JPH05159618A - 導電性電極材料 - Google Patents

導電性電極材料

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JPH05159618A
JPH05159618A JP3325726A JP32572691A JPH05159618A JP H05159618 A JPH05159618 A JP H05159618A JP 3325726 A JP3325726 A JP 3325726A JP 32572691 A JP32572691 A JP 32572691A JP H05159618 A JPH05159618 A JP H05159618A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ag系電極におけるマイグレーションによる
短絡を防止する。 【構成】 本発明の導電性電極材料は、Ag系粒子1
と、Ag系粒子1の表面に被覆され、Ag系粒子1より
耐マイグレーション性の高い導電性材料よりなるコーテ
ィング層2とから構成されている。本材料から形成した
電極は、外部からの機械的応力や熱応力に対して、粒子
レベルでAgのイオン化を高度に防止でき、Agのマイ
グレーションを確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導電性電極材料に関す
る。本発明の導電性電極材料は、積層型圧電アクチュエ
ータ、積層型コンデンサ、集積回路等に用いて好適であ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子制御サスペンション装置
等、各種機器の可動部の駆動を行うアクチュエータとし
て、電圧印加により変位する積層型圧電アクチュエータ
が用いられている。この積層型圧電アクチュエータは、
圧電材料としてのPZT粉末などに有機バインダー、可
塑剤、有機溶剤等を添加混合した原材料からグリーンシ
ートを形成するとともに、この表面に導電性ペーストを
塗布し、これを複数枚積層してから、所定温度で焼成す
ることにより、圧電板と内部電極層とが交互に積層され
て一体化されたものである。そして、上記電極層への通
電により圧電板が軸方向に伸びてアクチュエータとして
作動し、高精度な印加電圧−変位特性が期待できる。
【0003】ところで、上記積層型圧電アクチュエータ
では、一般に、内部電極層の導電性ペーストにAg等の
導電性粒子が用いられている。このため、直流高電圧の
連続印加などによる高温度雰囲気や、湿性雰囲気におい
て、Agのイオン化(Ag+ )により、正電極が溶解し
て負電極側に移動して析出するというマイグレーション
を生じやすく、短絡するという問題がある。
【0004】このようなマイグレーションによる短絡を
防止するための手段として、例えば、特開平2−128
80号公報や特開昭62−62571号公報には、積層
型圧電アクチュエータにおいて、積層体の側面に露出し
てマイグレーションを生じやすい内部電極層の周縁端部
や内部電極層の印刷面全面を、耐マイグレーション性の
高い材料で被覆する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記積層型圧
電アクチュエータを高荷重下で駆動させたり、繰り返し
高速駆動させたりすると、上記内部電極層と耐マイグレ
ーション性の高い被覆部との層間に、機械的応力(剪断
応力、圧縮応力等)や熱的応力が作用し、これにより、
上記耐マイグレーション性の高い被覆部が機械的に劣化
して剥がれを生じることがある。この剥がれた部分から
水分が侵入してAgのマイグレーションを引き起こすの
で、上記従来の耐マイグレーション性の高い材料で内部
電極層を被覆する技術は、上記短絡の問題を十分に解決
し得るものとはいえなかった。
【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、上記マイグレーションによる短絡を確実に防止し
得る導電性電極材料を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の導電性電極材料
は、Ag系粒子と、該Ag系粒子の表面に被覆され、該
Ag系粒子より耐マイグレーション性の高い導電性材料
よりなるコーテイング層とからなることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の導電性電極材料は、Ag系粒子の表面
に、該Ag系粒子より耐マイグレーション性の高い導電
性材料よりなるコーティング層が被覆されているので、
外部からの機械的作用(剪断応力、圧縮応力等)や熱的
作用に対して、粒子レベルでAgのイオン化を高度に防
止することができ、Agのマイグレーションを確実に防
止することが可能となる。すなわち、本発明の導電性電
極材料から形成した電極に上記機械的又は熱的応力が作
用して、Ag系粒子同士の結合が弱まっても、個々のA
g系粒子自身に耐マイグレーション性が付与されている
ので、Agのイオン化を確実に防止することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 (実施例1)本実施例の導電性電極材料は、図1の断面
図に示すように、平均粒径3μmのAg粒子1と、Ag
粒子1の表面を被覆し、Auよりなる膜厚0.3μmの
コーティング層2とから構成されている。
【0010】なお、Ag粒子1の平均粒径は0.1〜1
0μmとし、コーティング層2の膜厚はAg粒子の粒径
の1/10〜1/2とすることができる。また、コーテ
ィング層2は、上記Auの他にPt、Pd、Rh、O
s、Ir、Ru、Ni、Alなどとすることもできる。
この導電性電極材料は、Ag粒子1の表面にスパッタ法
によりコーティング層2を形成することにより製造し
た。すなわち、図3の模式図に示すように、高真空のチ
ャンバー10内に設置された振動皿11にAg粒子1を
載せ、振動皿11に振動を与えながら、イオンビーム発
生源12から高エネルギーに加速したイオンビームをA
uターゲット13に照射しスパッタすることにより、各
Ag粒子1の表面にAuよりなるコーティング層2を形
成した。
【0011】なお、Ag粒子1の表面にコーティング層
2を形成する方法は、上記スパッタ法に限られず、ゾル
−ゲル法等の液相合成法、PVD、CVD等の他の気相
法、及びメカノケミカルな固相法などを利用することが
できる。本実施例の導電性電極材料を用いて、積層型圧
電アクチュエータを作製した。まず、PZT(PbZr
3 ・PbTiO3 )系セラミックスよりなる圧電板の
グリーンシート(30mm×30mm×1mm)の片面
全面に、上記導電性電極材料を含む導電性ペーストをス
クリーン印刷により所定厚さ塗布した。この導電性ペー
ストが塗布された圧電板のグリーンシートを、導電性ペ
ーストとグリーンシートとが交互に積層されるように、
30枚積層し、荷重をかけて圧着、乾燥して積層体とし
た。上記積層体を脱脂後、空気中で1200℃、10時
間の焼成条件で焼成して、内部電極層21と圧電板22
とが交互に積層されて一体化された積層型圧電体23と
した。なお、焼成後の、内部電極層21の厚さは約5μ
mであった。また、焼成後の積層型圧電体23のサイズ
は、25mm×25mm×27mmであった。
【0012】上記積層型圧電体23に、絶縁処理及びリ
ード線の取り出しを行い、シリコーンオイル中でリード
線24に1kVの高電圧を印加して分極処理を行って、
積層型圧電アクチュエータを製造した(図4参照)。な
お、上記絶縁処理は、積層型圧電体23の一側面に表出
する内部電極層21を一層おきに絶縁ゴム25で被覆
し、積層型圧電体23の上記一側面の隣の側面に表出
し、上記絶縁ゴム25で被覆されていない他の内部電極
層21を一層おきに絶縁ゴム25で被覆することにより
行った。また、上記リード線の取り出しは、絶縁ゴム2
5で被覆した積層型圧電体23の各側面に、絶縁ゴム2
5で被覆されずに表出している各内部電極層21と接触
するように銀板26を配設し、銀板26にリード線24
を接続して行った。
【0013】上記積層型圧電アクチュエータについて、
印加電圧−100〜600V、周波数200Hz、荷重
変動10〜30MPa、温度80℃の条件で耐久試験を
行った。なお、比較のために、コーティング層2が形成
されていないAg粒子1を導電性電極材料として用いて
上記と同様に製造した比較例1の積層型圧電アクチュエ
ータ、及び比較例1の積層型圧電アクチュエータの側面
に露出する内部電極層21の周縁端部をAuで被覆した
比較例2の積層型圧電アクチュエータについても同様に
耐久試験を行った。
【0014】これらの結果を図5に示すように、本実施
例1に係る積層型圧電アクチュエータは、104 時間の
連続駆動後においても短絡が起こることなく、電極間の
絶縁性は良好であった。これに対し、コーティング層2
が形成されていないAg粒子1よりなる導電性ペースト
により内部電極層21を形成した比較例1の積層型圧電
アクチュエータは102 時間後に短絡を生じ、また内部
電極層21の周縁端部をAuで被覆した比較例2の積層
型圧電アクチュエータは103 時間後に上記Au被覆部
が剥がれて短絡を生じた。 (実施例2)図2の断面図に示す実施例2の導電性電極
材料は、平均粒径3μmのAg粒子1と、Ag粒子1の
表面を被覆し、Niよりなる膜厚0.2μmの第1コー
ティング層2a、及び第1コーティング層2aの上に形
成されたAuよりなる膜厚0.2μmの第2コーティン
グ層2bよりなるコーティング層2とから構成されてい
る。なお、上記第1コーティング層2aとして、Niの
他にAlを好適に用いることができる。また、上記第2
コーティング層2bとして、Auの他にPt、Pd、R
h、Os、Ir、Ruを好適に用いることができる。
【0015】本実施例2の導電性電極材料は、第1コー
ティング層2aとして、Au、Pt、Pdなどの貴金属
と比べて比較的安価なNiやAlを用いることにより、
貴金属の使用量を減らして低コスト化を図ったものであ
る。また、貴金属と比較して耐酸化性に劣るNiやAl
よりなる第1コーティング層2aを、貴金属よりなる第
2コーティング層2bで被覆することで、NiやAlの
酸化により導電性が低下する不都合を防ぐこともでき
る。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の導電性電極
材料は、耐マイグレーション性が高く、積層型圧電アク
チュエータ、積層型コンデンサ、集積回路等に用いた場
合、Agのマイグレーションによる短絡を確実に防止す
ることができる。また、導電性電極材料自身が耐マイグ
レーション性に優れているので、従来のように電極を形
成した後、該電極にマイグレーション対策を施す必要が
なく、上記装置などの生産性向上に貢献する。
【0017】さらに、集積回路などは電極が微細にかつ
複雑に形成されているので、電極を形成した後該電極を
耐マイグレーション性の高い材料で被覆するという従来
の技術では、集積回路の電極にマイグレーション対策を
施すのが困難であったが、本発明の導電性電極材料によ
れば電極形成と同時に耐マイグレーション性を付与する
ことができる。したがって、集積回路など微細かつ複雑
な電極構造を有するものにも、容易にマイグレーション
対策を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の導電性電極材料の断面図である。
【図2】実施例2の導電性電極材料の断面図である。
【図3】Ag粒子にコーティング層を形成する方法を説
明する模式図である。
【図4】実施例1に係る積層型圧電アクチュエータの斜
視図である。
【図5】実施例及び比較例に係る積層型圧電アクチュエ
ータの耐久試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1はAg粒子、2はコーティング層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 1/09 A 8727−4E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ag系粒子と、 該Ag系粒子の表面に被覆され、該Ag系粒子より耐マ
    イグレーション性の高い導電性材料よりなるコーテイン
    グ層とからなることを特徴とする導電性電極材料。
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Cited By (3)

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