JPH0821734B2 - 電歪アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、積層型の電歪アクチュエータの改良に関
し、特に、焼結体周辺の変位しない部分に基づく変位量
の低下を抑制する構造を備えた電歪アクチュエータに関
する。

〔従来の技術〕

第２図は、積層型の電歪アクチュエータの一例を示
す。電歪アクチュエータ１では、電歪材料よりなる焼結
体２の内部の電歪材料層を介して厚み方向に重なり合う
ように、複数の内部電極３〜10が配置されている。その
内部電極３〜10は、交互に焼結体内の対向する側面に引
出されている。

焼結体２の上面及び下面には、電極11,12が形成され
ており、該電極11,12もまた、電歪材料層を介して、そ
れぞれ、内部電極３または10と対向するように配置され
ている。

電極11,12及び内部電極３〜10が引出されている２個
の側面2a,2bに、外部電極が付与され、この外部電極か
ら電圧を印加することにより焼結体２が変位される。

しかしながら、第２図の電歪アクチュエータ１では、
焼結体２の周辺部分の斜線のハッチングを付して示した
領域により、変位がクランプされるという問題があっ
た。すなわち、斜線のハッチングが付された領域は、電
歪材料層が異なる電圧を印加される内部電極により挟ま
れていないため、駆動されない。従って、この駆動され
ない領域により中央側の駆動領域の変位が抑制された
り、はなはだしき場合には応力集中による破壊が生じた
りするという問題があった。

そこで、第３図に示すように、焼結体２の側面2a,2b
に複数本の溝13,14を形成した構造が提案されている。
ここでは、複数本の溝13,14は、それぞれ、焼結体２の
内部電極３〜10が露出されている側面2a,2bにおいて、
内部電極と平行に、かつ露出している内部電極３〜10と
接触しない位置に形成されている。

これは、側面2aまたは2b上で露出している内部電極を
含むように、溝13または14が形成された場合には、後に
付与される外部電極と内部電極３〜10との間の電気的接
続に不良が生じるからである。

第３図の構造では、溝13,14が形成されているので、
第２図において斜線のハッチングを付して示した駆動さ
れない領域が厚み方向に変位しやすくなり、従って、駆
動領域の変位をクランプする作用を抑制することが可能
とされている。

なお、複数本の溝13,14の形成にあたっては、（ａ）
予めセラミックグリーンシートを積層する工程において
焼結の際に飛散し得る有機物ペースト等を溝13,14を形
成する位置に塗布しておき、焼結体２の焼結に際し該有
機物を飛散することにより形成する方法や、（ｂ）第２
図に示した焼結体２を得た後に、溝13,14をスライシン
グ装置等により機械加工する方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかしながら、（ａ）の有機物ペーストを塗布し、焼
結体の焼成に際し有機物を飛散させる方法では、有機物
ペーストを別途用意し、該有機物ペーストを印刷・乾燥
させる工程が加わるため、製造工程が煩雑となり電歪ア
クチュエータのコストが高く付くことになる。

他方、（ｂ）のスライシング装置等により焼結体に溝
を機械加工する方法では、溝13,14の形成に際し、側面
に露出している内部電極に至らないように正確な位置に
該溝を形成する必要がある。従って、溝のカッティング
を、非常に高精度に行わなければならず、またその前提
として焼結体２に形成されている内部電極３〜10のピッ
チ自体が高精度に保たれていなければならない。さもな
いと、必要な内部電極部分がカッティングに際し削り取
られることになる。

しかしながら、内部電極３〜10のピッチをそのように
高精度に形成することや、得られた焼結体２の内部電極
３〜10間に正確に溝13,14を形成することは非常に困難
である。また、露出している内部電極３〜10に接触しな
い溝13,14を形成することができたとしても、量産に際
して常に一定の位置に溝13,14を形成することは非常に
難しい。従って、変位特性にばらつきが生じることを避
け得なかった。

本発明の目的は、比較的簡単な工程で製造することが
でき、かつ変位特性のばらつきの少ない大変位量の電歪
アクチュエータを提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明は、電歪材料よりなる焼結体と、この焼結体内
に焼結体層を介して厚み方向に重なり合うように配置さ
れており、交互に焼結体の異なる側面に露出するように
引出された複数の内部電極とを備える電歪アクチュエー
タにおいて、焼結体の内部電極が引出されている側面に
該内部電極と交差する方向に複数本の溝を形成し、該複
数本の溝に充填された絶縁部材と、内部電極の引出され
ている各側面の全面に形成された外部電極とをさらに備
えることを特徴とするものである。

〔作用〕

焼結体側面近傍の駆動されない領域に、複数本の溝が
形成され、該溝に絶縁部材が充填されるので、側面近傍
の駆動されない領域が柔構造化され、駆動領域をクラン
プする作用が低減されている。

また、複数本の溝は内部電極と交差する方向に形成さ
れているので、溝の両側では内部電極が確実に該側面に
露出されている状態が維持される。

さらに、溝に絶縁部材が充填されているので、溝の内
面に反対側の内部電極が露出したとしても、反対側の内
部電極と溝の形成されている側に露出されている内部電
極との短絡を防止することが可能とされている。

〔実施例の説明〕

まず、本発明をなす契機となった未だ公知でない電歪
アクチュエータを、第８図を参照して説明する。

この電歪アクチュエータ21では、電歪材料よりなる焼
結体22内に、内部電極23〜30が電歪材料層を介して厚み
方向に重なり合うように配置されている。また、複数の
内部電極23〜30は交互に焼結体22の対向する側面22a,22
bに引出されている。さらに、焼結体22の上面及び下面
に、電極31,32が付与されている。

焼結体22の対向する側面22a,22bには、図示しない外
部電極が付与される。そして、この側面22a,22bに、内
部電極23〜30の電極面と交差する方向に複数本の溝33,3
4が形成されている。

溝33,34を反対側の内部電極に至らない深さに形成す
ることにより、側面22a,22bに付与される外部電極と、
該側面22aまたは22bに露出されていない反対側の内部電
極との導通が防止されている。

電歪アクチュエータ21では、溝33,34を形成すること
より駆動領域の周辺の被駆動領域の柔構造化が図られ、
それによって被駆動領域によるクランプ作用が低減され
ている。

しかしながら、溝33,34を、反対側の内部電極に至ら
ないような深さに形成する必要があるので、溝33,34を
形成する際に、その深さを正確にコントロールしなけれ
ばならない。

しかも、溝33,34の深さを正確にコントロールし得た
としても、焼結体22を得るに際してのセラミックグリー
ンシートの積層ずれ等により内部電極23〜30に位置ずれ
が生じている場合には、溝が反対側の内部電極に達して
しまうことになる。従って、溝の深さをコントロールす
ることができなかった場合と同様に、外部電極が反対側
の内部電極と導通するおそれがあった。

のみならず、上記のような導通が生じなかったとてし
ても、溝33,34の深さのばらつきにより、柔構造化され
る範囲が一定とならず、従って変位特性が一定のアクチ
ュエータを安定に得ることも非常に困難であった。

そこで、本願発明者は、第８図の電歪アクチュエータ
21における問題点を解消するために、本発明を創案した
ものである。

第１図は、本発明の一実施例の電歪アクチュエータの
斜視図である。電歪アクチュエータ41では、電歪材料よ
りなる焼結体42内に、内部電極43〜50が電歪材料層を介
して厚み方向に重なり合うように配置されている。複数
の内部電極43〜50は、交互に焼結体42の対向する側面に
引出されている。そして、この対向する側面の全面に、
それぞれ、外部電極51,52が形成されており、各側面に
引出された内部電極と電気的に接続されている。

本実施例の電歪アクチュエータ41の特徴は、外部電極
51,52が形成されている側面において、内部電極43〜50
と交差する方向に複数本の溝が形成されており、該溝に
絶縁部材53,54が充填されていることにある。

本実施例では、上記溝の形成されている側面と対向す
る反対側の側面に引出されている内部電極に至らない深
さに各溝が形成されている。すなわち、内部電極43,45,
47,49が露出されている側面に形成されている溝は、他
方側の内部電極44,46,48,50に至らない深さとされてお
り、反対側の側面に形成された溝も、同様に、内部電極
43,45,47,49に至らない深さとされている。

また、絶縁部材53,54は、焼結体42を構成するセラミ
ックスよりも柔らかな合成樹脂等により構成されてい
る。従って、内部電極43〜50が重なり合う駆動領域の側
方部分が、上記溝及び絶縁部材53,54を設けることによ
り柔構造化されている。よって、非駆動領域が駆動領域
をクランプする作用が効果的に低減されている。

以下、本実施例の製造方法の一例を説明することによ
り、構造の詳細を、より一層明らかにする。

第１図実施例の製造に際しては、第４図に示すように
複数枚のセラミックグリーンシート61,62…を用意す
る。各セラミックグリーンシート61,62…には、それぞ
れ、上記した内部電極43〜50を形成するために電極ペー
スト63,64を塗布しておく。

電極ペースト63,64の塗布されたセラミックグリーン
シート61,62…を積層し、さらに、最上部に電極ペース
トの塗布されていないセラミックグリーンシートを積層
し、厚み方向に圧着した後、焼成することにより第５図
に示す焼結体42を得ることができる。

しかる後、焼結体42の対向する側面42a,42bに、外部
電極を形成する。外部電極51,52を形成した状態を、第
６図に示す。外部電極51,52の形成は、焼付け、無電解
めっき、蒸着またはスパッタリング等の適宜の膜形成法
により行われる。

次に、第７図に示すように、外部電極51,52から電圧
を印加して分極処理を施した後、外部電極51,52の形成
された焼結体側面において、内部電極43〜50と交差する
方向に、それぞれ、複数本の溝55,56を形成する。この
複数本の溝55,56は、それぞれ、反対側の側面に露出し
ている内部電極に至らない深さに形成されている。

次に、溝55,56内に、絶縁部材53,54を充填することに
より、第１図実施例の電歪アクチュエータ41を得ること
ができる。

なお、絶縁部材53,54は溝内だけでなく、溝外をも覆
うように付与してもよく、全体を覆う樹脂外装を利用し
て形成してもよい。

また、上述した外部電極51,52の付与及び分極処理
は、上記絶縁部材53,54の充填工程の後に行ってもよ
い。例えば、溝が形成された焼結体の外周縁全体を覆う
ように外装樹脂を施し、この外装樹脂により溝内を埋
め、しかる後溝の両側の側面部分の外装樹脂を除去した
後に外部電極を付与し分極処理を行ってもよい。

上記の製造工程からも明らかなように、本実施例の電
歪アクチュエータ41では、溝55,56は、内部電極43〜50
と交差する方向にさえ形成されればよく、等間隔に形成
する必要もなく、また複数本の溝55,56を同じ幅で正確
に形成する必要もない。よって、比較的精度の良くない
安価な切削装置を用いて極めて簡単に溝55,56を形成し
得る。

なお、上記実施例では、溝55,56を他方側の内部電極
に至らない深さに形成したが、本発明では、溝55,56は
必ずしも他方側の内部電極に至らない深さに形成される
必要はない。すなわち、内部電極43〜50に位置ずれが生
じており、溝55,56を形成した場合に、誤って反対側の
内部電極の一部が溝55または56に露出したとしても、絶
縁部材53,54が溝55,56内に充填されるので、第８図の構
造の場合のような短絡のおそれがない。

従って、本実施例の電歪アクチュエータ41では、溝内
に絶縁部材53,54を充填したことにより、非駆動領域の
柔構造化が図り得るだけでなく、一方側の内部電極が他
方側の内部電極に導通する短絡不良の発生も効果的に低
減し得る。

また、溝55,56の深さは、積極的に反対側の側面に引
出されている内部電極に至るように設定してもよい。そ
の場合には、駆動領域の直ぐ外側に柔構造化された領域
が配置されることになるので、柔構造化領域の範囲を一
定にすることができ、特性の安定な電歪アクチュエータ
を量産することができる。

〔発明の効果〕

本発明では、複数本の溝は内部電極と交差する方向に
形成されてさえおればよく、内部電極ピッチと無関係に
形成し得る。従って、内部電極ピッチの精度に関わら
ず、簡単に溝を形成することができ、また溝の形成に際
しての位置決め工程を省略し得る。よって、第３図従来
例の場合に比べて非常に簡単な工程で溝を形成すること
ができる。

また、有機物を印刷し焼成に際して飛散させる従来例
に比べても、有機質ペーストの塗布・印刷等の煩雑な工
程を必要としないため、より安価に変位量の大きな電歪
アクチュエータを得ることができる。

また、溝内に絶縁部材が充填されているので、内部電
極の形成位置に位置ずれが生じ、溝内に反対側の側面に
露出される内部電極が露出していたとしても、反対側の
内部電極が溝の形成されている側面に付与される外部電
極と導通する事故が確実に防止される。

しかも、溝の深さを、溝の形成されている側面と反対
側の側面に露出されている内部電極に至る深さとすれ
ば、柔構造化された領域間に駆動領域が配置されること
になり、柔構造化される領域の大きさを確実に一定にす
ることも可能となる。よって、特性のばらつきの少ない
電歪アクチュエータを安定に量産し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電歪アクチュエータの斜視
図、第２図は従来の電歪アクチュエータの一例を示す側
面図、第３図は電歪アクチュエータの他の例を示す側面
図、第４図は第１図実施例を得るの用いられるセラミッ
クグリーンシート及びその上に形成された電極パターン
を示す斜視図、第５図は焼結体を示す斜視図、第６図は
焼結体に外部電極を付与した状態を示す斜視図、第７図
は焼結体に溝を形成した状態を示す斜視図、第８図は本
発明を成す契機となった電歪アクチュエータの構造を説
明するための斜視図である。 図において、41は電歪アクチュエータ、42は焼結体、42
a,42bは側面、43〜50は内部電極、51,52は外部電極、5
3,54は絶縁部材、55,56は溝を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 一彦 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 末吉 正昭 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平２−251186（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−147880（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電歪材料よりなる焼結体と、 前記焼結体内の焼結体層を介して厚み方向に重なり合う
   ように配置されており、かつ交互に焼結体の異なる側面
   に露出するように引出された複数の内部電極とを備え、 前記焼結体の内部電極が引出されている側面に、内部電
   極と交差する方向に複数本の溝が形成されており、 前記溝に充填された絶縁部材と、 前記内部電極の引出されている各側面の全面に形成され
   た外部電極とをさらに備えることを特徴とする電歪アク
   チュエータ。