JP2014072260A - Method of manufacturing piezoelectric actuator - Google Patents

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ceramic green
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Kazutaka Nakao
一貴 中尾
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Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a piezoelectric actuator capable of improving positional accuracy of an internal electrode and a recess without increasing warpage and deformation of a piezoelectric element.SOLUTION: A method of manufacturing a piezoelectric actuator 1 including a piezoelectric element 2 which ultrasonically vibrates and a friction member 4 which is fixed at a recess 3 formed on one surface 2a of a piezoelectric element 2 and transmits ultrasonic vibrations comprises the steps of: forming a ceramic green sheet in which a plurality of pre-burning piezoelectric element regions 15 serving as a rectangular piezoelectric element after burning are arranged in a lattice shape and forming a conductor layer serving as an internal electrode 10 after burning in the pre-burning piezoelectric element region 15; forming a ceramic green sheet laminate 16 by laminating a plurality of ceramic green sheets; and forming a recess 3 in a direction equivalent to a width direction of the pre-burning piezoelectric element region 15 by grinding an outer surface of the ceramic green sheet laminate 16.

Description

本発明は、圧電アクチュエータの製造方法に関し、特に被駆動体を駆動するための摩擦部材を備えた圧電アクチュエータの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric actuator, and more particularly, to a method for manufacturing a piezoelectric actuator provided with a friction member for driving a driven body.

圧電アクチュエータとして、圧電素子と、前記圧電素子の1面に形成された凹部に一部分が固定されると共に被駆動体に接触して該被駆動体との間に摩擦力を生じさせる摩擦部材と、を備えたものが知られている。
図6はこのような圧電アクチュエータの構成を示し、図6(a)はその斜視図、図6(b)は図6(a)のX−X線に沿った断面図である。同図において、圧電アクチュエータ51は、圧電素子52の1面52aに2つの凹部53が圧電素子52の幅方向に平行に形成され、それぞれの凹部53には棒状の摩擦部材54が固定されている。摩擦部材54は、その一部が凹部53に埋設され、他の部分は1面52aから突出してその最上部は被駆動体55である平板の一面に圧接されている。圧電素子52はセラミック絶縁層62、内部電極60、及びグランド電極63が積層された積層体として構成される。内部電極60は図示しない貫通導体を介して圧電素子52の他面52b上の電源端子61に接続され、グランド電極63は図示しない貫通導体を介して圧電素子52の他面52b上のグランド端子64に接続される。
このような構成において、電源端子61とグランド端子64に外部から電圧が印加されて圧電素子52が振動すると、摩擦部材54と被駆動体55との間に摩擦力が生じ、被駆動体55が移動することとなる。
As a piezoelectric actuator, a piezoelectric element, and a friction member that is fixed in part in a recess formed on one surface of the piezoelectric element and that makes contact with the driven body to generate a frictional force between the driven body, The one with is known.
6 shows the structure of such a piezoelectric actuator, FIG. 6 (a) is a perspective view thereof, and FIG. 6 (b) is a sectional view taken along line XX of FIG. 6 (a). In the figure, a piezoelectric actuator 51 has two recesses 53 formed on one surface 52 a of a piezoelectric element 52 in parallel with the width direction of the piezoelectric element 52, and a rod-shaped friction member 54 is fixed to each recess 53. . A part of the friction member 54 is embedded in the recess 53, the other part protrudes from the one surface 52 a, and the uppermost part is pressed against one surface of the flat plate as the driven body 55. The piezoelectric element 52 is configured as a laminated body in which a ceramic insulating layer 62, an internal electrode 60, and a ground electrode 63 are laminated. The internal electrode 60 is connected to a power supply terminal 61 on the other surface 52b of the piezoelectric element 52 through a through conductor (not shown), and the ground electrode 63 is connected to a ground terminal 64 on the other surface 52b of the piezoelectric element 52 through a through conductor (not shown). Connected to.
In such a configuration, when a voltage is applied from the outside to the power supply terminal 61 and the ground terminal 64 and the piezoelectric element 52 vibrates, a frictional force is generated between the friction member 54 and the driven body 55, and the driven body 55 is Will move.

圧電アクチュエータ51の一般的な製造方法について、図7乃至図8を用いて説明する。
(1)焼成済セラミック親基板形成工程
PbO、TiO、ZrO等からなる原料粉末を有機溶剤及びバインダとともに混練する。これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、セラミックグリーンシートに必要に応じて貫通孔を形成するとともにこの貫通孔に貫通導体となる貫通導体用導体ペーストを充填し、セラミックグリーンシートの一方主面に内部電極60やグランド電極63となる導体層を被着形成する。また、圧電素子52の他面52bを構成するセラミックグリーンシートに電源端子61やグランド端子64となる導体層を被着形成する。
このように形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する。得られたセラミックグリーンシート積層体を800〜1200℃の焼成温度で焼成して図7(a)に示す複数の圧電素子領域56が縦横の並びに配列された焼成済セラミック親基板57を形成する。次に、圧電材料の極性を揃えるために、既知の手法により、分極処理が行われる。
(2)凹部形成工程
次に、図7(b)に示す高速回転するダイシングソー59を焼成済セラミック親基板57に押し当てながら移動させて凹部53を形成する。凹部53の断面は摩擦部材54の埋設部分に対応した形状に形成される。図7(b)では凹部53の断面は半円形としている。
(3)切断・摩擦部材接着工程
その後、焼成済セラミック親基板57を、境界線58に沿って切断し個片化する。最後に、凹部53に摩擦部材54を接着剤で固定する。
A general manufacturing method of the piezoelectric actuator 51 will be described with reference to FIGS.
(1) Firing ceramic parent substrate forming step A raw material powder made of PbO, TiO 2 , ZrO 2 or the like is kneaded together with an organic solvent and a binder. This is formed into a sheet shape to produce a plurality of ceramic green sheets. Next, a through hole is formed in the ceramic green sheet as necessary, and the through hole is filled with a conductor paste for a through conductor serving as a through conductor, and an internal electrode 60 and a ground electrode 63 are formed on one main surface of the ceramic green sheet. A conductor layer to be formed is deposited. In addition, a conductor layer serving as the power terminal 61 and the ground terminal 64 is formed on the ceramic green sheet constituting the other surface 52 b of the piezoelectric element 52.
The ceramic green sheets thus formed are laminated to produce a ceramic green sheet laminate. The obtained ceramic green sheet laminate is fired at a firing temperature of 800 to 1200 ° C. to form a fired ceramic parent substrate 57 in which a plurality of piezoelectric element regions 56 shown in FIG. Next, in order to make the polarities of the piezoelectric materials uniform, a polarization process is performed by a known method.
(2) Concave Forming Step Next, the dicing saw 59 that rotates at a high speed shown in FIG. The cross section of the recess 53 is formed in a shape corresponding to the embedded portion of the friction member 54. In FIG. 7B, the recess 53 has a semicircular cross section.
(3) Cutting / Friction Member Adhering Step Thereafter, the fired ceramic parent substrate 57 is cut along the boundary line 58 into individual pieces. Finally, the friction member 54 is fixed to the recess 53 with an adhesive.

セラミックグリーンシート積層体を焼成する際、収縮が発生するが、その収縮は一様なものではなく、異形収縮してしまう。つまり、図8(a)に示すように、四角形のセラミックグリーンシート積層体であっても、それを焼成することにより、図8(b)に示すように、各辺の中央部が大きく収縮したり、図8(c)に示すように、各辺の両端付近が大きく収縮した焼成済セラミック親基板57が得られる。このような異形収縮のため、焼成して形成された内部電極の配置もそれに対応して変化する。
しかしながら、ダイシングソーは直線状に移動させるため、図8(b)(c)に示すように、異形収縮した焼成済セラミック親基板57に直線状の凹部53を形成することとなる。このような状態で凹部形成を行うため 内部電極60に対する凹部53の位置のずれが起こる。このような位置のずれは圧電素子52の振動モードを乱す原因となるので好ましくない。
さらに、脆くて硬いセラミック焼結体にダイシング加工で凹部53を形成する方法では、ダイシングソーの磨耗等によるランニングコストが発生するという課題がある。
When the ceramic green sheet laminate is fired, shrinkage occurs, but the shrinkage is not uniform and deformed. That is, as shown in FIG. 8 (a), even if it is a square ceramic green sheet laminate, the center portion of each side is greatly shrunk as shown in FIG. 8 (b) by firing it. In other words, as shown in FIG. 8C, a sintered ceramic parent substrate 57 in which the vicinity of both ends of each side is greatly shrunk is obtained. Due to such irregular shrinkage, the arrangement of the internal electrodes formed by firing changes correspondingly.
However, since the dicing saw is moved linearly, as shown in FIGS. 8B and 8C, a linear recess 53 is formed in the sintered ceramic parent substrate 57 that has been deformed and deformed. Since the recess is formed in such a state, the position of the recess 53 with respect to the internal electrode 60 is displaced. Such a positional shift is not preferable because it causes disturbance in the vibration mode of the piezoelectric element 52.
Furthermore, in the method of forming the concave portion 53 by dicing on a brittle and hard ceramic sintered body, there is a problem that a running cost due to wear of the dicing saw occurs.

