JPS61139112A - 周波数調整可能な積層型圧電素子 - 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］ この発明は、主面に電極パターンが形成されたセラミッ
クグリーンシートを複数層積層し同時焼成して得られる
焼結体を利用した積層型圧電素子の構造の改良に関する
。

［従来の技術］ 従来より、径方向振動を利用する圧電素子として、第１
０図および第１１図に斜視図および断面図で示す平板型
圧電素子１が用いられてきている。

ここでは、分極処理された圧電セラミックス２の上面お
よび下面に電１ｆｉ３．４が形成されており、電極３．
４から電圧を印加するこ、とにより所望の拡がり方向振
動が取出され得る。ところで、この種の平板型圧電素子
１では、共振周波数の調整は、通常、端面すなわち外周
面を研磨することにより行なうことが可能である。

しかしながら、たとえばラダー型フィルタの第２共振子
用として用いる場合のように、インピーダンスを低くす
ることが要求される場合には、第１０図および第１１図
に示した圧電素子１は不十分なものであった。

そこで、第１２図に略図的断面図で示すような積層型の
圧電素子１１が近年開発されている。ここでは、複数の
セラミック層１１ａ・・・１１Ｃが、内部電極１３ｂ、
１３０を介して積層されて一体に焼成されている。なお
、電極１３ａ、１３ｄは、内部電極１３ｂ、１３ｃと同
時に、あるいは焼成後に別途形成され得る。電極１３ａ
・・・１３ｄは、外部筒８ｉ１５．１６により、それぞ
れ、１層おきに電気的に接続されている。よって、電ｆ
ｆ１ｌ　５゜１６を通して電圧を印加し、第１２図の矢
印で示す方向に各セラミック層１１ａ・・・１１ｃを分
極し、しかる後外部電極１５．１６より電圧を印加する
ことにより、重なり合った各セラミック層１１ａ・・・
１１Ｃを全体に伸縮させることが可能とされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したような積層型の圧電素子にあっては、従来の平
板型圧電素子１に比べて、同一の大きさでインピーダン
スを大きく低減することが可能である。しかしながら、
所望の共振周波数に振動させるべく周波数調整を行なう
に際しては、焼結体の端面の研磨による方法を採用する
ことはできない。すなわち、第１２図に示した積層型圧
電素子１１にあっては、外部電極１５．１６が焼結体端
面に形成されているため、端面を研磨すると、該外部電
極１５．１６が除去されてしまい、共振子としての機能
を果たし得ないという欠点があった。

それゆえに、この発明の目的は、容易にかつ確実に周波
数調整が可能な積層型圧電素子を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、主面に電極パターンが形成されたセラミッ
クグリーンシートを複数層積層し、同時焼成して得られ
る焼結体を利用した積層型圧電素子であって、電極パタ
ーンにより構成される複数の１ｆ極のうち、１１ｉｌお
きに存在するＩｆ電極間、導電部の形成されたスルーホ
ールにより電気的に接続されており、電気的に接続され
た電極間のＮ極には電極欠落部が設けられており、スル
ーホールは該欠落部を貫通しており、かつスルーホール
は、積層型圧電素子の振動のノード点近傍に１対形成さ
れており、一方のスルーホールと他方のスルー・ホール
とは、１層おきに存在する別組の電極を電気的に接続し
ている、周波数調整可能な積層型圧電素子である。

［作用］ この発明では、スルーホールにより、接続されるべき電
極が接続されており、かつ該スルーホールは圧電素子の
振動のノード点近傍すなわち径方向振動を利用する圧電
素子にあっては電極中央部に設けられるので、圧電素子
の端面には、各電橋を接続する外部Ｎ極は形成されてい
ない。

［実施例の説明］ 第１図は、この発明の一実施例の概略を説明するための
正面図である。ここでは、セラミック層２１　ａ−２１
ｃが電Ｉｒ！企２ｂ、２２ｃを介して積層されており、
かつ電極２２ａ、２２ｄに挾まれて形成された積層型圧
＠素子２１が示されている。

この積層型圧電素子２１では、電極２２ａと電極２２ｃ
との接続が、内周面に導電部（第１図からは明らかでは
ないが）の形成されたスルーホール２５により電気的に
接続されており、また電極２２ｂと電極２２ｄとが同様
にスルーホール２６により接続されている。各スルーホ
ール２５．２６は、慢述するように、この積層型圧電振
動子２１のノード点近傍に形成されている。したがって
、端面には各電極２２ａ・・・２２ｄｌ！ｉｌを接続す
る外部電極は形成されない。よって、周波数調整を端面
研磨により行ない得ることがわかる。なお、スルーホー
ル２５．２６には導電材料を充填した状態にしておいて
もよい。

次に、第１図および第２図に示した積層型圧電振動子の
構成を、第３図の製造工程に基づき説明する。第１図お
よび第２図に示した積層型圧電素子の製造に際しては、
まず第４図に平面図で示すようなセラミックグリーンシ
ート２１ａ・・・２１ｃを準備する。なお、この各セラ
ミックグリーンシート２１ａ・・・２１ｃが、最１１Ｆ
的には第１図に示したセラミック層２１ａ・・・２１Ｃ
となるため、同一の参照番号を用いることにする。

次に、同一寸法のセラミックグリーンシート２１ａ・・
・２ＩＣに、第４図に示されて、いるようにスルーホー
ルとなる貫通孔２５ａ　、２５ｂ　、２６ｂ　。

２６ｃが形成される。

しかる侵、第５図に示されているように、各セラミック
グリーンシート２１ａ・・・２１ｃに電極パターン２２
ａ・・・２２ｄが印刷等により形成される。

なお、Ｎ極２２ｄは、セラミックグリーンシート２１ｃ
の裏面に形成されるものであるが、貫通孔２６ｃの位置
関係を明瞭に示すために、電極２２Ｃの側から、すなわ
ち上方から見た形状として示されている。第５図から明
らかなように、電極パターン２２ｂ、２２ｃでは、電極
欠落部２７．２８が、電極パターン２２ｂの中央に形成
されている。また、Ｎ極パターン２２ｂは、該欠落部２
７中に設けられている貫通孔２６ｂの周囲に延びる突出
部２９ｂを有する。したがって、貫通孔２６ｂの周囲は
、該突出部２９ｂにより電極パターン２２ｂに電気的に
接続されている。同様に、電極パターン２２Ｃにも突出
部２９Ｃが設けられている。もつとも、この突出部２９
Ｃの設けられている部分には貫通孔は存在しない。しか
しながら、この突出部２９Ｃは、後はど積層されるに際
し、上側のセラミック層２１ｂに設けられた貫通孔２５
ｂが位置する部分に形成されている。

なお、上述の各電極パターン２２ａ・・・２２ｄの形成
に引き続き、各貫通孔２５ａ　、２５ｂ　、２６ｂ、２
５ｃの内周面に導電部が形成される。この状態を、第５
図の１７１−ｖｔ線に沿う断面図である第６図を参照し
て説明する。

第６図かう明らかなように、電極パターン２２ａが上面
に形成されたセラミックグリーンシート２１ａの貫通孔
２５ａでは、その内周部に導電部３１が形成されている
。該導電部３１は、たとえば貫通孔２５ａの両側、すな
わちセラミックグリーンシート２１ａの両面から印刷す
ることにより形成され得る。同様に、貫通孔２５ｂ　、
２６ｂ　。

２６０にも、導電部が形成される。

次に、各電極パターン２２ａ・・・２２ｄの形成された
セラミックグリーンシート２１ａ・・・２１ｃが、第５
図に示した状態のまま積層され、圧着される。

この状態においては、貫通孔２５ａと、貫通孔２・５ｂ
とが整列し、他方貫通孔２６ｂと貫通孔２６Ｃ１とが整
列することになる。よって、１層おきに存在する電極パ
ターン２２ａと電極パターン２２Ｃとは、内周面に導電
部の形成された貫通孔２５ａと貫通孔２５ｂとにより電
気的に接続されることになる。この貫通孔２５ａ、２５
ｂが、この発明のスルーホールを構成する。同様に、貫
通孔２６ｂ、２６ｃより構成されるスルーホールにより
、電極パターン２２ｂと電極パターン２２ｄとが電気的
に接続されることになる。

第７図は、第１図および第２図に示した実施例の積層型
圧電素子２１における電極２２ａ・・・２２ｄの積層状
態を説明するための斜視図であり、ここでは電極２２ａ
・・・２２ｄの前方部分（図面上の前方を意味する。）
が取除かれた状態で示している。第７図から明らかなよ
うに、スルーホール２５を介して、電極２２ａと、電極
２２Ｃの突出部２９Ｃとが電気的に接続され、また電極
２２ｂの突出部２９ｂと、電極２２ｄとがスルーホール
２６により接続されることがわかる。

しかる後、所定の焼結条件の下で、焼成されることによ
り、第１図および第２図に示した積層型圧電素子とほぼ
同様の構造を得ることができる。

次に、第３図において（ａ　）で示す順序に従って、第
１図および第２図に示した積層型圧電素子２１の上面お
よび下面に位置する電極２２ａ、２２ｄに電圧を印加す
ることにより分極処理を施し、かつ枯化させる。これに
より、第１図において矢印で示す方向に、各セラミック
層２１ａ・・・２１Ｃが分極される。

しかる後、端面研磨により周波数調整を行なうのである
が、上述の各工程は、１個の積層型圧電素子を作る場合
のみならず多数個の積層型圧電素子を同時に作成する場
合にもそのまま適用し得るものである。その場合には、
この分極処理の後に、１個の積層型圧電素子単位に切断
される。

次に、得られた積層型圧電素子の端面を研磨しつつ、所
望の中心周波数を得るように測定が繰返される。

このように、この実施例の積層型圧電素子では、多電ｌ
４ｉ２２ａ・・・２２ｄ間の電気的接続が、スルーホー
ル２５．２６により行なわれるので、端面には接続用の
電極が形成されておらず、したがって端面を研磨し中心
周波数を調整することが可能となる。

上述のようにして得られた第１図および第２図に示した
実施例のインピーダンス−周波数特性を第９図に示す。

なお、比較のために、第１０図に示した従来の平板型圧
電素子１のインピーダンス−周波数特性を第８図に示す
。なお、第１図に示した実施例および第１０図に示した
平板型圧電素子１のいずれにおいても、７×７１１ＩＩ
１１、厚み０，５ｍ１ｍのものを用いた。第８図および
第９図から、第１図に示した実施例によれば、従来の平
板型圧電素子１に比べて、インピーダンスを飛躍的に低
くすることができ、かつ高次の振動に膓づくスプリアス
を低減することができるとともに、厚み縦振動に基づく
スプリアスをも低減し得ることがわかる。

第１図および第２図に示した実施例では、セラミック層
が３層であり、電極が４層に構成されていたが、より多
くのセラミック層および電極からなる積層型圧電素子を
構成することが可能であることは言うまでもなく、また
平面形状についても、たとえば円形等の径方向振動を利
用し得る適宜の形状に構成し得る。

なお、上記実施例では電極２２ａ　、２２ｄを、予めセ
ラミックグリーンシート２１ａ、２１ｃに塗布して形成
したが、焼成後に焼結体の上下面に形成してもよい。こ
の場合の工程は第３図に示されている工程のうち（ｂ）
を通る順序で処理される。実際の工程では、この工程を
用いる方が有効である。

［発明の効果１ 以上のように、この発明によれば、電極パターンにより
構成される複数の電極のうち、１層おきに存在する電極
間が、導電部の形成されたスルーホールにより電気的に
接続されており、電気的に接続されている電極間の電極
には、電極欠落部が設けられており、スルーホールは該
欠落部を貫通しており、かつスルーホールは積層型圧電
素子の振動のノード点近傍に１対形成されており、一方
のスルーホールと他方のスルーホールとは１層おきに存
在する別組の電極を電気的に接続しているため、電極間
を接続するための外部電極が端面に形成されていないた
め、端面を研磨することにより容易かつ確実に周波数調
整を行なう゛ことが可能な積層型圧電素子を得ることが
可能となる。また、各７１８４間の接続がスルーホール
により行なわれているものであるため、多数個の積層型
圧電素子を同時に形成し得るので、安価にかつ能率良く
旦産し得るという効果も有する。

４、図面のｌＩ！１ｌＩＩな説明 第１図は、この発明の一実施例を示す概略正面図である
。第２図は、第１図に示した実施例の斜視図である。第
３図は、第１図および第２図に示した実施例を製作する
工程を説明するための図である。第４図は、第１図およ
び第２図に示した実施例に用いるセラミックグリーンシ
ートを示す平面図である。第５図は、第４図に示したセ
ラミックグリーンシートの主面に形成される電極パター
ンおよび貫通孔を示す平面図である。第６図は、第５図
のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図である。第７図は、第５図
に示した電極パターンを積層した状態の位置関係を示す
略図的斜視図である。第８図は、従来の平板型圧電素子
のインピーダンス−周波数特性を示す図である。第９図
は、第１図および第２図に示した実施例のインピーダン
ス−周波数特性を示す図である。第１０図および第１１
図は、従来の平板型圧電素子の一例を示す斜視図および
断面図である。第１２図は、従来の積層型圧電素子の一
例を示す断面図である。

図において、２１は積層型圧電素子、２１ａ・・・２１
ｃはセラミック層、２２ａ・・・２２ｄは電極、２５．
２６はスルーホール、２７．２８は電極欠落部、３１は
導電部を示す。

第１　図 冥３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主面に電極パターンが形成された複数のセラミッグリー
   ンシートを複数層積層し、同時焼成して得られる焼結体
   を利用した積層型圧電素子であつて、 前記電極パターンにより構成される複数の電極のうち、
   １層おきに存在する電極間が、導電部の形成されたスル
   ーホールにより電気的に接続されており、前記電気的に
   接続される電極間の電極には電極欠落部が設けられてお
   り、前記スルーホールは該欠落部を貫通しており、かつ 前記スルーホールは、積層型圧電索子の振動のノード点
   近傍に１対形成されており、一方のスルーホールと他方
   のスルーホールとは１層おきに存在する別組の電極を電
   気的に接続している、周波数調整可能な積層型圧電素子
   。