(57)【要約】【課題】  電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することが可能な電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法を提供すること。【解決手段】  圧電アクチュエータ１は、素体２と、第１〜第３の電極１１，１５とを備える。素体２は、第１及び第２の圧電体層３，５を含み、コイル状に巻かれると共に、リング状に巻かれている。第２の電極１３は、第２の圧電体層５の外側面に形成されており、積層体Ｌにおける湾曲の外側に位置している。第２の圧電体層５の外側面における第２の電極１３が形成された領域全体に対する第２の電極１３により第２の圧電体層５の外側面が実際に被覆されている領域の割合（外側面に対する第２の電極１３の被覆率）は、６８％以上である。また、第２の電極１３における単位面積当たりの金属材料の付着量は、１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上である。【選択図】  図１
2005276940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲して形成された素体と、
前記素体における湾曲した外側面に形成された電極とを備え、
前記電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、前記外側面に対する前記電極の被覆率が６８％以上に設定されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
湾曲して形成された素体と、
前記素体における湾曲した外側面に形成された電極とを備え、
前記電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、当該電極における単位面積当たりの前記金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上に設定されていることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
湾曲して形成された圧電体層と、
前記圧電体層を挟むように、当該圧電体層における湾曲した外側面及び内側面にそれぞれ形成された一対の電極とを備え、
前記各電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、前記外側面に対する前記電極の被覆率が６８％以上に設定されていることを特徴とする圧電体素子。
【請求項４】
湾曲して形成された圧電体層と、
前記圧電体層を挟むように、当該圧電体層における湾曲した外側面及び内側面にそれぞれ形成された一対の電極とを備え、
前記各電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、前記外側面に形成された電極における単位面積当たりの前記金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上に設定されていることを特徴とする圧電体素子。
【請求項５】
前記圧電体層は、圧電材料を含む短冊状の素体をコイル状に巻き、当該コイル状に巻かれた素体をリング状に巻いて形成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧電体素子。
【請求項６】
素体を用意し、
導電性を有する金属材料を含む電極材料を前記素体の所定の面に塗布する工程と、
前記電極材料が塗布された前記所定の面を外側にして、前記素体を湾曲させる工程と、
前記金属材料を焼結することにより電極を形成する工程と、を備え、
前記所定の面に対する前記電極の被覆率を６８％以上とすることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項７】
素体を用意し、
導電性を有する金属材料を含む電極材料を前記素体の所定の面に塗布する工程と、
前記電極材料が塗布された前記所定の面を外側にして、前記素体を湾曲させる工程と、
前記金属材料を焼結することにより電極を形成する工程と、を備え、
前記電極における単位面積当たりの前記金属材料の付着量を１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上とすることを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子部品として、湾曲して形成された素体と、当該素体における湾曲した外側面に形成された電極とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された電子部品は、圧電体素子であって、電極を形成した圧電セラミックグリーンシートを筒状に巻き上げることにより構成されている。
【０００３】
特許文献１には、圧電体素子の製造方法として、圧電セラミックグリーンシートの両面に金属ペーストを塗布することにより電極を配置する工程と、電極が配置された圧電セラミックグリーンシートを筒状に巻き上げる工程と、筒状とされた圧電セラミックグリーンシートを焼成する工程とを備えるものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８５０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することが可能な電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制し得る電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法について鋭意研究を行った結果、以下のような事実を新たに見出した。
【０００６】
特許文献１に記載された製造方法では、導電性を有する金属材料を含む電極材料をシート状の素体の両面に塗布し、電極材料が塗布された素体を巻き上げた後に、素体を焼成している。素体を焼成する際に、電極材料に含まれる金属材料が焼結し、焼結した金属材料により電極が構成されることとなる。
【０００７】
素体を巻き上げるために曲げた際に、素体における曲げの外側となる部分は、伸びるように変形する。このため、曲げの外側となる面に塗布される電極材料は、素体が曲げられるのに従って、伸ばされることとなり、その厚みが薄くなってしまう。電極材料の厚みが薄くなった状態で金属材料を焼結させて電極を形成すると、電極が断線したり、電気抵抗が増加したりすることが新たに判明した。
【０００８】
通常用いられる電極材料は、導電性を有する金属材料と、バインダー樹脂（例えば、有機バインダー樹脂等）と、溶剤との混合物である。この電極材料を素体Ｐの表面に塗布し、乾燥させて溶剤を除去すると、金属材料ＭＭとバインダー樹脂ＢＲとの混合物の膜が形成される（図１２（ａ）参照）。この状態から温度を上げていくと、バインダー樹脂ＢＲが除去されていくと共に、金属材料ＭＭ同士が焼結して大きな塊が形成されていく（図１２（ｂ）参照）。温度を更に上げると、金属材料ＭＭからなる塊が金属膜（電極）ＭＦを形成するようになる（図１２（ｃ）参照）。このとき、金属材料ＭＭ同士が互いに引き合うために、金属膜ＭＦに多数の孔Ｈが形成されることがある。
【０００９】
金属膜の電気抵抗Ｒは、当該金属膜が均一に形成されていると、下記（１）にて表される。
Ｒ＝ρ＊Ｌ／（Ｗ＊ｔ）            …  （１）
ρ：金属材料の体積抵抗率
Ｌ：金属膜の長さ
Ｗ：金属膜の幅
ｔ：金属膜の厚み
しかしながら、金属材料を焼結して金属膜を形成する場合、上述したように多数の孔が金属膜に形成されることから、当該金属膜の電気抵抗は、上記（１）式に従うことはできない。金属膜の電気抵抗は、形成される孔の形状や分散度合い等により変化する。すなわち、素体の表面における金属膜が形成された領域全体に対する実際に金属膜により被覆されている領域（孔が形成されていない領域）の割合を被覆率として定義すると、被覆率が１００％である場合には、金属膜の電気抵抗は上記（１）式に従う。これに対して、被覆率が小さくなると、金属膜に電気抵抗が無限大である領域が形成されるため、電気抵抗が大きくなる。
【００１０】
被覆率がある程度以上小さくなると、図１３（ａ）に示されるように、金属膜ＭＦが細く、紐状に形成され、ボトルネック形状を成す部分が多数生じ、金属膜ＭＦにおける単位面積当たりの金属材料の付着量が少なく、電気抵抗が非常に大きくなる。被覆率がさらに小さくなると、金属膜ＭＦがアイランド状に形成されてしまい、導通が取れなくなってしまう。被覆率が大きい場合は、図１３（ｂ）に示されるように、形成された孔Ｈが小さく且つ点在しているので、金属膜ＭＦにおける単位面積当たりの金属材料の付着量が多く、電気抵抗は小さい。金属膜ＭＦ、すなわち電極の厚みが薄くなると、孔Ｈが形成され易くなり、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加が顕著となる。図１３（ａ）及び（ｂ）は、形成された金属膜ＭＦ（電極）のＳＥＭ写真に基づいて描かれた、金属膜ＭＦ（電極）の状態を示す模式図である。これら図１３（ａ）及び（ｂ）は、においては、説明のため、孔Ｈに相当する領域を黒く塗りつぶしている。
【００１１】
かかる研究結果を踏まえ、本発明に係る電子部品は、湾曲して形成された素体と、素体における湾曲した外側面に形成された電極とを備え、電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、外側面に対する電極の被覆率が６８％以上に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る電子部品は、湾曲して形成された素体と、素体における湾曲した外側面に形成された電極とを備え、電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、当該電極における単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
これら、本発明に係る電子部品それぞれにおいては、外側面に形成された電極の厚みが薄くなる場合でも、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る圧電体素子は、湾曲して形成された圧電体層と、圧電体層を挟むように、当該圧電体層における湾曲した外側面及び内側面にそれぞれ形成された一対の電極とを備え、各電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、外側面に対する電極の被覆率が６８％以上に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る圧電体素子は、湾曲して形成された圧電体層と、圧電体層を挟むように、当該圧電体層における湾曲した外側面及び内側面にそれぞれ形成された一対の電極とを備え、各電極は導電性を有する金属材料を含んでおり、外側面に形成された電極における単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
これら、本発明に係る圧電体素子それぞれにおいては、外側面に形成された電極の厚みが薄くなる場合でも、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る電子部品の製造方法は、素体を用意し、導電性を有する金属材料を含む電極材料を素体の所定の面に塗布する工程と、電極材料が塗布された所定の面を外側にして、素体を湾曲させる工程と、金属材料を焼結することにより電極を形成する工程と、を備え、所定の面に対する電極の被覆率を６８％以上とすることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る電子部品の製造方法は、素体を用意し、導電性を有する金属材料を含む電極材料を素体の所定の面に塗布する工程と、電極材料が塗布された所定の面を外側にして、素体を湾曲させる工程と、金属材料を焼結することにより電極を形成する工程と、を備え、電極における単位面積当たりの金属材料の付着量を１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上とすることを特徴とする。
【００１９】
これら、本発明に係る電子部品の製造方法それぞれにおいては、電極材料が塗布された所定の面が湾曲の外側となり、塗布された電極材料が伸ばされて、当該電極材料の厚み、すなわち電極の厚みが薄くなる場合でも、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電極における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することが可能な電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子部品、圧電体素子、及び電子部品の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る圧電アクチュエータを示す概略平面図である。図２は、本実施形態に係る圧電アクチュエータを示す概略側面図である。図３は、本実施形態に係る圧電アクチュエータの断面構成を説明するための図である。図３は、圧電アクチュエータ１の長手方向の中心軸に沿った断面構成を示している。
【００２３】
圧電体素子としての圧電アクチュエータ１は、バイモルフ型の圧電アクチュエータであって、素体２と、第１〜第３の電極１１，１３，１５とを備える。素体２は、第１の圧電体層３と第２の圧電体層５とを有する。第１及び第２の圧電体層３，５は、一方の面が互いに対向するように配置されている。第１の電極１１は、第１の圧電体層３の他方の面の上に配置されている。第２の電極１３は、第２の圧電体層５の他方の面の上に配置されている。第３の電極１５は、第１の圧電体層３と第２の圧電体層５との間に配置されている。すなわち、圧電アクチュエータ１は、第２の電極１３、第２の圧電体層５、第３の電極１５、第１の圧電体層３、及び第１の電極１１が積層された積層体Ｌを含むこととなる。
【００２４】
第１及び第２の圧電体層３，５は、圧電材料（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム等）を含む。第１及び第２の圧電体層３，５の厚みは、０．１６ｍｍ程度である。第１〜第３の電極１１，１３，１５は、導電性を有する金属材料（例えば、銀（Ａｇ）及びパラジウム（Ｐｄ）等）を含む。第１〜第３の電極１１，１３，１５の厚みは、０．００２ｍｍ程度である。
【００２５】
圧電アクチュエータ１は、積層体Ｌをコイル状、すなわち立体らせん状に巻き、当該コイル状に巻かれた積層体Ｌを更にリング状に巻くことにより形成されている。これにより、第１及び第２の圧電体層３，５（素体２）が、コイル状に巻かれると共に、リング状に巻かれることとなる。
【００２６】
圧電アクチュエータ１（積層体Ｌ）は、その一端側に、圧電アクチュエータ１におけるリング状に巻かれた部分から外側に向けて伸びる電極パッド配置部２１を含んでいる。電極パッド配置部２１には、第１の電極パッド２３と、第２の電極パッド２５と、第３の電極パッド２７とが配置されている。詳細には、第１〜第３の電極パッド２３，２５，２７は、第１の圧電体層３の他方の面の上に配置されている。第１の電極パッド２３は、第１の電極１１と連続しており、当該第１の電極１１に電気的に接続されている。第２の電極パッド２５は、第１及び第２の圧電体層３，５を貫通して形成された貫通電極３１を通して、第２の電極１３に電気的に接続されている。第３の電極パッド２７は、第１の圧電体層３を貫通して形成された貫通電極３３を通して、第３の電極１５に電気的に接続されている。
【００２７】
第２の電極１３は、第２の圧電体層５の外側面に形成されており、積層体Ｌにおける湾曲の外側に位置している。第２の圧電体層５の外側面における第２の電極１３が形成された領域全体に対する第２の電極１３により第２の圧電体層５の外側面が実際に被覆されている領域の割合、すなわち外側面に対する第２の電極１３の被覆率は、６８％以上に設定されている。また、第２の電極１３における単位面積当たりの金属材料の付着量は、１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上に設定されている。
【００２８】
次に、図４〜図１０を参照して、本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程について説明する。図４〜図１０は、本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図である。
【００２９】
工程（１）
圧電セラミックグリーンシートＳを形成する（図４（ａ）及び（ｂ）参照）。この工程では、まず、圧電体セラミック粉末と、バインダー樹脂と、溶媒を適当量容器に入れ、ミル等の攪拌機を用いて混合撹拌して、スラリー状の組成物を得る。次に、スラリー状の組成物を支持体状に塗布して、シート状に形成する。これにより、圧電セラミックグリーンシートＳが得られることとなる。なお、上記組成物には、必要に応じて、有機酸や、可塑剤等の添加剤を加えてもよい。また、圧電セラミックグリーンシートＳの形成方法は、通常の組成物からセラミックグリーンシートを形成する際に採用されているものであれば、特に限定されることなく実施することができる。例えば、押し出し式塗布ヘッドによる塗布、ドクターブレード法或いはリバースロール法を用いることができる。
【００３０】
工程（２）
形成された圧電セラミックグリーンシートＳに電極材料を塗布して、第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３をそれぞれ印刷する。この工程では、第３の電極１５に対応する第３の電極パターンＰ３が印刷された圧電セラミックグリーンシートＳ２（図５（ａ）及び（ｂ）参照）と、第１の電極１１（第１の電極パッド２３を含む）、第２の電極パッド２５及び第３の電極パッド２７に対応する第１の電極パターンＰ１が印刷された圧電セラミックグリーンシートＳ１（図６（ａ）及び（ｂ）参照）とを作製する。
【００３１】
電極材料は、導電性を有する金属材料と、バインダー樹脂（例えば、有機バインダー樹脂等）と、溶剤とを混合したペースト状の組成物である。金属材料としては、Ａｇ粉とＰｄ粉とを所定の割合（例えば、Ａｇ：Ｐｄ＝７０：３０）にて混合したものを用いることができる。電極材料中に含まれる金属材料の割合は、例えば５２．５％とすることができる。第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３の印刷は、対応する印刷パターンが形成されたスクリーン版を用いて行うことができる。
【００３２】
工程（３）
第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３がそれぞれ印刷された圧電セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ２を積層する（図７参照）。ここでは、第１あるいは第３の電極パターンＰ１，Ｐ３が印刷された１枚の圧電セラミックグリーンシートＳ１，Ｓ２に対して、第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３が印刷されていない圧電セラミックグリーンシートＳを複数枚（本実施形態においては、２枚）積層している。
【００３３】
続いて、積層した複数枚（本実施形態においては、６枚）の圧電セラミックグリーンシートＳ，Ｓ１，Ｓ２をプレスして、密着させる。これにより、積層体グリーンＬＧ１が得られることとなる。
【００３４】
工程（４）
積層体グリーンＬＧ１に、第２の電極１３に対応する第２の電極パターンＰ２を印刷する（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。このとき、第２の電極パターンＰ２における単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上とされている。第２の電極パターンＰ２の印刷は、上述した第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３の印刷と同様に、対応する印刷パターンが形成されたスクリーン版を用いて行うことができる。その後、貫通電極３１，３３（図示略）を形成する。
【００３５】
単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上となるように第２の電極パターンＰ２を形成する手法としては、第２の電極パターンＰ２（塗布された電極材料）の厚みを調節する手法と、電極材料に含まれる金属材料の割合を変更する手法等がある。第２の電極パターンＰ２の厚みを調節する手法としては、当該第２の電極パターンＰ２を複数回印刷する、スクリーン版のメッシュの粗さを調節（粗く）する等がある。
【００３６】
ここで、第２の電極パターンＰ２における単位面積当たりの金属材料の付着量を１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上とするのは、後の工程において短冊状の積層体グリーンＬＧ２を湾曲させた場合、第２の電極パターンＰ２が形成された面が湾曲の外側面となり、第２の電極パターンＰ２が伸ばされて、薄くなるからである。第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３に関しても、単位面積当たりの金属材料の付着量を１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上としてもよい。しかしながら、第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３は、第２の電極パターンＰ２に比べて、伸ばされることはなく、その厚みも極端に薄くなってしまうようなことはなく、単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２未満であってもよい。薄型化及び低コスト化の観点からすると、むしろ、単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２未満とする、すなわち、第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３の厚みを第２の電極パターンＰ２の厚みよりも薄くする、あるいは、第１及び第３の電極パターンＰ１，Ｐ３における金属材料の含有割合を第２の電極パターンＰ２における含有割合よりも小さくすることが好ましい。
【００３７】
ここで、単位面積当たりの金属材料の付着量の算出方法について説明する。まず、電極パターンが印刷されていない圧電セラミックグリーンシートの質量を測定する。電極パターンが印刷された直後（電極パターンの乾燥処理前）の圧電セラミックグリーンシートの質量を測定する。電極パターンが印刷された圧電セラミックグリーンシートの質量から電極パターンが印刷されていない圧電セラミックグリーンシートの質量を減算して、印刷された電極パターンを構成する電極材料の質量を算出する。次に、電極材料における金属材料の含有割合に基づいて、印刷された電極パターンを構成する電極材料に含まれる金属材料の質量を算出する。その後、印刷された電極パターンを構成する電極材料に含まれる金属材料の質量を電極パターンの印刷面積で除して、単位面積当たりの金属材料の付着量を算出する。
【００３８】
なお、本工程（４）で第２の電極パターンＰ２を印刷しているが、第１の電極パターンＰ１を印刷してもよい。この場合、上記工程（２）において、第１の電極パターンＰ１の代わりに、第２の電極パターンＰ２を印刷することとなる。
【００３９】
工程（５）
積層体グリーンＬＧ１を所定の切断線Ｃに沿って切断し、複数の短冊状の積層体グリーンＬＧ２に分割する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。積層体グリーンＬＧ１の切断には、押し切り切断機を用いることができる。短冊状の積層体グリーンＬＧ２は、例えば、長さが６３ｍｍであり、幅が１．６ｍｍであり、厚みが０．４ｍｍである。なお、貫通電極３１，３３を形成する代わりに、第３の電極パッド２７と第３の電極１５とを電気的に接続する電極、及び、第２の電極パッド２５と第２の電極１３とを電気的に接続する電極を積層体グリーンＬＧ２の側面に形成してもよい。
【００４０】
工程（６）
短冊状とされた積層体グリーンＬＧ２を成形する。この工程では、まず、短冊状の積層体グリーンＬＧ２をコイル状に巻く（図１０（ａ）参照）。そして、コイル状に巻かれた積層体グリーンＬＧ２を更にリング状に巻く（図１０（ｂ）参照）。これにより、積層体グリーンＬＧ２（圧電セラミックグリーンシートＳ，Ｓ１，Ｓ２）が湾曲することとなる。第２の電極パターンＰ２が形成されている面が湾曲の外側面となり、第１の電極パターンＰ１が形成されていた面が湾曲の内側面となる。コイル状に巻かれた状態における積層体グリーンＬＧ２の長さは、例えば、３８ｍｍである。更にコイル状に巻かれた積層体グリーンＬＧ２は、例えば、内径が７．４ｍｍであり、外径が１２ｍｍである。
【００４１】
工程（７）
圧電セラミックグリーンシートＳ，Ｓ１，Ｓ２のバインダー樹脂等を除去（脱脂）する（図示略）。バインダー樹脂等の除去は、所定時間加熱（例えば、約３００℃）して、バインダー樹脂等を揮発若しくは分解させることにより行うことができる。このとき、電極材料中に含まれるバインダー樹脂等も除去されることとなる。
【００４２】
工程（８）
積層体グリーンＬＧ２（圧電セラミックグリーンシートＳ，Ｓ１，Ｓ２）を焼成する（図示略）。これにより、第２の電極１３、第２の圧電体層５、第３の電極１５、第１の圧電体層３、及び第１の電極１１が積層された積層体Ｌが得られることとなる。各電極１１，１３，１５は、電極材料中に含まれる金属材料が焼結して、形成される。形成された第２の電極１３について、第２の圧電体層５の外側面に対する第２の電極１３の被覆率は、上述したように、６８％以上となっている。また、金属材料が焼結する過程において、当該金属材料が消失する可能性は極めて低い。従って、第２の電極１３における単位面積当たりの金属材料の付着量も、第２の電極パターンＰ２における単位面積当たりの金属材料の付着量と同様に、１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上となっている。なお、焼成温度は、金属材料の種類を考慮して設定され、例えば、１０５０℃程度とすることができる。
【００４３】
その後、第１及び第２の圧電体層３，５に所定の分極処理を施す。
【００４４】
これらの工程（１）〜（８）により、図１〜図３に示された構成を有する圧電アクチュエータ１が得られることとなる。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、第２の電極パターンＰ２（第２の電極１３）における単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上である、あるいは、第２の圧電体層５の外側面に対する第２の電極１３の被覆率が６８％以上であるので、第２の圧電体層５の外側面に形成された第２の電極１３の厚みが薄くなる場合でも、第２の電極１３における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制することができる。以上の効果を得ることができるのは、金属材料が焼結することにより形成された第２の電極１３において、焼結の際に孔が形成され難くなっているためと本発明者らは推察している。この点については、後述の実施例において実験データを挙げて更に具体的に説明する。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４７】
実施例１〜３及び比較例１〜４では、上記第２の電極パターンＰ２の印刷の態様、すなわち第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量（第２の電極１３の被覆率）を異ならせる点を除いて、上述した実施形態に従って圧電アクチュエータを作製した。実施例１〜３及び比較例１〜４に用いた電極材料は、Ａｇ粉とＰｄ粉とを混合した金属材料と、バインダー樹脂と、有機溶剤とを混合したペースト状の組成物である。Ａｇ粉とＰｄ粉との混合比（質量比）は、Ａｇ粉：Ｐｄ粉＝７０：３０とした。バインダー樹脂としては、エチルセルロースを用いた。有機溶剤としては、ターピネオールを用いた。金属材料の含有率（質量比率）は、５２．５％とした。
【００４８】
［実施例１］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、３２５メッシュ（＃３２５）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００４９】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、１．２１ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、６８〜７６％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、５ｋ〜５０ｋΩであり、得られた圧電アクチュエータは良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。なお、第２の電極１３の被覆率は、以下のようにして測定した。第２の電極１３における所定の領域のＳＥＭ写真を画像解析することにより、所定の領域内において電極が存在する部分の面積を求め、上記所定の領域の面積に対する電極が存在する部分の面積の比率を算出し、当該比率を第２の電極１３の被覆率とした。
【００５０】
［実施例２］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、２５０メッシュ（＃２５０）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００５１】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、１．３１ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、８０〜９７％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、１０Ω以下であり、得られた圧電アクチュエータは良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００５２】
［実施例３］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、３２５メッシュ（＃３２５）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、２回とした。
【００５３】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、１．５８ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、８４〜９７％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、１０Ω以下であり、得られた圧電アクチュエータは良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００５４】
［比較例１］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、４００メッシュ（＃４００）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００５５】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、０．８４ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、４７〜５５％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、測定不可、すなわち断線が発生しており、得られた圧電アクチュエータは不良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００５６】
［比較例２］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、４００メッシュ（＃４００）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２５ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００５７】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、０．９５ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、５１〜６０％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、測定不可、すなわち断線が発生しており、得られた圧電アクチュエータは不良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００５８】
［比較例３］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、３２５メッシュ（＃３２５）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．３ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００５９】
第２の電極パターンＰ２における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、１．０ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、５６〜６３％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、測定不可、すなわち断線が発生しており、得られた圧電アクチュエータは不良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００６０】
［比較例４］
第２の電極パターンＰ２の印刷には、３２５メッシュ（＃３２５）の印刷用スクリーンメッシュを有するスクリーン版を用いた。印刷用スクリーンメッシュの張力は、（株）プロテック社製のテンションゲージ「ＳＴＧ−８０」（測定力：２．３５Ｎ（２４０ｇｆ））を用いて測定したときの印刷用スクリーンメッシュの沈み量が０．２５ｍｍとなる張力とした。印刷回数は、１回とした。
【００６１】
第２の電極パターンＰ１における金属材料の単位面積当たりの付着量を算出したところ、図１１に示されるように、１．０５ｍｇ／ｃｍ２であった。積層体グリーンＬＧ２を焼成して得た圧電アクチュエータにおける第２の電極１３の被覆率を測定したところ、６０〜６４％であった。また、第２の電極１３の表面電気抵抗を測定したところ、測定不可、すなわち断線が発生しており、得られた圧電アクチュエータは不良品であった。第１の電極１１の表面電気抵抗は、１０Ω以下であった。
【００６２】
このように、第２の電極パターンＰ２（第２の電極１３）における単位面積当たりの金属材料の付着量が１．２１ｍｇ／ｃｍ２以上とした、すなわち第２の圧電体層５の外側面に対する第２の電極１３の被覆率が６８％以上とした実施例１〜３の方が、比較例１〜４と比べて、第２の電極１３における断線の発生及び電気抵抗の増加を抑制している。
【００６３】
以上、本発明者等によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、圧電アクチュエータ１の構成は、上述した層構成に限られるものではなく、圧電体層が１つのモノモルフ型の圧電アクチュエータや、圧電体層が３つ以上のマルチモルフ型の圧電アクチュエータであってもよい。また、圧電アクチュエータの形状も、上述した形状に限られることなく、圧電体層が湾曲した形状であればよい。
【００６４】
また、本実施形態では、本発明を圧電体素子（圧電アクチュエータ）に適用した例を示しているが、これに限られることなく、本発明は、圧電体素子以外の電子部品、例えば、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る圧電アクチュエータを示す概略平面図である。
【図２】本実施形態に係る圧電アクチュエータを示す概略側面図である。
【図３】本実施形態に係る圧電アクチュエータの断面構成を説明するための図である。
【図４】（ａ）は本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるIVｂ−IVｂ方向の断面構成を示す模式図である。
【図５】（ａ）は本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVｂ−Vｂ方向の断面構成を示す模式図である。
【図６】（ａ）は本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVIｂ−VIｂ方向の断面構成を示す模式図である。
【図７】本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）は本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVIIIｂ−VIIIｂ方向の断面構成を示す模式図である。
【図９】（ａ）は本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるIXｂ−IXｂ方向の断面構成を示す模式図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）本実施形態に係る圧電アクチュエータの製造過程を説明するための模式図である。
【図１１】実施例１〜３及び比較例１〜４における評価結果を示す図表である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、金属膜（電極）の形成過程を説明するための模式図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、形成された金属膜（電極）の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…圧電アクチュエータ、２…素体、３…第１の圧電体層、５…第２の圧電体層、１１…第１の電極、１３…第２の電極、１５…第３の電極、２１…電極パッド配置部、Ｌ…積層体、ＬＧ１，ＬＧ２…積層体グリーン、Ｐ１…第１の電極パターン、Ｐ２…第２の電極パターン、Ｐ３…第３の電極パターン、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…圧電セラミックグリーンシート。
【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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