JPH04197086A - 積層型圧電アクチュエータ及び製造方法 - 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〕 本発明は電圧を印加することにより変位する圧電素子に
おける変位の直進性を高める構造、に関する。

〔従来の技術〕

従来の圧電素子については、「圧電／電歪アクチュエー
タ」内野研二著、Ｐ７８〜８１　、　　（１９８６年、
森北出版）及び「圧電アクチュエータ」Ｐ４゜（ｃａ　
ｔ　、　Ｎａ　Ｖ　ＲＯ１４＋　　（株）トーキン）に
構造及び製造方法について論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、外部電極及びＭｌｌガラスの焼付け
によりセラミックに温度分布が生じること、及び、外部
電極取付は面と他の側面の違いによるセラミックの変位
を抱束する力の違いについて考慮されておらず、圧電素
子が曲って変位するという問題があった。

本発明の目的は変位方向の直進性を高めることのできる
圧電素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するに１本発明は外部電極及び絶縁ガラ
スの焼付は時にセラミックの温度分布が一様となるよう
に、側面全てにＩＩＩガラス、及び、外部電極を取付け
るか、あるいは、焼付けによる取付は法を除けば良い。

さらに、外部電極による他の側面との拘束力の違いを無
くすため、側面全てを同一構造にするか、あるいは、外
部電極等と同一の拘束力を持った側面構造を設ける。

〔作用〕

従来技術とは異なる他の二側面の外部電極及び絶縁ガラ
スの取付けにより、圧電セラミックの温度分布の一様化
と拘束力の一様化を図る。

あるいは、外部電極と同等の熱伝導率を持つ材料を外部
電極取付は時に同時に取付けることによっても目的を達
成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明
する。第２図は本発明の一実施例を示す積層型圧電アク
チュエータの構造であり、第１図はその製造工程を示す
。第２図において、１はセラミック２に電圧を印加する
ためのリード線であり、セラミック２と内部電極３は交
互に重合せられており、外部電極４により内部電極３と
リード線１が電気的に接続されている。絶縁ガラス５は
、セラミック２の両側の内部電極３に正負の電圧を印加
するため、双方の絶縁を取り外部電極４の取付けを容易
にするためのものである。

以下、第１図、第２図を用いて本発明の一実施例である
積層型圧電アクチュエータの構造について説明する。ま
ず、圧電特性を示すセラミックをドクタ・ブレート法に
より均一な厚みを持つシートを作る。これと同時に内部
電極材のシートを作る。セラミックスシートと内部電極
材シートを交互に重ね合せ加熱圧Ｎ（一体焼成）する。

このとき、重ね合せる枚数は、セラミックの圧電定数と
積層型圧電アクチュエータで達成する変位量により決ま
る。このように加熱圧着したものを、数Ｉないし数国角
毎に切断する。こうして作成したものを生チップと呼ぶ
。次に、セラミック２と内部電極３が露出している生チ
ップの側面に、各側面で内部電極３の露出部に絶縁ガラ
ス５を焼結する。

このとき、各側面には内部電極３と絶縁ガラス５がセラ
ミック２の両端部に交互に配列された構造となる。側面
全てに絶縁ガラス５を焼結した後、外部電極４を全側面
に内部電極３と電気的に接続する様に焼付ける。その後
、外部電極４にリード線１をそれぞれ取付け、外面を栃
脂でおおう。この構造及び製造方法では、絶縁ガラス５
、及び、外部電極４を全ての側面に同じ工程で取付ける
ため、従来二側面のみに電極を付けた構造のものに比較
して、側面によるセラミック２の抱束力が均一であり、
セラミック２の電極等の焼付は時に生じた温度分布の側
面間による違いを無くすことができる。このため、アク
チュエータの変位方向に対する側面構造の違いによる曲
りを抑えることができる。

次に、第３図を用いて本発明の一実施例について説明す
る。本発明の一実施例では全側面（四面）を同一構造と
するため、外部電極４も４ケ所に設けた。ところが、機
能的には正負の電極が一個づつあれば良い。そこで示す
のが、第３図に示す本発明の次の一実施例である。圧電
アクチュエータの曲りの主因が、絶縁ガラス５の焼結に
よるセラミック２の温度分布による圧電定数の場所的変
化だとすれば、絶縁ガラス５のみを全ての側面に同一工
程で焼結し、外部電極４はその内の二側面のみに設けれ
ば良い。

次に、第４図を用いて本発明の次の実施例について説明
する。第３図に示した実施例の構造に外部電極４の代り
に、外部電極４と同じ弾性率を持つ弾性体を設けた構造
が第４図である。このような構造にすることにより、外
部電極４の有無による拘束力の違いを無くすることがで
きる。

上述までの実施例では、主に絶縁ガラス５の焼結による
問題を解決する実施例について述べた。

次に、第５図を用いて本発明の次の実施例を説明する。

ＩＩ！ｅｌｆガラス５を生チツプニ側面に焼結し、さら
に、外部電極４をその上に取付ける。この構造は従来技
術と全く同一の構造である。次に、外部電極４と同等の
弾性率を持つ弾性体を、外部電極４の取付けてない二側
面に取付ける。このような構造にすることにより、外部
電極４の有無による側面の拘束力の違いが無くなるため
、変位方向の直進性を高めることができる。

上述の実施例では、圧電セラミックと電極材シートを加
熱圧着後、正方体、あるいは、直方体に切断し、切断後
の生チップに＃ｆＡｍガラス５及び外部電極４を取付け
る構造について述べた。本発明は、積層型圧電アクチュ
エータにおいて、外部電極等による生チツプ作成後の製
造法、及び、構造の各側面の違いによる曲りを取除くこ
とが特徴である。そこで、生チップを円柱に切断した場
合についての、本発明の実施例について第６図を用いて
説明する。円柱の場合、絶縁ガラス５は外部電極４より
幅を広くし、内部電極３に沿って焼結する。外部電極４
は絶縁ガラス５の上から内部電極３を一つおきに電気的
に接続する様に焼き付ける。

外部電極４及び絶縁ガラス５は、円周上の均等な位置に
設置することが望ましい。第６図の実施例では、四点で
同一構造の絶縁ガラス５及び外部電極４を設けたが、上
述の本発明の実施例と同じく円柱の場合にも、絶縁ガラ
ス５のみを四点に取付けた構造、あるいは弾性体６を用
いた構造等、直方体での本発明の実施例で述べたものが
実施できる。

第７図は生チップが三角柱の場合の本発明の実施例を示
す。この場合も、三側面の構造を同一にする等、本発明
が実施できる。さらに、その他、多角柱でも本発明は実
施することができる。

生チップを作る工程では、従来技術であるが、生チツプ
作成法には、他の方法がありこの方法で作成した生チッ
プに、本発明を実施した場合について次に説明する。ま
ず、第８図に従来の構造を示す。その製造方法は、焼結
したセラミックを適当な形状に切断し、これに電極を塗
布した後、接着もしくは圧着して積層化する。このとき
各内部電極３の大きさを、セラミック２の断面積より小
さくし、各内部電極３の一部が一層おきに側面に露出し
ている構造となっている。従って、外部電極４をそれぞ
れの側面に焼付けるのみで、アクチュエータを作ること
ができる。すなわち、上述の構造に存在した絶縁ガラス
は必要としない。このような構造に本発明を実施するに
は、外部電極４を四側面金てに設置するが、外部電極４
と同等の弾性率を持つ弾性体を外部電極４が設置されて
ない二側面に設けることにより実施することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、積層型圧電アクチュエータにおいて外
部電極の焼付けに伴う変位方向に対する曲りを抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造のフローチャート、第
２図は本発明の一実施例の積層型圧電アクチュエータの
説明図、第３図ないし第７図は、本発明の他の異なる実
施例の説明図、第８図は、従来方法による積層型圧電ア
クチュエータの説明図である。 １・・・リード線、２・・・セラミック、３・・・内部
電極、４・・・外部電極、５・・・絶縁ガラス、６・・
・弾性体。 不　１　の 不３０ 、￥１１：＝１２１ 葛　５菌 第　Ｊｌｌ！１ 革γ口 革 ｇ区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧電素子あるいはセラミツクと電極材を同一の大き
   さのシート状にし、前記圧電素子と前記電極材を交互に
   複数層に重ね合せた後、加熱圧着あるいは一体焼成し、
   正方あるいは直方の断面に切断して得られる複数の生チ
   ツプに、前記圧電素子と前記電極材が露出している側面
   に絶縁ガラスと電極材を電気的に接続する導電体を設け
   た積層型圧電アクチユエータにおいて、四つの側面すべ
   てに前記絶縁ガラスと導電材を設けたことを特徴とする
   積層型圧電アクチユエータ。 ２．請求項１において前記生チツプに、前記電極材を覆
   う絶縁ガラスを側面全てに設け、前記電極材を電気的に
   接続する導電材は二側面のみに設けた積層型圧電アクチ
   ユエータ。３．請求項２において、前記電極材を電気的
   に接続する導電材を設けない二つの側面に前記導電材と
   同等の弾性率を持つ弾性体を設けた積層型圧電アクチユ
   エータ。 ４．請求項１の生チツプに、二つの側面に前記絶縁ガラ
   ス及び導電材を設け、他の二側面には前記導電材と同等
   の弾性率を持つ弾性体を設けた積層型圧電アクチユエー
   タ。 ５．請求項１の圧電素子と電極材を加熱圧着した後、断
   面が円形となるように切断加工し生チツプを作り、前記
   生チツプの側面の四ケ所に絶縁ガラス及び導電材を設け
   た積層型圧電アクチユエータ。 ６．請求項５において、前記生チツプの側面四ケ所に絶
   縁ガラスを設け、そのうちの二ケ所に導電材を設けた積
   層型圧電アクチユエータ。 ７．請求項６において、前記導電材を設けていない絶縁
   ガラスの上に前記導電材と同じ弾性率を持つ弾性体を設
   けた積層型圧電アクチユエータ。 ８．請求項５において、前記生チツプの側面の二ケ所に
   絶縁ガラス及び導電材を設け、前記側面の他の二ケ所に
   弾性体を設けた積層型圧電アクチユエータ。 ９．請求項１において、前記圧電素子と前記電極材を加
   熱圧着した後、断面が多角形となるように切断加工し生
   チツプを作り、前記圧電素子と前記電極材の層が露出し
   ている複数の側面のうち少なくとも二つの側面に絶縁ガ
   ラスと導電材とを設け、他の側面には絶縁ガラスと導電
   材を設けるかあるいは絶縁ガラスのみを設けるかまたは
   、絶縁ガラスと導電材と同じ弾性率を持つ弾性体を設け
   るか、前記弾性体のみを設けるかのいづれかの構造にす
   る積層型圧電アクチユエータ。