JPH05110157A - 積層圧電アクチユエータ - Google Patents
積層圧電アクチユエータInfo
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- JPH05110157A JPH05110157A JP3291890A JP29189091A JPH05110157A JP H05110157 A JPH05110157 A JP H05110157A JP 3291890 A JP3291890 A JP 3291890A JP 29189091 A JP29189091 A JP 29189091A JP H05110157 A JPH05110157 A JP H05110157A
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- Japan
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- piezoelectric actuator
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- internal electrode
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部電極が露出することによる側面での絶縁
破壊を防止し、高い信頼性を有しながら、比較的安価に
作製できる積層圧電アクチュエ―タを提供する。 【構成】 四側面のうち対向する二側面に露出する部分
のみを白金内部電極１で形成し、外部電極を形成する別
の二側面に至る内部電極は銀パラジウム合金２で形成す
る。このような内部電極を被着形成した圧電セラミック
３と保護層４とを積層し、焼成・一体化して積層セラミ
ック体としたものを用いる。
破壊を防止し、高い信頼性を有しながら、比較的安価に
作製できる積層圧電アクチュエ―タを提供する。 【構成】 四側面のうち対向する二側面に露出する部分
のみを白金内部電極１で形成し、外部電極を形成する別
の二側面に至る内部電極は銀パラジウム合金２で形成す
る。このような内部電極を被着形成した圧電セラミック
３と保護層４とを積層し、焼成・一体化して積層セラミ
ック体としたものを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、積層圧電アクチュエ―
タに係り、特に表面での絶縁破壊を防止し高い信頼性を
有すると共に、比較的安価に作製できる積層圧電アクチ
ュエ―タに関する。
タに係り、特に表面での絶縁破壊を防止し高い信頼性を
有すると共に、比較的安価に作製できる積層圧電アクチ
ュエ―タに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は本発明の対象となる従来の積層圧
電アクチュエ―タの構造を示す斜視図である。図中、４
は保護層、３は圧電セラミック、２は銀パラジウム内部
電極であり、銀パラジウム内部電極２が露出する四側面
のうちの対向する二側面に電気絶縁層５が銀パラジウム
内部電極２の露出部とその近傍の圧電セラミック３上に
一層おきに交互に設けられている。銀パラジウム内部電
極２は外部電極６によって電気的に接続され、はんだ７
を介してリ―ド線８に接続されている。従来、本積層圧
電アクチュエ―タは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
のような鉛系ペロブスカイト構造複合酸化物の薄いシ―
トである圧電セラミック３と銀パラジウム等の金属層で
ある銀パラジウム内部電極２を積層・一体焼成した積層
セラミックブロックからワイヤソ―、クリスタルカッタ
―、内周刃等により小片を切り出した後、電気絶縁層５
を形成して作製する。電気絶縁層５は５００〜７００℃
に軟化点を持つガラス粉末を電気泳動法で所望の位置に
付着し、その後６００〜８００℃で焼成したガラス体よ
り成っている。また外部電極６は、銀または銀パラジウ
ム混合粉等の金属粉末をガラス粉末と共にビヒクル中に
分散・混合して製造したペ―スト状物質をスクリ―ン印
刷法で所望の位置に塗布したあと、６００〜８００℃で
焼成して形成した金属粉末から成っている。
電アクチュエ―タの構造を示す斜視図である。図中、４
は保護層、３は圧電セラミック、２は銀パラジウム内部
電極であり、銀パラジウム内部電極２が露出する四側面
のうちの対向する二側面に電気絶縁層５が銀パラジウム
内部電極２の露出部とその近傍の圧電セラミック３上に
一層おきに交互に設けられている。銀パラジウム内部電
極２は外部電極６によって電気的に接続され、はんだ７
を介してリ―ド線８に接続されている。従来、本積層圧
電アクチュエ―タは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
のような鉛系ペロブスカイト構造複合酸化物の薄いシ―
トである圧電セラミック３と銀パラジウム等の金属層で
ある銀パラジウム内部電極２を積層・一体焼成した積層
セラミックブロックからワイヤソ―、クリスタルカッタ
―、内周刃等により小片を切り出した後、電気絶縁層５
を形成して作製する。電気絶縁層５は５００〜７００℃
に軟化点を持つガラス粉末を電気泳動法で所望の位置に
付着し、その後６００〜８００℃で焼成したガラス体よ
り成っている。また外部電極６は、銀または銀パラジウ
ム混合粉等の金属粉末をガラス粉末と共にビヒクル中に
分散・混合して製造したペ―スト状物質をスクリ―ン印
刷法で所望の位置に塗布したあと、６００〜８００℃で
焼成して形成した金属粉末から成っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来構造
の積層圧電アクチュエ―タ（断面５×５ｍｍ，長さ２０
ｍｍの場合）を、４０℃，９０〜９５％ＲＨの雰囲気下
で１５０Ｖ印加する信頼性試験を実施した結果を図４の
○に示す。なお、図４において、横軸は故障時間（時
間）を示し、縦軸は累積不良率（％）を示す。図４に示
す通り、従来の積層圧電アクチュエ―タは数百時間の平
均寿命で破壊に到る。この原因は次の通りである。前記
したように、従来の積層圧電アクチュエ―タは銀パラジ
ウム内部電極２が電気絶縁層５を形成していない他の二
側面（以下、側面と呼ぶ。）に露出した構造をしてい
る。高湿度雰囲気中で積層圧電アクチュエ―タに定格Ｄ
Ｃ１５０Ｖを印加すると、銀パラジウム内部電極２間に
１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界がかかり、前記側面表面に吸
着された水分により銀パラジウム内部電極２中の銀がマ
イグレ―ションを起こし、銀パラジウム内部電極２間で
絶縁破壊現象が起きる。この結果、積層圧電アクチュエ
―タはショ―ト状態となり不良となる。以上述べたよう
に、従来構造の積層圧電アクチュエ―タにおいては、雰
囲気中の水分が吸着される側面に銀パラジウム内部電極
が露出しているために、銀がマイグレ―ションし、銀パ
ラジウム内部電極間で絶縁破壊現象が起こり、短時間で
不良に到るという問題点があった。本発明は、以上の問
題点を解決するもので、内部電極間の絶縁破壊現象を防
止し、その平均寿命を大巾に延長すると共に、信頼性を
向上し得る積層圧電アクチュエ―タを提供することを目
的とする。
の積層圧電アクチュエ―タ（断面５×５ｍｍ，長さ２０
ｍｍの場合）を、４０℃，９０〜９５％ＲＨの雰囲気下
で１５０Ｖ印加する信頼性試験を実施した結果を図４の
○に示す。なお、図４において、横軸は故障時間（時
間）を示し、縦軸は累積不良率（％）を示す。図４に示
す通り、従来の積層圧電アクチュエ―タは数百時間の平
均寿命で破壊に到る。この原因は次の通りである。前記
したように、従来の積層圧電アクチュエ―タは銀パラジ
ウム内部電極２が電気絶縁層５を形成していない他の二
側面（以下、側面と呼ぶ。）に露出した構造をしてい
る。高湿度雰囲気中で積層圧電アクチュエ―タに定格Ｄ
Ｃ１５０Ｖを印加すると、銀パラジウム内部電極２間に
１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界がかかり、前記側面表面に吸
着された水分により銀パラジウム内部電極２中の銀がマ
イグレ―ションを起こし、銀パラジウム内部電極２間で
絶縁破壊現象が起きる。この結果、積層圧電アクチュエ
―タはショ―ト状態となり不良となる。以上述べたよう
に、従来構造の積層圧電アクチュエ―タにおいては、雰
囲気中の水分が吸着される側面に銀パラジウム内部電極
が露出しているために、銀がマイグレ―ションし、銀パ
ラジウム内部電極間で絶縁破壊現象が起こり、短時間で
不良に到るという問題点があった。本発明は、以上の問
題点を解決するもので、内部電極間の絶縁破壊現象を防
止し、その平均寿命を大巾に延長すると共に、信頼性を
向上し得る積層圧電アクチュエ―タを提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、表面に導電性の内部電極が全面被着さ
れたシ―ト状の圧電セラミックを複数枚積重し、その上
下に保護層が配置された積層セラミック体と、該積層セ
ラミック体の相対向する二側面に露出した内部電極とそ
の近傍を一層おきに互い違いに被覆する電気絶縁層と、
該電気絶縁層が形成された二側面上に設けられた導電性
の外部電極と、該外部電極と電源側を連結するリ―ド線
等から構成される積層圧電アクチュエ―タにおいて、電
気絶縁層の設けられていない積層セラミック体の他の二
側面に露出した内部電極部分を白金で形成してなる積層
圧電アクチュエ―タを構成するものである。
達成するために、表面に導電性の内部電極が全面被着さ
れたシ―ト状の圧電セラミックを複数枚積重し、その上
下に保護層が配置された積層セラミック体と、該積層セ
ラミック体の相対向する二側面に露出した内部電極とそ
の近傍を一層おきに互い違いに被覆する電気絶縁層と、
該電気絶縁層が形成された二側面上に設けられた導電性
の外部電極と、該外部電極と電源側を連結するリ―ド線
等から構成される積層圧電アクチュエ―タにおいて、電
気絶縁層の設けられていない積層セラミック体の他の二
側面に露出した内部電極部分を白金で形成してなる積層
圧電アクチュエ―タを構成するものである。
【０００５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図２は本実施例の全体構造を示す斜視図、図１
は図２のＡ−Ａ´線縦断面図、図３は本実施例の内部電
極の形成パタ―ンを示す横断面図である。四角形状の圧
電セラミック３の表面には内部電極が全面に被着され
る。本実施例では図３に示すように、相対向する側面側
にのみ白金内部電極１が被着され、他の部分は銀パラジ
ウム内部電極２が被着される。白金内部電極１および銀
パラジウム内部電極２を表面に被着したものを図２のよ
うに複数枚積重すると共に、その上下に保護層４を接触
することにより、積層セラミック体が形成される。白金
内部電極１の被着されていない側面には、図５に示した
従来技術のものと同様に一層おきに互い違いに電気絶縁
層５が圧電セラミック３と銀パラジウム内部電極２の露
出部に接触して配設される。また電気絶縁層５には導電
性の外部電極６が連結し、図略の電源側に連結するリ―
ド線８がはんだ７により外部電極６に連結する。
明する。図２は本実施例の全体構造を示す斜視図、図１
は図２のＡ−Ａ´線縦断面図、図３は本実施例の内部電
極の形成パタ―ンを示す横断面図である。四角形状の圧
電セラミック３の表面には内部電極が全面に被着され
る。本実施例では図３に示すように、相対向する側面側
にのみ白金内部電極１が被着され、他の部分は銀パラジ
ウム内部電極２が被着される。白金内部電極１および銀
パラジウム内部電極２を表面に被着したものを図２のよ
うに複数枚積重すると共に、その上下に保護層４を接触
することにより、積層セラミック体が形成される。白金
内部電極１の被着されていない側面には、図５に示した
従来技術のものと同様に一層おきに互い違いに電気絶縁
層５が圧電セラミック３と銀パラジウム内部電極２の露
出部に接触して配設される。また電気絶縁層５には導電
性の外部電極６が連結し、図略の電源側に連結するリ―
ド線８がはんだ７により外部電極６に連結する。
【０００６】本実施例において、圧電セラミック３およ
び保護層４はＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）0.50Ｔｉ0.35Ｚｒ
0.15Ｏ3で示されるペロブスカイト構造複合酸化物から
なる。白金内部電極１は白金１００％のものからなり、
銀パラジウム内部電極２は銀７０％とパラジウム３０％
の組成からなる。また、電気絶縁層５はＺｎＯ６０％，
Ｂ2Ｏ3２５％とその他の酸化物１５％の亜鉛系ガラスか
らなる。また、外部電極６は銀を導体としたもので、そ
の焼成温度は７００℃である。
び保護層４はＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）0.50Ｔｉ0.35Ｚｒ
0.15Ｏ3で示されるペロブスカイト構造複合酸化物から
なる。白金内部電極１は白金１００％のものからなり、
銀パラジウム内部電極２は銀７０％とパラジウム３０％
の組成からなる。また、電気絶縁層５はＺｎＯ６０％，
Ｂ2Ｏ3２５％とその他の酸化物１５％の亜鉛系ガラスか
らなる。また、外部電極６は銀を導体としたもので、そ
の焼成温度は７００℃である。
【０００７】本発明の実施例の積層圧電アクチュエ―タ
の信頼性試験を実施した結果を図４の●に示す。実施例
の積層圧電アクチュエ―タは圧電セラミック３の厚さが
１０５μｍ、白金内部電極１および銀パラジウム内部電
極２の層数１２６層、保護層４の厚さは上のものが２ｍ
ｍおよび下のものが４ｍｍ、素子の断面５ｍｍ×５ｍ
ｍ，長さ２０ｍｍであった。また、白金内部電極の幅は
０．５ｍｍとした。サンプル数は５０Ｐで、試験条件は
４０℃，９０〜９５％ＲＨの環境下でＤＣ１５０Ｖを印
加するものである。従来例の積層アクチュエ―タは、内
部電極に白金を用いず、全て銀パラジウムとする以外は
上記と同様とした。図４に示すように、本実施例のもの
は側面に銀が露出することがなく、内部電極中の金属成
分がマイグレ―ションし絶縁破壊をおこす現象が起こり
にくくなったため、積層圧電アクチュエ―タの平均寿命
が約１０倍に改善された。
の信頼性試験を実施した結果を図４の●に示す。実施例
の積層圧電アクチュエ―タは圧電セラミック３の厚さが
１０５μｍ、白金内部電極１および銀パラジウム内部電
極２の層数１２６層、保護層４の厚さは上のものが２ｍ
ｍおよび下のものが４ｍｍ、素子の断面５ｍｍ×５ｍ
ｍ，長さ２０ｍｍであった。また、白金内部電極の幅は
０．５ｍｍとした。サンプル数は５０Ｐで、試験条件は
４０℃，９０〜９５％ＲＨの環境下でＤＣ１５０Ｖを印
加するものである。従来例の積層アクチュエ―タは、内
部電極に白金を用いず、全て銀パラジウムとする以外は
上記と同様とした。図４に示すように、本実施例のもの
は側面に銀が露出することがなく、内部電極中の金属成
分がマイグレ―ションし絶縁破壊をおこす現象が起こり
にくくなったため、積層圧電アクチュエ―タの平均寿命
が約１０倍に改善された。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気絶縁層を形成しない二側面に露出する部分の内部電
極にマイグレ―ション性の低い白金を用いることによ
り、これらの側面に露出する内部電極間の絶縁破壊現象
を防止し、積層圧電アクチュエ―タの平均寿命を約１０
倍延長することができた。なお、この効果は、内部電極
に全て白金を用いることでも得られるが、内部電極に全
て白金を用いた場合よりも安価に製造することが可能で
ある。以上により大幅なコスト上昇なしに信頼性を大き
く改善することができる。
電気絶縁層を形成しない二側面に露出する部分の内部電
極にマイグレ―ション性の低い白金を用いることによ
り、これらの側面に露出する内部電極間の絶縁破壊現象
を防止し、積層圧電アクチュエ―タの平均寿命を約１０
倍延長することができた。なお、この効果は、内部電極
に全て白金を用いることでも得られるが、内部電極に全
て白金を用いた場合よりも安価に製造することが可能で
ある。以上により大幅なコスト上昇なしに信頼性を大き
く改善することができる。
【図１】本発明の一実施例における積層セラミック体の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例の構造を示す斜視図である。
【図３】本実施例の内部電極形成パタ―ンを示す横断面
図である。
図である。
【図４】従来例と本実施例の信頼性試験結果を比較表示
する線図である。
する線図である。
【図５】従来の積層圧電アクチュエ―タの構造を示す斜
視図である。
視図である。
１ 白金内部電極 ２ 銀パラジウム内
部電極 ３ 圧電セラミック ４ 保護層 ５ 電気絶縁層 ６ 外部電極 ７ はんだ ８ リ―ド線
部電極 ３ 圧電セラミック ４ 保護層 ５ 電気絶縁層 ６ 外部電極 ７ はんだ ８ リ―ド線
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に導電性の内部電極が全面被着され
たシ―ト状の圧電セラミックを複数枚積重し、その上下
に保護層が配置された積層セラミック体と、該積層セラ
ミック体の相対向する二側面に露出した内部電極とその
近傍を一層おきに互い違いに被覆する電気絶縁層と、該
電気絶縁層が形成された二側面上に設けられた導電性の
外部電極と、該外部電極と電源側を連結するリ―ド線等
から構成される積層圧電アクチュエ―タにおいて、電気
絶縁層の設けられていない積層セラミック体の他の二側
面に露出した内部電極部分を白金で形成し、非露出部の
内部電極を別の金属で形成することを特徴とする積層圧
電アクチュエ―タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291890A JPH05110157A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 積層圧電アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291890A JPH05110157A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 積層圧電アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05110157A true JPH05110157A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17774779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3291890A Pending JPH05110157A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 積層圧電アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05110157A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384517B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-05-07 | Tdk Corporation | Multilayer piezoelectric device and method of producing same |
| US7111927B2 (en) | 2000-06-12 | 2006-09-26 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator unit |
| JP2013508942A (ja) * | 2009-10-17 | 2013-03-07 | ピーアイ・セラミック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ケラミシェ・テヒノロギーン・ウント・バウエレメンテ | 多層圧電アクチュエータ |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3291890A patent/JPH05110157A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384517B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-05-07 | Tdk Corporation | Multilayer piezoelectric device and method of producing same |
| US7111927B2 (en) | 2000-06-12 | 2006-09-26 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator unit |
| JP2013508942A (ja) * | 2009-10-17 | 2013-03-07 | ピーアイ・セラミック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ケラミシェ・テヒノロギーン・ウント・バウエレメンテ | 多層圧電アクチュエータ |
| US9117997B2 (en) | 2009-10-17 | 2015-08-25 | Pi Ceramic Gmbh Keramische Technologien Und Bauelemente | Multilayer piezoelectric actuator |
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