JP2965602B2 - 積層型変位素子 - Google Patents
積層型変位素子Info
- Publication number
- JP2965602B2 JP2965602B2 JP2045247A JP4524790A JP2965602B2 JP 2965602 B2 JP2965602 B2 JP 2965602B2 JP 2045247 A JP2045247 A JP 2045247A JP 4524790 A JP4524790 A JP 4524790A JP 2965602 B2 JP2965602 B2 JP 2965602B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- laminate
- internal electrodes
- electrode
- displacement element
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，産業用ロボットのアクチュエータ，超音波
モータ等に使用する電気機械変換素子に関するものであ
り，特に電気機械変換材料からなる薄板を，内部電極を
介して複数枚積層することにより，所定の変位量を確保
するように形成した積層型変位素子の改良に関するもの
である。
モータ等に使用する電気機械変換素子に関するものであ
り，特に電気機械変換材料からなる薄板を，内部電極を
介して複数枚積層することにより，所定の変位量を確保
するように形成した積層型変位素子の改良に関するもの
である。
従来,X−Ｙステージの位置決め機構や制動ブレーキ等
に用いられている変位用素子に使用する積層型圧電素子
は，所定の形状に加工した圧電セラミック材料からなる
薄板に電極を設けて分極した後，直接若しくは薄い金属
を介して有機系の接着剤で接合する方法が使用されてい
る。しかし上記のように接着剤を使用して積層したもの
は，使用条件により，圧電素子の振動による変位を接着
剤層が吸収したり，高温の環境若しくは長期間の使用に
より接着剤が劣化する等の欠点がある。
に用いられている変位用素子に使用する積層型圧電素子
は，所定の形状に加工した圧電セラミック材料からなる
薄板に電極を設けて分極した後，直接若しくは薄い金属
を介して有機系の接着剤で接合する方法が使用されてい
る。しかし上記のように接着剤を使用して積層したもの
は，使用条件により，圧電素子の振動による変位を接着
剤層が吸収したり，高温の環境若しくは長期間の使用に
より接着剤が劣化する等の欠点がある。
このため，最近では積層チップコンデンサ構造方式の
積層型圧電素子が実用化されている。すなわち，例えば
特公昭59−32040号公報に記載のように，原料粉末にバ
インダーを添加，混練したペースト状の圧電セラミック
材料を，所定の厚さの薄板に形成し，この薄板の一方の
面若しくは両面に銀−パラジウム等の導電材料を塗布し
て内部電極を形成する。上記薄板を所定枚数積層して圧
着し，更に所定の形状に加工した後，焼成することによ
ってセラミック化し，積層体の両側面に外部電極を形成
したものである。上記構成の積層型圧電素子は，圧電セ
ラミック材料からなる薄板と内部電極の接合部の密着性
に優れると共に，熱的特性も安定であるため高温環境に
おいても充分に使用可能であり，また長期間に亘って劣
化が極めて少ない等の利点がある。
積層型圧電素子が実用化されている。すなわち，例えば
特公昭59−32040号公報に記載のように，原料粉末にバ
インダーを添加，混練したペースト状の圧電セラミック
材料を，所定の厚さの薄板に形成し，この薄板の一方の
面若しくは両面に銀−パラジウム等の導電材料を塗布し
て内部電極を形成する。上記薄板を所定枚数積層して圧
着し，更に所定の形状に加工した後，焼成することによ
ってセラミック化し，積層体の両側面に外部電極を形成
したものである。上記構成の積層型圧電素子は，圧電セ
ラミック材料からなる薄板と内部電極の接合部の密着性
に優れると共に，熱的特性も安定であるため高温環境に
おいても充分に使用可能であり，また長期間に亘って劣
化が極めて少ない等の利点がある。
第４図は上記積層型圧電素子の構成の例であり，所謂
交互電極型と称されるものである。第４図において,1は
薄板であり圧電セラミック材料によって形成し，正負の
内部電極2a,2bを交互に挟着して積層し，積層体５を形
成する。内部電極2a,2bは各々一方の端縁部が外方に突
出若しくは露出するように形成し，各々積層方向に延設
した外部電極3a,3bと接続し，はんだ７を介してリード
線６を接続する。
交互電極型と称されるものである。第４図において,1は
薄板であり圧電セラミック材料によって形成し，正負の
内部電極2a,2bを交互に挟着して積層し，積層体５を形
成する。内部電極2a,2bは各々一方の端縁部が外方に突
出若しくは露出するように形成し，各々積層方向に延設
した外部電極3a,3bと接続し，はんだ７を介してリード
線６を接続する。
以上の構成により，外部電極3a,3bに正負の電圧を印
加すると，前記内部電極2a,2b間の電界が発生し，薄板
１は圧電セラミック材料の縦効果により厚さ方向に伸び
て変位を生ずる。
加すると，前記内部電極2a,2b間の電界が発生し，薄板
１は圧電セラミック材料の縦効果により厚さ方向に伸び
て変位を生ずる。
次に第５図に示すものは他の積層型圧電素子の例であ
り，圧電変位効率を向上させた所謂全面電極型と称され
るものである（例えば特開昭58−196068号公報等参
照）。第５図において同一部分は前記第４図と同一の参
照符号で示すが，内部電極2a,2bは薄板１の表面全域に
及ぶように形成して，所要枚数を前記同様に積層する。
次に上記のようにして形成した積層体５の一方の側面に
おいて，内部電極2a,2bの端縁に一層おきに（例えば内
部電極2bのみに絶縁材料からなる被覆４を設けると共
に，被覆４の上から導電性材料からなる外部電極3aを被
着させる。一方積層体５の他の側面においては，上記被
覆４を設けなかった内部電極（例えば2a）の端縁に前記
と同様に被覆４を設け，その上から外部電極3bを被着さ
せるのである。以上の構成による作用は前記第４図にお
けるものと同様である。
り，圧電変位効率を向上させた所謂全面電極型と称され
るものである（例えば特開昭58−196068号公報等参
照）。第５図において同一部分は前記第４図と同一の参
照符号で示すが，内部電極2a,2bは薄板１の表面全域に
及ぶように形成して，所要枚数を前記同様に積層する。
次に上記のようにして形成した積層体５の一方の側面に
おいて，内部電極2a,2bの端縁に一層おきに（例えば内
部電極2bのみに絶縁材料からなる被覆４を設けると共
に，被覆４の上から導電性材料からなる外部電極3aを被
着させる。一方積層体５の他の側面においては，上記被
覆４を設けなかった内部電極（例えば2a）の端縁に前記
