JP4373896B2 - Multilayer ceramic element - Google Patents
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Description
本発明は、積層型圧電素子や積層型コンデンサ等の積層型セラミック素子に関するものである。 The present invention relates to a multilayer ceramic element such as a multilayer piezoelectric element or a multilayer capacitor.
従来の積層型セラミック素子として、例えば特許文献1に記載されたアクチュエータがある。このアクチュエータでは、表面電極や内部電極といった電極間を電気的に接続するビア電極(スルーホール内の導電部材)が、圧電基板に形成されたスルーホール内の全領域に充填されている。
ところで、上述したアクチュエータは次のように製造される。すなわち、内部電極等やビア電極が形成されたグリーンシートを複数積層した後、積層方向にプレスを行って積層体グリーンを作製する。そして、その積層体グリーンを脱脂・焼成した後、分極処理を行ってアクチュエータを完成させる。 By the way, the actuator described above is manufactured as follows. That is, after laminating a plurality of green sheets on which internal electrodes and via electrodes and via electrodes are formed, a green laminate is produced by pressing in the laminating direction. And after degreasing and baking the laminated body green, a polarization process is performed and an actuator is completed.
しかしながら、焼成時におけるビア電極の収縮率はグリーンシートより大きいのが一般的であるため、ビア電極がスルーホール内の全領域に充填されてなる上記アクチュエータにおいては、焼成時にビア電極が大きく収縮して、スルーホールが著しく変形するおそれがある。このようなスルーホールの変形は、完成したアクチュエータ自体の変形や、内部電極等とビア電極との接続の断線といった不具合の原因となる。 However, since the shrinkage ratio of the via electrode during firing is generally larger than that of the green sheet, in the actuator in which the via electrode is filled in the entire region of the through hole, the via electrode shrinks greatly during firing. As a result, the through hole may be significantly deformed. Such deformation of the through hole causes problems such as deformation of the completed actuator itself and disconnection of the connection between the internal electrode and the via electrode.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、焼成時におけるスルーホールの変形の抑制を可能にする積層型セラミック素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a multilayer ceramic element that can suppress deformation of a through hole during firing.
上記目的を達成するために、本発明に係る積層型セラミック素子は、複数のセラミック層が積層されてなる積層型セラミック素子であって、隣り合うセラミック層の間に形成された内部電極と、セラミック層に形成された第1のスルーホール内に配置され、セラミック層の両側に位置する内部電極のそれぞれと接続された第1の導電部材と、セラミック層に形成された第2のスルーホール内に配置され、セラミック層の両側に位置する内部電極のそれぞれと接続された第2の導電部材とを備え、第1及び第2のスルーホールは、一方の開口側に末広がりのテーパ状に形成され、第1及び第2のスルーホールの内面は、一方の開口側においてセラミック層の表面から連続する曲面を有し、第1及び第2の導電部材は、一方の開口側において内部電極と一体的に形成され、第1のスルーホール内の他方の開口側の領域には第1の導電部材が充填され、第1のスルーホール内の導電部材非充填領域には、その第1のスルーホールが形成されたセラミック層と隣り合う少なくとも一方のセラミック層の一部分が充填され、第2のスルーホール内の他方の開口側の領域には第2の導電部材が充填され、第2のスルーホール内の導電部材非充填領域には空隙が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a multilayer ceramic element according to the present invention is a multilayer ceramic element in which a plurality of ceramic layers are laminated, and an internal electrode formed between adjacent ceramic layers, and a ceramic A first conductive member disposed in a first through hole formed in the layer and connected to each of the internal electrodes located on both sides of the ceramic layer; and a second through hole formed in the ceramic layer. A second conductive member disposed and connected to each of the internal electrodes located on both sides of the ceramic layer, and the first and second through holes are formed in a tapered shape extending toward the end on one opening side, The inner surfaces of the first and second through holes have curved surfaces that are continuous from the surface of the ceramic layer on one opening side, and the first and second conductive members are internal on the one opening side. Is formed pole integrally with, the other opening side of the region in the first through hole is filled with a first conductive member, the conductive member unfilled area in the first through hole, the first A portion of at least one of the ceramic layers adjacent to the ceramic layer in which the through hole is formed is filled , and the region on the other opening side in the second through hole is filled with the second conductive member, A gap is formed in the conductive member non-filling region in the through hole.
この積層型セラミック素子においては、第1のスルーホール内の他方の開口側の領域に第1の導電部材が充填され、同様に、第2のスルーホール内の他方の開口側の領域に第2の導電部材が充填されている。そのため、スルーホール内の全領域に導電部材が充填されているようなものに比べ、焼成時における第1及び第2の導電部材の収縮が小さくなる。しかも、第1のスルーホール内の導電部材非充填領域(第1のスルーホール内において第1の導電部材が充填されていない領域)には、その第1のスルーホールが形成されたセラミック層と隣り合う少なくとも一方のセラミック層の一部分が充填されている。そのため、焼成時に第1の導電部材がある程度収縮しても、第1のスルーホール内の導電部材非充填領域に充填されたセラミック層の一部分によって第1のスルーホールの変形が制限される。また、第2のスルーホール内の導電部材非充填領域(第2のスルーホール内において第2の導電部材が充填されていない領域)には空隙が形成されている。そのため、焼成時に第2の導電部材がある程度収縮しても、空隙内において空気等のガスが膨張して第2のスルーホールの内面に圧力が加わり、第2のスルーホールの変形が制限される。従って、この積層型セラミック素子によれば、焼成時におけるスルーホールの変形の抑制が可能になる。
In this multilayer ceramic element, the first conductive member is filled in a region on the other opening side in the first through hole, and similarly, the second opening region in the second through hole is filled in the second opening side region. The conductive member is filled. Therefore, the shrinkage of the first and second conductive members during firing is smaller than that in which the entire region in the through hole is filled with the conductive member. In addition, in the conductive member non-filling region in the first through hole (region in which the first conductive member is not filled in the first through hole), the ceramic layer in which the first through hole is formed and A portion of at least one adjacent ceramic layer is filled . Therefore, even if the first conductive member contracts to some extent during firing, deformation of the first through hole is limited by a portion of the ceramic layer filled in the conductive member non-filled region in the first through hole. In addition, a gap is formed in a conductive member non-filling region in the second through hole (a region in which the second conductive member is not filled in the second through hole). Therefore, even if the second conductive member contracts to some extent during firing, gas such as air expands in the gap and pressure is applied to the inner surface of the second through hole, and deformation of the second through hole is limited. . Therefore, according to this multilayer ceramic element, it is possible to suppress deformation of the through hole during firing.
また、第1のスルーホールの内面は、一方の開口側においてセラミック層の表面から連続する曲面を有し、第1の導電部材は、一方の開口側において内部電極と一体的に形成されている。これにより、スルーホールの内面がセラミック層の表面と不連続に形成されているものや、導電部材が内部電極と別体として形成されているものに比べ、焼成時に第1の導電部材が収縮して、第1のスルーホールの内面が曲面として形成された開口側から第1の導電部材が後退するのを抑制することができる。従って、焼成時に内部電極と第1のスルーホール内の導電部材との接続が断線するのを防止することが可能になる。
In addition, the inner surface of the first through hole has a curved surface continuing from the surface of the ceramic layer at the opening side of the hand, the first conductive member, are integrally formed with the inner electrode at one opening side The As a result, the first conductive member contracts during firing compared to the case where the inner surface of the through hole is formed discontinuously with the surface of the ceramic layer, or the case where the conductive member is formed separately from the internal electrode. Thus, it is possible to suppress the first conductive member from retreating from the opening side where the inner surface of the first through hole is formed as a curved surface. Accordingly, it is possible to prevent the connection between the internal electrode and the conductive member in the first through hole from being broken during firing.
