JPH03129786A - 積層型電歪体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、積層型電歪体に係り、特に積層型電歪体の実
装構造に関する。

（従来の技術） 近年、半導体に対する電界の変化を変位として取り出す
ようにした電歪素子を多数個積層し、大きな変位量を得
るようにした積層型電歪体が提案されている。

例えば、第８図に示すようにグリーンシート法を用いて
形成した積層型電歪体がある。これは、圧電セラミック
部材１２（＋）〜１２ｎ　　を内部電極導体２１　（＋
）〜２１ｎ　　を挾んで積層し、相対向する側面でこの
内部電極導体２１　（１）〜２１ｎ　　を導電性エポキ
シ樹脂接着剤によって固着されたニッケルメツシュ板２
６．２７を用いて１つおきに順次接続し、各圧電セラミ
ック部材１２（１）〜１２ｎを直列接続し、各ニッケル
メツシュ板２６．２７にリード線４１．４２を半田２５
によって接続するように構成したものである。３１は、
内部電極導体２１（０〜２１ｎ　　がニッケルメツシュ
板２６．２７に対して１つおきに接続がなされるように
、接続されない部分を絶縁するために介在せしめられる
絶縁部材である。

この構造では、ニッケルメツシュ板や絶縁部材等の存在
により側面が大きくふくらみ、大型化するという問題が
ある。また、実装に際して絶縁部材の取り付けあるいは
ニッケルメツシュ板２６゜２７の固着、リード線の接続
など、実装に多大な時間を要するという問題がある。ま
た、半田付けによる接合では接合強度が弱く、剥離が生
じたりするという問題があった。

さらには、電歪効果による力が加わると絶縁部材が剥離
すると言う問題もあった。

また、第９図に示すように、電歪性材料からなる複数の
薄い円盤１０１を薄い円形のプラス側層間電極とマイナ
ス側層間電極とを１枚おきに介在させながら円柱状に堆
積してなる電歪素子を中空のケーシング内に収納し、プ
ラス側層間電極とマイナス側層間電極との間に電圧を印
加して電歪素子を軸方向に伸長させ該電歪素子の一端の
変位を出力部材により外部に取り出すようにしたもので
ある。

この構造でも上述したのと同様の問題がある上積屠体に
力が加わると電極自身が変形するという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の積層型電歪体においては、装置が大
型化する上、積層体に力が加わると電極自身が変形する
など、信頼性が悪いという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、積層型電
歪体の小型化をはかると共に信頼性の向上をはかること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、圧電材料の積層体の表面に圧電定数
の小さい材料からなる保護層を固着し、この保護層の表
面に、各圧電材料の電極に接続され電界を印加するため
の一対の膜状電極を配設するようにしている。

すなわち、表面に１対の電極を有し、これら電極間に電
界を印加することにより変位を生じる圧電材料を用いた
板状体を前記電極を介して電気的に接続すると共に多数
個積層した積層体と、この積層体の端面に固着され、該
圧電材料の電極に接続されるように形成された１対の膜
状電極を表面に配設してなる圧電定数の小さい材料から
なる保護層とを積層することにより積層型電歪体を構成
している。

（作用） 圧電材料の積層体に電界を印加すると大きな変位が発生
し、これにより、表面に露呈する電極は電極自身の受け
る応力によって変形し剥離するおそれがあるが、端面に
圧電定数の小さい材料からなる保護層を積層し、この表
面に膜状電極を形成しているため、この膜状電極自体は
大きな応力を受けることはなく、剥離を生じたりするこ
となく高い信頼性を維持することが可能となる。

また、保護層を１層付加するのみであるため、大型化の
おそれもない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

実施例１ この積層型電歪体は、第１図（ａ）および第１図（ｂ）
に示すように、圧電体シート１の表面に内部電極２を形
成し、これを５０枚積層したものを、表面および側面に
表面電極５ａ、５ｂ、側面電極６ａ、６ｂを形成した厚
さ１００〜２００μｍの上面不活性層３と、下面不活性
層４とによって挾み、側面の相対向する２面の圧電体シ
ートの層間に絶縁体７を１層毎に交互に配設し、この上
層に導電体層８を形成し、まわりを樹脂層９で囲むよう
にしたものである。

そして、実際には、第２図に示すように下面に１対の電
極１０を配設すると共に、これら電極１０から貫通口り
を介して端子１１を取り出すようにした絶縁性の支持台
１２にこの積層型電歪体を押圧するようにして電気的接
続を遠戚するものである。なお、さらに両者を樹脂ケー
ス内に収納するようにしても良い。

次に、積層型電歪体の製造方法について説明する。

第３図（ａ）および第３図（ｂ）は、積層体の外部を覆
う樹脂層等を除いた図である。

まず、ＰＺＴなどの圧電体粉末とポリビニルブチラール
等の有機バインダーの粉末にエチルアルコール等の溶剤
を添加混合してドクターブレード法によって厚さ３０〜
５０μ−のグリーンシートｉｇ（焼成後は圧電体シート
１と指称する）を形成し、このグリーンシート１Ｓの表
面にスクリーン印刷法により銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐ
ｄ）とＰＺＴとを主成分とする内部電極２を形成したも
のを５０枚積層する。

続いて圧電体シート１と同様にしてドクターブレード法
によって、ＰＺＴなどの圧電体粉末を主成分とする厚さ
１００〜２００μ明の下面不活性層３としてのグリーン
シートを形成する。

さらに、これらの圧電体シート１および下面不活性層３
の組成に加え、圧電定数を小さくするような添加物を添
加して同様に上面不活性層３としてのグリーンシートを
形成し、この表面および側面に表面電極５ａ、５ｂ、側
面電極６ａ、６ｂを形成する。

このようにして形成されたグリーンシートを第３図に示
すように、下面不活性１１４．５０枚の圧電体シート１
の積層体、下面不活性層３を順次積層し、１２０℃、２
００　ｋ　ｇ　／　ｃｄの条件で加熱圧着し、生の状態
の積層型電歪体を形成する。

そして、これを１２００℃、２時間の条件で焼結し、第
１図に示したように、圧電体層間の側面を１層おきに絶
縁するようにガラスペーストをスクリーン印刷法により
塗布し絶縁層７を形成すると共に、この外側に銀ペース
トを塗布し、表面電極および側面電極と内部電極との電
気的接続を行うための導体層９を形成する。

そして最後に、まわりを樹脂層って被覆し、第１図に示
したような積層型電歪体が完成する。

上記構造によれば、上面および下面に不活性層を配設し
、この不活性層のうち上面不活性層に対して電気的接続
を行うようにしているため、上面不活性層は圧電定数が
小さく応力による変位が小さいため、電極や樹脂層の剥
離を生じたりすることなく、高度の信頼性を維持するこ
とが可能である。

また半田付けの必要もなく、外部に電極を取り出すこと
ができ、外部への電極の取り出し方法に自由度が向上す
る。

実施例２ さらにまた、前記実施例では、積層型電歪体の上面不活
性層３の表面電極に、端子を有する支持台を接続して用
いるように構成されているが、両者を一体化し、上面不
活性層に直接端子を固着するようにしても良い。

すなわち、第２の実施例として、第４図に要部を示すよ
うに、表面電極５ａ、５ｂに端子符合する位置にリード
挿通口ｈ１を配設した表面保護層としての不活性層３０
を上面不活性層と同一組成となるように形成し、リード
挿通口ｈ１に導体ペーストＰを充填しり−ド１７を挿通
した状態で、同様にして圧電シートおよび上面不活性層
、下面不活性層を積層したものと一緒に加圧成型及び焼
成を行い、形成しても良い。

このようにして、前記第１の実施例の効果に加え、より
生産性が良好で、リード線の接続の強固な積層型電歪体
を得ることができる。

実施例３ また、前記第１の実施例では上面不活性層３に対する電
極形成は、表面および側面に行われており、両者は直角
に交わるようになっているが、この変形例を第３の実施
例として示すように、電極取り出し構造を変えた。もの
も考えられる。

この積層型電歪体は、第５図（ａ）乃至第５図（ｂ）に
上面不活性層３を示すように、前記第１の実施例におけ
る上面不活性層３に傾斜溝１３を形成し、この傾斜溝に
表面電極１５ａ、１５ｂを形成すると共に、側面に側面
電極１６ａ、１６ｂを形成するようにしたもので、他部
については、前記実施例と同様に形成する。

かかる構造によればエツジ部Ｅでの電極の切断による断
線不良を防止することができ、さらに信頼性が向上する
。

実施例４ また、このように上面不活性層３への電極形成に際し、
傾斜溝１３を形成し、この傾斜溝内に表面電極１５ａ、
１５ｂを形成した場合、第６図に第４の実施例として示
すように、この積層型電歪体は、金属ケース２０内に、
上面不活性層３のみを第５図に示したものを用いる他は
前記第１の実施例の場合と同様にして形成された表面を
樹脂層９で被覆してなる積層体（第１図（ａ）および第
１図〈ｂ））を収納し、端子１７を挿通する挿通口Ｈを
有する蓋体２１でシールすると共に、挿通口Ｈと端子１
７との間も絶縁性樹脂からなるシール針材１８で覆うよ
うに構成されている。

この構造によっても、前記実施例と同様に、応力による
変位によって電極の剥離が生じたりすることもなく、ま
た金属ケース内に気密状態で収金されているため、信頼
性も良好である。

さらに、この第４の実施例では金属ケース２Ｃ内に収容
するようにしたが、樹脂ケースを用いマも良い。この場
合は、積層体のまわりを絶縁性樹脂って被覆しておく必
要はない。

実施例５ 上記実施例により説明した積層型電歪体を燃料噴射弁に
適用した例を以下に示す。第７図は燃料噴射弁の断面図
である。４１は上記実施例で示した積層型電歪体であり
、４２は一端が積層型電歪体４１の不活性層（第９図で
は図示せず）の表面に設けられた膜状電極４０と電気的
に接触し、他端はリード線を介して積層型圧歪体４１に
電圧を印加する駆動回路（図示せず）に電気的に接続さ
れる端子であり、端子４２は端子ケース４６のリード金
具４５に接続され、リード金具４５と前記リード線とが
接続される。４３は絶縁性シールである。４４は支持台
であり、支持体４４が上部かしめ部４７によってかしめ
られることによりリード金具４５が端子４２に圧接され
ると共に端子４２が膜状電極４０に圧接されることにな
る。４８は金属性の底板である。４９は弁ケースであり
底板４８との間に０リング５１を介している。底板４８
の下面には弁金属５４が接触し、リング５５との間にば
ね５０を介している。弁金属５４は弁本体５つと一体と
戊っており、弁本体５９にはストッパ５２が形成されて
いる。積層型電歪体４１に電圧が印加されないときは、
ばね５０により弁金属５４を押し上げストッパ５２はリ
ング５５に当接する。６２は噴口であり、弁本体５つが
上下に移動することにより燃料入口５６から入って燃料
溜め６１に溜められた燃料の噴射量を制御することにな
る。なお、５３は燃料出口、５７はＯリングである。ま
た、５８はかしめ部であり、ここから噴口先端部までは
樹脂カバー６０に覆われている。弁ケース４つの一部に
かしめ部４７を形成し、支持体４４によりリード金具４
５、端子４２゜膜状電極４０を圧接しているので電極の
剥離等が無く電気的な接続が確実に行えるので信頼性が
向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の積層型電歪体によれば、
圧電性シートの積層体の表面に変位の小さい不活性層を
積層しを挾み、この不活性層に一対の膜状電極を配設し
、積層体への給電を行うようにしているため、電極自身
が応力で変形したりすることもなく、信頼性の高いもの
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明の第１の実施
例の積層型電歪体の側断面図および上面図、第２図は第
１図に示した積層型電歪体に取り付けられる電気接続部
を示す図、第３図（ａ）および第３図（ｂ）は、同積層
型電歪体の内部を示す側断面図および上面図、第４図は
第２図に示した積層型電歪体に取り付けられる電気接続
部の変形例を示す図、第５図（ａ）および第５図（ｂ）
は、不活性層の変形例を示す断面図および斜視図、第６
図はケースへの収納実装例を示す図、第７図は積層型電
歪体を適用した燃料噴射弁の断面図、第８図および第９
図は従来例の積層型電歪体を示す図である。 １・・・圧電体シート、２・・・内部電極、３・・・上
面不活性層、４・・・下面不活性層、５ａ、５ｂ・・・
表面電極、６ａ、６ｂ・・・側面電極、７・・・絶縁体
、８・・・導電体層、９・・・樹脂層、ｈｌ・・・リー
ド挿通口、Ｐ・・・導体ペースト、１０・・・電極、１
１・・・端子、１２・・・支持台、１３・・・傾斜溝、
１５ａ・、１５ｂ・・・表面電極、１６ａ、１６ｂ・・
・側面電極、１７・・・リード、２０・・・金属ケース
、２１・・・蓋体、３０・・・表面保護層、４０・・・
膜状電極、４１・・・積層型電歪体、４２・・・端子、
４３・・・絶縁シール、４４・・・支持台、４５・・・
リード金具、４６・・・端子ケース、４７・・・上部か
しめ部、４８・・・底板、４９・・・弁ケース、５０・
・・ばね、５１・・・Ｏリング、５２・・・ストッパ、
５３・・・燃料出口、５４・・・弁台座、５５・・・リ
ング、５６・・・燃料入口、５７・・・０リング、５８
・・・かしめ部、５つ・・弁本体、６０・・・樹脂カバ
ー　６１・・・燃料溜め、６２・・・噴口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　表面に１対の電極を有し、これら電極間に電界を印加
   することにより変位を生じる圧電シートを前記電極を介
   して電気的に接続すると共に多数個積層した積層体と、 前記積層体の端面に固着され、前記電極に接続されるよ
   うに形成された１対の膜状電極を表面に配設してなる圧
   電定数の小さい材料からなる不活性層とを具備してなる
   ことを特徴とする積層型電歪体。