JPH07162049A - 積層型圧電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気化学的な密着力に優れ、且つ形状の安定
した導電性凸部を形成することにより、素子の切断加工
時や駆動時に生じる導電性凸部の剥離や密着不良を防止
すると共に、内部電極と外部電極とを確実に接続し、導
通不良や絶縁不良を防止することができる積層型圧電素
子を提供すること。 【構成】 素子側面に露出する一層おきの内部電極１２
の端部に、外部電極である銅箔１５と電気的に接続する
導電性凸部１６を形成し、その導電性凸部１６を無電解
メッキ層１６ａと、その無電解メッキ層の上に施される
電気メッキ層１６ｂとによって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電材料の薄膜を多枚
数積層し、電圧を印加することにより縦方向の変位を得
る積層型圧電素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層型圧電素子を製造する場合、
圧電シートの全面に電極を印刷して積層する方法が一般
的となっている。このような構造の場合、内部電極を一
層おきに電気的に接続する必要がある。その一例とし
て、図６及び図７に示すような方法が考えられている。

【０００３】まず、図６（ａ）に示すように、内部電極
７２が印刷された膜状の圧電材料７１を一層おきに内部
電極７２の端部が露出するように積層し、焼結して焼結
体７０を形成する。そして、内部電極７２の端部が一層
おきに露出している側面に仮の外部電極７３，７４を塗
布し、その仮の外部電極７３を陰極として電気メッキを
行うと、図６（ｂ）に示すように、電気メッキ法による
導電性凸部７５が一層おきに形成された状態となる。

【０００４】以下、焼結体７０の縦断面図で説明する。
図７（ｃ）に示すように、導電性凸部７５及び内部電極
７２の端部に電着塗装法等により樹脂成分７６を電着さ
せ、１５０℃前後で焼き付けすると、図７（ｄ）に示す
ように、絶縁層７７が形成される。

【０００５】一方、図７（ｅ）に示すように、熱圧着が
可能で、且つ加圧部分のみ一方向への導電性を持ち、導
電性粒子８０を含有した異方性導電膜７８と、外部電極
となる銅箔７９とを貼り合わせたものを用意し、図７
（ｆ）に示すように、熱圧着すると、異方性導電膜７８
は導電性凸部７５と対向した部分のみが他の部分より高
い圧力で部分的に加圧されることになり、その結果、高
い圧力で加圧された部分の導電性粒子８０が絶縁層７７
を突き破り、導電性凸部７５及び銅箔７９と接触するこ
とになり、外部電極となる銅箔７９、導電性凸部７５及
び内部電極７２が一層おきに電気的に接続される。

【０００６】同様の方法で、反対側の側面で層をずらし
て一層おきの内部電極と銅箔とを接続した焼結体７０
は、リード線の取り付け、樹脂外装及び分極処理等の工
程を経て完成品となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような積層形圧電素子の製造工程において、導電性凸部
７５は、幅１０〜２０μｍの内部電極７２の端部に電気
メッキ法で形成されるため、電気メッキ法の性質上、内
部電極幅よりもはるかに広い幅で形成されてしまう。そ
の結果、内部電極７２の端部の露出の程度及び導電性凸
部７５の広がりの程度によっては、導電性凸部７５が両
側に隣接する内部電極７２と接触して電気的にショート
したり、あるいは、導電性凸部７５の高さが不揃いにな
りやすくなるため、後工程での異方性導電膜７８の熱圧
着の際に電気的な接続が不完全になるといった問題点が
あった。

【０００８】また、電気メッキ法により形成された導電
性凸部７５は、導電性のある内部電極７２との接触面積
がごくわずかであり、その大部分が不導体である圧電材
料膜７１と相接することになるので、電気化学的な密着
力はほとんど得られない。このため、後工程で実施され
る焼結体７０の切断加工による加工抵抗や、素子の駆動
時に生じる内部応力等により、導電性凸部７５が剥離す
るといった問題点があった。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、電気化学的な密着力に優れ、且
つ形状の安定した導電性凸部を形成することにより、素
子の切断加工時や駆動時に生じる導電性凸部の剥離や密
着不良を防止すると共に、内部電極と外部電極とを確実
に接続し、導通不良や絶縁不良を防止することができる
積層型圧電素子を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層型圧電素子は、圧電材料と内部電極とが
交互に積層されている積層型圧電素子であって、その積
層型圧電素子の側面に露出する一層おきの内部電極の端
部に形成された導電性凸部と、積層型圧電素子の前記側
面上に連続して形成されると共に、前記導電性凸部と異
方性導電膜を介して電気的に接続された外部電極とを備
え、前記導電性凸部を、内部電極に接続される無電解メ
ッキ層と、その無電解メッキ層の上に施される電気メッ
キ層とによって構成する。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の積層型圧電素子
は、導電性凸部を、内部電極に接続される無電解メッキ
層と、その無電解メッキ層の上に施される電気メッキ層
とにより構成しているので、電気化学的な密着力に優
れ、且つ形状の安定した導電性凸部を形成することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１３】図１に、本発明の積層型圧電素子の断面図
を示す。膜状の圧電材料１１と内部電極１２とが交互に
重なる積層体の側面において、一層おきの内部電極１２
の端部に無電解メッキ層１６ａと電気メッキ層１６ｂと
から成る導電性凸部１６が形成されている。さらに、絶
縁層１８が素子の積層方向に全ての圧電材料１１にかか
るように形成され、その上から導電性粒子１７を含む異
方性導電膜１３が熱圧着されている。このため、導電性
粒子１７が絶縁層１８を突き破り導電性凸部１６と接触
し、導電性凸部１６は異方性導電膜１３を介して外部電
極となる銅箔１５に電気的に接続されている。

【００１４】次に、図１に示される積層型圧電素子の製
造方法を図２〜図５を参照して説明する。

【００１５】まず、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を
主成分とする圧電材料を所望の組成に混合した後、８５
０℃で仮焼成した粉末に適量のバインダーと微量の可塑
材及び消泡剤を添加し、有機溶媒中に分散させスラリー
状にする。このスラリーをドクターブレード法により所
定の厚さに成形しグリーンシートとする。このグリーン
シート上に内部電極１２としてＰｄ（パラジウム）ペー
ストをスクリーン印刷し、所定寸法に打ち抜いたものを
所定枚数積層し熱プレスにより一体化する。脱脂後、約
１２００℃で焼結を行い、図２に示すように、内部電極
１２が一層おきに露出するような位置で切断した焼結体
２１に、仮の外部電極２２及び２３を塗布焼き付けし、
さらに、別の一対の側面２４、２５が露出するように切
断する。

【００１６】さらに、焼結体２１の一方の側面２４にお
いて、導電性凸部を形成する以外の部分をテープでマス
キングする。即ち、仮の外部電極２２、２３を塗布した
面にマスキングテープを貼り、さらに、他方の側面２５
全体にもマスキングテープを貼る。

【００１７】そして、図３（ａ）〜（ｄ）に示す方法で
無電解メッキ層１６ａと電気メッキ層１６ｂとから成る
導電性凸部１６を形成する。

【００１８】まず、図３（ａ）に示すように、マスキン
グされていない側面２４上に露出した内部電極１２上に
一層おきにレジスト３１をスクリーン印刷する。圧電材
料１１の膜厚が８０μｍ、内部電極１２の幅が１０μｍ
の場合、レジスト３１は幅１１０〜１２０μｍ程度に塗
布するのが望ましい。

【００１９】次に、セラミックス上にメッキする場合の
通常の前処理、即ち、フッ酸系のエッチング液による化
学エッチング、エッチング面に還元剤を吸着させるセン
シタイジング、そして、触媒能のある金属を析出、活性
化させるアクチベーティング等の処理を行った後、無電
解メッキを施し、図３（ｂ）に示すように、他の一層お
きの内部電極１２の端部に無電解メッキ層１６ａを形成
する。ここで、先に述べた条件でレジスト３１を幅１１
０〜１２０μｍに塗布した場合、無電解メッキ層１６ａ
の幅は６０〜７０μｍ程度となる。また、無電解メッキ
には通常ニッケルメッキあるいは銅メッキが用いられ、
上記処理を施して形成された無電解メッキ層１６ａは、
圧電材料１１及び内部電極１２と強固に密着する。

【００２０】さらに、図３（ｃ）に示すように、適当な
溶剤でレジスト３１を除去した後、図３（ｄ）に示すよ
うに、無電解メッキ層１６ａ上に電気メッキ層１６ｂを
電気メッキ法により形成する。この電気メッキ層１６ｂ
は、一般のニッケルメッキでよく、具体的には、メッキ
浴にスルファミン酸ニッケル浴を用い、仮の外部電極２
２を陰極として電流密度１〜５Ａ／ｄｍ² で数十分実施
すると、仮の外部電極２２につながる内部電極１２及び
無電解メッキ層１６ａ上に電気メッキ層１６ｂとなる電
気ニッケルメッキ層が形成される。電気メッキを行う前
に予め希塩酸もしくは希硫酸に数分浸漬する活性化処理
を行うと、無電解メッキ層１６ａと強固に密着し、ひい
ては圧電材料１１及び内部電極１２とも強固に連結さ
れ、かつ形状の安定した導電性凸部１６が一層おきに形
成される。

【００２１】そして、図４（ａ）に示すように、電着塗
装法等により、導電性凸部１６が形成されている内部電
極１２は、導電性凸部１６の表面に、導電性凸部１６が
形成されていない内部電極１２は、その端部にそれぞれ
樹脂成分４１を電着させた後、約１５０℃で焼き付ける
と、樹脂成分４１が硬化する過程で流動性を持つため、
図４（ｂ）に示すように平坦化され、絶縁層１８が形成
される。

【００２２】次に、焼結体２１と別に、図５に示すよう
な導電性粒子１７を含み、熱圧着が可能で加圧部分のみ
一方向への導電性を持つ異方性導電膜１３と外部電極と
なる銅箔１５とを貼り合わせたものを用意し、導電性凸
部１６が形成された焼結体２１の側面２４に導電性凸部
１６全体にかかるような長さで仮止めする。そして、１
２０℃程度に熱した一対の平面状の加圧用治具（図示せ
ず）で挟み、数ｋｇの荷重をかけて熱圧着すると、図１
に示すように、異方性導電膜１３は導電性凸部１６と対
向した部分のみが他の部分よりも高い圧力で部分的に加
圧されるため、その高い圧力で加圧された部分の導電性
粒子１７が絶縁層１８を突き破り導電性凸部１６と接触
する。その結果、外部電極である銅箔１５が異方性導電
膜１３を介して導電性凸部１６、ひいては内部電極１２
と一層おきに電気的に接続される。

【００２３】一方、導電性凸部１６が形成された側面２
４とは反対側の側面２５に対しても、一層ずらして同様
の処理を行う。

【００２４】このようにして、互いに反対側の側面で層
をずらして一層おきの内部電極１２と銅箔１５とを電気
的に接続した焼結体２１は、所定の寸法に切断された
後、銅箔１５の一部に電力供給用のリード線を取り付
け、樹脂外装及び分極処理を施して完成品となる。

【００２５】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない限り種々の変更を
加えることができる。例えば、ニッケルメッキの代わり
にクロムメッキや銅メッキを用いてもよく、また、銅箔
の代わりに導電性テープ等を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の積層型圧電素子は、導電性凸部を、内部電極に接
続される無電解メッキ層と、その無電解メッキ層の上に
施される電気メッキ層とにより構成しているので、電気
化学的な密着力に優れ、且つ形状の安定した導電性凸部
を形成することができ、その結果、素子加工時の導電性
凸部の剥離や密着不良が防止できると共に、内部電極と
外部電極との電気的接続が確実となり、導通不良や絶縁
不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の積層型圧電素子の断面図である。

【図２】積層焼結体の一部を示す斜視図である。

【図３】積層焼結体の側面に無電解メッキ層及び導電性
凸部を形成する工程を示す図である。

【図４】導電性凸部が形成された積層焼結体上に絶縁層
を形成する工程を示す図である。

【図５】異方性導電膜と外部電極となる銅箔とを貼り合
わせた状態を示す図である。

【図６】従来の積層型圧電素子の製造方法を示す図であ
る。

【図７】従来の積層型圧電素子の製造工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１ 圧電材料 １２ 内部電極 １３ 異方性導電膜 １５ 銅箔（外部電極） １６ 導電性凸部 １６ａ 無電解メッキ層 １６ｂ 電気メッキ層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料と内部電極とが交互に積層され
   ている積層型圧電素子であって、その積層型圧電素子の
   側面に露出する一層おきの内部電極の端部に形成された
   導電性凸部と、積層型圧電素子の前記側面上に連続して
   形成されると共に、前記導電性凸部と異方性導電膜を介
   して電気的に接続された外部電極とを備え、 前記導電性凸部を、内部電極に接続される無電解メッキ
   層と、その無電解メッキ層の上に施される電気メッキ層
   とによって構成したことを特徴とする積層型圧電素子。