また、第2のスルーホールの内面は、一方の開口側においてセラミック層の表面から連続する曲面を有し、第2の導電部材は、一方の開口側において内部電極と一体的に形成されている。上述した第1のスルーホール及び第1の導電部材と同様の理由により、焼成時に内部電極と第2のスルーホール内の導電部材との接続が断線するのを防止することが可能になる。 Further, the inner surface of the second through-hole has a curved surface continuing from the surface of the ceramic layer at the opening side of the hand, the second conductive member, are integrally formed with the inner electrode at one opening side The For the same reason as the first through hole and the first conductive member described above, it is possible to prevent the connection between the internal electrode and the conductive member in the second through hole from being broken during firing.
本発明に係る積層型セラミック素子によれば、焼成時におけるスルーホールの変形の抑制が可能になる。 According to the multilayer ceramic element of the present invention, it is possible to suppress deformation of the through hole during firing.
以下、本発明に係る積層型セラミック素子の好適な実施形態としての積層型圧電素子について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a multilayer piezoelectric element as a preferred embodiment of a multilayer ceramic element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1に示されるように、積層型圧電素子(積層型セラミック素子)1は、個別電極(内部電極)2が形成された圧電体層(セラミック層)3と、コモン電極(内部電極)4が形成された圧電体層(セラミック層)5とが交互に積層され、更に、端子電極17,18が形成された圧電体層7が最上層に積層されることで構成されている。
As shown in FIG. 1, a multilayer piezoelectric element (multilayer ceramic element) 1 includes a piezoelectric layer (ceramic layer) 3 on which individual electrodes (internal electrodes) 2 are formed, and a common electrode (internal electrode) 4. The formed piezoelectric layers (ceramic layers) 5 are alternately stacked, and further, the
各圧電体層3,5,7は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料からなり、例えば「10mm×30mm,厚さ30μm」の長方形薄板状に形成されている。また、個別電極2及びコモン電極4は、Ag及びPdにより構成された導電材料からなり、スクリーン印刷によりパターン形成されたものである。このことは、端子電極17,18を除き、以下に述べる各電極についても同様である。
Each of the
最上層の圧電体層7から数えて2層目、4層目、6層目、8層目の圧電体層3の上面には、図2に示されるように、複数の長方形状の個別電極2がマトリックス状に配置されている。各個別電極2は、その長手方向が圧電体層3の長手方向と直交するように配置されており、隣り合う個別電極2,2は、所定の間隔をとることによって電気的な独立が達成され、且つ互いの振動による影響が防止されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of rectangular individual electrodes are formed on the upper surface of the second, fourth, sixth, and eighth
ここで、圧電体層3の長手方向を列方向、当該長手方向と直交する方向を行方向とすると、個別電極2は、例えば4行75列というように配置される(明瞭化のため図面では4行20列とする)。このように、複数の個別電極2をマトリックス状に配置することで、圧電体層3に対して効率の良い配置が可能となるため、圧電体層3において振動に寄与する活性部の面積を維持しつつ、積層型圧電素子1の小型化或いは個別電極2の高集積化を図ることができる。
Here, assuming that the longitudinal direction of the
1行目及び2行目の個別電極2は、1行目と2行目との間で対向する端部を接続端部2aとし、その接続端部2aの直下において圧電体層3に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている(図7参照)。同様に、3行目及び4行目の個別電極2は、3行目と4行目との間で対向する端部を接続端部2aとし、その接続端部2aの直下において圧電体層3に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている。
The
更に、圧電体層3の上面の縁部には、上下に位置する圧電体層5のコモン電極4同士を電気的に接続するための中継電極(内部電極)6が形成されている。この中継電極6は、その直下において圧電体層3に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている。
Furthermore, a relay electrode (internal electrode) 6 for electrically connecting the
なお、最下層の圧電体層3の上面にも、上述した2層目、4層目、6層目、8層目の圧電体層3と同様に個別電極2がマトリックス状に配置されている。ただし、図3に示されるように、最下層の圧電体層3は、中継電極6及びスルーホール13が形成されていない点で、2層目、4層目、6層目、8層目の圧電体層3と異なっている。
The
また、最上層の圧電体層7から数えて3層目、5層目、7層目の圧電体層5の上面には、図4に示されるように、積層型圧電素子1の積層方向(換言すれば、積層型圧電素子1の厚さ方向、すなわち、圧電体層3,5の厚さ方向)において圧電体層3の各接続端部2aに対向するように中継電極(内部電極)16が形成されている。各中継電極16は、その直下において圧電体層5に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている。
Further, on the upper surface of the third, fifth, and seventh
更に、圧電体層5の上面にはコモン電極4が形成されている。このコモン電極4は、1行目及び2行目の中継電極16の集合と、3行目及び4行目の中継電極16の集合とのそれぞれを所定の間隔をとって包囲すると共に、積層方向から見て、各個別電極2の接続端部2aを除く部分と重なっている。これにより、圧電体層3,5において各個別電極2の接続端部2aを除く部分に対向する部分の全体を、振動に寄与する活性部として有効に用いることができる。また、コモン電極4は、圧電体層5の外周部から所定の間隔をとって形成され、積層方向において圧電体層3の中継電極6に対向するように圧電体層5に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている。
Further, a
なお、9層目の圧電体層5の上面にも、上述した3層目、5層目、7層目の圧電体層5と同様に中継電極16及びコモン電極4が形成されている。ただし、図5に示されるように、9層目の圧電体層5は、積層方向において圧電体層3の中継電極6に対向するスルーホール13が形成されていない点で、3層目、5層目、7層目の圧電体層5と異なっている。
The
また、最上層の圧電体層7の上面には、図6に示されるように、積層方向において圧電体層3の各個別電極2の接続端部2aに対向するように端子電極17が形成され、積層方向において圧電体層3の中継電極6に対向するように端子電極18が形成されている。各端子電極17,18は、その直下において圧電体層7に形成されたスルーホール13内の導電部材14に接続されている。
Further, as shown in FIG. 6,
これらの端子電極17,18には、駆動電源に接続するためにFPC(flexible printed circuit board)等のリード線が半田付けされる。そのため、リード線を半田付けするに際して半田を載せ易くすべく、端子電極17,18においては、Ag及びPdにより構成された導電材料からなる下地電極層上に、半田ぬれ性を良好にするためにAgにより構成された導電材料からなる表面電極層が形成されている。
These
以上のように電極パターンが形成された圧電体層3,5,7の積層によって、最上層の各端子電極17に対しては、積層方向において5つの個別電極2が中継電極16を介在させて整列し、整列した各電極2,16,17は、図7に示されるように、スルーホール13内の導電部材14により電気的に接続されることになる。一方、最上層の端子電極18に対しては、積層方向において4つのコモン電極4が中継電極6を介在させて整列し、整列した各電極4,6,18は、スルーホール13内の導電部材14により電気的に接続されることになる。
By stacking the
なお、積層方向において隣り合うスルーホール13,13は、互いの中心軸がずれるように各圧電体層3,5,7に形成され、スルーホール13内の導電部材14による電気的な接続が確実化されている。
The adjacent through
このような積層型圧電素子1における電気的接続により、所定の端子電極17と端子電極18との間に電圧を印加すると、当該所定の端子電極17下に整列する個別電極2とコモン電極4との間に電圧が印加されることになる。これにより、圧電体層3,5においては、図7に示されるように、個別電極2とコモン電極4とで挟まれる部分に電界Eが生じ、当該部分が活性部Aとして変位することになる。従って、電圧を印加する端子電極17を選択することで、マトリックス状に配置された各個別電極2に対応する活性部Aのうち、選択した端子電極17下に整列する活性部Aを積層方向に変位させることができる。このような積層型圧電素子1は、マイクロポンプの弁制御等、微小変位を必要とする種々の装置の駆動源に適用される。
When a voltage is applied between the predetermined
ここで、上述したスルーホール13及び導電部材14について、より詳細に説明する。なお、以下の説明において、「スルーホール13」といった場合には、スルーホール(第1のスルーホール)131及びスルーホール(第2のスルーホール)132の双方を含むものとし、「導電部材14」といった場合には、導電部材(第1の導電部材)141及び導電部材(第2の導電部材)142の双方を含むものとする。
Here, the through
図8に示されるように、スルーホール13は、上側に末広がりのテーパ状に形成されている。圧電体層3に形成されたスルーホール13の内面13aは、そのスルーホール13の上側の開口側において圧電体層3の上面3aから連続する曲面Rを有している。また、圧電体層5に形成されたスルーホール13の内面13aは、そのスルーホール13の上側の開口側において圧電体層5の上面5aから連続する曲面Rを有している。これらの曲面Rは、スルーホール13の上側の開口の縁部が丸みを帯びることで形成されている。
As shown in FIG. 8, the through
導電部材141は、スルーホール131内の下側の領域(所定の領域)を満たし、且つスルーホール131内の上側の領域の内面13aを膜状に覆うように、スルーホール131内において一体的に形成されている。同様に、導電部材142は、スルーホール132内の下側の領域(所定の領域)を満たし、且つスルーホール132内の上側の領域の内面13aを膜状に覆うように、スルーホール132内において一体的に形成されている。
The
圧電体層3のスルーホール13内に形成された導電部材14は、そのスルーホール13の上側の開口側において個別電極2と一体的に形成されていると共に、そのスルーホール13の下側の開口側において中継電極16と接続されている。また、圧電体層5のスルーホール13内に形成された導電部材14は、そのスルーホール13の上側の開口側において中継電極16と一体的に形成されていると共に、そのスルーホール13の下側の開口側において個別電極2と接続されている。
The
圧電体層3に形成されたスルーホール131内の導電部材非充填領域(スルーホール131内において導電部材141が充填されていない領域)Sには、そのスルーホール131が形成された圧電体層3と隣り合う上側の圧電体層5の一部分が食い込むようにして配置されている。また、圧電体層5に形成されたスルーホール131内の導電部材非充填領域Sには、そのスルーホール131が形成された圧電体層5と隣り合う上側の圧電体層3の一部分が食い込むようにして配置されている。
The conductive members unfilled region (region
圧電体層3に形成されたスルーホール132内の導電部材非充填領域(スルーホール132内において導電部材142が充填されていない領域)Sには空隙が形成されている。同様に、圧電体層5に形成されたスルーホール132内の導電部材非充填領域Sには空隙が形成されている。
Are voids formed in the (
なお、隣り合う上側の圧電体層3,5が導電部材非充填領域Sに配置されたスルーホール131と、空隙が導電部材非充填領域Sに形成されたスルーホール132とは、積層型圧電素子1においてランダムに形成されている。
Note that the through
次に、積層型圧電素子1の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the multilayer piezoelectric element 1 will be described.
まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して素体ペーストを作製し、この素体ペーストを用いて各圧電体層3,5,7となるグリーンシートをドクターブレード法により成形する。
First, an element binder paste is prepared by mixing an organic binder, an organic solvent, or the like with a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate, and each
そして、グリーンシートの所定の位置にレーザ光を照射し、当該所定の位置にテーパ状(例えば、上側の開口径が約40μm、下側の開口径が約35μm)のスルーホール13を形成する。このとき、レーザ加工用のマスク形状やレーザ照射条件等をコントロールすることで、スルーホール13の上側(レーザ光出射側)の開口側に曲面Rを形成することができる。
Then, a predetermined position of the green sheet is irradiated with laser light, and a through
続いて、Ag:Pd=7:3の比率で構成された導電材料に有機バインダや有機溶剤等を混合することで作製された導電ペーストを用いて、グリーンシートの上側からスルーホール13に対して充填スクリーン印刷を行い、スルーホール13内に導電部材14を形成すると共に、グリーンシートの上面におけるスルーホール13の周囲部に導電層を形成する。これにより、導電部材14が、スルーホール13内の下側の領域を満たし、且つスルーホール13内の上側の領域の内面13aを膜状に覆うように、スルーホール13内において一体的に形成されることとなる。
Subsequently, a conductive paste prepared by mixing an organic binder, an organic solvent, or the like with a conductive material having a ratio of Ag: Pd = 7: 3 is used to form a through
なお、スルーホール13内に対する導電ペーストの充填量をコントロールすることで、焼成後にスルーホール13内に残存する導電材料の量を変化させることができる。また、スルーホール13は上側に末広がりのテーパ状に形成されているため、スルーホール13内に導電部材14を確実に形成することができる。
By controlling the filling amount of the conductive paste into the through
更に、上述した導電ペーストを用いて、グリーンシートの上面に対してスクリーン印刷を行い、グリーンシートの表面に端子電極17,18の下地電極層及び内部電極2,4,6,16を形成する。このとき、スルーホール13の周囲部には導電層が形成されているため、内部電極2,4,6,16と導電部材14とを確実に一体化することができる。
Further, screen printing is performed on the upper surface of the green sheet using the conductive paste described above, and the base electrode layers of the
続いて、電極パターンが形成されたグリーンシートを上述した順序で積層する。そして、約60℃の温度に加熱しながら100MPaの圧力で積層方向にプレスを行って各層を圧着させ、積層体グリーンを作製する。これにより、スルーホール131内の導電部材非充填領域Sに、そのスルーホール131が形成されたグリーンシートと隣り合う上側のグリーンシートの一部分が食い込むようにして配置され、スルーホール132内の導電部材非充填領域Sに空隙が形成されることとなる。
Subsequently, the green sheets on which the electrode patterns are formed are stacked in the order described above. Then, while heating to a temperature of about 60 ° C., pressing is performed in the laminating direction at a pressure of 100 MPa so that the layers are pressure-bonded to produce a laminate green. Thus, the conductive member unfilled region S of the through
その後、積層体グリーンを所定の寸法に切断する。そして、切断された積層体グリーンに対して400℃の温度で10時間脱バインダを行い、更に、1100℃の温度で2時間焼成を行う。これにより、有機バインダや有機溶剤等の成分が抜けて、グリーンシートは、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料からなる圧電体層3,5,7となり、内部電極2,4,6,16及び導電部材14は、Ag及びPdにより構成された導電材料からなる電極となる。
Thereafter, the laminate green is cut to a predetermined size. Then, the binder green thus cut is debindered at a temperature of 400 ° C. for 10 hours, and further fired at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours. Thereby, components such as an organic binder and an organic solvent are removed, and the green sheet becomes
続いて、圧電体層7となる焼結シートに形成された下地電極層上に、Agを主成分とする導電材料からなる表面電極層を焼き付けて、端子電極17,18を形成する。なお、表面電極層の材料としてAuやCu等を用いてもよい。また、表面電極層の形成方法としてスパッタリングや無電界メッキ法等を採用してもよい。そして、最後に分極処理を行って積層型圧電素子1を完成させる。
Subsequently, a surface electrode layer made of a conductive material containing Ag as a main component is baked on the base electrode layer formed on the sintered sheet to be the
以上説明したように、積層型圧電素子1においては、スルーホール131内の下側の領域に導電部材141が充填され、同様に、スルーホール132内の下側の領域に導電部材142が充填されている。そのため、スルーホール内の全領域に導電部材が充填されているようなものに比べ、焼成時における導電部材141,142の収縮が小さくなる。しかも、圧電体層3に形成されたスルーホール131内の導電部材非充填領域Sには、そのスルーホール131が形成された圧電体層3と隣り合う上側の圧電体層5の一部分が食い込むようにして配置され、また、圧電体層5に形成されたスルーホール131内の導電部材非充填領域Sには、そのスルーホール131が形成された圧電体層5と隣り合う上側の圧電体層3の一部分が食い込むようにして配置されている。そのため、焼成時に導電部材141がある程度収縮しても、スルーホール131内の導電部材非充填領域Sに配置された圧電体層3,5の一部分によってスルーホール131の変形が制限される。また、スルーホール132内の導電部材非充填領域Sには空隙が形成されている。そのため、焼成時に導電部材142がある程度収縮しても、空隙内において空気等のガスが膨張してスルーホール132の内面13aに導電部材142を介して圧力が均一に加わり、スルーホール132の変形が制限される。従って、積層型圧電素子1によれば、焼成時におけるスルーホール13の変形の抑制が可能になる。
As described above, in the multilayer piezoelectric element 1, the
そして、このように、焼成時におけるスルーホール13の変形が抑制されることで、完成した積層型圧電素子1自体の変形や、内部電極2,4,6,16とスルーホール13内の導電部材14との接続の断線といった不具合を防止することが可能になる。
In this way, deformation of the through-
なお、焼成時における変形の抑制の度合いが互いに異なるスルーホール131とスルーホール132とが積層型圧電素子1にランダムに形成されていることも、完成した積層型圧電素子1自体の変形の防止に寄与する。
Even the degree of suppression of deformation during firing and different through
また、空隙内において空気等のガスが膨張してスルーホール132の内面13aに導電部材142を介して圧力が均一に加わることで、スルーホール132内における導電部材142の偏った収縮(一般的に、導電部材14は重力の影響によって下側に偏るように収縮しようとする)が抑制される。従って、このことも、内部電極2,4,6,16とスルーホール132内の導電部材142との接続の断線の防止に寄与する。
Further, by pressure through a
更に、積層型圧電素子1では、圧電体層3に形成されたスルーホール13の内面13aは、そのスルーホール13の上側の開口側において圧電体層3の表面3aから連続する曲面Rを有しており、そのスルーホール13内に形成された導電部材14は、そのスルーホール13の上側の開口側において個別電極2と一体的に形成されている。また、圧電体層5に形成されたスルーホール13の内面13aは、そのスルーホール13の上側の開口側において圧電体層5の表面5aから連続する曲面Rを有しており、そのスルーホール13内に形成された導電部材14は、そのスルーホール13の上側の開口側において中継電極16と一体的に形成されている。
Further, in the multilayer piezoelectric element 1, the
これにより、スルーホールの内面が圧電体層の表面と不連続に形成されているものや、導電部材が内部電極と別体として形成されているものに比べ、焼成時に導電部材14が収縮して(上述したように、一般的に、導電部材14は重力の影響によって下側に偏るように収縮しようとする)、スルーホール13の内面13aが曲面Rとして形成された開口側から導電部材14が後退するのを抑制することができる。従って、焼成時に内部電極2,4,6,16とスルーホール13内の導電部材14との接続が断線するのを防止することが可能になる。
As a result, the
そして、このように、焼成時における内部電極2,4,6,16とスルーホール13内の導電部材14との接続が確実化されることで、内部電極2,4,6,16をより薄く形成することができる。よって、積層型圧電素子1の変位の阻害の抑制、及び積層型圧電素子1の薄型化を実現することが可能になる。
As described above, the connection between the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、上記実施形態では、スルーホール131内の下側の領域に導電部材141が充填され、圧電体層3に形成されたスルーホール131内の導電部材非充填領域Sに、そのスルーホール131が形成された圧電体層3と隣り合う上側の圧電体層5の一部分が食い込むようにして配置されていたが、これに限定されるものではない。つまり、スルーホール内の所定の領域に導電部材が充填され、スルーホール内の導電部材非充填領域に、そのスルーホールが形成された圧電体層と隣り合う少なくとも一方の圧電体層の一部分が配置されていればよい。このことは、圧電体層5に形成されたスルーホール131、及びそのスルーホール131内に形成された導電部材141についても同様である。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、スルーホール132内の下側の領域に導電部材142が充填され、スルーホール132内の導電部材非充填領域Sに空隙が形成されていたが、これに限定されるものではない。つまり、スルーホール内の所定の領域に導電部材が充填され、スルーホール内の導電部材非充填領域に空隙が形成されていればよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、圧電体層3に形成されたスルーホール13の内面13aは、そのスルーホール13の上側の開口側において圧電体層3の表面3aから連続する曲面Rを有しており、そのスルーホール13内に形成された導電部材14は、そのスルーホール13の上側の開口側において個別電極2と一体的に形成されていたが、これに限定されるものではない。つまり、スルーホールの内面は、そのスルーホールの少なくとも一方の開口側において圧電体層の表面から連続する曲面を有しており、そのスルーホール内に形成された導電部材は、そのスルーホールの内面が曲面として形成された開口側において内部電極と一体的に形成されていればよい。このことは、圧電体層5に形成されたスルーホール13、及びそのスルーホール13内に形成された導電部材14についても同様である。
In the above embodiment, the
また、本発明は、積層型圧電素子に限定されず、複数のセラミック層及び内部電極が積層されてなる種々の積層型セラミック素子に適用可能である。 The present invention is not limited to a multilayer piezoelectric element, and can be applied to various multilayer ceramic elements in which a plurality of ceramic layers and internal electrodes are laminated.
