JPH07221358A - Layered piezoelectric ceramic actuator - Google Patents

Layered piezoelectric ceramic actuator

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Publication number
JPH07221358A
JPH07221358A JP6009793A JP979394A JPH07221358A JP H07221358 A JPH07221358 A JP H07221358A JP 6009793 A JP6009793 A JP 6009793A JP 979394 A JP979394 A JP 979394A JP H07221358 A JPH07221358 A JP H07221358A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
strip
electrode
ceramic actuator
laminated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6009793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Ohashi
淳一 大橋
Yoshiaki Fuda
良明 布田
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP6009793A priority Critical patent/JPH07221358A/en
Publication of JPH07221358A publication Critical patent/JPH07221358A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate cracks in a layered piezoelectric ceramic actuator at the time of polarizing or driving the actuator so as to eliminate electrical shorts by separating both end sections of belt-like electrode sections from each other toward the inside of a layered body from its facing side faces and separately extending linear electrode sections inward from its facing side faces except their one end sections. CONSTITUTION:A layered body 10 has a prism-like shape and is formed by alternately piling up internal electrodes 11 and 12 and piezoelectric ceramic sheets 13. The electrodes 11 have belt-like electrode sections 111 and linear electrode sections 112 and both ends of the electrode sections 111 are separated from each other toward the inside of the layered body 10 from the facing side faces 101 and 102 of the body 10. The linear electrode sections 112 connect the sections 111 to each other and are extended along one side face 101 of the body 10 a little inside of the side face 101. The sections 112 are connected to an external electrode 20 through lead-out sections 112a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、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セ
ラミックアクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated piezoelectric ceramic actuator that converts electric input energy into mechanical energy such as displacement or force.

【0002】[0002]

【従来の技術】積層型圧電セラミックアクチュエータ
は、圧電性セラミックスの電界誘起歪みを利用したデバ
イスで電極とセラミックスを多層積層した積層セラミッ
クコンデンサーと類似の構造が一般的である。従来の積
層型圧電セラミックアクチュエータの構造を図4に示
す。図4で明らかなように、内部電極50と外部電極5
1の接続のため内部電極50の引出し部が圧電的に不活
性とならないように同一側面上に露出した内部電極50
上に一層おきにガラス絶縁部52を設けその上に外部電
極51を形成している。係る構造の積層型圧電セラミッ
クアクチュエータは、積層方向に圧電縦方向で変位や発
生力を得ている。また、大きな変位を得たい場合には、
圧電性セラミックス53と内部電極50の積層数を多く
して積層方向に長い構造とすれば良いが、積層数を多く
すると脱バインダーや焼結においてデラミネーションや
クラック等の欠陥が発生するため積層方向の長さ寸法は
20mm程度が限界であった。
2. Description of the Related Art A multilayer piezoelectric ceramic actuator is a device utilizing electric field induced strain of piezoelectric ceramics and generally has a structure similar to a multilayer ceramic capacitor in which electrodes and ceramics are multilayered. The structure of a conventional laminated piezoelectric ceramic actuator is shown in FIG. As is apparent from FIG. 4, the inner electrode 50 and the outer electrode 5
The internal electrode 50 exposed on the same side surface so that the lead-out portion of the internal electrode 50 does not become piezoelectrically inactive due to the connection of No. 1.
Glass insulating portions 52 are provided on every other layer, and external electrodes 51 are formed thereon. The laminated piezoelectric ceramic actuator having such a structure obtains displacement and generated force in the piezoelectric longitudinal direction in the laminating direction. Also, if you want to obtain a large displacement,
The piezoelectric ceramics 53 and the internal electrode 50 may be laminated to increase the length in the lamination direction. However, if the lamination number is increased, defects such as delamination and cracks may occur during debinding and sintering. The limit of the length dimension was about 20 mm.

【0003】圧電性セラミックスと内部電極の積層方向
に直交する方向に圧電縦効果で変位する積層型圧電セラ
ミックアクチュエータとすれば、長さ寸法を大きくする
ことが可能となり大きな変位が得られるため各種の構造
が提案されている。その一例を図5に示す。この積層型
圧電セラミックアクチュエータは、圧電セラミックシー
ト層と電極層とを交互に積層して成る角柱状の積層体6
0を有する積層型圧電セラミックアクチュエータで、電
極層には、第1の電極層と第2の電極層とがあり、これ
らの電極層は、積層体60の長手方向と直交する方向に
延在する複数個の帯状電極61,62で構成されてい
る。第1の電極層の帯状電極61は、積層体60の側面
で第1の外部電極63に接続され、また、第2の電極層
の帯状電極62は、第1の電極層の隣り合う帯状電極6
1間のほぼ中間に位置し、且つ、第1の外部電極63が
設けられた積層体60の側面と対向する側面で第2の外
部電極64に接続されている。
In the case of a laminated piezoelectric ceramic actuator in which the piezoelectric ceramics and the internal electrodes are displaced by the piezoelectric longitudinal effect in the direction orthogonal to the laminating direction, the length dimension can be increased and a large displacement can be obtained. A structure has been proposed. An example thereof is shown in FIG. This laminated piezoelectric ceramic actuator is a prismatic laminated body 6 formed by alternately laminating piezoelectric ceramic sheet layers and electrode layers.
In the laminated piezoelectric ceramic actuator having 0, the electrode layer has a first electrode layer and a second electrode layer, and these electrode layers extend in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminate 60. It is composed of a plurality of strip electrodes 61, 62. The strip electrode 61 of the first electrode layer is connected to the first external electrode 63 on the side surface of the stacked body 60, and the strip electrode 62 of the second electrode layer is the adjacent strip electrode of the first electrode layer. 6
The first external electrode 63 is connected to the second external electrode 64 at a side surface that is located approximately in the middle of the first external electrode 63 and that faces the side surface of the stacked body 60 provided with the first external electrode 63.

【0004】図5に示すもの以外に、図6に示す積層型
圧電セラミックアクチュエータが存在する。この積層型
圧電セラミックアクチュエータも、圧電セラミックシー
ト層と電極層とを有する積層体10を有しているが、こ
の積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、第1,
第2の電極層が、それぞれ、多数の帯状電極部111,
121と、線電極部112,122とから成る内部電極
11,12で構成されている。帯状電極部111,12
1は、積層体10の長手方向と直交する方向に延在し、
その一端は、積層体10の一方の側面で露出し、他端
は、積層体10のもう一方の側面から内側に離隔してい
る。線電極部112,122は、積層体10の一方の側
面に沿って延在し、且つ、帯状電極部111,121同
士を、それらの一端部で接続している。また、各々の線
電極部112,122の一端部は、積層体10の相対向
する側面にそれぞれ設けられた第1,第2の外部電極2
0,21に接続されている。
In addition to the structure shown in FIG. 5, there is a laminated piezoelectric ceramic actuator shown in FIG. This laminated piezoelectric ceramic actuator also has a laminated body 10 having a piezoelectric ceramic sheet layer and an electrode layer.
The second electrode layer has a plurality of strip-shaped electrode portions 111,
121 and the internal electrodes 11 and 12 including the line electrode portions 112 and 122. Strip electrode parts 111, 12
1 extends in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminate 10,
One end thereof is exposed on one side surface of the laminated body 10, and the other end is spaced inward from the other side surface of the laminated body 10. The line electrode portions 112 and 122 extend along one side surface of the stacked body 10 and connect the strip-shaped electrode portions 111 and 121 to each other at one end thereof. In addition, one end of each of the line electrode portions 112 and 122 has first and second external electrodes 2 respectively provided on opposite side surfaces of the laminated body 10.
It is connected to 0 and 21.

【0005】しかしながら、図5及び図6に示す構造の
積層型圧電セラミックアクチュエータでは、帯状電極
(部)の他端部、即ち、積層体の側面から離隔している
方の帯状電極(部)の端部の近傍において、圧電セラミ
ックシートが圧電的に不活性となる部分が生じ、この結
果、分極や使用時の高電圧印加時に、圧電的に不活性な
部分に応力が集中し、クラック等の欠陥が生じ、最悪の
場合、積層型圧電セラミックアクチュエータが破壊する
という欠点がある。
However, in the laminated piezoelectric ceramic actuator having the structure shown in FIG. 5 and FIG. 6, the other end of the strip electrode (portion), that is, the strip electrode (portion) which is separated from the side surface of the laminated body. In the vicinity of the end, a portion where the piezoelectric ceramic sheet becomes piezoelectrically inactive occurs, and as a result, stress concentrates on the piezoelectrically inactive portion when polarization or high voltage is applied during use, and cracks or the like occur. There is a defect that a defect occurs and, in the worst case, the multilayer piezoelectric ceramic actuator is destroyed.

