JPH04343281A - 電歪効果素子およびその製造方法 - Google Patents
電歪効果素子およびその製造方法Info
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- JPH04343281A JPH04343281A JP3115141A JP11514191A JPH04343281A JP H04343281 A JPH04343281 A JP H04343281A JP 3115141 A JP3115141 A JP 3115141A JP 11514191 A JP11514191 A JP 11514191A JP H04343281 A JPH04343281 A JP H04343281A
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Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電歪効果素子およびその
製造方法に関し、特に積層型の電歪効果素子およびその
製造方法に関する。
製造方法に関し、特に積層型の電歪効果素子およびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電歪効果素子とは固体の電歪効果を利用
して、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する素子
である。具体的には電歪効果の大きな固体の対向する表
面に金属膜などの電極を形成し、電極間に電位差を与え
たときに発生する固体の歪みを利用するものである。電
界と平行に発生する歪み、すなわち縦効果歪みは垂直方
向に生じる歪み、すなわち横効果歪みより一般には大き
いので、前者を利用するほうがエネルギー変換効率は高
い。このエネルギー変換効率の高い縦効果を利用した電
歪効果素子においては電界強度が大きくなるほど発生す
る歪みが大きくなるため、大きな変位量を得るには電界
強度が低下しないように印加電圧を大きくすることが必
要である。しかし、電圧を大きくするためには大型でか
つ高価な電源が必要になり、取扱いに対する危険度も増
す。
して、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する素子
である。具体的には電歪効果の大きな固体の対向する表
面に金属膜などの電極を形成し、電極間に電位差を与え
たときに発生する固体の歪みを利用するものである。電
界と平行に発生する歪み、すなわち縦効果歪みは垂直方
向に生じる歪み、すなわち横効果歪みより一般には大き
いので、前者を利用するほうがエネルギー変換効率は高
い。このエネルギー変換効率の高い縦効果を利用した電
歪効果素子においては電界強度が大きくなるほど発生す
る歪みが大きくなるため、大きな変位量を得るには電界
強度が低下しないように印加電圧を大きくすることが必
要である。しかし、電圧を大きくするためには大型でか
つ高価な電源が必要になり、取扱いに対する危険度も増
す。
【０００３】以上の欠点を改善するために積層セラミッ
クコンデンサ型の構造が提案されている。この構造を図
６（ａ）および（ｂ）に示す。
クコンデンサ型の構造が提案されている。この構造を図
６（ａ）および（ｂ）に示す。
【０００４】図６（ａ）において電歪材料１の内部に内
部電極２ａおよび２ｂが一定の間隔で形成されており、
交互に外部電極３ａまたは３ｂと電気的に接続されてい
る。内部電極２ａと２ｂとの間の間隔は通常のチップコ
ンデンサの技術で数１０μｍ程度にすることができる。 この構造を採用すると電極間距離が狭くなるため低電圧
で駆動可能な縦効果利用の電歪効果素子が実現できる。
部電極２ａおよび２ｂが一定の間隔で形成されており、
交互に外部電極３ａまたは３ｂと電気的に接続されてい
る。内部電極２ａと２ｂとの間の間隔は通常のチップコ
ンデンサの技術で数１０μｍ程度にすることができる。 この構造を採用すると電極間距離が狭くなるため低電圧
で駆動可能な縦効果利用の電歪効果素子が実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電歪効
果素子は積層方向からみた投影図図６（ｂ）から明らか
なように、内部電極２ａと２ｂとが、重なる部分（図中
最内側の矩形部分）４は素子の断面積と比較して小さく
なっている。従ってこの相対向する内部電極に電圧を印
加した時この電歪効果素子では、内部電極の重なった部