1…積層型圧電素子(積層型セラミック素子)、2…個別電極(内部電極)、3,5…圧電体層(セラミック層)、3a,5a…上面(表面)、4…コモン電極(内部電極)、6,16…中継電極(内部電極)、131…スルーホール(第1のスルーホール)、132…スルーホール(第2のスルーホール)、13a…内面、141…導電部材(第1の導電部材)、142…導電部材(第2の導電部材)、R…曲面、S…導電部材非充填領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer piezoelectric element (laminated ceramic element), 2 ... Individual electrode (internal electrode), 3, 5 ... Piezoelectric layer (ceramic layer), 3a, 5a ... Upper surface (surface), 4 ... Common electrode (internal electrode) ), 6, 16 ... relay electrode (internal electrode), 13 1 ... through hole (first through hole), 13 2 ... through hole (second through hole), 13a ... inner surface, 14 1 ... conductive member (first 1 conductive member), 14 2 ... Conductive member (second conductive member), R... Curved surface, S.
Claims (1)
隣り合う前記セラミック層の間に形成された内部電極と、
前記セラミック層に形成された第1のスルーホール内に配置され、前記セラミック層の両側に位置する前記内部電極のそれぞれと接続された第1の導電部材と、
前記セラミック層に形成された第2のスルーホール内に配置され、前記セラミック層の両側に位置する前記内部電極のそれぞれと接続された第2の導電部材とを備え、
前記第1及び前記第2のスルーホールは、一方の開口側に末広がりのテーパ状に形成され、
前記第1及び前記第2のスルーホールの内面は、前記一方の開口側において前記セラミック層の表面から連続する曲面を有し、
前記第1及び前記第2の導電部材は、前記一方の開口側において前記内部電極と一体的に形成され、
前記第1のスルーホール内の他方の開口側の領域には前記第1の導電部材が充填され、前記第1のスルーホール内の導電部材非充填領域には、その第1のスルーホールが形成された前記セラミック層と隣り合う少なくとも一方の前記セラミック層の一部分が充填され、
前記第2のスルーホール内の他方の開口側の領域には前記第2の導電部材が充填され、前記第2のスルーホール内の導電部材非充填領域には空隙が形成されていることを特徴とする積層型セラミック素子。
A multilayer ceramic element formed by laminating a plurality of ceramic layers,
Internal electrodes formed between adjacent ceramic layers;
A first conductive member disposed in a first through hole formed in the ceramic layer and connected to each of the internal electrodes located on both sides of the ceramic layer;
A second conductive member disposed in a second through hole formed in the ceramic layer and connected to each of the internal electrodes located on both sides of the ceramic layer;
The first and second through holes are formed in a taper shape spreading toward the end on one opening side,
The inner surfaces of the first and second through holes have curved surfaces that are continuous from the surface of the ceramic layer on the one opening side,
The first and second conductive members are formed integrally with the internal electrode on the one opening side,
The region on the other opening side in the first through hole is filled with the first conductive member, and the first through hole is formed in the region not filled with the conductive member in the first through hole. A portion of at least one of the ceramic layers adjacent to the formed ceramic layer is filled ;
A region on the other opening side in the second through hole is filled with the second conductive member, and a gap is formed in a region not filled with the conductive member in the second through hole. A multilayer ceramic element.
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