JPH08172227A - Laminated piezoelectric actuator and manufacture thereof - Google Patents

Laminated piezoelectric actuator and manufacture thereof

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JPH08172227A
JPH08172227A JP31487494A JP31487494A JPH08172227A JP H08172227 A JPH08172227 A JP H08172227A JP 31487494 A JP31487494 A JP 31487494A JP 31487494 A JP31487494 A JP 31487494A JP H08172227 A JPH08172227 A JP H08172227A
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JP
Japan
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laminated piezoelectric
laminated
piezoelectric actuator
external electrode
flakes
Prior art date
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Pending
Application number
JP31487494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michiyuki Masuda
道幸 増田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP31487494A priority Critical patent/JPH08172227A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve the migration resistance, conductivity and adhesive properties by forming an external electrode by containing a specific quantity of Pd or Ni flake and thermosetting resin. CONSTITUTION: Inner electrodes 12a, 12b by Ni plating are formed on a piezoelectric magnetic board 11, 150 layers are adhesively laminated by using epoxy resin adhesive, and insulating plates 16 are adhesively laminated on both the ends. The side is divided into right and left halves, and insulating films 13 made of epoxy resin having the length of the half of the side are alternately formed at the right and left sides of the parts exposed with the electrodes 12a, 12b. The right and left halves of the laminated surface are coated with conductive paste containing 80wt.% (70 to 90wt.%) of Pd or Ni flake and epoxy resin to form external electrodes 14. The flake has high migration resistance, an adhesive strength of 100kg/cm<2> or more, electric resistivity of 0.10/cm<2> , thereby improving the migration resistance, the conductivity and the adhesive properties.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は積層型圧電アクチュエー
タ及びその製造方法に関し、より詳細には耐候性に優
れ、精密工作機械や記録ヘッド等における精密位置決め
機構等として使用される積層型圧電アクチュエータ及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated piezoelectric actuator and a method of manufacturing the laminated piezoelectric actuator, and more particularly to a laminated piezoelectric actuator excellent in weather resistance and used as a precision positioning mechanism in a precision machine tool, a recording head, or the like. The manufacturing method is related.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より応力を加えるとその応力に比例
した電界を生じ、反対に電界を加えて分極させると電界
に比例した歪みを生じ、あるいは機械的応力が発生す
る、いわゆる圧電効果を有する圧電材料は、その特性を
利用して振動子、フィルタ、アクチュエータ等の種々の
用途に使用されている。そのなかでも、印加した電界に
比例して機械的歪みが生じることを利用したアクチュエ
ータの1種である積層型圧電アクチュエータは、変位量
が大きいこと、圧電体の積層枚数で変位量が自由に選べ
ること、耐荷重特性が優れていること等の優れた特性を
有することから、精密工作機械、精密磁気ディスク、記
録再生ヘッド、リニアステップモータ等における精密位
置決め機構として多用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a stress is applied, an electric field proportional to the stress is generated, and conversely, when an electric field is applied and polarized, a strain proportional to the electric field is generated, or a mechanical stress is generated, which is a so-called piezoelectric effect. Piezoelectric materials are used in various applications such as vibrators, filters, and actuators by utilizing their characteristics. Among them, a laminated piezoelectric actuator, which is one type of actuator that utilizes mechanical strain in proportion to an applied electric field, has a large displacement amount, and the displacement amount can be freely selected by the number of laminated piezoelectric bodies. Since it has excellent characteristics such as excellent load bearing characteristics, it is often used as a precision positioning mechanism in precision machine tools, precision magnetic disks, recording / reproducing heads, linear step motors and the like.

【0003】図3は、従来より積層型圧電アクチュエー
タに使用されている積層圧電体の一例を示す斜視図であ
り、図中、11は圧電磁器基板を示している。分極処理
が施された圧電磁器基板11の積層面には、金属メッキ
層より構成される内部電極12a、12bが形成され、
一層おきにその分極方向が対向するように圧電磁器基板
11が樹脂製の接着剤により接着、積層されている。内
部電極12a、12bの端部は、積層圧電体20aの対
向する二つの側面で一層おきに半円柱状の絶縁部材23
により交互に絶縁されてその上から帯状の外部電極24
が形成され、圧電磁器基板11の分極方向が対向する積
層面に形成された内部電極12a同士、及びそれ以外の
積層面に形成された内部電極12b同士がそれぞれ接続
されており、外部電極24はリード端子15により外部
に導出された構成となっている。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a laminated piezoelectric material conventionally used in a laminated piezoelectric actuator. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a piezoelectric ceramic substrate. Internal electrodes 12a and 12b made of a metal plating layer are formed on the laminated surface of the piezoelectric ceramic substrate 11 that has been polarized.
Piezoelectric ceramic substrates 11 are adhered and laminated with an adhesive made of resin so that the polarization directions thereof are opposed to each other. The end portions of the internal electrodes 12a and 12b are semi-cylindrical insulating members 23 on alternate two side surfaces of the laminated piezoelectric body 20a.
And the strip-shaped external electrodes 24 are alternately insulated by the
Of the piezoelectric ceramic substrate 11 are connected to each other, and the internal electrodes 12a formed on the laminated surfaces facing each other in the polarization direction of the piezoelectric ceramic substrate 11 and the internal electrodes 12b formed on the other laminated surfaces are connected to each other. The lead terminals 15 lead out to the outside.

【0004】上記のような構成の積層圧電体20aは、
その表面に樹脂等が塗布されて耐候性を付与され、又は
密閉性の容器に封入されて積層型圧電アクチュエータと
して使用されている。
The laminated piezoelectric body 20a having the above structure is
A resin or the like is applied to the surface to impart weather resistance, or it is enclosed in an airtight container and used as a laminated piezoelectric actuator.

【0005】また、前記積層型圧電アクチュエータと異
なるタイプのものとして、図4に示したように一対の外
部電極24が積層圧電体20bの一つの側面に平行に形
成されているものもある。この場合、側面に露出した内
部電極12a、12bの端部は、側面の幅の半分の長さ
の絶縁被膜13により側面の左半分と右半分とが交互に
絶縁されてその上から帯状の外部電極24が形成され、
圧電磁器基板11の分極方向が対向する積層面に形成さ
れた内部電極12a同士、及びそれ以外の積層面に形成
された内部電極12b同士がそれぞれ接続されている。
Further, as a type different from the above-mentioned laminated piezoelectric actuator, there is also one having a pair of external electrodes 24 formed in parallel with one side surface of the laminated piezoelectric body 20b as shown in FIG. In this case, the end portions of the internal electrodes 12a and 12b exposed on the side surface are alternately insulated from the left and right halves of the side surface by the insulating coating 13 having a length half the width of the side surface, and the strip-shaped outer portion is formed from above. The electrode 24 is formed,
The internal electrodes 12a formed on the laminated surfaces of the piezoelectric ceramic substrate 11 whose polarization directions face each other are connected to each other, and the internal electrodes 12b formed on the other laminated surfaces are connected to each other.

【0006】前記した積層型圧電アクチュエータの外部
電極24には、一般的に銀ペースト、銀パラジウムペー
ストなどがよく用いられている。これらの金属材料を含
む導電性ペーストはセラミックス表面とのなじみが良
く、電気的性能を発揮するには良好な材料である。
Generally, silver paste, silver palladium paste, etc. are often used for the external electrodes 24 of the above-mentioned laminated piezoelectric actuator. The conductive paste containing these metal materials has good compatibility with the ceramic surface and is a good material for exhibiting electrical performance.

【0007】しかしこれらの材料は、実際に前記積層型
圧電アクチュエータを長時間使用した場合、特に高湿度
下で使用するとマイグレーションを起こし易く、故障等
の原因となるという問題点があった。
However, these materials have a problem in that, when the laminated piezoelectric actuator is actually used for a long time, particularly when it is used under high humidity, migration is likely to occur, which causes a failure or the like.

【0008】一方、白金や金等の材料を外部電極24と
して使用した場合には前記のようなマイグレーションの
問題はないが、従来より銀や銀パラジウムのように金属
を含むペーストを塗布するだけでは導電性に優れた外部
電極24を形成することは難しいと考えられていた。
On the other hand, when a material such as platinum or gold is used as the external electrode 24, there is no problem of migration as described above, but by simply applying a paste containing a metal such as silver or silver-palladium as in the prior art. It has been considered difficult to form the external electrode 24 having excellent conductivity.

【0009】すなわち一般的には、前記白金等を電極に
使用する場合は、前記白金や金等を含む導体ペーストを
塗布した後、約700℃くらいに昇温して前記導体ペー
ストに含まれる樹脂等を分解、消失させ、かつ前記金属
をセラミックス表面に焼き付けることにより電極を形成
する方法をとっている。しかし、積層型圧電アクチュエ
ータの場合には、圧電磁器基板11を積層、接着するた
めに樹脂を使用しており、また前記加熱で圧電体の性能
が劣化するため、このような高温に加熱することはでき
ない。
That is, generally, when the platinum or the like is used for an electrode, the resin contained in the conductor paste is heated to about 700 ° C. after applying the conductor paste containing the platinum or gold. And the like are decomposed and eliminated, and the metal is baked on the surface of the ceramic to form an electrode. However, in the case of the laminated piezoelectric actuator, a resin is used for laminating and adhering the piezoelectric ceramic substrate 11, and since the performance of the piezoelectric body is deteriorated by the heating, heating to such a high temperature is required. I can't.

【0010】従って従来、白金や金を外部電極24とし
て使用する場合は、蒸着法等の薄膜形成方法により外部
電極24を形成する方法をとってきていた。
Therefore, conventionally, when platinum or gold is used as the external electrode 24, a method of forming the external electrode 24 by a thin film forming method such as vapor deposition has been used.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記薄膜法に
より外部電極24を形成する方法では、真空容器等の内
部に積層圧電体20a、20bを載置して蒸着を行う必
要があるため蒸着のための設備が必要となり、また蒸着
を行う作業も手間がかかり、製造原価が高くなるという
問題があった。
However, in the method of forming the external electrode 24 by the thin film method, it is necessary to mount the laminated piezoelectric bodies 20a and 20b inside a vacuum container or the like and perform the vapor deposition, Therefore, there is a problem that equipment for the production is required, the work for vapor deposition is troublesome, and the manufacturing cost becomes high.

【0012】そこで本発明者は、Auのフレークを70
〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含有する導電性ペース
トを塗布し、150℃以下の低温で硬化させることによ
り積層型圧電アクチュエータの外部電極を形成する方法
を提案した(特願平5−181790号)。
[0012] Therefore, the present inventor has used 70 flake of Au.
We proposed a method of forming an external electrode of a laminated piezoelectric actuator by applying a conductive paste containing 90 to 90 wt% of a thermosetting resin and curing it at a low temperature of 150 ° C. or lower (Japanese Patent Application No. 5-181790). issue).

【0013】前記方法により作製された積層型圧電アク
チュエータは、耐マイグレーション性や耐久性等の種々
の特性に優れるという効果を奏するが、経済性の点で多
少の難点があった。すなわち、前記積層型圧電アクチュ
エータに使用されている金フレークを含む導電性ペース
トは、その使用量が少量であるので積層型圧電アクチュ
エータ全体の単価に及ぼす影響は小さいが、それでも高
価な金フレークが使用されている点で価格上昇の要因と
なっており、より一層安価な導電性ペーストが望まれて
いた。
The laminated piezoelectric actuator manufactured by the above method has the effect of being excellent in various characteristics such as migration resistance and durability, but has some drawbacks in terms of economy. That is, the conductive paste containing gold flakes used in the laminated piezoelectric actuator has a small effect on the unit price of the laminated piezoelectric actuator because the amount thereof is small, but expensive gold flakes are still used. However, this is a factor of price increase, and there has been a demand for an even cheaper conductive paste.

【0014】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、より低コストで耐マイグレーション性、導電性、積
層圧電体との接着性等に優れる外部電極が形成された積
層型圧電アクチュエータ、及び外部電極を形成する際の
熱処理によっても圧電アクチュエータの性能が劣化しな
い前記積層型圧電アクチュエータの製造方法を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and is a multilayer piezoelectric actuator in which an external electrode is formed at a lower cost, which is excellent in migration resistance, conductivity, adhesiveness with a laminated piezoelectric material, and the like. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing the above-mentioned laminated piezoelectric actuator in which the performance of the piezoelectric actuator is not deteriorated even by heat treatment when forming the electrodes.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る積層型圧電アクチュエータは、Pd又は
Niのフレーク70〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含
んで外部電極が構成されていること特徴としている。
In order to achieve the above object, in a laminated piezoelectric actuator according to the present invention, an external electrode is composed of 70 to 90 wt% of Pd or Ni flakes and a thermosetting resin. It is characterized by being present.

【0016】また本発明に係る前記積層型圧電アクチュ
エータの製造方法は、Pd又はNiのフレーク70〜9
0wt%と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストを塗布
し、150℃以下の温度で硬化させて外部電極を形成す
ることを特徴としている。
In the method of manufacturing the laminated piezoelectric actuator according to the present invention, the flakes 70 to 9 of Pd or Ni are used.
It is characterized in that a conductive paste containing 0 wt% and a thermosetting resin is applied and cured at a temperature of 150 ° C. or less to form an external electrode.

【0017】まず、本発明に係る積層型圧電アクチュエ
ータについて説明する。本発明に係る積層型圧電アクチ
ュエータにおいては、圧電磁器基板として、例えば積層
面にNi等の金属フレークからなる内部電極がメッキ法
により一様に形成された圧電磁器基板で、その厚さが1
00〜300μm程度のPZT系圧電セラミックスが用
いられ、前記積層面にエポキシ樹脂等の接着剤が塗布さ
れた前記圧電磁器基板が50〜400枚程度接着、積層
されている。またこの積層体の側面の内部電極が露出し
ている部分は、左半分と右半分とに分けた形で、側面の
幅の半分の長さの絶縁被膜が左右交互に形成されて絶縁
され、前記積層面の左半分と右半分とにそれぞれ帯状の
外部電極が形成され、前記圧電磁器基板の分極方向が対
向する積層面に形成された内部電極同士、及びそれ以外
の積層面に形成された内部電極同士が選択的に接続され
ている。また前記外部電極にはリード端子が接続されて
いる。前記絶縁被膜は、例えばエポキシ系やアクリル系
の樹脂により形成されており、その厚さは10〜50μ
m程度である。前記絶縁被膜の代わりに、「従来の技
術」の欄で記載した絶縁部材23が使用されていてもよ
い。
First, the laminated piezoelectric actuator according to the present invention will be described. In the laminated piezoelectric actuator according to the present invention, the piezoelectric ceramic substrate is, for example, a piezoelectric ceramic substrate in which internal electrodes made of metal flakes such as Ni are uniformly formed on the laminated surface by a plating method, and the thickness thereof is 1
PZT-based piezoelectric ceramics having a size of about 00 to 300 μm are used, and about 50 to 400 of the piezoelectric ceramic substrates having an adhesive such as an epoxy resin applied to the laminated surface are adhered and laminated. Further, the exposed portion of the internal electrodes on the side surface of this laminate is divided into a left half and a right half, and insulating films having a length half the width of the side surface are alternately formed on the left and right sides, Strip-shaped external electrodes are formed on the left and right halves of the laminated surface, and the internal electrodes are formed on the laminated surfaces where the polarization directions of the piezoelectric ceramic substrate face each other, and formed on the other laminated surfaces. The internal electrodes are selectively connected to each other. A lead terminal is connected to the external electrode. The insulating coating is made of, for example, an epoxy resin or an acrylic resin and has a thickness of 10 to 50 μm.
m. Instead of the insulating coating, the insulating member 23 described in the section “Prior Art” may be used.

【0018】また前記外部電極として、Pd又はNiの
フレークを70〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含んだ
硬化体が使用されている。
As the external electrode, a hardened body containing 70 to 90 wt% of Pd or Ni flakes and a thermosetting resin is used.

【0019】前記硬化体中の熱硬化性樹脂としては、例
えばビスフェノールとエピクロルヒドリン等の重合物に
脂肪族又は芳香族のアミン、ポリアミドないしは酸無水
物等の硬化剤が混合されて架橋されたエポキシ樹脂、又
はポリオール、アミン等の硬化剤を含むウレタン樹脂、
さらにシリコン樹脂、ビニル共重合体、シアノアクリレ
ート等が挙げられ、その含有量は、通常は10〜30w
t%が好ましい。
The thermosetting resin in the cured product is a cross-linked epoxy resin obtained by mixing a polymer such as bisphenol and epichlorohydrin with a curing agent such as an aliphatic or aromatic amine, polyamide or acid anhydride. , Or a urethane resin containing a curing agent such as a polyol or an amine,
Furthermore, silicone resin, vinyl copolymer, cyanoacrylate, etc. are mentioned, and the content thereof is usually 10 to 30 w.
t% is preferred.

【0020】また本発明で用いられるPd又はNiのフ
レークは、平均粒径が数μm以下、厚さが数μm以下の
薄い板状体であり、広い面が島状の形状を呈しており、
Pd又はNiのフレークは樹脂中に均一に分散されてい
ることが望ましい。
The flakes of Pd or Ni used in the present invention are thin plate-like bodies having an average particle size of several μm or less and a thickness of several μm or less, and their wide surfaces have an island shape.
It is desirable that the flakes of Pd or Ni be uniformly dispersed in the resin.

【0021】本発明の積層型圧電アクチュエータは、耐
候性を付与するために、通常上記構成の圧電基板の積層
体の表面に樹脂等が塗布されるか、または前記圧電基板
の積層体が密閉性の容器に封入されて構成されている。
In order to impart weather resistance to the laminated piezoelectric actuator of the present invention, a resin or the like is usually applied to the surface of the laminated body of piezoelectric substrates having the above-mentioned structure, or the laminated body of the piezoelectric substrates is hermetically sealed. It is configured by being enclosed in a container.

【0022】次に、本発明に係る積層型圧電アクチュエ
ータの製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the laminated piezoelectric actuator according to the present invention will be described.

【0023】本発明に係る積層型圧電アクチュエータの
製造方法においては、内部電極が形成された圧電磁器基
板の積層面に接着剤を塗布して、前記圧電磁器基板を接
着、積層する。次に、積層体の側面の内部電極が露出し
ている部分に、絶縁被膜を左右交互に半分ずつ形成して
内部電極を絶縁し、その上から帯状の外部電極を形成す
る。
In the method of manufacturing a laminated piezoelectric actuator according to the present invention, an adhesive is applied to the laminated surface of the piezoelectric ceramic substrate on which the internal electrodes are formed, and the piezoelectric ceramic substrate is bonded and laminated. Next, in the left and right portions of the laminated body where the internal electrodes are exposed, insulating coatings are alternately formed in halves to insulate the internal electrodes, and strip-shaped external electrodes are formed on the insulating coatings.

【0024】この外部電極の形成工程は積層型圧電アク
チュエータの組立工程の最後に近い工程であるので、そ
れまでの工程で作製された積層圧電体を破壊したり、ダ
メージを与えたりしないようにする必要がある。本発明
では、Pd又はNiのフレーク70〜90wt%と熱硬
化性樹脂と、必要に応じて混合される粒径20μm以下
の硬化剤と粘度調整のための揮発性溶剤とを含有する導
電性ペーストを塗布し、150℃以下の温度で1〜5時
間硬化処理を施し、外部電極を形成する。硬化処理の際
の温度は80〜150℃がより好ましい。前記したPd
又はNiのフレークと熱硬化性樹脂とを含有する導電性
ペーストを調製するには、ミキサー、ローラーミル等の
均一分散混合のための装置を用いて十分に攪拌し、分散
混合する。その後、通常行っている公知の方法、例えば
圧電基板の積層体の表面に樹脂等を塗布し、又は圧電基
板の積層体を密閉性の容器に封入する等して、積層型圧
電アクチュエータの製造が完了する。
Since the step of forming the external electrode is a step close to the final step of assembling the laminated piezoelectric actuator, the laminated piezoelectric body manufactured in the steps so far is not destroyed or damaged. There is a need. In the present invention, a conductive paste containing 70 to 90 wt% of Pd or Ni flakes, a thermosetting resin, a curing agent having a particle size of 20 μm or less, which is mixed if necessary, and a volatile solvent for viscosity adjustment. And is subjected to a curing treatment at a temperature of 150 ° C. or lower for 1 to 5 hours to form an external electrode. The temperature during the curing treatment is more preferably 80 to 150 ° C. Pd mentioned above
Alternatively, in order to prepare a conductive paste containing Ni flakes and a thermosetting resin, a device for uniform dispersion and mixing such as a mixer and a roller mill is used to sufficiently stir and disperse and mix. Then, a known method that is usually performed, for example, by coating a resin or the like on the surface of the laminated body of the piezoelectric substrate, or by enclosing the laminated body of the piezoelectric substrate in an airtight container, the manufacture of the laminated piezoelectric actuator Complete.

【0025】上記した積層型圧電アクチュエータでは、
積層圧電体の一側面に1対の外部電極が形成されたもの
について説明したが、例えば図3で説明した積層型圧電
アクチュエータのように積層圧電体の二つの側面にそれ
ぞれ1個ずつ外部電極が形成されているものを用いても
よい。
In the above-mentioned laminated piezoelectric actuator,
The one in which one pair of external electrodes is formed on one side surface of the laminated piezoelectric body has been described. For example, one external electrode is provided on each of the two side surfaces of the laminated piezoelectric body as in the laminated piezoelectric actuator described in FIG. What is formed may be used.

【0026】[0026]

【作用】本発明において外部電極に用いられている前記
Pd又はNiのフレークは、耐マイグレーション性が高
く、白金フレークなどと比べてもそのマイグレーション
特性はほとんど変わらない。従って、本発明に係る積層
型圧電アクチュエータによれば、前記Pd又はNiのフ
レークを含有する耐マイグレーション特性に優れた外部
電極が形成される。
The Pd or Ni flakes used for the external electrode in the present invention have high migration resistance, and their migration characteristics are almost the same as those of platinum flakes. Therefore, according to the laminated piezoelectric actuator of the present invention, the external electrode containing the flakes of Pd or Ni and having excellent migration resistance is formed.

【0027】次に、形成される外部電極の積層圧電体と
の接着性、及び導電性について説明する。
Next, the adhesiveness and conductivity of the formed external electrodes with the laminated piezoelectric material will be described.

【0028】図1は熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を
用い、粒径数μm程度の硬化剤と、アルコール系の溶剤
と、Pd又はNiのフレークとを種々の割合で混合して
導電性ペースト(接着剤)を調製し、これを使用して外
部電極を形成した際の、導電性ペースト中のPd又はN
iのフレークの含有量に対する接着強度と電気抵抗率と
の関係を示したグラフである。この場合、硬化温度は1
50℃、硬化時間は1時間である。なお、比較のために
金フレークを使用した場合のフレークの含有量に対する
電気抵抗率との関係も示している。また、接着強度はど
の金属を使用した場合も同様であったので、一例のみを
示している。
In FIG. 1, an epoxy resin is used as a thermosetting resin, a curing agent having a particle size of several μm, an alcohol solvent, and Pd or Ni flakes are mixed at various ratios to form a conductive paste ( Adhesive) was prepared and Pd or N in the conductive paste when the external electrode was formed using this
5 is a graph showing the relationship between the adhesive strength and the electrical resistivity with respect to the content of flakes of i. In this case, the curing temperature is 1
The curing time is 50 ° C. and 1 hour. For comparison, the relationship between the content of flakes and the electrical resistivity when gold flakes are used is also shown. The adhesive strength was the same regardless of which metal was used, so only one example is shown.

【0029】図1により明らかなように、Pd又はNi
のフレークの含有量が全体の70wt%以上で、90w
t%以下の場合に、接着強度が100kg/cm2 以上
及び電気抵抗率が0.1Ω/cm2 以下の値を有する外
部電極が形成されている。
As is clear from FIG. 1, Pd or Ni
The content of flakes of 70 wt% or more of the whole, 90w
In the case of t% or less, an external electrode having an adhesive strength of 100 kg / cm 2 or more and an electric resistivity of 0.1 Ω / cm 2 or less is formed.

【0030】積層型圧電磁器基板の外部電極として必要
な具体的特性としては、以下の事項が挙げられる。すな
わち、まず電圧降下等が生じることなく積層型圧電アク
チュエータが円滑に作動するためには、電気抵抗率が
0.1Ω/cm2 程度以下である必要があり、また外部
電極が作動中に剥れないために接着強度が100kg/
cm2 程度以上必要である。本発明では、導電性ペース
ト中でお互いの接触面積を大きくとることができ、導電
性ペーストを形成した場合に導電性に優れるPd又はN
iのフレークが使用され、かつ熱硬化性樹脂を含んだ前
記導電性ペースト中のPd又はNiのフレークの含有量
が70〜90wt%の範囲であるので、上記した外部電
極として要求される特性値を満足している。
The following are specific characteristics required for the external electrodes of the laminated piezoelectric ceramic substrate. That is, first, in order for the laminated piezoelectric actuator to operate smoothly without causing a voltage drop or the like, the electrical resistivity needs to be about 0.1 Ω / cm 2 or less, and the external electrode peels off during operation. Adhesive strength is 100kg /
It is necessary to have about cm 2 or more. In the present invention, Pd or N, which can have a large contact area with each other in the conductive paste and has excellent conductivity when the conductive paste is formed.
Since the flakes of i are used and the content of the flakes of Pd or Ni in the conductive paste containing the thermosetting resin is in the range of 70 to 90 wt%, the characteristic value required for the external electrode described above. Are satisfied.

【0031】このように、本発明に係る積層型圧電アク
チュエータによれば、Pd又はNiのフレーク70〜9
0wt%と熱硬化性樹脂とを含んで外部電極が構成され
ているので、耐マイグレーション性、導電性、積層圧電
体との接着性等に優れた外部電極を有する、安価で耐久
性に優れた積層型圧電アクチュエータとなる。
As described above, according to the laminated piezoelectric actuator of the present invention, the flakes 70 to 9 of Pd or Ni are formed.
Since the external electrode is constituted by including 0 wt% and a thermosetting resin, it has an external electrode excellent in migration resistance, conductivity, adhesion to a laminated piezoelectric material, etc. and is inexpensive and excellent in durability. It becomes a laminated piezoelectric actuator.

【0032】また本発明に係る前記積層型圧電アクチュ
エータの製造方法によれば、Pd又はNiのフレーク7
0〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペースト
を塗布し、150℃以下の温度で硬化させて外部電極を
形成するので、前記外部電極形成の際の熱処理により圧
電アクチュエータの性能が低下せず、低コストで耐マイ
グレーション性、導電性、積層圧電体との接着性等に優
れた外部電極が形成され、耐久性に優れた前記積層型圧
電アクチュエータが製造されることとなる。
According to the method of manufacturing the laminated piezoelectric actuator of the present invention, the flakes 7 of Pd or Ni are used.
Since a conductive paste containing 0 to 90 wt% and a thermosetting resin is applied and cured at a temperature of 150 ° C. or less to form an external electrode, the performance of the piezoelectric actuator deteriorates due to the heat treatment when forming the external electrode. Without doing so, the external electrode excellent in migration resistance, conductivity, adhesion to the laminated piezoelectric material, etc. is formed at low cost, and the laminated piezoelectric actuator excellent in durability is manufactured.

【0033】[0033]

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る積層型圧電ア
クチュエータ及びその製造方法の実施例を図面に基づい
て説明する。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Examples of a laminated piezoelectric actuator and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図2は実施例に係る積層型圧電アクチュエ
ータを構成する積層圧電体を模式的に示した斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a laminated piezoelectric material constituting the laminated piezoelectric actuator according to the embodiment.

【0035】この積層圧電体10は、図4に示した従来
のものと外部電極14を除いては全く同様であるので、
ここではその構成についての説明は特に行わず、その製
造工程を以下に説明する。
The laminated piezoelectric material 10 is exactly the same as the conventional one shown in FIG. 4 except for the external electrodes 14,
Here, the structure thereof will not be particularly described, and the manufacturing process thereof will be described below.

【0036】まず本実施例において使用した圧電磁器基
板11は、その厚みが110μmでNiメッキによる内
部電極12a、12bを有している。この圧電磁器基板
11をエポキシ樹脂を接着剤に用いて150枚接着、積
層し、その両端に厚さが2mmの絶縁板16をさらに接
着して積層体を作製した。作製された積層体は、縦が
5.2mm、横が4.5mm、高さが21mmであっ
た。
First, the piezoelectric ceramic substrate 11 used in this embodiment has a thickness of 110 μm and has Ni-plated internal electrodes 12a and 12b. 150 pieces of this piezoelectric ceramic substrate 11 were adhered and laminated using an epoxy resin as an adhesive agent, and insulating plates 16 having a thickness of 2 mm were further adhered to both ends thereof to produce a laminated body. The produced laminate had a length of 5.2 mm, a width of 4.5 mm, and a height of 21 mm.

【0037】次に、この積層体の側面を左半分と右半分
とに分け、内部電極12a、12bが露出している部分
に、側面の幅の半分の長さのエポキシ樹脂等からなる絶
縁被膜13を左右交互に形成した。
Next, the side surface of this laminated body is divided into a left half and a right half, and an insulating film made of an epoxy resin or the like having a length half the width of the side surface is formed in the portion where the internal electrodes 12a and 12b are exposed. 13 were formed alternately on the left and right.

【0038】次に、前記積層面の左半分と右半分とに、
Pd又はNiのフレーク80%wtとエポキシ樹脂とを
含有する導電性ペーストを塗布することにより、それぞ
れ外部電極14を形成し、圧電磁器基板11の分極方向
が対向する積層面に形成された内部電極12a同士、及
びそれ以外の積層面に形成された内部電極12b同士を
選択的に接続した。この後、150℃で1時間乾燥させ
て硬化処理を行い、さらに外部電極14のリード端子接
合部に同じくエポキシ樹脂を塗布してリード端子15を
取りつけ、同じく150℃で1時間乾燥させる硬化処理
を施し、積層圧電体10を作製した。そして最後に、主
としてこの積層圧電体10の側面に樹脂によるコーティ
ングを施して、積層型圧電アクチュエータを完成させ
た。
Next, in the left half and right half of the laminated surface,
An external electrode 14 is formed by applying a conductive paste containing 80% wt of Pd or Ni flakes and an epoxy resin, and the internal electrode is formed on the laminated surface of the piezoelectric ceramic substrate 11 in which the polarization directions face each other. 12a and the internal electrodes 12b formed on the other laminated surfaces were selectively connected. After that, it is dried at 150 ° C. for 1 hour to perform a curing treatment, and epoxy resin is also applied to the lead terminal joint portion of the external electrode 14 to attach the lead terminal 15, and the curing treatment is also performed at 150 ° C. for 1 hour. Then, the laminated piezoelectric material 10 was manufactured. Finally, the side surface of the laminated piezoelectric body 10 was mainly coated with resin to complete the laminated piezoelectric actuator.

【0039】次に、前記方法で製造された積層型圧電ア
クチュエータの基本的電気性能を10個のサンプルにつ
いて測定した。
Next, the basic electrical performance of the laminated piezoelectric actuator manufactured by the above method was measured for 10 samples.

【0040】なお、比較例として従来の銀ペーストを外
部電極として塗布した積層型圧電アクチュエータについ
ても同様に基本的電気性能を測定した。その結果を下記
の表1に示している。なお、下記の表1において、実施
例1がPdペーストを使用した場合であり、実施例2が
Niペーストを使用した場合である。
As a comparative example, the basic electric performance was similarly measured for a conventional laminated piezoelectric actuator coated with a silver paste as an external electrode. The results are shown in Table 1 below. In Table 1 below, Example 1 is the case where the Pd paste is used, and Example 2 is the case where the Ni paste is used.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】上記した表1の結果から明らかなように、
実施例に係る積層型圧電アクチュエータでは、銀で外部
電極を形成している従来の積層型圧電アクチュエータと
比較しても基本的電気性能において遜色のないものが得
られた。また、導体部分の電気抵抗率はPd=0.08
4(Ω/cm2 )、Ni=0.098(Ω/cm2 )で
あり、電極としての特性も十分満足できるものが得られ
ていることが確認された。
As is clear from the results shown in Table 1 above,
In the laminated piezoelectric actuator according to the example, the basic electric performance was comparable to that of the conventional laminated piezoelectric actuator in which the external electrode was formed of silver. The electric resistivity of the conductor portion is Pd = 0.08.
4 (Ω / cm 2 ), Ni = 0.098 (Ω / cm 2 ), and it was confirmed that the electrode characteristics were sufficiently satisfied.

【0043】次に、最も重要である耐久性におけるテス
トとして、温度が40℃、相対湿度が90%の環境下で
定格電圧を連続して通電する試験を行い、2000時間
が経過するまでに破壊したものを調べた。
Next, as the most important durability test, a test in which a rated voltage is continuously applied in an environment of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% is performed, and the test is broken by 2000 hours. I checked what I did.

【0044】その結果、実施例に係る積層型圧電アクチ
ュエータでは、テストした20個のサンプル(Pdペー
ストを塗布したものが10個、及びNiペーストを使用
したものが10個)のうち1個だけが破壊したのに対
し、比較例に係る積層型圧電アクチュエータではテスト
した25個全てが破壊し、実施例に係る積層型圧電アク
チュエータが極めて耐久性に優れていることが実証され
た。
As a result, in the laminated piezoelectric actuator according to the example, only one out of the 20 tested samples (10 coated with Pd paste and 10 coated with Ni paste) was used. In contrast to the destruction, all of the 25 tested multilayer piezoelectric actuators were destroyed, which proves that the multilayer piezoelectric actuator of the example has extremely excellent durability.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る積層型
圧電アクチュエータにあっては、Pd又はNiのフレー
ク70〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含んで外部電極
が構成されているので、耐マイグレーション性、導電
性、積層圧電体との接着性等に優れた外部電極を有す
る、安価で耐久性に優れた積層型圧電アクチュエータを
提供することができる。
As described above in detail, in the laminated piezoelectric actuator according to the present invention, the external electrode is composed of 70 to 90 wt% of Pd or Ni flakes and the thermosetting resin. It is possible to provide an inexpensive and durable laminated piezoelectric actuator having an external electrode that is excellent in migration resistance, conductivity, adhesion to a laminated piezoelectric material, and the like.

【0046】また本発明に係る前記積層型圧電アクチュ
エータの製造方法にあっては、Pd又はNiのフレーク
70〜90wt%と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペース
トを塗布し、150℃以下の温度で硬化させて外部電極
を形成するので、前記外部電極形成の際の熱処理により
圧電アクチュエータの性能を低下させずに、低コストで
耐マイグレーション性、導電性、積層圧電体との接着性
等に優れた外部電極を形成することができ、従って耐久
性に優れた前記積層型圧電アクチュエータを製造するこ
とができる。
Further, in the method for manufacturing the laminated piezoelectric actuator according to the present invention, a conductive paste containing 70 to 90 wt% of Pd or Ni flakes and a thermosetting resin is applied, and the temperature is set to 150 ° C. or lower. Since the external electrode is formed by curing with, the performance of the piezoelectric actuator is not deteriorated by the heat treatment when forming the external electrode, and it is excellent in migration resistance, conductivity, adhesiveness with the laminated piezoelectric material at low cost. It is also possible to form external electrodes, and thus it is possible to manufacture the laminated piezoelectric actuator having excellent durability.

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

【図1】Pd又はNiのフレーク及びエポキシ樹脂を含
有する導電性ペーストを用いて、外部電極を形成した際
の、Pd又はNiのフレークの含有量に対する積層圧電
体との接着強度及び電気抵抗率の関係を示したグラフで
ある。なお、比較例として金フレークが使用された導電
性ペーストを用いた場合も示している。
FIG. 1 is an adhesive strength and electrical resistivity with respect to a content of Pd or Ni flakes with respect to a laminated piezoelectric material when an external electrode is formed using a conductive paste containing Pd or Ni flakes and an epoxy resin. It is a graph showing the relationship of. As a comparative example, the case where a conductive paste using gold flakes is used is also shown.

【図2】実施例に係る積層型圧電アクチュエータに使用
される積層圧電体を模式的に示した斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a laminated piezoelectric body used in the laminated piezoelectric actuator according to the embodiment.

【図3】従来より積層型圧電アクチュエータに使用され
ている積層圧電体の一例を示した斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a laminated piezoelectric material conventionally used in a laminated piezoelectric actuator.

【図4】従来より積層型圧電アクチュエータに使用され
ている積層圧電体の他の一例を示した斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing another example of a laminated piezoelectric body conventionally used in a laminated piezoelectric actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 外部電極 14 External electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Pd又はNiのフレーク70〜90wt
%と熱硬化性樹脂とを含んで外部電極が構成されている
こと特徴とする積層型圧電アクチュエータ。
1. Pd or Ni flakes 70-90 wt.
% And a thermosetting resin are included in the external electrodes, a laminated piezoelectric actuator.
【請求項2】 Pd又はNiのフレーク70〜90wt
%と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストを塗布し、1
50℃以下の温度で硬化させて外部電極を形成すること
を特徴とする請求項1記載の積層型圧電アクチュエータ
の製造方法。
2. Pd or Ni flakes 70-90 wt.
%, And a conductive paste containing a thermosetting resin is applied, and 1
The method for manufacturing a laminated piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the external electrode is formed by curing at a temperature of 50 ° C. or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333587B1 (en) * 1998-12-11 2001-12-25 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric actuator
EP1132978A4 (en) * 1998-10-29 2006-03-01 Hitachi Ltd Multilayer electronic part, its manufacturing method, two-dimensionally arrayed element packaging structure, and its manufacturing method

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