DE19523984C2 - Piezoelektrisches Element und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein piezoelek­ trisches Element und auf ein Verfahren zum Herstellen des­ selben und insbesondere auf ein bimorphes piezoelektrisches Element, das geeignet ist, zum Bilden eines Beschleunigungs­ sensor verwendet zu werden, und auf ein Verfahren zum Her­ stellen desselben.

Im allgemeinen ist ein Sensor, der ein piezoelektrisches Element verwendet, als ein Beschleunigungssensor bekannt, welcher verwendet wird, um einen Stoß oder dergleichen zu erfassen. Bezugnehmend auf Fig. 1 wird nun ein beispielhaf­ tes piezoelektrisches Element 1 dieses Typs beschrieben.

Das piezoelektrische Element 1 weist einen plattenartigen piezoelektrischen Keramikkörper 2 auf. Die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 3, 4 und 5 sind durch ein Ver­ fahren, das einen Dünnfilm bildet, wie z. B. Sputtern, auf einer oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 an longitudinalen Intervallen entlang des piezoelektri­ schen Keramikkörpers 2 gebildet. Ferner ist eine erste Ver­ bindungselektrode 6 auf der oberen Oberfläche des piezo­ elektrischen Keramikkörpers 2 gebildet, um die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 3, 4 und 5 miteinander zu verbinden. Eine erste Signalzugelektrode ist durch die er­ ste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 3, 4 und 5 und die erste Verbindungselektrode 6 gebildet.

Andererseits sind eine erste, zweite und dritte Oberflächen­ elektrode 7, 8 und 9 auf einer unteren Oberfläche des piezo­ elektrischen Keramikkörpers 2 in dem ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitt desselben durch ein Verfahren, das eine dünne Schicht bildet, gebildet, wobei eine zweite Verbin­ dungselektrode 10 gebildet ist, um die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 7, 8 und 9 wenigstens teilweise zu bedecken, um dieselben miteinander elektrisch zu ver­ binden. Eine zweite Signalzugelektrode ist durch die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 7, 8 und 9 und die zweite Verbindungselektrode 10 gebildet.

Der piezoelektrische Keramikkörper 2 weist eine sich longi­ tudinal erstreckende Innenelektrode 11 an einer vertikalen Zwischenposition auf. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Innenelektrode 11 derart gebildet, daß sie die beiden longi­ tudinalen Enden des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 nicht erreicht.

Das Innere des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 ist fol­ gendermaßen polarisiert: in einem Bereich 2A des piezo­ elektrischen Keramikkörpers, der oberhalb des Abschnitts positioniert ist, der mit der Innenelektrode 11 versehen ist, ist der zweite Abschnitt nach unten gerichtet polari­ siert, wie durch einen Pfeil B gezeigt ist, während der erste und dritte Abschnitt nach oben gerichtet polarisiert sind, wie durch Pfeile A bzw. C gezeigt ist. Andererseits sind in einem Bereich 2B des piezoelektrischen Keramikkör­ pers, der unterhalb der Innenelektrode 11 positioniert ist, der erste, zweite und dritte Abschnitt entgegengesetzt zu denen des Bereichs 2A des piezoelektrischen Keramikkörpers, der oberhalb der Innenelektrode 11 positioniert ist, pola­ risiert, wie durch Pfeile D, E bzw. F gezeigt ist. Anders ausgedrückt sind der obere und untere Bereich 2A und 2B des piezoelektrischen Keramikkörpers in jedem ersten, zweiten und dritten Abschnitt in entgegengesetzten Richtungen pola­ risiert. Bei jedem der entsprechenden Bereiche 2A und 2B des piezoelektrischen Keramikkörpers sind der zweite und der er­ ste und dritte Abschnitt in entgegengesetzten Richtungen polarisiert.

Auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkör­ pers 2 ist die erste Oberflächenelektrode 3 gebildet, um eine Seitenkante des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 zu erreichen, wodurch ein Ende der ersten Signalzugelektrode, die auf der oberen Oberfläche gebildet ist, diese Seiten­ oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 erreicht. Andererseits ist auf der unteren Oberfläche des piezoelek­ trischen Keramikkörpers 2 die dritte Oberflächenelektrode 9 ferner gebildet, um eine andere Seitenkante des piezoelek­ trischen Keramikkörpers 2 zu erreichen, wodurch die zweite Signalzugelektrode, die auf der unteren Oberfläche gebildet ist, diese Seitenkante des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 erreicht.

Gestrichelte Linien G und H zeigen die Grenzen zwischen dem ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitt des piezoelektrischen Keramikkörpers 2. Der erste, zweite und dritte Abschnitt sind auf der linken Seite der Grenze G, zwischen den Grenzen G und H, bzw. auf der rechten Seite der Grenze H positio­ niert.

Der piezoelektrische Keramikkörper 2 wird durch Rahmenkörper 12 und 13 gehalten, die auf dem oberen bzw. unteren Ab­ schnitt desselben angeordnet sind. Jeder der Rahmenkörper 12 und 13 besteht aus einer isolierenden Keramik, wie z. B. Alu­ miniumoxid oder einem anderen starren Material, und weist einen flachen Plattenabschnitt und ein Paar von befestigten Abschnitten auf, die sich von beiden Enden des flachen Plat­ tenabschnitts zu dem piezoelektrischen Keramikkörper 2 er­ strecken. Der Rahmenkörper 12 ist an der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 an den vorderen Enden des Paars von befestigten Abschnitten befestigt. Auf ähnli­ che Weise ist der Rahmenkörper 13 an der unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 an den vorderen Enden des Paars von befestigten Abschnitten befestigt.

Das piezoelektrische Element weist eine derartige Struktur auf, daß die Rahmenkörper 12 und 13 an dem oberen und unte­ ren Abschnitt des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 befe­ stigt sind. Auf beiden Seitenoberflächen dieser Struktur sind Außenelektroden 14 und 15 gebildet. Die Außenelektrode 14 ist elektrisch mit der Signalzugelektrode verbunden, die auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Körpers 2 gebildet ist, d. h. genauer gesagt mit der ersten Oberflä­ chenelektrode 3. Andererseits ist die Außenelektrode 15 elektrisch mit der Signalzugelektrode verbunden, die auf der unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 gebildet ist, d. h. genauer gesagt mit der dritten Oberflä­ chenelektrode 9.

Wenn dieses piezoelektrische Element 1 als ein Beschleuni­ gungssensor verwendet wird, wird die folgende Wirkung er­ reicht. Wenn eine Beschleunigung auf das piezoelektrische Element 1 wirkt, werden die jeweiligen Mittelabschnitte der Bereiche 2A und 2B des piezoelektrischen Keramikkörpers, die den piezoelektrischen Keramikkörper 2 bilden, d. h. die zwei­ ten Abschnitte, und die ersten und dritten Abschnitte durch die Wirkung einer Trägheitskraft in entgegengesetzten Rich­ tungen verformt. In diesem Fall werden die zweiten Abschnit­ te und die ersten und dritten Abschnitte einer Zugkraft oder einer Druckspannung unterworfen, die aus der vorher erwähn­ ten Verformung resultiert. Wenn die mittleren, zweiten Ab­ schnitte beispielsweise einer Zugspannung unterworfen wer­ den, werden die ersten und dritten Abschnitte einer Druck­ spannung unterworfen. Andererseits sind die zweiten Ab­ schnitte und die ersten und dritten Abschnitte in entgegen­ gesetzten Richtungen polarisiert. Daher wird die Menge der in dem gesamten piezoelektrischen Keramikkörper 2 erzeugten elektrischen Ladungen aufgrund des Beitrags der elektrischen Ladungen, die durch die Spannung in den zweiten Abschnitten und in den ersten und dritten Abschnitten erzeugt werden, extrem erhöht. Somit ist es möglich, einen Beschleunigungs­ sensor zu bilden, der eine exzellente Erfassungsempfindlich­ keit aufweist.

Ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 1 aus Fig. 1 wird jetzt bezugnehmend auf die Fig. 2A bis 2C und 3A und 3B beschrieben. Dieses Verfahren ist angepaßt, um das piezoelektrische Element 1 aus Fig. 1 aus einem piezo­ elektrischen keramischen Mutterkörpermaterial zu erhalten, weswegen die Bereiche, die den einzelnen piezoelektrischen Elementen entsprechen, durch Phantomlinien X, Y und Z in den Fig. 2A bis 2C und 3A und 3B geteilt sind.

Zuerst wird ein piezoelektrischer keramischer Mutterkörper 16, der die Form einer länglichen Platte aufweist, vorbe­ reitet, wie in Fig. 2A gezeigt ist. Die Innenelektroden 11 werden in dem piezoelektrischen Keramikkörper 16 an vertika­ len Zwischenpositionen desselben gebildet, um sich in die longitudinale Richtung zu erstrecken. Obwohl in Fig. 2A eine Mehrzahl von Innenelektroden 11 gebildet ist, ist jeweils eine Innenelektrode 11 in dem schließlich erhaltenen piezo­ elektrischen Element 1 aus Fig. 1 vorgesehen.

Der piezoelektrische keramische Mutterkörper 16 ist durch den Abschnitt, der mit den vorher erwähnten Innenelektroden 11 versehen ist, in einen oberen und unteren Bereich 16A und 16B des piezoelektrischen Keramikkörpers geteilt.

