JP2001156347A - 積層型圧電アクチュエータ装置 - Google Patents

積層型圧電アクチュエータ装置

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JP2001156347A
JP2001156347A JP33698799A JP33698799A JP2001156347A JP 2001156347 A JP2001156347 A JP 2001156347A JP 33698799 A JP33698799 A JP 33698799A JP 33698799 A JP33698799 A JP 33698799A JP 2001156347 A JP2001156347 A JP 2001156347A
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JP
Japan
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piezoelectric actuator
laminated piezoelectric
actuator device
laminated
glass tube
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JP33698799A
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English (en)
Inventor
Shigemi Ogura
成実 小椋
Kazumasa Matsukawa
和誠 松川
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NEC Tokin Hyogo Ltd
Original Assignee
Tokin Ceramics Corp
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部の湿度の影響を受けない外装構造を有す
ると共に、外形寸法が小さくて安価に製造可能な積層型
圧電アクチュエータ装置を提供すること。 【解決手段】 この積層型圧電アクチュエータ装置6
は、圧電セラミックス層と内部電極層とを積層した積層
体の側面に外部電極4を設けて成る積層型圧電アクチュ
エータ素子1の一端側に位置される外部電極4に一対の
外部リード端子3を接続すると共に、外部リード端子3
の接続箇所を除く積層型圧電アクチュエータ素子1の略
側面全体を外装部としてのガラス管2で覆って構成され
ている。ここで、積層型圧電アクチュエータ素子1及び
ガラス管2の間は密閉された空間を有しており、ガラス
管2の密閉された空間に対応する部分の局部には、積層
型圧電アクチュエータ素子1の変位(伸び)を吸収する
ための変位吸収部として波状変形部2aが3段形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として圧電体と
内部電極とを交互に積層した積層体から成る積層型圧電
アクチュエータ素子の略表面全体を外装部で外装した構
造の積層型圧電アクチュエータ装置であって、詳しくは
外装部の耐湿性を向上させた積層型圧電アクチュエータ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の積層型圧電アクチュエー
タ装置としては、例えば図2(a)に側面断面図を、図
2(b)に底面図を示すような構成のものが挙げられ
る。この積層型圧電アクチュエータ装置14は、圧電体
と内部電極とを交互に積層した積層体の側面に外部電極
を設けて成る積層型圧電アクチュエータ素子11の一端
側に位置される外部電極に一対の外部リード端子13を
接続すると共に、外部リード端子13の接続箇所を含む
積層型圧電アクチュエータ素子11の側面全体を外装部
としてのエポキシ樹脂12で覆って構成されている。
【0003】又、他の積層型圧電アクチュエータ装置と
しては、図3(a)に側面断面図を、図3(b)に底面
図を示すような構成のものが挙げられる。この積層型圧
電アクチュエータ装置26は、圧電体と内部電極とを交
互に積層した積層体の側面に外部電極を設けて成る積層
型圧電アクチュエータ素子21の外部電極に一対の電圧
印加端子23を接続した後、積層型圧電アクチュエータ
素子21の一端面に一対の電圧印加端子23を貫通させ
てホルダ24を接続すると共に、他端面にホルダ25を
接続し、更にこれらの二つのホルダ24,25を外装部
としての金属ケース22で結合して構成されている。因
みに、この積層型圧電アクチュエータ装置26の場合、
二つのホルダ24,25と金属ケース22とにより積層
型圧電アクチュエータ素子21が完全に密封されて構成
され、ホルダ24の所定箇所には一対の電圧印加端子2
3を貫通させるための貫通孔が設けてられており、ガラ
ス等で封着されている金属ケース22には積層型圧電ア
クチュエータ素子21の変位(伸び)を吸収するための
変位吸収部として波状変形部22aが9段形成されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した外装部として
エポキシ樹脂を用いた積層型圧電アクチュエータ装置の
場合、積層型圧電アクチュエータ素子の側面全体を覆っ
たエポキシ樹脂が耐湿性に優れないため、使用時に外部
の湿度の影響を受けて内部電極や外部電極がマイグレー
ションを起こして製品寿命が短くなり易いという欠点が
ある。
【0005】これに対し、外装部として金属ケースを用
いた積層型圧電アクチュエータ装置の場合、積層型圧電
アクチュエータ素子を完全に密封した構造であるために
外部の湿度の影響を受けないが、構造上において二つの
異なるホルダや多数の波状変形部を形成した金属ケース
を要するものであることにより、部品点数や加工及び組
立工数が多くなって製造に手間がかかってコスト高にな
り易いという難点がある他、外形寸法が大きくなってし
まうという欠点がある。
【0006】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、外部の湿度の影響
を受けない外装構造を有すると共に、外形寸法が小さく
て安価に製造可能な積層型圧電アクチュエータ装置を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックス層と内部電極層とを積層した積層体の側面に
外部電極を設けて成る積層型圧電アクチュエータ素子の
略表面全体を外装部で覆って成る積層型圧電アクチュエ
ータ装置において、外装部としてガラス管を用いた積層
型圧電アクチュエータ装置が得られる。
【0008】又、本発明によれば、上記積層型圧電アク
チュエータ装置において、積層型圧電アクチュエータ素
子及びガラス管の間は密閉された空間を有する積層型圧
電アクチュエータ装置が得られる。
【0009】更に、本発明によれば、上記積層型圧電ア
クチュエータ装置において、ガラス管は、密閉された空
間に対応する部分の局部に積層型圧電アクチュエータ素
子の変位を吸収するための変位吸収部を有する積層型圧
電アクチュエータ装置が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の積
層型圧電アクチュエータ装置について、図面を参照して
詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施例に係る積層型圧
電アクチュエータ装置の基本構成を示したもので、同図
(a)は側面断面図に関するもの,同図(b)は底面図
に関するものである。この積層型圧電アクチュエータ装
置6は、圧電セラミックス層と内部電極層とを積層した
積層体の側面に外部電極4を設けて成る積層型圧電アク
チュエータ素子1の一端側に位置される外部電極4に一
対の外部リード端子3を接続すると共に、外部リード端
子3の接続箇所を除く積層型圧電アクチュエータ素子1
の略側面全体を外装部としてのガラス管2で覆って構成
されている。
【0012】ここで、積層型圧電アクチュエータ素子1
及びガラス管2の間は密閉された空間を有しており、ガ
ラス管2の密閉された空間に対応する部分の局部には、
積層型圧電アクチュエータ素子1の変位(伸び)を吸収
するための変位吸収部として波状変形部2aが3段形成
されている。
【0013】即ち、この積層型圧電アクチュエータ装置
6の場合、ガラス管2における一端部が積層型圧電アク
チュエータ素子1の側面の一端側近傍部分に封着され、
他端部が積層型圧電アクチュエータ素子1の側面の他端
側部分に封着されており、ガラス管2の一端部の封着部
分の外側となる箇所の外部電極4に外部リード線3が接
続されている。
【0014】このような積層型圧電アクチュエータ装置
6を製作する場合、先ず例えば寸法が縦5mm×横5m
m×長さ60mmの積層型圧電アクチュエータ素子1に
銀ペーストを用いて外部電極4を焼き付け焼成する。
【0015】次に、内径7.2mm,外径8mm,長さ
50mmのガラス管2(赤外線封着用着色ガラス管等)
の内径の中央に積層型圧電アクチュエータ素子1を配置
し、ガラス管2の両端部を赤外線ランプを用いて約90
0℃に加熱して積層型圧電アクチュエータ素子1の側面
に封着する。このとき、ガラス管2の内部の湿度を除去
して製品上の信頼性を向上させるため、ガラス管2の内
部を窒素で置換するのが好ましい。
【0016】更に、積層型圧電アクチュエータ素子1の
変位を吸収する変位吸収部を得るために、ガラス管2の
密閉された空間に対応する部分の局部(即ち、略ガラス
管2の中央部)の3箇所を赤外線ランプで約800℃に
加熱して波状変形部2aを3段形成する。尚、波状変形
部2aは3段構造に限定されないが、加工の手間を考慮
すれば3箇所程度の数箇所に形成することが好ましい。
最後に、積層型圧電アクチュエータ素子1側面の一端側
部分にある外部電極4に一対の外部リード線3を接続す
る。
【0017】このようにして作製される外装部としてガ
ラス管2を用いた積層型圧電アクチュエータ装置6と、
図2(a)及び(b)で説明した外装部としてエポキシ
樹脂12を用いた従来の一例に係る積層型圧電アクチュ
エータ装置14と、図3(a)及び(b)で説明した外
装部として金属ケース22を用いた従来の他例に係る積
層型圧電アクチュエータ装置26とをそれぞれ試料数1
0個として試作し、これらの試料品をそれぞれ40℃・
90%RHの環境下で直流電圧DC150Vを連続印加
し、絶縁破壊するまでの時間を計測して各試作品別の平
均故障時間MTTF(Hr)を算出したところ、一実施
例に係る積層型圧電アクチュエータ装置6の場合は25
00、従来の一例に係る積層型圧電アクチュエータ装置
14の場合は700、従来の他例に係る積層型圧電アク
チュエータ装置26の場合は2300となった。
【0018】これにより、一実施例に係る積層型圧電ア
クチュエータ装置6は、従来の一例に係る積層型圧電ア
クチュエータ装置14よりも格段に絶縁破壊の耐久性が
優れ、従来の他例に係る積層型圧電アクチュエータ装置
26とほぼ同等の絶縁破壊の耐久性が得られており、優
れた耐湿性を有することが判った。
【0019】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の積層型圧電
アクチュエータ装置によれば、積層型圧電アクチュエー
タ素子の外装部にガラス管を用いて積層型圧電アクチュ
エータ素子の略表面全体を封止して積層型圧電アクチュ
エータ素子及びガラス管の間の密閉された空間において
外部の湿度の影響を完全に遮断できるようにした上、ガ
ラス管の密閉された空間に対応する部分の局部に積層型
圧電アクチュエータ素子の変位を吸収するための構造を
持たせて積層型圧電アクチュエータ素子の変位時のガラ
ス管の破損を防止可能にしているので、結果として外部
の湿度の影響を受けない外装構造を有すると共に、外形
寸法が小さくて安価に製造可能な(即ち、耐湿性に優れ
た小型で低価格の)積層型圧電アクチュエータが得られ
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る積層型圧電アクチュエ
ータ装置の基本構成を示したもので、(a)は側面断面
図、(b)は底面図に関するものである。
【図2】従来の一例に係る積層型圧電アクチュエータ装
置の基本構成を示したもので、(a)は側面断面図、
(b)は底面図に関するものである。
【図3】従来の他例に係る積層型圧電アクチュエータ装
置の基本構成を示したもので、(a)は側面断面図、
(b)は底面図に関するものである。
【符号の説明】
1,11,21 積層型圧電アクチュエータ素子 2 ガラス管 3,13 外部リード端子 4 外部電極 2a,22a 波状変形部 6,14,26 積層型圧電アクチュエータ装置 12 エポキシ樹脂 22 金属ケース 23 電圧印加端子 24,25 ホルダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電セラミックス層と内部電極層とを積
    層した積層体の側面に外部電極を設けて成る積層型圧電
    アクチュエータ素子の略表面全体を外装部で覆って成る
    積層型圧電アクチュエータ装置において、前記外装部と
    してガラス管を用いたことを特徴とする積層型圧電アク
    チュエータ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の積層型圧電アクチュエー
    タ装置において、前記積層型圧電アクチュエータ素子及
    び前記ガラス管の間は密閉された空間を有することを特
    徴とする積層型圧電アクチュエータ装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の積層型圧電アクチュエー
    タ装置において、前記ガラス管は、前記密閉された空間
    に対応する部分の局部に前記積層型圧電アクチュエータ
    素子の変位を吸収するための変位吸収部を有することを
    特徴とする積層型圧電アクチュエータ装置。
JP33698799A 1999-11-29 1999-11-29 積層型圧電アクチュエータ装置 Withdrawn JP2001156347A (ja)

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