JPH0695582B2 - 円筒状圧電アクチュエ−タの製造方法 - Google Patents
円筒状圧電アクチュエ−タの製造方法Info
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- JPH0695582B2 JPH0695582B2 JP61132252A JP13225286A JPH0695582B2 JP H0695582 B2 JPH0695582 B2 JP H0695582B2 JP 61132252 A JP61132252 A JP 61132252A JP 13225286 A JP13225286 A JP 13225286A JP H0695582 B2 JPH0695582 B2 JP H0695582B2
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- piezoelectric actuator
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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
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
- H10N30/505—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view the cross-section being annular
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧印加により電気的エネルギを変位・応力
の機械的エネルギに変換する円筒状圧電アクチュエータ
の製造方法に関する。
の機械的エネルギに変換する円筒状圧電アクチュエータ
の製造方法に関する。
近年、圧電性セラミックスを用いた圧電アクチュエータ
は、電磁式アクチュエータの代替としての検討が各分野
で行なわれている。この圧電アクチュエータは、電磁式
アクチュエータに比較して、単純構造、省エネルギ、低
コスト等の長所を有する。特に、印加電圧の電界方向が
変位・発生力の方向と一致するような圧電縦効果を利用
する積層型圧電アクチュエータは、応答速度が速い、
発生力が大きい、効率が良いという特徴がある。従
って、圧電アクチュエータはプリントヘッド、リレー、
精密Ｘ−Ｙテーブル等の駆動源としての応用が考えられ
ている。そして積層型圧電アクチュエータは、厚膜積層
技術の応用により約100Vで駆動できるアクチュエータと
して既に実現されている。
は、電磁式アクチュエータの代替としての検討が各分野
で行なわれている。この圧電アクチュエータは、電磁式
アクチュエータに比較して、単純構造、省エネルギ、低
コスト等の長所を有する。特に、印加電圧の電界方向が
変位・発生力の方向と一致するような圧電縦効果を利用
する積層型圧電アクチュエータは、応答速度が速い、
発生力が大きい、効率が良いという特徴がある。従
って、圧電アクチュエータはプリントヘッド、リレー、
精密Ｘ−Ｙテーブル等の駆動源としての応用が考えられ
ている。そして積層型圧電アクチュエータは、厚膜積層
技術の応用により約100Vで駆動できるアクチュエータと
して既に実現されている。
従来の円筒状の積層型電圧アクチュエータは、第１図及
び第２図に示す如く、内部電極層２を圧電体板１全面に
ではなく、三日月状の無電極部を残すように一部欠除し
て形成されていることが多い。この理由は、円筒状に加
工した後、表面に露出した内部電極に絶縁ガラスを形成
することが困難なために採用されていたものである。
尚、３は外部電極、４はリード線を示している。
び第２図に示す如く、内部電極層２を圧電体板１全面に
ではなく、三日月状の無電極部を残すように一部欠除し
て形成されていることが多い。この理由は、円筒状に加
工した後、表面に露出した内部電極に絶縁ガラスを形成
することが困難なために採用されていたものである。
尚、３は外部電極、４はリード線を示している。
したがって、この構造では、電圧を印加した場合に圧電
体板１の電極が形成されていない部分にはほとんど電界
が印加されず圧電的に不活性となり、軸方向や径方向の
変位に寄与しないばかりか、内部に不均一な応力を生じ
させ、大振幅での使用及び長期に亘る繰り返しの使用で
は機械的破壊に至る等、信頼性に欠けるという欠点を招
来している。
体板１の電極が形成されていない部分にはほとんど電界
が印加されず圧電的に不活性となり、軸方向や径方向の
変位に寄与しないばかりか、内部に不均一な応力を生じ
させ、大振幅での使用及び長期に亘る繰り返しの使用で
は機械的破壊に至る等、信頼性に欠けるという欠点を招
来している。
本発明はかかる点に鑑み、圧電不活性部分を生じないよ
うに内部電極層を圧電体板と同一面積の全面電極とした
もので、全平面的に変位可能とする円筒状圧電アクチュ
エータの製造方法を提案することを目的とする。
うに内部電極層を圧電体板と同一面積の全面電極とした
もので、全平面的に変位可能とする円筒状圧電アクチュ
エータの製造方法を提案することを目的とする。
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
まず、第３図及び第４図において、平面が角状の圧電体
板11と同様の内部電極層12とが交互に複数積層され、内
部電極層12は圧電体板11と同一面積に形成され、積層型
圧電材が形成される。そしてこの積層型圧電材は、所望
の幅に切断加工され、積層型圧電体が得られる。次に、
内部電極層12は両側表面に露出した部分を一層おきに絶
縁ガラス14の付着によって電気絶縁され、更に外部電極
13の電気的に並列になるように付着され、電気的に接続
される。
板11と同様の内部電極層12とが交互に複数積層され、内
部電極層12は圧電体板11と同一面積に形成され、積層型
圧電材が形成される。そしてこの積層型圧電材は、所望
の幅に切断加工され、積層型圧電体が得られる。次に、
内部電極層12は両側表面に露出した部分を一層おきに絶
縁ガラス14の付着によって電気絶縁され、更に外部電極
13の電気的に並列になるように付着され、電気的に接続
される。
次に、第５図及び第６図に示す如く、破線図示部のよう
にリング状のホーンによる超音波加工によって、圧電体
の側面に形成した絶縁ガラス14及び外部電極13を残して
円筒状に打ち抜かれる。すなわち外部電極13を形成した
縦40mm×横15mm×高さ18mmの積層型圧電ブロック体にホ
ーン形状外径17.3mm×内径10.2mmのツールを用いて超音
波加工を施し、外径17.3mm×内径10.2mm×高さ18mmの円
筒状の圧電体が形成される。そしてこの圧電材の両外部
電極13に、リード線15が半田付けされ、圧電体の上下面
を除去して塗装され、円筒状の圧電アクチュエータを完
成することになる。
にリング状のホーンによる超音波加工によって、圧電体
の側面に形成した絶縁ガラス14及び外部電極13を残して
円筒状に打ち抜かれる。すなわち外部電極13を形成した
縦40mm×横15mm×高さ18mmの積層型圧電ブロック体にホ
ーン形状外径17.3mm×内径10.2mmのツールを用いて超音
波加工を施し、外径17.3mm×内径10.2mm×高さ18mmの円
筒状の圧電体が形成される。そしてこの圧電材の両外部
電極13に、リード線15が半田付けされ、圧電体の上下面
を除去して塗装され、円筒状の圧電アクチュエータを完
成することになる。
したがって、リード線15に直流電圧100Vを印加すること
により、内部電極層12に挟まれた圧電体板11には、1KV/
mmの電界が軸方向に全面に均一に加わり、圧電縦効果に
より軸方向に伸び、径方向に圧電横効果により縮む変位
が生じることになる。交流パルス電圧では軸方向や径方
向に伸縮の変位を生じることになる。
により、内部電極層12に挟まれた圧電体板11には、1KV/
mmの電界が軸方向に全面に均一に加わり、圧電縦効果に
より軸方向に伸び、径方向に圧電横効果により縮む変位
が生じることになる。交流パルス電圧では軸方向や径方
向に伸縮の変位を生じることになる。
この円筒状圧電アクチュエータは、グリーンシート法と
呼ばれる積層セラミックスコンデンサと類似の方法で製
造される積層型圧電アクチュエータと同一工程で製造さ
れ、圧電セラミックスの仮焼粉末と適量のバインダを溶
剤に溶かして泥漿を得た後、ドクターブレード法により
得られる数十〜数百μｍ厚のグリーンシート上に、数十
〜数百層の内部電極層となるAg/Pdペーストを印刷し積
層一体化した後焼結されるものである。そして、その焼
結体の周囲を機械加工した後、側面に露出した内部電極
を一層おきにガラスを付着して隣合う内部電極を電気的
に絶縁し、更に内部電極層と電気的に並列になるように
絶縁ガラス上に外部電極を形成するものである。
呼ばれる積層セラミックスコンデンサと類似の方法で製
造される積層型圧電アクチュエータと同一工程で製造さ
れ、圧電セラミックスの仮焼粉末と適量のバインダを溶
剤に溶かして泥漿を得た後、ドクターブレード法により
得られる数十〜数百μｍ厚のグリーンシート上に、数十
〜数百層の内部電極層となるAg/Pdペーストを印刷し積
層一体化した後焼結されるものである。そして、その焼
結体の周囲を機械加工した後、側面に露出した内部電極
を一層おきにガラスを付着して隣合う内部電極を電気的
に絶縁し、更に内部電極層と電気的に並列になるように
絶縁ガラス上に外部電極を形成するものである。
このようにして得られた円筒状の圧電アクチュエータの
性能を第１表に示す。比較のため、同一寸法で従来方法
（第１図及び第２図例）による円筒状圧電アクチュエー
タの性能も示す。
性能を第１表に示す。比較のため、同一寸法で従来方法
（第１図及び第２図例）による円筒状圧電アクチュエー
タの性能も示す。
第１表により明らかなように、本発明による円筒状圧電
アクチュエータの性能は従来例と比較して、軸方向変位
及び径方向変位は30％向上している。また、信頼性も３
億回以上の伸縮駆動でも機械的破損や特性に異常は見ら
れない。更に製造歩留りも向上している。
アクチュエータの性能は従来例と比較して、軸方向変位
及び径方向変位は30％向上している。また、信頼性も３
億回以上の伸縮駆動でも機械的破損や特性に異常は見ら
れない。更に製造歩留りも向上している。
尚、本発明アクチュエータの平面は図示の円形のみなら
ず、使用用途に応じて三角形その他の形態を採用し得る
ことは勿論である。
ず、使用用途に応じて三角形その他の形態を採用し得る
ことは勿論である。
以上説明したように本発明によれば、圧電体板と内部電
極層とが交互に複数積層された積層型圧電体の両側表面
に露出した部分を一層おきに絶縁ガラスの付着によって
電気絶縁し、更に外部電極を電気的に並列になるように
付着し、次に超音波加工によって、上記圧電体の側面に
形成した上記絶縁ガラス及び上記外部電極を残して円筒
状に打ち抜いて形成するように構成したので、 従来の、円筒状に加工した後に電極の形成という製法の
ため、表面に露出した内部電極に絶縁ガラスを形成する
ことが困難といった欠点は解消され、しかも三日月状の
無電極部を残す必要もなく、一部欠除したことによる圧
電的な不活性な部分を生ぜず、軸方向や径方向の変位の
際、内部に不均一な応力を生じさせることなく、大振幅
での使用及び長期に亘る繰り返しの使用に耐え得る信頼
性あるアクチュエータを提供し得る。
極層とが交互に複数積層された積層型圧電体の両側表面
に露出した部分を一層おきに絶縁ガラスの付着によって
電気絶縁し、更に外部電極を電気的に並列になるように
付着し、次に超音波加工によって、上記圧電体の側面に
形成した上記絶縁ガラス及び上記外部電極を残して円筒
状に打ち抜いて形成するように構成したので、 従来の、円筒状に加工した後に電極の形成という製法の
ため、表面に露出した内部電極に絶縁ガラスを形成する
ことが困難といった欠点は解消され、しかも三日月状の
無電極部を残す必要もなく、一部欠除したことによる圧
電的な不活性な部分を生ぜず、軸方向や径方向の変位の
際、内部に不均一な応力を生じさせることなく、大振幅
での使用及び長期に亘る繰り返しの使用に耐え得る信頼
性あるアクチュエータを提供し得る。
第１図及び第２図は従来の構成を示す平面図及び断面
図、第３図、第４図、第５図及び第６図は本発明方法の
一実施例を示す平面図及び断面図、第７図及び第８図は
本発明の一実施例を示す平面及び断面図である。 11……圧電体板、12……内部電極層、13……外部電極、
14……絶縁ガラス、15……リード線。
図、第３図、第４図、第５図及び第６図は本発明方法の
一実施例を示す平面図及び断面図、第７図及び第８図は
本発明の一実施例を示す平面及び断面図である。 11……圧電体板、12……内部電極層、13……外部電極、
14……絶縁ガラス、15……リード線。
Claims (1)
- 【請求項１】圧電体板と内部電極層とが交互に複数積層
された積層型圧電体の両側表面に露出した部分を一層お
きに絶縁ガラスの付着によって電気絶縁し、更に外部電
極を電気的に並列になるように付着し、次に超音波加工
によって、上記圧電体の側面に形成した上記絶縁ガラス
及び上記外部電極を残して円筒状に打ち抜いて形成する
ことを特徴とする円筒状圧電アクチュエータの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132252A JPH0695582B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 円筒状圧電アクチュエ−タの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132252A JPH0695582B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 円筒状圧電アクチュエ−タの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290187A JPS62290187A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0695582B2 true JPH0695582B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=15076928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61132252A Expired - Lifetime JPH0695582B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 円筒状圧電アクチュエ−タの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695582B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0263207A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-02 | Fujitsu Ltd | 静磁波デバイス |
| JPH02192183A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-07-27 | Toto Ltd | 圧電素子 |
| WO2014125930A1 (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-21 | 株式会社村田製作所 | セラミック電子部品およびその製造方法 |
| CN108802197B (zh) * | 2018-06-13 | 2021-02-02 | 武汉科技大学 | 谐振频率可调的压电智能骨料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196068A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
-
1986
- 1986-06-07 JP JP61132252A patent/JPH0695582B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290187A (ja) | 1987-12-17 |
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