JP2002050803A - 積層型圧電セラミックス - Google Patents

積層型圧電セラミックス

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JP2002050803A
JP2002050803A JP2000231200A JP2000231200A JP2002050803A JP 2002050803 A JP2002050803 A JP 2002050803A JP 2000231200 A JP2000231200 A JP 2000231200A JP 2000231200 A JP2000231200 A JP 2000231200A JP 2002050803 A JP2002050803 A JP 2002050803A
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JP
Japan
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layer
electrode
electrode layer
external electrode
piezoelectric ceramic
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JP2000231200A
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English (en)
Inventor
Nobuhiko Toshitsuna
信彦 年綱
Fumio Takao
文雄 高尾
Hideaki Kosaka
秀明 高坂
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NEC Tokin Hyogo Ltd
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Tokin Ceramics Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は多湿環境下での、マイグレーション
を防止し、ショート破損を低減可能な積層型圧電セラミ
ックスを提供することである。 【解決手段】 絶縁体層4は、内部電極3が1層おきに
対向極性となるように形成されている。その後、内部電
極3との導通確保用の外部電極2として、側面の全面
に、金、白金、及びパラジウムを焼き付けて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧により電圧を
生じさせる積層型圧電センサ、または電圧を加えて変位
又は力を生じさせる積層型圧電アクチュエータに用いる
積層型圧電セラミックスの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この分野での、積層型圧電セラミッ
クスの外部電極は、銀の電極材料のみを二つの対向する
側面の全面に形成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、積層型圧
電セラミックスの外部電極は、上記のように銀の電極材
料で形成されていた。よって、多湿環境下において、積
層型圧電セラミックスを動作させた場合、マイグレーシ
ョンが発生し、そこからショートにいたるという欠点が
あった。
【0004】よって、本発明は多湿環境下での、マイグ
レーションを防止し、ショート破損を低減することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミック層が少なくとも3層以上と内部電極層が少なく
とも2層以上となるよう積層された積層体の側面に前記
各内部電極が1層おきに対向電極となるように絶縁体層
が形成され、該絶縁体層を覆うように、かつ前記内部電
極層と直交する面上に外部電極層が形成された積層型圧
電セラミックスにおいて、前記外部電極層が、金、白
金、及びパラジウムのいずれか一つの電極材料で形成さ
れていることを特徴とする積層型圧電セラミックスが得
られる。
【0006】又、本発明によれば、圧電セラミック層が
少なくとも3層以上と内部電極層が少なくとも2層以上
となるよう積層された積層体の側面に、前記各内部電極
の一部を形成せずに、前記各内部電極が1層おきに対向
電極となるように前記圧電セラミックスの一部を絶縁体
層とし、該絶縁体層を覆うように、かつ前記内部電極層
と直交する面上に外部電極層が形成された積層型圧電セ
ラミックスにおいて、前記外部電極層が、金、白金、及
びパラジウムのいずれか一つの電極材料で形成されてい
ることを特徴とする積層型圧電セラミックスが得られ
る。
【0007】又、本発明によれば、圧電セラミック層が
少なくとも3層以上と内部電極層が少なくとも2層以上
となるよう積層された積層体の側面に前記各内部電極が
1層おきに対向電極となるように絶縁体層が形成され、
該絶縁体層を覆うように、かつ前記内部電極層と直交す
る面上に第1の外部電極層が形成され、該第1の外部電
極層の上に更に第2の外部電極層が形成され、前記第1
の外部電極層は、金、白金、及びパラジウムのいずれか
一つの電極材料で形成され、前記第1の外部電極層と接
する前記第2の外部電極層は前記第1の外部電極層と異
なる電極材料を使用することを特徴とする積層型圧電セ
ラミックスが得られる。
【0008】又、本発明によれば、圧電セラミック層が
少なくとも3層以上と内部電極層が少なくとも2層以上
となるよう積層された積層体の側面に、前記各内部電極
の一部を形成せずに、前記各内部電極が1層おきに対向
電極となるように前記圧電セラミックスの一部を絶縁体
層とし、該絶縁体層を覆うように、かつ前記内部電極層
と直交する面上に第1の外部電極層が形成され、該第1
の外部電極層の上に更に第2の外部電極層が形成され、
前記第1の外部電極層は、金、白金、及びパラジウムの
いずれか一つの電極材料で形成され、前記第1の外部電
極層と接する前記第2の外部電極層は前記第1の外部電
極層と異なる電極材料を使用することを特徴とする積層
型圧電セラミックスが得られる。
【0009】さらに、本発明によれば、前記外部電極層
が前記絶縁体層の一部を覆うように形成されていること
を特徴とする積層型圧電セラミックスが得られる。
【0010】
【作用】本発明によれば、積層型圧電セラミックスの外
部電極を金または白金またはパラジウムの電極材料で形
成した時、銀の外部電極と比べ、イオン化しずらいた
め、マイグレーションの発生を抑制することができる。
【0011】従って、金または白金またはパラジウムの
外部電極を形成した場合、マイグレーションの発生を抑
制し、そこからのショートによる破損を防ぐことができ
る。あるいは、積層型圧電セラミックスの外部電極を、
セラミックスに接する第一の層を金または白金またはパ
ラジウムの電極材料で形成し、その上に更に一層または
複数層の外部電極層を形成し、さらに、第一の電極層と
接する第二の電極層に第一の電極層と異なる電極材料を
使用することによって、金または白金で形成された第一
の電極層を薄く形成したがために局部的に抵抗が上昇し
たり、または、アクチュエータとして駆動した場合に断
線等の破壊があった場合でも第二の層以降の電極層によ
り低抵抗のまま導通を確保することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第1の実施の形態
を、図面を参照して詳細に説明する。図1は外部電極形
成後における本発明の第1の実施の形態に係る積層型圧
電セラミックスの構造を示した図である。1は圧電セラ
ミック層を示し、2は圧電セラミックス積層体の側面の
全面に施された内部電極との導通確保用の外部電極を示
し、3は内部電極層を示し、4は絶縁層を示し、5は側
面の一部に施された内部電極との導通確保用の外部電極
を示している。図1に示すように、絶縁体層4は、内部
電極3が1層おきに対向極性となるように形成されてい
る。
【0013】尚、本実施の形態では、絶縁体層4は、内
部電極3が1層おきに対向極性となるように形成されて
いるが、他の実施形態として、図示しないが、圧電セラ
ミックス層の積層体の側面に、内部電極の一部を形成せ
ずに、各内部電極が1層おきに対向電極となるように圧
電セラミックスの一部を絶縁体層とし、該絶縁体層を覆
うように、かつ前記内部電極層と直交する面上に外部電
極層を形成してもよい。
【0014】その後、内部電極3との導通確保用の外部
電極2として、側面の全面に、金(Au)、白金(P
t)、及びパラジウム(Pd)を焼き付けて形成する。
一方で、従来の銀(Ag)電極を焼き付けて形成する。
その後、金、白金、パラジウムによる電極形成したもの
と、銀による電極形成したものに対してそれぞれ磁気の
4水準について信頼性試験を行い、比較を行った。試験
条件は以下に示す表1のとおりである。
【0015】
【表1】
【0016】各水準20個ずつによるMTTF(故障ま
での平均動作時間)の試験結果を以下の表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】以上の信頼性試験結果において、マイグレ
ーションの発生しにくい電極材料を用いたもの(Au,
Pt,Pd)は、Ag電極品と比べ、MTTFが2倍以
上であり、電極材料変更による効果がみられる。
【0019】次に、本発明の第2の実施の形態について
図2を参照して説明する。図2は外部電極形成後におけ
る本発明の第2の実施の形態に係る積層型圧電セラミッ
クスの構造を示した図である。図2に示すように、絶縁
体層4は、内部電極3が一層おきに対向電極となるよう
に形成されている。各々の対向する側面の一部に、内部
電極3との導通確保用の外部電極5として、金(Au)
電極を焼き付けて形成を行った。
【0020】本実験に用いた積層型圧電セラミックスの
形状は、変位方向の寸法が20mm、残りの2辺が5m
mである。また、外部電極については、対向する側面に
各々、変位方向の寸法が20mm、残りの1辺が1mm
の形状のものを塗布、焼き付けた。以下、外部電極に対
応する積層型圧電セラミックスの面領域を“側面の一
部”と呼ぶこととする。
【0021】上記の、側面の一部に金(Au)電極を施
したものと、側面の全面に金(Au)電極を施したもの
について、静電容量及び誘電損失(tanδ)を比較す
ると、以下に示す表3のような結果が得られた。数値は
5Pの平均値である。
【0022】
【表3】
【0023】以上の結果において、電極塗布量が、側面
の全面あるいは一部に関わらず、静電容量、誘電損失は
同等レベルであった。
【0024】よって、電極塗布面積の少ない、側面の一
部に電極を施したもののほうが、電極費の低減を図るこ
とができる。電極材料が白金(Pt)、パラジウム(P
d)でも、上記同様の効果が得られる。
【0025】次に、本発明の第3の実施の形態について
図3を参照して説明する。6は圧電セラミックス積層体
の側面の一部に施された内部電極との導通確保用の第1
の外部電極層を示し、7は圧電セラミックス積層体の側
面の一部に施された第1の外部電極層と接する第2の外
部電極層を示す。尚、第2の外部電極層の上にも第3,
第4,…,第Nの外部電極層を設けても良い。図3に示
すように圧電セラミックスに接する内部電極との導通確
保用の電極として第1の外部電極層6を、金(Au)電
極を側面の一部に焼き付けることによって形成する。そ
の後、前記第1の外部電極層6に接する電極を第2の外
部電極層7として銀(Ag)電極を焼き付けることによ
って形成した。
【0026】形成後の各々の電極厚みは、第一の外部電
極層0.5μm、第二の外部電極層10.0μmであ
る。前記第1の外部電極層に金(厚み0.5μm)、前
記第2の電極層に銀(厚み10.0μm)を施したもの
と、側面の一部に金電極のみ(厚み0.5μm)を施し
たものを各々、各水準5PずつにてDC200V印加試
験を行った。以下の表4にその結果を示す。
【0027】
【表4】
【0028】尚、上記した表4において、DC200V
印加時の不良とは、外部電極の断線等により、導通確保
ができなくなったものである。金電極のみ(厚み0.5
μm)を施したものの不良品について光学顕微鏡にて観
察したところ、電極の断線(切れ)が確保された。
【0029】よって、第二の電極層に第一の電極層とは
別の電極材料を用いることによって、第一の電極が断線
等の破損に至っても、第二の電極層によって導通を確保
することができることが確認された。第1の電極層に白
金(Pt)あるいはパラジウム(Pd)を用いても、同
様の効果が得られる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、内部電極との導通確保
用の、セラミックスに接する外部電極2及び5及び6
が、マイグレーションの発生しずらい電極材料で形成さ
れるため、マイグレーションによるショートの発生が無
くなる利点をもった積層型圧電セラミックの提供が可能
となった。そして、外部電極を側面の一部に形成するこ
とによって、外部電極塗布面積が低減でき、電極費を低
減することができた。
【0031】さらに、セラミックスに接する第一の電極
層を形成し、第一の電極層と接するようにその上に更に
一層または複数層の外部電極を形成することによって、
第一の電極が断線等の破損に至っても、その上の一層ま
たは複数層の電極層によって、導通を確保することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明での外部電極を側面の全面に施した積層
型圧電セラミックスの外部電極形成状態、並びに従来の
外部電極形成状態を示す斜視図である。
【図2】本発明での外部電極を側面の一部に施した積層
型圧電セラミックスの外部電極形成状態を示す斜視図で
ある。
【図3】本発明での外部電極をセラミックスに接する第
一の電極層、その上に更に一層または複数層の電極層
を、側面の一部に施した積層型圧電セラミックスの外部
電極形成状態を示す側面図である。
【符号の説明】 1 圧電セラミック層 2 外部電極 3 内部電極層 4 絶縁層 5 外部電極 6 第1の外部電極層 7 第2の外部電極層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電セラミック層が少なくとも3層以上
    と内部電極層が少なくとも2層以上となるよう積層され
    た積層体の側面に前記各内部電極が1層おきに対向電極
    となるように絶縁体層が形成され、該絶縁体層を覆うよ
    うに、かつ前記内部電極層と直交する面上に外部電極層
    が形成された積層型圧電セラミックスにおいて、前記外
    部電極層が、金、白金、及びパラジウムのいずれか一つ
    の電極材料で形成されていることを特徴とする積層型圧
    電セラミックス。
  2. 【請求項2】 圧電セラミック層が少なくとも3層以上
    と内部電極層が少なくとも2層以上となるよう積層され
    た積層体の側面に、前記各内部電極の一部を形成せず
    に、前記各内部電極が1層おきに対向電極となるように
    前記圧電セラミックスの一部を絶縁体層とし、該絶縁体
    層を覆うように、かつ前記内部電極層と直交する面上に
    外部電極層が形成された積層型圧電セラミックスにおい
    て、前記外部電極層が、金、白金、及びパラジウムのい
    ずれか一つの電極材料で形成されていることを特徴とす
    る積層型圧電セラミックス。
  3. 【請求項3】 圧電セラミック層が少なくとも3層以上
    と内部電極層が少なくとも2層以上となるよう積層され
    た積層体の側面に前記各内部電極が1層おきに対向電極
    となるように絶縁体層が形成され、該絶縁体層を覆うよ
    うに、かつ前記内部電極層と直交する面上に第1の外部
    電極層が形成され、該第1の外部電極層の上に更に第2
    の外部電極層が形成され、前記第1の外部電極層は、
    金、白金、及びパラジウムのいずれか一つの電極材料で
    形成され、前記第1の外部電極層と接する前記第2の外
    部電極層は前記第1の外部電極層と異なる電極材料を使
    用することを特徴とする積層型圧電セラミックス。
  4. 【請求項4】 圧電セラミック層が少なくとも3層以上
    と内部電極層が少なくとも2層以上となるよう積層され
    た積層体の側面に、前記各内部電極の一部を形成せず
    に、前記各内部電極が1層おきに対向電極となるように
    前記圧電セラミックスの一部を絶縁体層とし、該絶縁体
    層を覆うように、かつ前記内部電極層と直交する面上に
    第1の外部電極層が形成され、該第1の外部電極層の上
    に更に第2の外部電極層が形成され、前記第1の外部電
    極層は、金、白金、及びパラジウムのいずれか一つの電
    極材料で形成され、前記第1の外部電極層と接する前記
    第2の外部電極層は前記第1の外部電極層と異なる電極
    材料を使用することを特徴とする積層型圧電セラミック
    ス。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の
    積層型圧電セラミックスにおいて、前記外部電極層が前
    記絶縁体層の一部を覆うように形成されていることを特
    徴とする積層型圧電セラミックス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2865026A2 (de) * 2012-06-25 2015-04-29 Epcos AG Vielschichtbauelement mit einer aussenkontaktierung und verfahren zur herstellung eines vielschichtbauelements mit einer aussenkontaktierung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2865026A2 (de) * 2012-06-25 2015-04-29 Epcos AG Vielschichtbauelement mit einer aussenkontaktierung und verfahren zur herstellung eines vielschichtbauelements mit einer aussenkontaktierung
JP2015529967A (ja) * 2012-06-25 2015-10-08 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag 外部接続部を有する多層デバイス、および外部接続部を有する多層デバイスの製造方法

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