分は電界に応じて変形するが、電極が重なっていない部
分および電極のない部分では変形はしないため、その境
界部（図６（ａ）中に破線で囲って示す）に応力集中が
起こる。特に大きな変位量を取り出すために高い電圧を
印加した場合または内部電極を多層にした場合には、大
きな応力集中が発生し機械的に破壊が生じやすくなると
いう欠点があった。
果素子は積層方向からみた投影図図６（ｂ）から明らか
なように、内部電極２ａと２ｂとが、重なる部分（図中
最内側の矩形部分）４は素子の断面積と比較して小さく
なっている。従ってこの相対向する内部電極に電圧を印
加した時この電歪効果素子では、内部電極の重なった部
分は電界に応じて変形するが、電極が重なっていない部
分および電極のない部分では変形はしないため、その境
界部（図６（ａ）中に破線で囲って示す）に応力集中が
起こる。特に大きな変位量を取り出すために高い電圧を
印加した場合または内部電極を多層にした場合には、大
きな応力集中が発生し機械的に破壊が生じやすくなると
いう欠点があった。
【０００６】本発明はかかる従来の欠点を解決し、大き
な変位を取出そうとして内部電極を多層にした場合にも
、応力集中を分散させ機械的破壊を防止することのでき
る構造にした電歪効果素子を提供する事を目的とする。
な変位を取出そうとして内部電極を多層にした場合にも
、応力集中を分散させ機械的破壊を防止することのでき
る構造にした電歪効果素子を提供する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電歪効
果を示す材料と内部電極とが交互に積層されそれぞれの
内部電極が相対向する一対の側面に設けられた二つの外
部電極に、一層ごとに交互に電気的に接続されてなる基
準積層体が、前記二つの外部電極のそれぞれに対応する
位置に窓が設けられた絶縁性樹脂からなる筒状ケースに
、前記外部電極が前記窓から露出するように揃えて重ね
られ、前記基準積層体のそれぞれの外部電極が露出部で
電気的に接続された構造のブロック構造体と、前記ブロ
ック構造体の変位方向に垂直な二つの端面のそれぞれに
設けられた金属板と、前記金属板同士を連結するばねと
を含み、前記金属板が前記ブロック構造体を両端から圧
縮力を加えて挟み込む構造の電歪効果素子およびその製
造方法が得られる。
果を示す材料と内部電極とが交互に積層されそれぞれの
内部電極が相対向する一対の側面に設けられた二つの外
部電極に、一層ごとに交互に電気的に接続されてなる基
準積層体が、前記二つの外部電極のそれぞれに対応する
位置に窓が設けられた絶縁性樹脂からなる筒状ケースに
、前記外部電極が前記窓から露出するように揃えて重ね
られ、前記基準積層体のそれぞれの外部電極が露出部で
電気的に接続された構造のブロック構造体と、前記ブロ
ック構造体の変位方向に垂直な二つの端面のそれぞれに
設けられた金属板と、前記金属板同士を連結するばねと
を含み、前記金属板が前記ブロック構造体を両端から圧
縮力を加えて挟み込む構造の電歪効果素子およびその製
造方法が得られる。
【０００８】
【実施例】次に本発明の最適な実施例について、図面を
参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、本発明
の第１の実施例の斜視図および断面図である。
参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、本発明
の第１の実施例の斜視図および断面図である。
【０００９】図１（ａ）を参照すると、本実施例は、ブ
ロック構造素子１０と、このブロック構造素子１０の長
手方向の２つの端面に取り付けられた金属板１１と、２
つの金属板１１のそれぞれの４隅に取り付けられ金属板
同志を引っ張っている４つのばね１２とからなっている
。そして、ブロック構造素子１０の側面には縦長の窓７
が切ってあり、この窓７を通してリード線９が内部に導
入されている。
ロック構造素子１０と、このブロック構造素子１０の長
手方向の２つの端面に取り付けられた金属板１１と、２
つの金属板１１のそれぞれの４隅に取り付けられ金属板
同志を引っ張っている４つのばね１２とからなっている
。そして、ブロック構造素子１０の側面には縦長の窓７
が切ってあり、この窓７を通してリード線９が内部に導
入されている。
【００１０】図１（ｂ）を参照すると、ブロック構造素
子１０は絶縁樹脂性の筒状ケース８と基準積層体６とか
らなっており、内部には７個の基準積層体６が積み重ね
られている。それぞれの基準積層体６は図６に示す従来
の構造の電歪効果素子と類似の構造を持っているが、従
来のものとは異なって、内部電極２および電歪材料の総
数がずっと少なく４層である。基準積層体６の側面の外
部電極３は、前述のブロック構造素子１０の側面に設け
られた窓７に対応する位置にある。そして、それぞれの
基準積層体６の外部電極同志は、窓７に面した露出部を
利用してリード線９で接続されている。外部からのリー
ド線９は窓７を通して最下部の基準積層体６の外部電極
３に接続されている。
子１０は絶縁樹脂性の筒状ケース８と基準積層体６とか
らなっており、内部には７個の基準積層体６が積み重ね
られている。それぞれの基準積層体６は図６に示す従来
の構造の電歪効果素子と類似の構造を持っているが、従
来のものとは異なって、内部電極２および電歪材料の総
数がずっと少なく４層である。基準積層体６の側面の外
部電極３は、前述のブロック構造素子１０の側面に設け
られた窓７に対応する位置にある。そして、それぞれの
基準積層体６の外部電極同志は、窓７に面した露出部を
利用してリード線９で接続されている。外部からのリー
ド線９は窓７を通して最下部の基準積層体６の外部電極
３に接続されている。
【００１１】本実施例は以下のようにして作る。先ず、
チタン酸ジルコン酸鉛系等の電歪効果を示すセラミック
材料を微細粉末化し、有機バインダ，溶剤および可塑材
を添加し混練した後ドクターブレード法によって約１３
０μｍの厚さのグリーンシートを作成する。次に、この
グリーンシートの表面にスクリーン印刷により内部電極
２を作成した後３〜４枚を積み重ね熱圧着することによ
り、図２（ａ）に示すような、内部電極２を交互にずら
した状態の積層体５を形成する。
チタン酸ジルコン酸鉛系等の電歪効果を示すセラミック
材料を微細粉末化し、有機バインダ，溶剤および可塑材
を添加し混練した後ドクターブレード法によって約１３
０μｍの厚さのグリーンシートを作成する。次に、この
グリーンシートの表面にスクリーン印刷により内部電極
２を作成した後３〜４枚を積み重ね熱圧着することによ
り、図２（ａ）に示すような、内部電極２を交互にずら
した状態の積層体５を形成する。
【００１２】次に、図２（ｂ）に示すように、積層体５
を水平移動させながら、上下移動する回転切断刃２１に
て切断位置２２を順次切断した後焼成することにより、
図３（ａ）に示すような基準積層体６を得る。ここで、
銀を主成分とする金属粉末とガラスフリットおよびセラ
ミックとの結合を良くするための物質からなるペースト
をこの基準積層体６の両側面に付着させ焼付けて外部電
極３を設けることにより、図３（ｂ）に示すような、い
わゆる積層セラミックコンデンサ型の構造を有する基準
積層体６が得られる。
を水平移動させながら、上下移動する回転切断刃２１に
て切断位置２２を順次切断した後焼成することにより、
図３（ａ）に示すような基準積層体６を得る。ここで、
銀を主成分とする金属粉末とガラスフリットおよびセラ
ミックとの結合を良くするための物質からなるペースト
をこの基準積層体６の両側面に付着させ焼付けて外部電
極３を設けることにより、図３（ｂ）に示すような、い
わゆる積層セラミックコンデンサ型の構造を有する基準
積層体６が得られる。
【００１３】さらに図４（ａ）に示す通り、断面形状が
ほぼ基準積層体６の形状と同じで、かつ外部電極に対応
する位置に窓７が設けられた絶縁性樹脂からなる筒状ケ
ース８にこの基準積層体６を複数個、外部電極３が筒状
ケース８の窓７から露出する位置になるように揃えて重
ねる。次に、筒状ケース８の窓７に露出した基準積層体
６のそれぞれの外部電極３間を細い金属のリード線７で
、相対向する外部電極３ごとに導電性樹脂またははんだ
付により接続させることにより、図４（ｂ）に示すよう
なブロック構造素子１０を作る。このブロック構造素子
１０は、上下の基準積層体６同志がただ接触しているだ
けで機械的な接続はされていない。
ほぼ基準積層体６の形状と同じで、かつ外部電極に対応
する位置に窓７が設けられた絶縁性樹脂からなる筒状ケ
ース８にこの基準積層体６を複数個、外部電極３が筒状
ケース８の窓７から露出する位置になるように揃えて重
ねる。次に、筒状ケース８の窓７に露出した基準積層体
６のそれぞれの外部電極３間を細い金属のリード線７で
、相対向する外部電極３ごとに導電性樹脂またははんだ
付により接続させることにより、図４（ｂ）に示すよう
なブロック構造素子１０を作る。このブロック構造素子
１０は、上下の基準積層体６同志がただ接触しているだ
けで機械的な接続はされていない。
【００１４】そこで、ブロック構造素子１０の端面の形
状よりやや大きめの２枚の金属板１１でブロック構造素
子１０を上下の両端面から挾み、それぞれの金属板１１
の四隅同志にばね１２を取り付ける。このようにして図
１に示すような金属板１１がブロック構造素子１０の上
下から圧縮力を加え、挟み込む構造の電歪効果素子が得
られる。
状よりやや大きめの２枚の金属板１１でブロック構造素
子１０を上下の両端面から挾み、それぞれの金属板１１
の四隅同志にばね１２を取り付ける。このようにして図
１に示すような金属板１１がブロック構造素子１０の上
下から圧縮力を加え、挟み込む構造の電歪効果素子が得
られる。
【００１５】次に本発明の第２の実施例について述べる
。図５は本発明の第２の実施例の斜視図である。本実施
例の製造工法は概ね第１の実施例と同様であるが、ブロ
ック構造素子１０を挾む金属板１１に特徴がある。本実
施例の金属板１１は周辺を少し折り曲げた構造のもので
あり、これによって金属板１１の位置決めが容易となる
。またばね１２も取付け易く生産効率の良い電歪効果素
子を得る事が出来るという利点がある。なおこの断面形
状は任意に変更してもその作用は変らないことは勿論で
ある。
。図５は本発明の第２の実施例の斜視図である。本実施
例の製造工法は概ね第１の実施例と同様であるが、ブロ
ック構造素子１０を挾む金属板１１に特徴がある。本実
施例の金属板１１は周辺を少し折り曲げた構造のもので
あり、これによって金属板１１の位置決めが容易となる
。またばね１２も取付け易く生産効率の良い電歪効果素
子を得る事が出来るという利点がある。なおこの断面形
状は任意に変更してもその作用は変らないことは勿論で
ある。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
歪効果素子は複数個の基準積層体６を固着させずに重ね
ただけで全体の両側からおさえた構造になっている。従
って電圧を印加した時に内部電極２の重なった変形する
部分４と内部電極２の重なっていない変形のしない部分
との境界部分に集中する応力は、３〜４層分の変形毎に
分散され各々の基準積層体６で吸収されてしまう。この
ことにより電歪効果素子全体としては高い電圧を掛けて
も機械的に破壊が生じることがなく、大きな変位量を取
り出すことが可能となる。
歪効果素子は複数個の基準積層体６を固着させずに重ね
ただけで全体の両側からおさえた構造になっている。従
って電圧を印加した時に内部電極２の重なった変形する
部分４と内部電極２の重なっていない変形のしない部分
との境界部分に集中する応力は、３〜４層分の変形毎に
分散され各々の基準積層体６で吸収されてしまう。この
ことにより電歪効果素子全体としては高い電圧を掛けて
も機械的に破壊が生じることがなく、大きな変位量を取
り出すことが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図および断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１の実施例の製造工程における積層
体切断工程を説明するための断面図および斜視図である
。
体切断工程を説明するための断面図および斜視図である
。
【図３】分図（ａ）は、本発明の第１の実施例の製造工
程中における切断後の基準積層体の断面図である。分図
（ｂ）は、本発明の第１の実施例の製造工程中において
外部電極を形成した後の基準積層体の断面図である。
程中における切断後の基準積層体の断面図である。分図
（ｂ）は、本発明の第１の実施例の製造工程中において
外部電極を形成した後の基準積層体の断面図である。
【図４】分図（ａ）は、本発明の第１の実施例の製造工
程における基準積層体を筒状ケース内に積み重ねる工程
を説明するための図である。分図（ｂ）は、本発明の第
１の実施例におけるブロック構造素子の斜視図である。
程における基準積層体を筒状ケース内に積み重ねる工程
を説明するための図である。分図（ｂ）は、本発明の第
１の実施例におけるブロック構造素子の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施例の斜視図である。
【図６】従来の電歪効果素子の断面図および透視平面図
である。
である。
１ 電歪材料
２，２ａ，２ｂ 内部電極
３，３ａ，３ｂ 外部電極
４ 内部電極の重なり部分
５ 積層体
６ 基準積層体
７ 窓
８ 筒状ケース
９ リード線
１０ ブロック構造素子
１１ 金属板
１２ ばね
２１ 切断刃
２２ 切断位置
Claims (2)
- 【請求項１】 電歪効果を示す材料と内部電極とが交
互に積層されそれぞれの内部電極が相対向する一対の側
面に設けられた二つの外部電極に、一層ごとに交互に電
気的に接続されてなる基準積層体が、前記二つの外部電
極のそれぞれに対応する位置に窓が設けられた絶縁性樹
脂からなる筒状ケースに、前記外部電極が前記窓から露
出するように揃えて重ねられ、前記基準積層体のそれぞ
れの外部電極が露出部で電気的に接続された構造のブロ
ック構造体と、前記ブロック構造体の変位方向に垂直な
二つの端面のそれぞれに設けられた金属板と、前記金属
板同士を連結するばねとを含み、前記金属板が前記ブロ
ック構造体を両端から圧縮力を加えて挟み込む構造の電
歪効果素子。 - 【請求項２】 内部電極を相対向する二つの側面に交
互に露出させ、前記二つの側面のそれぞれに外部電極を
形成して基準積層体を作る工程と、相対向する二つの外
部電極に対応する位置に窓を設けた絶縁体樹脂からなる
筒状ケースに前記基準積層体を複数個、外部電極が前記
窓から露出するように揃えて重ねる工程と、前記基準積
層体のそれぞれの外部電極の露出部を電気的に接続して
ブロック構造体を得る工程と、前記ブロック構造体をば
ねで連結した金属板で両側から挟み込む工程とを含むこ
とを特徴とする電歪効果素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3115141A JPH04343281A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3115141A JPH04343281A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343281A true JPH04343281A (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=14655312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3115141A Pending JPH04343281A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04343281A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015061054A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電素子ユニットおよび圧電アクチュエータ |
| DE102014213723A1 (de) | 2014-07-15 | 2016-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines anisotropen weichmagnetischen Materialkörpers und dessen Verwendung |
| DE102014214562A1 (de) | 2014-07-24 | 2016-01-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Verarbeitung und Verwendung von Abfall metallabhebender oder spanender Prozesse |
| CN106784293A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-05-31 | 江苏汇博机器人技术股份有限公司 | 一种堆叠式压电陶瓷 |
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| JPH04264784A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-21 | Nec Corp | 電歪効果素子およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP3115141A patent/JPH04343281A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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