JPH03256377A - 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 - Google Patents

積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法

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JPH03256377A
JPH03256377A JP2052842A JP5284290A JPH03256377A JP H03256377 A JPH03256377 A JP H03256377A JP 2052842 A JP2052842 A JP 2052842A JP 5284290 A JP5284290 A JP 5284290A JP H03256377 A JPH03256377 A JP H03256377A
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JP
Japan
Prior art keywords
resin
piezoelectric actuator
actuator element
laminated piezoelectric
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP2052842A
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English (en)
Inventor
Masaki Ishimori
正樹 石森
Kenji Saito
健治 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Onoda Cement Co Ltd
Original Assignee
Onoda Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Onoda Cement Co Ltd filed Critical Onoda Cement Co Ltd
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はサブミクロンオーダーの超精密位置決め、高速
位置決めに使用される積層型圧電アクチュエータ素子及
びその製造方法に関する。
[従来の技術] 圧電アクチュエータ素子は第6図(A)及び(B)に示
されるような構造になっている。すなわち、変位を取り
出す方向(以下、変位方向と記載する)以外の西側面を
外装樹脂で被覆し、変位方向の両端面はサブミクロンの
変位を取り出すためのにセラミックスが露出したセラミ
ックス露出部を有する構造となっている。一般に、その
セラミックスは素子内で変位する圧電セラミックスと同
一組成である。
積層型圧電アクチュエータ素子とほぼ同じ内部構造をも
つ積層セラミックス電子部品であるセラミックス積層コ
ンデンサーが粉体塗装法により素子全体をエポキシ樹脂
などの防湿性の樹脂でIIIII厚程度の肉厚に被覆す
ることにより十分な耐湿性をもっているのに対して、積
層型圧電アクチュエータ素子は変位方向以外の四側面の
みを樹脂で外装し、その両端にセラミックスを露出した
構造のため著しく耐湿性が悪いという欠点がある。
これはセラミックス露出部のセラミックスが充分に緻密
でないため、それを通して水分が進入することに原因が
ある。また、全体を樹脂で被覆していないために、上下
面のセラミックスと外装樹脂との密着が悪く、その隙間
から水分が進入するためである。しかしながら、変位方
向の露出したセラミックスはサブミクロンの変位を取り
出すため、また、積層型圧電アクチュエータ素子は変位
方向の寸法精度が必要なため柔らかい樹脂を外装被覆す
ることができない。
[発明が解決しようとする課題] 従って、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子のサブ
ミクロンの変位を取り出す際に、障害になることなく、
また、変位方向の寸法精度を損なうことなく、素子の耐
湿性を改善することを目的とする。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子にお
いて、該素子の樹脂で外装されていない変位方向の露出
したセラミックスが薄膜形成法により形成された有機樹
脂または無機物質の被膜を有することを特徴とする積層
型圧電アクチュエータ素子に係る。
更に、本発明は積層型圧電アクチュエータ素子の製造方
法において、該素子の樹脂で外装されていない変位方向
の露出したセラミックスに薄膜形成法により有機物質ま
たは無機物質の被膜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素子の製造方法に係る。
[作  用] 本発明は積層型アクチュエータ素子をエポキシ樹脂など
の外装材で両端のセラミックスを除いて被覆する前に、
有機物質例えばテフロン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ
樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等または無機物質例
えば酸化アルミニウム、酸化珪素等を積層型圧電アクチ
ュエータ素子の変位方向の両端面に薄膜形成法例えばス
パッタリングにより被膜を形成させることによって、積
層型圧電アクチュエータ素子のサブミクロンの変位を取
り出す際に障害になることなく、また、変位方向の寸法
精度を損なうことなく、素子の耐湿性を改善するもので
ある。
特に、本発明は小型の積層型圧電アクチュエータ素子を
作成することができる積層型圧電アクチュエータが内部
電極とセラミックス誘電体グリーンシートを一体焼結し
てなる積層型圧電アクチュエータ素子に有効である。
[実 施 例] 以下、図を使用して本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 まず、一体焼戒可能な積層型圧電アクチュエータ用材料
として好適であるP b(Z r、T i)Oaに第3
威分として複合ペロブスカイト化合物を加え、ストロン
チウムで変性したセラミックス粉体をサンドミルで粉砕
し1ミクロン以下の粒径にする。
得られた粉末にバインダー、分散剤、活性剤、消泡剤を
加え、真空脱泡したのちドクターブレード法を用いてグ
リーンシートを作製する。得られたグリーンシートの厚
みは55ミクロンであった。
次に、このシート上にスクリーン印刷法を用いて内部電
極層(白金)を印刷した。その後、7×14mmの大き
さに切断後、内部電極の印刷していないグリーンシート
を30枚、内部電極の印刷しであるグリーンシートを7
0枚、更に、内部電極の印刷していないグリーンシート
を30枚積層し、加熱圧着し、脱脂し、1200℃で焼
成して第1図に示すような積層焼結体を得た。このとき
積層体の内部電極間隔は35ミクロンであり、内部電極
の厚みは5ミクロンであった。
この焼結体の上下面すなわち積層型圧電アクチュエータ
素子の変位方向に当たる面を研磨したのち、薄膜形成法
により有機樹脂の被膜を形成する。
本実施例では、プレーナーマグネトロンタイプのRFの
スパッタリング装置を使用し、テフロン樹脂をターゲッ
トとし、Ar雰囲気中(0,5Pa)、100Wでスパ
ッタリングを行った。このとき、テフロン樹脂の成膜速
度は1ミクロン/時間で、10時間スパッタリングを行
い、10ミクロンの膜厚を得た(第2図)。
次に、この焼結体の西側面を軽く研磨し、内部電極層を
露出させた後、内部電極層を除去し、得られた溝部に絶
縁樹脂を含浸し、硬化させて絶縁体層を形威し、軽く研
磨して切断後(第3図)、外部電極を形成しく第4図)
、シリコン樹脂で外装して縦311I11×横3輪醜×
高さ51の積層型圧電アクチュエータ素子を得た(第5
図)。
このようにして作製された圧電アクチュエータ素子の絶
縁抵抗を調べたところ70Vで100MΩ以上であり、
充分に絶縁されていること、また、変位を測定したとこ
ろ70Vで4ミクロン変位し、充分変位することが分か
った。
更に、耐湿試験として、この素子を40℃、相対湿度9
0%の雰囲気に24時間放置後、絶縁抵抗を調べたとこ
ろ、70Vで100MΩ以上あり、充分耐湿性があるこ
とが判明した。これに対してフェノール樹脂を含浸して
いない素子は絶縁抵抗が数Ωまで低下しており、圧電ア
クチュエータ素子としての機能を果たさない。
実施例2 実施例1と同様の操作により得られた第1図に示すよう
な焼結体の上下面すなわち積層型圧電アクチュエータ素
子の変位方向に当たる面を実施例1と同様に研磨したの
ち、薄膜形成法により無機樹脂の被膜を形成する。本実
施例では、プレーナーマグネトロンタイプRFスパッタ
リング装置を使用し、アルミナをターゲットとし、A 
r / 02(0□分圧1.1%)雰囲気中(0,3P
a)、400Wでスパッタリングを行った。このとき、
アルミナの成膜速度は1ミクロン/時間で、10時間ス
パッタリングを行い、10ミクロンの膜厚を得た(第2
図)、また、別の積層焼結体に同じ条件でシリカをター
ゲットとしたスパッタリングを行い、成膜速度1ミクロ
ン/15分で150分スパッタリングを行い10ミクロ
ンの膜厚を得た。
以下、実施例1と同様の操作により第5億に示すような
アルミナ被膜またはシリカ被膜を有する縦3論−×横3
ms+X高さ5■の積層型圧電アクチュエータ素子を得
た。
このようにして作製された積層型圧電アクチュエータ素
子の絶縁抵抗を調べたところそれぞれ70Vで100M
Ω以上あり、充分に絶縁されていること、また、変位を
測定したところ70Vで4ミクロン変位し、充分変位す
ることが分かった。
更に、耐湿試験として、これらの素子を40℃、相対湿
度90%の雰囲気に24時間放置後、絶縁抵抗を調べた
ところ、70Vで100MΩ以上あり、充分耐湿性があ
ることが判明した。
これに対して、上下面にセラミックスの露出している素
子は、絶縁抵抗が数Ωまで低下しており、圧電アクチュ
エータ素子としての機能を果たさない。
なお、上述の実施例においては、 P b(Z r、T i)Osに第3戒分として複合へ
ロブスカイト化合物を加え、ストロンチウムで変性した
セラミックス粉体を使用した積層型圧電アクチュエータ
素子について説明したが、材質はこれに限定されるもの
ではないことを理解されたい。
また、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子の樹脂被
膜は上述の実施例では10ミクロンとしたが、通常5〜
30ミクロン程度の厚さとすることができる。
[発明の効果] 変位に関係のない露出したセラミックス上下面にのみ薄
膜形成法により有機物質または無機物質の被膜を形成す
ることによって、寸法精度を損なうことのない素子を作
製することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は積層焼結体の模式図であり、第2図はフェノー
ル樹脂を含浸した後の積層焼結体の模式図であり、第3
図はフェノール樹脂を含浸した後の積層焼結体の切断部
分を破線で示した図であり、第4図は外部電極を形成し
、リード線を半田付けした素子の模式図であり、第5図
は外装被覆をした後の素子の模式図であり、第6図(A
)及び(B)は従来品の圧電アクチュエータ素子の模式
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.積層型圧電アクチュエータ素子において、該素子の
    樹脂で外装されていない変位方向の露出したセラミック
    スが薄膜形成法により形成された有機物質または無機物
    質の被膜を有することを特徴とする積層型圧電アクチュ
    エータ素子。
  2. 2.積層型圧電アクチュエータ素子の製造方法において
    、該素子の樹脂で外装されていない変位方向の露出した
    セラミックスに、薄膜形成法により有機物質または無機
    物質の被膜を形成することを特徴とする積層型圧電アク
    チュエータ素子の製造方法。
JP2052842A 1990-03-06 1990-03-06 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 Pending JPH03256377A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7358646B2 (en) * 2001-12-10 2008-04-15 Denso Corporation Piezoelectric actuator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7358646B2 (en) * 2001-12-10 2008-04-15 Denso Corporation Piezoelectric actuator

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