JPH04206786A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
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- JPH04206786A JPH04206786A JP2336599A JP33659990A JPH04206786A JP H04206786 A JPH04206786 A JP H04206786A JP 2336599 A JP2336599 A JP 2336599A JP 33659990 A JP33659990 A JP 33659990A JP H04206786 A JPH04206786 A JP H04206786A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
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、微少位置決め機構やマスフローコントローラ
等に用いられる積層型圧電アクチュエータに関するもの
である。
等に用いられる積層型圧電アクチュエータに関するもの
である。
従来、積層型圧電素子は、複数の圧電磁器板に各々電極
を設け、積層化し何らからの手段で外部に電極を設ける
という方法で、外部からの電圧を印加していた。
を設け、積層化し何らからの手段で外部に電極を設ける
という方法で、外部からの電圧を印加していた。
第4図に従来の一般的な圧電素子の構造を示す。
図は、一般に交互型電極構造といわれるもので、圧電磁
器板1を積層化する前に内部電極2を一方の側に隙間を
設けて印刷し、その後回の様に隙間の部分が交互に側面
に露出するように積層化し、焼結を行う、焼結後、該側
面に一様に外部電極3を設けることにより、各層間交互
に電極を取り出すことが可能となる。この外部電極3に
、電圧を印加すべく外部リード#I6をはんだづけする
。この構造により、リード線に電圧を印加すれば、圧電
磁器板各層間に同様に電圧が印加され、電圧に応じた変
位が得られる。
器板1を積層化する前に内部電極2を一方の側に隙間を
設けて印刷し、その後回の様に隙間の部分が交互に側面
に露出するように積層化し、焼結を行う、焼結後、該側
面に一様に外部電極3を設けることにより、各層間交互
に電極を取り出すことが可能となる。この外部電極3に
、電圧を印加すべく外部リード#I6をはんだづけする
。この構造により、リード線に電圧を印加すれば、圧電
磁器板各層間に同様に電圧が印加され、電圧に応じた変
位が得られる。
上記の積層型圧電素子は、側面に露出した内部電極の上
に、外部電極を設け、さらにその上にはんだづけを行っ
ている為、はんだづけを行う際に局所的に側面を加熱し
たり、あるいはフラックス等の汚れが付着する。側面の
汚れは、圧電素子の絶縁性に大きく関わり、わずかな汚
れが原因で絶縁抵抗が減少したり、あるいは時間に依存
して劣化するという問題点が生じる。
に、外部電極を設け、さらにその上にはんだづけを行っ
ている為、はんだづけを行う際に局所的に側面を加熱し
たり、あるいはフラックス等の汚れが付着する。側面の
汚れは、圧電素子の絶縁性に大きく関わり、わずかな汚
れが原因で絶縁抵抗が減少したり、あるいは時間に依存
して劣化するという問題点が生じる。
さらに、一般の共晶はんだでは、主成分が鉛とすずなの
で、非常に、イオン伝導し易い性質を持っている。その
為、はんだづけした部分から、圧電磁器板の層間をはん
だがイオン化し移動し、絶縁抵抗が劣化し、最後は絶縁
破壊に至るという問題点もある。また、変位する方向の
側面にはんだを付ける為、発生変位が拘束され、充分な
変位が得られないという問題点もあった。
で、非常に、イオン伝導し易い性質を持っている。その
為、はんだづけした部分から、圧電磁器板の層間をはん
だがイオン化し移動し、絶縁抵抗が劣化し、最後は絶縁
破壊に至るという問題点もある。また、変位する方向の
側面にはんだを付ける為、発生変位が拘束され、充分な
変位が得られないという問題点もあった。
以上、種々の問題点を解決する手段としては、特開昭6
2−262472号や、実開昭62−196366号、
実開昭63−185261号等により、積層体端面に周
りこみ電極を設け、使用装着時の接触により電圧を印加
する、リード線フリーあるいは、はんだフリーの素子を
発明しているが、それらはいずれも、必ず、端面のみに
電圧を印加せねばならないため使用条件が拘束されてし
まうという問題点を残していた。
2−262472号や、実開昭62−196366号、
実開昭63−185261号等により、積層体端面に周
りこみ電極を設け、使用装着時の接触により電圧を印加
する、リード線フリーあるいは、はんだフリーの素子を
発明しているが、それらはいずれも、必ず、端面のみに
電圧を印加せねばならないため使用条件が拘束されてし
まうという問題点を残していた。
本発明の目的は、はんだづけによる特性の低下及び劣化
を防ぎ、かつ非常に汎用性の高い圧電アクチュエータを
提供することである。
を防ぎ、かつ非常に汎用性の高い圧電アクチュエータを
提供することである。
上記問題点を解決すべく、本発明は圧電素子の側面に設
けられた外部電極を、端面に別途設けた電極に接続し、
さらに、端面上に圧電素子の側面にその一部が突出する
よう形成された導体薄板を接着し、さらにその上に、圧
電素子端面とほぼ同面積で、かつ同形状の絶縁体を接着
した後、前述導体薄板の突出部にリード線をはんだづけ
したことを特徴とする圧電アクチュエータである。
けられた外部電極を、端面に別途設けた電極に接続し、
さらに、端面上に圧電素子の側面にその一部が突出する
よう形成された導体薄板を接着し、さらにその上に、圧
電素子端面とほぼ同面積で、かつ同形状の絶縁体を接着
した後、前述導体薄板の突出部にリード線をはんだづけ
したことを特徴とする圧電アクチュエータである。
本発明の1実施例を第1図に示す。素子構成の仕様は表
1に示した。
1に示した。
従来の構成と同様の方法で圧電素子を作成し、その端面
に、上下面共にAu−Ptの電極をスクリーン印刷によ
り設け、さらにその電極を夫々、側面衣 1 の電極3に図のように接続した。この際の周りこみ電極
の材質もAu−Ptを用いた。この電極を全て焼き付け
た後に、上記端面の電極上に第2図の如く形成したCu
の薄板にNiメツキを施した厚み0.2mmの金属板4
をポリイミド系接着剤により接着し、硬化後その上に、
アルミナの基板5 (5X5X1mm)を同じ接着剤で
接着した。接着剤硬化後、側面に突出した金属板4のリ
ード線通し六8にリード線(テフロン被覆)6を通し表
1に示したはんだではんだづけを行った。従来との比較
を行う上で、表1と同一の仕様で側面からリード線を取
り出したものの試作も行った。上記2種類の圧電アクチ
ュエータの評価を行ったところ、表2のような特性を得
た。
に、上下面共にAu−Ptの電極をスクリーン印刷によ
り設け、さらにその電極を夫々、側面衣 1 の電極3に図のように接続した。この際の周りこみ電極
の材質もAu−Ptを用いた。この電極を全て焼き付け
た後に、上記端面の電極上に第2図の如く形成したCu
の薄板にNiメツキを施した厚み0.2mmの金属板4
をポリイミド系接着剤により接着し、硬化後その上に、
アルミナの基板5 (5X5X1mm)を同じ接着剤で
接着した。接着剤硬化後、側面に突出した金属板4のリ
ード線通し六8にリード線(テフロン被覆)6を通し表
1に示したはんだではんだづけを行った。従来との比較
を行う上で、表1と同一の仕様で側面からリード線を取
り出したものの試作も行った。上記2種類の圧電アクチ
ュエータの評価を行ったところ、表2のような特性を得
た。
表 2
静電容量は同一の材質、断面積、層数、板厚としている
ため、はぼ同じ値を示しているが、発生変位においては
、従来品よりも発明品の方が僅かながら大きな変位が得
られていることがわかる。
ため、はぼ同じ値を示しているが、発生変位においては
、従来品よりも発明品の方が僅かながら大きな変位が得
られていることがわかる。
これは、従来品の場合は、側面にはんだづけすることに
よって、その変位方向の動きが拘束されてしまっている
為と思われる。絶縁抵抗においても発明品の方がほぼ1
ケタ程度、大きな値を示している。これは、前述の通り
、本発明品は側面にはんだづけをしない分だけ、不純物
の付着が少なく、より絶縁性が向上するためである。
よって、その変位方向の動きが拘束されてしまっている
為と思われる。絶縁抵抗においても発明品の方がほぼ1
ケタ程度、大きな値を示している。これは、前述の通り
、本発明品は側面にはんだづけをしない分だけ、不純物
の付着が少なく、より絶縁性が向上するためである。
次に、上記の圧電アクチュエータの絶縁抵抗の劣化性の
試験を行った。加速的にテストを行う為、100℃に保
たれた恒温槽内に圧電アクチュエータを入れ、100V
のDC電圧を通電し続け、その時の絶縁抵抗の変化を調
べた。第3図にその結果を示す。
試験を行った。加速的にテストを行う為、100℃に保
たれた恒温槽内に圧電アクチュエータを入れ、100V
のDC電圧を通電し続け、その時の絶縁抵抗の変化を調
べた。第3図にその結果を示す。
本試験では1000時間の耐久性テストを行ったが、明
かに従来品は、絶縁抵抗値が劣化していることがわかる
。これは、はんだのマイグレーション等も大きな原因と
考えられるが、フラックスに含まれる塩素等も影響して
いる。
かに従来品は、絶縁抵抗値が劣化していることがわかる
。これは、はんだのマイグレーション等も大きな原因と
考えられるが、フラックスに含まれる塩素等も影響して
いる。
〔実施例2〕
次に、本発明に係るもう一つの実施例について説明する
。
。
まず、シート状の圧電セラミック部材と内部電極部材(
Pt)とが交互に積層された積層焼結体を作り、5x5
xioβになるよう加工を加えた。尚その際の仕様は、
表1と同様のものとした。次にそれにより得られた焼結
体を、第5図の(1)のように、側面に絶縁層(ガラス
ペースト)9を印刷・焼き付けし、次に(2)のように
内部電極2が一層おきに露出するようにダイシングソー
で絶縁層に溝入れを行い、(3)のようにその上がらA
u−Ptの外部電極3を印刷焼き付けすることにより、
内部電極を並列接続する。これにより、この外部電極3
に電圧を印加すれば本素子は圧電アクチュエータとして
作動する。次に、実施例1と同様に端面にAu−Pt電
極を印刷・焼き付けし、さらに、側面の外部電極3と接
続するようAu−Pt電極を周り込ませた後に焼き付け
を行った。そして、同様に第2図に用いた金属板をポリ
イミド系接着剤で上下面に貼りつけ、アルミナ基板をさ
らにその上部に接着後、第6図のように金属板4の突出
部にリード線6をはんだづけした。
Pt)とが交互に積層された積層焼結体を作り、5x5
xioβになるよう加工を加えた。尚その際の仕様は、
表1と同様のものとした。次にそれにより得られた焼結
体を、第5図の(1)のように、側面に絶縁層(ガラス
ペースト)9を印刷・焼き付けし、次に(2)のように
内部電極2が一層おきに露出するようにダイシングソー
で絶縁層に溝入れを行い、(3)のようにその上がらA
u−Ptの外部電極3を印刷焼き付けすることにより、
内部電極を並列接続する。これにより、この外部電極3
に電圧を印加すれば本素子は圧電アクチュエータとして
作動する。次に、実施例1と同様に端面にAu−Pt電
極を印刷・焼き付けし、さらに、側面の外部電極3と接
続するようAu−Pt電極を周り込ませた後に焼き付け
を行った。そして、同様に第2図に用いた金属板をポリ
イミド系接着剤で上下面に貼りつけ、アルミナ基板をさ
らにその上部に接着後、第6図のように金属板4の突出
部にリード線6をはんだづけした。
上記の素子を実施例1と同様に実験を行った。
尚、本発明方式と従来方式の差を明かにするため、第5
図の(3)で得られた圧電素子の外部電極にはんだづけ
したものを作り、それを従来方式とした。表3は、本発
明の緒特性を示したものであるが、実施例1と同様に発
生変位、絶縁抵抗共に従来方式よりも大きな値を示して
いる。
図の(3)で得られた圧電素子の外部電極にはんだづけ
したものを作り、それを従来方式とした。表3は、本発
明の緒特性を示したものであるが、実施例1と同様に発
生変位、絶縁抵抗共に従来方式よりも大きな値を示して
いる。
表 3
また、実施例1で行った絶縁抵抗の劣化特性を第7図に
示した。明らかに本発明品の方が劣化の度合が小さいこ
とがわかる。
示した。明らかに本発明品の方が劣化の度合が小さいこ
とがわかる。
尚、本実施例では、電極接続方法を交互電極型、溝入れ
型の2つに関して実施をしたが、他に電気泳動法等の電
極接続方法にも本発明は適用できる。
型の2つに関して実施をしたが、他に電気泳動法等の電
極接続方法にも本発明は適用できる。
本発明によれば、従来不充分であった圧電素子の絶縁抵
抗の信頼性が大幅に向上でき、さらに汎用性の高い圧電
アクチュエータが提供できる。
抗の信頼性が大幅に向上でき、さらに汎用性の高い圧電
アクチュエータが提供できる。
第1図は本発明に係る圧電アクチュエータの断面図、第
2図は本発明の金属板の外観図、第3図は本発明の圧電
アクチュエータの絶縁抵抗の劣化特性図、第4図は従来
の圧電アクチュエータの断面図、第5図は本発明に関わ
る別の実施例の製造法の説明図、第6図は本発明に関わ
る別の実施例のアクチュエータの構成図、第7図は本発
明に関わる別の実施例の絶縁抵抗の劣化特性を示す図で
ある。 l:圧電磁器板、2:内部電極、3:外部電極、4:導
体薄板、5:絶縁体、6:リード線、7・はんだ、8:
り−H線通し穴、9:絶縁層、lO1溝 第1図 第2図 第3図 時 間(H) 第4図 第6図 q 第7図 時間(H)
2図は本発明の金属板の外観図、第3図は本発明の圧電
アクチュエータの絶縁抵抗の劣化特性図、第4図は従来
の圧電アクチュエータの断面図、第5図は本発明に関わ
る別の実施例の製造法の説明図、第6図は本発明に関わ
る別の実施例のアクチュエータの構成図、第7図は本発
明に関わる別の実施例の絶縁抵抗の劣化特性を示す図で
ある。 l:圧電磁器板、2:内部電極、3:外部電極、4:導
体薄板、5:絶縁体、6:リード線、7・はんだ、8:
り−H線通し穴、9:絶縁層、lO1溝 第1図 第2図 第3図 時 間(H) 第4図 第6図 q 第7図 時間(H)
Claims (2)
- (1)圧電磁器板を多層化し、電圧を印加することによ
り、変位を得るべく構成した積層型圧電素子において、
上記素子の側面に設けられた外部電極を素子端面に設け
た電極に接続し、この端面電極上に薄板の一部が側面に
突出している構成の導体薄板を接着し、その上面に、圧
電素子端面とほぼ同面積でかつ同形状の絶縁体を接着し
たことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - (2)請求項第1項の導体薄板の接着面積が、圧電素子
の端面の面積とほぼ等しくなることを特徴とする圧電ア
クチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2336599A JPH04206786A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2336599A JPH04206786A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04206786A true JPH04206786A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18300822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2336599A Pending JPH04206786A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04206786A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7268471B2 (en) * | 2002-02-22 | 2007-09-11 | Epcos Ag | Piezo actuator comprising a structured external electrode |
CN110695476A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-01-17 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种压电陶瓷换能器的电极引出方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2336599A patent/JPH04206786A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7268471B2 (en) * | 2002-02-22 | 2007-09-11 | Epcos Ag | Piezo actuator comprising a structured external electrode |
CN110695476A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-01-17 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种压电陶瓷换能器的电极引出方法 |
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