JP2003142746A - セラミック積層体、セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体 - Google Patents
セラミック積層体、セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】長さの異なる複数のセラミック板を積層してな
るセラミック積層体の強度を高め、併せて、長いセラミ
ック板を共振部材とした場合に、該共振部材の変位量や
共振周波数への影響を抑える。 【解決手段】長いセラミック板である薄板部１２ａ及び
１２ｂの内壁面６０と短いセラミック板３８の側面（切
込み面）６２とから構成される角部４０に付加部材４２
を設ける。そして、付加部材４２の表面を、縦断面でみ
た場合における曲線Ｃとしたとき、この曲線Ｃは、１つ
の変曲点６４を有する自由曲線となっている。付加部材
４２は、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内壁面６０に沿
い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる部
分Ｃ２と、角部４０に対応した部分における湾曲部分Ｃ
３とを有する。
るセラミック積層体の強度を高め、併せて、長いセラミ
ック板を共振部材とした場合に、該共振部材の変位量や
共振周波数への影響を抑える。 【解決手段】長いセラミック板である薄板部１２ａ及び
１２ｂの内壁面６０と短いセラミック板３８の側面（切
込み面）６２とから構成される角部４０に付加部材４２
を設ける。そして、付加部材４２の表面を、縦断面でみ
た場合における曲線Ｃとしたとき、この曲線Ｃは、１つ
の変曲点６４を有する自由曲線となっている。付加部材
４２は、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内壁面６０に沿
い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる部
分Ｃ２と、角部４０に対応した部分における湾曲部分Ｃ
３とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長さの異なる複数
のセラミック板が積層されたセラミック積層体及びその
製造方法並びにセラミック積層体を基体として使用する
圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及
びセラミック焼結体に関する。
のセラミック板が積層されたセラミック積層体及びその
製造方法並びにセラミック積層体を基体として使用する
圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及
びセラミック焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、セラミック積層体を作製する場
合、同一長さの複数のセラミック板を積層してセラミッ
ク積層体を作製する場合や、図１７及び図１８に示すよ
うに、長さの異なる複数のセラミック板２００及び２０
２を積層してセラミック積層体２０４を作製する場合な
どがある。
合、同一長さの複数のセラミック板を積層してセラミッ
ク積層体を作製する場合や、図１７及び図１８に示すよ
うに、長さの異なる複数のセラミック板２００及び２０
２を積層してセラミック積層体２０４を作製する場合な
どがある。
【０００３】前者のセラミック積層体は、強度的には問
題がないが、後者のセラミック積層体２０４は、特に長
いセラミック板２００を共振部材として使用する場合
に、長いセラミック板２００の一主面２０６と、該一主
面２０６上に積層された短いセラミック板２０２の側面
２０８とから構成される角部２１０において応力集中が
発生し、強度的に問題がある。
題がないが、後者のセラミック積層体２０４は、特に長
いセラミック板２００を共振部材として使用する場合
に、長いセラミック板２００の一主面２０６と、該一主
面２０６上に積層された短いセラミック板２０２の側面
２０８とから構成される角部２１０において応力集中が
発生し、強度的に問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、前記角部２１
０にペースト２１２を塗布し、図１７に示すように、角
部２１０に断面円弧状に盛り上がった補強部材２１４を
付加することや、図１８に示すように、角部２１０に断
面円弧状に凹んだ形の補強部材２１６を付加することな
どが考えられる。
０にペースト２１２を塗布し、図１７に示すように、角
部２１０に断面円弧状に盛り上がった補強部材２１４を
付加することや、図１８に示すように、角部２１０に断
面円弧状に凹んだ形の補強部材２１６を付加することな
どが考えられる。
【０００５】しかし、図１７の提案例では、短いセラミ
ック板２０２の長さが補強部材２１４の長さ分だけ増え
たことと等価になる。即ち、長いセラミック板２００を
共振部材として使用する場合、長いセラミック板２００
の一主面２０６と補強部材２１４の円弧面との接触部分
２１８に応力が集中し、依然、強度的には問題がある。
ック板２０２の長さが補強部材２１４の長さ分だけ増え
たことと等価になる。即ち、長いセラミック板２００を
共振部材として使用する場合、長いセラミック板２００
の一主面２０６と補強部材２１４の円弧面との接触部分
２１８に応力が集中し、依然、強度的には問題がある。
【０００６】しかも、共振部材としての長いセラミック
板２００に厚みのある補強部材２１４が付着すると、そ
の分、長いセラミック板２００の変位量が減り、共振周
波数が高くなるという新たな問題が生じる。
板２００に厚みのある補強部材２１４が付着すると、そ
の分、長いセラミック板２００の変位量が減り、共振周
波数が高くなるという新たな問題が生じる。
【０００７】一方、図１８の例のように、角部２１０に
断面円弧状に凹んだ形のものを付加するためには、液体
の表面張力を利用することとなるが、その場合、補強部
材２１６のペースト２１２の水分の量を多くするなどし
て、該ペースト２１２の粘度を極度に低く抑える必要が
ある。しかし、セラミック積層体２０４を作製する場合
には、ペースト２１２の塗布後に焼成工程が入るため、
この焼成工程において、ペースト２１２の水分がすべて
蒸発することになり、角部２１０に断面円弧状に凹んだ
形の補強部材２１６を付加することは困難となる。しか
も、短いセラミック板２０２の厚みが５０μｍ以下の場
合において、角部２１０に断面円弧状に凹んだ形のもの
を付加することは不可能である。
断面円弧状に凹んだ形のものを付加するためには、液体
の表面張力を利用することとなるが、その場合、補強部
材２１６のペースト２１２の水分の量を多くするなどし
て、該ペースト２１２の粘度を極度に低く抑える必要が
ある。しかし、セラミック積層体２０４を作製する場合
には、ペースト２１２の塗布後に焼成工程が入るため、
この焼成工程において、ペースト２１２の水分がすべて
蒸発することになり、角部２１０に断面円弧状に凹んだ
形の補強部材２１６を付加することは困難となる。しか
も、短いセラミック板２０２の厚みが５０μｍ以下の場
合において、角部２１０に断面円弧状に凹んだ形のもの
を付加することは不可能である。
【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、長さの異なる複数のセラミック板を積層
してなるセラミック積層体の強度を高めことができ、し
かも、長いセラミック板を共振部材とした場合に、該共
振部材の変位量や共振周波数への影響を抑えることがで
きるセラミック積層体及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
たものであり、長さの異なる複数のセラミック板を積層
してなるセラミック積層体の強度を高めことができ、し
かも、長いセラミック板を共振部材とした場合に、該共
振部材の変位量や共振周波数への影響を抑えることがで
きるセラミック積層体及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】本発明の他の目的は、圧電／電歪デバイス
における共振部分の強度を高めことができ、しかも、前
記共振部分の変位量や共振周波数への影響を抑えること
ができる圧電／電歪デバイス及びその製造方法を提供す
ることにある。
における共振部分の強度を高めことができ、しかも、前
記共振部分の変位量や共振周波数への影響を抑えること
ができる圧電／電歪デバイス及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１０】本発明の他の目的は、長さの異なる複数の
セラミック板を積層してなるセラミック焼結体の強度を
高めことができ、しかも、長いセラミック板を共振部材
とした場合に、該共振部材の変位量や共振周波数への影
響を抑えることができるセラミック焼結体を提供するこ
とにある。
セラミック板を積層してなるセラミック焼結体の強度を
高めことができ、しかも、長いセラミック板を共振部材
とした場合に、該共振部材の変位量や共振周波数への影
響を抑えることができるセラミック焼結体を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
積層体は、長さの異なる複数のセラミック板が積層され
たセラミック積層体において、長いセラミック板の一主
面と、該一主面上に積層された短いセラミック板の側面
とから構成される角部に、湾曲面を有する付加部材が設
けられ、前記付加部材の表面は、断面方向からみた際
に、１つ以上の変曲点を有することを特徴とする。
積層体は、長さの異なる複数のセラミック板が積層され
たセラミック積層体において、長いセラミック板の一主
面と、該一主面上に積層された短いセラミック板の側面
とから構成される角部に、湾曲面を有する付加部材が設
けられ、前記付加部材の表面は、断面方向からみた際
に、１つ以上の変曲点を有することを特徴とする。
【００１２】また、本発明に係るセラミック積層体の製
造方法は、長さの異なる複数のセラミック板が積層され
たセラミック積層体であって、長いセラミック板の一主
面と該一主面上に積層された短いセラミック板の側面と
から構成される角部に、湾曲面を有する付加部材が設け
られ、該付加部材の表面が、断面方向からみた際に、１
つ以上の変曲点を有するセラミック積層体の製造方法に
おいて、前記長いセラミック板となる第１のセラミック
グリーンシートと前記短いセラミック板となる第２のセ
ラミックグリーンシートとを積層してセラミックグリー
ン積層体とする工程と、前記第１のセラミックグリーン
シートの一主面と該一主面上に積層された前記第２のセ
ラミックグリーンシートの側面とから構成される角部
に、前記付加部材のためのペーストを充填する工程と、
前記セラミックグリーン積層体を焼成一体化して前記セ
ラミック積層体を作製する工程とを有することを特徴と
する。
造方法は、長さの異なる複数のセラミック板が積層され
たセラミック積層体であって、長いセラミック板の一主
面と該一主面上に積層された短いセラミック板の側面と
から構成される角部に、湾曲面を有する付加部材が設け
られ、該付加部材の表面が、断面方向からみた際に、１
つ以上の変曲点を有するセラミック積層体の製造方法に
おいて、前記長いセラミック板となる第１のセラミック
グリーンシートと前記短いセラミック板となる第２のセ
ラミックグリーンシートとを積層してセラミックグリー
ン積層体とする工程と、前記第１のセラミックグリーン
シートの一主面と該一主面上に積層された前記第２のセ
ラミックグリーンシートの側面とから構成される角部
に、前記付加部材のためのペーストを充填する工程と、
前記セラミックグリーン積層体を焼成一体化して前記セ
ラミック積層体を作製する工程とを有することを特徴と
する。
【００１３】また、本発明に係る圧電／電歪デバイス
は、長さの異なる複数のセラミック板を多数積層してな
るセラミック積層体を基体として使用する圧電／電歪デ
バイスにおいて、前記セラミック積層体は、長いセラミ
ック板の一主面と、該一主面上に積層された短いセラミ
ック板の側面とから構成される角部に湾曲面を有する付
加部材が設けられ、前記付加部材の表面は、断面方向か
らみた際に、１つ以上の変曲点を有することを特徴とす
る。
は、長さの異なる複数のセラミック板を多数積層してな
るセラミック積層体を基体として使用する圧電／電歪デ
バイスにおいて、前記セラミック積層体は、長いセラミ
ック板の一主面と、該一主面上に積層された短いセラミ
ック板の側面とから構成される角部に湾曲面を有する付
加部材が設けられ、前記付加部材の表面は、断面方向か
らみた際に、１つ以上の変曲点を有することを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明に係る圧電／電歪デバイスの
製造方法は、後に前記薄板部を構成する前記長いセラミ
ック板となる第１のセラミックグリーンシートと前記固
定部及び／又は可動部を構成する前記短いセラミック板
となる第２のセラミックグリーンシートとを積層する工
程と、前記第１のセラミックグリーンシートの一主面と
該一主面上に積層された前記第２のセラミックグリーン
シートの側面とから構成される角部に、後に断面上１つ
以上の変曲点を有する湾曲面を含む付加部材を形成する
ためのペーストを充填する工程と、前記複数のセラミッ
クグリーンシートを更に積層してセラミックグリーン積
層体とする工程と、前記セラミックグリーン積層体を焼
成一体化してセラミック積層体とする工程と、前記セラ
ミック積層体上に前記圧電／電歪素子を形成し、焼成し
た後、不要な部分を切除して前記圧電／電歪デバイスを
作製する工程とを有することを特徴とする。
製造方法は、後に前記薄板部を構成する前記長いセラミ
ック板となる第１のセラミックグリーンシートと前記固
定部及び／又は可動部を構成する前記短いセラミック板
となる第２のセラミックグリーンシートとを積層する工
程と、前記第１のセラミックグリーンシートの一主面と
該一主面上に積層された前記第２のセラミックグリーン
シートの側面とから構成される角部に、後に断面上１つ
以上の変曲点を有する湾曲面を含む付加部材を形成する
ためのペーストを充填する工程と、前記複数のセラミッ
クグリーンシートを更に積層してセラミックグリーン積
層体とする工程と、前記セラミックグリーン積層体を焼
成一体化してセラミック積層体とする工程と、前記セラ
ミック積層体上に前記圧電／電歪素子を形成し、焼成し
た後、不要な部分を切除して前記圧電／電歪デバイスを
作製する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】また、本発明に係るセラミック焼結体は、
長さの異なる複数のセラミック板が積層されたセラミッ
ク積層体を有するセラミック焼結体において、長いセラ
ミック板の一主面と、該一主面上に積層された短いセラ
ミック板の側面とから構成される角部に、湾曲面を有す
るセラミック製の付加部材が設けられ、前記付加部材の
表面は、断面方向からみた際に、１つ以上の変曲点を有
し、これら長いセラミック板、短いセラミック板及び付
加部材が一体焼結されていることを特徴とする。
長さの異なる複数のセラミック板が積層されたセラミッ
ク積層体を有するセラミック焼結体において、長いセラ
ミック板の一主面と、該一主面上に積層された短いセラ
ミック板の側面とから構成される角部に、湾曲面を有す
るセラミック製の付加部材が設けられ、前記付加部材の
表面は、断面方向からみた際に、１つ以上の変曲点を有
し、これら長いセラミック板、短いセラミック板及び付
加部材が一体焼結されていることを特徴とする。
【００１６】まず、長いセラミック板と短いセラミック
板との角部を覆うように付加部材が付着する形となるた
め、長いセラミック板と短いセラミック板との積層部分
に不良箇所（隙間等）があっても、その不良箇所に付加
部材の一部が充填されることになり、セラミック積層体
を補強することができる。
板との角部を覆うように付加部材が付着する形となるた
め、長いセラミック板と短いセラミック板との積層部分
に不良箇所（隙間等）があっても、その不良箇所に付加
部材の一部が充填されることになり、セラミック積層体
を補強することができる。
【００１７】しかも、長いセラミック板と短いセラミッ
ク板が積層されたセラミック積層体において、長いセラ
ミック板を共振させた場合、角部においてゴミが発生す
ることになるが、本発明では、角部に付加部材が付着し
た形となっているため、上述のような角部からのゴミの
発生は低減する。
ク板が積層されたセラミック積層体において、長いセラ
ミック板を共振させた場合、角部においてゴミが発生す
