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WO2006073018A1 - 圧電アクチュエータの製造方法及び圧電アクチュエータ - Google Patents

圧電アクチュエータの製造方法及び圧電アクチュエータ Download PDF

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WO2006073018A1
WO2006073018A1 PCT/JP2005/018920 JP2005018920W WO2006073018A1 WO 2006073018 A1 WO2006073018 A1 WO 2006073018A1 JP 2005018920 W JP2005018920 W JP 2005018920W WO 2006073018 A1 WO2006073018 A1 WO 2006073018A1
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WO
WIPO (PCT)
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thickness direction
piezoelectric
internal electrodes
sintered body
ceramic layer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2005/018920
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shinji Omura
Koichi Hayashi
Shozo Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to JP2006550609A priority patent/JP4803039B2/ja
Publication of WO2006073018A1 publication Critical patent/WO2006073018A1/ja
Priority to US11/610,065 priority patent/US7509716B2/en
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Priority to US12/372,114 priority patent/US7745981B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a laminated piezoelectric actuator configured using piezoelectric ceramics and a piezoelectric actuator, and more specifically, to an active portion which is a portion displaced by application of an electric field.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric actuator in which an inactive portion having an internal electrode is laminated, and a piezoelectric actuator.
  • a piezoelectric actuator has been used to move a magnetic head or a printer head of an inkjet printer.
  • a multilayer piezoelectric actuator using an internal electrode ceramics firing technology has been proposed.
  • Patent Document 1 discloses an example of a stacked piezoelectric actuator.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the piezoelectric actuator described in Patent Document 1. As shown in FIG.
  • the piezoelectric actuator 101 has a ceramic sintered body 102 that also has a piezoelectric ceramic force.
  • the ceramic sintered body 102 is an integrally fired ceramic sintered body configured using an internal electrode ceramics integral firing technique.
  • the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the internal electrodes in the ceramic sintered body 102 is defined as the thickness direction. That is, in the ceramic sintered body 102, the central portion in the thickness direction is the active portion 103, and the inactive portions 104 and 105 are disposed on both sides of the active portion 103 in the thickness direction.
  • a plurality of first internal electrodes 106 and a plurality of second internal electrodes 107 are alternately stacked via piezoelectric ceramic layers in the thickness direction.
  • both the internal electrodes 106 and 107 are formed on the entire surface of the cross section of the ceramic sintered body 102 in the direction orthogonal to the thickness direction.
  • an insulating layer 108 extending in the lateral direction, which is a direction orthogonal to the thickness direction, is formed.
  • the insulating layer 108 allows the first A portion exposed to the side surface 102a of the internal electrode 106 is covered.
  • an insulating layer 109 is formed on the second side surface 102b opposite to the side surface 102a. The insulating layer 109 covers the exposed portion of the second internal electrode 107 on the side surface 102b.
  • the inactive portion 104 three stripe-shaped dummy internal electrodes 111 to 113 are arranged at the same height position. A plurality of groups of dummy internal electrodes 111 to 113 having a force of three dummy internal electrodes are laminated through ceramic layers. Similarly, in the inactive portion 105, a plurality of dummy internal electrode groups each including dummy internal electrodes 114 to 116 are formed via ceramic layers.
  • the dummy internal electrodes 111 to 113 each have a stripe shape and are electrically separated from each other.
  • the dummy internal electrodes 114 to 116 also have a stripe shape and are electrically separated from each other.
  • An external electrode 117 is formed on the side surface 102b of the sintered body 102 so as to extend in the vertical direction. In the active portion 103, the external electrode 117 is connected to the plurality of internal electrodes 106 exposed on the side surface 102b.
  • a similar external electrode is also formed on the side surface 102a, and the external electrode provided on the side surface 102a is electrically connected to the second internal electrode 107. It has been. Therefore, by applying a voltage between the external electrode 117 and another external electrode provided on the side surface 102a, the active part operates as a stacked type actuator. On the other hand, in the inactive portions 104 and 105, no voltage is applied between the dummy internal electrodes overlapping with each other through the ceramic layer, so that the inactive portions 104 and 105 do not operate as an activator.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-352110
  • the piezoelectric actuator 101 it may be required to reduce the influence of the support structure on the displacement.
  • the distance between the active portion 103 that is the displacement portion and the portion that mechanically supports the piezoelectric actuator 101 is usually increased by increasing the dimension in the thickness direction of the inactive portions 104 and 105. It was. Therefore, the dimension in the thickness direction of the ceramic sintered body 102 has to be increased. Also, when the number of laminated internal electrodes in the active portion 103 that operates as a piezoelectric actuator is increased in order to increase the amount of displacement, the above-mentioned dimension in the thickness direction of the ceramic sintered body 102 tends to increase. .
  • the upper surface 102c and the lower surface 102d must be ground to make the thickness direction dimension constant.
  • the dummy internal electrodes 111-113, 114 to 116 may be exposed on the surface that appears by grinding. This possibility increases as the distance between the dummy inner electrodes, that is, the thickness dimension of the piezoelectric ceramic layer at the time of lamination decreases. If the dummy internal electrodes 111 to 113 and 114 to 116 are exposed on the upper surface or the lower surface of the ceramic sintered body 102, mounting failure may occur when the piezoelectric actuator 101 is mounted on the printed circuit board. Therefore, the piezoelectric actuator 101 with the dummy internal electrodes 111 to 113 and 114 to 116 exposed must be removed as a defective product, and the yield tends to decrease.
  • An object of the present invention is a piezoelectric actuator that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art and has an inactive portion provided on at least one side of the active portion in the thickness direction, and has a shrinkage ratio upon firing. Chipping of the sintered body due to differences, etc., and peeling at the interface between the active part and the inactive part It is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator in which a dummy internal electrode is difficult to be exposed by grinding or the like for controlling the dimension in the thickness direction as well as suppressing the above.
  • a method for manufacturing a piezoelectric actuator configured using a ceramic sintered body obtained by integrally firing an internal electrode and a piezoelectric ceramic, wherein the piezoelectric ceramic layer and the piezoelectric ceramic layer are interposed therebetween.
  • An active portion that has a plurality of stacked internal electrodes and is displaced during driving; and when the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer is a thickness direction, the active portion is at least one side of the active portion in the thickness direction.
  • a plurality of dummy internal electrodes are stacked via a piezoelectric ceramic layer, and include an inactive portion that is a portion that does not displace when driven, and the dummy internal electrodes are disposed between the dummy internal electrodes. Thickness force of the sandwiched piezoelectric ceramic layer The active part force is increased with increasing distance, and the outermost dummy internal electrode in the thickness direction is increased in the thickness direction.
  • the thickness force of the outermost piezoelectric ceramic layer located The step of preparing a ceramic sintered body thicker than the thickness of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the dummy internal electrodes, and the thickness direction of the ceramic sintered body And a step of grinding a piezoelectric ceramic layer located on the outermost side and adjusting a dimension along the thickness direction of the ceramic sintered body.
  • the adjustment step from the outermost surface in the thickness direction of the inactive portion after adjustment in the thickness direction.
  • the distance force to the dummy internal electrode located on the outermost side is adjusted so that the thickness is 0.5% or more of the dimension in the thickness direction of the piezoelectric actuator.
  • the active portion and the inactive portion are configured using the same piezoelectric ceramic material.
  • a plurality of internal electrodes provided on the outer surface of the ceramic sintered body and provided on the active portion to drive the active portion
  • the method further includes the step of forming first and second external electrodes electrically connected to any of the first and second electrodes! /
  • a piezoelectric actuator according to the present invention is a piezoelectric actuator obtained by the manufacturing method of the present invention, and includes a piezoelectric ceramic layer and a plurality of layers laminated via the piezoelectric ceramic layer.
  • An active portion that is a portion that is displaced upon driving, and the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer is defined as at least one side of the active portion in the thickness direction.
  • a plurality of dummy internal electrodes are stacked via a piezoelectric ceramic layer, and include an inactive portion that is a portion that does not displace during driving, and is sandwiched between the dummy internal electrodes. The thickness force of the piezoelectric ceramic layer is increased as the distance from the active portion increases.
  • the ceramic sintered body has first and second side surfaces extending in the thickness direction and facing each other, and the active portion includes The plurality of internal electrodes are alternately drawn out to the first or second side surface in the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer, and a plurality of dummy internal electrode force first side surface or
  • the ceramic sintered body is further provided with first and second external electrodes formed on the first and second side surfaces, respectively.
  • the inactive portion is laminated on at least one side in the thickness direction of the active portion in which the plurality of internal electrodes are laminated in the thickness direction via the piezoelectric ceramic layer.
  • the inactive portion has a structure in which a plurality of dummy internal electrodes are stacked via a piezoelectric ceramic layer, and the thickness force of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the dummy internal electrodes is increased as the distance from the active portion increases. ing.
  • the shrinkage rate of the active part and the inactive part is different, but the piezoelectric ceramic between the plurality of dummy internal electrodes is different. Since the thickness force of the layer increases with increasing distance from the active portion, distortion due to the difference in shrinkage rate is reduced, and chipping of the ceramic sintered body and peeling at the interface can be suppressed.
  • the thickness of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the dummy internal electrodes is also increased as the distance from the active portion increases, and the outermost piezoelectric piezoelectric layer located on the outer side in the thickness direction of the outermost dummy internal electrode. Thickness of the ceramic layer It is thicker than the thickness of the piezoelectric ceramic layer between the dummy internal electrodes. Accordingly, when the piezoelectric ceramic layer located on the outermost side in the thickness direction of the ceramic sintered body is ground in order to adjust the thickness direction dimension, The dummy internal electrode is difficult to be exposed. Therefore, the generation of defective products due to the exposure of the dummy internal electrodes can be suppressed, and the yield can be increased.
  • the distance force from the outermost surface in the thickness direction of the inactive portion after adjustment to the dummy inner electrode located on the outermost side in the thickness direction is 0.5% or more of the dimension in the thickness direction, the possibility of exposing at least part of the dummy internal electrode by grinding can be significantly reduced.
  • the upper limit of the dimension of the said thickness direction is not specifically limited. That is, in order to reduce the possibility of exposure of the dummy internal electrode, it is preferable that the dimension in the thickness direction is larger. However, when it is desired that the thickness direction dimension of the piezoelectric actuator is not so large, it is desirable to set it to 2.0% or less of the above thickness direction dimension.
  • the ceramic sintered body is an integrally fired ceramic sintered body constituted by an electrode-ceramic integrated sintering technique, cracks and chips due to differences in shrinkage rate during the integral firing are eliminated. Since it can suppress effectively, this invention can be utilized suitably.
  • the outer surface of the ceramic sintered body is further provided with a step of forming first and second external electrodes that are electrically connected to any of the plurality of internal electrodes provided in the active portion.
  • a step of forming first and second external electrodes that are electrically connected to any of the plurality of internal electrodes provided in the active portion.
  • the piezoelectric actuator according to the present invention is obtained by the manufacturing method according to the present invention. Therefore, after preparing a ceramic sintered body provided with an active part and an inactive part, the piezoelectric ceramic layer outside the dummy inner electrode on the outermost side in the thickness direction of the ceramic sintered body is ground and processed. The thickness of the ceramic sintered body is adjusted. In this case, since the thickness of the outermost piezoelectric ceramic layer in the thickness direction is larger than the thickness of the inner piezoelectric ceramic layer of the outermost dummy internal electrode in the thickness direction, the grinding allowance is sufficiently increased. Even in this case, it is difficult to expose the dummy internal electrode.
  • the thickness of the piezoelectric ceramic layer between the dummy internal electrodes is increased as the distance from the active portion increases in the thickness direction, distortion due to the difference in shrinkage rate is reduced, and the ceramic sintered body is reduced. It is possible to provide a piezoelectric actuator with little chipping or peeling at the interface.
  • the piezoelectric actuator according to the present invention when the first and second external electrodes are respectively formed on the first and second side surfaces of the ceramic sintered body, the pair of side surfaces facing each other are provided.
  • a piezoelectric actuator in which the same first and second external electrodes are arranged can be provided, and can be easily used in the same manner as a conventional piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a ceramic sintered body prepared for obtaining the piezoelectric actuator shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a modified example of the ceramic sintered body used in the piezoelectric actuator of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a conventional multilayer piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view showing a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention.
  • the piezoelectric actuator 1 has a ceramic sintered body 2.
  • This ceramic sintered body 2 is an integrally fired ceramic sintered body constructed by using an electrode ceramics integral firing technique.
  • the thickness direction the thickness of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the internal electrodes is defined as the thickness direction, and the following description is given.
  • the ceramic sintered body 2 is prepared by grinding the ceramic sintered body having a dimension in the vertical direction larger than that of the ceramic sintered body 2 shown in FIG. 1, that is, the dimension in the thickness direction as described above in the present invention. Is obtained. More specifically, a ceramic sintered body in which the dimension in the thickness direction is increased to the positions shown by the dashed lines A and B in FIG.
  • the ceramic sintered body 2 is obtained by grinding both ends in the thickness direction of the ceramic sintered body, thereby removing the ceramic layers indicated by alternate long and short dash lines A and B.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the ceramic sintered body 2A before such grinding.
  • the active portion 3 is disposed at the center of the ceramic sintered body 2 in the thickness direction.
  • Inactive portions 4 and 5 are disposed on both sides of the active portion 3 in the thickness direction.
  • the inactive part may be disposed only on one side of the active part.
  • the plurality of first internal electrodes 6a to 6d and the second internal electrodes 7a to 7d And are arranged so as to alternately overlap each other through the ceramic layer in the thickness direction.
  • the first internal electrodes 6a to 6d are drawn out to the first side surface 2a of the ceramic sintered body 2.
  • the second internal electrodes 7a to 7d are drawn out to the second side surface 2b facing the first side surface 2a of the ceramic sintered body 2.
  • the first internal electrodes 6a to 6d and the second internal electrodes 7a to 7d are arranged so as to overlap with each other through the ceramic layer, and the ceramic layer is polarized in the thickness direction described above. Therefore, when an electric field is applied between the first internal electrodes 6a to 6d and the second internal electrodes 7a to 7d, the active part 3 expands and contracts in the thickness direction to form a piezoelectric actuator. Works.
  • a plurality of dummy internal electrodes 8 a to 8 c led out to the first side surface 2 a are laminated via ceramic layers. All of the dummy internal electrodes 8a to 8c are drawn out to the first side surface 2a and reach the second side surface 2b.
  • a plurality of dummy internal electrodes 9a to 9c are formed through ceramic layers.
  • the dummy internal electrodes 9a to 9c are drawn to the side surface 2b and do not reach the side surface 2a.
  • First and second external electrodes 10, 11 are formed so as to cover the side surfaces 2a, 2b.
  • the first external electrode 10 is electrically connected to dummy internal electrodes 8a to 8c provided in the inactive portion 4 and first internal electrodes 6a to 6d provided in the active portion 3.
  • the second external electrode 11 is electrically connected to the second internal electrodes 7a to 7d provided in the active part 3 and the dummy internal electrodes 9a to 9c provided in the inactive part 5.
  • the internal electrode 6 a of the active part 3 is located at the interface between the active part 3 and the inactive part 4.
  • the internal electrode 6a closest to the inactive part 4 and the dummy internal electrode 8a closest to the active part 3 are connected to the external electrode 10 and have the same potential. Therefore, no electric field is applied to the ceramic layer 2e between the internal electrode 6a and the dummy internal electrode 8a.
  • the thickness of the ceramic layer 2e is equal to the thickness of the piezoelectric ceramic layer sandwiched between the adjacent internal electrodes 6a to 6d and 7a to 7d in the active portion 3.
  • the dummy internal electrode 9a closest to the active part 3 of the inactive part 5 and the second internal electrode 7d closest to the inactive part 5 of the active part 3 are also connected to the external electrode 11. And have the same potential. Therefore, no electric field is applied to the ceramic layer 2i between the internal electrode 7d and the dummy internal electrode 9a during driving.
  • the ceramic sintered body 2 is composed of an appropriate piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate ceramic or lead titanate ceramic.
  • the internal electrodes 6a to 6d, 7a to 7d, the dummy internal electrodes 8a to 8c, 9a to 9c, and the external electrodes 10 and 11 can be made of an appropriate conductive material such as Ag or Cu, for example.
  • the internal electrodes 6a to 6d, 7a to 7d, the dummy internal electrodes 8a to 8c, and 9a to 9c are formed by printing AgZPd pace rods, and the external electrodes 10 and 11 are formed of Ag. .
  • the ceramic shown in FIG. A sintered body 2A is obtained.
  • the dimension in the thickness direction of the ceramic sintered body 2A is larger than a predetermined dimension
  • grinding is performed from both ends of the ceramic sintered body 2A, that is, the upper surface and the lower surface, and The dimension is a predetermined dimension.
  • the ceramic sintered body 2 is obtained.
  • external electrodes 10 and 11 are formed on the side surfaces 2a and 2b of the ceramic sintered body 2, respectively.
  • the thickness of the piezoelectric ceramic layers 2e to 2g and 2i to 2k sandwiched between the dummy internal electrodes 8a to 8c and 9a to 9c is increased as the distance from the active portion 3 increases.
  • the internal electrode layer 2f sandwiched between the dummy internal electrodes 8a and 8b is thicker than the thickness of the dummy internal electrode 2e.
  • the thicknesses of the piezoelectric ceramic layers 2e to 2g sandwiched between the dummy internal electrodes 8a to 8c in the inactive portion 4 are increased as the distance from the active portion 3 increases.
  • the thickness of the outermost ceramic layer 2h outside the dummy inner electrode 8c on the outermost side in the thickness direction is larger than that of the piezoelectric ceramic layer 2g before grinding. It is thick.
  • the thickness of the inactive portion 4 is increased toward the outer piezoelectric ceramic layer. Therefore, when the grinding process is performed to control the dimension in the thickness direction, in other words, even if the portion surrounded by the one-dot chain line A in FIG. 1 is removed by the grinding process, the outermost dummy internal electrode 8c It is difficult to expose.
  • the thickness of the piezoelectric ceramic layers 2 i to 2 k sandwiched between the dummy internal electrodes 9 a to 9 c is increased as the distance from the active portion 3 increases. Further, the outermost piezoelectric ceramic layer 21 outside the outermost dummy internal electrode 9c is thicker than the piezoelectric ceramic layer 2k before grinding. Therefore, even if the grinding process is performed, the outermost dummy internal electrode 9c is hardly exposed.
  • the piezoelectric actuator 1 of the present embodiment even if grinding is performed and the dimension in the thickness direction is controlled, the outermost dummy internal electrodes 8c and 9c are difficult to be exposed to the outside, thereby reducing the defective product rate. And the yield can be increased.
  • the stress is also the highest in the active part 3 among the piezoelectric ceramic layers in the inactive parts 4 and 5.
  • the thickness of the close piezoelectric ceramic layers 2e and 2i is equal to the thickness of the piezoelectric ceramic layer between the internal electrodes 6a to 6d and 7a to 7d in the active part 3, so that the activity of the inactive parts 4 and 5 during firing
  • the contraction behavior in the part close to part 3 is close to the contraction behavior in active part 3. Therefore, it is difficult for the sintered body to be cracked or chipped due to the difference in shrinkage between the active part 3 and the inactive parts 4 and 5.
  • a plurality of piezoelectric ceramic green sheets having PZT ceramic force printed with an internal electrode pattern made of AgZPd paste for forming the internal electrodes 6a to 6d and 7a to 7d were prepared.
  • a plurality of second piezoelectric ceramic green sheets mainly composed of AgZPd ceramics on which internal electrode patterns corresponding to the dummy internal electrodes 8a to 8c and 9a to 9c were printed were prepared.
  • a solid third piezoelectric ceramic green sheet with no internal electrode pattern printed thereon was prepared.
  • the first to third piezoelectric ceramic green sheets were laminated so as to constitute the active part 3 and the inactive parts 4 and 5, and pressed in the thickness direction of the sheet to be integrated.
  • the laminated body thus obtained was fired at a temperature of 1050 ° C., and the thickness direction dimension of the sheet, that is, the lamination direction dimension was 33 mm, and the cross-sectional shape perpendicular to the thickness direction was 9 ⁇ 9 mm.
  • a ceramic sintered body 2A that is square and long in the stacking direction was obtained. In this sintered body 2A, the distance from the upper surface or the lower surface, that is, the end in the thickness direction, to the outermost dummy internal electrode closest to the end was 1. Omm.
  • the outermost dummy internal electrodes 8c and 9c are It is not exposed on the outer surface. Therefore, it is obvious that defective products are hardly generated by the dummy inner electrode of the outermost layer.
  • the external electrodes 10 and 11 and the lead wires are electrically connected to the outer surface portions of the inactive portions 4 and 5. In order to solder the lead wires, the dimension along the thickness direction of the external electrodes 10 and 11 in the inactive portions 4 and 5 needs to be about 0.5 mm.
  • the thickness of the piezoelectric ceramic layer between the dummy internal electrodes 8a to 8c and 9a to 9c is uniform, the number of dummy internal electrodes in the lead wire connecting portion having a dimension of 0.5 mm increases, resulting in an increase in cost. I must.
  • the thickness of the ceramic layer between the dummy internal electrodes is increased as the distance from the active portion 3 increases. Therefore, even when the external electrodes 10 and 11 having a thickness direction dimension of about 0.5 mm are formed, the number of dummy internal electrodes existing in the portion can be reduced. Therefore, cost can be reduced.
  • the dummy internal electrodes 8a to 8c and 9a to 9c are drawn to the side surface 2a or the side surface 2b of the ceramic sintered body 2A so as to be connected to the external electrode 10 or the external electrode 11.
  • the electrode does not have to be drawn out to the side surface on which the external electrode is formed. That is, as shown in the ceramic sintered body 12 of the modification shown in FIG. 3, the dummy internal electrodes 18a to 18c and 19a to 19c are drawn to the side surfaces 2a and 2b where the external electrodes are to be formed. Even a non-connected dummy internal electrode! /.

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Abstract

　焼成に際しての収縮率差による焼結体の欠けや割れが生じ難く、かつ最外層のダミー内部電極の露出による不良が生じ難い圧電アクチュエータの製造方法を提供する。 　内部電極が圧電セラミック層を介して積層されており、該圧電セラミック層の厚み方向を厚み方向としたときに、圧電アクチュエータとして動作する活性部３の上記厚み方向の少なくとも一方に不活性部４，５が配置されており、不活性部４，５において、セラミック層を介して重なり合うように、複数のダミー内部電極８ａ～８ｃ，９ａ～９ｃが配置されており、ダミー内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みが、活性部３から遠ざかるにつれて大きくされているセラミック焼結体を用意し、該セラミック焼結体の上記厚み方向最外側に位置する圧電セラミック層を研削加工し、セラミック焼結体の厚み方向に沿う寸法を調整する、圧電アクチュエータ１の製造方法。

Description

明 細 書
圧電ァクチユエータの製造方法及び圧電ァクチユエータ
技術分野
[0001] 本発明は、圧電セラミックスを用いて構成された積層型の圧電ァクチユエ一タの製 造方法及び圧電ァクチユエータに関し、より詳細には、電界の印加により変位する部 分である活性部にダミー内部電極を有する不活性部が積層されている圧電ァクチュ エータの製造方法及び圧電ァクチユエータに関する。
背景技術
[0002] 従来より、磁気ヘッドやインクジェットプリンタのプリンタヘッドを移動させるため、圧 電ァクチユエータが用いられて 、る。この種の圧電ァクチユエータの小型化を図るた めに、内部電極 セラミックス一体焼成技術を用いた積層型の圧電ァクチユエータが 提案されている。
下記の特許文献 1には、積層型の圧電ァクチユエータの一例が開示されている。図 4は、特許文献 1に記載の圧電ァクチユエータを示す斜視図である。
[0003] 圧電ァクチユエータ 101は、圧電セラミックス力もなるセラミック焼結体 102を有する 。セラミック焼結体 102は、内部電極 セラミックス一体焼成技術を用いて構成された 一体焼成型のセラミック焼結体である。なお、以下においては、セラミック焼結体 102 において内部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚み方向を厚み方向と定義して 説明を行うこととする。すなわち、セラミック焼結体 102においては、前記厚み方向中 央部分が活性部 103とされており、活性部 103の前記厚み方向両側に不活性部 10 4, 105が配置されている。
[0004] 活性部 103においては、複数の第 1の内部電極 106と、複数の第 2の内部電極 10 7とが上記厚み方向において、圧電セラミック層を介して交互に積層されている。ここ では、内部電極 106, 107は、いずれもセラミック焼結体 102の前記厚み方向と直交 する方向の断面の全面に形成されている。
そして、セラミック焼結体 102の第 1の側面 102aにおいては、厚み方向と直交する 方向である横方向に延びる絶縁層 108が形成されている。絶縁層 108により、第 1の 内部電極 106の側面 102aに露出している部分が被覆されている。他方、側面 102a とは反対側の第 2の側面 102bには、絶縁層 109が形成されている。絶縁層 109によ り、第 2の内部電極 107の側面 102bに露出している部分が被覆されている。
[0005] 他方、不活性部 104においては、同じ高さ位置において、 3本のストライプ状のダミ 一内部電極 111〜113が配置されている。そして、 3本のダミー内部電極 111〜113 力もなるダミー内部電極グループ力 セラミック層を介して複数グループ積層されて いる。同様に、不活性部 105においても、ダミー内部電極 114〜116からなるダミー 内部電極グループがセラミック層を介して複数グループ形成されている。
[0006] ダミー内部電極 111〜113は、それぞれストライプ状の形状を有し、互いに電気的 に分離されている。ダミー内部電極 114〜116についても、それぞれストライプ状の 形状を有し、互いに電気的に分離されている。
焼結体 102の側面 102bには、上下方向に延びるように外部電極 117が形成され ている。外部電極 117は、活性部 103においては、側面 102bに露出している複数の 内部電極 106に接続されている。
[0007] なお図 4では図示されていないが、側面 102a上にも同様の外部電極が形成されて おり、側面 102a上に設けられた外部電極は、第 2の内部電極 107に電気的に接続さ れている。従って、外部電極 117と、側面 102a上に設けられたもう 1つの外部電極と の間に電圧を印加することにより、活性部が積層型のァクチユエータとして動作する。 他方、不活性部 104, 105においては、セラミック層を介して重なり合うダミー内部 電極間には電圧が印加されないため、不活性部 104, 105はァクチユエータとして動 作しない。
[0008] 従来、活性部の両側に不活性部を設けた構造の積層型の圧電ァクチユエータでは 、焼結の際の活性部と不活性部との焼結挙動の差により、焼結体に割れが生じたり、 活性部と不活性部との界面での剥離が生じたりするという問題があった。これに対し て、特許文献 1に記載の圧電ァクチユエータ 101では、不活性部 104, 105に設けら れたダミー内部電極 111〜113, 114〜116が同一高さ位置において互いに分離さ れているため、活性部 103と不活性部 104, 105との焼結挙動の差による焼結体の 割れや界面における剥離を抑制することができるとされている。 特許文献 1 :特開 2001— 352110号公報
発明の開示
[0009] 圧電ァクチユエータ 101などにおいては、支持構造による変位への影響を軽減する ことが求められることがある。このような場合、通常、不活性部 104, 105の上記厚み 方向の寸法を大きくすることにより、変位部分である活性部 103と圧電ァクチユエータ 101を機械的に支持する部分との距離が大きくされていた。そのため、セラミック焼結 体 102の上記厚み方向寸法が大きくならざるを得なかった。また、変位量の増大を図 るために、圧電ァクチユエータとして動作する活性部 103における内部電極の積層 数を増大した場合にも、セラミック焼結体 102の上記厚み方向寸法は大きくなりがち であった。
[0010] セラミック焼結体 102の上記厚み方向の寸法が大きくなつた場合には、電極 セラ ミックス一体焼成技術を用いて構成された一体焼成型のセラミック焼結体 102の焼結 後の上記厚み方向の寸法のばらつきは大きくならざるを得な力つた。
他方、積層型の圧電ァクチユエータが用いられる用途、特に電子機器等の分野に おいては、圧電ァクチユエータの寸法は高精度に管理されることが求められている。
[0011] 従って、セラミック焼結体 102の上記厚み方向寸法のばらつきが大きい場合には、 上面 102c及び下面 102dを研削加工し、厚み方向寸法を一定の寸法にしなければ ならなかった。ところが、上記研削に際しての研削代が大きくなると、ダミー内部電極 111-113, 114〜116が研削により現れた面に露出するおそれがあった。ダミー内 部電極間の間隔、すなわち積層時の圧電セラミック層の厚み寸法が小さいほどこの 可能性は高くなる。ダミー内部電極 111〜113, 114〜116がセラミック焼結体 102 の上面または下面に露出すると、圧電ァクチユエータ 101をプリント回路基板に実装 した場合には、実装不良が生じるおそれがある。従って、ダミー内部電極 111〜113 , 114〜116が露出した圧電ァクチユエータ 101は不良品として除かれねばならず、 よって歩留りが低下しがちであった。
[0012] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、上記厚み方向において活 性部の少なくとも一方側に不活性部が設けられた圧電ァクチユエータであって、焼成 の際の収縮率差等による焼結体の欠けや活性部と不活性部との界面における剥離 を抑制し得るだけでなぐ上記厚み方向の寸法を制御するための研削加工等によつ てダミー内部電極が露出し難い、圧電ァクチユエータを提供することにある。
[0013] 本発明によれば、内部電極及び圧電セラミックスを一体焼成してなるセラミック焼結 体を用いて構成された圧電ァクチユエータの製造方法であって、圧電セラミック層と、 圧電セラミック層を介して積層された複数の内部電極とを有し、駆動に際し変位する 部分である活性部と、前記圧電セラミック層の厚み方向を厚み方向としたときに、該 厚み方向において前記活性部の少なくとも一方側に積層されており、かつ該厚み方 向において、複数のダミー内部電極が圧電セラミック層を介して積層されており、駆 動に際し変位しない部分である不活性部とを備え、前記ダミー内部電極間に挟まれ た圧電セラミック層の厚み力 前記活性部力 遠ざかるにつれて大きくされており、か つ前記厚み方向最外側のダミー内部電極の厚み方向外側に位置する最外側の圧 電セラミック層の厚み力 ダミー内部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚みよりも 厚くされているセラミック焼結体を用意する工程と、前記セラミック焼結体の前記厚み 方向最外側に位置する圧電セラミック層を研削加工し、前記セラミック焼結体の前記 厚み方向に沿う寸法を調整する工程とを備えることを特徴とする、圧電ァクチユエ一 タの製造方法が提供される。
[0014] 本発明に係る圧電ァクチユエータの製造方法のある特定の局面では、前記調整ェ 程において、調整後の前記不活性部の前記厚み方向最外側の面から、前記厚み方 向にお 、て最外側に位置して 、るダミー内部電極までの距離力 前記圧電ァクチュ エータの前記厚み方向寸法の 0. 5%以上となるように厚みが調整される。
本発明に係る圧電ァクチユエータの製造方法の他の特定の局面では、前記活性部 及び不活性部が同一の圧電セラミックス材料を用いて構成される。
[0015] 本発明に係る圧電ァクチユエータの製造方法のさらに別の特定の局面では、前記 セラミック焼結体の外表面に、前記活性部を駆動するために該活性部に設けられた 複数の内部電極のいずれかに電気的に接続される第 1,第 2の外部電極を形成する 工程がさらに備えられて！/、る。
本発明に係る圧電ァクチユエータは、本発明の製造方法により得られた圧電ァクチ ユエータであって、圧電セラミック層と、圧電セラミック層を介して積層された複数の内 部電極とを有し、駆動に際し変位する部分である活性部と、前記圧電セラミック層の 厚み方向を厚み方向としたときに、該厚み方向にお!、て前記活性部の少なくとも一 方側に積層されており、かつ該厚み方向において、複数のダミー内部電極が圧電セ ラミック層を介して積層されていて、駆動に際し変位しない部分である不活性部とを 備え、前記ダミー内部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚み力 前記活性部から 遠ざかるにつれて大きくされていることを特徴とする。
[0016] 本発明に係る圧電ァクチユエータのある特定の局面では、前記セラミック焼結体が 、前記厚み方向に延びかつ対向し合っている第 1,第 2の側面を有し、前記活性部に ぉ 、て、複数の内部電極が圧電セラミック層の厚み方向にぉ 、て交互に第 1または 第 2の側面に引き出されており、前記不活性部において、複数のダミー内部電極力 第 1の側面または第 2の側面のいずれかに引き出されており、前記セラミック焼結体 の第 1,第 2の側面に、それぞれ、形成された第 1,第 2の外部電極がさらに備えられ ている。
[0017] 本発明に係る圧電ァクチユエータの製造方法では、圧電セラミック層を介して複数 の内部電極が上記厚み方向において積層されている活性部の該厚み方向の少なく とも一方側に不活性部が積層されている。この不活性部は、複数のダミー内部電極 が圧電セラミック層を介して積層されている構造を有し、該ダミー内部電極間に挟ま れた圧電セラミック層の厚み力 上記活性部から遠ざかるにつれて大きくされている。 従って、活性部及び不活性部を有するセラミック焼結体を電極 セラミックス一体焼 成技術により焼成した際に、活性部及び不活性部の収縮率は異なるが、上記複数の ダミー内部電極間の圧電セラミック層の厚み力 活性部から遠ざかるにつれて大きく されているため、該収縮率差による歪みが低減され、セラミック焼結体の欠けや界面 における剥離を抑制することができる。
[0018] し力も、ダミー内部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚み力 活性部から遠ざか るにつれて大きくされており、かつ最外側のダミー内部電極の上記厚み方向外側に 位置する最外側の圧電セラミック層の厚み力 ダミー内部電極間の圧電セラミック層 の厚みよりも厚くされている。従って、厚み方向寸法を調整するために、セラミック焼 結体の上記厚み方向最外側に位置する圧電セラミック層を研削した場合、最外側の ダミー内部電極が露出し難い。よって、ダミー内部電極の露出による不良品の発生を 抑制することができ、歩留りを高めることが可能となる。
[0019] 上記調整工程において、調整後の不活性部の上記厚み方向最外側の面から、厚 み方向にお 、て最外側に位置して ヽるダミー内部電極までの距離力 圧電ァクチュ エータの上記厚み方向の寸法の 0. 5%以上とされている場合には、研削加工による ダミー内部電極の少なくとも一部の露出の可能性を著しく低減することができる。なお 、上記厚み方向の寸法の上限は、特に限定されるものではない。すなわち、ダミー内 部電極の露出の可能性を低減する上では、上記厚み方向寸法は大きければ大きい ほど好ましい。もっとも、圧電ァクチユエータの厚み方向寸法をあまり大きくしないこと が望まれる場合には、上記厚み方向寸法の 2. 0%以下とすることが望ましい。
[0020] 上記セラミック焼結体が、電極 セラミックス一体焼結技術により構成された一体焼 成型のセラミック焼結体である場合には、上記一体焼成に際しての収縮率の差によ る割れや欠けを効果的に抑制することができるため、本発明を好適に利用することが できる。
セラミック焼結体の外表面に、活性部に設けられた複数の内部電極のいずれかに 電気的に接続される第 1,第 2の外部電極を形成する工程がさらに備えられている場 合には、上記第 1,第 2の外部電極が形成された圧電ァクチユエータを得ることができ 、第 1,第 2の外部電極力も圧電ァクチユエータを容易に駆動することができる。
[0021] 本発明に係る圧電ァクチユエータは、本発明に係る製造方法により得られる。従つ て、活性部及び不活性部が備えられたセラミック焼結体を用意した後に、該セラミック 焼結体の上記厚み方向最外側のダミー内部電極の外側の圧電セラミック層が研削 加工されて、セラミック焼結体の厚みが調整される。この場合、上記厚み方向におい て最外側の圧電セラミック層の厚みが、上記厚み方向最外側のダミー内部電極の内 側の圧電セラミック層の厚みよりも厚くされているため、研削代を十分大きくした場合 であっても、ダミー内部電極が露出し難い。カロえて、上記のように、活性部から上記 厚み方向において遠ざかるにつれて、ダミー内部電極間の圧電セラミック層の厚み が厚くされているため、上記収縮率差による歪みが低減され、セラミック焼結体の欠 けや界面における剥離が少ない、圧電ァクチユエータを提供することができる。 [0022] 本発明に係る圧電ァクチユエータにおいて、セラミック焼結体の第 1,第 2の側面に 、それぞれ第 1,第 2の外部電極が形成されている場合には、対向し合う一対の側面 に同様の第 1,第 2の外部電極が配置されている圧電ァクチユエータを提供すること ができ、従来の圧電ァクチユエータと同様に容易に用いることができる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る圧電ァクチユエータの正面断面図である。
[図 2]図 2は、図 1に示した圧電ァクチユエータを得るのに用意されたセラミック焼結体 を示す斜視図である。
[図 3]図 3は、本発明の圧電ァクチユエータに用いられるセラミック焼結体の変形例を 示す斜視図である。
[図 4]図 4は、従来の積層型圧電ァクチユエータの一例を示す斜視図である。
符号の説明
[0024] 1…圧電ァクチユエータ
2…セラミック焼結体
2A…セラミック焼結体
2a, 2b…第 1,第 2の側面
2c…上面
2d…下面
2e〜21 'セラミック層
3…活性部
4, 5…不活性部
6a〜6d…第 1の内部電極
7a〜7d…第 2の内部電極
8a〜8c, 9a〜9c…ダミー内部電極
10, 11 · · ·第 1,第 2の外部電極
12· · ·セラミック焼結体
18a〜18c, 19a〜19c…ダミー内咅隨極
発明を実施するための最良の形態 [0025] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発 明を明らかにする。
図 1は、本発明の一実施形態に係る圧電ァクチユエータを示す正面断面図である。
[0026] 圧電ァクチユエータ 1は、セラミック焼結体 2を有する。このセラミック焼結体 2は、電 極 セラミックス一体焼成技術を用いて構成された一体焼成型のセラミック焼結体で ある。なお、本実施形態の説明においても、内部電極間に挟まれた圧電セラミック層 の厚みを厚み方向と定義して以下の説明を行うこととする。セラミック焼結体 2は、図 1 に示されているセラミック焼結体 2よりも上下方向寸法、すなわち本発明における前 述の厚み方向の寸法が大きなセラミック焼結体を用意し、研削加ェすることにより得 られている。より具体的には、図 1の一点鎖線 A, Bで示す位置まで上記厚み方向寸 法が大きくされているセラミック焼結体が用意される。そして、このセラミック焼結体の 上記厚み方向両端が研削加工されることにより、一点鎖線 A, Bで示すセラミック層が 除去され、セラミック焼結体 2が得られている。
[0027] 図 2は、このような研削加工前のセラミック焼結体 2Aを示す斜視図である。
他方、図 1に示すように、セラミック焼結体 2の上記厚み方向中央には、活性部 3が 配置されている。活性部 3の上記厚み方向両側に不活性部 4, 5が配置されている。 なお、本発明においては、不活性部は活性部の一方側にのみ配置されていてもよい 活性部 3においては、複数の第 1の内部電極 6a〜6dと、第 2の内部電極 7a〜7dと が上記厚み方向にぉ 、てセラミック層を介して交互に重なり合うようにして配置されて いる。
[0028] 第 1の内部電極 6a〜6dは、セラミック焼結体 2の第 1の側面 2aに引き出されている 。第 2の内部電極 7a〜7dは、セラミック焼結体 2の第 1の側面 2aと対向している第 2 の側面 2bに引き出されている。
セラミック焼結体 2内において、第 1の内部電極 6a〜6dと、第 2の内部電極 7a〜7d とがセラミック層を介して重なり合うようにして配置されており、セラミック層が上記厚み 方向に分極されているため、第 1の内部電極 6a〜6dと、第 2の内部電極 7a〜7dとの 間に電界を印加すると、活性部 3は上記厚み方向に伸縮し、圧電ァクチユエータとし て動作する。
[0029] 他方、不活性部 4においては、第 1の側面 2aに引き出された複数のダミー内部電極 8a〜8cがセラミック層を介して積層されている。ダミー内部電極 8a〜8cの全てが第 1 の側面 2aに引き出されており、第 2の側面 2bには至って 、な 、。
不活性部 5においても、同様に複数のダミー内部電極 9a〜9cがセラミック層を介し て形成されている。ダミー内部電極 9a〜9cは、側面 2bに引き出されており、側面 2a には至っていない。
[0030] 側面 2a, 2bを覆うように、第 1,第 2の外部電極 10, 11が形成されている。第 1の外 部電極 10は、不活性部 4に設けられたダミー内部電極 8a〜8c及び活性部 3に設け られた第 1の内部電極 6a〜6dに電気的に接続されている。また、第 2の外部電極 11 は、活性部 3に設けられた第 2の内部電極 7a〜7dと、不活性部 5に設けられたダミー 内部電極 9a〜9cに電気的に接続されて!ヽる。
[0031] 活性部 3の内部電極 6aは、活性部 3と不活性部 4との界面に位置している。この不 活性部 4に最も近い内部電極 6aと、活性部 3に最も近いダミー内部電極 8aとは外部 電極 10に接続されていて同電位となっている。従って、内部電極 6aとダミー内部電 極 8aとの間のセラミック層 2eに電界は印加されない。このセラミック層 2eの厚みは、 活性部 3における隣り合う内部電極 6a〜6d, 7a〜7d間に挟まれた圧電セラミック層 の厚みと同等とされている。同様に、不活性部 5の活性部 3に最も近い側のダミー内 部電極 9aと、活性部 3の不活性部 5に最も近い側の第 2の内部電極 7dも外部電極 1 1に接続されていて同電位となっている。従って、内部電極 7dとダミー内部電極 9aと の間のセラミック層 2iにも、駆動に際して電界は印加されない。
[0032] 上記セラミック焼結体 2は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスやチタン酸鉛系セラ ミックスなどの適宜の圧電セラミックス材料により構成される。また、内部電極 6a〜6d , 7a〜7d、ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9c及び外部電極 10, 11は、例えば、 Ag や Cuなどの適宜の導電性材料により構成され得る。本実施形態では、内部電極 6a 〜6d, 7a〜7d、ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9cは、 AgZPdペース卜の印刷により 形成されており、外部電極 10, 11は Agにより形成されている。
[0033] 本実施形態の圧電ァクチユエータ 1を製造するに際しては、まず図 2に示すセラミツ ク焼結体 2Aを得る。そして、セラミック焼結体 2Aの上記厚み方向の寸法が所定の寸 法よりも大きい場合には、セラミック焼結体 2Aの上記厚み方向両端すなわち上面及 び下面から研削加工を施し、上記厚み方向の寸法を所定の寸法とする。それによつ て、セラミック焼結体 2が得られる。し力る後、セラミック焼結体 2の側面 2a, 2bに外部 電極 10, 11を形成する。
この場合、ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9c間に挟まれた圧電セラミック層 2e〜2g , 2i〜2kの厚みが、活性部 3から遠ざかるにつれて大きくされている。例えば、ダミー 内部電極 2eの厚みに比べて、ダミー内部電極 8a, 8bに挟まれた内部電極層 2fの厚 みが厚くされている。
[0034] すなわち、図 2に示すように、不活性部 4におけるダミー内部電極間 8a〜8cに挟ま れた圧電セラミック層 2e〜2gは、活性部 3から遠ざかるにつれてその厚みが厚くされ ている。このような製造方法で得られたセラミック焼結体 2Aでは、上記厚み方向最外 側のダミー内部電極 8cの外側の最外側のセラミック層 2hの厚みは、研削前には圧 電セラミック層 2gよりち厚くされている。
[0035] すなわち、研削前のセラミック焼結体 2Aでは、不活性部 4にお 、ては、外側の圧電 セラミック層ほどその厚みが厚くなるようにされている。従って、上記厚み方向寸法の 制御のために上記研削加工を施した場合、言い換えれば、図 1の一点鎖線 Aで囲ま れた部分を研削加工により除去したとしても、最外側のダミー内部電極 8cは露出し 難い。
同様に、不活性部 5においても、ダミー内部電極 9a〜9cに挟まれた圧電セラミック 層 2i〜2kは、活性部 3から遠ざかるにつれて厚みが大きくされている。また、最外側 のダミー内部電極 9cの外側の最外側の圧電セラミック層 21は、研削加工前には、そ の厚みは圧電セラミック層 2kよりも厚くされている。よって、上記研削加工を施したと しても、最外側のダミー内部電極 9cは露出し難い。
[0036] よって、本実施形態の圧電ァクチユエータ 1では、研削加工を施して厚み方向寸法 を制御したとしても、最外側のダミー内部電極 8c, 9cが外部に露出し難いため、不良 品率を低減することができ、歩留りを高めることが可能となる。
し力も、前述したように、不活性部 4, 5内の圧電セラミック層のうち、活性部 3に最も 近い圧電セラミック層 2e, 2iの厚みは、活性部 3における内部電極 6a〜6d, 7a〜7d 間の圧電セラミック層の厚みと同等とされているため、焼成時における不活性部 4, 5 の活性部 3に近い部分における収縮挙動が活性部 3における収縮挙動に近づけら れている。よって、活性部 3と不活性部 4, 5との収縮率の差による焼結体の割れや欠 けの発生も生じ難い。
[0037] 次に、本実施形態によれば、上記のような不良品の発生率やクラックの発生が生じ 難いことを、具体的な実験例に基づき説明する。
上記内部電極 6a〜6d, 7a〜7dを形成するための AgZPdペーストからなる内部電 極パターンが印刷された PZT系セラミックス力 なる複数枚の圧電セラミックグリーン シートを用意した。また、ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9cに相当する内部電極パタ ーンが印刷された AgZPd系セラミックスを主体とする複数枚の第 2の圧電セラミック グリーンシートを用意した。さらに、内部電極パターンが印刷されていない無地の第 3 の圧電セラミックグリーンシートを用意した。
[0038] 第 1〜第 3の圧電セラミックグリーンシートを、活性部 3及び不活性部 4, 5を構成す るように積層し、シートの厚み方向に加圧し、一体化した。このようにして得られた積 層体を 1050°Cの温度で焼成し、シートの厚み方向寸法すなわち積層方向寸法が 3 3mmであり、該厚み方向と直交する横断面の形状が 9 X 9mmの正方形である積層 方向に長いセラミック焼結体 2Aを得た。この焼結体 2Aにおいては、上面または下面 、すなわち厚み方向端部から、該端部に最も近い最外層のダミー内部電極までの距 離は 1. Ommであった。この焼結体 2Aの側面 2a, 2b, 2c, 2dを平面研削盤にて 8. 6 X 8. 6mmに研削加工した後、上面及び下面、すなわち上記厚み方向両端を上記 厚み方向寸法が 32mmとなるように仕上げ、側面 2a, 2bに Agにより外部電極 10, 1 1を形成し、圧電ァクチユエータ 1を得た。なお、厚み方向両端を研削加工する際の 研削代は、片側において 0. 5mmとした。
[0039] 上記のように、研削代を上記厚み方向寸法で片側 0. 5mmとし、全体の最終的な 厚み方向寸法を 32mmとした場合であっても、最外層のダミー内部電極 8c, 9cは外 表面に露出しない。従って、最外層のダミー内部電極による不良品の発生が生じ難 いことがわ力る。 通常、この種の圧電ァクチユエータでは、外部電極 10, 11とリード線との電気的接 続は、不活性部 4, 5の外表面部分で行われる。リード線を半田付けするには、不活 性部 4, 5における外部電極 10, 11の上記厚み方向に沿う寸法は 0. 5mm程度必要 である。ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9c間の圧電セラミック層の厚みが均等である 場合には、 0. 5mmの寸法の上記リード線接続部分におけるダミー内部電極の数が 増加し、コストが上昇せざるを得ない。これに対して、本実施形態では、ダミー内部電 極間のセラミック層の厚みが活性部 3から遠ざかるにつれて、大きくされている。従つ て、 0. 5mm程度の厚み方向寸法の外部電極 10, 11を形成した場合であっても、当 該部分に存在するダミー内部電極の数を低減することができる。よって、コストを低減 することができる。
上記実施形態では、ダミー内部電極 8a〜8c, 9a〜9cは、外部電極 10または外部 電極 11に接続されるようにセラミック焼結体 2Aの側面 2aまたは側面 2bに引き出され ていたが、ダミー内部電極は外部電極が形成される側面に引き出されていなくともよ い。すなわち、図 3に示す変形例のセラミック焼結体 12に示されているように、ダミー 内部電極 18a〜18c, 19a〜19cは、外部電極が形成されるべき側面 2a, 2bに引き 出されて ヽな 、、非接続型のダミー内部電極であってもよ!/、。

Claims

請求の範囲
[1] 内部電極及び圧電セラミックスを一体焼成してなるセラミック焼結体を用いて構成さ れた圧電ァクチユエータの製造方法であって、
圧電セラミック層と、圧電セラミック層を介して積層された複数の内部電極とを有し、 駆動に際し変位する部分である活性部と、前記圧電セラミック層の厚み方向を厚み 方向としたときに、該厚み方向において前記活性部の少なくとも一方側に積層されて おり、かつ該厚み方向において、複数のダミー内部電極が圧電セラミック層を介して 積層されており、駆動に際し変位しない部分である不活性部とを備え、前記ダミー内 部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚み力 前記活性部力 遠ざかるにつれて 大きくされており、かつ前記厚み方向最外側のダミー内部電極の厚み方向外側に位 置する最外側の圧電セラミック層の厚み力 ダミー内部電極間に挟まれた圧電セラミ ック層の厚みよりも厚くされているセラミック焼結体を用意する工程と、
前記セラミック焼結体の前記厚み方向最外側に位置する圧電セラミック層を研削加 ェし、前記セラミック焼結体の前記厚み方向に沿う寸法を調整する工程とを備えるこ とを特徴とする、圧電ァクチユエータの製造方法。
[2] 前記調整工程において、調整後の前記不活性部の前記厚み方向最外側の面から 、前記厚み方向において最外側に位置しているダミー内部電極までの距離力 前記 圧電ァクチユエータの前記厚み方向寸法の 0. 5%以上となるように厚みが調整され る、請求項 1に記載の圧電ァクチユエータの製造方法。
[3] 前記活性部及び不活性部が同一の圧電セラミックス材料を用いて構成される、請 求項 1または 2に記載の圧電ァクチユエータの製造方法。
[4] 前記セラミック焼結体の外表面に、前記活性部を駆動するために該活性部に設け られた複数の内部電極のいずれかに電気的に接続される第 1,第 2の外部電極を形 成する工程をさらに備える、請求項 1〜3のいずれ力 1項に記載の圧電ァクチユエ一 タの製造方法。
[5] 請求項 1に記載の圧電ァクチユエータの製造方法により得られた圧電ァクチユエ一 タであって、
圧電セラミック層と、圧電セラミック層を介して積層された複数の内部電極とを有し、 駆動に際し変位する部分である活性部と、
前記圧電セラミック層の厚み方向を厚み方向としたときに、該厚み方向において前 記活性部の少なくとも一方側に積層されており、かつ該厚み方向において、複数の ダミー内部電極が圧電セラミック層を介して積層されていて、駆動に際し変位しない 部分である不活性部とを備え、
前記ダミー内部電極間に挟まれた圧電セラミック層の厚みが、前記活性部力も遠ざ かるにつれて大きくされていることを特徴とする、圧電ァクチユエータ。
前記セラミック焼結体が、前記厚み方向に延びかつ対向し合っている第 1,第 2の 側面を有し、前記活性部において、複数の内部電極が圧電セラミック層の厚み方向 において交互に第 1または第 2の側面に引き出されており、前記不活性部において、 複数のダミー内部電極が、第 1の側面または第 2の側面のいずれかに引き出されて おり、前記セラミック焼結体の第 1,第 2の側面に、それぞれ、形成された第 1,第 2の 外部電極をさらに備える、請求項 5に記載の圧電ァクチユエータ。
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