Auf einer oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramik­ körpers 16 ist eine Mehrzahl von Sätzen von ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 longitudinal entlang des piezoelektrischen Keramikkörpers 16 gebildet.

Auf einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramik­ körpers 16 ist eine Mehrzahl von Sätzen von ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 7, 8 und 9 auf ähnliche Weise entlang der longitudinalen Richtung gebildet. Die er­ sten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 werden gebildet, um an den vorher erwähnten ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitten positioniert zu sein.

Nachfolgend wird durch die Innenelektroden 11 und die er­ sten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 eine Polarisierung durchgeführt. Zur Polari­ sierung werden nämlich verhältnismäßig hohe Spannungen, ver­ hältnismäßig niedrige Spannungen und mittlere Spannungen an die zweiten Oberflächenelektroden 4 und 8, die ersten und dritten Oberflächenelektroden 3, 5, 7 und 9, bzw. an die In­ nenelektroden 11 angelegt, wodurch die jeweiligen Bereiche 16A und 16B des piezoelektrischen Keramikkörpers polarisiert werden, wie durch die Pfeile A bis C und D bis F in Fig. 2B gezeigt ist.

Daraufhin werden die ersten und zweiten Verbindungselektro­ den 6 und 10 auf den ersten, zweiten bzw. dritten Oberflä­ chenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 in den einzelnen Abschnitten der piezoelektrischen Elemente geschichtet/ge­ bildet, wie in Fig. 2C gezeigt ist.

Danach werden Mutterrahmenkörper 17 und 18 mittels Klebstoff an die oberen bzw. unteren Abschnitte des piezoelektrischen Keramikkörpers 16 geklebt und mit denselben vereinigt, wie in fig. 3A gezeigt ist. Ferner wird die Struktur, die in Fig. 3A gezeigt ist, entlang den strichpunktierten Linien X, Y und Z geschnitten, um die einzelnen piezoelektrischen Ele­ mente 1 zu erhalten, wodurch ein Strukturkörper 19 erhalten wird, der in Fig. 3B gezeigt ist. Die Signalzugelektrode, die auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramik­ körpers 2 gebildet ist, d. h. genauer gesagt die erste Ober­ flächenelektrode 3, ist auf einer Seitenoberfläche des Strukturkörpers 19, der auf die vorher erwähnte Art und Weise erhalten wurde, freiliegend. Auf ähnliche Weise ist ein Ende einer anderen Signalzugelektrode, d. h. genauer ge­ sagt der dritten Oberflächenelektrode 9, an einer anderen Seitenoberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 2 freiliegend. Die Außenelektroden 14 und 15 aus Fig. 1 werden derart auf diesen Seitenoberflächen gebildet, daß die jewei­ ligen Signalzugelektroden mit den Außenelektroden 14 und 15 elektrisch verbunden sind, um das piezoelektrische Element 1 zu erhalten.

Das vorher erwähnte Verfahren zum Herstellen des piezoelek­ trischen Elements 1 weist jedoch die folgenden Probleme auf: Die Dicke der ersten, zweiten und dritten Mutteroberflächen­ elektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9, die auf der oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen, keramischen Mut­ terkörpers 16 gebildet sind, kann in Abhängigkeit der Her­ stellungsbedingungen reduziert sein. Wenn die Dicken der Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 reduziert sind, kann die elektrische Verbindung zwischen den Außen­ elektroden 14 und 15 und den Oberflächenelektroden 3 und 9, d. h. die elektrische Verbindung zwischen den Außenelektroden 14 und 15 und den jeweiligen Signalzugelektroden destabili­ siert sein.

Wenn die Verbindungselektroden 6 und 10 durch ein Verfahren des Siebdruckens einer Leitpaste und des Brennens derselben hergestellt werden, wird ferner durch die Wärme, die beim Brennen zugeführt wird, eine Depolarisierung in dem piezo­ elektrischen Keramikkörper 16 bewirkt. Wenn eine leichte Depolarisierung bewirkt wird, wird die Erfassungsempfind­ lichkeit des erhaltenen Beschleunigungssensors verringert. Somit werden sowohl die Fehlerlosigkeitsrate als auch die Massenproduktivität des Beschleunigungssensors auf nach­ teilige Weise verringert.

Die DE 41 35 369 A1 offenbart einen testbaren Beschleuni­ gungssensor, der ein piezoelektrisches Element mit zumindest zwei piezoelektrischen Platten 2 aufweist, welche in entge­ gengesetzten Richtungen polarisiert sind. Mindestens zwei Elektroden 9 sind auf der oberen Seite 7 und auf der unteren Seite 8 des testbaren Beschleunigungssensors gebildet. Zwi­ schen den zwei piezoelektrischen Platten 9 ist eine leit­ fähige Schicht 10 gebildet, welche Spannungen seriell ver­ bindet, die von den piezoelektrischen Platten 2 erzeugt wer­ den, wenn der Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterworfen wird. Der piezoelektrische Beschleunigungssen­ sor, der in der Entgegenhaltung 1 offenbart ist, wird durch vorpolarisierte piezoelektrische Platten 2 gebildet. Die piezoelektrischen Platten 2 werden also polarisiert, bevor die Elektroden 9 auf denselben gebildet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein piezoelektrisches Element zu schaffen, das eine stabile elektrische Verbindung zwischen einer Signalzugelektrode, die auf einem piezoelektrischen Keramikkörper gebildet ist, und einer Außenelektrode aufweist, und das bei der Herstel­ lung im wesentlichen keine Depolarisierung des piezoelektri­ schen Keramikkörpers erfährt.

Diese Aufgabe wird durch ein piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 1 oder 15 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6, 9, 15 oder 17 gelöst.

Gemäß einem breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein piezoelektrisches Element mit folgenden Merkmalen ge­ schaffen: einem piezoelektrischen Körper mit einem ersten, zweiten und dritten Abschnitt entlang der longitudinalen Richtung desselben, derart, daß der erste und dritte Ab­ schnitt und der zweite Abschnitt entlang der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind; einer Innenelek­ trode, die in dem Inneren des piezoelektrischen Körpers ge­ bildet ist, derart, daß sie sich in die longitudinale Rich­ tung erstreckt, beide longitudinalen Enden jedoch nicht er­ reicht; und einer ersten und zweiten Signalzugelektrode, die auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektri­ schen Körpers gebildet sind. Die erste und zweite Signalzug­ elektrode weisen erste, zweite und dritte Oberflächenelek­ troden auf, die aus Dickfilmen bestehen, welche auf den ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitten derart gebildet sind, daß sie entlang der longitudinalen Richtung voneinan­ der getrennt sind, wobei Verbindungselektroden, die aus Dünnfilmen bestehen, derart gebildet sind, daß sie die er­ sten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden miteinander elektrisch verbinden, während sie wenigstens teilweise die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden bedecken.

Die Verbindungselektroden können derart gebildet sein, daß sie beide longitudinalen Enden des piezoelektrischen Körpers nicht erreichen. Der piezoelektrische Körper besteht vor­ zugsweise aus piezoelektrischer Keramik.

Gemäß einem bestimmten speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das vorher erwähnte piezoelektrische Element durch folgende Schritte hergestellt werden: Vorbereiten eines plattenartigen piezoelektrischen Körpers, in dem eine Innenelektrode vorgesehen ist, derart, daß dieselbe sich entlang des longitudinalen Richtung desselben erstreckt; Aufbringen von Leitpaste auf eine obere und untere Oberflä­ che des piezoelektrischen Körpers in einem ersten, zweiten und dritten Abschnitt des piezoelektrischen Körpers entlang der longitudinalen Richtung und Brennen derselben, wodurch erste, zweite bzw. dritte Oberflächenelektroden gebildet werden; Polarisieren des piezoelektrischen Körpers durch die Innenelektrode und die ersten, zweiten und dritten Ober­ flächenelektroden, die auf der oberen bzw. unteren Oberflä­ che des piezoelektrischen Körpers hergestellt sind, derart, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt des piezoelektrischen Körpers entlang der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind; und Bilden einer ersten und zweiten Verbindungselektrode durch Sputtern, um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden, die auf der oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektrischen Körpers gebildet sind, miteinander zu verbinden, um jeweils wenigstens teilweise die ersten, zweiten und dritten Ober­ flächenelektroden zu bedecken. In diesem Fall wird der Schritt des Vorbereitens des plattenartigen piezoelektri­ schen Körpers, der mit der Innenelektrode versehen ist, durchgeführt, indem beispielsweise ein Paar von piezoelek­ trischen Keramikplatten miteinander verklebt wird, indem die Innenelektrode dazwischen positioniert wird.

Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Er­ findung kann das vorher erwähnte piezoelektrische Element durch folgende Schritte hergestellt werden: Vorbereiten ei­ nes Paars von Keramikplatten; Bilden von Innenelektroden auf einzelnen Hauptoberflächen der jeweiligen piezoelektrischen Keramikplatten, derart, daß sie sich in eine longitudinale Richtungen derselben erstrecken, die beiden longitudinale Enden jedoch nicht erreichen; Bilden von jeweiligen ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden, die aus Dickfil­ men bestehen, an ersten, zweiten und dritten Abschnitten entlang der longitudinalen Richtungen auf Oberflächen der piezoelektrischen Keramikplatten, welche denen gegenüber­ liegen, die jeweils durch Aufbringen und Brennen von Leit­ paste mit den Innenelektroden versehen sind; Polarisieren der jeweiligen piezoelektrischen Keramikplatten, die mit den Innenelektroden und den ersten, zweiten und dritten Oberflä­ chenelektroden versehen sind, derart, daß die ersten und dritten Abschnitte und die zweiten Abschnitte entgegenge­ setzt entlang der Dickenrichtungen durch die Innenelektroden und die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden polarisiert sind; Bilden von Verbindungselektroden, die aus Dünnfilmen bestehen, durch Sputtern auf die Oberflächen der jeweiligen piezoelektrischen Keramikplatten, die mit der ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden versehen sind, um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektro­ den miteinander elektrisch zu verbinden, während dieselben wenigstens teilweise bedeckt werden; und Verkleben der Ober­ flächen, die mit den Innenelektroden versehen sind, des Paars von piezoelektrischen Keramikplatten, die mit den Ver­ bindungselektroden versehen sind, miteinander, um einen piezoelektrischen Körper zu bilden.

Bei dem piezoelektrischen Element gemäß dem breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zum Herstellen desselben sind die ersten, zweiten und dritten Oberflächen­ elektroden, die die Signalzugelektroden definieren, als Dünnfilme gebildet. Daher ist es möglich, elektrische Ver­ bindungszustände der Oberflächenelektroden und der Außen­ elektroden, die auf äußeren Oberflächen des piezoelektri­ schen Elements gebildet sind, zu stabilisieren. Ferner sind die Verbindungselektroden als Dünnfilme gebildet, um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden durch Sputtern miteinander zu verbinden, wobei die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden wenigstens teilweise be­ deckt werden, wodurch beim Bilden der Elektroden keine De­ polarisierung des piezoelektrischen Körpers bewirkt wird. Bei dem Bilden der Elektroden durch Sputtern wird nämlich die Temperatur des piezoelektrischen Körpers unter dem Curiepunkt gehalten, wodurch der piezoelektrische Körper kaum depolarisiert wird. Bei einem Geschwindigkeitssensor, der durch das piezoelektrische Element der vorliegenden Erfindung gebildet wird, ist es daher möglich, sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch die Massenproduktivität des Beschleunigungssensors zu verbessern.

Gemäß einem zweiten breiten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird ein piezoelektrisches Element mit folgenden Merk­ malen geschaffen: einem piezoelektrischen Körper mit einem ersten, zweiten und dritten Abschnitt entlang der longi­ tudinalen Richtung desselben, der derart polarisiert ist, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt in der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind; einer ersten, zweiten und dritten Innenelektrode, die in dem piezoelektrischen Körper derart gebildet sind, daß sie sich in dem ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitt longitudinal erstrecken, während sie voneinander getrennt sind; und einer ersten und zweiten Signalzugelektrode, wel­ che auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelek­ trischen Körpers gebildet sind.

In diesem Fall besteht der piezoelektrische Körper vorzugs­ weise aus piezoelektrischer Keramik.

Das piezoelektrische Element kann beispielsweise durch das folgende erste oder zweite Verfahren hergestellt werden.

Das erste Verfahren weist folgende Schritte auf: Vorbereiten von ersten und zweiten rechteckigen, plattenartigen Grün­ schichten, die eine piezoelektrische Keramik enthalten; Auf­ bringen von Leitpaste auf einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt der ersten Grünschicht entlang einer longitudina­ len Richtung derselben auf eine Oberfläche derselben, um ein erstes, zweites bzw. drittes Innenelektrodenmuster zu bil­ den; Schichten der zweiten Grünschicht auf die Oberfläche der ersten Grünschicht, die mit dem ersten, zweiten und dritten Innenelektrodenmuster versehen ist, um eine Laminat­ schicht zu erhalten; Hartbrennen der Laminatschicht, wodurch die Keramik und die erste, zweite und dritte Innenelektrode als Einheit hartgebrannt werden, um einen gesinterten Körper zu erhalten; Aufbringen von Leitpaste auf eine obere und un­ tere Oberfläche des gesinterten Körpers und Brennen dessel­ ben, wodurch eine erste bzw. zweite Signalzugelektrode ge­ bildet wird; und Polarisieren des gesinterten Körpers durch die erste und zweite Signalzugelektrode und die erste, zwei­ te und dritte Innenelektrode, derart, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der lon­ gitudinalen Richtung des gesinterten Körpers in der Dicken­ richtung desselben entgegengesetzt polarisiert werden.

Andererseits weist das zweite Verfahren folgende Schritte auf: Vorbereiten einer ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte in der Form von hartgebrannten rechteckigen Platten; Aufbringen von Leitpaste auf erste, zweite und dritte Abschnitte entlang der longitudinalen Richtungen auf einzelne Oberflächen der ersten bzw. zweiten piezoelektri­ schen Keramikplatte, um erste, zweite und dritte Innen­ elektrodenmuster zu bilden; Aufbringen von Leitpaste auf Oberflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Kera­ mikplatte, die denen gegenüberliegen, die mit den Innen­ elektrodenmustern versehen sind, um ein erstes bzw. zweites Signalzugelektrodenmuster zu bilden; Erwärmen der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte, wodurch die Innen­ elektrodenmuster und die Signalzugelektrodenmuster gebrannt werden, um eine erste, zweite und dritte Innenelektrode und Signalzugelektroden zu bilden; Polarisieren der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte durch die Signalzug­ elektroden und die ersten, zweiten und dritten Innenelektro­ den, derart, daß die ersten und dritten Abschnitte und die zweiten Abschnitte der piezoelektrischen Keramikplatten in der Dickenrichtung derselben entgegengesetzt polarisiert sind; und Verbinden der Oberflächen, die mit den Innenelek­ troden versehen sind, der ersten und zweiten piezoelektri­ schen Keramikplatte, die mit den ersten, zweiten und dritten Innenelektroden versehen sind, miteinander, wodurch ein piezoelektrisches Element erhalten wird.

Das piezoelektrische Element gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ist beispielsweise dazu geeignet, für einen Beschleu­ nigungssensor verwendet zu werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Beschleunigungssensor geschaffen, der das vorher erwähnte piezoelektrische Element verwendet.

Bei dem piezoelektrischen Element gemäß dem zweiten breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zum Her­ stellen desselben sind die erste, zweite und dritte Innen­ elektrode in dem piezoelektrischen Körper gebildet, wobei die erste und zweite Signalzugelektrode auf äußeren Ober­ flächen angeordnet sind, wobei die ersten, zweiten und drit­ ten Abschnitte durch die erste, zweite und dritte Innenelek­ trode und die Signalzugelektroden polarisiert werden. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine Mehrzahl von Oberflächen­ elektroden zu bilden, die auf der oberen und unteren Ober­ fläche des piezoelektrischen Körpers voneinander getrennt sind, und es besteht keine Notwendigkeit, eine Polarisierung durch derartig getrennte erste, zweite und dritte Oberflä­ chenelektroden durchzuführen. Ferner besteht keine Notwen­ digkeit, nach der Vollendung der Polarisierung Verbindungs­ elektroden zu bilden, und ebenso ist es nicht notwendig, die Signalzugelektroden jeweils in Zweischicht-Strukturen zu bilden. Folglich kann der Schritt des Bildens der Elektroden auf der oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Körpers vereinfacht werden. Während eine Depolarisierung aus einem Erwärmen beim Bilden der Signalzugelektroden der Zwei­ schicht-Strukturen durch Brennen einer Leitpaste resultieren kann, wird eine derartige Depolarisierung außerdem bei dem piezoelektrischen Element gemäß dem zweiten breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zum Herstellen desselben nicht bewirkt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines herkömmlichen piezoelektrischen Elements schematisch darstellt;

Fig. 2A-2C perspektivische Ansichten, um ein Verfahren zum Herstellen des herkömmlichen piezoelektrischen Ele­ ments darzustellen, welche einen piezoelektrischen keramischen Mutterkörper in einem Zustand, in dem derselbe mit ersten, zweiten und dritten Oberflä­ chenelektroden auf einer oberen bzw. unteren Ober­ fläche versehen ist, in einem polarisierten Zustand, bzw. in einem Zustand, in dem derselbe mit Verbin­ dungselektroden versehen ist, zeigen;

Fig. 3A und 3B, die angepaßt sind, um das Verfahren zum Herstellen des herkömmlichen piezoelektrischen Ele­ ments darzustellen, eine perspektivische Ansicht, die einen Mutterstrukturkörper zeigt, bzw. eine per­ spektivische Ansicht, um die Struktur eines einzel­ nen piezoelektrischen Elements darzustellen, das durch Schneiden des Mutterstrukturkörpers aus Fig. 3A erhalten wird;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die ein piezoelektri­ sches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5A-5C, die angepaßt sind, um ein weiteres beispiel­ haftes Verfahren zum Herstellen des piezoelektri­ schen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung dar­ zustellen, eine perspektivische Ansicht, die ein Paar von piezoelektrischen Substraten zeigt, die mit Innenelektroden und jeweiligen ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden versehen sind, eine perspektivische Explosionsdarstellung, die das erste und zweite piezoelektrische Substrat in einem pola­ risierten Zustand zeigt, und eine perspektivische Darstellung, die das erste und zweite piezoelektri­ sche Substrat zeigt, welche mit Verbindungselektro­ den versehen sind;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung, die ein piezoelek­ trisches Element gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7A-7C, die angepaßt sind, um ein Verfahren zum Her­ stellen des piezoelektrischen Elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darzustellen, seitliche Draufsichten, die einen ersten und zweiten piezo­ elektrischen Körper in einem Zustand, in dem der zweite piezoelektrische Körper mit einem ersten, zweiten und dritten Innenelektrodenmuster versehen ist, ein Laminat, das durch Schichten des ersten und zweiten piezoelektrischen Körpers erhalten wird, und das Laminat zeigen, das mit einer ersten und zweiten Signalzugelektrode auf seiner oberen bzw. unteren Oberfläche versehen ist;

Fig. 8A und 8B, die angepaßt sind, um das Verfahren zum Her­ stellen des piezoelektrischen Elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darzustellen, seitliche Draufsichten, die Mutterrahmenkörper, die an die piezoelektrischen Keramikkörper befestigt sind, und einen Strukturkörper für ein einzelnes piezoelektri­ sches Element, das aus einem Mutterstrukturkörper herausgeschnitten ist, zeigen; und

Fig. 9A-9C, die angepaßt sind, um ein weiteres Verfahren des Herstellens des piezoelektrischen Elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darzustellen, eine seitliche Draufsicht, um eine erste und zweite hart­ gebrannte piezoelektrische Keramikplatte, die mit ersten, zweiten und dritten Innenelektroden auf ein­ zelnen Oberflächen versehen sind, darzustellen, eine seitliche Draufsicht, die die erste und zweite pie­ zoelektrische Keramikplatte, die mit Signalzugelek­ troden versehen und polarisiert sind, zeigt, und ei­ ne seitliche Draufsicht, die die erste und zweite piezoelektrische Keramikplatte zeigt, die miteinan­ der verklebt sind.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines piezoelektrischen Elements 21 gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das piezoelektrische Element 21 ist durch einen recht­ eckigen, plattenartigen, piezoelektrischen Keramikkörper 22 gebildet. Die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 23, 24 und 25 sind auf einer oberen Oberfläche des piezo­ elektrischen Keramikkörpers 2 gebildet. Die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 23, 24 und 25 sind an Posi­ tionen gebildet, die denen der ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektrode 3, 4 und 5 des herkömmlichen piezo­ elektrischen Elements 1 aus Fig. 1 ähnlich sind. Auf einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Körpers 22 sind ferner eine erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 27, 28 und 29 derart gebildet, daß sie voneinander getrennt sind. Die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 27, 28 und 29 sind an Positionen gebildet, die denen der ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektrode 7, 8 und 9 des her­ kömmlichen piezoelektrischen Elements 1 aus Fig. 1 ähnlich sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind alle ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 als Dickfilme gebildet, indem Leitpaste aufge­ bracht und gebrannt wird. In diesem Punkt unterscheiden sich die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 von den Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 aus Fig. 1.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ferner eine Verbin­ dungselektrode 26 auf der oberen Oberfläche des piezoelek­ trischen Keramikkörpers 22 gebildet, um die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 23, 24 und 25 miteinander zu verbinden, während dieselbe die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 23, 24 und 25 wenigstens teilweise bedeckt. Eine Signalzugelektrode ist durch die Verbindungs­ elektrode 26 und die erste, zweite und dritte Oberflächen­ elektrode 23, 24 und 25 gebildet. Ferner ist eine weitere Verbindungselektrode 30 auf ähnliche Weise auf der unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 gebildet, um die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode 27, 28 und 29 elektrisch miteinander zu verbinden. Eine untere Si­ gnalzugelektrode ist durch die Verbindungselektrode 30 und die Oberflächenelektroden 27, 28 und 29 gebildet.

Daher weisen die Verbindungselektroden 26 und 30 Funktionen auf, die im wesentlichen denen der Verbindungselektroden 6 und 10, die in dem piezoelektrischen Element 1 aus Fig. 1 vorgesehen sind, ähnlich sind. Gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel sind die Verbindungselektroden 26 und 30 jedoch durch ein Verfahren, das einen Dünnfilm bildet, wie z. B. Sputtern, als Dünnfilme gebildet, womit sie sich von den Verbindungs­ elektroden 6 und 10 aus Fig. 1 unterscheiden.

In weiteren Punkten ist das piezoelektrische Element 21 dem piezoelektrischen Element 1 aus Fig. 1 ähnlich. Sowohl die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 als auch 27, 28 und 29 sind nämlich in dem ersten, zwei­ ten bzw. dritten Abschnitt entlang der longitudinalen Rich­ tung des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 gebildet. Der erste, zweite und dritte Abschnitt des piezoelektrischen Ke­ ramikkörpers 22 sind durch die Grenzen G und H geteilt. Der erste, zweite und dritte Abschnitt sind nämlich auf der lin­ ken Seite der Grenze G, zwischen den Grenzen G und H, bzw. auf der rechten Seite der Grenze H positioniert. Ferner ist eine longitudinale Innenelektrode 21 in dem piezoelektri­ schen Keramikkörper 22 gebildet. Diese Innenelektrode 31 ist derart gebildet, daß sie sich in der longitudinalen Richtung erstreckt, beide longitudinalen Enden jedoch nicht erreicht. Somit ist die Innenelektrode 31 an beiden Endoberflächen des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 nicht freiliegend.

Ferner ist der piezoelektrische Keramikkörper 22 in dem er­ sten, zweiten und dritten Abschnitt polarisiert, wie durch die Pfeile A bis C und D bis F in Fig. 4 gezeigt ist. Zu­ sätzlich sind die Bereiche 22A und 22B des piezoelektrischen Keramikkörpers, die über bzw. unter der Innenelektrode 11 positioniert sind, in jedem ersten, zweiten und dritten Ab­ schnitt in entgegengesetzten Richtungen polarisiert. In je­ dem Bereich 22A und 22B des piezoelektrischen Keramikkörpers sind der zweite Abschnitt und der erste und der dritte Ab­ schnitt in entgegengesetzten Richtungen polarisiert.

Rahmenkörper 32 und 33 sind an einem oberen bzw. unteren Abschnitt des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 befestigt. Diese Rahmenkörper 32 und 33 bestehen aus isolierender Ke­ ramik, wie z. B. Aluminiumoxid, oder einem isolierenden Ma­ terial, wie z. B. einem synthetischen Harz. Jeder der Rahmen­ körper 32 und 33 weist einen flachen Plattenabschnitt und ein Paar von befestigten Abschnitten auf, die sich von bei­ den Enden des flachen Plattenabschnitts zu dem piezoelek­ trischen Keramikkörper 22 erstrecken. Jeder der Rahmenkörper 32 und 33 wird an dem Paar von befestigten Abschnitten mit der oberen oder unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 verbunden.

Bei dem piezoelektrischen Element 21 sind Außenelektroden 34 und 35 auf beiden Seitenoberflächen eines Strukturkörpers gebildet, der durch das Befestigen der Rahmenkörper 32 und 33 an dem oberen bzw. unteren Abschnitt des piezoelektri­ schen Keramikkörpers 22 gebildet ist.

Bei dem piezoelektrischen Element 21 ist die Signalzugelek­ trode, die auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 22 gebildet ist, elektrisch mit der Außen­ elektrode 34 an der Oberflächenelektrode 23 verbunden. Auf ähnliche Weise ist die dritte Oberflächenelektrode 29 mit der Außenelektrode 35 in der Signalzugelektrode elektrisch verbunden, welche auf der unteren Oberfläche gebildet ist. In diesem Fall werden die elektrischen Verbindungszustände zwischen den Oberflächenelektroden 32 und 29 und den Außen­ elektroden 34 und 35 stabil aufrecht erhalten, da die Ober­ flächenelektroden 23 und 29, wie oben beschrieben wurde, durch Dickfilme gebildet sind.

Das piezoelektrische Element 21 kann in dem Zustand aus Fig. 4 beispielsweise für einen Beschleunigungssensor verwendet werden, während dasselbe alternativ an einem Substrat (nicht gezeigt) oder einem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt werden kann, um eine Komponente zu bilden, die in einem Beschleuni­ gungssensor vorgesehen ist.

Ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 21 aus Fig. 4 wird jetzt bezugnehmend auf die Fig. 2A bis 2C und 3A und 3B, die verwendet worden sind, um das herkömmli­ che Verfahren darzustellen, beschrieben.

Während die Bezugszeichen, die in den Fig. 2A bis 2C und 3A und 3B erscheinen, den jeweiligen Teilen des piezoelektri­ schen Elements 1 aus Fig. 1 entsprechen, wird das piezo­ elektrische Element 21 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4, das hinsichtlich der Struktur mit Ausnahme der Si­ gnalzugelektroden dem piezoelektrischen Element 1 ähnlich ist, bezugnehmend auf diese Figuren beschrieben.

