JPH0590657A - Laminate type piezoelectric actuator and fabrication thereof - Google Patents
Laminate type piezoelectric actuator and fabrication thereofInfo
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- JPH0590657A JPH0590657A JP27191391A JP27191391A JPH0590657A JP H0590657 A JPH0590657 A JP H0590657A JP 27191391 A JP27191391 A JP 27191391A JP 27191391 A JP27191391 A JP 27191391A JP H0590657 A JPH0590657 A JP H0590657A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、逆圧電効果を利用し、
電気的入力エネルギーを変位や力などの機械エネルギー
に変換する積層型圧電アクチュエータに関する。The present invention utilizes the inverse piezoelectric effect,
The present invention relates to a laminated piezoelectric actuator that converts electrical input energy into mechanical energy such as displacement and force.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は特開平３−９４４８７に開示され
ている従来の積層型圧電アクチュエータ４０の一部の構
造概略図である。図７において、圧電セラミックスシー
ト４１には互いに平行な複数個の帯状電極４２および４
３が形成され、互いに異なる側に引き出されている。さ
らにこのように電極が形成された複数枚の圧電セラミッ
クスシート４１が図８に示すように対応する電極が厚さ
方向に重なり合うように積層され、図９に示すように重
なり合う電極は同じ電位に、隣合う電極は異なる電位に
なるように、異なる側面のほぼ全面に形成された外部接
続電極４６，４７に接続されて積層型圧電アクチュエー
タ４０が作られている。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a structural schematic view of a part of a conventional laminated piezoelectric actuator 40 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-94487. In FIG. 7, a piezoelectric ceramic sheet 41 has a plurality of strip electrodes 42 and 4 parallel to each other.
3 are formed and are drawn to different sides. Further, a plurality of piezoelectric ceramic sheets 41 having electrodes thus formed are laminated so that the corresponding electrodes overlap in the thickness direction as shown in FIG. 8, and the overlapping electrodes are at the same potential as shown in FIG. Adjacent electrodes are connected to external connection electrodes 46 and 47 formed on almost all the different side surfaces so as to have different potentials, thereby forming the laminated piezoelectric actuator 40.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】図１０は、図７〜図９
に示した従来の積層型圧電アクチュエータ４０における
歪の発生原理の説明図であり、圧電セラミックスシート
４１の前記帯状電極と直角な方向の断面図を示してい
る。図１０において、帯状電極４２をアース電位とし、
帯状電極４３にプラスの直流高電圧を印加すると破線の
矢印の向きに分極される。すなわち、各帯状電極の間の
領域では前記圧電セラミックスシート４１の面に平行な
成分が主体で、各帯状電極の直下の領域では前記圧電セ
ラミックスシートの４１の面と直角な成分が主体とな
る。このようにして分極した後、帯状電極４２および４
３の間に駆動電圧を印加した場合、印加電圧の極性が分
極電圧の極性と同じ場合は、電界の向きは前記破線で示
した分極の向きと同じになり、前記圧電セラミックスシ
ート４１の局部的には破線の矢印に沿って伸び歪が発生
し、各帯状電極の間の領域では圧電縦効果により帯状電
極と直角な方向すなわち図１０の左右の方向の長さが伸
びるように変形する。しかし、図７〜図１０に示した従
来の積層型圧電アクチュエータにおいては、前述したよ
うに、帯状電極４２および４３が同一圧電セラミックス
シート４１面上に形成され、しかも、一般的にはこれら
帯状電極は金属ペーストをスクリーン印刷により形成さ
れるため、印刷時のペーストのにじみなどの影響で、帯
状電極４２と４３の間に分極および駆動電圧を印加した
場合、絶縁破壊を生ずるという問題があり、電極間隔を
狭くし、駆動電圧を低くすることが難しいという問題が
ある。本発明の課題は、帯状電極の間隔を小さくするこ
とができ、かつ、駆動電圧に対する変位量を大きくする
ことができる積層型圧電アクチュエータを提供すること
にある。FIG. 10 is a block diagram of FIG. 7 to FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a principle of strain generation in the conventional laminated piezoelectric actuator 40 shown in FIG. 4, and is a sectional view of the piezoelectric ceramic sheet 41 in a direction perpendicular to the strip electrodes. In FIG. 10, the strip electrode 42 is set to the ground potential,
When a positive DC high voltage is applied to the strip electrode 43, it is polarized in the direction of the broken arrow. That is, the component parallel to the surface of the piezoelectric ceramic sheet 41 is the main component in the region between the strip electrodes, and the component perpendicular to the surface of the piezoelectric ceramic sheet 41 is the main component in the region immediately below each strip electrode. After polarization in this way, the strip electrodes 42 and 4
When a drive voltage is applied between 3 and the polarity of the applied voltage is the same as the polarity of the polarization voltage, the direction of the electric field is the same as the direction of the polarization indicated by the broken line, and the piezoelectric ceramic sheet 41 is locally localized. In the region between the strip electrodes, a strain is generated along the broken line arrow, and the region between the strip electrodes is deformed by the piezoelectric vertical effect so that the length in the direction perpendicular to the strip electrodes, that is, the left and right directions in FIG. However, in the conventional laminated piezoelectric actuator shown in FIGS. 7 to 10, as described above, the strip electrodes 42 and 43 are formed on the same piezoelectric ceramic sheet 41 surface, and generally, these strip electrodes are formed. Since a metal paste is formed by screen printing, there is a problem that dielectric breakdown occurs when a polarization and a drive voltage are applied between the strip electrodes 42 and 43 due to the bleeding of the paste during printing. There is a problem that it is difficult to narrow the interval and lower the drive voltage. An object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric actuator capable of reducing the distance between the strip electrodes and increasing the displacement amount with respect to the driving voltage.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックスシートと電極層が交互に積層された角柱状の
積層型圧電アクチュエータにおいて、前記電極層は、前
記角柱の長さ方向へ交互に形成され、かつ、前記角柱の
長さ方向と直角な複数個の帯状電極を有する第一の電極
層および第二の電極層からなり、前記第一の電極層の帯
状電極は前記第二の電極層の帯状電極の間のほぼ中央部
に位置し、かつ、前記第一の電極層の帯状電極と前記第
二の電極層の帯状電極はそれぞれ同一の外部共通電極に
接続されていることを特徴とする積層型圧電アクチュエ
ータが得られる。According to the present invention, in a prismatic laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric ceramic sheets and electrode layers are alternately laminated, the electrode layers are alternately arranged in the longitudinal direction of the prism. It is composed of a first electrode layer and a second electrode layer which are formed and have a plurality of strip electrodes perpendicular to the length direction of the prism, and the strip electrode of the first electrode layer is the second electrode. Characterized in that the strip-shaped electrodes of the first electrode layer and the strip-shaped electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip-shaped electrodes of the layer and are connected to the same external common electrode. A laminated piezoelectric actuator having
【０００５】また、本発明によれば、圧電セラミックス
シートと電極層が交互に積層された角柱状の積層型圧電
アクチュエータにおいて、前記電極層は、前記角柱の長
さ方向へ交互に形成され、かつ、前記角柱の長さ方向と
直角な複数個の帯状電極とこれらの帯状電極を接続する
ための接続用電極を有する第一の電極層および第二の電
極層からなり、前記第一の電極層の帯状電極は前記第二
の電極層の帯状電極の間のほぼ中央部に位置し、かつ、
前記第一の電極層の帯状電極と前記第二の電極層の帯状
電極はそれぞれ同一の外部共通電極に接続されているこ
とを特徴とする積層型圧電アクチュエータが得られる。Further, according to the present invention, in a prismatic laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric ceramic sheets and electrode layers are alternately laminated, the electrode layers are alternately formed in the longitudinal direction of the prisms, and A first electrode layer and a second electrode layer having a plurality of strip electrodes perpendicular to the length direction of the prism and connection electrodes for connecting these strip electrodes, the first electrode layer The strip electrodes are located substantially in the center between the strip electrodes of the second electrode layer, and
A laminated piezoelectric actuator is obtained in which the strip electrodes of the first electrode layer and the strip electrodes of the second electrode layer are connected to the same external common electrode.
【０００６】また、本発明によれば、第一の圧電セラミ
ックスグリーンシートに金属ペーストを塗布することに
より前記第一の圧電セラミックスグリーンシートの長さ
方向と直角であって互いに平行な複数個の帯状電極を形
成して第一の電極層を作り、次に第二の圧電セラミック
スグリーンシートに金属ペーストを塗布することにより
前記第二の圧電セラミックスグリーンシートの長さ方向
と直角であって互いに平行な複数個の帯状電極を形成し
て第二の電極層を作り、次に第一の電極層の帯状電極の
間のほぼ中央部に第二の電極層の帯状電極が位置するよ
うに前記第一および第二の圧電セラミックスグリーンシ
ートを交互に積層して積層体を作った後に、この積層体
を焼結したことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ
の製造方法が得られる。Further, according to the present invention, a metal paste is applied to the first piezoelectric ceramic green sheet to form a plurality of strips which are perpendicular to the length direction of the first piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other. An electrode is formed to form a first electrode layer, and then a metal paste is applied to the second piezoelectric ceramic green sheet so that the second piezoelectric ceramic green sheet is parallel to each other at right angles to the longitudinal direction of the second piezoelectric ceramic green sheet. A plurality of strip electrodes are formed to form a second electrode layer, and then the first electrode layer is placed so that the strip electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip electrodes. And a second piezoelectric ceramics green sheet are alternately laminated to form a laminated body, and then the laminated body is sintered to obtain a laminated piezoelectric actuator manufacturing method. That.
【０００７】また、本発明によれば、第一の圧電セラミ
ックスグリーンシートに金属ペーストを塗布することに
より前記圧電セラミックスグリーンシートの長さ方向と
直角であって互いに平行な複数個の帯状電極およびこれ
らの帯状電極を接続する接続用電極を形成して第一の電
極層を作り、次に第二の圧電セラミックスグリーンシー
トに金属ペーストを塗布することにより前記第二の圧電
セラミックスグリーンシートの長さ方向と直角であって
互いに平行な複数個の帯状電極およびこれらの帯状電極
を接続する接続用電極を形成して第二の電極層を作り、
次に第一の電極層の帯状電極の間のほぼ中央部に第二の
電極層の帯状電極が位置するように前記第一および第二
の圧電セラミックスグリーンシートを交互に積層して積
層体を作った後に、この積層体を焼結したことを特徴と
する積層型圧電アクチュエータの製造方法が得られる。Further, according to the present invention, by applying a metal paste to the first piezoelectric ceramic green sheet, a plurality of strip-shaped electrodes that are perpendicular to the length direction of the piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other, and Forming a first electrode layer by forming a connecting electrode for connecting the strip-shaped electrodes, and then applying a metal paste to the second piezoelectric ceramic green sheet to measure the length direction of the second piezoelectric ceramic green sheet. Forming a second electrode layer by forming a plurality of strip-shaped electrodes that are at right angles to each other and parallel to each other and a connecting electrode that connects these strip-shaped electrodes,
Next, the first and second piezoelectric ceramic green sheets are alternately laminated so that the strip-shaped electrode of the second electrode layer is located substantially in the center between the strip-shaped electrodes of the first electrode layer to form a laminate. A method for manufacturing a laminated piezoelectric actuator is obtained, which is characterized in that the laminated body is sintered after being manufactured.
【０００８】また、本発明によれば、第一の圧電セラミ
ックスグリーンシートに金属ペーストを塗布することに
より前記第一の圧電セラミックスグリーンシートの長さ
方向と直角であって互いに平行な複数個の帯状電極を形
成し、または、これらの帯状電極を接続する接続用電極
を形成して第一の電極層を作り、次に第二の圧電セラミ
ックスグリーンシートに金属ペーストを塗布することに
より前記第二の圧電セラミックスグリーンシートの長さ
方向と直角であって互いに平行な複数個の帯状電極を形
成し、または、これらの帯状電極を接続する接続用電極
を形成して第二の電極層を作り、次に第一の電極層の帯
状電極の間のほぼ中央部に第二の電極層の帯状電極が位
置するように前記第一および第二の圧電セラミックスグ
リーンシートを交互に積層して積層体を作り、次にこの
積層体の異なる側面に前記第一および第二の電極層の帯
状電極または接続用電極と接続するように金属ペースト
を塗布することにより外部共通電極を作った後に、前記
積層体および外部共通電極をを焼結したことを特徴とす
る積層型圧電アクチュエータの製造方法が得られる。Further, according to the present invention, a metal paste is applied to the first piezoelectric ceramic green sheet to form a plurality of strips which are perpendicular to the length direction of the first piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other. Forming a first electrode layer by forming electrodes or connecting electrodes for connecting these strip electrodes, and then applying a metal paste to the second piezoelectric ceramic green sheet Form a plurality of strip electrodes that are perpendicular to the length direction of the piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other, or form connection electrodes that connect these strip electrodes to form a second electrode layer. The first and second piezoelectric ceramic green sheets so that the strip electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip electrodes of the first electrode layer. An external common electrode by applying a metal paste so as to connect to the strip-shaped electrodes or the connection electrodes of the first and second electrode layers on different side surfaces of this laminated body. After the fabrication, the laminate and the external common electrode are sintered to obtain a method for producing a laminated piezoelectric actuator.
【０００９】[0009]
【実施例】図１および図２は、本発明の積層型圧電アク
チュエータ１０の構造例の概略図である。図１におい
て、矩形板状の圧電セラミックスシート１の一方の面に
は圧電セラミックスシート１の長さ方向と直角な方向に
複数個の帯状電極１１が互いに平行に形成されている。
各帯状電極１１の一方の端部は前記圧電セラミックスシ
ート１の一方の側部まで引き出されて第一の電極層１
１′が形成されている。圧電セラミックスシート２の一
方の面には、矩形板状の圧電セラミックスシート２の長
さ方向と直角な方向に複数個の帯状電極１２が互いに平
行に形成され、各帯状電極１２の一方の端部は前記第一
の電極層の帯状電極１１が引き出された側部と反対側の
側部に引き出されて第二の電極層１２′が形成されてい
る。これら第一の電極層１１′が形成された圧電セラミ
ックスシート１と第二の電極層１２′が形成された圧電
セラミックスシート２を、図２に示すように、互いに第
一の電極層１１′の帯状電極１１の間のほぼ中央部に第
二の電極層１２′の帯状電極１２が位置するように交互
に複数枚積層されている。1 and 2 are schematic views showing structural examples of a laminated piezoelectric actuator 10 of the present invention. In FIG. 1, a plurality of strip electrodes 11 are formed in parallel to each other on one surface of a rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic sheet 1 in a direction perpendicular to the length direction of the piezoelectric ceramic sheet 1.
One end portion of each strip-shaped electrode 11 is drawn out to one side portion of the piezoelectric ceramic sheet 1 and the first electrode layer 1 is formed.
1'is formed. On one surface of the piezoelectric ceramic sheet 2, a plurality of strip-shaped electrodes 12 are formed in parallel with each other in a direction perpendicular to the length direction of the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic sheet 2, and one end of each strip-shaped electrode 12 is formed. The second electrode layer 12 'is formed by drawing the side of the first electrode layer 11 opposite to the side where the strip electrode 11 is drawn out. As shown in FIG. 2, the piezoelectric ceramic sheet 1 on which the first electrode layer 11 'is formed and the piezoelectric ceramic sheet 2 on which the second electrode layer 12' is formed are separated from each other as shown in FIG. Plural sheets are alternately laminated so that the strip-shaped electrodes 12 of the second electrode layer 12 ′ are located substantially in the center between the strip-shaped electrodes 11.
【００１０】図２に示す積層型圧電アマチュエータにお
いては一方の側面に第一の電極層１１′の帯状電極１１
の端部が引き出され、他方の側面に第二の電極層１２′
の帯状電極１２の端部が引き出されることになるため、
図３に示すように、それぞれの側面の全面にわたって外
部共通電極５ａ，５ｂを形成すると、前記第一の電極層
１１′の帯状電極１１と前記第二の電極層１２′の帯状
電極１２はそれぞれ同一電位に接続される。したがっ
て、これらの外部共通電極５ａ，５ｂに直流高電圧を印
加して分極処理を施すことにより、積層型圧電アクチュ
エータ１０とすることができる。In the laminated piezoelectric armature shown in FIG. 2, the strip electrode 11 of the first electrode layer 11 'is provided on one side surface.
Of the second electrode layer 12 'on the other side surface.
Since the end of the strip-shaped electrode 12 of will be pulled out,
As shown in FIG. 3, when the external common electrodes 5a and 5b are formed over the entire side surfaces, the strip electrode 11 of the first electrode layer 11 'and the strip electrode 12 of the second electrode layer 12' are respectively formed. Connected to the same potential. Therefore, the laminated piezoelectric actuator 10 can be obtained by applying a high DC voltage to these external common electrodes 5a and 5b to perform polarization processing.
【００１１】図４は、本発明の積層型圧電アクチュエー
タの動作原理の説明図である。図４は図２における帯状
電極１１，１２と直角な方向の断面図のうち圧電セラミ
ックスシート１および圧電セラミックスシート２の各１
層分のを示している。図４において、破線は帯状電極１
１をプラス極、帯状電極１２をマイナス極として分極処
理を施した場合の分極の向きを示している。図４はそれ
ぞれの帯状電極に分極時と同じ極性の電圧を印加した場
合の電界の向きおよびその時発生する歪の状態を示して
る。この場合は、分極の向きと印加電界の向きが等しい
ため、分極の向きに沿って伸び歪が発生し、図４の場合
とは逆に分極時と逆極性の電圧を印加した場合は、分極
の向きと印加電界の向きが逆であるため、分極の向きに
沿って縮み歪が発生する。帯状電極１１，１２の電極の
ピッチが圧電セラミックスシート１および２の厚さに比
べて十分大きく、帯状電極の幅がピッチに比べて小さい
場合は、圧電セラミックスシート１および２は圧電縦効
果による長さ方向の伸縮変位が大きくなり、長さ方向の
変位を利用する圧電アクチュエータとすることができ
る。FIG. 4 is an explanatory view of the operating principle of the laminated piezoelectric actuator of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of the piezoelectric ceramic sheet 1 and the piezoelectric ceramic sheet 2 shown in FIG.
It shows the layers. In FIG. 4, the broken line indicates the strip electrode 1.
1 shows the direction of polarization when the polarization treatment is performed with the positive electrode as 1 and the strip electrode 12 as the negative electrode. FIG. 4 shows the direction of the electric field when a voltage of the same polarity is applied to each of the strip electrodes and the state of strain generated at that time. In this case, since the direction of polarization and the direction of the applied electric field are the same, elongation strain occurs along the direction of polarization, and when a voltage of the opposite polarity to that at the time of polarization is applied, in contrast to the case of FIG. Since the direction of the electric field is opposite to the direction of the applied electric field, shrinkage strain occurs along the direction of polarization. When the electrode pitch of the strip electrodes 11 and 12 is sufficiently larger than the thickness of the piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 and the width of the strip electrodes is smaller than the pitch, the piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 are long by the piezoelectric longitudinal effect. The expansion and contraction displacement in the depth direction becomes large, and the piezoelectric actuator can be made to utilize the displacement in the length direction.
【００１２】以上は本発明の積層型圧電アクチュエータ
の動作原理を圧電セラミックスシート１および２が各１
層の場合について説明したが、本発明の積層型圧電アク
チュエータでは、このような電極層１１，１２を有する
圧電セラミックスシート１，２が複数枚積層されて構成
され、それぞれが同じように動作する。前記電極層１
１，１２を有する圧電セラミックスシート１，２を複数
枚積層した場合、印加電圧が同じ場合の変位量は各１枚
の場合と同じであるが、発生力はほぼ積層枚数に比例す
る。In the above, the operation principle of the laminated piezoelectric actuator of the present invention is that the piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 are 1
Although the case of layers has been described, the laminated piezoelectric actuator of the present invention is configured by laminating a plurality of piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 having such electrode layers 11 and 12, and each operates in the same manner. The electrode layer 1
When a plurality of piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 having 1 and 12 are laminated, the amount of displacement when the applied voltage is the same is the same as the case of each one, but the generated force is almost proportional to the number of laminated layers.
【００１３】図５および図６は、本発明の積層型圧電ア
クチュエータ１０の他の実施例の構造の概略図である。
図５（ａ）は第一の電極層１１′を有する圧電セラミッ
クスシート１′の構造を示し、また、図５（ｂ）は第二
の電極層１２′を有する圧電セラミックスシート２′の
構造を示す。図６は図５に示した電極層を有する圧電セ
ラミックスシート１′，２′を第一の電極層１１′の帯
状電極１１の間のほぼ中央部に第二の電極層１２′の帯
状電極１２が位置するように交互に複数枚重ねて構成し
た本発明の積層型圧電アクチュエータを示している。5 and 6 are schematic views of the structure of another embodiment of the laminated piezoelectric actuator 10 of the present invention.
5A shows the structure of the piezoelectric ceramic sheet 1'having the first electrode layer 11 ', and FIG. 5B shows the structure of the piezoelectric ceramic sheet 2'having the second electrode layer 12'. Show. FIG. 6 shows the piezoelectric ceramic sheets 1'and 2'having the electrode layers shown in FIG. 5 at the substantially central portion between the strip electrodes 11 of the first electrode layer 11 'and the strip electrode 12 of the second electrode layer 12'. 2 shows a laminated piezoelectric actuator of the present invention configured by stacking a plurality of sheets alternately so as to position.
【００１４】図５において、第一の電極層１１′の帯状
電極１１は矩形板状圧電セラミックスシート１′の長さ
方向と直角に形成され、各帯状電極１１の一方の端部は
前記圧電セラミックスシート１′の一方の側部近傍まで
引き出され第一の接続用電極１３に接続されている。第
二の電極層１２′の帯状電極１２は矩形板状圧電セラミ
ックスシート２′の長さ方向と直角に形成され、各帯状
電極１２の一方の端部は前記第一の電極層の帯状電極１
１が引き出された側部と反対側の側部に引き出されて第
二の接続用電極１４に接続されている。図６に示した本
発明の積層型圧電アクチュエータ１０においては、圧電
セラミックスシート１′，２′の各面上でそれぞれの帯
状電極１１，１２が接続用電極１３，１４に接続され、
前記第一の接続用電極１３と第二の接続用電極１４は前
記積層体の異なる側面に露出しているため、図３の場合
と同様に、それぞれの側面の一部に外部共通電極５ａ，
５ｂを形成し、これらの外部共通電極５ａ，５ｂに直流
高電圧を印加して分極処理を施すことにより、積層型圧
電アクチュエータ１０とすることができる。In FIG. 5, the strip electrodes 11 of the first electrode layer 11 'are formed at right angles to the length direction of the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic sheet 1', and one end of each strip electrode 11 is made of the piezoelectric ceramic. The sheet 1 ′ is pulled out to the vicinity of one side portion and connected to the first connection electrode 13. The strip electrodes 12 of the second electrode layer 12 'are formed at right angles to the lengthwise direction of the rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic sheet 2', and one end of each strip electrode 12 has one end of the strip electrode 1 of the first electrode layer.
1 is drawn out to the side part opposite to the side part where it is drawn out and connected to the second connection electrode 14. In the laminated piezoelectric actuator 10 of the present invention shown in FIG. 6, the strip electrodes 11 and 12 are connected to the connection electrodes 13 and 14 on the respective surfaces of the piezoelectric ceramic sheets 1'and 2 '.
Since the first connection electrode 13 and the second connection electrode 14 are exposed on different side surfaces of the laminated body, the external common electrodes 5a, 5a
By forming 5b and applying a DC high voltage to these external common electrodes 5a and 5b to perform polarization treatment, the laminated piezoelectric actuator 10 can be obtained.
【００１５】なお、前記接続用電極１３および１４は、
前記各帯状電極１１，１２の一部または前記接続用電極
１３，１４の一部がそれぞれ異なる側部に引き出されて
いれば、必ずしも前記圧電セラミックスシート１，２の
側部に形成する必要はない。The connecting electrodes 13 and 14 are
If a part of each of the strip electrodes 11 and 12 or a part of the connecting electrodes 13 and 14 is drawn to different side portions, it is not always necessary to form the piezoelectric ceramic sheets 1 and 2 to the side portions. ..
【００１６】図１および図５に示したような電極層１
１′，１２′を圧電セラミックスシート１，２に形成す
る方法としては、焼結後の圧電セラミックスシートにス
クリーン印刷により金属ペーストを印刷した後に焼き付
ける方法や、メッキや蒸着等により圧電セラミックスシ
ートの表面の全面に電極を形成した後に、フォトエッチ
ングによりパターンを形成する方法がある。また、図２
および図６に示したように電極層を有する圧電セラミッ
クスシートを積層する方法として、接着剤を用いて積
層、接着する方法もあるが、本発明では、焼結前の圧電
セラミックスグリーンシートの一方の面に、金属ペース
ト（例えば銀パラジウムペースト）を印刷して前記電極
層を形成し、この圧電セラミックスグリーンシートを位
置を合わせて複数枚積層して一体とした後に焼結し、焼
結後の積層体の両側面部に前記帯状電極１１および１２
と接続するように金属ペーストを塗布することにより外
部共通電極を作った後に、外部共通電極を焼き付ける。
なお、前記積層体を焼結する前に、前記積層体の両側面
部に前記帯状電極１１，１２と接続するように金属ペー
ストを塗布することにより外部共通電極を作った後に、
前記積層体および外部共通電極を同時に焼結してもよ
い。Electrode layer 1 as shown in FIGS. 1 and 5.
As the method for forming 1'and 12 'on the piezoelectric ceramic sheets 1 and 2, the piezoelectric ceramic sheet after sintering is printed with a metal paste by screen printing and then baked, or the surface of the piezoelectric ceramic sheet by plating or vapor deposition. There is a method of forming a pattern by photo-etching after forming an electrode on the entire surface of. In addition, FIG.
Also, as a method of laminating the piezoelectric ceramic sheets having the electrode layers as shown in FIG. 6, there is a method of laminating and adhering using an adhesive, but in the present invention, one of the piezoelectric ceramic green sheets before sintering is used. A metal paste (eg, silver-palladium paste) is printed on the surface to form the electrode layer, and a plurality of the piezoelectric ceramic green sheets are aligned and laminated to be integrated, and then sintered. The strip electrodes 11 and 12 are formed on both side portions of the body.
After forming the external common electrode by applying a metal paste so as to connect with the external common electrode, the external common electrode is baked.
Before sintering the laminate, after forming an external common electrode by applying a metal paste to both side surfaces of the laminate so as to connect to the strip electrodes 11 and 12,
The laminate and the external common electrode may be sintered at the same time.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
第一の電極層帯状電極が前記第二の電極層の帯状電極の
間のほぼ中央部に位置し、圧電セラミックスシートを挾
んで交互に複数枚積層され、かつ、前記第一の電極層の
帯状電極と前記第二の電極層の帯状電極はそれぞれ前記
圧電セラミックスシート上あるいは前記積層体の側面に
おいて電気的に接続され同一電位となるため、同一面内
での絶縁破壊の心配が無く、従来より狭い間隔での帯状
電極の形成が可能となり、かつ、従来の積層型圧電アク
チュエータの半分程度の低い駆動電圧でほぼ同じ変位量
を得ることが可能となる。As described above, according to the present invention,
The first electrode layer strip-shaped electrode is located substantially in the center between the strip-shaped electrodes of the second electrode layer, and a plurality of piezoelectric ceramic sheets are alternately stacked to sandwich the strip-shaped electrode of the first electrode layer. Since the electrode and the strip-shaped electrode of the second electrode layer are electrically connected to each other on the piezoelectric ceramic sheet or on the side surface of the laminated body and have the same potential, there is no fear of dielectric breakdown in the same plane, and It becomes possible to form the strip electrodes at narrow intervals, and it is possible to obtain substantially the same amount of displacement with a driving voltage as low as about half that of the conventional laminated piezoelectric actuator.
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータの１実施例
の一部を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a part of an embodiment of a laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図２】本発明の積層型圧電アクチュエータの１実施例
を示す一部切欠側面図である。FIG. 2 is a partially cutaway side view showing an embodiment of the laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図３】本発明の積層型圧電アクチュエータの１実施例
を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図４】本発明の積層型圧電アクチュエータの１実施例
の動作原理を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of one embodiment of the laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図５】本発明の積層型圧電アクチュエータの他の実施
例の一部を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a part of another embodiment of the laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図６】本発明の積層型圧電アクチュエータの他の実施
例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the laminated piezoelectric actuator of the present invention.
【図７】従来の積層型圧電アクチュエータの一部を示す
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a part of a conventional laminated piezoelectric actuator.
【図８】従来の積層型圧電アクチュエータを示す一部切
欠側面図である。FIG. 8 is a partially cutaway side view showing a conventional laminated piezoelectric actuator.
【図９】従来の積層型圧電アクチュエータを示す斜視図
である。FIG. 9 is a perspective view showing a conventional laminated piezoelectric actuator.
【図１０】従来の積層型圧電アクチュエータの動作原理
を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operating principle of a conventional laminated piezoelectric actuator.
１，１′，２，２′ 圧電セラミックスシート ５ａ，５ｂ 外部共通電極 １１，１２ 帯状電極 １１´，１２´ 電極層 １３，１４ 接続用電極 1, 1 ', 2, 2'Piezoelectric ceramic sheet 5a, 5b External common electrode 11, 12 Strip electrode 11', 12 'Electrode layer 13, 14 Connection electrode
Claims (5)
に積層された角柱状の積層型圧電アクチュエータにおい
て、前記電極層は、前記角柱の長さ方向へ交互に形成さ
れ、かつ、前記角柱の長さ方向と直角な複数個の帯状電
極を有する第一の電極層および第二の電極層からなり、
前記第一の電極層の帯状電極は前記第二の電極層の帯状
電極の間のほぼ中央部に位置し、かつ、前記第一の電極
層の帯状電極と前記第二の電極層の帯状電極はそれぞれ
同一の外部共通電極に接続されていることを特徴とする
積層型圧電アクチュエータ。1. A prismatic laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric ceramic sheets and electrode layers are alternately laminated, wherein the electrode layers are alternately formed in the longitudinal direction of the prisms, and the length of the prisms is long. Consisting of a first electrode layer and a second electrode layer having a plurality of strip electrodes perpendicular to the direction,
The strip electrode of the first electrode layer is located substantially in the center between the strip electrodes of the second electrode layer, and the strip electrode of the first electrode layer and the strip electrode of the second electrode layer. Are connected to the same external common electrode, respectively.
に積層された角柱状の積層型圧電アクチュエータにおい
て、前記電極層は、前記角柱の長さ方向へ交互に形成さ
れ、かつ、前記角柱の長さ方向と直角な複数個の帯状電
極とこれらの帯状電極を接続するための接続用電極を有
する第一の電極層および第二の電極層からなり、前記第
一の電極層の帯状電極は前記第二の電極層の帯状電極の
間のほぼ中央部に位置し、かつ、前記第一の電極層の帯
状電極と前記第二の電極層の帯状電極はそれぞれ同一の
外部共通電極に接続されていることを特徴とする積層型
圧電アクチュエータ。2. A prismatic laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric ceramic sheets and electrode layers are alternately laminated, wherein the electrode layers are alternately formed in the longitudinal direction of the prisms, and the lengths of the prisms are long. The first electrode layer and the second electrode layer having a plurality of strip electrodes perpendicular to the direction and connecting electrodes for connecting these strip electrodes, the strip electrode of the first electrode layer is the first electrode layer. The strip-shaped electrodes of the first electrode layer and the strip-shaped electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip-shaped electrodes of the two electrode layers, and are connected to the same external common electrode. A laminated piezoelectric actuator characterized by the following.
に金属ペーストを塗布することにより前記第一の圧電セ
ラミックスグリーンシートの長さ方向と直角であって互
いに平行な複数個の帯状電極を形成して第一の電極層を
作り、次に第二の圧電セラミックスグリーンシートに金
属ペーストを塗布することにより前記第二の圧電セラミ
ックスグリーンシートの長さ方向と直角であって互いに
平行な複数個の帯状電極を形成して第二の電極層を作
り、次に第一の電極層の帯状電極の間のほぼ中央部に第
二の電極層の帯状電極が位置するように前記第一および
第二の圧電セラミックスグリーンシートを交互に積層し
て積層体を作った後に、この積層体を焼結したことを特
徴とする積層型圧電アクチュエータの製造方法。3. A first piezoelectric ceramic green sheet is coated with a metal paste to form a plurality of strip electrodes that are perpendicular to the length direction of the first piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other. One electrode layer is formed, and then a metal paste is applied to the second piezoelectric ceramic green sheet to form a plurality of strip electrodes that are perpendicular to the length direction of the second piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other. To form a second electrode layer, and then the first and second piezoelectric ceramics so that the strip-shaped electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip-shaped electrodes of the first electrode layer. A method for manufacturing a laminated piezoelectric actuator, comprising stacking green sheets alternately to form a laminated body, and then sintering the laminated body.
に金属ペーストを塗布することにより前記圧電セラミッ
クスグリーンシートの長さ方向と直角であって互いに平
行な複数個の帯状電極およびこれらの帯状電極を接続す
る接続用電極を形成して第一の電極層を作り、次に第二
の圧電セラミックスグリーンシートに金属ペーストを塗
布することにより前記第二の圧電セラミックスグリーン
シートの長さ方向と直角であって互いに平行な複数個の
帯状電極およびこれらの帯状電極を接続する接続用電極
を形成して第二の電極層を作り、次に第一の電極層の帯
状電極の間のほぼ中央部に第二の電極層の帯状電極が位
置するように前記第一および第二の圧電セラミックスグ
リーンシートを交互に積層して積層体を作った後に、こ
の積層体を焼結したことを特徴とする積層型圧電アクチ
ュエータの製造方法。4. A plurality of strip electrodes, which are perpendicular to the length direction of the piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other, and these strip electrodes are connected by applying a metal paste to the first piezoelectric ceramic green sheet. By forming a connecting electrode to form a first electrode layer, and then applying a metal paste to the second piezoelectric ceramic green sheet, the second piezoelectric ceramic green sheet is perpendicular to the length direction of the second piezoelectric ceramic green sheet, and A plurality of parallel strip electrodes and a connecting electrode for connecting these strip electrodes are formed to form a second electrode layer, and then a second electrode layer is formed at approximately the center between the strip electrodes of the first electrode layer. The first and second piezoelectric ceramic green sheets were alternately laminated so that the strip-shaped electrodes of the electrode layers were positioned to form a laminated body, and then the laminated body was sintered. A method for manufacturing a laminated piezoelectric actuator, comprising:
に金属ペーストを塗布することにより前記第一の圧電セ
ラミックスグリーンシートの長さ方向と直角であって互
いに平行な複数個の帯状電極を形成し、または、これら
の帯状電極を接続する接続用電極を形成して第一の電極
層を作り、次に第二の圧電セラミックスグリーンシート
に金属ペーストを塗布することにより前記第二の圧電セ
ラミックスグリーンシートの長さ方向と直角であって互
いに平行な複数個の帯状電極を形成し、または、これら
の帯状電極を接続する接続用電極を形成して第二の電極
層を作り、次に第一の電極層の帯状電極の間のほぼ中央
部に第二の電極層の帯状電極が位置するように前記第一
および第二の圧電セラミックスグリーンシートを交互に
積層して積層体を作り、次にこの積層体の異なる側面に
前記第一および第二の電極層の帯状電極または接続用電
極と接続するように金属ペーストを塗布することにより
外部共通電極を作った後に、前記積層体および外部共通
電極をを焼結したことを特徴とする積層型圧電アクチュ
エータの製造方法。5. A plurality of strip-shaped electrodes that are perpendicular to the length direction of the first piezoelectric ceramic green sheet and are parallel to each other by applying a metal paste to the first piezoelectric ceramic green sheet, or , Forming a first electrode layer by forming a connecting electrode for connecting these strip electrodes, and then applying a metal paste to the second piezoelectric ceramic green sheet to extend the length of the second piezoelectric ceramic green sheet. Forming a second electrode layer by forming a plurality of strip-shaped electrodes that are perpendicular to the vertical direction and parallel to each other, or by forming a connecting electrode that connects these strip-shaped electrodes, and then the first electrode layer The first and second piezoelectric ceramic green sheets are alternately laminated so that the strip-shaped electrodes of the second electrode layer are located substantially in the center between the strip-shaped electrodes. Then, after forming an external common electrode by applying a metal paste so as to connect to the strip-shaped electrodes or the connection electrodes of the first and second electrode layers on different side surfaces of this laminated body, the laminated body is formed. And a method of manufacturing a laminated piezoelectric actuator, characterized in that an external common electrode is sintered.
Priority Applications (5)
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| JP27191391A JP2791838B2 (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Multilayer piezoelectric actuator and method of manufacturing the same |
| US07/946,946 US5315205A (en) | 1991-09-25 | 1992-09-17 | Piezoelectric vibrator capable of reliably preventing dielectric breakdown and a method of manufacturing the same |
| DE69208189T DE69208189T2 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-23 | Piezoelectric vibrator that reliably prevents dielectric breakdown and process for its manufacture |
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| US08/156,280 US5400488A (en) | 1991-09-25 | 1993-11-22 | Method of manufacturing a piezoelectric vibrator capable of reliably preventing dielectric breakdown |
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|---|---|
| JP (1) | JP2791838B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003052182A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric actuator and method of fabricating the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101715767B1 (en) * | 2015-02-10 | 2017-03-14 | 범진전자 주식회사 | Piezoelectric element for Piezoelectric Speaker |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394487A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Murata Mfg Co Ltd | Piezoelectric actuator |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP27191391A patent/JP2791838B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0394487A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Murata Mfg Co Ltd | Piezoelectric actuator |
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| JP2791838B2 (en) | 1998-08-27 |
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