JP2547499Y2 - 圧電バイモルフアクチュエータ - Google Patents
圧電バイモルフアクチュエータInfo
- Publication number
- JP2547499Y2 JP2547499Y2 JP1988026862U JP2686288U JP2547499Y2 JP 2547499 Y2 JP2547499 Y2 JP 2547499Y2 JP 1988026862 U JP1988026862 U JP 1988026862U JP 2686288 U JP2686288 U JP 2686288U JP 2547499 Y2 JP2547499 Y2 JP 2547499Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metallization layer
- internal electrode
- side metallization
- silver
- back side
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は，電気的入力エネルギーを変位や力の機械エ
ネルギーに変換する圧電アクチュエータに関するもので
ある。
ネルギーに変換する圧電アクチュエータに関するもので
ある。
（従来の技術） 圧電バイモルフアクチュエータは，圧電性セラミック
スの薄板をメタライジング後，金属薄板の表裏面に２枚
接着するのが一般的である。しかし，接着剤を用いた圧
電バイモルフアクチュエータは，接着剤の経時変化によ
るアクチュエータ特性の劣化や接着工数が問題となり，
実用化の用途は限定されている。又，近年，厚膜積層技
術を用いて，接着工程を経ず，複数の内部電極層を有す
る積層型圧電バイモルフアクチュエータが商品化されつ
つある。該積層型圧電バイモルフアクチュエータは，圧
電セラミックスと内部電極を同時焼結するのでセラミッ
クスの焼結温度に耐え得る内部電極材料でかつ廉価であ
る銀−パラジウム合金を用いるのが一般的である。か
つ，アクチュエータの側面に露出した内部電極を接続す
る外部電極は銀の焼付電極材料を用いるのが一般的であ
る。しかし前記，銀−パラジウム合金や銀電極材料は，
高湿度環境下で，直流電圧を印加するとプラスの極性で
次の反応が生じる。
スの薄板をメタライジング後，金属薄板の表裏面に２枚
接着するのが一般的である。しかし，接着剤を用いた圧
電バイモルフアクチュエータは，接着剤の経時変化によ
るアクチュエータ特性の劣化や接着工数が問題となり，
実用化の用途は限定されている。又，近年，厚膜積層技
術を用いて，接着工程を経ず，複数の内部電極層を有す
る積層型圧電バイモルフアクチュエータが商品化されつ
つある。該積層型圧電バイモルフアクチュエータは，圧
電セラミックスと内部電極を同時焼結するのでセラミッ
クスの焼結温度に耐え得る内部電極材料でかつ廉価であ
る銀−パラジウム合金を用いるのが一般的である。か
つ，アクチュエータの側面に露出した内部電極を接続す
る外部電極は銀の焼付電極材料を用いるのが一般的であ
る。しかし前記，銀−パラジウム合金や銀電極材料は，
高湿度環境下で，直流電圧を印加するとプラスの極性で
次の反応が生じる。
Ag→Ag+＋e- いわゆる銀マイグレーションにより，マイナス側では
銀イオンが金属銀となり晶出し成長する。その結果，プ
ラス，マイナス極が電気的に短絡するという欠点があ
る。したがって，積層型圧電バイモルフアクチュエータ
も使用環境は限定される。
銀イオンが金属銀となり晶出し成長する。その結果，プ
ラス，マイナス極が電気的に短絡するという欠点があ
る。したがって，積層型圧電バイモルフアクチュエータ
も使用環境は限定される。
（考案が解決しようとする課題） 本考案は，上記欠点を解決すべく成されたもので、高
湿度環境下において使用可能な圧電バイモルフアクチュ
エータの提供を目的とする。
湿度環境下において使用可能な圧電バイモルフアクチュ
エータの提供を目的とする。
（課題を解決するための手段） 本考案によれば、銀を含む一層の内部電極と、この内
部電極の表面及び裏面に形成された表面側圧電性セラミ
ックス及び裏面側圧電性セラミックスと、表面側圧電性
セラミックスの表面及び裏面側圧電性セラミックスの裏
面に形成された表面側メタライズ層及び裏面側メタライ
ズ層とを、有する圧電バイモルフアクチュエータにおい
て、前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ
層の一つを選択的に外部電源のプラス極性に接続するス
イッチ手段を有し、前記外部電源のマイナス極性には前
記内部電極が接続されており、前記表面側メタライズ層
及び前記裏面側メタライズ層の各々は、ニッケル、クロ
ム、白金、金のうちの少なくとも一種の金属材料を用い
て形成されており、前記内部電極に含まれている銀の銀
イオンへのイオン化と、該銀イオンの前記表面側メタラ
イズ層及び前記裏面側メタライズ層への晶出及び成長と
による銀マイグレーションを防止する機能を、前記スイ
ッチ手段によって前記外部電源のプラス極性に選択的に
接続された前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタ
ライズ層の一つから前記内部電極へ電界が向くように、
前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ層と
前記内部電極とを前記スイッチ手段を介して前記外部電
源に接続することにより、達成したことを特徴とする圧
電バイモルフアクチュエータが得られる。
部電極の表面及び裏面に形成された表面側圧電性セラミ
ックス及び裏面側圧電性セラミックスと、表面側圧電性
セラミックスの表面及び裏面側圧電性セラミックスの裏
面に形成された表面側メタライズ層及び裏面側メタライ
ズ層とを、有する圧電バイモルフアクチュエータにおい
て、前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ
層の一つを選択的に外部電源のプラス極性に接続するス
イッチ手段を有し、前記外部電源のマイナス極性には前
記内部電極が接続されており、前記表面側メタライズ層
及び前記裏面側メタライズ層の各々は、ニッケル、クロ
ム、白金、金のうちの少なくとも一種の金属材料を用い
て形成されており、前記内部電極に含まれている銀の銀
イオンへのイオン化と、該銀イオンの前記表面側メタラ
イズ層及び前記裏面側メタライズ層への晶出及び成長と
による銀マイグレーションを防止する機能を、前記スイ
ッチ手段によって前記外部電源のプラス極性に選択的に
接続された前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタ
ライズ層の一つから前記内部電極へ電界が向くように、
前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ層と
前記内部電極とを前記スイッチ手段を介して前記外部電
源に接続することにより、達成したことを特徴とする圧
電バイモルフアクチュエータが得られる。
表裏にメタライズされる金属材料は、マイグレーショ
ンの発生がなく、かつ、蒸着やスパッタ法で容易に形成
できる事から、ニッケル、クロム、白金，金が使用で
き，半田付の強度向上からは，金を上層とした複数の金
属材料でメタライズする方法が好ましい。
ンの発生がなく、かつ、蒸着やスパッタ法で容易に形成
できる事から、ニッケル、クロム、白金，金が使用で
き，半田付の強度向上からは，金を上層とした複数の金
属材料でメタライズする方法が好ましい。
（実施例） 以下，本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本考案の一実施例による圧電バイモルフアク
チュエータを示している。第１図において,11は圧電性
セラミックスで12は銀又は銀−パラジウム合金よりなる
一層の内部電極である。内部電極12の形成は通常の厚膜
積層技術が適用できる。13は表裏にスパッタ法で形成さ
れたメタライズ層である。このメタライズ層13はニッケ
ル，クロム，白金，金の少なくとも一種からなる。14は
内部電極12と接続する外部電極で，電源のマイナス極性
に接続されている。この圧電バイモルフアクチュエータ
の一端を固定し，スイッチ15の一方をオンする事で該圧
電バイモルフアクチュエータの他端（自由端）が，上下
両方向のうちの一方向に屈曲変形をする。上下両方向の
うちの他方向に圧電バイモルフアクチュエータの前記他
端を屈曲変形させるには、スイッチ15の他方をオンす
る。このようにスイッチ15を設けることにより、圧電バ
イモルフアクチュエータの前記他端を上下両方向のうち
の一方向に選択的に屈曲変形させることができる。図
中,16の様に，銀又は銀−パラジウム合金である内部電
極層へ，表裏面メタライズ層13から電界が向いている
と，高湿度環境下においても，内部電極である銀のマイ
グレーションは発生せず，絶縁抵抗劣化はない。
チュエータを示している。第１図において,11は圧電性
セラミックスで12は銀又は銀−パラジウム合金よりなる
一層の内部電極である。内部電極12の形成は通常の厚膜
積層技術が適用できる。13は表裏にスパッタ法で形成さ
れたメタライズ層である。このメタライズ層13はニッケ
ル，クロム，白金，金の少なくとも一種からなる。14は
内部電極12と接続する外部電極で，電源のマイナス極性
に接続されている。この圧電バイモルフアクチュエータ
の一端を固定し，スイッチ15の一方をオンする事で該圧
電バイモルフアクチュエータの他端（自由端）が，上下
両方向のうちの一方向に屈曲変形をする。上下両方向の
うちの他方向に圧電バイモルフアクチュエータの前記他
端を屈曲変形させるには、スイッチ15の他方をオンす
る。このようにスイッチ15を設けることにより、圧電バ
イモルフアクチュエータの前記他端を上下両方向のうち
の一方向に選択的に屈曲変形させることができる。図
中,16の様に，銀又は銀−パラジウム合金である内部電
極層へ，表裏面メタライズ層13から電界が向いている
と，高湿度環境下においても，内部電極である銀のマイ
グレーションは発生せず，絶縁抵抗劣化はない。
次に，第１図の圧電バイモルフアクチュエータの製造
方法を説明する。
方法を説明する。
Pb（Ni−Nb）Zr0TiO3系圧電性セラミックスの仮焼粉
末を用いて厚み118μｍのセラミック生シート11を作
り，その表面に銀70−パラジウム30重量パーセントの金
属組成を有する内部電極ペーストを用いて厚み７μｍの
内部電極12を印刷した。次に該セラミック生シート11を
所定の形状に打ち抜き，一層の内部電極12を構成する様
に積層，熱プレスし一体化した。しかる後に大気中1100
℃で焼結し，表裏面を，ニッケル，クロム，白金，金を
スパッタ法でメタライズし，メタライズ層13を形成し，
圧電バイモルフアクチュエータを試作した。該圧電バイ
モルフアクチュエータの耐使用環境性を評価する為，温
度60℃，相対湿度95％の恒温高湿槽内にて，直流電圧10
0ボルトを連続印加するエージングを実施した。本考案
の効果の確認の為，内部電極が電源の電極のマイナス，
プラスのそれぞれに接続された試料についてエージング
を実施し，ショート不良の発生結果を第１表に示した。
末を用いて厚み118μｍのセラミック生シート11を作
り，その表面に銀70−パラジウム30重量パーセントの金
属組成を有する内部電極ペーストを用いて厚み７μｍの
内部電極12を印刷した。次に該セラミック生シート11を
所定の形状に打ち抜き，一層の内部電極12を構成する様
に積層，熱プレスし一体化した。しかる後に大気中1100
℃で焼結し，表裏面を，ニッケル，クロム，白金，金を
スパッタ法でメタライズし，メタライズ層13を形成し，
圧電バイモルフアクチュエータを試作した。該圧電バイ
モルフアクチュエータの耐使用環境性を評価する為，温
度60℃，相対湿度95％の恒温高湿槽内にて，直流電圧10
0ボルトを連続印加するエージングを実施した。本考案
の効果の確認の為，内部電極が電源の電極のマイナス，
プラスのそれぞれに接続された試料についてエージング
を実施し，ショート不良の発生結果を第１表に示した。
第１表より明らかに，内部電極極性がプラスの試料は
銀マイグレーションが発生し,250時間で全試料がショー
ト不良となった。本考案による圧電バイモルフアクチュ
エータは500時間でのショート不良が２％と耐湿性能が
優れている。この結果は，メタライズ層13がニッケル，
クロム，白金，金からなる場合に得られたものである
が、メタライズ層13がニッケル，クロム，白金，金のう
ち少なくとも一種からなる場合であっても，同様の結果
が得られる。
銀マイグレーションが発生し,250時間で全試料がショー
ト不良となった。本考案による圧電バイモルフアクチュ
エータは500時間でのショート不良が２％と耐湿性能が
優れている。この結果は，メタライズ層13がニッケル，
クロム，白金，金からなる場合に得られたものである
が、メタライズ層13がニッケル，クロム，白金，金のう
ち少なくとも一種からなる場合であっても，同様の結果
が得られる。
（考案の効果） 以上，説明した様に本考案によれば，耐使用環境性，
特に湿度に対してマイグレーションの発生のない圧電ア
クチュエータの提供が可能である。
特に湿度に対してマイグレーションの発生のない圧電ア
クチュエータの提供が可能である。
第１図は，本考案による圧電バイモルフアクチュエータ
とその電極配線を示す図である。 11は圧電性セラミックス,12は内部電極層,13は表裏面の
メタライズ層,14は内部電極とコンタクトする外部電極,
15は電源プラス側に設けられたスイッチ,16は電界方向
をそれぞれ示す。
とその電極配線を示す図である。 11は圧電性セラミックス,12は内部電極層,13は表裏面の
メタライズ層,14は内部電極とコンタクトする外部電極,
15は電源プラス側に設けられたスイッチ,16は電界方向
をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【請求項１】銀を含む一層の内部電極と、この内部電極
の表面及び裏面に形成された表面側圧電性セラミックス
及び裏面側圧電性セラミックスと、表面側圧電性セラミ
ックスの表面及び裏面側圧電性セラミックスの裏面に形
成された表面側メタライズ層及び裏面側メタライズ層と
を、有する圧電バイモルフアクチュエータにおいて、前
記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ層の一
つを選択的に外部電源のプラス極性に接続するスイッチ
手段を有し、前記外部電源のマイナス極性には前記内部
電極が接続されており、前記表面側メタライズ層及び前
記裏面側メタライズ層の各々は、ニッケル、クロム、白
金、金のうちの少なくとも一種の金属材料を用いて形成
されており、前記内部電極に含まれている銀の銀イオン
へのイオン化と、該銀イオンの前記表面側メタライズ層
及び前記裏面側メタライズ層への晶出及び成長とによる
銀マイグレーションを防止する機能を、前記スイッチ手
段によって前記外部電源のプラス極性に選択的に接続さ
れた前記表面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ
層の一つから前記内部電極へ電界が向くように、前記表
面側メタライズ層及び前記裏面側メタライズ層と前記内
部電極とを前記スイッチ手段を介して前記外部電源に接
続することにより、達成したことを特徴とする圧電バイ
モルフアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988026862U JP2547499Y2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 圧電バイモルフアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988026862U JP2547499Y2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 圧電バイモルフアクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01130568U JPH01130568U (ja) | 1989-09-05 |
| JP2547499Y2 true JP2547499Y2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=31248869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988026862U Expired - Lifetime JP2547499Y2 (ja) | 1988-03-02 | 1988-03-02 | 圧電バイモルフアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547499Y2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3405618B2 (ja) * | 1995-04-11 | 2003-05-12 | 松下電器産業株式会社 | バイモルフ圧電アクチュエータ |
| US7633214B2 (en) | 2003-09-24 | 2009-12-15 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric element |
| EP1675190B1 (en) | 2003-09-24 | 2010-06-02 | Kyocera Corporation | Multilayer piezoelectric device |
| EP1988585B1 (en) | 2003-09-25 | 2009-11-18 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric device |
| WO2007037377A1 (ja) | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Kyocera Corporation | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
| EP1895605A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoceramic multilayer actuator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698883A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-08 | Sony Corp | Transducer |
| JPS6041273A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-04 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電変位素子 |
-
1988
- 1988-03-02 JP JP1988026862U patent/JP2547499Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01130568U (ja) | 1989-09-05 |
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