Um das piezoelektrische Element 21 gemäß diesem Ausführungs­ beispiel herzustellen, wird zuerst ein piezoelektrischer ke­ ramischer Mutterkörper aus piezoelektrischer Keramik, wie z. B. piezoelektrischer Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik, vorbe­ reitet. Dieser piezoelektrische Keramikkörper wird auf ähn­ liche Weise vorbereitet, wie der piezoelektrische Keramik­ körper 16 aus Fig. 2A, derart, daß eine Mehrzahl von Strei­ feninnenelektroden in demselben gebildet werden. Ein der­ artiger piezoelektrischer Keramikkörper wird durch ein Ver­ fahren des Druckens der Innenelektroden auf eine Oberfläche einer Mutter-Grünschicht, des Schichtens einer weiteren Mut­ ter-Grünschicht auf dieselbe, und des Hartbrennens der An­ ordnung, oder durch ein Verfahren des Bildens der Innen­ elektroden auf eine vorher hartgebrannte, piezoelektrische, keramische Mutterplatte, und des Klebens einer weiteren hartgebrannten, piezoelektrischen Keramikplatte auf diesel­ be, erhalten.

Ferner wird eine Leitpaste, die ein Silber- oder ein Sil­ ber-Palladium-Legierungs-Pulver enthält, vorbereitet, um durch die Leitpaste erste, zweite und dritte Oberflächen­ elektroden auf einer oberen und unteren Oberfläche des pie­ zoelektrischen, keramischen Mutterkörpers zu bilden. Die er­ sten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden werden an den gleichen Positionen gebildet, wie die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 3, 4 und 5 und 7, 8 und 9 des herkömmlichen piezoelektrischen Elements 1 aus Fig. 2B.

Die Oberflächenelektroden aus Leitpaste können gebildet wer­ den, indem die Leitpaste aufgebracht, getrocknet und danach bei einer Temperatur von etwa 800°C gebrannt wird. Somit werden in diesem Ausführungsbeispiel die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 aus Dickfilmen gebildet, die eine Dicke von etwa 3 bis 10 µm aufweisen. Die piezoelektrische Blei-Zirkonat-Titanat-Ke­ ramik weist einen Curie-Punkt von etwa 300°C auf. Vor dem Schritt des Bildens der Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 wird jedoch keine Polarisierung durchge­ führt. Daher wird durch ein derartiges Bilden der Oberflä­ chenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 keine Depola­ risierung bewirkt.

Daraufhin wird der piezoelektrische, keramische Mutterkörper durch die Innenelektroden und die ersten, zweiten und drit­ ten Oberflächenelektroden polarisiert. In diesem Fall kann die Polarisierung durchgeführt werden, indem verhältnismäßig hohe Spannungen, verhältnismäßig niedrige Spannungen und mittlere Spannungen an die zweiten Oberflächenelektroden, die in den zweiten Abschnitten vorgesehen sind, an die er­ sten und dritten Oberflächenelektroden, die in den ersten und dritten Abschnitten vorgesehen sind, bzw. an die Innen­ elektroden angelegt werden. Somit kann der piezoelektrische, keramische Mutterkörper auf ähnliche Weise polarisiert wer­ den, wie der piezoelektrische Keramikkörper 16 aus Fig. 2B, welcher wie durch die Pfeile A bis C und D bis F gezeigt po­ larisiert ist.

Daraufhin werden Verbindungselektroden auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektrischen, keramischen Mut­ terkörpers an Positionen, die denen der Verbindungselektro­ den 6 und 10 aus Fig. 2C ähnlich sind, gebildet. Gemäß die­ sem Ausführungsbeispiel werden die Verbindungselektroden jedoch durch Sputtern gebildet. Die Verbindungselektroden werden nämlich beispielsweise durch Sputtern von Monel auf die obere und untere Oberfläche des piezoelektrischen Kera­ mikkörpers gebildet, um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden zu bedecken. Diese Verbindungselektro­ den definieren schließlich die Verbindungselektroden 26 und 30 aus Fig. 4.

Das Metallmaterial zum Bilden der Verbindungselektroden ist nicht auf Monel beschränkt, welches eine Nickel-Kupfer-Le­ gierung ist, sondern kann alternativ aus Nickel oder Silber vorbereitet werden. Bei dem vorher erwähnten Sputtern be­ trägt die Temperatur des piezoelektrischen Keramikkörpers etwa 100 bis 200°C. Somit liegt die Temperatur des piezo­ elektrischen Keramikkörpers bei dem Sputtern unter dem Curie-Punkt der piezoelektrischen Blei-Zirkonat-Titanat-Ke­ ramik, die den piezoelektrischen Keramikkörper bildet, was keine Depolarisierung zur Folge hat.

Daraufhin werden Mutterrahmenkörper befestigt, nachdem Si­ gnalzugelektroden durch Bilden der ersten, zweiten und drit­ ten Oberflächenelektrode und der Verbindungselektroden auf der oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektrischen ke­ ramischen Mutterkörpers auf die vorher erwähnte Art und Wei­ se definiert worden sind. Die Mutterrahmenkörper können aus denen vorbereitet werden, die dieselbe Struktur wie die Rah­ menkörper 17 und 18, die in Fig. 3A gezeigt sind, aufweisen.

Ferner können Strukturkörper für einzelne piezoelektrische Elemente erhalten werden, indem ein Mutterstrukturkörper, der auf die vorher erwähnte Art und Weise erhalten wird, entlang von Linien geschnitten wird, die den Phantomlinien X, Y und Z aus Fig. 3A entsprechen. Jeder auf diese Art und Weise erhaltene Strukturkörper entspricht einer Struktur, die noch nicht mit den Außenelektroden 34 und 35 versehen ist, bei dem piezoelektrischen Element 21 aus Fig. 4.

Daraufhin kann das piezoelektrische Element 21 erhalten wer­ den, indem die Außenelektroden 34 und 35 aus Fig. 4 durch ein Verfahren, das einen Dünnfilm bildet, wie z. B. Sputtern oder Plattieren, gebildet werden.

Bei dem piezoelektrischen Element 21 bestehen die Oberflä­ chenelektroden 23 und 29 aus Dickfilmen, wodurch die elek­ trischen Verbindungszustände zwischen den Oberflächenelek­ troden 23 und 29 und den Außenelektroden 34 und 35 stabili­ siert werden können.

Während der rechteckige, plattenartige, piezoelektrische, keramische Mutterkörper, der vorher eingefügte Innenelektro­ den aufweist, bei dem vorher erwähnten Verfahren verwendet wird, kann das piezoelektrische Element 21 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ferner durch das folgende Verfahren her­ gestellt werden:

Zuerst werden eine erste piezoelektrische, keramische Mut­ terplatte 41, die mit einer Mehrzahl von Mutterinnenelektro­ den 31 auf einer Oberfläche versehen ist, und eine zweite piezoelektrische, keramische Mutterplatte 42, die ebenso mit Mutterinnenelektroden 31 auf einer Oberfläche versehen ist, derart vorbereitet, wie es in Fig. 5A gezeigt ist. Erste, zweite und dritte Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 werden jeweils durch Leitpaste, die Silber oder Silber-Palladium enthält, auf Oberflächen der piezo­ elektrischen Keramikplatten 41 und 42 gebildet, die denen gegenüberliegen, die mit den Innenelektroden 31 versehen sind. Diese Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 werden durch Drucken und Brennen der Leitpaste gebil­ det, während die Leitpaste gebrannt wird, indem dieselbe ähnlich dem vorher erwähnten Verfahren auf eine Temperatur von etwa 800°C erwärmt wird.

Die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 werden jeweils in Abschnitten, die ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitten der piezoelektri­ schen Keramikkörper entsprechen, gebildet, um einzelne pie­ zoelektrische Elemente zu bilden.

Danach werden die Innenelektroden 31 und die Oberflächen­ elektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 verwendet, um die erste bzw. zweite piezoelektrische Keramikplatte 41 bzw. 42 zu polarisieren. Diese Polarisierung wird durchgeführt, in­ dem verhältnismäßig hohe Spannungen, verhältnismäßig niedri­ ge Spannungen und mittlere Spannungen an die zweiten Ober­ flächenelektroden 24, die ersten und dritten Oberflächen­ elektroden 23 und 25, bzw. an die Innenelektroden 31 in der piezoelektrischen Keramikplatte 41 angelegt werden, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, wodurch die zweiten Abschnitte ent­ lang der Pfeile B bzw. die ersten und dritten Abschnitte entlang der Pfeile A und C in der piezoelektrischen Keramik­ platte 41 polarisiert werden. Auf ähnliche Weise werden die zweiten Abschnitte entlang der Pfeile E bzw. die ersten und dritten Abschnitte entlang der Pfeile F und G in der zweiten Keramikplatte 42 polarisiert.

Danach werden Verbindungselektroden 26 und 30 durch Sputtern gebildet.

Daraufhin werden die erste und zweite piezoelektrische Mut­ terplatte 41 und 42 miteinander verklebt, derart, daß die Innenelektroden 31 derselben einander überlappen. Die kera­ mischen Mutterplatten 41 und 42 können durch einen Klebstoff miteinander verklebt werden, um eine Struktur zu erhalten, die der des piezoelektrischen Elements 21 gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel aus Fig. 4 ähnlich ist, wobei das piezoelek­ trische Element 21 erhalten werden kann, indem die Außen­ elektroden 34 und 35 (siehe Fig. 4) durch ein geeignetes Verfahren gebildet werden.

Bei dem piezoelektrischen Element 21 gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel werden, wie vorher beschrieben wurde, die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29 durch Dickfilme gebildet, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen den Außenelektroden 34 und 35 und der ersten und der dritten Oberflächenelektrode 23 und 29 sichergestellt werden kann. Bei den Herstellungs­ schritten wird die Polarisierung ferner nach dem Bilden der ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden 23, 24 und 25 und 27, 28 und 29, die aus Dickfilmen bestehen, vor dem Bilden der Verbindungselektroden 26 und 30, die als Dünnfil­ me gebildet sind, durchgeführt. Daher wird der piezoelektri­ sche Körper nach der Polarisierung nicht auf eine Temperatur erwärmt, die über dem Curie-Punkt liegt, was keine Depolari­ sierung zur Folge hat.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein piezoelek­ trisches Element 61 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Das piezoelektrische Element 61 weist einen piezoelektri­ schen Keramikkörper 62 auf, der als ein piezoelektrischer Körper dient. Eine erste und zweite Signalzugelektrode 63 und 64 sind auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 gebildet. Die erste Si­ gnalzugelektrode 63 ist derart gebildet, daß ein Ende der­ selben eine Seitenkante des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 erreicht, wobei die zweite Signalzugelektrode 64 zu einer Seitenkante herausgezogen ist, die der gegenüberliegt, zu der die Signalzugelektrode 63 herausgezogen ist.

In dem Inneren des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 sind eine erste, zweite und dritte Innenelektrode 65, 66 und 67 auf einer vertikalen Zwischenposition gebildet. Die erste, zweite und dritte Innenelektrode 65, 66 und 67 sind an dem ersten, zweiten bzw. dritten Abschnitt entlang der longi­ tudinalen Richtung des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 gebildet.

Der erste, zweite und dritte Abschnitt sind durch Grenzen geteilt, die durch gestrichelte Linien G bzw. H gezeigt sind. In anderen Worten sind der erste, zweite und dritte Abschnitt des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 auf der linken Seite der Grenze G, zwischen den Grenzen G und H bzw. auf der rechten Seite der Grenze H positioniert.

Der piezoelektrische Keramikkörper 62 ist derart polari­ siert, wie es durch Pfeile A bis F in Fig. 6 gezeigt ist. In einem Bereich 62A des piezoelektrischen Keramikkörpers 62, der über dem Abschnitt, der mit den Innenelektroden 65, 66 und 67 versehen ist, positioniert ist, ist der zweite Ab­ schnitt entlang dem Pfeil B polarisiert, während der erste und dritte Abschnitt entlang den Pfeilen A bzw. C entgegen­ gesetzt zu dem zweiten Abschnitt polarisiert sind. Auf ähn­ liche Weise ist in einem Bereich 62B des piezoelektrischen Körpers, der unterhalb des Abschnitts, der mit den Innen­ elektroden 65, 66 und 67 versehen ist, positioniert ist, der zweite Abschnitt entlang dem Pfeil E polarisiert, während der erste und dritte Abschnitt entlang den Pfeilen D bzw. F entgegengesetzt zu dem zweiten Abschnitt polarisiert sind. Der zweite Abschnitt und der erste und dritte Abschnitt sind daher nämlich in jedem der Bereiche 62A und 62B des piezo­ elektrischen Keramikkörpers in entgegengesetzten Richtungen polarisiert. In jedem des ersten, zweiten und dritten Ab­ schnitts sind der obere und der untere Bereich des piezo­ elektrischen Keramikkörpers 62A und 628 ferner in entgegen­ gesetzten Richtungen polarisiert.

Der piezoelektrische Keramikkörper 62 wird durch die erste und zweite Signalzugelektrode 63 und 64 und durch die erste, zweite und dritte Innenelektrode 65, 66 und 67 polarisiert. Wie es aus einem später beschriebenen Herstellungsverfahren offensichtlich wird, werden verhältnismäßig hohe Spannungen, eine verhältnismäßig niedrige Spannung und mittlere Spannun­ gen an die erste und dritte Innenelektrode 65 und 67, an die zweite Innenelektrode 66, bzw. an die erste und zweite Si­ gnalzugelektrode 63 und 64 angelegt, wodurch der piezoelek­ trische Keramikkörper 62 entlang der Pfeile A bis F in Fig. 6 polarisiert wird. Da die erste, zweite und dritte Innen­ elektrode 65, 66 und 67 an der vertikalen Zwischenposition des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 und die erste und zweite Signalzugelektrode 63 und 64 auf der oberen bzw. un­ teren Oberfläche desselben gebildet sind, kann der piezo­ elektrische Keramikkörper nach dem Bilden dieser Elektroden 63 bis 67 auf die vorher erwähnte Art und Weise polarisiert werden. Somit resultiert keine Depolarisierung aus dem Bil­ den der Elektroden 63 bis 67, welche vor der Polarisierung auf dem piezoelektrischen Keramikkörper 62 gebildet werden können.

Rahmenkörper 68 und 69 werden an der oberen bzw. unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 befe­ stigt. Jeder der Rahmenkörper 68 und 69 besteht aus einer isolierender Keramik oder aus synthetischem Harz und weist einen flachen Plattenabschnitt und ein Paar von befestigten Abschnitten auf, die an beiden Enden des flachen Plattenab­ schnitts vorgesehen sind. Die Rahmenkörper 68 und 69 sind durch Klebstoffe oder dergleichen an den jeweiligen Paaren von befestigten Abschnitten an dem piezoelektrischen Kera­ mikkörper 62 befestigt.

Bei dem piezoelektrischen Element 61 gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel sind Außenelektroden 70 und 71 auf einem Paar von Seitenoberflächen eines Strukturkörpers gebildet, der durch Verbinden der Rahmenkörper 68 und 69 mit dem piezo­ elektrischen Keramikkörper 62 gebildet ist. Die Außenelek­ troden 70 und 71 können durch ein geeignetes Elektrodenbil­ dungsverfahren gebildet werden. Diese Außenelektroden 70 und 71 sind mit der ersten bzw. zweiten Signalzugelektrode 63 und 64 elektrisch verbunden.

Die erste und zweite Signalzugelektrode 63 und 64 werden durch Aufbringen und Brennen einer Leitpaste als Dickfilme gebildet. Somit werden elektrische Verbindungszustände zwi­ schen der ersten und zweiten Signalzugelektrode 63 und 64 und den Außenelektroden 70 und 71 stabil aufrecht erhalten.

Nur die erste und zweite Signalzugelektrode 63 und 64, die aus einzelnen Schichten bestehen, werden auf der oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 gebildet. Daher kann im Vergleich zu dem ersten Ausführungs­ beispiel ein Schritt des Bildens der Elektroden auf der obe­ ren und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Keramikkör­ pers 62 vereinfacht werden.

Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen des piezoelek­ trischen Elements 61 wird jetzt bezugnehmend auf die Fig. 7A bis 7C und 8A und 8B beschrieben.

Die folgende Beschreibung beschreibt schrittweise das Er­ halten einzelner piezoelektrischer Elemente 61 aus einem Mutterstrukturkörper.

Zuerst werden Mutter-Grünschichten 81 und 82 zum Bilden des piezoelektrischen Keramikkörpers 62 vorbereitet, wie es in Fig. 7A gezeigt ist, vorbereitet. Die jeweiligen Grünschich­ ten 81 und 82 bestehen hauptsächlich aus einem piezoelektri­ schen Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik-Pulver. Diese Grün­ schichten 81 und 82, die zum Bilden einer Anzahl von jewei­ ligen piezoelektrischen Keramikkörpern 62 vorbereitet wer­ den, weisen Formen und Größen auf, um die piezoelektrischen Keramikkörper 62 in der Form von Matrizen zu bilden. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Bereich, der einem einzelnen piezoelektrischen Keramikkörper 62 entspricht, einem Ab­ schnitt entspricht, der von den Phantomlinien X und Y in Fig. 7A eingeschlossen ist.

Eine Leitpaste, die ein Silber- oder ein Silber-Palladium- Legierungs-Pulver enthält, wird durch Siebdruck oder der­ gleichen auf eine obere Oberfläche der Grünschicht 81 auf­ gebracht und bei einer Temperatur von etwa 100°C getrocknet, wodurch erste, zweite und dritte Innenelektrodenmuster 83, 84 und 85 gebildet werden. Die Innenelektrodenmuster 83, 84 und 85 erstrecken sich in der Form von Streifen, die senk­ recht zu der Ebene der Figur sind.

Danach wird die Grünschicht 82 auf die Grünschicht 81 ge­ schichtet, wie in Fig. 7B gezeigt ist, und bei einer Tempe­ ratur von etwa 1000°C hartgebrannt. Aufgrund dieses Hart­ brennens werden die Grünschichten 81 und 82 zu einer Ein­ heit, um einen piezoelektrischen, keramischen Mutterkörper 86 zu bilden. Zur selben Zeit werden die Innenelektroden­ muster 83, 84 und 85 gebrannt, um Mutterinnenelektroden 83, 84 und 85 zu bilden (diese Bezugszeichen sind mit denen für die Innenelektrodenmuster identisch).

Danach werden erste und zweite Muttersignalzugelektroden 87 und 88 auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des piezo­ elektrischen, keramischen Mutterkörpers 86 gebildet, wie in Fig. 7C gezeigt ist. Die ersten und zweiten Signalzugelek­ troden 87 und 88 werden gebildet, indem Leitpaste, die ein Silber- oder ein Silber-Palladium-Legierungs-Pulver enthält, durch Siebdruck oder dergleichen aufgebracht, dieselbe bei einer Temperatur von etwa 100°C getrocknet und ferner bei einer Temperatur von etwa 800°C gebrannt wird.

Daraufhin wird der piezoelektrische, keramische Mutterkörper 86 polarisiert. Diese Polarisierung wird durchgeführt, indem verhältnismäßig hohe Spannungen, verhältnismäßig niedrige Spannungen und mittlere Spannungen an die Mutterinnenelek­ troden 83 und 85, an die Mutterinnenelektroden 84 und an die jeweiligen ersten und zweiten Signalzugelektroden 87 und 88 angelegt werden. Folglich wird der piezoelektrische Keramik­ körper 86 derart polarisiert, wie es durch die Pfeile A bis F in Fig. 7C gezeigt ist. Die sich longitudinal erstrecken­ den ersten, zweiten und dritten Abschnitte des piezoelektri­ schen Keramikkörpers 86, die von den Phantomlinien X und Y eingeschlossen sind, sind auf ähnliche Weise polarisiert, wie der piezoelektrische Keramikkörper 62 aus Fig. 6.

Danach werden Mutterrahmenkörper 89 und 90 an die oberen bzw. unteren Abschnitte des piezoelektrischen, keramischen Mutterkörpers 86 befestigt, wie in Fig. 8A gezeigt ist. Die Mutterrahmenkörper 89 und 90 bestehen aus isolierender Kera­ mik, wie z. B. Aluminiumoxid, oder aus einem synthetischen Harz. Diese Mutterrahmenkörper 89 und 90 werden durch Kleb­ stoffe oder dergleichen an dem piezoelektrischen, kerami­ schen Mutterkörper 86 befestigt.

Daraufhin wird ein Mutter-Laminat 91, das in Fig. 8A gezeigt ist, entlang der Phantomlinien X und Y in Fig. 8A in seiner Dickenrichtung geschnitten, wodurch ein Laminat 92 für ein einzelnes piezoelektrisches Element, das in Fig. 8B gezeigt ist, erhalten werden kann. Bei dem Laminat 92 für das ein­ zelne piezoelektrische Element wird der vorher erwähnte piezoelektrische, keramische Mutterkörper 86 zu dem piezo­ elektrischen Keramikkörper 62 geschnitten. Auf ähnliche Weise werden die Mutterinnenelektroden 83, 84 und 85 in die erste, zweite bzw. dritte Innenelektrode 65, 66 und 67 ge­ schnitten, während die ersten und zweiten Muttersignalzug­ elektroden 87 und 88 in die erste bzw. zweite Signalzugelek­ trode 63 bzw. 64 geschnitten werden. Zusätzlich werden die Mutterrahmenkörper 89 und 90 in die Rahmenkörper 68 bzw. 69 geschnitten.

Das in Fig. 6 gezeigte piezoelektrische Element 61 kann er­ halten werden, indem jeweils die Außenelektroden 70 und 71 auf einem Paar von Seitenoberflächen des vorher erwähnten Laminats 92 gebildet werden.

Das auf die vorher erwähnte Art und Weise erhaltene piezo­ elektrische Element 61 kann beispielsweise ähnlich dem er­ sten Ausführungsbeispiel als ein Beschleunigungssensor ver­ wendet werden. Das piezoelektrische Element 61 kann nämlich als solches als ein Beschleunigungssensor verwendet werden, während es alternativ möglich ist, das piezoelektrische Ele­ ment 61 als eine Komponente eines Beschleunigungssensors zu bilden, indem dasselbe auf einem geeigneten Substrat befe­ stigt oder in einem Gehäuse untergebracht wird.

Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 61 wird jetzt bezugnehmend auf die Fig. 9A bis 9C beschrieben.

Das piezoelektrische Element 61 kann nicht nur durch das vorher genannte Verfahren, sondern auch durch das folgende Verfahren hergestellt werden:

Vorher hartgebrannte, piezoelektrische, keramische Mutter­ platten 101 und 102, welche in der Form rechteckiger Platten gebildet sind, werden zuerst vorbereitet, wie es in Fig. 9A gezeigt ist. Danach werden jeweils erste, zweite und dritte Mutterinnenlektrodenmuster 102a, 103a und 104a und 102b, 103b und 104b auf einzelnen Hauptoberflächen der piezoelek­ trischen Keramikplatten 101 und 102 gebildet. Diese Mutter­ innenelektrodenmuster 102a bis 104a und 102b bis 104b werden gebildet, indem Leitpaste, die ein Silber- oder ein Silber- Palladium-Legierungs-Pulver enthält, durch Siebdruck oder dergleichen aufgebracht und getrocknet wird.

Danach werden auf anderen Oberflächen der piezoelektrischen Keramikplatten 101 bzw. 102 erste und zweite Muttersignal­ zugelektrodenmuster 105 und 106 gebildet, wie es in Fig. 9B gezeigt ist. Die ersten und zweiten Signalzugelektrodenmu­ ster 105 und 106 werden gebildet, indem auf ähnliche Weise wie oben beschrieben Leitpaste aufgebracht und getrocknet wird. Danach werden durch Erwärmen die Innenelektrodenmuster 102a bis 104b bzw. die Signalzugelektrodenmuster 105 und 106 gebrannt, um dieselben jeweils als Elektroden fertigzustel­ len.

Ferner wird die erste piezoelektrische Keramikplatte 101 entlang Pfeilen D bis F in Fig. 9B polarisiert. Diese Pola­ risierung wird durchgeführt, indem verhältnismäßig hohe Spannungen, verhältnismäßig niedrige Spannungen und mittlere Spannungen an die Innenelektrodenmuster 102b und 104b, die auf der oberen Oberfläche geschaffen sind, an die Innenelek­ trodenmuster 103b, bzw. an die zweiten Signalzugelektroden 106 angelegt werden. Der piezoelektrische Keramikkörper 102 wird ferner entlang den Pfeilen A bis C in Fig. 9B polari­ siert.

Nach der Polarisierung werden die piezoelektrischen Keramik­ platten 101 und 102 durch thermisch aushärtende Klebstoffe verbunden, derart, daß die Innenelektrodenmuster 102a, 103a und 104a und 102b, 103b und 104b einander überlappen.

Somit wird ein piezoelektrischer, keramischer Mutterkörper 107 erhalten, wie in Fig. 9C gezeigt ist. Dieser piezo­ elektrische, keramische Mutterkörper 107 ähnelt in seiner Struktur dem piezoelektrischen, keramischen Mutterkörper 86 aus Fig. 7C. Daher können nachfolgende Schritte gemäß denen durchgeführt werden, die oben bezugnehmend auf die Fig. 8A und 8B beschrieben worden sind, wodurch das piezoelektrische Element 61 aus Fig. 6 ähnlich zu dem vorher Beschriebenen erhalten werden kann.

Claims (18)

1. Piezoelektrisches Element (21), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
einen piezoelektrischen Körper (22), der einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt entlang seiner Längsrich­ tung aufweist und der derart polarisiert ist, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind;
eine Innenelektrode (31), die in dem Inneren des piezo­ elektrischen Körpers (22) gebildet ist, derart, daß sie sich in die Längsrichtung erstreckt, wobei sie beide Enden jedoch nicht erreicht; und
eine erste und zweite Signalelektrode, die auf einer oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Kör­ pers (22) gebildet sind,
wobei jede Signalelektrode erste, zweite und dritte Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29), die aus Dickfilmen bestehen, die auf dem ersten, zweiten und dritten Abschnitt gebildet und in der Längsrichtung von­ einander getrennt sind, und eine Verbindungselektrode (26 bzw. 30) aufweist, die aus einem Dünnfilm besteht, der gebildet ist, um die erste, zweite und dritte Ober­ flächenelektrode (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) miteinan­ der zu verbinden und wenigstens teilweise die erste, zweite und dritte Oberflächenelektrode zu bedecken.

2. Piezoelektrisches Element (21) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (22A, 22B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektrode (31) befinden, in jedem ersten, zwei­ ten und dritten Abschnitt in entgegengesetzten Richtun­ gen polarisiert sind.

3. Piezoelektrisches Element (21) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselektrode (26 bzw. 30) derart gebil­ det ist, daß sie beide Enden des piezoelektrischen Kör­ pers (22) nicht erreicht.

4. Piezoelektrisches Element (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Körper (22) aus einer piezo­ elektrischen Keramik besteht.

5. Verwendung eines piezoelektrischen Elements (21) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4 in einem Be­ schleunigungssensor.

6. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (21), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorbereiten eines plattenartigen piezoelektrischen Kör­ pers (22), in dem eine Innenelektrode (31) vorgesehen ist, die sich entlang der Längsrichtung desselben er­ streckt;
Aufbringen von Leitpaste auf eine obere und untere Ober­ fläche des piezoelektrischen Körpers (22) in einen er­ sten, zweiten und dritten Abschnitt des piezoelektri­ schen Körpers (22) entlang der Längsrichtung, und Bren­ nen derselben, wodurch jeweilige erste, zweite und drit­ te Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) gebildet werden;
Polarisieren des piezoelektrischen Körpers (22) durch die Innenelektrode (31) und die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) die auf der oberen und unteren Oberfläche des pie­ zoelektrischen Körpers (22) gebildet sind, derart, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt des piezoelektrischen Körpers (22) in der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind; und
Bilden einer ersten und zweiten Verbindungselektrode (26, 30) durch Sputtern, um jeweils die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) die auf der oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Körpers (22) gebildet sind, elektrisch miteinander zu verbinden, um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) wenigstens teilweise zu bedecken.

7. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (21) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (22A, 22B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektrode (31) befinden, in jedem ersten, zwei­ ten und dritten Abschnitt in entgegengesetzten Richtun­ gen polarisiert sind.

8. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (21) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt des Vorbereitens des plattenartigen, piezoelektrischen Körpers, der mit der Innenelektrode (31) versehen ist, durchgeführt wird, indem ein Paar von piezoelektrischen Keramikplatten (41, 42) durch das Ein­ fügen der Innenelektrode (31) zwischen denselben mitei­ nander verbunden wird.

9. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (21), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorbereiten eines Paars von piezoelektrischen Keramik­ platten (41, 42);
Bilden von Innenelektroden (31) auf einzelnen Hauptober­ flächen der piezoelektrischen Platten (41, 42), derart, daß sich dieselben in Längsrichtungen derselben er­ strecken, wobei sie beide Enden jedoch nicht erreichen;
Bilden von ersten, zweiten und dritten Oberflächenelek­ troden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29), die aus Dickfilmen bestehen, auf ersten, zweiten und dritten Abschnitten der piezoelektrischen Keramikplatten (41, 42) entlang den Längsrichtungen auf Oberflächen, die denen gegen­ überliegen, die mit den Innenelektroden (31) versehen sind, durch Aufbringen und Brennen einer Leitpaste;
Polarisieren der piezoelektrischen Keramikplatten (41, 42), die mit den Innenelektroden (31) und den ersten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) versehen sind, durch die Innenelektro­ den (31) und die ersten, zweiten und dritten Oberflä­ chenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29), derart, daß die ersten und dritten Abschnitte und die zweiten Ab­ schnitte entlang den Dickenrichtungen jeweils entgegen­ gesetzt polarisiert sind;
Bilden von Verbindungselektroden (26, 30), die aus Dünn­ filmen bestehen, auf den Oberflächen der piezoelektri­ schen Keramikplatten (41, 42), die mit den ersten, zwei­ ten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) versehen sind, durch Sputtern, um die er­ sten, zweiten und dritten Oberflächenelektroden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) elektrisch miteinander zu verbinden und um die ersten, zweiten und dritten Oberflächenelek­ troden (23, 24, 25 bzw. 27, 28, 29) wenigstens teilweise zu bedecken; und
Verkleben der Oberflächen, die mit den Innenelektroden versehen sind (31), des Paars piezoelektrischer Keramik­ platten (41, 42), die mit den Verbindungselektroden (26, 30) versehen sind, miteinander, um einen piezoelektri­ schen Körper (22) zu bilden.

10. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (21) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (22A, 22B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektrode (31) befinden, in jedem ersten, zwei­ ten und dritten Abschnitt in unterschiedlichen Richtun­ gen polarisiert werden.

11. Piezoelektrisches Element (61), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
einen piezoelektrischen Körper (62), der einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt entlang seiner Längsrich­ tung aufweist und derart polarisiert ist, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der Dickenrichtung desselben entgegengesetzt polarisiert sind;
eine erste, zweite und dritte Innenelektrode (65, 66, 67), die im Inneren des piezoelektrischen Körpers (62) gebildet sind, um sich in dem ersten, zweiten und drit­ ten Abschnitt in die Längsrichtung zu erstrecken, wäh­ rend dieselben voneinander getrennt sind; und
eine erste und zweite Signalelektrode (63, 64), die auf einer oberen und unteren Oberfläche des piezoelektri­ schen Körpers (62) gebildet sind.

12. Piezoelektrisches Element (61) gemäß Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß Bereiche (62A, 62B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektroden (65, 66, 67) befinden, in jedem er­ sten, zweiten und dritten Abschnitt in entgegengesetzten Richtungen polarisiert sind.

13. Piezoelektrisches Element (61) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Körper (62) aus einer piezo­ elektrischen Keramik besteht.

14. Verwendung eines piezoelektrischen Elements (61) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 13 in einem Beschleunigungssensor.

15. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (61), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorbereiten von rechteckigen, plattenartig geformten er­ sten und zweiten Grünschichten (81, 82), die eine piezo­ elektrische Keramik enthalten;
Aufbringen von Leitpaste auf eine einzelne Oberfläche der ersten Grünschicht (81) in einem ersten, zweiten und dritten Abschnitt entlang der Längsrichtung derselben, um jeweils erste, zweite und dritte Innenelektrodenmu­ ster (83, 84, 85) zu bilden;
Schichten der zweiten Grünschicht (82) auf die Oberflä­ che der ersten Grünschicht (81), die mit dem ersten, zweiten und dritten Innenelektrodenmuster (83, 84, 85) versehen ist, um eine Laminatschicht zu erhalten;
Hartbrennen der Laminatschicht, wodurch die Keramik und die ersten, zweiten und dritten Innenelektroden (83, 84, 85) als Einheit hartgebrannt werden, um einen gesinter­ ten Körper (86) zu erhalten;
Bilden einer ersten und zweiten Signalelektrode (87, 88) durch Aufbringen von Leitpaste auf eine obere und untere Oberfläche des gesinterten Körpers (86) und Brennen der­ selben; und
Polarisieren des gesinterten Körpers (86) durch die er­ ste und zweite Signalelektrode (87, 88) und durch die erste, zweite und dritte Innenelektrode (83, 84, 85), indem an die erste (83) und an die dritte (85) Innen­ elektrode relativ hohe Spannungen, an die zweite (84) Innenelektrode relativ niedrige Spannungen und an die Signalelektroden (87, 88) mittlere Spannungen angelegt werden, derart, daß der erste und dritte Abschnitt und der zweite Abschnitt des gesinterten Körpers (86) ent­ lang seiner Längsrichtung in der Dickenrichtung dessel­ ben entgegengesetzt polarisiert sind.

16. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (61) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (62A, 62B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektroden (83, 84, 85) befinden, in jedem er­ sten, zweiten und dritten Abschnitt in entgegengesetzten Richtungen polarisiert werden.

17. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (61), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorbereiten einer ersten und zweiten, hartgebrannten, rechteckigen piezoelektrischen Keramikplatte (101, 102);
Aufbringen von Leitpaste auf erste, zweite und dritte Abschnitte entlang der Längsrichtungen auf einzelne Oberflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte (101, 102), wodurch jeweilige erste, zweite und dritte Innenelektrodenmuster (102a, 103a, 104a bzw. 102b, 103b, 104b) gebildet werden;
Aufbringen von Leitpaste auf Oberflächen der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte (101, 102), wel­ che entgegengesetzt zu denen liegen, die mit den Innen­ elektrodenmustern (102a, 103a, 104a bzw. 102b, 103b, 104b) versehen sind, um ein erstes und zweites Signal­ elektrodenmuster (105 bzw. 106) zu bilden;
Erwärmen der ersten und zweiten piezoelektrischen Kera­ mikplatte (101, 102), wodurch die Innenelektrodenmuster (102a, 103a, 104a bzw. 102b, 103b, 104b) und die Signal­ elektrodenmuster (105, 106) gebrannt werden, um erste, zweite und dritte Innenelektroden und jeweilige Signal­ elektroden zu bilden;
Polarisieren der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte (101, 102) durch die Signalelektroden (105, 106) und die ersten, zweiten und dritten Innen­ elektroden (102a, 103a, 104a bzw. 102b, 103b, 104b), derart, daß die ersten und dritten Abschnitte und die zweiten Abschnitte der piezoelektrischen Keramikplatten (101, 102) in Dickenrichtungen entgegengesetzt polari­ siert werden; und
Verkleben der Oberflächen, die mit den Innenelektroden versehen sind, der ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatte, die mit den ersten, zweiten und dritten Innenelektroden (102a, 103a, 104a bzw. 102b, 103b, 104b) versehen sind, miteinander, wodurch ein piezoelektri­ sches Element (61) erhalten wird.

18. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Ele­ ments (61) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (62A, 62B), die sich ober- und unterhalb der Innenelektroden (102, 103, 104) befinden, in den ersten, zweiten und dritten Abschnitten in entgegenge­ setzten Richtungen polarisiert sind.