JPH0779025A - 積層型圧電体素子の内部電極と外部電極の接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型圧電体素子の上・下面の平坦性を損う
ことなく、上・下面に形成された外部電極と圧電体層間
に配設された内部電極とを確実に接続する。 【構成】 上・下面の外部電極１４ａ，１４ｂと、該上
・下面の外部電極１４ａ，１４ｂに最も近い位置にある
内部電極２ａ，２ｂとの間の圧電体層１ａ，１ｂにスル
ーホール１０ａ，１０ｂを形成するとともに、その内部
に導通用電極１１ａ，１１ｂを配設し、該導通用電極１
１ａ，１１ｂ及び側面に形成された外部電極４ａ，４ｂ
を介して、各内部電極２と上・下面の外部電極１４ａ，
１４ｂとを導通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、積層型圧電体素子に
関し、詳しくは、上・下面に形成された外部電極と圧電
体層間に配設された内部電極とを電気的に接続するため
の接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電体を利用した積層型圧電アクチュエ
ータとしては、例えば、図４に示すように、複数の圧電
体層５１の間に部分電極構造を有する内部電極５２を配
設するとともに、圧電体層５１と内部電極５２からなる
積層体５３の、内部電極５２が引き出された側面からそ
の上・下面に回り込むように外部電極５４を配設してな
る積層型圧電体素子５５を、金属板５６を介して複数個
積み重ね、所定の金属板５６をリード線５７により接続
するとともに、ばね圧により固定した構造の積層型圧電
アクチュエータが提案されている。

【０００３】なお、上記の積層型圧電アクチュエータを
構成する積層型圧電体素子５５においては、内部電極５
２は、図５に示すように、一層おきに逆側の側面の外部
電極５４（図４）と導通するように交互に逆側の端部に
引き出されている。

【０００４】また、外部電極５４としては、内部電極５
２との導通の確実性を考慮して厚膜電極が用いられてい
る。

【０００５】そして、この積層型圧電アクチュエータに
おいては、各積層型圧電体素子５５の間に挿入された金
属板５６と各積層型圧電体素子５５の上・下面にまで回
り込むように形成された外部電極５４とを接触させるだ
けで、内部電極５２と金属板５６との導通が得られると
いう長所がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の積層型
圧電アクチュエータにおいては、積層型圧電体素子５５
の外部電極５４が積層体５３の側面から上・下面にまで
回り込むように形成されているため、図６に示すよう
に、積層体５３の角部において外部電極５４に盛上り
（こぶ）５８が発生し、積層型圧電体素子５５の上・下
面の平坦性が損われる。そのため、複数の積層型圧電体
素子５５を金属板５６を介して積み重ねた場合に、積重
ね状態（連結固定状態）が不安定になり、確実に固定す
ることができなかったり、積層型圧電アクチュエータと
して使用した場合に、外力によって破壊が生じたりする
というような問題点がある。

【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、積層型圧電体素子の上・下面の平坦性を損うこと
なく、上・下面に形成された外部電極と圧電体層間に配
設された内部電極とを確実に接続することが可能な積層
型圧電体素子の内部電極と外部電極の接続構造を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の積層型圧電体素子の内部電極と外部電極
の接続構造は、複数の圧電体層と、圧電体層間に配設さ
れた内部電極と、内部電極が引き出された側面及び、上
・下面に形成された外部電極とを備えてなる積層型圧電
体素子の、前記内部電極を前記上・下面の外部電極の少
なくとも一方に接続するための接続構造であって、上・
下面の外部電極と、該上・下面の外部電極に最も近い位
置にある内部電極との間の圧電体層にスルーホールを形
成するとともに、その内部に導通用電極を配設し、該導
通用電極及び側面に形成された外部電極を介して、各内
部電極と上・下面の外部電極とを導通させるようにした
ことを特徴としている。

【０００９】なお、この発明は、内部電極を上・下面の
外部電極の両方に接続する場合に限らず、内部電極を上
・下面の外部電極のいずれか一方にのみ接続する場合の
接続構造をも含むものである。

【００１０】

【作用】この発明の積層型圧電体素子の内部電極と外部
電極の接続構造においては、上・下面の外部電極と、該
上・下面の外部電極に最も近い位置にある内部電極との
間の圧電体層に形成されたスルーホールの内部に配設さ
れた導通用電極により、上・下面の外部電極と該上・下
面の外部電極と最も近い位置にある内部電極が導通する
とともに、側面に形成された外部電極（各内部電極と導
通している）、及び上・下面の外部電極と最も近い位置
にある内部電極を介して、各内部電極と上・下面の外部
電極とが導通する。

【００１１】したがって、従来の積層型圧電体素子のよ
うに、積層体の側面に形成された外部電極を上・下面に
まで回り込ませた場合に見られるような、積層体の角部
における外部電極（厚膜電極）の盛上り（こぶ）の発生
を防止して、積層型圧電体素子の上・下面の平坦性を確
保しつつ、各内部電極と上・下面の外部電極とを確実に
導通させることが可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を示してその特徴と
するところをさらに詳しく説明する。図１は、この発明
の一実施例にかかる接続構造により内部電極と外部電極
を接続した積層型圧電体素子を示す断面図である。

【００１３】この積層型圧電体素子５は、積層された複
数の圧電体層（チタン酸ジルコン酸鉛系材料からなる圧
電体層）１と、複数の圧電体層１間に配設された内部電
極２と、複数の圧電体層１と内部電極２とを備えてなる
積層体３の内部電極２が引き出された側面に形成された
外部電極４ａ，４ｂと、積層体３の上・下面に形成され
た外部電極１４ａ，１４ｂとを備えて構成されている。

【００１４】そして、上・下面の外部電極１４ａ，１４
ｂと、それに最も近い位置にある内部電極２（２ａ），
２（２ｂ）との間の圧電体層（すなわち最上層及び最下
層の圧電体層）１（１ａ），１（１ｂ）にはスルーホー
ル１０ａ，１０ｂが形成されているとともに、その内部
には、導通用電極１１ａ，１１ｂが配設されている。そ
して、この導通用電極１１ａ，１１ｂを介して最上層及
び最下層の内部電極２ａ及び２ｂが上・下面の外部電極
１４ａ，１４ｂに導通するとともに、その他の、一方の
側面（左側の側面）に引き出されて外部電極４ａに接続
された各内部電極２は、外部電極４ａ，最上層の内部電
極２ａ，及び導通用電極１１ａを経て上面の外部電極１
４ａに接続され、また、他方の側面（右側の側面）に引
き出されて外部電極４ｂに接続された各内部電極２は、
外部電極４ｂ，最下層の内部電極２ｂ，及び導通用電極
１１ｂを経て下面の外部電極１４ｂに接続されている。

【００１５】したがって、この実施例の積層型圧電体素
子５においては、積層体３の側面に形成された外部電極
４ａ，４ｂを、上・下面にまで回り込ませることなく、
積層体３の側面に形成された外部電極４ａ，４ｂと最上
層及び最下層の内部電極２ａ，２ｂ，及び導通用電極１
１ａ，１１ｂを介して、各内部電極２と上・下面の外部
電極１４ａ，１４ｂとを導通させることが可能になる。

【００１６】それゆえ、従来の積層型圧電体素子のよう
に、積層体の側面に形成された外部電極を、上・下面に
まで回り込ませた場合に見られるような角部における外
部電極（厚膜電極）の盛上り（こぶ）の発生を防止し
て、積層型圧電体素子５の上・下面の平坦性を確保しつ
つ、内部電極２と上・下面の外部電極１４ａ，１４ｂと
を確実に導通させることが可能になる。なお、上記実施
例の積層型圧電体素子５においては、内部電極２と上・
下面の外部電極１４ａ，１４ｂとを１Ω以下の抵抗で導
通させることができる。

【００１７】次に、上記実施例の積層型圧電体素子の製
造方法について説明する。この実施例の積層型圧電体素
子を製造するにあたっては、通常の積層型圧電体素子の
製造方法と同様に、まず、圧電体層（グリーンシート）
を製造するために、原料を秤量し、粉砕してバインダと
ともに混合し、脱泡した後、シート状に成形し、所定の
形状に打抜く。それから、これに所定のパターンの内部
電極を印刷する。

【００１８】なお、所定の圧電体層（グリーンシート）
にスルーホールを形成するにあたっては、上記打抜きの
工程で、所定の金型を用いて打ち抜くことによりスルー
ホールを同時に形成し、また、内部電極を印刷する工程
で同時に印刷することにより導通用電極の印刷を行う。

【００１９】なお、スルーホールの形成方法及び、導通
用電極の配設方法は、上記実施例の方法に限らず、他の
方法によることも可能である。

【００２０】それから、各圧電体層（グリーンシート）
を積層圧着した後、所定の焼成温度で焼成して積層体を
得る。

【００２１】次に、得られた積層体の上・下面をラップ
し、内部電極が引き出された側面及び上・下面に外部電
極を形成する（このとき、上・下面の外部電極が積層体
の角部にまで達しないようにする）ことにより、図１に
示すような積層型圧電体素子５が得られる。

【００２２】そして、この積層型圧電体素子５は上・下
面が平坦であるため、図２に示すように、複数の積層型
圧電体素子５を金属板６を介して積み重ね、ばね圧など
の機械的な力で固定することにより積層型圧電アクチュ
エータを形成する場合、積層型圧電体素子５を安定して
積み重ねることができるため、複数の積層型圧電体素子
５を確実に連結固定して信頼性の高い積層型圧電アクチ
ュエータを得ることができる。

【００２３】また、図３に示すように、積層型圧電体素
子５の上・下面に、互に異なる側面に引き出された各内
部電極２が導通する２つの外部電極１４ａ，１５ａと１
４ｂ，１５ｂを形成し（但し、最上層及び最下層の圧電
体層１ａ，１ｂの上記外部電極１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂが形成された部分にはスルーホール１２ａ，
及び１２ｂが形成され、その内部には導通用電極１３
ａ，１３ｂが配設されている）、接合面において互に対
向する外部電極１４ａと１４ｂ、及び１５ａと１５ｂを
直接に接続するとともに、各積層型圧電体素子５を接着
剤９により接着することにより、金属板を配設したり、
あるいは、リード線を半田付けして側面に形成された外
部電極を接続したりすることを不要にして、積層型圧電
アクチュエータの構造及び製造方法を簡略化することが
できる。

【００２４】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、圧電体層を構成する材料の種類や組
成、あるいは圧電体層の具体的な形状や積層数、スルー
ホールの形成位置やその配設数、内部電極及び外部電極
の構成材料やそのパターンなどに関し、発明の要旨の範
囲内において、種々の応用、変形を加えることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、この発明の積層型圧電体
素子の内部電極と外部電極の接続構造は、上・下面の外
部電極と、該上・下面の外部電極に最も近い位置にある
内部電極との間の圧電体層にスルーホールを形成すると
ともに、その内部に導通用電極を配設し、該導通用電極
及び側面に形成された外部電極を介して、各内部電極と
上・下面の外部電極とを導通させるようにしているの
で、従来の積層型圧電体素子のように、外部電極を側面
から上・下面にまで回り込ませて形成する必要がなくな
り、上・下面の平坦性を確保しつつ、上・下面に形成さ
れた外部電極と圧電体層間に配設された内部電極とを確
実に接続することが可能になる。

【００２６】したがって、複数の積層型圧電体素子を積
み重ねて積層型圧電アクチュエータを構成する場合に、
積層型圧電体素子の積重ね（連結固定）の安定性に優
れ、かつ外力によって破壊が生じたりすることがなく、
信頼性の高い積層型圧電アクチュエータを得ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる積層型圧電体素子
を示す断面図である。

【図２】この発明の一実施例にかかる積層型圧電体素子
を積み重ねて構成した積層型圧電アクチュエータの要部
を示す断面図である。

【図３】この発明の一実施例にかかる積層型圧電体素子
を積み重ねて構成した他の積層型圧電アクチュエータの
要部を示す断面図である。

【図４】従来の積層型圧電アクチュエータを示す断面図
である。

【図５】従来の積層型圧電アクチュエータの内部電極の
パターンを示す分解斜視図である。

【図６】従来の積層型圧電アクチュエータの要部を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電体層 ２ 内部電極 ３ 積層体 ４ａ，４ｂ 側面に形成された外
部電極 ５ 積層型圧電体素子 ６ 金属板 ９ 接着剤 １０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ スルーホール １１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ 導通用電極 １４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 上・下面に形成さ
れた外部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧電体層と、圧電体層間に配設さ
   れた内部電極と、内部電極が引き出された側面及び、上
   ・下面に形成された外部電極とを備えてなる積層型圧電
   体素子の、前記内部電極を前記上・下面の外部電極の少
   なくとも一方に接続するための接続構造であって、 上・下面の外部電極と、該上・下面の外部電極に最も近
   い位置にある内部電極との間の圧電体層にスルーホール
   を形成するとともに、その内部に導通用電極を配設し、
   該導通用電極及び側面に形成された外部電極を介して、
   各内部電極と上・下面の外部電極とを導通させるように
   したことを特徴とする積層型圧電体素子の内部電極と外
   部電極の接続構造。