JPH0294484A - 積層型圧電素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は積層型圧′？！！素子の構造に関する。

（悌来の技術） 圧電逆効果による変位を利用し九Ｆ＊層型圧″ｆＩＬ素
子は特開昭４９−８６８１８号公報に示されるように圧
電セラミック薄板上に電極を設け、これを多数枚接着積
層した構造のものである。第６図に示すように、圧電セ
ラミック薄板１に内部’１Ｅｆｉ２が設けられ、その側
面に配された２つの外部電険（リード線６）に内部電極
２からのびたリード線取出部５で一層おきに接続されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記積層体ｅζおいては、圧取セラミック
薄板１の厚さを０．５　ｍｍ以下にすると、内部電極２
の一層おきの接続が工業的に難しくなるため、圧電セラ
ミック薄板の厚さは０．５　ｍｍ以上に限られていた。

したがって積層体の駆動に要する電圧も数１００Ｖ以上
必要になり、不便であった。

そこで近年、小型でかつ低電圧駆動が可能な一体焼成の
積層型圧電素子を得る目的で厚さ０．０３〜０．５　ａ
ｍのセラミックグリーンシートの片面Ｋｌ極ペーストを
印刷後、これを多数枚熱圧着Ｋｊｆｉ積１＠後焼成し、
さらに外部電極を形成して得られる積層コンデンサの技
術の応用が試みられ、駆動電圧を低下させることが可能
になった。しかし積層コンデンサ型の積層型圧′１ｊｔ
素子は、第７図に示すように圧電セラミック薄板１を積
層した積層体の相対する２つの９（１１面近傍では、正
負２つの内部電極２が重なっていないため、核側面近１
か部分は圧電的に不活性であり、１ｆ界を印加し°Ｃも
変位せず、そのため、圧電活性部分の変位をクランプし
。

その結果、素子自体の変位ｒ＃が小さいという欠点があ
った。

この問題を解決するには、第８図に示すように。

各内部電極２の面積と圧電セラミック薄板１の層の面積
とを同一にすれば、圧ｉｆｆ子内部で圧’ｔＨ的に不活
性な部分がなくなるため圧電素子の変位量は大きくなる
が、この場合、圧Ｉｒ１．セラミック薄板ｉＶｉ数ｌＯ
〜数１００μｍと薄い／こめ、工業的に各内部１を極を
一層おきに接続することは困難になってくる。すなわち
１例えば特開昭５８−１９６０６８号公報に示されるよ
うに、内部電極端部を一層ひきに絶縁ペーストを印刷・
焼成し絶縁層を形成し。

その上から導電性物質層（外部電極）を形成する方法等
が考えられるが、この場合、数１０μｍ程度のわずかな
位置ずれでも内部電極の並列接続の信頼性が不十分にな
るという問題がある。捷た。

内部電極の並列接続がうまく成された場合でも。

電界の印加によって変位する積層部分と、変位しない外
部′を極との間で応力集中が発生し、電界の〈シ返し印
加によって外部電極が破断するという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑み、内部電極の間隔が小さい
場合でも内部電極の一層おきの接続が確実に効率よく行
なうことができ、また１！界印加による素子自体の変位
量が大きい素子を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数の圧゛１セラミック薄板が、該圧電セラ
ミック薄板とほぼ同一形状の内部電極を介して焼結一体
止された積層体の側面に、該内部電極と交互に一層おき
に接続される正負一対の外部電・鷹を備えた噴出型圧電
素子において、前記積層体はｆｌｌ１１面の１箇所に凸
部又は凹部を有し、該凸部又は四部は圧電セラミック薄
板及び内部電（舅の外周部に設けた凸部又は四部の１１
′ｆ層され良ものであり、内部電極の凸部又は四部には
一層おきにｖ晶なる位置に外部電極と絶縁する切欠部を
設け、端層体の凸部又は四部において−Ｊ！＝７おきに
内部電ムと接続する一対の外部電極を備えた積層型圧電
素子に関する。

本発明にむいて、　ＦＥＴ１ｆセラミツク薄玉の材質は
ニッケルニオブ酸鉛、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛。

それらの混合物等電歪効果の優れたものであれば制限は
ない。圧電セラミック薄板と内部′ｐ＋ｔ　極とからな
る積層体は１例えば次の、【うにして１）トる。前記圧
′１！！材料を含む公知の泥漿を用いてドクターブレー
ド法等によりグリーンシートに作成し、これを例えば第
２図にシテミすように凸部３を汀するように打１友き、
このグリーンシートの一方の面に銀パラジウム等の導体
塗料金塗り＋　？ｎ　：ｌ　Ｌ？’Ｊに示すように内部
電極２を形成する。この場合凸部３に第３図（ａ）及び
（ｂ）Ｋ示すように、導体塗料を塗らない部分（切欠部
）３ａ、３ｂを有するものを同枚数作成し８乾燥後、公
知の方法で焼成して第１図に示すようなｆＲＮｉ体とさ
れる。

次に凸部３の両側に４．４′のように例えば４市ペース
トを塗り、−層おきに内部電極と接続する正負の外部電
極を形成する。

四部を有する積層体とするには、グリーンノートを例え
ば第４図に示すように打抜き、導体端、＃＋２を塗らな
い切欠部を７ａ、７ｂのように形成して。

以下この薄板を積層し、熱圧着、乾燥、焼成する。

圧電セラミック薄板の形状は第２図のものは方形である
がこれに限定されず１円形、楕円形等でもよい。ｊＪさ
も薄い方がよいが特に制限はない。

（実施例） 次に本発明の実施例を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例になる＋ｆｉ層型圧？江宋子
の斜視図である。本実施例において各圧電セラミック薄
板１と各内部電極２とは焼結により一体化されており、
各内部１電極は積層体（１１１１面の凸部において交互
に正及び負極の外部電極に並列接続されている。

この積層型圧電素子を得る方法を次に説明する。

まず、ニッケルニオブ酸鉛及びチタン酸鉛、ジルコン酸
鉛を主成分とする圧電材料の仮焼粉に９．有機結合剤と
して微菫のポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル
酸ジオクチル、溶剤としてトリクロルエタンとエタノー
ルの混合溶剤を加え、ボールミルで２４時間混合を行な
い、スラリーを作成した。

次にこのスラリーをポリエステルフィルム上に流し、ド
クターブレード法により７−ト成形し。

厚さ２２０μｍのグリーンシートを作製した。このグリ
ーンシート、ｋを第２図に示すように１０ｍｍ平方で外
周部に幅２ｍｍ、長さ２−の凸部３を１箇所有する形状
にパンチングした後、その一方の面に内部電極としてＡ
ｇ−Ｐｄペースト（Ａｇ、Ｐｄ−７：３）を第３図ｆａ
＋及び（ｂｌに示すパターンでスクリーン印刷した。こ
れらの印刷パターンの異なるグリーンシートを交互に凸
部３をそろえて５０枚重ね、熱プレスによシ圧着し一体
化した後、積層体中の有機結合剤を加熱によシ飛散させ
、さらに１１３０℃まで加熱することにより焼成した。

焼成後の積層体の側面凸部に、第１図に示す圧電セラミ
ック薄板の一層おきに露出している内部電極２を接続す
るため、導電ペースト（昭栄化学製。

銀ペーストＨ４１７０）を第１図の４．４′のように塗
付し焼付を行ない、正・負の外部電極を形Ｉノｖして積
層型圧電素子を得た。本素子の変位特性を第７図に示す
従来の積層コンデンサ構造の例と共に第５図に示す。第
５図から実！Ａ列のぐ、軒→ノ（す圧＋ｌＣ累子は従来
のものより゛電圧に対する変位量の犬さいことが示され
る。

（発明の効果） 本発明によれば、圧電セラミック薄板の厚さが薄く内部
電極の間隔が小さい場合でも、内部准偉の一層おきの接
続が確実にかつ効率よく行なうことができる。ま之従来
より低い電圧でも積層型圧電素子の変位量を大きくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になる積層型圧電素子の一部切
欠斜イに図で、（ａ）は左１１（１１方、（ｂ）は右側
方より見た図、第２図は第１図の積層型圧「匠素子の製
造時におけるグリーンシートを打抜いた平面図。 第３図及び第４図は内部電りの形成状態を謄明する平面
図、第５図は電圧と変位量との関係を示すグラフ、第６
図、第７図及び第８図は従来の積層型圧電素子の斜睨図
である。 第　１　図 （ｂ） ３・・・凸部　　　　　　　４・・・導＞Ｉｔペースト
５・・・リード線増出部　　　６・・・リードテＰ７・
・・切欠部　　　　　　１１・・７”　Ｊ−ル−１−￥
１５　　口 代理人　弁理士　若　林　邦　彦 Ｊｒ： （久） （ｂ） Ｉ　ｉＱ づ誰ノ三（力 葉 ■ 第 図 拓 凶 菫 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　複数の圧電セラミック薄板が、該圧電セラミック
   薄板とほぼ同一形状の内部電極を介して焼結一体化され
   た積層体の側面に、該内部電極と交互に一層おきに接続
   される正負一対の外部電極を備えた積層型圧電素子にお
   いて、前記積層体は側面の外周部の１箇所に凸部又は凹
   部を有し、該凸部又は凹部は圧電セラミック薄板及び内
   部電極の外周部に設けた凸部又は凹部の積層されたもの
   であり、内部電極の凸部又は凹部には一層おきに異なる
   位置に外部電極と絶縁する切欠部を設け、積層体の凸部
   又は凹部において一層おきに内部電極と接続する一対の
   外部電極を備えてなる積層型圧電素子。