JPH04167579A - 電歪効果素子およびその製造方法 - 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〕 本発明は電歪効果素子およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電歪効果素子とは固体の電歪効果を利用して、電気エネ
ルギーを機械エネルギーに変換する素子である。具体的
には電歪効果の大きな固体の対向する表面に金属膜など
の電極を形成し、電極間に電位差を与えたときに発生す
る固体の歪みを利用するものである。電界と平行に発生
する歪み、すなわち縦効果歪みは垂直方向に生じる歪み
、すなわち横効果歪みより一般には大きいので、前者を
利用するほうがエネルギー変換効率は高い。このエネル
ギー変換効率の高い縦効果を利用した電歪効果素子では
電界強度が大きくなるほど発生する歪みが大きくなるた
め、大きな変位量を得るには電界強度が低下しないよう
に印加電圧を大きくすることが必要である。しかし、電
圧を大きくするためには大型でかつ高価な電源が必要に
なり、取扱いに対する危険度も増す。

以上の欠点を改善するために一体型の積層セラミックコ
ンデンサ型の構造が提案されている。この構造を第５図
＜ａ＞、（ｂ）に示す。

第５図（ａ）において電歪効果１の内部に内部電極２ａ
、２ｂが一定の開隔で形成されており、交互に外部室［
ｉ３ａ、３ｂと電気的に接続している。

内部電極２ａ、２ｂの間隔は通常のチップコンデンサの
技術で数１０μｍ程度にすることができる。この構造を
採用すると電極間距離が狭くなるため低電圧で駆動可能
な縦効果利用の電歪効果素子が実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の電歪効果素子は積層方向からみた投影図
第５図（ｂ）から明らかなように、内部電極の重なる部
分く中央の矩形部分）４は素子の断面積と比較して小さ
くなっている。従ってこの相対向する電極に電圧を印加
した時、内部電極の重なった部分は電界に応じて変形す
るが、電極が重なっていない部分および電極のない部分
ては変形はしないため、その境界部に応力集中が起こる
。特に大きな変位量を取り出すために高い電圧を印加し
た場合または内部電極を多層にした場合には、大きな応
力集中が発生し機械的に破壊が生じやすくなるという欠
点があった。

本発明の目的は、従来の欠点を除去し、大きな変位を取
出そうとして内部電極を多層にした場合にも、応力集中
を分散させ機械的破壊を防止する機能を有する構造にし
た電歪効果素子を提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の発明の電歪効果素子は、電歪材料と内部
電極とが交互に積層され、かつそれぞれ内部電極が一層
おきに相対向する二つの外部電極に、それぞれ電気的に
接続している電歪効果素子において、内部電極をそれぞ
れの外部電極と接続させるための相対向する二つの面に
のみ露出させ、電歪材料と内部電極を積層し一体化した
のち内部電極の露出した面に相対向する二つの外部電極
を形成した基準積層体を構成し、基準積層体を数個、外
部電極面を揃えて重ね、はぼ中央部の一点を接着剤で機
械的に接続させたのち、その基準積層体のそれぞれの外
部電極を電気的に接続した構造を有することを特徴とし
て構成される。

また、本発明の第２の発明の電歪効果素子の製造方法は
、内部電極を相対向する二つの面にのみ露出させ、その
露出面に外部電極を形成した基準積層体を作る工程と、
前記基準積層体を複数個外部電極を重ね、それぞれのほ
ぼ中央部の一点を接着剤で機械的に接続する工程と、前
記基準積層体のそれぞれの外部電極を電気的に接続する
工程とを含むことを特徴として構成される。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照にして説明する。第１図
（ａ＞、（ｂ）は本発明の一実施例の電歪効果素子を示
す斜視図およびその断面図であり、また、第２図（ａ＞
、（ｂ）、第３図は本発明の一実施例の製造方法を説明
するための工程説明図で、第２図（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ積層体を切断する工程の断面図および斜視図、第２
図（ｃ）は切断後の基準積層体の断面図、第２図（ｄ）
は焼成後外部電極を形成した後の基準積層体の断面図で
ある。電歪効果素子の製造方法としては、チタン酸ジル
コン酸鉛系等の電歪効果を示すセラミック材料を微細粉
末化し、有機バインダ、溶剤、可塑剤を添加、混練した
後ドクターブレード法によって約１３０μｍの厚さの生
シートを作成する。次にこの生シートの表面にスクリー
ン印刷により内部室！２を作成した後、３〜４枚を積み
重ね、熱圧着することにより第２図（ａ）に示すような
内部型ｆｉ２を交互にずらした状態の積層体５を形成す
る。

次に、第２図（ｂ）に示すように積層体５を水平移動さ
せながら上下移動する回転切断刃２１にて切断位置２２
を順次切断した後、焼成することにより第２図（Ｃ）に
示すような基準積層体６が得られる。ここで銀を主成分
とする金属粉末とガラスフリットおよびセラミックとの
結合を良くするための物質からなるペーストをこの基準
積層体６の両端面に付設し焼付けることにより第２図（
ｄ）に示すような、いわゆる積層セラミックコンデンサ
素子構造を有する基準積層体６が得られる。

さらに第３図に示すとおりこの基準積層体６を複数個、
外部電極３面を揃えて重ね、そのほぼ中央部にエポキシ
系の接着剤７で張、合せるように接続させる。

次に基準積層体６のそれぞれの外部電極間を細い金属の
リード線で相対向する外部電極３ごとに導電性樹脂また
は、はんだ付により接続させることにより、第１図（ａ
＞、（ｂ、）に示すような本発明の電歪効果素子が得ら
れる。

第４図は本発明の実施例２の斜視図を示す。工法は概ね
実施例１と同様であるが、複数個の細い金属のリード線
８で外部電極３間を接続するものてあり、これにより電
気的抵抗値を小さくでき損失の少ない電歪効果素子を得
る事が出来るという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、電歪効果素子は複
数個の基準積層体６をほぼ中央部で接着剤７にて接続さ
せた構造になっており、電圧を印加した時でも内部電極
２の重なった変形する部分４と内部電極２のない変形の
しない部分との応力集中も３〜４層分のみか各々の基準
積層体６で吸収され、電歪効果素子全体としては機械的
に破壊が生じることなく、大きな変位量を取り比すこと
が可能な電歪効果素子が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の電歪効果素
子を示す斜視図および断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）、
第３図は本発明の一実施例の製造法を説明するための工
程説明図で、第２図（ａ＞、（ｂ）はそれぞれ積層体を
切断する工程の断面図および斜視図、第２図（Ｃ）は切
断後の基準積層体の断面図、第２図（ｄ）は焼成後件部
電極を形成した後基準積層体の断面図、第３図は本発明
の一実施例の電歪効果素子の製造工程を示す図で、基準
積層体を接着剤で接続した後の断面図、第４図は、本発
明の他の実施例の電歪効果素子の斜視図、第５図（ａ）
、（ｂ）は従来の電歪効果素子の断面図および内部電極
の透視平面図である。 １・・・電歪材料、２．２ａ、２ｂ・・・内部電極、３
゜３ａ、３ｂ・・・外部電極、４・・・内部電極の重な
る部分、５・・・積層体、６・・・基準積層体、７・・
・接着剤、８・・・リード線、−２１・・・切断刃、２
２・・・切断位置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 　１．電歪効果を示す材料と内部電極とが交互に積層さ
   れ、かつそれぞれの内部電極が一層おきに相対向する二
   つの外部電極に、それぞれ電気的に接続されてなる電歪
   効果素子において、前記電歪効果を示す材料と前記内部
   電極を、内部電極を相対向して設けられる外部電極に接
   続するために相対向する二つの面のみに交互に露出する
   よう積層・一体化し、前記内部電極の露出した相対向す
   る二つの面に外部電極を形成して基準積層体を構成し、
   該基準積層体を複数個外部電極面を揃えて重ね、前記基
   準積層体のそれぞれのほぼ中央部の一点を接着剤で機械
   的に接続し、前記基準積層体のそれぞれの外部電極を対
   向面毎に電気的に接続したことを特徴とする電歪効果素
   子。
2. 　２．内部電極を相対向する二つの面にのみ露出させ、
   その露出面に外部電極を形成した基準積層体を作る工程
   と、前記基準積層体を複数個、外部電極を重ね、それぞ
   れのほぼ中央部の一点を接着剤で機械的に接続する工程
   と、前記基準積層体のそれぞれの外部電極を電気的に接
   続する工程とを含むことを特徴とする電歪効果素子の製
   造方法。