JPH0256827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は縦効果を利用した電歪効果素子の製造
方法に関するものである。

（従来技術） 縦効果を利用した電歪効果素子の構造において
は電歪材料全体に電界を発生させることにより、
歪発生時の応力集中を防ぐため、素子の断面と同
じ大きさの内部電極を持つことが必要である。ま
た低電圧で高い電界を発生させ大きな歪を得るた
めには内部電極相互の間隔を100ミクロン程度に
することが必要である。しかし、素子断面と同じ
面積の内部電極を有する電歪効果素子を電気的に
接続するには大きな困難が伴う。

そこで本発明者等は先に電気泳動法により、電
歪材料積層体の側面に露出した内部電極層とその
近傍のセラミツク電歪材料上に一層おきに絶縁物
を形成することを特徴とする電気的接続方法を提
案した。第１図はその方法により接続した電歪効
果素子の外観図である。側面に露出した内部電極
層３，４およびその近傍のセラミツク上に電気泳
動法により一層おきの内部電極層４に絶縁物７が
形成されている。反対側の側面には一層だけずら
した内部電極４上に同じく絶縁物８が形成されて
いる。この絶縁物および露出したままの内部電極
４を横断して帯状の外部電極１１を形成する。反
対側にも同様に外部電極を形成することにより、
多数の内部電極は一層おきにプラス側外部接続端
子１３又はマイナス側外部接続端子１２にそれぞ
れ接続される。これらの外部接続端子間に直流電
圧を印加することにより、保護膜部１を除く電歪
材料２を全体に均一な電界が発生し積層方向と平
行に素子が伸長する。素子内部に応力集中がない
ため繰り返し電圧を印加しても素子は破壊せず、
また内部電極間距離が100ミクロン程度と短かい
ため100V以下の低電圧で駆動することができる。

製造方法について簡単に説明する。まず第２図
および第３図に示すような内部電極３，４と電歪
材料とを交互に積層した積層体を積層セラミツク
コンデンサの製造技術を応用して作製する。多数
の内部電極３，４は第２，３図に示すように側面
に露出しており、また他の側面に形成した２つの
仮設外部電極５，６に一層おきに交互に接続して
いる。懸濁液中にこの積層体と対向電極用金属板
とを設置し、直流電圧をこの対向電極板から、前
記仮設外部電極５に向けて印加すると懸濁液中の
プラスに帯電したガラス粉末は電気泳動によつて
内部電極３とその近傍のセラミツク上に付着す
る。第４図は側面にガラス粉末を付着させた積層
体の外観図である。図中１は保護膜の働きをする
電歪材料セラミツクス、２は電界が発生して歪を
生ずる部分の電歪材料セラミツクスを示す。４は
露出している内部電極を示し、それらの間に存在
する内部電極はガラス粉末７によつて被われてい
る。710℃で焼成固着させた後、反対側の側面に
ついても同様な方法で内部電極３を残し、ガラス
粉末８を付着し、焼成固着させる。（第５図）絶
縁物を形成した積層体は第６図の破線に示すよう
な位置で切断され、仮設外部電極５，６を含む両
端の小片９を除いた数個の小片１０に外部電極を
形成すると、第１図に示す電歪効果素子が得られ
る。

この方法の問題点は外部絶縁、特に素子の角部
の外部絶縁が困難なことである。外部絶縁方法と
してはエポキシ樹脂の膜を形成する方法。電気泳
動付着による帯状のガラス膜形成等が考えられる
が、前者の場合は熱処理工程中、後者の場合は脱
泡、焼成中にそれぞれ塗布した樹脂またはガラス
が角部から後退し、絶縁されるべき内部電極が元
のように露出する。電歪素子として駆動中に起こ
る他の物体との間の放電現象は鋭つた部分におい
て顕著であるため角部の絶縁不良は素子として重
大な欠陥となる。バレル研磨等により角部を落と
す方法が積層セラミツクコンデンサ等において行
なわれているが、本構造の素子においては第１図
に示すように絶縁すべき箇所は帯状のガラス絶縁
物の谷間にあるためバレル研磨はほぼ不可能であ
る。

（発明の目的） 本発明の方法は上記の問題点を解決し外部絶
縁、特に素子の角部の外部絶縁の容易な電歪効果
素子の製造方法を提供するものである。

（発明の構成） すなわち本発明は電歪材料と内部電極とが交互
に積層された積層チツプコンデンサ型の積層体で
あつて、内部電極層が一層おきに露出した対向す
る２側面の他に全内部電極層が露出した対向する
２側面を有する積層体を作製する工程と、前記内
部電極が一層おきに露出した２側面に第１の外部
電極を形成する工程と、全内部電極層が露出した
２側面の一方の面について一層おきの内部電極層
とその近傍部分に絶縁物を形成し、他方の面につ
いて前記絶縁物を形成した内部電極層と異なる一
層おきの内部電極層とその近傍部分に絶縁物を形
成する工程と、この絶縁物を形成した２側面のそ
れぞれの対向する位置に前記露出した内部電極を
横断して接続する第２の外部電極を１組以上形成
する工程と、この積層体を第１と第２の外部電極
の間又は同第１と第２の外部電極の間及び複数組
の第２の外部電極の間にて切断する工程とを含む
ことを特徴とする電歪効果素子の製造方法であ
る。

（発明の構成に関する説明） まず電歪材料と内部電極とが交互に積層された
電歪材料積層体の内部電極露出部とその周辺のセ
ラミツク上に一層おきに帯状の絶縁物を形成す
る。次に残る露出した内部電極を相互に接続する
ための外部電極を数個形成する。反対側の内部電
極露出面の内部電極露迎部の一層ずらした位置に
同様に絶縁物を形成した後、外部電極を形成す
る。第７図はこの積層体を示す外観図である。外
部電極上に樹脂等で保護膜を形成した後、この積
層体の内部電極を一方の電極とし、対向電極板を
他方の電極とし、帯電したガラス粉末を含む懸濁
液を用いて電気泳動法により、残る内部電極露出
部にガラス粉末を付着させ、焼成固着させる。第
８図および第９図に示すように内部電極露出部が
全て絶縁物で被われた積層体は１対の外部電極が
備わるような位置で切断され、第１０図に示すよ
うな積層体が得られる。

本発明の方法による電歪効果素子は外部端子を
取り出す面の内部電極露出部の絶縁が既にほどこ
されており、かつ角部に内部電極が露出していな
い。そのため素子側面の２つの平面部を絶縁すれ
ば素子の外部絶縁が完了する。その結果、樹脂又
は電気泳動法を用いた無機絶縁材料により容易に
側面の絶縁を行なうことができるため、素子の信
頼性を大きく向上させることができる。

（実施例） 以下実施例に従つて本発明の詳細な説明を行な
う。

マグネシウムニオブ酸鉛（Pb（Mg_1/3Nb_2/3）
O₃）およびチタン酸鉛（PbTiO₃）を主成分とす
る電歪材料予焼粉末に微量の有機バインダを添加
し、これを有機溶媒中に分散させたスラリーを準
備した。通常の積層セラミツクコンデンサの製造
に使用されるキヤステイング製膜装置により、こ
のスラリーをマイラーフイルム上に約100ミクロ
ンの厚さに塗布し乾燥させた。これをフイルムか
ら剥離し、電歪材料グリーンシートを得た。一部
のグリーンシートには更に内部電極として白金ペ
ーストをスクリーン印刷した。これらのグリーン
シートを数100枚重ね、熱プレスにより圧着一体
化した後、1250℃で焼成し、電歪材料積層体を得
た。これを内部電極が一層おきに表面に露出する
ような位置で切断し、２つの仮設外部電極を塗布
焼付けし、更に側面を切断して内部電極を露出さ
せた。

この後の工程について先に示した図面を用いて
説明する。第２図および第３図はこの電歪材料積
層体の内部電極の露出した端面を示す斜視図であ
る。内部電極３，４は一層おきに交互に２つの仮
設外部電極５，６にそれぞれ接続している。

次に帯電したガラス粉末を含む懸濁液を以下の
方法で作製する。ホウケイ酸亜鉛系結晶化ガラス
粉末30ｇ、エタノール290ml、５％ヨウ素エタノ
ール溶液10mlを高速ホモジナイザーで混合する。
ヨウ素が電解質の役割を果たし、ガラス粉末はプ
ラスに帯電している。30分間超音波をかけた後、
30分間静置して沈殿物を除去し、残りの懸濁液を
使用する。

前記電歪材料積層体の内部電極が露出した端面
の片面を粘着テープで被い懸濁液にぬれるのを防
いだ後、前記懸濁液を満たした容器に沈める。積
層体の付着させたい端面の前方１cmの距離のとこ
ろに付着させたい端面よりひとまわり大きなステ
ンレス製対向電極板を沈める。対向電極板を直流
電源のプラス端子に接続し、内部電極露出部４の
上には全く付着させないようにする目的で仮設外
部電極６を対向電極に接続し同電位とする。仮設
外部電極５をマイナス端子に接続し、20V300秒
間電圧を印加する。終了後懸濁液から引き上げ乾
燥させると、第４図に示すように内部電極露出部
の上とその周辺の電歪材料表面に巾約100ミクロ
ンのガラス粉末７の付着が得られた。

裏面の粘着テープを取り除いた後、705℃で10
分間保持することにより焼成しガラス被膜を電歪
材料に固着させた。

次に反対側の面にガラス被膜を形成する。まず
既に被膜を形成した面を粘着テープで被い保護し
た後、図中番号６で示す仮設外部電極を直流電源
のマイナス端子に接続し、一回目と同様な方法で
電圧を印加して、４で示す内部電極の露出部とそ
の周辺のセラミツク上にガラス粉末を付着させ
る。これを一回目と同様に焼成して帯状のガラス
被膜を形成する。第５図はガラス被膜形成後の積
層体の外観図である。図中番号８はガラス被膜を
示す。

次に残つた内部電極露出部および絶縁物を横断
するように数箇所に外部電極ペーストを塗布焼き
付けする。積層体の対向する面にも同様に外部電
極を形成する。第７図は複数個の外部電極を形成
した電歪材料積層体の外観図である。図中番号１
１は外部電極である。図中破線で区切られた図中
番号１０で示す部分が素子の最終形状である。次
に以下の順序で残つた内部電極露出部４および反
対側の露出部３の上にガラス膜を形成する。

まず外部電極上への付着を防ぐために、樹脂膜
を外部電極１１および１２の上に形成する。前記
の帯電したガラス粉末を含む懸濁液に第７図に示
す積層体と対向電極板とを沈め、図中番号５およ
び６で示す仮設外部電極を直流電源のマイナス側
に、対向電極板をプラス側に接続し20V300秒間
直流電圧を印加し、電気泳動付着を行なう。付着
後乾燥させ、焼成固着させると前記積層体の両側
面の図中番号４および３でそれぞれ示される内部
電極露出部とその周辺のセラミツク上にガラス被
膜が形成される。第８図および第９図は内部電極
露出部とその周辺のセラミツク上に全てガラス被
膜の形成された電歪材料積層体を示す外観図であ
る。図中番号１５および１６はそれぞれ１１およ
び１４で示す外部電極に接続している内部電極露
出部とその周辺のセラミツク上に形成されたガラ
ス被膜を示す。積層体は破線で示す位置で切断さ
れ両端の小片９を除く数個の小片１０が素子とな
る。

第１０図はこのようにして得られた電歪効果素
子の外観図である。図中番号１２および１３はそ
れぞれマイナス側およびプラス側の外部接続端子
を示す。

最後に素子側面に絶縁をほどこす。素子角部に
内部電極が露出しておらず、外部電極形成面の絶
縁が既に完了しているため、以下に述べるような
方法で容易に側面の絶縁をすることができる。電
子部品外装用の液状のエポキシ系樹脂材を塗布し
170℃で熱処理し乾燥硬化させる。素子の上、下
面を除く４面にスプレー法等で樹脂コートするこ
ともできる。電気泳動法により側面の外部絶縁を
行なう場合はまず、外部電極上にガラスの付着が
起こらないように保護用の樹脂をコートした後、
対向電極板とともに帯電したガラス粉末を含むケ
ンダク液に沈め、前記外部電極を直流電源のマイ
ナス側に接続し、対向電極板をプラス側に接続す
る。20V300秒間直流電圧を印加し、ガラス粉末
を素子側面の内部電極露出部とその周辺のセラミ
ツク上に付着させる。710℃で焼成固着させるこ
とにより、素子の内部電極露出部の全てにガラス
被膜が形成され、外部絶縁が完了する。

（発明の効果） 本発明の方法により角部の外部絶縁が良好な耐
電圧および耐湿性の高い電歪効果素子が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は電歪効果素子の一例を示す外観図であ
る。１，２は電歪材料、３，４は内部電極、７，
８は絶縁膜、１１は外部電極、１２，１３は外部
接続端子。 第２〜６図は電気泳動法を適用した製造方法を
示す電歪材料積層体の外観図である。５，６は仮
設外部電極、７，８はガラス被膜、９，１０は切
断された後の小片部分を示す。 第７図は４組の外部電極を形成した電歪材料積
層体を示す外観図である。１１は外部電極を示
す。 第８，９図は、内部電極露出部の全てをガラス
被膜で被つた積層体の表側を示す外観図である。
１５，１６はガラス被膜を示す。 第１０図は本発明の製造方法による電歪効果素
子を示す外観図である。１２および１３は外部接
続端子を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電歪材料と内部電極とが交互に積層された積
   層チツプコンデンサ型の積層体であつて、内部電
   極層が一層おきに露出した対向する２側面の他に
   全内部電極層が露出した対向する２側面を有する
   積層体を作製する工程と、前記内部電極が一層お
   きに露出した２側面に第１の外部電極を形成する
   工程と、全内部電極層が露出した２側面の一方の
   面について一層おきの内部電極層とその近傍部分
   に絶縁物を形成し、他方の面について前記絶縁物
   を形成した内部電極層と異なる一層おきの内部電
   極層とその近傍部分に絶縁物を形成する工程と、
   この絶縁物を形成した２側面のそれぞれの対向す
   る位置に前記露出した内部電極を横断して接続す
   る第２の外部電極を１組以上形成する工程と、こ
   の積層体を第１と第２の外部電極の間又は同第１
   と第２の外部電極の間及び複数組の第２の外部電
   極の間にて切断する工程とを含むことを特徴とす
   る電歪効果素子の製造方法。 ２ 絶縁物の形成は積層体と対向電極板を帯電し
   た絶縁物粉末を含む懸濁液中に設置し、絶縁物を
   被覆する内部電極層露出部と対向電極板とを電極
   として電気泳動法によつて絶縁物被覆し、この後
   焼成固着させることにより行なう特許請求の範囲
   第１項記載の電歪効果素子の製造方法。