(57)【要約】【課題】外部電極材料により形成した外部電極層の導電性が高いと共に線膨張係数が低く、優れた導電性・信頼性を有する積層型圧電体素子の製造方法及び外部電極材料の塗布装置を提供しようとするものである。【解決手段】塗布装置５は、セラミック積層体を保持する保持部５３と、セラミック積層体の積層方向に沿って相対移動可能なノズル６３を有し、ノズル６３から外部電極材料を吐出するよう構成された材料供給装置６と、貫通穴５４１を有するマスク板５４に接触しながらマスク板５４に対して相対移動可能なへら部材６４とを有してなる。へら部材６４は、セラミック積層体の積層方向の一方向のみにおいてマスク板５４に接触しながら移動し、ノズル６３から吐出される外部電極材料を上記一方向のみに平坦に延ばしながら貫通穴５４１を介してセラミック積層体の側面に塗布するよう構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面において同極の上記内部電極層の導通を図るように配設された外部電極層とを有する積層型圧電体素子を製造する方法において、
上記圧電層と上記内部電極層とを交互に積層してなる上記セラミック積層体を形成する積層体形成工程と、
上記セラミック積層体の側面に、導電性フィラーを含有する外部電極材料を塗布して上記外部電極層を形成する外部電極層形成工程とを有しており、
該外部電極層形成工程においては、得ようとする上記外部電極層の形状に対応した貫通穴を設けたマスク板を、上記セラミック積層体の側面に対面させ、
上記マスク板に接触しながら該マスク板に対して相対移動可能なへら部材によって、上記外部電極材料を上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながら上記貫通穴を介して上記セラミック積層体の側面に塗布することを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記外部電極材料の供給は、上記セラミック積層体の積層方向に沿って相対移動可能なノズルを有し、該ノズルから上記外部電極材料を吐出する材料供給装置を用いて行うことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、上記材料供給装置の上記ノズルは、上記へら部材と一体的に構成されていることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、上記材料供給装置の上記ノズルから吐出した上記外部電極材料を、まず上記へら部材の表面上に供給し、該へら部材から上記マスク板上に供給すると共に平坦に延ばすことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記外部電極材料の塗布厚みは５０μｍ以上であることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
【請求項６】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体の側面に、導電性フィラーを含有する外部電極材料を塗布する塗布装置であって、
上記セラミック積層体を保持する保持部と、
該保持部に保持された上記セラミック積層体の積層方向に沿って相対移動可能なノズルを有し、該ノズルから上記外部電極材料を吐出するよう構成された材料供給装置と、
上記セラミック積層体の側面に対面して配設される貫通穴を有するマスク板に接触しながら該マスク板に対して相対移動可能なへら部材とを有してなり、
上記へら部材は、上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみにおいて上記マスク板に接触しながら移動し、上記ノズルから吐出される上記外部電極材料を上記一方向のみに平坦に延ばしながら上記貫通穴を介して上記セラミック積層体の側面に塗布するよう構成されていることを特徴とする外部電極材料の塗布装置。
【請求項７】
請求項６において、上記材料供給装置の上記ノズルは、上記へら部材と一体的に構成されていることを特徴とする外部電極材料の塗布装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、上記ノズルの先端開口部は、上記へら部材における上記セラミック積層体に対向する端部から後退した位置に設けられていることを特徴とする外部電極材料の塗布装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項において、上記マスク板の厚みは５０μｍ以上であることを特徴とする外部電極材料の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電アクチュエータ等に適用される積層型圧電体素子の製造方法及びその製造方法に用いる外部電極材料の塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電体素子は、一般的に圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有している。このセラミック積層体の側面にそれぞれ電気的に接続された一対の側面電極を設け、各側面電極に外部電極材料を介して、一対の取り出し電極が接合されている。そして、各側面電極とそれぞれ電気的に接続された一対の取り出し電極間に印加される駆動電圧により圧電変位を生じるように構成されている。
【０００３】
上記外部電極材料には、一般的に絶縁樹脂とフレーク形状を呈している導電性フィラーとを混合したものを用いる。そして、セラミック積層体の側面に設けられた側面電極と取り出し電極との導電性を確保している。
外部電極材料を塗布する際、含有された導電性フィラーをセラミック積層体の積層方向に配向させることができれば、その方向の導電性を向上させることができる。また、導電性フィラーの線膨張係数が絶縁樹脂に比べて小さいことから、外部電極材料の上記方向の線膨張係数を低減させることができる。そのため、積層型圧電体素子を冷熱サイクル条件下で使用した場合においても、外部電極材料の剥離やクラックの発生を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【０００４】
しかしながら、例えば、スクリーン印刷法（特許文献１参照）を用いて塗布する場合、外部電極材料をスキージやスクレッパー等によって複数方向から力を加えながら延ばして塗布するため、導電性フィラーはランダムな方向に配向されてしまうおそれがある。また、従来のディスペンス法では、外部電極材料がノズル内にあるとき、導電性フィラーは比較的整列しているが、ノズルから吐出されたとき、導電性フィラーの整列は崩れてしまうおそれがある。
したがって、外部電極材料に含有されている導電性フィラーを一方向に配向可能な外部電極材料の塗布装置は、現在まで見出されていなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外部電極材料により形成した外部電極層の導電性が高いと共に線膨張係数が低く、優れた導電性・信頼性を有する積層型圧電体素子の製造方法及び外部電極材料の塗布装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面において同極の上記内部電極層の導通を図るように配設された外部電極層とを有する積層型圧電体素子を製造する方法において、
上記圧電層と上記内部電極層とを交互に積層してなる上記セラミック積層体を形成する積層体形成工程と、
上記セラミック積層体の側面に、導電性フィラーを含有する外部電極材料を塗布して上記外部電極層を形成する外部電極層形成工程とを有しており、
該外部電極層形成工程においては、得ようとする上記外部電極層の形状に対応した貫通穴を設けたマスク板を、上記セラミック積層体の側面に対面させ、
上記マスク板に接触しながら該マスク板に対して相対移動可能なへら部材によって、上記外部電極材料を上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながら上記貫通穴を介して上記セラミック積層体の側面に塗布することを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の積層型圧電体素子の製造方法は、上記外部電極層形成工程において、上記へら部材によって、上記外部電極材料を上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながら上記セラミック積層体の側面に塗布する。そのため、優れた導電性・信頼性を有する積層型圧電体素子を作製することができる。
【０００９】
即ち、上記外部電極材料を上記一方向のみに平坦に延ばしながら塗布することにより、該外部電極材料に含有された上記導電性フィラーは、上記セラミック積層体の積層方向に配向される。そのため、上記外部電極材料により形成された上記外部電極層は、上記方向に高い導電性を示す。
【００１０】
また、上記外部電極材料は、一般的に絶縁樹脂に導電性フィラーを分散させたものであり、絶縁樹脂に比べて導電性フィラーの線膨張係数は低い。そのため、上記導電性フィラーが上記セラミック積層体の積層方向に配向されることにより、上記外部電極材料により形成された上記外部電極層の上記方向の線膨張係数は低くなり、冷熱サイクル等の熱応力によって生じる上記外部電極層の剥離やクラックを抑制することができる。
これらにより、優れた導電性・信頼性を有する積層型圧電体素子を作製することができる。
【００１１】