このような課題に対処することを目的とした発明が特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された発明は、内部に電極膜を含む圧電/電歪セラミックス積層体と前記圧電/電歪セラミックス積層体の表面に設けられ対象物を摺動運動させる摺動体とを備える超音波モータの製造方法であって、(a)突起が形成された積層治具の突起物に対して広がり方向の移動が規制された複数のグリーンシートを前記積層治具の突起形成面に向かって押圧する工程と、(b)前記工程(a)により得られた前記複数のグリーンシートの圧着体を焼成し前記圧電/電歪セラミックス積層体を得る工程と、(c)前記突起形成面への押圧により前記圧電/電歪セラミックス積層体の表面に形成された溝に前記摺動体を嵌合する工程と、を備える超音波モータの製造方法である。
上記特許文献1の発明によれば、グリーンシートの積層治具に対する広がり方向の移動が規制された状態でグリーンシートを突起形成面に向かって押圧することにより溝が形成されるので、溝が形成される位置のずれを抑制することができ、対象物を摺動運動させる摺動体の位置のずれを抑制することができる。
さらに、上記方法では、ダイシングソーの磨耗等によるランニングコストが発生しない。
Patent Document 1 discloses an invention aimed at addressing such problems.
The invention described in Patent Document 1 includes a piezoelectric / electrostrictive ceramic laminate including an electrode film therein, and a sliding body provided on the surface of the piezoelectric / electrostrictive ceramic laminate for sliding an object. A method of manufacturing a sonic motor, wherein (a) a plurality of green sheets whose movement in a spreading direction is restricted with respect to a protrusion of a stacking jig on which a protrusion is formed are directed toward a protrusion forming surface of the stacking jig. A step of pressing, (b) a step of firing the pressure-bonded body of the plurality of green sheets obtained in the step (a) to obtain the piezoelectric / electrostrictive ceramic laminate, and And fitting the sliding body into a groove formed on the surface of the piezoelectric / electrostrictive ceramic laminate by pressing.
According to the invention of Patent Document 1 described above, the groove is formed by pressing the green sheet toward the projection forming surface in a state where movement of the green sheet in the spreading direction with respect to the stacking jig is restricted. The position shift of the sliding body for sliding the object can be suppressed.
Furthermore, the above method does not generate running costs due to wear of the dicing saw.

特開2009−247115号公報JP 2009-247115 A

特許文献1の製造方法で押圧されたグリーンシートの圧着体では、押圧時に突起で圧縮された箇所の密度が他の箇所の密度よりも高くなる。場所によって密度の違うグリーンシートの圧着体を焼成すると焼成後の圧電/電歪セラミックス製品の反りや変形が増大する。圧電/電歪セラミックスの寸法や形状のばらつきは圧電/電歪セラミックスの共振周波数に影響をおよぼすため、圧電/電歪セラミックスの寸法や形状がばらついていると、圧電/電歪セラミックスの共振周波数がばらつくという課題がある。
本発明は 圧電素子の反りや変形を増大させることなく内部電極と凹部の位置精度を向上させることができ、圧電素子の共振周波数のばらつきをおさえることができる圧電アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。
In the green sheet press-bonded body pressed by the manufacturing method of Patent Document 1, the density of the portion compressed by the protrusion during pressing is higher than the density of the other portions. When a green sheet pressure-bonded body having different density depending on the location is fired, warpage and deformation of the fired piezoelectric / electrostrictive ceramic product increase. Variations in the size and shape of the piezoelectric / electrostrictive ceramics affect the resonance frequency of the piezoelectric / electrostrictive ceramics. Therefore, if the size and shape of the piezoelectric / electrostrictive ceramics vary, the resonance frequency of the piezoelectric / electrostrictive ceramics There is a problem of variation.
The present invention provides a method of manufacturing a piezoelectric actuator that can improve the positional accuracy of internal electrodes and recesses without increasing the warpage or deformation of the piezoelectric element, and can suppress variations in the resonance frequency of the piezoelectric element. Objective.

上記課題を解決するための本発明の請求項1記載の圧電アクチュエータの製造方法は、超音波振動する圧電素子と、前記圧電素子の一面に形成された凹部に固定された前記超音波振動を伝達する摩擦部材を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
焼成後に矩形状の圧電素子となる焼成前圧電素子領域が格子状に複数個配置されたセラミックグリーンシートを形成し、前記焼成前圧電素子領域に焼成後に内部電極となる導体層を形成する工程と、
前記セラミックグリーンシートを複数枚積層してセラミックグリーンシート積層体を形成する工程と、
前記セラミックグリーンシート積層体の外表面上を研削して、前記焼成前圧電素子領域の幅方向に相当する方向に前記凹部を形成する工程を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法である。
A method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1 of the present invention for solving the above-described problem is to transmit a piezoelectric element that vibrates ultrasonically and the ultrasonic vibration that is fixed to a recess formed on one surface of the piezoelectric element. A method of manufacturing a piezoelectric actuator having a friction member
Forming a ceramic green sheet in which a plurality of pre-fired piezoelectric element regions to be rectangular piezoelectric elements after firing are arranged in a grid, and forming a conductor layer to be an internal electrode after firing in the pre-fired piezoelectric element regions; ,
Laminating a plurality of the ceramic green sheets to form a ceramic green sheet laminate;
A method for manufacturing a piezoelectric actuator comprising the step of grinding the outer surface of the ceramic green sheet laminate to form the recess in a direction corresponding to the width direction of the piezoelectric element region before firing.

本発明の請求項1記載の圧電アクチュエータの製造方法によれば、異形収縮前のセラミックグリーンシート積層体の外表面上を研削して凹部を形成しているので、内部電極となる導体層と凹部の位置精度が向上する。また、凹部形成時にグリーンシート積層体を押圧することがないので凹部近辺の密度が他の箇所の密度よりも高くなることはない。したがって、凹部形成に起因する焼成後の圧電素子の反りや変形を防ぐことができる。このため、圧電素子の共振周波数のばらつきをおさえることができる。
更にセラミックグリーンシート積層体の外表面を研削するので、焼成体加工時に問題となる欠け、クラックの発生を防ぐことができる。
また、研削速度を向上できるとともにダイシングソーの破損や磨耗を抑えることができ、加工時間の短縮と加工コストの削減を図ることができる。
According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1 of the present invention, since the concave portion is formed by grinding the outer surface of the ceramic green sheet laminate before shrinkage, the conductor layer and the concave portion serving as the internal electrode The position accuracy of the is improved. Moreover, since the green sheet laminated body is not pressed during the formation of the recess, the density in the vicinity of the recess does not become higher than the density of other portions. Therefore, warping and deformation of the fired piezoelectric element due to the formation of the recess can be prevented. For this reason, the dispersion | variation in the resonant frequency of a piezoelectric element can be suppressed.
Furthermore, since the outer surface of the ceramic green sheet laminate is ground, it is possible to prevent the occurrence of chipping and cracking that are problematic during processing of the fired body.
In addition, the grinding speed can be improved and the dicing saw can be prevented from being damaged or worn, so that the processing time can be reduced and the processing cost can be reduced.

(a)本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータの斜視図、(b)(a)のA−A線に沿った断面図。(A) The perspective view of the piezoelectric actuator manufactured by the manufacturing method of this invention, (b) Sectional drawing along the AA of (a). 本発明の実施例1のうち、セラミックグリーンシート積層体形成工程を説明するための図。The figure for demonstrating the ceramic green sheet laminated body formation process among Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のうち、凹部形成工程を説明するための図。The figure for demonstrating a recessed part formation process among Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のうち、個片化・焼成工程を説明するための図。The figure for demonstrating an individualization and baking process among Example 1 of this invention. 本発明の実施例2を説明するための図。The figure for demonstrating Example 2 of this invention. (a)従来例の圧電アクチュエータの斜視図、(b)(a)のX−X線に沿った断面図。(A) The perspective view of the piezoelectric actuator of a prior art example, (b) Sectional drawing along the XX line of (a). (a)従来例の圧電アクチュエータの製造方法のうち、焼成済セラミック親基板形成工程を説明するための図、(b)従来例の圧電アクチュエータの製造方法のうち、凹部形成工程を説明するための図。(A) The figure for demonstrating the baking ceramic parent substrate formation process among the manufacturing methods of the piezoelectric actuator of a prior art example, (b) For describing the recessed part formation process among the manufacturing methods of the piezoelectric actuator of a prior art example Figure. (a)異形収縮を説明するためのセラミックグリーンシート積層体を示す平面図、(b)セラミックグリーンシート積層体を焼成して得られる焼成済セラミック親基板の一例を示す平面図、(c)セラミックグリーンシート積層体を焼成して得られる焼成済セラミック親基板の他の例を示す平面図。(A) Plan view showing a ceramic green sheet laminate for explaining deformed contraction, (b) Plan view showing an example of a fired ceramic parent substrate obtained by firing the ceramic green sheet laminate, (c) Ceramic The top view which shows the other example of the sintered ceramic parent board | substrate obtained by baking a green sheet laminated body.

図1(a)は本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータの斜視図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿った断面図である。この圧電アクチュエータ1は、圧電素子2の1面2aに2つの凹部3が平行に形成され、それぞれの凹部3には棒状の摩擦部材4が固定されている。摩擦部材4は、その一部が凹部3に埋設され、他の部分は1面2aから突出してその最上部は被駆動体5である平板の一面に圧接されている。圧電素子2はセラミック絶縁層12、内部電極10、及びグランド電極13が積層された積層体として構成される。内部電極10は図示しない貫通導体を介して圧電素子2の他面2b上の電源端子11に接続され、グランド電極13は図示しない貫通導体を介して圧電素子2の他面2b上のグランド端子14に接続される。セラミック絶縁層12の材料としてはチタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛等のセラミックス材料が用いられる。内部電極10、グランド電極13、電源端子11、グランド端子14の材料としては、ニッケル、銀、タングステン、鈴等の金属材料又はこれらの合金が用いられる。
このような構成において、圧電素子2の電源端子11とグランド端子14に外部から電圧が印加されて圧電素子2が振動すると、摩擦部材4と被駆動体5との間に摩擦力が生じ、被駆動体5が移動することとなる。
FIG. 1A is a perspective view of a piezoelectric actuator manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. In this piezoelectric actuator 1, two concave portions 3 are formed in parallel on one surface 2 a of the piezoelectric element 2, and a rod-like friction member 4 is fixed to each concave portion 3. A part of the friction member 4 is embedded in the recess 3, the other part protrudes from the one surface 2 a, and the uppermost part is pressed against one surface of the flat plate as the driven body 5. The piezoelectric element 2 is configured as a laminated body in which a ceramic insulating layer 12, an internal electrode 10, and a ground electrode 13 are laminated. The internal electrode 10 is connected to the power supply terminal 11 on the other surface 2b of the piezoelectric element 2 through a through conductor (not shown), and the ground electrode 13 is connected to the ground terminal 14 on the other surface 2b of the piezoelectric element 2 through a through conductor (not shown). Connected to. As the material of the ceramic insulating layer 12, a ceramic material such as barium titanate or lead zirconate titanate is used. As materials for the internal electrode 10, the ground electrode 13, the power supply terminal 11, and the ground terminal 14, a metal material such as nickel, silver, tungsten, bell, or an alloy thereof is used.
In such a configuration, when a voltage is applied from the outside to the power supply terminal 11 and the ground terminal 14 of the piezoelectric element 2 and the piezoelectric element 2 vibrates, a frictional force is generated between the friction member 4 and the driven body 5, The drive body 5 will move.

(実施例1)
次に、本発明を適用した製造方法について、図2乃至図4を用いて説明する。
(1)セラミックグリーンシート積層体形成工程
PbO、TiO、ZrOからなる原料粉末を有機溶剤及びバインダとともに混練する。これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートの厚みは、焼成後のセラミック絶縁層の厚みが例えば50〜200μmとなるような厚みに形成される。
次に、セラミックグリーンシートに必要に応じて貫通孔を形成するとともにこの貫通孔に貫通導体となる貫通導体用導体ペーストを充填し、セラミックグリーンシートの一方主面に内部電極やグランド電極となる導体層を被着形成する。また、積層された際に最上層に配置されるセラミックグリーンシートの一方主面に電源端子やグランド端子となる導体層を被着形成する。
このように形成されたセラミックグリーンシートを積層して図2に示す複数の焼成前圧電素子領域15が縦横の並びに配列されたセラミックグリーンシート積層体16を作製する。
(2)凹部形成工程
そして、図3に示すように、セラミックグリーンシート積層体16の1面16aを研削して、焼成前圧電素子領域15の幅方向に凹部3を形成する。この研削は、先端断面形状が円弧状のダイシングソー9を高速回転させて行う。このように異形収縮前のセラミックグリーンシート積層体16の外表面を研削して凹部3を形成するので、凹部3と焼成後に内部電極10となる導体層の位置ずれを抑制することができる。また、セラミック焼成体を加工する時に問題となる欠け、クラックの発生を防ぐことができる。また、研削速度を向上できるとともにダイシングソー9の破損や磨耗を抑えることができ、加工時間の短縮と加工コストの削減を図ることができる。
(3)個片化・焼成工程
上記凹部3が形成されたセラミックグリーンシート積層体16を境界線18に沿って切断し、個片化する。個片化した未焼成圧電素子19を1000〜1300℃の温度で焼成し、圧電素子2を形成する。この焼成による未焼成圧電素子19の収縮によって内部電極10となる導体層と凹部3も収縮するが、前記導体層と凹部3の収縮率は同じなので内部電極10を基準としたときの凹部3の位置がずれることはない。
(4)分極・切断・検査工程
上記圧電素子2は、圧電材料の極性を揃えるために、既知の手法により、分極処理が行われる。最後に、凹部3に摩擦部材4を接着固定して圧電アクチュエータ1が完成する。
Example 1
Next, a manufacturing method to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
(1) a ceramic green sheet laminated body formation step PbO, kneaded with an organic solvent and binder material powder consisting of TiO 2, ZrO 2. This is formed into a sheet shape to produce a plurality of ceramic green sheets. The thickness of the ceramic green sheet is formed such that the thickness of the ceramic insulating layer after firing is, for example, 50 to 200 μm.
Next, a through-hole is formed in the ceramic green sheet as necessary, and the through-hole is filled with a conductive paste for a through-conductor that becomes a through-conductor, and a conductor that becomes an internal electrode or a ground electrode on one main surface of the ceramic green sheet A layer is deposited. In addition, a conductor layer serving as a power supply terminal or a ground terminal is deposited on one main surface of the ceramic green sheet disposed in the uppermost layer when laminated.
The ceramic green sheets thus formed are laminated to produce a ceramic green sheet laminate 16 in which a plurality of pre-fired piezoelectric element regions 15 shown in FIG. 2 are arranged vertically and horizontally.
(2) Recess Forming Step Then, as shown in FIG. 3, the one surface 16 a of the ceramic green sheet laminate 16 is ground to form the recess 3 in the width direction of the piezoelectric element region 15 before firing. This grinding is performed by rotating the dicing saw 9 whose tip cross-sectional shape is an arc shape at high speed. Thus, since the recessed part 3 is formed by grinding the outer surface of the ceramic green sheet laminate 16 before deformed, the displacement of the recessed part 3 and the conductor layer that becomes the internal electrode 10 after firing can be suppressed. In addition, it is possible to prevent the occurrence of chipping and cracking, which are problems when processing the ceramic fired body. Further, the grinding speed can be improved and the dicing saw 9 can be prevented from being damaged or worn, so that the processing time can be shortened and the processing cost can be reduced.
(3) Individualization and firing step The ceramic green sheet laminate 16 formed with the recesses 3 is cut along the boundary line 18 to be individualized. The separated unfired piezoelectric element 19 is fired at a temperature of 1000 to 1300 ° C. to form the piezoelectric element 2. Due to the shrinkage of the unfired piezoelectric element 19 due to this firing, the conductor layer and the recess 3 that become the internal electrode 10 also shrink. However, since the shrinkage rate of the conductor layer and the recess 3 is the same, The position does not shift.
(4) Polarization / cutting / inspection step The piezoelectric element 2 is subjected to polarization processing by a known method in order to align the polarity of the piezoelectric material. Finally, the friction member 4 is bonded and fixed to the recess 3 to complete the piezoelectric actuator 1.

(実施例2)
本実施例は、セラミックグリーンシート積層体形成工程と凹部形成工程までは実施例1と同様であるが、凹部3が形成されたセラミックグリーンシート積層体16を焼成した後に個々の圧電素子に個片化する点が実施例1と相違している。
この場合、凹部3が形成されたセラミックグリーンシート積層体16を1000〜1300℃の焼成温度で焼成して図5のような複数の圧電素子領域20が縦横の並びに配列された焼成済セラミック親基板21を形成する。次に、圧電材料の極性を揃えるために、既知の手法により、分極処理が行われる。
その後、焼成済セラミック親基板21を境界線22に沿って切断して個々の圧電素子2に個片化する。最後に、圧電素子2の凹部3に摩擦部材4を接着剤で固定して圧電アクチュエータ1が完成する。
本実施例においても、異形収縮前のセラミックグリーンシート積層体16の外表面を研削して凹部3を形成することに変わりはないので、凹部3と焼成後に内部電極10となる導体層の位置ずれを抑制することができる。
(Example 2)
This example is similar to Example 1 up to the ceramic green sheet laminate forming step and the recess forming step. However, after firing the ceramic green sheet laminate 16 in which the recesses 3 are formed, individual piezoelectric elements are separated into individual pieces. This is different from the first embodiment.
In this case, the ceramic green sheet laminate 16 in which the recesses 3 are formed is fired at a firing temperature of 1000 to 1300 ° C., and a fired ceramic parent substrate in which a plurality of piezoelectric element regions 20 as shown in FIG. 21 is formed. Next, in order to make the polarities of the piezoelectric materials uniform, a polarization process is performed by a known method.
Thereafter, the fired ceramic parent substrate 21 is cut along the boundary line 22 to be separated into individual piezoelectric elements 2. Finally, the friction member 4 is fixed to the recess 3 of the piezoelectric element 2 with an adhesive to complete the piezoelectric actuator 1.
Also in this embodiment, the outer surface of the ceramic green sheet laminate 16 before deforming the deformed shape is still ground to form the recess 3, so that the position of the recess 3 and the conductor layer that becomes the internal electrode 10 after firing is shifted. Can be suppressed.

1 圧電アクチュエータ 2 圧電素子 2a 1面 2b 他面 3 凹部
4 摩擦部材 5 被駆動体 9 ダイシングソー 10 内部電極
11 電源端子 12 セラミック絶縁層 13 グランド電極 14 グランド端子
15 焼成前圧電素子領域 16 セラミックグリーンシート積層体 16a 1面
18 境界線 19 未焼成圧電素子 20 圧電素子領域
21 焼成済セラミック親基板 22 境界線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric actuator 2 Piezoelectric element 2a 1 surface 2b Other surface 3 Concave part 4 Friction member 5 Driven body 9 Dicing saw 10 Internal electrode 11 Power supply terminal 12 Ceramic insulating layer 13 Ground electrode 14 Ground terminal 15 Piezoelectric element area | region 16 before firing Laminate 16a 1 side 18 boundary line 19 unfired piezoelectric element 20 piezoelectric element region 21 fired ceramic parent substrate 22 boundary line

Claims (1)

超音波振動する圧電素子と、前記圧電素子の一面に形成された凹部に固定された前記超音波振動を伝達する摩擦部材を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
焼成後に矩形状の圧電素子となる焼成前圧電素子領域が格子状に複数個配置されたセラミックグリーンシートを形成し、前記焼成前圧電素子領域に焼成後に内部電極となる導体層を形成する工程と、
前記セラミックグリーンシートを複数枚積層してセラミックグリーンシート積層体を形成する工程と、
前記セラミックグリーンシート積層体の外表面上を研削して、前記焼成前圧電素子領域の幅方向に相当する方向に前記凹部を形成する工程を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric actuator having a piezoelectric element that vibrates ultrasonically, and a friction member that transmits the ultrasonic vibration fixed to a recess formed on one surface of the piezoelectric element,
Forming a ceramic green sheet in which a plurality of pre-fired piezoelectric element regions to be rectangular piezoelectric elements after firing are arranged in a grid, and forming a conductor layer to be an internal electrode after firing in the pre-fired piezoelectric element regions; ,
Laminating a plurality of the ceramic green sheets to form a ceramic green sheet laminate;
A method of manufacturing a piezoelectric actuator comprising the step of grinding the outer surface of the ceramic green sheet laminate to form the recess in a direction corresponding to the width direction of the piezoelectric element region before firing.
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