JPH0364978A - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
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- JPH0364978A JPH0364978A JP1201641A JP20164189A JPH0364978A JP H0364978 A JPH0364978 A JP H0364978A JP 1201641 A JP1201641 A JP 1201641A JP 20164189 A JP20164189 A JP 20164189A JP H0364978 A JPH0364978 A JP H0364978A
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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〕
本発明は積層構造を有する電歪効果素子に関し、特にそ
の不活性層部分の構造に関する。
の不活性層部分の構造に関する。
電歪効果用いた変位発生素子としては、横効果を利用し
たバイモルフ圧電素子、縦効果を利用した積層型素子が
ある。このうち積層型素子は小型で駆動力が大きいこと
、エネルギー変換効率が高いこと等のメリットから多く
の応用研究がなされている。
たバイモルフ圧電素子、縦効果を利用した積層型素子が
ある。このうち積層型素子は小型で駆動力が大きいこと
、エネルギー変換効率が高いこと等のメリットから多く
の応用研究がなされている。
従来、この種の積層型素子は３図に示す構造となってい
た。すなわち電歪シート１と内部電［２を交互に積層し
、内部電極２は対向する１対の側面で交互に絶縁物３で
覆い、その上から外部電極４を形成し、半田５により１
対のリード線６を取り付けたものである。このリード線
の両端に電圧を印加すると、各内部電極２は交互に極性
を有する為、それぞれの電歪シート１が変位し電歪効果
素子２０は垂直方向に変位する。それ故、内部電極２で
挟まれた部分を活性Ｎ１０と呼ぶこととする。実際の電
歪効果素子は加工上の問題及び素子と他部品の接合の問
題から内部電極がなく電歪シートのみを重ねた部分を活
性層の両端に設けている。この部分は素子に電圧を印加
しても変位が発生しない為不活性層１１と呼ぶことにす
る。
た。すなわち電歪シート１と内部電［２を交互に積層し
、内部電極２は対向する１対の側面で交互に絶縁物３で
覆い、その上から外部電極４を形成し、半田５により１
対のリード線６を取り付けたものである。このリード線
の両端に電圧を印加すると、各内部電極２は交互に極性
を有する為、それぞれの電歪シート１が変位し電歪効果
素子２０は垂直方向に変位する。それ故、内部電極２で
挟まれた部分を活性Ｎ１０と呼ぶこととする。実際の電
歪効果素子は加工上の問題及び素子と他部品の接合の問
題から内部電極がなく電歪シートのみを重ねた部分を活
性層の両端に設けている。この部分は素子に電圧を印加
しても変位が発生しない為不活性層１１と呼ぶことにす
る。
この電歪効果素子を駆動すると第４図の様に変形する。
これは活性層が電歪材料のポアソン比に従い横方向に収
縮するためである。このため活性層と不活性層の界面に
応力が働き素子割れが起きる危険があった。
縮するためである。このため活性層と不活性層の界面に
応力が働き素子割れが起きる危険があった。
この問題を解決する為第５図に示す素子が発明され（特
公昭６３−０１０５９６号公報）ている。この素子の特
徴は活性層と活性層の間に活性層より広い間隔に内部電
極を形成した層１２（以後率活性層と呼ぶ）を設けたこ
とで、これにより素子の変形をゆるやかに推移させるこ
とができ応力集中を緩和し、素子割れを防ぐ効果がある
。
公昭６３−０１０５９６号公報）ている。この素子の特
徴は活性層と活性層の間に活性層より広い間隔に内部電
極を形成した層１２（以後率活性層と呼ぶ）を設けたこ
とで、これにより素子の変形をゆるやかに推移させるこ
とができ応力集中を緩和し、素子割れを防ぐ効果がある
。
上述した従来の電歪効果素子（第５図〉も、第４図に示
した変位発生面の凸状変形は根本的には解消できない。
した変位発生面の凸状変形は根本的には解消できない。
このため素子を外装用金具や素子取付は部材に接着剤等
で固定し駆動すると、変形が拘束される為に不活性層、
準活性層内部に応力が発生し、くり返し駆動による素子
割れの発生という信頼性上の致命的欠陥がある。
で固定し駆動すると、変形が拘束される為に不活性層、
準活性層内部に応力が発生し、くり返し駆動による素子
割れの発生という信頼性上の致命的欠陥がある。
本発明の目的は、素子駆動時の変形による応力を分散、
緩和でき、その結果素子割れを防止できる信頼性の高い
電歪効果素子を提供することにある。
緩和でき、その結果素子割れを防止できる信頼性の高い
電歪効果素子を提供することにある。
本発明の電歪効果素子は、シート状の圧電セラミック部
材と内部電極導体とが交互に重ね合わされた活性層とそ
の活性層の両端に設けられた圧電セラミック部材シート
のみ重ね合わされた不活性層よりなる積層焼結体と、前
記積層焼結体の対向する側面にそれぞれ露出する内部電
極導体の一方の端面を各側面において一層おきに絶縁す
る絶縁層と、内部電極の露出する他方の端面を電気的に
接続して２つのくし歯型電極を構成せしめる１対の外部
電極とを含む電歪効果素子において、前記内部電極がな
く、変位発生のない不活性層部側面に溝あるいは孔が形
成されていることを特徴として構成される。
材と内部電極導体とが交互に重ね合わされた活性層とそ
の活性層の両端に設けられた圧電セラミック部材シート
のみ重ね合わされた不活性層よりなる積層焼結体と、前
記積層焼結体の対向する側面にそれぞれ露出する内部電
極導体の一方の端面を各側面において一層おきに絶縁す
る絶縁層と、内部電極の露出する他方の端面を電気的に
接続して２つのくし歯型電極を構成せしめる１対の外部
電極とを含む電歪効果素子において、前記内部電極がな
く、変位発生のない不活性層部側面に溝あるいは孔が形
成されていることを特徴として構成される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の一実施例の斜視図である。
は本発明の一実施例の斜視図である。
図中１は例えばチタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ （Ｔｉ。
Ｚｒ）０３を主成分とする圧電体材料の粉末に、微量の
有機バインダを添加し、これを有機溶媒中に分散させて
泥漿を作り、テープキャスト法により膜厚約１３０μｍ
に形成した電歪シートである。２はこの電歪シートｌに
被着形成した内部電極である。電歪シート１上に銀・パ
ラジウム粉末を７＝３に混合したペーストを約１０μｍ
の厚さになるようスクリーン印刷で被着形成した。
有機バインダを添加し、これを有機溶媒中に分散させて
泥漿を作り、テープキャスト法により膜厚約１３０μｍ
に形成した電歪シートである。２はこの電歪シートｌに
被着形成した内部電極である。電歪シート１上に銀・パ
ラジウム粉末を７＝３に混合したペーストを約１０μｍ
の厚さになるようスクリーン印刷で被着形成した。
次に、この内部電極２を印刷していない電歪シート１を
３０枚印刷した電歪シート１２０枚さらに印刷していな
い電歪シート１を３０枚順次積層し、１００℃２５０ｋ
ｇ／ｃｍ”の条件で熱加圧して一体化し、約１１００℃
の温度で２時間焼結した。この焼結体の対向する一対の
側面の内部電極２上に交互に一層おきにガラス絶縁物３
を形成し、さらに銀粉末を主成分とする導電ペーストを
被着し外部電極４を形成した。
３０枚印刷した電歪シート１２０枚さらに印刷していな
い電歪シート１を３０枚順次積層し、１００℃２５０ｋ
ｇ／ｃｍ”の条件で熱加圧して一体化し、約１１００℃
の温度で２時間焼結した。この焼結体の対向する一対の
側面の内部電極２上に交互に一層おきにガラス絶縁物３
を形成し、さらに銀粉末を主成分とする導電ペーストを
被着し外部電極４を形成した。
次に、不活性Ｍｌｌの側面に機械加工により直径１ｍｍ
深さ１ｍｍの孔７を１０〜４０個はぼ等間隔に形成した
。
深さ１ｍｍの孔７を１０〜４０個はぼ等間隔に形成した
。
最後に、外部電極４上にリード線６を半田５により接合
し、電歪効果素子２０を得た。
し、電歪効果素子２０を得た。
第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例およびその
形成に用いるカーボンペーストを被着した電歪シートの
斜視図である。第１の実施例と異なる点は不活性層１１
に孔でなく溝８が形成されている点である。この渭は、
第１の実施例と同様に機械加工によっても形成できるが
、本実施例では以下の手法により形成した。
形成に用いるカーボンペーストを被着した電歪シートの
斜視図である。第１の実施例と異なる点は不活性層１１
に孔でなく溝８が形成されている点である。この渭は、
第１の実施例と同様に機械加工によっても形成できるが
、本実施例では以下の手法により形成した。
第１の実施例で述べた電歪シート１上に第２図（ｂ）に
示す様にカーボンペーストをスクリーン印刷により形成
した。第１の実施例において、内部電極を印刷してない
電歪シート３０枚を積層する際に、このカーボンペース
トを印刷した電歪シートを中間に１枚入れ積層した。そ
の後第１の実施例と同様に一体化・焼結を行った。焼結
の際カーボンは酸化により消失する為でき上がった焼結
体には第２図（ａ）の様な溝が形成される。ここでは溝
は１本だけであるが複数形成しても良い。
示す様にカーボンペーストをスクリーン印刷により形成
した。第１の実施例において、内部電極を印刷してない
電歪シート３０枚を積層する際に、このカーボンペース
トを印刷した電歪シートを中間に１枚入れ積層した。そ
の後第１の実施例と同様に一体化・焼結を行った。焼結
の際カーボンは酸化により消失する為でき上がった焼結
体には第２図（ａ）の様な溝が形成される。ここでは溝
は１本だけであるが複数形成しても良い。
この様な溝の形成法は、機械加工によるものより素子の
ダメージが少なくできる点で優れている。
ダメージが少なくできる点で優れている。
本実施例の素子の信頼性評価結果を従来例の素子と比較
して第６図に示す。図中、実施例１．実施例２は第１図
・第２図（ａ）の素子を、従来例のとしては第３図の素
子をそれぞれ２０個ずつ１５０Ｖ、２００Ｈｚのパルス
によるくり返し寿命試験を行った結果である。第６図か
られかるように、従来例の素子が数万回から割れが発生
しはじめるのに対し本発明の実施例素子は１０億回まで
素子割れの発生はなかった。また、耐電圧テストでは従
来の１．５倍の耐電圧を有することがわかった。
して第６図に示す。図中、実施例１．実施例２は第１図
・第２図（ａ）の素子を、従来例のとしては第３図の素
子をそれぞれ２０個ずつ１５０Ｖ、２００Ｈｚのパルス
によるくり返し寿命試験を行った結果である。第６図か
られかるように、従来例の素子が数万回から割れが発生
しはじめるのに対し本発明の実施例素子は１０億回まで
素子割れの発生はなかった。また、耐電圧テストでは従
来の１．５倍の耐電圧を有することがわかった。
以上説明したように本発明は、電歪効果素子の不活性層
側面に溝あるいは孔を形成することにより、素子駆動時
の変形による応力を分散、＆！和するおとができる為素
子割れを防止できるので、信頼性の高い電歪効果素子を
作れるという効果がある。
側面に溝あるいは孔を形成することにより、素子駆動時
の変形による応力を分散、＆！和するおとができる為素
子割れを防止できるので、信頼性の高い電歪効果素子を
作れるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図（ａ）、（
ｂ）は本発明の他の実施例およびその形成に用いるカー
ボンペーストを被着した電歪シートの斜視図、第３図は
従来の電歪効果素子の一例の断面図、第４図（ａ）、（
ｂ）は第３図の素子を駆動した際の変形を示す模式図、
第５図（ａ）、（ｂ）は従来の電歪効果素子の改良例を
示す正面図とその一部拡大図である。第６図は従来例素
子と本実施例素子をパルス寿命試験した時の駆動回数と
素子割れ発生率の関係を示すグラフである。 １・・・電歪シート、２・・・内部電極、３・・・絶縁
物、４・・・外部電極、５・・・半田、６・・・リード
線、７・・・孔、８・・・溝、１０・・・活性層、１１
・・・不活性層、１２・・・準活性層、２０・・・電歪
効果素子。
ｂ）は本発明の他の実施例およびその形成に用いるカー
ボンペーストを被着した電歪シートの斜視図、第３図は
従来の電歪効果素子の一例の断面図、第４図（ａ）、（
ｂ）は第３図の素子を駆動した際の変形を示す模式図、
第５図（ａ）、（ｂ）は従来の電歪効果素子の改良例を
示す正面図とその一部拡大図である。第６図は従来例素
子と本実施例素子をパルス寿命試験した時の駆動回数と
素子割れ発生率の関係を示すグラフである。 １・・・電歪シート、２・・・内部電極、３・・・絶縁
物、４・・・外部電極、５・・・半田、６・・・リード
線、７・・・孔、８・・・溝、１０・・・活性層、１１
・・・不活性層、１２・・・準活性層、２０・・・電歪
効果素子。
Claims (1)
- シート状の圧電セラミック部材と内部電極導体とが交
互に重ね合わされた活性層と該活性層の両端に設けられ
た圧電セラミック部材のシートのみ重ね合わされた不活
性層よりなる積層焼結体と、前記積層焼結体の対向する
側面にそれぞれ露出する内部電極導体の一方の端面を各
側面において一層おきに絶縁する絶縁層と、内部電極の
露出する他方の端面を電気的に接続して２つのくし歯型
電極を構成せしめる１対の外部電極とを含む電歪効果素
子において、前記内部電極がなく、変位の発生のない不
活性層部側面に溝あるいは孔が形成されていることを特
徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201641A JPH0364978A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 電歪効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201641A JPH0364978A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 電歪効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364978A true JPH0364978A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16444456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1201641A Pending JPH0364978A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0364978A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008072767A1 (ja) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Kyocera Corporation | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム |
| JP2008218716A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 圧電素子、インクジェット式記録ヘッド、およびインクジェットプリンター |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP1201641A patent/JPH0364978A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008072767A1 (ja) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Kyocera Corporation | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム |
| JP5084744B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2012-11-28 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム |
| JP2008218716A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 圧電素子、インクジェット式記録ヘッド、およびインクジェットプリンター |
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