrode becomes material 320 as in 13 (a) shown on both sides 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 applied.

Wie aus 13(b) hervorgeht, werden auf dem auf beide Seitenfläche 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebrachten Außenelektrodenmaterial 320 als nächstes Entnahmeelektroden 33 aus einem rostfreien Stahl in Form eines Streckmetalls mit viel Maschen in Dickenrichtung angeordnet. Danach wird das Außenelektrodenmaterial 320 erhitzt und ausgehärtet, um die Außenelektrodenschichten 32 zu bilden und damit die Entnahmeelektroden 33 zu verbinden.How out 13 (b) will be on the both side surface 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 applied outer electrode material 320 next extraction electrodes 33 made of a stainless steel in the form of an expanded metal with a lot of meshes in the thickness direction. Thereafter, the outer electrode material becomes 320 heated and cured to the outer electrode layers 32 to form and thus the withdrawal electrodes 33 connect to.

Abschließend wird auf die gesamten Seitenflächen des Keramikschichtkörpers 10 ein Formmaterial 34 aufgebracht, erhitzt und ausgehärtet. Auf diese Weise wird, wie in den 14 und 15 gezeigt ist, das als eine Einheit vorliegende piezoelektrische Schichtelement 1 erzielt.Finally, on the entire side surfaces of the ceramic layer body 10 a molding material 34 applied, heated and cured. In this way, as in the 14 and 15 is shown, the unitized piezoelectric layer element 1 achieved.

Als nächstes werden die Wirkung und der Effekt des Verfahrens zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements 1 und der Vorrichtung 5 zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 dieses Beispiels beschrieben.Next, the effect and the effect of the method for producing the piezoelectric layer element will be described 1 and the device 5 for applying the outer electrode material 320 of this example.

Das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements 1 dieses Beispiels beinhaltet zumindest den Schritt Bilden eines Schichtkörpers und den Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten. In dem Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten werden die Außenelektrodenschichten 32 gebildet, indem das den elektrisch leitenden Füllstoff enthaltende Außenelektrodenmaterial 320 unter Verwendung der Aufbringungsvorrichtung 5 auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebracht wird.The method for producing the piezoelectric layer element 1 This example includes at least the step of forming a laminated body and the step of forming the outer electrode layers. In the step of forming the outer electrode layers, the outer electrode layers become 32 formed by the outer electrode material containing the electrically conductive filler 320 using the applicator 5 on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 is applied.

Die Vorrichtung 5 zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 dieses Beispiels umfasst den Halteabschnitt 53, die Materialzuführungseinrichtung 6 mit der Düse 63 und das Spatelbauteil 64. Das Spatelbauteil 64 ist so aufgebaut, dass es das von der Düse 63 abgegebene Außenelektrodenmaterial 320 nur in der einen Richtung flach ausbreitet, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist, um es so auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufzubringen.The device 5 for applying the outer electrode material 320 This example includes the holding section 53 , the material supply device 6 with the nozzle 63 and the spatula component 64 , The spatula component 64 It is designed to be that of the nozzle 63 discharged outer electrode material 320 only flat in one direction in which the ceramic layer body 10 is layered so it's on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 applied.

Und zwar wird der in dem Außenelektrodenmaterial 320 enthaltene elektrisch leitende Füllstoff bei der Aufbringung des Außenelektrodenmaterials 320, während es nur in der einen Richtung flach ausgebreitet wird, in der Richtung orientiert, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist. Daher zeigen die unter Verwendung des Außenelektrodenmaterials 320 gebildeten Außenelektrodenschichten 32 in der obigen Richtung eine hohe Leitfähigkeit. Da auch der lineare Ausdehnungskoeffizient in der obigen Richtung gering ist, werden die Außenelektrodenschichten 32 daran gehindert, sich aufgrund der von Ab kühl-/Aufheizzyklen stammenden Wärmespannung abzulösen oder zu reißen.And that becomes in the outer electrode material 320 contained electrically conductive filler in the application of the outer electrode material 320 while being flatly spread only in the one direction, oriented in the direction in which the ceramic laminated body 10 is layered. Therefore, they are shown using the outer electrode material 320 formed outer electrode layers 32 in the above direction a high conductivity. Also, since the linear expansion coefficient in the above direction is small, the outer electrode layers become 32 prevented from detaching or cracking due to the thermal stress resulting from cooling / heating cycles.

Wie oben beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 zum Aufbringen des Außenelektrodenmaterials 320 dazu in der Lage, Außenelektrodenschichten 32 mit hoher Leitfähigkeit und einem geringen linearen Ausdehnungskoeffizienten zu bilden. Das piezoelektrische Schichtelement 1 mit den obigen Außenelektrodenschichten 32 zeigt eine hervorragende Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit.As described above, the device according to the invention is 5 for applying the outer electrode material 320 capable of outer electrode layers 32 to form with high conductivity and a low linear expansion coefficient. The piezoelectric layer element 1 with the above outer electrode layers 32 shows excellent conductivity and reliability.

Bei der Aufbringungsvorrichtung 5 dieses Beispiels bildet die Düse 63 der Materialzuführungseinrichtung 6 mit dem Spatelbauteil 64 eine Einheit. Daher kann das Außenelektrodenmaterial 320 effizient zugeführt und aufgebracht werden.In the application device 5 This example forms the nozzle 63 the material supply device 6 with the spatula component 64 one unity. Therefore, the outer electrode material 320 efficiently supplied and applied.

Abgesehen davon befindet sich die Spitzenöffnung 631 der Düse 63 an einer Stelle, die von dem Ende des Spatelbauteils 64 zurückweicht, was es ermöglicht, eine Schwankung der Aufbringungsmenge des Außenelektrodenmaterials 320 zu verringern.Apart from that, there is the tip opening 631 the nozzle 63 at a point from the end of the spatula component 64 which allows a variation in the application amount of the outer electrode material 320 to reduce.

Des Weiteren wird das Außenelektrodenmaterial 320 mit einer Dicke von nicht weniger als 50 μm aufgebracht, weswegen es zuverlässig mit der erforderlichen Menge aufgebracht wird.Furthermore, the outer electrode material becomes 320 With a thickness of not less than 50 microns applied, so it is reliably applied with the required amount.

(Beispiel 2)(Example 2)

Wie aus den 16 und 17 hervorgeht, befasst sich dieses Beispiel mit dem Fall, dass die Außenelektrodenschichten 32 in dem piezoelektrischen Schichtelement 1 von Beispiel 1 mit freiliegenden Durchgangsabschnitten 321 versehen sind.Like from the 16 and 17 As can be seen, this example deals with the case where the outer electrode layers 32 in the piezoelectric layer element 1 Example 1 with exposed passage sections 321 are provided.

Auf dem auf die Seitenflächen 101, 102 des Keramikschichtkörpers 10 aufgebrachtem Außenelektrodenmaterial 320 werden in diesem Beispiel maschenförmige Entnahmeelektroden 33 angeordnet und danach durch nicht gezeigte Schiebebauteile fixiert. Die Schiebebauteile sind mit einer Vielzahl von Stiften versehen, die durch die Maschen der Entnahmeelektroden 33 hindurchtreten, um in das Außenelektrodenmaterial 320 einzudringen und es zu halten, wodurch die Entnahmeelektroden 33 fixiert werden. Das Außenelektrodenmaterial 320 wird erhitzt und ausgehärtet, und danach werden die Stifte der Schiebebauteile entfernt. Ansonsten entspricht dieses Beispiel dem Beispiel 1.On the on the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminated body 10 applied outer electrode material 320 In this example, mesh-shaped extraction electrodes are used 33 arranged and then fixed by sliding elements, not shown. The sliding members are provided with a plurality of pins passing through the stitches of the extraction electrodes 33 to pass into the outer electrode material 320 penetrate and hold it, reducing the extraction electrodes 33 be fixed. The outer electrode material 320 is heated and cured, and then the pins of the sliding members are removed. Otherwise, this example corresponds to Example 1.

Bei dem piezoelektrischen Schichtelement 1, das gemäß dem Herstellungsverfahren dieses Beispiels hergestellt wurde, sind die Außenelektrodenschichten 32, wie in den 16 und 17 gezeigt ist, mit freiliegenden Durchgangsabschnitten 321 versehen. Dies steigert die Verbindungsfestigkeit zwischen den Außenelektrodenschichten 32 und den Entnahmeelektroden 33. Daher verhindern nicht nur die Außenelektrodenschichten 32, sondern auch die Entnahmeelektroden 33 ein Ablösen oder Reißen durch die von den Abkühl-/Aufheizzyklen stammende Wärmespannung.In the piezoelectric layer element 1 which was produced according to the manufacturing method of this example are the outer electrode layers 32 as in the 16 and 17 shown is, with exposed passage sections 321 Mistake. This increases the bonding strength between the outer electrode layers 32 and the withdrawal electrodes 33 , Therefore, not only the outer electrode layers prevent 32 , but also the withdrawal electrodes 33 peeling or cracking due to the thermal stress resulting from the cooling / heating cycles.

Ansonsten sind Wirkung und Effekt die gleichen wie bei Beispiel 1.Otherwise the effect and effect are the same as in Example 1.

(Beispiel 3)(Example 3)

In diesem Beispiel wurde das piezoelektrische Schichtelement 1, das gemäß dem Herstellungsverfahren von Beispiel 1 hergestellt wurde, den Abkühl-/Aufheizzyklen unterzogen, um die Außenelektrodenschichten 32 im Hinblick auf ihren elektrischen Widerstand zu beurteilen.In this example, the piezoelectric layer element became 1 which was prepared according to the manufacturing method of Example 1, subjected to the cooling / heating cycles to the outer electrode layers 32 to judge in terms of their electrical resistance.

Zum Vergleich wurden außerdem, um sie dann auf die gleiche Weise zu beurteilen, mit Hilfe eines herkömmlichen Siebdruckverfahrens piezoelektrische Schichtelemente angefertigt, bei denen das Außenelektrodenmaterial 320 aufgebracht wurde, indem es anders als beim piezoelektrischen Schichtelement 1 unter Verwendung einer Presse oder eines Schabers aus einer Vielzahl von Richtungen mehrmals ausgebreitet wurde.For comparison, in order to then evaluate them in the same way, piezoelectric layer elements were made by means of a conventional screen printing method, in which the outer electrode material 320 was applied by acting differently than the piezoelectric layer element 1 was spread several times using a press or scraper from a variety of directions.

Als erstes wurden die Musterbauteile gewählt, die den Abkühl-/Aufheizzyklen unterzogen werden sollten. Die Musterbauteile, d.h. die piezoelektrischen Schichtelemente der Erfindung und der Vergleichsprodukte, wurden jeweils mehrmals angefertigt, wobei die ausgebildeten Außenelektrodenschichen 32 jeweils hinsichtlich ihrer Orientierungsfaktoren gemessen wurden. Die Musterbauteile wurden dann abhängig von ihren Orientierungsfaktoren ausgewählt.First, the pattern members to be subjected to the cooling / heating cycles were selected. The pattern components, ie the piezoelectric layer elements of the invention and the comparative products, were each made several times, wherein the formed Außenelektrodenschichen 32 were measured with respect to their orientation factors. The pattern components were then selected depending on their orientation factors.

Wie aus 18 hervorgeht, stellt der Orientierungsfaktor des elektrisch leitenden Füllstoffs 4 das Verhältnis des elektrisch leitenden Füllstoffs mit einem Winkel α ≤ 30° dar, wobei unter den Winkeln, die von der Richtung (L), in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist, und den Axialrichtungen der elektrisch leitenden Füllstoffe 4 gebildet wird, der Winkel auf der kleineren Seite mit α bezeichnet wird. Der Orientierungsfaktor wird ermittelt, indem die gebildeten Außenelektrodenschichten 32 durchschnitten und der auf den Schnittflächen vorhandene elektrisch leitende Füllstoff 4 unter Verwendung einer visuellen Vorrichtung gemessen wird.How out 18 indicates the orientation factor of the electrically conductive filler 4 the ratio of the electrically conductive filler at an angle α ≤ 30 °, wherein at the angles, from the direction (L) in which the ceramic layer body 10 layered, and the axial directions of the electrically conductive fillers 4 is formed, the angle is designated on the smaller side with α. The orientation factor is determined by the outer electrode layers formed 32 cut through and present on the cut surfaces electrically conductive filler 4 is measured using a visual device.

Als erfindungsgemäße Produkte wurden ein Musterbauteil E1 mit einem Orientierungsfaktor von 50% und ein Musterbauteil E2 mit einem Orientierungsfaktor von 60% gewählt. Als Vergleichsprodukte wurden des Weiteren ein Musterbauteil C1 mit einem Orientierungsfaktor von 30% und ein Musterbauteil C2 mit einem Orientierungsfaktor von 40% gewählt.When products according to the invention were a sample component E1 with an orientation factor of 50% and a pattern member E2 having an orientation factor of 60% is selected. When Comparative products were also a sample component C1 with an orientation factor of 30% and a pattern component C2 with a Orientation factor of 40% selected.

In dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Schichtelement 1 waren die Orientierungsfaktoren der elektrisch leitenden Füllstoffe 4 stets nicht kleiner als 50%.In the piezoelectric layer element according to the invention 1 were the orientation factors of the electrically conductive fillers 4 always not less than 50%.

Als Nächstes wurden alle vier Musterbauteile E1, E2, C1 und C2 der Erfindung und der Vergleichsprodukte den Abkühl-/Aufheizzyklen unterzogen, um die elektrischen Widerstände der Außenelektrodenschichten 32 zu messen. Der Abkühl-/Aufheizzyklus bestand aus einem einstündigen Halten des piezoelektrischen Schichtelements jedes Musterbauteils bei –40°C in Luft und danach einem einstündigen Halten bei 160°C in Luft.Next, all four pattern members E1, E2, C1 and C2 of the invention and the comparative products were subjected to the cooling / heating cycles to control the electrical resistances of the outer electrode layers 32 to eat. The cooling / heating cycle consisted of holding the piezoelectric sheet member of each pattern member at -40 ° C in air for one hour and then holding it at 160 ° C in air for one hour.

Die Messergebnisse sind in 19 gezeigt, wobei die Ordinate den Widerstand und die Abszisse die Abkühl-/Aufheizzyklen (Anzahl) wiedergibt. Der Widerstand der Ordinate entspricht dem Widerstand entlang der beiden Anschlüsse der Außenelektrodenschicht 32 in der Richtung, in der der Keramikschichtkörper 10 geschichtet ist. In diesem Beispiel ist der Anfangswiderstand auf 1 gesetzt.The measurement results are in 19 where the ordinate represents the resistance and the abscissa the cooling / heating cycles (number). The ordinate resistance corresponds to the resistance along the two terminals of the outer electrode layer 32 in the direction in which the ceramic laminated body 10 is layered. In this example, the initial resistance is set to 1.

Wie sich aus 19 ergibt, zeigen die Musterbauteile C1 und C2 der Vergleichsprodukte Widerstände, die während der Abkühl-/Aufheizzyklen stark anstiegen. Das heißt, dass die Leitfähigkeit abnahm. Bei den erfindungsgemäßen Musterbauteilen E1, E2 änderten sich die Widerstände dagegen während der Abkühl-/Aufheizzyklen kaum und blieben die elektrischen Anfangswiderstände erhalten.As it turned out 19 shows, the pattern components C1 and C2 of the comparison products show resistances that increased sharply during the cooling / Aufheizzyklen. This means that the conductivity decreased. By contrast, in the sample components E1, E2 according to the invention, the resistances hardly changed during the cooling / heating cycles and the initial electrical resistances were maintained.

Bei den erfindungsgemäßen piezoelektrischen Schichtelementen 1 betragen die Orientierungsfaktoren der elektrisch leitenden Füllstoffe 4 stets mindestens 50%. Im Außerdem ist die Leitfähigkeit der Außenelektrodenschichten 32 umso höher, je höher der Orientierungsfaktor des elektrisch leitenden Füllstoffs 4 ist.In the piezoelectric layer elements according to the invention 1 are the orientation factors of the electrically conductive fillers 4 always at least 50%. In addition, the conductivity of the outer electrode layers 32 the higher, the higher the orientation factor of the electrically conductive filler 4 is.

Es ist daher ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen piezoelektrischen Schichtelemente 1 eine hervorragende Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit zeigen.It can therefore be seen that the piezoelectric layer elements according to the invention 1 show excellent conductivity and reliability.

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements, das einen Keramikschichtkörper, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material und elektrisch leitenden Innenelektrodenschichten gebildet ist, und Außenelektrodenschichten umfasst, die so auf den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers angeordnet sind, dass die Innenelektrodenschichten der gleichen Polarität miteinander eine leitende Verbindung eingehen, wobei das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements Folgendes beinhaltet: den Schritt Bilden des Keramikschichtkörpers durch abwechselndes Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Schichten und der Innenelektrodenschichten; und den Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten durch Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers, das einen elektrisch leitenden Füllstoff enthält, wobei den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers im Schritt Bilden der Außenelektrodenschichten eine Maskierplatte gegenübergesetzt wird, die ein der Form der zu erzielenden Außenelektrodenschichten entsprechendes Durchgangsloch hat; und das Außenelektrodenmaterial unter Verwendung eines Spatelbauteils, das sich relativ zu und in Kontakt mit der Maskierplatte bewegt, nur in der einen Richtung, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, flach ausgebreitet wird, um es so über das Durchgangsloch auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufzubringen.A method of manufacturing a piezoelectric laminated member comprising a ceramic laminated body formed by alternately laminating piezoelectric layers of a piezoelectric material and electrically conductive inner electrode layers, and outer electrode layers so deposited on the sheet in that the inner electrode layers of the same polarity make a conductive connection with each other, the method of manufacturing the piezoelectric layer element includes: the step of forming the ceramic layer body by alternately stacking the piezoelectric layers and the inner electrode layers; and the step of forming the outer electrode layers by applying an outer electrode material to the side surfaces of the ceramic laminated body containing an electrically conductive filler, facing the side surfaces of the ceramic laminated body in step forming the outer electrode layers a masking plate having a through hole corresponding to the shape of the outer electrode layers to be obtained; and the outer electrode material is spread flat by using a spatula member moving relative to and in contact with the masking plate only in the one direction in which the ceramic layer body is layered so as to be applied to the side surfaces of the ceramic laminated body via the through hole. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements nach Anspruch 1, bei dem das Außen elektrodenmaterial unter Verwendung einer Materialzuführungseinrichtung zugeführt wird, die eine Düse hat, die sich relativ entlang der Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, und das Außenelektrodenmaterial durch die Düse abgibt.Method for producing a piezoelectric The laminate of claim 1, wherein the outer electrode material is under Use of a material supply device supplied that will be a nozzle has, which moves relatively along the direction in which the ceramic layer body layered is, and the outer electrode material through the nozzle emits. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements nach Anspruch 2, bei dem die Düse der Materialzuführungseinrichtung mit dem Spatelbauteil eine Einheit bildet.Method for producing a piezoelectric Laminar element according to claim 2, wherein the nozzle of the material supply means forms a unit with the spatula component. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements nach Anspruch 3, bei der das von der Düse der Materialzuführungseinrichtung abgegebene Außenelektrodenmaterial zunächst der Oberfläche des Spatelbauteils und dann von dem Spatelbauteil aus der Maskierplatte zugeführt und darauf flach ausgebreitet wird.Method for producing a piezoelectric A laminate as claimed in claim 3, in which the nozzle of the material supply means discharged outer electrode material first the surface of the spatula component and then of the spatula component from the masking plate supplied and spread flat on it. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements nach einen der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Außenelektrodenmaterial mit einer Dicke von nicht weniger als 50 μm aufgebracht wird.Method for producing a piezoelectric A laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein the external electrode material is applied with a thickness of not less than 50 microns. Vorrichtung zur Aufbringung eines einen elektrisch leitenden Füllstoff enthaltenden Außenelektrodenmaterials auf die Seitenflächen eines Keramikschichtkörpers, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Material und elektrisch leitenden Innenelektrodenschichten gebildet ist, wobei die Vorrichtung zur Aufbringung des Außenelektrodenmaterials Folgendes umfasst: einen Halteabschnitt zum Halten des Keramikschichtkörpers; eine Materialzuführungseinrichtung, die eine Düse hat, die sich relativ entlang der Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, während der Körper von dem Halteabschnitt gehalten wird, und das Außenelektrodenmaterial durch die Düse abgibt; und ein Spatelbauteil, das dazu in der Lage ist, sich relativ zu und in Kontakt mit einer Maskierplatte zu bewegen, die ein Durchgangsloch hat und so angeordnet ist, dass sie den Seitenflächen des Keramikschichtkörpers zugewandt ist, wobei sich das Spatelbauteil im Kontakt mit der Maskierplatte nur in der einen Richtung bewegt, in der der Keramikschichtkörper geschichtet ist, um das von der Düse abgegebene Außenelektrodenmaterial nur in dieser einen Richtung auszubreiten, damit es über das Durchgangsloch auf die Seitenflächen des Keramikschichtkörpers aufgebracht wird.Device for applying a one electrically conductive filler containing outer electrode material on the side surfaces a ceramic laminated body, by alternating layers of piezoelectric Layers of a piezoelectric material and electrically conductive Internal electrode layers is formed, wherein the device for Application of the outer electrode material Includes: a holding portion for holding the ceramic laminated body; a Material supply device, which has a nozzle, which moves relatively along the direction in which the ceramic laminated body layered is while the body held by the holding portion, and the outer electrode material the nozzle write; and a spatula component that is capable of doing so to move relative to and in contact with a masking plate, the has a through hole and is arranged so as to correspond to the side surfaces of the Ceramic layer body facing, wherein the spatula component in contact with the masking plate moves only in the one direction in which the ceramic layer body layered is to that of the nozzle discharged outer electrode material only in this one direction to spread it over the Through hole on the side surfaces of the ceramic laminated body is applied. Vorrichtung zum Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials nach Anspruch 6, bei der die Düse der Materialzuführungseinrichtung mit dem Spatelbauteil eine Einheit bildet.Device for applying an external electrode material according to claim 6, wherein the nozzle of the Material supply device forms a unit with the spatula component. Vorrichtung zum Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials nach Anspruch 6 oder 7, bei der eine Öffnung an der Spitze der Düse an einer Stelle ausgebildet ist, die von dem dem Keramikschichtkörper zugewandten Ende des Spatelbauteils zurückweicht.Device for applying an external electrode material according to claim 6 or 7, wherein an opening at the tip of the nozzle at a Position is formed, which facing of the ceramic layer body The end of the spatula component recedes. Vorrichtung zum Aufbringen eines Außenelektrodenmaterials nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Maskierplatte eine Dicke von nicht weniger als 50 μm hat.Device for applying an external electrode material according to one of the claims 6 to 8, in which the masking plate has a thickness of not less than 50 μm Has.
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