ることになるが、本発明では、角部に付加部材が付着し
た形となっているため、上述のような角部からのゴミの
発生は低減する。
【００１８】通常、長いセラミック板と短いセラミック
板との積層界面に水分が浸入してクラックが入りやすく
なるが、長いセラミック板と短いセラミック板との角部
を覆うように付加部材が付着する形となるため、積層界
面への水分の浸入等はなくなる。これは、高温多湿下で
の耐久性の向上につながる。
板との積層界面に水分が浸入してクラックが入りやすく
なるが、長いセラミック板と短いセラミック板との角部
を覆うように付加部材が付着する形となるため、積層界
面への水分の浸入等はなくなる。これは、高温多湿下で
の耐久性の向上につながる。
【００１９】ここで、本発明と上述した提案例（長いセ
ラミック板と短いセラミック板との角部に断面円弧状に
盛り上がった補強部材を付加した例）と比較する。提案
例の補強部材の表面は、長いセラミック板から急峻に盛
り上がった湾曲形状とされ、湾曲面がそのまま短いセラ
ミック板の側面まで連続して形成された状態となってい
る。そのため、短いセラミック板の長さが補強部材の長
さ分だけ増えたことと等価になり、長いセラミック板を
共振部材として使用する場合、長いセラミック板の一主
面と補強部材の円弧面との接触部分に応力が集中し、依
然、強度的には問題が生じることになる。
ラミック板と短いセラミック板との角部に断面円弧状に
盛り上がった補強部材を付加した例）と比較する。提案
例の補強部材の表面は、長いセラミック板から急峻に盛
り上がった湾曲形状とされ、湾曲面がそのまま短いセラ
ミック板の側面まで連続して形成された状態となってい
る。そのため、短いセラミック板の長さが補強部材の長
さ分だけ増えたことと等価になり、長いセラミック板を
共振部材として使用する場合、長いセラミック板の一主
面と補強部材の円弧面との接触部分に応力が集中し、依
然、強度的には問題が生じることになる。
【００２０】一方、本発明は、付加部材の表面が、断面
上、１つ以上の変曲点を有することから、付加部材は、
湾曲面がそのまま短いセラミック板の側面まで連続して
形成された形ではなく、端部における湾曲部分と、長い
セラミック板の一主面に沿い、かつ、表面が角部に向け
てほぼ平行に延びる部分と、角部に対応した部分におけ
る湾曲部分と、短いセラミック板の側面に沿い、かつ、
表面が角部に向けてほぼ平行に延びる部分とを有する形
状となる。
上、１つ以上の変曲点を有することから、付加部材は、
湾曲面がそのまま短いセラミック板の側面まで連続して
形成された形ではなく、端部における湾曲部分と、長い
セラミック板の一主面に沿い、かつ、表面が角部に向け
てほぼ平行に延びる部分と、角部に対応した部分におけ
る湾曲部分と、短いセラミック板の側面に沿い、かつ、
表面が角部に向けてほぼ平行に延びる部分とを有する形
状となる。
【００２１】従って、長いセラミック板の一主面には、
付加部材のうち、厚みの薄い部分（長いセラミック板の
一主面に沿い、かつ、表面が角部に向けてほぼ平行に延
びる部分）が付着された形となるため、長いセラミック
板の一主面と付加部材の端部との接触部分に応力が集中
するということはなくなる。しかも、厚みが薄いことか
ら、長いセラミック板の共振周波数に影響を与えること
はほとんどない。
付加部材のうち、厚みの薄い部分（長いセラミック板の
一主面に沿い、かつ、表面が角部に向けてほぼ平行に延
びる部分）が付着された形となるため、長いセラミック
板の一主面と付加部材の端部との接触部分に応力が集中
するということはなくなる。しかも、厚みが薄いことか
ら、長いセラミック板の共振周波数に影響を与えること
はほとんどない。
【００２２】付加部材のうち、前記長いセラミック板の
一主面とほぼ平行な部分によって、前記長いセラミック
板を支える形となるため、長いセラミック板がたわむの
を防ぎ平滑性を高めることができる。また、前記長いセ
ラミック板の一主面とほぼ平行な部分は、その厚み及び
／又は長さを調整することで、長いセラミック板の共振
周波数や変位量を容易に微調整することができる。
一主面とほぼ平行な部分によって、前記長いセラミック
板を支える形となるため、長いセラミック板がたわむの
を防ぎ平滑性を高めることができる。また、前記長いセ
ラミック板の一主面とほぼ平行な部分は、その厚み及び
／又は長さを調整することで、長いセラミック板の共振
周波数や変位量を容易に微調整することができる。
【００２３】また、付加部材のうち、角部に対応する箇
所に湾曲面を有することから、角部での応力集中が分散
され、長いセラミック板の共振に伴う強度劣化はほとん
ど生じなくなる。しかも、このセラミック積層体をその
後の工程で切断する際に、その切断による外力が長いセ
ラミック板に加わっても、角部への応力集中を分散させ
ることができ、切断処理時に割れなどは生じ難くなる。
所に湾曲面を有することから、角部での応力集中が分散
され、長いセラミック板の共振に伴う強度劣化はほとん
ど生じなくなる。しかも、このセラミック積層体をその
後の工程で切断する際に、その切断による外力が長いセ
ラミック板に加わっても、角部への応力集中を分散させ
ることができ、切断処理時に割れなどは生じ難くなる。
【００２４】上述した提案例のように、角部に断面円弧
状に盛り上がった補強部材を付加したり、角部に断面円
弧状に凹んだ形の補強部材を付加する場合においては、
補強部材をペーストにて形成する際に、該ペーストとし
て、粘度が極端に高いペーストを用いるか、粘度が極端
に低いペーストを用いることになるが、その場合、使用
できる材料が限られてくる。
状に盛り上がった補強部材を付加したり、角部に断面円
弧状に凹んだ形の補強部材を付加する場合においては、
補強部材をペーストにて形成する際に、該ペーストとし
て、粘度が極端に高いペーストを用いるか、粘度が極端
に低いペーストを用いることになるが、その場合、使用
できる材料が限られてくる。
【００２５】しかし、本発明では、粘度が極端に高い、
あるいは極端に低いペーストを使用する必要はないた
め、使用する材料の選択の幅を広げることができる。
あるいは極端に低いペーストを使用する必要はないた
め、使用する材料の選択の幅を広げることができる。
【００２６】そして、前記構成において、長さの異なる
３種類のセラミック板を、中央に長さの最も短いセラミ
ック板を介在して積層し、長さが最も長いセラミック板
の一主面と、該一主面上に積層された前記長さが最も短
いセラミック板の側面とから構成される角部に前記付加
部材を設けるようにしてもよい。
３種類のセラミック板を、中央に長さの最も短いセラミ
ック板を介在して積層し、長さが最も長いセラミック板
の一主面と、該一主面上に積層された前記長さが最も短
いセラミック板の側面とから構成される角部に前記付加
部材を設けるようにしてもよい。
【００２７】また、前記構成において、前記短いセラミ
ック板の厚みを前記長いセラミック板の厚みより大きく
するようにしてもよい。
ック板の厚みを前記長いセラミック板の厚みより大きく
するようにしてもよい。
【００２８】また、前記構成において、前記付加部材の
断面上における前記長いセラミック板との接触長さと、
前記付加部材の断面上における前記短いセラミック板と
の接触長さとをほぼ同じにしてもよいし、前記付加部材
の断面上における前記短いセラミック板との接触長さ
を、該短いセラミック板の厚みの１〜１／５倍としても
よい。また、前記付加部材の断面上における前記長いセ
ラミック板との接触長さを、前記短いセラミック板の厚
みの１０〜１／５倍としてもよい。また、前記付加部材
の断面上における前記短いセラミック板との接触長さ
を、前記長いセラミック板との接触長さよりも短くして
もよい。これらの場合において、前記付加部材の断面上
における前記短いセラミック板との接触長さを１〜５０
μｍとしてもよい。また、前記長いセラミック板の厚み
を３〜３００μｍとしてもよい。
断面上における前記長いセラミック板との接触長さと、
前記付加部材の断面上における前記短いセラミック板と
の接触長さとをほぼ同じにしてもよいし、前記付加部材
の断面上における前記短いセラミック板との接触長さ
を、該短いセラミック板の厚みの１〜１／５倍としても
よい。また、前記付加部材の断面上における前記長いセ
ラミック板との接触長さを、前記短いセラミック板の厚
みの１０〜１／５倍としてもよい。また、前記付加部材
の断面上における前記短いセラミック板との接触長さ
を、前記長いセラミック板との接触長さよりも短くして
もよい。これらの場合において、前記付加部材の断面上
における前記短いセラミック板との接触長さを１〜５０
μｍとしてもよい。また、前記長いセラミック板の厚み
を３〜３００μｍとしてもよい。
【００２９】そして、前記構成において、前記付加部材
をセラミック材料で構成するようにしてもよいし、前記
長いセラミック板あるいは前記短いセラミック板と同じ
材料で構成してもよい。
をセラミック材料で構成するようにしてもよいし、前記
長いセラミック板あるいは前記短いセラミック板と同じ
材料で構成してもよい。
【００３０】又は、前記付加部材を、金属材料あるいは
金属材料を含む材料で構成するようにしてもよいし、サ
ーメット材料で構成してもよい。
金属材料を含む材料で構成するようにしてもよいし、サ
ーメット材料で構成してもよい。
【００３１】特に、本発明に係る圧電／電歪デバイスに
おいては、前記セラミック積層体からなる基体上に圧電
／電歪素子が形成され、前記基体は、前記長いセラミッ
ク板にて構成された薄板部と、前記短いセラミック板に
て構成された固定部とを有するようにしてもよい。
おいては、前記セラミック積層体からなる基体上に圧電
／電歪素子が形成され、前記基体は、前記長いセラミッ
ク板にて構成された薄板部と、前記短いセラミック板に
て構成された固定部とを有するようにしてもよい。
【００３２】この場合、前記圧電／電歪素子は、前記薄
板部の他主面のうち、前記固定部の一部と対応する部分
を含む面上に配置することが好ましい。また、前記圧電
／電歪素子は、圧電／電歪層と電極層とが互い違いに櫛
歯状に積層された構造、あるいは、圧電／電歪層と電極
層とが互い違いに櫛歯状に４層以上積層された構造を有
するようにしてもよい。
板部の他主面のうち、前記固定部の一部と対応する部分
を含む面上に配置することが好ましい。また、前記圧電
／電歪素子は、圧電／電歪層と電極層とが互い違いに櫛
歯状に積層された構造、あるいは、圧電／電歪層と電極
層とが互い違いに櫛歯状に４層以上積層された構造を有
するようにしてもよい。
【００３３】そして、前記基体は、前記長いセラミック
板にて構成された一対の薄板部と、該一対の薄板部の間
に介在され前記短いセラミック板にて構成された固定部
と、前記一対の薄板部の端部間に介在され前記短いセラ
ミック板にて構成された可動部とを有するようにしても
よい。
板にて構成された一対の薄板部と、該一対の薄板部の間
に介在され前記短いセラミック板にて構成された固定部
と、前記一対の薄板部の端部間に介在され前記短いセラ
ミック板にて構成された可動部とを有するようにしても
よい。
【００３４】この場合、付加部材の存在により、一対の
薄板部の平行性をより高めることができる。また、一方
の薄板部と固定部との積層ずれ並びに他方の薄板部と固
定部との積層ずれによる左右の長さのずれを、付加部材
の長さ（長いセラミック板の一主面に沿い、かつ、表面
が角部に向けてほぼ平行に延びる部分の長さ）を調整す
ることによって、ほぼ同一にすることができ、振動板と
しての一対の薄板部の左右の変位量をほぼ同一にするこ
とができる。
薄板部の平行性をより高めることができる。また、一方
の薄板部と固定部との積層ずれ並びに他方の薄板部と固
定部との積層ずれによる左右の長さのずれを、付加部材
の長さ（長いセラミック板の一主面に沿い、かつ、表面
が角部に向けてほぼ平行に延びる部分の長さ）を調整す
ることによって、ほぼ同一にすることができ、振動板と
しての一対の薄板部の左右の変位量をほぼ同一にするこ
とができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミック積
層体及びその製造方法並びにセラミック焼結体を、圧電
／電歪デバイス及びその製造方法に適用した実施の形態
例を図１〜図１６を参照しながら説明する。
層体及びその製造方法並びにセラミック焼結体を、圧電
／電歪デバイス及びその製造方法に適用した実施の形態
例を図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００３６】本実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
は、圧電／電歪素子により電気的エネルギと機械的エネ
ルギとを相互に変換する素子を包含する概念である。従
って、各種アクチュエータや振動子等の能動素子、特
に、逆圧電効果や電歪効果による変位を利用した変位素
子として最も好適に用いられるほか、加速度センサ素子
や衝撃センサ素子等の受動素子としても好適に使用され
得る。
は、圧電／電歪素子により電気的エネルギと機械的エネ
ルギとを相互に変換する素子を包含する概念である。従
って、各種アクチュエータや振動子等の能動素子、特
に、逆圧電効果や電歪効果による変位を利用した変位素
子として最も好適に用いられるほか、加速度センサ素子
や衝撃センサ素子等の受動素子としても好適に使用され
得る。
【００３７】そして、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａは、図１に示すように、相対する
一対の薄板部１２ａ及び１２ｂと、これら薄板部１２ａ
及び１２ｂを支持する固定部１４とが一体に形成された
セラミック基体１６を具備し、一対の薄板部１２ａ及び
１２ｂの各一部にそれぞれ圧電／電歪素子１８ａ及び１
８ｂが形成されて構成されている。
／電歪デバイス１０Ａは、図１に示すように、相対する
一対の薄板部１２ａ及び１２ｂと、これら薄板部１２ａ
及び１２ｂを支持する固定部１４とが一体に形成された
セラミック基体１６を具備し、一対の薄板部１２ａ及び
１２ｂの各一部にそれぞれ圧電／電歪素子１８ａ及び１
８ｂが形成されて構成されている。
【００３８】つまり、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａは、前記圧電／電歪素子１８ａ及
び１８ｂの駆動によって一対の薄板部１２ａ及び１２ｂ
が変位し、あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂの変位を、
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにより検出する構成を
有する。従って、図１の例では、薄板部１２ａ及び１２
ｂと圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにてアクチュエー
タ部２０ａ及び２０ｂが構成されることになる。このこ
とから、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂは、固定部１４
によって振動可能に支持された振動部として機能するこ
とになる。
／電歪デバイス１０Ａは、前記圧電／電歪素子１８ａ及
び１８ｂの駆動によって一対の薄板部１２ａ及び１２ｂ
が変位し、あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂの変位を、
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにより検出する構成を
有する。従って、図１の例では、薄板部１２ａ及び１２
ｂと圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにてアクチュエー
タ部２０ａ及び２０ｂが構成されることになる。このこ
とから、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂは、固定部１４
によって振動可能に支持された振動部として機能するこ
とになる。
【００３９】一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの先端部分
における互いに対向する面３２ａ及び３２ｂ間には、空
隙（空気）３４を介在させるようにしてもよいし、図示
しないが、これら面３２ａ及び３２ｂの間に薄板部１２
ａ及び１２ｂの構成部材と同じ材質、あるいは異なる材
質からなる部材を介在させるようにしてもよい。この場
合、前記面３２ａ及び３２ｂは、取付面３２ａ及び３２
ｂとして機能することになる。
における互いに対向する面３２ａ及び３２ｂ間には、空
隙（空気）３４を介在させるようにしてもよいし、図示
しないが、これら面３２ａ及び３２ｂの間に薄板部１２
ａ及び１２ｂの構成部材と同じ材質、あるいは異なる材
質からなる部材を介在させるようにしてもよい。この場
合、前記面３２ａ及び３２ｂは、取付面３２ａ及び３２
ｂとして機能することになる。
【００４０】セラミック基体１６は、例えばセラミック
グリーン積層体を焼成により一体化したセラミック積層
体で構成されている。これについては後述する。
グリーン積層体を焼成により一体化したセラミック積層
体で構成されている。これについては後述する。
【００４１】更に、固定部１４と薄板部１２ａ及び１２
ｂ間には切込み（切欠き）３６が設けられている。つま
り、この切込み３６は、長さの異なる複数のセラミック
板（薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに短いセラミック板３
８）を積層することによって、あるいは、長さの異なる
３種類のセラミック板（薄板部１２ａ及び１２ｂ、短い
セラミック板３８並びに固定部１４）を、中央に短いセ
ラミック板３８を間に挟んで積層することによって形成
される。なお、薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みと短いセ
ラミック板３８の厚みはほぼ同一である。
ｂ間には切込み（切欠き）３６が設けられている。つま
り、この切込み３６は、長さの異なる複数のセラミック
板（薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに短いセラミック板３
８）を積層することによって、あるいは、長さの異なる
３種類のセラミック板（薄板部１２ａ及び１２ｂ、短い
セラミック板３８並びに固定部１４）を、中央に短いセ
ラミック板３８を間に挟んで積層することによって形成
される。なお、薄板部１２ａ及び１２ｂの厚みと短いセ
ラミック板３８の厚みはほぼ同一である。
【００４２】そして、この第１の実施の形態では、長い
セラミック板である薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁面と
短いセラミック板３８の側面（切込み面）とから構成さ
れる角部４０に、付加部材４２が設けられている。
セラミック板である薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁面と
短いセラミック板３８の側面（切込み面）とから構成さ
れる角部４０に、付加部材４２が設けられている。
【００４３】このようなセラミックスの一体化物、即
ち、セラミック焼結体は、各部の接合部に接着剤が介在
しないことから、経時的な状態変化がほとんど生じない
ため、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利
な構造であることに加え、後述するセラミックグリーン
シート積層法により、容易に製造することが可能であ
る。
ち、セラミック焼結体は、各部の接合部に接着剤が介在
しないことから、経時的な状態変化がほとんど生じない
ため、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利
な構造であることに加え、後述するセラミックグリーン
シート積層法により、容易に製造することが可能であ
る。
【００４４】一方、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
は、膜形成法によって、直接セラミック基体１６に形成
される。
は、膜形成法によって、直接セラミック基体１６に形成
される。
【００４５】この圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、
圧電／電歪層２２と前記圧電／電歪層２２の両側に形成
された一対の電極２４及び２６とを有して構成され、前
記一対の電極２４及び２６のうち、一方の電極２４が少
なくとも一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの上に形成され
ている。
圧電／電歪層２２と前記圧電／電歪層２２の両側に形成
された一対の電極２４及び２６とを有して構成され、前
記一対の電極２４及び２６のうち、一方の電極２４が少
なくとも一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの上に形成され
ている。
【００４６】第１の実施の形態では、圧電／電歪素子１
８ａ及び１８ｂは、圧電／電歪層２２と、電極２４、２
６とが互い違いに櫛歯状に積層された多段構造としてい
る。図１及び図２では、圧電／電歪層２２を電極２４と
電極２６とで挟んだ多層構造を１段としたとき、４段が
積層された構造とされている。なお、このような多段構
造に限らず１段構造であってもよい。
８ａ及び１８ｂは、圧電／電歪層２２と、電極２４、２
６とが互い違いに櫛歯状に積層された多段構造としてい
る。図１及び図２では、圧電／電歪層２２を電極２４と
電極２６とで挟んだ多層構造を１段としたとき、４段が
積層された構造とされている。なお、このような多段構
造に限らず１段構造であってもよい。
【００４７】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、図３
の拡大図に示すように、圧電／電歪層２２が４層構造
（第１層目〜第４層目の圧電／電歪層２２Ａ〜２２Ｄ）
とされている。この図３において、一方の電極２４は、
第１、第３及び第５の配線パターン２４Ａ、２４Ｂ及び
２４Ｃにて構成され、他方の電極２６は、第２及び第４
の配線パターン２６Ａ及び２６Ｂにて構成されている。
の拡大図に示すように、圧電／電歪層２２が４層構造
（第１層目〜第４層目の圧電／電歪層２２Ａ〜２２Ｄ）
とされている。この図３において、一方の電極２４は、
第１、第３及び第５の配線パターン２４Ａ、２４Ｂ及び
２４Ｃにて構成され、他方の電極２６は、第２及び第４
の配線パターン２６Ａ及び２６Ｂにて構成されている。
【００４８】具体的に、電極２４及び２６並びに圧電／
電歪層２２の積層構造について薄板部１２ａ側を主体に
説明すると、まず、セラミック基体１６の薄板部１２ａ
及び１２ｂ、並びに固定部１４の各側面にかけてほぼ連
続して第１の配線パターン２４Ａが形成され、該第１の
配線パターン２４Ａ上のうち、固定部１４上から薄板部
１２ａ上にかけて連続する部分に第１層目の圧電／電歪
層２２Ａが形成されている。これは薄板部１２ｂにおい
ても同じである。
電歪層２２の積層構造について薄板部１２ａ側を主体に
説明すると、まず、セラミック基体１６の薄板部１２ａ
及び１２ｂ、並びに固定部１４の各側面にかけてほぼ連
続して第１の配線パターン２４Ａが形成され、該第１の
配線パターン２４Ａ上のうち、固定部１４上から薄板部
１２ａ上にかけて連続する部分に第１層目の圧電／電歪
層２２Ａが形成されている。これは薄板部１２ｂにおい
ても同じである。
【００４９】この１層目の圧電／電歪層２２Ａは、薄板
部１２ａの一部から固定部１４の一部にかけて形成され
た第１の圧電／電歪材料による第１の部分２２Ａ１と、
固定部１４の一部に形成された第２の圧電／電歪材料に
よる第２の部分２２Ａ２にて構成されている。
部１２ａの一部から固定部１４の一部にかけて形成され
た第１の圧電／電歪材料による第１の部分２２Ａ１と、
固定部１４の一部に形成された第２の圧電／電歪材料に
よる第２の部分２２Ａ２にて構成されている。
【００５０】ここで、第１の配線パターン２４Ａは、３
層構造とされている。具体的には、薄板部１２ａ上に直
接形成され、かつ、基体材料と電極材料のサーメットに
よる第１の層５０と、当該第１の層５０上に形成され、
かつ、電極材料による第２の層５２と、当該第２の層５
２上に形成され、かつ、圧電／電歪材料と電極材料のサ
ーメットによる第３の層５４とを有して構成されてい
る。
層構造とされている。具体的には、薄板部１２ａ上に直
接形成され、かつ、基体材料と電極材料のサーメットに
よる第１の層５０と、当該第１の層５０上に形成され、
かつ、電極材料による第２の層５２と、当該第２の層５
２上に形成され、かつ、圧電／電歪材料と電極材料のサ
ーメットによる第３の層５４とを有して構成されてい
る。
【００５１】引き続き、電極２４及び２６並びに圧電／
電歪層２２の積層構造についてみると、前記第１層目の
圧電／電歪層２２Ａ上に第２の配線パターン２６Ａが形
成され、該第２の配線パターン２６Ａの一部（櫛歯部
分）を含むように、前記第１層目の圧電／電歪層２２Ａ
における第１の部分２２Ａ１に対応する部分に第２層目
の圧電／電歪層２２Ｂが形成され、該第２層目の圧電／
電歪層２２Ｂ上に前記第１の配線パターン２４Ａと電気
的に接続される第３の配線パターン２４Ｂが形成され、
該第３の配線パターン２４Ｂの一部（櫛歯部分）を含む
ように、前記第１層目の圧電／電歪層２２Ａにおける第
１の部分２２Ａ１に対応する部分に第３層目の圧電／電
歪層２２Ｃが形成されている。
電歪層２２の積層構造についてみると、前記第１層目の
圧電／電歪層２２Ａ上に第２の配線パターン２６Ａが形
成され、該第２の配線パターン２６Ａの一部（櫛歯部
分）を含むように、前記第１層目の圧電／電歪層２２Ａ
における第１の部分２２Ａ１に対応する部分に第２層目
の圧電／電歪層２２Ｂが形成され、該第２層目の圧電／
電歪層２２Ｂ上に前記第１の配線パターン２４Ａと電気
的に接続される第３の配線パターン２４Ｂが形成され、
該第３の配線パターン２４Ｂの一部（櫛歯部分）を含む
ように、前記第１層目の圧電／電歪層２２Ａにおける第
１の部分２２Ａ１に対応する部分に第３層目の圧電／電
歪層２２Ｃが形成されている。
【００５２】更に、前記第３層目の圧電／電歪層２２Ｃ
上に前記第２の配線パターン２６Ａと電気的に接続され
る第４の配線パターン２６Ｂが形成され、該第４の配線
パターン２６Ｂの一部（櫛歯部分）を含むように、前記
第１層目の圧電／電歪層２２Ａにおける第１の部分２２
Ａ１に対応する部分に第４層目の圧電／電歪層２２Ｄが
形成され、該第４層目の圧電／電歪層２２Ｄ上に前記第
１の配線パターン２４Ａと電気的に接続される第５の配
線パターン２４Ｃが形成されている。
上に前記第２の配線パターン２６Ａと電気的に接続され
る第４の配線パターン２６Ｂが形成され、該第４の配線
パターン２６Ｂの一部（櫛歯部分）を含むように、前記
第１層目の圧電／電歪層２２Ａにおける第１の部分２２
Ａ１に対応する部分に第４層目の圧電／電歪層２２Ｄが
形成され、該第４層目の圧電／電歪層２２Ｄ上に前記第
１の配線パターン２４Ａと電気的に接続される第５の配
線パターン２４Ｃが形成されている。
【００５３】第２の配線パターン２６Ａのうち、前記櫛
歯部分を除く部分、即ち、前記第１層目の圧電／電歪層
２２Ａにおける第２の部分２２Ａ２に対応する部分には
第１の接続端子２８が形成され、第５の配線パターン２
４Ｃの端部には第２の接続端子３０が形成されている。
歯部分を除く部分、即ち、前記第１層目の圧電／電歪層
２２Ａにおける第２の部分２２Ａ２に対応する部分には
第１の接続端子２８が形成され、第５の配線パターン２
４Ｃの端部には第２の接続端子３０が形成されている。
【００５４】従って、圧電／電歪素子１８ａ（１８ｂも
同様である）のうち、第１層目の圧電／電歪層２２Ａに
おける第１の部分２２Ａ１に対応する積層構造部分は、
実際の駆動部（又は感知部）として機能する部分、即
ち、実作動部として定義することができる。
同様である）のうち、第１層目の圧電／電歪層２２Ａに
おける第１の部分２２Ａ１に対応する積層構造部分は、
実際の駆動部（又は感知部）として機能する部分、即
ち、実作動部として定義することができる。
【００５５】また、この第１の実施の形態では、一方の
電極２４のうち、最上層の第５の配線パターン２４Ｃが
電極材料のレジネートによって構成され、圧電／電歪素
子１８ａ（１８ｂも同様である）の内部に形成された各
電極２４及び２６の配線パターン（第２〜第４の配線パ
ターン２６Ａ、２４Ｂ及び２６Ｂ）は、電極材料と圧電
／電歪材料を含むサーメット膜を焼成することによって
構成されている。
電極２４のうち、最上層の第５の配線パターン２４Ｃが
電極材料のレジネートによって構成され、圧電／電歪素
子１８ａ（１８ｂも同様である）の内部に形成された各
電極２４及び２６の配線パターン（第２〜第４の配線パ
ターン２６Ａ、２４Ｂ及び２６Ｂ）は、電極材料と圧電
／電歪材料を含むサーメット膜を焼成することによって
構成されている。
【００５６】この場合、前記第２〜第４の配線パターン
２６Ａ、２４Ｂ及び２６Ｂは、導体層として機能させる
必要から、電極材料と圧電／電歪材料の体積比は、４：
６〜９：１であることが好ましい。電極材料の体積比が
４より小さいと導体として機能しにくく、体積比が９よ
り大きいと電極を薄くする効果と圧電／電歪層との付着
力が共に低減する可能性がある。上述の配合条件を満足
することにより、各中間パターンは、それぞれ２μｍ以
下の導体層として構成させることができ、しかも、局所
的に導体部分がなくなる、いわゆる欠けがなくなり、ほ
ぼ設計通りのパターン形状を得ることができる。
２６Ａ、２４Ｂ及び２６Ｂは、導体層として機能させる
必要から、電極材料と圧電／電歪材料の体積比は、４：
６〜９：１であることが好ましい。電極材料の体積比が
４より小さいと導体として機能しにくく、体積比が９よ
り大きいと電極を薄くする効果と圧電／電歪層との付着
力が共に低減する可能性がある。上述の配合条件を満足
することにより、各中間パターンは、それぞれ２μｍ以
下の導体層として構成させることができ、しかも、局所
的に導体部分がなくなる、いわゆる欠けがなくなり、ほ
ぼ設計通りのパターン形状を得ることができる。
【００５７】そして、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａにおいては、図４の拡大図に示す
ように、薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁面６０と短いセ
ラミック板３８の側面（切込み面）６２とから構成され
る角部４０に設けられた付加部材４２が以下のような構
成を有する。
／電歪デバイス１０Ａにおいては、図４の拡大図に示す
ように、薄板部１２ａ及び１２ｂの内壁面６０と短いセ
ラミック板３８の側面（切込み面）６２とから構成され
る角部４０に設けられた付加部材４２が以下のような構
成を有する。
【００５８】即ち、図４に示すように、付加部材４２の
表面を、縦断面でみた場合における曲線Ｃとしたとき、
この曲線Ｃは、１つの変曲点６４を有する自由曲線とな
っている。ちなみに２次曲線（放物線）には変曲点はな
く、カーブの方向が変わるところを表現できない曲線で
ある。一方、３次曲線は変曲点を１つだけ表現すること
ができ、従って、３次式は自由曲線を描ける最低の次数
である。
表面を、縦断面でみた場合における曲線Ｃとしたとき、
この曲線Ｃは、１つの変曲点６４を有する自由曲線とな
っている。ちなみに２次曲線（放物線）には変曲点はな
く、カーブの方向が変わるところを表現できない曲線で
ある。一方、３次曲線は変曲点を１つだけ表現すること
ができ、従って、３次式は自由曲線を描ける最低の次数
である。
【００５９】そして、本実施の形態における前記自由曲
線としては、例えばエルミート（Hermite）曲線、ベジ
ェ（Bezier）曲線、Ｂ−スプライン（B-spline）曲線、
カットマル−ロム（Catmul-Rom）曲線等のパラメトリッ
ク３次曲線を含む。
線としては、例えばエルミート（Hermite）曲線、ベジ
ェ（Bezier）曲線、Ｂ−スプライン（B-spline）曲線、
カットマル−ロム（Catmul-Rom）曲線等のパラメトリッ
ク３次曲線を含む。
【００６０】このように、第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａにおいては、薄板部１２ａ（及び
１２ｂ）と短いセラミック板３８とで形成される角部４
０を覆うように付加部材４２が付着する形となるため、
薄板部１２ａ（及び１２ｂ）と短いセラミック板３８と
の積層部分及び短いセラミック板３８と固定部１４との
積層部分に不良箇所（隙間等）があっても、その不良箇
所に付加部材４２の一部が充填されることになり、セラ
ミック基体１６を補強することができる。
／電歪デバイス１０Ａにおいては、薄板部１２ａ（及び
１２ｂ）と短いセラミック板３８とで形成される角部４
０を覆うように付加部材４２が付着する形となるため、
薄板部１２ａ（及び１２ｂ）と短いセラミック板３８と
の積層部分及び短いセラミック板３８と固定部１４との
積層部分に不良箇所（隙間等）があっても、その不良箇
所に付加部材４２の一部が充填されることになり、セラ
ミック基体１６を補強することができる。
【００６１】しかも、薄板部１２ａ及び１２ｂを共振さ
せた場合、通常は、角部４０においてゴミが発生するこ
とになるが、この第１の実施の形態では、角部４０に付
加部材４２が付着した形となっているため、上述のよう
な角部４０からのゴミの発生は低減する。
せた場合、通常は、角部４０においてゴミが発生するこ
とになるが、この第１の実施の形態では、角部４０に付
加部材４２が付着した形となっているため、上述のよう
な角部４０からのゴミの発生は低減する。
【００６２】通常、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）と短い
セラミック板３８との積層界面に例えば水分が浸入して
クラックが入りやすくなるが、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）と短いセラミック板３８とで形成される角部４０を
覆うように付加部材４２が付着する形となるため、前記
積層界面への水分の浸入等はなくなる。これは、高温多
湿下での耐久性の向上につながる。
セラミック板３８との積層界面に例えば水分が浸入して
クラックが入りやすくなるが、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）と短いセラミック板３８とで形成される角部４０を
覆うように付加部材４２が付着する形となるため、前記
積層界面への水分の浸入等はなくなる。これは、高温多
湿下での耐久性の向上につながる。
【００６３】ここで、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａのうち、図４に示すように、薄板
部１２ａ（及び１２ｂ）と短いセラミック板３８とで構
成されるセラミック積層体（以下、第１の実施の形態に
係るセラミック積層体７０と記す）と、図１７に示す提
案例（長いセラミック板２００と短いセラミック板２０
２とで形成される角部２１０に断面円弧状に盛り上がっ
た補強部材２１４を付加した例）とを比較する。
／電歪デバイス１０Ａのうち、図４に示すように、薄板
部１２ａ（及び１２ｂ）と短いセラミック板３８とで構
成されるセラミック積層体（以下、第１の実施の形態に
係るセラミック積層体７０と記す）と、図１７に示す提
案例（長いセラミック板２００と短いセラミック板２０
２とで形成される角部２１０に断面円弧状に盛り上がっ
た補強部材２１４を付加した例）とを比較する。
【００６４】図１７に示す提案例の補強部材２１４の表
面は、長いセラミック板２００から急峻に盛り上がった
湾曲形状とされ、湾曲面がそのまま短いセラミック板２
０２の側面２０８まで連続して形成された状態となって
いる。そのため、短いセラミック板２０２の長さが補強
部材２１４の長さ分だけ増えたことと等価になり、長い
セラミック板２００を共振部材として使用する場合、長
いセラミック板２００の一主面２０６と補強部材２１４
の円弧面との接触部分２１８に応力が集中し、依然、強
度的には問題が生じることになる。
面は、長いセラミック板２００から急峻に盛り上がった
湾曲形状とされ、湾曲面がそのまま短いセラミック板２
０２の側面２０８まで連続して形成された状態となって
いる。そのため、短いセラミック板２０２の長さが補強
部材２１４の長さ分だけ増えたことと等価になり、長い
セラミック板２００を共振部材として使用する場合、長
いセラミック板２００の一主面２０６と補強部材２１４
の円弧面との接触部分２１８に応力が集中し、依然、強
度的には問題が生じることになる。
【００６５】一方、第１の実施の形態に係るセラミック
積層体７０は、図４に示すように、付加部材４２の表面
が、断面上、１つの変曲点６４を有することから、付加
部材４２は、湾曲面がそのまま短いセラミック板３８の
側面６２まで連続して形成された形ではなく、端部にお
ける湾曲部分Ｃ１と、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内
壁面６０に沿い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平
行に延びる部分Ｃ２と、角部４０に対応した部分におけ
る湾曲部分Ｃ３と、短いセラミック板３８の側面６２に
沿い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる
部分Ｃ４とを有する形状となる。
積層体７０は、図４に示すように、付加部材４２の表面
が、断面上、１つの変曲点６４を有することから、付加
部材４２は、湾曲面がそのまま短いセラミック板３８の
側面６２まで連続して形成された形ではなく、端部にお
ける湾曲部分Ｃ１と、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内
壁面６０に沿い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平
行に延びる部分Ｃ２と、角部４０に対応した部分におけ
る湾曲部分Ｃ３と、短いセラミック板３８の側面６２に
沿い、かつ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる
部分Ｃ４とを有する形状となる。
【００６６】従って、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内
壁面６０には、付加部材４２のうち、厚みの薄い部分
（薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内壁面６０に沿い、か
つ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる部分Ｃ
２）が付着された形となるため、薄板部１２ａ（及び１
２ｂ）の内壁面６０と付加部材４２の端部との接触部分
７２に応力が集中するということはなくなる。しかも、
前記部分Ｃ２の厚みが薄いことから、薄板部１２ａ及び
１２ｂの共振周波数に影響を与えることはほとんどな
い。
壁面６０には、付加部材４２のうち、厚みの薄い部分
（薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内壁面６０に沿い、か
つ、表面が角部４０に向けてほぼ平行に延びる部分Ｃ
２）が付着された形となるため、薄板部１２ａ（及び１
２ｂ）の内壁面６０と付加部材４２の端部との接触部分
７２に応力が集中するということはなくなる。しかも、
前記部分Ｃ２の厚みが薄いことから、薄板部１２ａ及び
１２ｂの共振周波数に影響を与えることはほとんどな
い。
【００６７】付加部材４２のうち、前記薄板部１２ａ
（及び１２ｂ）の内壁面６０とほぼ平行な部分Ｃ２によ
って、前記薄板部１２ａ（及び１２ｂ）を支える形とな
るため、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の平滑性を高める
ことができる。また、前記薄板部１２ａ（及び１２ｂ）
の内壁面６０とほぼ平行な部分Ｃ２は、その厚み及び／
又は長さを調整することで、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）の共振周波数や変位量を容易に微調整することがで
きる。
（及び１２ｂ）の内壁面６０とほぼ平行な部分Ｃ２によ
って、前記薄板部１２ａ（及び１２ｂ）を支える形とな
るため、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の平滑性を高める
ことができる。また、前記薄板部１２ａ（及び１２ｂ）
の内壁面６０とほぼ平行な部分Ｃ２は、その厚み及び／
又は長さを調整することで、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）の共振周波数や変位量を容易に微調整することがで
きる。
【００６８】また、付加部材４２のうち、角部４０に対
応する箇所に湾曲面Ｃ３を有することから、角部４０で
の応力集中が分散され、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の
共振に伴う強度劣化はほとんど生じなくなる。しかも、
この第１の実施の形態に係るセラミック積層体７０をそ
の後の工程で切断する際に、その切断による外力が薄板
部１２ａ（及び１２ｂ）に加わっても、角部４０への応
力集中を分散させることができ、切断処理時に割れなど
は生じ難くなる。
応する箇所に湾曲面Ｃ３を有することから、角部４０で
の応力集中が分散され、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の
共振に伴う強度劣化はほとんど生じなくなる。しかも、
この第１の実施の形態に係るセラミック積層体７０をそ
の後の工程で切断する際に、その切断による外力が薄板
部１２ａ（及び１２ｂ）に加わっても、角部４０への応
力集中を分散させることができ、切断処理時に割れなど
は生じ難くなる。
【００６９】図１７に示す提案例のように、角部２１０
に断面円弧状に盛り上がった補強部材２１４を付加した
り、図１８に示す提案例のように、角部２１０に断面円
弧状に凹んだ形の補強部材２１６を付加する場合におい
ては、補強部材２１４及び２１６をペースト２１２にて
形成する際に、該ペースト２１２として、粘度が極端に
高いペーストを用いるか、又は粘度が極端に低いペース
トを用いることになるが、その場合、使用できる材料が
限られてくる。
に断面円弧状に盛り上がった補強部材２１４を付加した
り、図１８に示す提案例のように、角部２１０に断面円
弧状に凹んだ形の補強部材２１６を付加する場合におい
ては、補強部材２１４及び２１６をペースト２１２にて
形成する際に、該ペースト２１２として、粘度が極端に
高いペーストを用いるか、又は粘度が極端に低いペース
トを用いることになるが、その場合、使用できる材料が
限られてくる。
【００７０】しかし、この第１の実施の形態に係るセラ
ミック積層体７０では、粘度が極端に高い、あるいは極
端に低いペーストを使用する必要はないため、使用する
材料の選択の幅を広げることができる。
ミック積層体７０では、粘度が極端に高い、あるいは極
端に低いペーストを使用する必要はないため、使用する
材料の選択の幅を広げることができる。
【００７１】上述の例では、図４に示すように、薄板部
１２ａ（及び１２ｂ）の厚みｔ１と短いセラミック板３
８の厚みｔ２をほぼ同一としたが、短いセラミック板３
８の厚みｔ２と薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の厚みｔ１
を異なる大きさにしてもよい。また、付加部材４２の断
面上における薄板部１２ａ（及び１２ｂ）との接触長さ
Ｌ１を、短いセラミック板３８との接触長さＬ２とほぼ
同じにしてもよいし、前記接触長さＬ２を、該短いセラ
ミック板３８の厚みｔ２の１〜１／５倍としてもよい。
また、前記接触長さＬ２を、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）との接触長さＬ１よりも短くしてもよい。これらの
場合において、前記接触長さＬ２を１〜５０μｍとして
もよい。また、接触長さＬ１を、前記短いセラミック板
３８の厚みｔ２の１０〜１／５倍としてもよい。
１２ａ（及び１２ｂ）の厚みｔ１と短いセラミック板３
８の厚みｔ２をほぼ同一としたが、短いセラミック板３
８の厚みｔ２と薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の厚みｔ１
を異なる大きさにしてもよい。また、付加部材４２の断
面上における薄板部１２ａ（及び１２ｂ）との接触長さ
Ｌ１を、短いセラミック板３８との接触長さＬ２とほぼ
同じにしてもよいし、前記接触長さＬ２を、該短いセラ
ミック板３８の厚みｔ２の１〜１／５倍としてもよい。
また、前記接触長さＬ２を、薄板部１２ａ（及び１２
ｂ）との接触長さＬ１よりも短くしてもよい。これらの
場合において、前記接触長さＬ２を１〜５０μｍとして
もよい。また、接触長さＬ１を、前記短いセラミック板
３８の厚みｔ２の１０〜１／５倍としてもよい。
【００７２】なお、付加部材４２はセラミック材料で構
成されていてもよいし、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）や
短いセラミック板３８と同じ材料で構成されていてもよ
い。又は、金属材料あるいは金属材料を含む材料で構成
するようにしてもよいし、サーメット材料で構成しても
よい。
成されていてもよいし、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）や
短いセラミック板３８と同じ材料で構成されていてもよ
い。又は、金属材料あるいは金属材料を含む材料で構成
するようにしてもよいし、サーメット材料で構成しても
よい。
【００７３】次に、第１の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ａの製造方法について図５〜図１４を参照
しながら説明する。まず、定義付けをしておく。セラミ
ックグリーンシートを積層して得られた積層体をセラミ
ックグリーン積層体８０（例えば図１３参照）と定義
し、このセラミックグリーン積層体８０を焼成して一体
化したものをセラミック積層体８２（例えば図１４参
照）と定義し、このセラミック積層体８２から不要な部
分を切除して、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１
４が一体化されたものをセラミック基体１６（図１参
照）と定義する。
デバイス１０Ａの製造方法について図５〜図１４を参照
しながら説明する。まず、定義付けをしておく。セラミ
ックグリーンシートを積層して得られた積層体をセラミ
ックグリーン積層体８０（例えば図１３参照）と定義
し、このセラミックグリーン積層体８０を焼成して一体
化したものをセラミック積層体８２（例えば図１４参
照）と定義し、このセラミック積層体８２から不要な部
分を切除して、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１
４が一体化されたものをセラミック基体１６（図１参
照）と定義する。
【００７４】また、この製造方法においては、圧電／電
歪デバイス１０Ａを同一基板内に縦方向及び横方向にそ
れぞれ複数個配置した形態で、最終的にセラミック積層
体８２をチップ単位に切断して、圧電／電歪デバイス１
０Ａを同一工程で多数個取りするものであるが、説明を
簡単にするために、圧電／電歪デバイス１０Ａの１個取
りを主体にして説明する。
歪デバイス１０Ａを同一基板内に縦方向及び横方向にそ
れぞれ複数個配置した形態で、最終的にセラミック積層
体８２をチップ単位に切断して、圧電／電歪デバイス１
０Ａを同一工程で多数個取りするものであるが、説明を
簡単にするために、圧電／電歪デバイス１０Ａの１個取
りを主体にして説明する。
【００７５】まず、図５のステップＳ１において、ジル
コニア等のセラミック粉末にバインダ、溶剤、分散剤、
可塑剤等を添加混合してスラリーを作製し、これを脱泡
処理後、リバースロールコーター法、ドクターブレード
法等の方法により、所定の厚みを有するセラミックグリ
ーンシートを作製する。
コニア等のセラミック粉末にバインダ、溶剤、分散剤、
可塑剤等を添加混合してスラリーを作製し、これを脱泡
処理後、リバースロールコーター法、ドクターブレード
法等の方法により、所定の厚みを有するセラミックグリ
ーンシートを作製する。
【００７６】その後、図５のステップＳ２において、各
セラミックグリーンシートの所要箇所に接着剤（例えば
セラミックペースト）を例えばスクリーン印刷で塗布す
る。
セラミックグリーンシートの所要箇所に接着剤（例えば
セラミックペースト）を例えばスクリーン印刷で塗布す
る。
【００７７】その後、図５のステップＳ３ａ、ステップ
Ｓ３ｂ及びステップＳ３ｃにおいて、各セラミックグリ
ーンシートに対して金型を用いた打抜加工やレーザ加工
等を施す。このうち、ステップＳ３ａでは、前記加工に
よって、図６に示すように、後に薄板部１２ａ及び１２
ｂとなるセラミックグリーンシート９０Ａ及び９０Ｂを
作製する。図５のステップＳ３ｂでは、前記加工によっ
て、図７に示すように、後に短いセラミック板３８とな
るセラミックグリーンシート９２Ａ及び９２Ｂを作製す
る。図５のステップＳ３ｃでは、前記加工によって、図
８に示すように、後に固定部１４となるセラミックグリ
ーンシート９４をｎ枚作製する。
Ｓ３ｂ及びステップＳ３ｃにおいて、各セラミックグリ
ーンシートに対して金型を用いた打抜加工やレーザ加工
等を施す。このうち、ステップＳ３ａでは、前記加工に
よって、図６に示すように、後に薄板部１２ａ及び１２
ｂとなるセラミックグリーンシート９０Ａ及び９０Ｂを
作製する。図５のステップＳ３ｂでは、前記加工によっ
て、図７に示すように、後に短いセラミック板３８とな
るセラミックグリーンシート９２Ａ及び９２Ｂを作製す
る。図５のステップＳ３ｃでは、前記加工によって、図
８に示すように、後に固定部１４となるセラミックグリ
ーンシート９４をｎ枚作製する。
【００７８】その後、図５のステップＳ４ａにおいて、
セラミックグリーンシート９０Ａとセラミックグリーン
シート９２Ａを仮積層して第１の仮積層体９６を作製し
（図９及び図１０参照）、セラミックグリーンシート９
０Ｂとセラミックグリーンシート９２Ｂを仮積層して第
２の仮積層体９８を作製する（図９及び図１０参照）。
また、ステップＳ４ｂにおいて、ｎ枚のセラミックグリ
ーンシート９４を仮積層して第３の仮積層体を作製する
（図１１参照）。これらの仮積層においては、セラミッ
クグリーンシート９０Ａ、９０Ｂ、９２Ａ、９２Ｂ並び
にｎ枚のセラミックグリーンシート９４にそれぞれ所要
箇所に接着剤を例えばスクリーン印刷にて塗布してある
ため、積層状態が簡単にくずれるということが回避され
る。
セラミックグリーンシート９０Ａとセラミックグリーン
シート９２Ａを仮積層して第１の仮積層体９６を作製し
（図９及び図１０参照）、セラミックグリーンシート９
０Ｂとセラミックグリーンシート９２Ｂを仮積層して第
２の仮積層体９８を作製する（図９及び図１０参照）。
また、ステップＳ４ｂにおいて、ｎ枚のセラミックグリ
ーンシート９４を仮積層して第３の仮積層体を作製する
（図１１参照）。これらの仮積層においては、セラミッ
クグリーンシート９０Ａ、９０Ｂ、９２Ａ、９２Ｂ並び
にｎ枚のセラミックグリーンシート９４にそれぞれ所要
箇所に接着剤を例えばスクリーン印刷にて塗布してある
ため、積層状態が簡単にくずれるということが回避され
る。
【００７９】その後、図５のステップＳ５において、第
１の仮積層体９６のうち、図１２に示すように、セラミ
ックグリーンシート９０Ａの一主面６０とセラミックグ
リーンシート９２Ａの側面６２で構成される角部４０
に、後に付加部材４２となるペースト１０２を例えばス
クリーン印刷によって塗布する。
１の仮積層体９６のうち、図１２に示すように、セラミ
ックグリーンシート９０Ａの一主面６０とセラミックグ
リーンシート９２Ａの側面６２で構成される角部４０
に、後に付加部材４２となるペースト１０２を例えばス
クリーン印刷によって塗布する。
【００８０】この場合、図１２に示すように、角部４０
に対応した部分に窓１０４を有する製版１０６を用い、
該製版１０６上に供給されたペースト１０２をスキージ
１０８を摺動させることで、前記窓１０４を通じて角部
４０にペースト１０２を塗布する。塗布した段階のペー
スト１０２の形状は、少なくともペースト１０２がセラ
ミックグリーンシート９０Ａの一主面６０とセラミック
グリーンシート９２Ａの側面６２とにかけて連続して付
着された形状である。これにより、その後の焼成後に、
図４に示すように、前記ペースト１０２による付加部材
４２の表面が、断面上、１つの変曲点６４を有すること
となる。
に対応した部分に窓１０４を有する製版１０６を用い、
該製版１０６上に供給されたペースト１０２をスキージ
１０８を摺動させることで、前記窓１０４を通じて角部
４０にペースト１０２を塗布する。塗布した段階のペー
スト１０２の形状は、少なくともペースト１０２がセラ
ミックグリーンシート９０Ａの一主面６０とセラミック
グリーンシート９２Ａの側面６２とにかけて連続して付
着された形状である。これにより、その後の焼成後に、
図４に示すように、前記ペースト１０２による付加部材
４２の表面が、断面上、１つの変曲点６４を有すること
となる。
【００８１】ここで、ペースト１０２の組成は、基本的
には薄板部１２ａ及び１２ｂの材質、組成と同等のもの
が好ましい。例えばセラミック粉末、バインダー、添加
剤及び溶剤を混合させてなるペースト１０２が使用され
る。この場合、一例として、セラミック粉末は、ＺｒＯ
2にＹ2Ｏ3を微量添加したものが使用される。そして、
バインダーとしてＰＶＢもしくはエチルセルロース又は
これらの混合物がセラミック粉末に対して１０〜２０部
添加され、添加剤として可塑剤、分散剤をセラミック粉
末に対して数部添加され、溶剤として、第１溶剤として
のアセトンに、第２溶剤としての２エチルヘキサノール
を適量添加する。
には薄板部１２ａ及び１２ｂの材質、組成と同等のもの
が好ましい。例えばセラミック粉末、バインダー、添加
剤及び溶剤を混合させてなるペースト１０２が使用され
る。この場合、一例として、セラミック粉末は、ＺｒＯ
2にＹ2Ｏ3を微量添加したものが使用される。そして、
バインダーとしてＰＶＢもしくはエチルセルロース又は
これらの混合物がセラミック粉末に対して１０〜２０部
添加され、添加剤として可塑剤、分散剤をセラミック粉
末に対して数部添加され、溶剤として、第１溶剤として
のアセトンに、第２溶剤としての２エチルヘキサノール
を適量添加する。
【００８２】ペースト１０２の粘性は、製版１０６の窓
１０４からスムーズに角部４０に塗布され、かつ、印刷
後、乾燥前に適当にダレるものが望ましい。粘度が高す
ぎると、塗布後希望の形状にならず固まりとなったり、
また、粘度が低すぎると、乾燥後に厚みがなく希望の形
状にならない場合がある。この条件を決定するには短い
セラミック板３８の厚み、製版１０６の厚み及び粘度を
考慮する必要がある。この実施の形態では、ペースト１
０２の粘度として１〜１０万ｃｐｓとした。
１０４からスムーズに角部４０に塗布され、かつ、印刷
後、乾燥前に適当にダレるものが望ましい。粘度が高す
ぎると、塗布後希望の形状にならず固まりとなったり、
また、粘度が低すぎると、乾燥後に厚みがなく希望の形
状にならない場合がある。この条件を決定するには短い
セラミック板３８の厚み、製版１０６の厚み及び粘度を
考慮する必要がある。この実施の形態では、ペースト１
０２の粘度として１〜１０万ｃｐｓとした。
【００８３】同様に、第２の仮積層体９８のうち、セラ
ミックグリーンシート９０Ｂの一主面６０とセラミック
グリーンシート９２Ｂの側面６２で構成される角部４０
に、後に付加部材４２となるペースト１０２をスクリー
ン印刷によって塗布する。
ミックグリーンシート９０Ｂの一主面６０とセラミック
グリーンシート９２Ｂの側面６２で構成される角部４０
に、後に付加部材４２となるペースト１０２をスクリー
ン印刷によって塗布する。
【００８４】その後、図５のステップＳ６において、図
１３に示すように、第１及び第２の仮積層体９６及び９
８で第３の仮積層体１００を挟み込むようにして、これ
ら第１〜第３の仮積層体９６、９８及び１００を積層し
た後、圧着して、セラミックグリーン積層体８０とす
る。このとき、セラミックグリーンシート９２Ａ及び９
２Ｂの上部にペースト１０２がはみだすことも起こり得
るが、第３の仮積層体１００を積層する際に埋没するた
め、このはみだした部分に関して考慮する必要はない。
１３に示すように、第１及び第２の仮積層体９６及び９
８で第３の仮積層体１００を挟み込むようにして、これ
ら第１〜第３の仮積層体９６、９８及び１００を積層し
た後、圧着して、セラミックグリーン積層体８０とす
る。このとき、セラミックグリーンシート９２Ａ及び９
２Ｂの上部にペースト１０２がはみだすことも起こり得
るが、第３の仮積層体１００を積層する際に埋没するた
め、このはみだした部分に関して考慮する必要はない。
【００８５】その後、図５のステップＳ７において、前
記セラミックグリーン積層体８０を焼成してセラミック
積層体８２（図１４参照）を得る。
記セラミックグリーン積層体８０を焼成してセラミック
積層体８２（図１４参照）を得る。
【００８６】次に、図５のステップＳ８において、図１
４に示すように、前記セラミック積層体８２の両表面、
即ち、セラミックグリーンシート９０Ａ及び９０Ｂが積
層された表面に相当する面に、それぞれ多層構造の圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成し、焼成によって圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂをセラミック積層体８２
に一体化させる。もちろん、圧電／電歪素子１８ａ又は
１８ｂはセラミック積層体８２の片側の表面のみに形成
してもよい。
４に示すように、前記セラミック積層体８２の両表面、
即ち、セラミックグリーンシート９０Ａ及び９０Ｂが積
層された表面に相当する面に、それぞれ多層構造の圧電
／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成し、焼成によって圧
電／電歪素子１８ａ及び１８ｂをセラミック積層体８２
に一体化させる。もちろん、圧電／電歪素子１８ａ又は
１８ｂはセラミック積層体８２の片側の表面のみに形成
してもよい。
【００８７】その後、図５のステップＳ９において、図
１４に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが
形成されたセラミック積層体８２のうち、切断線Ｋ１、
Ｋ２、Ｋ３に沿って切断することにより、セラミック積
層体８２の側部と先端部を切除する。この切除によっ
て、図１に示すように、セラミック基体１６に圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互いに対向
する端面３２ａ及び３２ｂを有する一対の薄板部１２ａ
及び１２ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ａを得
る。
１４に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが
形成されたセラミック積層体８２のうち、切断線Ｋ１、
Ｋ２、Ｋ３に沿って切断することにより、セラミック積
層体８２の側部と先端部を切除する。この切除によっ
て、図１に示すように、セラミック基体１６に圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互いに対向
する端面３２ａ及び３２ｂを有する一対の薄板部１２ａ
及び１２ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０Ａを得
る。
【００８８】切断のタイミングは、切断線Ｋ１及びＫ２
に沿って切断した後に、切断線Ｋ３に沿って切断しても
よく、切断線Ｋ３に沿って切断した後に、切断線Ｋ１及
びＫ２に沿って切断してもよい。もちろん、これらの切
断を同時に行うようにしてもよい。また、切断線Ｋ３と
対向する固定部１４の端面も適宜切断するようにしても
よい。その後、例えば超音波洗浄によって、前記切断に
よる切屑等が除去されることになる。
に沿って切断した後に、切断線Ｋ３に沿って切断しても
よく、切断線Ｋ３に沿って切断した後に、切断線Ｋ１及
びＫ２に沿って切断してもよい。もちろん、これらの切
断を同時に行うようにしてもよい。また、切断線Ｋ３と
対向する固定部１４の端面も適宜切断するようにしても
よい。その後、例えば超音波洗浄によって、前記切断に
よる切屑等が除去されることになる。
【００８９】次に、この第１の実施の形態に係る圧電／
電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。
電歪デバイス１０Ａの各構成要素について説明する。
【００９０】一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの互いに対
向する取付面３２ａ及び３２ｂには、圧電／電歪デバイ
ス１０Ａの使用目的に応じて種々の部材が取り付けられ
る。例えば、圧電／電歪デバイス１０Ａを変位素子とし
て使用する場合であれば、光シャッタの遮蔽板等が取り
付けられ、特に、ハードディスクドライブの磁気ヘッド
の位置決めや、リンギング抑制機構に使用するのであれ
ば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するスライダ、スライ
ダを有するサスペンション等の位置決めを必要とする部
材が取り付けられる。
向する取付面３２ａ及び３２ｂには、圧電／電歪デバイ
ス１０Ａの使用目的に応じて種々の部材が取り付けられ
る。例えば、圧電／電歪デバイス１０Ａを変位素子とし
て使用する場合であれば、光シャッタの遮蔽板等が取り
付けられ、特に、ハードディスクドライブの磁気ヘッド
の位置決めや、リンギング抑制機構に使用するのであれ
ば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するスライダ、スライ
ダを有するサスペンション等の位置決めを必要とする部
材が取り付けられる。
【００９１】固定部１４は、上述したように、薄板部１
２ａ及び１２ｂを支持する部分であり、例えば前記ハー
ドディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めに利用する
場合には、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に取り付けら
れたキャリッジアーム、前記キャリッジアームに取り付
けられた固定プレート又はサスペンション等に固定部１
４を支持固定することにより、圧電／電歪デバイス１０
Ａの全体が固定される。また、この固定部１４には、図
１に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを駆
動するための接続端子２８及び３０やその他の部材が配
置される場合もある。
２ａ及び１２ｂを支持する部分であり、例えば前記ハー
ドディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めに利用する
場合には、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に取り付けら
れたキャリッジアーム、前記キャリッジアームに取り付
けられた固定プレート又はサスペンション等に固定部１
４を支持固定することにより、圧電／電歪デバイス１０
Ａの全体が固定される。また、この固定部１４には、図
１に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを駆
動するための接続端子２８及び３０やその他の部材が配
置される場合もある。
【００９２】固定部１４を構成する材料としては、剛性
を有する限りにおいて特に限定されないが、上述したよ
うに、セラミックグリーンシート積層法を適用できるセ
ラミックスを好適に用いることができる。
を有する限りにおいて特に限定されないが、上述したよ
うに、セラミックグリーンシート積層法を適用できるセ
ラミックスを好適に用いることができる。
【００９３】具体的には、安定化ジルコニア、部分安定
化ジルコニアをはじめとするジルコニア、アルミナ、マ
グネシア、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化チタンを
主成分とする材料等が挙げられる他、これらの混合物を
主成分とした材料が挙げられるが、機械的強度や靱性が
高い点において、ジルコニア、特に安定化ジルコニアを
主成分とする材料や部分安定化ジルコニアを主成分とす
る材料が好ましい。
化ジルコニアをはじめとするジルコニア、アルミナ、マ
グネシア、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化チタンを
主成分とする材料等が挙げられる他、これらの混合物を
主成分とした材料が挙げられるが、機械的強度や靱性が
高い点において、ジルコニア、特に安定化ジルコニアを
主成分とする材料や部分安定化ジルコニアを主成分とす
る材料が好ましい。
【００９４】薄板部１２ａ及び１２ｂは、上述したよう
に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位により駆動
する部分である。薄板部１２ａ及び１２ｂは、可撓性を
有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電／
電歪素子１８ａ及び１８ｂの伸縮変位を屈曲変位として
増幅する機能を有する。従って、薄板部１２ａ及び１２
ｂの形状や材質は、可撓性を有し、屈曲変形によって破
損しない程度の機械的強度を有するものであればよく、
薄板部１２ａ及び１２ｂの取付面３２ａ及び３２ｂに取
り付けられる部材に必要な応答性、操作性を考慮して適
宜選択することができる。
に、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位により駆動
する部分である。薄板部１２ａ及び１２ｂは、可撓性を
有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電／
電歪素子１８ａ及び１８ｂの伸縮変位を屈曲変位として
増幅する機能を有する。従って、薄板部１２ａ及び１２
ｂの形状や材質は、可撓性を有し、屈曲変形によって破
損しない程度の機械的強度を有するものであればよく、
薄板部１２ａ及び１２ｂの取付面３２ａ及び３２ｂに取
り付けられる部材に必要な応答性、操作性を考慮して適
宜選択することができる。
【００９５】薄板部１２ａ及び１２ｂを構成する材料と
しては、固定部１４と同様のセラミックスを好適に用い
ることができ、ジルコニア、中でも安定化ジルコニアを
主成分とする材料と、部分安定化ジルコニアを主成分と
する材料は、薄肉であっても機械的強度が大きいこと、
靱性が高いこと、圧電／電歪層２２や電極２４及び２３
６との反応性が小さいことから最も好適に用いられる。
しては、固定部１４と同様のセラミックスを好適に用い
ることができ、ジルコニア、中でも安定化ジルコニアを
主成分とする材料と、部分安定化ジルコニアを主成分と
する材料は、薄肉であっても機械的強度が大きいこと、
靱性が高いこと、圧電／電歪層２２や電極２４及び２３
６との反応性が小さいことから最も好適に用いられる。
【００９６】前記安定化ジルコニア並びに部分安定化ジ
ルコニアにおいては、次のように安定化並びに部分安定
化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアを安定化並
びに部分安定化させる化合物としては、酸化イットリウ
ム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウ
ム、及び酸化マグネシウムがあり、少なくともそのうち
の１つの化合物を添加、含有させることにより、あるい
は１種類の化合物の添加のみならず、それら化合物を組
み合わせて添加することによっても、目的とするジルコ
ニアの安定化は可能である。
ルコニアにおいては、次のように安定化並びに部分安定
化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアを安定化並
びに部分安定化させる化合物としては、酸化イットリウ
ム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウ
ム、及び酸化マグネシウムがあり、少なくともそのうち
の１つの化合物を添加、含有させることにより、あるい
は１種類の化合物の添加のみならず、それら化合物を組
み合わせて添加することによっても、目的とするジルコ
ニアの安定化は可能である。
【００９７】なお、それぞれの化合物の添加量として
は、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあ
っては、１〜３０モル％、好ましくは１．５〜１０モル
％、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％、
好ましくは８〜２０モル％、酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％、好ましく
は５〜２０モル％とすることが望ましいが、その中でも
特に酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好
ましく、その場合においては、１．５〜１０モル％、更
に好ましくは２〜４モル％とすることが望ましい。ま
た、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移
金属酸化物等を０．０５〜２０ｗｔ％の範囲で添加する
ことが可能であるが、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
の形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用す
る場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を
添加物として添加することも好ましい。
は、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあ
っては、１〜３０モル％、好ましくは１．５〜１０モル
％、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％、
好ましくは８〜２０モル％、酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％、好ましく
は５〜２０モル％とすることが望ましいが、その中でも
特に酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好
ましく、その場合においては、１．５〜１０モル％、更
に好ましくは２〜４モル％とすることが望ましい。ま
た、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移
金属酸化物等を０．０５〜２０ｗｔ％の範囲で添加する
ことが可能であるが、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂ
の形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用す
る場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を
添加物として添加することも好ましい。
【００９８】なお、機械的強度と安定した結晶相が得ら
れるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜
３μｍ、好ましくは０．０５〜１μｍとすることが望ま
しい。また、上述のように、薄板部１２ａ及び１２ｂに
ついては、固定部１４と同様のセラミックスを用いるこ
とができるが、好ましくは、実質的に同一の材料を用い
て構成することが、接合部分の信頼性、圧電／電歪デバ
イス１０Ａの強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利
である。
れるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜
３μｍ、好ましくは０．０５〜１μｍとすることが望ま
しい。また、上述のように、薄板部１２ａ及び１２ｂに
ついては、固定部１４と同様のセラミックスを用いるこ
とができるが、好ましくは、実質的に同一の材料を用い
て構成することが、接合部分の信頼性、圧電／電歪デバ
イス１０Ａの強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利
である。
【００９９】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、少な
くとも圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２に電界
をかけるための一対の電極２４及び２６を有するもので
あり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子
を用いることができるが、薄板部１２ａ及び１２ｂと組
み合わせたユニモルフ型の方が、発生する変位量の安定
性に優れ、軽量化に有利であるため、このような圧電／
電歪デバイス１０Ａに適している。
くとも圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２に電界
をかけるための一対の電極２４及び２６を有するもので
あり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子
を用いることができるが、薄板部１２ａ及び１２ｂと組
み合わせたユニモルフ型の方が、発生する変位量の安定
性に優れ、軽量化に有利であるため、このような圧電／
電歪デバイス１０Ａに適している。
【０１００】前記圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、
図１に示すように、薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形
成する方が薄板部１２ａ及び１２ｂをより大きく駆動さ
せることができる点で好ましい。
図１に示すように、薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形
成する方が薄板部１２ａ及び１２ｂをより大きく駆動さ
せることができる点で好ましい。
【０１０１】圧電／電歪層２２には、圧電セラミックス
が好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セ
ラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いる
ことも可能である。但し、この圧電／電歪デバイス１０
Ａをハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等
に用いる場合は、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位量と駆
動電圧、又は出力電圧とのリニアリティが重要とされる
ため、歪み履歴の小さい圧電材料を用いることが好まし
く、抗電界が１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料を用いることが
好ましい。
が好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セ
ラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いる
ことも可能である。但し、この圧電／電歪デバイス１０
Ａをハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等
に用いる場合は、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位量と駆
動電圧、又は出力電圧とのリニアリティが重要とされる
ため、歪み履歴の小さい圧電材料を用いることが好まし
く、抗電界が１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料を用いることが
好ましい。
【０１０２】具体的な圧電材料としては、ジルコン酸
鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニ
オブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アン
チモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルト
ニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビ
スマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸スト
ロンチウムビスマス等の単独、又はこれらの適宜の混合
物等を挙げることができる。
鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニ
オブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アン
チモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルト
ニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビ
スマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸スト
ロンチウムビスマス等の単独、又はこれらの適宜の混合
物等を挙げることができる。
【０１０３】特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を
有し、圧電／電歪層２２の焼結時における薄板部（セラ
ミックス）１２ａ及び１２ｂとの反応性が小さく、安定
した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材
料、又はチタン酸ナトリウムビスマスを主成分とする材
料が好適に用いられる。
有し、圧電／電歪層２２の焼結時における薄板部（セラ
ミックス）１２ａ及び１２ｂとの反応性が小さく、安定
した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材
料、又はチタン酸ナトリウムビスマスを主成分とする材
料が好適に用いられる。
【０１０４】更に、前記圧電材料に、ランタン、カルシ
ウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バ
リウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウ
ム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、
イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等
の酸化物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを
用いてもよい。
ウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バ
リウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウ
ム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、
イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等
の酸化物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを
用いてもよい。
【０１０５】例えば、主成分であるジルコン酸鉛とチタ
ン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやスト
ロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性
を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。
ン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやスト
ロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性
を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。
【０１０６】なお、シリカ等のガラス化し易い材料の添
加は避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材
料は、圧電／電歪層２２の熱処理時に、圧電／電歪材料
と反応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化さ
せるからである。
加は避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材
料は、圧電／電歪層２２の熱処理時に、圧電／電歪材料
と反応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化さ
せるからである。
【０１０７】一方、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの
一対の電極２４及び２６は、室温で固体であり、導電性
に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えば
アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラ
ジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステ
ン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくは
これらの合金が用いられ、更に、これらに圧電／電歪層
２２あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂと同じ材料を分散
させたサーメット材料を用いてもよい。
一対の電極２４及び２６は、室温で固体であり、導電性
に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えば
アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラ
ジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステ
ン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくは
これらの合金が用いられ、更に、これらに圧電／電歪層
２２あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂと同じ材料を分散
させたサーメット材料を用いてもよい。
【０１０８】圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにおける
電極２４及び２６の材料選定は、圧電／電歪層２２の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１２ａ及び
１２ｂ上に一方の電極２４を形成した後、前記電極２４
上に圧電／電歪層２２を焼成により形成する場合は、一
方の電極２４には、圧電／電歪層２２の焼成温度におい
ても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジウム合
金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用する必要
があるが、圧電／電歪層２２を形成した後に、前記圧電
／電歪層２２上に形成される他方の電極２６は、低温で
電極形成を行うことができるため、アルミニウム、金、
銀等の低融点金属を主成分として使用することができ
る。
電極２４及び２６の材料選定は、圧電／電歪層２２の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部１２ａ及び
１２ｂ上に一方の電極２４を形成した後、前記電極２４
上に圧電／電歪層２２を焼成により形成する場合は、一
方の電極２４には、圧電／電歪層２２の焼成温度におい
ても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジウム合
金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用する必要
があるが、圧電／電歪層２２を形成した後に、前記圧電
／電歪層２２上に形成される他方の電極２６は、低温で
電極形成を行うことができるため、アルミニウム、金、
銀等の低融点金属を主成分として使用することができ
る。
【０１０９】また、電極２４及び２６の厚みは、少なか
らず圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電／電歪層２２の焼成後に
形成される電極には、焼成後に緻密でより薄い膜が得ら
れる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、
白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材
料を用いることが好ましい。
らず圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電／電歪層２２の焼成後に
形成される電極には、焼成後に緻密でより薄い膜が得ら
れる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、
白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材
料を用いることが好ましい。
【０１１０】そして、この第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａは、超音波センサや加速度セン
サ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種セ
ンサに好適に利用でき、端面３２ａ及び３２ｂないし薄
板部１２ａ及び１２ｂ間に取り付けられる物体のサイズ
を適宜調整することにより、センサの感度調整が容易に
なるという更なる利点がある。
／電歪デバイス１０Ａは、超音波センサや加速度セン
サ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種セ
ンサに好適に利用でき、端面３２ａ及び３２ｂないし薄
板部１２ａ及び１２ｂ間に取り付けられる物体のサイズ
を適宜調整することにより、センサの感度調整が容易に
なるという更なる利点がある。
【０１１１】また、圧電／電歪デバイス１０Ａの製造方
法においては、セラミック積層体８２の表面に圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する方法として、上述し
たスクリーン印刷法のほかに、ディッピング法、塗布
法、電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、ス
パッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング法、
化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用
いることができる。
法においては、セラミック積層体８２の表面に圧電／電
歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する方法として、上述し
たスクリーン印刷法のほかに、ディッピング法、塗布
法、電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、ス
パッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング法、
化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用
いることができる。
【０１１２】このような膜形成法を用いて圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂを形成することにより、接着剤を用
いることなく、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂと薄板
部１２ａ及び１２ｂとを一体的に接合、配設することが
でき、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容
易にすることができる。
子１８ａ及び１８ｂを形成することにより、接着剤を用
いることなく、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂと薄板
部１２ａ及び１２ｂとを一体的に接合、配設することが
でき、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容
易にすることができる。
【０１１３】この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素
子１８ａ及び１８ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２２の形成において厚膜形成法を用いれ
ば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜
３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とする
ペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョ
ン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成す
ることによって良好な圧電／電歪特性を得ることができ
るからである。
子１８ａ及び１８ｂを形成することが好ましい。特に、
圧電／電歪層２２の形成において厚膜形成法を用いれ
ば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜
３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とする
ペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョ
ン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成す
ることによって良好な圧電／電歪特性を得ることができ
るからである。
【０１１４】なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、か
つ、高い形状精度で形成できるという利点がある。ま
た、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同
時に行うことができるため、製造工程の簡略化に有利で
ある。
つ、高い形状精度で形成できるという利点がある。ま
た、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同
時に行うことができるため、製造工程の簡略化に有利で
ある。
【０１１５】また、セラミック積層体８２を切除する方
法としては、ダイシング加工、ワイヤソー加工等の機械
加工のほか、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ
加工や電子ビーム加工を適用することが可能である。
法としては、ダイシング加工、ワイヤソー加工等の機械
加工のほか、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ
加工や電子ビーム加工を適用することが可能である。
【０１１６】次に、第２の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｂについて図１５を参照しながら説明す
る。
デバイス１０Ｂについて図１５を参照しながら説明す
る。
【０１１７】この第２の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｂは、上述した第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、一
対の薄板部１２ａ及び１２ｂにおける各先端部分が内方
に向かって肉厚とされている点で異なる。
バイス１０Ｂは、上述した第１の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、一
対の薄板部１２ａ及び１２ｂにおける各先端部分が内方
に向かって肉厚とされている点で異なる。
【０１１８】前記肉厚部分は、薄板部１２ａ及び１２ｂ
の変位動作に伴って変位する可動部１１０ａ及び１１０
ｂとして機能することになる。なお、この可動部１１０
ａ及び１１０ｂの互いに対向する端面が取付面３２ａ及
び３２ｂとなる。また、可動部１１０ａ及び１１０ｂの
先端面と薄板部１２ａ及び１２ｂの先端面とはほぼ同一
面とされている。
の変位動作に伴って変位する可動部１１０ａ及び１１０
ｂとして機能することになる。なお、この可動部１１０
ａ及び１１０ｂの互いに対向する端面が取付面３２ａ及
び３２ｂとなる。また、可動部１１０ａ及び１１０ｂの
先端面と薄板部１２ａ及び１２ｂの先端面とはほぼ同一
面とされている。
【０１１９】そして、薄板部１２ａ（及び１２ｂ）の内
壁面６０と可動部１１０ａ（及び１１０ｂ）の側面１１
２とから構成される角部１１４に、付加部材１１６が設
けられている。この付加部材１１６は、薄板部１２ａ
（１２ｂ）の内壁面６０と短いセラミック板３８の側面
６２（図４参照）とから構成される角部４０に設けられ
た付加部材４２と同様に、その表面における縦断面でみ
た場合の曲線が、図４に示すように、１つの変曲点６４
を有する自由曲線となっている。
壁面６０と可動部１１０ａ（及び１１０ｂ）の側面１１
２とから構成される角部１１４に、付加部材１１６が設
けられている。この付加部材１１６は、薄板部１２ａ
（１２ｂ）の内壁面６０と短いセラミック板３８の側面
６２（図４参照）とから構成される角部４０に設けられ
た付加部材４２と同様に、その表面における縦断面でみ
た場合の曲線が、図４に示すように、１つの変曲点６４
を有する自由曲線となっている。
【０１２０】従って、可動部１１０ａ及び１１０ｂの取
付面３２ａ及び３２ｂ間に、光シャッタの遮蔽板や、磁
気ヘッド、磁気ヘッドを有するスライダ、スライダを有
するサスペンション等の位置決めを必要とする部材が取
り付けられた場合に、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位動
作に伴う薄板部１２ａ及び１２ｂと可動部１１０ａ及び
１１０ｂとの境界部分（角部１１４）において応力集中
を発生させないようにすることができ、角部１１４での
強度劣化を抑制することができる。
付面３２ａ及び３２ｂ間に、光シャッタの遮蔽板や、磁
気ヘッド、磁気ヘッドを有するスライダ、スライダを有
するサスペンション等の位置決めを必要とする部材が取
り付けられた場合に、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位動
作に伴う薄板部１２ａ及び１２ｂと可動部１１０ａ及び
１１０ｂとの境界部分（角部１１４）において応力集中
を発生させないようにすることができ、角部１１４での
強度劣化を抑制することができる。
【０１２１】次に、第３の実施の形態に係る圧電／電歪
デバイス１０Ｃについて図１６を参照しながら説明す
る。
デバイス１０Ｃについて図１６を参照しながら説明す
る。
【０１２２】この第３の実施の形態に係る圧電／電歪デ
バイス１０Ｃは、上述した第２の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、可
動部１１０ａ及び１１０ｂの位置が固定部１４寄りに配
置されている点で異なる。その関係で、例えば可動部１
１０ａと薄板部１２ａとの間には、２つの角部１１４Ａ
及び１１４Ｂが存在することになるが、この第３の実施
の形態では、これら角部１１４Ａ及び１１４Ｂにそれぞ
れ付加部材１１６Ａ及び１１６Ｂが設けられて構成され
ている。
バイス１０Ｃは、上述した第２の実施の形態に係る圧電
／電歪デバイス１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、可
動部１１０ａ及び１１０ｂの位置が固定部１４寄りに配
置されている点で異なる。その関係で、例えば可動部１
１０ａと薄板部１２ａとの間には、２つの角部１１４Ａ
及び１１４Ｂが存在することになるが、この第３の実施
の形態では、これら角部１１４Ａ及び１１４Ｂにそれぞ
れ付加部材１１６Ａ及び１１６Ｂが設けられて構成され
ている。
【０１２３】この場合、可動部１１０ａ及び１１０ｂ
は、部品を取付面３２ａ及び３２ｂ間に挟むように取り
付ける際に、取り付けに使用する接着剤の量（厚み）と
位置（接着面積）を規定するための機能をも果たすこと
になる。
は、部品を取付面３２ａ及び３２ｂ間に挟むように取り
付ける際に、取り付けに使用する接着剤の量（厚み）と
位置（接着面積）を規定するための機能をも果たすこと
になる。
【０１２４】なお、この発明に係るセラミック積層体、
セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧
電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体は、
上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱する
ことなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであ
る。
セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧
電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体は、
上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱する
ことなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであ
る。
【０１２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセラ
ミック積層体及びその製造方法によれば、長さの異なる
複数のセラミック板を積層してなるセラミック積層体の
強度を高めることができ、しかも、長いセラミック板を
共振部材とした場合に、該共振部材の変位量や共振周波
数への影響を抑えることができる。
ミック積層体及びその製造方法によれば、長さの異なる
複数のセラミック板を積層してなるセラミック積層体の
強度を高めることができ、しかも、長いセラミック板を
共振部材とした場合に、該共振部材の変位量や共振周波
数への影響を抑えることができる。
【０１２６】また、本発明に係る圧電／電歪デバイス及
びその製造方法によれば、圧電／電歪デバイスにおける
共振部分の強度を高めることができ、しかも、前記共振
部分の変位量や共振周波数への影響を抑えることができ
る。
びその製造方法によれば、圧電／電歪デバイスにおける
共振部分の強度を高めることができ、しかも、前記共振
部分の変位量や共振周波数への影響を抑えることができ
る。
【０１２７】また、本発明に係るセラミック焼結体によ
れば、長さの異なる複数のセラミック板を積層してなる
セラミック焼結体の強度を高めることができ、しかも、
長いセラミック板を共振部材とした場合に、該共振部材
の変位量や共振周波数への影響を抑えることができる。
れば、長さの異なる複数のセラミック板を積層してなる
セラミック焼結体の強度を高めることができ、しかも、
長いセラミック板を共振部材とした場合に、該共振部材
の変位量や共振周波数への影響を抑えることができる。
【図１】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスを
示す正面図である。
示す正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスに
おける圧電／電歪素子の部分を示す拡大断面図である。
おける圧電／電歪素子の部分を示す拡大断面図である。
【図４】薄板部と短いセラミック板とで形成される角部
を示す拡大斜視図である。
を示す拡大斜視図である。
【図５】第１の実施の形態に係る圧電／電歪デバイスの
製造方法を示す工程ブロック図である。
製造方法を示す工程ブロック図である。
【図６】後に薄板部となるセラミックグリーンシートを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】後に短いセラミック板となるセラミックグリー
ンシートを示す斜視図である。
ンシートを示す斜視図である。
【図８】後に固定部となるセラミックグリーンシートを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図９】第１及び第２の仮積層体を示す斜視図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線上の断面図である。
【図１１】第３の仮積層体を示す斜視図である。
【図１２】第１及び第２の仮積層体の角部に、後に付加
部材となるペーストを印刷する場合の工程を示す説明図
である。
部材となるペーストを印刷する場合の工程を示す説明図
である。
【図１３】第１〜第３の仮積層体を積層して、セラミッ
クグリーン積層体を作製する場合を示す説明図である。
クグリーン積層体を作製する場合を示す説明図である。
【図１４】セラミックグリーン積層体を焼成してセラミ
ック積層体とした後、圧電／電歪素子を形成した状態を
示す説明図である。
ック積層体とした後、圧電／電歪素子を形成した状態を
示す説明図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る圧電／電歪デバイス
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図１７】セラミック積層体の角部に補強部材を形成し
た第１の提案例を示す断面図である。
た第１の提案例を示す断面図である。
【図１８】セラミック積層体の角部に補強部材を形成し
た第２の提案例を示す断面図である。
た第２の提案例を示す断面図である。
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…圧電／電歪デバイス
１２ａ、１２ｂ…薄板部 １４…固定部
１６…セラミック基体 １８ａ、１８ｂ
…圧電／電歪素子 ３６…切込み（切欠き） ３８…短いセラ
ミック板 ４０…角部 ４２…付加部材 ６４…変曲点 ７０…セラミッ
ク積層体 ９６…第１の仮積層体 ９８…第２の仮
積層体 １００…第３の仮積層体 １０２…ペース
ト １１０ａ、１１０ｂ…可動部 １１４、１１４
Ａ、１１４Ｂ…角部 １１６、１１６Ａ、１１６Ｂ…付加部材
…圧電／電歪素子 ３６…切込み（切欠き） ３８…短いセラ
ミック板 ４０…角部 ４２…付加部材 ６４…変曲点 ７０…セラミッ
ク積層体 ９６…第１の仮積層体 ９８…第２の仮
積層体 １００…第３の仮積層体 １０２…ペース
ト １１０ａ、１１０ｂ…可動部 １１４、１１４
Ａ、１１４Ｂ…角部 １１６、１１６Ａ、１１６Ｂ…付加部材
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｃ
１０１Ｄ
１０１Ｚ
(72)発明者 柴田 和義
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日
本碍子株式会社内
Claims (22)
- 【請求項１】長さの異なる複数のセラミック板が積層さ
れたセラミック積層体において、 長いセラミック板の一主面と、該一主面上に積層された
短いセラミック板の側面とから構成される角部に、湾曲
面を有する付加部材が設けられ、 前記付加部材の表面は、断面方向からみた際に、１つ以
上の変曲点を有することを特徴とするセラミック積層
体。 - 【請求項２】請求項１記載のセラミック積層体におい
て、 長さの異なる３種類のセラミック板が、中央に長さの最
も短いセラミック板が介在されて積層され、 長さが最も長いセラミック板の一主面と、該一主面上に
積層された前記長さが最も短いセラミック板の側面とか
ら構成される角部に前記付加部材が設けられていること
を特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項３】請求項１記載のセラミック積層体におい
て、 前記短いセラミック板の厚みが前記長いセラミック板の
厚みよりも大きいことを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラ
ミック積層体において、 前記付加部材の断面上における前記長いセラミック板と
の接触長さと、前記付加部材の断面上における前記短い
セラミック板との接触長さとがほぼ同じであることを特
徴とするセラミック積層体。 - 【請求項５】請求項４記載のセラミック積層体におい
て、 前記付加部材の断面上における前記短いセラミック板と
の接触長さが、該短いセラミック板の厚みの１〜１／５
倍であることを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項６】請求項４記載のセラミック積層体におい
て、 前記付加部材の断面上における前記長いセラミック板と
の接触長さが、前記短いセラミック板の厚みの１０〜１
／５倍であることを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項７】請求項４〜６のいずれか１項に記載のセラ
ミック積層体において、 前記付加部材の断面上における前記短いセラミック板と
の接触長さが１〜５０μｍであることを特徴とするセラ
ミック積層体。 - 【請求項８】請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラ
ミック積層体において、 前記付加部材の断面上における前記短いセラミック板と
の接触長さが、前記長いセラミック板との接触長さより
も短いことを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載のセラ
ミック積層体において、 前記長いセラミック板の厚みが３〜３００μｍであるこ
とを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載のセ
ラミック積層体において、 前記付加部材がセラミック材料で構成されていることを
特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項１１】請求項１〜９のいずれか１項に記載のセ
ラミック積層体において、 前記付加部材が前記長いセラミック板あるいは前記短い
セラミック板と同じ材料で構成されていることを特徴と
するセラミック積層体。 - 【請求項１２】請求項１〜９のいずれか１項に記載のセ
ラミック積層体において、 前記付加部材が金属材料あるいは金属材料を含む材料で
構成されていることを特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項１３】請求項１〜９のいずれか１項に記載のセ
ラミック積層体において、 前記付加部材がサーメット材料で構成されていることを
特徴とするセラミック積層体。 - 【請求項１４】長さの異なる複数のセラミック板が積層
されたセラミック積層体を有するセラミック焼結体にお
いて、 長いセラミック板の一主面と、該一主面上に積層された
短いセラミック板の側面とから構成される角部に、湾曲
面を有するセラミック製の付加部材が設けられ、 前記付加部材の表面は、断面方向からみた際に、１つ以
上の変曲点を有し、 これら長いセラミック板、短いセラミック板及び付加部
材が一体焼結されていることを特徴とするセラミック焼
結体。 - 【請求項１５】長さの異なる複数のセラミック板が積層
されたセラミック積層体であって、長いセラミック板の
一主面と該一主面上に積層された短いセラミック板の側
面とから構成される角部に、湾曲面を有する付加部材が
設けられ、該付加部材の表面が、断面方向からみた際
に、１つ以上の変曲点を有するセラミック積層体の製造
方法において、 前記長いセラミック板となる第１のセラミックグリーン
シートと前記短いセラミック板となる第２のセラミック
グリーンシートとを積層してセラミックグリーン積層体
とする工程と、 前記第１のセラミックグリーンシートの一主面と該一主
面上に積層された前記第２のセラミックグリーンシート
の側面とから構成される角部に、前記付加部材のための
ペーストを充填する工程と、 前記セラミックグリーン積層体を焼成一体化して前記セ
ラミック積層体を作製する工程とを有することを特徴と
するセラミック積層体の製造方法。 - 【請求項１６】長さの異なる複数のセラミック板を多数
積層してなるセラミック積層体を基体として使用する圧
電／電歪デバイスにおいて、 前記セラミック積層体は、長いセラミック板の一主面
と、該一主面上に積層された短いセラミック板の側面と
から構成される角部に湾曲面を有する付加部材が設けら
れ、 前記付加部材の表面は、断面方向からみた際に、１つ以
上の変曲点を有することを特徴とする圧電／電歪デバイ
ス。 - 【請求項１７】請求項１６記載の圧電／電歪デバイスに
おいて、 前記セラミック積層体からなる基体上に圧電／電歪素子
が形成され、 前記基体は、前記長いセラミック板にて構成された薄板
部と、前記短いセラミック板にて構成された固定部とを
有することを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項１８】請求項１７記載の圧電／電歪デバイスに
おいて、 前記圧電／電歪素子は、前記薄板部の他主面のうち、前
記固定部の一部と対応する部分を含む面上に配置されて
いることを特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項１９】請求項１７又は１８記載の圧電／電歪デ
バイスにおいて、 前記圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と電極層とが互い
違いに櫛歯状に積層された構造を有することを特徴とす
る圧電／電歪デバイス。 - 【請求項２０】請求項１７〜１９のいずれか１項に記載
の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記圧電／電歪素子は、圧電／電歪層と電極層とが互い
違いに櫛歯状に４層以上積層された構造を有することを
特徴とする圧電／電歪デバイス。 - 【請求項２１】請求項１６〜２０のいずれか１項に記載
の圧電／電歪デバイスにおいて、 前記基体は、前記長いセラミック板にて構成された一対
の薄板部と、該一対の薄板部の間に介在され前記短いセ
ラミック板にて構成された固定部と、前記一対の薄板部
の端部間に介在され前記短いセラミック板にて構成され
た可動部とを有することを特徴とする圧電／電歪デバイ
ス。 - 【請求項２２】長さの異なる複数のセラミック板を多数
積層してなるセラミック積層体を基体として使用し、該
基体上に圧電／電歪素子が形成され、前記長いセラミッ
ク板にて構成された一対の薄板部と、該一対の薄板部の
間に介在され前記短いセラミック板にて構成された固定
部と、前記一対の薄板部の端部間に介在され前記短いセ
ラミック板にて構成された可動部とを有する圧電／電歪
デバイスの製造方法において、 後に前記薄板部を構成する前記長いセラミック板となる
第１のセラミックグリーンシートと前記固定部及び／又
は可動部を構成する前記短いセラミック板となる第２の
セラミックグリーンシートとを積層する工程と、 前記第１のセラミックグリーンシートの一主面と該一主
面上に積層された前記第２のセラミックグリーンシート
の側面とから構成される角部に、後に断面上１つ以上の
変曲点を有する湾曲面を含む付加部材を形成するための
ペーストを充填する工程と、 前記複数のセラミックグリーンシートを更に積層してセ
ラミックグリーン積層体とする工程と、 前記セラミックグリーン積層体を焼成一体化してセラミ
ック積層体とする工程と、 前記セラミック積層体上に前記圧電／電歪素子を形成
し、焼成した後、不要な部分を切除して前記圧電／電歪
デバイスを作製する工程とを有することを特徴とする圧
電／電歪デバイスの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/236,866 US7069630B2 (en) | 2001-09-11 | 2002-09-06 | Method of manufacturing a piezoelectric/electrostrictive device |
| US10/862,596 US7062825B2 (en) | 2001-09-11 | 2004-06-07 | Method of manufacturing a ceramic stack |
| US11/376,859 US7141916B2 (en) | 2001-09-11 | 2006-03-16 | Ceramic stack and a piezoelectric/electrostrictive device including same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US32218501P | 2001-09-11 | 2001-09-11 | |
| US60/322185 | 2001-09-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142746A true JP2003142746A (ja) | 2003-05-16 |
| JP4038400B2 JP4038400B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=23253780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002182063A Expired - Fee Related JP4038400B2 (ja) | 2001-09-11 | 2002-06-21 | セラミック積層体、セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (7) | US7069630B2 (ja) |
| JP (1) | JP4038400B2 (ja) |
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