JPH04333294A - 積層型圧電アクチュエータ素子 - Google Patents
積層型圧電アクチュエータ素子Info
- Publication number
- JPH04333294A JPH04333294A JP3102894A JP10289491A JPH04333294A JP H04333294 A JPH04333294 A JP H04333294A JP 3102894 A JP3102894 A JP 3102894A JP 10289491 A JP10289491 A JP 10289491A JP H04333294 A JPH04333294 A JP H04333294A
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- JP
- Japan
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- actuator element
- piezoelectric actuator
- conductive tape
- conductive
- insulating layer
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種メカトロニクス機器
に用いられる積層型圧電アクチュエータ素子に関する。
に用いられる積層型圧電アクチュエータ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年メカトロニクス機器が急速に発展し
、これに伴なって例えばロボットなどを駆動し、微小な
変位や発生力を利用した制御装置として用いられる圧電
アクチュエータの開発も盛んである。特に厚さ方向に分
極された圧電セラミックス板をその分極方向が互いに対
向するようにスタックとして積み重ね、圧電セラミック
ス板の電界誘起歪を発生させる積層型圧電アクチュエー
タ素子は、小さな電圧によって大きな変位を得ることが
できるのでその有用性が注目されている。
、これに伴なって例えばロボットなどを駆動し、微小な
変位や発生力を利用した制御装置として用いられる圧電
アクチュエータの開発も盛んである。特に厚さ方向に分
極された圧電セラミックス板をその分極方向が互いに対
向するようにスタックとして積み重ね、圧電セラミック
ス板の電界誘起歪を発生させる積層型圧電アクチュエー
タ素子は、小さな電圧によって大きな変位を得ることが
できるのでその有用性が注目されている。
【０００３】図２（ａ），（ｂ）はその積層型圧電アク
チュエータ素子の構成を示す模式図であり、図２（ａ）
は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図２（ａ），（ｂ）において、積層型圧電アクチュ
エータ素子の構造は、多数個積層された各圧電セラミッ
クス板１の間に内部電極層２を埋め込んであり、この積
層体の上下両端に内部電極層２を介して圧電セラミック
ス保護板３を有し、各内部電極層２は積層体中心軸に関
してそれぞれ反対側の両側面端部に、一層おきに非対称
となるように絶縁層４を介在させて、その上から外部電
極５と導電性金属薄板６を設け、この導電性金属薄板６
にリード線７を半田８により取り付け、図示してない直
流電源に導くことにより、外部で電気的に並列に接続さ
れている。
チュエータ素子の構成を示す模式図であり、図２（ａ）
は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図２（ａ），（ｂ）において、積層型圧電アクチュ
エータ素子の構造は、多数個積層された各圧電セラミッ
クス板１の間に内部電極層２を埋め込んであり、この積
層体の上下両端に内部電極層２を介して圧電セラミック
ス保護板３を有し、各内部電極層２は積層体中心軸に関
してそれぞれ反対側の両側面端部に、一層おきに非対称
となるように絶縁層４を介在させて、その上から外部電
極５と導電性金属薄板６を設け、この導電性金属薄板６
にリード線７を半田８により取り付け、図示してない直
流電源に導くことにより、外部で電気的に並列に接続さ
れている。
【０００４】この積層型圧電アクチュエータ素子は通常
次のようにして製造される。先ず高い圧電歪定数（ｄ３
３）を有するＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ
，Ｎｂ）Ｏ３ 、もしくはＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３
−Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｉ）Ｏ３ からなる圧電セラミックス
の原料粉末を、成形，焼成，研磨などの過程を経て厚さ
０．５ 〜０．７ｍｍ程度の円板状の圧電セラミックス
板１となし、この圧電セラミックス板１の表裏両面に、
銀ペーストを塗布して焼き付け、内部電極層２を形成す
る。この状態で圧電セラミックス板１を８０〜１００枚
積層し、積層体の上下両端部に圧電セラミックス保護板
３を取り付けて圧力を加えながら加熱することにより、
圧電セラミックス板１と内部電極層２とが交互に積み重
ねられた多層積層体が得られる。次にこの積層体の中心
軸に対して互いに反対側に位置する両側面端部で、内部
電極層２の露出した端面を含むスリットをあける。スリ
ットをあける個所は各内部電極層２に関して側面部で互
い違いとなるように一層おきとし、各スリットの中にエ
ボキシ樹脂を充填して絶縁層４を形成する。そして積層
体両側面の圧電セラミックス板１，内部電極層２および
絶縁層４が露出している領域に、有機系導電性ペースト
を塗布し乾燥させて外部電極５を設けた後、外部電極５
に導電性金属薄板６を圧着し、さらに半田８でリード線
７を接続することにより、積層型圧電アクチュエータ素
子を得ることができる。
次のようにして製造される。先ず高い圧電歪定数（ｄ３
３）を有するＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ
，Ｎｂ）Ｏ３ 、もしくはＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３
−Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｉ）Ｏ３ からなる圧電セラミックス
の原料粉末を、成形，焼成，研磨などの過程を経て厚さ
０．５ 〜０．７ｍｍ程度の円板状の圧電セラミックス
板１となし、この圧電セラミックス板１の表裏両面に、
銀ペーストを塗布して焼き付け、内部電極層２を形成す
る。この状態で圧電セラミックス板１を８０〜１００枚
積層し、積層体の上下両端部に圧電セラミックス保護板
３を取り付けて圧力を加えながら加熱することにより、
圧電セラミックス板１と内部電極層２とが交互に積み重
ねられた多層積層体が得られる。次にこの積層体の中心
軸に対して互いに反対側に位置する両側面端部で、内部
電極層２の露出した端面を含むスリットをあける。スリ
ットをあける個所は各内部電極層２に関して側面部で互
い違いとなるように一層おきとし、各スリットの中にエ
ボキシ樹脂を充填して絶縁層４を形成する。そして積層
体両側面の圧電セラミックス板１，内部電極層２および
絶縁層４が露出している領域に、有機系導電性ペースト
を塗布し乾燥させて外部電極５を設けた後、外部電極５
に導電性金属薄板６を圧着し、さらに半田８でリード線
７を接続することにより、積層型圧電アクチュエータ素
子を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、以上のよ
うにして作製される積層型圧電アクチュエータ素子には
、その製造過程に関して次のような問題がある。
うにして作製される積層型圧電アクチュエータ素子には
、その製造過程に関して次のような問題がある。
【０００６】それは、前述のように、積層体の互いに反
対側にある両側面端部で、内部電極層２の露出端面に一
層おきに形成するスリットの機械加工、およびその後樹
脂を充填する絶縁層４の形成、さらに導電性ペーストを
塗布乾燥させる外部電極５の取り付けなど、一連の製造
過程に多くの労力を費やさねばならないことである。し
たがって、素子の作製に当たっては、より簡単な方法を
用いることが望まれる。
対側にある両側面端部で、内部電極層２の露出端面に一
層おきに形成するスリットの機械加工、およびその後樹
脂を充填する絶縁層４の形成、さらに導電性ペーストを
塗布乾燥させる外部電極５の取り付けなど、一連の製造
過程に多くの労力を費やさねばならないことである。し
たがって、素子の作製に当たっては、より簡単な方法を
用いることが望まれる。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、積層体の両側面にスリット加工を施
すことなく絶縁を可能とし、製造工数を低減して、しか
も本来の特性を発揮することができる積層型圧電アクチ
ュエータ素子を提供することにある。
あり、その目的は、積層体の両側面にスリット加工を施
すことなく絶縁を可能とし、製造工数を低減して、しか
も本来の特性を発揮することができる積層型圧電アクチ
ュエータ素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子は、圧電
セラミックス板と内部電極層を交互に多数積み重ねた積
層体の平行側面に露出する内部電極層端面に、両側面で
互い違いになるよう一層おきにスクリーン印刷で塗布し
た絶縁層と、この絶縁層、内部電極層および圧電セラミ
ックス板の側面部の全自由表面を覆って貼付した導電性
テープと、この導電性テープの一部に接着した導電性金
属薄板と、この導電性金属薄板に半田付けして引き出し
た電圧印加用リード線とを有する構成としたものである
。
めに、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子は、圧電
セラミックス板と内部電極層を交互に多数積み重ねた積
層体の平行側面に露出する内部電極層端面に、両側面で
互い違いになるよう一層おきにスクリーン印刷で塗布し
た絶縁層と、この絶縁層、内部電極層および圧電セラミ
ックス板の側面部の全自由表面を覆って貼付した導電性
テープと、この導電性テープの一部に接着した導電性金
属薄板と、この導電性金属薄板に半田付けして引き出し
た電圧印加用リード線とを有する構成としたものである
。
【０００９】
【作用】本発明の積層型圧電アクチュエータ素子は上記
のように構成したため、積層体の両平行側面で絶縁層、
内部電極層、圧電セラミックス板を同一平面上に配置し
なくてもよいから、絶縁層を埋め込むためのスリット加
工が不要となり、さらに外部電極の代わりに導電性テー
プを貼付して、その一部に導電性金属薄板を設けてリー
ド線を引き出すなど、絶縁層と電極の形成を極めて容易
で簡単に行なうことができるようにしたものである。
のように構成したため、積層体の両平行側面で絶縁層、
内部電極層、圧電セラミックス板を同一平面上に配置し
なくてもよいから、絶縁層を埋め込むためのスリット加
工が不要となり、さらに外部電極の代わりに導電性テー
プを貼付して、その一部に導電性金属薄板を設けてリー
ド線を引き出すなど、絶縁層と電極の形成を極めて容易
で簡単に行なうことができるようにしたものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。
【００１１】図１（ａ），（ｂ）は本発明の積層型圧電
アクチュエータ素子の構成を示す模式図である。図１（
ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
であり、図２（ａ），（ｂ）と共通部分を同一符号で表
わしてある。図１（ａ），（ｂ）が図２（ａ），（ｂ）
と異なる所は、積層型圧電アクチュエータ素子側面部の
絶縁層４ａを積層体の外側に設けて、絶縁層４を一層お
きに埋め込むためのスリットをなくし、内部電極層２を
一層おきに接続するために、導電性テープ９を絶縁層４
ａを含む積層体側面の全面に貼りつけ、この導電性テー
プ９からリード線７を引き出すことにより、外部電極５
を省いたことにある。
アクチュエータ素子の構成を示す模式図である。図１（
ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
であり、図２（ａ），（ｂ）と共通部分を同一符号で表
わしてある。図１（ａ），（ｂ）が図２（ａ），（ｂ）
と異なる所は、積層型圧電アクチュエータ素子側面部の
絶縁層４ａを積層体の外側に設けて、絶縁層４を一層お
きに埋め込むためのスリットをなくし、内部電極層２を
一層おきに接続するために、導電性テープ９を絶縁層４
ａを含む積層体側面の全面に貼りつけ、この導電性テー
プ９からリード線７を引き出すことにより、外部電極５
を省いたことにある。
【００１２】本発明の積層型圧電アクチュエータ素子は
次のようにして作製することができる。圧電セラミック
ス板１と内部電極層２の多層積層体を作製するまでは、
従来と同じであるが、その後、積層体を外周研磨を行な
い、積層体中心軸に対象な二つの側面部に幅２〜３ｍｍ
の平面出しの加工を施し、次にこの側面部で内部電極層
２が露出している個所の一層おきに絶縁層４ａを形成す
るために、スクリーン印刷法を用いてエポキシ系樹脂を
塗布し乾燥させる。これにより形成される絶縁層４ａは
、各内部電極層２に関して、両側面部で互い違いになる
ことは、従来の素子と同様である。
次のようにして作製することができる。圧電セラミック
ス板１と内部電極層２の多層積層体を作製するまでは、
従来と同じであるが、その後、積層体を外周研磨を行な
い、積層体中心軸に対象な二つの側面部に幅２〜３ｍｍ
の平面出しの加工を施し、次にこの側面部で内部電極層
２が露出している個所の一層おきに絶縁層４ａを形成す
るために、スクリーン印刷法を用いてエポキシ系樹脂を
塗布し乾燥させる。これにより形成される絶縁層４ａは
、各内部電極層２に関して、両側面部で互い違いになる
ことは、従来の素子と同様である。
【００１３】次に両側面部における各内部電極層２の絶
縁層４ａが形成されていない露出端面を一層おきに接続
するために、圧電セラミックス板１と絶縁層４ａの自由
表面も含めて、これらを覆うように両側面部に導電性テ
ープ９を貼り付ける。この導電性テープ９は、台紙付き
のカーボン薄板（厚さ１００μｍ程度）の両面接着テー
プであり、一般に市販されているものを用いればよく、
積層体への貼り付けは、片面を貼った後、台紙を剥すだ
けでよいから、操作が非常に簡単である。この導電性テ
ープ９は、図２（ａ），（ｂ）に示す従来の外部電極５
の役割を果たすものである。
縁層４ａが形成されていない露出端面を一層おきに接続
するために、圧電セラミックス板１と絶縁層４ａの自由
表面も含めて、これらを覆うように両側面部に導電性テ
ープ９を貼り付ける。この導電性テープ９は、台紙付き
のカーボン薄板（厚さ１００μｍ程度）の両面接着テー
プであり、一般に市販されているものを用いればよく、
積層体への貼り付けは、片面を貼った後、台紙を剥すだ
けでよいから、操作が非常に簡単である。この導電性テ
ープ９は、図２（ａ），（ｂ）に示す従来の外部電極５
の役割を果たすものである。
【００１４】さらに、電圧印加を行なうために、数ｍｍ
角程度の大きさに切断したＮｉ箔などの導電性金属薄板
６ａを、圧電アクチュエータ素子下部で導電性テープ９
の上に接着する。これは導電性テープ９の粘着性を利用
してそのまま簡単に接着することができる。その後は導
電性金属薄板６ａに、半田８を用いてリード線７を接続
し、図１（ａ），（ｂ）に示す積層型圧電アクチュエー
タ素子が得られる。
角程度の大きさに切断したＮｉ箔などの導電性金属薄板
６ａを、圧電アクチュエータ素子下部で導電性テープ９
の上に接着する。これは導電性テープ９の粘着性を利用
してそのまま簡単に接着することができる。その後は導
電性金属薄板６ａに、半田８を用いてリード線７を接続
し、図１（ａ），（ｂ）に示す積層型圧電アクチュエー
タ素子が得られる。
【００１５】以上のようにして得られた本発明の積層型
圧電アクチュエータ素子について、その特性を測定した
結果、最大変位量は５０μｍ，最大発生力は３０００ｋ
ｇであり、従来の積層型圧電アクチュエータ素子と同等
の特性を有することが確かめられた。製造工数は従来約
１ｗｅｅｋ／個を要していたのに対して、本発明の素子
は３日／個で済み、ほぼ１／２程度に短縮されることも
わかった。
圧電アクチュエータ素子について、その特性を測定した
結果、最大変位量は５０μｍ，最大発生力は３０００ｋ
ｇであり、従来の積層型圧電アクチュエータ素子と同等
の特性を有することが確かめられた。製造工数は従来約
１ｗｅｅｋ／個を要していたのに対して、本発明の素子
は３日／個で済み、ほぼ１／２程度に短縮されることも
わかった。
【００１６】
【発明の効果】積層型圧電アクチュエータ素子は、従来
、積層体の両平行側面で内部電極層の露出端部を含むス
リットをあけて、そこに一層おきに絶縁層を形成し、圧
電セラミックス板，内部電極層，絶縁層の端面がが同一
平面を持つようにしていたが、本発明では実施例で述べ
た如く、スリットをあけることなく内部電極層の露出端
部に直接絶縁層を形成し、積層体の両平行側面は絶縁層
のみ凸状のまま、内部電極層も一層おきに接続するため
に、導電性のカーボン両面テープを用いて側面全面を覆
うように接着し、この導電性テープに外部電極の役割を
持たせ、リード線の引き出しは、導電性テープの一部に
貼りつけた導電性金属薄板から行なうようにしたため、
製造工数はほぼ１／２程度に短縮され、しかもこの積層
型圧電アクチュエータ素子の持つ本来の優れた特性を十
分保持することができる。
、積層体の両平行側面で内部電極層の露出端部を含むス
リットをあけて、そこに一層おきに絶縁層を形成し、圧
電セラミックス板，内部電極層，絶縁層の端面がが同一
平面を持つようにしていたが、本発明では実施例で述べ
た如く、スリットをあけることなく内部電極層の露出端
部に直接絶縁層を形成し、積層体の両平行側面は絶縁層
のみ凸状のまま、内部電極層も一層おきに接続するため
に、導電性のカーボン両面テープを用いて側面全面を覆
うように接着し、この導電性テープに外部電極の役割を
持たせ、リード線の引き出しは、導電性テープの一部に
貼りつけた導電性金属薄板から行なうようにしたため、
製造工数はほぼ１／２程度に短縮され、しかもこの積層
型圧電アクチュエータ素子の持つ本来の優れた特性を十
分保持することができる。
【図１】（ａ）は本発明の積層型圧電アクチュエータ素
子の正面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
子の正面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図２】（
ａ）は従来の積層型圧電アクチュエータ素子の正面図，
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
ａ）は従来の積層型圧電アクチュエータ素子の正面図，
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
１ 圧電セラミックス板
２ 内部電極層
３ 圧電セラミックス保護板
４ 絶縁層
４ａ 絶縁層
５ 外部電極
６ 導電性金属薄板
６ａ 導電性金属薄板
７ リード線
８ 半田
９ 導電性テープ
Claims (3)
- 【請求項１】円板状圧電セラミックス板と内部電極層を
交互に多数個積み重ねた積層体に形成した互いに平行な
側面に露出する前記内部電極層端面に一層おきに前記両
平行側面に関して互い違いに取り付けた絶縁層と、前記
両平行側面で前記絶縁層、内部電極層および圧電セラミ
ックス板の全自由表面を覆って貼付した導電性テープと
、この導電性テープの一部に接着した導電性金属薄板と
、この導電性金属薄板に半田付けして引き出した電圧印
加用リード線とを有することを特徴とする積層型圧電ア
クチュエータ素子。 - 【請求項２】請求項１記載の積層型圧電アクチュエータ
素子において、絶縁層はスクリーン印刷法を用いて絶縁
性樹脂を塗布乾燥し形成することを特徴とする積層型圧
電アクチュエータ素子。 - 【請求項３】請求項１または２記載の積層型圧電アクチ
ュエータ素子において、導電性テープとしてカーボン両
面接着テープを用いることを特徴とする積層型圧電アク
チュエータ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102894A JPH04333294A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102894A JPH04333294A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333294A true JPH04333294A (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=14339573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3102894A Pending JPH04333294A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04333294A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183478A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Ibiden Co Ltd | 積層型圧電素子 |
| US7468112B2 (en) | 2001-04-18 | 2008-12-23 | Denso Corporation | Method of producing a ceramic laminate |
-
1991
- 1991-05-09 JP JP3102894A patent/JPH04333294A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7468112B2 (en) | 2001-04-18 | 2008-12-23 | Denso Corporation | Method of producing a ceramic laminate |
| JP2005183478A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Ibiden Co Ltd | 積層型圧電素子 |
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