JP2901687B2 - 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 - Google Patents
積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法Info
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- JP2901687B2 JP2901687B2 JP5284190A JP5284190A JP2901687B2 JP 2901687 B2 JP2901687 B2 JP 2901687B2 JP 5284190 A JP5284190 A JP 5284190A JP 5284190 A JP5284190 A JP 5284190A JP 2901687 B2 JP2901687 B2 JP 2901687B2
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- piezoelectric actuator
- actuator element
- resin
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサブミクロンオーダーの超精密位置決め、高
速位置決めに使用される積層型圧電アクチュエータ素子
及びその製造方法に関する。
速位置決めに使用される積層型圧電アクチュエータ素子
及びその製造方法に関する。
［従来の技術］ 積層型圧電アクチュエータ素子は第６図（Ａ）及び
（Ｂ）に示されるような構造になっている。すなわち、
変位を取り出す方向（以下、変位方向と記載する）以外
の四側面を外装樹脂で被覆し、変位方向の両端面はサブ
ミクロンの変位を取り出すためにセラミックスが露出し
たセラミックス露出部を有する構造となっている。一般
に、そのセラミックスは素子内で変位する圧電セラミッ
クスと同一組成である。
（Ｂ）に示されるような構造になっている。すなわち、
変位を取り出す方向（以下、変位方向と記載する）以外
の四側面を外装樹脂で被覆し、変位方向の両端面はサブ
ミクロンの変位を取り出すためにセラミックスが露出し
たセラミックス露出部を有する構造となっている。一般
に、そのセラミックスは素子内で変位する圧電セラミッ
クスと同一組成である。
積層型圧電アクチュエータ素子とほぼ同じ内部構造を
もつ積層セラミックス電子部品であるセラミックス積層
コンデンサーが粉末塗装法により素子全体をエポキシ樹
脂などの防湿性の樹脂で1mm厚程度の肉厚に被覆するこ
とにより十分な耐湿性をもっているのに対して、積層型
圧電アクチュエータ素子は変位方向以外の四側面のみを
樹脂で外装し、その両端にセラミックスを露出した構造
のため著しく耐湿性が悪いという欠点がある。
もつ積層セラミックス電子部品であるセラミックス積層
コンデンサーが粉末塗装法により素子全体をエポキシ樹
脂などの防湿性の樹脂で1mm厚程度の肉厚に被覆するこ
とにより十分な耐湿性をもっているのに対して、積層型
圧電アクチュエータ素子は変位方向以外の四側面のみを
樹脂で外装し、その両端にセラミックスを露出した構造
のため著しく耐湿性が悪いという欠点がある。
これはセラミックス露出部のセラミックスが充分に緻
密でないため、それを通して水分が進入することに原因
がある。また、全体を樹脂で被覆していないために、上
下面のセラミックスと外装樹脂との密着が悪く、その隙
間から水分が進入するためである。しかしながら、変位
方向の露出したセラミックスはサブミクロンの変位を取
り出すため、また、積層型圧電アクチュエータ素子は変
位方向の寸法精度が必要なため柔らかい樹脂を外装被覆
することができない。
密でないため、それを通して水分が進入することに原因
がある。また、全体を樹脂で被覆していないために、上
下面のセラミックスと外装樹脂との密着が悪く、その隙
間から水分が進入するためである。しかしながら、変位
方向の露出したセラミックスはサブミクロンの変位を取
り出すため、また、積層型圧電アクチュエータ素子は変
位方向の寸法精度が必要なため柔らかい樹脂を外装被覆
することができない。
［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子のサ
ブミクロンの変位を取り出す際に、障害になることな
く、また、変位方向の寸法精度を損なうことなく、素子
の耐湿性を改善することを目的とする。
ブミクロンの変位を取り出す際に、障害になることな
く、また、変位方向の寸法精度を損なうことなく、素子
の耐湿性を改善することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子に
おいて、該素子の樹脂で外装されていない変位方向の露
出したセラミックスが含浸により形成された有機樹脂皮
膜を有することを特徴とする積層型圧電アクチュエータ
素子に係る。
おいて、該素子の樹脂で外装されていない変位方向の露
出したセラミックスが含浸により形成された有機樹脂皮