【0006】この欠点を解消するために、図7に示す積
層型圧電セラミックアクチュエータが発明された。この
積層型圧電セラミックアクチュエータは、内部電極1
1,12の帯状電極部111,121の両端が、それぞ
れ積層体10の側面で露出しており、線電極部112,
122は、積層体10の中央部を通り、多数の帯状電極
部111,121同士を接続している。第1の内部電極
11の線電極部112は、その一端部で、積層体10の
一側面に設けられた第1の外部電極20に接続され、同
様に、第2の内部電極12の帯状電極部121は、その
一端部で、積層体10の他側面に設けられた第2の外部
電極21に接続されている。
In order to solve this drawback, the multilayer piezoelectric ceramic actuator shown in FIG. 7 was invented. This laminated piezoelectric ceramic actuator has an internal electrode 1
Both ends of the strip-shaped electrode portions 111 and 121 of 1, 12 are exposed at the side surfaces of the laminated body 10, respectively, and the line electrode portion 112,
122 passes through the central portion of the laminated body 10 and connects a large number of strip-shaped electrode portions 111, 121 to each other. The line electrode portion 112 of the first internal electrode 11 is connected at one end thereof to the first external electrode 20 provided on one side surface of the stacked body 10, and similarly, the strip electrode of the second internal electrode 12 is formed. The part 121 is connected at one end thereof to the second external electrode 21 provided on the other side surface of the stacked body 10.

【0007】しかしながら、図7に示す積層型圧電セラ
ミックアクチュエータは、クラック等の発生を防止する
ことができるものの、帯状電極部の両端が積層体の側面
で露出しているので、今度は、表面リークによる電気的
ショートが発生しやすいと問題が生じた。
However, although the multilayer piezoelectric ceramic actuator shown in FIG. 7 can prevent the occurrence of cracks and the like, since both ends of the strip-shaped electrode portion are exposed at the side surfaces of the multilayer body, the surface leak is caused. A problem has arisen when an electrical short circuit due to is likely to occur.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明の課
題は、分極時や駆動時にクラック等が発生することがな
く、しかも、電気的ショートが発生することがない積層
型圧電セラミックアクチュエータを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric ceramic actuator in which cracks and the like do not occur during polarization and driving, and electrical short circuits do not occur. To do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックシートと内部電極とを交互に積層して成る角柱
状の積層体と、該積層体の相対向する側面にそれぞれ設
けられた外部電極とを含み、前記内部電極は、複数の帯
状電極部及び線電極部を有し、前記複数の帯状電極部
は、それぞれ前記積層体の長手方向と直交する方向に延
在し、前記線電極部は、前記複数の帯状電極部同士を接
続し、且つその一端部を前記外部電極に接続されている
積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記帯
状電極部の両端部が、それぞれ前記積層体の相対向する
側面から内側に離隔しており、更に、前記線電極部が、
前記一端部を除いて、前記積層体の相対向する側面から
内側に離隔して延在していることを特徴とする積層型圧
電セラミックアクチュエータが得られる。
According to the present invention, a prismatic laminated body formed by alternately laminating piezoelectric ceramic sheets and internal electrodes, and an external member provided on each of opposite side surfaces of the laminated body. And a plurality of strip electrode portions and line electrode portions, the plurality of strip electrode portions each extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminate, the line electrode. In a laminated piezoelectric ceramic actuator in which a plurality of strip-shaped electrode portions are connected to each other and one end thereof is connected to the external electrode, both end portions of the strip-shaped electrode portion face each other of the laminated body. Separated from the side surface to the inside, further, the wire electrode portion,
A laminated piezoelectric ceramic actuator is obtained, which is spaced apart from the opposite side surfaces of the laminated body and extends inward except the one end.

【0010】[0010]

【作用】本発明の積層型圧電セラミックアクチュエータ
は、電極の帯状電極部の両端部がそれぞれ積層体の相対
向する側面から内側に離隔しているので、この帯状電極
部の端部から積層体の側面に至る圧電セラミックシート
の部分は、圧電的に不活性な部分となり、図5及び図6
に示すタイプの積層型圧電セラミックアクチュエータよ
りも圧電的に不活性な部分が多くなるので、従来のよう
に、分極や使用時の高電圧印加時に、応力が特定の部分
に集中することがなく、この結果、クラック等が殆ど生
じない。
In the laminated piezoelectric ceramic actuator of the present invention, since both ends of the strip-shaped electrode portion of the electrode are spaced inwardly from opposite side surfaces of the laminated body, the laminated body is separated from the end portion of the strip-shaped electrode portion. The portion of the piezoelectric ceramic sheet reaching the side surface becomes a piezoelectrically inactive portion, and
Since there are more piezoelectrically inactive portions than the type of laminated piezoelectric ceramic actuator shown in (4), stress does not concentrate on a specific portion when polarized or when a high voltage is applied during use, as in the past. As a result, cracks and the like hardly occur.

【0011】また、本発明の積層型圧電セラミックアク
チュエータは、電極の帯状電極部の両端部がそれぞれ積
層体の相対向する側面から内側に離隔し、線電極部もそ
の一端部を除いて、積層体の相対向する側面から内側に
離隔して延在しているので、表面リークによる電気的シ
ョートが発生することがない。
In the laminated piezoelectric ceramic actuator of the present invention, both end portions of the strip-shaped electrode portion of the electrode are spaced inwardly from opposite side surfaces of the laminated body, and the wire electrode portion is also laminated except for one end portion thereof. Since it extends inwardly from the opposite side surfaces of the body, an electrical short circuit due to surface leakage does not occur.

【0012】[0012]

【実施例】図1を参照して本発明の積層型圧電セラミッ
クアクチュエータの第1の実施例について説明する。
EXAMPLE A first example of the laminated piezoelectric ceramic actuator of the present invention will be described with reference to FIG.

【0013】本実施例の積層型圧電セラミックアクチュ
エータ1は、積層体10と、この積層体10の長手方向
の相対向する側面101,102に設けられた第1及び
第2の外部電極20,21とから成る。
The laminated piezoelectric ceramic actuator 1 of this embodiment comprises a laminated body 10 and first and second external electrodes 20, 21 provided on opposite side surfaces 101, 102 of the laminated body 10 in the longitudinal direction. It consists of and.

【0014】積層体10は、角柱状を呈し、内部電極1
1,12と、圧電セラミックシート13とを交互に積層
して成る。内部電極には、第1の内部電極11と、第2
の内部電極12とがある。第1の内部電極11は、複数
の第1の帯状電極部111と、第1の線電極部112と
を有している。第1の帯状電極部111は、積層体10
の長手方向と直交する方向に延在し、積層体10の長手
方向で所定間隔に複数圧電セラミックシート13上に配
置されている。また、各帯状電極部111の両端は、そ
れぞれ、積層体10の長手方向の相対向する側面10
1,102から積層体10の内側の方に向かって離隔し
ている。第1の線電極部112は、複数の第1の帯状電
極部111同士を接続し、その一端部は、L字状に屈曲
した引出し部112aと成っている。また、第1の線電
極部112は、積層体10の一側面101から少し積層
体10の内側に寄った所で、積層体の一側面101に沿
って延在しており、引出し部112aを通じて第1の外
部電極20に接続されている。
The laminated body 10 has a prismatic shape, and the internal electrode 1
1, 12 and the piezoelectric ceramic sheet 13 are alternately laminated. The inner electrode includes a first inner electrode 11 and a second inner electrode.
Inner electrode 12 of The first internal electrode 11 has a plurality of first strip electrode portions 111 and a first line electrode portion 112. The first strip-shaped electrode portion 111 includes the laminated body 10
Extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminated body 10 and arranged on the plurality of piezoelectric ceramic sheets 13 at predetermined intervals in the longitudinal direction of the laminated body 10. Further, both ends of each strip-shaped electrode portion 111 have side surfaces 10 facing each other in the longitudinal direction of the laminated body 10.
It is distant from the inside of the laminated body 10 from 1, 102. The first line electrode portion 112 connects the plurality of first strip-shaped electrode portions 111 to each other, and one end portion of the first line electrode portion 112 is formed as a lead portion 112a bent in an L shape. In addition, the first wire electrode portion 112 extends along the one side surface 101 of the laminated body 10 at a position slightly closer to the inside of the laminated body 10 from the one side surface 101 of the laminated body 10, and through the lead-out portion 112a. It is connected to the first external electrode 20.

【0015】第2の内部電極12も、複数の第2の帯状
電極部121と、第2の線電極部122とを有してい
る。第2の帯状電極部121は、積層体10の長手方向
と直交する方向に延在し、積層体10の長手方向で所定
間隔に複数圧電セラミックシート13上に配置されてい
る。また、各帯状電極部121の両端は、それぞれ、積
層体10の長手方向の相対向する側面101,102か
ら積層体10の内側の方に向かって離隔している。各第
2の帯状電極部121は、隣合う第1の帯状電極部11
1の中間に位置するように配置されている。第2の線電
極部122は、複数の第2の帯状電極部121同士を接
続し、その一端部は、L字状に屈曲した引出し部122
aと成っている。また、第2の線電極部122は、積層
体10の他側面102から少し積層体10の内側に寄っ
た所で、積層体の他側面102に沿って延在しており、
引出し部122aを通じて第2の外部電極21に接続さ
れている。
The second internal electrode 12 also has a plurality of second strip-shaped electrode portions 121 and a second line electrode portion 122. The second strip-shaped electrode portions 121 extend in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminated body 10 and are arranged on the plurality of piezoelectric ceramic sheets 13 at predetermined intervals in the longitudinal direction of the laminated body 10. Further, both ends of each strip-shaped electrode portion 121 are separated from the side surfaces 101, 102 of the laminate 10 that face each other in the longitudinal direction toward the inside of the laminate 10. Each of the second strip-shaped electrode portions 121 has an adjacent first strip-shaped electrode portion 11
It is arranged to be located in the middle of 1. The second line electrode portion 122 connects the plurality of second strip-shaped electrode portions 121 to each other, and one end portion of the lead portion 122 is bent in an L shape.
It consists of a. In addition, the second wire electrode portion 122 extends along the other side surface 102 of the stacked body at a position slightly closer to the inside of the stacked body 10 from the other side surface 102 of the stacked body 10,
It is connected to the second external electrode 21 through the lead portion 122a.

【0016】本実施例では、圧電性セラミックスとして
化学組成式がPb(Ni・Nb)0. 5 Ti0.35Zr0.15
3 で表されるチタン酸ジルコン酸鉛系磁器を用いてあ
り、断面寸法5mm×5mm、長さ70mmの積層型圧
電セラミックアクチュエータを試作した。圧電セラミッ
クシート13の一層の厚さは50μm、積層数は100
層で、一層毎の帯状電極部111,121の寸法は、幅
が100μm、長さ3mm、間隔が0.6mmで、長手
方向の帯状電極部111,121の繰り返し数は80本
で、線電極部112,122は、幅250μm、長さ6
6mmで、そのL字状に屈曲した引出し部112a,1
22aは、長さが250μmで、積層体10の側面10
1,102で露出している。外部電極20,21は、積
層体10の側面101,102の中の部分で、引出し部
112a,122aが露出している部分に形成してあ
る。
[0016] In this embodiment, the chemical composition formula Pb (Ni · Nb) as a piezoelectric ceramic 0. 5 Ti 0.35 Zr 0.15
Using a lead zirconate titanate porcelain represented by O 3 , a laminated piezoelectric ceramic actuator having a cross-sectional dimension of 5 mm × 5 mm and a length of 70 mm was prototyped. The thickness of the piezoelectric ceramic sheet 13 is 50 μm, and the number of laminated layers is 100.
In each layer, the strip-shaped electrode portions 111 and 121 have dimensions of a width of 100 μm, a length of 3 mm, and an interval of 0.6 mm, and the number of repetitions of the strip-shaped electrode portions 111 and 121 in the longitudinal direction is 80. The portions 112 and 122 have a width of 250 μm and a length of 6
Drawer part 112a, 1 which is 6 mm and is bent in an L shape.
22 a has a length of 250 μm and is provided on the side surface 10 of the laminate 10.
It is exposed at 1,102. The external electrodes 20 and 21 are formed in the side surfaces 101 and 102 of the laminated body 10 in the areas where the lead-out portions 112a and 122a are exposed.

