JPH02285685A - 積層型圧電素子 - Google Patents
積層型圧電素子Info
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- JPH02285685A JPH02285685A JP1108012A JP10801289A JPH02285685A JP H02285685 A JPH02285685 A JP H02285685A JP 1108012 A JP1108012 A JP 1108012A JP 10801289 A JP10801289 A JP 10801289A JP H02285685 A JPH02285685 A JP H02285685A
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- Pending
Links
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Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、電界により圧電材料に誘起される伸縮歪み
を利用してアクチュエータとして用いる積層型圧電素子
に関する。
を利用してアクチュエータとして用いる積層型圧電素子
に関する。
積層型圧電素子は圧電セラミックスなどからなる圧電材
料層と金属膜などからなる電極層とを交互に積層して一
体化したもので、積層体の側面に設けた外部電極から隣
接する電極層間に電圧を印加して各々の圧電材料層に圧
電縦効果による伸び歪を生じさせ、積層体全体として大
きな伸び変位を得るようにしたものである。 圧電材料層間の電極層の一方の端部は１層ごとに互い違
いになるように外部電極から絶縁されているが、電極層
端部を外部電極から絶縁するためには、外部電極の形成
に先立って積層体の側面から電極層端部に向かって溝を
切り込み、この溝に絶縁材を充填するようにしている（
特開昭６０１５４５８１号公報参照）。 ところが、このような構造の積層型圧電素子においては
、溝の切り込みにより圧電材料層に電界の作用しない部
分が生じる。そのため、溝の影響を最小限に抑えるため
に、溝の深さは極めて僅かなものにするのが普通である
。つまり、圧電材料層の横断面積に対して溝部分の横断
面積を無視できる程度のものにして、圧電材料層内の電
界をできるだけ均一に保つようにする。
料層と金属膜などからなる電極層とを交互に積層して一
体化したもので、積層体の側面に設けた外部電極から隣
接する電極層間に電圧を印加して各々の圧電材料層に圧
電縦効果による伸び歪を生じさせ、積層体全体として大
きな伸び変位を得るようにしたものである。 圧電材料層間の電極層の一方の端部は１層ごとに互い違
いになるように外部電極から絶縁されているが、電極層
端部を外部電極から絶縁するためには、外部電極の形成
に先立って積層体の側面から電極層端部に向かって溝を
切り込み、この溝に絶縁材を充填するようにしている（
特開昭６０１５４５８１号公報参照）。 ところが、このような構造の積層型圧電素子においては
、溝の切り込みにより圧電材料層に電界の作用しない部
分が生じる。そのため、溝の影響を最小限に抑えるため
に、溝の深さは極めて僅かなものにするのが普通である
。つまり、圧電材料層の横断面積に対して溝部分の横断
面積を無視できる程度のものにして、圧電材料層内の電
界をできるだけ均一に保つようにする。
一方、電極層の端部と外部電極との絶縁距離は上記溝の
深さにより決定される。ちなのに、積層型圧電素子の駆
動時の破壊の大部分は電極層と外部電極との間の絶縁破
壊である。すなわち、溝の深さが十分でないと印加電圧
に対して絶縁を保つことができず絶縁破壊が生じる。こ
の絶縁破壊は溝の深さが圧電材料層の１／２以下になる
と急激に増加する傾向がある。 そこで、この発明は上記溝の深さを適正にして、必要十
分な絶縁強度を確保するとともに、電界に対する溝の影
響をできるだけ小さくするようにした積層型圧電素子を
提供することを目的とするもの・である。
深さにより決定される。ちなのに、積層型圧電素子の駆
動時の破壊の大部分は電極層と外部電極との間の絶縁破
壊である。すなわち、溝の深さが十分でないと印加電圧
に対して絶縁を保つことができず絶縁破壊が生じる。こ
の絶縁破壊は溝の深さが圧電材料層の１／２以下になる
と急激に増加する傾向がある。 そこで、この発明は上記溝の深さを適正にして、必要十
分な絶縁強度を確保するとともに、電界に対する溝の影
響をできるだけ小さくするようにした積層型圧電素子を
提供することを目的とするもの・である。
上記目的を達成するために、この発明は、圧電材料層と
電極層とが交互に積層された積層体の側面に一対の外部
電極が対向して設けられ、前記電極層は１層ごとに互い
違いになるように一端が前記外部電極の一方に接続され
、他端が前記外部電極の他方に対して絶縁処理された積
層型圧電素子において、外部電極に対して絶縁処理され
た電極層の端部と前記外部電極との間の距離を積層体を
構成する圧電材料層の最小厚さ以上とするものである。
電極層とが交互に積層された積層体の側面に一対の外部
電極が対向して設けられ、前記電極層は１層ごとに互い
違いになるように一端が前記外部電極の一方に接続され
、他端が前記外部電極の他方に対して絶縁処理された積
層型圧電素子において、外部電極に対して絶縁処理され
た電極層の端部と前記外部電極との間の距離を積層体を
構成する圧電材料層の最小厚さ以上とするものである。
電極層間に印加する電圧は圧電材料層自体が絶縁破壊を
起こす電圧より十分小さくすることは勿論であるが、反
面、圧電効果を有効に生じさせるためにはより高い電圧
が必要となる。この電圧を制限する最も大きな要因は、
積層された圧電材料層の最小厚さである。積層体の側面
には電極層が露出しており、露出した電極間で沿面絶縁
破壊を起こさせない程度の電圧を印加することが条件と
なる。したがって、圧電材料層が薄くなるほど許容印加
電圧は小さくなる。 一方、圧電材料層の厚さ面から決められた印加電圧に対
して電極層端部と外部電極との間の距離が小さいと、電
極層端部で絶縁破壊が生じる恐れが出てくる。これに対
して、電極層端部と外部電極との距離が圧電材料層の最
小厚さ以上であれば、最小厚さの圧電材料層で絶縁破壊
が生しないような電圧の下では、電極層端部での絶縁破
壊も生じないことになる。その際、電極層端部の絶°縁
処理による電界の不均一をできるだけ生しさせないため
に、電極層端部と外部電極との距離は圧電材料層の最小
厚さ近傍に留めることが好ましい。
起こす電圧より十分小さくすることは勿論であるが、反
面、圧電効果を有効に生じさせるためにはより高い電圧
が必要となる。この電圧を制限する最も大きな要因は、
積層された圧電材料層の最小厚さである。積層体の側面
には電極層が露出しており、露出した電極間で沿面絶縁
破壊を起こさせない程度の電圧を印加することが条件と
なる。したがって、圧電材料層が薄くなるほど許容印加
電圧は小さくなる。 一方、圧電材料層の厚さ面から決められた印加電圧に対
して電極層端部と外部電極との間の距離が小さいと、電
極層端部で絶縁破壊が生じる恐れが出てくる。これに対
して、電極層端部と外部電極との距離が圧電材料層の最
小厚さ以上であれば、最小厚さの圧電材料層で絶縁破壊
が生しないような電圧の下では、電極層端部での絶縁破
壊も生じないことになる。その際、電極層端部の絶°縁
処理による電界の不均一をできるだけ生しさせないため
に、電極層端部と外部電極との距離は圧電材料層の最小
厚さ近傍に留めることが好ましい。
図はこの発明の実施例を示し、第１図（Ａ）は平面図、
第１図（Ｂ）はその縦断面図である。図において、圧電
セラミックスからなる圧電材料層１と金属膜からなる電
極層２とが交互に積層された積層体の側面には一対の外
部電極３が対向して設けられ、更に積層体の両端面には
電極層２を介して保護層４が設けられている。電極層は
１層ごとに互い違いになるように一端外部電極３の一方
に接続され、他端が外部電極３の他方に対して絶縁材料
５によって絶縁処理された構成になっている。両側の外
部電極３にはそれぞれリード線６Ａ及び６Ｂが接続され
ており、リード線６Ａ、６Ｂ間に電圧が印加されると圧
電材料層１内に生じた電界により、この圧電材料層１に
圧電縦効果による伸び歪が生じ、各層の歪は相加されて
全体として大きな伸び変位が生じる。 実施例では圧電材料層１としてＰｂＺｒＯ３・ＰｂＴｉ
Ｏ３・Ｐｂ（ＮｉＶ３Ｎｔ＋ｚ３）Ｏ＋系圧電セラミッ
クス（直径２０ｍｍ）を用い、電極層２はガラスフリッ
ト入り銀ペーストを熱処理して形成した。保護層４には
圧電材料層１と同じ材質の圧電セラミックスを用いた。 外部電極３に対して絶縁処理される電極層２の端部には
、外部電極３の形成に先立って積層体の側面から溝７を
切り込みにより形成した。溝７の切り込みにはダイヤモ
ンドブレードを持つ自動カッティングマシンを使用した
。この実施例では、圧電材料層１の厚さＤはすべて５０
０μｍとしたため、溝６の深さｄを５００μｍとし、同
時に幅も５００μｍとした。溝７には絶縁材料５として
エポキシ樹脂を充填した。その後、エポキシ系バインダ
人銀ペーストを熱処理して外部電極３を幅５ ｍｍに形
成した。 以上のようにして構成した積層型圧電素子にリード線６
Ａ、６Ｂから４００■の直流電圧を周期的に印加して寿
命信頼側を確認した結果、１０８回経過しても絶縁破壊
を起こすことがなく、機能は全く損なわれなかった。
第１図（Ｂ）はその縦断面図である。図において、圧電
セラミックスからなる圧電材料層１と金属膜からなる電
極層２とが交互に積層された積層体の側面には一対の外
部電極３が対向して設けられ、更に積層体の両端面には
電極層２を介して保護層４が設けられている。電極層は
１層ごとに互い違いになるように一端外部電極３の一方
に接続され、他端が外部電極３の他方に対して絶縁材料
５によって絶縁処理された構成になっている。両側の外
部電極３にはそれぞれリード線６Ａ及び６Ｂが接続され
ており、リード線６Ａ、６Ｂ間に電圧が印加されると圧
電材料層１内に生じた電界により、この圧電材料層１に
圧電縦効果による伸び歪が生じ、各層の歪は相加されて
全体として大きな伸び変位が生じる。 実施例では圧電材料層１としてＰｂＺｒＯ３・ＰｂＴｉ
Ｏ３・Ｐｂ（ＮｉＶ３Ｎｔ＋ｚ３）Ｏ＋系圧電セラミッ
クス（直径２０ｍｍ）を用い、電極層２はガラスフリッ
ト入り銀ペーストを熱処理して形成した。保護層４には
圧電材料層１と同じ材質の圧電セラミックスを用いた。 外部電極３に対して絶縁処理される電極層２の端部には
、外部電極３の形成に先立って積層体の側面から溝７を
切り込みにより形成した。溝７の切り込みにはダイヤモ
ンドブレードを持つ自動カッティングマシンを使用した
。この実施例では、圧電材料層１の厚さＤはすべて５０
０μｍとしたため、溝６の深さｄを５００μｍとし、同
時に幅も５００μｍとした。溝７には絶縁材料５として
エポキシ樹脂を充填した。その後、エポキシ系バインダ
人銀ペーストを熱処理して外部電極３を幅５ ｍｍに形
成した。 以上のようにして構成した積層型圧電素子にリード線６
Ａ、６Ｂから４００■の直流電圧を周期的に印加して寿
命信頼側を確認した結果、１０８回経過しても絶縁破壊
を起こすことがなく、機能は全く損なわれなかった。
この発明によれば、電極層端部と外部電極との間の距離
を積層体を構成する圧電材料層の最小厚さ以上とするこ
とにより、電極層の外部電極に対する絶縁距離が印加電
圧に対して必要十分となって電極層の絶縁処理部分で絶
縁破壊を起こすことがなくなり、積層型圧電素子の寿命
信頼性が向上する。
を積層体を構成する圧電材料層の最小厚さ以上とするこ
とにより、電極層の外部電極に対する絶縁距離が印加電
圧に対して必要十分となって電極層の絶縁処理部分で絶
縁破壊を起こすことがなくなり、積層型圧電素子の寿命
信頼性が向上する。
′図はこの発明の実施例を示し、第１図（Ａ）は平面図
、第１図（Ｂ）はその縦断面図である。 １・・・圧電材料層、２・・・電極層、３・・・外部電
極、５・・・絶縁材料。
、第１図（Ｂ）はその縦断面図である。 １・・・圧電材料層、２・・・電極層、３・・・外部電
極、５・・・絶縁材料。
Claims (1)
- １）圧電材料層と電極層とが交互に積層された積層体の
側面に一対の外部電極が対向して設けられ、前記電極層
は１層ごとに互い違いになるように一端が前記外部電極
の一方に接続され、他端が前記外部電極の他方に対して
絶縁処理された積層型圧電素子において、外部電極に対
して絶縁処理された電極層の端部と前記外部電極との間
の距離を積層体を構成する圧電材料層の最小厚さ以上と
したことを特徴とする積層型圧電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108012A JPH02285685A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 積層型圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108012A JPH02285685A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 積層型圧電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285685A true JPH02285685A (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=14473752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108012A Pending JPH02285685A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 積層型圧電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02285685A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03154388A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-02 | Fujitsu Ltd | 圧電アクチュエータ素子の電極構造 |
| US7274134B2 (en) * | 2004-05-28 | 2007-09-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive structure and method for manufacturing the same |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1108012A patent/JPH02285685A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03154388A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-02 | Fujitsu Ltd | 圧電アクチュエータ素子の電極構造 |
| US7274134B2 (en) * | 2004-05-28 | 2007-09-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive structure and method for manufacturing the same |
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