と同様に被覆４を設け，その上から外部電極3bを被着さ
せるのである。以上の構成による作用は前記第４図にお
けるものと同様である。
上記構成の積層型圧電素子においては，電子部品のよ
うに電極間に直流高電圧を連続印加して変位を得るとい
う使用形態の場合には，電極材料として銀系の材料を使
用すると，高湿度雰囲気において所謂マイグレーション
を生じ，遂には絶縁破壊に至るという問題がある。すな
わち電極を構成するAgは酸化しやすい元素であるが，高
湿度雰囲気においてイオン化（Ag＋）し，印加電圧によ
って負電極に吸引され，負電極側に堆積する。このよう
な堆積物は時間の経過と共に杉葉状に成長して，電極間
の絶縁抵抗を低下させ，遂には短絡するのである。この
ようなマイグレーションを防止する手段として，電極を
例えばPt,Pdのような高融点の貴金属材料によって形成
することも考えられるが，性能の向上はともかくとし
て，コストが高騰する結果となるので好ましくない。ま
た銀系材料によって形成した内部電極の露出部分を，銀
より小さなマイグレーション特性を有する金属からなる
膜によって被覆するという提案がされている（例えば特
開昭62−62571号公報参照）。しかしながら積層体に形
成した後において露出部分を被覆する作業は極めて煩雑
であると共に，金属膜によって必ずしも完全に被覆する
ことができず，例えばピンホール等を介して外部の湿気
の侵入を許容することがあり，信頼性の点で未だ不満足
な点がある。以上の他にも高湿度の雰囲気における水分
の侵入を防止する手段として，例えば樹脂材料からなる
被膜によるコーティング手段，金属製容器内に密封する
手段等が試みられている。しかしながら樹脂材料からな
る被膜でコーティングしても，被膜は必ずしも非透水性
が完全でないのみならず，素子の作動により微小なクラ
ックを生じ，若しくはリード線との境界部に若干の隙間
を生じ，これらを介して水分が侵入する場合がある。ま
た金属製容器内に密封した場合には，素子の変位量が抑
制されるのみならず，全体の体積の増大を招来し，更に
コスト高となる欠点がある。何れにしても上記従来の構
成のものではマイグレーションを完全に防止することが
困難であり，寿命が著しく短いという問題点がある。近
年における光応用，半導体製造装置等の用途において
は，変位量が小であっても耐湿性，耐久性の向上に対す
る要請が一段と厳しくなってきており，従来の構成のも
のによってはこれらの要請に応えられない状況となって
きている。
うに電極間に直流高電圧を連続印加して変位を得るとい
う使用形態の場合には，電極材料として銀系の材料を使
用すると，高湿度雰囲気において所謂マイグレーション
を生じ，遂には絶縁破壊に至るという問題がある。すな
わち電極を構成するAgは酸化しやすい元素であるが，高
湿度雰囲気においてイオン化（Ag＋）し，印加電圧によ
って負電極に吸引され，負電極側に堆積する。このよう
な堆積物は時間の経過と共に杉葉状に成長して，電極間
の絶縁抵抗を低下させ，遂には短絡するのである。この
ようなマイグレーションを防止する手段として，電極を
例えばPt,Pdのような高融点の貴金属材料によって形成
することも考えられるが，性能の向上はともかくとし
て，コストが高騰する結果となるので好ましくない。ま
た銀系材料によって形成した内部電極の露出部分を，銀
より小さなマイグレーション特性を有する金属からなる
膜によって被覆するという提案がされている（例えば特
開昭62−62571号公報参照）。しかしながら積層体に形
成した後において露出部分を被覆する作業は極めて煩雑
であると共に，金属膜によって必ずしも完全に被覆する
ことができず，例えばピンホール等を介して外部の湿気
の侵入を許容することがあり，信頼性の点で未だ不満足
な点がある。以上の他にも高湿度の雰囲気における水分
の侵入を防止する手段として，例えば樹脂材料からなる
被膜によるコーティング手段，金属製容器内に密封する
手段等が試みられている。しかしながら樹脂材料からな
る被膜でコーティングしても，被膜は必ずしも非透水性
が完全でないのみならず，素子の作動により微小なクラ
ックを生じ，若しくはリード線との境界部に若干の隙間
を生じ，これらを介して水分が侵入する場合がある。ま
た金属製容器内に密封した場合には，素子の変位量が抑
制されるのみならず，全体の体積の増大を招来し，更に
コスト高となる欠点がある。何れにしても上記従来の構
成のものではマイグレーションを完全に防止することが
困難であり，寿命が著しく短いという問題点がある。近
年における光応用，半導体製造装置等の用途において
は，変位量が小であっても耐湿性，耐久性の向上に対す
る要請が一段と厳しくなってきており，従来の構成のも
のによってはこれらの要請に応えられない状況となって
きている。
なおセラミックコンデンサの分野において，内部電極
を積層体の内部に密封すると共に，外部電極により積層
体の外側面を被覆する構成のものが開示されている（例
えば電子情報通信学会誌別刷，第70巻１号，昭和62年１
月）。しかしながらこのようなセラミックコンデンサに
おいては，積層方向の変位は殆ど０であるため，積層型
変位素子における変位部と非変位部との境界部応力に起
因するクラック発生についての配慮は全く考慮されては
いない。
を積層体の内部に密封すると共に，外部電極により積層
体の外側面を被覆する構成のものが開示されている（例
えば電子情報通信学会誌別刷，第70巻１号，昭和62年１
月）。しかしながらこのようなセラミックコンデンサに
おいては，積層方向の変位は殆ど０であるため，積層型
変位素子における変位部と非変位部との境界部応力に起
因するクラック発生についての配慮は全く考慮されては
いない。
本発明は，上記従来技術に存在する問題点を解決し，
コストの高騰を招来することなく，マイグレーションを
完全に防止し得ると共に，クラックその他の発生のない
耐久性の高い積層型変位素子を提供することを目的とす
る。
コストの高騰を招来することなく，マイグレーションを
完全に防止し得ると共に，クラックその他の発生のない
耐久性の高い積層型変位素子を提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するために，本発明においては，電気
機械変換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極
とを各々複数個交互に積層して積層体を形成し，この積
層体の側面に前記内部電極と１層おきに接続すべき１対
の外部電極を設けてなる積層型変位素子において， 内部電極の平面投影面積を薄板の平面投影面積より小
に形成し，外部電極との接続部のみを積層体の側面に露
出させ，かつB/A≧0.5 但し,A:内部電極の投影が積層方向に重合して形成され
る変位部の幅寸法 B:変位部の端縁と積層体側面との間に形成される
非変位部の幅寸法 に形成する，という技術的手段を採用した。
機械変換材料からなる薄板と導電材料からなる内部電極
とを各々複数個交互に積層して積層体を形成し，この積
層体の側面に前記内部電極と１層おきに接続すべき１対
の外部電極を設けてなる積層型変位素子において， 内部電極の平面投影面積を薄板の平面投影面積より小
に形成し，外部電極との接続部のみを積層体の側面に露
出させ，かつB/A≧0.5 但し,A:内部電極の投影が積層方向に重合して形成され
る変位部の幅寸法 B:変位部の端縁と積層体側面との間に形成される
非変位部の幅寸法 に形成する，という技術的手段を採用した。
本発明において，内部電極の外部電極との接続部を積
層体の対向側面，同一側面若しくは相隣る側面に形成す
ることができる。
層体の対向側面，同一側面若しくは相隣る側面に形成す
ることができる。
上記の構成により，例えば銀系材料からなる内部電極
を積層体内に完全に密封し，外部との接触を遮断するこ
とができるから，外気中に含まれる水分の積層体体への
侵入を阻止することができる。
を積層体内に完全に密封し，外部との接触を遮断するこ
とができるから，外気中に含まれる水分の積層体体への
侵入を阻止することができる。
また積層体の側面部近傍に形成される非変位部の幅寸
法を変位部の幅寸法の0.5以上に形成したことにより，
非変位部の強度が確保され，非変位部と変位部との境界
に発生する応力に充分対抗することができる。
法を変位部の幅寸法の0.5以上に形成したことにより，
非変位部の強度が確保され，非変位部と変位部との境界
に発生する応力に充分対抗することができる。
第１図（ａ）は本発明の実施例を示す要部側面図，第
１図（ｂ）（ｃ）は各々第１図（ａ）におけるＣ−Ｃ断
面図およびＤ−Ｄ断面図であり，同一部分は前記第４図
および第５図と同一の参照符号で示す。これらの図にお
いて，薄板１を次のようにして形成する。まず重量比で
PbO62.36％,SrCO34.54％,TiO211.38％,ZrO220.60％,Sb2
O31.12％からなる原材料を24時間ボールミルで混合後,8
00℃で１時間仮焼する。仮焼粉末を粉砕後，この仮焼粉
末にポリビニールブチラールを添加し，トリクレン中に
分散させてスラリー化し，この混合材料をドクターブレ
ード法により，厚さ100μｍのシート状の薄板に形成す
る。次にこの薄板１の表面に内部電極2a,2bを形成する
白金導電ペースト若しくは銀−パラジウムペーストをス
クリーン印刷する。この場合内部電極2a,2bは第１図
（ｂ）（ｃ）に示すように，それらの平面投影面積を薄
板１の平面投影面積より小に形成し，外部電極3a,3b
（第１図（ａ）参照）との接続部21a,21bのみを薄板１
の端縁まで設ける。上記のように形成した内部電極2a,2
bを有する薄板１を交互に例えば100枚積層して圧着した
後，所定の寸法形状に切断して積層体とし,500℃で脱バ
インダーを行った後，酸素中1050〜1200℃で１〜５時間
焼結して，所定寸法に切断して積層体５を形成する。こ
の積層体５の寸法は例えば３×３×10l（mm）若しくは5
0×50×10l（mm）である。次に外部電極3a,3bを設ける
のであるが，この場合内部電極2a,2bの接続部21a,21bの
幅寸法全体に亘るように設けるのが望ましい。上記のよ
うにして形成した積層体５の側面部は，薄板１および外
部電極3a,3bが露出するのみで，内部電極2a,2bは積層体
内に完全に密閉された状態となる。なお第１図（ａ）に
おいて,Aは内部電極2a,2bの投影が積層方向に重合して
形成される変位部８の幅寸法であり,Bは変位部８の端縁
と積層体５の側面との間に形成される非変位部９の幅寸
法である。
１図（ｂ）（ｃ）は各々第１図（ａ）におけるＣ−Ｃ断
面図およびＤ−Ｄ断面図であり，同一部分は前記第４図
および第５図と同一の参照符号で示す。これらの図にお
いて，薄板１を次のようにして形成する。まず重量比で
PbO62.36％,SrCO34.54％,TiO211.38％,ZrO220.60％,Sb2
O31.12％からなる原材料を24時間ボールミルで混合後,8
00℃で１時間仮焼する。仮焼粉末を粉砕後，この仮焼粉
末にポリビニールブチラールを添加し，トリクレン中に
分散させてスラリー化し，この混合材料をドクターブレ
ード法により，厚さ100μｍのシート状の薄板に形成す
る。次にこの薄板１の表面に内部電極2a,2bを形成する
白金導電ペースト若しくは銀−パラジウムペーストをス
クリーン印刷する。この場合内部電極2a,2bは第１図
（ｂ）（ｃ）に示すように，それらの平面投影面積を薄
板１の平面投影面積より小に形成し，外部電極3a,3b
（第１図（ａ）参照）との接続部21a,21bのみを薄板１
の端縁まで設ける。上記のように形成した内部電極2a,2
bを有する薄板１を交互に例えば100枚積層して圧着した
後，所定の寸法形状に切断して積層体とし,500℃で脱バ
インダーを行った後，酸素中1050〜1200℃で１〜５時間
焼結して，所定寸法に切断して積層体５を形成する。こ
の積層体５の寸法は例えば３×３×10l（mm）若しくは5
0×50×10l（mm）である。次に外部電極3a,3bを設ける
のであるが，この場合内部電極2a,2bの接続部21a,21bの
幅寸法全体に亘るように設けるのが望ましい。上記のよ
うにして形成した積層体５の側面部は，薄板１および外
部電極3a,3bが露出するのみで，内部電極2a,2bは積層体
内に完全に密閉された状態となる。なお第１図（ａ）に
おいて,Aは内部電極2a,2bの投影が積層方向に重合して
形成される変位部８の幅寸法であり,Bは変位部８の端縁
と積層体５の側面との間に形成される非変位部９の幅寸
法である。
次に上記のようにして作製した積層体５について,B/A
と変位量および健全率について測定および評価を行っ
た。この場合第１図（ａ）における変位部８の幅寸法Ａ
を夫々10mm,5mmおよび3mmとし，夫々について非変位部
９の幅寸法Ｂを変化させた。健全率は，夫々の積層体５
を20個宛,0−150Vを4HzにてON−OFFし,5×106回後にお
いて変位部８と非変位部９との境界部応力に起因するク
ラックを発生することなく残存した個数比率である。
と変位量および健全率について測定および評価を行っ
た。この場合第１図（ａ）における変位部８の幅寸法Ａ
を夫々10mm,5mmおよび3mmとし，夫々について非変位部
９の幅寸法Ｂを変化させた。健全率は，夫々の積層体５
を20個宛,0−150Vを4HzにてON−OFFし,5×106回後にお
いて変位部８と非変位部９との境界部応力に起因するク
ラックを発生することなく残存した個数比率である。
第２図はB/Aと変位量および健全率との関係を示す図
である。図において曲線a,b,cは夫々変位部の幅寸法Ａ
が10mm,5mm,3mmの積層体に対応する変位量であり，曲線
ｄは健全率を示す。第２図から明らかなように,B/Aの増
大と共に曲線a,b,cにて示されるように変位量が漸減す
る。これは第１図（ａ）からも明らかなように，非変位
部９の比率が大になる程変位部８の変位量が制限される
ことから当然の理である。なお,B/A＝０は所謂全面電極
型（第５図参照）であり，内部電極2a,2bの積層体５側
面部への露出防止のため例えばポリイミド系樹脂被膜を
設けたものである。次に曲線ｄにて示されるように,B/A
が0.5未満の領域においては，第１図（ａ）に示す非変
位部９の幅寸法Ｂが小さいため，変位部８と非変位部９
との境界部に発生する応力と対抗すべき強度が不足し，
薄板１が割れる現象が多発し，健全率が大幅に低下する
ことが認められる。このため光応用，半導体製造装置等
の用途においては，積層型変位素子として要求される変
位量は10μｍ以下であることを勘案すれば，むしろ耐久
性および信頼性を向上させるために,B/Aを0.5以上とす
るのが好ましい。
である。図において曲線a,b,cは夫々変位部の幅寸法Ａ
が10mm,5mm,3mmの積層体に対応する変位量であり，曲線
ｄは健全率を示す。第２図から明らかなように,B/Aの増
大と共に曲線a,b,cにて示されるように変位量が漸減す
る。これは第１図（ａ）からも明らかなように，非変位
部９の比率が大になる程変位部８の変位量が制限される
ことから当然の理である。なお,B/A＝０は所謂全面電極
型（第５図参照）であり，内部電極2a,2bの積層体５側
面部への露出防止のため例えばポリイミド系樹脂被膜を
設けたものである。次に曲線ｄにて示されるように,B/A
が0.5未満の領域においては，第１図（ａ）に示す非変
位部９の幅寸法Ｂが小さいため，変位部８と非変位部９
との境界部に発生する応力と対抗すべき強度が不足し，
薄板１が割れる現象が多発し，健全率が大幅に低下する
ことが認められる。このため光応用，半導体製造装置等
の用途においては，積層型変位素子として要求される変
位量は10μｍ以下であることを勘案すれば，むしろ耐久
性および信頼性を向上させるために,B/Aを0.5以上とす
るのが好ましい。
第３図（ａ）ないし（ｇ）は夫々本発明における内部
電極の平面投影輪郭形状の例を示す平面図であり，同一
部分は前記第１図（ａ）ないし（ｃ）と同一の参照符号
で示す。第３図（ａ）に示すものは内部電極2a,2bの接
続部21a,21bを薄板１の相隣る側面に露出させたもので
ある。第３図（ｂ）ないし（ｇ）は接続部21a,21bを内
部電極2a,2bの幅寸法より小なる幅寸法に形成したもの
であり，このように形成することにより，外部電極3a,3
bの幅寸法を小さくすることができる。なお第３図
（ｃ）（ｅ）は何れも接続部21a,21bを薄板１の同一側
面に露出させたものであり，このように形成することに
より，外部電極3a,3bと接続するリード線（図示せず）
の取り回しが容易となる。なお第３図（ｅ）に示すよう
に形成すると，接続部21a,21b間および外部電極3a,3b間
の沿面距離を大に形成することができる。第３図（ｆ）
（ｇ）に示すものは，内部電極2a,2bの平面投影輪郭形
状を各々円形および八角形に形成したものである。
電極の平面投影輪郭形状の例を示す平面図であり，同一
部分は前記第１図（ａ）ないし（ｃ）と同一の参照符号
で示す。第３図（ａ）に示すものは内部電極2a,2bの接
続部21a,21bを薄板１の相隣る側面に露出させたもので
ある。第３図（ｂ）ないし（ｇ）は接続部21a,21bを内
部電極2a,2bの幅寸法より小なる幅寸法に形成したもの
であり，このように形成することにより，外部電極3a,3
bの幅寸法を小さくすることができる。なお第３図
（ｃ）（ｅ）は何れも接続部21a,21bを薄板１の同一側
面に露出させたものであり，このように形成することに
より，外部電極3a,3bと接続するリード線（図示せず）
の取り回しが容易となる。なお第３図（ｅ）に示すよう
に形成すると，接続部21a,21b間および外部電極3a,3b間
の沿面距離を大に形成することができる。第３図（ｆ）
（ｇ）に示すものは，内部電極2a,2bの平面投影輪郭形
状を各々円形および八角形に形成したものである。
本実施例においては，積層体を構成する薄板の平面投
影輪郭形状が正方形の場合について記述したが，矩形，
多角形，円形，楕円形その他の幾何学的形状とすること
ができ，また内部電極についても同様である。また上記
の実施例においては，内部電極および外部電極の形成手
段としてスクリーン印刷法を使用した例について記述し
たが，これに限定せず，メッキ，蒸着，塗布等の他の手
段によっても作用は同一である。更に前記の実施例にお
いては，電気機械変換材料が圧電材料である場合につい
て記述したが，キュリー温度が室温より低いため，分極
の必要がなく，かつ変位量が大であると共にヒステリシ
スが少ない等の特徴を有する電歪材料についても，前記
と全く同様な作用を期待できる。このような電歪材料と
しては，例えば， （Pb0.916La0.084）（Zr0.65Ti0.35）0.979O3, （Pb0.85Sr0.15）（Zr0.51Ti0.34Zn0.0125Ni0.0375Nb
0.10）O3, （Pb0.85Sr0.15）（Zr0.50Ti0.30Zn0.05Ni0.05Nb0.10）
O3 等を使用することができる。
影輪郭形状が正方形の場合について記述したが，矩形，
多角形，円形，楕円形その他の幾何学的形状とすること
ができ，また内部電極についても同様である。また上記
の実施例においては，内部電極および外部電極の形成手
段としてスクリーン印刷法を使用した例について記述し
たが，これに限定せず，メッキ，蒸着，塗布等の他の手
段によっても作用は同一である。更に前記の実施例にお
いては，電気機械変換材料が圧電材料である場合につい
て記述したが，キュリー温度が室温より低いため，分極
の必要がなく，かつ変位量が大であると共にヒステリシ
スが少ない等の特徴を有する電歪材料についても，前記
と全く同様な作用を期待できる。このような電歪材料と
しては，例えば， （Pb0.916La0.084）（Zr0.65Ti0.35）0.979O3, （Pb0.85Sr0.15）（Zr0.51Ti0.34Zn0.0125Ni0.0375Nb
0.10）O3, （Pb0.85Sr0.15）（Zr0.50Ti0.30Zn0.05Ni0.05Nb0.10）
O3 等を使用することができる。
本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら，内部電極を完全に密封することができ，マイグレー
ションを完全防止し，耐湿性を飛躍的に向上させること
ができ，高湿度環境においても充分に機能を発揮するこ
とができる。また非変位部の強度を確保し得る構成であ
るため，特に変位量が小であっても高度の耐久性および
信頼性を要求される光応用，半導体製造装置等の用途に
好適であり，応用範囲を拡大し得るという効果がある。
ら，内部電極を完全に密封することができ，マイグレー
ションを完全防止し，耐湿性を飛躍的に向上させること
ができ，高湿度環境においても充分に機能を発揮するこ
とができる。また非変位部の強度を確保し得る構成であ
るため，特に変位量が小であっても高度の耐久性および
信頼性を要求される光応用，半導体製造装置等の用途に
好適であり，応用範囲を拡大し得るという効果がある。
第１図（ａ）は本発明の実施例を示す要部側面図，第１
図（ｂ）（ｃ）は各々第１図（ａ）におけるＣ−Ｃ断面
図およびＤ−Ｄ断面図，第２図はB/Aと変位量および健
全率との関係を示す図，第３図（ａ）ないし（ｇ）は夫
々本発明における内部電極の平面投影輪郭形状の例を示
す平面図，第４図および第５図は各々従来の積層型変位
素子の例を模式的に示す要部側面図である。 1:薄板,5:積層体,8:変位部,9:非変位部,21a,21b:接続
部。
図（ｂ）（ｃ）は各々第１図（ａ）におけるＣ−Ｃ断面
図およびＤ−Ｄ断面図，第２図はB/Aと変位量および健
全率との関係を示す図，第３図（ａ）ないし（ｇ）は夫
々本発明における内部電極の平面投影輪郭形状の例を示
す平面図，第４図および第５図は各々従来の積層型変位
素子の例を模式的に示す要部側面図である。 1:薄板,5:積層体,8:変位部,9:非変位部,21a,21b:接続
部。
フロントページの続き (72)発明者 渡部 嘉幸 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地 日立金属 株式会社磁性材料研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 41/08
Claims (2)
- 【請求項１】電気機械変換材料からなる薄板と導電材料
からなる内部電極とを各々複数個交互に積層して積層体
を形成し，この積層体の側面に前記内部電極と１層おき
に接続すべき１対の外部電極を設けてなる積層型変位素
子において， 内部電極の平面投影面積を薄板の平面投影面積より小に
形成し，外部電極との接続部のみを積層体の側面に露出
させ，かつB/A≧0.5 但し,A:内部電極の投影が積層方向に重合して形成され
る変位部の幅寸法 B:変位部の端縁と積層体側面との間に形成される非変位
部の幅寸法 に形成したことを特徴とする積層型変位素子。 - 【請求項２】外部電極との接続部を積層体の対向側面，
同一側面若しくは相隣る側面に形成した請求項（１）記
載の積層型変位素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045247A JP2965602B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 積層型変位素子 |
| US07/653,548 US5153477A (en) | 1990-02-26 | 1991-02-11 | Laminate displacement device |
| GB9103966A GB2242312B (en) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | Laminated displacement device |
| DE4105997A DE4105997C2 (de) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | Laminatverschiebungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045247A JP2965602B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 積層型変位素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248483A JPH03248483A (ja) | 1991-11-06 |
| JP2965602B2 true JP2965602B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=12713934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045247A Expired - Fee Related JP2965602B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 積層型変位素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5153477A (ja) |
| JP (1) | JP2965602B2 (ja) |
| DE (1) | DE4105997C2 (ja) |
| GB (1) | GB2242312B (ja) |
Families Citing this family (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69203280T2 (de) * | 1991-04-29 | 1996-03-07 | Philips Electronics Nv | Verschiebungsvorrichtung. |
| EP0550829A1 (de) * | 1991-12-05 | 1993-07-14 | Hoechst CeramTec Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen monolithischer Vielschichtverbunde für Aktuatoren aus ferroelektrischer Keramik |
| JP3478297B2 (ja) * | 1992-06-26 | 2003-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド |
| US5459371A (en) * | 1993-03-12 | 1995-10-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Multilayer piezoelectric element |
| JPH08187848A (ja) * | 1995-01-12 | 1996-07-23 | Brother Ind Ltd | 積層式圧電素子およびその製造方法 |
| JP3271517B2 (ja) * | 1996-04-05 | 2002-04-02 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| US6016024A (en) * | 1996-04-05 | 2000-01-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric component |
| JP3266031B2 (ja) * | 1996-04-18 | 2002-03-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| US5939819A (en) * | 1996-04-18 | 1999-08-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electronic component and ladder filter |
| JPH1079639A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-03-24 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JPH1084244A (ja) * | 1996-07-18 | 1998-03-31 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| EP1016145A4 (en) * | 1996-07-25 | 2002-05-08 | Materials Systems Inc | PIEZOELECTRIC CERAMIC MULTI-LAYER MANDLERS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP3271541B2 (ja) * | 1996-07-26 | 2002-04-02 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JP3577170B2 (ja) * | 1996-08-05 | 2004-10-13 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子とその製造方法およびそれを用いた電子部品 |
| JPH10107579A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-04-24 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電部品 |
| JPH10126203A (ja) * | 1996-08-27 | 1998-05-15 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JP3267171B2 (ja) * | 1996-09-12 | 2002-03-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JPH10126202A (ja) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JP3271538B2 (ja) * | 1996-11-28 | 2002-04-02 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| CN1198037A (zh) * | 1997-04-25 | 1998-11-04 | 株式会社村田制作所 | 压电谐振器和使用它的电子元件 |
| US6097135A (en) | 1998-05-27 | 2000-08-01 | Louis J. Desy, Jr. | Shaped multilayer ceramic transducers and method for making the same |
| JP3378775B2 (ja) * | 1997-07-07 | 2003-02-17 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびその周波数調整方法 |
| JP3262048B2 (ja) * | 1997-10-01 | 2002-03-04 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JP3262049B2 (ja) * | 1997-10-01 | 2002-03-04 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| JP3082724B2 (ja) * | 1997-11-10 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | 圧電磁器トランスおよびその製造方法 |
| JPH11176691A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-07-02 | Taiyo Yuden Co Ltd | 積層チップ電子部品の製造方法 |
| DE19802302A1 (de) | 1998-01-22 | 1999-07-29 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
| DE69916344T2 (de) * | 1998-01-23 | 2005-05-12 | Océ-Technologies B.V. | Pizoelektrischer Betätiger für Tintenstrahldruckkopf |
| DE19855221A1 (de) * | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Marco Systemanalyse Entw | Piezoaktuatorisches Kippelement |
| TW432731B (en) * | 1998-12-01 | 2001-05-01 | Murata Manufacturing Co | Multilayer piezoelectric part |
| DE19909482A1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-09-07 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
| DE19928180B4 (de) * | 1999-06-19 | 2006-12-07 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
| DE19946837A1 (de) * | 1999-09-30 | 2001-05-03 | Bosch Gmbh Robert | Piezoaktor |
| DE19951118A1 (de) * | 1999-10-23 | 2000-11-09 | Bosch Gmbh Robert | Piezoaktor und ein Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP3473567B2 (ja) * | 2000-10-30 | 2003-12-08 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびこの圧電共振子を用いたラダー型フィルタ |
| JP3506113B2 (ja) * | 2000-11-07 | 2004-03-15 | 株式会社村田製作所 | 電子部品 |
| KR100429116B1 (ko) * | 2001-05-14 | 2004-04-28 | 삼성전자주식회사 | 반도체 ｉｃ 소자의 검사 공정 손실 요인 자동 분석 및관리 시스템과 그 방법 |
| US6505917B1 (en) | 2001-07-13 | 2003-01-14 | Illinois Tool Works Inc. | Electrode patterns for piezo-electric ink jet printer |
| US6515403B1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-04 | Honeywell International Inc. | Co-fired piezo driver and method of making for a ring laser gyroscope |
| US20030020377A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-01-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element and piezoelectric/electrostrictive device and production method thereof |
| US6601948B1 (en) | 2002-01-18 | 2003-08-05 | Illinois Tool Works, Inc. | Fluid ejecting device with drop volume modulation capabilities |
| JP2005005680A (ja) * | 2003-05-21 | 2005-01-06 | Denso Corp | 圧電アクチュエータ |
| US20050082949A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-04-21 | Michio Tsujiura | Piezoelectric generator |
| DE102004005227A1 (de) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor mit mindestens einem Paar Innenelektroden |
| DE102004014455A1 (de) * | 2004-03-24 | 2005-11-03 | Epcos Ag | Elektrisches Bauelement |
| JP5135674B2 (ja) * | 2005-10-12 | 2013-02-06 | ソニー株式会社 | 積層圧電素子 |
| EP2461385B1 (en) * | 2009-07-28 | 2016-12-14 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric element, and injection device and fuel injection system using the same |
| FR2978301B1 (fr) * | 2011-07-18 | 2013-08-02 | Renault Sa | Procede d'assemblage d'un transducteur ultrasonore et transducteur obtenu par le procede |
| CN103946996B (zh) * | 2011-09-20 | 2017-10-03 | 新宁研究院 | 超声换能器和制造超声换能器的方法 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1207974A (en) * | 1966-11-17 | 1970-10-07 | Clevite Corp | Frequency selective apparatus including a piezoelectric device |
| US3489931A (en) * | 1968-08-30 | 1970-01-13 | Bourns Inc | Monolithic electrical transformer |
| CH607336A5 (ja) * | 1975-09-22 | 1978-12-15 | Siemens Ag | |
| EP0092427B1 (en) * | 1982-04-20 | 1989-04-05 | Fujitsu Limited | Piezoelectric resonator chip and a method for adjusting its resonant frequency |
| EP0092428B1 (en) * | 1982-04-20 | 1990-04-04 | Fujitsu Limited | A method for producing a piezoelectric resonator |
| JPS58196068A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JPS58196072A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JPS5932040A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-21 | Nec Corp | 指数関数発生器 |
| US4481488A (en) * | 1982-11-08 | 1984-11-06 | Motorola, Inc. | Trapped energy resonator for oscillator and multiple resonator applications |
