JPH0740613B2 - 積層型圧電体の製造方法 - Google Patents

積層型圧電体の製造方法

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JPH0740613B2
JPH0740613B2 JP58230392A JP23039283A JPH0740613B2 JP H0740613 B2 JPH0740613 B2 JP H0740613B2 JP 58230392 A JP58230392 A JP 58230392A JP 23039283 A JP23039283 A JP 23039283A JP H0740613 B2 JPH0740613 B2 JP H0740613B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種アクチュエータとして用いる積層型圧電体
の製造方法に関するものである。
〔従来技術〕
従来の積層型圧電体は、例えば円形を有していて両面に
電極が形成された圧電板と、この圧電板と略同形である
とともに周縁に1個の突起を有する金属板とを備え、こ
れらの圧電板と金属板とは単に交互に積層されており、
各金属板の突起を隣接するものとは反対方向を向いてい
て1枚おいた隣りの金属板の突起と電気的に接続され、
正電極及び負電極が形成されている。ところがこのよう
な積層型圧電体においては、圧電板と金属板は接着作用
がなく圧電板が金属板に対して径方向に移動可能なた
め、積層後直ちにケーシングの中に収めるか、あるいは
ケーシングの中に直接積層しなければ、積層状態を維持
することが困難で、取り扱いが面倒であった。従って、
この従来の積層型圧電体に用いられる圧電板は、予め分
極したものである必要があり、製造コストが高くなると
いう問題があった。さらにこの種の圧電板は変位量を多
くするため通常高電圧を印加して用いるが、従来の圧電
体においては圧電板の径方向への相対移動のために金属
板どうしが直接対向し、空気の絶縁破壊を起こしし両電
極間で放電するおそれがあった。
また、従来の積層型圧電体は圧電板と金属板が一体にな
っていないため、両者の表面粗度の違い等により両者の
接触面にわずかの空隙が介在し、圧電板に電圧を印加し
た時に生ずる変位が上記空隙部分で吸収されてしまい、
積層型圧電体全体の変位量が減少するという問題点も有
している。
本発明は上記の点に鑑み、圧電素子から成形された複数
の圧電板のそれぞれの両面に電気伝導性を有するペース
トを付着させ、電極取り出し部を有し電気的に接続され
て電極となる複数の金属板の各々が、前記電極取り出し
部が前記圧電板より突出するように前記圧電板と前記ペ
ーストを介して相互に重合積層されることによって、前
記圧電板と前記金属板の間に介在するペーストのみによ
って、両者間の空隙を充填し両者を接着し一体化形成さ
せた後、前記圧電板の分極処理を行う積層型圧電体の製
造方法を提供することを目的とする。
〔実施例〕
以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
第1図〜第4図は本発明の第1実施例を示すものであ
る。第1図(A)、(B)に示されるように、圧電素子
を円板状に成形して得られた圧電板1は、直径15mm、厚
さ約0.5mmであり、その両面には直径13mm、厚さ約3〜1
5ミクロンの電気伝導性を有するペースト、例えば銀ペ
ースト2が同心円状に付着される。第2図に示されるよ
うに、金属板3は直径約13mm、厚さ約50ミクロンを有
し、外周縁には突起4が形成される。突起4は金属板3
の径方向外方を向き、幅約1mm、長さ約3mmである。
第3図に示すようにこれらの圧電板1と金属板3とは銀
ペースト2が接着能力を有する時に交互に重合積層さ
れ、銀ペースト2の接着作用のみによって、これら圧電
板1と金属板3は接着され、乾燥後500〜700℃で5〜30
分熱処理をして両者の積層体は第3図に示すように一体
化形成される。また、各金属板3の電極取り出し部であ
る突起4は、圧電板1と金属板3とが重合積層される際
には、圧電板1より突出するように積層される。そして
この時、突起4は、第3図に示されるように、隣接する
金属板3の突起とは180℃偏れた方向に位置する。すな
わち、金属板3の突起4は、1枚おいた所に位置する金
属板3の突起4と同じ角度位置にある。これらの突起4
は、第3図に示されるように、軸方向に折曲されて、金
属板3の突起4は1つおいた隣りの金属板3の突起4と
干渉し、これらの突起4は、第3図に示すようにスポッ
ト溶接され電気的接続される。この圧電板1と金属板3
の積層体Aは、軸方向長さが約40mm、外径が約16mmであ
る。積層体Aの軸方向に並ぶ第1の組の突起4には、電
源(図示せず)の正電極に接続されたリード線7が溶接
あるいはハンダ付けにより取付けられ、この第1の組の
突起4と対向する第2の組の突起4には、電源の負電極
に接続されたリード線8が取付けられる。
以上の構成を有する積層型圧電体Aは、その両端に500
〜700Vの電圧が印加されると、軸方向に数十ミクロン伸
縮し、これによりアクチュエータとして作用する。本実
施例は圧電板1と金属板3が銀ペースト2のみを介在さ
せて両者を接着しているから、圧電板1と金属板3の間
の空隙がなくなり、第4図に示したように、ただ単に圧
電板1と金属板3を積層して作製した積層型圧電体に比
して、同印加電圧に対する積層体Aの変位量が荷重50kg
/cm2の時に7〜8ミクロン大きくなった。第4図は印加
電圧700Vにおける積層体に加える荷重(kg/cm2)と積層
体の軸方向の変位量(μm)を示すものである。この伸
縮動作の間、この積層体Aには、圧電体1と金属板3が
銀ペースト2により接着されているので、圧電板1と金
属板3との相対的に位置偏れが起きることは全くない。
従って積層体Aが、例えば振動衝撃等の大きな機械的力
を受けても、隣接する金属板3が直積対向することによ
りこれらの間に放電を起こす恐れがない。また、本実施
例に係る積層型圧電体は、一体的に成形されているた
め、コンパクトで取り扱いが容易である。さらに圧電体
と金属板との間を、導電性のペーストのみによって、充
填されているために、圧電体と金属板間の抵抗を低く抑
えることができたので、圧電体1が単体の状態で分極す
る必要はなく、積層体Aとして組立てた後、これを20℃
〜100℃のシリコンオイル中に浸漬させてリード線7,8に
0.5〜2KVの高電圧を10〜60分間印加することにより、容
易に分極できる。従って製造コストが非常に安価なもの
となる。
なお、本実施例では突起4は1個だけの金属板3を用い
たが、複数個の突起4を有する金属板を用いてもよい。
この場合、圧電板1と金属板3は完全に一体的に形成さ
れているため、万一圧電板1と金属板3の接着がはがれ
ても圧電板1と金属板3の位置偏れを防止することがで
きる。また、銀ペースト2の直径及び金属板3の直径も
圧電板1の直径とほぼ同一にすることも可能である。こ
の場合は、金属板3あるいは銀ペースト2と突起4の間
で放電を防ぐために、突起4を折曲げる前に、圧電体A
の側面にシリコンゴム等の絶縁物をコーティングするこ
とが好ましい。
次に他の実施例について第5図〜第8図に基づいて説明
する。
本実施例は第6図に示すように厚さが約0.5mmで一辺が
約12mmの四角形状で両面に銀ペースト2を付着した圧電
板1を第5図に示すように幅約10mm、厚さ約50ミクロン
のリボン状金属板3a,3bの間に挿入して銀ペースト2の
接着作用のみにより一体的に形成した構造を有してい
る。本実施例の積層方法を具体的に説明すると、第7図
において圧電板1を金属板3の上にセットした後金属板
3aを圧電板1の上にセットする。次に別の圧電板1を金
属板3aの上にセットした後、金属板3bを下方へ折曲げ
る。さらに別の圧電板を金属板3bの上にセットした後、
金属板3aを左側へ折曲げるという具合に圧電板1と金属
板3は交互に配列し、かつ金属板3aと金属板3bも交互に
配列した構造をしている。そして、所定の寸法(約40m
m)まで積層した後、積層体Aの軸方向にテンションを
かけた状態で加熱処理することにより、圧電板1と金属
板3は両者の間に介在する銀ペースト2により接着して
一体的になる。本実施例で得られた積層体Aも前述の実
施例と同様に、同印加電圧に対する変位置は、接着しな
い場合従来のものに比して数ミクロン大きくなった。
尚、本実施例では金属板3aと金属板3bは直交するように
構成してあるが、第8図に示すように金属板3a,3bを予
め連続E字状に成形しておき、金属板3a,3bを対向して
重ね合わせた後、金属板3aと金属板3bの間に前記圧電板
1を挿入した後、前記実施例と同様に成形することも可
能である。
以上、本発明の具体的実施例について説明してきたが、
圧電体1と金属板3の接着方法は必ずしも銀ペースト2
を用いて熱処理で行なう必要はなく、例えば銀ペースト
2をスクリーン印刷した直後、圧電板1と金属板3を積
層した後、乾燥焼付を行ってもよい等、製造方法は上述
した範囲に限定するものではない。例えば、銀ペースト
の代わりに銀エポキシペーストを用いて、圧電板1と金
属板3を積層し一体化した後、熱処理を行っても同様の
効果が期待できる。また圧電板1と金属板3の積層態様
も上記実施例に限定するものではない。
なお、上記各実施例において用いた圧電板1はPbTiO3
PbZrO3にPb(Co1/3Nb2/3)O3,Pb(Zn1/3Nb2/3)O3,Pb(Ni
1/3Nb2/3)O3,Pb(Y1/2Nb1/2)O3等を固溶したもの、ある
いはNb2O5,WO3等をドープしたものを用いているが、圧
電効果を有するものであれば有機無機を問わず何れでも
よく、好ましくは電圧d33定数の大きいものがよい。
〔発明の効果〕
本発明は積層型圧電体において圧電板と金属板との間に
電気伝導性を有するペーストのみを介在させて両者を接
着し一体成形した後に、分極処理を行うことから、従来
のものに比べ積層状態の維持が容易で積層型圧電体が伸
縮作動中はもちろん振動衝撃等の大きな機械的力を受け
ても、圧電板と金属板との相対的を位置偏れを起こすこ
とがなくなり、高電圧の印加に対しても金属板どうしの
放電問題もなくなるという優れた効果がある。また、圧
電板と金属板の間には前記ペーストが充填されているの
で、両者の間に圧電体の変位量を吸収する空隙がなくな
り、従来のものに比して印加電圧に対する積層型圧電体
の変位量が大きくなるという効果がある。さらに、圧電
板の表面粗度にばらつきのある場合でも、接着層である
前記ペーストにより表面が均一となるため、変位量に及
ぼす影響を最小にし、特性のばらつきを小さくすること
もできる。さらにまた、前記圧電板と前記金属板との間
には、導電性ペーストのみによって、両者間の空隙を充
填し両者を接着しているので、圧電板間の抵抗を非常に
低く抑えることがでいるので、分極処理を一体成形した
後にすることができるので、製造が容易になり、製造コ
ストが非常に安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を説明するに供する
図で、第1図(A)は圧電板の平面図、第1図(B)は
この圧電板の側面図、第2図は金属板を示す平面図、第
3図は積層体を示す平面図、第4図は印加電圧700Vにお
ける荷重と積層体の変位量を示した図で(イ)は本実施
例を示し、(ロ)は従来例を示す。 第5図〜第8図は他の実施例を示す図で、第5図は積層
体を示す平面図、第6図(A)は圧電板の平面図、第6
図(B)は圧電板の側面図、第7図は積層体の製造方法
の説明に供する平面図、第8図は他の実施例を示す平面
図。 1…圧電板、2…銀ペースト、3,3a,3b…金属板。
フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 昭夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−106881(JP,A) 特開 昭58−196077(JP,A) 特開 昭58−196075(JP,A) 特開 昭58−196068(JP,A) 特開 昭49−86816(JP,A) 実開 昭55−74067(JP,U) 実開 昭58−172392(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電素子から成形された複数の圧電板のそ
    れぞれの両面に電気伝導性を有するペーストを付着さ
    せ、 電極取り出し部を有し電気的に接続されて電極となる複
    数の金属板の各々が、前記電極取り出し部が前記圧電板
    より突出するように前記圧電板と前記ペーストを介して
    相互に重合積層されることによって、前記圧電板と前記
    金属板の間に介在する前記ペーストのみによって、両者
    間の空隙を充填し両者を接着し一体化形成させた後、 前記圧電板の分極処理を行うことを特徴とする積層型圧
    電体の製造方法。
JP58230392A 1983-12-05 1983-12-05 積層型圧電体の製造方法 Expired - Lifetime JPH0740613B2 (ja)

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