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Info
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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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- piezoelectric actuator
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Landscapes
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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.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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2052842A JPH03256377A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2052842A JPH03256377A (ja) | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03256377A true JPH03256377A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12926099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2052842A Pending JPH03256377A (ja) | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03256377A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7358646B2 (en) * | 2001-12-10 | 2008-04-15 | Denso Corporation | Piezoelectric actuator |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2052842A patent/JPH03256377A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7358646B2 (en) * | 2001-12-10 | 2008-04-15 | Denso Corporation | Piezoelectric actuator |
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