JPH09162451A - Piezo-electric multilayered body - Google Patents

Piezo-electric multilayered body

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JPH09162451A
JPH09162451A JP31655595A JP31655595A JPH09162451A JP H09162451 A JPH09162451 A JP H09162451A JP 31655595 A JP31655595 A JP 31655595A JP 31655595 A JP31655595 A JP 31655595A JP H09162451 A JPH09162451 A JP H09162451A
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JP
Japan
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piezoelectric
electrode
outer peripheral
inner peripheral
peripheral electrode
Prior art date
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Application number
JP31655595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Katsumata
孝夫 勝又
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP31655595A priority Critical patent/JPH09162451A/en
Publication of JPH09162451A publication Critical patent/JPH09162451A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent migration without reducing the displacement. SOLUTION: An internal electrode layer 11 comprises an outer circumferential electrode 12 which is formed around the outer periphery of a substrate 10 and an inner circumferential electrode 13 which is formed on the inner circumferential side of the electrode 12, and the electrode 12 is made of conductive material superior in migration resistance than that of the electrode 13. Thanks to the electrode 12, the electrode 13 is sealed to prevent the entry of moisture and prevent migration.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電効果を利用し
た圧電アクチュエータとして用いられる圧電積層体に関
し、詳しくは内部電極層のマイグレーションの発生を防
止する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric laminate used as a piezoelectric actuator utilizing a piezoelectric effect, and more particularly to a technique for preventing migration of internal electrode layers.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電磁力を利用したアクチュエータ
に代わって、例えば特開昭62−291187号公報、
実開昭64−30865号公報などに開示されているよ
うに、圧電効果を利用した圧電アクチュエータが多用さ
れている。この圧電アクチュエータは発熱が少なく、ま
た小型で高速駆動が可能なため、各種の機械的駆動素子
として極めて有望である。ただ圧電効果による機械的変
位は本質的に極めて小さいので、大きな変位量を得るた
めに複数の圧電板をあるいは圧電板と電極板とを交互に
多重に積層し、それを絶縁保護層で被覆した構造の圧電
積層体として提供されている。
2. Description of the Related Art In recent years, instead of an actuator utilizing electromagnetic force, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-291187,
As disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 64-30865, piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect are widely used. Since this piezoelectric actuator generates little heat, and is small in size and can be driven at high speed, it is very promising as various mechanical drive elements. However, the mechanical displacement due to the piezoelectric effect is essentially extremely small, so in order to obtain a large amount of displacement, multiple piezoelectric plates or multiple piezoelectric plates and electrode plates were alternately laminated and covered with an insulating protective layer. It is provided as a piezoelectric laminate having a structure.

【0003】ところで圧電板どうしをあるいは圧電板と
電極板とを交互に積層する場合、位置ずれを防止するた
めに圧電板どうしをあるいは圧電板と電極板を接合する
ことが望ましい。またその接合は電気的導通を確実とす
ることも望まれる。そこで特開昭60−121784号
公報などには、圧電板と電極板の間に導電性の銀ペース
トなどを介在させ、このペーストの結合力を利用して接
合された圧電積層体が開示されている。
When the piezoelectric plates or the piezoelectric plates and the electrode plates are alternately laminated, it is desirable to bond the piezoelectric plates to each other or the piezoelectric plates and the electrode plates to each other in order to prevent positional displacement. It is also desired that the bond ensure electrical continuity. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-121784 discloses a piezoelectric laminate in which a conductive silver paste or the like is interposed between a piezoelectric plate and an electrode plate and the bonding force of the paste is used to bond the piezoelectric laminate.

【0004】すなわち、例えば圧電板の両表面全面にス
クリーン印刷などで銀ペーストを付着させて内部電極層
を形成し、圧電板どうしをあるいは圧電板と電極板とを
交互に積層した後加熱・加圧する。これにより銀ペース
ト中のガラス成分が溶融し接着剤として機能して、圧電
板どうしがあるいは圧電板と電極板とが一体的に接合さ
れ電気的導通も確保される。
That is, for example, silver paste is attached to the entire surfaces of both surfaces of the piezoelectric plates by screen printing or the like to form internal electrode layers, and the piezoelectric plates are alternately laminated or alternately laminated with heating and heating. Press. As a result, the glass component in the silver paste melts and functions as an adhesive, and the piezoelectric plates are bonded together or the piezoelectric plate and the electrode plate are integrally bonded, and electrical conduction is secured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが銀ペーストか
ら形成された内部電極層では、水分の存在により銀がイ
オン化しやすく印加電圧により電解析出し、それが電界
によって移動して短絡に至るいわゆるマイグレーション
が発生しやすいという不具合がある。このような不具合
を防止するには、内部電極層の材質として金(Au)や
白金(Pt)などのイオン化しにくく導電性に優れた金
属を用いることが考えられる。しかしながらこれらの貴
金属は高価であるため圧電積層体のコストが上昇し、実
用的ではない。また純銀ではなく各種銀合金とすればイ
オン化しにくくなるが、電気特性が低下するため圧電積
層体の変位量の低下を招く。
However, in the internal electrode layer formed of the silver paste, silver is likely to be ionized due to the presence of water and electrolytically deposited by an applied voltage, which is so-called migration which causes a short circuit due to movement by an electric field. There is a problem that it easily occurs. In order to prevent such a problem, it is conceivable to use a metal such as gold (Au) or platinum (Pt), which is hard to ionize and has excellent conductivity, as the material of the internal electrode layer. However, since these precious metals are expensive, the cost of the piezoelectric laminate increases, which is not practical. Also, if various silver alloys are used instead of pure silver, it becomes difficult to ionize, but the electrical characteristics are deteriorated, which causes a decrease in the displacement amount of the piezoelectric laminate.

【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、変位量の低下なくマイグレーションを防止
することを課題とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to prevent migration without a decrease in displacement amount.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の圧電積層体の特徴は、圧電板を複数個積層してなる
圧電積層体において、圧電板は圧電体からなる基体と、
基体の少なくとも一方の表面に形成された内部電極層と
からなり、内部電極層は基体の外周縁部に形成された外
周電極と外周電極の内周側に形成された内周電極とから
なり、外周電極は内周電極より耐マイグレーション性に
優れた導電材料から形成されていることにある。
A feature of a piezoelectric laminate of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a piezoelectric laminate is formed by laminating a plurality of piezoelectric plates, and the piezoelectric plate is a substrate made of a piezoelectric substance.
An internal electrode layer formed on at least one surface of the base body, the internal electrode layer consisting of an outer peripheral electrode formed on the outer peripheral edge of the base body and an inner peripheral electrode formed on the inner peripheral side of the outer peripheral electrode, The outer peripheral electrode is formed of a conductive material having higher migration resistance than the inner peripheral electrode.

【0008】また、さらに好ましい形態の第2発明の圧
電積層体の特徴は、上記圧電積層体において外周電極は
ガラス成分を含み、積層時の加熱により基体の外周縁部
を隣接材に接合して内周電極をシールしていることにあ
る。
The piezoelectric laminate according to the second aspect of the present invention is further characterized in that in the above piezoelectric laminate, the outer peripheral electrode contains a glass component, and the outer peripheral edge of the substrate is bonded to an adjacent material by heating during lamination. The inner electrode is sealed.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の圧電積層体は、圧電板ど
うしを複数個積層したもの、あるいは圧電板と電極板を
交互に積層したものとすることができる。また内部電極
層は、圧電積層体の中間部では圧電体の両表面に形成さ
れているが、両端部では一般に片面のみに形成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The piezoelectric laminate of the present invention can be formed by laminating a plurality of piezoelectric plates or by alternately laminating piezoelectric plates and electrode plates. Further, the internal electrode layers are formed on both surfaces of the piezoelectric body in the middle portion of the piezoelectric laminate, but are generally formed on only one surface at both end portions.

【0010】圧電板は基体と内部電極層とからなり、基
体は電圧の印加により歪みや応力を生じる圧電体から形
成されている。例えばペロブスカイト結晶構造のPbT
iO 3 −PbZrO3 (PZT)系の固溶体、BaTi
3 とPbTiO3 又はCaTiO3 との固溶体などの
圧電体セラミックスから円板形状に形成された、従来と
同様のものが用いられる。
The piezoelectric plate is composed of a substrate and an internal electrode layer.
The body is made of a piezoelectric material that is distorted or stressed by the application of voltage.
Has been established. For example, PbT having a perovskite crystal structure
iO Three-PbZrOThree(PZT) -based solid solution, BaTi
OThreeAnd PbTiOThreeOr CaTiOThreeSuch as a solid solution with
Disc-shaped, made from piezoelectric ceramics
Similar ones are used.

【0011】内部電極層は外周電極と内周電極とから構
成されている。このうち内周電極は基体の片側表面の面
積の大部分を占め、内部電極として機能する必要がある
ので、圧電積層体としての変位量を確保するためには、
銀を始めとする導電性に優れた材料を用いる必要があ
る。また外周電極は、内周電極の外周部で基体の外周縁
部にリング状に形成され、内周電極より耐マイグレーシ
ョン性に優れた導電材料から形成されている。この外周
電極を構成する導電材料は、内周電極を構成する導電材
料の材質に応じて相対的に選択される。例えば内周電極
が銀から構成されている場合には、耐マイグレーション
性に優れ銀ーパラジウム合金など銀に次いで導電性に優
れた材料を用いることが好ましい。このような耐マイグ
レーション性に優れた導電材料としては、他にコストを
無視すれば金、白金なども用いることができる。
The internal electrode layer is composed of an outer peripheral electrode and an inner peripheral electrode. Of these, the inner peripheral electrode occupies most of the surface area on one side of the substrate and must function as an internal electrode. Therefore, in order to secure the displacement amount as the piezoelectric laminated body,
It is necessary to use a material having excellent conductivity such as silver. The outer peripheral electrode is formed in a ring shape on the outer peripheral portion of the base body on the outer peripheral portion of the inner peripheral electrode, and is made of a conductive material having a higher migration resistance than the inner peripheral electrode. The conductive material forming the outer peripheral electrode is relatively selected according to the material of the conductive material forming the inner peripheral electrode. For example, when the inner peripheral electrode is made of silver, it is preferable to use a material having excellent conductivity after silver, such as a silver-palladium alloy, which has excellent migration resistance. As such a conductive material having excellent migration resistance, gold, platinum, etc. can be used if cost is ignored.

【0012】外周電極は、内周電極のマイグレーション
を防止できる範囲内でできるだけその幅(外径と内径の
差)を小さくすることが望ましい。外周電極の幅が大き
くなると、圧電積層体の変位量が低下する場合がある。
例えば外周電極がAg−Pdから形成されている場合、
外周電極の幅は2mm以下とすることが望ましい。外周
電極はガラス成分を含むことが望ましい。このようにす
れば、積層して加熱時にガラス成分が溶融し、対向する
圧電板どうしあるいは圧電板と電極板をリング状に接合
する。これにより内部の内周電極が水分からシールさ
れ、マイグレーションを一層防止することができる。
It is desirable that the outer peripheral electrode has a width (difference between the outer diameter and the inner diameter) as small as possible within a range in which migration of the inner peripheral electrode can be prevented. When the width of the outer peripheral electrode increases, the displacement amount of the piezoelectric laminate may decrease.
For example, when the outer peripheral electrode is made of Ag-Pd,
The width of the outer peripheral electrode is preferably 2 mm or less. The peripheral electrode preferably contains a glass component. By doing so, the glass components are melted when laminated and heated, and the opposing piezoelectric plates or the piezoelectric plates and the electrode plate are bonded in a ring shape. As a result, the inner peripheral electrode inside is sealed from moisture, and migration can be further prevented.

【0013】すなわち本発明の圧電積層体では、圧電板
の外周表面には耐マイグレーション性に優れた外周電極
が表出しているので、マイグレーションが防止される。
そして外周電極がガラス成分を含み圧電板どうしあるい
は圧電板と電極板、又は圧電板とインシュレータがそれ
ぞれリング状に接合されていれば、内周電極が水分から
確実にシールされるので、耐マイグレーション性が一層
向上する。
That is, in the piezoelectric laminate of the present invention, since the outer peripheral electrode having excellent migration resistance is exposed on the outer peripheral surface of the piezoelectric plate, migration is prevented.
If the outer peripheral electrode contains a glass component and the piezoelectric plates or the piezoelectric plate and the electrode plate, or the piezoelectric plate and the insulator are respectively joined in a ring shape, the inner peripheral electrode is reliably sealed from moisture, and thus migration resistance Is further improved.

【0014】[0014]

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例1)図1及び図2は本実施例の圧電積層体を示
すものである。この圧電積層体は、接合型PZTアクチ
ュエータであり、積層された複数の圧電板1及びインシ
ュレータ2と、帯状の一対の外部電極3,3’と、シリ
コングリス4及び絶縁チューブ5とから主として構成さ
れている。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show a piezoelectric laminate of this embodiment. This piezoelectric laminated body is a junction type PZT actuator, and is mainly composed of a plurality of laminated piezoelectric plates 1 and insulators 2, a pair of strip-shaped external electrodes 3, 3 ′, a silicon grease 4 and an insulating tube 5. ing.

【0015】圧電板1は、図3に示すように圧電体から
なる基体10と、基体10の表裏両表面に形成された厚
さ約5μmの内部電極層11とから構成されている。こ
のうち基体10は直径16mm、厚さ0.5mmの円板
状にPZTから形成され、圧電定数(d33)が550×
10-12 m/Vの特性を有している。また内部電極層1
1は、基体10の外周縁部に形成されたリング状で幅
mmの外周電極12と、基体10の表面面積の大部分を
占め外周電極12の内周側に形成された直径15mmの
円形の内周電極13とから構成されている。外周電極1
2は、耐酸化性に優れかつ耐マイグレーション性に優れ
た銀ーパラジウム(Ag−Pd)合金及びガラス成分を
含むペーストから形成され、内周電極13は銀(Ag)
及びガラス成分を含むペーストから形成されている。
As shown in FIG. 3, the piezoelectric plate 1 is composed of a base 10 made of a piezoelectric material and an internal electrode layer 11 having a thickness of about 5 μm formed on both front and back surfaces of the base 10. Of these, the substrate 10 is formed of PZT in a disk shape having a diameter of 16 mm and a thickness of 0.5 mm, and has a piezoelectric constant (d 33 ) of 550 ×.
It has a characteristic of 10 −12 m / V. In addition, the internal electrode layer 1
Reference numeral 1 denotes a ring-shaped member formed on the outer peripheral edge of the base body 10 and has a width 1
The outer peripheral electrode 12 has a diameter of 15 mm and a circular inner peripheral electrode 13 having a diameter of 15 mm is formed on the inner peripheral side of the outer peripheral electrode 12 occupying most of the surface area of the substrate 10. Peripheral electrode 1
2 is formed from a paste containing a silver-palladium (Ag-Pd) alloy having excellent oxidation resistance and migration resistance and a glass component, and the inner peripheral electrode 13 is made of silver (Ag).
And a paste containing a glass component.

【0016】圧電板1は58枚積層され、その両端には
インシュレータ2がそれぞれ配置されている。このイン
シュレータ2は、図4に示すように厚さが2.5mmで
あること以外は圧電板1と同様の基体20からなり、基
体20の一表面には圧電板1と同様に外周電極22と内
周電極23とからなり厚さ約5μmの内部電極層21が
形成されている。そして二つのインシュレータ2は、そ
れぞれ内部電極層21をもつ表面が圧電板1と対向する
ように積層されている。
58 piezoelectric plates 1 are laminated, and insulators 2 are arranged at both ends thereof. As shown in FIG. 4, this insulator 2 is made up of a base body 20 similar to the piezoelectric plate 1 except that it has a thickness of 2.5 mm. An inner electrode layer 21 having an inner peripheral electrode 23 and a thickness of about 5 μm is formed. The two insulators 2 are laminated such that the surface having the internal electrode layers 21 faces the piezoelectric plate 1.

【0017】積層された圧電板の側周面には、円周方向
に180度離れて互いに対向し中心軸と平行に延びる帯
状の一対の外部電極3,3’が形成されている。外部電
極3の内部ではエポキシ樹脂系の絶縁材からなる絶縁層
30が内部電極層11の表出部に一つおきに形成され、
180度反対側の外部電極3’の内部では、絶縁層30
が形成されていない内部電極層11の表出部に同様の絶
縁層30’が一つおきに形成されている。また外部電極
3,3’には、外部へ延びるリード線31,31’の一
端がそれぞれ接続されている。
A pair of external electrodes 3, 3'in the form of strips are formed on the side peripheral surface of the laminated piezoelectric plates so as to face each other 180 degrees apart in the circumferential direction and extend parallel to the central axis. Inside the external electrode 3, an insulating layer 30 made of an epoxy resin-based insulating material is formed at every other exposed portion of the internal electrode layer 11.
Inside the outer electrode 3'on the opposite side of 180 degrees, the insulating layer 30
In the exposed portion of the internal electrode layer 11 in which the layers are not formed, every other similar insulating layer 30 ′ is formed. Further, one ends of lead wires 31, 31 'extending to the outside are connected to the external electrodes 3, 3', respectively.

【0018】そして側周面全体にシリコングリス4が塗
布され、その表面には熱収縮により収縮した絶縁チュー
ブ5が被覆されている。次に、上記圧電積層体の製造方
法を2種類説明する。先ず図5を参照しながら、第1の
製造方法を説明する。 <製造方法1>先ず予め成形された直径17mmの基体
10と基体20を用意し、エタノール又はアセトンでよ
く洗浄する(ステップ101)。次にAg粉末を導電成
分としガラス成分を約40重量%含有するペーストAを
用い、基体10の両表面と基体20の片方の表面にスク
リーン印刷により内周電極13,23を印刷して乾燥さ
せる。次にAg−Pd粉末を導電成分としガラス成分を
約40重量%含有するペーストBを用い、基体10の両
表面と基体20の片方の表面にスクリーン印刷により外
周電極12,22を印刷して乾燥させ、これにより内部
電極層11,21を形成する(ステップ102〜10
5)。
Silicon grease 4 is applied to the entire side surface, and the surface thereof is covered with an insulating tube 5 contracted by heat contraction. Next, two types of methods for manufacturing the piezoelectric laminate will be described. First, the first manufacturing method will be described with reference to FIG. <Manufacturing Method 1> First, a preformed substrate 10 having a diameter of 17 mm and a substrate 20 are prepared and thoroughly washed with ethanol or acetone (step 101). Next, using paste A containing Ag powder as a conductive component and containing about 40% by weight of a glass component, the inner peripheral electrodes 13 and 23 are printed on both surfaces of the base 10 and one surface of the base 20 by screen printing and dried. . Next, using the paste B containing Ag-Pd powder as a conductive component and containing about 40% by weight of a glass component, the outer peripheral electrodes 12 and 22 were printed on both surfaces of the base 10 and one surface of the base 20 by screen printing and dried. The internal electrode layers 11 and 21 are thereby formed (steps 102 to 10).
5).

【0019】そして複数(58枚)の圧電板1を積層す
るとともに、積層体の両端にインシュレータ2をそれぞ
れ配置する。インシュレータ2は、内部電極層21が圧
電板1に対向するようにそれぞれ配置される(ステップ
106)。次に上記積層体を電気炉内に入れ、軸方向両
側から押圧しながら600℃で15分間熱処理して圧着
する(ステップ107)。その後研削加工により外径を
16mmとし、軸方向長さを34mmとする(ステップ
108〜109)。
A plurality of (58) piezoelectric plates 1 are laminated, and insulators 2 are arranged at both ends of the laminated body. The insulators 2 are arranged so that the internal electrode layers 21 face the piezoelectric plate 1 (step 106). Next, the laminated body is placed in an electric furnace and heat-treated at 600 ° C. for 15 minutes while being pressed from both sides in the axial direction to be pressure-bonded (step 107). After that, the outer diameter is set to 16 mm and the axial length is set to 34 mm by grinding (steps 108 to 109).

【0020】そしてエポキシ樹脂系の絶縁シールを用
い、側周面に表出する内部電極層11,21に一層おき
に円周方向で約8mmとなるように、かつ軸方向で同一
直線上となるように塗布する。さらに積層体を180度
反転させ、先に絶縁材が塗布されなかった内部電極層1
1,21に同様に絶縁シールを塗布する。その後150
℃で30分加熱して焼き付け、絶縁層30,30’を形
成した(ステップ110)。
An epoxy resin-based insulating seal is used, and every other internal electrode layer 11 or 21 exposed on the side circumferential surface is approximately 8 mm in the circumferential direction and is collinear in the axial direction. To apply. Further, the laminated body was inverted by 180 degrees, and the internal electrode layer 1 on which the insulating material was not applied first
Insulating seals are similarly applied to 1 and 21. Then 150
The insulating layers 30 and 30 'were formed by heating at 30 ° C. for 30 minutes (step 110).

【0021】次にエポキシ樹脂をバインダとするAgペ
ーストを用い、絶縁層30を連結するように塗布すると
ともに、180度反対側では絶縁層30’を連結するよ
うに塗布し、それぞれリード線31,31’を配置した
後150℃で30分間焼き付けて外部電極3,3’を形
成した(ステップ111〜113)。そして側周面全面
にシリコングリス4を塗布して防湿処理を行い、熱収縮
チューブを被覆して加熱することにより収縮させて絶縁
チューブ5を被覆した。そして高電圧を印加して分極処
理を行い、本実施例の圧電積層体を得た(ステップ11
4〜116)。 <製造方法2>次に図6〜図11を参照しながら、他の
製造方法について説明する。
Next, an Ag paste having an epoxy resin as a binder is applied so as to connect the insulating layer 30 and at the opposite side of 180 degrees, so as to connect the insulating layer 30 '. After arranging 31 ′, it was baked at 150 ° C. for 30 minutes to form the external electrodes 3 and 3 ′ (steps 111 to 113). Then, silicon grease 4 was applied to the entire side surface to perform moisture-proof treatment, and a heat-shrinkable tube was covered and heated to shrink the insulating tube 5. Then, a high voltage was applied to carry out polarization treatment to obtain a piezoelectric laminate of this example (step 11).
4-116). <Manufacturing Method 2> Next, another manufacturing method will be described with reference to FIGS.

【0022】先ず予め成形された直径17mmの基体1
0と基体20を用意し、エタノール又はアセトンでよく
洗浄する(ステップ201)。次にAg粉末を導電成分
としガラス成分約40重量%を含有するペーストAを用
い、図6と図7に示すように基体10の両表面と基体2
0の片方の表面全面に内部電極6をスクリーン印刷によ
り印刷して乾燥させる(ステップ202〜203)。そ
して複数(58枚)の圧電板1を積層するとともに、積
層体の両端にインシュレータ2をそれぞれ配置する。イ
ンシュレータ2は、内部電極層21が圧電板1に対向す
るようにそれぞれ配置される(ステップ204)。
First, a preformed substrate 1 having a diameter of 17 mm
0 and the substrate 20 are prepared and thoroughly washed with ethanol or acetone (step 201). Next, using paste A containing Ag powder as a conductive component and containing about 40% by weight of a glass component, as shown in FIGS.
The internal electrode 6 is printed on the entire surface of one of the No. 0 by screen printing and dried (steps 202 to 203). Then, a plurality of (58) piezoelectric plates 1 are laminated, and the insulators 2 are arranged at both ends of the laminated body. The insulator 2 is arranged so that the internal electrode layer 21 faces the piezoelectric plate 1 (step 204).

【0023】次に上記積層体を電気炉内に入れ、軸方向
両側から押圧しながら600℃で15分間熱処理して圧
着した。その後研削加工により外径を16.2mmと
し、軸方向長さを34mmとした(ステップ205〜2
06)。次に図8に示す圧着された積層体をH2 2
NH3 混合水溶液中に浸漬し、電極層6の外周部を除去
して図9に示すように隙間60を形成し、その後洗浄し
て乾燥する(ステップ207〜208)。これにより内
周電極13,23が形成される。
Next, the above-mentioned laminated body was put into an electric furnace, and while being pressed from both sides in the axial direction, it was heat-treated at 600 ° C. for 15 minutes and pressure-bonded. After that, the outer diameter was set to 16.2 mm and the axial length was set to 34 mm by grinding (steps 205 to 2).
06). Then the crimped laminate shown in FIG. 8 H 2 O 2 /
The electrode layer 6 is immersed in an NH 3 mixed aqueous solution to remove the outer peripheral portion thereof to form a gap 60 as shown in FIG. 9, and then is washed and dried (steps 207 to 208). As a result, the inner peripheral electrodes 13 and 23 are formed.

【0024】その後、隙間60にAg−Pd粉末を主成
分としガラス成分を約40重量%含有するペーストBを
充填し、焼き付けて図10に示すように外周電極12,
22を形成する。そして、研削加工により外周表面に付
着したペーストBを除去するとともに外径を16mmと
する(ステップ209〜210)。その後の工程(ステ
ップ211〜218)は、製造方法1のステップ109
〜116と全く同様であるので、説明を省略する。 (実施例2)Ag−Pdペーストの代わりに、白金(P
t)を導電成分としガラス成分を約25重量%含むPt
ペーストを用いて外周電極12,22を形成したこと以
外は実施例1と同様の構成である。 (実施例3)Ag−Pdペーストの代わりに、金(A
u)を導電成分としガラス成分を約30重量%含むAu
ペーストを用いて外周電極12,22を形成したこと以
外は実施例1と同様の構成である。 (性能評価)上記の4種類の圧電積層体において、内周
電極13,23の直径寸法を0〜16mmまで変化させ
て各種の圧電積層体を作成し、それぞれの変位特性を調
査した。結果を図12に示す。なお変位特性の調査は、
それぞれの圧電積層体に600Vの電圧を印加した時の
変位量を測定することにより行った。
Thereafter, the gap 60 is filled with a paste B containing Ag-Pd powder as a main component and containing about 40% by weight of a glass component, and baked to burn the outer peripheral electrodes 12, as shown in FIG.
22 is formed. