JPH03283581A - 積層圧電アクチュエータ素子 - Google Patents
積層圧電アクチュエータ素子Info
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- JPH03283581A JPH03283581A JP2084015A JP8401590A JPH03283581A JP H03283581 A JPH03283581 A JP H03283581A JP 2084015 A JP2084015 A JP 2084015A JP 8401590 A JP8401590 A JP 8401590A JP H03283581 A JPH03283581 A JP H03283581A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は積層圧電アクチュエータ素子に関する。
[従来の技術]
従来の積層圧電アクチュエータ素子は、圧電セラミック
材料シートと内部電極材料シートが交互に積層されて焼
結一体化された積層体において、内部電極が露出してい
る4側面のうち、相対する一対の2側面については絶縁
物が形成されているが、残りの一対の2側面については
、プラス、マイナス両極の内部電極がすべて表面(側面
)に露出する構造となっており、内部電極材料としては
銀−パラジウム合金が使用されていた。
材料シートと内部電極材料シートが交互に積層されて焼
結一体化された積層体において、内部電極が露出してい
る4側面のうち、相対する一対の2側面については絶縁
物が形成されているが、残りの一対の2側面については
、プラス、マイナス両極の内部電極がすべて表面(側面
)に露出する構造となっており、内部電極材料としては
銀−パラジウム合金が使用されていた。
[発明が解決しようとする課題]
上述した積層型圧電アクチュエータは、銀−パラジウム
合金電極が、内部電極端部がセラミック素子外部に露出
する全面電極構造をとっているため、直流電圧印加下で
の耐湿特性に関し、信頼性に欠ける面があるのを否めな
い状況にあった。
合金電極が、内部電極端部がセラミック素子外部に露出
する全面電極構造をとっているため、直流電圧印加下で
の耐湿特性に関し、信頼性に欠ける面があるのを否めな
い状況にあった。
本発明の目的は、従来の銀−パラジウム合金電極を内部
電極とする全面電極型積層圧電アクチュエータ素子のか
かる問題点を除去し、充分な信頼性を確保できる積層圧
電アクチュエータ素子を提供することにある。
電極とする全面電極型積層圧電アクチュエータ素子のか
かる問題点を除去し、充分な信頼性を確保できる積層圧
電アクチュエータ素子を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明の積層圧電アクチュエータは、圧電セラミック材
料シートと内部電極材料シートが交互に積層されて焼結
一体化された積1体の内部電極が露出した4側面のうち
、相対する一対の2側面について1層おき交互に絶縁物
が形成され、その上に外部電極が形成されている積層圧
電アクチュエータ素子において、前記内部電極材料とし
てマイナス極側材料に銀−パラジウム合金が、プラス極
側材料に低マイグレーション性材料が使用され、これら
二種の電極材料が交互に積層されている。
料シートと内部電極材料シートが交互に積層されて焼結
一体化された積1体の内部電極が露出した4側面のうち
、相対する一対の2側面について1層おき交互に絶縁物
が形成され、その上に外部電極が形成されている積層圧
電アクチュエータ素子において、前記内部電極材料とし
てマイナス極側材料に銀−パラジウム合金が、プラス極
側材料に低マイグレーション性材料が使用され、これら
二種の電極材料が交互に積層されている。
[作用]
全面電極構造の積層圧電アクチュエータに銀−パラジウ
ム合金の内部電極を適用した場合、絶縁物が形成されて
ない残りの一対の2側面において、プラス極およびマイ
ナス極の内部電極がすべて表面に露出する形となるため
、ここに高電界と水分が存在すると、銀のマイグレーシ
ョンが容易に誘発され、放電不良が発生することになる
。この場合、銀のマイグレーションはAg”イオンがプ
ラス極からマイナス極へ移動することがきっかけとなっ
て発生する。
ム合金の内部電極を適用した場合、絶縁物が形成されて
ない残りの一対の2側面において、プラス極およびマイ
ナス極の内部電極がすべて表面に露出する形となるため
、ここに高電界と水分が存在すると、銀のマイグレーシ
ョンが容易に誘発され、放電不良が発生することになる
。この場合、銀のマイグレーションはAg”イオンがプ
ラス極からマイナス極へ移動することがきっかけとなっ
て発生する。
したがって、銀のマイグレーションを防ぐには、極性を
指定して、マイナス極側に銀−パラジウム合金を適用し
、プラス極側に低マイグレーション性の材料(ここでは
、白金またはパラジウム)を適用することにより、マイ
グレーション現象の発生を抑制し、直流電圧印加下の耐
湿特性を改善することが可能となる。
指定して、マイナス極側に銀−パラジウム合金を適用し
、プラス極側に低マイグレーション性の材料(ここでは
、白金またはパラジウム)を適用することにより、マイ
グレーション現象の発生を抑制し、直流電圧印加下の耐
湿特性を改善することが可能となる。
[実施例コ
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図、第2図は本発明の積層圧電アクチュエータ素子
のそれぞれ積層構造図および素子構造の断面図である。
のそれぞれ積層構造図および素子構造の断面図である。
本実施例の積層圧電アクチュエータ素子は、内部電極の
マイナス極側にAg/Pd電極印刷シート2a、プラス
極側にpt電極印刷シート3aが用いられ、これらが交
互に積層されている。
マイナス極側にAg/Pd電極印刷シート2a、プラス
極側にpt電極印刷シート3aが用いられ、これらが交
互に積層されている。
次に、本実施例の積層圧電アクチュエータの製造方法を
説明する。
説明する。
ペロブスカイト結晶構造を有する多成分系固溶体セラミ
ックの粉末(例えば、PZT系)に有機バインダ材およ
び有機溶剤を含むビヒクルな混合、充分攪拌して泥漿と
し、これをスリップキャスティング成膜法により、グリ
ーンシートla(膜厚的120μm)を作製する。一方
、銀(Ag)粉末とパラジウム(Pd)粉末を70/3
0重量比で充分に混合した粉末および白金(Pt)粉末
を各々、別々に有機バインダおよび有機溶剤を含むビヒ
クルと混合、充分に混練を行って、内部電極印刷用のA
g/Pdペーストおよびptペーストを作製する0次に
、グリーンシートla上に上記Ag/Pdペーストおよ
びptペースト膜厚1oμmで印刷した後、第1TI!
Jに示すように、pt電極印刷シート3aとAg/Pd
電極印刷シート2aを交互に各30枚、合計60枚を積
層し、その上部、下部に更に電極が印刷されていないグ
リーンシートlaを各3〜4枚積層し、温度120℃、
圧力210 kg/cm”、30分の条件で加圧プレス
して積層体を形成する0次に、この積層体を、脱バイン
ダを行った後、1100℃で2時間保持して焼結体とす
る。
ックの粉末(例えば、PZT系)に有機バインダ材およ
び有機溶剤を含むビヒクルな混合、充分攪拌して泥漿と
し、これをスリップキャスティング成膜法により、グリ
ーンシートla(膜厚的120μm)を作製する。一方
、銀(Ag)粉末とパラジウム(Pd)粉末を70/3
0重量比で充分に混合した粉末および白金(Pt)粉末
を各々、別々に有機バインダおよび有機溶剤を含むビヒ
クルと混合、充分に混練を行って、内部電極印刷用のA
g/Pdペーストおよびptペーストを作製する0次に
、グリーンシートla上に上記Ag/Pdペーストおよ
びptペースト膜厚1oμmで印刷した後、第1TI!
Jに示すように、pt電極印刷シート3aとAg/Pd
電極印刷シート2aを交互に各30枚、合計60枚を積
層し、その上部、下部に更に電極が印刷されていないグ
リーンシートlaを各3〜4枚積層し、温度120℃、
圧力210 kg/cm”、30分の条件で加圧プレス
して積層体を形成する0次に、この積層体を、脱バイン
ダを行った後、1100℃で2時間保持して焼結体とす
る。
この焼結体を適当な寸法に切断し、第2図に示すような
全面電極構造の電歪効果素子を作製する。内部電極(2
および3)の露出した4つの側面のうち、一対の相対す
る2側面に内部電極(2および3)の−層毎、交互に絶
縁物4を形成し、更にそれらの両側面の上から外部電極
5を形成する。そして両側面の外部電極5にリード線6
を半田で接続し、上下面を除く4つの側面を外装樹脂7
で外装して電歪効果素子とした。
全面電極構造の電歪効果素子を作製する。内部電極(2
および3)の露出した4つの側面のうち、一対の相対す
る2側面に内部電極(2および3)の−層毎、交互に絶
縁物4を形成し、更にそれらの両側面の上から外部電極
5を形成する。そして両側面の外部電極5にリード線6
を半田で接続し、上下面を除く4つの側面を外装樹脂7
で外装して電歪効果素子とした。
素子寸法を2mmX 3mmX 10mm (シート積
層方向が10mm)に選び、素子50個について、直流
150■を印加し、40’C95%RH(相対湿度)の
条件で1000時間まで耐湿試験を行い、絶縁抵抗(I
R)の変化を調べた結果を第3図に示す(試料番号1
)。更に、比較のため、内部電極をすべて銀−パラジウ
ム合金とする同一構造の素子を作製し、やはり50個に
ついて同一の評価試験を行った。その結果も第3図中に
併せて記す。
層方向が10mm)に選び、素子50個について、直流
150■を印加し、40’C95%RH(相対湿度)の
条件で1000時間まで耐湿試験を行い、絶縁抵抗(I
R)の変化を調べた結果を第3図に示す(試料番号1
)。更に、比較のため、内部電極をすべて銀−パラジウ
ム合金とする同一構造の素子を作製し、やはり50個に
ついて同一の評価試験を行った。その結果も第3図中に
併せて記す。
なお、これらの素子のI Kl(zで測定した静電容量
(CIK) :および損失(tanδ)の平均値は各
々180nF、 2.7%であった。
(CIK) :および損失(tanδ)の平均値は各
々180nF、 2.7%であった。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
第1の実施例に記したのと同じ製造方法により、内部電
極のプラス極側材料をパラジウム(Pd)とし、マイナ
ス極側材料を銀−パラジウム(Ag/Pd)合金とする
2mmX 3mmx 10mmの積層圧電アクチュエー
タ素子を作製した。素子50個について第1の実施例と
同一条件の耐湿試験を行い、絶縁抵抗(IR)の変化を
調べた結果を第3図に示す(試料番号2)。
極のプラス極側材料をパラジウム(Pd)とし、マイナ
ス極側材料を銀−パラジウム(Ag/Pd)合金とする
2mmX 3mmx 10mmの積層圧電アクチュエー
タ素子を作製した。素子50個について第1の実施例と
同一条件の耐湿試験を行い、絶縁抵抗(IR)の変化を
調べた結果を第3図に示す(試料番号2)。
第3図かられかるように、従来の内部電極材料をすべて
Ag/Pd合金で構成した素子(試料番号3)のIR劣
化が大きい(銀のマイグレーションによる)のに対し、
本実施例によるプラス極側内部電極材料を低マイグレー
ション性材料で構成した素子(試料番号1.2)はいず
れの場合もIR劣化が殆どなく、直流電圧印加下での耐
湿特性の改善効果が極めて大きいと言える。
Ag/Pd合金で構成した素子(試料番号3)のIR劣
化が大きい(銀のマイグレーションによる)のに対し、
本実施例によるプラス極側内部電極材料を低マイグレー
ション性材料で構成した素子(試料番号1.2)はいず
れの場合もIR劣化が殆どなく、直流電圧印加下での耐
湿特性の改善効果が極めて大きいと言える。
[発明の効果]
以上説明したように本発明は、全面電極型の積層圧電ア
クチュエータ素子において、内部電極材料として、銀−
パラジウム合金と低マイグレーション性材料(白金また
はパラジウム)とを交互に積層した構造とし、銀−パラ
ジウム合金電極をマイナス極側、低マイグレーション性
材料電極をプラス極側として使用することにより、直流
電圧印加時の耐湿特性を著しく改善できる効果がある。
クチュエータ素子において、内部電極材料として、銀−
パラジウム合金と低マイグレーション性材料(白金また
はパラジウム)とを交互に積層した構造とし、銀−パラ
ジウム合金電極をマイナス極側、低マイグレーション性
材料電極をプラス極側として使用することにより、直流
電圧印加時の耐湿特性を著しく改善できる効果がある。
第1図、第2図は本発明の一実施例の積層圧電アクチュ
エータ素子のそれぞれ積層構造図および素子構造の断面
図、第3図は本発明による積層圧電アクチュエータ素子
および従来の銀−パラジウム合金のみで内部電極層を構
成した同一構造の積層圧電アクチュエータ素子の直流電
圧印加耐湿負荷試験での絶縁抵抗(I R)特性を示す
図であa・・・グリーンシート、 a・・・内部電極印刷層(Ag/Pdペースト)、a・
・・内部電極印刷層(ptまたはPdペースト)、・・
・圧電セラミック層、 ・・・内部電極層(Ag/Pd合金)、・・・内部電極
層+ptまたはPd)、・・・絶縁物、 ・・・外部電極、 ・・・リード線、 ・・・外装樹脂。
エータ素子のそれぞれ積層構造図および素子構造の断面
図、第3図は本発明による積層圧電アクチュエータ素子
および従来の銀−パラジウム合金のみで内部電極層を構
成した同一構造の積層圧電アクチュエータ素子の直流電
圧印加耐湿負荷試験での絶縁抵抗(I R)特性を示す
図であa・・・グリーンシート、 a・・・内部電極印刷層(Ag/Pdペースト)、a・
・・内部電極印刷層(ptまたはPdペースト)、・・
・圧電セラミック層、 ・・・内部電極層(Ag/Pd合金)、・・・内部電極
層+ptまたはPd)、・・・絶縁物、 ・・・外部電極、 ・・・リード線、 ・・・外装樹脂。
Claims (1)
- 1.圧電セラミック材料シートと内部電極材料シートが
交互に積層されて焼結一体化された積層体の内部電極が
露出した4側面のうち、相対する一対の2側面について
、1層おき交互に絶縁物が形成され、その上に外部電極
が形成されている積層圧電アクチュエータ素子において
、 前記内部電極材料としてマイナス極側材料に銀−パラジ
ウム合金を、プラス極側材料に低マイグレーション性材
料が使用され、これら二種の電極材料が交互に積層され
ていることを特徴とする積層圧電アクチュエータ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2084015A JPH03283581A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 積層圧電アクチュエータ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2084015A JPH03283581A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 積層圧電アクチュエータ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03283581A true JPH03283581A (ja) | 1991-12-13 |
Family
ID=13818749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2084015A Pending JPH03283581A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 積層圧電アクチュエータ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03283581A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001250994A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Tdk Corp | 積層型圧電素子 |
JP2004296772A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Denshi Seiki:Kk | 積層型圧電素子の電気的駆動方法 |
JP2007123808A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-05-17 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
JP2010161273A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子及びそれを備える流体機器 |
JP4987847B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | セラミック部材の製造方法 |
JP4987848B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | セラミック部材の製造方法 |
JP2012146999A (ja) * | 2005-09-29 | 2012-08-02 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
JP2017118011A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電素子、その製造方法および圧電アクチュエータ |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2084015A patent/JPH03283581A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001250994A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Tdk Corp | 積層型圧電素子 |
JP2004296772A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Denshi Seiki:Kk | 積層型圧電素子の電気的駆動方法 |
JP2007123808A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-05-17 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
JP2012146999A (ja) * | 2005-09-29 | 2012-08-02 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 |
JP4987847B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | セラミック部材の製造方法 |
JP4987848B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | セラミック部材の製造方法 |
JP2010161273A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子及びそれを備える流体機器 |
JP2017118011A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電素子、その製造方法および圧電アクチュエータ |
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