JP2003502871A - 圧電層の多層構造を有する圧電素子及びこの圧電素子の製造方法 - Google Patents

圧電層の多層構造を有する圧電素子及びこの圧電素子の製造方法

Info

Publication number
JP2003502871A
JP2003502871A JP2001505075A JP2001505075A JP2003502871A JP 2003502871 A JP2003502871 A JP 2003502871A JP 2001505075 A JP2001505075 A JP 2001505075A JP 2001505075 A JP2001505075 A JP 2001505075A JP 2003502871 A JP2003502871 A JP 2003502871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
electrodes
piezoelectric element
sheet
folding
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
Application number
JP2001505075A
Other languages
English (en)
Inventor
ズッグ ベルトラム
ベッキング フリードリヒ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2003502871A publication Critical patent/JP2003502871A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes

Abstract

(57)【要約】 圧電層（２；２０）の多層構造を有する圧電素子において、圧電層の間に配置された電極（６、７；２１、２２）を有する圧電素子が提案される。この圧電素子には外部電極（９、１０）を介して電極（６、７；２１、２２）の交互の側面的な接続が設けられる。個々の圧電層（４）は製造の間に折り畳み可能な連続するシート（２；２０）から成り、これらのシート（２；２０）には全体的に又は部分的に電導性電極（６、７；２１、２２）が設けられている。圧電層（２；２０）は予め設定された間隔で折り畳み方向に対して横断方向に設けけられた刻み目（５、５.１、５.２）における折り畳みによって形成されており、内部電極（６、７；２１、２２）は折り畳みの後で刻み目（５、５.１、５.２）の内側にある金属層によって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、主請求項の上位概念記載の、圧電層の多層構造を有する圧電素子及
び例えばバルブなどのような機械的な構成部材を操作するための圧電アクチュエ
ータのためのこの圧電素子の製造のための方法に関する。
【０００２】 一般にいわゆる圧電効果を利用することによって適当な結晶構造を有する材料
から圧電素子が構成されることが公知である。外部電圧の印加によって圧電素子
の機械的な反応が起こり、この反応は結晶構造及び電圧の印加領域に依存して圧
力又は引力を所定の方向に示す。この圧電アクチュエータの構造はこの場合複数
の層状をなし（多層アクチュエータ）、電圧を印加するための電極はそれぞれ層
の間に設けられる。この場合、短絡が起こらないように、各内部電極はそれぞれ
外部電極に対してある領域だけずらして配置されている。個々の圧電層の積層の
際のコストはこの場合非常に高い。なぜなら、数百個に至る個々のシート層を別
個に処理しなくてはならないからである。
【０００３】 本発明の利点 圧電層の多層構造を有し、これらの圧電層の間に設けられた電極及びこれらの
電極の交互の側面的な接続を有する冒頭に記述された圧電素子は、有利にはバル
ブなどのような機械的な構成部材の操作のために利用される圧電アクチュエータ
の構成部材である。本発明では個々の圧電層は製造の間に折り畳み可能な連続す
る圧電セラミックのシートから成り、これらのシートには全体的に又は部分的に
その表面に電導性電極が設けられている。
【０００４】 有利な実施形態では、シートは電極を製造するために全体的に又は部分的に金
属化されており、圧電層は予め設定された間隔で折り畳み方向に対して横断方向
に設けられた刻み目における折り畳みによって形成されており、内部電極は折り
畳みの後で刻み目の内側にある圧電層の間の金属層によって形成されており、刻
み目の外側において金属層はこれらの刻み目によって中断されている。
【０００５】 金属層は例えばプリント又はスパッタによって載置される。この場合、内部電
極は折り畳みの後で外部に突出する刻み目の内側において外部電極に接続されて
いる。刻み目角度αはこの場合個々にシートの厚さ又はその他の所与の条件に適
合され得る。
【０００６】 有利には、内部電極の形成を損なうことなしに、シートの少なくとも１つの側
面においてそれぞれ刻み目の間の１つおきの面だけが金属化されている。
【０００７】 それぞれ折り畳まれたシートの刻み目領域の外側において簡単なやり方で外部
電極が金属層乃至は内部電極への交互の接続を形成するために取り付けられ、こ
れらの外部電極は電導性のふるい又はネットから乃至は波状電極から構成するこ
とができる。
【０００８】 圧電素子全体を外部に対して絶縁するために、圧電層の多層構造にはそれぞれ
折り畳まれた層の端部において電気的に絶縁されたセラミックプレートが設けら
れている。
【０００９】 上記の種類の圧電素子を製造するための有利な方法において次のような製造ス
テップが実施される。
【００１０】 圧電シートは圧電素子の幅で切り込みを入れられ、予め設定された間隔でそれ
ぞれ交互に刻み目が設けられる。
【００１１】 両面において圧電シートは全体的に又は部分的に金属化される。
【００１２】 次いで圧電シートは刻み目においてそれぞれこの刻み目の内側に折り畳まれる
。
【００１３】 外部電極は、内部電極に、折り畳みの後で外部に突出する刻み目の内側の屈曲
領域において例えばハンダ付けされる。
【００１４】 外側の圧電層にはそれぞれ電気的に絶縁されたヘッドプレート及びフットプレ
ートが載置される。
【００１５】 本発明の有利な実施形態のこれらの特徴的構成及び他の特徴的構成は、請求項
のほかに発明の詳細な説明及び図面からも生じる。個々の特徴的な構成はそれぞ
れそれだけで又は複数で本発明の実施形態における様々な組み合わせの形式にお
いて及び他の分野において実現され、さらに有利にはならびにこの場合権利保護
が請求されるところのそれ自体権利保護される実施形態を示す。
【００１６】 図面 圧電アクチュエータを形成するための本発明の圧電素子の実施例を図面に基づ
いて説明する。
【００１７】 図１は折り畳みによって刻み目に作られる圧電シートからなる圧電素子の多層
構造の図を示し、 図２は連続する金属化を有する刻み目を入れられたシートの詳細図を示し、 図３は部分的な金属化を有する刻み目を入れられたシートの詳細図を示す。
【００１８】 実施例の記述 図１には圧電アクチュエータを形成するための圧電素子１が示されており、こ
の圧電アクチュエータは適当な結晶構造を有するセラミック材料の圧電シート２
から構成されており、この結果、いわゆる圧電効果を利用することによって外部
電圧を印加すると圧電アクチュエータの機械的な反応が矢印３の方向に起こる。
【００１９】 図１からは、圧電層４が圧電シート２の折り畳みによって形成されていること
がわかる。この圧電シート２がその折り畳む前の状態において図２に示されてい
る。折り畳みの後にそれぞれ交互に内部電極６及び７として作用する電極が形成
されるように、圧電シート２は折り畳む前に圧電素子１の幅で切り込みを入れら
れ、両面において金属化される。
【００２０】 図２では、圧電シート２に折り畳みの前に刻み目５（すなわち図示されている
部分５.１、５.２）が設けられていることが示されており、この場合これらの刻
み目５は交互にシート２に入れられ、ほぼ角度αを有する。折り畳みはこの場合
例えば刻み目５.１において矢印８の方向に行われ、この結果、ここで左側にお
いて互いに重なるように畳んだ後で内部電極のうちの１つ（例えば内部電極６）
が形成される。右側ではそれぞれ刻み目５.１の開いている側面の両側にも他の
内部電極（この場合は内部電極７のうちの１つ）が生じる。
【００２１】 圧電層４のこのように折り畳まれたパケットにはラミネート及び焼結の後で外
部電極９及び１０が設けられ、これらの外部電極９及び１０はここに示された実
施例ではそれぞれ金属性の波状電極から成る。先の刻み目５の突出している各折
り畳み領域において外部電極９及び１０は圧電層４における金属層と電導的に接
続され、この結果、電圧が内部電極６及び７に圧電効果を発生するために供給さ
れ得る。
【００２２】 外側の圧電層４にはさらにそれぞれ電気的に絶縁されたヘッドプレート１１及
びフットプレート１２が載置され、これらのヘッドプレート１１及びフットプレ
ート１２によって圧電素子全体１が外部に対して絶縁され得る。
【００２３】 折り畳みの前の状態の圧電シート２０を示している図３では、図２の圧電シー
ト２の変形実施例において、圧電シート２０の部分領域だけに電極２１及び２２
が設けられる。これらの電極２１及び２２はそれぞれ交互に圧電シート２０の向
かい合った側面のうちの一方の側面に載置されており、この結果、図１に基づい
て記述したように圧電層４が同様に形成される。しかし、この場合、結果的に生
じる内部電極２１及び２２はより小さい厚さを有する。なぜなら、これらの内部
電極２１及び２２は片面だけの被覆層によって形成されているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 折り畳みによって刻み目に作られる圧電シートからなる圧電素子の多層構造の
図を示す。
【図２】 連続する金属化を有する刻み目を入れられたシートの詳細図を示す。
【図３】 部分的な金属化を有する刻み目を入れられたシートの詳細図を示す。
【符号の説明】
１ 圧電素子 ２ 圧電シート ４ 圧電層 ５ 刻み目 ６ 内部電極 ７ 内部電極 ８ 矢印 ９ 外部電極 １０ 外部電極 ２０ 圧電シート ２１ 内部電極 ２２ 内部電極
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１１月２５日（２０００．１１．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電層（４）の多層構造を有する圧電素子において、該圧電
    素子は前記圧電層（４）の間に配置された電極（６、７；２１、２２）を有し、 外部電極（９、１０）を介する前記電極（６、７；２１、２２）の交互の側面
    的な接続を有し、 個々の前記圧電層（４）は、製造の間に折り畳み可能な連続するシート（２；
    ２０）から成り、該シート（２；２０）には全体的に又は部分的に電導性の前記
    電極（６、７；２１、２２）が設けられている、圧電層（４）の多層構造を有す
    る圧電素子。
  2. 【請求項２】 シート（２；２０）は、電極（６、７；２１、２２）を製造
    するために全体的に又は部分的に金属化されており、 圧電層（２；２０）は、予め設定された間隔で折り畳み方向に対して横断方向
    に設けられた刻み目（５、５.１、５.２）における折り畳みによって形成されて
    おり、内部電極（６、７；２１、２２）は折り畳みの後で前記刻み目（５、５.
    １、５.２）の内側にある金属層によって形成されており、前記刻み目（５、５.
    １、５.２）の外側において前記金属層は中断されており、 前記内部電極（６、７；２１、２２）は、折り畳みの後で外部に突出する前記
    刻み目（５、５.１、５.２）の内側において外部電極（９、１０）に接続されて
    いることを特徴とする、請求項１記載の圧電素子。
  3. 【請求項３】 シート（２０）の少なくとも１つの側面において、それぞれ
    刻み目（５、５.１、５.２）の間の１つおきの面だけが金属化されていることを
    特徴とする、請求項２記載の圧電素子。
  4. 【請求項４】 外部電極（９、１０）は電導性のふるい又はネットから成る
    ことを特徴とする、請求項２又は３記載の圧電素子。
  5. 【請求項５】 外部電極は波状電極（９、１０）から成ることを特徴とする
    、請求項２又は３記載の圧電素子。
  6. 【請求項６】 圧電層（４）の多層構造にはそれぞれ折り畳まれた層の端部
    において電気的に絶縁されたセラミックプレート（１１、１２）が設けられてい
    ることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載の圧電素子。
  7. 【請求項７】 圧電素子（１）は圧電アクチュエータの構成部材であり、前
    記圧電アクチュエータはバルブなどのような機械的な構成部材を操作するために
    使用されることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項記載の圧電素子。
  8. 【請求項８】 圧電シート（２；２０）は圧電素子（１）の幅で切り込みを
    入れられ、予め設定された間隔でそれぞれ交互に刻み目（５、５.１、５.２）が
    設けられ、 前記圧電シート（２；２０）は両面において全体的に又は部分的に金属化され
    、 前記圧電シート（２；２０）は前記刻み目（５、５.１、５.２）においてそれ
    ぞれ該刻み目（５、５.１、５.２）の内側に折り畳まれ、 外部電極（９、１０）は、折り畳みの後で外部に突出する刻み目（５）の内側
    の屈曲領域において内部電極（６、７；２１、２２）にハンダによって取り付け
    られることを特徴とする、請求項２〜７のうちの１項記載の圧電素子（１）を製
    造するための方法。 【請求項８】 外側の圧電層（４）には焼結の前に圧電セラミックから成る
    電気的に絶縁されたヘッドプレート及びフットプレート（１１、１２）が載置さ
    れることを特徴とする、請求項７記載の方法。
JP2001505075A 1999-06-19 2000-04-28 圧電層の多層構造を有する圧電素子及びこの圧電素子の製造方法 Pending JP2003502871A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19928188.2 1999-06-19
DE19928188A DE19928188B4 (de) 1999-06-19 1999-06-19 Piezoelement mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen und ein Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/DE2000/001342 WO2000079610A1 (de) 1999-06-19 2000-04-28 Piezoelement mit einem mittels faltung hergestellten mehrschichtaufbau

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003502871A true JP2003502871A (ja) 2003-01-21

Family

ID=7911890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001505075A Pending JP2003502871A (ja) 1999-06-19 2000-04-28 圧電層の多層構造を有する圧電素子及びこの圧電素子の製造方法

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1192670A1 (ja)
JP (1) JP2003502871A (ja)
KR (1) KR20020010718A (ja)
CN (1) CN1357159A (ja)
DE (1) DE19928188B4 (ja)
HU (1) HUP0201732A2 (ja)
WO (1) WO2000079610A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010030432A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Robert Bosch Gmbh Piezoelektrischer Aktor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725994A (en) * 1984-06-14 1988-02-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic transducer with a multiple-folded piezoelectric polymer film
JPH0197604A (ja) * 1987-10-09 1989-04-17 Mitsubishi Kasei Corp 積層セラミックス製造法
US5761782A (en) * 1994-08-29 1998-06-09 Oceaneering International, Inc. Method of fabrication of piezoelectric bender elements
WO1998005080A1 (en) * 1996-07-25 1998-02-05 Materials Systems Incorporated Multilayer piezoelectric ceramic transducer and fabrication method
DE19648545B4 (de) * 1996-11-25 2009-05-07 Ceramtec Ag Monolithischer Vielschichtaktor mit Außenelektroden

Also Published As

Publication number Publication date
DE19928188A1 (de) 2001-12-06
WO2000079610A1 (de) 2000-12-28
EP1192670A1 (de) 2002-04-03
KR20020010718A (ko) 2002-02-04
CN1357159A (zh) 2002-07-03
HUP0201732A2 (en) 2002-09-28
DE19928188B4 (de) 2004-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6437488B1 (en) Multilayer piezoelectric component
KR100655094B1 (ko) 압전식 액츄에이터의 제조 방법과 압전식 액츄에이터
KR101083983B1 (ko) 적층 콘덴서의 제조 방법
KR100695374B1 (ko) 접어서 제조된 다층 구조를 갖는 압전 소자
JP4843948B2 (ja) 積層型圧電素子
JPH08130160A (ja) 積層セラミック電子部品の製造方法
EP0923094A3 (en) Multilayer ceramic electronic element and manufacturing method therefor
JPH10247601A (ja) Ｎｔｃサーミスタ素子
US6163246A (en) Chip-type electronic device
JP2001102646A (ja) 積層型圧電セラミックス
JPH08316086A (ja) 積層セラミック電子部品
KR20220040994A (ko) 적층 세라믹 콘덴서
JP2003502871A (ja) 圧電層の多層構造を有する圧電素子及びこの圧電素子の製造方法
JP4651930B2 (ja) 電子部品
WO2000038252A1 (fr) Corps multicouche piezoelectrique
JPH03178112A (ja) 複合チップ部品
JPH10233538A (ja) 積層圧電素子
JP2006324576A (ja) 積層電子部品
JP2006245026A (ja) 積層型圧電素子
JPS60128682A (ja) 積層型圧電アクチユエ−タの製造方法
JP4905625B2 (ja) 積層型圧電アクチュエータ
JP4724385B2 (ja) 積層型電子部品及び積層中間体
JPH0738168A (ja) 積層型圧電体素子
JP2000174356A (ja) 圧電トランス及びその製造方法
JP2000174581A (ja) 積層型圧電共振子及びその製造方法