【0017】この様にして試作した積層型圧電セラミッ
クアクチュエータをDC350Vの高電圧印加の分極と
耐湿負荷試験を実施した。比較例として図6に示す構造
を有し、本実施例と同材質、同寸法の積層型圧電セラミ
ックアクチュエータを試験した。試験条件としては試験
環境40℃−90%RH、印加電圧DC350Vとし
た。各々50個の試料についてその試験結果を表1に示
す。
The laminated piezoelectric ceramic actuator produced as described above was subjected to polarization and humidity resistance load test by applying a high voltage of DC350V. As a comparative example, a laminated piezoelectric ceramic actuator having the structure shown in FIG. 6 and having the same material and dimensions as in this example was tested. The test conditions were a test environment of 40 ° C.-90% RH and an applied voltage of DC350V. The test results are shown in Table 1 for each of 50 samples.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】表1より明らかなように、本実施例による
積層型圧電セラミックアクチュエータは、比較例の従来
品と比較して分極時の不良率が約1/6に低下し、耐湿
負荷試験の不良率が著しく改善されていることが分か
る。
As can be seen from Table 1, the laminated piezoelectric ceramic actuator according to the present embodiment has a defective rate in polarization reduced to about 1/6 as compared with the conventional product of the comparative example, and the defective in the moisture resistance load test. It can be seen that the rate has improved significantly.

【0020】次に、図2を参照して本発明の積層型圧電
セラミックアクチュエータの第2の実施例について説明
する。
Next, a second embodiment of the laminated piezoelectric ceramic actuator of the present invention will be described with reference to FIG.

【0021】本実施例は、第1の実施例と略同構成であ
る。第1の実施例の場合、内部電極11,12の線電極
部112,122は、それぞれ、帯状電極部111,1
21の一端部で、これらを互いに接続するように成って
いるが、本実施例の場合、内部電極部11,12の線電
極部112,122は、それぞれ、帯状電極部111,
121の一端と他端との間で、明確に言うと、帯状電極
部111,121の中央部で、帯状電極部111,12
1同士を接続している。これ以外の部分は、第1の実施
例と同じであるので、その説明を省略する。
The present embodiment has substantially the same structure as the first embodiment. In the case of the first embodiment, the line electrode portions 112 and 122 of the internal electrodes 11 and 12 are the strip electrode portions 111 and 1 respectively.
In the present embodiment, the line electrode portions 112 and 122 of the internal electrode portions 11 and 12 are connected to the strip electrode portions 111 and 121, respectively.
Specifically, between the one end and the other end of the strip-shaped electrode 121, the strip-shaped electrode portions 111, 121 are located at the central portions of the strip-shaped electrode portions 111, 121.
1 is connected to each other. Since the other parts are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0022】本実施例でも、第1の実施例と同様に、圧
電性セラミックスとして化学組成式がPb(Ni・N
b)0.5 Ti0.35Zr0.153 で表されるチタン酸ジル
コン酸鉛系磁器を用いて、断面寸法5mm×5mm、長
さ70mmの積層型圧電セラミックアクチュエータを試
作した。圧電セラミックシート13の一層の厚さは50
μm、積層数は100層で、一層毎の帯状電極部11
1,121の寸法は、幅が200μm、長さ4.5m
m、間隔が0.6mmで、長手方向の帯状電極部11
1,121の繰り返し数は80本で、線電極部112,
122は、幅300μm、長さ66mmで、そのL字状
に屈曲した引出し部112a,122aは、長さが2.
5mmである。
In this embodiment, as in the first embodiment, the chemical composition formula of the piezoelectric ceramic is Pb (Ni.N).
b) Using a lead zirconate titanate porcelain represented by 0.5 Ti 0.35 Zr 0.15 O 3 , a prototype of a laminated piezoelectric ceramic actuator having a cross sectional dimension of 5 mm × 5 mm and a length of 70 mm was manufactured. The thickness of the piezoelectric ceramic sheet 13 is 50
μm, the number of laminated layers is 100, and the strip-shaped electrode portion 11 is provided for each layer.
The dimensions of 1,121 are 200 μm wide and 4.5 m long
m, the interval is 0.6 mm, and the strip-shaped electrode portion 11 in the longitudinal direction
The number of repetitions of 1,121 is 80, and the line electrode portion 112,
122 has a width of 300 μm and a length of 66 mm, and the L-shaped bent lead-out portions 112a and 122a have a length of 2.
It is 5 mm.

【0023】この様にして試作した積層型圧電セラミッ
クアクチュエータをDC300Vの高電圧印加の分極と
耐湿負荷試験を実施した。比較例として図7に示す構造
を有し、本実施例と同材質、同寸法の積層型圧電セラミ
ックアクチュエータを同時に試験した。試験条件として
は試験環境40℃−90%RH、印加電圧DC300V
とした。各々50個の試料についてその試験結果を表2
に示す。
The laminated piezoelectric ceramic actuator produced as described above was subjected to polarization and humidity resistance test under application of a high voltage of DC300V. As a comparative example, a laminated piezoelectric ceramic actuator having the structure shown in FIG. 7 and having the same material and dimensions as in this example was tested at the same time. The test conditions are: test environment 40 ° C-90% RH, applied voltage DC300V
And The test results for 50 samples each are shown in Table 2.
Shown in.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】表2より明らかなように、本実施例による
積層型圧電セラミックアクチュエータは、比較例の従来
品と比較して分極時の不良率が約1/2に低下し、耐湿
負荷試験の不良率が著しく改善されていることが分か
る。
As is clear from Table 2, the multilayer piezoelectric ceramic actuator according to the present embodiment has a defective rate at the time of polarization reduced to about 1/2 as compared with the conventional product of the comparative example, and the defective in the moisture resistance load test. It can be seen that the rate has improved significantly.

【0026】次に、図3を参照して本発明の積層型圧電
セラミックアクチュエータの第3の実施例について説明
する。
Next, a third embodiment of the laminated piezoelectric ceramic actuator of the present invention will be described with reference to FIG.

【0027】本実施例は、第2の実施例と略同構成であ
る。本実施例の場合、帯状電極部111,121の内、
最も外部電極20,21の近傍に配置された帯状電極部
111,121が、線電極部112,122の引出し部
112a,122aを兼ねるようにするために、これら
の帯状電極部111,121に、外部電極20,21と
の接続部111a,121aを連設してある。これ以外
の部分は、第2の実施例と同じであるので、その説明を
省略する。
This embodiment has substantially the same structure as the second embodiment. In the case of this embodiment, of the strip-shaped electrode portions 111 and 121,
In order that the strip-shaped electrode portions 111 and 121 arranged closest to the outer electrodes 20 and 21 also serve as the lead-out portions 112a and 122a of the line electrode portions 112 and 122, these strip-shaped electrode portions 111 and 121 are Connection parts 111a and 121a connected to the external electrodes 20 and 21 are provided in series. Since the other parts are the same as those in the second embodiment, the description thereof will be omitted.

【0028】本実施例でも、第2の実施例と同様に、圧
電性セラミックスとして化学組成式がPb(Ni・N
b)0.5 Ti0.35Zr0.153 で表されるチタン酸ジル
コン酸鉛系磁器を用いて、断面寸法5mm×5mm、長
さ70mmの積層型圧電セラミックアクチュエータを試
作した。圧電セラミックシート13の一層の厚さは50
μm、積層数は100層で、一層毎の帯状電極部11
1,121の寸法は、幅が200μm、長さ4.5mm
(引出し部を兼ねるものは、長さ5mm)、間隔が0.
6mmで、長手方向の帯状電極部111.121の繰り
返し数は80本で、線電極部112,122は、幅30
0μm、長さ64mmである。
Also in this embodiment, as in the second embodiment, the chemical composition formula of the piezoelectric ceramic is Pb (Ni.N).
b) Using a lead zirconate titanate porcelain represented by 0.5 Ti 0.35 Zr 0.15 O 3 , a prototype of a laminated piezoelectric ceramic actuator having a cross sectional dimension of 5 mm × 5 mm and a length of 70 mm was manufactured. The thickness of the piezoelectric ceramic sheet 13 is 50
μm, the number of laminated layers is 100, and the strip-shaped electrode portion 11 is provided for each layer.
The dimensions of 1,121 are 200 μm wide and 4.5 mm long.
(The one that also serves as the drawer part has a length of 5 mm) and the interval is 0.
6 mm, the number of repetitions of the strip-shaped electrode portion 111.121 in the longitudinal direction is 80, and the width of the line electrode portions 112 and 122 is 30.
The length is 0 μm and the length is 64 mm.

