JP5558936B2 - Method for manufacturing laminated element and laminated element - Google Patents
Method for manufacturing laminated element and laminated element Download PDFInfo
- Publication number
- JP5558936B2 JP5558936B2 JP2010147377A JP2010147377A JP5558936B2 JP 5558936 B2 JP5558936 B2 JP 5558936B2 JP 2010147377 A JP2010147377 A JP 2010147377A JP 2010147377 A JP2010147377 A JP 2010147377A JP 5558936 B2 JP5558936 B2 JP 5558936B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laminated
- resin
- dielectric
- layer
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 37
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 27
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 6
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 5
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007278 cyanoethylation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 1
- HWHWBMBTCNLBGY-UHFFFAOYSA-N [Pb].[Ni].[Nb] Chemical compound [Pb].[Ni].[Nb] HWHWBMBTCNLBGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N bismuth sodium Chemical compound [Na].[Bi] FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N potassium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [K+].[O-][Nb](=O)=O UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
本発明は、複数の誘電体層と複数の内部電極層とが交互に積層された積層体を備えた積層素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminated element including a laminated body in which a plurality of dielectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated.
積層セラミックスコンデンサ(MLCC)や積層型圧電素子は、複数のセラミックス層と複数の内部電極層とが交互に積層された積層体を備え、この積層体の側面に、積層体内の複数の内部電極層に導通された外部電極が形成された素子構成を有しており、素子全体にかかる電圧が同じ条件では、非積層型よりもセラミックス層にかかる電界強度が大きくなるため、非積層型に対して、同じ電圧条件ではより大きなコンデンサ容量や歪変位量が得られ、また、同じ特性条件ではより低電圧の駆動が可能となる。 A multilayer ceramic capacitor (MLCC) or a multilayer piezoelectric element includes a multilayer body in which a plurality of ceramic layers and a plurality of internal electrode layers are alternately stacked, and a plurality of internal electrode layers in the multilayer body are provided on a side surface of the multilayer body. Since the electric field strength applied to the ceramic layer is larger than that of the non-laminated type under the same voltage conditions applied to the entire element, Under the same voltage condition, a larger capacitor capacity and strain displacement can be obtained, and under the same characteristic condition, a lower voltage can be driven.
これらの積層素子が用いられる各種チップ部品、圧電部品やセンサ関連部品などの電子部品は、高集積化、高密度化、高信頼性化、そして高周波化が求められており、上記積層素子の製造においては、セラミックスグリーンシートと電極の積層同時焼成プロセスがキーテクノロジーの一つとして考えられている。 Electronic components such as various chip components, piezoelectric components, and sensor-related components that use these multilayer elements are required to have high integration, high density, high reliability, and high frequency. Is considered as one of the key technologies for the simultaneous firing process of ceramic green sheets and electrodes.
一般にセラミックスグリーンシートと電極の積層同時焼成プロセスは、バインダ中に分散されセラミックス粉をドクターブレード法等によりシート成型した後、樹脂や有機溶剤に電極材料を分散させたペースト状電極をグリーンシート上にスクリーン印刷法等によりパターン成膜して電極付誘電体シートを作製し、それを複数積層させ後、それぞれのバインダの除去、焼成を行うものである。 In general, the simultaneous firing process of ceramic green sheets and electrodes is performed by dispersing ceramic powder into a binder and molding the ceramic powder by the doctor blade method, etc., and then pasting the electrode material in resin or organic solvent on the green sheet. A dielectric film with an electrode is produced by forming a pattern by a screen printing method or the like, and a plurality of them are laminated, and then each binder is removed and fired.
上記のように、積層同時焼成プロセスでは、セラミックスと電極材料それぞれにバインダとの混合工程、シート成型工程、バインダ除去工程を有するため、工程が複雑である。また、積層時に、各層間の電極の位置合わせを行うが、後工程のプレス工程や側面電極の形成工程による位置ずれを考慮した高精度な位置合わせが必要であることから、信頼性の高い素子を歩留まり良く製造することが難しい。 As described above, the laminated co-firing process has a complicated process because the ceramic and the electrode material have a binder mixing step, a sheet molding step, and a binder removing step. In addition, the electrodes between each layer are aligned at the time of stacking, but high-reliability elements are required because high-accuracy alignment is required in consideration of misalignment due to the subsequent press process and side electrode formation process. It is difficult to manufacture with good yield.
積層シートを高精度に位置合わせする方法及び信頼性の高い積層同時焼成プロセスが種々検討されている。例えば、特許文献1には、セラミックス積層体を高精度に積層できるセラミックス積層体の製造方法として、積層時に、シート周縁部よりも中央部の圧力が高い状態で圧着させて製造する方法が開示されている。 Various methods for aligning laminated sheets with high accuracy and highly reliable co-fired processes have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a ceramic laminate that can be laminated with high accuracy by pressure bonding in the state where the pressure at the central portion is higher than the peripheral portion of the sheet during lamination. ing.
また、特許文献2には、積層型圧電素子において、内部電極の一方の側面を露出させて磁力を印加し、磁力により移動した積層体を不良品として除去した後に側面電極を形成する方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for forming a side electrode in a multilayer piezoelectric element by exposing one side surface of an internal electrode to apply a magnetic force and removing the stacked body moved by the magnetic force as a defective product. Has been.
特許文献1の方法では、位置合わせ精度は向上されるものの、圧着時の圧力制御など、その工程はむしろ複雑になっている。また、特許文献2の方法では、最終製品の信頼性は向上するものの、積層体を歩留まり良く製造することはできていない。 In the method of Patent Document 1, although the positioning accuracy is improved, the process such as pressure control at the time of pressure bonding is rather complicated. Further, according to the method of Patent Document 2, the reliability of the final product is improved, but the laminated body cannot be manufactured with a high yield.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易なプロセスにて高精度に位置合わせが可能な積層同時焼成プロセスによる積層素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、簡易なプロセスにて製造可能であり、高精度に電極の位置合わせがなされた積層素子を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer element by a multilayer co-firing process capable of positioning with high accuracy by a simple process.
Another object of the present invention is to provide a laminated element that can be manufactured by a simple process and in which electrodes are aligned with high accuracy.
本発明の積層素子の製造方法は、複数の誘電体層と複数の内部電極層とが交互に積層された積層体と、該積層体の側面に形成された一対の外部電極とを備え、前記複数の内部電極層が、前記一対の外部電極と交互に導通された積層素子の製造方法において、
金属電極シートの一方の面に誘電体層を成膜して電極付誘電体シートを形成する工程と、
2枚の該電極付誘電体シートを用いて、それぞれの該シートの前記誘電体層が内側になるように折り曲げられた状態で挟み合わされて、該2枚のシートが交互に重なり、且つ、各々の電極の一部が前記一対の外部電極となる積層体を形成する工程と、
該積層体を積層方向と略平行な方向に加圧して前記交互に重なった前記電極付誘電体シート同士を圧接する工程を有することを特徴とするものである。
The method for manufacturing a laminated element of the present invention includes a laminated body in which a plurality of dielectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated, and a pair of external electrodes formed on a side surface of the laminated body, In the method for manufacturing a laminated element in which a plurality of internal electrode layers are alternately conducted with the pair of external electrodes,
Forming a dielectric layer on one surface of the metal electrode sheet to form a dielectric sheet with electrodes;
Using the two dielectric sheets with electrodes, the dielectric layers of the respective sheets are sandwiched in a folded state so that they are inside, and the two sheets are alternately overlapped, and each Forming a laminate in which a part of the electrodes becomes the pair of external electrodes;
The laminated body is pressed in a direction substantially parallel to the laminating direction and has a step of pressure-contacting the alternately laminated dielectric sheets with electrodes.
本発明の積層素子の製造方法は、前記誘電体層が圧電体層である場合に好適に用いることができる。 The method for manufacturing a laminated element of the present invention can be suitably used when the dielectric layer is a piezoelectric layer.
また、前記誘電体層は、樹脂中にセラミックス粉体が分散されたコンポジット層であることが好ましい。かかる構成では、前記誘電体層を塗布法により成膜することができ、前記圧接する工程を、前記樹脂のガラス転位温度以上の温度下において実施することにより、密着性の良好な積層素子とすることができる。
前記樹脂としては、比誘電率が15以上の樹脂であることが好ましく、シアノエチル化プルランを主成分とする樹脂が好ましい。本明細書において、「主成分」は含量80質量%以上の成分と定義する。
The dielectric layer is preferably a composite layer in which ceramic powder is dispersed in a resin. In such a configuration, the dielectric layer can be formed by a coating method, and the pressure-contacting step is performed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the resin, whereby a laminated element with good adhesion is obtained. be able to.
The resin is preferably a resin having a relative dielectric constant of 15 or more, and a resin mainly composed of cyanoethylated pullulan. In the present specification, the “main component” is defined as a component having a content of 80% by mass or more.
本発明の積層素子は、複数の誘電体層と複数の内部電極層とが交互に積層された積層体と、該積層体の側面に形成された一対の外部電極とを備え、前記複数の内部電極層が、前記一対の外部電極と交互に導通された積層素子において、
前記一対の外部電極と、該各々の外部電極と導通された前記内部電極層とが連続した金属層からなることを特徴とするものである。
The multilayer element of the present invention includes a multilayer body in which a plurality of dielectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately stacked, and a pair of external electrodes formed on a side surface of the multilayer body, In the laminated element in which the electrode layer is alternately conducted with the pair of external electrodes,
The pair of external electrodes and the internal electrode layer connected to each external electrode are formed of a continuous metal layer.
本発明の積層素子において、前記連続した金属層が金属箔からなることが好ましい。また、前記連続した金属層が、アルミニウムを主成分とすることが好ましい。 In the laminated element of the present invention, the continuous metal layer is preferably made of a metal foil. Moreover, it is preferable that the said continuous metal layer has aluminum as a main component.
本発明の積層素子の製造方法では、電極層として金属シートを用い、その上に誘電体層を成膜した電極付誘電体シートを2枚用い、それぞれのシートの誘電体層が内側になるように折り曲げられた状態で2枚のシートを挟み合わせることにより、積層素子を製造する。かかる構成では、電極付誘電体シートを折り曲げられた状態で挟み合わせるだけの簡易な方法により、高精度且つ信頼性の高い積層同時焼成プロセスを実施できる上、その後工程である側面電極の形成工程を不要とすることができる。従って、本発明によれば、高精度に内部電極の位置合わせがされた側面電極つき積層素子を非常に簡単に製造することができる。 In the method for manufacturing a laminated element of the present invention, a metal sheet is used as an electrode layer, and two dielectric sheets with electrodes having a dielectric layer formed thereon are used, and the dielectric layers of each sheet are on the inside. A laminated element is manufactured by sandwiching two sheets in a state of being folded into two. In such a configuration, by a simple method of simply sandwiching the dielectric sheet with electrodes in a folded state, a highly accurate and reliable laminated co-firing process can be performed, and the side electrode forming step as a subsequent step is performed. It can be unnecessary. Therefore, according to the present invention, it is possible to very easily manufacture a laminated element with side electrodes in which internal electrodes are aligned with high accuracy.
「積層素子及びその製造方法」
図面に基づいて、本発明に係る実施形態の積層素子及び製造方法について説明する。図1A〜図1Fは、積層型圧電素子1(積層素子1)の第1の製造方法の製造工程を示す概略断面図であり、図2A〜図2Fは、積層型圧電素子1(積層素子1)の第2の製造方法の製造工程を示す概略断面図である。視認しやすくするために各部の縮尺は適宜変更して示してある。
"Laminated element and manufacturing method thereof"
A multilayer element and a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1F are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the first manufacturing method of the multilayer piezoelectric element 1 (multilayer element 1), and FIGS. 2A to 2F show the multilayer piezoelectric element 1 (multilayer element 1). It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the 2nd manufacturing method of). In order to facilitate visual recognition, the scale of each part is appropriately changed and shown.
