JPH0582853A - 積層型圧電アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型圧電アクチュエータの内部電極層の構
造を改善して、電気的絶縁特性を向上させて、平均故障
時間を改善する。 【構成】 圧電的に活性なセラミックス層１と内部電極
層２が交互に積層され、該内部電極層２が一層置きに互
いに対向電極を構成するよう外部電極４に接続された構
造の角柱状の焼結体より成る積層型圧電アクチュエータ
において、内部電極層２の構造が外部電極に接続されな
い側の両端部を水分に触れたときセラミックス層の側面
に溶出しない金属で形成した構造の複合型内部電極層１
０を用いることを特徴とする積層型圧電アクチュエー
タ。 【効果】 電気的絶縁特性のよい平均故障時間の長い信
頼性の高い経済的積層型圧電アクチュエータが得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電縦効果を利用し、電
気的入力エネルギーを変位や力の機械的エネルギーに変
換する積層型圧電アクチュエータに係り、特にその側面
に露出している内部電極層の構造に関係する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の積層型圧電アクチュエー
タを示す外観斜視図である。一般にこの種の積層型圧電
アクチュエータは、圧電的に活性なセラミックス層１と
内部電極層２が交互に積層された部分と、その両端部に
設けられた圧電的に不活性なセラミックス層６から形成
されている。圧電的に活性なセラミックス層１の両面に
介在する複数の内部電極層２は、一層毎に正電極と負電
極となる対向内部電極を構成するよう、各電極の端部は
交互に電気絶縁部３によって電気的に絶縁処理がされた
後、さらに夫々の内部電極層２は一層置きに積層体の側
面に設けられた外部電極４の正電極又は負電極に接続さ
れている。このように構成された圧電アクチュエータ素
子の各外部電極に接続された外部接続用のリード線５に
所要電圧を印加すると、圧電効果により積層方向に所定
量の変位を得る。これらの積層型圧電アクチュエータ
は、一般に外部電極４にリード線５を半田付けにより電
気的に接続された後、積層型圧電アクチュエータの電気
的絶縁確保のための樹脂コーティングを施し製品化され
ている。しかし、上述の従来の積層型圧電アクチュエー
タの外部電極４の設けられていない対向する側面に露出
している内部電極層２の端部は、外部電極４が設けられ
ている側面の内部電極層２のように交互に内部電極の端
部が電気絶縁部によって電気的に確実な絶縁処理がなさ
れていないために、大気中の湿気等の水分に触れて、内
部電極材料の溶出によるセラミックス側面の汚染等の影
響により積層型圧電アクチュエータの電気的絶縁が低下
するという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の内部電極材料の溶出による絶縁劣化の問題を除去し、
積層型圧電アクチュエータの側面に露出する内部電極層
の端部周辺の電気的絶縁を確保し、信頼性の高い積層型
圧電アクチュエータを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
クス層と内部電極層が交互に積層されてなる角柱状の積
層焼結体の前記内部電極層が一層毎に対向電極を構成す
るよう一対の外部電極に接続され、該外部電極を前記積
層焼結体の対向する側面に設けて成る積層型圧電アクチ
ュエータにおいて、前記内部電極層の構造を、内部電極
層の外部電極に接続していない面側の両端部を積層体の
焼結時に両側の圧電セラミックス層の特性を劣化させる
ことなく強固に付着し、かつ電気抵抗が低く、更に水分
に触れて圧電セラミックス層の表面に溶出して絶縁を低
下させない金属で形成した内部電極部と、その他の中央
部分を通常使用するセラミックス層内部に拡散しにくく
セラミックス層の特性劣化させることなく強固に付着
し、かつ電気抵抗の低い金属で形成した内部電極部を、
電気的に接続した構造の複合内部電極層とすることを特
徴とする積層型圧電アクチュエータである。即ち、本発
明は、前記複合内部電極構造とすることによって、前記
積層型圧電アクチュエータの内部電極材料の溶出を抑え
ることにより電気的絶縁を確保することができる構造の
積層型圧電アクチュエータである。

【０００５】

【作用】積層型圧電アクチュエータにおいて、内部電極
層の露出している側の両端部のみを湿気や水分に触れて
も、溶出してセラミックスの表面を汚染しにくく、か
つ、焼結により内部電極層としてセラミックス表面に十
分に強く付着し、又十分に低い電気抵抗が得られ、か
つ、セラミックス層の特性を劣化させない金属で形成
し、露出しない中央部分の内部電極層は焼結時にセラミ
ックス層を変質させることなくその表面に強固に付着
し、又十分低い電気抵抗の確保できる金属で形成した２
つの内部電極層を電気的に１つになるよう隣接して配置
した複合型内部電極層を用いることにより積層型圧電ア
クチュエータの表面部の絶縁劣化が防止できる。一般に
従来用いられている内部電極層材料は安価であるが、前
述の欠点があり、水分等で溶出しにくい金属は白金、パ
ラジウム、ロジューム等の高価な金属が多く、全面に使
用することは不経済であるが上記複合構造の内部電極層
とすることにより信頼性が高くしかも経済的な製品が生
産可能となる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る実施例の積層型圧電アクチュエー
タを示す外観斜視図である。図２は、図１に示す本発明
に係る実施例の積層型圧電アクチュエータの中央の複合
内部電極を示す一部断面外観斜視図である。図１及び図
２において、複合内部電極の端部１１は、電極材料とし
て水分に触れて表面に溶出しにくい金属として白金（Ｐ
ｔ）により形成され、その他の中央部分９は従来より多
く使用されている銀・パラジウムの導電体により形成さ
れる複合内部電極１０と、圧電的に活性なセラミックス
層１と、従来より内部電極材料として多用されている銀
・パラジウムを全面に使用した内部電極層２が交互に積
層され積層型圧電アクチュエータの基本を構成してい
る。前記複合内部電極１０が一層毎に対向電極を構成す
るよう一対の外部電極４に接続されるように構成され、
該外部電極４が設けられていない側面には、前記複合内
部電極１０の端部１１が一層置きに露出するように構成
されている。本実施例では、従来と同じ銀・パラジウム
を全面に加工した前記内部電極層２と複合内部電極１０
層及びセラミックス層を交互に積層し、外形寸法が断面
５ｍｍ×５ｍｍで長さ１８ｍｍの積層型圧電アクチュエ
ータを製作した。上述の本発明による積層型圧電アクチ
ュエータの電気的絶縁性を評価するため、従来構造の試
料と共に耐湿負荷エージングを実施した。試験は、環境
条件８５℃−９５％Ｒ．Ｈ、印加電圧Ｄ．Ｃ１００Ｖで
行った。各々５０個の試料についてその試験結果を次の
表１に示す。

【表１】 表１より明らかに、本発明による積層型圧電アクチュエ
ータは耐湿負荷試験の寿命が従来構造よりも約４倍に伸
びていることがわかる。又、エージング状況での絶縁抵
抗の低下率は、従来品と比較し約３分の１となり、電気
的絶縁性能が改善されている。上記実施例において、複
合内部電極１０の電極材料を白金（Ｐｔ）から金（Ａ
ｕ）に変更した他の実施例及び複合内部電極１０の配置
を通常の電極材料を用いた内部電極層と交互に一層置き
に配置する代わりに内部電極層をすべてを複合内部電極
に置換えた実施例においても積層型圧電アクチュエータ
の平均故障時間を上記実施例と同様に改善できた。

【０００７】

【発明の効果】本発明により、積層型圧電アクチュエー
タの電気的絶縁性能が改善され、信頼性の高い経済的な
積層型圧電アクチュエータの提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の積層型圧電アクチュエ
ータの構成を説明する外観斜視図。

【図２】図１に示す実施例の積層型圧電アクチュエータ
の中央の複合内部電極層を示す一部断面外観斜視図。

【図３】従来の積層型圧電アクチュエータの構成を示す
外観斜視図。

【符号の説明】

１ 圧電的に活性なセラミックス層 ２ 内部電極層 ３ 電気絶縁部 ４ 外部電極 ５ リード線 ６ 圧電的に不活性なセラミックス層 ７ リード線取付部 ８ 内部電極の端部 ９ 中央部分 １０ 複合内部電極 １１ 複合内部電極の端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックス層と内部電極層が交互
   に積層されてなる角柱状の積層焼結体の前記内部電極層
   が一層毎に対向電極を構成するよう一対の外部電極に接
   続され、該外部電極を前記積層焼結体の対向する側面に
   設けて成る積層型圧電アクチュエータにおいて、前記内
   部電極層の構造を、内部電極層の外部電極に接続してい
   ない面側の両端部を積層体の焼結時に両側の圧電セラミ
   ックス層の特性を劣化させることなく強固に付着し、か
   つ電気抵抗が低く、更に水分に触れて圧電セラミックス
   層の表面に溶出して絶縁を低下させない金属で形成した
   内部電極部と、その他の中央部分を通常使用するセラミ
   ックス層内部に拡散しにくくセラミックス層の特性劣化
   させることなく強固に付着し、かつ電気抵抗の低い金属
   で形成した内部電極部を、電気的に接続した構造の複合
   内部電極層とすることを特徴とする積層型圧電アクチュ
   エータ。