JPH08293631A - 圧電バイモルフ - Google Patents
圧電バイモルフInfo
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- JPH08293631A JPH08293631A JP7124350A JP12435095A JPH08293631A JP H08293631 A JPH08293631 A JP H08293631A JP 7124350 A JP7124350 A JP 7124350A JP 12435095 A JP12435095 A JP 12435095A JP H08293631 A JPH08293631 A JP H08293631A
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- piezoelectric bimorph
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 接着剤の剥離等のない、信頼性の高い圧電バ
イモルフを提供すること。 【構成】 外部電極を有する圧電セラミック２を金属板
１の両面に接着した圧電バイモルフにおいて、前記金属
板１の前記圧電セラミック２との接着部分に貫通孔４が
設けられている。
イモルフを提供すること。 【構成】 外部電極を有する圧電セラミック２を金属板
１の両面に接着した圧電バイモルフにおいて、前記金属
板１の前記圧電セラミック２との接着部分に貫通孔４が
設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電バイモルフに関
し、特に、バルブ制御、あるいはピン突き上げ用等に用
いられる圧電バイモルフに関する。
し、特に、バルブ制御、あるいはピン突き上げ用等に用
いられる圧電バイモルフに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、金属板に圧電セラミック板を
接着して、これに電界を印加して微小変位を発生させる
圧電バイモルフが知られている。その構造は、次のよう
になっている。
接着して、これに電界を印加して微小変位を発生させる
圧電バイモルフが知られている。その構造は、次のよう
になっている。
【０００３】図５及び図６は、その外観斜視図及び断面
図である。図７は、その一部を示す拡大断面図である。
図５及び図６に示すように、圧電バイモルフは、薄い金
属板１０の両面に、それを挟むように、薄板状の圧電セ
ラミック２を接着剤３により接着して、形成されてい
る。又、図７に示すように、この圧電セラミック２の両
面には、外部電極７が施されている。
図である。図７は、その一部を示す拡大断面図である。
図５及び図６に示すように、圧電バイモルフは、薄い金
属板１０の両面に、それを挟むように、薄板状の圧電セ
ラミック２を接着剤３により接着して、形成されてい
る。又、図７に示すように、この圧電セラミック２の両
面には、外部電極７が施されている。
【０００４】ところで、上記のような圧電バイモルフ
は、次のように製造される。図８は、その製造工程の説
明図である。図８（ａ）に示すように、まず、複数個分
の大きさを有する、予めサンドペーパー等で表面を粗く
削り、洗浄処理された金属板の素板２１と、銀ペースト
が焼き付けられ、外部電極が施された圧電セラミックの
素板２２とを接着剤で接着し、図８（ｂ）に示すような
接着体２５を作製し、最後に、図８（ｃ）に示すよう
に、所定の寸法に切断位置６で切断して、図５及び図６
の圧電バイモルフが得られる。
は、次のように製造される。図８は、その製造工程の説
明図である。図８（ａ）に示すように、まず、複数個分
の大きさを有する、予めサンドペーパー等で表面を粗く
削り、洗浄処理された金属板の素板２１と、銀ペースト
が焼き付けられ、外部電極が施された圧電セラミックの
素板２２とを接着剤で接着し、図８（ｂ）に示すような
接着体２５を作製し、最後に、図８（ｃ）に示すよう
に、所定の寸法に切断位置６で切断して、図５及び図６
の圧電バイモルフが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、平坦な金属板
では、接着強度を高くすることが本質的に難しく、加え
て、金属板の素板の表面の粗さのばらつきが大き過ぎ
て、圧電セラミックの素板との密着性が一定に保てず、
接着強度が低いものが発生しやすいという傾向にあっ
た。
では、接着強度を高くすることが本質的に難しく、加え
て、金属板の素板の表面の粗さのばらつきが大き過ぎ
て、圧電セラミックの素板との密着性が一定に保てず、
接着強度が低いものが発生しやすいという傾向にあっ
た。
【０００６】又、外部電極として、粒子径が３〜８μｍ
の銀粉末を含有する銀ペーストが使用されているが、焼
付後の表面粗さは、平均粗さＲｚで６〜７μｍで、粗さ
が細か過ぎるため、金属板との接着強度が低くなってい
た。
の銀粉末を含有する銀ペーストが使用されているが、焼
付後の表面粗さは、平均粗さＲｚで６〜７μｍで、粗さ
が細か過ぎるため、金属板との接着強度が低くなってい
た。
【０００７】そのため、長期間の使用において、接着剤
が剥離したり、変位量がばらつくという問題があった。
が剥離したり、変位量がばらつくという問題があった。
【０００８】又、外部電極の焼付後の表面粗さが細か過
ぎるため、金属板との電気的接触が安定しないという問
題があった。
ぎるため、金属板との電気的接触が安定しないという問
題があった。
【０００９】又、接着剤の厚さは、極力薄いことが必要
であるが、通常、５〜１０μｍであり、この程度の厚さ
にするため、加圧力を上げなければならず、圧電セラミ
ックにクラックが入り易いという問題があった。
であるが、通常、５〜１０μｍであり、この程度の厚さ
にするため、加圧力を上げなければならず、圧電セラミ
ックにクラックが入り易いという問題があった。
【００１０】本発明は、これらの問題点を除去し、接着
の際の加圧力が低くでき、圧電セラミックにクラックが
発生せず、又、接着強度が向上し、変位量のばらつきが
小さい、金属板との電気的接触が安定した、信頼性の高
い圧電バイモルフを提供するものである。
の際の加圧力が低くでき、圧電セラミックにクラックが
発生せず、又、接着強度が向上し、変位量のばらつきが
小さい、金属板との電気的接触が安定した、信頼性の高
い圧電バイモルフを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部電極を有
する圧電セラミック板を金属板の両面に接着させた圧電
バイモルフにおいて、粒子径が３〜８μｍと１２〜１５
μｍの範囲の銀粉末を９：１の割合で含有する銀ペース
トを用いて、外部電極を形成させたことを特徴とする圧
電バイモルフである。
する圧電セラミック板を金属板の両面に接着させた圧電
バイモルフにおいて、粒子径が３〜８μｍと１２〜１５
μｍの範囲の銀粉末を９：１の割合で含有する銀ペース
トを用いて、外部電極を形成させたことを特徴とする圧
電バイモルフである。
【００１２】又、本発明は、外部電極を有する圧電セラ
ミック板を金属板の両面に接着させた圧電バイモルフに
おいて、前記金属板の圧電セラミック板との接着部分に
貫通孔を設けたことを特徴とする圧電バイモルフであ
る。
ミック板を金属板の両面に接着させた圧電バイモルフに
おいて、前記金属板の圧電セラミック板との接着部分に
貫通孔を設けたことを特徴とする圧電バイモルフであ
る。
【００１３】又、本発明は、外部電極を有する圧電セラ
ミック板を金属板の両面に接着させた圧電バイモルフに
おいて、前記金属板の圧電セラミック板との接着部分に
凹部を設けたことを特徴とする圧電バイモルフである。
ミック板を金属板の両面に接着させた圧電バイモルフに
おいて、前記金属板の圧電セラミック板との接着部分に
凹部を設けたことを特徴とする圧電バイモルフである。
【００１４】
【作用】貫通孔あるいは溝を設けた金属板、又は、外部
電極焼付後の表面粗度がＲｚ＞１０μｍとした圧電セラ
ミックを使用したことで、接着の際、貫通孔、溝、又は
凹部に余分な接着剤が逃げ易く、低い加圧力で接着層を
薄く均一にできるため、高い強度で接着できる。更に、
接着層が安定しているため、変位量のばらつきが小さく
なる。その上、加圧力が低くてよいため、圧電セラミッ
クにクラックが発生しない。
電極焼付後の表面粗度がＲｚ＞１０μｍとした圧電セラ
ミックを使用したことで、接着の際、貫通孔、溝、又は
凹部に余分な接着剤が逃げ易く、低い加圧力で接着層を
薄く均一にできるため、高い強度で接着できる。更に、
接着層が安定しているため、変位量のばらつきが小さく
なる。その上、加圧力が低くてよいため、圧電セラミッ
クにクラックが発生しない。
【００１５】又、貫通孔を設けた金属板を使用した場合
には、貫通孔を通じて両面の圧電セラミックを一体化で
きるため、接着強度を、より高めることができる。
には、貫通孔を通じて両面の圧電セラミックを一体化で
きるため、接着強度を、より高めることができる。
【００１６】又、所定の表面粗度の外部電極を有する圧
電セラミックを使用した場合には、外部電極と金属板と
の間で点状に接触する箇所が生じ、電気的な接触状態が
でき、電気的な安定が得られる。
電セラミックを使用した場合には、外部電極と金属板と
の間で点状に接触する箇所が生じ、電気的な接触状態が
でき、電気的な安定が得られる。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例について、図面を用いて説明
する。
する。
【００１８】（実施例１）本実施例においては、本発明
の銀ペーストと従来の銀ペーストを使用した場合の外部
電極と金属板との電気的接触性、及び接着強度につい
て、比較を行った。圧電セラミックとしてチタン酸ジル
コン酸鉛、金属板として黄銅板、接着剤としてエポキシ
系の接着剤、外部電極として銀ペーストを、それぞれ使
用し、寸法が長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０.６ｍｍ
の圧電バイモルフを作製した。
の銀ペーストと従来の銀ペーストを使用した場合の外部
電極と金属板との電気的接触性、及び接着強度につい
て、比較を行った。圧電セラミックとしてチタン酸ジル
コン酸鉛、金属板として黄銅板、接着剤としてエポキシ
系の接着剤、外部電極として銀ペーストを、それぞれ使
用し、寸法が長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０.６ｍｍ
の圧電バイモルフを作製した。
【００１９】即ち、圧電バイモルフの複数個分に相当す
る大きさを有する圧電セラミックの素板の両面に、銀ペ
ーストをスクリーン印刷法にて塗布し、所定の条件で焼
付し、外部電極を形成した。この際、銀ペーストには、
粒子径が３〜８μｍと１２〜１５μｍの範囲の銀粉末を
９：１の割合で含有するものを使用した。
る大きさを有する圧電セラミックの素板の両面に、銀ペ
ーストをスクリーン印刷法にて塗布し、所定の条件で焼
付し、外部電極を形成した。この際、銀ペーストには、
粒子径が３〜８μｍと１２〜１５μｍの範囲の銀粉末を
９：１の割合で含有するものを使用した。
【００２０】次に、図８（ａ）に示すように、金属板の
素板２１の両面から、上記の圧電セラミックの素板２２
をサンドイッチ状に接着剤を介して加圧しながら接着
し、図８（ｂ）に示すような接着体２５を作製し、上記
の寸法となるよう、図８（ｃ）の切断位置６で切断し
て、図５に示すような圧電バイモルフを得た。
素板２１の両面から、上記の圧電セラミックの素板２２
をサンドイッチ状に接着剤を介して加圧しながら接着
し、図８（ｂ）に示すような接着体２５を作製し、上記
の寸法となるよう、図８（ｃ）の切断位置６で切断し
て、図５に示すような圧電バイモルフを得た。
【００２１】又、比較例として、外部電極形成用に、粒
子径が３〜８μｍの範囲の銀粉末を含有する銀ペースト
を使用し、上記の実施例と同様な材料、寸法、手順に
て、従来の圧電バイモルフを作製した。
子径が３〜８μｍの範囲の銀粉末を含有する銀ペースト
を使用し、上記の実施例と同様な材料、寸法、手順に
て、従来の圧電バイモルフを作製した。
【００２２】以上のようにして得られた本発明及び従来
の圧電バイモルフについて、諸特性を比較した。表１
に、その結果を示す。なお、表１の表面粗度及び接着強
度は、試料３０個についての値を示した。又、接着強度
の比較は、試料を２ｍｍ×２ｍｍに切断後、半田にて固
定し、引張り試験で剥離強度を測定し、行った。
の圧電バイモルフについて、諸特性を比較した。表１
に、その結果を示す。なお、表１の表面粗度及び接着強
度は、試料３０個についての値を示した。又、接着強度
の比較は、試料を２ｍｍ×２ｍｍに切断後、半田にて固
定し、引張り試験で剥離強度を測定し、行った。
【００２３】
【００２４】表１より、本発明では、従来品で１０個／
５０００個の電気的接着不良が発生したものを皆無にで
き、接着強度も、平均で１５％向上できることがわか
る。
５０００個の電気的接着不良が発生したものを皆無にで
き、接着強度も、平均で１５％向上できることがわか
る。
【００２５】（実施例２）図１は、本発明の本実施例に
おける圧電バイモルフの断面図である。図２は、本発明
の本実施例における圧電バイモルフに使用される金属板
の平面図である。
おける圧電バイモルフの断面図である。図２は、本発明
の本実施例における圧電バイモルフに使用される金属板
の平面図である。
【００２６】図２に示すように、金属板１の圧電セラミ
ックとの接着部分には、直径１ｍｍの貫通孔４が設けら
れている。又、図１に示すように、本実施例の圧電バイ
モルフは、上記のような金属板１の両面に、接着剤３に
より圧電セラミック２が接着されているため、貫通孔４
を通じて金属板１の両面の接着剤３が一体構造となって
いる。
ックとの接着部分には、直径１ｍｍの貫通孔４が設けら
れている。又、図１に示すように、本実施例の圧電バイ
モルフは、上記のような金属板１の両面に、接着剤３に
より圧電セラミック２が接着されているため、貫通孔４
を通じて金属板１の両面の接着剤３が一体構造となって
いる。
【００２７】本実施例においては、実施例１と同様に、
圧電セラミックとしてチタン酸ジルコン酸鉛、金属板と
して黄銅板、接着剤としてエポキシ系の接着剤、外部電
極として銀ペーストを、それぞれ使用し、寸法が長さ５
０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０.６ｍｍの図１に示すような
圧電バイモルフを得た。
圧電セラミックとしてチタン酸ジルコン酸鉛、金属板と
して黄銅板、接着剤としてエポキシ系の接着剤、外部電
極として銀ペーストを、それぞれ使用し、寸法が長さ５
０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０.６ｍｍの図１に示すような
圧電バイモルフを得た。
【００２８】本実施例により得られた圧電バイモルフ
を、実施例１において作製した比較例の圧電バイモルフ
と接着強度、接着時の加圧力、クラック発生数について
対比して、表２に示した。なお、接着強度は、実施例１
と同様に測定した。又、クラック発生率は、試料１００
０個についての値を示した。
を、実施例１において作製した比較例の圧電バイモルフ
と接着強度、接着時の加圧力、クラック発生数について
対比して、表２に示した。なお、接着強度は、実施例１
と同様に測定した。又、クラック発生率は、試料１００
０個についての値を示した。
【００２９】
【００３０】表２から、本発明品は、従来品に比べて、
接着強度が２０％向上し、接着時の加圧力が５０％低減
し、クラック発生率も激減する等、諸特性で優れている
ことがわかる。加えて、表２には示していないが、変位
量のばらつきが５％抑えられた。
接着強度が２０％向上し、接着時の加圧力が５０％低減
し、クラック発生率も激減する等、諸特性で優れている
ことがわかる。加えて、表２には示していないが、変位
量のばらつきが５％抑えられた。
【００３１】（実施例３）図３は、本発明の本実施例に
おける圧電バイモルフの部分断面図であり、図４は、こ
の実施例に使用される金属板の部分断面図である。
おける圧電バイモルフの部分断面図であり、図４は、こ
の実施例に使用される金属板の部分断面図である。
【００３２】図４に示すように、金属板１１の圧電セラ
ミックとの接着部分には、エッチング処理等により、凹
部１４が設けられている。なお、図示しないが、本実施
例では、金属板を上面から見ると、碁盤目状に溝が設け
られている構造となっている。又、図３に示すように、
本実施例の圧電バイモルフは、上記の金属板１１の両面
に接着剤３により圧電セラミック２が接着され、形成さ
れている。
ミックとの接着部分には、エッチング処理等により、凹
部１４が設けられている。なお、図示しないが、本実施
例では、金属板を上面から見ると、碁盤目状に溝が設け
られている構造となっている。又、図３に示すように、
本実施例の圧電バイモルフは、上記の金属板１１の両面
に接着剤３により圧電セラミック２が接着され、形成さ
れている。
【００３３】上記の金属板以外は、実施例２と同様な材
料、寸法、手順にて圧電バイモルフを作製した。
料、寸法、手順にて圧電バイモルフを作製した。
【００３４】本実施例により得られた圧電バイモルフ
を、実施例１において作製した比較例としての圧電バイ
モルフと、接着強度、接着時の加圧力、クラック発生率
について対比して、表３に示した。諸特性は、実施例と
同様にして測定した。
を、実施例１において作製した比較例としての圧電バイ
モルフと、接着強度、接着時の加圧力、クラック発生率
について対比して、表３に示した。諸特性は、実施例と
同様にして測定した。
【００３５】
【００３６】表３から、本発明品が各特性において、従
来品より優れていることがわかる。特に、接着強度が１
５％向上していることがわかる。なお、本実施例の圧電
バイモルフにおいても、従来品より変位量のばらつきが
５％低下した。
来品より優れていることがわかる。特に、接着強度が１
５％向上していることがわかる。なお、本実施例の圧電
バイモルフにおいても、従来品より変位量のばらつきが
５％低下した。
【００３７】なお、本発明は、各実施例で示した内容に
限定されるものではなく、各種の変更が可能である。
限定されるものではなく、各種の変更が可能である。
【００３８】例えば、実施例１〜３の製造工程におい
て、各素板を接着してから切断したが、所定の寸法に切
断してから接着してもよい。又、金属板として黄銅板を
使用したが、パーマロイ板、ステンレス板を使用しても
よい。又、実施例２において、金属板に直径が１ｍｍの
貫通孔を設けたが、直径が０.２〜２.０ｍｍの貫通孔を
設けても、同様な効果が得られる。又、実施例２におい
て、金属板に千鳥配列状に貫通孔を設けたが、格子状に
設けてもよい。又、実施例３において、長手方向に直交
する溝と、平行する溝により、碁盤目状に溝を設けた
が、長手方向に対して斜めに２本の溝が交わるように溝
を設けてもよく、千鳥配列状に凹部を設けてもよい。更
に、それらを組み合せた凹部を設けてもよい。接着強度
を高めるような配置であって、所定の金属板強度を失わ
ず、金属板との電気的接触が安定する程度の凹部模様を
設ければよい。
て、各素板を接着してから切断したが、所定の寸法に切
断してから接着してもよい。又、金属板として黄銅板を
使用したが、パーマロイ板、ステンレス板を使用しても
よい。又、実施例２において、金属板に直径が１ｍｍの
貫通孔を設けたが、直径が０.２〜２.０ｍｍの貫通孔を
設けても、同様な効果が得られる。又、実施例２におい
て、金属板に千鳥配列状に貫通孔を設けたが、格子状に
設けてもよい。又、実施例３において、長手方向に直交
する溝と、平行する溝により、碁盤目状に溝を設けた
が、長手方向に対して斜めに２本の溝が交わるように溝
を設けてもよく、千鳥配列状に凹部を設けてもよい。更
に、それらを組み合せた凹部を設けてもよい。接着強度
を高めるような配置であって、所定の金属板強度を失わ
ず、金属板との電気的接触が安定する程度の凹部模様を
設ければよい。
【００３９】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
接着の際の加圧力を低くでき、圧電セラミックにクラッ
クが発生せず、又、接着強度が向上し、変位量のばらつ
きが小さい、金属板との電気的接触が安定した、信頼性
の高い圧電バイモルフを提供できた。
接着の際の加圧力を低くでき、圧電セラミックにクラッ
クが発生せず、又、接着強度が向上し、変位量のばらつ
きが小さい、金属板との電気的接触が安定した、信頼性
の高い圧電バイモルフを提供できた。
【図１】本発明の実施例２における圧電バイモルフの断
面図。
面図。
【図２】本発明の実施例２における圧電バイモルフに使
用される金属板の平面図。
用される金属板の平面図。
【図３】本発明の実施例３における圧電バイモルフの部
分断面図。
分断面図。
【図４】本発明の実施例３における圧電バイモルフに使
用される金属板の部分断面図。
用される金属板の部分断面図。
【図５】圧電バイモルフの外観斜視図。
【図６】圧電バイモルフの断面図。
【図７】図６のＣ部の拡大断面図。
【図８】圧電バイモルフの製造工程の説明図。図８
（ａ）は接着前の状態を示す図。図８（ｂ）は接着後の
状態を示す図。図８（ｃ）は切断箇所を示す図。
（ａ）は接着前の状態を示す図。図８（ｂ）は接着後の
状態を示す図。図８（ｃ）は切断箇所を示す図。
１ 金属板（実施例２） ２ 圧電セラミック ３ 接着剤 ４ 貫通孔 ６ 切断位置 ７ 外部電極 １０ 金属板（従来） １１ 金属板（実施例３） １４ 凹部 ２１ 金属板の素板 ２２ 圧電セラミックの素板 ２５ 接着体
Claims (3)
- 【請求項１】 外部電極を有する圧電セラミック板を金
属板の両面に接着させた圧電バイモルフにおいて、粒子
径が３〜８μｍと１２〜１５μｍの範囲の銀粉末を９：
１の割合で含有する銀ペーストを用いて、外部電極を形
成したことを特徴とする圧電バイモルフ。 - 【請求項２】 外部電極を有する圧電セラミック板を金
属板の両面に接着させた圧電バイモルフにおいて、前記
金属板の圧電セラミック板との接着部分に貫通孔を設け
たことを特徴とする圧電バイモルフ。 - 【請求項３】 外部電極を有する圧電セラミック板を金
属板の両面に接着させた圧電バイモルフにおいて、前記
金属板の圧電セラミック板との接着部分に凹部を設けた
ことを特徴とする圧電バイモルフ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124350A JPH08293631A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 圧電バイモルフ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124350A JPH08293631A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 圧電バイモルフ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293631A true JPH08293631A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14883211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124350A Pending JPH08293631A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 圧電バイモルフ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08293631A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999001901A1 (fr) * | 1997-07-04 | 1999-01-14 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Structure plan parallele avec elements dimorphes a couche mince de pzt et son procede de fabrication |
| JP2001343903A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Canon Inc | 電極の相互接続構造、電極の相互接続方法、画像表示装置及びその製造方法 |
| US7024738B2 (en) | 1999-05-21 | 2006-04-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for controlling a direction of polarization of a piezoelectric thin film |
| JP2008277855A (ja) * | 2001-11-22 | 2008-11-13 | Denso Corp | 積層型圧電体素子及びその製造方法，並びにインジェクタ |
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| WO2016132581A1 (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子および圧電センサ |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP7124350A patent/JPH08293631A/ja active Pending
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