JP3286949B2 - 積層型圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
積層型圧電アクチュエータの製造方法Info
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- JP3286949B2 JP3286949B2 JP9663293A JP9663293A JP3286949B2 JP 3286949 B2 JP3286949 B2 JP 3286949B2 JP 9663293 A JP9663293 A JP 9663293A JP 9663293 A JP9663293 A JP 9663293A JP 3286949 B2 JP3286949 B2 JP 3286949B2
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- piezoelectric actuator
- laminated piezoelectric
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- glass insulating
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電縦効果を利用し、
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
換する積層型圧電アクチュエータに関し、更に詳細には
耐湿性能の高い積層型圧電アクチュエータの構造に関す
るものである。
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
換する積層型圧電アクチュエータに関し、更に詳細には
耐湿性能の高い積層型圧電アクチュエータの構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の積層型圧電アクチュエ
ータにおいては、圧電的に活性な活性セラミックス部中
の複数の内部電極層は互いに隣接する内部電極が対向電
極をなすように一対の外部電極に接続されている。この
積層型圧電アクチュエータでは、複数の内部電極が前記
セラミックス部の端部で一層毎に対向内部電極を構成す
るように、ガラス絶縁処理される。このような積層型圧
電アクチュエータは、電界誘起歪みが大きく、かつ高速
応答性を有する。このため、この積層型圧電アクチュエ
ータは、プリンターヘッド、ポジショナー、バルブ、リ
レー等の駆動源として利用されつつある。
ータにおいては、圧電的に活性な活性セラミックス部中
の複数の内部電極層は互いに隣接する内部電極が対向電
極をなすように一対の外部電極に接続されている。この
積層型圧電アクチュエータでは、複数の内部電極が前記
セラミックス部の端部で一層毎に対向内部電極を構成す
るように、ガラス絶縁処理される。このような積層型圧
電アクチュエータは、電界誘起歪みが大きく、かつ高速
応答性を有する。このため、この積層型圧電アクチュエ
ータは、プリンターヘッド、ポジショナー、バルブ、リ
レー等の駆動源として利用されつつある。
【０００３】従来、この種の積層型圧電アクチュエータ
は図２に示すような構造になっている。２１はセラミッ
クス、２２は内部電極、２３は外部電極、２４は電気絶
縁部、２５は中央外装部、２６は端子、２７は稜線外装
部からなる積層型圧電アクチュエータである。図２に示
すように、従来の積層型圧電アクチュエータの側面は対
向する内部電極２２が露出した構造となっており、従っ
て、積層型圧電アクチュエータの電気的絶縁を確保する
には側面を樹脂外装するのが一般的である。
は図２に示すような構造になっている。２１はセラミッ
クス、２２は内部電極、２３は外部電極、２４は電気絶
縁部、２５は中央外装部、２６は端子、２７は稜線外装
部からなる積層型圧電アクチュエータである。図２に示
すように、従来の積層型圧電アクチュエータの側面は対
向する内部電極２２が露出した構造となっており、従っ
て、積層型圧電アクチュエータの電気的絶縁を確保する
には側面を樹脂外装するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】該有機物系樹脂外装
は、水分の浸入、透過を防止することは困難であり、積
層型圧電アクチュエータを高湿度の環境下で長時間使用
すると、絶縁抵抗が低下し、甚だしくは短絡状態に至る
という欠点がある。この欠点は、前記積層型圧電アクチ
ュエータの側面にガラス絶縁材を適当な厚みにコーティ
ング、即ち外装することにより、水分の浸入、透過を防
止することが可能である。しかし、ガラス絶縁材を積層
型圧電アクチュエータに外装するには、一般に、液状化
されたガラス絶縁材ペーストを直接印刷するか、あるい
は電気泳動法等により電着する方法が一般的である。し
かし、これらの方法では、図２に示すように、中央外装
部２５と稜線外装部２７との外装部の厚みに差が生じ、
中央部ａに対し稜線部ｂの厚みが１／２程度となり、水
分の浸入、透過を防止するのに十分な効果が得られない
という問題点がある。又、電着による方法は、電極露出
部への形成となり、厚く均一な外装部が得られないとい
う問題がある。
は、水分の浸入、透過を防止することは困難であり、積
層型圧電アクチュエータを高湿度の環境下で長時間使用
すると、絶縁抵抗が低下し、甚だしくは短絡状態に至る
という欠点がある。この欠点は、前記積層型圧電アクチ
ュエータの側面にガラス絶縁材を適当な厚みにコーティ
ング、即ち外装することにより、水分の浸入、透過を防
止することが可能である。しかし、ガラス絶縁材を積層
型圧電アクチュエータに外装するには、一般に、液状化
されたガラス絶縁材ペーストを直接印刷するか、あるい
は電気泳動法等により電着する方法が一般的である。し
かし、これらの方法では、図２に示すように、中央外装
部２５と稜線外装部２７との外装部の厚みに差が生じ、
中央部ａに対し稜線部ｂの厚みが１／２程度となり、水
分の浸入、透過を防止するのに十分な効果が得られない
という問題点がある。又、電着による方法は、電極露出
部への形成となり、厚く均一な外装部が得られないとい
う問題がある。
【０００５】一般に、従来の積層型圧電アクチュエータ
の高湿度の環境下での長期使用時の絶縁抵抗の低下の原
因は明確でないが、内部電極に含まれる銀成分の移行が
考えられる。水分が存在する環境下で直流電圧が加わる
と、銀電極では次式の反応が容易に進行することが良く
知られている。 プラス極 ：Ａｇ →Ａｇ+＋ｅ マイナス極：Ａｇ+＋ｅ→Ａｇ 上記反応が進行すると、マイナス極から銀が樹枝状に成
長し、プラス〜マイナス極間距離が短くなり、その結
果、絶縁抵抗が低下するものと考えられる。
の高湿度の環境下での長期使用時の絶縁抵抗の低下の原
因は明確でないが、内部電極に含まれる銀成分の移行が
考えられる。水分が存在する環境下で直流電圧が加わる
と、銀電極では次式の反応が容易に進行することが良く
知られている。 プラス極 ：Ａｇ →Ａｇ+＋ｅ マイナス極：Ａｇ+＋ｅ→Ａｇ 上記反応が進行すると、マイナス極から銀が樹枝状に成
長し、プラス〜マイナス極間距離が短くなり、その結
果、絶縁抵抗が低下するものと考えられる。
【０００６】そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点
を解決するために、高湿度の環境下でも使用可能な充分
に均一なガラス絶縁材の外装部の厚みを有する積層型圧
電アクチュエータを提供することにある。
を解決するために、高湿度の環境下でも使用可能な充分
に均一なガラス絶縁材の外装部の厚みを有する積層型圧
電アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の内部電
極を有する積層型圧電アクチュエータを製造する外装工
程において、均一な厚みにパターンニングされたガラス
絶縁材ペーストを、乾式及び湿式等の転写法により前記
積層型圧電アクチュエータの表面へ転写させた後に焼成
することにより、該積層型圧電アクチュエータの表面に
ガラス絶縁材を形成することを特徴とする積層型圧電ア
クチュエータの製造方法を提供する。
極を有する積層型圧電アクチュエータを製造する外装工
程において、均一な厚みにパターンニングされたガラス
絶縁材ペーストを、乾式及び湿式等の転写法により前記
積層型圧電アクチュエータの表面へ転写させた後に焼成
することにより、該積層型圧電アクチュエータの表面に
ガラス絶縁材を形成することを特徴とする積層型圧電ア
クチュエータの製造方法を提供する。
【０００８】
【作用】水分透過性の小さいガラス絶縁材を外装するこ
とにより、積層型圧電アクチュエータの耐湿性を向上さ
せる際、厚く均一なガラス絶縁材を形成するため均一な
厚みにパターンニングされたガラス絶縁材ペーストを乾
式及び湿式転写法により、積層型圧電アクチュエータに
転写し、その後、焼成することにより均一で厚い膜圧を
確保する。
とにより、積層型圧電アクチュエータの耐湿性を向上さ
せる際、厚く均一なガラス絶縁材を形成するため均一な
厚みにパターンニングされたガラス絶縁材ペーストを乾
式及び湿式転写法により、積層型圧電アクチュエータに
転写し、その後、焼成することにより均一で厚い膜圧を
確保する。
【０００９】
【実施例】本発明を図を用いて詳細に説明する。図１は
本発明の一実施例を示す説明図である。図１において、
チタン酸、ジルコン酸、鉛系の圧電的に活性なセラミッ
クス１１を出発原料とし、厚膜積層法等により、断面５
×５ｍｍ、長さ９ｍｍの寸法の積層型圧電アクチュエー
タを試作した。内部電極１２の材料は、銀−パラジウム
合金を用い、内部電極１２の間隔は１１５μｍ、内部電
極層数は７０層である。次に、この積層型圧電アクチュ
エータの側面の４面に乾式又は湿式転写法によりガラス
絶縁材ペーストを０．５ｍｍの厚みに形成した後、４０
０℃で２時間焼付してガラスをコーティングした外装部
１５を形成後、該積層型圧電アクチュエータの外部電極
１３に端子１６を接続した。
本発明の一実施例を示す説明図である。図１において、
チタン酸、ジルコン酸、鉛系の圧電的に活性なセラミッ
クス１１を出発原料とし、厚膜積層法等により、断面５
×５ｍｍ、長さ９ｍｍの寸法の積層型圧電アクチュエー
タを試作した。内部電極１２の材料は、銀−パラジウム
合金を用い、内部電極１２の間隔は１１５μｍ、内部電
極層数は７０層である。次に、この積層型圧電アクチュ
エータの側面の４面に乾式又は湿式転写法によりガラス
絶縁材ペーストを０．５ｍｍの厚みに形成した後、４０
０℃で２時間焼付してガラスをコーティングした外装部
１５を形成後、該積層型圧電アクチュエータの外部電極
１３に端子１６を接続した。
【００１０】ガラス絶縁材ペーストの転写法による形成
方法の一例を図３に示す。
方法の一例を図３に示す。
【００１１】図３（ａ）は乾式転写紙であり、台紙３３
の上にフィルム３２が形成され、更に該フィルム上にガ
ラス絶縁材ペースト３１を形成する。
の上にフィルム３２が形成され、更に該フィルム上にガ
ラス絶縁材ペースト３１を形成する。
【００１２】図３（ｂ）に示すように、これを台座３８
上に置かれた積層型圧電アクチュエータ３７上に台紙３
３より剥離したガラス絶縁材ペースト３６をセットし、
シリコンゴム３４をその上に置き、上段より加熱機能付
上台座３５により１７０℃にて５Ｋｇ／ｃｍ2の圧力で
１０秒間加圧加熱し、ガラス絶縁材ペースト３６を前記
積層型アクチュエータ３７上に形成する。以下これを４
側面に施す。
上に置かれた積層型圧電アクチュエータ３７上に台紙３
３より剥離したガラス絶縁材ペースト３６をセットし、
シリコンゴム３４をその上に置き、上段より加熱機能付
上台座３５により１７０℃にて５Ｋｇ／ｃｍ2の圧力で
１０秒間加圧加熱し、ガラス絶縁材ペースト３６を前記
積層型アクチュエータ３７上に形成する。以下これを４
側面に施す。
【００１３】図３（ｃ）は湿式転写紙であり、台紙４２
上にガラス絶縁材ペースト４１が形成されている。これ
を水中にて台紙４２よりガラス絶縁材ペースト４１を剥
離後、積層型圧電アクチュエータの側面４面に貼り付
け、１００℃×３０分にて乾燥し、コーティングを施し
た。
上にガラス絶縁材ペースト４１が形成されている。これ
を水中にて台紙４２よりガラス絶縁材ペースト４１を剥
離後、積層型圧電アクチュエータの側面４面に貼り付
け、１００℃×３０分にて乾燥し、コーティングを施し
た。
【００１４】試作した積層型圧電アクチュエータの高湿
度の環境下での信頼性を調べるために、温度４０℃、相
対湿度９５％の雰囲気中で直流電圧１００Ｖを連続印加
するエージングを実施した。比較のため従来の製造方法
のエポキシ樹脂により側面４面を外装した。積層型圧電
アクチュエータを同時にエージング実施した結果を表１
に示す。エージングに供した試料数はそれぞれ３０個で
あり、絶縁抵抗がエージング開始前より３桁以上低下し
た場合を不良とみなし、不良発生割合はエージング時間
による累積不良率で表１に示した。
度の環境下での信頼性を調べるために、温度４０℃、相
対湿度９５％の雰囲気中で直流電圧１００Ｖを連続印加
するエージングを実施した。比較のため従来の製造方法
のエポキシ樹脂により側面４面を外装した。積層型圧電
アクチュエータを同時にエージング実施した結果を表１
に示す。エージングに供した試料数はそれぞれ３０個で
あり、絶縁抵抗がエージング開始前より３桁以上低下し
た場合を不良とみなし、不良発生割合はエージング時間
による累積不良率で表１に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１より明らかなように、従来の製造方法
の積層型圧電アクチュエータでは、時間経過に伴い水分
の浸入により絶縁抵抗が低下し、５００時間で８０％が
不良となる。
の積層型圧電アクチュエータでは、時間経過に伴い水分
の浸入により絶縁抵抗が低下し、５００時間で８０％が
不良となる。
【００１７】本発明に係わる積層型圧電アクチュエータ
では、５００時間で３％の不良であり、従来の製造方法
に比べ耐湿性能が格段に優れていることがわかる。
では、５００時間で３％の不良であり、従来の製造方法
に比べ耐湿性能が格段に優れていることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の製
造方法による積層型圧電アクチュエータは、高湿度環境
下でも長時間稼動可能であり、より高信頼性の積層型圧
電アクチュエータの提供が可能となり、応用分野の拡大
がはかれる。
造方法による積層型圧電アクチュエータは、高湿度環境
下でも長時間稼動可能であり、より高信頼性の積層型圧
電アクチュエータの提供が可能となり、応用分野の拡大
がはかれる。
【図１】本発明に係わる積層型圧電アクチュエータの構
成を示す説明図。図１（ａ）は本発明による積層型圧電
アクチュエータの平面図。図１（ｂ）は本発明による積
層型圧電アクチュエータの正面図。
成を示す説明図。図１（ａ）は本発明による積層型圧電
アクチュエータの平面図。図１（ｂ）は本発明による積
層型圧電アクチュエータの正面図。
【図２】従来の積層型圧電アクチュエータの構成を示す
説明図。図２（ａ）は従来の積層型圧電アクチュエータ
の平面図。図２（ｂ）は従来の積層型圧電アクチュエー
タの正面図。
説明図。図２（ａ）は従来の積層型圧電アクチュエータ
の平面図。図２（ｂ）は従来の積層型圧電アクチュエー
タの正面図。
【図３】乾式又は湿式転写法によるガラス絶縁材ペース
トの構成を示す説明図。図３（ａ）は乾式転写紙の説明
図。図３（ｂ）は乾式シールの接着法を示す説明図。図
３（ｃ）は湿式転写紙の説明図
トの構成を示す説明図。図３（ａ）は乾式転写紙の説明
図。図３（ｂ）は乾式シールの接着法を示す説明図。図
３（ｃ）は湿式転写紙の説明図
１１，２１ セラミックス １２，２２ 内部電極 １３，２３ 外部電極 １４，２４ 電気絶縁部 １５ （転写法により形成されたガラス絶縁材）外装
部 ２５ （従来の技術による）中央外装部 １６，２６ 端子 ２７ 稜線外装部 ３１，３６，４１ ガラス絶縁材ペースト ３２ フィルム ３３，４２ 台紙 ３５，３８ 台座 ３４ シリコンゴム ３７ 積層型圧電アクチュエータ ａ 中央部 ｂ 稜線部
部 ２５ （従来の技術による）中央外装部 １６，２６ 端子 ２７ 稜線外装部 ３１，３６，４１ ガラス絶縁材ペースト ３２ フィルム ３３，４２ 台紙 ３５，３８ 台座 ３４ シリコンゴム ３７ 積層型圧電アクチュエータ ａ 中央部 ｂ 稜線部
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の内部電極を有する積層型圧電アク
チュエータを製造する外装工程において、均一な厚みに
パターンニングされたガラス絶縁材ペーストを、転写法
により前記積層型圧電アクチュエータの表面へ転写させ
た後に、焼成することにより、前記積層型圧電アクチュ
エータの表面にガラス絶縁材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の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9663293A JP3286949B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 積層型圧電アクチュエータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9663293A JP3286949B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 積層型圧電アクチュエータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077193A JPH077193A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3286949B2 true JP3286949B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=14170217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9663293A Expired - Lifetime JP3286949B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 積層型圧電アクチュエータの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3286949B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19909452C1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-03-23 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
| JP4802353B2 (ja) * | 1999-12-08 | 2011-10-26 | Ｔｄｋ株式会社 | 積層型圧電セラミック電子部品及びその製造方法 |
| US6411012B2 (en) | 1999-12-08 | 2002-06-25 | Tdk Corporation | Multilayer piezoelectric element and method of producing the same |
| JP2003008092A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-10 | Mutsuo Munekata | 積層型圧電素子とその製造方法ならびに積層型圧電素子用封止材料 |
| DE10260853A1 (de) * | 2002-12-23 | 2004-07-08 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor und ein Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP4438321B2 (ja) | 2003-06-02 | 2010-03-24 | 株式会社デンソー | 積層型圧電体素子の製造方法 |
| JP2005086110A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Denso Corp | 積層型圧電体素子 |
| EP1801894B1 (de) * | 2005-12-23 | 2009-04-22 | Delphi Technologies, Inc. | Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Bauteils |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP9663293A patent/JP3286949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077193A (ja) | 1995-01-10 |
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Legal Events
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