JPH0496285A - 積層型圧電体 - 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１ 本発明は、各種アクチュエータとして用いる積層型圧電
体に関する。

［従来の技術］ 従来の積層型圧電体として、両面に電極層をもつ複数の
圧電板と、電気的に接続されて電極となる複数の金属板
とを単に交互に積層したものが知られている。

しかし、この積層型圧電体は圧電板と金属板とが径方向
に相対移動可能なため、積層状態を維持することが困難
であり取扱いが面倒であるとか、金属板同志か直接対向
して空気の絶縁破壊を起こし両金属板間で放電するとい
う問題点かある。また、圧電板と金属板との間には両者
の表面粗度の違いにより空隙が介在するので、圧電板に
電圧を印加した際、変位が空隙部分で吸収され圧電体全
体としての変位量か減少するという問題点もある。

このような問題点を解決する積層型圧電体として、電気
伝導性を有するペースト８１が両面に付着された複数の
圧電板８と、電気的に接続されて正負電極となる複数の
金属板９とを交互に積層し、圧電板８の両面に缶石され
たペースト８１の接着力を介して圧電板８と金属板９と
を一体的に接合したものが特開昭６０−１２１７８４号
公報に開示されている（第５図）。

この積層型圧電体は圧電板８と金属板９との間に介在す
るペースト８１が両名間の空隙を充填し、かつ両者を一
体的に接着している。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記特開昭６０−１２１７８４Ｍ公報に開示
された積層型圧電体は、ペースト８１が焼成されていな
い湿状の状態で圧電板８の両面に付着されているので、
圧電板８と金属板９とを積層する際、作業性が悪いとい
う欠点がある。また、圧電板８の全面にペースト８１を
付着したり、又は積層後空隙を無くすために厚さ方向に
加圧処理した場合、湿状のペースト８１が圧電板８の側
面に垂れて付着し易く、電圧印加時に正極と負極とか導
通する恐れがある。

ざらに、湿状のペーストを焼成して積層された各板を一
体的に接着するのに高温での加熱処理が必要で、このと
きの熱により分極が壊れる。このため、分極操作を接着
後に行う必要がある。この場合、分極操作のための高電
圧印加により圧電板８が径方向に縮もうとするため、接
着界面に応力が生じて積層された各板か剥離する恐れが
ある。

また、上記加熱処理の際、ペースト中の溶剤、樹脂か蒸
発することによっても、空隙ができ接着強度か低下して
剥離し易くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、各圧
電板及び各金属板相互の接合手段を改良して、積層型圧
電体の製造作業性の向上を図るとともに、電圧加圧時の
正極と負極との導通及び積層された各板の剥離を防止す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段Ｊ 本発明の積層型圧電体は、両面に電極層をもつ複数の圧
電板と、該圧電板と交互に積層され、電気的に接続され
て電極となる複数の金属板と、各圧電板と各金属板との
間に介在して各圧電板と各金属板とを一体的に溶融接着
するはんだ層とを具備することを特徴とする。

上記圧電板は、圧電効果を有するものであれば特に限定
されず、例えばペロブスカイト結晶構造のＢａＴ　＋０
３とＰｂＴｉＯ３又は０８丁＋０３との固溶体、ＰｂＺ
ｒＯ３とＰｂＴ　ｉ０３の固溶体（ＰＺ下）などの圧電
体セラミックスから板状に形成された従来と同様のもの
が用いられる。

上記圧電板の両面の電極層は、ＡＱＩ極、ＡｇＰｄ電極
等をスクリーン印刷後、乾燥、構成することによって形
成することができる。

上記金属板はｃｕ、ｓｕｓ等従来と同様のものを使用す
ることができる。

上記はんだ層は、上記圧電板又は上記金属板の少なくと
も一方の表面上にはんだをメツキすることにより形成す
ることができる。また、はんだ板として圧電板と金属板
との間に介在させてもよい。

［発明の作用及び効果］ 本発明の積層型圧電体は、各圧電板と各金属板との間に
はんだ層が介在し、このはんだ層が融点以上に加熱され
その後常温に戻されて固化されることにより、各圧電板
と各金属板とが一体的に溶融接着されている。

上記はんだ層は固体状態で各圧電板と各金属板との間に
介在して積層されるので、本発明の積層型圧電体は製造
作業性に優れる。

また、はんだは圧電板とのぬれ性か悪いため、はんだ層
の溶融接着時に、溶融したはんだが圧電板よりはみ出し
ても側面に付着することがない。

したがって、本発明の積層型圧電体は、正極と負極とが
導通する危険性が少ない。

さらに、はんだの融点は２３０℃未満であり、はんだ層
の溶融接＠温度が圧電板のキュリー温度（２５０’Ｃ温
度）よりも低いので、はんだ層の溶融接着時に分極が壊
れることがない。このため、再分極の必要がなく、再分
極により接着界面に応力がかかつて接着強度が低下する
こともない。したがって、本発明の積層型圧電体は積層
された各板が剥離しにくく、耐久性に優れる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

本実施例の積層型圧電体は、両面に電極層１１をもつ複
数の圧電板１と、この圧電板１と交互に積層され、電気
的に接続されて電極となる複数の金属板２と、各圧電板
１と各金属板２どの間に介在して各圧電板１と各金属板
２とを一体的に溶融接着するはんだ層３と、電源（図示
せず）の正極と負極にそれぞれ接続されたリード線４ａ
、４ｂと、各リード線４ａ、４ｂか溶接されたリード板
５ａ、５ｂと、積層された各圧電板１及び各金属板２の
側面に形成されたシリコーン樹脂よりなる絶縁コーティ
ング層（図示せず）とから構成されている。なお、上記
コーティング層はシリコーン樹脂の仙にエポキシ樹脂等
により形成することもできる。

圧電板１はＰＺＴ圧電板よりなり、直径１５ｍｍ、厚さ
９．５ｍｍの円板状である。圧電板１の両面には厚さ０
．００５ｍｍのＡｃｔ電極１１か形成されている。

金属板２はＣｕよりなり、直径１５ｍｍ、厚さ０．０３
ｍｍの略円板状である。金属板２の外周縁には、先端か
軸方向に折曲された幅２ｍｍの突起２１が径方向外方に
Ｑ、３ｍｍ延出している。

この金属板の突起２１が交互に反対方向を向き、１枚隔
てた金属板２同士の突起２１が同じ角度位置にあるよう
に各圧電板１と各金属板２とが交互に積層されている。

上記金属板２の円板状部分の両面には、３ｎを主成分と
するはんだがメツキされて厚さ０．００３ｍｍのはんだ
層３か形成されている。

上記各構成を有する本実施例の積層型圧電体は、以下の
ように製造される。

すなわち、各圧電板１の両面全面にＡＣＩペーストをス
クリーン印刷後、乾燥（１００℃、２０分）、焼成（５
００℃、３０分）して、各圧電板１の両面に電極層１１
を形成する。この各圧電板１に１ＫＶの電圧を印加して
分極及び特性のチエツクをし、不良品は除去する。また
、各金属板２の円板状部分の両面にメツキによりはんだ
層３を形成する。これらの各圧電板１及び各金属板２を
、各金属板２の各突起２１が上述した位置にあるように
交互に１００層積層して積層体とする。

この圧電体に１００ｋＱｆの荷重をかけた状態で２３０
’Ｃ１５分の加熱処理を施した後、常温に戻すことによ
り、各圧電板１と各金属板２とをはんだ層３により溶融
接着して一体化する。次に、リード線４ａ、４ｂ及びリ
ード板５ａ、５ｂを取付【ブた後、積層体の側面にシリ
コーン樹脂層をコティングにより形成して、本実施例の
積層型圧電体とする。

本実施例の積層型圧電体に１００ｋＣ］ｆの荷重をかけ
た状態で５００Ｖの電圧を印加したところ、軸方向に４
９μｍ変位した。この値は、各圧電板及び各金属板を単
に積層しただけの従来の積層型圧電体における変位量の
４０μｍより約２割増加していた。これは、本実施例の
積層型圧電体では、圧電板１と金属板２との表面粗度の
違いにより両者の間にできる空隙に溶融したはんだが流
れ込んだため、空隙の存在による変位量低下がなかった
ためである。

また、上記圧電板及び金属板を単に積層しただけの圧電
体は、５ｏｏｖで作動すると１０５回でショートしたの
に対し、本実施例の積層型圧電体は、５ｏｏｖで１０８
回作動してもショートしなかった。これは、本実施例の
圧電体では、上記従来の圧電体のように圧電板が径方向
に移動して絶縁コーティングか剥離し、空気の絶縁破壊
により両電極間で放電を起すようなことがないためであ
る。

本実施例の積層型圧電体は、スクリーン印刷後の焼成に
より電極層１１が両面に形成された圧電板１と、メツキ
によりはんだ層３が両面に形成された金属板２とを積層
後、加熱して、はんだの溶融接着により各圧電板１と各
金属板２とを一体的に接着したものであるから、積層作
業時各材料は全て固体状態にあり作業性が良好である。

また、圧電板１と金属板２とを接着するはんだ層３かメ
ツキにより形成されているため、スクリーン印刷により
ペーストを付着させる場合よりもはんだ層３を薄くでき
る。このため、積層後空隙をなくして密着力を高めるた
めに積層体を加圧しても、はんだか圧電板１の側面には
み出ることがない。たとえ、圧電板１の側面にはみ出し
たとしても、はんだは圧電板１とのぬれ性が悪いため、
はんだが圧電板１の側面に付着することはない。

したかつて、正極と負極が導通する危険性は少ない。

さらに、はんだの融点は２３０℃未満であり、はんだ層
３の溶融接着温度が圧電板１のキュリー温度（２５０″
Ｃ前後）よりも低いので、はんだ層３の溶融接着時に分
極が壊れることがない。このため、再分極の必要がなく
、再分極により接着界面に応力がかかって接着強度が低
下することもない。したがって、本実施例の積層型圧電
体は積層された各板が剥離しにくく、耐久性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の積層型圧電体の概略構成を示す正面
図、第２図は上記積層型圧電体にかかる圧電板の斜視図
、第３図は上記積層型圧電体にかかる金属板の斜視図、
第４図は上記積層型圧電体にかかる圧電板及び金属板を
積層した状態を説明する斜視図である。第５図は従来の
積層型圧電体の概略構成を示す正面図である。 １・・・圧電板　　　　　２・・・金属板３・・・はん
だ層　　　１１・・・電極層特許出願人　　トヨタ自動
車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面に電極層をもつ複数の圧電板と、該圧電板と
   交互に積層され、電気的に接続されて電極となる複数の
   金属板と、 各圧電板と各金属板との間に介在して各圧電板と各金属
   板とを一体的に溶融接着するはんだ層とを具備すること
   を特徴とする積層型圧電体。