JP2003502872A - 圧電層による多層構造を備えた圧電素子およびその製造方法 - Google Patents

圧電層による多層構造を備えた圧電素子およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、介在的に配設された電極（６，７）を有する圧伝層（２）による多層構造を備えた圧電素子が提案されており、これは外部電極（８，９）を介して電極（６，７）の側方からの交互のコンタクトを備えている。個々の圧電層（２）は、製造中に折畳み可能で均一な（セラミック性）シートからなり、それらは完全にまたは部分的に導電性の電極（６，７）を備えている。この場合、折畳まれたシート（２）の撓曲領域のそれぞれの外側に、金属化層への交互のコンタクト形成のために外部電極（８，９）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による、圧電層による多層構造を備えた圧電素
子およびその製造方法に関しており、例えばこれはバルブなどの機械的構成部材
を操作する圧電アクチュエータのためのものである。
【０００２】 いわゆる圧電効果の利用下で、適切な結晶構造の材料から圧電素子を製造でき
ることは一般に周知である。外部から電圧を印加した場合には圧電素子の機械的
な反応が生じる。この反応は結晶構造と電圧の印加範囲に依存して、所定の方向
への押圧または延伸となって現れる。この圧電アクチュエータの構造は、ここで
は多層構造で行われる（多層−アクチュエータ）。電極（これを介して電圧が印
加される）は、それぞれ層間に配設される。その場合それぞれの内部電極は、短
絡が生じないように外部電極に対して１つの領域分だけずらされる。その際個々
の圧電層のスタックに係わるコストは非常に高くなる。なぜなら数百にも及ぶ個
々のシート層が別個に処理されなければならないからである。
【０００３】 発明の利点 冒頭に述べたような、介在的に配設された電極と側方からの電極の交互のコン
タクトを有している、圧電層による多層構造を備えた圧電素子は、有利には、バ
ルブなどの機械的な構成部材の操作のために用いられる圧電アクチュエータの構
成要素であり得る。本発明によれば、個々の圧電層は、製造中に折畳み可能で均
一な圧電セラミック性のシートからなっており、それらは完全にまたは部分的に
導電性の電極を備えている。有利な実施形態によれば、このシートは、溶媒の塗
布によって有利には撓曲可能にされ、その両側で長手方向端部の予め定められた
領域まで電極作製のために金属化されている（例えばプリントまたはスパッタリ
ング）。折畳まれた層端部の所定の領域には電極材料が設けられてなく、これは
外部電極を設けた後の圧電素子において短絡の発生を引き起こさないようにする
ためである。
【０００４】 折畳まれたセラミックシートの撓曲領域のそれぞれの外側に、金属化層への交
互のコンタクト形成のために外部電極が設けられる。その場合外部電極は、導電
性のフィルタまたはネットないしは波形電極からなっていてもよい。
【０００５】 圧電素子全体を外部に向けて絶縁するために、圧電層の多層構造は、それぞれ
折畳まれた層の端部に電気的に絶縁されたセラミック板を備えている。
【０００６】 前述したような形態の圧電素子を製造する有利な方法のもとでは、以下の製造
ステップが実施される。： −圧電シートを溶媒によって撓曲可能にし、圧電素子の幅に切断する −圧電シートをその両側で所定の端部領域まで金属化する −所定の間隔をおいて圧電シートを撓曲により折畳む −折畳まれたパケットをラミネート処理する −折畳まれたパケットを焼結処理する −外部電極をろう付けによって撓曲領域の金属化層に被着させる −選択的に焼結処理前に：外側圧電層にそれぞれ１つの電気的に絶縁された圧電
セラミックからなるヘッドプレートおよびフットプレートを被着させる。
【０００７】 その他にこの実施例および本発明の有利な改善例のさらなる特徴は、請求項、
明細書、図面からも明らかになる。その場合、個々の特徴部分はそれぞれ単独で
も下位組合せの形態でも本発明の実施形態の場合その他の領域で実現されてもよ
いし、有利には保護され得る実施のために表わされたものでもよいし、ここでの
保護の要求のためのものであってもよい。
【０００８】 図面 圧電アクチュエータを形成する、本発明による圧電素子の実施例は、図面に基
づいて説明される。これらの図面は折畳みによって製造される圧電層の多層構造
の断面図によって説明される。
【０００９】 実施例の説明 唯一の図面には圧電アクチュエータを形成する圧電素子１が示されている。こ
れは適切なセラミック構造部を有するセラミック材料の圧電素子２から構築され
ており、そのため外部からの電圧の印加のもとにいわゆる圧電効果を利用して、
圧電アクチュエータの機械的なリアクションが矢印３の方向で生じる。
【００１０】 この図から明らかなように、圧電層４は圧電シート２の撓曲によって形成され
ており、この場合セラミック層が事前に圧電素子１の幅に裁断され溶媒により撓
曲可能にされている。圧電シート２は、撓曲前にその両側で所定の端部領域５ま
で金属化される。それにより電極６及び７が形成され、これらは折畳み前にそれ
ぞれ交互に内部電極６及び７として作用する。これらの電極相互間の間隔は、こ
こでは“ｓ”の長さを有しており、これは圧電層４の厚さに相当し、撓曲領域の
内部電極６，７の半径方向の間隔に相応している。
【００１１】 焼結プロセスの後では、圧電層４の折畳まれたパケットは外部電極８および９
を備えており、これらは図示の実施例においてはそれぞれ金属性の波形電極から
なっている。各撓曲領域においては外部電極８，９が、圧電層４上の金属化層と
導電的に接続される。そのため電圧を圧電効果の発生のために内部電極６および
７にもたらすことが可能となる。
【００１２】 外側の圧電層４上にはさらにそれぞれ絶縁性のヘッドプレート１０とフットプ
レート１が被着される。これによって全圧電素子１は外方に向けて絶縁され得る
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示した図である。
【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１５日（２０００．１１．１５）
【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】 介在的に配設された電極（６，７）を有する圧伝層（４）に
    よる多層構造を備えた圧電素子において、 外部電極（８，９）を介して相互的な側方コンタクトを有し、この場合、 個々の圧電層（４）は、製造中に折畳み可能で均一な（セラミック性）シート
    （２）からなり、それらは完全にまたは部分的に導電性の電極（６，７）を備え
    ていることを特徴とする圧電素子。
  2. 【請求項２】 前記シート（２）は、溶媒によって撓曲可能であり、さらに
    長手方向の両側端部において電極（６，７）作製のために予め定められた領域（
    ５）まで金属化されており、 折畳まれたシート（２）の撓曲領域のそれぞれの外側に、金属化層への交互の
    コンタクト形成のために外部電極（８，９）が設けられている、請求項１記載の
    圧電素子。
  3. 【請求項３】 前記外部電極（８，９）は、導電性のフィルタまたはネット
    からなる、請求項２記載の圧電素子。
  4. 【請求項４】 前記外部電極は、波形電極（８，９）からなっている、請求
    項２記載の圧電素子。
  5. 【請求項５】 前記圧伝層（４）の多層構造は、それぞれ折畳まれた層の端
    部において絶縁性のセラミック小板（１０，１１）を備えている、請求項１から
    ４いずれか１項記載の圧電素子。
  6. 【請求項６】 前記圧電素子（１）は、圧電アクチュエータの構成要素であ
    り、該圧電アクチュエータは、バルブなどの機械的構成部材の操作のために使用
    可能である、請求項１から５いずれか１項記載の圧電素子。
  7. 【請求項７】 請求項２から６のいずれか１項に記載の圧電素子（１）を製
    造するための方法において、 圧電シート（２）を圧電素子（１）の幅にカットし、溶媒によって撓曲可能に
    し、 圧電シート（２）をその両側で予め定めた端部領域（５）まで金属化し、 圧電シート（２）を所定の間隔で撓曲によって折畳み、 折畳んだパケットをラミネート処理の後で焼結させ、 外部電極（８，９）をろう付けにより、前記撓曲領域の金属化層に被着するよ
    うにしたことを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 焼結の前に外側圧電層（４）に、圧電セラミックからなる絶
    縁性のカバー及び底板（１０，１１）を被着するようにした、請求項７記載の方
    法。
JP2001505077A 1999-06-19 2000-05-20 圧電層による多層構造を備えた圧電素子およびその製造方法 Withdrawn JP2003502872A (ja)

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