なお、上記導電性フィラーの配向とは、各導電性フィラーの軸方向が略同一方向を向いて配置されることをいう。本発明では、セラミック積層体の積層方向と導電性フィラーの軸方向との成す角のうち、小さいほうの角が３０°以下である導電性フィラーが全体の５０％以上存在する場合に配向していると判断することができる。以下、同様の意義として用いる。
【００１２】
このように、本発明の製造方法によって得られる積層型圧電体素子は、外部電極材料により形成した外部電極層の導電性が高いと共に線膨張係数が低く、優れた導電性・信頼性を有するものとなる。
【００１３】
第２の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体の側面に、導電性フィラーを含有する外部電極材料を塗布する塗布装置であって、
上記セラミック積層体を保持する保持部と、
該保持部に保持された上記セラミック積層体の積層方向に沿って相対移動可能なノズルを有し、該ノズルから上記外部電極材料を吐出するよう構成された材料供給装置と、
上記セラミック積層体の側面に対面して配設される貫通穴を有するマスク板に接触しながら該マスク板に対して相対移動可能なへら部材とを有してなり、
上記へら部材は、上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみにおいて上記マスク板に接触しながら移動し、上記ノズルから吐出される上記外部電極材料を上記一方向のみに平坦に延ばしながら上記貫通穴を介して上記セラミック積層体の側面に塗布するよう構成されていることを特徴とする外部電極材料の塗布装置にある（請求項６）。
【００１４】
本発明の外部電極材料の塗布装置は、上記のごとく、保持部とノズルを有する材料供給装置とへら部材とを有してなる。そして、上記へら部材は、上記ノズルから吐出される上記外部電極材料を上記セラミック積層体の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながら上記セラミック積層体の側面に塗布するよう構成されている。そのため、上記セラミック積層体の積層方向に高導電性と低熱膨張係数を示す外部電極層を形成することができる。
【００１５】
即ち、上記外部電極材料を上記一方向のみに平坦に延ばしながら塗布することにより、該外部電極材料に含有された上記導電性フィラーは、上記セラミック積層体の積層方向に配向される。そのため、上記外部電極材料により形成された外部電極層は、上記方向に高い導電性を示す。さらに、上記方向の線膨張係数も低くなるため、冷熱サイクル等の熱応力によって生じる上記外部電極層の剥離やクラックを抑制することができる。
【００１６】
このように、本発明の外部電極材料の塗布装置は、導電性が高いと共に線膨張係数が低い外部電極層を形成することができる。そして、このような外部電極層を設けた積層型圧電体素子は、優れた導電性・信頼性を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明において、上記へら部材は、弾性を有する材料、例えば、バネ用鋼材等であることが好ましい。この場合には、上記へら部材によって、上記外部電極材料を平滑に塗布することができると共に、余分な上記外部電極材料を効率的に掻き出すことができる。
また、上記外部電極材料の供給は、上記セラミック積層体の積層方向に沿って相対移動可能なノズルを有し、該ノズルから上記外部電極材料を吐出する材料供給装置を用いて行うことが好ましい（請求項２）。この場合には、上記外部電極材料を塗布すべき部分に塗布すべき量を供給することができる。そのため、上記外部電極材料の塗布厚み及び幅を精度よく制御することができる。
【００１８】
また、上記材料供給装置の上記ノズルは、上記へら部材と一体的に構成されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記セラミック積層体の側面において、上記ノズルからの上記外部電極材料の供給と上記へら部材による該外部電極材料の塗布とを同時に行うことができる。そのため、製造時間の短縮による生産効率の向上を実現することができる。
【００１９】
また、上記材料供給装置の上記ノズルから吐出した上記外部電極材料を、まず上記へら部材の表面上に供給し、該へら部材から上記マスク板上に供給すると共に平坦に延ばすことが好ましい（請求項４）。この場合には、上記外部電極材料の塗布量のばらつきを抑制し、均一な塗布厚み、平滑な塗布面を実現することができる。
【００２０】
また、上記外部電極材料の塗布厚みは５０μｍ以上であることが好ましい（請求項５）。この場合には、塗布面上の凹凸等にほとんど影響を受けることなく、上記外部電極材料を確実に必要量塗布することができる。
上記外部電極材料の塗布厚みが５０μｍよりも小さい場合には、塗布面上の凹凸等により、所望の塗布厚みが得られない部分が生じる。
【００２１】
第２の発明においても、上記へら部材は、弾性を有する材料、例えば、バネ用鋼材等であることが好ましい。
また、上記材料供給装置の上記ノズルは、上記へら部材と一体的に構成されていることが好ましい（請求項７）。
【００２２】
また、上記ノズルの先端開口部は、上記へら部材における上記セラミック積層体に対向する端部から後退した位置に設けられていることが好ましい（請求項８）。この場合には、上記ノズルの先端開口部から吐出した上記外部電極材料を、まず上記へら部材の表面上に供給し、該へら部材から上記マスク板上に供給すると共に上記セラミック積層体の側面に平坦に延ばしながら塗布することができる。そのため、上記外部電極材料の塗布量のばらつきを抑制し、均一な塗布厚み、平滑な塗布面を実現することができる。
また、上記マスク板の厚みは５０μｍ以上であることが好ましい（請求項９）。これにより、上述した上記外部電極材料の５０μｍ以上の塗布を確実に実現することができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型圧電体素子の製造方法について、図１〜図３、図１１〜図１５を用いて説明する。
本例の積層型圧電体素子１の製造方法は、図１〜図３、図１１〜図１５に示すごとく、圧電層１１と内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を形成する積層体形成工程と、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、導電性フィラーを含有する外部電極材料３２０を塗布して外部電極層３２（図１３（ｂ））を形成する外部電極層形成工程とを有している。
【００２４】
また、外部電極層形成工程においては、図１１、図１２に示すごとく、得ようとする外部電極層３２の形状に対応した貫通穴５４１を設けたマスク板５４を、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に対面させる。そして、マスク板５４に接触しながらマスク板５４に対して相対移動可能なへら部材６４によって、外部電極材料３２０をセラミック積層体１０の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながら貫通穴５４１を介してセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に塗布する。
以下、これを詳説する。
【００２５】
＜積層体形成工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）粉末を準備し、８００〜９５０℃で仮焼する。次に、仮焼粉に純水、分散剤を加えてスラリー状とし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られたスラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整をする。
【００２６】
次に、上記スラリーをドクターブレード法により一定厚みのグリーンシート（図示略）に成形する。グリーンシートの成形方法としては、本例で採用したドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
そして、図１（ａ）に示すごとく、成形した上記グリーンシートを所定の大きさに切断し、シート片１００を作製する。
【００２７】
次に、図１（ｂ）に示すごとく、シート片１００の表面に導電ペースト２１０、２２０をスクリーン印刷する。このとき、シート片の打ち抜き位置となる打ち抜き部２００のうち、内部電極層を形成する位置にそれぞれ導電ペースト２１０、２２０を印刷し、２種類のシート片１１０、１２０を作製する。また、打ち抜き部２００には控え部２０９を設け、印刷を施さないようにしておく。
なお、本例では、導電ペースト２１０、２２０として、導電体としてのＡｇ／Ｐｄ合金に、シートに対する焼成時の収縮差を小さくするための圧電材料（ＰＺＴ）を少量含有したものを用いた。また、導電体としては、上記以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ａｇ／Ｐｄ、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
【００２８】
そして、図１（ｃ）に示すごとく、印刷済みのシート片１１０、１２０を交互に複数枚積層し、最上部に印刷を施していないシート片１００を載せ、熱圧着する。このとき、打ち抜き部２００を積層方向に揃え、控え部２０９の位置が左右交互となるように積層する。その後、積層したシート片の打ち抜き部２００を積層方向に打ち抜き、図１（ｄ）に示すごとく、予備ユニット２０を作製する。この予備ユニット２０を焼成することにより、圧電層１１と内部電極層２１、２２とを交互に積層してなる圧電ユニット２を得た。
【００２９】
次に、図２（ａ）に示すごとく、圧電ユニット２の表面を研磨後、側面１０１、１０２に側面電極用の導電ペースト３１０をスクリーン印刷する。そして、印刷した導電ペースト３１０を加熱する。その後、冷却させて側面１０１、１０２に側面電極３１を形成した。なお、本例では、導電ペースト３１０として、導電体としてのＡｇと溶着材としてのガラスとを含有したものを用いた。
また、側面電極３１は、内部電極層２１、２２と外部電極層３２との導電性を向上させるためのものであり、側面電極３１を設けない構成とすることもできる。この場合においても、本発明は有効である。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示すごとく、側面電極３１を設けた複数個の圧電ユニット２を接着剤２９によって接着積層し、圧電ユニット２を一体化する。このようにして、図３に示すごとく、側面電極３１を設けたセラミック積層体１０を得た。
そして、セラミック積層体１０には、積層方向の一方の端面に変位伝達部材１７を、他方の端面にブロック部材１８を接合した。さらに、ブロック部材１８の端部には、基台１９を取り付けた（図１１、図１２を参照）。なお、図１３〜図１５では、変位伝達部材１７、ブロック部材１８及び基台１９の図示を省略した。
【００３１】
＜外部電極層形成工程＞
ここで、外部電極層形成工程において使用する外部電極材料３２０の塗布装置５について、図４〜図１０を用いて説明する。
本例の塗布装置５は、図４〜図１０に示すごとく、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、導電性フィラーを含有する外部電極材料３２０を塗布する塗布装置である。
【００３２】
塗布装置５は、セラミック積層体１０を保持する保持部５３と、保持部５３に保持されたセラミック積層体１０の積層方向に沿って相対移動可能なノズル６３を有し、ノズル６３から外部電極材料３２０を吐出するよう構成された材料供給装置６と、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に対面して配設される貫通穴５４１を有するマスク板５４に接触しながらマスク板５４に対して相対移動可能なへら部材６４とを有してなる。
【００３３】
そして、へら部材６４は、セラミック積層体１０の積層方向の一方向のみにおいてマスク板５４に接触しながら移動し、ノズル６３から吐出される外部電極材料３２０を上記一方向のみに平坦に延ばしながら貫通穴５４１を介してセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に塗布するよう構成されている。
以下に、これを詳説する。
【００３４】
塗布装置５は、図４に示すごとく、架台５１が設けられおり、架台５１には、架台５１のＹ軸方向に設けられたレール５１１上を移動可能に構成されたテーブル５２が設けられている。テーブル５２には、セラミック積層体１０を保持する保持部５３が設けられている。
さらに、図５に示すごとく、テーブル５２には、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に対面して配設される貫通穴５４１を有するマスク板５４が設けられている。
なお、図４では、保持部５３がセラミック積層体１０を保持する状態を説明するためにマスク板５４の図示を省略した。
【００３５】
また、図６〜図８に示すごとく、マスク板５４には、外部電極材料３２０の塗布パターンと同じ形状を切り込んだ貫通穴５４１が設けられている。また、貫通穴５４１の周辺は、マスク板５４の外周部５４３に比べて一段窪んだ窪み部５４２が形成されており、マスク板５４にセラミック積層体１０の側面１０１、１０２を容易に対面させることができるようになっている。
また、マスク板５４の厚みは、外部電極材料３２０の塗布厚みの１．１〜１．２倍とし、貫通穴５４１の大きさは、塗布幅、塗布長さにより決定する。なお、本例のマスク板５４は、厚み１５０μｍであり、貫通穴５４１は、幅４ｍｍ、長さ４２ｍｍである。
【００３６】
また、本例では、マスク板５４として、塗布すべき部分に完全な貫通穴５４１を設けたいわゆるメタルマスクを用いたが、貫通穴部がメッシュ状となっているいわゆるスクリーンマスクを用いることもできる。この場合においても、本発明は有効である。
また、上記スクリーンマスクを用いた場合、貫通穴部のメッシュサイズは、外部電極材料３２０に含有されている導電性フィラーよりも大きいことが望ましい。貫通穴部のメッシュサイズが導電性フィラーよりも小さい場合には、後述する外部電極材料３２０の塗布及び導電性フィラーの配向が困難となる。
【００３７】
また、図５に示すごとく、架台５１には、支持部５５が取り付けられている。支持部５５には、支持部５５のＸ軸方向に設けられたレール５５１上を移動可能に構成された可動部５６が設けられている。また、可動部５６には、可動部５６のＺ軸方向に設けられたレール５６１上を移動可能に構成された可動部５７が設けられており、可動部５７は、アーム５７１を介して材料供給装置６と接合されている。
【００３８】
また、図９、１０に示すごとく、材料供給装置６は、外部電極材料３２０を蓄えるためのシリンジ６１と、外部電極材料３２０を吐出するためのノズル６３と、両者を接続させるためのヘッド部６２とを有する。ノズル６３とヘッド部６２とは一体化しており、ヘッド部６２の下面側からノズル６３が突出するように構成されている。また、ノズル６３の先端には、外部電極材料３２０の吐出口となる先端開口部６３１が設けられている。
【００３９】
また、同図に示すごとく、ヘッド部６２の下面には、へら部材６４がノズル６３に並設されている。ノズル６３の先端開口部６３１は、へら部材６４の先端から後退した位置に設けられている。また、へら部材６４は、ステー部材６５にねじ６５１で固定されており、ステー部材６５は、ヘッド部６２の下面にねじ６５２で固定されている。即ち、ステー部材６５によって、ノズル６３とへら部材６４とを一体的に構成している。
【００４０】
また、同図に示すごとく、ノズル６３の径ａは、吐出する外部電極材料３２０の粘度に応じて最適な径を決定する。また、ノズル６３の全幅ｂは、外部電極材料３２０の塗布幅の１〜２倍とする。そして、ノズル６３の径ａと幅ｂとの関係により、ノズル６３の本数を決定する。
また、へら部材６４の幅ｃは、塗布幅の２〜１０倍、先端開口部６３１の後退長さｄは、塗布厚みの１０〜５０倍とする。
【００４１】
また、図５に示すごとく、材料供給装置６は、パイプ５０８を介してディスペンサ５８と接続されており、ディスペンサ５８は、パイプ５０９を介してエアー供給源５９と接続されている。ディスペンサ５８は、エアー供給源５９からパイプ５０９を通して供給されたエアーを蓄えることができ、さらに、パイプ５０８を通してエアーを材料供給装置６に供給することができる。また、ディスペンサ５８には、エアーを材料供給装置６に供給する際のエアーの供給量、供給時間等を制御することができる制御装置５８１が配設されている。
【００４２】
次に、塗布装置５を用いて外部電極材料３２０を塗布し、外部電極層３２を形成する外部電極層形成工程について、図１１〜図１３を用いて説明する。
まず、セラミック積層体１０の側面１０１に外部電極材料３２０の塗布を行う。
図１１に示すごとく、塗布装置５の保持部５３に、外部電極材料３２０を塗布する側面１０１が上面となるようにセラミック積層体１０を保持する。このとき、マスク板５４の貫通穴５４１と外部電極材料３２０の塗布位置とが同じとなるようにセラミック積層体１０及びマスク板５４の位置を調整する。
【００４３】
次に、同図に示すごとく、材料供給装置６のノズル６３の先端開口部６３１がセラミック積層体１０の塗布開始位置Ｐ１上にあり、かつ、へら部材６４がマスク板５４と接触した状態となるように、テーブル５２、可動部５６及び可動部５７をそれぞれ相互に移動させる。また、材料供給装置６のシリンジ６１内には、外部電極材料３２０を充填させておく。
【００４４】
なお、本例では、外部電極材料３２０として、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂にフレーク形状を呈した導電性フィラーとしてのＡｇを分散させたものを用いた。また、絶縁樹脂としては、上記以外にも、シリコーン、ウレタン、ポリイミド等の各種樹脂を用いることができる。また、導電性フィラーとしては、上記のＡｇ以外にも、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体及びこれらを含む混合材料や合金等を用いることができる。
【００４５】
次に、ディスペンサ５８に蓄えられたエアーを材料供給装置６のシリンジ６１内に供給する。シリンジ６１内に充填された外部電極材料３２０は、この供給されたエアーの圧力によりノズル６３の先端開口部６３１から吐出され、へら部材６４の表面上に供給された後、マスク板５４上に供給される。そして、ディスペンサ５８から材料供給装置６にエアーを供給することにより、外部電極材料３２０は、ノズル６３から任意に吐出される。
【００４６】
ここで、図１２に示すごとく、塗布開始位置Ｐ１への外部電極材料３２０の供給と同時にテーブル５２を支持部５５が配設されている方向に移動させる。ノズル６３とへら部材６４とは、セラミック積層体１０及びセラミック積層体１０の側面１０１に対面して配設されているマスク板５４に対して相対移動可能であり、一体的に構成されている。そのため、外部電極材料３２０は、ノズル６３から供給されると共にへら部材６４によって平坦に延ばされ、マスク板５４の貫通穴５４１を介してセラミック積層体１０の側面１０１に塗布される。
【００４７】
そして、ノズル６３が塗布終了位置Ｐ２上に達すると同時、または塗布終了位置Ｐ２上に達する前に、ノズル６３からの外部電極材料３２０の吐出を終了する。そして、へら部材６４が塗布終了位置Ｐ２までの塗布を終了し、余分な外部電極材料３２０を掻き出した後、テーブル５２の移動を停止する。これにより、セラミック積層体１０の側面１０１に外部電極材料３２０を塗布した
また、上記と同様の方法により、側面１０２にも外部電極材料３２０を塗布した。
以上により、図１３（ａ）に示すごとく、セラミック積層体１０の両方の側面１０１、１０２に外部電極材料３２０を塗布した。
【００４８】
次に、図１３（ｂ）に示すごとく、ステンレス鋼製のエキスパンダメタルよりなり、厚み方向に多数のメッシュを有する取り出し電極３３をセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に塗布された外部電極材料３２０上に配置する。そして、外部電極材料３２０を加熱硬化させ、外部電極層３２を形成すると共に取り出し電極３３を接合する。
最後に、モールド材３４をセラミック積層体１０の側面全周に塗布し、加熱硬化させる。このようにして、図１４、図１５に示すごとく、ユニット式の積層型圧電体素子１を得た。
【００４９】
次に、本例の積層型圧電体素子１の製造方法及び外部電極材料３２０の塗布装置５における作用効果について説明する。
本例の積層型圧電体素子１の製造方法は、少なくとも、積層体形成工程と外部電極層形成工程とを有する。外部電極層形成工程では、塗布装置５を用いて、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、導電性フィラーを含有する外部電極材料３２０を塗布して外部電極層３２を形成する。
【００５０】
また、本例の外部電極材料３２０の塗布装置５は、保持部５３とノズル６３を有する材料供給装置６とへら部材６４とを有する。そして、へら部材６４は、ノズル６３から吐出される外部電極材料３２０をセラミック積層体１０の積層方向の一方向のみに平坦に延ばしながらセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に塗布するように構成されている。
【００５１】
即ち、外部電極材料３２０を上記一方向のみに平坦に延ばしながら塗布することにより、外部電極材料３２０に含有された導電性フィラーは、セラミック積層体１０の積層方向に配向される。そのため、外部電極材料３２０により形成された外部電極層３２は、上記方向に高い導電性を示す。さらに、上記方向の線膨張係数も低くなるため、冷熱サイクル等の熱応力によって生じる外部電極層３２の剥離やクラックを抑制することができる。
【００５２】
このように、本発明の外部電極材料３２０の塗布装置５は、導電性が高いと共に線膨張係数が低い外部電極層３２を形成することができる。そして、このような外部電極層３２を設けた積層型圧電体素子１は、優れた導電性・信頼性を有するものとなる。
【００５３】
本例では、塗布装置５において、材料供給装置６のノズル６３は、へら部材６４と一体的に構成されている。そのため、外部電極材料３２０の供給と塗布を効率よく行うことができる。
また、ノズル６３の先端開口部６３１は、へら部材６４の先端から後退した位置に設けられているため、外部電極材料３２０の塗布量のばらつきを抑制することができる。
また、外部電極材料３２０の塗布厚みは５０μｍ以上であるため、必要量を確実に塗布することができる。
【００５４】
（実施例２）
本例は、図１６、図１７に示すごとく、実施例１の積層型圧電体素子１において、外部電極層３２に貫通露出部３２１を設けた例である。
本例では、メッシュ状の取り出し電極３３をセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に塗布された外部電極材料３２０上に配置した後、図示しない押圧部材により取り出し電極３３を固定する。上記押圧部材には複数のピンが設けられており、上記ピンを取り出し電極３３のメッシュを貫通させ、外部電極材料３２０に進入させて保持することにより、取り出し電極３３を固定する。その後、外部電極材料３２０を加熱硬化させ、上記押圧部材の上記ピンを取り除く。
その他は、実施例１と同様である。
【００５５】
本例の製造方法により製造された積層型圧電体素子１は、図１６、図１７に示すごとく、外部電極層３２に貫通露出部３２１が設けられている。これにより、外部電極層３２と取り出し電極３３との接合強度は高くなる。そのため、外部電極層３２だけでなく、取り出し電極３３においても、冷熱サイクル等の熱応力によって生じる剥離やクラックを抑制することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５６】
（実施例３）
本例では、実施例１の製造方法により製造された積層型圧電体素子１について、冷熱サイクルを実施し、外部電極層３２の電気抵抗について評価した。
比較のために、従来のスクリーン印刷法を用いて、外部電極材料３２０をスキージやスクレッパー等によって複数方向から複数回延ばして塗布したことのみが積層型圧電体素子１と異なる比較用の積層型圧電体素子を準備し、同様の評価を行った。
【００５７】
まず、冷熱サイクルを実施するサンプルを選定する。サンプルは、本発明品・比較品の積層型圧電体素子をそれぞれ複数個作製し、形成された外部電極層３２内の導電性フィラー４の配効率を測定し、その配効率により選定した。
導電性フィラー４の配効率とは、図１８に示すごとく、セラミック積層体１０の積層方向（Ｌ）と導電性フィラー４の軸方向との成す角のうち、小さいほうの角をαとしたとき、α≦３０°である導電性フィラー４が全体に対して占める割合を表す。この配効率の測定は、形成された外部電極層３２を切断し、その切断面に存在する導電性フィラー４に対して、視覚装置を用いて求めた。
【００５８】
そして、本発明品として、配効率５０％であったサンプルＥ１、配効率６０％であったサンプルＥ２として選定した。また、比較品として、配効率３０％であったサンプルＣ１、配効率４０％であったサンプルＣ２を選定した。
なお、本発明品の積層型圧電体素子１において、導電性フィラー４の配効率は、すべて５０％以上を示した。
【００５９】
次に、本発明品・比較品合わせて４つのサンプルＥ１、Ｅ２、Ｃ１、Ｃ２について、冷熱サイクルを実施し、外部電極層３２の電気抵抗を測定した。冷熱サイクルは、各サンプルの積層型圧電体素子に対して、−４０℃の空気中で１時間保持した後、１６０℃の空気中で１時間保持する冷熱工程を１サイクルとして繰り返し行った。
【００６０】
測定結果を図１９に示す。同図は、縦軸に抵抗値、横軸に冷熱サイクル（回）をとったものである。なお、縦軸の抵抗値は、外部電極層３２における、セラミック積層体１０の積層方向の両端間の電気抵抗を表している。本例では、初期抵抗を抵抗値＝１とした。
同図から分かるように、比較品のサンプルＣ１、Ｃ２は、冷熱サイクルの途中で急激に抵抗値が高くなっている。即ち、導電性が低くなっている。これに対して、本発明品のサンプルＥ１、Ｅ２は、冷熱サイクルによって抵抗値はほとんど変化せず、初期の電気抵抗を維持している。
【００６１】
また、本発明品の積層型圧電体素子１において、導電性フィラー４の配効率は、すべて５０％以上を示している。さらに、導電性フィラー４の配効率が高いほど、外部電極層３２の導電性は高くなる。
これにより、本発明品の積層型圧電体素子１は、優れた導電性・信頼性を有するものであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１における、圧電ユニットを作製する手順を示す説明図。
【図２】実施例１における、セラミック積層体を作製する手順を示す説明図。
【図３】実施例１における、セラミック積層体の構造を示す説明図。
【図４】実施例１における、外部電極材料の塗布装置（マスク板の図示省略）の構造を示す説明図。
【図５】実施例１における、外部電極材料の塗布装置の構造を示す説明図。
【図６】実施例１における、マスク板の構造を示す説明図。
【図７】図６における、Ａ−Ａ線の断面図。
【図８】図６における、Ｂ−Ｂ線の断面図。
【図９】実施例１における、材料供給装置の正面の構造を示す説明図。
【図１０】実施例１における、材料供給装置の側面の構造を示す説明図。
【図１１】実施例１における、外部電極材料を塗布する前の状態を示す説明図。
【図１２】実施例１における、外部電極材料を塗布している状態を示す説明図。
【図１３】実施例１における、外部電極材料の塗布、外部電極層の形成及び取り出し電極の接合の手順を示す説明図。
【図１４】実施例１における、積層型圧電体素子の全体の構造を示す説明図。
【図１５】実施例１における、積層型圧電体素子の側面の構造を示す説明図。
【図１６】実施例２における、積層型圧電体素子の全体の構造を示す説明図。
【図１７】実施例２における、積層型圧電体素子の側面の構造を示す説明図。
【図１８】実施例３における、導電性フィラーの配向を示す説明図。
【図１９】実施例３における、電気抵抗の測定結果を示す線図。
【符号の説明】
【００６３】
１  積層型圧電体素子
１０  セラミック積層体
１０１、１０２  側面
１１  圧電層
２１、２２  内部電極層
３２  外部電極層
３２０  外部電極材料
４  導電性フィラー
５  塗布装置
５３  保持部
５４  マスク板
５４１  貫通穴
６  材料供給装置
６３  ノズル
６３１  先端開口部
６４  へら部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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