JP2000332312A - 積層型圧電セラミック部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部電極層と外部電極との電気的接続を確実
に取り、完全に分極することのできる積層型圧電セラミ
ック部品の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 圧電セラミック層２となる圧電セラミッ
クグリーンシートと内部電極層１とを交互に積層して大
板状積層体を得、次にこの大板状積層体を切断し、同じ
形状の第一積層体を多数得、この第一積層体を厚み方向
に重ね、各接着面全体にイソプロピルアルコールを塗布
後、再圧着し、所定の厚みの第二積層体を得、その後こ
の第二積層体を焼成し、内部電極層１の露出した両側面
部に外部電極３を形成し次に外部電極３に直流電圧を印
加して分極処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば積層型圧電ア
クチュエータ用基板などの積層型圧電セラミック部品の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層型圧電セラミック部品の製造
工程を図５に、また図６に積層型圧電セラミック部品の
断面図を示す。

【０００３】まず、図５に示すようにチタン酸ジルコン
酸鉛系圧電セラミック仮焼粉を平均粒径１μｍ程度に粉
砕し、それにバインダ、可塑剤、溶剤または水を加えて
スラリーを作製した後、ドクターブレード法等で圧電セ
ラミック層２となる圧電セラミックグリーンシートを作
製する。

【０００４】次に、この圧電セラミックグリーンシート
と内部電極層１とを所定の構成に交互に積層をした後、
圧着して大板状積層体を得る。

【０００５】次いで、この大板状積層体を所定の寸法の
積層体個片に切断機を用いて切断し、積層体を得る。

【０００６】その後、この積層体を１０００℃〜１３０
０℃で焼成し、内部電極層１の露出した側面に図５に外
部電極３を形成し、分野を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によると、大
板状積層体の厚みが大きく、積層体個片に切断する工程
において、積層体の上、下面に対して垂直に切断するこ
とができないため、複数の内部電極層１が交互に幅方向
側面に露出せず、外部電極３との電気的接続を確実に取
ることができない部分が生じる。その結果、内部電極層
１と外部電極３と接続されていない部分の圧電セラミッ
ク層２は分極されないという問題点を有していた。

【０００８】そこで、本発明は内部電極層と外部電極と
の電気的接続を確実に行え、完全に分極することのでき
る積層型圧電セラミック部品の製造方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【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セラミック部品の製造方法は、圧
電セラミックグリーンシートと内部電極層とを交互に積
層した第一積層体を得る第１の工程と、次にこの第一積
層体を少なくとも二つ以上積層して第二積層体を得る第
２の工程と、次いでこの第二積層体を焼成する第３の工
程と、その後前記第二積層体の内部電極層の露出した側
面に外部電極を形成する第４の工程と、次に前記外部電
極間に電圧を印加して分極を行う第５の工程とを備えた
ものであり、第一積層体において確実に内部電極層を露
出させることにより、厚みの大きな第二積層体を形成し
ても内部電極層と外部電極との電気的接続を確実に行え
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧電セラミックグリーンシートと内部電極層とを交
互に積層した第一積層体を得る第１の工程と、次にこの
第一積層体を少なくとも二つ以上積層して第二積層体を
得る第２の工程と、次いでこの第二積層体を焼成する第
３の工程と、その後前記第二積層体の内部電極層の露出
した側面に外部電極を形成する第４の工程と、次に前記
外部電極間に電圧を印加して分極を行う第５の工程とを
備えた積層型圧電セラミック部品の製造方法であり、内
部電極層と外部電極との電気的接続が確実に行える積層
型圧電セラミック部品を得ることができるものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、第２の工程にお
いて、第一積層体の少なくとも接着面に有機溶剤または
水分を塗布してから第二積層体を形成する積層型圧電セ
ラミック部品の製造方法であり、第一積層体間の接着
性、密着性をさらに向上させ、焼成後の第二積層体にお
いてデラミネーション、剥離を防止することができるも
のである。

【００１２】請求項３に記載の発明は、第２の工程にお
いて、第一積層体間に圧電セラミックグリーンシートを
少なくとも一層介在させて第二積層体を形成する積層型
圧電セラミック部品の製造方法であり、第一積層体間の
圧電セラミックグリーンシートが厚み方向に圧縮されて
第一積層体間の接着性、密着性をさらに向上させ、焼成
後の第二積層体のデラミネーション、剥離を防止するこ
とができる。

【００１３】以下に本発明の一実施の形態について説明
する。

【００１４】図１は本実施の形態１，２における積層型
圧電セラミック部品の断面図、図２は図１に示す積層型
圧電セラミック部品の斜視図、図３は図１に示す積層型
圧電セラミック部品の製造工程図、図４は本発明の他の
実施の形態における積層型圧電セラミック部品の断面図
である。

【００１５】図１、図２、図４において、１は内部電極
層、２は圧電セラミック層、３は外部電極である。

【００１６】（実施の形態１）まず、図３に示すように
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック仮焼粉を平均粒
子径１μｍ程度に粉砕し、それにポリビニルブチラール
等のバインダ、可塑剤、溶剤または水を加えてスラリー
を作製する。

【００１７】次に、このスラリーを用いてドクターブレ
ード法等で圧電セラミックグリーンシートを作製する。
次いでこの圧電セラミックグリーンシート上に内部電極
ペーストを所定の形状に印刷した後、この上に圧電セラ
ミックグリーンシートを積層する工程を繰り返し行った
後、プレス機を用いて圧着し、厚み約２mmの大板状積層
体を得る。この大板状積層体は積層型圧電セラミック基
板の縦と横の大きさを考えると、数十個分の大きさとな
る。

【００１８】次にこの大板状積層体を切断機を用いて切
断し、縦６mm、横６mm、厚み２mmの同じ形状の第一積層
体を多数得る。この第一積層体は、内部電極層が確実に
積層型圧電セラミック基板積層体側面に露出するように
するために、第一積層体の切断面の垂直度合いを考慮し
てその厚みを決定する。

【００１９】その後、この第一積層体を厚み方向に六個
重ね、各接着面全体にイソプロピルアルコールをローラ
ー印刷法などにより塗布してからプレス機を用いて再圧
着し、所定の厚みの第二積層体を得る。

【００２０】次いで、この第二積層体を約５００℃で有
機成分を熱分解した後、１１００℃の温度で焼成するこ
とにより、焼結体を得る。なお、この焼結体の形状は、
幅５mm、長さ５mm、厚み１０mmである。

【００２１】次に、図１に示すようにこの焼結体の内部
電極層１の露出した両側面分にＡｇペーストなど電極ペ
ーストを塗布し、６００℃〜８５０℃で焼き付けを行い
外部電極３を形成する。

【００２２】次いで外部電極３に、圧電セラミック層２
の厚み１mm当たり２〜３ｋＶの直流電圧を約３０分間印
加して、分極処理を行う。

【００２３】ここで図６に示すように従来の方法で製造
した同形状の積層型圧電セラミック部品は、一度に厚み
の大きな大板状積層体を形成するため、所望の形状の積
層体に切断機を用いて切断する工程において、積層体の
垂直に切断することが困難になり、焼結後複数の内部電
極層１が交互に幅方向側面に露出せず、外部電極３の形
成時に導通不良が発生する。

【００２４】しかしながら、本発明の製造方法で作製し
た積層型圧電セラミック部品は、上、下主表面に対し側
面がほぼ垂直になるため、内部電極層１が設計通り側面
に露出し、外部電極３と電気的接続を確実に取ることが
でき導通不良は発生しない。

【００２５】なお、上記実施の形態では第一積層体の接
着面にイソプロピルアルコールを塗布したが、これは圧
電セラミックグリーンシートを溶解させにくいためであ
る。従って、圧電セラミックグリーンシートに悪影響を
及ぼさず、第二積層体中の有機成分の分解時に除去でき
るようなものであれば、他の有機溶剤または水分などを
塗布して第一積層体間の接着強度を向上させても同様の
効果が得られる。

【００２６】また、第一積層体の接着面の圧電セラミッ
クグリーンシート厚みを内部電極層１の間に挟まれた圧
電セラミックグリーンシートの１／２の厚みとし、第二
積層体を形成したときに、内部電極層１の間に挟まれた
圧電セラミックグリーンシートの厚みが全て同じになる
ようにすることが好ましい。その理由は、厚みが異なる
と分極状態が異なるため圧電セラミック層２において特
性バラツキが生じるためである。

【００２７】（実施の形態２）実施の形態１と同様にし
て複数の第一積層体を得る。

【００２８】次に、この第一積層体間に第一積層体を形
成するときに用いた圧電セラミックグリーンシートを一
層介在させて、厚み方向に六個重ね、プレス機を用いて
再圧着し、所定の厚みの第二積層体を得る。この時用い
る圧電セラミックグリーンシートの大きさは、第一積層
体の上面形状と同等の大きさである。

【００２９】その後、この第二積層体を約５００℃で有
機成分を熱分解した後、１１００℃の温度で焼成するこ
とにより、焼結体を得る。なお、この焼結体の形状は、
幅５mm、長さ５mm、厚み１０mmである。

【００３０】次に、図１に示すように、この焼結体の内
部電極層１の露出した両側面にＡｇペーストなど電極ペ
ーストを塗布し、６００℃〜８５０℃で焼き付けを行い
外部電極３を形成する。

【００３１】次いで外部電極３に、圧電セラミック層２
の厚み１mm当たり２〜３ｋＶの直流電圧を約３０分間印
加して、分極処理を行う。

【００３２】本実施の形態で作製した積層型圧電セラミ
ック部品も、上、下主表面に対し、側面がほぼ垂直にな
るため内部電極層１が設計通り側面に露出し、外部電極
３と電気的接続を確実に取ることができ導通不良は発生
しない。

【００３３】なお、実施の形態１と実施の形態２との違
いは、内部電極層１の間に挟まれた各圧電セラミック層
２の厚みが同じになるように、第一積層体の接着面には
内部電極層１が形成されるようにしたものである。この
ようにすると、第一積層体間に圧電セラミックグリーン
シートを介在させることにより、内部電極層１の間に挟
まれた各圧電セラミック層２の厚みが均一となる。

【００３４】また、本実施の形態においては、第一積層
体間に介在させた圧電セラミックグリーンシートは、第
一積層体の作製に用いたものと同じものを用いたが、第
一積層体間の接着強度を向上させるためには、圧電セラ
ミック仮焼粉の組成は同じで接着剤となりうる可塑剤や
バインダ、溶剤の含有量を多くした圧電セラミックグリ
ーンシートを用いることが好ましい。この場合圧電セラ
ミックグリーンシートの厚みは、内部電極層１の間に挟
まれた圧電セラミック層２の厚みが同じとなるように、
第一積層体形成に用いた圧電セラミックグリーンシート
より厚いものを用いることとなる。

【００３５】なお、本発明は上記実施の形態１，２に限
定されるものではなく、第一積層体の形状は直方体だけ
でなく円柱、多角形等他の形状の第一積層体でも、第二
積層体と厚みのみ異なる形状であれば同様の効果が得ら
れる。

【００３６】また、図４に示すように複数の内部電極層
１が連続して幅方向側面に露出する構成の積層型圧電セ
ラミック部品など、その内部電極層１の形状に関わらず
に同様の効果が得られる。

【００３７】さらに、積層型圧電セラミック部品は駆動
電圧の印加により焼結体の膨張収縮が発生する。そのた
め、焼結体にデラミネーションが存在すると徐々に特性
劣化してくる。そこで信頼性等品質を保つため、上記実
施の形態のように第一積層体間の接着強度を向上させ
て、デラミネーションを完全に防止することが必要なの
である。

【００３８】

【発明の効果】以上本発明によると、第一積層体におい
て確実に内部電極層を露出させることにより、厚みの大
きな第二積層体を形成しても内部電極層と外部電極との
電気的接続を確実に行うことができるので、完全に分極
された積層型圧電セラミック部品を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１，２における積層型圧電
セラミック部品の断面図

【図２】図１に示す積層型圧電セラミック部品の斜視図

【図３】図１に示す積層型圧電セラミック部品の製造工
程図

【図４】本発明の他の実施の形態における積層型圧電セ
ラミック部品の断面図

【図５】従来の積層型圧電セラミック部品の製造工程図

【図６】従来の積層型圧電セラミック部品の断面図

【符号の説明】

１ 内部電極層 ２ 圧電セラミック層 ３ 外部電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックグリーンシートと内部電
   極層とを交互に積層した第一積層体を得る第１の工程
   と、次にこの第一積層体を少なくとも二つ以上積層して
   第二積層体を得る第２の工程と、次いでこの第二積層体
   を焼成する第３の工程と、その後前記第二積層体の内部
   電極層の露出した側面に外部電極を形成する第４の工程
   と、次に前記外部電極間に電圧を印加して分極を行う第
   ５の工程とを備えた積層型圧電セラミック部品の製造方
   法。
2. 【請求項２】 第２の工程において、第一積層体の少な
   くとも接着面に有機溶剤または水分を塗布してから第二
   積層体を形成する請求項１に記載の積層型圧電セラミッ
   ク部品の製造方法。
3. 【請求項３】 第２の工程において、第一積層体間に圧
   電セラミックグリーンシートを少なくとも一層介在させ
   て第二積層体を形成する請求項１に記載の積層型圧電セ
   ラミック部品の製造方法。