JPH0677554A - 積層型圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型圧電素子の製造コストを抑えることが
でき、それほど厳しいグリーンシートの管理が必要でな
い積層型圧電素子の製造方法を提供する。 【構成】 グリーンシートを焼成して、セラミックシー
トを形成する。そして、セラミックシートを研磨し、セ
ラミックシートの一方主面に、ガラスフリットを含む電
極材料を塗布して、電極材料を含むガラス層を形成す
る。さらに、電極材料を含むガラス層を焼き付けて、複
数のセラミックシートを接着して、積層体を形成する。
そして、複数のセラミックシートを分極処理する。な
お、セラミックシートを研磨する工程の後であって、電
極材料を含むガラス層を形成する工程の前に、セラミッ
クシートの両主面に電極を形成する工程を含めてもよ
い。また、電極材料を含むガラス層の厚みを１０μｍ以
下とするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は積層型圧電素子の製造
方法に関し、特にたとえば、積層型圧電アクチュエータ
や、圧電発振子，圧電フィルタなどの２次以上の高次の
振動モードを利用した積層圧電共振素子などの積層型圧
電素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内部に電極を有する積層型圧電ア
クチュエータや積層圧電共振素子などの積層型圧電素子
を製造するには、図８に示すように、まずグリーンシー
トを成形し、そのグリーンシートを所定の大きさ，形状
で複数枚に打ち抜いて、さらに打ち抜いたグリーンシー
トにＰｔペーストなどの内部電極を印刷していた。その
後、グリーンシートを重ねて圧着焼成し、焼成物を得て
いた。この焼成物を所定の厚みに研磨したのちに、外部
電極を形成し、分極処理を行って、積層型圧電素子を製
造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層型圧電素子の製造方法では、内部電極の印刷の後で
セラミックシートなどが焼成されるので、内部電極の電
極材料として、Ｐｔなどの高融点の金属を用いる必要が
あり、積層型圧電素子の製造コストが高くなるという問
題点があった。

【０００４】また、内部電極の厚み方向に対する位置精
度が、グリーンシートの厚みのばらつきによって悪化し
てしまう。そのため、グリーンシートの製造に高度な管
理が必要であるという問題点もあった。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、積
層型圧電素子の製造コストを抑えることができ、それほ
ど厳しいグリーンシートの管理が必要でない積層型圧電
素子の製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、グリーンシ
ートを焼成して、セラミックシートを形成する工程と、
セラミックシートを研磨する工程と、セラミックシート
の一方主面にガラスフリットを含む電極材料を塗布し
て、電極材料を含むガラス層を形成する工程と、電極材
料を含むガラス層を焼き付けて、複数のセラミックシー
トを接着して、積層体を形成する工程と、複数のセラミ
ックシートを分極処理する工程とを含む、積層型圧電素
子の製造方法である。

【０００７】なお、セラミックシートを研磨する工程の
後であって、電極材料を含むガラス層を形成する工程の
前に、セラミックシートの両主面に電極を形成する工程
を含めてもよい。

【０００８】また、電極材料を含むガラス層の厚みを１
０μｍ以下とするのが好ましい。

【０００９】

【作用】セラミックシートを焼成したのちに、ガラスフ
リットを含む電極材料をセラミックシートに塗布するた
め、Ｐｔなどの高価な内部電極材料を用いる必要がなく
なる。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、セラミックシートを
積層する前に研磨をすることから、それほど厳しいグリ
ーンシートの管理が必要でなくなる。また、Ｐｔなどの
高価な内部電極材料を用いる必要がなくなるため、積層
型圧電素子の製造コストを抑えることが可能となる。そ
して、従来の単板セラミックスの製造設備をわずかに変
更するだけで、容易に積層型圧電素子を製造することが
できる。

【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明にかかる積層型圧電素子の製
造方法を示すフロー図である。まず、積層型圧電アクチ
ュエータの製造方法について述べる。

【００１３】まずグリーンシートを成形し、そのグリー
ンシートを所定の大きさ，形状で複数枚に打ち抜く。そ
して、これらのグリーンシートを焼成し、得られたセラ
ミックシートを研磨する。さらに、研磨したセラミック
シートの一方主面にガラスフリットを含む電極ペースト
を塗布したのち、ペースト中のバインダを脱脂し、電極
材料を含むガラス層を形成する。なお、研磨したセラミ
ックシートの両主面に電極を形成してから、セラミック
シートの一方主面にガラスフリットを含む電極ペースト
を塗布してもよい。

【００１４】セラミックシートの電極材料を含むガラス
層面と、別のセラミックシートの電極材料を含むガラス
層未形成面とを重ねて、５００〜８００℃で熱処理し
て、電極材料を含むガラス層を焼き付けると同時に接着
し、積層体を得た。なお、セラミックシートを接着する
ときに両端に位置するセラミックシートの一方について
は、電極材料を含むガラス層は形成されない。それか
ら、セラミックシートに高電圧を印加して分極処理を行
って、圧電性を与え、積層型圧電素子が製造される。

【００１５】なお、セラミックシートの両主面に形成さ
れる電極は、セラミックシートに分極処理を行う際に、
セラミックシートの両主面に電気的接続を与えるための
ものである。しかし、電極材料を含むガラス層の厚みが
１０μｍを超えると、セラミックシートの両主面にあら
かじめ電極を形成しても、セラミックシートを電極材料
を含むガラス層によって接着したのちに、セラミックシ
ートの両主面の電気的接続をとるのが困難になる。その
ため、電極材料を含むガラス層の厚みを１０μｍ以下と
するのが好ましい。

【００１６】図２はこの発明によって製造された積層型
圧電アクチュエータの一例を示す斜視図解図であり、図
３は図２の要部図解図である。なお、この積層型圧電ア
クチュエータ１０は、縦効果を利用した積層型圧電アク
チュエータである。

【００１７】積層型圧電アクチュエータ１０は、たとえ
ば１２枚のセラミックシート１２を含む。隣合うセラミ
ックシート１２の間には、特に図３に示すように、電極
１４ａ，電極材料を含むガラス層１６および電極１４ｂ
が、この順に１枚ずつ形成される。両端のセラミックシ
ート１２の外側の主面にも、電極１４ｃがそれぞれ形成
される。また、それらのセラミックシート１２は、図２
の矢印Ａおよび矢印Ｂに示すように、積層順に見て交互
に逆向きにかつそれらの厚み方向にそれぞれ分極処理さ
れている。さらに、それらの電極１４ａ，１４ｂおよび
１４ｃは、積層順に見て交互にリード線１８ａおよびリ
ード線１８ｂに接続される。そして、リード線１８ａ
は、電源のたとえば（＋）極に接続され、リード線１８
ｂは、電源のたとえば（−）極に接続される。

【００１８】したがって、この積層型圧電アクチュエー
タ１０は、リード線１８ａおよび１８ｂに電圧を印加す
ると、図２の矢印Ｃおよび矢印Ｄに示すように、その積
層方向に伸びる。

【００１９】従来の方法では、厳しいグリーンシートの
管理が必要であったが、この実施例によれば、セラミッ
クシートを積層する前に研磨をすることから、それほど
厳しいグリーンシートの管理が必要でなくなる。また、
この実施例によれば、セラミックシートを焼成したのち
に、ガラスフリットを含む電極材料をセラミックシート
に塗布するため、Ｐｔなどの高価な内部電極材料を用い
る必要がなくなり、積層型圧電素子の製造コストを抑え
ることが可能となる。

【００２０】図４はこの発明によって製造された積層型
圧電アクチュエータの他の例を示す斜視図解図であり、
図５は図４の要部図解図である。なお、この積層型圧電
アクチュエータ２０は、横効果を利用した積層型圧電ア
クチュエータである。

【００２１】積層型圧電アクチュエータ２０は、たとえ
ば２枚のセラミックシート２２を含む。セラミックシー
ト２２の間には、特に図５に示すように、電極２４ａ，
電極材料を含むガラス層２６および電極２４ｂが、この
順に１枚ずつ形成される。それらのセラミックシート２
２の外側の主面にも、電極２４ｃがそれぞれ形成され
る。また、それらのセラミックシート２２は、図４の矢
印Ｅに示すように、セラミックシート２２の同じ厚み方
向にそれぞれ分極処理されている。セラミックシート２
２の間に形成される電極２４ａおよび２４ｂは、リード
線２８ａに接続される。また、外側の２つの電極２４ｃ
は、リード線２８ｂに接続される。そして、リード線２
８ａは、電源のたとえば（＋）極に接続され、リード線
２８ｂは、電源のたとえば（−）極に接続される。

【００２２】したがって、この積層型圧電アクチュエー
タ２０は、リード線２８ａ，２８ｂに電圧を印加する
と、図４の矢印Ｆに示すように反り、湾曲する。

【００２３】この実施例のように、縦効果を利用した積
層型圧電アクチュエータのみならず、横効果を利用した
積層型圧電アクチュエータにも、この発明を適用するこ
とができる。

【００２４】次に、高調波エネルギ閉じ込め型積層共振
子の製造方法について述べる。

【００２５】積層型圧電アクチュエータを製造する場合
と同様に、目的の積層体を得る。なお、この積層体の外
側の主面には、電極が形成されていない。そして、この
積層体の外側の主面に、エネルギ閉じ込め型の外部電極
を形成し、分極処理を行って、高調波エネルギ閉じ込め
型積層共振子を製造する。

【００２６】図６はこの発明によって製造された２次高
調波エネルギ閉じ込め型積層共振子を示す斜視図解図で
あり、図７は図６の要部図解図である。

【００２７】２次高調波エネルギ閉じ込め型積層共振子
３０は、たとえば２枚のセラミックシート３２を含む。
セラミックシート３２の間には、内部電極３４ａ，電極
材料を含むガラス層３６および内部電極３４ｂが、この
順に１枚ずつ形成される。セラミックシート３２の外側
の主面には、それぞれ外部電極３８が形成される。外部
電極３８は、セラミックシート３２の主面の中央に形成
される円形の振動電極４０と、振動電極４０からセラミ
ックシート３２の端部に延びるＴ字形の引出電極４２と
を含む。また、セラミックシート３２は、それぞれ厚み
方向に分極処理されている。

【００２８】この実施例のように、積層型圧電アクチュ
エータのみならず、高調波エネルギ閉じ込め型積層共振
子にも、この発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる積層型圧電素子の製造方法を
示すフロー図である。

【図２】この発明によって製造された積層型圧電アクチ
ュエータの一例を示す斜視図解図である。

【図３】図２の要部図解図である。

【図４】この発明によって製造された積層型圧電アクチ
ュエータの他の例を示す斜視図解図である。

【図５】図４の要部図解図である。

【図６】この発明によって製造された２次高調波エネル
ギ閉じ込め型積層共振子を示す斜視図解図である。

【図７】図６の要部図解図である。

【図８】従来の積層型圧電素子の製造方法を示すフロー
図である。

【符号の説明】

１０，２０ 積層型圧電アクチュエータ １２，２２，３２ セラミックシート １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 電
極 １６，２６，３６ 電極材料を含むガラス層 ３０ ２次高調波エネルギ閉じ込め型積層共振子 ３４ａ，３４ｂ 内部電極 ３８ 外部電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グリーンシートを焼成して、セラミック
   シートを形成する工程、 前記セラミックシートを研磨する工程、 前記セラミックシートの一方主面にガラスフリットを含
   む電極材料を塗布して、電極材料を含むガラス層を形成
   する工程、 前記電極材料を含むガラス層を焼き付けて、複数の前記
   セラミックシートを接着して、積層体を形成する工程、
   および前記複数のセラミックシートを分極処理する工程
   を含む、積層型圧電素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記セラミックシートを研磨する工程の
   後であって、前記電極材料を含むガラス層を形成する工
   程の前に、前記セラミックシートの両主面に電極を形成
   する工程を含む、請求項１の積層型圧電素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記電極材料を含むガラス層の厚みを１
   ０μｍ以下とする、請求項１または請求項２の積層型圧
   電素子の製造方法。