JP3111690B2 - 圧電積層体の製造方法 - Google Patents
圧電積層体の製造方法Info
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- JP3111690B2 JP3111690B2 JP26389192A JP26389192A JP3111690B2 JP 3111690 B2 JP3111690 B2 JP 3111690B2 JP 26389192 A JP26389192 A JP 26389192A JP 26389192 A JP26389192 A JP 26389192A JP 3111690 B2 JP3111690 B2 JP 3111690B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電積層体の製造方法に
係る。
係る。
【０００２】
【従来の技術】圧電積層体は圧電板と電極板とを交互に
積層して形成されたもので、圧電板に印刷形成する電極
ペーストの面積に応じて全面電極型と部分電極型とに分
類される。全面電極型の場合、圧電積層体の変位特性、
耐久性に優れている。全面電極の圧電板を作成する場
合、予め目的とする所定の最終寸法の外径の圧電板を
用いて、この圧電板と同一寸法の孔を有するスクリーン
マスクを装着して圧電板周側部を被覆してから、圧電板
の表裏面に電極を印刷し、電極板と交互に積層する方
法、電極材が圧電板側周部に付着することを見込ん
で、予め目的とする所定の最終寸法よりも大きな外径の
圧電板を用い、その表裏面に電極材を全面にスクリーン
印刷により形成後、側周部を付着した電極材とともに削
り加工して最終寸法とし、これと電極板とを積層する方
法、圧電グリーンシートに電極を印刷し、積層一体焼
成後、外形を機械加工して仕上げる方法が、知られてい
る。
積層して形成されたもので、圧電板に印刷形成する電極
ペーストの面積に応じて全面電極型と部分電極型とに分
類される。全面電極型の場合、圧電積層体の変位特性、
耐久性に優れている。全面電極の圧電板を作成する場
合、予め目的とする所定の最終寸法の外径の圧電板を
用いて、この圧電板と同一寸法の孔を有するスクリーン
マスクを装着して圧電板周側部を被覆してから、圧電板
の表裏面に電極を印刷し、電極板と交互に積層する方
法、電極材が圧電板側周部に付着することを見込ん
で、予め目的とする所定の最終寸法よりも大きな外径の
圧電板を用い、その表裏面に電極材を全面にスクリーン
印刷により形成後、側周部を付着した電極材とともに削
り加工して最終寸法とし、これと電極板とを積層する方
法、圧電グリーンシートに電極を印刷し、積層一体焼
成後、外形を機械加工して仕上げる方法が、知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の方
法では、電極を印刷する際に圧電板と印刷スクリーン版
とがずれると、側面に電極材が付着し、短絡の危険性が
高くなる。また、の方法では、側面に付着した電極材
を研削（機械加工）して除去しても、加工面に食い込み
付着する可能性があり、これまた短絡の可能性がある。
さらに、の方法でも、機械加工を伴なうのでと同様
の問題がある。
法では、電極を印刷する際に圧電板と印刷スクリーン版
とがずれると、側面に電極材が付着し、短絡の危険性が
高くなる。また、の方法では、側面に付着した電極材
を研削（機械加工）して除去しても、加工面に食い込み
付着する可能性があり、これまた短絡の可能性がある。
さらに、の方法でも、機械加工を伴なうのでと同様
の問題がある。
【０００４】そこで、本発明は、全面電極型でなおかつ
短絡のおそれのない圧電積層体の製造を可能にする方法
を提供することを目的とする。
短絡のおそれのない圧電積層体の製造を可能にする方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電板にでは
なく、電極板に導電性ペーストを印刷形成し、これを圧
電板と積層し、４００〜７００℃で加圧焼成する方法に
よって、上記目的を達成する。圧電板は、チタン酸バリ
ウム等の圧電材料からなり、予め焼成されたものを用い
る。
なく、電極板に導電性ペーストを印刷形成し、これを圧
電板と積層し、４００〜７００℃で加圧焼成する方法に
よって、上記目的を達成する。圧電板は、チタン酸バリ
ウム等の圧電材料からなり、予め焼成されたものを用い
る。
【０００６】電極板は金属板からなる。典型的にはステ
ンレス鋼板が用いられる。電極板に印刷形成する導電性
ペーストは、銀ペースト等の従来同様のものでよいが、
印刷後乾燥させてから積層するので粘度はさほど重要で
ない。印刷厚さとしては１．５〜６μｍが好ましい。厚
すぎるとペーストのはみ出し量が多くなり絶縁体に不利
であり、薄すぎると圧電板の凹部にペーストが混入せず
接合強度が低い。導電性ペーストは、焼成温度以上の軟
化点を持つガラスビーズを混入すると、加圧積層時に導
電性ペーストの側周部への浸出量が抑制されるので好ま
しい。このようなガラスビーズは、３〜６μｍの範囲内
の粒径、導電ペーストに対して５〜１５重量％の範囲内
の混入量が好ましい。ガラスビーズに代えてセラミック
微粉も使用可能である。導電性、積層強度と浸出防止の
バランスから、これらの範囲内が好ましい。
ンレス鋼板が用いられる。電極板に印刷形成する導電性
ペーストは、銀ペースト等の従来同様のものでよいが、
印刷後乾燥させてから積層するので粘度はさほど重要で
ない。印刷厚さとしては１．５〜６μｍが好ましい。厚
すぎるとペーストのはみ出し量が多くなり絶縁体に不利
であり、薄すぎると圧電板の凹部にペーストが混入せず
接合強度が低い。導電性ペーストは、焼成温度以上の軟
化点を持つガラスビーズを混入すると、加圧積層時に導
電性ペーストの側周部への浸出量が抑制されるので好ま
しい。このようなガラスビーズは、３〜６μｍの範囲内
の粒径、導電ペーストに対して５〜１５重量％の範囲内
の混入量が好ましい。ガラスビーズに代えてセラミック
微粉も使用可能である。導電性、積層強度と浸出防止の
バランスから、これらの範囲内が好ましい。
【０００７】なお、本発明は全面電極型の圧電積層体の
製造方法の提供を目的として開発されたものであるが、
方法自体は部分電極型にも適用できるものである。こう
して電極板の表裏面に導電性ペーストを印刷形成後、複
数個の電極板と圧電板とを交互に積層し、加圧焼成す
る。焼成条件は、導電性ペーストの種類にも依存する
が、一般に酸化雰囲気（空気中）、５００〜６５０℃の
温度、７〜１０MPaの圧力、１０〜２０分間の程度であ
る。
製造方法の提供を目的として開発されたものであるが、
方法自体は部分電極型にも適用できるものである。こう
して電極板の表裏面に導電性ペーストを印刷形成後、複
数個の電極板と圧電板とを交互に積層し、加圧焼成す
る。焼成条件は、導電性ペーストの種類にも依存する
が、一般に酸化雰囲気（空気中）、５００〜６５０℃の
温度、７〜１０MPaの圧力、１０〜２０分間の程度であ
る。
【０００８】焼成後、電極板に外部リードを接続し、必
要に応じて樹脂封止等を行なって圧電積層体を完成す
る。
要に応じて樹脂封止等を行なって圧電積層体を完成す
る。
【０００９】
【作用】圧電板にではなく、電極板に導電性ペーストを
印刷しているため従来のように印刷時に圧電板側面にペ
ーストが付着することがない。またガラスビーズを混入
することにより加圧焼成時に電極層の厚みを一定に保こ
とができるためペーストのはみ出しが抑制される。
印刷しているため従来のように印刷時に圧電板側面にペ
ーストが付着することがない。またガラスビーズを混入
することにより加圧焼成時に電極層の厚みを一定に保こ
とができるためペーストのはみ出しが抑制される。
【００１０】
【実施例】（実施例１）図１に実施例の部品の配置順を
示す。１はＰＺＴからなる圧電板で厚さ０．５mm、電極
は未形成である。２はＳＵＳ製の電極板で厚さ０．０２
mm、φ１６の部分の表裏両面にＡｇペースト（２−１）
が０．００６mmスクリーン印刷、乾燥されている。Ａｇ
ペーストには４μｍの粒径、軟化点が５００℃のガラス
ビーズが１０％混入されている。
示す。１はＰＺＴからなる圧電板で厚さ０．５mm、電極
は未形成である。２はＳＵＳ製の電極板で厚さ０．０２
mm、φ１６の部分の表裏両面にＡｇペースト（２−１）
が０．００６mmスクリーン印刷、乾燥されている。Ａｇ
ペーストには４μｍの粒径、軟化点が５００℃のガラス
ビーズが１０％混入されている。
【００１１】圧電板（１）と電極板（２）は交互に積層
され、幅２mm、長さ５mmの電極板舌部（２−ａ又は２−
ｂ）は、交互に向きを変えてある。積層枚数は、圧電板
（１）が５８枚電極板（２）が５７枚で積層時にはずれ
及び電極板舌部（２−ａ又はｂ）の位置を規制する為に
金属製の治具（図示せず）を用いている。積層後、治具
ごと電気炉中に移動し、所定温度（４４０℃）に昇温
し、上下方向に１００MPa で加圧しそのまま１００℃ま
で冷却し、圧力を除去して治具ごと電気炉から取り出し
た。こうして、Ａｇペーストで接合された全面電極型の
圧電積層体を得た。
され、幅２mm、長さ５mmの電極板舌部（２−ａ又は２−
ｂ）は、交互に向きを変えてある。積層枚数は、圧電板
（１）が５８枚電極板（２）が５７枚で積層時にはずれ
及び電極板舌部（２−ａ又はｂ）の位置を規制する為に
金属製の治具（図示せず）を用いている。積層後、治具
ごと電気炉中に移動し、所定温度（４４０℃）に昇温
し、上下方向に１００MPa で加圧しそのまま１００℃ま
で冷却し、圧力を除去して治具ごと電気炉から取り出し
た。こうして、Ａｇペーストで接合された全面電極型の
圧電積層体を得た。
【００１２】図２は接合された圧電積層体の部分拡大模
式断面図である。その後電極板舌部（２−ａ），（２−
ｂ）を各々リード線（図示せず）と溶接により接続し電
圧が供給できるようにした。次いで、乾燥空気中で耐電
圧試験をしたところ、１．３kV（電界強度２．６kV／m
m）以上で短絡を生じるものが出た。この値はこの圧電
積層体の駆動電圧０．７kV（電界強度１．４kV／mm）に
対して十分な値である。
式断面図である。その後電極板舌部（２−ａ），（２−
ｂ）を各々リード線（図示せず）と溶接により接続し電
圧が供給できるようにした。次いで、乾燥空気中で耐電
圧試験をしたところ、１．３kV（電界強度２．６kV／m
m）以上で短絡を生じるものが出た。この値はこの圧電
積層体の駆動電圧０．７kV（電界強度１．４kV／mm）に
対して十分な値である。
【００１３】図３は図２の接合部Ａの拡大断面図であ
り、（２−２）は加熱圧着によりはみ出したＡｇペース
トを示す。平均的な下側へのはみ出し量ｔ1 と上側への
はみ出し量ｔ2 はｔ1 ＞ｔ2 の関係にありはみ出し量の
最大は１０μｍであった。このはみ出し量は、ペースト
中のガラスビーズで電極層厚さがコントロールされる
為、はみ出し量もコントロールできる。従って、最悪の
状態でも、電極間距離の縮少は２０μｍであり、これは
圧電板厚さ０．５mmの４％にあたり、実用上問題のない
値である。
り、（２−２）は加熱圧着によりはみ出したＡｇペース
トを示す。平均的な下側へのはみ出し量ｔ1 と上側への
はみ出し量ｔ2 はｔ1 ＞ｔ2 の関係にありはみ出し量の
最大は１０μｍであった。このはみ出し量は、ペースト
中のガラスビーズで電極層厚さがコントロールされる
為、はみ出し量もコントロールできる。従って、最悪の
状態でも、電極間距離の縮少は２０μｍであり、これは
圧電板厚さ０．５mmの４％にあたり、実用上問題のない
値である。
【００１４】（実施例２）ＳＵＳ製の箔の表裏全面にＡ
ｇペーストを塗布焼付した後に、打ち抜き舌部までＡｇ
ペーストの付着した電極板を得た。実施例１と同様の工
程で圧電積層体をつくった。その結果実施例１と同様の
結果を得た。
ｇペーストを塗布焼付した後に、打ち抜き舌部までＡｇ
ペーストの付着した電極板を得た。実施例１と同様の工
程で圧電積層体をつくった。その結果実施例１と同様の
結果を得た。
【００１５】
【発明の効果】本発明の製法によれば、全面電極の圧電
積層体でも圧電板の側周部における短絡が防止される。
積層体でも圧電板の側周部における短絡が防止される。
【図１】実施例１の圧電積層体の焼成前の展開図であ
る。
る。
【図２】焼成した圧電積層体の部分断面図である。
【図３】図２の圧電積層体のＡ部の拡大断面図である。
１…圧電板 ２…電極板 ２−ａ，２−ｂ…電極板舌部 ２−１…Ａｇペースト ２−２…はみ出しＡｇペースト
Claims (2)
- 【請求項１】 表裏面に導電性ペーストを印刷した電極
板と、圧電材料からなる圧電板とを、交互に複数枚積層
し、４００〜７００℃で加圧焼成することを特徴とする
圧電積層体の製造方法。 - 【請求項２】 導電性ペーストに焼成温度以上の軟化温
度を有するガラスビーズを混入する請求項１記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26389192A JP3111690B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 圧電積層体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26389192A JP3111690B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 圧電積層体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120583A JPH06120583A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3111690B2 true JP3111690B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=17395696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26389192A Expired - Fee Related JP3111690B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 圧電積層体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111690B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8602759B2 (en) | 2009-04-17 | 2013-12-10 | Oerlikon Leybold Vaccum Gmbh | Screw-type vacuum pump having overpressure openings |
| US8764424B2 (en) | 2010-05-17 | 2014-07-01 | Tuthill Corporation | Screw pump with field refurbishment provisions |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8813324B2 (en) * | 2010-03-24 | 2014-08-26 | Western Digital (Fremont), Llc | Method for providing a piezoelectric multilayer |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP26389192A patent/JP3111690B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8602759B2 (en) | 2009-04-17 | 2013-12-10 | Oerlikon Leybold Vaccum Gmbh | Screw-type vacuum pump having overpressure openings |
| US8764424B2 (en) | 2010-05-17 | 2014-07-01 | Tuthill Corporation | Screw pump with field refurbishment provisions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06120583A (ja) | 1994-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |