JPH0354876A - 積層型変位素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、電圧印加により変位する圧電体や電歪体等の
薄板状変位素子を多数積層した積層型変位素子に関し、
特に外部電極を改良することにより変位を有効に得られ
るようにしたものである。

「従来の技術」 積層型変位素子は、薄板状変位素子が内部電極を介して
複数枚積層され、積層体の側面に設ける２つの外部電極
は内部電極の重ね順で一層おきの異なる内部電極にそれ
ぞれ接続され、２つの外部電極を介して電圧が印加され
ることにより各薄板状変位素子が変位されて、全体で大
きな変位が生じるようになっている。なお、内部電極は
、薄板状変位素子面に銀一パラジウム等をスクリーン印
刷して形成されている。

従来の積層型変位素子では、外部電極を一層おきの内部
電極に接続させるために、第６図に示すようにいわゆる
交互電極構造に形成している。すなわち内部電極１１の
幅を薄板状変位素子１２より少し狭くし、一層おきの内
部電極１１が左右の各側面に表われるようにし、左右両
側面にそれぞれ導電体を付着させて一層おきの内部電極
に接続させることにより、その導電体を外部電極１３と
している。この交互電極構造は、作成が極めて容易では
あるが、下記のような欠点を有する。

すなわち、薄板状変位素子の変位する部分は、その両面
の内部電極にはさまれた範囲内であり、左右の両周辺部
分では上下電極が重なっていない。従って外部電極間に
電圧を印加すると周辺部分の電界強度は電極の重なり部
分に比べて弱くなる。このため、素子周辺部分は変形し
ないばかりでなく、素子全体の変形を阻害し、さらに変
形する部分と変形しない部分との境界に応力集中が起こ
り、高電圧の印加やくり返し印加等により機械的に素子
が破壊する。

このため、薄板状変位素子と内部電極とがほぼ同一平面
形状になるように形成して、薄板状変位素子を有効に変
位させるようにしたいわゆる全面電極構造といわれるも
のがある。それは、第７図に示すように薄板状変位素子
１２と内部電極１ｌとを交互に多数積み重ねた積層体の
２つの側面において，それぞれ一層おきの内部電極端縁
（細い線状）に絶縁体ｌ４をスクリーン印刷あるいはフ
ォトリソグラフィにより塗布するか、電気泳動法により
付着させる。この後５積層体の厚み方向に前記絶縁体１
４の外側を被って導電体を付着させることにより、外部
電極ｌ３を形成している（特開昭５８−１９６０６８号
公報、特開昭５９−１７５１７６号公報）。

しかしながら、上記のように一層おきの内部電極の端部
を絶縁体で被う工程は、薄板状変位素子の厚みが１００
〜２００μ鮒と非常に薄いため内部電極の一層おきの端
縁に沿って絶縁体を形成することは容易でない。そのた
め、本出願人は、変位素子と内部電極を同一平面形にし
、しかも外部電極を用意に作成できる以下の構成のもの
を出願している（特開昭６２−２００７７８号公報）。

それは第８図に示すようにいわゆる交互電極構造といわ
れるものであり、四角形板状の変位素子ｌ５に外部電極
付設用の突部】６を２つ形成するとともに、内部電極１
７を変位素子１５とほぼ同形に形成し、２つの突部部分
のみを交互電極構造として外部電極１８を形成したもの
もある。

また本出願人は、前記のように薄板状変位素子に突部を
設けることなく、四角形板状のままの形状とし、しかも
外部電極を容易に形成できるものを、既に出願している
（特開昭６１−　５４２３９号）。

その場合、第９図に示すように四角形状の薄板状変位素
子１９と内部電極２０とを多数積層した積層体の側面に
、その厚さ方向に２つの絶縁層２１を設け、それぞれの
絶縁層２１の外側に導電体２２を付着させるとともに、
その導電体２２から一層おきの内部電極２０の端縁に導
電体２２を補足延長して接続させた。なお，２つの絶縁
層２１に設けた導電体２２は、それぞれ異なる内部電極
２０に接続されている。

さらに本出願人は、第１０図に示すように、積層体にお
ける一層おきの内部電極２３の端縁に相当する位置に通
孔を有するマスクを使用し、そのマスクに絶縁体を付着
させて、それを積層体の側面に当てることにより絶縁層
２４を形成し、絶縁層２４の各通孔２５に沿ってその外
側から導電体を付着させて外部電極２６を設けるように
したものを出願している。しかしこの場合、薄板状変位
素子２７の厚さの誤差により、正確に内部電極２３の端
部に絶縁体を塗布できず、またその端縁近くで絶縁層が
薄くなり易かった。

「発明が解決しようとする課題」 薄板状変位素子の変位効率および信頼性を向上するため
に、前記従来技術のように薄板状変位素子と内部電極と
を同一形状にすることが望ましい。

しかし、第７図（全面電極構造）のように一層おきの内
部電極の端縁を絶縁体で被う工程は、薄板状変位素子の
一層の厚みがｉｏｏ〜２００μ戴程度であるため、非常
に困難である。たとえば、一層おきに内部電極の端縁に
絶縁体をスクリーン印刷またはフォトリソグラフィで作
成する場合に、層間が１００〜２００μｍであるために
薄板状変位素子の板厚の制御に限界があり、絶縁体形成
工程を簡単かつ確実に行うことはできない。また、耐電
圧を高くするために絶縁層を厚くする（数十ミクロン）
ことも極めて困難である。また、絶縁体を電気泳動法で
付着させる場合も極めて工程が複雑で量産性に欠けるな
どの問題がある。

従来例として示した第８図（交互電極構造）の場合は、
積層型変位素子の変位効率および信頼性を向上させるた
めに、薄板状変位素子と内部電極とをほぼ同一形状にし
ているものの、突部を設けているので、それだけ製造工
程が余分に必要になる。また突起部はいわゆる交互電極
構造なので、厳密には信頼性が十分によいということが
できない。

従来例として示した第９図の場合は、積層体の側面に設
けた絶縁層上の導電体を、一層おきの内部電極の端縁に
まで伸びる細い延長部を形成しなければならないので、
位置ずれを生じさせることなく正確にその延長部を形成
するのは容易でない。

そこで本発明は、積層型変位素子の側面に外部電極を設
けるための絶縁層の幅を狭くして、薄板状変位素子の変
位が阻止されに＜＜シ、さらに内部電極の端縁に付着さ
せる絶縁層の厚みを厚くして、その剥離やクラック発生
を防止し、短絡を十分に防止することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明は、同一平面形状の薄板状変位素子と内部電極と
を複数枚積層し、積層体の側面に一対の外部電極を形成
した積層型変位素子であり、外部電極は次の通り形成さ
れている。積層体の側面にその側面の両横部分を除いて
上層から下層まで絶縁層が形成され、絶縁層には一層お
きの内部電極の端縁位置に対応して切り込みが形成され
、絶縁層の外側に導電体が積層体の厚み方向に付着させ
るとともに、導電体を各切り込みに入り込ませることに
より外部電極が形成されている。なお、２つの外部電極
は、導電体が各切り込みに入り込まされて互いに異なる
一層おきの内部電極の端縁に接続されている。

外面に一対の外部電極を形成させる絶縁層は、別個に離
れた２個所に形成してもよく、あるいは一体に連続した
ものであってもよい。絶縁層が一体に連続した形式のも
のは、その絶縁層の左右両側部分のそれぞれに、内部電
極の重ね順に交互に切り込みが設けられる。

「作用」 積層体の側面に設けた絶縁層が、内部電極の外端対応位
置で切り込みが形成され、絶縁層の外側に導電体を付着
させて前記切込みにも入り込ませた構成であるので、絶
縁層で被うべき内部電極の端縁は、絶縁層の切り込み端
部まで十分に厚い絶縁層で被われ、特に薄くなる部分も
生じない。よって外部電極と、それと接続状態にない内
部電極とが短絡することはなく、また積層型変位素子の
変位により絶縁層が積層体から剥離しにくく、また絶縁
層にクラックが生じにくくなる。

さらに、絶縁層に切り込みを設ける場合、絶縁層に被わ
れていない内部電極の端部の両横部分を見ながら切り込
みすることができ薄板状変位素子の厚さに誤差がある場
合でも正確に内部電極の端縁に沿って切り込みを設ける
ことができる。

「実施例」 本発明の第１実施例を第ｌ〜３図により説明する。

積層型変位素子は、第１図に示すように薄板状変位素子
１がそれと同一平面形の内部電極２を介して複数枚積層
されており、その積層体の相対する２つの側面にそれぞ
れ外部電極３が設けられている。なお、内部電極２は、
薄板状変位素子ｌの内面に銀−パラジウム等を塗布して
形成される。

２つの外部電極３は、それぞれ重ね順に異なる一層おき
の内部電極に接続され、１対の外部電極３を介して電圧
印加することにより、各内部電極間の薄板状変位素子１
に変位を生じさせ、積層体としては大きな変位が得られ
るようになっている。

ここで外部電極３をどのように形成するかを第２図によ
り説明する。

積層体の２つの側面に、その厚さ方向に上層から下層ま
で絶縁体を塗布し（例えばガラスペーストをスクリーン
印刷）、１０〜４０μ■厚さの絶縁層４を形或する。絶
縁層をこの厚さにするのは、絶縁性を十分に得られるよ
うにするためである。

なお、絶縁体は積層体の側面全範囲に塗布することなく
、両横部は除いて、薄板状変位素子の変位を阻止させな
いようにするとともに、後記する切り込み作業中、切り
込み位置の内部電極の端縁位置が見えるようにした。２
つの絶縁層４には、互いに異なる一層おきの内部電極２
の端縁に沿って、ダイサーあるいはレーザ等により幅が
２０〜３０μｍの切込み５を入れ、絶縁層４に被われた
内部電極２の外端を露出させる。この場合、切り込み５
の溝側面は積層体の側面にほぼ垂直となり（第３図参照
）、厚み約２〜５μ一の内部電極２の端縁を十分に露出
させる。なお、薄板状圧電体１の厚さは約　１００μｍ
であるので、切り込みの巾が２０〜３０μｍであっても
隣りの内部電極２を短絡するおそれはなく、内部電極２
の端縁を十分に厚い絶縁層４で被うことができる。

次に２つの絶縁層４の外側からそれぞれ導電体を付着さ
せ、このとき導電体を切込み５に入り込ませて内部電極
２の端部に接続させて、一対の外部電極３を形成する。

また積層体変位素子が完成した後に、その外周を合成樹
脂でコーティングすることにより電極部分の腐食を防止
でき、耐久性を増すことができる。

前記でダイサー等で絶縁層４に切り込み５を入れる場合
、第２図のように切り込みを絶縁層４の幅方向全域に設
けずに端部を残すようにすれば、切り込み作業時間を短
縮させることができる。

次に積層体の１つの側面に２つの外部電極３を設けた第
２実施例を、第４図により説明する。

この場合、積層体の１つの側面に厚さ方向の上層から下
層までに絶縁層４を塗布する。絶縁層４の幅は、第１実
施例の場合より幅広にするが、積層体の側面両横部は、
絶縁層を設けないで、薄板状変位素子ｌが変位しやすく
する。絶縁層４には、厚さ方向の中心線を境に、左右両
横部のそれぞれに、内部電極の重ね順に交互に切り込み
５が設けられ、絶縁層４の中心線部分は切り込まれずに
残しても良い。なお、切り込み５の位置は、各内部電極
２の端縁位置である。

前記切り込み５が設けられた絶縁層４の左右両部分に、
積層体の厚さ方向に導電体を付着させ、このとき同時に
導電体を各切り込み５に入り込ませて、それぞれ異なる
一層おきの内部電極２に接続して一対の外部電極３が形
成される。

次に第３実施例を第５図により説明する。

前記実施例では、２つの絶縁層４を積層体の異なる側面
に設けたが、１つの側面に２つの絶縁層を平行に設け、
それぞれの絶縁層の外側に外部電極を設けてもよい。こ
の場合、積層体の１つの側面のみに絶縁層の付着、切り
込み作業をすればよいので、作業性がよい。

「発明の効果」 本発明の積層型変位素子の外部電極は、それを外面に設
ける絶縁層が積層体の側面の両横部を残して設けられる
ので、薄板状変位素子の変位が阻止されにくくて変位効
率が向上し、さらに外部電極を内部電極に接続させるた
めに、絶縁層に切り込みを設ける場合に、内部電極の端
縁位置を見ながら作業できるので、正確に絶縁層におけ
る内部電極の端縁相当位置に切り込みを設けることがで
きる。

また、絶縁すべき内部電極の端縁を十分な幅と厚さの絶
縁層で被うことができるので、外部電極と絶縁層で被っ
た内部電極との短絡を確実に防止できる。さらに絶縁層
に薄肉部はないので、変位素子の変位などにより、絶縁
層が剥離したり、絶縁層にクラックが生じることがなく
、積層型変位素子の耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層型変位素子の第１実施例の斜視図
、第２図は外部電極の形成を示す説明図、第３図は外部
電極部分の断面図、第４図は第２実施例の外部電極の変
形例を示す側面図、第５図は第３実施例の外部電極部分
を示す側面図、第６図乃至第９図はそれぞれ異なる従来
例の積層型変位素子の斜視図、第ｌＯ図は従来例の積層
型変位素子の側面図である。 １；薄板状変位素子　　２：内部電極 ３：外部電極　　　　　４：絶縁層 ５：切り込み

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄板状変位素子をそれと同一平面形の内部電極を
   介して複数枚積層することにより積層体が形成され、内
   部電極の重ね順に互いに異なる一層おきの内部電極に接
   続した２つの外部電極が積層体の側面に設けられる積層
   型変位素子において、積層体の側面に、絶縁層が形成さ
   れ、絶縁層には一層おきの内部電極の端縁位置に対応し
   て切り込みが形成され、絶縁層の外側に導電体を積層体
   の厚み方向に付着させるとともに、導電体を各切り込み
   に入り込ませることにより外部電極が形成されているこ
   とを特徴とする積層型変位素子。
2. （２）積層体の側面に絶縁層が積層体の厚み方向に２つ
   設けられ、それぞれの絶縁層に互いに異なる一層おきの
   内部電極に対応した端縁位置に切り込みが形成され、そ
   れぞれの絶縁層の外側に外部電極が形成されていること
   を特徴とする請求項（１）の積層型変位素子。
3. （３）２つの絶縁層を積層体の１つの側面に設けたこと
   を特徴とする請求項（２）の積層型変位素子。
4. （４）積層体の１つの側面に、積層体の厚み方向の１つ
   の絶縁層が設けられ、その絶縁層の両横部分のそれぞれ
   に内部電極の重ね順に交互に切り込みが形成され、絶縁
   層における積層体の厚み方向の中央線を境にして両側に
   それぞれ外部電極が設けられていることを特徴とする請
   求項（１）の積層型変位素子。