JPH04138081A - 積層型圧電アクチユエータ - 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］ 本発明は圧電体を用いて物体を駆動する圧電アクチュエ
ータに係り、特に複数の圧電板を積層して成る積層型圧
電アクチュエータに関する。

［従来の技術］ 積層型圧電アクチュエータは逆圧電縦効果により高さ方
向に変位を発生させるもので、逆圧電横効果を利用した
バイモルフ圧電アクチュエータに比べ、変位量は小さい
が、発生力、応答速度、エネルギ変換効率が格段に大き
く汎用性のある圧電アクチュエータである。

このような積層型圧電アクチュエータは変位量を増大さ
せることを目的として、第３図に示すように厚さ１００
μｍ程度の圧電板１°　と第１の導電層２°　（以下内
部電極と記す）とを交互に数百層程度積層したもので、
１００■で約１０〜２０μｍの変位を得ることができる
。

ここで、全ての圧電セラミックス層１°に電界を印加す
るためには、内部電極を一層おきに接続する必要がある
が、一般に内部電極の間隔は数１０〜数１００μｍ程度
であるためワイヤ接続は非常に困難である。そこで通常
、内部電極が左右交互に積層体の両側面に露出するよう
に積層体を形成、焼結後に、この積層体の両側面に第２
の導電ペーストを塗布、焼成して外部電極３°を形成し
、これら一対の外部電極３°の各々に内部電極２゜を交
互に接続させるか、あるいは積層体の側面に露出した内
部電極を交互に絶縁体で被覆した後、導電ペーストを塗
布、焼成して外部電極３″を形成している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような積層型圧電アクチュエータは、通
常例えば１〜１．５ｋＨｚの周波数、１００■で駆動さ
れ、積層型圧電アクチュエータが上記圧電板１°の逆圧
電効果により伸縮すると、上記外部電極３°は繰返し応
力を受ける。また、長時間駆動した場合圧電体が発熱し
その発熱によって外部電極３′の電気抵抗が増大する。

更に外部電極３′の導線４゛との接続部近傍に電流が集
中するが、外部電極３′は前述のように非常に薄い導電
ペーストの膜から成っているため、電流の集中により外
部電極３゛に劣化が生じ、素子特性の劣化や素子の破壊
に至る場合がある。

この発明は、このような積層型圧電アクチュエータにお
ける外部電極の劣化の問題を解決し、耐久性、信頼性の
優れた積層型圧電アクチュエータを提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成する本発明の積層型圧電アクチュ
エータは、複数の積層された圧電板と、圧電板間に積層
された内部電極と、内部電極を接続する外部電極とを有
する積層型圧電アクチュエータにおいて、外部電極とし
て導電ペーストと金属性部材とから成る外部電極を用い
たものである。

金属部材としては、銀、金、白金等の金属線、箔あるい
はメツシュを用いることができるが、特に銀の金属線く
箔あるいはメツシュが好ましい。

これら金属部材は、外部電極用導電ペーストを塗布する
際に、これと密着するように併置する。

［作　用］ 外部電極に金属部材を併置することにより、アクチュエ
ータの繰り返し駆動によって起こる外部電極の疲労破断
を抑止し、アクチュエータの耐久性を向上させる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例について詳細な説明
を行なう。

第１図は、本発明の積層型圧電アクチュエータの一実施
例を示す外観図で、複数の積層された圧電板１と、圧電
板１間に積層された内部電極２と、内部電極２同士を接
続する外部電極３とから成っている。

圧電板１は通常圧電セラミックスの仮焼粉末に少量のバ
インダと可塑剤を加え溶剤中に分散、混合させたスラリ
をドクターブレード法、押出成型法等により成形したグ
リーンシートを焼結することにより形成される。圧電セ
ラミックスとしては、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、
チタン酸ジルコン酸鉛など公知の圧電材料が用いられる
。

本発明による積層型圧電アクチュエータの製造方法は以
下のとおりである。

内部電極２は、銀、パラジウム等を主成分とした導電性
ペーストを所定の電極パターンとなるようにグリーンシ
ート上にスクリーン印刷等によって塗布し、内部電極２
を塗布したグリーンシートを所定枚熱圧着し、焼結した
積層体を形成し、これを所定の大きさに切断、研磨する
。第１図に示す実施例において、内部電極２は左右交互
に積層体の側面に露出されるように形成される。

以上の製造方法はグリーンシートと導電性ペーストとを
一体焼結しているが、別々に焼結した後積層して一体化
してもよいことはいうまでもない。

外部電極３はこのような積層体の両側面に設けられ、導
電ペースト４と金属部材５とが並置される。導電ペース
ト４としては、通常外部電極として用いられる公知の材
料が用いられる。例えば銀等の金属粒子をバインダー及
びイソホロン、キシレン等の有機溶媒と混合したものが
用いられる。

また、金属部材５としては、銀、金、白金等耐酸化性の
大きな金属の細線、箔、メツシュが用いられる。導電ペ
ーストと金属部材を並置するには、例えば、まず、導電
ペーストを積層体の側面に所定のパターンでスクリーン
印刷等によって塗布した後、導電ペーストに浸した金属
部材を導電ペースト塗布面に固定し、焼成する。このよ
うに導電ペースト４と金属部材５を並置することにより
、積層型圧電アクチュエータを長時間駆動した場合でも
外部電極３の劣化が防止される。

さらに外部電極３は金属部材５を所定の導線６で結線し
た後、外部電極３を覆う被覆層を設けることが好ましい
。被覆層としてはエポキシ樹脂嶋の耐熱性の優れた樹脂
が使用できる。

なお、本実施例においては、内部電極２が受方に両側面
Ａ、Ｈに露出されるように形成された積層型圧電アクチ
ュエータについて述べたが、本究明は内部電極２が両側
面に露出した積層型圧電アクチュエータにも、また第２
図に示すように内部電極２０と側面との間に所定の空所
２１を隔ててブロック層２２を設けた積層型圧電アクチ
ュエータにも適用できる。

このようにして得られた本発明積層型圧電アクチュエー
タは、金属部材を用いず導電ペーストのみからなる外部
電極を用いたものに比べて素子寿命が向上した。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように本発明の積層型圧電ア
クチュエータは、外部電極として導電ペーストと耐機械
疲労性並びに耐腐食性の大きな金属性部材とを併用する
ようにしたので、アクチュエータの繰り返し駆動時の素
子寿命を向上させることができ、耐久性、信頼性に優れ
た積層型圧電アクチュエータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層型圧電アクチュエータの一実施例
の外観図、第２図は他の実施例の断面図、第３図は従来
の一般的な積層型圧電アクチュエータの一例の外観図で
ある。 ・・・・圧電セラミックス（圧電板） ・・・・内部電極 ・・・・外部電極 ・・・・導電ペースト ・・・・金属部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の積層された圧電板と、前記圧電板間に積層され
   た内部電極と、前記内部電極を接続する外部電極とを有
   する積層型圧電アクチュエータにおいて、前記外部電極
   は導電ペーストと金属性部材とから成ることを特徴とす
   る積層型圧電アクチュエータ。