JPH03283581A - 積層圧電アクチュエータ素子 - 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】 ［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。

［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。

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。

［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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。