(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極と圧電セラミック層とを交互に複数積層して焼成した圧電セラミック燒結体を部品本体とし、その内部電極と電気的に導通する端子電極を圧電セラミック燒結体の端部に設け、更に、０．５〜７．０μｍの膜厚みを有するガラス絶縁材の被膜を、前記端子電極以外の圧電セラミック燒結体の表面に設けてなることを特徴とする積層型圧電セラミック電子部品。
【請求項２】
酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び圧電セラミック燒結体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物のいずれか２つ以上の組成物でなるガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電セラミック電子部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の積層型圧電セラミック電子部品を製造する方法であって、
圧電セラミック粉末をバインダー溶液に混合してスラリーを作製し、このスラリーから圧電セラミックスグリーンシートを作製し、その圧電セラミックグリーンシートと内部電極とを交互に複数積層して圧電セラミック積層体を作製し、この圧電セラミック積層体を燒結した後、圧電セラミック燒結体の内部電極と電気的に導通する端子電極をセラミック燒結体の端部に形成するのに加えて、圧電セラミック積層体の燒結後に、ガラス絶縁ペーストを０．５〜７．０μｍの膜厚みで圧電セラミック燒結体の表面にコーティングし、それを焼成してガラス絶縁材による被膜を作製する工程を含むことを特徴とする積層型圧電セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び圧電セラミック燒結体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物のいずれか２つ以上の組成物でなるガラス絶縁ペーストを圧電セラミック燒結体の表面にコーティングするようにしたことを特徴とする請求項３に記載の積層型圧電セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型圧電セラミック電子部品及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、積層型圧電セラミック電子部品は、銀（Ａｇ）または銀−パラジュウム（Ａｇ-Ｐｄ）の内部電極を印刷形成した圧電セラミックグリーンシートを内部電極と交互に複数積層させて圧電セラミック積層体を作製し、その圧電セラミック積層体を焼成した後、図５で示すように銀を主成分とする導電性ペーストを積層セラミック燒結体１の端部に塗布して外部電極２ａ，２ｂ，２ｃを形成することにより構成されている。
【０００３】
また、図６に示すような圧電セラミック層３と交互に積層する内部電極４を圧電セラミック燒結体１の側面に露出させて構成するものもある。
【０００４】
その積層型圧電セラミック電子部品においては、微細な気孔が焼成により圧電セラミック燒結体の層内に多数生じ、このため、高温高湿の環境下で長時間使用すると、水分が気孔内に浸透し、内部電極間の絶縁不良が発生する虞れがある。
【０００５】
その対策として、図７で示すように有機物系樹脂による外装被膜５を圧電セラミック燒結体１の表面に形成し、水分の侵入，透過を防止することが行われている。然し、有機物系樹脂による外装被膜５では水分の侵入を完全に防ぐことは困難であり、長時間の使用に伴って電極材料である銀のマイグレーション等により絶縁性が低下し、短絡状態に至るのを避けられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高温，高湿の環境下で長時間使用しても、絶縁抵抗の劣化が殆ど生じないよう構成可能な積層型圧電セラミック電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は変位特性を良好に保ち、絶縁抵抗の劣化が殆ど生じないよう構成可能な積層型圧電セラミック電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る積層型圧電セラミック電子部品においては、内部電極と圧電セラミック層とを交互に複数積層して焼成した圧電セラミック燒結体を部品本体とし、その内部電極と電気的に導通する端子電極を圧電セラミック燒結体の端部に設け、更に、ガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより構成されている。
【０００９】
本発明の請求項２に係る積層型圧電セラミック電子部品においては、酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び圧電セラミック燒結体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物のいずれか２つ以上の組成物でなるガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより構成されている。
【００１０】
本発明の請求項３に係る積層型圧電セラミック電子部品においては、０．５〜７．０μｍの膜厚みを有するガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより構成されている。
【００１１】
本発明の請求項４に係る積層型圧電セラミック電子部品の製造方法においては、圧電セラミック粉末をバインダー溶液に混合してスラリーを作製し、このスラリーから圧電セラミックスグリーンシートを作製し、その圧電セラミックグリーンシートと内部電極とを交互に複数積層して圧電セラミック積層体を作製し、この圧電セラミック積層体を燒結した後、圧電セラミック燒結体の内部電極と電気的に導通する端子電極をセラミック燒結体の端部に形成するのに加えて、圧電セラミック積層体の燒結後に、ガラス絶縁ペーストを圧電セラミック燒結体の表面にコーテイングし、それを焼成してガラス絶縁材の被膜を作製するようにされている。
【００１２】
本発明の請求項５に係る積層型圧電セラミック電子部品の製造方法においては、酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び圧電セラミック燒結体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物のいずれか２つ以上の組成物でなるガラス絶縁ペーストを圧電セラミック燒結体の表面にコーテングするようにされている。
【００１３】
本発明の請求項６に係る積層型圧電セラミック電子部品の製造方法においては、ガラス絶縁ペーストを０．５〜７．０μｍの膜厚みで圧電セラミック燒結体の表面にコーテングするようにされている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して説明すると、図示の積層型圧電セラミック電子部品は、図１で示すように銀（Ａｇ）または銀−パラジュウム（Ａｇ-Ｐｄ）の導電性ペーストから引出し電極の位置を違えて内部電極１０，１１，１２を圧電セラミックグリーンシート１３の面内に印刷形成し、その圧電セラミックグリーンシート１３を内部電極１０，１１，１２と交互に複数積層して圧電セラミック積層体を作製し、この圧電セラミック積層体を焼成した積層セラミック燒結体により構成されている。
【００１５】
その積層セラミック燒結体には、図２で示すように銀を主成分とする導電性ペーストを積層セラミック燒結体１の端部に塗布して内部電極１０，１１，１２と電気的に導通する外部電極１４を形成する。更に、酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び圧電セラミック燒結体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物のいずれか２つ以上の組成物でなるガラス絶縁材の被膜１５を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより積層型圧電セラミック電子部品として構成されている。
【００１６】
このように構成する積層型圧電セラミック電子部品では、圧電セラミック燒結体の表面を非透水性の緻密なガラス絶縁材の被膜１５で覆うため、水分の浸透による内部電極間の絶縁不良及びマイグレーションによる絶縁不良の発生を防げ、高温，高湿環境下で長時間の稼動が可能で変位量も確保できるところから信頼性，耐久性の高いものに構成できる。
【００１７】
その積層型圧電セラミック電子部品としては、図１並びに図２で示すような内部電極を露出させないものの他に、図３で示すように圧電セラミックグリーンシート１３の長手方向両端寄りを除いて内部電極１０’，１１’，１２’を全面に印刷形成し、図４で示すような内部電極１０’，１１’，１２’が端面に露出する圧電セラミック燒結体により構成することもできる。
【００１８】
その積層型圧電セラミック電子部品を製造するには、まず、圧電セラミックの原料粉末を主成分として有機バインダーを所定量添加し、更に、溶剤を加えてボールミルにより十分に混合し、圧電セラミック磁器材料のスラリーを作製する。次いで、このスラリーからロールコーターにより薄膜をポリエステルフィルム上に形成し、その薄膜をポリエステルフィルム上で８０〜１００℃に加熱して乾燥させて所定幅に打ち抜くことにより厚さ２０μｍの圧電セラミックグリーンシートを得る。
【００１９】
内部電極の形成用としては、Ａｇ粉末及びＰｄ粉末とエチルセルロースとをブチルカルビトール及びターピネオールに溶解させて攪拌混合することにより導電性ペーストを作製する。その導電性ペーストを用いては、所定のパターンを有するスクリーンにより圧電セラミックグリーンシートの片面に印刷し、乾燥させて内部電極を形成する。
【００２０】
次に、圧電セラミックグリーンシートを内部電極と交互に複数枚積層し、上下の最外層には内部電極の印刷されていないセラミックグリーンシートを２０層（シート厚み：１５μｍ）積層する。次いで、この圧電セラミック積層体を約６０℃の温度で加熱しながら圧力を積層方向に加えて圧着させる。
【００２１】
その圧電セラミック積層体は、焼成炉に入れて有機バインダーを除去し、加熱温度を１０６０℃に保って２時間焼成する。この後、２００℃/時の速度で６００℃まで降温し、室温まで冷却して圧電セラミック焼成体を得る。その工程により、有機バインダーが除去され、気孔が圧電セラミック燒結体の層内に点在している。
【００２２】
その圧電セラミック燒結体の被膜形成用としては、酸化鉛(ＰｂＯ)、酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び積層圧電セラミック体の全部或いは一部を構成する元素から選択されるセラミック化合物（以下、「共材」という。）のいずれか２つ以上の組成物粉末をエチルセルロースやアクリル等の合成樹脂とメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤を用いて分散させることにより適度な粘度に調整したガラス絶縁ペーストを作製する。
【００２３】
そのガラス絶縁ペーストは、ディップ，スピンコート等で均一になるよう圧電セラミック燒結体の表面に塗布，乾燥させた後、炉内を大気中雰囲気として約８００℃の温度で２０分焼成する。この工程により、圧電セラミック燒結体の表面にはガラス絶縁材の被膜を形成できると共に、ガラス成分が圧電セラミック燒結体の層内に浸透，拡散して気孔に充填される。
【００２４】
その後、圧電セラミック燒結体を所定の部品寸法にダイシング加工し、圧電セラミックチップ素体を作製し、最後に、内部電極が露出する圧電セラミックチップ素体の端面にはＡｇ粉末，Ｐｄ粉末とガラスフリット，ビヒクルからなる導電性ペーストを塗布して乾燥させてから、炉内を大気中雰囲気として約７２０℃の温度で２０分間焼成することにより外部電極を形成する。
【００２５】
内部電極が側面に露出しない構造のもので、上述した工程でＰｂＯ：３０ｗｔ％，ＳｉＯ：１０ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3：１０ｗｔ％，共材（７２Ａ材）：５０ｗｔ％の組成物からガラス絶縁材の被膜を設けた本発明品と従来品の１００個分について、高温高湿試験（試験条件：温度：８５℃、相対湿度：８５％ＲＨ）による比較評価を行った。その結果は、表1に示す通りである。
【００２６】
【表１】
0004802353.tif 000002
【００２７】
本発明品では、０．５〜７．０μｍの膜厚みを有するガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより水分の浸透を防止でき、絶縁不良の発生を低減できて信頼性，耐久性の高いものに構成できる。なお、ガラス絶縁材の被膜厚みが０．３μｍ程度では膜厚みとして薄いところから、１０００時間程度の高温高湿試験にしか耐えられない。また、ガラス絶縁材の被膜厚みが１０μｍ程度になると、膜厚みとして厚いため、圧電セラミック燒結体の変位特性に影響を与えるところから好ましくない。
【００２８】
これに対し、従来品の有機物系樹脂による外装被膜では水分の侵入を完全に防げず、１０時間程度の高温高湿試験にしか耐えられなかった。
【００２９】
その他に、内部電極が側面に露出した構造のものについても、上述したものと同じ組成物からガラス絶縁材の被膜を設けた本発明品と従来品との高温高湿試験（試験条件：温度：８５℃、相対湿度：８５％ＲＨ）の比較評価を行った。その結果は、表２に示す通りである。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
内部電極が側面に露出した構造の本発明品でも、０．５〜７．０μｍの膜厚みを有するガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより水分の浸透を防止でき、絶縁不良の発生を低減できて信頼性，耐久性の高いものに構成できる。但し、ガラス絶縁材の被膜０．３μｍ程度では１０時間程度の高温高湿試験にしか耐えられない。また、ガラス絶縁材の被膜厚みが１０μｍ程度になると、内部電極を側面に露出させない構造のものと同様に、圧電セラミック燒結体の変位特性に影響を与えるところから好ましくない。
【００３２】
これに対し、従来品の有機物系樹脂による外装被膜では水分の侵入を防げず、１０時間程度の高温高湿試験にも耐えられなかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上の如く、本発明に係る積層型圧電セラミック電子部品及びその製造方法に依れば、所定の膜厚みを有するガラス絶縁材の被膜を圧電セラミック燒結体の表面に設けることにより、水分の浸透を防止できるため、水分の浸透による内部電極間の絶縁不良及びマイグレーションによる絶縁不良の発生を防げ、高温，高湿環境下で長時間の稼動が可能で変位量も確保できるところから信頼性，耐久性の高いものとして構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内部電極の露出しない積層型圧電セラミック電子部品を構成する内部電極並びにセラミックグリーンシートを示す斜視図である。
【図２】図１のものによる積層型圧電セラミック電子部品を示す断面図である。
【図３】本発明に係る内部電極の露出した積層圧電セラミック電子部品を構成する内部電極並びにセラミックグリーンシートを示す斜視図である。
【図４】図３のものによる積層型圧電セラミック電子部品を示す断面図である。
【図５】従来例に係る内部電極の露出しない積層型圧電セラミック電子部品を示す斜視図である。
【図６】従来例に係る内部電極の露出した積層型圧電セラミック電子部品を示す斜視図である。
【図７】従来例に係る絶縁樹脂の被膜を設けた積層型圧電セラミック電子部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１１，１２    内部電極
１３    圧電セラミック層（圧電セラミックグリーンシート）
１４                外部電極
１５                ガラス絶縁材の被膜
【図１】
0004802353.tif 000004
【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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