| US4564782A (en) * | 1983-09-02 | 1986-01-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic filter using multiple thin piezoelectric layers |
| JPS6066882A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電変位素子およびその分極方法 |
| JPS61142780A (ja) * | 1984-12-17 | 1986-06-30 | Toshiba Corp | 積層型変位発生素子及びその製造方法 |
| JPS6262571A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-19 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JP2790178B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
| JP2790177B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振素子 |
| JPS6412711A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-17 | Murata Manufacturing Co | Chip type resonator |
| JP2567046B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1996-12-25 | 日立金属株式会社 | 積層型変位素子 |
| JPH01139465A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-31 | Ricoh Co Ltd | 印刷機 |
| JP2790180B2 (ja) * | 1987-12-29 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
| US4903166A (en) * | 1989-06-09 | 1990-02-20 | Avx Corporation | Electrostrictive actuators |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP2045247A patent/JP2965602B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-11 US US07/653,548 patent/US5153477A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-26 GB GB9103966A patent/GB2242312B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-26 DE DE4105997A patent/DE4105997C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9103966D0 (en) | 1991-04-10 |
| DE4105997A1 (de) | 1991-09-05 |
| US5153477A (en) | 1992-10-06 |
| GB2242312B (en) | 1993-04-28 |
| DE4105997C2 (de) | 1995-02-09 |
| JPH03248483A (ja) | 1991-11-06 |
| GB2242312A (en) | 1991-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2965602B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP2567046B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP3024763B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| US5144528A (en) | Laminate displacement device | |
| JP2547499Y2 (ja) | 圧電バイモルフアクチュエータ | |
| JPH03283581A (ja) | 積層圧電アクチュエータ素子 | |
| JPH06181343A (ja) | 積層型変位素子及びその製造方法 | |
| JP2892672B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH07106654A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH04264784A (ja) | 電歪効果素子およびその製造方法 | |
| JP2711870B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH04337682A (ja) | 圧電効果素子および電歪効果素子 | |
| JP2613408B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH03155180A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH0451992B2 (ja) | ||
| JPH02132870A (ja) | 積層圧電素子 | |
| JPH03155178A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH04253384A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP3080033B2 (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JPH02203578A (ja) | 積層型変位素子の製造方法 | |
| JPH04274378A (ja) | 圧電／電歪効果素子 | |
| JPH04138081A (ja) | 積層型圧電アクチユエータ | |
| JPH0212882A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH04139884A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP3017784B2 (ja) | 積層型変位素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |