JPH0680846B2 - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
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- JPH0680846B2 JPH0680846B2 JP60230212A JP23021285A JPH0680846B2 JP H0680846 B2 JPH0680846 B2 JP H0680846B2 JP 60230212 A JP60230212 A JP 60230212A JP 23021285 A JP23021285 A JP 23021285A JP H0680846 B2 JPH0680846 B2 JP H0680846B2
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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
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
-
- 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
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに用いられる電歪効果素子
の構造に関する。
の構造に関する。
最近、インパクト形ドットプリンタヘッドの印字ワイヤ
を駆動するアクチュエータは、従来の電磁力利用したも
のから圧電効果を利用するものへと移行が始まってい
る。この圧電アクチュエータは発熱が少なく、また小形
で高速駆動が可能なため、光または磁気ディスク・ヘッ
ド，各種光学装置，精密工作機械およびLSI用露光装置
等の精密位置決め装置、その他の機械的駆動素子として
もきわめて有望視されているものである。
を駆動するアクチュエータは、従来の電磁力利用したも
のから圧電効果を利用するものへと移行が始まってい
る。この圧電アクチュエータは発熱が少なく、また小形
で高速駆動が可能なため、光または磁気ディスク・ヘッ
ド，各種光学装置，精密工作機械およびLSI用露光装置
等の精密位置決め装置、その他の機械的駆動素子として
もきわめて有望視されているものである。
しかしながら、圧電効果による機械的変位は本質的にき
わめて小さいのでアクチュエータの駆動源となるべき電
歪効果素子には、例えば、昭和58年９月発行の「電子通
信学会誌」が開示するように、圧電セラミック部材と内
部電極導体とを超多重に積層して圧電の縦効果を高めた
構造のものが、通常用いられている。すなわち、この電
歪効果素子はペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固容
体セラミック粉末に有機バインダを混合してグリーンシ
ート化し、その上に銀電極導体層をペースト状に塗布し
た後数十層（例えば72層）に積層して焼結したものであ
る。この焼結体は焼成された銀電極導体層を一層おきに
交互に接続して２つのくし歯形内部電極を形成し外部か
ら90V程度の直流電圧を与えると、約８μｍの静的変位
を容易に発生する。従って、「てこ装置」との併用によ
って、本質的にきわめて小さい圧電効果の機械的変位の
問題点は一応解決されている。
わめて小さいのでアクチュエータの駆動源となるべき電
歪効果素子には、例えば、昭和58年９月発行の「電子通
信学会誌」が開示するように、圧電セラミック部材と内
部電極導体とを超多重に積層して圧電の縦効果を高めた
構造のものが、通常用いられている。すなわち、この電
歪効果素子はペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固容
体セラミック粉末に有機バインダを混合してグリーンシ
ート化し、その上に銀電極導体層をペースト状に塗布し
た後数十層（例えば72層）に積層して焼結したものであ
る。この焼結体は焼成された銀電極導体層を一層おきに
交互に接続して２つのくし歯形内部電極を形成し外部か
ら90V程度の直流電圧を与えると、約８μｍの静的変位
を容易に発生する。従って、「てこ装置」との併用によ
って、本質的にきわめて小さい圧電効果の機械的変位の
問題点は一応解決されている。
しかしこの焼結体からなる電歪効果素子は、内部電極を
形成する金属部材に銀が使用されているので湿性雰囲気
内においてマイグレーションを生じ圧電セラミック部材
の側面を著しく汚染する。すなわち、銀電極導体層の端
部は積層焼結体の側面に全て露出しているのでマイグレ
ーションを生じ易く、汚染された圧電セラミック部材の
側面はその絶縁特性を急激に低下せしめる。従って、耐
湿試験を行なうと側面または角隅で放電するものが続出
し、歩溜りおよび信頼性に大きな障害を与える。
形成する金属部材に銀が使用されているので湿性雰囲気
内においてマイグレーションを生じ圧電セラミック部材
の側面を著しく汚染する。すなわち、銀電極導体層の端
部は積層焼結体の側面に全て露出しているのでマイグレ
ーションを生じ易く、汚染された圧電セラミック部材の
側面はその絶縁特性を急激に低下せしめる。従って、耐
湿試験を行なうと側面または角隅で放電するものが続出
し、歩溜りおよび信頼性に大きな障害を与える。
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、内部電極を形成す
る銀導体層端部のマイグレーションを防止した積層焼結
体からなる電歪効果素子を提供することである。
る銀導体層端部のマイグレーションを防止した積層焼結
体からなる電歪効果素子を提供することである。
本発明の電歪効果素子は、圧電セラミック部材と銀−パ
ラジウム電極導体層とを交互に重ね合わせた積層焼結体
と、積層焼結体の対向する側面にそれぞれ設けられた絶
縁層を介して銀−パラジウム電極体を一層おきに交互に
接続して２つのくし歯形内部電極を構成せしめる一対の
外部電極層と、積層焼結体の側面に被覆されナトリウム
や塩素などの不純物及び水分が少ない弾性を有する第１
の有機高分子膜とを有し、かつこの第１の有機高分子よ
りも膜密度が高く透水率が小さい第２の有機高分子膜で
第１の有機高分子膜を被覆したことを特徴とする。
ラジウム電極導体層とを交互に重ね合わせた積層焼結体
と、積層焼結体の対向する側面にそれぞれ設けられた絶
縁層を介して銀−パラジウム電極体を一層おきに交互に
接続して２つのくし歯形内部電極を構成せしめる一対の
外部電極層と、積層焼結体の側面に被覆されナトリウム
や塩素などの不純物及び水分が少ない弾性を有する第１
の有機高分子膜とを有し、かつこの第１の有機高分子よ
りも膜密度が高く透水率が小さい第２の有機高分子膜で
第１の有機高分子膜を被覆したことを特徴とする。
すなわち、本発明によれば積層焼結体の側面に露出する
銀−パラジウム電極導体層の端部は２層以上の有機高分
子膜で被覆される。これらの有機高分子膜のうち下地の
役割をはたす有機高分子膜はナトリウム，塩素などの不
純物及び水分を極端に減らし、さらに有機高分子膜が弾
性を有する天然ゴムやイソプレン，ブタジエン，シリコ
ーン，ウレタン，クロロプレン，アクリル，イソブチレ
ン，フッ素系などから選らばれた有機高分子を採用し、
上地の有機高分子膜は有機高分子の架橋を多くすること
により密度の高いポリイミド，エポキシ，フェノールな
どの有機高分子膜を採用した。
銀−パラジウム電極導体層の端部は２層以上の有機高分
子膜で被覆される。これらの有機高分子膜のうち下地の
役割をはたす有機高分子膜はナトリウム，塩素などの不
純物及び水分を極端に減らし、さらに有機高分子膜が弾
性を有する天然ゴムやイソプレン，ブタジエン，シリコ
ーン，ウレタン，クロロプレン，アクリル，イソブチレ
ン，フッ素系などから選らばれた有機高分子を採用し、
上地の有機高分子膜は有機高分子の架橋を多くすること
により密度の高いポリイミド，エポキシ，フェノールな
どの有機高分子膜を採用した。
この下地有機高分子膜は不純物を減らしてあるために銀
のマイグレーションを防止され、さらにセラミックの伸
縮時セラミックと有機高分子膜との間にセン断応力が加
わっても、弾性を有して応力に対して十分に伸びるた
め、セラミックと有機高分子膜との密着が維持され水分
子がセラミックと有機高分子膜の界面にトラップされる
ことがない。上地用の有機高分子膜は膜密度が高いため
に、透水率が小さく、下地用の有機高分子膜との効果が
合わされて銀のマイグレーションを防止出来る。
のマイグレーションを防止され、さらにセラミックの伸
縮時セラミックと有機高分子膜との間にセン断応力が加
わっても、弾性を有して応力に対して十分に伸びるた
め、セラミックと有機高分子膜との密着が維持され水分
子がセラミックと有機高分子膜の界面にトラップされる
ことがない。上地用の有機高分子膜は膜密度が高いため
に、透水率が小さく、下地用の有機高分子膜との効果が
合わされて銀のマイグレーションを防止出来る。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図で、電歪効果素
子100は２つの厚い圧電セラミック部材A1およびA2の間
に薄い圧電セラミック部材a1〜anと銀−パラジウム電極
導体層b1〜bn+1とを交互に重ね合わせた積層焼結体と、
絶縁層I1〜In+1を下地として銀−パラジウム電極導体層
b1〜bn+1の奇数番目および偶数番目をそれぞれ積層焼結
体の側面上で共通接続して２つのくし歯形内部電極を構
成せしめる一対の外部電極導体層１および２と、積層焼
結体の側面の全てに露出する銀−パラジウム電極導体層
b1〜bn+1の端部および外部電極導体層１および２の全露
出面をそれぞれ被覆する有機高分子膜３及び４とを含
む。
子100は２つの厚い圧電セラミック部材A1およびA2の間
に薄い圧電セラミック部材a1〜anと銀−パラジウム電極
導体層b1〜bn+1とを交互に重ね合わせた積層焼結体と、
絶縁層I1〜In+1を下地として銀−パラジウム電極導体層
b1〜bn+1の奇数番目および偶数番目をそれぞれ積層焼結
体の側面上で共通接続して２つのくし歯形内部電極を構
成せしめる一対の外部電極導体層１および２と、積層焼
結体の側面の全てに露出する銀−パラジウム電極導体層
b1〜bn+1の端部および外部電極導体層１および２の全露
出面をそれぞれ被覆する有機高分子膜３及び４とを含
む。
本実施例の電歪効果素子100は、まずペロブスカイト結
晶構造を多成分固溶体セラミックの粉末（例えばPb（Z
r,Ti）O3）に有機バインダー（例えばポリビニール・ブ
チラール樹脂）の粉末を混合してグリーンシートを作
り、この上に銀ペーストを印刷塗布した後、60〜80層に
積層して高温焼結（例えば1,000℃以上）を行なうこに
よって積層焼結体が形成される。この積層焼結技術によ
れば、厚さ約0.1mmの薄い圧電セラミック部材と膜厚約
0.005mmの銀電極導体層とを交互に重ね合わせた積層焼
結体の大きなブロックを容易に得ることができる。つい
でこのブロックの対向する側面には、銀ペーストの印刷
塗布および焼成により外部電極導体層の一対を含んでこ
れを小ブロックに分割する。この分割された積層焼結体
にまず下地用有機高分子膜としてアルカリ及びハロゲン
成分を5ppm以下におさえたウレタン樹脂を被覆する。積
層焼結体の上下面にテープをはりつけ、温度60℃に加温
した下地用ウレタン樹脂ワニス中に浸漬後取り出し、温
度150℃，時間30分間の条件で乾燥する。次に粉体塗装
法によりエポキシ樹脂を約0.3mm被覆して上地用有機高
分子膜を形成した。
晶構造を多成分固溶体セラミックの粉末（例えばPb（Z
r,Ti）O3）に有機バインダー（例えばポリビニール・ブ
チラール樹脂）の粉末を混合してグリーンシートを作
り、この上に銀ペーストを印刷塗布した後、60〜80層に
積層して高温焼結（例えば1,000℃以上）を行なうこに
よって積層焼結体が形成される。この積層焼結技術によ
れば、厚さ約0.1mmの薄い圧電セラミック部材と膜厚約
0.005mmの銀電極導体層とを交互に重ね合わせた積層焼
結体の大きなブロックを容易に得ることができる。つい
でこのブロックの対向する側面には、銀ペーストの印刷
塗布および焼成により外部電極導体層の一対を含んでこ
れを小ブロックに分割する。この分割された積層焼結体
にまず下地用有機高分子膜としてアルカリ及びハロゲン
成分を5ppm以下におさえたウレタン樹脂を被覆する。積
層焼結体の上下面にテープをはりつけ、温度60℃に加温
した下地用ウレタン樹脂ワニス中に浸漬後取り出し、温
度150℃，時間30分間の条件で乾燥する。次に粉体塗装
法によりエポキシ樹脂を約0.3mm被覆して上地用有機高
分子膜を形成した。
このようにして作成された電歪効果素子100に温度40
℃，湿度90〜95％RH,電圧100VDCを印加して試験を行っ
ても500時間まで絶縁不良は発生しなかた。以上は２槽
の有機高分子膜を被覆した場合を説明したが、３層以上
の有機高分子膜を被覆した場合も同様の効果がある。
℃，湿度90〜95％RH,電圧100VDCを印加して試験を行っ
ても500時間まで絶縁不良は発生しなかた。以上は２槽
の有機高分子膜を被覆した場合を説明したが、３層以上
の有機高分子膜を被覆した場合も同様の効果がある。
また本実施例では下地用有機高分子膜として、ウレタン
樹脂、上地用有機高分子膜としてエポキシ樹脂を用いた
が、これ以外にも下地用として天然ゴムやイソプレン，
ブタジエン，シリコーン，クロロプレン，アクリル，イ
ソブチレン，フッ素系などから選ばれた有機高分子、上
地用としてフェノールの有機高分子膜を用いても同様の
効果がある。
樹脂、上地用有機高分子膜としてエポキシ樹脂を用いた
が、これ以外にも下地用として天然ゴムやイソプレン，
ブタジエン，シリコーン，クロロプレン，アクリル，イ
ソブチレン，フッ素系などから選ばれた有機高分子、上
地用としてフェノールの有機高分子膜を用いても同様の
効果がある。
以上詳細に説明したように、本発明によればきわめて簡
単な手段により銀−パラジウム電極導体層の銀材による
マイグレーションを有効確実に防止し得るので圧電素子
の信頼性を著しく高めることができ、例えば圧電縦効果
を充分に活用した圧電アクチュエータを歩溜りよく生産
し得る顕著なる効果を有する。
単な手段により銀−パラジウム電極導体層の銀材による
マイグレーションを有効確実に防止し得るので圧電素子
の信頼性を著しく高めることができ、例えば圧電縦効果
を充分に活用した圧電アクチュエータを歩溜りよく生産
し得る顕著なる効果を有する。
第１図は本発明の一実施例の電歪効果素子の断面図であ
る。 100……電歪効果素子、1,2……外部電極導体層、３……
下地用有機高分子膜、４……上地用有機高分子膜、A1,A
2,a1,an……圧電セラミック部材、b1〜bn+1……銀−パ
ラジウム電極導体層（内部電極）、I1〜In+1……ガラス
絶縁層。
る。 100……電歪効果素子、1,2……外部電極導体層、３……
下地用有機高分子膜、４……上地用有機高分子膜、A1,A
2,a1,an……圧電セラミック部材、b1〜bn+1……銀−パ
ラジウム電極導体層（内部電極）、I1〜In+1……ガラス
絶縁層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−175176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−218784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−21578（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−71571（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−86688（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】圧電セラミック部材と銀−パラジウム電極
導体層とを交互に重ね合わせた積層焼結体と、前記積層
焼結体の対向する側面にそれぞれ設けられた絶縁層を介
して前記銀−パラジウム電極導体層を一層おきに、交互
に接続して２つのくし歯形内部電極を構成せしめる一対
の外部電極導体層と、前記積層焼結体の側面に被覆され
ナトリウムや塩素などの不純物及び水分が少ない弾性を
有する第１の有機高分子膜とを有し、かつ前記第１の有
機高分子よりも膜密度が高く透水率が小さい第２の有機
高分子膜で前記第１の有機高分子膜を被覆したことを特
徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230212A JPH0680846B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 電歪効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230212A JPH0680846B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288382A JPS6288382A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0680846B2 true JPH0680846B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=16904324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60230212A Expired - Lifetime JPH0680846B2 (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680846B2 (ja) |
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-
1985
- 1985-10-15 JP JP60230212A patent/JPH0680846B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288382A (ja) | 1987-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |