JPH0846263A - 積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法 - Google Patents
積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法Info
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- JPH0846263A JPH0846263A JP20014794A JP20014794A JPH0846263A JP H0846263 A JPH0846263 A JP H0846263A JP 20014794 A JP20014794 A JP 20014794A JP 20014794 A JP20014794 A JP 20014794A JP H0846263 A JPH0846263 A JP H0846263A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧を印加する事により伸縮する積層型圧電
アクチュエーター素子において、高湿度環境下における
素子の耐久性を向上させ、さらにリード線取付部分が補
強された信頼性の高い素子を提供する。 【構成】 この発明は、電圧を印加することにより伸縮
する積層型圧電アクチュエーター素子に外装被膜を形成
する際、型枠と素子との間に形成される間隙が０.３mm
以上好ましくは０.５mm以上になるような型枠に素子を
固定し、間隙に樹脂を注入し、硬化させて外装被膜を形
成したことを特徴とする。
アクチュエーター素子において、高湿度環境下における
素子の耐久性を向上させ、さらにリード線取付部分が補
強された信頼性の高い素子を提供する。 【構成】 この発明は、電圧を印加することにより伸縮
する積層型圧電アクチュエーター素子に外装被膜を形成
する際、型枠と素子との間に形成される間隙が０.３mm
以上好ましくは０.５mm以上になるような型枠に素子を
固定し、間隙に樹脂を注入し、硬化させて外装被膜を形
成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高湿度環境下における
信頼性が高く、かつリード線が強固に素子に取り付けて
ある積層型圧電アクチュエーター素子およびその製造方
法に関するものである。
信頼性が高く、かつリード線が強固に素子に取り付けて
ある積層型圧電アクチュエーター素子およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の積層型圧電アクチュエーター素子
は、外装被膜を形成する際、ディッピング法や粉末塗装
技術が利用されてきた。しかしディッピング法では厚み
のばらつきが大きい、さらに１度に０.１mm程度の厚み
しか形成できず、十分な厚みを持たせるためには幾度も
重ね塗りをしなければならないため全体に十分厚みを持
たせようとすると極端に被膜が厚くなる部分ができてし
まう。そのため厚みのある被膜を形成するのは非常に困
難である。粉末塗装法では０.５mm程度迄の被膜を形成
することが可能であるが、被膜内部に多数の気泡が残留
して被膜が多孔質状態となり、水分が被膜を容易に透過
してしまう。この様な問題点のため、従来の積層型圧電
アクチュエーター素子は高湿度環境下で駆動させると素
子と樹脂の界面や外装被膜の薄い部分から水分が浸入し
て素子の絶縁抵抗が劣化して本来の変位特性が得られな
くなるという欠点を有していた。また水分が素子内部へ
浸入するのを防ぐために金属を用いて封止する方法もあ
るが、金属の管内に積層型圧電アクチュエーター素子を
封入する場合は、素子の変位を妨げないようにベローズ
等の伸縮部を有する精密な構造の金属管を用いる必要が
あるためコスト高になり、封入工程も複雑になる欠点を
有している。さらに外装被膜が薄く脆弱なために、リー
ド線取付部分に外力が加わると容易にリード線が素子か
ら離れるという欠点もあった。
は、外装被膜を形成する際、ディッピング法や粉末塗装
技術が利用されてきた。しかしディッピング法では厚み
のばらつきが大きい、さらに１度に０.１mm程度の厚み
しか形成できず、十分な厚みを持たせるためには幾度も
重ね塗りをしなければならないため全体に十分厚みを持
たせようとすると極端に被膜が厚くなる部分ができてし
まう。そのため厚みのある被膜を形成するのは非常に困
難である。粉末塗装法では０.５mm程度迄の被膜を形成
することが可能であるが、被膜内部に多数の気泡が残留
して被膜が多孔質状態となり、水分が被膜を容易に透過
してしまう。この様な問題点のため、従来の積層型圧電
アクチュエーター素子は高湿度環境下で駆動させると素
子と樹脂の界面や外装被膜の薄い部分から水分が浸入し
て素子の絶縁抵抗が劣化して本来の変位特性が得られな
くなるという欠点を有していた。また水分が素子内部へ
浸入するのを防ぐために金属を用いて封止する方法もあ
るが、金属の管内に積層型圧電アクチュエーター素子を
封入する場合は、素子の変位を妨げないようにベローズ
等の伸縮部を有する精密な構造の金属管を用いる必要が
あるためコスト高になり、封入工程も複雑になる欠点を
有している。さらに外装被膜が薄く脆弱なために、リー
ド線取付部分に外力が加わると容易にリード線が素子か
ら離れるという欠点もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、積層型圧電
アクチュエーター素子に緻密でかつ十分な厚みの外装被
膜を形成することにより、高湿度環境下で素子を駆動さ
せても素子の絶縁抵抗劣化が少ない、さらにリード線に
外力が加わっても素子からリード線が離れることの無
い、信頼性の高い素子を効率よく生産し、安価に提供す
る事を目的とする。
アクチュエーター素子に緻密でかつ十分な厚みの外装被
膜を形成することにより、高湿度環境下で素子を駆動さ
せても素子の絶縁抵抗劣化が少ない、さらにリード線に
外力が加わっても素子からリード線が離れることの無
い、信頼性の高い素子を効率よく生産し、安価に提供す
る事を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述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ー素子はその外
装被膜が０.３mm以上好ましくは０.５mm以上の厚みを有
することを特徴とし、また積層型圧電アクチュエーター
素子の製造方法は、素子との間隙が０.３mm以上好まし
くは０.５mm以上となる型枠を使用して、その間隙に樹
脂を注入し、硬化させて外装被膜を形成することを特徴
とする。
めに本発明の積層型圧電アクチュエーター素子はその外
装被膜が０.３mm以上好ましくは０.５mm以上の厚みを有
することを特徴とし、また積層型圧電アクチュエーター
素子の製造方法は、素子との間隙が０.３mm以上好まし
くは０.５mm以上となる型枠を使用して、その間隙に樹
脂を注入し、硬化させて外装被膜を形成することを特徴
とする。
【０００５】
【作用】上記の構成によると、緻密で厚みが０.３mm以
上の外装被膜を持つため、水分が素子に容易に付着する
のを防ぐことができ、しかもリード線の取付部分は強固
に補強される。
上の外装被膜を持つため、水分が素子に容易に付着する
のを防ぐことができ、しかもリード線の取付部分は強固
に補強される。
【０００６】この発明の他の目的と特徴および利点は以
下の添付図面に沿った詳細な説明によって示す。
下の添付図面に沿った詳細な説明によって示す。
【０００７】
【実施例】ＰＺＴの微粉末にバインダー、溶剤、分散
剤、消泡剤を加え、アトライターで分散後、真空脱泡し
てスラリーを作成する。次にドクターブレードで厚み１
００μｍのシートを成型した。これに内部電極としてＡ
ｇ／Ｐｄペーストを印刷し、１３０枚積層して、保護層
３とともに圧着した。これらの積層体を焼成し、切断後
外部電極４としてＡｇを焼き付け、リード線５を半田付
けして、分極処理をして外装被膜前の積層型圧電アクチ
ュエーター素子１ａを得た（図１参照）。
剤、消泡剤を加え、アトライターで分散後、真空脱泡し
てスラリーを作成する。次にドクターブレードで厚み１
００μｍのシートを成型した。これに内部電極としてＡ
ｇ／Ｐｄペーストを印刷し、１３０枚積層して、保護層
３とともに圧着した。これらの積層体を焼成し、切断後
外部電極４としてＡｇを焼き付け、リード線５を半田付
けして、分極処理をして外装被膜前の積層型圧電アクチ
ュエーター素子１ａを得た（図１参照）。
【０００８】積層型圧電アクチュエーター素子１ａを図
２および図３に示す様に型枠６にセットする。型枠６は
素子１ａにおける保護層３の変位面２を除く４側面との
間隙７が０.３mm以上で好ましくは０.３mm〜２.０mmさ
らに好ましくは０.５mm〜１.５mmとし、型枠の内面の長
さｌは素子１ａを変位面２で固定するために素子１ａの
高さｈより若干（０.２mm〜０.５mm程度）短く、材質は
弾力性のある透明性のシリコーンを使用している。透明
な型枠６を使用するため、素子１ａの位置合わせが目視
で容易に確認できる。この様な弾力性のある型枠を使用
する事により、型枠の内側面６ａと素子１ａの変位面２
が確実に固定され、変位面２を除く４側面との間隙７を
一定にしてセットする。
２および図３に示す様に型枠６にセットする。型枠６は
素子１ａにおける保護層３の変位面２を除く４側面との
間隙７が０.３mm以上で好ましくは０.３mm〜２.０mmさ
らに好ましくは０.５mm〜１.５mmとし、型枠の内面の長
さｌは素子１ａを変位面２で固定するために素子１ａの
高さｈより若干（０.２mm〜０.５mm程度）短く、材質は
弾力性のある透明性のシリコーンを使用している。透明
な型枠６を使用するため、素子１ａの位置合わせが目視
で容易に確認できる。この様な弾力性のある型枠を使用
する事により、型枠の内側面６ａと素子１ａの変位面２
が確実に固定され、変位面２を除く４側面との間隙７を
一定にしてセットする。
【０００９】次に素子１ａをセットした型枠６を８０℃
に保たれた恒温槽に入れ、加熱する。予め型枠６と素子
１ａを加熱保持しておく事で樹脂を間隙７に注入したと
き、樹脂が急激に冷却されて型枠内での流れが悪くなる
のを防止する。使用する樹脂としては熱硬化性の樹脂を
使用し、例えば１液性のエポキシ樹脂が好適に使用でき
る。１液性エポキシ樹脂は接着力が強く緻密に硬化する
ので外装被膜に好適に使用できる。なお前記温度は使用
する樹脂によって適宜変更できる。
に保たれた恒温槽に入れ、加熱する。予め型枠６と素子
１ａを加熱保持しておく事で樹脂を間隙７に注入したと
き、樹脂が急激に冷却されて型枠内での流れが悪くなる
のを防止する。使用する樹脂としては熱硬化性の樹脂を
使用し、例えば１液性のエポキシ樹脂が好適に使用でき
る。１液性エポキシ樹脂は接着力が強く緻密に硬化する
ので外装被膜に好適に使用できる。なお前記温度は使用
する樹脂によって適宜変更できる。
【００１０】次に型枠６と素子１ａとの間隙７に前記樹
脂を注入し、再び８０℃〜１２０℃に保たれた恒温槽に
入れ、硬化させる。樹脂の注入には間隙７が狭いのでシ
リンジを使用することが望ましい。外装樹脂が硬化した
後、型枠６から取り出すことにより、図４に示すように
緻密で十分な厚みを持つ外装被膜８を有する積層型圧電
アクチュエーター素子１を得ることができる。
脂を注入し、再び８０℃〜１２０℃に保たれた恒温槽に
入れ、硬化させる。樹脂の注入には間隙７が狭いのでシ
リンジを使用することが望ましい。外装樹脂が硬化した
後、型枠６から取り出すことにより、図４に示すように
緻密で十分な厚みを持つ外装被膜８を有する積層型圧電
アクチュエーター素子１を得ることができる。
【００１１】本発明の外装皮膜厚みが０.８mmの素子１
と比較のために外装被膜の厚みが０.２mmの素子Ａ、従
来のディッピング法で外装被膜を形成した素子Ｂを、そ
れぞれ３０個作成した。さらに予備加熱を施さずに樹脂
注入をして形成した外装被膜を持つ素子も数個作成し
た。この素子は型枠内での樹脂の流れが悪いために外装
被膜８に気泡が残留したりエッジ部分に樹脂が流れ込ま
ずに外装被膜に欠けを生じる物が多く見られた。
と比較のために外装被膜の厚みが０.２mmの素子Ａ、従
来のディッピング法で外装被膜を形成した素子Ｂを、そ
れぞれ３０個作成した。さらに予備加熱を施さずに樹脂
注入をして形成した外装被膜を持つ素子も数個作成し
た。この素子は型枠内での樹脂の流れが悪いために外装
被膜８に気泡が残留したりエッジ部分に樹脂が流れ込ま
ずに外装被膜に欠けを生じる物が多く見られた。
【００１２】積層型圧電アクチュエーター素子の評価
は、１５０Ｖを印加した時の４０℃、９０％ＲＨの環境
下でＤＣ１５０Ｖを連続印加した場合に、素子の絶縁抵
抗が１０ＭΩ以下になるまでの時間（耐久時間）で判断
した（本発明の素子１を１０個、素子Ａを１０個、素子
Ｂを１０個）。その結果、図５に示すように本発明の素
子は素子Ａ、素子Ｂに比べ１０倍以上の耐久性を示し
た。
は、１５０Ｖを印加した時の４０℃、９０％ＲＨの環境
下でＤＣ１５０Ｖを連続印加した場合に、素子の絶縁抵
抗が１０ＭΩ以下になるまでの時間（耐久時間）で判断
した（本発明の素子１を１０個、素子Ａを１０個、素子
Ｂを１０個）。その結果、図５に示すように本発明の素
子は素子Ａ、素子Ｂに比べ１０倍以上の耐久性を示し
た。
【００１３】リード線の取り付け強度は引っ張り試験機
で引っ張り強度を測定した（本発明の素子１を２０個、
素子Ａを２０個、素子Ｂを２０個）。その結果、表１に
示すように本発明の素子１はリード線が破断して、取り
付け部分で離れることはなかった。素子Ａは素子Ｂに比
べれば改善されているが、ばらつきが大きい。
で引っ張り強度を測定した（本発明の素子１を２０個、
素子Ａを２０個、素子Ｂを２０個）。その結果、表１に
示すように本発明の素子１はリード線が破断して、取り
付け部分で離れることはなかった。素子Ａは素子Ｂに比
べれば改善されているが、ばらつきが大きい。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】上述した様に、この発明の積層型圧電ア
クチュエーター素子の製造方法によれば、緻密で十分な
厚みを持つ外装被膜の形成が可能となり、高湿度環境下
における素子の耐久性が高く、さらにリード線に外力が
加わっても容易に離れることのない素子を効率良く生産
することが可能となった。
クチュエーター素子の製造方法によれば、緻密で十分な
厚みを持つ外装被膜の形成が可能となり、高湿度環境下
における素子の耐久性が高く、さらにリード線に外力が
加わっても容易に離れることのない素子を効率良く生産
することが可能となった。
【図１】積層型圧電アクチュエーター素子の概要斜視図
を示す図である。
を示す図である。
【図２】型枠に固定された積層型圧電アクチュエーター
素子の横断面概要図を示す図である。
素子の横断面概要図を示す図である。
【図３】型枠に固定された積層型圧電アクチュエーター
素子の縦断面概要図を示す図である。
素子の縦断面概要図を示す図である。
【図４】外装被膜された積層型圧電アクチュエーター素
子の概要斜視図を示す図である。
子の概要斜視図を示す図である。
【図５】各種素子の耐湿試験結果を示す図である。
１ 外装被膜形成後の積層型圧電アクチュエーター素
子 １ａ 外装被膜形成前の積層型圧電アクチュエーター素
子 ２ 変位面 ３ 保護層 ４ 外部電極 ５ リード線 ６ 型枠 ６ａ 型枠の内側面 ７ 型枠と素子との間隙 ８ 外装皮膜 ｈ 積層型圧電アクチュエーター素子の高さ ｌ 型枠の内面の長さ
子 １ａ 外装被膜形成前の積層型圧電アクチュエーター素
子 ２ 変位面 ３ 保護層 ４ 外部電極 ５ リード線 ６ 型枠 ６ａ 型枠の内側面 ７ 型枠と素子との間隙 ８ 外装皮膜 ｈ 積層型圧電アクチュエーター素子の高さ ｌ 型枠の内面の長さ
Claims (10)
- 【請求項１】 電圧を印加する事により伸縮する積層型
圧電アクチュエーター素子において、その外装被膜が
０.３mm以上好ましくは０.５mm以上の厚みを有する事を
特徴とする積層型圧電アクチュエーター素子。 - 【請求項２】 外装被膜の厚みが０.３mm〜２.０mm好ま
しくは０.５mm〜１.５mmである請求項１記載の積層型圧
電アクチュエーター素子。 - 【請求項３】 外装被膜が熱硬化型樹脂で形成された物
である請求項１または２記載の積層型圧電アクチュエー
ター素子。 - 【請求項４】 外装被膜が１液性エポキシ樹脂で形成さ
れた物である請求項３記載の積層型圧電アクチュエータ
ー素子。 - 【請求項５】 電圧を印加することにより伸縮する積層
型圧電アクチュエーター素子に外装被膜を形成する際、
型枠と素子との間に形成される間隙が０.３mm以上好ま
しくは０.５mm以上になるような型枠に素子を固定し、
間隙に樹脂を注入し、硬化させて十分な厚みの外装被膜
を形成することを特徴とする積層型圧電アクチュエータ
ー素子の製造方法。 - 【請求項６】 型枠と素子との間隙が０.３mm〜２.０mm
好ましくは０.５mm〜１.５mmとなる型枠を使用する請求
項５記載の積層型圧電アクチュエーター素子の製造方
法。 - 【請求項７】 外装被膜形成用樹脂に熱硬化型の樹脂を
使用する請求項５または６記載の積層型圧電アクチュエ
ーター素子の製造方法。 - 【請求項８】 外装被膜形成用樹脂に１液性エポキシ樹
脂を使用する請求項７記載の積層型圧電アクチュエータ
ー素子の製造方法。 - 【請求項９】 型枠の間隙に樹脂を注入するに先立ち、
型枠・素子・樹脂を予め所定の温度に昇温保持する事を
特徴とする請求項５〜８いずれか記載の積層型圧電アク
チュエーター素子の製造方法。 - 【請求項１０】 型枠を透明性でかつ伸縮性を有する材
質にて形成する事を特徴とする請求項５〜９いずれか記
載の積層型圧電アクチュエーター素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20014794A JPH0846263A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20014794A JPH0846263A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846263A true JPH0846263A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16419577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20014794A Withdrawn JPH0846263A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0846263A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012074609A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Nec Embedded Products Ltd | アクチュエータ及びリード線配線方法 |
| JP2012533897A (ja) * | 2009-07-21 | 2012-12-27 | エプコス アーゲー | 電気的接点接続部を備える圧電アクチュエータ |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP20014794A patent/JPH0846263A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012533897A (ja) * | 2009-07-21 | 2012-12-27 | エプコス アーゲー | 電気的接点接続部を備える圧電アクチュエータ |
| JP2012074609A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Nec Embedded Products Ltd | アクチュエータ及びリード線配線方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041202 |