JP2001230463A - 積層圧電アクチュエータ - Google Patents
積層圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JP2001230463A JP2001230463A JP2000281565A JP2000281565A JP2001230463A JP 2001230463 A JP2001230463 A JP 2001230463A JP 2000281565 A JP2000281565 A JP 2000281565A JP 2000281565 A JP2000281565 A JP 2000281565A JP 2001230463 A JP2001230463 A JP 2001230463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- internal electrodes
- ceramic layer
- laminated piezoelectric
- internal
- Prior art date
- 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
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分極領域と非分極領域の境界部分での応力集
中を緩和し、長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエー
タを提供することを目的とする。 【解決手段】 セラミック層１と内部電極２ａ，２ｂと
を交互に積層した積層体４と、この積層体４の両端面に
設けるとともに内部電極２ａ，２ｂと電気的に接続した
外部電極３ａ，３ｂとを備え、各内部電極２ａ，２ｂの
外部電極３ａ，３ｂと非接続の端部位置を内部電極２
ａ，２ｂの積層方向においてずらしたものである。
中を緩和し、長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエー
タを提供することを目的とする。 【解決手段】 セラミック層１と内部電極２ａ，２ｂと
を交互に積層した積層体４と、この積層体４の両端面に
設けるとともに内部電極２ａ，２ｂと電気的に接続した
外部電極３ａ，３ｂとを備え、各内部電極２ａ，２ｂの
外部電極３ａ，３ｂと非接続の端部位置を内部電極２
ａ，２ｂの積層方向においてずらしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層圧電アクチュエ
ータに関するものである。
ータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９、図１０に積層圧電アクチュエータ
の一例である積層圧電アクチュエータの長手方向及び短
手方向の断面図を示す。
の一例である積層圧電アクチュエータの長手方向及び短
手方向の断面図を示す。
【０００３】まず、内部電極１２ａ，１２ｂとセラミッ
ク層１１とを交互にかつ内部電極１２ａ，１２ｂの一方
の端部が長手方向の両端面に交互に露出するように積層
して積層体を形成する。次に内部電極１２ａ，１２ｂの
露出した端面に外部電極１３ａ，１３ｂを形成後、セラ
ミック層１１の厚み１mm当たり、２〜７ｋＶの電圧を印
加し、セラミック層１１の分極処理を行う。
ク層１１とを交互にかつ内部電極１２ａ，１２ｂの一方
の端部が長手方向の両端面に交互に露出するように積層
して積層体を形成する。次に内部電極１２ａ，１２ｂの
露出した端面に外部電極１３ａ，１３ｂを形成後、セラ
ミック層１１の厚み１mm当たり、２〜７ｋＶの電圧を印
加し、セラミック層１１の分極処理を行う。
【０００４】上記構成において、内部電極１２ａ，１２
ｂの外部電極１３ａ，１３ｂと接続していない外周端部
の位置は積層体１４の積層方向において一致させてい
た。
ｂの外部電極１３ａ，１３ｂと接続していない外周端部
の位置は積層体１４の積層方向において一致させてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この構成によると、内
部電極１２ａ，１２ｂで挟まれた部分のセラミック層１
１は分極領域となり、内部電極１２ａ，１２ｂで挟まれ
ていない部分のセラミック層は非分極領域となる。即ち
長期間積層圧電アクチュエータを駆動した場合、分極領
域と非分極領域の境界部分で変位分布が大きく変化する
ため応力が集中し、クラックが発生するおそれがある。
部電極１２ａ，１２ｂで挟まれた部分のセラミック層１
１は分極領域となり、内部電極１２ａ，１２ｂで挟まれ
ていない部分のセラミック層は非分極領域となる。即ち
長期間積層圧電アクチュエータを駆動した場合、分極領
域と非分極領域の境界部分で変位分布が大きく変化する
ため応力が集中し、クラックが発生するおそれがある。
【０００６】そこで本発明は、分極領域と非分極領域の
境界部分での応力集中を緩和し、長期信頼性に優れた積
層圧電アクチュエータを提供することを目的とするもの
である。
境界部分での応力集中を緩和し、長期信頼性に優れた積
層圧電アクチュエータを提供することを目的とするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層圧電アクチュエータは、複数のセラミッ
ク層と、複数の内部電極とを交互に積層した積層体と、
この積層体の両端面に設けるとともに前記内部電極と電
気的に接続した外部電極とを備え、前記各内部電極の外
部電極と非接続の端部位置を内部電極の重なり方向にお
いてずらしたものであり、内部電極間に挟まれておら
ず、かつ一方の面のみに内部電極が存在する部分のセラ
ミック層にも電界が発生するため分極領域から非分極領
域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化す
ることとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、ク
ラックの発生を阻止することができるのである。
に本発明の積層圧電アクチュエータは、複数のセラミッ
ク層と、複数の内部電極とを交互に積層した積層体と、
この積層体の両端面に設けるとともに前記内部電極と電
気的に接続した外部電極とを備え、前記各内部電極の外
部電極と非接続の端部位置を内部電極の重なり方向にお
いてずらしたものであり、内部電極間に挟まれておら
ず、かつ一方の面のみに内部電極が存在する部分のセラ
ミック層にも電界が発生するため分極領域から非分極領
域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化す
ることとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、ク
ラックの発生を阻止することができるのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数のセラミック層と、複数の内部電極とを交互に
積層した積層体と、この積層体の両端面に設けるととも
に前記内部電極と電気的に接続した外部電極とを備え、
前記各内部電極の外部電極と非接続の端部位置を内部電
極の重なり方向においてずらした積層圧電アクチュエー
タであり、長期信頼性に優れたものである。
は、複数のセラミック層と、複数の内部電極とを交互に
積層した積層体と、この積層体の両端面に設けるととも
に前記内部電極と電気的に接続した外部電極とを備え、
前記各内部電極の外部電極と非接続の端部位置を内部電
極の重なり方向においてずらした積層圧電アクチュエー
タであり、長期信頼性に優れたものである。
【０００９】請求項２に記載の発明は、積層体の各面を
平滑面とした請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ
であり、駆動電圧の印加時に積層体の形状の歪みに起因
する応力集中または応力歪みを防止することができるも
のである。
平滑面とした請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ
であり、駆動電圧の印加時に積層体の形状の歪みに起因
する応力集中または応力歪みを防止することができるも
のである。
【００１０】請求項３に記載の発明は、内部電極の上、
下層のセラミック層は前記内部電極を貫通して少なくと
も一ヵ所で一体化している請求項１に記載の積層圧電ア
クチュエータであり、内部電極とセラミック層の境界部
分に応力集中が発生した場合でも互いの剥離を防止でき
るので長期信頼性に優れたものとなる。
下層のセラミック層は前記内部電極を貫通して少なくと
も一ヵ所で一体化している請求項１に記載の積層圧電ア
クチュエータであり、内部電極とセラミック層の境界部
分に応力集中が発生した場合でも互いの剥離を防止でき
るので長期信頼性に優れたものとなる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、内部電極はセラ
ミック層を形成するセラミック原料を金属成分の２０ｗ
ｔ％以上含有する金属ペーストを用いて作製した請求項
１に記載の積層圧電アクチュエータであり、内部電極の
上下のセラミック層を少なくとも一ヵ所以上で一体化さ
せることが容易にでき、長期信頼性に優れたものとな
る。
ミック層を形成するセラミック原料を金属成分の２０ｗ
ｔ％以上含有する金属ペーストを用いて作製した請求項
１に記載の積層圧電アクチュエータであり、内部電極の
上下のセラミック層を少なくとも一ヵ所以上で一体化さ
せることが容易にでき、長期信頼性に優れたものとな
る。
【００１２】請求項５に記載の発明は、内部電極の角部
は曲線状とした請求項１に記載の積層圧電アクチュエー
タであり、角部への電界集中すなわち応力集中を防止で
きる。
は曲線状とした請求項１に記載の積層圧電アクチュエー
タであり、角部への電界集中すなわち応力集中を防止で
きる。
【００１３】請求項６に記載の発明は、内部電極層に挟
まれた最上、下セラミック層を中央部分のセラミック層
より厚くした請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ
であり、最上、下のセラミック層が外部電極と内部電極
の間に挟まれておらず非分極領域である場合、積層体内
部中央部分の変位の大きさより小さくすることができ、
その結果積層体の積層方向における分極領域から非分極
領域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化
することとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、
クラックの発生を阻止することができる。
まれた最上、下セラミック層を中央部分のセラミック層
より厚くした請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ
であり、最上、下のセラミック層が外部電極と内部電極
の間に挟まれておらず非分極領域である場合、積層体内
部中央部分の変位の大きさより小さくすることができ、
その結果積層体の積層方向における分極領域から非分極
領域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化
することとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、
クラックの発生を阻止することができる。
【００１４】以下本発明の実施の形態について積層圧電
アクチュエータの一例である積層圧電アクチュエータを
用いて図面を参照しながら説明する。
アクチュエータの一例である積層圧電アクチュエータを
用いて図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は本発明の一実施の形態における積層
圧電アクチュエータの斜視図、図２は図１のＡ−Ｂ断面
図、図３は図１のＣ−Ｄ断面図、図４は本実施の形態に
おける積層体の分解斜視図、図５は図１に示す積層圧電
アクチュエータの製造工程図である。
圧電アクチュエータの斜視図、図２は図１のＡ−Ｂ断面
図、図３は図１のＣ−Ｄ断面図、図４は本実施の形態に
おける積層体の分解斜視図、図５は図１に示す積層圧電
アクチュエータの製造工程図である。
【００１６】図１〜図４において、１はセラミック層、
２ａ，２ｂは内部電極、３ａ，３ｂは外部電極、４は積
層体である。
２ａ，２ｂは内部電極、３ａ，３ｂは外部電極、４は積
層体である。
【００１７】まず、平均粒径１μｍ程度に粉砕したＰＺ
Ｔ（ＰｂＴｉＺｒＯ3）を主成分とした圧電セラミック
粉体（チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック材料）に
有機結合材、可塑剤、有機溶媒を所定量配合し、図５の
１１に示すようにスラリー混合を行い、シート成形用ス
ラリーを得る。
Ｔ（ＰｂＴｉＺｒＯ3）を主成分とした圧電セラミック
粉体（チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック材料）に
有機結合材、可塑剤、有機溶媒を所定量配合し、図５の
１１に示すようにスラリー混合を行い、シート成形用ス
ラリーを得る。
【００１８】その後、ドクターブレード法によって図５
の１２に示すようにシート成形を行い、セラミック層１
となる所定厚みのセラミックグリーンシートを得る。
の１２に示すようにシート成形を行い、セラミック層１
となる所定厚みのセラミックグリーンシートを得る。
【００１９】次に、このセラミックグリーンシート上
に、図４に示す形状の内部電極２ａ，２ｂとなるように
金属ペーストを印刷する。この金属ペーストはＡｇを主
成分とし、副成分としてＰｄ及び少なくとも上記圧電セ
ラミック粉体を金属成分１００ｗｔ％に対し２０ｗｔ％
含有したものである。次いで、この上に金属ペーストを
印刷していないセラミックグリーンシートに積層後仮加
圧を施し、図４に示す形状の内部電極２ａ，２ｂとなる
ように金属ペーストを印刷する。
に、図４に示す形状の内部電極２ａ，２ｂとなるように
金属ペーストを印刷する。この金属ペーストはＡｇを主
成分とし、副成分としてＰｄ及び少なくとも上記圧電セ
ラミック粉体を金属成分１００ｗｔ％に対し２０ｗｔ％
含有したものである。次いで、この上に金属ペーストを
印刷していないセラミックグリーンシートに積層後仮加
圧を施し、図４に示す形状の内部電極２ａ，２ｂとなる
ように金属ペーストを印刷する。
【００２０】以降同様に所望の特性を得るように図５の
１３に示すようにセラミックグリーンシートの積層、仮
加圧、金属ペーストの印刷を繰り返し行う。最後にセラ
ミックグリーンシートを積層、仮加圧して、金属ペース
トを印刷せずに積層工程を終了後図５の１４に示すよう
に切断し、ほぼ直方体状の積層体４を得た。ここで内部
電極２ａ，２ｂは、一層のセラミック層１の上におい
て、長手方向の一方の端部から他方の端部付近まで形成
するとともに長手方向で対向するように、かつその一端
部が積層体４の長手方向の両端面に一層毎に交互に露出
するようにした。この時ショート不良を防止するために
短手方向の端面には内部電極２ａ，２ｂが露出しないよ
うにした。つまり、短手方向の端面に内部電極２ａ，２
ｂが露出していると、水分などが付着すると内部電極２
ａ，２ｂ間でマイグレーションが発生することにより内
部電極２ａ，２ｂ間がショートするのを防止するためで
ある。
１３に示すようにセラミックグリーンシートの積層、仮
加圧、金属ペーストの印刷を繰り返し行う。最後にセラ
ミックグリーンシートを積層、仮加圧して、金属ペース
トを印刷せずに積層工程を終了後図５の１４に示すよう
に切断し、ほぼ直方体状の積層体４を得た。ここで内部
電極２ａ，２ｂは、一層のセラミック層１の上におい
て、長手方向の一方の端部から他方の端部付近まで形成
するとともに長手方向で対向するように、かつその一端
部が積層体４の長手方向の両端面に一層毎に交互に露出
するようにした。この時ショート不良を防止するために
短手方向の端面には内部電極２ａ，２ｂが露出しないよ
うにした。つまり、短手方向の端面に内部電極２ａ，２
ｂが露出していると、水分などが付着すると内部電極２
ａ，２ｂ間でマイグレーションが発生することにより内
部電極２ａ，２ｂ間がショートするのを防止するためで
ある。
【００２１】次に、この積層体４中の有機結合材を熱処
理することにより図５の１５に示すように脱脂し、図５
の１６に示すように１０００〜１２００℃で１時間焼成
した。次に積層体４の表裏面の凹凸を除去し、平滑面と
するため、積層体の全ての面を図５の１７に示すように
研磨し、内部電極２ａ，２ｂが露出するようにした。
理することにより図５の１５に示すように脱脂し、図５
の１６に示すように１０００〜１２００℃で１時間焼成
した。次に積層体４の表裏面の凹凸を除去し、平滑面と
するため、積層体の全ての面を図５の１７に示すように
研磨し、内部電極２ａ，２ｂが露出するようにした。
【００２２】次いで、図１〜図３に示すように積層体４
の内部電極２ａ，２ｂが露出した積層体４の長手短手方
向の両端面及びこれに続く表、裏面に図５の１８に示す
ように外部電極３ａ，３ｂをそれぞれ形成する。
の内部電極２ａ，２ｂが露出した積層体４の長手短手方
向の両端面及びこれに続く表、裏面に図５の１８に示す
ように外部電極３ａ，３ｂをそれぞれ形成する。
【００２３】次いで、外部電極３ａ，３ｂ間に、セラミ
ック層１の厚み１mm当たり３ｋＶになる直流電圧を１０
０℃のシリコンオイル中で３０分印加し、図５の１９に
示すように内部電極２ａ，２ｂ間のセラミック層１を分
極する。
ック層１の厚み１mm当たり３ｋＶになる直流電圧を１０
０℃のシリコンオイル中で３０分印加し、図５の１９に
示すように内部電極２ａ，２ｂ間のセラミック層１を分
極する。
【００２４】これにより、長手方向の長さが２０mm、短
手方向の長さが２．０mm、積層方向の長さが１．０mmの
積層圧電アクチュエータを得た。
手方向の長さが２．０mm、積層方向の長さが１．０mmの
積層圧電アクチュエータを得た。
【００２５】また、図３に示すように積層体４の短手方
向において内部電極２ａ，２ｂの端部を内部電極２ａ，
２ｂの積層方向の同一面上に存在しないようにずらして
いる。
向において内部電極２ａ，２ｂの端部を内部電極２ａ，
２ｂの積層方向の同一面上に存在しないようにずらして
いる。
【００２６】この構造とすることにより分極時の内部電
極２ａ，２ｂの端部付近の電界がセラミック層１を介し
て対向している部分の内部電極２ａ，２ｂだけでなく、
対向していない部分の内部電極２ａ，２ｂにも発生す
る。その結果、積層圧電アクチュエータに駆動電圧を印
加すると、分極領域から非分極領域にまたがる境界部分
では変位の大きさが徐々に小さくなり、境界部分の応力
集中が緩和される。そのため積層圧電アクチュエータの
長期信頼性を向上させることができる。
極２ａ，２ｂの端部付近の電界がセラミック層１を介し
て対向している部分の内部電極２ａ，２ｂだけでなく、
対向していない部分の内部電極２ａ，２ｂにも発生す
る。その結果、積層圧電アクチュエータに駆動電圧を印
加すると、分極領域から非分極領域にまたがる境界部分
では変位の大きさが徐々に小さくなり、境界部分の応力
集中が緩和される。そのため積層圧電アクチュエータの
長期信頼性を向上させることができる。
【００２７】以下本発明の積層圧電アクチュエータの特
徴について記載する。
徴について記載する。
【００２８】（１）上記実施の形態においては、長手方
向が振動方向となる場合において、短手方向の内部電極
２ａ，２ｂの端部全部が積層方向の同一平面に存在しな
いようにしたが、振動方向となる内部電極２ａ，２ｂの
外部電極３ａ，３ｂと非接続側の長手方向の端部も積層
方向の同一平面に存在しないようにすることによりさら
に分極領域から非分極領域との境界への応力集中を防止
することができる。即ち内部電極２ａ，２ｂの外部電極
３ａ，３ｂとの接続端部を除く端部を積層方向において
上、下層の内部電極２ａ，２ｂの端部に重ならないよう
に位置をずらして形成することが望ましい。このように
することにより分極時の内部電極２ａ，２ｂの端部付近
の電界が内部電極２ａ，２ｂの積層方向だけでなく横方
向にも発生し内部電極２ａ，２ｂで挟まれておらず、一
方の面のみに内部電極２ａ，２ｂが存在する部分のセラ
ミック層１も内部電極２ａ，２ｂ間に挟まれた部分のセ
ラミック層１ほどでないにしても分極されることとな
る。
向が振動方向となる場合において、短手方向の内部電極
２ａ，２ｂの端部全部が積層方向の同一平面に存在しな
いようにしたが、振動方向となる内部電極２ａ，２ｂの
外部電極３ａ，３ｂと非接続側の長手方向の端部も積層
方向の同一平面に存在しないようにすることによりさら
に分極領域から非分極領域との境界への応力集中を防止
することができる。即ち内部電極２ａ，２ｂの外部電極
３ａ，３ｂとの接続端部を除く端部を積層方向において
上、下層の内部電極２ａ，２ｂの端部に重ならないよう
に位置をずらして形成することが望ましい。このように
することにより分極時の内部電極２ａ，２ｂの端部付近
の電界が内部電極２ａ，２ｂの積層方向だけでなく横方
向にも発生し内部電極２ａ，２ｂで挟まれておらず、一
方の面のみに内部電極２ａ，２ｂが存在する部分のセラ
ミック層１も内部電極２ａ，２ｂ間に挟まれた部分のセ
ラミック層１ほどでないにしても分極されることとな
る。
【００２９】その結果、積層圧電アクチュエータに駆動
電圧を印加した場合、分極領域から非分極領域への境界
部分では変位の大きさが徐々に小さくなり、境界部分へ
の応力集中が従来よりも緩和されることとなる。そのた
め長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエータとなる。
電圧を印加した場合、分極領域から非分極領域への境界
部分では変位の大きさが徐々に小さくなり、境界部分へ
の応力集中が従来よりも緩和されることとなる。そのた
め長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエータとなる。
【００３０】（２）上記実施の形態では、各内部電極２
ａ，２ｂの大きさは一定で、形成位置を変えることによ
り、上下層の内部電極２ａ，２ｂの端部と重ならないよ
うにしたが、図６のように幅の異なる内部電極２ａ，２
ｂを交互に積層しても同様の効果が得られる。また、内
部電極２ａ，２ｂの幅を三種類以上用いても同様な効果
が期待できる。
ａ，２ｂの大きさは一定で、形成位置を変えることによ
り、上下層の内部電極２ａ，２ｂの端部と重ならないよ
うにしたが、図６のように幅の異なる内部電極２ａ，２
ｂを交互に積層しても同様の効果が得られる。また、内
部電極２ａ，２ｂの幅を三種類以上用いても同様な効果
が期待できる。
【００３１】（３）上記実施の形態では、積層体４の各
面が平滑面となるように研磨加工を行ったが、研磨だけ
ではなく平滑面となるような他の方法を用いても構わな
い。積層体４の各面を平滑面とすることにより駆動電圧
を印加して積層圧電アクチュエータを変位させた時に、
積層体４の形状の歪みに起因する応力集中または応力歪
みを防止することができる。
面が平滑面となるように研磨加工を行ったが、研磨だけ
ではなく平滑面となるような他の方法を用いても構わな
い。積層体４の各面を平滑面とすることにより駆動電圧
を印加して積層圧電アクチュエータを変位させた時に、
積層体４の形状の歪みに起因する応力集中または応力歪
みを防止することができる。
【００３２】（４）上記実施の形態では、少なくとも一
ヵ所の内部電極２ａ，２ｂを貫通して上下のセラミック
層１を一体化させている。この構造により駆動電圧を印
加して積層圧電アクチュエータを変位させた時に、内部
電極２ａ，２ｂとセラミック層１の境界部分に応力集中
が発生した場合でも互いの剥離を防止でき、積層圧電ア
クチュエータの長期信頼性を向上させることができる。
ヵ所の内部電極２ａ，２ｂを貫通して上下のセラミック
層１を一体化させている。この構造により駆動電圧を印
加して積層圧電アクチュエータを変位させた時に、内部
電極２ａ，２ｂとセラミック層１の境界部分に応力集中
が発生した場合でも互いの剥離を防止でき、積層圧電ア
クチュエータの長期信頼性を向上させることができる。
【００３３】なお、内部電極２ａ，２ｂを貫通させて上
下のセラミック層１を一体化させる部分を多く設ければ
設けるほど剥離防止できるが、積層圧電アクチュエータ
の電気特性に影響を及ぼさない程度の数及び大きさとし
なければならない。
下のセラミック層１を一体化させる部分を多く設ければ
設けるほど剥離防止できるが、積層圧電アクチュエータ
の電気特性に影響を及ぼさない程度の数及び大きさとし
なければならない。
【００３４】（５）上記実施の形態では、内部電極２
ａ，２ｂとなる金属ペーストに金属成分１００ｗｔ％に
対しセラミック層１となる圧電セラミック粉体を２０ｗ
ｔ％含有したものを用いた。このように金属ペースト中
にセラミック層１となる圧電セラミック粉体を金属成分
重量の２０ｗｔ％以上を含有させることにより、上記
（４）に記載したように内部電極２ａ，２ｂの上下のセ
ラミック層１の一体化が容易にできる。なお、圧電セラ
ミック粉体の含有率が２０ｗｔ％の場合、内部電極２
ａ，２ｂの上下のセラミック層１を一体化させることが
困難になる。
ａ，２ｂとなる金属ペーストに金属成分１００ｗｔ％に
対しセラミック層１となる圧電セラミック粉体を２０ｗ
ｔ％含有したものを用いた。このように金属ペースト中
にセラミック層１となる圧電セラミック粉体を金属成分
重量の２０ｗｔ％以上を含有させることにより、上記
（４）に記載したように内部電極２ａ，２ｂの上下のセ
ラミック層１の一体化が容易にできる。なお、圧電セラ
ミック粉体の含有率が２０ｗｔ％の場合、内部電極２
ａ，２ｂの上下のセラミック層１を一体化させることが
困難になる。
【００３５】（６）内部電極２ａ，２ｂの角部が尖って
いるとこの部分に電界が集中する。電界が集中すると変
位が大きくなり、応力が集中することとなる。従って、
図７に示すように内部電極２ａにおいて角部を曲線状と
することにより電界集中を防止、即ち応力集中を防止
し、長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエータを得る
ことができる。内部電極２ｂについても同様のことが言
える。
いるとこの部分に電界が集中する。電界が集中すると変
位が大きくなり、応力が集中することとなる。従って、
図７に示すように内部電極２ａにおいて角部を曲線状と
することにより電界集中を防止、即ち応力集中を防止
し、長期信頼性に優れた積層圧電アクチュエータを得る
ことができる。内部電極２ｂについても同様のことが言
える。
【００３６】（７）上記実施の形態においては積層体４
の積層方向表裏面の中央部分に外部電極３ａ，３ｂが形
成されている場合について説明したが、図８に示すよう
に積層体４の積層方向表裏面の中央部分に外部電極３
ａ，３ｂが形成されていない積層圧電アクチュエータに
おいては、内部電極２ａ，２ｂに挟まれた最上下セラミ
ック層１ａの厚みを積層体４の内部中央部分のセラミッ
ク層１ｂの厚みより厚くすることにより、積層体４の中
央部分の変位の大きさを小さくすることができ、その結
果、積層体４の積層方向における分極領域から非分極領
域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化す
ることとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、ク
ラックの発生を阻止することができるのである。
の積層方向表裏面の中央部分に外部電極３ａ，３ｂが形
成されている場合について説明したが、図８に示すよう
に積層体４の積層方向表裏面の中央部分に外部電極３
ａ，３ｂが形成されていない積層圧電アクチュエータに
おいては、内部電極２ａ，２ｂに挟まれた最上下セラミ
ック層１ａの厚みを積層体４の内部中央部分のセラミッ
ク層１ｂの厚みより厚くすることにより、積層体４の中
央部分の変位の大きさを小さくすることができ、その結
果、積層体４の積層方向における分極領域から非分極領
域にまたがる境界部分では変位の大きさが徐々に変化す
ることとなるため、境界部分の応力集中が緩和され、ク
ラックの発生を阻止することができるのである。
【００３７】
【発明の効果】以上本発明によると、分極領域と非分極
領域の境界部分での応力集中を緩和し、長期信頼性に優
れた積層圧電アクチュエータを提供することができる。
領域の境界部分での応力集中を緩和し、長期信頼性に優
れた積層圧電アクチュエータを提供することができる。
【図１】本発明の一実施の形態における積層圧電アクチ
ュエータの斜視図
ュエータの斜視図
【図２】図１のＡ−Ｂ断面図
【図３】図１のＣ−Ｄ断面図
【図４】図１に示す積層圧電アクチュエータの積層体の
分解斜視図
分解斜視図
【図５】図１に示す積層圧電アクチュエータの製造工程
図
図
【図６】本発明の他の実施の形態における積層圧電アク
チュエータの断面図
チュエータの断面図
【図７】本発明の一実施の形態における内部電極の上面
図
図
【図８】本発明の一実施の形態における積層圧電アクチ
ュエータの断面図
ュエータの断面図
【図９】従来の積層圧電アクチュエータの長手方向の断
面図
面図
【図１０】同短手方向の断面図
１ セラミック層 １ａ セラミック層 １ｂ セラミック層 ２ａ 内部電極 ２ｂ 内部電極 ３ａ 外部電極 ３ｂ 外部電極 ４ 積層体
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のセラミック層と、複数の内部電極
とを交互に積層した積層体と、この積層体の両端面に設
けるとともに前記内部電極と電気的に接続した外部電極
とを備え、前記各内部電極の外部電極と非接続の端部位
置を内部電極の重なり方向においてずらした積層圧電ア
クチュエータ。 - 【請求項２】 積層体の各面を平滑面とした請求項１に
記載の積層圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 内部電極の上、下層のセラミック層は前
記内部電極を貫通して少なくとも一ヵ所で一体化してい
る請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ。 - 【請求項４】 内部電極はセラミック層を形成するセラ
ミック原料を金属成分の２０ｗｔ％以上含有する金属ペ
ーストを用いて作製した請求項１に記載の積層圧電アク
チュエータ。 - 【請求項５】 内部電極の角部は曲線状とした請求項１
に記載の積層圧電アクチュエータ。 - 【請求項６】 内部電極層に挟まれた最上下セラミック
層の厚みが積層体内部中央部分のセラミック層厚みより
厚くした請求項１に記載の積層圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281565A JP2001230463A (ja) | 1999-12-06 | 2000-09-18 | 積層圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-345780 | 1999-12-06 | ||
| JP34578099 | 1999-12-06 | ||
| JP2000281565A JP2001230463A (ja) | 1999-12-06 | 2000-09-18 | 積層圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230463A true JP2001230463A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=26578106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000281565A Pending JP2001230463A (ja) | 1999-12-06 | 2000-09-18 | 積層圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001230463A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511951A (ja) * | 2002-12-23 | 2006-04-06 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電アクチュエータ |
| JP2007059697A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Tdk Corp | 積層型圧電素子 |
| JP2009065760A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Tdk Corp | アクチュエータ |
| WO2009128196A1 (ja) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | 株式会社村田製作所 | 積層型圧電セラミック素子の製造方法 |
| JP2014085547A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Ricoh Co Ltd | 圧電光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 |
| US9919418B2 (en) | 2014-08-13 | 2018-03-20 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric driving device, robot, and driving method of the same |
| CN110233202A (zh) * | 2018-03-06 | 2019-09-13 | 太阳诱电株式会社 | 层叠型压电元件 |
| JP2022101999A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| US11730060B2 (en) | 2018-03-08 | 2023-08-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric actuator and drive method therefor |
| CN110233202B (zh) * | 2018-03-06 | 2024-05-14 | 太阳诱电株式会社 | 层叠型压电元件 |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000281565A patent/JP2001230463A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511951A (ja) * | 2002-12-23 | 2006-04-06 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電アクチュエータ |
| JP2007059697A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Tdk Corp | 積層型圧電素子 |
| JP2009065760A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Tdk Corp | アクチュエータ |
| WO2009128196A1 (ja) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | 株式会社村田製作所 | 積層型圧電セラミック素子の製造方法 |
| US8062460B2 (en) | 2008-04-18 | 2011-11-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Laminated piezoelectric ceramic element manufacturing method |
| JP5131349B2 (ja) * | 2008-04-18 | 2013-01-30 | 株式会社村田製作所 | 積層型圧電セラミック素子の製造方法 |
| JP2014085547A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Ricoh Co Ltd | 圧電光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 |
| US9919418B2 (en) | 2014-08-13 | 2018-03-20 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric driving device, robot, and driving method of the same |
| CN110233202A (zh) * | 2018-03-06 | 2019-09-13 | 太阳诱电株式会社 | 层叠型压电元件 |
| JP7367290B2 (ja) | 2018-03-06 | 2023-10-24 | 太陽誘電株式会社 | 積層型圧電素子 |
| CN110233202B (zh) * | 2018-03-06 | 2024-05-14 | 太阳诱电株式会社 | 层叠型压电元件 |
| US11730060B2 (en) | 2018-03-08 | 2023-08-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric actuator and drive method therefor |
| JP2022101999A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| JP7420063B2 (ja) | 2020-12-25 | 2024-01-23 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4358220B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP5087914B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP5584066B2 (ja) | 積層型圧電構造体 | |
| JP4843948B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP4658280B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2001230463A (ja) | 積層圧電アクチュエータ | |
| JP2010161286A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
| US7211930B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
| JP2001094164A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH053349A (ja) | 積層型圧電アクチユエータおよびその製造方法 | |
| JPH055387B2 (ja) | ||
| JP5674768B2 (ja) | 圧電多層コンポーネント | |
| JPH03270944A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3279721B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータおよびその製造方法 | |
| JP4359873B2 (ja) | セラミック積層型電気機械変換素子とその製造方法 | |
| KR20140145427A (ko) | 압전 소자용 내부 전극, 이를 포함하는 압전 소자 및 압전 소자 제조 방법 | |
| KR20150042953A (ko) | 압전 소자 및 그 제조방법 | |
| JP2007266468A (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP6035773B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータおよびその製造方法 | |
| JPH07135349A (ja) | 積層型圧電体素子及びその製造方法 | |
| JP2002246666A (ja) | 積層圧電アクチュエータ | |
| JP3080033B2 (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JPH11274590A (ja) | 圧電ユニット及びその製造方法 | |
| JP2855709B2 (ja) | 積層圧電セラミックス素子の製造方法 | |
| JP2009016617A (ja) | 積層型圧電素子 |