JPH02203578A - 積層型変位素子の製造方法 - Google Patents
積層型変位素子の製造方法Info
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- JPH02203578A JPH02203578A JP1023324A JP2332489A JPH02203578A JP H02203578 A JPH02203578 A JP H02203578A JP 1023324 A JP1023324 A JP 1023324A JP 2332489 A JP2332489 A JP 2332489A JP H02203578 A JPH02203578 A JP H02203578A
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- JP
- Japan
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- laminated
- laminate
- manufacturing
- electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
Landscapes
- 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、産業用ロボットのアクチュエータ。
超音波モータ等に使用する電気機械変換素子の製造方法
に関するものであり、特に電気機械変換材料からなる薄
板を、内部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製造方法の改良に関
するものである。
に関するものであり、特に電気機械変換材料からなる薄
板を、内部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製造方法の改良に関
するものである。
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変位素子
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、直接若しくは薄い金
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変位素子
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、直接若しくは薄い金
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、最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1例えば特
公昭59−32040号公報に記載のように、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
方に面若しくは両面に銀−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。
層型圧電素子が実用化されている。すなわち1例えば特
公昭59−32040号公報に記載のように、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
方に面若しくは両面に銀−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、積層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。
ラミック化し、積層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。
第3図は上記積層型圧電素子の構成の例であり。
所謂交互i極型と称されるものである。即ち圧電セラミ
ック材料からなる薄板1.1の間に、正負の内部電極2
a、2bを交互に挟着して積層し。
ック材料からなる薄板1.1の間に、正負の内部電極2
a、2bを交互に挟着して積層し。
内部電極2a、’lbを各々外部電極3a、3bに接続
して積層型圧電素子を構成するものである。
して積層型圧電素子を構成するものである。
この場合内部電極2a、2bの重合する部分が変位部a
を形成するのであるが1周辺部においては内部電極2a
、 2bが重合したいため、非変位部すとなる。この
ため外部電極3a、3bに電圧を印加しても、変位部a
のみにおいて電界強度が大であり、非変位部すの電界強
度が小であるため素子全体の変形を阻害し、圧電セラミ
ック材料固有の変位を得ることができないという問題点
がある。また上記変位部aと非変位部すとの境界部には
大きな歪が発生して応力が集中するため、”iii+1
i1若しくは素子全体が割れるという問題点も併有して
いる。
を形成するのであるが1周辺部においては内部電極2a
、 2bが重合したいため、非変位部すとなる。この
ため外部電極3a、3bに電圧を印加しても、変位部a
のみにおいて電界強度が大であり、非変位部すの電界強
度が小であるため素子全体の変形を阻害し、圧電セラミ
ック材料固有の変位を得ることができないという問題点
がある。また上記変位部aと非変位部すとの境界部には
大きな歪が発生して応力が集中するため、”iii+1
i1若しくは素子全体が割れるという問題点も併有して
いる。
次に前記第3図に示すものにおける非変位部すの存在に
よる圧電変位効率の低下を解決するものとして、第4図
に示す構造の所謂全面電極型が提案されている(特開昭
58−196068号公報等)、第4図においては同一
部分は前記第3図と同一の参照符号で示している。第4
図において、内部電極2a、2bは薄板1の表面全域に
及ぶように形成して、所要枚数を前記同様に積層する0
次に上記のようにして形成した積層体5の−の側面にお
いて、内部電極2a、2bの端縁に一層おきに(例えば
内部電極2bのみに)絶縁材料からなる被覆4を設ける
と共に、被覆4の上から導電性材料からなる外部電極3
a(図示せず)を被着させる。
よる圧電変位効率の低下を解決するものとして、第4図
に示す構造の所謂全面電極型が提案されている(特開昭
58−196068号公報等)、第4図においては同一
部分は前記第3図と同一の参照符号で示している。第4
図において、内部電極2a、2bは薄板1の表面全域に
及ぶように形成して、所要枚数を前記同様に積層する0
次に上記のようにして形成した積層体5の−の側面にお
いて、内部電極2a、2bの端縁に一層おきに(例えば
内部電極2bのみに)絶縁材料からなる被覆4を設ける
と共に、被覆4の上から導電性材料からなる外部電極3
a(図示せず)を被着させる。
一方積層体5の他の側面においては、上記被覆4を設け
なかった内部電極(例えば2a)の端縁に前記と同様に
被覆4を設け、その上から外部電極(図示せず)を被着
させるのである。
なかった内部電極(例えば2a)の端縁に前記と同様に
被覆4を設け、その上から外部電極(図示せず)を被着
させるのである。
更に上記全面電極型のものにおける外部電極の形成手段
として第5図(al (bl (C1に示すものが提案
されている(例えば特開昭61−102078号、同6
1−174681号公報参照)、第5図において外部電
極を形成するには、まず第5図(a)に示すように積層
体5の側面に絶縁材料からなる被覆4を塗布焼付した後
、第5図〜)に示すように自動カッティングマシン等に
より9例えば内部電極2aに沿って、かつ内部電極2a
が露出するように複数個の溝6を設ける。次に第5図(
C)に示すように外部電極3aを塗布焼付するのである
。なお内部電極2bも同様にして外部電極3b(図示せ
ず)と接続する。
として第5図(al (bl (C1に示すものが提案
されている(例えば特開昭61−102078号、同6
1−174681号公報参照)、第5図において外部電
極を形成するには、まず第5図(a)に示すように積層
体5の側面に絶縁材料からなる被覆4を塗布焼付した後
、第5図〜)に示すように自動カッティングマシン等に
より9例えば内部電極2aに沿って、かつ内部電極2a
が露出するように複数個の溝6を設ける。次に第5図(
C)に示すように外部電極3aを塗布焼付するのである
。なお内部電極2bも同様にして外部電極3b(図示せ
ず)と接続する。
しかしたがら上記第4図に示す構成のものにおいては、
内部電極2a、2bの端縁の全幅に亘って絶縁材料から
なる被覆4を設ける必要があるため、煩雑な作業を要す
る。また上記被覆4と内部電極2a、2bとは中心が一
致したければならないが1例えば薄板1および/または
内部電極2a。
内部電極2a、2bの端縁の全幅に亘って絶縁材料から
なる被覆4を設ける必要があるため、煩雑な作業を要す
る。また上記被覆4と内部電極2a、2bとは中心が一
致したければならないが1例えば薄板1および/または
内部電極2a。
2bの厚さの誤差累積等によって所望の位置に被覆4を
形成することができず、絶縁破壊を生ずるという問題点
がある。また薄板1の厚さがより薄くなり、100μm
以下となった場合には、内部電極2a、2bの一層おき
に形成すべき被覆4の周縁部若しくは裾部が不本意に拡
大して隣接する内部電極2a若しくは2bの端縁をも被
覆することとなり、外部電極3a、3bとの導通がとれ
なくなる等の問題点も併有している。
形成することができず、絶縁破壊を生ずるという問題点
がある。また薄板1の厚さがより薄くなり、100μm
以下となった場合には、内部電極2a、2bの一層おき
に形成すべき被覆4の周縁部若しくは裾部が不本意に拡
大して隣接する内部電極2a若しくは2bの端縁をも被
覆することとなり、外部電極3a、3bとの導通がとれ
なくなる等の問題点も併有している。
−力筒5図(a)[有])(C)に示す構成のものにお
いても。
いても。
溝6の形成に際しては、それらの位置決めが困難である
ことは前記第4図に示すものと同様である。
ことは前記第4図に示すものと同様である。
また内部電極2a、2bは薄板1と共に積層圧着される
ため端縁部が湾曲しているため、内部電極2a、2bの
存在したい個所に溝6を形成することがあり、′gL圧
印圧印定時ける絶縁破壊の原因となる等の問題点がある
。
ため端縁部が湾曲しているため、内部電極2a、2bの
存在したい個所に溝6を形成することがあり、′gL圧
印圧印定時ける絶縁破壊の原因となる等の問題点がある
。
本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、圧
電変換効率が高く、かつ信頼性の高い積層型変位素子の
製造方法を提供することを目的とするものである。
電変換効率が高く、かつ信頼性の高い積層型変位素子の
製造方法を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために1本発明においては。
時開−の平面輪郭および接触面積に形成した電気機械変
換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極とを各
々複数個交互に81層して積層体を形成し、この積層体
の側面に前記内部電極端縁を被覆するように絶縁材料か
らなる外部電極取付部を設けると共に、この外部電極取
付部に前記内部電極の端縁に沿いかつ一層おきに内部電
極が露出するように溝底が長手方向にθなる微小角度を
有する複数個の溝を各々1対加工し、各々の外部電極取
付部に導電材料を前記内部電極と接触するように塗布し
て1対の外部電極を形成する。という技術的手段を採用
した。
換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極とを各
々複数個交互に81層して積層体を形成し、この積層体
の側面に前記内部電極端縁を被覆するように絶縁材料か
らなる外部電極取付部を設けると共に、この外部電極取
付部に前記内部電極の端縁に沿いかつ一層おきに内部電
極が露出するように溝底が長手方向にθなる微小角度を
有する複数個の溝を各々1対加工し、各々の外部電極取
付部に導電材料を前記内部電極と接触するように塗布し
て1対の外部電極を形成する。という技術的手段を採用
した。
本発明において、外部電極を積層体の同−側面若しくは
異なる側面に形成することができる。
異なる側面に形成することができる。
なお外部電極を積層体の側面縁端部近傍に形成すると好
ましい。
ましい。
[作用〕
上記の構成により、内部電極と外部電極との接続を容易
かつ確実に行うことができ、絶縁破壊を生ずることのな
い高信鯨性の積層型変位素子を得ることができるのであ
る。
かつ確実に行うことができ、絶縁破壊を生ずることのな
い高信鯨性の積層型変位素子を得ることができるのであ
る。
第1図は本発明の実施例における外部電極形成手段を示
す説明図であり、同一部分は前記第3図ないし第5図と
同一の参照符号で示す、まず第1図において複数個の薄
板1および内部電極2a。
す説明図であり、同一部分は前記第3図ないし第5図と
同一の参照符号で示す、まず第1図において複数個の薄
板1および内部電極2a。
2b(図示せず)からなる積層体5を形成するには1例
えばPb (Zr、Ti)Os粉末に、有機バインダー
としてPVB、可塑剤としてBPBG有機溶剤としてト
リクレンを夫々添加して混合し。
えばPb (Zr、Ti)Os粉末に、有機バインダー
としてPVB、可塑剤としてBPBG有機溶剤としてト
リクレンを夫々添加して混合し。
この混合材料をドクターブレード法により厚さ200μ
mのシート状に形成する0次にこのシート状材料の表面
全域に内部電極を構成する銀−パラジウムペーストをス
クリーン印刷する。このようにして形成した薄板1を例
えば50枚積層して圧着した後、所定の寸法形状に切断
して積層体とした0次にこの積層体を1050〜120
0℃で1〜5時間焼成して10鰭角の積層体5を得た。
mのシート状に形成する0次にこのシート状材料の表面
全域に内部電極を構成する銀−パラジウムペーストをス
クリーン印刷する。このようにして形成した薄板1を例
えば50枚積層して圧着した後、所定の寸法形状に切断
して積層体とした0次にこの積層体を1050〜120
0℃で1〜5時間焼成して10鰭角の積層体5を得た。
この積層体5の側面に、内部電極2a、2bの端縁を被
覆するように絶縁材料からなる外部電極取付部7を設け
る。なおこの外部電極取付部7は実質的には前記第5図
に示す被覆4と同様の機能を具有する0次に第1図に示
すように積層体5を、外部電極取付部7を上方に向けた
状態で例えばテーブル8上にスペーサ9を介して保持し
2例えば自動力ッテインデマシン等により溝加工を行う
。この場合積層体5の傾角θは略1°とする。このよう
にして溝加工を行うと、外部電極取付部7に加工される
導く図示せず)は5MM3Cよって示すように溝底が長
手方向にθなる微小角度を有する。
覆するように絶縁材料からなる外部電極取付部7を設け
る。なおこの外部電極取付部7は実質的には前記第5図
に示す被覆4と同様の機能を具有する0次に第1図に示
すように積層体5を、外部電極取付部7を上方に向けた
状態で例えばテーブル8上にスペーサ9を介して保持し
2例えば自動力ッテインデマシン等により溝加工を行う
。この場合積層体5の傾角θは略1°とする。このよう
にして溝加工を行うと、外部電極取付部7に加工される
導く図示せず)は5MM3Cよって示すように溝底が長
手方向にθなる微小角度を有する。
第2図+8+は本発明の実施例における積層体を示す要
部拡大平面図である。第2図(alにおいて複数個の溝
6は溝底が前記第1図に示すθなる微小角度を有し、こ
の溝6の一部が内部電極2a内に食い込むことにより内
部電極2aが露出した状態となる0次に鎖線すによって
示すように導電材料を塗布すれば外部電極を形成するこ
とができる。
部拡大平面図である。第2図(alにおいて複数個の溝
6は溝底が前記第1図に示すθなる微小角度を有し、こ
の溝6の一部が内部電極2a内に食い込むことにより内
部電極2aが露出した状態となる0次に鎖線すによって
示すように導電材料を塗布すれば外部電極を形成するこ
とができる。
第2図山)は本発明の実施例を示す要部断面拡大図であ
り、1層おきに薄板1.1間に存在する内部型i2aと
外部電極3aとが電気的に接続した状態を示している。
り、1層おきに薄板1.1間に存在する内部型i2aと
外部電極3aとが電気的に接続した状態を示している。
上記の説明においては内部電極2aについて記述したが
、他の内部電極2bについても同様に外部電極3bを形
成して1対とする。
、他の内部電極2bについても同様に外部電極3bを形
成して1対とする。
上記の構成により外部電極3a、3bは各々前記内部電
極2a、2bと電気的に接続されるから外部電橋3a、
3b間に電圧を印加すれば、積層型変位素子として積層
体5を駆動することができるのである。
極2a、2bと電気的に接続されるから外部電橋3a、
3b間に電圧を印加すれば、積層型変位素子として積層
体5を駆動することができるのである。
本実施例においては1対の外部電極を積層体の同一側面
に形成した例を示したが、各々異なる側面に形成しても
作用は同一である。なお外部電極を積層体の側面絶縁部
に形成すると、積層体に設ける溝長を短くすることがで
きるので好ましい。
に形成した例を示したが、各々異なる側面に形成しても
作用は同一である。なお外部電極を積層体の側面絶縁部
に形成すると、積層体に設ける溝長を短くすることがで
きるので好ましい。
更に内部電極および外部電極の形成手段としては。
スクリーン印刷法、塗布、メツキ、蒸着等の手段を使用
することができる。また更に前記の実施例においては8
電気機械変換材料が圧電材料である場合について記述し
たが、キュリー温度が室温より低いため9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
い等の特徴を存する電歪材料についても、前記と全く同
様な作用を期待できる。このような電歪材料としては9
例えば。
することができる。また更に前記の実施例においては8
電気機械変換材料が圧電材料である場合について記述し
たが、キュリー温度が室温より低いため9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
い等の特徴を存する電歪材料についても、前記と全く同
様な作用を期待できる。このような電歪材料としては9
例えば。
(Pb6. e+4 Lag、 014) (Zro、
hs Tio、5s)o、qtw O3+(Pbo、a
s Sro、+s) (Zra、s+ Tio、sa
’lno、o+tsNio、us)、 Nbe
、to)03 ・(Pbo、ss Sro、+s)
(Zro、so Tio、so Zno、osNl
o、as Nbo、to) 03 等を使用することができる。
hs Tio、5s)o、qtw O3+(Pbo、a
s Sro、+s) (Zra、s+ Tio、sa
’lno、o+tsNio、us)、 Nbe
、to)03 ・(Pbo、ss Sro、+s)
(Zro、so Tio、so Zno、osNl
o、as Nbo、to) 03 等を使用することができる。
本発明は以上記述のような構成および作用であるから9
下記の効果を期待できる。
下記の効果を期待できる。
(1)内部電極に若干の曲がりがあっても、外部電極を
正確に接続させることができる。
正確に接続させることができる。
(2)外部電極取付部に設けるべき溝の位置決めが容易
であると共に、溝の長さが短いため、加工工数および加
工時間を大幅に短縮し得る。
であると共に、溝の長さが短いため、加工工数および加
工時間を大幅に短縮し得る。
(3) 上記(2)と関連して溝の長さが短いため、
積層体の機械的強度を向上させ得る。
積層体の機械的強度を向上させ得る。
(4)積層体を形成する薄板部分に非所望な溝を形成す
ることがないため、1を圧印加持における絶縁破壊を防
止することができ1品質および信較性を大幅に向上させ
得る。
ることがないため、1を圧印加持における絶縁破壊を防
止することができ1品質および信較性を大幅に向上させ
得る。
(5) 内部電極を薄板の全面に亘って設けた構成の
ものであるため、圧電変換効率が極めて高い。
ものであるため、圧電変換効率が極めて高い。
成手段を示す説明図である。
1:i板、 2a、 2b:内部電極、3a、3b
:外部電極、6:溝、7:外部電極取付部。
:外部電極、6:溝、7:外部電極取付部。
Claims (4)
- (1)略同一の平面輪郭および接触面積に形成した電気
機械変換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極
とを各々複数個交互に積層して積層体を形成し、この積
層体の側面に前記内部電極端縁を被覆するように絶縁材
料からなる外部電極取付部を設けると共に,この外部電
極取付部に前記内部電極の端縁に沿いかつ一層おきに内
部電極が露出するように溝底が長手方向にθなる微小角
度を有する複数個の溝を各々1対加工し,各々の外部電
極取付部に導電材料を前記内部電極と接触するように塗
布して1対の外部電極を形成することを特徴とする積層
型変位素子の製造方法。 - (2)外部電極を積層体の同一側面に形成した請求項(
1)記載の積層型変位素子の製造方法。 - (3)外部電極を積層体の異なる側面に形成した請求項
(1)記載の積層型変位素子の製造方法。 - (4)外部電極を積層体の側面端縁部近傍に形成した請
求項(1)ないし(3)記載の積層型変位素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023324A JPH02203578A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 積層型変位素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023324A JPH02203578A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 積層型変位素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02203578A true JPH02203578A (ja) | 1990-08-13 |
Family
ID=12107409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023324A Pending JPH02203578A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 積層型変位素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02203578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7839054B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-11-23 | Delphi Technologies Holding S.Arl | Piezoelectric actuator |
| CN106150498A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-23 | 西安煤矿机械有限公司 | 低煤尘薄煤层滚筒采煤机示教再现自动截割控制方法 |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1023324A patent/JPH02203578A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7839054B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-11-23 | Delphi Technologies Holding S.Arl | Piezoelectric actuator |
| CN106150498A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-23 | 西安煤矿机械有限公司 | 低煤尘薄煤层滚筒采煤机示教再现自动截割控制方法 |
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