図1F及び図2Fに示されるように、積層型圧電素子1は、複数の圧電体層22と複数の内部電極層21aとが交互に積層された積層体と、該積層体の側面に形成された一対の外部電極21bとを備えており、複数の内部電極21aと一対の外部電極21bとは、積層方向に隣り合う内部電極層21aが、対向する外部電極21b(図示左側面の外部電極21bと右側の外部電極21b)に交互に導通され、一対の各外部電極21bと、各々の該外部電極21bと導通された内部電極層21aとが連続した金属層11からなる構成としている。2層の金属層11は互いに絶縁されている。
As shown in FIGS. 1F and 2F, the multilayer piezoelectric element 1 is formed on a side surface of a multilayer body in which a plurality of
<第1の製造方法>
図1A〜図1Fに示されるように、積層型圧電素子1(積層素子1)は、金属電極シート11を用意し(図1A)、金属電極シート11の一方の面に圧電体層(誘電体層)12を成膜して電極付圧電体シート(電極付誘電体シート)10を形成する工程と(図1B)、2枚の電極付圧電体シート10を用いて、それぞれのシート10の圧電体層12が内側になるように折り曲げられた状態で挟み合わされて、2枚のシート10が交互に重なり、且つ、各々の電極シート11の一部が一対の外部電極21bとなる積層体を形成する工程と、積層体を積層方向に加圧して交互に重なった電極付圧電体シート11同士を圧接する工程を有している。
<First manufacturing method>
As shown in FIG. 1A to FIG. 1F, the laminated piezoelectric element 1 (laminated element 1) has a metal electrode sheet 11 (FIG. 1A), and a piezoelectric layer (dielectric material) on one surface of the
第1の製造方法においては、まず、2枚のシート10を略半分に折り曲げ(図1C)、折り曲げられたシート10の開口部を重ね合わせるようにして挟み合わせ(図1D)、積層体を形成した後積層方向に加圧して(図1E)、積層型圧電素子1を製造する。
In the first manufacturing method, first, two
まず、金属電極シート11を用意する(図1A)。
金属電極シート11の主成分としては、特に制限されず、Al,Pt,Pd,Au,Ag,Ni,Cu等の金属又はその合金が挙げられる。また、金属電極シート11の厚みは、折り曲げることによりクラックの混入や破断を生じない厚みであれば特に制限されない。金属は延性を有するので、その構成元素によって好適な厚みは異なるが、取り扱い性を考慮すると数μm〜100μm程度が好ましく、10μm以上の金属箔であることがより好ましいと考えられる。入手が容易であり、安価、且つ取り扱い性の点でAl箔が最も好ましい。
First, the
The main component of the
金属電極シート11が薄すぎて、圧電体層12の成膜時に取り扱い性が良くない場合は、金属電極シート11の圧電体層12の成膜面と反対側の面に、キャリアフィルムを貼り合わせることが好ましい。キャリアフィルムは、金属電極シート11の薄さを補強するものであり、折り曲げ工程の間に剥離されるものであることから、取り扱い性が良好となる剛性を有し、且つ、剥離性の容易であるものである必要がある。かかるキャリアフィルムとしては、膜厚数十μmの樹脂性フィルムに、UV照射により粘着性が低下して容易に剥離可能な粘着剤を備えたものが好ましく、例えば、市販のUVシート(古河電気工業社製UVシート:UC−110M−120)等が好ましい。
If the
次に、金属電極シート11上に、圧電体層12を成膜して電極付圧電体シート11を形成する(図1B)。
Next, the
圧電体層12の厚みは、後工程において折り曲げる際にクラックや破断を生じない厚みとする必要がある。かかる厚みの上限は、圧電体層12の材質によって異なるため、要求される圧電性能及びその材質に応じて適宜設計することが好ましい。
The thickness of the
圧電体層12の構成材料は特に制限なく、ペロブスカイト型酸化物、タングステンブロンズ型酸化物、及びビスマス層状酸化物等で、圧電性を示す任意の1種又は2種以上の酸化物を含む無機膜であってもよいし、かかる無機酸化物が樹脂バインダ中に分散されてなる膜であってもよいし、圧電性を有するポリマー膜であってもよい。
The constituent material of the
圧電性を示すペロブスカイト酸化物としては、チタン酸鉛,チタン酸ジルコン酸鉛(PZT),ジルコニウム酸鉛,チタン酸鉛ランタン,ジルコン酸チタン酸鉛ランタン,マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛,及びニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物や、チタン酸バリウム,ニオブ酸カリウム,及びチタン酸ビスマスナトリウム等の非鉛含有化合物が挙げられる。 Perovskite oxides exhibiting piezoelectricity include lead titanate, lead zirconate titanate (PZT), lead zirconate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate, lead zirconate titanate magnesium niobate, and nickel niobium Lead-containing compounds such as lead zirconate titanate, and non-lead-containing compounds such as barium titanate, potassium niobate, and bismuth sodium titanate.
圧電体層12の成膜方法は特に制限されず、圧電体層12の構成材料に応じて適宜選択することができる。圧電体層12が、無機膜である場合は、スパッタ法やPLD法、エアロゾルデポジション法や気相成長法でもよいし、ゾルゲル法等の液相法でもよい。圧電体層12が無機膜である場合は、可撓性の乏しい層となるため、折り曲げ工程において割れない厚みは比較的薄くなる(例えば0.1μm〜5μm)。しかしながら、無機膜である場合は、圧電性を有する酸化物の特性をそのまま活かすことができるので、比較的層厚は薄くても構わない。
The method for forming the
圧電体層12が、上記無機酸化物が樹脂バインダ中に分散されてなる圧電体層である態様では、無機酸化物は既に高温焼成されたセラミックス粉体が樹脂バインダ中に分散されていることが好ましい。かかる態様において、樹脂バインダとしては、特に制限されないが、本実施形態の積層素子の製造方法では、樹脂バインダの除去を行わなくてもよい構成としているので、比誘電率が15以上の高誘電樹脂である方が、高電圧印加が可能であり好ましい。
In an aspect in which the
比誘電率15以上の高誘電樹脂としては、セルロースやプルランなどの多糖類やポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレートなどの水酸基をシアノエチル化(好ましくはシアノエチル化率60%以上)したものを主成分とする樹脂が好ましい。かかるポリマーでは、シアノ基の大きな分極のために、比誘電率が極めて大きく、耐熱性が良好、無色透明、高誘電性、極性構造に基づき高密着性であり好ましい。 A high dielectric resin having a relative dielectric constant of 15 or more is mainly composed of polysaccharides such as cellulose and pullulan, and hydroxyl groups such as polyvinyl alcohol and polyhydroxyethyl methacrylate which are cyanoethylated (preferably cyanoethylation rate of 60% or more). Resins are preferred. Such a polymer is preferable because of the large polarization of the cyano group, having a very high relative dielectric constant, good heat resistance, colorless and transparent, high dielectric properties, and high adhesion based on a polar structure.
樹脂バインダを用いる態様では、後工程にて2つの電極付圧電体シート10同士を、積層方向に略平行方向に加圧して圧接するが、加圧圧接時に、樹脂バインダが柔らかい状態で圧接する方が、密着性が良好となるため好ましい。樹脂バインダを柔らかい状態で圧接するには、圧接時に加熱雰囲気下であることが好ましく、樹脂のガラス転移温度以上の温度下において圧接することが好ましい(ホットプレス)。上記したバインダのうち、シアノエチル化プルラン(例えば信越化学工業株式会社製シアノレジンCR−S(シアノエチル化率90%))は、ガラス転移温度が90℃付近であり、100℃程度の加温によりホットプレスが可能であることから、取り扱い性が容易であり特に好ましい。
In the embodiment using the resin binder, the two electrode-attached
また、樹脂バインダを用いる態様においても、圧電体層12の膜厚は、後工程の折り曲げによるクラックを生じない厚みとする必要があるが、バインダは可撓性に優れることから、むしろ、折り曲げ時に下地となっている金属電極シートが破れない厚みとすることを考慮し、要求される性能及び素子の大きさに応じて適宜設計すればよい。かかる圧電体層12の好適な厚みとしては、例えば5μm〜100μmが挙げられ、数十μmが好ましい。折り曲げによって圧電体層12にマイクロクラック等が生じても、上記したホットプレスを行う態様であれば、歪みが緩和されやすいためその影響は少ないと考えられる。
Also in the embodiment using the resin binder, the film thickness of the
樹脂バインダを用いる態様において、圧電体層12の成膜方法は特に制限されないが、塗布法で成膜することが好ましい。塗布法による成膜において、塗布液の調製法は特に制限されないが、樹脂バインダを、セラミックス粉体が良好に分散可能であり、且つ、成膜性が良好となる粘度となる濃度で溶媒に溶解させた後、セラミックス粉体を混練する方法が挙げられる。セラミックス粉体の混練方法は特に制限されないが、遠心分離機等を用いて混練することが可能である。
In the embodiment using the resin binder, the film formation method of the
次に、調製された塗布液を電極シート11上に塗布成膜し、その後乾燥させて溶媒を除去し、圧電体層12を得る。塗布液の塗布法は特に制限されないが、フィルムアプリケーター等の塗布機を用いた成膜方法が好ましい。
Next, the prepared coating solution is coated on the
上記のようにして電極付き圧電体シートを2枚作製する。
次に、各電極付圧電体シート10を、圧電体層12が内側になるようにして折り曲げ(図1C)、図1Dに示されるように折り曲げられた2枚の電極付き圧電体シート10を互いに挟み合わせて積層体を形成し、図1Eに示されるように、積層方向に略平行な方向(図示矢印の向き)に加圧して2枚の電極付圧電体シート10同士を圧接させて積層型圧電素子1を得る(図1F)。
Two piezoelectric sheets with electrodes are produced as described above.
Next, each electrode-attached
既に述べたように、圧電体層12として樹脂バインダを用いる態様では、加圧時、及び/又は圧接後に樹脂バインダのガラス転移温度以上の温度に加熱することが好ましい。樹脂バインダがガラス転移温度以上の温度となると、樹脂12同士の融着や、圧接された2つの電極付圧電体シート10同士の密着性が良好になるため好ましい。
As already described, in the embodiment using a resin binder as the
積層型圧電素子1では、図1Fに示されるように、折り曲げられた電極付圧電体シート10の折り山にあたる電極シート11の一部が側面電極21bを形成し、電極シート11の残りの部分が複数の内部電極21aを構成するものとなる。また、折り曲げられた状態で挟みあわされた圧電体層12が、複数の圧電体層22となる。
以上のようにして、積層型圧電素子1を製造することができる。
In the multilayer piezoelectric element 1, as shown in FIG. 1F, a part of the
The multilayer piezoelectric element 1 can be manufactured as described above.
本実施形態の積層型圧電素子1(積層素子1)の製造方法では、それぞれの電極付圧電体シート(電極付誘電体シート)10の圧電体層(誘電体層)12が内側になるように折り曲げられた状態で2枚のシート10を挟み合わせることにより、積層型圧電素子1を製造する。かかる構成では、電極付圧電体シート10を折り曲げられた状態で挟み合わせるだけの簡易な方法により、高精度且つ信頼性の高い積層同時焼成プロセスを実施できる上、その後工程である側面電極の形成工程を不要とすることができる。従って、本発明によれば、高精度に内部電極の位置合わせがされた側面電極つき積層型圧電素子1を非常に簡単に製造することができる。
In the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element 1 (multilayer element 1) of the present embodiment, the piezoelectric layers (dielectric layers) 12 of the respective piezoelectric sheets with electrodes (dielectric sheets with electrodes) 10 are on the inner side. The laminated piezoelectric element 1 is manufactured by sandwiching the two
<第2の製造方法>
積層型圧電素子1の第2の製造方法について、図2A〜図2Fを用いて説明するが、図2A及び図2Bに示される、電極付圧電体シート10の製造工程については第1の製造方法と同様であるので説明を省略する。
<Second production method>
The second manufacturing method of the multilayer piezoelectric element 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2F, but the manufacturing process of the piezoelectric sheet with
第1の製造方法では、2枚の電極付圧電体シート10を折り曲げてから互いに挟み合わせて積層体を形成したが、第2の製造方法では、図2Cに示されるように、まず、2枚の電極付圧電体シート10を、電極シート11と圧電体層12とが交互になるように重ね合わせてから、電極シート11が最上層及び最下層となるように折りたたむようにして積層体を形成する(図2D)。このように折りたたんでから第1の製造方法と同様に積層方向に略平行な方向(図示矢印の向き)に加圧して(図2E)2枚の電極付圧電体シート10同士を圧接させることにより、第1の製造方法と同様、折り曲げられた電極付圧電体シート10の折り山にあたる電極シート11の一部が側面電極21bを形成し、電極シート11の残りの部分が複数の内部電極21aを構成し、折り曲げられた状態で挟みあわされた圧電体層12が、複数の圧電体層22となる(図2F)。
In the first manufacturing method, the two piezoelectric sheet with
第2の製造方法において、積層体の形成工程が異なる以外は第1の製造方法と同様であるので、好ましい各構成要素の態様及び製造条件については第1の製造方法と同様であり、その効果も第1の製造方法と同様に得られる。 Since the second manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the formation process of the laminate is different, the aspect and manufacturing conditions of each preferable component are the same as those of the first manufacturing method, and the effects thereof. Is obtained in the same manner as in the first manufacturing method.
上記実施形態においては、積層素子が積層型圧電素子である場合について述べたが、誘電体層としては圧電体に限られるものではない。 In the above embodiment, the case where the multilayer element is a multilayer piezoelectric element has been described, but the dielectric layer is not limited to a piezoelectric body.
(設計変更)
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
(Design changes)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
(実施例1)
<電極シートの前処理>
厚さ10μmのアルミニウムシート(アルミ箔)を用意し、その裏面に厚さ90μmのUVシート(古河電気工業社製UVシート:UC−110M−120)をキャリアフィルムとして貼り合わせたものを2枚用意した。
Examples and comparative examples according to the present invention will be described.
Example 1
<Pretreatment of electrode sheet>
Prepare 10 sheets of aluminum sheet (aluminum foil) with a thickness of 10 μm, and two sheets with a 90 μm thickness of UV sheet (UV sheet manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd .: UC-110M-120) attached as a carrier film. did.
<塗布液の調製>
まず、信越化学工業株式会社製シアノレジンCR−Sを用意し、ジメチルホルムアミド(DMF)溶媒中に30wt.%の割合で混合し、半日かけて溶解させてバインダ溶液を調製した。次に、バインダ溶液中に、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)粉体を投入し、混合液を、遠心分離機を用いて、2000rpmの回転数にて20分間混練して塗布液を調製した。
<Preparation of coating solution>
First, cyanoresin CR-S manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was prepared, mixed in a dimethylformamide (DMF) solvent at a ratio of 30 wt.%, And dissolved for half a day to prepare a binder solution. Next, lead zirconate titanate (PZT) powder was put into the binder solution, and the mixed solution was kneaded at 2000 rpm for 20 minutes using a centrifuge to prepare a coating solution.
<圧電体層の成膜>
アプリケ-ターを用いて、用意した2枚のキャリアフィルム付き電極表面に塗布液を平均膜厚100μmとなるように塗布成膜し、その後自然乾燥させて平均膜厚40μmの圧電体層とした後、キャリアフィルムを、キャリアフィルム側からUV光(波長350〜360nm)を5分間照射することにより剥離して、電極付圧電体シート2枚を得た。
<Deposition of piezoelectric layer>
Using an applicator, a coating solution is applied to the surface of two prepared electrodes with a carrier film so as to have an average film thickness of 100 μm, and then naturally dried to obtain a piezoelectric layer having an average film thickness of 40 μm. The carrier film was peeled off by irradiating with UV light (wavelength 350 to 360 nm) for 5 minutes from the carrier film side to obtain two piezoelectric sheets with electrodes.
<積層体の形成>
電極付き圧電体シートを略半分に折り曲げた後挟み合わせ、プレス成型機(東洋精機社製ミニテストプレス10)用いて約100℃,100MPaの条件で5分間ホットプレスした後、自然冷却して積層型圧電素子を得た。得られた積層型圧電素子の電極層と圧電体層との界面を電子顕微鏡により確認したところ、上下とも平滑性が良好であり、圧電体層内部にもボイド等も見られなかった。
<Formation of laminate>
The piezoelectric sheet with electrodes is folded in half and then sandwiched, hot pressed for 5 minutes at about 100 ° C and 100 MPa using a press molding machine (
本発明の積層素子は、積層コンデンサ、インクジェット式記録ヘッド,磁気記録再生ヘッド,MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)デバイス,マイクロポンプ,及び超音波探触子等に搭載される圧電アクチュエータ等に好ましく利用できる。 The multilayer element of the present invention is preferably used for a multilayer actuator, an ink jet recording head, a magnetic recording / reproducing head, a MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) device, a micro pump, a piezoelectric actuator mounted on an ultrasonic probe, and the like. it can.
1 積層型圧電素子(積層素子)
10 電極付圧電体シート(電極付誘電体シート)
11 金属電極シート
12,22 圧電体層(誘電体層)
21a 内部電極層
21b 外部電極
1. Multilayer piezoelectric element (multilayer element)
10 Piezoelectric sheet with electrode (dielectric sheet with electrode)
11
21a
Claims (11)
金属電極シートの一方の面に誘電体層を成膜して電極付誘電体シートを形成する工程と、
2枚の該電極付誘電体シートを用いて、それぞれのシートの前記誘電体層が内側になるように折り曲げられた状態で挟み合わされて、該2枚のシートが交互に重なり、且つ、各々の電極の一宇が前記一対の外部電極となる積層体を形成する工程と、
該積層体を積層方向と略平行な方向に加圧して前記交互に重なった前記電極付誘電体シート同士を圧接する工程を順次有してなり、
前記誘電体層が、樹脂中にセラミックス粉体が分散されたコンポジット層であることを特徴とする積層素子の製造方法。 A laminated body in which a plurality of dielectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated; and a pair of external electrodes formed on a side surface of the laminated body, wherein the plurality of internal electrode layers are the pair of external electrodes. In the manufacturing method of the laminated element alternately conducted with the external electrode,
Forming a dielectric layer on one surface of the metal electrode sheet to form a dielectric sheet with electrodes;
Using the two dielectric sheets with electrodes, the dielectric layers of the respective sheets are sandwiched and folded so as to be inside, and the two sheets are alternately overlapped, and each Forming a laminate in which one electrode is the pair of external electrodes;
Becomes sequentially have a step of pressing the electrode with dielectric sheets between which the laminate is pressurized in the stacking direction and a direction substantially parallel overlapping said alternately,
The method for producing a laminated element, wherein the dielectric layer is a composite layer in which ceramic powder is dispersed in a resin .
前記一対の各外部電極と、各々の該外部電極と導通された前記内部電極層とが連続した金属層からなり、
前記誘電体層が、樹脂中にセラミックス粉体が分散されたコンポジット層であることを特徴とする積層素子。 A laminated body in which a plurality of dielectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated; and a pair of external electrodes formed on a side surface of the laminated body, wherein the plurality of internal electrode layers are the pair of external electrodes. In laminated elements that are alternately conducted with external electrodes,
Wherein a pair of the external electrodes, Ri Do from each said internal electrode layer and a metal layer which is continuous, which is electrically connected to the external electrodes,
The multilayer element, wherein the dielectric layer is a composite layer in which ceramic powder is dispersed in a resin .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147377A JP5558936B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Method for manufacturing laminated element and laminated element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147377A JP5558936B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Method for manufacturing laminated element and laminated element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012015152A JP2012015152A (en) | 2012-01-19 |
JP5558936B2 true JP5558936B2 (en) | 2014-07-23 |
Family
ID=45601281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010147377A Active JP5558936B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Method for manufacturing laminated element and laminated element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5558936B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2663294B1 (en) | 2011-01-11 | 2015-09-30 | Capsugel Belgium NV | New hard capsules comprising pullulan |
CN103534828B (en) * | 2012-05-14 | 2015-09-16 | 京瓷株式会社 | Piezoelectric actuator, piezoelectric vibrating device and portable terminal |
CN110678170A (en) | 2017-04-14 | 2020-01-10 | 比利时胶囊公司 | Pullulan polysaccharide capsule |
CA3059529A1 (en) | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Capsugel Belgium Nv | Process for making pullulan |
CN113066924B (en) * | 2021-03-18 | 2022-07-01 | 业成科技(成都)有限公司 | Thin film piezoelectric sensing element and manufacturing method thereof, sensing device and terminal |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02121315A (en) * | 1988-10-29 | 1990-05-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacitor |
JP3413498B2 (en) * | 1993-01-13 | 2003-06-03 | 明宏 藤村 | Electromagnetic strain material containing polarized fine particles |
JPH10190082A (en) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Kyocera Corp | Laminated piezo-electric actuator |
JP2002299720A (en) * | 2001-04-03 | 2002-10-11 | Nec Tokin Corp | Laminate having partial electrode structure and manufacturing method therefor |
JP2004191207A (en) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Pressure sensor and its manufacturing method |
JP2007157413A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Forestry & Forest Products Research Institute | Electronic component material having high dielectricity, good pyroelectricity and piezoelectricity |
-
2010
- 2010-06-29 JP JP2010147377A patent/JP5558936B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012015152A (en) | 2012-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6545395B2 (en) | Piezoelectric conversion element having an electroded surface with a non-electrode surface portion at an end thereof | |
JP5558936B2 (en) | Method for manufacturing laminated element and laminated element | |
JP6835561B2 (en) | Multilayer ceramic capacitors and their manufacturing methods | |
JP3470830B2 (en) | Manufacturing method of multilayer capacitor | |
JP5200459B2 (en) | Actuator | |
CN113035569A (en) | Multilayer ceramic capacitor and method for manufacturing the same | |
JP2018056464A (en) | Method for manufacturing multilayer ceramic electronic component | |
JP6261855B2 (en) | Multilayer ceramic electronic component and manufacturing method thereof | |
JP5235090B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and method for manufacturing the same | |
JP2020035991A (en) | Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof | |
JP4725432B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and piezoelectric device | |
KR20190121145A (en) | Multi-layered ceramic capacitor and method of manufacturing the same | |
JP3466524B2 (en) | Multilayer electronic component and manufacturing method thereof | |
KR20190121135A (en) | Multi-layered ceramic capacitor and method of manufacturing the same | |
JP2003197991A (en) | Laminated type piezoelectric element and jetting device | |
JP2007019420A (en) | Stacked piezoelectric element | |
JP4577951B2 (en) | Multilayer electronic components | |
JP6457628B2 (en) | Electronic components | |
US10128051B2 (en) | Variable capacitance component | |
JP5444593B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JPH04273183A (en) | Piezoelectric effect element and electrostriction effect element and its manufacture | |
JP4788484B2 (en) | Method for manufacturing ceramic laminate | |
JP2003017357A (en) | Method of manufacturing laminated ceramic electronic component | |
JP5205689B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP2005268820A (en) | Laminated piezoelectric element and injection apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140313 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140401 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140519 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140605 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5558936 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |