WIPO专利WO1992005593A1 Method for manufacturing electrostrictive effect element

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公开号:WO1992005593A1
申请号:PCT/JP1991/001196
申请日:1991-09-09
公开日:1992-04-02
发明作者:Takahiro Someji；Junichi Watanabe；Yoshiyuki Watanabe；Shigeru Jyoumura；Katsuhiko Kojyou；Kazuo Kazama；Kiyomi Tanaka
申请人:Hitachi Metals, Ltd.；
IPC主号:H01L41-00

专利说明:
[0001] 明細書電歪効果素子の製造方法
[0002] [技術分野]
[0003] 本発明は、産業用ロボットのァクチユエ一夕、超音波モータ等に使用される電歪材料あるいは圧電材料等の電気機械変換材料（以下、単に電歪材料ということがある）からなる薄板を、内部電極を介して複数枚積層することにより、変位量を増大させた積層型変位素子（以下、電歪効果素子と称することがある）の製造方法に関するものであり、特に、積層体側面に露出した内部電極を選択的にかつ高い信頼性で絶縁するものである。
[0004] [背景技術〕
[0005] 従来、 X— Yステージの位置決め機構や制動ブレーキ等に用いられている変位用素子に使用する積層型変位素子は、所定の形状に加工した圧電セラミック材料からなる薄板に電極を設けて分極した後、直接若しくは薄い金属を介して有機系の接着剤で接合する方法が採用されている。しかし上記のように接着剤を使用して積層したものは、使用条件により、圧電素子の制動による変位を接着剤層が吸収したり、高温の環境若しくは長期間の使用により接着剤が劣化する等の欠点がある。
[0006] このため、最近では積層チップコンデンサ構造方式の積層型変位素子が実用化されている。
[0007] 従来の積層型変位素子は例えば図 1 8に示す構成になっている。第 1 8図において、 4 1は圧電セラミック材料によって形成された薄板であり、正負の内部電極 4 2 a、 4 2 bを交互に挟着して積層し、積層体 4 5を形成する。内部電極 4 2 a、 4 2 bは各々一方の端縁部が外方に露出するように形成し、各々積層方向に延設した外部電極 4 3 a、 4 3 b と接続し、はんだ 4 7を介してリード線 4 6を接続する。
[0008] 以上の構成により、外部電極 4 3 a、 4 3 bに正負の電圧を印加すると、前記内部電極 4 2 a、 4 2 b間に電界が発生し、薄板 4 1は圧電セラミツク材料の縦効果により厚さ方向に伸びて変位を生ずる。しかしながら、このような構成のものにおいては、側面に近い周辺部すなわち内部電極 4 2 a、 4 2 bの重合しない部分は電界強度が小であるため、変形しないのみならず素子全体の変形を阻害するように働く。従ってこのような交互電極型のものでは、電気機械変換材料固有の歪量を得ることができず、また変位部と非変位部との境界に応力集中が起こり、高電圧の印加若しくは長時間の電圧印加により、素子が破壊するという欠点がある。
[0009] 上記欠点を改良したものとして、第 1 9図に示すような積層型変位素子があり、圧電変位効率を向上させた所謂全面電極型と称されるものである（例えば特開昭 5 8 - 1 9 6 0 6 8号公報等参照）。第 1 9図において同一部分は前記第 1 8図と同一の参照符号で示すが、内部電極 4 2 a、 4 2 bは薄板 1の表面全域に及ぶように形成して、所要枚数を前記同様に積層する。次に上記のようにして形成した積層体 4 5の一方の側面において、内部電極 4 2 a、 4 2 bの端縁に一層おきに（例えば内部電極 4 2 bのみに）絶縁材料からなる被覆 4 4 aを設けると共に、被覆 4 4 aの上から導電性材料からなる外部電極 4 3 aを被着させる。一方積層体 4 5の他の側面においては、上記被覆 4 4 aを設けなかった内部電極（例えば 4 2 a ) の端縁に前記と同様に被覆 4 4 bを設け、その上から外部電極 4 3 bを被着させるのである。以上の構成による作用は前記第 1 8図におけるものと同様であるが、このような構成のものにおいては実質的に非変位部が存在しないため、第 1 8図に示す構成のものより均一な変形が得られ、応力集中が発生しない。従って電気機械変換材料固有の大なる歪量を得ることができ、変形に際しての破壊を発生することがないという長所がある。
[0010] 上記の通り縦効果を利用した電歪効果素子の構造においては歪発生時の応力集中を防ぐため、電歪効果素子の断面積と同じ大きさの断面積の内部電極をもつ、いわゆる全面電極構造とすることが有効である。また、低電圧で高い電界を発生させ大きな歪を得るためには内部電極相互の間隔、換言すれば電歪材料の厚さをできるだけ薄くすることが望ましく、現状では 1 0 0 μ m以下にすることが望まれている。しかし、素子断面と同じ面積の内部電極を一層おきに電気的に並列接続するには特別の工夫を必要とする。
[0011] すなわち、積層コンデンサ一と同様の方法で作られた積層素子は、隣接する電極間の間隔が数 1 0 μ πιないし数 1 0 0 μ πιであり、さらに露出している電極の厚さは僅か数 M m程度であるため、これから一層おきに電極（リード線）を取り出すことは極めて困難である。
[0012] この問題を解決する方法として、特開昭 6 0 - 1 9 6 9 8 1号公報には、このような電歪材料積層体の側面に露出した内部電極の端面に、メツキにより一層おきに金属を帯状に析出させることを特徴とする電気的接続方法が提案されている。
[0013] 第 2 0図はその方法により接続した電歪効果素子の縦断面図である。まず、第 2 0図に示す電歪効果素子の製造方法について説明する。第
[0014] 2 1図に示すような電歪材料 1 、 2と内部電極 3、 4とを交互に積層した積層体を積層セラミックコンデンサの製造技術を応用して作成する。多数の内部電極 3、 4は表面と裏面の相対向する側面に露出しており、また他の側面（他の対向する 2面）に形成した 2つの仮設外部電極 1 3 、 1 4に一層おきに交互に接続している。メツキ浴中にこの積層体と対向電極用金属板とを設置し、この対向電極用金属板から仮設外部電極 1 3、 1 4に向けて直流電圧を印加すると、メツキ浴中のプラスに帯電した金属イオンは内部電極 3、 4上に析出し第 2 0図に示すような析出金属 5、 6が得られる。
[0015] 次に析出金属 5、 6を形成した面に絶緣膜 7、 8を塗布する。第 2 2 図は析出金属 5上に絶縁膜 7を塗布した積層体を示す部分横断面図である。
[0016] 次に析出金属 5、 6上の絶縁物 7、 8を析出金属 5、 6が露出するまで削り落とす。次いで第 2 3図に示すように析出金属 5及び絶縁膜 7を施した面に外部電極 9を形成すると素子内部の多数の内部電極は一層おきに互いに接続される。このような積層体を仮設外部電極 1 3、 1 4の付いた面と平行な面で切断すると、両端の仮設外部電極の付いた小片を除く部分が電歪効果素子となる。それらの仮設外部電極の間に直流電圧を印加することにより素子を駆動することができる。
[0017] 一般に電歪材料は、酸化雰囲気で焼成されるため、内部電極材料には銀ノパラジューム系あるいは白金等の酸化しにくい貴金属が使用される
[0018] 。一方、外部電極と接続するためのメツキ材料には、析出させる金属をイオン化する必要があることから、メツキ材料として卑金属が用いられる。従って、上記構造の素子では、絶縁層あるいは外部電極形成のために素子を高温度下においた場合などに、前記析出金属が酸化して電気的導通がとれなくなったり、機械的に断線するといつた不具合が生じ、最悪の場合、酸化による体積膨張のため析出金属周辺の絶縁層にクラックが入り絶縁抵抗が低下するという問題があった。
[0019] 上記問題を解決する方法として、本発明者らは外部電極形成処理を還元雰囲気中で行ってみたが、電歪材料も同時に還元されてしまうという新たな問題が発生した。また酸化しない貴金属をメツキにより析出させるという手段も考えられるが、例えば銀ではマイグレーションによる絶緣抵抗の低下という問題があり、 α金ゃパラジュ一ム等ではメッキ液に電歪材料が侵されてしまうという問題が発生した。また、比較的低温で形成できる有機樹脂系の絶緣層及び外部電極を用いることも考えられるが、長期間の使用あるいは水分による劣化や、高温での機械的強度の低下といつた問題が懸念されるため適用は難しい。
[0020] また、上記メツキにより析出した金属突起を利用する方法では、絶縁層の厚みがメツキによる金属突起の高さに依存するため、十分な絶緣層厚さを得ることができない。すなわち、第 2 4図に示すように、絶縁層 7の厚みを t、析出金属 5と電気的に極性の異なる内部電極 3の距離を Wとすると、絶緣性の観点から距離 Wは大きい方が望ましい。しかし、析出金属 5と内部電極 3の距離 Wを大きくする目的で、析出金属 5の幅を小さくした場合、析出金属 5の高さも低くなり、十分な絶縁層厚さ t が得られない。一方、第 2 5図に示すように、絶縁層 7の厚さ tを大きくするために、析出金属 5を大きく成長させた場合、析出金属 5の幅が広くなり、析出金属 5と内部電極 3の距離 Wが小さくなつてしまい、十分な絶緣距離が得られないという問題がある。
[0021] 本発明は、上記問題点を解決し、内部電極を選択的にかつ高い信頼性で絶縁する方法を提案するものである。
[0022] 〔発明の開示〕
[0023] 上記問題点を解決する方法として、本発明では電歪効果層と内部電極 · を交互に積層し、内部電極の端部が露出している 2つの面（通常、この 2つの面は対向するように作成される）と、一層おきに内部電極が露出している他の 2つの面を有する積層体を作成し、該積層体の一層おきに内部電極が露出している 2つの面に仮設外部電極を形成する。
[0024] 次に、一方の仮設外部電極を陰極として、メツキにより該積層体の一つの面の内部電極露出部に一層おきに金属を析出させ、次いで同様にして、他方の仮設外部電極を陰極として前記メツキにより金属を析出させた面とは異なる内部電極露出面の内部電極露出部にメツキにより一層おきに金属を析出させる。次に前記メツキにより金属が析出されなかった一層おきの内部電極露出部分およびその周辺部分を適当な手段により除去した後、該メツキを行った面に絶縁膜を形成する。その後、前記絶縁膜の一部と析出金属の一部若しくは全部を機械加工等の適当な手段により取り除き前記析出金属または、内部電極端部を露出させ、最後に、外部電極を形成することにより、内部電極を一層おきに接続するものである。
[0025] 本発明において、メツキにより金属が析出されなかった一層おきの内部電極露出部分およびその周辺部分を除去する手段としては、周知機械加工、例えばダイサーによる加工等が適用できるが、本発明者らは、より好ましいショットブラスト加工が適用できることを見出した。
[0026] すなわち、アルミナ（A 1 ₂ 0 ₃ ) 、炭化シリコン（S i C ) 、酸化シリコン（S i 0 ₂ ) 、等の砥粒を使用し、砥粒の衝撃によりニッケルメツキ 5、 6以外の表面が選択的に研磨されて第 3図に示すように曲面状の凹部 1 5を形成する。
[0027] 上記の構成により、メツキによる金属突起の高さが低くても、前記凹部を深く形成することにより十分な絶縁層厚さを得ることが出来る。上記本発明において、仮設外部電極を形成した積層体を準備した後、前記仮設外部電極を設けなかった面（実質的に全ての内部電極の端部が露出している面）の電歪材料をエッチングにより部分的に除去することにより内部電極を突出させる手段を採用することができる。この場合には、内部電極端部が突出し、そこにメツキによる金属が析出するため、析出金属の接着強度が大きくなる等の利点があり、より信頼度の高い素子を実現できる。
[0028] また、本発明ではメツキにより析出した金属突起を取り除く方法を採用することもできる。
[0029] その手段の一-^ ^として、本発明においては、前述したように機械的加ェ等により、金属突起の間の部分を取り除き凹部を形成した後、絶緣膜を形成するが次に、研磨等により前記金属突起部分がなくなるまで削り、内部電極を一層おきに露出させ、その後、外部電極を形成することにより、内部電極を一層おきに接続することができる。
[0030] また、他の手段として絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜の一部と析出金属の一部を機械加工等の適当な手段により取り除き前記析出金属を露出させ、次に露出した析出金属を溶解させて取り除くことにより内部電極を一層おきに露出させ、最後に、外部電極を形成することにより、内部電極を一層おきに接続することもできる。
[0031] 上記本発明によれば、卑金属である析出金属は全て取り除かれるため、外部電極形成時に素子を高温度下においても実質的に酸化膜が生成せず、酸化物による電気的接触不良や、機械的断線といった不具合をなくすことが出来る。
[0032] また、本発明によればエッチングにより突出した内部電極にメツキを行うことによりメツキ高さを高くすることが出来るので、充分な絶縁層厚さを得ることが出来ると同時に、内部電極と析出金属の接着面積が大きくなるため、析出金属の接着強度も向上させることができる。さらに、金属非析出部を除去する加工を行うことにより、析出金属と電気的に極性の異なる内部電極に至る電歪効果層と絶縁層の界面距離を実質的に長くできるので、絶緣信頼性が向上する。 [図面の簡単な説明]
[0033] 第 1図は本発明における交互電極積層体プロックの内部電極パターンを示す図である。
[0034] 第 2図は交互電極積層体プロックに一層おきにメツキを行った図である。
[0035] 第 3図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0036] 第 4図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0037] 第 5図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0038] 第 6図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0039] 第 7図は本発明における積層体の断面図である。
[0040] 第 8図は交互電極積層体プロックのメツキを施す面をエッチングした後の斜視図である。
[0041] 第 9図は交互電極積層体プロヅクに一層おきにメッキを行った図である。
[0042] 第 1 0図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0043] 第 1 1図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0044] 第 1 2図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0045] 第 1 3図は本発明における加工工程を示す略図である。
[0046] 第 1 4図は本発明における積層体の断面図である。
[0047] 第 1 5図は本発明における積層体の断面図。
[0048] 第 1 6図は第 1実施例の加工工程（a ) 〜（ i ) を示す斜視図および模式断面図である。
[0049] 第 1 7図は第 1実施例により形成した積層型変位素子の外部電極近傍の状態を示す拡大断面図である。
[0050] 第 1 8図と第 1 9図は、それぞれ異なる従来例の積層型変位素子の模式図である。第 2 0図は従来の構造の積層体の断面図。
[0051] 第 2 1図は仮設外部電極を有する交互電極積層体プロックを示す斜視図。
[0052] 第 22図は従来構造の積層体の加工工程を示す略図。
[0053] 第 23図は従来構造の積層体の加工工程を示す略図。
[0054] 第 24図は従来構造素子の不具合を説明する図。
[0055] 第 2 5図は従来構造素子の不具合を説明する図。
[0056] [発明を実施するための最良の形態〕
[0057] 以下、実施例に従い本発明を詳細に説明する。
[0058] [実施例 1〕
[0059] 第 1 6図（ a) ないし（ i ) は夫々本実施例における加工工程を示す斜視図および模式的断面図である。
[0060] まず、電気機械変換材料からなる例えば厚さ 1 00 /xmのシートを切断して第 1 6図（ a ) に示すような例えば 1辺 47 mm角の薄板 2 1を形成し、一方の縁辺に 2〜3 mmを残して内部電極 22 a ( 22 b) を形成すべき白金導電ペース卜若しくは銀一パラジウムペーストを印刷する。上記薄板 2 1を第 1 6図（b ) に示すように交互に例えば 1 00枚積層して積層体 2 5を形成する。この積層体 2 5を脱バインダー後、所定温度で焼結して第 1 6図（c ) に示すような例えば 1辺 40mm角の積層体 25とする。次にこの積層体 2 5の交互電極部 25 a、 25 b力残存するように、例えば幅 5mmの間隔で切断し、第 1 6図（d) に示すようなブロック状の積層体 5 1に形成する。このブロック状の積層体 5 1の交互電極部 2 5 a, 2 5 b以外の側面には、内部電極 22 a， 2 2 bの端縁が露出している。第 1 6図（ e ) において 2 6は保護膜であり、例えばガラス若しくはシリカ等からなり、内部電極 2 2 aの端縁およびその近傍に形成したものである。なお対向する他の側面においては、内部電極 2 2 bの端緣およびその近傍に同様の保護膜を形成する。上記保護膜膜 2 6を形成するには、例えば電気泳動法によることができる。すなわちまず第 1 6図（e ) に示す積層体 5 1の裏側の側面部に粘着テープ等を粘着して内部電極 2 2 a , 2 2 bの露出端縁を被覆する。次に交互電極部 2 5 aに仮設外部電極（図示せず）を設置し、積層体 5 1をガラス粉末を含む懸濁液中に浸漬する。対向電極版（図示せず）を表側の側面部の前に設置し、この対向電極板と前記仮設外部電極との間に例えば 1 0〜2 0 0 Vの直流電圧を印加する。これにより正に帯電したガラス粉末は対向電極板から内部電極 2 2 aの端縁に向って発生した電界によって力を受け、懸濁液中を移動して内部電極 2 2 aの端縁およびその近傍に付着する。なおこの場合内部電極 2 2 bには電圧が印加されていないため、ガラス粉末は付着せず、内部電極 2 2 aの端緣およびその近傍にのみ保護膜 2 6を形成することができる。次に積層体 5 1 を懸濁液中から引上げて、保護膜 2 6を定着させる。
[0061] 保護膜 2 6の定着手段としては、乾燥後焼成してもよいが、例えば瞬間接着剤等によるガラスの仮固定方法によってもよい。次に裏側の側面部にも上記と同様の手段によって保護膜を形成する。すなわち第 1 6図 ( e ) において表側の側面部を粘着テープ等によって被覆し、第 1 6図 ( d ) に示す交互電極部 2 5 bに仮設外部電極（図示せず）を設置した後、積層体 5 1を前記懸濁液中に浸漬し、対向電極板（図示せず）を裏側の側面部の前に設置し、対向電極板と仮設外部電極との間に直流電圧を印加し、内部電極 2 2 bの端縁およびその近傍に前記同様の保護膜を形成するのである。
[0062] 上記のように内部電極 2 2 a、 2 2 bの端縁に各々保護膜 2 6を形成した積層体 5 1をショットブラス卜加工する。すなわち複数個の体積体 5 1 とカラスビーズまたは A 1 2 0 3 、 S i C、 S i 0 2 等の砥粒を使用し、砥粒の衝撃により溝若しくは凹部を形成する。このショットブラスト加工により、第 1 6図（ f ) に示すように、保護膜 2 6以外の表面が砥粒の衝突および摺擦により選択的に研磨されて曲面状の凹部 2 9を形成する。次に第 1 6図（g ) に示すように前記凹部 2 9内にガラス等の絶縁材料を塗布若しくは印刷して、絶縁層 3 0を形成する。更に第 1 6図（11 ) に示すように、両側面部にラッピング加工を施して、保護膜 2 6および絶緣層 3 0の一部を除去する。このラッビング加工により、内部電極 2 2 _a、 2 2 bの端縁が再び積層体 5 1の側面部に 1層おきに露出されるから、第 1 6図（ i ) に示すように外部電極 2 3 a、 2 3 bを設ければ、対応する内部電極 2 2 a、 2 2 bとを接続できる。
[0063] 第 1 7図は上記のようにして形成した積層型変位素子の外部電極 2 3 a近傍の状態を示す拡大断面図である。第 1 7図から明らかなように、外部電極 2 3 aと絶緣層 3 0を介して存在する内部電極 2 2 bの端縁部との間の沿距離 1 0 は、凹部 2 9の曲面に沿う長さとなり、内部電極 2 2 a、 2 2 b間の距離より大に形成することができ、絶緣耐圧を向上させることができるのである。また凹部 2 9は内部電極 2 2 a、 2 2 bの端縁に沿って略均等に形成されるため、沿面距離 1 0 も略一定に形成することができ、信頼性に優れた積層型変位素子とすることができる。本実施例においては、内部電極の露出部を被覆する保護膜を形成する材料をガラス若しくはシリカの粉末とした例について記述したが、これら以外の材料によって形成してもよく、要するに以後の工程である保護膜以外の側面を選択的に研磨する工程において除去されることなく残存する機能を有するものであればよい。また保護膜の形成手段として電気泳動法による例を示したが、これに限定されず、例えばスクリーン印刷等の他の手段によってもよい。更に絶緣層を形成すベき凹所の形成手段は、ショットブラスト加工以外の手段によってもよく、積層体の保護膜以外の側面を選択的に研磨し得る手段であればよい。
[0064] 本実施例では、単素子とする前のプロック状の積層体の状態において絶緣層の被着および外部電極の設置等を行ない得るため、取扱いが容易であると共に、加工能率を向上させることができる。また電極間の沿面距離が曲面に沿長さであるため、従来のものより大に形成することができ、絶緣耐圧を向上させ得る。
[0065] [実施例 2]
[0066] まず、 P b (Z r、 T i ) 0₃ -P b (Mg、 Nb) 0₃ を主成分とする電歪材料粉末に、有機パインダ一として PVB、可塑剤として BP B G、有機溶剤としてトリクレンを各々添加して混合し、スラリーを作成した。このスラリ一をドクターブレード法によりマイラ一フィルム上に厚さ 1 00 μ mのシート状に形成した。これをフィルムから剥離し、図 1に示すパターンでその片面に白金ベース卜を印刷し内部電極 3、 4 とした。これを順次数十枚積層して加熱圧着する。その後、脱バインダ —を行い、 1 1 00〜 1 250°〇で 1〜5時間焼成して、第 21図に示すように、左右両側面において内部電極が一層おきに露出した積層体を作成し、前記両側面に仮設外部電極 1 3、 14を形成した。
[0067] 次に、前記積層体の仮設外部電極の付いていない側面のうち一方をマスキング剤によりマスキングした後、対向面にメツキを行う。
[0068] メツキ液の組成は、純水 1 リットルに対して、硫酸ニッケル 300 g 、塩化ニッケル 45 g、ほう酸 45 g、である。このメツキ液中に前記積層体及びニッケル製対向電極を浸漬し、仮設外部電極をマイナスに、対向電極をプラスに接続し、電流密度 40 A/dm2 で 20分間直流電圧を印加することにより、高さ 3 0 ju m、幅 4 0 μ mのニッケルメツキの帯状析出物 5が内部電極上に一層おきに形成される。
[0069] 次に、マスキングを施した裏側の側面にも、上記と同様の手段によつてニッケルメッキを形成する。
[0070] 第 2図はニッケルメツキを行った積層体の外観図である。図中番号 5 は二ッケルの帯状析出物を示す。
[0071] 次に、内部電極 3、 4の端緣に各々ニッケルメツキ 5、 6を形成した積層体をショッ卜ブラス卜加工する。例えば 4 0 0番 A l ₂ 0 ₃ 砥粒を使用し、 6 0秒間ショットブラス卜することにより、 l O O /z mの深さの凹部が得られた。
[0072] 次に、第 4図に示すように前記ショヅ卜ブラス卜加工を行った面に絶縁材料を塗布し、焼き付けることにより絶緣層 7を形成した。
[0073] さらに、第 5図に示すように、両側面部にラッピング加工を施して絶緣層 7の一部及びニッケルメツキ 5の全部を除去する。このラッピング加工により、内部電極 3、 4の端緣が再び積層体の側面に一層おきに露出される。
[0074] このようにして得られた積層体ブロックを第 6図に示すように仮設外部電極に平行な点線部分で切断し、単素子としてから、第 7図に示すように外部電極 9、 1 0を設ければ、対応する内部電極 3、 4と接続できる。本実施例によれば、メツキにより析出させた金属突起を全て取り除くことが出来、前記金属突起の酸化による電気的接続不良や機械的断線といった不具合をなくすことができる。また、十分な絶縁層厚さを得ることができるため、素子の絶緣信頼性が大幅に向上する。
[0075] [実施例 3〕
[0076] 実施例 2と同様な方法により、まず第 2 1図に示すような、左右両側面において内部電極が一層おきに露出した積層体を作成し、前記両側面に仮設外部電極 1 3、 1 4を形成した。
[0077] 次に、仮設外部電極および内部電極の露出していない積層体上下面をマスキングし、図 8に示すように積層体のメツキを施す面のセラミックスをエックングすることにより内部電極を突出させる。エッチングは 5 0 °Cの塩酸 1 0 %溶液に 6 0分間浸析することにより、セラミックスが 1 0 μ mエッチングされた。
[0078] 次に、前記積層体の仮設外部電極の付いていない側面のうち一方をマスキング材によりマスキングした後、実施例 2と同じ条件で対向面にメツキを行い、同様にして裏側の側面にもメツキを行う。
[0079] 第 9図はニッケルメツキを行った積層体の外観図、第 1 0図は部分断面図である。図中番号 5はニッケルの帯状析出物を示す。
[0080] 次に、実施例 2と同様にしてショットブラスト加工を行ない第 1 1図に示すように凹状除去部 1 5を形成し、次いで第 1 2図に示すように前期ショヅ卜ブラスト加工を行った面に絶縁材料 7を塗布し、焼き付ける。さらに、図 1 3に示すように、両側面部にラッピング加工を施して絶縁層 7の一部を取り除きニッケルメツキ 5を露出させる。
[0081] このようにして得られた積層体プロックを実施例 2と同様にして切断し、単素子とした後第 1 4図に示すように外部電極 9、 1 0を設ければ、対応する内部電極 3， 4と接続できる。
[0082] 本実施例によれば、内部電極と析出金属の接着強度が大きく、かつ析出金属を高く成長させることなく十分な絶縁層厚さを得ることができるため、素子の絶緣信頼性が大幅に向上する。
[0083] [実施例 4 ]
[0084] 実施例 3と同様にまず第 2 1図に示すような、左右両側面において内部電極が一層おきに露出した積層体を作成し、前記両側面に仮設外部電極 1 3、 1 4を形成し、次に仮設外部電極および内部電極の露出していない積層体上下面をマスキングし、積層体のメツキを施す面のセラミックスをエッチングすることにより内部電極を突出させる。エッチングは、 5 0 °Cの塩酸 1 0 %溶液に 6 0分間浸漬することにより行った。これにより、セラミックスが 1 0 μ mエッチングされた。
[0085] 次に、前記積層体のエッチングを行った側面のうちの一方をマスキング材によりマスキングした後、実施例 2と同じ条件で対向面にメツキを施すことにより、高さ 5 0 w m、幅 4 0 w mのニッケルメツキの帯状析出物 5が内部電極上に一層おきに形成される。
[0086] 次に、マスキングを施した裏側の側面にも、上記と同様の手段によつてニッケルメッキを形成することにより実施例 2と同様に第 9図および第 1 0図に示した構成の積層体が得られる。
[0087] 次に、実施例 3と同様にして 6 0秒間ショットブラストを行うことにより、約 1 2 0 μ πιの溝が形成された。上記溝加工を行うことにより、第 2 4図および第 2 5図に示した析出金属 5と電気的に極性の異なる内部電極 3に至る電歪効果素子 1 と絶緣層 Ίの界面距離 Wを実質的に長くできるので、絶緣信頼が向上する。
[0088] さらに、第 1 3図に示すように、前記絶縁層 7、 8を形成した面にラッピング加工を施して絶縁層 7の一部を取り除きニッケルメツキ 5を露出させる。
[0089] 次に、上記積層体を 1 0 %塩化ニッケル溶液に浸潰し、前記仮設外部電極 1 3、 1 4を陽極に、ニッケル製対向電極板を陰極に接続し、電流密度 4 0 A Z d mで 3 0分間直流電圧を印加し、上記積層体の露出した析出金属 5、 6を電解エッチングにより取り除いた。
[0090] このようにして得られた積層体プロックを実施例 2と同様にして切断し、単素子とした後、図 1 5に示すように外部電極 9、 1 0を設ければ、対応する内部電極 3、 4と接続できる。
[0091] 従来法および本発明による素子の特性を表 1に示す。従来法により図 9に示す構成と同様に作成した素子では、残留しているニッケルメツキが酸化し、外部電極と接続されなかった内部電極があるため、静電容量および変位量ともに、本発明を用いた素子に比べ小さくなっている。
[0092] 〔表 1 ]
[0093]
[0094] 本実施例によれば、メツキにより析出させた金属突起を全て取り除くことが出来るので、前記析出金属の酸化による電気的接続不良や機械的断線といった不具合をなくすことが出来る。さらに、エッチングにより突出した内部電極にメツキを行うことによりメッキ高さを高くすることが出来るので、充分な絶縁層厚さを得ることが出来ると同時に、内部電極と析出金属の接着面積が大きくなるため、析出金属の接着強度も向上させることができる。さらに、ショットブラス卜等による溝加工を行うことにより、第 2 4図および第 2 5図に示した析出金属 5と電気的に極性の異なる内部電極 3に至る電歪効果層 1と絶縁層 7の界面距離 Wを実質的に長くできるので、絶緣信頼性が向上する。
[0095] 上記各実施例では、内部電極材として白金ペーストを用いたが、銀一パラジームペーストを用いても良い。また、積層体上に析出した帯状金属材料としニッケルを用いたが、電気メツキ可能で、かつ電歪効果層を侵さないメツキ液の物ならばニッケル以外の物でも可能であり、銅、鉄、クロム、錫などを用いても同様の効果が得られた。また、内部電極を突出させるために酸溶液を用いたが、電歪材料を選択的にエッチング出来るものならば、例えばイオンエッチング等によってもよい。さらに、析出金属を取り除く手段として電界エッチングを用いたが、上記実施例以外の方法を用いてもよく、例えば酸溶液等による科学ェッチングゃ、イオンエッチング等によってもよい。

权利要求:
Claims請求の範囲
( 1 ) 電気機械変換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極とを各々複数個交互に積層して異なる平行側面に内部電極が露出した積層体を形成する工程と、一方の側面における内部電極とその近傍に 1層おきに保護膜を形成する工程と、他方の側面における前記内部電極以外の内部電極とその近傍に保護膜を形成する工程と、上記積層体の保護膜以外の側面を選択的に研磨する工程と、前記保護膜を除去する工程とを含むことを特徴とする積層型変位素子の製造方法。
( 2 ) 電歪材料と内部電極とが交互に積層され、内部電極の端部が露出している 2つの対向する面と、一層おきに內部電極が露出している 2 つの対向する面を有する積層体を作成し、該積層体の一層おきに内部電極が露出している 2つの対向する面に仮設外部電極を形成し、一方の仮設外部電極を陰極としてメツキにより該積層体の一つの面の内部電極露出部に一層おきに金属を析出させた後、他方の仮設外部電極を陰極として、当該積層体のメツキを析出させた前記面および内部電極と異なる内部電極露出部にメツキにより金属を析出させ、該メツキを行った面において、メツキで覆われていない部分を選択的に除去して凹部を形成し、該凹部に絶縁膜を形成し、その後前記絶縁膜の一部と析出金属の全部を取り除き内部電極を露出させた後、該露出した内部電極を接続する外部電極を形成することを特徴とする電歪効果素子の製造方法。
( 3 ) 電歪材料と内部電極とが交互に積層され、内部電極の端部が露出している 2つの面と、一層おきに内部電極が露出している他の 2つの面を有する積層体を作成し、該積層体の一層おきに内部電極が露出している 2つの面に仮設外部電極を形成した後、前記仮設外部電極を形成しなかった面のセラミックスをエッチングすることより内部電極を突出させ、一方の仮設外部電極を陰極として、メツキにより該積層体の一^つの面の内部電極露出部に一層おきに金属を析出させた後、他方の仮設外部電極を陰極として、当該積層体のメッキを析出させた面と異なる内部電極露出部にメツキにより金属を析出させ、該メツキを行った両面において、メツキで覆われていない部分を選択的に除去して凹部を形成し、該凹部に絶縁膜を形成し、その後前記絶縁膜および析出金属の一部を取り除き前記析出金属を露出させた後、該露出した析出金属を接続する外部電極を形成することを特徴とする電歪効果素子の製造方法。
( 4 ) 電歪材料と内部電極とが交互に積層され、内部電極の端部が露出している 2つの対向する面と、一層おきに内部電極が露出している 2 つの対向する面を有する積層体を作成し、該積層体の一層おきに内部電極が露出している 2つの対向する面に仮設外部電極を形成した後、他の対向する 2側面をエッチングすることにより、内部電極を突出させ、一方の仮設外部電極を陰極として、メツキにより該積層体の一つの面の内部電極露出部に一層おきに金属を析出させた後、他方の仮設外部電極を陰極として、当該積層体のメツキを析出させた面及び内部電極、と異なる内部電極露出部にメツキにより金属を析出させ、前記メツキの行われなかった内部電極の突出部分およびその周辺部分を除去し、該メツキを行った面において、メツキで被われていない部分に絶縁膜を形成し、その後前記絶縁層の一部を取り除き前記析出金属を露出させ、該露出した析出金属を取り除くことにより内部電極を一層おきに露出させた後、外部電極を形成することを特徴とする電歪効果素子の製造方法。

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