JPH0730163A - 積層型圧電体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極が形成されている上・下面の平坦性に優
れ、複数個積み重ねて接合することにより積層型圧電ア
クチュエータを構成した場合に、接合の安定性に優れ、
外力により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な積層型
圧電体素子を提供する。 【構成】 圧電体層１と内部電極２ａ，２ｂとの積層体
３の上・下面の外部電極４ａ，４ｂの少なくとも一方を
薄膜電極とするとともに、該薄膜電極４ａ，４ｂを積層
体３の側面３ｃ，３ｄにまで回り込ませることにより、
積層体３の側面３ｃ，３ｄに形成された外部電極４ｃ，
４ｄと直接に導通させる。

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、圧電体層と内部電極との積層体の外側
に、該内部電極と導通する外部電極を配設してなる積層
型圧電体素子に関する。

【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５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、厚膜電極からなる外部電
極５４を配設することにより形成された積層型圧電体素
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
ね圧など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６に示すように、一層おきに逆側の側面の外部
電極５４（図５）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】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。

【０００５】

【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（例えば、上・下面に厚
膜電極を印刷して、側面に形成された厚膜電極に直接に
接続させるなどの方法により外部電極５４が形成され
る）ため、図７に示すように、積層体５３の角部におい
て、厚膜電極からなる外部電極５４に盛上り（こぶ）５
８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。

【０００６】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、電極が形成されている上・下面の平坦性に優れ、
複数個積み重ねて接合することにより積層型圧電アクチ
ュエータを構成した場合に、接合の安定性に優れ、外力
により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な積層型圧電
体素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【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において、圧電体層と内
部電極との積層体の上・下面の外部電極の少なくとも一
方を薄膜電極とするとともに、該薄膜電極を積層体の側
面にまで回り込ませることにより、積層体の側面に形成
された外部電極と直接に導通させたことを特徴とする。

【０００８】なお、この発明は、上・下面の外部電極の
両方を薄膜電極とする場合に限らず、上・下面の外部電
極のいずれか一方のみを薄膜電極とする場合をも含むも
のである。

【０００９】この発明の積層型圧電体素子において、上
・下面に薄膜電極を形成する方法としては、スパッタリ
ング法や、蒸着法などの種々の薄膜形成方法を適用する
ことが可能である。

【００１０】

【作用】この発明の積層型圧電体素子においては、上・
下面の外部電極として、厚みが小さく、平坦性に優れた
薄膜電極が用いられていることから、積層体の上・下面
と側面との角部などにおける盛上りが、厚膜電極を用い
た従来の外部電極の場合に比べて大幅に小さくなり、外
部電極形成後の上・下面の平坦性を向上させることが可
能になるとともに、上・下面の外部電極（薄膜電極）を
積層体の側面にまで回り込ませることにより、上・下面
の外部電極を積層体の側面に形成された外部電極に直接
導通させた場合にも、上・下面の平坦性を確保すること
が可能になる。

【００１１】

【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積層型圧電体素子を示す断面図であ
る。この実施例の積層型圧電体素子５においては、複数
の圧電体層（例えば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、一
層おきに相対向する２つの側面に引き出された内部電極
２ａ，２ｂとから積層体３が形成されている。

【００１２】そして、この積層体３の相対向する２つの
側面３ｃ，３ｄには、該側面３ｃ，３ｄに引き出された
同一極の各内部電極２ａ，２ｂと導通する、厚膜電極か
らなる外部電極４ｃ，４ｄが形成されている。さらに、
積層体３の上・下面３ａ，３ｂには、薄膜電極からなる
外部電極４ａ，４ｂが形成されている。また、この上・
下面側の外部電極（薄膜電極）４ａ，４ｂは、積層体３
の角部を経て側面３ｃ，３ｄにまで回り込むように形成
されており、積層体３の側面３ｃ，３ｄに形成された外
部電極４ｃ，４ｄと直接に導通している。

【００１３】次に、上記実施例の積層型圧電体素子５の
製造方法について説明する。上記積層型圧電体素子５を
製造するにあたっては、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、これに内部電極を印刷す
る。

【００１４】次に、各圧電体層（グリーンシート）を積
層圧着し、所定の形状に切断した後、焼成して積層体を
得る。それから、得られた積層体の、内部電極が引き出
された側面に外部電極（厚膜電極）を形成した後、積層
体の上・下面をラップして平坦にする。

【００１５】そして、図２（ａ）に示すように、積層体
３の対角の位置にある２つの角部に所定の形状のメタル
マスク６を施した後、例えば、蒸着法やスパッタリング
法などの方法により、図２（ｂ）に示すように、積層体
３の上・下面３ａ，３ｂからその角部を経て側面３ｃ，
３ｄにまで回り込むように、薄膜電極からなる外部電極
４ａ，４ｂを形成する。なお、このとき、メタルマスク
６が施されているので、蒸着やスパッタリングの際に薄
膜電極が不要な部分に付着することを防止することがで
きる。このようにして、上・下面の外部電極４ａ，４ｂ
を、積層体３の側面３ｃ，３ｄに回り込ませることによ
り、上・下面の外部電極４ａ，４ｂが積層体３の側面に
形成された外部電極４ｃ，４ｄと直接に導通する。それ
から、メタルマスク６を除去することにより、図１に示
すような積層型圧電体素子５を得ることができる。

【００１６】また、このように形成された積層型圧電体
素子５においては、上・下面の外部電極４ａ，４ｂが薄
膜電極から形成されており、積層体３の角部などにおけ
る盛上りがほとんどない（例えば、従来の厚膜電極を用
いた場合には盛上りの高さが１００μm前後にまで達す
るのに対して、薄膜電極を用いた場合には盛上りの高さ
を数μm程度に抑えることができる）ため、厚膜電極を
用いた従来の積層型圧電体素子の場合に比べて、外部電
極４ａ，４ｂが形成された後の上・下面の平坦性を著し
く向上させることができる。また、上・下面の外部電極
４ａ，４ｂが、積層体３の角部を経て側面３ｃ，３ｄに
まで回り込んでいるため、上・下面の外部電極４ａ，４
ｂを積層体３の側面３ｃ，３ｄに形成された外部電極４
ｃ，４ｄと直接に導通させた場合にも、上・下面の平坦
性が損われることがない。なお、上記実施例の積層型圧
電体素子５においては、上・下面の外部電極４ａ，４ｂ
と側面の外部電極を１０Ω以下の抵抗で導通させること
ができる。

【００１７】また、この積層型圧電体素子５は上・下面
が平坦であるため、図３に示すように、複数の積層型圧
電体素子５を金属板７を介して積み重ね、ばね圧などの
機械的な力により固定することによって積層型圧電アク
チュエータを形成する場合に、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、接合の安定性に優
れ、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。

【００１８】また、図４に示すように、積層型圧電体素
子５の上・下面から側面にかけて、互に異なる側面に引
き出された各内部電極２ａ，２ｂと、外部電極４ｃ，４
ｄを介して導通する２つの外部電極１４ａ，１５ａと１
４ｂ，１５ｂを形成し、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
続させるとともに、各積層型圧電体素子５を接着剤８に
より接着して積層型圧電アクチュエータを構成すること
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可能になる。

【００１９】また、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、内部電
極及び外部電極の構成材料、外部電極（薄膜電極）の形
成方法などに関し、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可能である。

【００２０】

【発明の効果】上述のように、この発明の積層型圧電体
素子は、圧電体層と内部電極との積層体の上・下面の外
部電極の少なくとも一方を薄膜電極とするとともに、該
薄膜電極を積層体の側面にまで回り込ませることによ
り、積層体の側面に形成された外部電極と直接に導通さ
せるようにしているので、上・下面の外部電極に盛上り
が生じることを抑制して、上・下面の平坦性に優れた積
層型圧電体素子を得ることが可能になる。

【００２１】また、この発明の積層型圧電体素子を複数
個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
の製造方法を示す図であり、（ａ）は上・下面の外部電
極を形成する前の状態を示す断面図、（ｂ）は上・下面
の外部電極を形成した後の状態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】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５】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６】従来の積層型圧電アクチュエータを構成する積
層型圧電体素子の内部電極のパターンを示す分解斜視図
である。

【図７】従来の積層型圧電アクチュエータを構成する積
層型圧電体素子の要部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電体層 ２ａ，２ｂ 内部電極 ３ 積層体 ３ａ，３ｂ 積層体の上・下面 ３ｃ，３ｄ 積層体の側面 ４ａ，４ｂ 上・下面の外部電極 ４ｃ，４ｄ 側面の外部電極 ５ 積層型圧電体素子 ６ メタルマスク ７ 金属板 ８ 接着剤

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
   体素子において、 圧電体層と内部電極との積層体の上・下面の外部電極の
   少なくとも一方を薄膜電極とするとともに、該薄膜電極
   を積層体の側面にまで回り込ませることにより、積層体
   の側面に形成された外部電極と直接に導通させたことを
   特徴とする積層型圧電体素子。