JP2002009356A - 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
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- JP2002009356A JP2002009356A JP2001120846A JP2001120846A JP2002009356A JP 2002009356 A JP2002009356 A JP 2002009356A JP 2001120846 A JP2001120846 A JP 2001120846A JP 2001120846 A JP2001120846 A JP 2001120846A JP 2002009356 A JP2002009356 A JP 2002009356A
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- actuator element
- multilayer piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐久性に優れた積層型圧電アクチュエータ素
子を提供すること。 【解決手段】 複数の圧電体１ａ及び複数の内部電極１
ｂを交互に積層してなる積層体１の側面に、内部電極を
交互に接続した対の外部電極２を配置する。さらに、積
層体の側面に離間して対向しかつ対の外部電極にそれぞ
れ結合された対の導電部材３を備えた。
子を提供すること。 【解決手段】 複数の圧電体１ａ及び複数の内部電極１
ｂを交互に積層してなる積層体１の側面に、内部電極を
交互に接続した対の外部電極２を配置する。さらに、積
層体の側面に離間して対向しかつ対の外部電極にそれぞ
れ結合された対の導電部材３を備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧電体及び
複数の内部電極を交互に積層した積層体を有する積層型
圧電アクチュエータ素子に属する。
複数の内部電極を交互に積層した積層体を有する積層型
圧電アクチュエータ素子に属する。
【０００２】
【従来の技術】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照し
て、この種の積層型圧電アクチュエータ素子の先行技術
について説明する。図示の積層型圧電アクチュエータ素
子において、積層体１１は複数の圧電体１１ａ及び複数
の内部電極１１ｂを交互に積層したものである。積層体
１１の側面には積層方向と直交した方向で互いに対向し
た対の側面部に対の外部電極１２がそれぞれ固定されて
いる。
て、この種の積層型圧電アクチュエータ素子の先行技術
について説明する。図示の積層型圧電アクチュエータ素
子において、積層体１１は複数の圧電体１１ａ及び複数
の内部電極１１ｂを交互に積層したものである。積層体
１１の側面には積層方向と直交した方向で互いに対向し
た対の側面部に対の外部電極１２がそれぞれ固定されて
いる。
【０００３】外部電極１２は内部電極１１ｂに一つ置き
にかつ交互に接続されている。外部電極１２としては、
導電部材に銀を焼き付けたものや、金を蒸着したものが
使用される。さらに、外部電極１２の上部に外部リード
１３がそれぞれ接続されている。
にかつ交互に接続されている。外部電極１２としては、
導電部材に銀を焼き付けたものや、金を蒸着したものが
使用される。さらに、外部電極１２の上部に外部リード
１３がそれぞれ接続されている。
【０００４】この圧電アクチュエータ素子を駆動するに
は、外部リード１３にパルス電圧を印加する。パルス電
圧を印加すると、積層型圧電アクチュエータ素子は圧電
作用により急激な伸縮を繰り返す。この結果、アクチュ
エータ素子として働く。
は、外部リード１３にパルス電圧を印加する。パルス電
圧を印加すると、積層型圧電アクチュエータ素子は圧電
作用により急激な伸縮を繰り返す。この結果、アクチュ
エータ素子として働く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３（ａ），（ｂ），
（ｃ）の積層型圧電アクチュエータ素子では、長期間に
わたり伸縮が繰り返されると、積層体１１及び外部電極
１２が疲労を起こして亀裂１５を発生することがある。
ついには外部電極１２が切断され、積層体１１の亀裂１
５より下部が機能しなくなることもある。
（ｃ）の積層型圧電アクチュエータ素子では、長期間に
わたり伸縮が繰り返されると、積層体１１及び外部電極
１２が疲労を起こして亀裂１５を発生することがある。
ついには外部電極１２が切断され、積層体１１の亀裂１
５より下部が機能しなくなることもある。
【０００６】また、パルス電圧を印加すると、積層型圧
電アクチュエータ素子が内部発熱を誘起し、素子温度を
上昇させるという欠点もある。
電アクチュエータ素子が内部発熱を誘起し、素子温度を
上昇させるという欠点もある。
【０００７】それ故に本発明の目的は、長期間に亘り駆
動されても機能低下をもたらす虞が少なくてすむ積層型
圧電アクチュエータ素子を提供することにある。
動されても機能低下をもたらす虞が少なくてすむ積層型
圧電アクチュエータ素子を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、積層体や外部電極に
たとえ亀裂が生じたとしても機能低下は少なくてすむ積
層型圧電アクチュエータ素子を提供することにある。
たとえ亀裂が生じたとしても機能低下は少なくてすむ積
層型圧電アクチュエータ素子を提供することにある。
【０００９】本発明のさらに他の目的は、素子温度の上
昇を抑えることが可能な積層型圧電アクチュエータ素子
を提供することにある。
昇を抑えることが可能な積層型圧電アクチュエータ素子
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
圧電体及び複数の内部電極を交互に積層した積層体と、
前記積層体の側面に配置され前記内部電極を交互に接続
した対の外部電極とを含む積層型圧電アクチュエータ素
子において、前記積層体の側面に離間して対向しかつ前
記対の外部電極にそれぞれ結合された対の導電部材を備
えたことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ素子が
得られる。
圧電体及び複数の内部電極を交互に積層した積層体と、
前記積層体の側面に配置され前記内部電極を交互に接続
した対の外部電極とを含む積層型圧電アクチュエータ素
子において、前記積層体の側面に離間して対向しかつ前
記対の外部電極にそれぞれ結合された対の導電部材を備
えたことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ素子が
得られる。
【００１１】前記導電部材の各々は金属箔よりなっても
よい。
よい。
【００１２】前記積層体の側面は前記積層体の積層方向
に直交した方向で対向した対の側面部を有し、前記対の
外部電極は前記対の側面部にそれぞれ固定されていても
よい。
に直交した方向で対向した対の側面部を有し、前記対の
外部電極は前記対の側面部にそれぞれ固定されていても
よい。
【００１３】前記内部電極は前記対の側面部に交互に露
出し前記外部電極に接続されていてもよい。
出し前記外部電極に接続されていてもよい。
【００１４】前記内部電極の各々の端部は、前記対の側
面部の一方と実質的に同一平面に位置するが他方からは
引っ込んでいてもよい。
面部の一方と実質的に同一平面に位置するが他方からは
引っ込んでいてもよい。
【００１５】前記内部電極の各々の端部は、前記対の側
面部と実質的に同一平面に位置するが対の側面部の一方
でのみ絶縁物により絶縁されていてもよい。
面部と実質的に同一平面に位置するが対の側面部の一方
でのみ絶縁物により絶縁されていてもよい。
【００１６】前記導電部材は、放熱を促進するヒートシ
ンクの機能をもってもよい。
ンクの機能をもってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）を参
照して、本発明に第１の実施の形態に係る積層型圧電ア
クチュエータ素子について説明する。
照して、本発明に第１の実施の形態に係る積層型圧電ア
クチュエータ素子について説明する。
【００１８】図示の積層型圧電アクチュエータ素子は、
複数の圧電体１ａ及び複数の内部電極１ｂを垂直な積層
方向に交互に積層した積層体１を含んでいる。積層体１
の側面には対の外部電極２が備えられている。即ち、外
部電極２は、積層方向と直交した方向で互いに対向した
対の側面部にそれぞれ固定されている。圧電体１ａは例
えば圧電セラミクスよりなるもである。
複数の圧電体１ａ及び複数の内部電極１ｂを垂直な積層
方向に交互に積層した積層体１を含んでいる。積層体１
の側面には対の外部電極２が備えられている。即ち、外
部電極２は、積層方向と直交した方向で互いに対向した
対の側面部にそれぞれ固定されている。圧電体１ａは例
えば圧電セラミクスよりなるもである。
【００１９】内部電極１ｂは積層体１の対の側面部に交
互に露出している。即ち、複数の内部電極１ｂの内、最
も下のものから数えて、例えば奇数番目のものは、積層
体１の図１（ｃ）における左側面にその一端が実質的に
同一面上にあって露出し、偶数番目のものは、積層体１
の図１（ｃ）において右側面にその一端が実質的に同一
面上にあって露出している。なお、各内部電極１ｂの反
対端は積層体１の側面から引っ込んでいる。
互に露出している。即ち、複数の内部電極１ｂの内、最
も下のものから数えて、例えば奇数番目のものは、積層
体１の図１（ｃ）における左側面にその一端が実質的に
同一面上にあって露出し、偶数番目のものは、積層体１
の図１（ｃ）において右側面にその一端が実質的に同一
面上にあって露出している。なお、各内部電極１ｂの反
対端は積層体１の側面から引っ込んでいる。
【００２０】外部電極２は積層体１の積層方向に長くの
びた板状のものであり、積層体１の対の側面部で内部電
極１ｂに一つ置きにかつ交互に接続されている。即ち、
内部電極１ｂの隣接するものは対の外部電極２の一方及
び他方にそれぞれ接続されている。外部電極２として
は、導電部材に銀を焼き付けたものや、金を蒸着したも
のが使用される。
びた板状のものであり、積層体１の対の側面部で内部電
極１ｂに一つ置きにかつ交互に接続されている。即ち、
内部電極１ｂの隣接するものは対の外部電極２の一方及
び他方にそれぞれ接続されている。外部電極２として
は、導電部材に銀を焼き付けたものや、金を蒸着したも
のが使用される。
【００２１】外部電極２は、積層体１の積層方向に沿っ
て延在し且つ積層体１の一側面及び他側面にそれぞれ固
着されている。従って、積層体１の一側面に設けられた
外部電極２は、奇数番目の内部電極１ｂに電気的に接続
され、積層体１の他側面に設けられた外部電極２は、偶
数番目の内部電極１ｂに電気的に接続されている。ま
た、各外部電極２の上端部には、外部リード５が、半田
付けされている。
て延在し且つ積層体１の一側面及び他側面にそれぞれ固
着されている。従って、積層体１の一側面に設けられた
外部電極２は、奇数番目の内部電極１ｂに電気的に接続
され、積層体１の他側面に設けられた外部電極２は、偶
数番目の内部電極１ｂに電気的に接続されている。ま
た、各外部電極２の上端部には、外部リード５が、半田
付けされている。
【００２２】この積層型圧電アクチュエータはさらに、
対の外部電極２にそれぞれ結合された対の導電部材３を
含んでいる。導電部材３は銅箔などの金属箔で作られ、
積層体１の側面に離間して対向しつつ積層方向に長くの
びている。導電部材３は、積層体１の積層方向において
外部電極２よりも僅かに短い。
対の外部電極２にそれぞれ結合された対の導電部材３を
含んでいる。導電部材３は銅箔などの金属箔で作られ、
積層体１の側面に離間して対向しつつ積層方向に長くの
びている。導電部材３は、積層体１の積層方向において
外部電極２よりも僅かに短い。
【００２３】導電部材３の幅方向一端部は、ろう４によ
って、外部電極２に電気的に接続されている。一方、導
電部材３の幅方向他端部は、どこにも接続されておら
ず、外部電極２及び積層体１から独立し、自由な状態に
ある。
って、外部電極２に電気的に接続されている。一方、導
電部材３の幅方向他端部は、どこにも接続されておら
ず、外部電極２及び積層体１から独立し、自由な状態に
ある。
【００２４】今、仮に何らかの原因により積層体１や外
部電極２に亀裂７が生じたとする。この場合、導電部材
３の幅方向一端部は外部電極２と共に裂ける虞がある
が、導電部材３の幅方向他端部には力が殆ど加わらず、
故に裂けずに残る。この結果、分断された外部電極２の
上片と下片が、導電部材３の幅方向他端部により電気的
に接続されているので、全ての内部電極１ｂの電気的接
続が維持され、積層型圧電アクチュエータ素子の機能低
下が防止される。
部電極２に亀裂７が生じたとする。この場合、導電部材
３の幅方向一端部は外部電極２と共に裂ける虞がある
が、導電部材３の幅方向他端部には力が殆ど加わらず、
故に裂けずに残る。この結果、分断された外部電極２の
上片と下片が、導電部材３の幅方向他端部により電気的
に接続されているので、全ての内部電極１ｂの電気的接
続が維持され、積層型圧電アクチュエータ素子の機能低
下が防止される。
【００２５】次に、図１に示した積層型圧電アクチュエ
ータ素子の製作方法について説明する。先ず、寸法が縦
５ｍｍ×横５ｍｍ×長さ６０ｍｍの積層体１を用意す
る。その積層体１においては、内部電極１ｂが両側面に
交互に露出している。積層体１の両側面に銀ペーストを
用いて幅２ｍｍ、長さ５５ｍｍの外部電極２をスクリー
ン印刷で形成し、焼き付け焼成する。次に、幅４ｍｍ、
長さ５０ｍｍ、厚さ５０μｍの銅箔よりなる導電部材３
を用意し、これの幅方向一端部を外部電極２に連続して
ろう付けする。このとき導電部材３の幅方向他端部は外
部電極２と接続しない。最後に外部リード線５を外部電
極２の一端部に接続する。
ータ素子の製作方法について説明する。先ず、寸法が縦
５ｍｍ×横５ｍｍ×長さ６０ｍｍの積層体１を用意す
る。その積層体１においては、内部電極１ｂが両側面に
交互に露出している。積層体１の両側面に銀ペーストを
用いて幅２ｍｍ、長さ５５ｍｍの外部電極２をスクリー
ン印刷で形成し、焼き付け焼成する。次に、幅４ｍｍ、
長さ５０ｍｍ、厚さ５０μｍの銅箔よりなる導電部材３
を用意し、これの幅方向一端部を外部電極２に連続して
ろう付けする。このとき導電部材３の幅方向他端部は外
部電極２と接続しない。最後に外部リード線５を外部電
極２の一端部に接続する。
【００２６】図１に示す積層型圧電アクチュエータ素子
と図３に示す積層型圧電アクチュエータ素子とを、０−
１５０Ｖ、１ｋＨｚ矩形波で１０９回駆動した。図３の
積層型圧電アクチュエータ素子においては、亀裂１５に
より外部電極１２が完全に切断され電流が遮断された。
したがって、亀裂１５より下部の積層体１１が機能しな
くなると言う不具合が生じた。
と図３に示す積層型圧電アクチュエータ素子とを、０−
１５０Ｖ、１ｋＨｚ矩形波で１０９回駆動した。図３の
積層型圧電アクチュエータ素子においては、亀裂１５に
より外部電極１２が完全に切断され電流が遮断された。
したがって、亀裂１５より下部の積層体１１が機能しな
くなると言う不具合が生じた。
【００２７】一方、図１の積層型圧電アクチュエータ素
子においても、亀裂７によって外部電極２や導電部材３
のろう付け部が切断された。しかし、外部電極２にろう
付けにより接続されていない部分の導電部材３が切断さ
れずに導通を保ち、この結果、積層型圧電アクチュエー
タ素子の機能が低下することは無かった。
子においても、亀裂７によって外部電極２や導電部材３
のろう付け部が切断された。しかし、外部電極２にろう
付けにより接続されていない部分の導電部材３が切断さ
れずに導通を保ち、この結果、積層型圧電アクチュエー
タ素子の機能が低下することは無かった。
【００２８】このように、図１の積層型圧電アクチュエ
ータ素子は、図３の積層型圧電アクチュエータ素子より
も耐久性が向上し、信頼性が向上することが判った。更
に、外部電極２に導電部材３を接続することで、表面積
が増加し、導電部材３がヒートシンクとして機能し、積
層型圧電アクチュエータ素子の温度上昇を抑えることが
判った。
ータ素子は、図３の積層型圧電アクチュエータ素子より
も耐久性が向上し、信頼性が向上することが判った。更
に、外部電極２に導電部材３を接続することで、表面積
が増加し、導電部材３がヒートシンクとして機能し、積
層型圧電アクチュエータ素子の温度上昇を抑えることが
判った。
【００２９】次に図２（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照し
て、本発明に第２の実施の形態に係る積層型圧電アクチ
ュエータ素子について説明する。同様な部分には同じ参
照符号を付して説明を省略する。
て、本発明に第２の実施の形態に係る積層型圧電アクチ
ュエータ素子について説明する。同様な部分には同じ参
照符号を付して説明を省略する。
【００３０】図示の積層型圧電アクチュエータ素子にお
いて、複数の内部電極１ｂは全てその両端が積層体１の
対向側面と実質的に同一平面上にある。しかし、積層体
１の対向側面において、内部電極１ｂは交互に絶縁ガラ
ス８により被覆されている。したがって、図１の積層型
圧電アクチュエータ素子と同様に、外部電極２は積層体
１の対の側面部で内部電極１ｂに一つ置きにかつ交互に
接続されている。
いて、複数の内部電極１ｂは全てその両端が積層体１の
対向側面と実質的に同一平面上にある。しかし、積層体
１の対向側面において、内部電極１ｂは交互に絶縁ガラ
ス８により被覆されている。したがって、図１の積層型
圧電アクチュエータ素子と同様に、外部電極２は積層体
１の対の側面部で内部電極１ｂに一つ置きにかつ交互に
接続されている。
【００３１】各外部電極２には導電部材３が結合されて
いる。導電部材３は銅箔などの金属箔で作られ、積層体
１の側面に離間して対向しつつ積層方向に長くのびてい
る。
いる。導電部材３は銅箔などの金属箔で作られ、積層体
１の側面に離間して対向しつつ積層方向に長くのびてい
る。
【００３２】図２の積層型圧電アクチュエータ素子にお
いても、図１のものと同等な作用効果を奏することがで
きる。
いても、図１のものと同等な作用効果を奏することがで
きる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の積層型圧電ア
クチュエータ素子によれば、長期間に亘り駆動されて積
層体や外部電極にたとえ亀裂が生じたとしても機能低下
は少なくてすみ、しかも素子温度の上昇を抑えることが
可能になる。
クチュエータ素子によれば、長期間に亘り駆動されて積
層体や外部電極にたとえ亀裂が生じたとしても機能低下
は少なくてすみ、しかも素子温度の上昇を抑えることが
可能になる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る積層型圧電ア
クチュエータ素子を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底
面図、（ｃ）は（ｂ）のIC−IC線に沿って得られた断面
図である。
クチュエータ素子を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底
面図、（ｃ）は（ｂ）のIC−IC線に沿って得られた断面
図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る積層型圧電ア
クチュエータ素子を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底
面図、（ｃ）は（ｂ）のIIC−IIC線に沿って得られた断
面図である。
クチュエータ素子を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底
面図、（ｃ）は（ｂ）のIIC−IIC線に沿って得られた断
面図である。
【図３】従来の積層型圧電アクチュエータ素子の一例を
示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は
（ｂ）のIIIC−IIIC線に沿って得られた断面図である。
示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は
（ｂ）のIIIC−IIIC線に沿って得られた断面図である。
１ 積層体 １ａ 圧電体 １ｂ 内部電極 ２ 外部電極 ３ 導電部材 ４ ろう ５ 外部リード ７ 亀裂 ８ 絶縁ガラス
Claims (7)
- 【請求項１】 複数の圧電体及び複数の内部電極を交互
に積層した積層体と、前記積層体の側面に配置され前記
内部電極を交互に接続した対の外部電極とを含む積層型
圧電アクチュエータ素子において、前記積層体の側面に
離間して対向しかつ前記対の外部電極にそれぞれ結合さ
れた対の導電部材を備えた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】 前記導電部材の各々は金属箔よりなる請
求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ素子。 - 【請求項３】 前記積層体の側面は前記積層体の積層方
向に直交した方向で対向した対の側面部を有し、前記対
の外部電極は前記対の側面部にそれぞれ固定されている
請求項１又は２に記載の積層型圧電アクチュエータ素
子。 - 【請求項４】 前記内部電極は前記対の側面部に交互に
露出し前記外部電極に接続されている請求項３に記載の
積層型圧電アクチュエータ素子。 - 【請求項５】 前記内部電極の各々の端部は、前記対の
側面部の一方と実質的に同一平面に位置するが他方から
は引っ込んでいる請求項４に記載の積層型圧電アクチュ
エータ素子。 - 【請求項６】 前記内部電極の各々の端部は、前記対の
側面部と実質的に同一平面に位置するが対の側面部の一
方でのみ絶縁物により絶縁されている請求項４に記載の
積層型圧電アクチュエータ素子。 - 【請求項７】 前記導電部材は、放熱を促進するヒート
シンクの機能をもつ請求項１‐６のいずれかに記載の積
層型圧電アクチュエータ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001120846A JP2002009356A (ja) | 2000-04-20 | 2001-04-19 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-118920 | 2000-04-20 | ||
| JP2000118920 | 2000-04-20 | ||
| JP2001120846A JP2002009356A (ja) | 2000-04-20 | 2001-04-19 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002009356A true JP2002009356A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=26590441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001120846A Pending JP2002009356A (ja) | 2000-04-20 | 2001-04-19 | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002009356A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7273089B2 (en) | 2003-05-26 | 2007-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic apparatus having a heat-radiating unit for radiating heat of heat-generating components |
| US7276841B2 (en) | 2003-12-26 | 2007-10-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thick film electrode and multilayer ceramic electronic device |
| US7429817B2 (en) | 2006-06-30 | 2008-09-30 | Denso Corporation | Multilayer piezoelectric element |
| US7439655B2 (en) | 2005-04-18 | 2008-10-21 | Denso Corporation | Laminated-type piezoelectric element |
-
2001
- 2001-04-19 JP JP2001120846A patent/JP2002009356A/ja active Pending
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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