JP3017784B2 - 積層型変位素子 - Google Patents
積層型変位素子Info
- Publication number
- JP3017784B2 JP3017784B2 JP2264692A JP26469290A JP3017784B2 JP 3017784 B2 JP3017784 B2 JP 3017784B2 JP 2264692 A JP2264692 A JP 2264692A JP 26469290 A JP26469290 A JP 26469290A JP 3017784 B2 JP3017784 B2 JP 3017784B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- displacement element
- external
- electromechanical conversion
- forming
- 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
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 10
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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、変位量を増大させた
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、変位量を増大させた
積層型変位素子の改良に関するものである。
［従来の技術］ 従来、この種の積層型変位素子は第３図に示すような
構造であった。すなわち、電気機械変換材料からなる薄
板（電歪効果層）１の片面に内部電極材料２を形成し、
これらを複数枚積層して駆動層８を形成して、さらにそ
の両端部に他物体から素子を保護するために内部電極を
含まないダミー層９が設けられた構造となっている。そ
の一側面に露出した内部電極２を一層おきに絶縁物３に
より絶縁する。さらにその上から第１の外部電極４を形
成する。一方、他の側面において、前述の側面において
絶縁物３を形成しなかった内部電極２の露出部分を絶縁
物３により絶縁し、その上から第２の外部電極５を形成
する。そして、前記積層型変位素子の中央付近に位置す
る外部電極４、５にリード線６を半田７で接続した構造
であった。これら従来の積層型変位素子は、リード線６
を介して電圧供給部の外部電極端子A,Bから外部電極
４、５間に電圧を印加すると、内部電極２を介してすべ
ての電歪効果層１の両端に電圧が印加されて、素子全体
として図示した矢印のX,Y方向に歪が発生するものであ
る。
構造であった。すなわち、電気機械変換材料からなる薄
板（電歪効果層）１の片面に内部電極材料２を形成し、
これらを複数枚積層して駆動層８を形成して、さらにそ
の両端部に他物体から素子を保護するために内部電極を
含まないダミー層９が設けられた構造となっている。そ
の一側面に露出した内部電極２を一層おきに絶縁物３に
より絶縁する。さらにその上から第１の外部電極４を形
成する。一方、他の側面において、前述の側面において
絶縁物３を形成しなかった内部電極２の露出部分を絶縁
物３により絶縁し、その上から第２の外部電極５を形成
する。そして、前記積層型変位素子の中央付近に位置す
る外部電極４、５にリード線６を半田７で接続した構造
であった。これら従来の積層型変位素子は、リード線６
を介して電圧供給部の外部電極端子A,Bから外部電極
４、５間に電圧を印加すると、内部電極２を介してすべ
ての電歪効果層１の両端に電圧が印加されて、素子全体
として図示した矢印のX,Y方向に歪が発生するものであ
る。
上述した従来の第３図に示す積層型変位素子では、駆
動層８部分の外部電極４、５上にリード線６を半田付け
すると、電歪効果層１が伸縮するために、半田７と外部
電極４、５の間に応力が働き、積層型変位素子を駆動さ
せると半田付け部分が剥離や断線をしてしまうという問
題があった。
動層８部分の外部電極４、５上にリード線６を半田付け
すると、電歪効果層１が伸縮するために、半田７と外部
電極４、５の間に応力が働き、積層型変位素子を駆動さ
せると半田付け部分が剥離や断線をしてしまうという問
題があった。
［発明が解決しようとする問題点］ そこで、上記問題点を解決する方法として、第４図に
示す構造の積層型変位素子が提案されている。当該積層
型変位素子の両端に設けられたダミー層９は、電界を印
加しても伸縮をしないため、前記外部電極４、５をダミ
ー層９上まで延長し、延長した外部電極部分にリード線
６を半田付けするといったことが提案されている（特開
昭61−272984公報参照）。
示す構造の積層型変位素子が提案されている。当該積層
型変位素子の両端に設けられたダミー層９は、電界を印
加しても伸縮をしないため、前記外部電極４、５をダミ
ー層９上まで延長し、延長した外部電極部分にリード線
６を半田付けするといったことが提案されている（特開
昭61−272984公報参照）。
しかしながら、第４図に示すように、積層型変位素子
を固定部材（金属等導電材料）10に取り付ける場合、積
層型変位素子の全長が短い場合や、変位量を大きく取る
ために駆動層８部分を大きく取りダミー層９部分を薄く
した場合において、半田７を被着する十分なスペースが
取れなくなり、半田７と固定部材10の間隔が狭くなり放
電してしまうなどの電気的不具合いが生ずるという欠点
があった。
を固定部材（金属等導電材料）10に取り付ける場合、積
層型変位素子の全長が短い場合や、変位量を大きく取る
ために駆動層８部分を大きく取りダミー層９部分を薄く
した場合において、半田７を被着する十分なスペースが
取れなくなり、半田７と固定部材10の間隔が狭くなり放
電してしまうなどの電気的不具合いが生ずるという欠点
があった。
その改善方法として、第５図に示すように、前記積層
型変位素子の随意の中間部に変位しないダミー層9aを設
けて、その部分に位置する外部電極４、５上にリード線
６を半田付けするという提案もなされている（特開昭62
−274681号公報，特開昭63−122287号公報参照）。この
方法により、ダミー層９が薄い積層型変位素子を固定部
材10に取り付けた場合でも、固定部材10と半田７との間
隔が十分に取れるため、放電などの電気的不具合は解消
されるが、積層型変位素子の中間に駆動しない比較的厚
いダミー層を挿入することによって変位量が減少してし
まうという欠点がある。
型変位素子の随意の中間部に変位しないダミー層9aを設
けて、その部分に位置する外部電極４、５上にリード線
６を半田付けするという提案もなされている（特開昭62
−274681号公報，特開昭63−122287号公報参照）。この
方法により、ダミー層９が薄い積層型変位素子を固定部
材10に取り付けた場合でも、固定部材10と半田７との間
隔が十分に取れるため、放電などの電気的不具合は解消
されるが、積層型変位素子の中間に駆動しない比較的厚
いダミー層を挿入することによって変位量が減少してし
まうという欠点がある。
本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、
高信頼度の積層型変位素子を提供することを目的とす
る。
高信頼度の積層型変位素子を提供することを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明においては、ほ
ぼ同一の輪郭および接触面積に形成した電気機械変換材
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
数枚交互に積層した駆動層と、その両端あるいは／およ
び随意の層間に設けたダミー層を形成し、前記駆動層と
ダミー層との境界に、電気機械変換材料の横効果によっ
て発生する剪断応力を緩和するために駆動層よりも変位
量を小さくした緩衝層を設けた積層体であって、前記積
層体の側面に露出した内部電極を一層おきに接続する一
対の外部電極を設けるとともに、外部接続用リード部材
を前記緩衝層に相当する位置の外部電極導体にそれぞれ
固着するという技術的手段を採用したのである。
ぼ同一の輪郭および接触面積に形成した電気機械変換材
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
数枚交互に積層した駆動層と、その両端あるいは／およ
び随意の層間に設けたダミー層を形成し、前記駆動層と
ダミー層との境界に、電気機械変換材料の横効果によっ
て発生する剪断応力を緩和するために駆動層よりも変位
量を小さくした緩衝層を設けた積層体であって、前記積
層体の側面に露出した内部電極を一層おきに接続する一
対の外部電極を設けるとともに、外部接続用リード部材
を前記緩衝層に相当する位置の外部電極導体にそれぞれ
固着するという技術的手段を採用したのである。
［作用］ 上記の構成のように、積層型変位素子の緩衝層部分か
らリード線を取り出すことにより、積層型変位素子を固
定部材に取り付ける場合に固定部材と半田の間隔が十分
に取れて、半田が素子の端面にだれて放電あるいはショ
ートするといった不具合が解消される。
らリード線を取り出すことにより、積層型変位素子を固
定部材に取り付ける場合に固定部材と半田の間隔が十分
に取れて、半田が素子の端面にだれて放電あるいはショ
ートするといった不具合が解消される。
また、積層型変位素子の緩衝層は駆動層とダミー層の
境界に発生する剪断応力を緩和するために、駆動層より
も変位量を小さくしてあるため、リード線を緩衝層部分
に固着しても積層型変位素子の変位を阻害したり、リー
ド線固着部分で外部電極の剥離や断線などの不良を防止
することが出来る。
境界に発生する剪断応力を緩和するために、駆動層より
も変位量を小さくしてあるため、リード線を緩衝層部分
に固着しても積層型変位素子の変位を阻害したり、リー
ド線固着部分で外部電極の剥離や断線などの不良を防止
することが出来る。
［実施例］ 第１図は本発明の実施例を模式的に示す側面図であ
り、同一部分は前記第３図と同一の参照符号で示す。第
１図において、まず例えばPb（Zr,Ti）O3粉末に、有機
バインダーとしてPVB、可塑材としてBPBG、有機溶剤と
してトリクレンを各々添加して混合し、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１に形成する。次にこの薄板１の表面に内部電極２を
形成する銀−パラジュームペーストをスクリーン印刷す
る。上記のように形成した内部電極２を有する薄板１を
交互に例えば100枚積層して圧着する。なお、緩衝層は
例えば前記銀−パラジュームペーストをスクリーン印刷
する場合に例えば電歪効果層の厚さの0.5〜５倍程度の
直径を有する電極を印刷しない穴を形成し、積層体断面
積の0.3〜0.8倍程度の面積とした層を前記駆動層８とダ
ミー層９の間に８層ずつ挿入することにより形成する。
その後、所定の寸法に切断して脱バインダーを行った
後、1050〜1200℃で１〜５時間焼成して積層体を形成す
る。次にこの積層体の側面に、内部電極２の端縁に一層
おきに絶縁材料からなる被覆３と、導電材料からなる外
部電極４、５とを設ける。その後、前記緩衝層の位置に
おいて、外部電極４、５の上にリード線を半田付け接続
する。
り、同一部分は前記第３図と同一の参照符号で示す。第
１図において、まず例えばPb（Zr,Ti）O3粉末に、有機
バインダーとしてPVB、可塑材としてBPBG、有機溶剤と
してトリクレンを各々添加して混合し、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１に形成する。次にこの薄板１の表面に内部電極２を
形成する銀−パラジュームペーストをスクリーン印刷す
る。上記のように形成した内部電極２を有する薄板１を
交互に例えば100枚積層して圧着する。なお、緩衝層は
例えば前記銀−パラジュームペーストをスクリーン印刷
する場合に例えば電歪効果層の厚さの0.5〜５倍程度の
直径を有する電極を印刷しない穴を形成し、積層体断面
積の0.3〜0.8倍程度の面積とした層を前記駆動層８とダ
ミー層９の間に８層ずつ挿入することにより形成する。
その後、所定の寸法に切断して脱バインダーを行った
後、1050〜1200℃で１〜５時間焼成して積層体を形成す
る。次にこの積層体の側面に、内部電極２の端縁に一層
おきに絶縁材料からなる被覆３と、導電材料からなる外
部電極４、５とを設ける。その後、前記緩衝層の位置に
おいて、外部電極４、５の上にリード線を半田付け接続
する。
本実施例は、電圧供給部の外部端子A,Bからリード線
６を介して外部電極４、５間に電圧を印加すると、内部
電極２間のすべての電歪効果層１の両端に電圧が印加さ
れて素子全体として、図示したX,Y方向に歪が発生する
ものである。このようにして製造された積層型変位素子
の変位特性を図２に示す。リード線６を緩衝層部分の外
部電極上に半田付けしたことによる変位量の減少はみら
れなかった。さらに周波数10Hz、パルス幅50msec、電圧
150Vの信号を入力して1000時間駆動しても、積層型変位
素子の緩衝層部分に半田が付いているために不具合は発
生しなかった。また、積層型変位素子を固定部材10に接
着材を用いて取り付けてもリード線６やはんだ７と固定
部材10との間の電気絶縁性は十分であった。
６を介して外部電極４、５間に電圧を印加すると、内部
電極２間のすべての電歪効果層１の両端に電圧が印加さ
れて素子全体として、図示したX,Y方向に歪が発生する
ものである。このようにして製造された積層型変位素子
の変位特性を図２に示す。リード線６を緩衝層部分の外
部電極上に半田付けしたことによる変位量の減少はみら
れなかった。さらに周波数10Hz、パルス幅50msec、電圧
150Vの信号を入力して1000時間駆動しても、積層型変位
素子の緩衝層部分に半田が付いているために不具合は発
生しなかった。また、積層型変位素子を固定部材10に接
着材を用いて取り付けてもリード線６やはんだ７と固定
部材10との間の電気絶縁性は十分であった。
また、本実施例では薄板を構成する電気機械変換材料
として圧電材料の場合についてのみ記述したが、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
有する電歪材料を使用した積層型変位素子に付いても、
前記と全く同様な作用を期待できることは勿論である。
として圧電材料の場合についてのみ記述したが、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
有する電歪材料を使用した積層型変位素子に付いても、
前記と全く同様な作用を期待できることは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、リード線固着部
分の外部電極の剥離や断線を無くすることが出来る。ま
た別の視点から、半田を被着するのに十分な場所を得ら
れ、半田と固定部材との間で放電やショートといった不
具合も無くすることが出来、素子の小型化や信頼性の向
上に大きな効果がある。
分の外部電極の剥離や断線を無くすることが出来る。ま
た別の視点から、半田を被着するのに十分な場所を得ら
れ、半田と固定部材との間で放電やショートといった不
具合も無くすることが出来、素子の小型化や信頼性の向
上に大きな効果がある。
第１図は本発明の積層型変位素子の断面図、第２図は本
発明の一実施例に係る変位特性図、第３図、第４図およ
び第５図は従来の積層型変位素子の断面図である。 １……電歪効果層、２……内部電極、３……絶縁物、4,
5……外部電極、６……リード線、７……半田、８……
駆動層、９、9a……ダミー層、10……固定部材、11……
緩衝層
発明の一実施例に係る変位特性図、第３図、第４図およ
び第５図は従来の積層型変位素子の断面図である。 １……電歪効果層、２……内部電極、３……絶縁物、4,
5……外部電極、６……リード線、７……半田、８……
駆動層、９、9a……ダミー層、10……固定部材、11……
緩衝層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 弘志 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地 日立金属 磁性材料研究所内 審査官 小野田 誠 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/08
Claims (1)
- 【請求項１】略同一の平面輪郭および接触面積に形成し
た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枚交互に積層して駆動層を形成
し、前記駆動層の積層方向の両端部あるいは／および随
意の層間に内部電極材料を被着しない少なくとも一層以
上の電気機械変換材料を層状に挿入したダミー層を形成
し、前記駆動層とダミー層との境界に、電気機械変換材
料の横効果によって発生する剪断応力を緩和するための
緩衝層を設けた積層体を形成し、前記積層体の側面に露
出した内部電極を一層おきに接続する一対の外部電極を
設けて成る積層型変位素子であって、外部接続用リード
部材を前記緩衝層に相当する位置において外部電極導体
にそれぞれ固着されていることを特徴とする積層型変位
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264692A JP3017784B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 積層型変位素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264692A JP3017784B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 積層型変位素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04142086A JPH04142086A (ja) | 1992-05-15 |
| JP3017784B2 true JP3017784B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=17406871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2264692A Expired - Fee Related JP3017784B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 積層型変位素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017784B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-01 JP JP2264692A patent/JP3017784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04142086A (ja) | 1992-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4780639A (en) | Electrostriction effect element | |
| US5276657A (en) | Metal-electroactive ceramic composite actuators | |
| US4978881A (en) | Piezoelectric actuator of lamination type | |
| US5523645A (en) | Electrostrictive effect element and methods of producing the same | |
| US20010015597A1 (en) | Piezoelectric conversion element | |
| JPH08242025A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JPH04159785A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JP2986706B2 (ja) | 圧電素子及びそれを用いた圧電アクチュエータ | |
| JP3024763B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH05218519A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPS63153870A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JP3017784B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP3881474B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH034576A (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP3534274B2 (ja) | 積層圧電体およびその製造方法 | |
| JP2892672B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| US20100308693A1 (en) | Piezoelectric Stack Actuator Assembly | |
| JP2613408B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2505024Y2 (ja) | 積層セラミック電歪素子 | |
| JP3377922B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3080033B2 (ja) | 積層型圧電トランス | |
| JP2941456B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPS62199074A (ja) | 積層型圧電素子の製造方法 | |
| JPH04274377A (ja) | 積層圧電アクチュエータ | |
| JPH06164008A (ja) | 積層型電歪素子の製造方法及びそれにより 製造された積層型電歪素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |