专利名称：积层压电器件及其制法和压电致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及积层压电器件及其制法。具体地说，本发明涉及一种积层压电器件，用于制作具有多个可分开驱动之致动单元的压电致动器，以及制造所述积层压电器件的方法，还涉及包含这种积层压电器件的压电致动器。
所述积层压电器件31包括分层压电体37，这是一个矩形的陶瓷烧结体，所述压电体包括驱动部分34和连接部分36。在驱动部分34中，通过压电层交替地互相放置多个第一驱动内电极32和多个第二驱动内电极33。在连接部分36中，通过压电层互相放置多个连接内电极35。所述驱动部分34的压电层是在它被极化之后响应加给它的交变电压而沿着被称为d33方向的叠层方向伸缩的部分。
如
图13A所示，该图说明从其一个侧面看到的积层压电器件31，各第一驱动内电极32的端部只从分层压电体37的两个相对侧面37a和37b之一露出，也就是说，只从第一侧面37a露出，同时，各第一驱动内电极32的端部不从第二侧面37b露出。如图13B所示，该图表示从其一个侧面看到的积层压电器件31，各第二驱动内电极33的端部从第二侧面37b露出，同时，这些端部不从第一侧面37a露出。每个连接内电极35的两个端部从分层压电体37的第一侧面37a和第二侧面37b露出。
驱动侧外电极38和连接侧外电极39每一个都通过预定宽度的缝隙40平行地形成在分层压电体37的第一侧面37a处。各第一驱动内电极32与各连接内电极35是分开的，处于与它们的相应外电极38和39电导通。公用侧外电极41被安置在分层压电体37的第二侧面37b处。各第二驱动内电极33和各连接内电极35全都由此公用侧外电极41电导通。
这里的公用侧外电极41被形成于整个第二侧面37b上方，而在第一侧面37a的底部给出预定宽度之缝隙42之后，也即在通过该缝隙42与分层压电体37的底面分开之后，形成驱动侧外电极38和连接侧外电极39。于是，如图14所示，积层压电器件31的驱动部分34具有如图14所示的断面结构。
具有图15所示外形之压电致动器用所述积层压电器件31制成。具体地说，比如用粘接剂把积层压电器件31固定到支撑基板46上，并在该积层压电器件31之分层压电体37的驱动部分34内形成多个狭缝47，这些狭缝47沿叠层方向从驱动部分34的上表面延伸至下表面。
如图15A所示，该图表示从一侧看到的压电致动器45，通过由各狭缝47分开各第一驱动内电极32和各第二驱动内电极33以及各驱动侧外电极38，将驱动部分34分成多个驱动分部，为的是提供多个可分开驱动的致动单元48。显然，利用这些狭缝47，可使已被互相放置于驱动部分34中的各第一驱动内电极32和各第二驱动内电极33被分开。
这里，由于各驱动侧外电极38也被分开，所以形成多组与所述分开的致动单元48对应的外电极49。可以用各狭缝47分开所述压电致动器45的连接部分36与驱动部分34之间的部分。图15B表示从另一侧看到的该压电致动器45。
虽然未示出，作为压电致动器外部配置的由驱动信号源引出(drawnout)的柔性印刷电路与所述包含多个致动单元48的压电致动器45相连。通过将交变电压加于每组外电极49与公用侧外电极41之间，或者实际上加于每组外电极49与每个连接侧外电极39之间，使每个致动单元48受到驱动，所述连接侧外电极39通过每个连接内电极35与公用侧外电极41相连。
如上所述，在用于制作压电致动器45的积层压电器件31中，各驱动侧外电极38和各连接侧外电极39被安置在分层压电体37的第一侧面37a处，而公用侧外电极41被安置在分层压电体37的第二侧面37b处。如图16所示，当形成这些外电极38、39和41时，提供沉积掩膜50完全覆盖住所述分层压电体37除所述侧面37a和37b之外的部分。在将所述分层压电体37放置在沉积掩膜50内部之后，实现电极形成过程，即蒸镀或溅射的过程。图16中所示各箭号指示薄膜沉积的方向。
不过，当将所述分层压电体37放置在沉积掩膜50内部时，在它们之间形成缝隙51，并且在薄膜沉积时，沉积掩膜50会经受热变形，以致仅可能得到±0.1mm量级的薄膜沉积精度。如图14所示，被沉积在高度H为1.0mm之所述积层压电器件31的第一侧面37a上的各驱动侧外电极38和各连接侧外电极39，须以宽度W为0.1mm之缝隙42与分层压电体37的底面分开。于是，就出现有如下面所述的那些问题。
由于不能达到较高的薄膜沉积精度，就会使缝隙42的宽度W变大或变小，致使安置驱动侧外电极38和连接侧外电极39各部分的高度变大或变小。当安置驱动侧外电极38各部分的高度变大时，就使缝隙42的宽度W也变大，则各外电极38和第一驱动内电极32就不像图17所示那样处于互相电导通，以致产生电导通故障。
另一方面，当安置驱动侧外电极38各部分的高度变小时，如图18所示，驱动侧外电极38就不能被用于制成压电致动器45的各狭缝47充分地分开，以致在各组外电极49之间发生短路。为了克服这些必须要解决的问题，通过在积层压电器件31之分层压电体37的底面与最下面一个驱动内电极32和33之间设置较大的分隔距离(在较下面的外层部分处)，即使达不到沿高度方向良好的薄膜沉积精度，也可能难于发生电导通故障或短路。
然而，当采用这种结构时，作为其较下面的外层部分厚度增大的结果，不仅使积层压电器件31变大，还因为必须深深地切割各缝隙47，而使机械加工性能大大降低。另外，要从较薄的较下面的外层部分制得各裂隙，就会使积层压电器件31容易受到损伤。
此外，在这种积层压电器件31中，使各驱动侧外电极38和各连接侧外电极39被形成与分层压电体37的侧面37a同样高，以致如图19所示那样，用于将积层压电器件31固定到支撑基板46上的粘接剂带52，会因表面张力而渗出到各驱动侧外电极38和连接侧外电极39的表面上。在所述粘接剂带52堆叠在所述外电极38和39上的情况下，在把柔性印刷电路焊到各组外电极49和各连接侧外电极39上时，就变得难于与焊剂粘接。
按照本发明的第一优选实施例，一种积层压电器件，它包括分层的压电体，这种压电体包括驱动部分和连接部分，所述驱动部分中通过压电层互相交替地放置有多个第一驱动内电极和第二驱动内电极，所述连接部分中通过压电层互相放置有多个连接内电极；其中至少一个驱动侧外电极和连接侧外电极分别由第一驱动内电极和各连接内电极电导通，它们基本上平行地排布在所述分层压电体的两个相对表面之一处；并且其中至少一个公用侧外电极处于与第二驱动内电极和各连接内电极电导通，它被安置在所述分层的压电体的另一侧表面处。在这种积层压电器件中，由狭缝确定多个可分开驱动的致动单元，所述狭缝分开驱动部分的各驱动内电极，并且它沿着叠层方向从驱动部分的上表面延伸至其下表面。另外，在所述分层压电体的一个侧面内形成切口部分，驱动侧外电极和连接侧外电极平行地布置在所述分层压电体内，使所述切口部分基本上与各驱动内电极和连接内电极平行，所述切口部分的深度使该切口部分能够从所述分层压电体的底面延伸至所述狭缝底端上方的位置，但不能使该切口部分达到各驱动内电极。
在本优选实施例中，切口部分被安置在积层压电器件之分层压电体一侧的表面中，由于该切口部分的深度使得它能够从所述分层压电体的底面延伸至所述狭缝底端上方的位置，但不能达到驱动部分的各驱动内电极，从而使其基本上与各驱动内电极和各连接内电极平行。另外，驱动侧外电极和连接侧外电极被安置在所述分层压电体一个侧面的除所述切口部分之外的部分。具体地说，在该积层压电器件中，连接侧外电极和驱动外电极确定压电致动器的一组外电极，上述布置使得能够通过该切口部分被可靠地与所述分层压电体的底面分隔开一定间隔，也就是分隔开一个与该切口部分深度相配的间隔。
因此，不会增大或减小安置所述驱动侧外电极和连接侧外电极的各部分的高度，从而不致发生所述各外电极与各驱动内电极之间的电导通故障以及各组外电极之间的短路。当在所述分层压电体的一侧表面中形成所述切口部分时，用于将所述积层压电器件固定到支撑基板上的粘接剂带就会聚集在该切口部分内部，从而得到不使这种粘接剂带渗出到驱动侧外电极和连接侧外电极的表面的优点。
按照本发明的第二优选实施例，一种制作上述第一优选实施例积层压电器件的方法，它包括如下步骤制作母板，该板中依次平行地形成多个分层压电体，它们通过分隔过程而被分开；在相应的区域形成多个切槽，这些槽确定多个与各分层压电体对应的切口部分，从而成为在母板上形成的多个分层压电体；通过分开母板分隔各分层压电体；在以相对于蒸镀源或溅射源为倾斜的状态支撑被分隔的各分层压电体之后，通过蒸镀或溅射，形成所述驱动侧外电极和连接侧外电极。
按照本发明第三优选实施例，一种制作上述第一优选实施例积层压电器件的方法，它包括如下步骤沿叠层方向互相放置多个分层压电体，这些压电体已经通过分开母板而被分隔开，所述的母板中依次平行地形成有所述多个分层的压电体；在每个分层压电体上形成驱动侧外电极和连接侧外电极；并且在已被互相放置的相应分层压电体中形成多个内切槽，这些内切槽确定与各分层压电体对应的切口部分。
按照本发明的第四优选实施例，一种制作上述第一优选实施例积层压电器件的方法，它包括如下步骤沿叠层方向互相放置多个分层压电体，这些压电体已经通过分开母板而被分隔开，所述的母板中依次平行地形成有所述多个分层的压电体；在已经被互相放置的相应各分层压电体中形成内切槽，各内切槽成为各对应的分层压电体的切口部分；在以相对于蒸镀源或溅射源处于倾斜的状态支撑各分层压电体之后，通过蒸镀或溅射，形成所述驱动侧外电极和连接侧外电极。
当采用任何一种制作积层压电器件方法时，可以非常容易地形成第一优选实施例积层压电器件的各分层压电体的切口部分。另外，可以在这些分层压电体上同时形成要在每个分层压电体一侧的整个表面上形成的驱动侧外电极和连接侧外电极。
按照本发明的第五优选实施例，一种用第一优选实施例积层压电器件制成的压电致动器，它包括多个可分开驱动的致动单元，通过狭缝分隔各第一驱动内电极和各第二驱动内电极形成这些致动单元，所述第一驱动内电极和各第二驱动内电极互相放置在驱动部分中。由所述狭缝分隔所述压电器件的驱动部分，所述狭缝沿着叠层方向从该驱动部分的上表面延伸至其下表面。
从以下参照附图详细描述各优选实施例，将使本发明的其它技术特征、要点、特点及优点变得愈为清晰。
图10说明在本发明优选实施例积层压电器件中形成驱动侧外电极和连接侧外电极的另一种方法；图11说明在本发明优选实施例积层压电器件中形成驱动侧外电极和连接侧外电极的又一种方法；图12是本发明优选实施例另一种制作分层压电体方法的分解透视图；图13A和13B是普通积层压电器件外形的透视图；图14是普通积层压电器件驱动部分结构的水平截面图；图15A和15B是用普通积层压电器件制成之压电致动器的外形透视图；图16说明在普通积层压电器件中形成外电极的方法；图17说明普通积层压电器件的问题；图18说明普通积层压电器件的另一问题；图19说明普通积层压电器件的又一问题。
图1A和1B是本发明优选实施例积层压电器件的外形透视图。图2是本优选实施例积层压电器件之驱动部分结构的水平截面图。图3A和3B是用图1A和1B的积层压电器件制成之压电致动器的外形透视图。图4是表示把本优选实施例积层压电器件固定到支撑基板上状态的水平截面图。图1至4中的参考标号1表示积层压电器件，参考标号2表示压电致动器，而参考标号3表示切口部分。
各优选实施例的压电致动器2和积层压电器件1的全部结构不同于上述带有切口部分3的有关举例的结构。图1至4中，那些与图13至19所示部件相同或相应的部件，使用相同的参考标号。
如图1A和1B所示，本优选实施例的积层压电器件1包括分层压电体37，它最好为矩形的陶瓷烧结体，该压电体包括驱动部分34和连接部分36。在驱动部分34中，多个第一驱动内电极32与第二驱动内电极33通过压电层互相交替地放置。在连接部分36中，多个连接内电极35通过压电层互相放置。如图1A所示，该图说明从一侧看到的积层压电器件1，所述互相放置在驱动部分34中的各第一驱动内电极32的端部只从分层压电体37的两个相对侧面37a和37b之一露出，也就是说，只从第一侧面37a露出，以致所述互相放置在驱动部分34中的各第一驱动内电极32的端部不从第二侧面37b露出。这里，虽然只使连接部分36设置于分层的压电体37的一侧，但也可将连接部分36设在分层的压电体37的两侧，而将驱动部分34置于其间。
如图1B所示，该图表示从另一侧看到的积层压电器件1，各第二驱动内电极33的端部只从第二侧面37b露出，以致这些端部不从第一侧面37a露出。每个连接内电极35的两个端部从分层的压电体37的第一侧面37a和第二侧面37b露出。驱动侧外电极38和连接侧外电极39通过一定宽度的缝隙40基本上平行地被安置在第一侧面37a处。各第一驱动内电极32与各连接内电极35是分开的，处于与外电极38和39电导通。
沿其中安置有驱动侧外电极38和连接侧外电极39之分层压电体37之第一侧面37a的底缘形成切口部分3。切口部分3的宽度W使它能够从分层的压电体37的底面伸展到狭缝47底端的上方，也即延伸到狭缝47底端的上侧，所述狭缝47是在用所述积层压电器件1制成压电致动器2时候形成的。不过，切口部分3的宽度W不能使它达到互相被安置在驱动部分34中的驱动内电极32和33的最底层。切口部分3基本上与互相被置于分层的压电体37内的每个驱动内电极32和33及连接内电极35平行。
具体地说，连接侧外电极39和驱动侧外电极38排布在第一侧面37a，以便通过切口部分3可靠地与分层压电体37的底面分开一定间隔，也就是分开一个与切口部分3之深度W相配的间隔。因此，不使形成驱动侧外电极38和连接侧外电极39位置的高度增大或减小，从而不致发生驱动侧外电极38与第一驱动内电极32之间以及连接侧外电极39与各连接内电极35之间的电导通故障。
设置公用侧外电极41，以覆盖住这里所用分层压电体37的整个第二侧面37b。各第二驱动内电极33和连接内电极35都与公用侧外电极41电导通。因此，设在第一侧面37a处的连接侧外电极39通过被互相安置在分层压电体37之连接部分36内的各连接内电极35与公用侧外电极41连接。结果，本优选实施例积层压电器件1的驱动部分34具有图2所示的断面结构。
采用积层压电器件1并按照与有关实例同样的工序，可以制成具有图3所示外形的压电致动器2。具体地说，将压电致动器2构造成，使得积层压电器件1的驱动部分34被沿叠层方向X从驱动部分34之上表面到下表面形成的狭缝47所分隔，所述积层压电器件1被用粘接剂或其它适宜的结合材料固定在支撑基板46上。由于彼此被放置在驱动部分34中的第一和第二驱动内电极32和33被各狭缝47所分开，所以就在驱动部分34中确定多个可分开驱动的致动单元48。
如图4所示，由于在积层压电器件1的分层压电体37之第一侧面37a中设置切口部分3，所以将积层压电器件1固定到支撑基板46上的粘接剂带52就堆积到所示切口部分3中，从而不会渗出到驱动侧外电极38和连接侧外电极39的表面上。如图3A所示，该图示出从其一侧看到的多层致动器2，由于驱动侧外电极38也被各狭缝47所分隔，所以就给出多组外电极49与各分开的致动单元48对应。
所述压电致动器2的连接部分36与驱动部分34之间的部分可为各狭缝47所分开。图3B表示从其另一侧看到的所述压电致动器2。
虽然未予示出，但从一个驱动信号源引出的一个柔性印刷电路，这个电路从外面安装给多层致动器2，它被连接到所述包含多个致动单元48的压电致动器2。将一交变电压加在每组外电极49与公用侧外电极41之间，或者实际上是加在每组外电极49与各连接侧外电极39之间，而这些连接侧外电极39通过个连接内电极35与公用侧外电极41相连。于是，压电致动器2的每个致动单元48被分开驱动，就像相关的实例中那样。
接下去将参照图5-9描述制作上述优选实施例积层压电器件1的方法。图5是说明制作积层压电器件之分层压电体本身的方法的分解透视图。图6是表示同时制作多个分层压电体的方法的分解透视图。图7是表示其上有依次平行地形成多个分层压电体的母板主要部分的分解透视图。图8是用于说明一种改型的分隔所述母板方法的母板主要部分断面图。图9说明在积层压电器件中形成各驱动侧外电极及连接侧外电极的方法。
