JP3116445B2 - 積層型圧電体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，積層型圧電体の製造方
法，特にその積層された電極板を，電気的に接続するた
めの技術に関する。

【０００２】

【従来技術】積層型圧電体は，自動車，工作機械等にお
いて，各種アクチュエータに用いられている。この積層
型圧電体は，電極板と圧電板（圧電素子）とをそれぞれ
数十枚，交互に積層したものである。そして，電気的並
列，機械的直列な構造となし，上記電極板間に電圧を印
加することにより圧電板を伸縮させ，大変位，高出力を
発生させる。また，上記電極板は少なくとも２個以上の
突起状の接続端子を有している。そして，圧電板を挟ん
で互いに隣接する電極板は，上記接続端子が互いに異な
る方向に位置するように，配置されている（後述する図
１参照）。即ち，電極板は，１枚置きに接続端子が同じ
方向を向くように積層されている。

【０００３】そして，同方向にある接続端子は，それぞ
れ１つの側面電極に電気的に接続されている。このよう
にして，プラス側面電極又はマイナス側面電極に対し
て，１つ置きに電極板が接続されている。また，上記電
極板の接続端子の接続は，スポット溶接により行われて
いる（特開昭６０−４２７９号，特開昭６２−１６５３
８１号公報参照）。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来の積層型
圧電体においては，上記接続端子の接続が困難で，また
接続端子の溶接状態が充分でなかった。即ち，電極板及
び接続端子は，厚み５０μｍ以下と極めて薄いために，
接続端子のスポット溶接の条件が難しく，溶接状態が不
充分な場合があった。かかる，不充分な溶接は，積層型
圧電体を作動させる際の電圧印加の障害となる。また，
溶接条件が過度の場合には，接続端子にスポット溶接の
穴を生じてしまい，接続端子相互の接合強度が低下す
る。このように，従来の，接続端子の接合方法は，接合
状態が不充分な場合があり，かつ生産性が低い。本発明
はかかる従来の問題点に鑑み，接続端子の接合状態が良
く，かつ接合作業が容易な積層型圧電体の製造方法を提
供しようとするものである。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は，外周部に突起状の接続端
子を有する電極板と，圧電板とを交互に積層すると共
に，上記電極板の接続端子を電気的に接続するに当た
り，上記接続端子をレーザ溶接により接合する積層型圧
電体の製造方法であって， 上記突起状の接続端子の両側
面から該接続端子を第１及び第２の側面電極によって挟
持し， 上記第１及び第２の側面電極のいずれかに向けて
レーザを照射し，上記接続端子と上記側面電極とをレー
ザ溶接することを特徴とする積層型圧電体の製造方法に
ある。

【０００６】上記レーザ溶接は，電極板の接続端子の厚
みが５０μｍ以下という極めて薄い厚みであるため，
０．６〜４Ｊ／Ｐという条件で行うことが好ましい。
０．６Ｊ／Ｐ未満では充分な接合を行い難く，一方４Ｊ
／Ｐを越えると接続端子に溶接穴を生ずるおそれがあ
る。上記Ｊ／Ｐとは，局部加熱溶接を行なう場合の各溶
接ポイント当りのレーザ出力（ジュール／ポイント）を
示す。また，接続端子の一側面又は両側面に側面電極を
隣接させて，これらを一体的にレーザ溶接することもで
きる。側面電極を用いる場合には，薄板の接続端子に隣
接して強度の高い側面電極が接合されているので，接続
端子間の接合強度が向上する。

【０００７】この場合，接続端子の両側面に側面電極を
配置する場合には，側面電極をＵ字状に形成しておき，
これに接続端子を嵌入させて接合する方法を採ることも
できる。これにより，接合が一層容易となる。また，上
記側面電極を用いる場合には，該側面電極と接続端子と
を，予めかしめ（加締め）保持しておき，その後接合す
ることが好ましい。この場合には，側面電極と接続端子
とが，予め互いに密接しているので，レーザ溶接作業が
一層容易となる（実施例２）。

【０００８】また，接続端子は，接合時には電極板の直
径方向に伸ばしておき，接合後に電極板の外周に沿って
曲げる方法を採ることもできる。この場合にもレーザ溶
接作業が容易である（実施例３）。また，電極板及び接
続端子の厚みは２０〜５０μｍ，側面電極は５０〜１０
０μｍとすることが好ましい。また，電極板接続端子及
び側面電極の材質としては，鉄系，銅系等の金属材料を
用いるが，接合容易性の面よりして，鉄系材料であるこ
とが望ましい。

【０００９】

【作用及び効果】本発明においては，電極板の接続端子
の接合に当たりレーザ溶接を用い，接続端子と第１又は
第２の側面電極とを接合している。そして，レーザ溶接
においては，レーザを照射した部分のみを，局部的に加
熱溶着する。そのため，接続端子の接合状態が良い。ま
た，局部加熱のために，接続端子を瞬時に溶着させるこ
とができる。そのため，接合作業が容易である。また，
接続端子と側面電極との接合は，圧電板と電極板とを積
層したままの状態で行うが，レーザ溶接は曲部加熱のた
めに，電極板及びこれに隣接する圧電板が加熱損傷を受
けることがない。したがって，本発明によれば，接続端
子の接合状態が良く，かつ接合作業が容易な，積層型圧
電体の製造方法を提供することができる。

【００１０】

【実施例】実施例１ 本発明の実施例にかかる積層型圧電体の製造方法につ
き，図１〜図３を用いて説明する。まず，本例において
得られる積層型圧電体４は，図１の展開図に示すごと
く，外周部に突起状の接続端子１１（１０１）を有する
電極板１（１０）と，圧電板２とを交互に積層してな
る。上記電極板１と電極板１０とは圧電板２に対して１
つ置きに積層され，電極板１はそれぞれプラス側の側面
電極３１に，電極板１０はそれぞれマイナス側の側面電
極３２に電気的に接続される。即ち，本例においては，
図２，図３に示すごとく，電極板１の接続端子１１が側
面電極３１に接合され，電極板１０の接続端子１０１が
側面電極３２に接合されている。図３の符号５は，レー
ザ溶接による溶接部分を示している。

【００１１】次に，本例の積層型圧電体においては，図
１，図３に示すごとく，電極板１，１０と圧電板２とを
積層した後，接続端子１１，１０１の外側に側面電極３
１，３２を配置して，両者の溶接を行った。上記の溶接
部分５は，側面電極３１又は３２にそれぞれ接続端子１
１又は１０１を密接させて，レーザ照射することにより
行った。照射条件は，０．６Ｊ／Ｐであった。また，接
続端子１１，１０１の板厚みは，約２０μｍ，側面電極
３１，３２の板厚みは約５０μｍであった。なお，上記
溶接に当たっては，スリットを設けた治具板を用い，該
スリットを通して溶接部分５に対して，正確にレーザを
照射した。

【００１２】上記のごとく，本例においては，接続端子
と側面電極との接合に当たり，レーザ溶接を用いてい
る。そして，レーザ溶接は，レーザを照射した部分のみ
を局部的に加熱溶着させる。そのため，接続端子の接合
状態が良い。また，瞬時に溶着接合できるので，接合作
業が容易である。更に，接続端子の接合は圧電板と電極
板とを積層した状態で行うが，局部加熱のために，圧電
板に加熱損傷を与えることもない。また，極薄板の接続
端子に側面電極を接合しているので，強度が向上する。

【００１３】実施例２ 本例は，図４〜図８に示すごとく，実施例１において電
極板１の接続端子１１をＬ字状に形成し，該接続端子１
１をその両側面より一対の側面電極３１，３１０により
挟持し，これらをレーザ溶接するものである（図６，図
７）。このことは電極板１０の接続端子１０１について
も同様で，接続端子１０１の両側面より側面電極３２，
３２０により挟持し，これらをレーザ溶接する。

【００１４】即ち，上記レーザ溶接するに当たっては，
図７に示すごとく，接続端子１１，１１・・・を２枚の
側面電極３１，３１０により挟持すると共に，まずこれ
らを互いに圧接することによりかしめ（加締め）る。そ
して，図８に示すごとく，溶接部分５の上下に丸棒６
１，６２を配置して，レーザ照射の位置決めを行う。そ
の後，溶接部分５にレーザ溶接を行う。

【００１５】その他は，実施例１と同様である。また，
本例によれば，実施例１と同様の効果を得ることができ
ると共に，溶接条件の幅を広げられ，かつ圧電板への熱
的なダメージも低減させることができる。

【００１６】実施例３ 本例は，図９〜図１２に示すごとく，実施例１におい
て，接続端子１１の先端部１１７を電極板１の直径方向
に突出させたものである。そして，該先端部１１７と側
面電極３５とをレーザ溶接し，その後これらを電極板１
の外周に沿って曲げるものである。即ち，本例において
は，接続端子１１の先端部１１７に対して，Ｕ字状の側
面電極３５の間隙３５１を嵌合させる。該間隙３５１
は，先端部１１７より若干狭い。そして，上記側面電極
３５を嵌合した後，レーザ溶接を行う。このことは，一
方の電極板１０の接続端子１０１の先端部１０７につい
ても同様である。その他は，実施例１と同様である。

【００１７】上記レーザ溶接の後は，図１０，図１２に
示すごとく，接合した側面電極３５及び先端部１１７
を，電極板１の外周部に沿った方向に曲げて，コンパク
トにする。本例によれば，接続端子１１，１０１に電極
板の直径方向に向かう先端部１１７，１０７を設け，こ
れに側面電極をレーザ溶接する。そのため，レーザ溶接
作業が容易である。また，先端部１１７に側面電極３５
を嵌合して仮固定するので，溶接作業が一層容易とな
る。また，実施例１及び実施例２と同様の作用効果を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，積層型圧電体の展開斜視
図。

【図２】実施例１における，積層型圧電体の平面図。

【図３】実施例１における，積層型圧電体のレーザ溶接
後の要部断面図。

【図４】実施例２における，積層型圧電体の展開斜視
図。

【図５】実施例２における，積層型圧電体のレーザ溶接
後の要部断面図。

【図６】実施例２における，積層型圧電体の平面図。

【図７】実施例２における，接続端子と側面電極の接合
前の状態図。

【図８】実施例２におけるレーザ溶接の説明図。

【図９】実施例３における，積層型圧電体の平面図。

【図１０】実施例３における，接続端子と側面電極の接
合前の状態図。

【図１１】実施例３における，積層型圧電体の断面図。

【図１２】実施例３における，積層型圧電体の斜視図。

【符号の説明】

１，１０．．．電極板， １１，１０１．．．接続端子， １０７，１１７．．．先端部， ２．．．圧電板， ３１，３２．．．側面電極， ４．．．積層型圧電体， ５．．．溶接部分，

フロントページの続き (72)発明者 富田 正弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−165381（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−270755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−194954（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 41/08 H01L 41/22 B23K 26/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部に突起状の接続端子を有する電極
   板と，圧電板とを交互に積層すると共に，上記電極板の
   接続端子を電気的に接続するに当たり，上記接続端子を
   レーザ溶接により接合する積層型圧電体の製造方法であ
   って， 上記突起状の接続端子の両側面から該接続端子を第１及
   び第２の側面電極によって挟持し， 上記第１及び第２の側面電極のいずれかに向けてレーザ
   を照射し，上記接続端子と上記側面電極とをレーザ溶接
   する ことを特徴とする積層型圧電体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記第１及び第２の
   側面電極と上記接続端子とは，上記レーザ溶接が行われ
   る前に，圧接され互いに密接していることを特徴とする
   積層型圧電体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記第１及び第２の
   側面電極は，断面がＵ字状の側面電極として一体に形成
   され，このＵ字状の側面電極の隙間に上記接続端子の先
   端部が嵌合されることを特徴とする積層型圧電体の製造
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１において，上記接続端子は，レ
   ーザ溶接時には，上記電極板の直径方向に伸ばしてお
   き，レーザ溶接後に電極板の外周に沿って曲げることを
   特徴とする積層型圧電体の製造方法。