发明名称 多层压电部件
摘要 本发明系提供一种多层压电部件,其系包括一个由压电陶瓷所制成、并且具有相对的第一与第二侧边之陶瓷烧结的坯块、分别形成在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上的第一与第二外部电极、复数个堆叠在该陶瓷烧结的坯块中以彼此重叠的内部电极,其中陶瓷层系被保持在厚度方向上的该些内部电极之间,并且该些内部电极系被电气连接至该第一或是第二外部电极、以及一个设置在介于至少一个内部电极之相对于连接至该些外部电极中之一外部电极的末端之末端以及在该至少一个内部电极被形成之处的高度上、并未连接至该至少一个内部电极的另一个外部电极之间的假电极。在此多层压电部件中,假电极的形成系抑制了内部电极的构成金属从该内部电极扩散至该假电极侧。
申请公布号 TW432731 申请公布日期 2001.05.01
申请号 TW088120826 申请日期 1999.11.26
申请人 村田制作所股份有限公司 发明人 须不满;河野芳明
分类号 H01L41/083 主分类号 H01L41/083
代理机构 代理人 林镒珠 台北市长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种多层压电部件,其系包括:一个由压电陶瓷所构成、并且具有相对的第一与第二侧边之陶瓷烧结的坯块;分别形成在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上的第一与第二外部电极;复数个堆叠在该陶瓷烧结的坯块中以彼此重叠的内部电极,其中陶瓷层系被保持在厚度方向上的该些内部电极之间,并且该些内部电极系被电气连接至该第一或是第二外部电极;以及一个设置在介于至少一个内部电极之相对于被连接至其中一个外部电极的末端之末端以及位于该至少一个内部电极被形成之处的高度上、并未连接至该至少一个内部电极的另一个外部电极之间的假电极。2.如申请专利范围第1项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种压电致动器。3.如申请专利范围第2项之多层压电部件,其更包括至少一个浮动电极层,其系被设置在该些内部电极之堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,而不被电气连接至该第一与第二外部电极。4.如申请专利范围第2或3项之多层压电部件,其中介于该些内部电极的假电极侧之末端与该假电极之间的距离系为100微米或更小。5.如申请专利范围第1项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种多层压电共振器。6.如申请专利范围第1项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种压电变压器,该压电变压器系包括:由压电陶瓷所构成、并且具有位于长侧边之相对的第一与第二侧边以及位于短侧边之相对的第三与第四侧边之矩形板状的陶瓷烧结的坯块;分别形成在该陶瓷烧结的坯块的第一与第二侧边的靠近该陶瓷烧结的坯块之第四侧边的部分之上的第一与第二外部电极;一个形成在该陶瓷烧结的坯块之第三侧边上的第三外部电极;复数个堆叠在该陶瓷烧结的坯块中以彼此重叠的内部电极,其中陶瓷层系被保持在厚度方向上的该些内部电极之间,并且该些内部电极系被电气连接至该第一或是第二外部电极;以及该设置在介于至少一个内部电极之相对于被连接至其中一个外部电极的末端之末端以及位于该至少一个内部电极被形成之处的高度上、并未连接至该至少一个内部电极的另一个外部电极之间的假电极。7.如申请专利范围第6项之多层压电部件,其更包括至少一个浮动电极层,其系被设置在该些内部电极之堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,而不被电气连接至该第一与第二外部电极。8.如申请专利范围第6或7项之多层压电部件,其中介于该些内部电极之假电极侧的末端与该假电极之间的距离系是在从介于该些内部电极之间的每个陶瓷层之厚度到300微米之范围内。9.一种多层压电部件,其系包括:一个由压电陶瓷所构成、并且具有相对的第一与第二侧边之陶瓷烧结的坯块;分别形成在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上的第一与第二外部电极;复数个堆叠在该陶瓷烧结的坯块中以彼此重叠的内部电极,其中陶瓷层系被保持在厚度方向上的该些内部电极之间,并且该些内部电极系被电气连接至该第一或第二外部电极;以及至少一个浮动电极层,其系被设置在该些内部电极之堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,而不被电气连接至该第一与第二外部电极。10.如申请专利范围第9项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种压电致动器。11.如申请专利范围第9项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种多层压电共振器。12.如申请专利范围第11项之多层压电部件,其更包括绝缘薄膜被形成来覆盖在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上的内部电极以及/或是浮动电极之露出的部分,因而该些内部电极被电气地连接至该第一与第二外部电极中的一个外部电极,但并未电气地连接至另一个外部电极,并且该浮动电极并未电气地连接至该等外部电极;其中该些内部电极与该浮动电极系被形成到达该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边。13.如申请专利范围第11项之多层压电部件,其更包括至少一个假电极,其系被形成在介于至少一个内部电极之相对于电气连接至其中一个外部电极的末端之末端以及在该至少一个内部电极所形成之处的平面上、并未连接至该至少一个内部电极的另一个外部电极之间。14.如申请专利范围第11至13项中任一项之多层压电部件,其中复数个浮动电极系被设置在该些内部电极之堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中。15.如申请专利范围第9项之多层压电部件,其中该多层压电部件系构成一种压电变压器,该压电变压器系包括:由压电陶瓷所构成、并且具有位于长侧边之上相对的第一与第二侧边以及位于短侧边之上相对的第三与第四侧边之矩形板状的陶瓷烧结的坯块。分别形成在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边的靠近该陶瓷烧结的坯块之第四侧边的部分之上的第一与第二外部电极;复数个堆叠在该陶瓷烧结的坯块中以彼此重叠的内部电极,其中陶瓷层系被保持在厚度方向上的该些内部电极之间,并且该些内部电极系被电气连接至该第一或是第二外部电极;以及至少一个浮动电极层,其系被形成在该些内部电极之堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,而不被电气连接至该第一与第二外部电极。16.一种制造一压电致动器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极以及一假电极印在主要由压电陶瓷所构成的绿板上;堆叠复数个各自有该内部电极以及该假电极印在其上之绿板,以获得一个层状的产物,其中复数个内部电极系在厚度方向上被交错地导引至相对的第一与第二侧边,并且该假电极系被配置在该内部电极之相对于被导引至其中之一侧边之侧的末端以及该内部电极并未被导引至其的另一侧边之间;烧制该层状的产物,以获得一个陶瓷烧结的坯块;分别形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之该第一与第二侧边之上;并且施加一个直流电场于该第一与第二外部电极之间,以将该陶瓷烧结的坯块极化。17.一种制造一压电致动器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极以及一假电极印在一主要由压电陶瓷所构成的绿板上;将一浮动电极印在一主要由压电陶瓷所构成的绿板上;堆叠复数个各自有该内部电极以及该假电极印在其上之绿板以及该浮动电极印在其上之绿板,以获得一个层状的产物,其中至少一个浮动电极层被设置在堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,复数个内部电极系在厚度方向上被交错地导引至相对的第一与第二侧边,并且该假电极系被配置在该内部电极之相对于被导引至其中之一侧边之侧的末端以及该内部电极并未被导引至其的另一侧边之间;烧制该层状的产物,以获得一个陶瓷烧结的坯块;分别形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之该第一与第二侧边之上;并且施加一个直流电场于该第一与第二外部电极之间,以将该陶瓷烧结的坯块极化。18.一种制造一多层压电共振器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极图样印在一个由压电陶瓷所构成的绿板上,以获得一个第一绿板;将一浮动电极图样印在一个由压电陶瓷所构成的绿板上,以获得一个第二绿板;堆叠该第一与第二绿板,以获得一个层状的产物,其中该浮动电极图样被设置在该堆叠的方向上、介于相邻的内部电极图样之间的至少一个绿板层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极图样之外的绿板层之中;烧制该层状的产物,以获得一个母陶瓷烧结的坯块;藉由利用该母烧结的坯块之内部电极图样,以将该母烧结的坯块极化;切割该母烧结的坯块,以获得一个压电共振器单元的一个陶瓷烧结的坯块;并且分别形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之相对的第一与第二侧边之上,使得该些内部电极被电气地连接至该等外部电极中的一个外部电极,并且该浮动电极并未电气地连接至该等外部电极。19.如申请专利范围第18项之制造一多层压电共振器之方法,其中该些内部电极与浮动电极系被形成来接触到该多层压电共振器单元之陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边,并且该分别形成该等外部电极在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边之上的步骤系包括步骤有:在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上形成绝缘薄膜,以覆盖该些内部电极以及/或是浮动电极之露出的部分,因而该些内部电极仅被电气地连接至该第一与第二外部电极中的一个外部电极,但并未电气地连接至另一个外部电极,并且该浮动电极并未电气地连接至该等外部电极,并且在形成该些绝缘薄膜之后,分别地在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边上形成该第一与第二外部电极。20.如申请专利范围第18项之制造一多层压电共振器之方法,其中于获得该第一绿板中,该内部电极图样以及假电极图样系被印在该绿板之上。21.如申请专利范围第18.19与20项中之任一项的制造一多层压电共振器之方法,其中于获得该第二绿板的步骤中,该浮动电极图样以及假电极图样系被印在该绿板之上。22.一种制造一多层压电共振器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极图样以及假电极图样印在由压电陶瓷所构成的绿板上,以获得一个第一绿板;堆叠至少复数个第一绿板,以获得一个母层状的产物;烧制该母层状的产物,以获得一个母烧结的坯块;藉由利用该内部电极图样来将该母烧结的坯块极化;切割该母烧结的坯块,以获得各个压电共振器单元的一个陶瓷烧结的坯块;并且形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之相对的第一与第二侧边之上,使得该些内部电极电气地连接至该等外部电极中的至少一个外部电极。23.一种制造一压电变压器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极以及假电极印在一主要由压电陶瓷所构成的绿板上;堆叠复数个其上分别印有该内部电极以及该假电极之绿板,以获得一个具有相对的第三与第四侧边的层状产物,其中该复数个内部电极系在厚度方向上被交错地导引至相对的第一与第二侧边,并且该些假电极系分别被配置在该些内部电极之相对于被导引至该第一与第二侧边中之一侧边之末端的末端以及该些内部电极并未被导引至其的另一侧边之间;烧制该层状的产物,以获得一个烧结的坯块;分别形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边的该些内部电极被导引至其的部分之上,因而该些外部电极系靠近该第四侧边;形成一个第三外部电极在该陶瓷烧结的坯块之第三侧边之上;并且施加一个直流电场于该第一与第二外部电极以及该第三外部电极之间,以将该烧结的坯块极化。24.一种制造压电变压器之方法,其系包括步骤有:将一内部电极以及假电极印在一主要由压电陶瓷所构成的绿板上;将一浮动电极印在一主要由压电陶瓷所构成的绿板上;堆叠复数个其上分别印有该内部电极以及该假电极之绿板以及其上印有该浮动电极之录板,以获得一个具有相对的第三与第四侧边的层状产物,其中至少一个浮动电极层被设置在堆叠的方向上、介于相邻的内部电极之间的至少一个陶瓷层之中,以及/或是在该堆叠的方向上、位于最外侧的内部电极之外的陶瓷层之中,该复数个内部电极系在厚度方向上被交错地导引至相对的第一与第二侧边,并且该些假电极系分别被配置在该些内部电极之相对于被导引至该些侧边中之一侧边之末端的末端以及该些内部电极并未被导引至其的另一侧边之间;烧制该层状的产物,以获得一个烧结的坯块;分别形成第一与第二外部电极在该陶瓷烧结的坯块之第一与第二侧边的该些内部电极被导引至其的部分之上,因而该些外部电极系靠近该第四侧边;形成一个第三外部电极在该陶瓷烧结的坯块之第三侧边之上;并且施加一个直流电场于该第一与第二外部电极之间,以将该烧结的坯块极化;并且施加一个直流电场于该第一与第二外部电极以及该第三外部电极之间,以将该烧结的坯块极化。25.一种喷墨头,其系包括:一个用以排出墨水之喷嘴;一个与该喷嘴连通之墨水室,并且包括至少一个挠性壁;以及一个根据申请专利范围第2.3.4与10项中的任一项之压电致动器,其系被配置于靠近该墨水室之处,用以压迫该墨水室。图式简单说明:第一图A是显示根据本发明之第一实施例的压电致动器之立体图;第一图B是沿着第一图A中的线段A-A所取的剖面图;第二图是描绘被用于获得该第一实施例的压电致动器之绿板以及形成在绿板之上的电极形状之分解立体图;第三图A是显示被制备用于获得该第一实施例的层状产物之立体图;第三图B是沿着第三图A中的线段B-B所取的剖面图;第四图A是描绘在该第一实施例中被制备之陶瓷烧结的坯块以及外部电极之立体图;第四图B是沿着第四图A中的线段C-C所取的剖面图;第五图A是描绘用于一种包括一个根据该第一实施例的压电致动器之喷墨头的压电致动器之立体图;第五图B是显示第五图A中所示的压电致动器之主要部分的放大立体图;第六图是描绘一种包括一个根据该第一实施例的压电致动器之喷墨头的概要图;第七图是显示在复数个偏移部分上的变动随着介于内部电极的末端与假电极之间的间隙距离之变化图;第八图描绘根据本发明的第二实施例的压电致动器之剖面图;第九图A与第九图B分别是显示根据本发明的第三实施例的多层压电共振器之立体图与纵向剖面图;第十图是显示被用于制造该第三实施例的多层压电共振器之绿板以及形成在该些绿板之上的电极图样之分解立体图;第十一图A是显示被制备在该第三实施例中的层状产物之立体图;第十一图B是沿着第十一图A中的线段A-A所取的剖面图;第十二图A是显示被制备在该第三实施例中的母陶瓷烧结的坯块之立体图。第十二图B是沿着第十二图A中的线段B-B所取的剖面图;第十三图是描绘切割母陶瓷烧结的坯块之步骤的立体图;第十四图是描绘藉由切割母烧结的坯块而获得之烧结的坯块片之立体图;第十五图是显示一种其中绝缘薄膜系形成在一烧结的坯块片之上的状态之立体图;第十六图是显示在频率差値F随着该第三实施例的多层压电共振器中所堆叠之浮动电极的数量改变之变化图;第十七图是显示在内部电极之残余(residual)比率随着该第三实施例的多层压电共振器中所堆叠之浮动电极的数量改变之变化图;第十八图是显示根据本发明的第四实施例的多层压电共振器之立体图;第十九图是显示被制备用于制造该第四实施例的绿板以及形成在该些绿板之上的电极图样之分解立体图;第二十图是显示被制备在该第四实施例中的层状产物之立体图;第二十一图A与第二十一图B分别是沿着第二十图中的线段C-C与D-D所取的剖面图;第二十二图A是显示在该第四实施例中所获得的母陶瓷烧结的坯块之立体图;第二十二图B是沿着第二十二图A中的线段E-E所取的剖面图;第二十三图是显示在该第四实施例中所获得的母陶瓷烧结的坯块之立体图;第二十四图A是描绘藉由切割母烧结的坯块而获得之烧结的坯块片之立体图;第二十四图B是第二十四图A的横剖面图;第二十五图是显示一种其中母外部电极系被形成在烧结的坯块片之两侧边之上的状态立体图;第二十六图A是显示根据本发明的第五实施例的压电变压器之立体图;第二十六图B是沿着第二十六图A中的线段A-A所取的剖面图;第二十七图是显示被制备用于制造该第五实施例的压电变压器之绿板以及形成在该些绿板之上的电极形成之分解立体图;第二十八图A是显示被制备用以获得该第五实施例的层状产物之立体图;第二十八图B是沿着第二十八图A中的线段A-A所取的剖面图;第二十九图A是描绘制备在该第五实施例中的陶瓷烧结的坯块以及外部电极之立体图;第二十九图B是沿着第二十九图A中的线段C-C所取的剖面图;第三十图是描绘在一个实验性的例子中,一种被制备作为对照例之压电变压器的结构之剖面图;第三十一图是显示介于内部电极之一末端与假电极之间的间隙距离以及压电变压器的最大效率与其变动之间的关系图;第三十二图是描绘根据本发明的第六实施例的压电变压器之纵向剖面图;第三十三图是描绘一种习知的压电致动器之剖面图;第三十四图是描绘一种习知的多层压电共振器之纵向剖面图;第三十五图是描绘习知的压电变压器之一例子的立体图;并且第三十六图是描绘被用于制造一种习知的压电变压器的绿板以及形成在该些绿板之上的电极图样之分解立体图。
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