JPH049390B2 - - Google Patents
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- JPH049390B2 JPH049390B2 JP7903982A JP7903982A JPH049390B2 JP H049390 B2 JPH049390 B2 JP H049390B2 JP 7903982 A JP7903982 A JP 7903982A JP 7903982 A JP7903982 A JP 7903982A JP H049390 B2 JPH049390 B2 JP H049390B2
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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
- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
-
- 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
- H10N30/01—Manufacture or treatment
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-
- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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-
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- H10N30/80—Constructional details
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- H10N30/8548—Lead-based oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は積層磁器コンデンサ型の電歪効果素子
に関する。
に関する。
電歪効果素子とは大きな電歪効果を示す材料に
電圧を印加して機械歪を発生させる素子である。
電歪効果には縦効果と横効果とが存在し、電界と
平行方向に歪が発生する場合を縦効果と呼び、電
界と垂直方向に歪が発生する場合を横効果とい
う。そして一般的には縦効果の方が大きい。縦効
果を利用して低電圧で大きな歪を発生させるため
には電歪効果を示す材料に設けられた対向する電
極間距離を短かくすればよい。しかし単に電極間
距離を短かくしただけでは歪を大きく出来ても総
変位量を大きくする事が出来ない。この欠点を改
善して低電圧で大きな変位量を得るために積層磁
器コンデンサ型の構造が提案されている。
電圧を印加して機械歪を発生させる素子である。
電歪効果には縦効果と横効果とが存在し、電界と
平行方向に歪が発生する場合を縦効果と呼び、電
界と垂直方向に歪が発生する場合を横効果とい
う。そして一般的には縦効果の方が大きい。縦効
果を利用して低電圧で大きな歪を発生させるため
には電歪効果を示す材料に設けられた対向する電
極間距離を短かくすればよい。しかし単に電極間
距離を短かくしただけでは歪を大きく出来ても総
変位量を大きくする事が出来ない。この欠点を改
善して低電圧で大きな変位量を得るために積層磁
器コンデンサ型の構造が提案されている。
第１図ａ，ｂは上記積層磁器コンデンサ型構造
を有する電歪効果素子のうち本発明者らが提案し
た構造の例を示している。第１図は電歪効果を示
す磁器材料１と内部電極２、が交互に積層され、
リード線３が各内部電極を一層おきに電気的に接
続している状態を示している。
を有する電歪効果素子のうち本発明者らが提案し
た構造の例を示している。第１図は電歪効果を示
す磁器材料１と内部電極２、が交互に積層され、
リード線３が各内部電極を一層おきに電気的に接
続している状態を示している。
第１図ａは素子の側面図であり、第１図ｂは素
子の断面と同形状の内部電極を示している。本素
子は電極端子Ａ，Ｂ間に直流バイアスを印加する
と高さｌの積層方向に伸びる。この様な構造の素
子では電極間距離を数μｍ〜数10μｍ程度にする
事が容易でかつ積層数を増せば高さｌを高く出来
る。従つて低電圧で大きな変位量が得られる電歪
効果素子となる。
子の断面と同形状の内部電極を示している。本素
子は電極端子Ａ，Ｂ間に直流バイアスを印加する
と高さｌの積層方向に伸びる。この様な構造の素
子では電極間距離を数μｍ〜数10μｍ程度にする
事が容易でかつ積層数を増せば高さｌを高く出来
る。従つて低電圧で大きな変位量が得られる電歪
効果素子となる。
しかし通常内部電極用材料としては白金やパラ
ジウム等の金属材料が使用されるが、これら金属
材料は一般には電歪効果を示す磁器材料とは化学
反応を起こさないため内部電極と磁器との接合強
度はあまり強くないのが普通である。従つて電歪
効果素子を大きく変形させたり、あるいは断続的
に長期間駆動すると内部電極と磁器材料との接合
面から機械的に破壊する場合がある。
ジウム等の金属材料が使用されるが、これら金属
材料は一般には電歪効果を示す磁器材料とは化学
反応を起こさないため内部電極と磁器との接合強
度はあまり強くないのが普通である。従つて電歪
効果素子を大きく変形させたり、あるいは断続的
に長期間駆動すると内部電極と磁器材料との接合
面から機械的に破壊する場合がある。
本発明の目的は内部電極と磁器との接着強度を
増大させ、内部電極と磁器とが交互に積層された
電歪効果素子の機械的破壊に至るまでの寿命を延
ばすことを目的としている。
増大させ、内部電極と磁器とが交互に積層された
電歪効果素子の機械的破壊に至るまでの寿命を延
ばすことを目的としている。
一方積層磁器コンデンサにおいては、その内部
電極中にそのコンデンサの誘電体磁器と同一の磁
器粉末を混入せしめ、該内部電極と磁器の熱膨張
係数を近似させ該磁器中のクラツク発生を抑制す
る方法が知られており、この場合この他の効果と
して内部電極と磁器との接着強度が増大すると報
告されている。（特開昭56−162821） しかしこのような内部電極が第１図に示したよ
うな構造の、その積層方向に機械的変位をくり返
す電歪効果素子においても有効であるかどうかは
全く不明である。
電極中にそのコンデンサの誘電体磁器と同一の磁
器粉末を混入せしめ、該内部電極と磁器の熱膨張
係数を近似させ該磁器中のクラツク発生を抑制す
る方法が知られており、この場合この他の効果と
して内部電極と磁器との接着強度が増大すると報
告されている。（特開昭56−162821） しかしこのような内部電極が第１図に示したよ
うな構造の、その積層方向に機械的変位をくり返
す電歪効果素子においても有効であるかどうかは
全く不明である。
すなわち本発明者らは電歪効果を示す磁器材料
と内部電極とが交互に積層され、該内部電極が一
層おきに接続されている構造の電歪効果素子にお
いて、その内部電極として金属主成分の他に該素
子を構成する磁器材料より低温で焼結する磁器材
料粉末を混入せしめた内部電極を用いることによ
り、従来の内部電極をそのまま用いる場合に比べ
さらには内部電極中に該素子を構成する磁器と同
一の粉末を混入せしめた場合に比べても電歪効果
素子の機械的破壊に至るまでの寿命を大幅に改善
できることを見出したものである。該電歪効果素
子を構成する磁器材料より低温で焼結する磁器材
料粉末を内部電極中に混入させた場合、焼成時に
該電極中の磁器粉末の一部あるいは全部が液相の
状態となり素子を構成する磁器と同一の粉末を混
入させた場合に比べ、さらに拡散しやすくなり内
部電極と該磁器との密着性が高まる。
と内部電極とが交互に積層され、該内部電極が一
層おきに接続されている構造の電歪効果素子にお
いて、その内部電極として金属主成分の他に該素
子を構成する磁器材料より低温で焼結する磁器材
料粉末を混入せしめた内部電極を用いることによ
り、従来の内部電極をそのまま用いる場合に比べ
さらには内部電極中に該素子を構成する磁器と同
一の粉末を混入せしめた場合に比べても電歪効果
素子の機械的破壊に至るまでの寿命を大幅に改善
できることを見出したものである。該電歪効果素
子を構成する磁器材料より低温で焼結する磁器材
料粉末を内部電極中に混入させた場合、焼成時に
該電極中の磁器粉末の一部あるいは全部が液相の
状態となり素子を構成する磁器と同一の粉末を混
入させた場合に比べ、さらに拡散しやすくなり内
部電極と該磁器との密着性が高まる。
以下実施例に従つて本発明の詳細な説明を行な
う。
う。
実施例
電歪効果素子の磁器材料としてマグネシウムニ
オブ酸鉛pb（Mg1/3Nb2/3）O3とチタン酸鉛PbtiO3
の固溶体を用い本発明の効果を実験的に検証し
た。
オブ酸鉛pb（Mg1/3Nb2/3）O3とチタン酸鉛PbtiO3
の固溶体を用い本発明の効果を実験的に検証し
た。
Pb（Mg1/3Nb2/3）O3とPbTiO3とをモル比で65
対35になる様に出発の原料粉末を秤量し、800℃
で２時間仮焼した。この仮焼粉末に適量の有機バ
インダを混合し、有機溶媒中に分散させ泥漿を得
た。泥漿をドクターブレード法によりマイラーフ
イルム上に数100ミクロンの厚みになる様に塗布
した後乾燥させた。このグリーンシートをマイラ
ーフイルムから剥離した後、所定の大きさに切断
し内部電極となるペーストをスクリーン印刷法で
印刷した。内部電極の材料としては白金ペースト
に０〜25重量パーセントの磁器粉末を混合したも
のを用いた。この白金ペーストに混入させる磁器
粉末はPb（Mg1/3Nb2/3）O3とPbTiO3とを混合し
た仮焼粉末でその比率はモル比で９対１である。
なお、この組成は先に上げた65対35の組成より約
80℃低い温度で焼結出来る特徴がある。
対35になる様に出発の原料粉末を秤量し、800℃
で２時間仮焼した。この仮焼粉末に適量の有機バ
インダを混合し、有機溶媒中に分散させ泥漿を得
た。泥漿をドクターブレード法によりマイラーフ
イルム上に数100ミクロンの厚みになる様に塗布
した後乾燥させた。このグリーンシートをマイラ
ーフイルムから剥離した後、所定の大きさに切断
し内部電極となるペーストをスクリーン印刷法で
印刷した。内部電極の材料としては白金ペースト
に０〜25重量パーセントの磁器粉末を混合したも
のを用いた。この白金ペーストに混入させる磁器
粉末はPb（Mg1/3Nb2/3）O3とPbTiO3とを混合し
た仮焼粉末でその比率はモル比で９対１である。
なお、この組成は先に上げた65対35の組成より約
80℃低い温度で焼結出来る特徴がある。
次に電極ペーストを印刷したフイルムを重ねて
熱プレスにより一体成型した後1280℃の温度で１
時間焼結した。焼結後先の第１図に示した様な形
状に切断加工した。得られた素子の寸法は第１図
においてａ＝３mm，ｌ＝10mmで各内部電極間の距
離は250ミクロンである。層状に形成した内部電
極間を一層おきにリード線により電気的に接続し
て、２つの電極端子Ａ，Ｂを取りだし、最高電圧
400V，周波数1000Hzの半波整流した正弦波パル
スを印加して素子の寿命試験を行なつた。また内
部電極材料として白金ペーストに素子を構成する
磁器材料と同一組成の仮焼末を混合したものを使
用した電歪効果素子も同様に作製し、同様の方法
で寿命試験を行なつた。これらの電歪効果素子が
機械的破壊に至るまでに印加したパルス数と内部
電極中に混入させた磁器粉末の量との関係を第２
図に示す。
熱プレスにより一体成型した後1280℃の温度で１
時間焼結した。焼結後先の第１図に示した様な形
状に切断加工した。得られた素子の寸法は第１図
においてａ＝３mm，ｌ＝10mmで各内部電極間の距
離は250ミクロンである。層状に形成した内部電
極間を一層おきにリード線により電気的に接続し
て、２つの電極端子Ａ，Ｂを取りだし、最高電圧
400V，周波数1000Hzの半波整流した正弦波パル
スを印加して素子の寿命試験を行なつた。また内
部電極材料として白金ペーストに素子を構成する
磁器材料と同一組成の仮焼末を混合したものを使
用した電歪効果素子も同様に作製し、同様の方法
で寿命試験を行なつた。これらの電歪効果素子が
機械的破壊に至るまでに印加したパルス数と内部
電極中に混入させた磁器粉末の量との関係を第２
図に示す。
第２図において１は素子を構成する磁器材料よ
り低い温度で焼結するPb（Mg1/3Nb2/3）O3と
PbTiO3とのモル比が９対１の組成の磁器材料仮
焼粉末が混合された電極材料を使用した場合の特
性で、２は素子を構成する磁器材料と同一の仮焼
粉末が混合された電極材料を使用した場合の特性
である。第２図から明らかな様に本発明の方法を
適用すると内部電極と磁器材料との接合強度が強
化され、電歪効果素子の寿命が大きく伸びること
が判かる。また内部電極ペースト作製時にこれに
混入させる磁器粉末は40重量％以下が望ましい。
これより多く混入せしめると素子の変位量がやや
低下する傾向を有する。また磁器粉末の粒径は１
〜2μｍ以下が望ましい。
り低い温度で焼結するPb（Mg1/3Nb2/3）O3と
PbTiO3とのモル比が９対１の組成の磁器材料仮
焼粉末が混合された電極材料を使用した場合の特
性で、２は素子を構成する磁器材料と同一の仮焼
粉末が混合された電極材料を使用した場合の特性
である。第２図から明らかな様に本発明の方法を
適用すると内部電極と磁器材料との接合強度が強
化され、電歪効果素子の寿命が大きく伸びること
が判かる。また内部電極ペースト作製時にこれに
混入させる磁器粉末は40重量％以下が望ましい。
これより多く混入せしめると素子の変位量がやや
低下する傾向を有する。また磁器粉末の粒径は１
〜2μｍ以下が望ましい。
第１図ａ，ｂは電歪効果を示す材料と内部電極
が交互に積層された電歪効果素子の構造の例を示
す。図中番号１は電歪効果を示す材料、２は内部
電極、３は内部電極間を電気的に接続するリード
線を示している。第２図は第１図に示した構造の
電歪効果素子において内部電極に混入させた磁器
粉末量と素子寿命との関係を示す図。
が交互に積層された電歪効果素子の構造の例を示
す。図中番号１は電歪効果を示す材料、２は内部
電極、３は内部電極間を電気的に接続するリード
線を示している。第２図は第１図に示した構造の
電歪効果素子において内部電極に混入させた磁器
粉末量と素子寿命との関係を示す図。
Claims (1)
- １ 電歪効果を示す磁器材料と内部電極とが交互
に積層され、該内部電極が一層おきに接続されて
いる構造の電歪効果素子において、その内部電極
として金属主成分の他に前記磁器材料より低温で
焼結する磁器材料粉末を混入せしめた内部電極を
用いることを特徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079039A JPS58196079A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
| EP83104556A EP0094078B1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| DE8383104556T DE3378393D1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| AU14422/83A AU553391B2 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element |
| CA000427828A CA1206193A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| US06/493,583 US4523121A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079039A JPS58196079A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58196079A JPS58196079A (ja) | 1983-11-15 |
| JPH049390B2 true JPH049390B2 (ja) | 1992-02-20 |
Family
ID=13678772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57079039A Granted JPS58196079A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58196079A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360471A (ja) * | 1989-07-25 | 1991-03-15 | Alps Electric Co Ltd | 積層セラミックスの製造方法 |
| JPH07108102B2 (ja) * | 1990-05-01 | 1995-11-15 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型アクチュエータの製造方法 |
| WO2006112096A1 (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd | 導電性ペースト、及び積層セラミック電子部品 |
-
1982
- 1982-05-11 JP JP57079039A patent/JPS58196079A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58196079A (ja) | 1983-11-15 |
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