膜を有することを特徴とする積層型圧電アクチュエータ
素子に係る。
更に、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子の製造
方法において、該素子の樹脂で外装されていない変位方
向の露出したセラミックスに有機樹脂を含浸させて有機
樹脂皮膜を形成することを特徴とする積層型圧電アクチ
ュエータ素子の製造方法に係る。
方法において、該素子の樹脂で外装されていない変位方
向の露出したセラミックスに有機樹脂を含浸させて有機
樹脂皮膜を形成することを特徴とする積層型圧電アクチ
ュエータ素子の製造方法に係る。
［作用］ 本発明は積層型アクチュエータ素子をエポキシ樹脂な
どの外装材で両端のセラミックスを除いて被覆する前
に、フェノール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂、アクリル樹脂等の中で粘度が低く露出した
セラミックスに含浸させることができる程度粘度が低い
前記耐湿樹脂を積層型圧電アクチュエータ素子の変位方
向の両端面に含浸させることによって、積層型圧電アク
チュエータ素子のサブミクロンの変位を取り出す際に障
害になることなく、また、変位方向の寸法精度を損なう
ことなく、素子の耐湿性を改善するものである。
どの外装材で両端のセラミックスを除いて被覆する前
に、フェノール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂、アクリル樹脂等の中で粘度が低く露出した
セラミックスに含浸させることができる程度粘度が低い
前記耐湿樹脂を積層型圧電アクチュエータ素子の変位方
向の両端面に含浸させることによって、積層型圧電アク
チュエータ素子のサブミクロンの変位を取り出す際に障
害になることなく、また、変位方向の寸法精度を損なう
ことなく、素子の耐湿性を改善するものである。
特に、本発明は小型の積層型圧電アクチュエータ素子
を作成することができる積層型圧電アクチュエータが内
部電極とセラミックス誘電体グリーンシートを一体焼結
してなる積層型圧電アクチュエータ素子に有効である。
を作成することができる積層型圧電アクチュエータが内
部電極とセラミックス誘電体グリーンシートを一体焼結
してなる積層型圧電アクチュエータ素子に有効である。
［実 施 例］ 以下、図を使用して本発明を更に詳細に説明する。
実施例 まず、一体焼成可能な積層型圧電アクチュエータ用材
料として好適であるPb（Zr,Ti）O3に第３成分として複
合ペロブスカイト化合物を加え、ストロンチウムで変性
したセラミックス粉体をサンドミルで粉砕し１ミクロン
以下の粒径にする。
料として好適であるPb（Zr,Ti）O3に第３成分として複
合ペロブスカイト化合物を加え、ストロンチウムで変性
したセラミックス粉体をサンドミルで粉砕し１ミクロン
以下の粒径にする。
得られた粉末にバインダー、分散剤、活性剤、消泡剤
を加え、真空脱泡したのちドクターブレード法を用いて
グリーンシートを作製する。得られたグリーンシートの
厚みは55ミクロンであった。
を加え、真空脱泡したのちドクターブレード法を用いて
グリーンシートを作製する。得られたグリーンシートの
厚みは55ミクロンであった。
次に、このシート上にスクリーン印刷法を用いて内部
電極層（白金）を印刷した。その後、７×14mmの大きさ
に切断後、内部電極の印刷していないグリーンシートを
30枚、内部電極の印刷してあるグリーンシートを70枚、
更に、内部電極の印刷していないグリーンシートを30枚
積層し、加熱圧着し、脱脂し、1200℃で焼成して第１図
に示すような積層焼結体を得た。このとき積層体の内部
電極間隔は35ミクロンであり、内部電極の厚みは５ミク
ロンであった。
電極層（白金）を印刷した。その後、７×14mmの大きさ
に切断後、内部電極の印刷していないグリーンシートを
30枚、内部電極の印刷してあるグリーンシートを70枚、
更に、内部電極の印刷していないグリーンシートを30枚
積層し、加熱圧着し、脱脂し、1200℃で焼成して第１図
に示すような積層焼結体を得た。このとき積層体の内部
電極間隔は35ミクロンであり、内部電極の厚みは５ミク
ロンであった。
この焼結体の上下面すなわち積層型圧電アクチュエー
タ素子の変位方向に当たる面を研磨したのち、フェノー
ル溶液中に浸し、フェノール樹脂を積層体の表面に含浸
させて30ミクロンのフェノール樹脂層を得た（第２
図）。このとき、真空含浸または加圧含浸などの方法を
採ることができる。
タ素子の変位方向に当たる面を研磨したのち、フェノー
ル溶液中に浸し、フェノール樹脂を積層体の表面に含浸
させて30ミクロンのフェノール樹脂層を得た（第２
図）。このとき、真空含浸または加圧含浸などの方法を
採ることができる。
次に、この焼結体の四側面を軽く研磨し、内部電極層
を露出させた後、内部電極層を除去し、得られた溝部に
絶縁樹脂を含浸し、硬化させて絶縁体層を形成し、軽く
研磨して切断後（第３図）、外部電極を形成し（第４
図）、シリコン樹脂で外装して縦3mm×横3mm×高さ5mm
の積層型圧電アクチュエータ素子を得た（第５図）。
を露出させた後、内部電極層を除去し、得られた溝部に
絶縁樹脂を含浸し、硬化させて絶縁体層を形成し、軽く
研磨して切断後（第３図）、外部電極を形成し（第４
図）、シリコン樹脂で外装して縦3mm×横3mm×高さ5mm
の積層型圧電アクチュエータ素子を得た（第５図）。
このようにして作製された圧電アクチュエータ素子の
絶縁抵抗を調べたところ70Vで100MΩ以上であり、充分
に絶縁されていること、また、変位を測定したところ70
Vで４ミクロン変位し、充分変位することが分かった。
絶縁抵抗を調べたところ70Vで100MΩ以上であり、充分
に絶縁されていること、また、変位を測定したところ70
Vで４ミクロン変位し、充分変位することが分かった。
樹脂を含浸させる際、圧電アクチュエータ素子として
変位しない上下面のみでなく、側面まで硬いフェノール
樹脂、エポキシ樹脂などを含浸させてしまうと、素子の
変位効率が悪くなる。また、これらの樹脂は時間が経つ
につれて硬化するので、素子の特性に経時変化が出てし
まうので圧電アクチュエータ素子の変化する側面に樹脂
を含浸させることは好ましくない。
変位しない上下面のみでなく、側面まで硬いフェノール
樹脂、エポキシ樹脂などを含浸させてしまうと、素子の
変位効率が悪くなる。また、これらの樹脂は時間が経つ
につれて硬化するので、素子の特性に経時変化が出てし
まうので圧電アクチュエータ素子の変化する側面に樹脂
を含浸させることは好ましくない。
更に、耐湿試験として、この素子を40℃、相対湿度90
％の雰囲気に24時間放置後、絶縁抵抗を調べたところ、
70Vで100MΩ以上あり、充分耐湿性があることが判明し
た。これに対してフェノール樹脂を含浸していない素子
は絶縁抵抗が数Ωまで低下しており、圧電アクチュエー
タ素子としての機能を果たさない。
％の雰囲気に24時間放置後、絶縁抵抗を調べたところ、
70Vで100MΩ以上あり、充分耐湿性があることが判明し
た。これに対してフェノール樹脂を含浸していない素子
は絶縁抵抗が数Ωまで低下しており、圧電アクチュエー
タ素子としての機能を果たさない。
なお、本実施例においては、Pb（Zr,Ti）O3に第３成
分として複合ペロブスカイト化合物を加え、ストロンチ
ウムで変性したセラミックス粉体を使用した積層型圧電
アクチュエータ素子について説明したが、材質はこれに
限定されるものではないことを理解されたい。
分として複合ペロブスカイト化合物を加え、ストロンチ
ウムで変性したセラミックス粉体を使用した積層型圧電
アクチュエータ素子について説明したが、材質はこれに
限定されるものではないことを理解されたい。
また、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子の樹脂
被膜は本実施例では30ミクロンとしたが、通常５〜100
ミクロン程度の厚さとすることができる。
被膜は本実施例では30ミクロンとしたが、通常５〜100
ミクロン程度の厚さとすることができる。
［発明の効果］ 変位に関係のない露出したセラミックス上下面にのみ
樹脂を含浸することによって、緻密でないセラミックス
を通して水分が進入することを防ぐことができる。
樹脂を含浸することによって、緻密でないセラミックス
を通して水分が進入することを防ぐことができる。
また、露出したセラミックスの上下面近傍の側面にも
樹脂が含浸しているため、外装樹脂とのなじみがよく、
その隙間を通して水分が進入しにくい構造になってい
る。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子の耐湿性
を著しく向上させることができる。その際に、外装被覆
していない素子に直接フェノール樹脂等を含浸させてい
るため寸法程度を損なうことのない素子を作成すること
ができる。
樹脂が含浸しているため、外装樹脂とのなじみがよく、
その隙間を通して水分が進入しにくい構造になってい
る。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子の耐湿性
を著しく向上させることができる。その際に、外装被覆
していない素子に直接フェノール樹脂等を含浸させてい
るため寸法程度を損なうことのない素子を作成すること
ができる。
更に、樹脂を含浸させるのが圧電アクチュエータ素子
として変位しない上下面のみなので、素子の変位の効率
が悪くならない。また、これらの樹脂の時間が経つにつ
れて硬化し、素子の特性に経時変化がでることがない。
として変位しない上下面のみなので、素子の変位の効率
が悪くならない。また、これらの樹脂の時間が経つにつ
れて硬化し、素子の特性に経時変化がでることがない。
第１図は積層焼結体の模式図であり、第２図はフェノー
ル樹脂を含浸した後の積層焼結体の模式図であり、第３
図はフェノール樹脂を含浸した後の積層焼結体の切断部
分を破線で示した図であり、第４図は外部電極を形成
し、リード線を半田付けした素子の模式図であり、第５
図は外装被覆をした後の素子の模式図であり、第６図
（Ａ）及び（Ｂ）は従来品の圧電アクチュエータ素子の
模式図である。
ル樹脂を含浸した後の積層焼結体の模式図であり、第３
図はフェノール樹脂を含浸した後の積層焼結体の切断部
分を破線で示した図であり、第４図は外部電極を形成
し、リード線を半田付けした素子の模式図であり、第５
図は外装被覆をした後の素子の模式図であり、第６図
（Ａ）及び（Ｂ）は従来品の圧電アクチュエータ素子の
模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−282879（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−129786（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−71571（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 41/083 H01L 41/09 H01L 41/24
Claims (2)
- 【請求項１】積層型圧電アクチュエータ素子において、
該素子の樹脂で外装されていない変位方向の露出したセ
ラミックスが含浸により形成された有機樹脂被膜を有す
る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】積層型圧電アクチュエータ素子の製造方法
において、該素子の樹脂で外装されていない変位方向の
露出したセラミックスに有機樹脂を含浸させて有機樹脂
被膜を形成することを特徴とする積層型圧電アクチュエ
ータ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284190A JP2901687B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284190A JP2901687B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256376A JPH03256376A (ja) | 1991-11-15 |
| JP2901687B2 true JP2901687B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=12926074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284190A Expired - Fee Related JP2901687B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901687B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016032029A1 (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 주식회사 와이솔 | 적층형 압전 세라믹 소자 |
| CN108002865A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 歌尔股份有限公司 | 功能陶瓷元件及在功能陶瓷层上形成电极的方法 |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP5284190A patent/JP2901687B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016032029A1 (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 주식회사 와이솔 | 적층형 압전 세라믹 소자 |
| CN106716660A (zh) * | 2014-08-29 | 2017-05-24 | 天津威盛电子有限公司 | 层叠式压电陶瓷元件 |
| CN106716660B (zh) * | 2014-08-29 | 2019-09-13 | 天津威盛电子有限公司 | 层叠式压电陶瓷元件 |
| US10622542B2 (en) | 2014-08-29 | 2020-04-14 | Wisol Co., Ltd. | Stacked piezoelectric ceramic element |
| CN108002865A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-08 | 歌尔股份有限公司 | 功能陶瓷元件及在功能陶瓷层上形成电极的方法 |
| CN108002865B (zh) * | 2017-11-29 | 2020-05-29 | 歌尔股份有限公司 | 功能陶瓷元件及在功能陶瓷层上形成电极的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03256376A (ja) | 1991-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |