JP4438321B2 - 積層型圧電体素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，圧電層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年，自動車の燃費向上及び排出ガスの面から，より精度よく燃料噴射を制御することができるインジェクタの開発が求められている。かかる精度の高いインジェクタとしては，積層型圧電体素子をアクチュエータとして用いることが提案されている。しかしながら，現在のところ，上記インジェクタのアクチュエータに適用可能な耐久性に優れた積層型圧電体素子は未だに実用化されていない。
【０００３】
積層型圧電体素子は，例えば，厚み１００μｍ程度のグリーンシートに内部電極層５μｍを印刷形成し，このグリーンシートを例えば数百層積層した後に，加圧成形，乾燥，焼成，機械加工等を加えて積層体とし，この積層体の側面に側面電極を接合して作製することができる。
【０００４】
ここで，積層型圧電体素子の耐久性を向上させるには，マイグレーションなどの発生を防止すべく，積層体の側面に露出する内部電極層を確実に絶縁することが必要である。
特許文献１には，積層体の側面に露出した内部電極を絶縁コーティングして銀のマイグレーションを防止する方法が示されている，しかし樹脂が剥がれてしまえば，水分等が進入し，銀のマイグレーションが発生すると共に，絶縁不良が発生するという問題が生じている。
【０００５】
また，積層体の外周側面に露出した内部電極層を絶縁する方法として，特許文献２には，溝を加工して樹脂を充填し樹脂絶縁する方法が提案されている。しかしながら，同文献に示されているようなカットソーにより深さ５００μｍ高さ（幅）が５０μｍの溝を加工するのは，多量生産においては実現性が低い。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１６０４５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４４５１４号公報
【０００７】
【解決しようとする課題】
例えば特許文献２にあるように，積層体の側面に溝を設けた場合には，その溝に充填された絶縁樹脂がアンカー効果によって安定的に維持され，耐久性の向上が望める。
しかしながら，上記のごとくカットソーによって溝を加工するのは，作業効率の点からも工業的には困難であり，また，加工時に積層体にダメージを与えて品質上の問題を引き起こすおそれもある。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，積層体の側面に容易にかつダメージに与えることなく溝部を形成することができる積層型圧電体素子の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程と，
上記積層体の側面に側面電極を配設する側面電極配設工程とを有し，
上記ユニット体形成工程では，上記ベース用グリーンシート上に上記電極材料層が直接接触するように上記狭幅積層部を形成し，かつ，上記電極材料層には，その外周部の一部が上記ユニット体を構成する上記ベース用グリーンシートの外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部を形成し，
上記側面電極配設工程では，上記側面電極用の導電材料を上記溝部にも充填させ，上記内部電極層の積層方向側の表面と積層体側面側の端面の両方に接触させることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項１）。
第２の発明は，圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程とを有し，
上記狭幅積層部を形成する際には，少なくともその最上層を印刷により形成すると共に，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後上記ユニット体を積層する際には上記最上層を接着層として用いることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項２）。
【００１０】
本発明においては，少なくとも，上記グリーンシート作製工程を行った後，上記ユニット体形成工程を実施する。このユニット体形成工程においては，上記ベース用グリーンシート上に上記狭幅積層部を配設してなるユニット体を形成する。ここで上記狭幅積層部は，上記のごとく，ベース用グリーンシートよりも面積が小さい圧電材料狭幅層及び電極材料層を積層して構成してあるので，上記狭幅積層部の側面の少なくとも一部は，上記ベース用グリーンシートの外周端面から内方へ後退した状態でベース用グリーンシート上に配設される。
【００１１】
そのため，上記積層体形成工程において上記ユニット体を複数積層して得られた積層体は，その側面に，上記ベース用グリーンシートの外周端部から内方へ後退している上記狭幅積層部の側面を底部とした溝部を多数有する構造となる。
そして，多数の溝部を有する積層体の構造は，その後の焼成工程を行うことによってもそのまま維持され，かつ，上記ベース用グリーンシートと圧電材料狭幅層とは，互いに一体化された層となって上記圧電層となり，また，これらに挟持された電極材料層は上記内部電極層となる。したがって，得られる焼成済みの積層型圧電体素子は，上記内部電極層を有する部分が上記狭幅積層部から構成されてその外周部に上記溝部を有する構造となる。
【００１２】
それ故，上記積層型圧電体素子における上記内部電極層の絶縁性を確保するために，絶縁樹脂材料によるコーティングなどを行う場合には，上記溝部に進入した絶縁樹脂材料がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，得られる積層型圧電体素子の耐久性を向上させることができる。
【００１３】
また，上記積層型圧電体素子の側面に上記溝部を多数設けるに当たっては，上記のごとく，特定の構造のユニット体を形成し，これらを積層するだけでよい。そして，従来のようなカットソーによる切削加工などの溝部を形成する特別の加工作業を行う必要が一切ない。そのため，上記溝部を非常に容易に形成することができると共に，溝部を形成する際に積層型圧電体素子（積層体）に対してダメージを与えることがない。
【００１４】
このように，本発明によれば，積層体の側面に容易にかつダメージに与えることなく溝部を形成することができる積層型圧電体素子の製造方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記ユニット体形成工程における上記狭幅積層部の構成としては，ベース用グリーンシート上に直接電極材料層が配置され，その上に一層又は複数層の圧電材料狭幅層が積層された構成，ベース用グリーンシート上に直接圧電材料狭幅層が一層又は複数層積層され，その上に電極材料層が配置された構成，あるいは，複数層の圧電材料狭幅層の間に電極材料層が配置された構成のいずれをとることもできる。
【００１６】
また，上記ユニット体形成工程においては，上記ベース用グリーンシートを２枚１組として，その間に上記狭幅積層部を挟持した構成のユニット体を形成することもできる。
また，上記ユニット体としては，上記ベース用グリーンシートの全周にわたってその外周端より内方に上記狭幅積層部が後退するように設けることが好ましい。この場合には，積層型圧電体素子の全周にわたって環状に上記溝部を形成することができる。なお，上記狭幅積層部の外周端の一部が上記ベース用グリーンシート外周端の一部と面一になるよう設けることももちろん可能である。この場合には，その面一となった部分には上記溝部が形成されない。
【００１７】
また，上記積層型圧電体素子の圧電層としては，例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を適用することができる。
また，上記内部電極層としては，耐久性の面からＡｇ−Ｐｄ材料が好ましく，また，コストの面からはＣｕ又はその合金材料を用いることが好ましい。
【００１８】
また，本発明では，上記焼成工程後において，上記積層型圧電体素子の側面のうち２箇所，即ち第１の側面部と第２の側面部に側面電極を配設する側面電極配設工程を行うことが好ましい。この側面電極配設方法としては，様々な方法をとることができる。例えば，上記第１の側面と第２の側面において，それぞれ積層方向に沿って交互に絶縁材料と導電材料を上記溝部に充填し，さらにその第１の側面及び第２の側面に導電材料を配置して，この導電材料を介してそれぞれ側面電極を配設する方法がある。この場合には，上記溝部を設けてあっても，上記絶縁材料と導電材料を上記溝部に交互に充填することによって，上記側面電極と内部電極層との交互の電気的導通構造を容易に形成することができる。
【００１９】
また，上記側面電極の一部も含めて上記積層型圧電体素子の側面全体を絶縁性樹脂により覆う樹脂コーティング工程を行うことが好ましい。これによって，上記側面電極を設けていない側面に内部電極層が露出していても，これを上記絶縁性樹脂によって覆うことができるので，優れた絶縁性を得ることができる。そして，本発明では，特に，上記溝部の存在によって，この溝部に進入した絶縁樹脂材料がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，積層型圧電体素子の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
また，上記ユニット体形成工程では，１枚の上記ベース用グリーンシート上に複数の上記狭幅積層部を互いに隙間を空けて配設し，該隙間において上記ベース用グリーンシートを切断分離することにより上記ユニット体を形成することが好ましい（請求項３）。この場合には，上記ユニット体を多量に効率よく作製することができる。また，例えば，広幅シート状あるいは帯状のベース用グリーンシート上に多数の狭幅積層部を設けておき，これを順次打ち抜いて切断分離することによってユニット体を形成すると同時に，順次積み重ねる手法を採用することもできる。この場合には，上記ユニット体形成工程と積層体形成工程とを併行して進めることができ，製造工程の合理化を進めることができる。
【００２１】
また，上記圧電材料狭幅層と上記電極材料層とは，スラリー状又はペースト状の原料を用いて印刷により形成することが好ましい（請求項４）。この場合には，上記圧電材料狭幅層及び内部電極層の面積を精度よく制御することができると共に，それぞれの厚みは，印刷回数によって容易に制御することができる。
【００２２】
また，上記第２の発明では，上記狭幅積層部を形成する際には，少なくともその最上層を印刷により形成すると共に，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後上記ユニット体を積層する際には上記最上層を接着層として用いる。この場合には，上記ユニット体を積層するだけで上記狭幅積層部の最上層の粘着性によって複数のユニット体が一体化し，容易に上記積層体を形成することができる。
【００２３】
また，この場合には，上述したような，広幅シート状あるいは帯状のベース用グリーンシート上に多数の狭幅積層部を設けておき，これを順次打ち抜いてユニット体を形成すると同時に積み重ねる手法を用いた際に，ユニット体が順次接着されていくので非常に有効である。
【００２４】
また，上記第１の発明では，上記ユニット体形成工程では，上記ベース用グリーンシート上に上記電極材料層が直接接触するように上記狭幅積層部を形成し，かつ，上記電極材料層には，その外周部の一部が上記ユニット体を構成する上記ベース用グリーンシートの外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部を形成する。この場合には，上記取り出し電極部の存在によって，積層体の側面に配設される側面電極と内部電極層との電気的接続を比較的容易に行うことができる。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例に係る積層型圧電体素子の製造方法につき，図１〜図１１を用いて説明する。
本例で製造する積層型圧電体素子１は，図５，図６に示すごとく，圧電材料よりなる圧電層１１と，導電材料よりなる内部電極層２とを交互に積層してなる積層型圧電体素子である。
【００２６】
この積層型圧電体素子１を製造するに当たっては，図１〜図６に示すごとく，少なくとも，後述するグリーンシート作製工程と，ユニット体形成工程と，積層体形成工程と，焼成工程とを行う。
上記グリーンシート作製工程は，上記圧電層１１の一部となるベース用グリーンシート１１０（図１）を作製する工程である。
上記ユニット体形成工程は，図１，図２に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０よりも面積が小さく上記圧電層１１の一部となる圧電材料狭幅層１１５と，上記ベース用グリーンシート１１０よりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層２０とを積層してなる狭幅積層部３０を有すると共に，該狭幅積層部３０を上記ベース用グリーンシート１１０上に配設してなるユニット体３を形成する工程である。
上記積層体形成工程は，図３，図４に示すごとく，上記ユニット体３を複数積層することにより，上記狭幅積層部３０の側面３５を底部とする溝部４を有する積層体１００を形成する工程である。
上記焼成工程は，積層体１００を焼成して積層型圧電体素子１とする工程である。
【００２７】
以下，これらをさらに詳説する。
本例では，上記圧電層１１としてＰＺＴを採用すべく，次のようにベース用グリーンシート作製工程を行った。
まず，圧電材料の主原料となる酸化鉛，酸化ジルコニウム，酸化チタン，酸化ニオブ，炭酸ストロンチウム等の粉末を所望の組成となるように秤量する。また，鉛の蒸発を考慮して，上記混合比組成の化学量論比よりも１〜２％リッチになるように調合する。これを混合機にて乾式混合し，その後８００〜９５０℃で仮焼する。
【００２８】
次いで，仮焼粉に純水，分散剤を加えてスラリーとし，パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥，粉脱脂した後，溶剤，バインダー，可塑剤，分散剤等を加えてボールミルにより混合する。その後，このスラリーを真空装置内で攪拌機により攪拌しながら真空脱泡，粘度調整をする。
【００２９】
次いで，上記スラリーをドクターブレード装置により一定厚みのグリーンシートに成形する。
回収したグリーンシートはプレス機で打ち抜くか，切断機により切断し，四角形成形してベース用グリーンシート１１０とした。なお，ベース用グリーンシートは，得ようとする積層型圧電体素子の形状に応じて，円形，楕円形，樽型などに成形することも可能であり，また，後述するごとく，帯状又は広幅シート状にしておいて，後から切断分離して所望形状に成形することもできる。
【００３０】
次に，本例では，図１に示すごとく，上記の四角形状のベース用グリーンシート１１０の表面に，これよりも面積の狭い圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０とを，スクリーン印刷により配設した。
上記圧電材料狭幅層１１５用の材料としては，上記ベース用グリーンシート１１０の材料と同様のスラリーを用いた。また，上記電極材料層２０用の材料としては，銀／パラジウム＝７／３の比率からなる銀およびパラジウムのペースト（以下，Ａｇ／Ｐｄペーストという）を用いた。なお，電極材料層２０としては，Ｃｕを主体とする材料に変更することも可能である。
【００３１】
そして，本例では，同図に示すごとく，１枚のベース用グリーンシート１１０上に，１枚の圧電材料狭幅層１１５をスクリーン印刷により配設した後，乾燥後，その上層に１枚の電極材料層２０をスクリーン印刷により配設した。さらに，その乾燥後，１枚の電極材料層２０をスクリーン印刷により配設し，その乾燥後，さらに１枚の電極材料層２０をその上に印刷した。なお，その最上層の圧電材料狭幅層１１５は，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後ユニット体３を積層する際の接着層として用いた。
【００３２】
このようにして，図２に示すごとく，１枚のベース用グリーンシート１１０上に上記圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０を積層することによって，狭幅積層部３０が形成される。これにより，狭幅積層部３０をベース用グリーンシート３上に配設してなるユニット体３が形成される。本例では，同図に示すごとく，狭幅積層部３０の外周端全周を，ベース用グリーンシート１１０の外周端から内方へ後退させた状態でユニット体３を構成した，
【００３３】
次に，図３に示すごとく，得られた複数のユニット体３を積層し，さらにその最上層に，別途準備した１枚のベース用グリーンシート１１０を積層する積層体形成工程を行う。これにより，図４に示すごとく，上記狭幅積層部３０の側面３５を底部とする溝部４を多数有する積層体１００が形成される。また，本例では，上記のごとく，各ユニット体３が，ベース用グリーンシート１１０上にある狭幅積層部３０の外周端全周がベース用グリーンシート１１０の外周端から後退した状態となっているので，上記積層体１００においては，溝部４はその全周にわたって形成される。
【００３４】
次に，上記積層体１００を脱脂処理した後に，焼成する焼成工程を行った。脱脂処理は，積層体１００を電気炉により４００〜７００℃の温度に所定時間保持することにより行った。また，焼成処理は，積層体１００を９００〜１２００℃の温度に所定時間保持して行った。このようにして，図５，図６に示すごとく，本例では，主にＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなる圧電層１１と，Ａｇ／Ｐｄよりなる内部電極層２とを交互に積層した積層型圧電体素子１を得た。また，本例では，後述する図７〜図１１に示すごとく，積層型圧電体素子１の積層方向両端面に，保護層１６としてのＰＺＴよりなる層を接合した。
【００３５】
次に，本例では，図７，図８に示すごとく，積層型圧電体素子１の２箇所の側面１０１，１０２に側面電極５１，５２を配設する側面電極配設工程を行った。本例では，同図に示すごとく，第１の側面１０１と第２の側面１０２において，それぞれ積層方向に沿って交互に絶縁材料６１と導電材料６２を上記溝部４に交互に充填し，さらにその第１の側面１０１及び第２の側面１０２に導電材料６２を配置して，この導電材料を介してそれぞれ側面電極５１，５２を配設した。本例では上記導電材料６２としては，銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）よりなる導電性接着剤を用い，上記絶縁材料６１としては，シリコン樹脂を用いた。
【００３６】
さらに，本例では，図９〜図１１に示すごとく，側面電極５１，５２の一部も含めて積層型圧電体素子１の側面全体を絶縁性樹脂６５により覆う樹脂コーティング工程を行った。これにより，図１１に示すごとく，側面電極５１，５２を設けていない側面１０３，１０４に内部電極層２が露出していても，これを上記絶縁性樹脂６５によって覆うことができるので，優れた絶縁性を得ることができる。また，図１１に示すごとく，上記溝部４の存在によって，この溝部４に進入した絶縁樹脂材料６５がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，得られる積層型圧電体素子１の耐久性を向上させることができる。
【００３７】
また，本例においては，積層型圧電体素子１の側面に溝部４を多数設けるに当たっては，上記構造のユニット体３を形成し，これらを積層するだけでよい。そして，従来のようなカットソーによる切削加工などの溝部を形成する特別の加工作業を行う必要が一切ない。そのため，上記溝部４を非常に容易に形成することができると共に，溝部４を形成する際に積層型圧電体素子１に対してダメージを与えることがない。
【００３８】
実施例２
本例は，図１２〜図１５に示すごとく，積層型圧電体素子１の溝部４において露出する内部電極層２の形態を，交互に変化させた例である。
即ち，本例では，ユニット体形成工程において，図１２に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０上に上記電極材料層２０が直接接触するように上記狭幅積層部３０を形成した。また，電極材料層２０には，その外周部の一部（一辺部２０１）が上記ユニット体３を構成するベース用グリーンシート１１０の外周端面１１１と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部２２を形成した。
【００３９】
積層体形成工程では，図１３に示すごとく，上記取り出し電極部２２が左右交互になるようにユニット体３を積層して，積層体１００を得た。
その後，実施例１と同様に焼成工程を施すことにより，図１４に示すごとく，圧電層１１と内部電極層２とが交互に積層された積層型圧電体素子１が得られた。
【００４０】
また，本例においては，実施例１と同様に側面電極配設工程を行った。
これにより，図１５に示すごとく，溝部４に充填した導電材料６２は，上記取り出し電極部２２との接触面積が実施例１の場合よりも増加し，電気的接続状態を向上させることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
実施例３
本例は，図１６に示すごとく，上記ユニット体形成工程では，１枚の広幅シート状のベース用グリーンシート１１０上に複数の狭幅積層部３０を互いに隙間を空けて配設し，該隙間においてベース用グリーンシート１１０を切断分離することによりユニット体３を形成した例である。
【００４２】
即ち，同図に示すごとく，１枚の広幅シート状のベース用グリーンシート１１０上に，実施例１と同様な印刷方法によって，圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０を配設し，狭幅積層部３０を複数形成する。
その後，切断線（破線Ｃ）に沿ってベース用グリーンシート１１０を切断分離することによって，１枚のベース用グリーンシート１１０から複数のユニット体３（図２）を得ることができる。
この場合には，ユニット体３の作製をより効率よく行うことができる。その他は実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
実施例４
本例は，図１７に示すごとく，帯状のベース用グリーンシート１１０上に多数の狭幅積層部３０を設けておき，これを順次打ち抜いて切断分離することによってユニット体３を形成すると同時に，順次積み重ねて積層体を形成していく手法を採用した例である。
【００４４】
即ち，まず，帯状のベース用グリーンシート１１０を実施例１と同様の方法により作製する。次いで，その上面に多数の狭幅積層部３０を印刷形成する。次いで，図１７に示すごとく，打ち抜き装置８によってユニット体３の打ち抜き形成及び積層を実施する。
【００４５】
打ち抜き装置８は，同図に示すごとく，少なくとも，ベース用グリーンシート１１０を支持するクッション部８０と，これに設けられた貫通穴８１を介して上昇可能に配設されたパンチ８２と，パンチ８２に対向するダイ穴８３０を有する上ダイ８３とを有している。上ダイ８３のダイ穴８３０には，吸着加重ホルダー８４が昇降可能に配設されている。この吸着加重ホルダー８４は，打ち抜いたユニット体３を吸引力により吸着する機能と，積層された複数のユニット体３に対して適度な加重を加える機能とを有しており，打ち抜き数に応じて昇降するように構成されている。
【００４６】
そして，このような打ち抜き装置８を用いて，ベース用グリーンシート１１０を前進させる度にパンチ８２を上昇させることにより，ユニット体３の打ち抜き形成及び積層を行うことができる。
本例の場合には，上記打ち抜き装置８を用いた連続打ち抜きによってユニット体形成工程と積層工程とを同時に進行させることができるので，さらに製造効率を高めることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
実施例５
本例は，図１８〜図２０に示すごとく，積層型圧電体素子１の溝部４において露出する内部電極層２の形態を，実施例１と異なる形態に変化させた例である。
即ち，本例では，ユニット体形成工程において，図１８に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０上に上記電極材料層２０を印刷形成し，さらにその上に別途作製してグリーンシートよりなる圧電材料狭幅層１１５を配設した。本例では，この圧電材料狭幅層１１５の面積を上記電極材料層２０よりも小さくした。これにより，得られたユニット体３は，同図に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０の外周端から電極材料層２０の外周端全周が内方に後退し，さらに，その電極材料層２０の外周端から圧電材料狭幅層１１５の外周端全周が内方に後退した形状となる。
【００４８】
次に，図１９に示すごとく，このユニット体３を積層して積層体１００とすることにより，各溝部４において電極材料層２０の端部がステップ状に存在してなるステップ部２３を有する構造が得られる。
そして，その後実施例１と同様に焼成工程を行った後，側面電極５１，５２を配設することにより，図２０に示すごとき積層型圧電体素子１が得られる。
【００４９】
この場合には，ステップ部２３を有する内部電極層２が得られ，これに導電材料６２を介して側面電極５１，５２が接続されるので，実施例１の場合よりも接触面積が増えて電気的接続構造がより安定化する。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
実施例６
本例は，図２１，図２２に示すごとく，ユニット体３を，最上層に電極材料層２０を設けた形態とした例である。具体的には，図２１に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０上に，別途作製してグリーンシートよりなる圧電材料狭幅層１１５を配設し，さらにその上に電極材料層２０を印刷形成した。また，本例では，圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０の面積は略同じにした。
その他は，実施例１と同様にした。この場合にも，実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
実施例７
本例は，図２３〜図２６に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０，圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０の形状を樽形にした例である。
即ち，図２３に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０としては，樽形形状に打ち抜いたものを用い，その上に若干面積の小さい樽形形状の圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０を印刷形成して狭幅積層部３０を形成した。そして，図２４，図２５に示すごとく，得られたユニット体３を積層した後に焼成工程を施すことによって，図２６に示すごとく，断面形状が樽形の積層型圧電体素子１が得られる。
【００５２】
なお，本例の場合にも，帯状又は広幅シート状のベース用グリーンシート上に複数の樽形の狭幅積層部を形成して，その後打ち抜いてユニット体３を得る方法をとることもできる。
本例の場合にも，実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
実施例８
本例は，図２７，図２８に示すごとく，実施例７と同様に樽形のユニット体３を形成したが，さらに工夫を加えて，電極材料層２０に取り出し電極部２２を設けた例である。
即ち，本例では，図２７に示すごとく，樽形のベース用グリーンシート１１０上に電極材料層２０を直接形成した。また，電極材料層２０には，その外周部の一部がベース用グリーンシート１１０の外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部２２を設けた。そして，電極材料層２０の上には，樽形の圧電材料狭幅層１１５を印刷形成した。これにより，取り出し電極部２２を有するユニット体３が得られる。
【００５４】
次に，積層体形成工程では，上記取り出し電極部２２が交互に反転するようにユニット体３を積み上げる。これにより，前述した図１３に示すごとき積層体１００が得られる。その後，焼成工程等を施すことにより，前述した図１４，図１５に示すごとき積層型圧電体素子１が得られる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２】実施例１における，ユニット体を示す斜視図。
【図３】実施例１における，積層体を形成する方法を示す説明図。
【図４】実施例１における，積層体を側面から見た説明図。
【図５】実施例１における，積層型圧電体素子の斜視図。
【図６】実施例１における，図５のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図７】実施例１における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す斜視図。
【図８】実施例１における，図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】実施例１における，積層型圧電体素子の側面全体を絶縁樹脂材料によりコーティングした状態を示す説明図。
【図１０】実施例１における，図９のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１１】実施例１における，図９のＤ−Ｄ線矢視断面図。
【図１２】実施例２における，ユニット体を示す斜視図。
【図１３】実施例２における，積層体を側面から見た説明図。
【図１４】実施例２における，積層型圧電体素子の断面を示す説明図。
【図１５】実施例２における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す断面図。
【図１６】実施例３における，広幅シート状のベース用グリーンシート上に複数の狭幅積層部を配設した状態を示す説明図。
【図１７】実施例４における，打ち抜き装置の構成を示す説明図。
【図１８】実施例５における，ユニット体を示す斜視図。
【図１９】実施例５における，積層体を側面から見た説明図。
【図２０】実施例５における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す断面図。
【図２１】実施例６における，ユニット体を示す斜視図。
【図２２】実施例６における，積層体を側面から見た説明図。
【図２３】実施例７における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２４】実施例７における，ユニット体を示す斜視図。
【図２５】実施例７における，積層体を形成する方法を示す説明図。
【図２６】実施例７における，積層型圧電体素子の斜視図。
【図２７】実施例８における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２８】実施例８における，ユニット体を示す斜視図。
【符号の説明】
１．．．積層型圧電体素子，
１００．．．積層体，
１１．．．圧電層，
１１０．．．ベース用グリーンシート，
１１５．．．圧電材料狭幅層，
２．．．内部電極層，
２０．．．電極材料層，
２２．．．取り出し電極部，
３．．．ユニット体，
３０．．．狭幅積層部，
４．．．溝部，
５１，５２．．．側面電極，
６１．．．絶縁材料，
６２．．．導電材料，
６５．．．絶縁性樹脂，
８．．．打ち抜き装置，
【技術分野】
本発明は，圧電層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年，自動車の燃費向上及び排出ガスの面から，より精度よく燃料噴射を制御することができるインジェクタの開発が求められている。かかる精度の高いインジェクタとしては，積層型圧電体素子をアクチュエータとして用いることが提案されている。しかしながら，現在のところ，上記インジェクタのアクチュエータに適用可能な耐久性に優れた積層型圧電体素子は未だに実用化されていない。
【０００３】
積層型圧電体素子は，例えば，厚み１００μｍ程度のグリーンシートに内部電極層５μｍを印刷形成し，このグリーンシートを例えば数百層積層した後に，加圧成形，乾燥，焼成，機械加工等を加えて積層体とし，この積層体の側面に側面電極を接合して作製することができる。
【０００４】
ここで，積層型圧電体素子の耐久性を向上させるには，マイグレーションなどの発生を防止すべく，積層体の側面に露出する内部電極層を確実に絶縁することが必要である。
特許文献１には，積層体の側面に露出した内部電極を絶縁コーティングして銀のマイグレーションを防止する方法が示されている，しかし樹脂が剥がれてしまえば，水分等が進入し，銀のマイグレーションが発生すると共に，絶縁不良が発生するという問題が生じている。
【０００５】
また，積層体の外周側面に露出した内部電極層を絶縁する方法として，特許文献２には，溝を加工して樹脂を充填し樹脂絶縁する方法が提案されている。しかしながら，同文献に示されているようなカットソーにより深さ５００μｍ高さ（幅）が５０μｍの溝を加工するのは，多量生産においては実現性が低い。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１６０４５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４４５１４号公報
【０００７】
【解決しようとする課題】
例えば特許文献２にあるように，積層体の側面に溝を設けた場合には，その溝に充填された絶縁樹脂がアンカー効果によって安定的に維持され，耐久性の向上が望める。
しかしながら，上記のごとくカットソーによって溝を加工するのは，作業効率の点からも工業的には困難であり，また，加工時に積層体にダメージを与えて品質上の問題を引き起こすおそれもある。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，積層体の側面に容易にかつダメージに与えることなく溝部を形成することができる積層型圧電体素子の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程と，
上記積層体の側面に側面電極を配設する側面電極配設工程とを有し，
上記ユニット体形成工程では，上記ベース用グリーンシート上に上記電極材料層が直接接触するように上記狭幅積層部を形成し，かつ，上記電極材料層には，その外周部の一部が上記ユニット体を構成する上記ベース用グリーンシートの外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部を形成し，
上記側面電極配設工程では，上記側面電極用の導電材料を上記溝部にも充填させ，上記内部電極層の積層方向側の表面と積層体側面側の端面の両方に接触させることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項１）。
第２の発明は，圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程とを有し，
上記狭幅積層部を形成する際には，少なくともその最上層を印刷により形成すると共に，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後上記ユニット体を積層する際には上記最上層を接着層として用いることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項２）。
【００１０】
本発明においては，少なくとも，上記グリーンシート作製工程を行った後，上記ユニット体形成工程を実施する。このユニット体形成工程においては，上記ベース用グリーンシート上に上記狭幅積層部を配設してなるユニット体を形成する。ここで上記狭幅積層部は，上記のごとく，ベース用グリーンシートよりも面積が小さい圧電材料狭幅層及び電極材料層を積層して構成してあるので，上記狭幅積層部の側面の少なくとも一部は，上記ベース用グリーンシートの外周端面から内方へ後退した状態でベース用グリーンシート上に配設される。
【００１１】
そのため，上記積層体形成工程において上記ユニット体を複数積層して得られた積層体は，その側面に，上記ベース用グリーンシートの外周端部から内方へ後退している上記狭幅積層部の側面を底部とした溝部を多数有する構造となる。
そして，多数の溝部を有する積層体の構造は，その後の焼成工程を行うことによってもそのまま維持され，かつ，上記ベース用グリーンシートと圧電材料狭幅層とは，互いに一体化された層となって上記圧電層となり，また，これらに挟持された電極材料層は上記内部電極層となる。したがって，得られる焼成済みの積層型圧電体素子は，上記内部電極層を有する部分が上記狭幅積層部から構成されてその外周部に上記溝部を有する構造となる。
【００１２】
それ故，上記積層型圧電体素子における上記内部電極層の絶縁性を確保するために，絶縁樹脂材料によるコーティングなどを行う場合には，上記溝部に進入した絶縁樹脂材料がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，得られる積層型圧電体素子の耐久性を向上させることができる。
【００１３】
また，上記積層型圧電体素子の側面に上記溝部を多数設けるに当たっては，上記のごとく，特定の構造のユニット体を形成し，これらを積層するだけでよい。そして，従来のようなカットソーによる切削加工などの溝部を形成する特別の加工作業を行う必要が一切ない。そのため，上記溝部を非常に容易に形成することができると共に，溝部を形成する際に積層型圧電体素子（積層体）に対してダメージを与えることがない。
【００１４】
このように，本発明によれば，積層体の側面に容易にかつダメージに与えることなく溝部を形成することができる積層型圧電体素子の製造方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記ユニット体形成工程における上記狭幅積層部の構成としては，ベース用グリーンシート上に直接電極材料層が配置され，その上に一層又は複数層の圧電材料狭幅層が積層された構成，ベース用グリーンシート上に直接圧電材料狭幅層が一層又は複数層積層され，その上に電極材料層が配置された構成，あるいは，複数層の圧電材料狭幅層の間に電極材料層が配置された構成のいずれをとることもできる。
【００１６】
また，上記ユニット体形成工程においては，上記ベース用グリーンシートを２枚１組として，その間に上記狭幅積層部を挟持した構成のユニット体を形成することもできる。
また，上記ユニット体としては，上記ベース用グリーンシートの全周にわたってその外周端より内方に上記狭幅積層部が後退するように設けることが好ましい。この場合には，積層型圧電体素子の全周にわたって環状に上記溝部を形成することができる。なお，上記狭幅積層部の外周端の一部が上記ベース用グリーンシート外周端の一部と面一になるよう設けることももちろん可能である。この場合には，その面一となった部分には上記溝部が形成されない。
【００１７】
また，上記積層型圧電体素子の圧電層としては，例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を適用することができる。
また，上記内部電極層としては，耐久性の面からＡｇ−Ｐｄ材料が好ましく，また，コストの面からはＣｕ又はその合金材料を用いることが好ましい。
【００１８】
また，本発明では，上記焼成工程後において，上記積層型圧電体素子の側面のうち２箇所，即ち第１の側面部と第２の側面部に側面電極を配設する側面電極配設工程を行うことが好ましい。この側面電極配設方法としては，様々な方法をとることができる。例えば，上記第１の側面と第２の側面において，それぞれ積層方向に沿って交互に絶縁材料と導電材料を上記溝部に充填し，さらにその第１の側面及び第２の側面に導電材料を配置して，この導電材料を介してそれぞれ側面電極を配設する方法がある。この場合には，上記溝部を設けてあっても，上記絶縁材料と導電材料を上記溝部に交互に充填することによって，上記側面電極と内部電極層との交互の電気的導通構造を容易に形成することができる。
【００１９】
また，上記側面電極の一部も含めて上記積層型圧電体素子の側面全体を絶縁性樹脂により覆う樹脂コーティング工程を行うことが好ましい。これによって，上記側面電極を設けていない側面に内部電極層が露出していても，これを上記絶縁性樹脂によって覆うことができるので，優れた絶縁性を得ることができる。そして，本発明では，特に，上記溝部の存在によって，この溝部に進入した絶縁樹脂材料がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，積層型圧電体素子の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
また，上記ユニット体形成工程では，１枚の上記ベース用グリーンシート上に複数の上記狭幅積層部を互いに隙間を空けて配設し，該隙間において上記ベース用グリーンシートを切断分離することにより上記ユニット体を形成することが好ましい（請求項３）。この場合には，上記ユニット体を多量に効率よく作製することができる。また，例えば，広幅シート状あるいは帯状のベース用グリーンシート上に多数の狭幅積層部を設けておき，これを順次打ち抜いて切断分離することによってユニット体を形成すると同時に，順次積み重ねる手法を採用することもできる。この場合には，上記ユニット体形成工程と積層体形成工程とを併行して進めることができ，製造工程の合理化を進めることができる。
【００２１】
また，上記圧電材料狭幅層と上記電極材料層とは，スラリー状又はペースト状の原料を用いて印刷により形成することが好ましい（請求項４）。この場合には，上記圧電材料狭幅層及び内部電極層の面積を精度よく制御することができると共に，それぞれの厚みは，印刷回数によって容易に制御することができる。
【００２２】
また，上記第２の発明では，上記狭幅積層部を形成する際には，少なくともその最上層を印刷により形成すると共に，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後上記ユニット体を積層する際には上記最上層を接着層として用いる。この場合には，上記ユニット体を積層するだけで上記狭幅積層部の最上層の粘着性によって複数のユニット体が一体化し，容易に上記積層体を形成することができる。
【００２３】
また，この場合には，上述したような，広幅シート状あるいは帯状のベース用グリーンシート上に多数の狭幅積層部を設けておき，これを順次打ち抜いてユニット体を形成すると同時に積み重ねる手法を用いた際に，ユニット体が順次接着されていくので非常に有効である。
【００２４】
また，上記第１の発明では，上記ユニット体形成工程では，上記ベース用グリーンシート上に上記電極材料層が直接接触するように上記狭幅積層部を形成し，かつ，上記電極材料層には，その外周部の一部が上記ユニット体を構成する上記ベース用グリーンシートの外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部を形成する。この場合には，上記取り出し電極部の存在によって，積層体の側面に配設される側面電極と内部電極層との電気的接続を比較的容易に行うことができる。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例に係る積層型圧電体素子の製造方法につき，図１〜図１１を用いて説明する。
本例で製造する積層型圧電体素子１は，図５，図６に示すごとく，圧電材料よりなる圧電層１１と，導電材料よりなる内部電極層２とを交互に積層してなる積層型圧電体素子である。
【００２６】
この積層型圧電体素子１を製造するに当たっては，図１〜図６に示すごとく，少なくとも，後述するグリーンシート作製工程と，ユニット体形成工程と，積層体形成工程と，焼成工程とを行う。
上記グリーンシート作製工程は，上記圧電層１１の一部となるベース用グリーンシート１１０（図１）を作製する工程である。
上記ユニット体形成工程は，図１，図２に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０よりも面積が小さく上記圧電層１１の一部となる圧電材料狭幅層１１５と，上記ベース用グリーンシート１１０よりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層２０とを積層してなる狭幅積層部３０を有すると共に，該狭幅積層部３０を上記ベース用グリーンシート１１０上に配設してなるユニット体３を形成する工程である。
上記積層体形成工程は，図３，図４に示すごとく，上記ユニット体３を複数積層することにより，上記狭幅積層部３０の側面３５を底部とする溝部４を有する積層体１００を形成する工程である。
上記焼成工程は，積層体１００を焼成して積層型圧電体素子１とする工程である。
【００２７】
以下，これらをさらに詳説する。
本例では，上記圧電層１１としてＰＺＴを採用すべく，次のようにベース用グリーンシート作製工程を行った。
まず，圧電材料の主原料となる酸化鉛，酸化ジルコニウム，酸化チタン，酸化ニオブ，炭酸ストロンチウム等の粉末を所望の組成となるように秤量する。また，鉛の蒸発を考慮して，上記混合比組成の化学量論比よりも１〜２％リッチになるように調合する。これを混合機にて乾式混合し，その後８００〜９５０℃で仮焼する。
【００２８】
次いで，仮焼粉に純水，分散剤を加えてスラリーとし，パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥，粉脱脂した後，溶剤，バインダー，可塑剤，分散剤等を加えてボールミルにより混合する。その後，このスラリーを真空装置内で攪拌機により攪拌しながら真空脱泡，粘度調整をする。
【００２９】
次いで，上記スラリーをドクターブレード装置により一定厚みのグリーンシートに成形する。
回収したグリーンシートはプレス機で打ち抜くか，切断機により切断し，四角形成形してベース用グリーンシート１１０とした。なお，ベース用グリーンシートは，得ようとする積層型圧電体素子の形状に応じて，円形，楕円形，樽型などに成形することも可能であり，また，後述するごとく，帯状又は広幅シート状にしておいて，後から切断分離して所望形状に成形することもできる。
【００３０】
次に，本例では，図１に示すごとく，上記の四角形状のベース用グリーンシート１１０の表面に，これよりも面積の狭い圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０とを，スクリーン印刷により配設した。
上記圧電材料狭幅層１１５用の材料としては，上記ベース用グリーンシート１１０の材料と同様のスラリーを用いた。また，上記電極材料層２０用の材料としては，銀／パラジウム＝７／３の比率からなる銀およびパラジウムのペースト（以下，Ａｇ／Ｐｄペーストという）を用いた。なお，電極材料層２０としては，Ｃｕを主体とする材料に変更することも可能である。
【００３１】
そして，本例では，同図に示すごとく，１枚のベース用グリーンシート１１０上に，１枚の圧電材料狭幅層１１５をスクリーン印刷により配設した後，乾燥後，その上層に１枚の電極材料層２０をスクリーン印刷により配設した。さらに，その乾燥後，１枚の電極材料層２０をスクリーン印刷により配設し，その乾燥後，さらに１枚の電極材料層２０をその上に印刷した。なお，その最上層の圧電材料狭幅層１１５は，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後ユニット体３を積層する際の接着層として用いた。
【００３２】
このようにして，図２に示すごとく，１枚のベース用グリーンシート１１０上に上記圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０を積層することによって，狭幅積層部３０が形成される。これにより，狭幅積層部３０をベース用グリーンシート３上に配設してなるユニット体３が形成される。本例では，同図に示すごとく，狭幅積層部３０の外周端全周を，ベース用グリーンシート１１０の外周端から内方へ後退させた状態でユニット体３を構成した，
【００３３】
次に，図３に示すごとく，得られた複数のユニット体３を積層し，さらにその最上層に，別途準備した１枚のベース用グリーンシート１１０を積層する積層体形成工程を行う。これにより，図４に示すごとく，上記狭幅積層部３０の側面３５を底部とする溝部４を多数有する積層体１００が形成される。また，本例では，上記のごとく，各ユニット体３が，ベース用グリーンシート１１０上にある狭幅積層部３０の外周端全周がベース用グリーンシート１１０の外周端から後退した状態となっているので，上記積層体１００においては，溝部４はその全周にわたって形成される。
【００３４】
次に，上記積層体１００を脱脂処理した後に，焼成する焼成工程を行った。脱脂処理は，積層体１００を電気炉により４００〜７００℃の温度に所定時間保持することにより行った。また，焼成処理は，積層体１００を９００〜１２００℃の温度に所定時間保持して行った。このようにして，図５，図６に示すごとく，本例では，主にＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなる圧電層１１と，Ａｇ／Ｐｄよりなる内部電極層２とを交互に積層した積層型圧電体素子１を得た。また，本例では，後述する図７〜図１１に示すごとく，積層型圧電体素子１の積層方向両端面に，保護層１６としてのＰＺＴよりなる層を接合した。
【００３５】
次に，本例では，図７，図８に示すごとく，積層型圧電体素子１の２箇所の側面１０１，１０２に側面電極５１，５２を配設する側面電極配設工程を行った。本例では，同図に示すごとく，第１の側面１０１と第２の側面１０２において，それぞれ積層方向に沿って交互に絶縁材料６１と導電材料６２を上記溝部４に交互に充填し，さらにその第１の側面１０１及び第２の側面１０２に導電材料６２を配置して，この導電材料を介してそれぞれ側面電極５１，５２を配設した。本例では上記導電材料６２としては，銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）よりなる導電性接着剤を用い，上記絶縁材料６１としては，シリコン樹脂を用いた。
【００３６】
さらに，本例では，図９〜図１１に示すごとく，側面電極５１，５２の一部も含めて積層型圧電体素子１の側面全体を絶縁性樹脂６５により覆う樹脂コーティング工程を行った。これにより，図１１に示すごとく，側面電極５１，５２を設けていない側面１０３，１０４に内部電極層２が露出していても，これを上記絶縁性樹脂６５によって覆うことができるので，優れた絶縁性を得ることができる。また，図１１に示すごとく，上記溝部４の存在によって，この溝部４に進入した絶縁樹脂材料６５がいわゆるアンカー効果を発揮して，そのコーティング状態を従来よりも安定化させることができる。そして，これにより，得られる積層型圧電体素子１の耐久性を向上させることができる。
【００３７】
また，本例においては，積層型圧電体素子１の側面に溝部４を多数設けるに当たっては，上記構造のユニット体３を形成し，これらを積層するだけでよい。そして，従来のようなカットソーによる切削加工などの溝部を形成する特別の加工作業を行う必要が一切ない。そのため，上記溝部４を非常に容易に形成することができると共に，溝部４を形成する際に積層型圧電体素子１に対してダメージを与えることがない。
【００３８】
実施例２
本例は，図１２〜図１５に示すごとく，積層型圧電体素子１の溝部４において露出する内部電極層２の形態を，交互に変化させた例である。
即ち，本例では，ユニット体形成工程において，図１２に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０上に上記電極材料層２０が直接接触するように上記狭幅積層部３０を形成した。また，電極材料層２０には，その外周部の一部（一辺部２０１）が上記ユニット体３を構成するベース用グリーンシート１１０の外周端面１１１と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部２２を形成した。
【００３９】
積層体形成工程では，図１３に示すごとく，上記取り出し電極部２２が左右交互になるようにユニット体３を積層して，積層体１００を得た。
その後，実施例１と同様に焼成工程を施すことにより，図１４に示すごとく，圧電層１１と内部電極層２とが交互に積層された積層型圧電体素子１が得られた。
【００４０】
また，本例においては，実施例１と同様に側面電極配設工程を行った。
これにより，図１５に示すごとく，溝部４に充填した導電材料６２は，上記取り出し電極部２２との接触面積が実施例１の場合よりも増加し，電気的接続状態を向上させることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
実施例３
本例は，図１６に示すごとく，上記ユニット体形成工程では，１枚の広幅シート状のベース用グリーンシート１１０上に複数の狭幅積層部３０を互いに隙間を空けて配設し，該隙間においてベース用グリーンシート１１０を切断分離することによりユニット体３を形成した例である。
【００４２】
即ち，同図に示すごとく，１枚の広幅シート状のベース用グリーンシート１１０上に，実施例１と同様な印刷方法によって，圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０を配設し，狭幅積層部３０を複数形成する。
その後，切断線（破線Ｃ）に沿ってベース用グリーンシート１１０を切断分離することによって，１枚のベース用グリーンシート１１０から複数のユニット体３（図２）を得ることができる。
この場合には，ユニット体３の作製をより効率よく行うことができる。その他は実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
実施例４
本例は，図１７に示すごとく，帯状のベース用グリーンシート１１０上に多数の狭幅積層部３０を設けておき，これを順次打ち抜いて切断分離することによってユニット体３を形成すると同時に，順次積み重ねて積層体を形成していく手法を採用した例である。
【００４４】
即ち，まず，帯状のベース用グリーンシート１１０を実施例１と同様の方法により作製する。次いで，その上面に多数の狭幅積層部３０を印刷形成する。次いで，図１７に示すごとく，打ち抜き装置８によってユニット体３の打ち抜き形成及び積層を実施する。
【００４５】
打ち抜き装置８は，同図に示すごとく，少なくとも，ベース用グリーンシート１１０を支持するクッション部８０と，これに設けられた貫通穴８１を介して上昇可能に配設されたパンチ８２と，パンチ８２に対向するダイ穴８３０を有する上ダイ８３とを有している。上ダイ８３のダイ穴８３０には，吸着加重ホルダー８４が昇降可能に配設されている。この吸着加重ホルダー８４は，打ち抜いたユニット体３を吸引力により吸着する機能と，積層された複数のユニット体３に対して適度な加重を加える機能とを有しており，打ち抜き数に応じて昇降するように構成されている。
【００４６】
そして，このような打ち抜き装置８を用いて，ベース用グリーンシート１１０を前進させる度にパンチ８２を上昇させることにより，ユニット体３の打ち抜き形成及び積層を行うことができる。
本例の場合には，上記打ち抜き装置８を用いた連続打ち抜きによってユニット体形成工程と積層工程とを同時に進行させることができるので，さらに製造効率を高めることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
実施例５
本例は，図１８〜図２０に示すごとく，積層型圧電体素子１の溝部４において露出する内部電極層２の形態を，実施例１と異なる形態に変化させた例である。
即ち，本例では，ユニット体形成工程において，図１８に示すごとく，上記ベース用グリーンシート１１０上に上記電極材料層２０を印刷形成し，さらにその上に別途作製してグリーンシートよりなる圧電材料狭幅層１１５を配設した。本例では，この圧電材料狭幅層１１５の面積を上記電極材料層２０よりも小さくした。これにより，得られたユニット体３は，同図に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０の外周端から電極材料層２０の外周端全周が内方に後退し，さらに，その電極材料層２０の外周端から圧電材料狭幅層１１５の外周端全周が内方に後退した形状となる。
【００４８】
次に，図１９に示すごとく，このユニット体３を積層して積層体１００とすることにより，各溝部４において電極材料層２０の端部がステップ状に存在してなるステップ部２３を有する構造が得られる。
そして，その後実施例１と同様に焼成工程を行った後，側面電極５１，５２を配設することにより，図２０に示すごとき積層型圧電体素子１が得られる。
【００４９】
この場合には，ステップ部２３を有する内部電極層２が得られ，これに導電材料６２を介して側面電極５１，５２が接続されるので，実施例１の場合よりも接触面積が増えて電気的接続構造がより安定化する。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
実施例６
本例は，図２１，図２２に示すごとく，ユニット体３を，最上層に電極材料層２０を設けた形態とした例である。具体的には，図２１に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０上に，別途作製してグリーンシートよりなる圧電材料狭幅層１１５を配設し，さらにその上に電極材料層２０を印刷形成した。また，本例では，圧電材料狭幅層１１５と電極材料層２０の面積は略同じにした。
その他は，実施例１と同様にした。この場合にも，実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
実施例７
本例は，図２３〜図２６に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０，圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０の形状を樽形にした例である。
即ち，図２３に示すごとく，ベース用グリーンシート１１０としては，樽形形状に打ち抜いたものを用い，その上に若干面積の小さい樽形形状の圧電材料狭幅層１１５及び電極材料層２０を印刷形成して狭幅積層部３０を形成した。そして，図２４，図２５に示すごとく，得られたユニット体３を積層した後に焼成工程を施すことによって，図２６に示すごとく，断面形状が樽形の積層型圧電体素子１が得られる。
【００５２】
なお，本例の場合にも，帯状又は広幅シート状のベース用グリーンシート上に複数の樽形の狭幅積層部を形成して，その後打ち抜いてユニット体３を得る方法をとることもできる。
本例の場合にも，実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
実施例８
本例は，図２７，図２８に示すごとく，実施例７と同様に樽形のユニット体３を形成したが，さらに工夫を加えて，電極材料層２０に取り出し電極部２２を設けた例である。
即ち，本例では，図２７に示すごとく，樽形のベース用グリーンシート１１０上に電極材料層２０を直接形成した。また，電極材料層２０には，その外周部の一部がベース用グリーンシート１１０の外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部２２を設けた。そして，電極材料層２０の上には，樽形の圧電材料狭幅層１１５を印刷形成した。これにより，取り出し電極部２２を有するユニット体３が得られる。
【００５４】
次に，積層体形成工程では，上記取り出し電極部２２が交互に反転するようにユニット体３を積み上げる。これにより，前述した図１３に示すごとき積層体１００が得られる。その後，焼成工程等を施すことにより，前述した図１４，図１５に示すごとき積層型圧電体素子１が得られる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２】実施例１における，ユニット体を示す斜視図。
【図３】実施例１における，積層体を形成する方法を示す説明図。
【図４】実施例１における，積層体を側面から見た説明図。
【図５】実施例１における，積層型圧電体素子の斜視図。
【図６】実施例１における，図５のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図７】実施例１における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す斜視図。
【図８】実施例１における，図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】実施例１における，積層型圧電体素子の側面全体を絶縁樹脂材料によりコーティングした状態を示す説明図。
【図１０】実施例１における，図９のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図１１】実施例１における，図９のＤ−Ｄ線矢視断面図。
【図１２】実施例２における，ユニット体を示す斜視図。
【図１３】実施例２における，積層体を側面から見た説明図。
【図１４】実施例２における，積層型圧電体素子の断面を示す説明図。
【図１５】実施例２における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す断面図。
【図１６】実施例３における，広幅シート状のベース用グリーンシート上に複数の狭幅積層部を配設した状態を示す説明図。
【図１７】実施例４における，打ち抜き装置の構成を示す説明図。
【図１８】実施例５における，ユニット体を示す斜視図。
【図１９】実施例５における，積層体を側面から見た説明図。
【図２０】実施例５における，積層型圧電体素子の側面に側面電極を配設した状態を示す断面図。
【図２１】実施例６における，ユニット体を示す斜視図。
【図２２】実施例６における，積層体を側面から見た説明図。
【図２３】実施例７における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２４】実施例７における，ユニット体を示す斜視図。
【図２５】実施例７における，積層体を形成する方法を示す説明図。
【図２６】実施例７における，積層型圧電体素子の斜視図。
【図２７】実施例８における，ユニット体の構成を示す展開説明図。
【図２８】実施例８における，ユニット体を示す斜視図。
【符号の説明】
１．．．積層型圧電体素子，
１００．．．積層体，
１１．．．圧電層，
１１０．．．ベース用グリーンシート，
１１５．．．圧電材料狭幅層，
２．．．内部電極層，
２０．．．電極材料層，
２２．．．取り出し電極部，
３．．．ユニット体，
３０．．．狭幅積層部，
４．．．溝部，
５１，５２．．．側面電極，
６１．．．絶縁材料，
６２．．．導電材料，
６５．．．絶縁性樹脂，
８．．．打ち抜き装置，
Claims (4)
- 圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程と，
上記積層体の側面に側面電極を配設する側面電極配設工程とを有し，
上記ユニット体形成工程では，上記ベース用グリーンシート上に上記電極材料層が直接接触するように上記狭幅積層部を形成し，かつ，上記電極材料層には，その外周部の一部が上記ユニット体を構成する上記ベース用グリーンシートの外周端面と略面一になる位置まで広がった取り出し電極部を形成し，
上記側面電極配設工程では，上記側面電極用の導電材料を上記溝部にも充填させ，上記内部電極層の積層方向側の表面と積層体側面側の端面の両方に接触させることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。 - 圧電材料よりなる圧電層と，導電材料よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において，
上記圧電層の一部となるベース用グリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と，
上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記圧電層の一部となる圧電材料狭幅層と，上記ベース用グリーンシートよりも面積が小さく上記内部電極層となる電極材料層とを積層してなる狭幅積層部を有すると共に，該狭幅積層部を上記ベース用グリーンシート上に配設してなるユニット体を形成するユニット体形成工程と，
上記ユニット体を複数積層することにより，上記狭幅積層部の側面を底部とする溝部を有する積層体を形成する積層体形成工程と，
上記積層体を焼成する焼成工程とを有し，
上記狭幅積層部を形成する際には，少なくともその最上層を印刷により形成すると共に，乾燥させることなく粘着性を有する状態に維持しておき，その後上記ユニット体を積層する際には上記最上層を接着層として用いることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。 - 請求項１又は２において，上記ユニット体形成工程では，１枚の上記ベース用グリーンシート上に複数の上記狭幅積層部を互いに隙間を空けて配設し，該隙間において上記ベース用グリーンシートを切断分離することにより上記ユニット体を形成することを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項において，上記圧電材料狭幅層と上記電極材料層とは，スラリー状又はペースト状の原料を用いて印刷により形成することを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
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