JPH0212882A - 積層型変位素子 - Google Patents
積層型変位素子Info
- Publication number
- JPH0212882A JPH0212882A JP63162996A JP16299688A JPH0212882A JP H0212882 A JPH0212882 A JP H0212882A JP 63162996 A JP63162996 A JP 63162996A JP 16299688 A JP16299688 A JP 16299688A JP H0212882 A JPH0212882 A JP H0212882A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- layer
- internal electrodes
- displacement element
- external electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、産業川口ボットの７クチユエータ。
超音波モータ等に使用する電気機械変換素子に関するも
のであり、特に電気機械＊ｌＡ材料からなる薄板を、電
極を介して複数枚積層することにより。
のであり、特に電気機械＊ｌＡ材料からなる薄板を、電
極を介して複数枚積層することにより。
変位量を増大させた積層型変位素子の改良に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
従来、ｘ−ｙステージの位置決め機構や制動ブレーキ等
に用いられている変位用素子に使用する積層型圧電素子
は、所定の形状に加工した圧電セラミック材料からなる
薄板に電極を設けて分極した後、直接若しくる↓薄い金
属を介して有機系の接着剤で接合する方法が採用されて
いる。しかし上記のように接着剤を使用して積層したも
のは、使用条件により、圧電素子の振動による変位を接
着剤層が吸収したり、高温の環境若しくは長期間の使用
により接着剤が劣化する等の欠点がある。
に用いられている変位用素子に使用する積層型圧電素子
は、所定の形状に加工した圧電セラミック材料からなる
薄板に電極を設けて分極した後、直接若しくる↓薄い金
属を介して有機系の接着剤で接合する方法が採用されて
いる。しかし上記のように接着剤を使用して積層したも
のは、使用条件により、圧電素子の振動による変位を接
着剤層が吸収したり、高温の環境若しくは長期間の使用
により接着剤が劣化する等の欠点がある。
このため、？ｌ近では積層チップコンデンサ構造方式の
積層型圧電素子が実用化されている。すなわち２例えば
特公昭５９−３２０４０号公ｆ［１に記載のように、原
料粉末にバインダーを添加、混練したペースト状の圧電
セラミック材料を、所定の厚さの薄板に形成し、この薄
板の一方の而若しくは両面に銀−パラジウム等の導電材
料を塗布して内部電極を形成する。上記薄板を所定枚数
積層して圧着し、更に所定の形状に加工した後、焼成す
ることによってセラミック化し、１１１体の両側面に外
部電極を形成したものである。上記構成の積層型圧電素
子は、圧電セラミック材料からなる薄板と内部電極の接
合部の密着性に優れると共に、熱的特性も安定であるた
め高温環境においても充分に使用可能であり、また長期
間に亘って劣化が極めて少ない等の利点がある。
積層型圧電素子が実用化されている。すなわち２例えば
特公昭５９−３２０４０号公ｆ［１に記載のように、原
料粉末にバインダーを添加、混練したペースト状の圧電
セラミック材料を、所定の厚さの薄板に形成し、この薄
板の一方の而若しくは両面に銀−パラジウム等の導電材
料を塗布して内部電極を形成する。上記薄板を所定枚数
積層して圧着し、更に所定の形状に加工した後、焼成す
ることによってセラミック化し、１１１体の両側面に外
部電極を形成したものである。上記構成の積層型圧電素
子は、圧電セラミック材料からなる薄板と内部電極の接
合部の密着性に優れると共に、熱的特性も安定であるた
め高温環境においても充分に使用可能であり、また長期
間に亘って劣化が極めて少ない等の利点がある。
上記構成の積層型圧電素子においては、１１極間に直流
高電圧を印加して変位を得るという使用形態の場合には
、電極材料として根糸の材料を使用すると、高湿度雰囲
気において所謂マイグレーションを生じ、逐には絶縁破
壊に至るという問題点がある。すなわち１ｒｔ、極を構
成するＡｇは高湿度雰囲気においてイオン化（Ａｇ＋）
し、印加電圧によって負電極に吸引され、負電極側に堆
積する。
高電圧を印加して変位を得るという使用形態の場合には
、電極材料として根糸の材料を使用すると、高湿度雰囲
気において所謂マイグレーションを生じ、逐には絶縁破
壊に至るという問題点がある。すなわち１ｒｔ、極を構
成するＡｇは高湿度雰囲気においてイオン化（Ａｇ＋）
し、印加電圧によって負電極に吸引され、負電極側に堆
積する。
このような堆積物は時間の経過と共に杉葉状に成長して
、′１！極間の絶縁抵抗を低下させ、逐には短絡するの
である。このようなマイグレーションの発生は特に外気
に曝されている外部電極において著しい。上記のような
マイグレーションを防止する手段として、非銀系の材料
によって電１蛋を形成することも考えられるが、この場
合にはコストの高騰を招来する結果となるため好ましく
ない。また外部″Ｎ、＋ｆｆｉを密着強度が大である銀
ペースト焼付けによって形成した後、電解ニッケルメッ
キ等を施して外気と遮断する提案がされている（例えば
特開昭６２−６２５７１号公報参照）、シかしながら電
解ニッケルメッキ法によって形成した被ＩＷにはピンホ
ールが多いため、外部の湿気の侵入を許容し。
、′１！極間の絶縁抵抗を低下させ、逐には短絡するの
である。このようなマイグレーションの発生は特に外気
に曝されている外部電極において著しい。上記のような
マイグレーションを防止する手段として、非銀系の材料
によって電１蛋を形成することも考えられるが、この場
合にはコストの高騰を招来する結果となるため好ましく
ない。また外部″Ｎ、＋ｆｆｉを密着強度が大である銀
ペースト焼付けによって形成した後、電解ニッケルメッ
キ等を施して外気と遮断する提案がされている（例えば
特開昭６２−６２５７１号公報参照）、シかしながら電
解ニッケルメッキ法によって形成した被ＩＷにはピンホ
ールが多いため、外部の湿気の侵入を許容し。
外部電極を形成する銀のマイグレーションを生ずるとい
う問題点がある。更に１Ｒｆｆｉ極を使用−Ｕず。
う問題点がある。更に１Ｒｆｆｉ極を使用−Ｕず。
ニッケルメンキによって積層体の側面に外部電極を直接
的に形成する手段も１２案されている（例えば特公昭６
３−．１３２７号公報参照）。しかしながら積Ｊ（１型
圧電素子に適用した場合には密着強度が低く。
的に形成する手段も１２案されている（例えば特公昭６
３−．１３２７号公報参照）。しかしながら積Ｊ（１型
圧電素子に適用した場合には密着強度が低く。
信頼性の点で不満足であるという問題点がある。
本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、密着
強度の大なる外部電極を有すると共に。
強度の大なる外部電極を有すると共に。
マイグレーションを完全に防止し得る積層型変位素子を
提供することを目的とする。
提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために５本発明においては、電気
機械変換材料からなる薄板を、導電性金属材料からなる
内部電極を介して複数枚交互に積層し、その側面に前記
内部電極と交互に一層おきに接続すべき一対の外部電極
を設けた積層型変位素子において５内部電極を非銀系材
料によって形成すると共に、外部電極をＰｄ若しくはＰ
ｔの少なくとも一方とガラスフリットとからなる層とＮ
若しくはＣｕの少なくとも一方からなる層とを積層して
形成する。という技術的手段を採用した。
機械変換材料からなる薄板を、導電性金属材料からなる
内部電極を介して複数枚交互に積層し、その側面に前記
内部電極と交互に一層おきに接続すべき一対の外部電極
を設けた積層型変位素子において５内部電極を非銀系材
料によって形成すると共に、外部電極をＰｄ若しくはＰ
ｔの少なくとも一方とガラスフリットとからなる層とＮ
若しくはＣｕの少なくとも一方からなる層とを積層して
形成する。という技術的手段を採用した。
本発明における電気機械変換材料としては圧電材料若し
くは電歪材料を使用するのが好ましい。
くは電歪材料を使用するのが好ましい。
上記の構成により、ガラスフリットと電気機械変換材料
との間に化学的結合状態を創出することができ、密着強
度を増大させ得るという作用が１す１１、Ｎｉできる。
との間に化学的結合状態を創出することができ、密着強
度を増大させ得るという作用が１す１１、Ｎｉできる。
なお外部電極としての導電機能は、ガラスフリット中の
Ｐｄおよび／またはＰＬとＮｉ若しくはＣｕのメツキ層
によって羅保することができる。
Ｐｄおよび／またはＰＬとＮｉ若しくはＣｕのメツキ層
によって羅保することができる。
図は本発明の実施例を模式的に示す要部斜視説明図であ
る。同図においてｌは）１１１板であり、圧電セラミッ
ク材料によりＩ １２７１０ｍＩＩＩ、 ｌ’ｉ［さ１
００ ｐ ｍの正方形状に形成する。２は内部電極であ
り、パラジウムによって薄板ｌの間に介装させて形成す
る。まずＰｂ （Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ，粉末に、有機バイン
ダーとしてＰＶＢ、可塑剤としてＢｒ’ＢＣ。
る。同図においてｌは）１１１板であり、圧電セラミッ
ク材料によりＩ １２７１０ｍＩＩＩ、 ｌ’ｉ［さ１
００ ｐ ｍの正方形状に形成する。２は内部電極であ
り、パラジウムによって薄板ｌの間に介装させて形成す
る。まずＰｂ （Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ，粉末に、有機バイン
ダーとしてＰＶＢ、可塑剤としてＢｒ’ＢＣ。
有機溶剤としてトリクレンを夫々添加して充分に混合し
た後５ ドクターブレード法によって厚さ１００μｍの
シート状に加工する。次にこのシート状素材の表面に前
記内部電極２を形成するパラジウｌ、ペーストをスクリ
ーン印刷する。この場合。
た後５ ドクターブレード法によって厚さ１００μｍの
シート状に加工する。次にこのシート状素材の表面に前
記内部電極２を形成するパラジウｌ、ペーストをスクリ
ーン印刷する。この場合。
シート状素材の一方の縁辺に非印刷部を設け°ζ形成す
ると５図に示す所謂交互電極を構成するのに有効である
。上記のようにして形成したシート状素材を１例えば１
００枚積積層て圧着した後、所定の寸法形状に切断して
積層体とする。次にこの積層体を１１５０〜１２５０℃
において１〜５時間焼成することにより、１辺１０ｍｍ
角の焼結積層体とする。
ると５図に示す所謂交互電極を構成するのに有効である
。上記のようにして形成したシート状素材を１例えば１
００枚積積層て圧着した後、所定の寸法形状に切断して
積層体とする。次にこの積層体を１１５０〜１２５０℃
において１〜５時間焼成することにより、１辺１０ｍｍ
角の焼結積層体とする。
図において３は外部電極であり、前記内部電極２の一方
の端縁部を一層おきに接続して一対に形成する。すなわ
ちＰ ｄ若しくはＰＬの少なくとも一方１重世％と、融
点が５８０℃である鉛系のガラスフリット２重量％とを
含有するセルロース系ペーストをスクリーン印刷によっ
て前記積層体の内部電極２が一層おきに現れている側面
に印刷した後。
の端縁部を一層おきに接続して一対に形成する。すなわ
ちＰ ｄ若しくはＰＬの少なくとも一方１重世％と、融
点が５８０℃である鉛系のガラスフリット２重量％とを
含有するセルロース系ペーストをスクリーン印刷によっ
て前記積層体の内部電極２が一層おきに現れている側面
に印刷した後。
８０〜１００℃で１０分間乾燥し、電気炉内に装入して
６００℃、２０分間の焼付処理を行う、この焼付処理に
よって薄板ｌを形成するＰｂ（Ｚｒ。
６００℃、２０分間の焼付処理を行う、この焼付処理に
よって薄板ｌを形成するＰｂ（Ｚｒ。
Ｔ’ｉ）Ｏ，とガラスフリッＩ・との反応層を生成する
と共に、ガラスフリット中にＩ’ｄおよび／またはＰｔ
が均一に析出した層を生成することができる。上記焼付
処理後、８０℃の無電解ニッゲルメソキ液若しくは無電
解銅メツ；１−液に１０分間浸漬してニッケル膜若しく
は銅１１りを生成させれば２図に示す一対の外部電極３
，３を形成することができる。４はリード線であり、上
記のようにし°ζ形成した外部電極３にはんだ５を介し
て電気的に接続する。なお比較のために外部電極３を、
従来型式の銀ペースト塗布焼付後ニッケルメッキして形
成したものを製作し、特性の比較を行った。この結果、
従来のものにおいては外部電極３の密着強度は３８ ｋ
ｇ／ ｃＪに留まったのに対し１本実施例のものはＮｉ
、Ｃｕ何れの場合も５０ Ｊ ／ ａｄ以上を示すこと
を確認した。また４０℃、９０％相対湿度の雰囲気にお
いて、直流電圧１５０ Ｖを印加し１０００時間経過後
の状態を調査したところ、従来のものにおいてはマイグ
レーシラン発生により、２０個中１８個が絶縁破壊した
のに対し、本実施例のものには絶縁破壊が皆無であるこ
とを確認した。
と共に、ガラスフリット中にＩ’ｄおよび／またはＰｔ
が均一に析出した層を生成することができる。上記焼付
処理後、８０℃の無電解ニッゲルメソキ液若しくは無電
解銅メツ；１−液に１０分間浸漬してニッケル膜若しく
は銅１１りを生成させれば２図に示す一対の外部電極３
，３を形成することができる。４はリード線であり、上
記のようにし°ζ形成した外部電極３にはんだ５を介し
て電気的に接続する。なお比較のために外部電極３を、
従来型式の銀ペースト塗布焼付後ニッケルメッキして形
成したものを製作し、特性の比較を行った。この結果、
従来のものにおいては外部電極３の密着強度は３８ ｋ
ｇ／ ｃＪに留まったのに対し１本実施例のものはＮｉ
、Ｃｕ何れの場合も５０ Ｊ ／ ａｄ以上を示すこと
を確認した。また４０℃、９０％相対湿度の雰囲気にお
いて、直流電圧１５０ Ｖを印加し１０００時間経過後
の状態を調査したところ、従来のものにおいてはマイグ
レーシラン発生により、２０個中１８個が絶縁破壊した
のに対し、本実施例のものには絶縁破壊が皆無であるこ
とを確認した。
本実施例においては、ｈｖ仮の平面輪郭形状が正方形で
ある例について記述したが、正方形以外に円形、他の四
辺形その他の幾何学的形状であっても作用は同一である
。また内部電極の形式については３本実施例におりる交
互電極の他に、所謂全面電極としてもよいことは当然で
ある。次に薄板を形成する電気機械変換材料としては１
本実施例を示すジルコン酸チタン酸鉛のような圧電セラ
ミック材料のみでなく、他の圧電材料は勿論のこと。
ある例について記述したが、正方形以外に円形、他の四
辺形その他の幾何学的形状であっても作用は同一である
。また内部電極の形式については３本実施例におりる交
互電極の他に、所謂全面電極としてもよいことは当然で
ある。次に薄板を形成する電気機械変換材料としては１
本実施例を示すジルコン酸チタン酸鉛のような圧電セラ
ミック材料のみでなく、他の圧電材料は勿論のこと。
キュリー温度が室温より低いため１分極の必要がなく、
かつ変位量が大であると共にヒス・テリシスが少ない等
の特徴を有する電歪材料を使用した積層型変位素子につ
いても、前記と全く同様な作用を！ＩＪＩ侍できる。こ
のような電歪材料としては１例えば。
かつ変位量が大であると共にヒス・テリシスが少ない等
の特徴を有する電歪材料を使用した積層型変位素子につ
いても、前記と全く同様な作用を！ＩＪＩ侍できる。こ
のような電歪材料としては１例えば。
（Ｐ ｂｏ、ｑＩｂ Ｌａｏ、ａｕａ ） （Ｚｒｏ
、＆、 Ｔｉ６，２５）ｏ、 ｑｑｑ Ｏ１・ （Ｐｂｏ、、ａｓ Ｓｒｏ、＋ｓ） （Ｚｒｏ、ｓ
＋ Ｔｌｏ、ｓａＺ ｎｏ、ｏ＋ｚｓ Ｎ ！ ｏ
、ｏｓり５ Ｎｂｏ、＋ｅ）Ｏｘ 。
、＆、 Ｔｉ６，２５）ｏ、 ｑｑｑ Ｏ１・ （Ｐｂｏ、、ａｓ Ｓｒｏ、＋ｓ） （Ｚｒｏ、ｓ
＋ Ｔｌｏ、ｓａＺ ｎｏ、ｏ＋ｚｓ Ｎ ！ ｏ
、ｏｓり５ Ｎｂｏ、＋ｅ）Ｏｘ 。
（Ｐ ｌｌａ、ｅｓ Ｓ ｒｏ、＋ｓ） （Ｚ ｒ
６，５ａ Ｔ ｉｏ、ａ。
６，５ａ Ｔ ｉｏ、ａ。
Ｚ ｎ６．６ｓ Ｎ ｉ ａ、ｏｓ Ｎ ｂｏ、＋
ｏ） Ｏｉ ＋等を使用することができる。また内部電
極を形成する材料としては、パラジウムの他にｌ） ｔ
その他の高融点金属を含む非銀系材料を使用することが
できる。
ｏ） Ｏｉ ＋等を使用することができる。また内部電
極を形成する材料としては、パラジウムの他にｌ） ｔ
その他の高融点金属を含む非銀系材料を使用することが
できる。
本発明は１以上記述のような構成および作用であるから
、積層型変位素子のマイグレーシヨンを完全に防止する
ことができると共に、外部電極の積層体に対する密着強
度を、ガラスフリフトによる化学的結合作用により大幅
に向上させることができ、積層型変位素子の信鎖性をｊ
ｌり躍的に増大させ得るという効果がある。
、積層型変位素子のマイグレーシヨンを完全に防止する
ことができると共に、外部電極の積層体に対する密着強
度を、ガラスフリフトによる化学的結合作用により大幅
に向上させることができ、積層型変位素子の信鎖性をｊ
ｌり躍的に増大させ得るという効果がある。
図は本発明の実施例を模式的に示す要部斜視説明図であ
る。 ｌ：薄板、２：内部電極、３：外部電極。
る。 ｌ：薄板、２：内部電極、３：外部電極。
Claims (3)
- （１）電気機械変換材料からなる薄板を，導電性金属材
料からなる内部電極を介して複数枚交互に積層し，その
側面に前記内部電極と交互に一層おきに接続すべき一対
の外部電極を設けた積層型変位素子において，内部電極
を非銀系材料によって形成すると共に，外部電極をＰｄ
若しくはＰｔの少なくとも一方とガラスフリットとから
なる層とＮｉ若しくはＣｕの少なくとも一方からなる層
とを積層して形成したことを特徴とする積層型変位素子
。 - （２）電気機械変換材料が圧電材料である請求項（１）
記載の積層型変位素子。 - （３）電気機械変換材料が電歪材料である請求項（１）
記載の積層型変位素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162996A JPH0212882A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 積層型変位素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162996A JPH0212882A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 積層型変位素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0212882A true JPH0212882A (ja) | 1990-01-17 |
Family
ID=15765218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162996A Pending JPH0212882A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 積層型変位素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0212882A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011109119A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-06-02 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP63162996A patent/JPH0212882A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011109119A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-06-02 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
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