【0029】この積層型圧電セラミックアクチュエータ
を、第2の実施例の場合と同様に試験した結果、第2の
実施例と同様の試験結果が得られた。
The laminated piezoelectric ceramic actuator was tested in the same manner as in the case of the second embodiment, and the same test result as that of the second embodiment was obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明により、分極時や駆動時に破壊す
ることが殆どなく、しかも、電気的ショートも発生する
ことがない信頼性の高い積層型圧電セラミックアクチュ
エータを提供することが可能となった。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable multilayer piezoelectric ceramic actuator which is hardly broken during polarization or driving and which is free from electrical short circuit. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による積層型圧電セラミ
ックアクチュエータの構成略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a laminated piezoelectric ceramic actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例による積層型圧電セラミ
ックアクチュエータの構成略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a laminated piezoelectric ceramic actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例による積層型圧電セラミ
ックアクチュエータの構成略図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a laminated piezoelectric ceramic actuator according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の積層方向に変位を生じるタイプの積層型
圧電セラミックアクチュエータの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a conventional laminated piezoelectric ceramic actuator of a type that is displaced in a stacking direction.

【図5】従来の積層方向と直交する方向に変位を生じる
タイプの積層型圧電セラミックアクチュエータの第1の
例の構成略図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a first example of a conventional laminated piezoelectric ceramic actuator of a type that causes displacement in a direction orthogonal to the stacking direction.

【図6】従来の積層方向と直交する方向に変位を生じる
タイプの積層型圧電セラミックアクチュエータの第2の
例の構成略図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a second example of a conventional laminated piezoelectric ceramic actuator of a type that causes displacement in a direction orthogonal to the laminated direction.

【図7】従来の積層方向と直交する方向に変位を生じる
タイプの積層型圧電セラミックアクチュエータの第3の
例の構成略図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a third example of a conventional laminated piezoelectric ceramic actuator of a type that causes displacement in a direction perpendicular to the stacking direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 積層型圧電セラミックアクチュエータ 10 積層体 11 第1の内部電極 12 第2の内部電極 13 圧電セラミックシート 20 第1の外部電極 21 第2の外部電極 111 第1の帯状電極部 112 第1の線電極部 121 第2の帯状電極部 122 第2の線電極部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer piezoelectric ceramic actuator 10 Multilayer body 11 1st internal electrode 12 2nd internal electrode 13 Piezoelectric ceramic sheet 20 1st external electrode 21 2nd external electrode 111 1st strip | belt-shaped electrode part 112 1st line electrode Part 121 Second strip electrode part 122 Second line electrode part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電セラミックシートと内部電極とを交
互に積層して成る角柱状の積層体と、該積層体の相対向
する側面にそれぞれ設けられた外部電極とを含み、前記
内部電極は、複数の帯状電極部及び線電極部を有し、前
記複数の帯状電極部は、それぞれ前記積層体の長手方向
と直交する方向に延在し、前記線電極部は、前記複数の
帯状電極部同士を接続し、且つその一端部を前記外部電
極に接続されている積層型圧電セラミックアクチュエー
タにおいて、前記帯状電極部の両端部が、それぞれ前記
積層体の相対向する側面から内側に離隔しており、更
に、前記線電極部が、前記一端部を除いて、前記積層体
の相対向する側面から内側に離隔して延在していること
を特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
1. A prismatic laminated body formed by alternately laminating piezoelectric ceramic sheets and internal electrodes, and external electrodes provided on opposite side surfaces of the laminated body, wherein the internal electrodes are It has a plurality of strip-shaped electrode portions and a line electrode portion, the plurality of strip-shaped electrode portions, each extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminate, the line electrode portion, the plurality of strip-shaped electrode portions In the laminated piezoelectric ceramic actuator, wherein one end of each of the strip-shaped electrode parts is connected to the external electrode, and both ends of the strip-shaped electrode part are spaced inwardly from opposite side surfaces of the laminate, respectively. Further, the wire electrode portion extends inwardly apart from the opposite side surfaces of the laminated body except for the one end, and the laminated piezoelectric ceramic actuator.
【請求項2】 前記線電極部が、前記帯状電極部の一端
部で、前記帯状電極部同士を接続していることを特徴と
する請求項1記載の積層型圧電セラミックアクチュエー
タ。
2. The multilayer piezoelectric ceramic actuator according to claim 1, wherein the line electrode portion connects the strip electrode portions to each other at one end of the strip electrode portion.
【請求項3】 前記線電極部が、前記帯状電極部の一端
と他端との間で、前記帯状電極部同士を接続しているこ
とを特徴とする請求項1記載の積層型圧電セラミックア
クチュエータ。
3. The multilayer piezoelectric ceramic actuator according to claim 1, wherein the line electrode portion connects the strip electrode portions to each other between one end and the other end of the strip electrode portion. .
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