JPH0476969A - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
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- JPH0476969A JPH0476969A JP2191725A JP19172590A JPH0476969A JP H0476969 A JPH0476969 A JP H0476969A JP 2191725 A JP2191725 A JP 2191725A JP 19172590 A JP19172590 A JP 19172590A JP H0476969 A JPH0476969 A JP H0476969A
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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
その外部電極の構造に関する。
その外部電極の構造に関する。
電歪効果素子は、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し、変位を発生するものであって
、圧電アクチュエータの素子として用いられる。
機械エネルギーに変換し、変位を発生するものであって
、圧電アクチュエータの素子として用いられる。
この種の変位発生素子としては、横効果を利用したバイ
モルフ圧電素子や、縦効果を利用した積層型素子がある
。
モルフ圧電素子や、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、小型で駆動力が太きいこと、
エネルギー変換効率が高いことなどの特徴を持つことか
ら応用研究が精力的になされている。
エネルギー変換効率が高いことなどの特徴を持つことか
ら応用研究が精力的になされている。
従来の積層型素子（以下素子と記す）の構造を第２図に
示す。
示す。
従来の素子は、第２図に示すように、電歪シート１と内
部電極２とを交互に積み重ねて積層体とし、積層方向に
平行な対向する一対の側面に露出する内部電極を、−層
おきに、しかも、左右交互に絶縁ガラス３で絶縁し、そ
の上から外部電極４を形成し、この外部型＆４にリード
線５をはんだ付けで接続した構造となっている。
部電極２とを交互に積み重ねて積層体とし、積層方向に
平行な対向する一対の側面に露出する内部電極を、−層
おきに、しかも、左右交互に絶縁ガラス３で絶縁し、そ
の上から外部電極４を形成し、この外部型＆４にリード
線５をはんだ付けで接続した構造となっている。
このような構造の素子ては、隣り合う内部電極同志が電
歪シートを挟んで互いに対向電極となるので、リード線
５の両端に外部から電圧を印加すると、それぞれの電歪
シート１が変位し、素子は全体として積層方向に変位す
る。
歪シートを挟んで互いに対向電極となるので、リード線
５の両端に外部から電圧を印加すると、それぞれの電歪
シート１が変位し、素子は全体として積層方向に変位す
る。
従来、上述した構造の素子の外部電極には、内部電極２
．電歪シート１及び絶縁ガラス３との密着性、電気伝導
度、はんだ付は性などの点から、銀を主成分とする高温
焼成型の導電ペーストが用いられていた。
．電歪シート１及び絶縁ガラス３との密着性、電気伝導
度、はんだ付は性などの点から、銀を主成分とする高温
焼成型の導電ペーストが用いられていた。
上記の高温焼成型の導電ペーストは、通常、６００℃以
上の高温で焼成される。
上の高温で焼成される。
上述のように、従来の素子では、外部電極として、高温
焼成型導電ペーストを用い、６００°Ｃ以上の温度で焼
成している。
焼成型導電ペーストを用い、６００°Ｃ以上の温度で焼
成している。
ところで、この高温焼成型導電ペーストは、般に焼成時
に１０％以上の収縮を引き起こす。
に１０％以上の収縮を引き起こす。
又、銀を主成分としているため、熱膨張係数も大きい。
このため、従来の素子では、外部電極の焼成工程で、外
部電極４の下部に形成されている絶縁ガラス３に応力が
集中し、絶縁ガラスにクラックが生じやすくなり、素子
の信頼性が著しく低下する。甚だしい場合には、製造工
程中でこのクラ・ンクが発生し、製造歩留りが低下して
しまうことがある。
部電極４の下部に形成されている絶縁ガラス３に応力が
集中し、絶縁ガラスにクラックが生じやすくなり、素子
の信頼性が著しく低下する。甚だしい場合には、製造工
程中でこのクラ・ンクが発生し、製造歩留りが低下して
しまうことがある。
このことは、外部電極の電流容量を確保するために外部
電極の導電ペーストを厚く形成すると特に顕著になる。
電極の導電ペーストを厚く形成すると特に顕著になる。
上記の問題は、外部電極として樹脂硬化型導電ペースト
のような、焼成温度の低い導電ペーストを用いることに
よって軽減することができる。
のような、焼成温度の低い導電ペーストを用いることに
よって軽減することができる。
しかし、この場合、樹脂硬化型導電ペーストは、電気伝
導度が小さいため、素子の駆動電流が大きくなると外部
電極が発熱し、最悪の場合、焼損する危険がある。
導度が小さいため、素子の駆動電流が大きくなると外部
電極が発熱し、最悪の場合、焼損する危険がある。
又、はんだ付は性が悪いため、リード線と外部電極との
取り付は強度を十分確保することができないという問題
が生ずる。
取り付は強度を十分確保することができないという問題
が生ずる。
本発明の電歪効果素子は、電歪効果を示すセラミックの
層と内部電極の層とが交互に詰み重ねられた積層焼結体
と、 この積層焼結体の、積層方向に平行な対向する一対の側
面上にあって、前記内部電極の露出部を一層おきに絶縁
する絶縁体と、 この絶縁体を含む前記側面上にあって、前記内部電極の
うち前記側面への露出部が絶縁されていない層を電気的
に接続する外部電極とを含む電歪効果素子において、 前記外部電極が多層構造をなしていることを特徴とする
。
層と内部電極の層とが交互に詰み重ねられた積層焼結体
と、 この積層焼結体の、積層方向に平行な対向する一対の側
面上にあって、前記内部電極の露出部を一層おきに絶縁
する絶縁体と、 この絶縁体を含む前記側面上にあって、前記内部電極の
うち前記側面への露出部が絶縁されていない層を電気的
に接続する外部電極とを含む電歪効果素子において、 前記外部電極が多層構造をなしていることを特徴とする
。
次に、本発明について、図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例の構造を示す縦断面図
である。
である。
第１図に示す本実施例は下記のようにして作製する。
先ず、例えばチタン酸ジルコン酸鉛のような電歪効果を
示すセラミックの粉末に、微量の有機バインダーを添加
し、これを有機溶媒中に分散させて泥漿を作り、この泥
漿からテープキャスト法により膜厚１３０μｍの電歪シ
ート１を形成する。
示すセラミックの粉末に、微量の有機バインダーを添加
し、これを有機溶媒中に分散させて泥漿を作り、この泥
漿からテープキャスト法により膜厚１３０μｍの電歪シ
ート１を形成する。
次に、この電歪シート１の上に、銀・パラジウム粉末を
７＝３に混合したペーストを１０μｍの厚さになるよう
にスクリーン印刷して内部電極２を形成する。
７＝３に混合したペーストを１０μｍの厚さになるよう
にスクリーン印刷して内部電極２を形成する。
この後、内部電極を印刷してない電歪シートを３０枚重
ね、その上に内部電極を印刷しである電歪シートを１２
０枚積み重ね、更にその上に内部電極を印刷してない電
歪シートを３０枚積層し、２００ｋｇ／ｃｉｌ！の条件
で熱加圧して一体化し、その後１１００℃の温度で２時
間焼結して積層焼結体を得る。
ね、その上に内部電極を印刷しである電歪シートを１２
０枚積み重ね、更にその上に内部電極を印刷してない電
歪シートを３０枚積層し、２００ｋｇ／ｃｉｌ！の条件
で熱加圧して一体化し、その後１１００℃の温度で２時
間焼結して積層焼結体を得る。
次いで、この積層焼結体の対向する一対の側面に露出し
た内部電極２上に、−層おきに、且つ、左右交互にガラ
ス絶縁物３を形成する。
た内部電極２上に、−層おきに、且つ、左右交互にガラ
ス絶縁物３を形成する。
更にこの側面上に、銀を主成分とする高温焼成型の導電
ペーストを厚さが３μｍになるようにスクリーン印刷し
、乾燥後６００℃で１０分間焼成して第１層外部電極４
ａを形成する。
ペーストを厚さが３μｍになるようにスクリーン印刷し
、乾燥後６００℃で１０分間焼成して第１層外部電極４
ａを形成する。
次に、この第１層外部電極４ａの上に、銀及び樹脂を主
成分とする樹脂硬化型の導電ペーストを厚さが３０μｍ
になるようにスクリーン印刷し、１５０℃で１時間硬化
させて第２層外部電極４ｂを形成する。
成分とする樹脂硬化型の導電ペーストを厚さが３０μｍ
になるようにスクリーン印刷し、１５０℃で１時間硬化
させて第２層外部電極４ｂを形成する。
その後、第１層外部電！４ａの露出部分にリード線５を
はんだ付けで接続し、更に、側面全体に樹脂を塗布し硬
化させて外装を施す。
はんだ付けで接続し、更に、側面全体に樹脂を塗布し硬
化させて外装を施す。
第１層外部電ｉ４ａの厚さを３μｍとしたのは、高温焼
成型の導電ペーストが絶縁ガラスに与えるダメージは、
膜厚が５μｍ以下のときには小さいことが、予め実験で
確められているからである。
成型の導電ペーストが絶縁ガラスに与えるダメージは、
膜厚が５μｍ以下のときには小さいことが、予め実験で
確められているからである。
上述のような構造の外部電極を持つ本実施例では、高温
焼成型導電ペーストによる第１層外部電極４ａによって
、電歪シート１．内部電極２及び絶縁ガラス３との密着
性並びにリード線５とのはんだ付は強度を確保し、又、
樹脂硬化型導電ペーストによる第２層外部電ｉ４ｂを厚
く形成することによって、外部電極の抵抗を小さく抑え
ることができる。
焼成型導電ペーストによる第１層外部電極４ａによって
、電歪シート１．内部電極２及び絶縁ガラス３との密着
性並びにリード線５とのはんだ付は強度を確保し、又、
樹脂硬化型導電ペーストによる第２層外部電ｉ４ｂを厚
く形成することによって、外部電極の抵抗を小さく抑え
ることができる。
しかも、第１層外部電極４ａの厚さを、絶縁ガラスに与
えるダメージが小さい範囲に止めており、又、第２層外
部電ｒｊ！４ｂを形成するための焼成温度が低いので、
絶縁カラス３に加わる応力は小さい。
えるダメージが小さい範囲に止めており、又、第２層外
部電ｒｊ！４ｂを形成するための焼成温度が低いので、
絶縁カラス３に加わる応力は小さい。
従って、本実施例では、製造工程中で絶縁ガラス３にク
ラックが発生しにくくなる。
ラックが発生しにくくなる。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
本実施例が前述の第１の実施例と異るところは、第１層
外部電極の部分である。
外部電極の部分である。
本実施例では、第１層外部電極として、スパッタリング
法により厚さ２μｍの金の層を形成する。
法により厚さ２μｍの金の層を形成する。
第２層外部電極は、第１の実施例と同じく樹脂硬化型の
導電ペーストを用いて形成する。
導電ペーストを用いて形成する。
本実施例においては、第１層外部電極の形成方法として
スパッタリング法を用いているので、外部電極形成時の
熱履歴の最高温度が約２００℃と非常に低く、このため
絶縁ガラス３に加わる応力が、第１の実施例におけるよ
りも更に小さくなる。
スパッタリング法を用いているので、外部電極形成時の
熱履歴の最高温度が約２００℃と非常に低く、このため
絶縁ガラス３に加わる応力が、第１の実施例におけるよ
りも更に小さくなる。
次に、上述の説明によって作製した素子を用いて本発明
の効果を確認した結果について述べる。
の効果を確認した結果について述べる。
先ず、第１及び第２の実施例に従って作製した素子の絶
縁ガラス部を電子顕微鏡で観察したところ、クラックは
発見できなかった。
縁ガラス部を電子顕微鏡で観察したところ、クラックは
発見できなかった。
又、完成した素子に直流電圧を印加してエージングを行
うエージング工程での歩留りが、従来の素子に比べ、約
１０％高かった。
うエージング工程での歩留りが、従来の素子に比べ、約
１０％高かった。
更に、１５０■のパルス電圧を２５０Ｈｚで印加し、信
頼性試験を行ったところ、従来の素子では、２億回まで
の間に２０個中１個が絶縁カラスの放電破壊を起したの
に対し、本発明の第１の実施例及び第２の実施例による
素子では、どちらも１０億回まで破壊しなかった。又、
外部電極の損傷も見られながった。
頼性試験を行ったところ、従来の素子では、２億回まで
の間に２０個中１個が絶縁カラスの放電破壊を起したの
に対し、本発明の第１の実施例及び第２の実施例による
素子では、どちらも１０億回まで破壊しなかった。又、
外部電極の損傷も見られながった。
以上説明したように、本発明では、外部電極を多層にし
、第１層（最内層）を薄く形成することにより、素子と
の密着性及びはんだ付は性を確保しながら絶縁ガラスに
与える応力を最小限に抑えている。
、第１層（最内層）を薄く形成することにより、素子と
の密着性及びはんだ付は性を確保しながら絶縁ガラスに
与える応力を最小限に抑えている。
更に、第２層目以降にも、絶縁ガラスに与える応力が小
さい電極材を用いることにより、電流容量など、第１層
で不足した性能を補っている。
さい電極材を用いることにより、電流容量など、第１層
で不足した性能を補っている。
このため、本発明によれば、絶縁ガラスにおけるクラッ
クの発生が少なく外部電極の抵抗が小さい信頼性の高い
電歪効果素子を、歩留りよく製造することができる。
クの発生が少なく外部電極の抵抗が小さい信頼性の高い
電歪効果素子を、歩留りよく製造することができる。
第１図は、本発明の第１の実施例の構造を示す縦断面図
、第２図は、従来の電歪効果素子の構造を示す縦断面図
である。 １・・・電歪シート、２・・・内部電極、３・・・絶縁
ガラス、４．４ａ ４ｂ・・・外部電極、５・・・リ
ード線。
、第２図は、従来の電歪効果素子の構造を示す縦断面図
である。 １・・・電歪シート、２・・・内部電極、３・・・絶縁
ガラス、４．４ａ ４ｂ・・・外部電極、５・・・リ
ード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電歪効果を示すセラミックの層と内部電極の層とが
交互に詰み重ねられた積層焼結体と、この積層焼結体の
、積層方向に平行な対向する一対の側面上にあって、前
記内部電極の露出部を一層おきに絶縁する絶縁体と、 この絶縁体を含む前記側面上にあって、前記内部電極の
うち前記側面への露出部が絶縁されていない層を電気的
に接続する外部電極とを含む電歪効果素子において、 前記外部電極が多層構造をなしていることを特徴とする
電歪効果素子。 ２、請求項１記載の電歪効果素子において、前記外部電
極が、高温焼成型導電ペーストにより形成される層と、
その上に設けられた樹脂硬化型導電ペーストにより形成
される層とからなることを特徴とする電歪効果素子。 ３、請求項１記載の電歪効果素子において、前記外部電
極が、高導電性金属の層と、その上に設けられた樹脂硬
化型導電ペーストにより形成される層とからなることを
特徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191725A JPH0476969A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電歪効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191725A JPH0476969A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電歪効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476969A true JPH0476969A (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16279452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2191725A Pending JPH0476969A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0476969A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1143534A2 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Tokin Ceramics Corporation | Multilayer piezoelectric actuator with electrodes reinforced in conductivity |
| EP1150363A2 (en) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Tokin Ceramics Corporation | Multilayer piezoelectric actuator device having a conductive member attached to an external electrode thereof |
| EP1162671A3 (en) * | 2000-06-06 | 2005-09-21 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
| JP2009065014A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Nec Tokin Corp | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
| JP2015179808A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-10-08 | Tdk株式会社 | 圧電素子ユニットおよび駆動装置 |
-
1990
- 1990-07-19 JP JP2191725A patent/JPH0476969A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1143534A2 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Tokin Ceramics Corporation | Multilayer piezoelectric actuator with electrodes reinforced in conductivity |
| EP1143534A3 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-24 | Tokin Ceramics Corporation | Multilayer piezoelectric actuator with electrodes reinforced in conductivity |
| EP1150363A2 (en) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Tokin Ceramics Corporation | Multilayer piezoelectric actuator device having a conductive member attached to an external electrode thereof |
| EP1162671A3 (en) * | 2000-06-06 | 2005-09-21 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
| JP2009065014A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Nec Tokin Corp | 積層型圧電アクチュエータ素子 |
| JP2015179808A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-10-08 | Tdk株式会社 | 圧電素子ユニットおよび駆動装置 |
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