在制作积层压电器件1的分层压电体37时，首先提供图5所示的三类未加工的片5、6和7。具体地说，提供未加工的片5，该片中形成导电图样8(确定各第一驱动内电极32)和导电图样9(确定各相应的连接内电极35)；提供未加工的片6，该片中形成导电图样10(成为各第二驱动内电极33)和导电图样9(成为各相应的连接内电极35)；还提供未加工的片7，其上不形成任何图样。
最好以压电材料，如PZT材料制成这些这些未加工的片5、6和7，它们被做成从平面看基本上为矩形的形状。最好通过丝网印刷导电糊形成导电图样8、9和10，所述导电糊的主要成分比如为银(Ag)。导电图样8的样子是它的一端到达未加工的片5的一个长边，而另一端却不达到该未加工的片5的另一长边。
导电图样9的样子是它的两端分别达到未加工的片5和6的长边。导电图样10的样子是它的一端不达到未加工的片6的一个长边，而它的另一端到达该未加工的片6的另一长边。可以通过略为偏离具有同样形状之图样的位置形成导电图样8和9。
当按照图5所示顺序互相交替地重复放置所给出的一定数目未加工的片5、6和7，并使这些未加工的片5、6和7沿叠层方向X被压粘在一起时，就形成一个中间产品的层状体块11。导电图样8和10的端部自中间产品的层状体块11相对的侧面之一露出，而导电图样9和10的端部从中间产品的层状体块11的另一侧面露出。此后，再使中间产品的层状体块11经过烘烤，即制成分层的压电体37。
一个一个地制作各分层压电体37时，使用参照图5所述的制作分层压电体37的方法。实际上，通过下面所描述的程序同时制作多个分层压电体37。具体地说，有如图6所示那样，首先给出一个面积较大的未加工的片12，该片上有基本上为平行地形成的多组导电图样8和9；还给出一个面积较大的未加工的片13，该片上有基本上为平行地形成的多组导电图样9和10。然后，当把一定数目的未加工的片12和13互相交替地放置时，再沿叠层方向压粘它们，则制成一块处于半成品状态的母板，该母板的尺寸与基本上为平行设置的多个分层体块11相应。
这之后，当被制成的这块母板经过烘烤时，则有如图7所示那样制成比如母板15，该母板具有多个经分隔过程而被分开的分层压电体37，这些压电体37是依次平行地形成的(图7只示出母板15的主要部分)。继而，当通过磨光或者通过表面研磨将被制得的母板15的上表面及下表面整平，并沿着预定的间隔线Y和Z分隔母板15，所述的间隔线分开与各分层压电体37对应的每块面积，得到已经由分隔过程分开的每个分层压电体37。图7中的双向箭号X指示所述叠层方向。
当互相放置图6所示的未加工的片12和13并且在烘烤过程之后分隔所得到的叠层结构时，如图6所表示的那样，有时将分隔线Y和Z从其目标位置移开。于是，有时会在分层压电体37的内部形成电极部分(未示出)，这些电极部分包含与相邻的导电图样8和10相应的分隔端部8a和10a。不过，从实践的观点看，这种电极部分的形式并不引起任何麻烦。
这里，在按照本发明优选实施例的制作积层压电器件方法中，在分隔母板15之前，在各相应区域内形成一定深度W的内切槽16，它们成为各相应分层压电体的切口部分3。在形成这些内切槽16之后，利用比如切粒器或以金属线锯开，或者其它适宜的器具分隔母板15，以便得到各分层压电体37。于是，沿着相应分层压电体37的第一侧面37a的底缘形成各切口部分3。
由于为形成各内切槽16而实行的切割具有约为±10μm的良好的高度方向切割精度，所以以这样的精度在所述分层压电体37中形成切口部分3是非常好的。如果以这样良好的精度形成所述切口部分3，可使分层压电体37的较下的外层部分比有关举例中的薄大约200μm的值。因此，可以制得非常小的积层压电器件1。
这里虽然是在分隔母板15之前在成为分层压电体37的相应区域内形成内切槽16的，但也可采用其它程序。例如，可以实行有如图8(表示分隔母板15方法的改型)所示的那种程序。具体地说，按照这种改型，当分隔母板15时，在形成一定深度W的内切槽16之后，所述内切槽16确定所述切口部分3，在使用切割刀片23时成为分层压电体37的对应区域内，使所述切割刀片23略为水平地偏移，以便驱动母板15被完全切割。图8中的参考标号24表示切割带，这被用于支撑未被分隔的母板15和已分隔的分层压电体37。
这之后有如图9所示，在被分开的分层压电体37已经受到支撑之后，其中已使所述压电体37倾斜一定的角度，当通过蒸镀把适于形成外电极的材料粘结到分层压电体37的第一侧面37a上时，形成驱动侧外电极38和连接侧外电极39，这些外电极与各第一驱动内电极32和各连接内电极35电导通。具体地说，这时的分层压电体37内，所述切口部分3从蒸镀源21移开，同时第一侧面37a以倾斜的状态受到支撑，从而面对所述蒸镀源21。这里虽然蒸镀源21为点源形式，但该蒸镀源21的形式并不限于此，而使它可以具有面源形式。
当第一侧面37a处于倾斜状态时，由分层压电体37的第一侧面37a使得从蒸镀源21看不到所述切口部分3，以致不在切口部分3处形成各电极。在与各相应的第一侧面37a相对之每个第二侧面37b处形成公用侧外电极41之后，其中在第一侧面37a处形成各驱动侧外电极38和各连接侧外电极39，当为使驱动部分34的移动层极化，而把电压加于所述各驱动侧外电极38和各连接侧外电极39之间时，就完成本优选实施例的积层压电器件1。每个外电极38、39和41都并非必须通过蒸镀而被形成，以致可以通过溅射或者其它适宜的过程而形成它们。
制作积层压电器件1的方法并不限于根据图5-9所描述的方法，也可以采用以下根据图10-12所描述的另一种方法。图10说明按照本发明另一种优选实施例，在积层压电器件内形成各驱动侧外电极和连接侧外电极的另一种方法。图11说明在积层压电器件内形成各驱动侧外电极和连接侧外电极的又一种方法。图12是另一种制作分层压电体本身的分解透视图。
在上述制作积层压电器件1的方法中，制作母板15，在该母板上依次平行地形成拟被分开的多个分层压电体37，在对应区域内形成内切槽16，这些内切槽成为它们相应的分层压电体37的切口部分3，所述对应区域成为在母板15处形成的相应分层压电体37。继而，在倾斜状态下支撑已分开的各分层压电体之后，形成各驱动侧外电极38和连接侧外电极39。反过来，在第一种制作积层压电器件1的改型方法中，得到已经通过分隔母板15而被分开的多个分层压电体37之后——其中所述母板15是通过使一块母板经受烘烤过程而制得的，首先如图10所示那样沿叠层方向互相放置这些分层压电体37。
这之后，在使各相应分层压电体37的第一侧面37a面对蒸镀源21之后，支撑这些已经互相放置的分层压电体37。当把适于形成各外电极的材料蒸镀到相应分层压电体37的第一侧面37a上时，形成各驱动侧外电极38和连接侧外电极39，它们处于分别与各第一驱动内电极32和各连接侧内电极35电导通。继而，由于互相放置多个分层压电体37，所以当在各相应分层压电体37中形成一定深度之内切槽18时，这些内切槽18就成为沿着它们的对应分层压电体37的底端部分形成的相应切口部分3。这里的内切槽18是通过切粒过程或其它适宜的成槽过程形成的。
换句话说，在第一种制作积层压电器件1的改型方法中，在事先形成各驱动侧外电极38和连接侧外电极39之后，其中所述各外电极38和39覆盖住各分层压电体37的全部第一侧面37a，为了形成所述的切口部分3，去掉这些外电极38和39的一部分。继而，在与各相应的第一侧面37a对着的每个第二侧面37b处形成公用侧外电极41之后，其中所述第一侧面37a上形成有所述各驱动侧外电极38和连接侧外电极39，当为使各驱动部分34的压电层极化而把电压加于所述各驱动侧外电极38和连接侧外电极39之间时，就完成所述的积层压电器件1。
所述外电极38、39和41并非必须通过蒸镀而被形成，而可以通过溅射或丝网印刷形成它们。当采用第一种制作积层压电器件1的改型方法时，各驱动侧外电极38和连接侧外电极39拟被形成在各个包含切口部分3之分层压电体37的整个侧面37a上；可在多个重叠的分层压电体37上同时形成这些外电极38和39。
按照第二种制作积层压电器件1的改型方法，在制得已通过分隔母板15而被分开的各分层压电体37之后，其中所述母板15是通过使一块母板受到烘烤而制得的，首先沿着叠层方向互相放置所述各分层压电体37。然后，通过切割或其它适宜的过程，在互相放置的各相应分层压电体37中形成内切槽，它们成为各个相应的切口部分3。
此后，有如图11所示那样，在被互相放置的各分层压电体37以倾斜一定角度而受到支撑之后，当通过蒸镀把适于形成各外电极的材料粘结到各分层压电体37的第一侧面37a上时，形成各驱动侧外电极38和连接侧外电极39，它们处于分别与各第一驱动内电极32和各连接侧内电极35电导通。具体地说，在这时的各压电体37中，切口部分3从蒸镀源21移开，第一侧面37a以倾斜状态受到支撑，以便面对蒸镀源21。
继而，在与其相应之第一侧面37a对着的每个第二侧面37b处形成公用侧外电极41之后，其中所述第一侧面37a上形成各驱动侧外电极38和连接侧外电极39，当为使各驱动部分34的压电层极化而把电压加于各驱动侧外电极38和连接侧外电极39之间时，就完成积层压电器件1。并非必须以蒸镀方式形成外电极38、39和41，而可通过溅射或其它适宜的过程形成它们。
在参照图5描述的制作积层压电器件1的方法中，虽然以分开状态的方式形成第一和第二驱动内电极32和33以及各连接内电极35，但在制作压电致动器2时，并非必须以预先分开的状态形成各电极32、33和35。下面将描述一种形成所述各电极的改型方法。
按分开状态的方式在图5所示的未加工片5上形成导电图样8，以确定各第一驱动内电极32，并形成导电图样9，以确定各相应的连接内电极35。按分开状态的方式在图5所示的未加工片6上形成导电图样10，它成为各第二驱动内电极33，还形成导电图样9，它成为各相应的连接内电极35。然而，最初并非必须按分开状态的方式形成导电图样8和9以及导电图样9和10。例如，有如图12所示那样，可在未加工的片5上布置导电图样19，该图样的形状是通过整体地形成各第一驱动内电极32和连接内电极35而形成的；还可以在未加工的片6上布置导电图样20，该图样的形状是通过整体地形成各第二驱动内电极33和连接内电极35而形成的。
具体地说，在由多层压电体1制作压电致动器2时，沿所述叠层方向X从分层压电体37的驱动部分34的上表面到下表面形成多个狭缝47。与此同时，可将驱动部分34与连接部分36之间的部分分隔开。当把所述驱动部分34与连接部分36之间的部分分隔开时，使最初是整体形成的各连接内电极35与第一和第二驱动内电极32和33之间的部分被分隔开。相应地，电极32、33和35成为分开的电极，这与图5所示的那些是一样的。
如上所述，在所述积层压电器件中，各连接侧外电极和驱动侧外电极确定压电致动器的多个单元外电极，这些外电极的构造使得通过所述切口部分与分层压电体的底面可靠地分开一定的间隔，也就是说，分开与所述切口部分之深度相配的间隔。因此，不会使布置所述驱动侧外电极和连接侧外电极的各部分的高度增大或者减小，从而不会发生多层压电器件中各个外电极与驱动内电极之间的电导通故障，也不会发生压电致动器中各组外电极之间的短路。
当在积层压电器件之分层压电体的一个侧面中形成切口部分时，用于将积层压电器件固定到支撑基板的粘接剂带堆积在切口部分内部，从而给出所述粘接剂带不致渗出到各驱动侧外电极和连接侧外电极的表面上的优点。于是，要把柔性印刷电路焊接到压电致动器的各组外电极上，就变得很容易。另外，当在分层压电体的一个侧面中形成切口部分时，可使所述积层压电器件的下部外层部分较为薄些，从而提高机械加工性能，使所述积层压电器件不易受到损伤。
当采用本发明各优选实施例的任何一种制作积层压电器件的方法时，可以很容易形成积层压电器件之分层压电体的切口部分。另外，可以在多个分层压电体上同时形成拟在多个包含切口部分之分层压电体的全部侧面上形成的驱动侧外电极和连接侧外电极，从而能够提高生产率。
虽然上面已经描述了本发明的多个优选实施例，但应理解，对于那些熟悉本领域的人而言，显然可有多种变换和改型，而不致脱离本发明的范围和精髓。因此，本发明的范围就由下述各权利要求来单独确定。
权利要求
1.一种积层压电器件，它包括分层压电体，这种压电体包含驱动部分和连接部分，所述驱动部分中通过被置于其间的压电层被互相交替地叠置多个第一驱动内电极和第二驱动内电极，所述连接部分中通过被置于其间的压电层沿一叠层方向互相叠置多个连接内电极；至少一个驱动侧外电极和连接侧外电极分别处于与第一驱动内电极和各连接内电极电导通，它们基本上互相平行地排布在所述分层压电体的两个相对表面之一处；并且至少一个公用侧外电极处于与各第二驱动内电极和各连接内电极电导通，它被安置在所述分层的压电体的另一侧表面处；其中，由狭缝确定多个可分开驱动的致动单元，所述狭缝分开驱动部分的第一和第二驱动内电极，并且所述狭缝沿着叠层方向从驱动部分的上表面延伸至其下表面；在所述分层压电体的一个侧面内形成切口部分，驱动侧外电极和连接侧外电极基本上平行地布置在所述分层压电体内，使所述切口部分基本上与各驱动内电极和连接内电极平行；所述切口部分的深度使该切口部分能够从所述分层压电体的下表面延伸至所述狭缝底端上方的位置，但不能使该切口部分达到各驱动内电极。
2.如权利要求1所述的积层压电器件，其特征在于，所述驱动侧外电极和连接侧外电极被布置成覆盖住分层压电体的相对侧面之一的除所述切口部分之外的整个部分。
3.如权利要求1所述的积层压电器件，其特征在于，所述各第一驱动内电极的端部只从所述分层压电体的两个相对侧面之一露出。
4.如权利要求1所述的积层压电器件，其特征在于，所述各第二驱动内电极的端部只从所述分层压电体的两个相对侧面之一露出。
5.如权利要求1所述的积层压电器件，其特征在于，所述每个连接内电极的端部从所述分层压电体的两个相对侧面露出。
6.一种装置，它包括多个权利要求1所述的积层压电器件；支撑基板；粘接剂，将所述积层压电器件固定到所述基板上，其中，所述粘接剂至少部分地布置在所述切口部分内。
7.一种制作权利要求1所述积层压电器件的方法，该方法包括如下步骤提供母板，该板中依次平行地包含多个分层压电体，它们通过分隔过程而被分开，并且基本上互相平行地依次排布；在所述母板的相应区域内形成多个切槽，这些槽成为多个与分层压电体相应的切口部分，其中所述相应区域成为由所述母板形成的各分层压电体；通过分隔所述母板，分开各分层压电体；在以相对于蒸镀源或溅射源为倾斜的状态支撑被分隔的各分层压电体之后，通过蒸镀或溅射，形成所述驱动侧外电极和连接侧外电极。
8.一种制作权利要求1所述积层压电器件的方法，该方法包括如下步骤沿叠层方向互相放置多个分层压电体，这些压电体已经通过分隔所述母板而被分隔开，所述母板中包含基本上互相平行地依次排布的多个分层压电体；在每个分层压电体上形成所述驱动侧外电极和连接侧外电极；在已被互相放置的相应分层压电体中形成多个内切槽，这些内切槽成为与各分层压电体对应的切口部分。
9.一种制作权利要求1所述积层压电器件的方法，该方法包括如下步骤沿叠层方向互相放置多个分层压电体，这些压电体已经通过分隔所述母板而被分隔开，所述母板中包含基本上互相平行地依次排布的多个分层压电体；在已经被互相放置的相应各分层压电体中形成内切槽，这些内切槽成为各对应的分层压电体的切口部分；在以相对于蒸镀源或溅射源处于倾斜的状态支撑各分层压电体之后，通过蒸镀或溅射，形成所述驱动侧外电极和连接侧外电极。
10.一种压电致动器，它包括权利要求1的积层压电器件；多个可分开驱动的致动单元，它们是由狭缝被确定的，所述狭缝分隔所述驱动部分中的第一驱动内电极和各第二驱动内电极；其中，所述压电器件的驱动部分被所述狭缝分隔，所述狭缝沿着叠层方向从该驱动部分的上表面延伸至其下表面。
全文摘要
一种积层压电器件，包括分层压电体，这种压电体具有驱动侧外电极和连接侧外电极，它们布置在该分层压电体一个侧面处，其中提供由狭缝分隔所述分层压电体形成的多个致动器单元，所述狭缝从分层压电体的上表面延伸至其下表面。在分层压电体的一个侧面内形成切口部分，所述分层压电体内放置驱动侧外电极和连接侧外电极，使切口部分基本上与多个驱动内电极和连接内电极平行。所述切口部分的宽度使该切口部分能够从所述分层压电体的下表面到达狭缝底端上方的位置，但不能使它达到各驱动内电极。
文档编号H05K3/34GK1396668SQ0212517
公开日2003年2月12日 申请日期2002年6月28日 优先权日2001年7月9日
发明者中谷宏 申请人:株式会社村田制作所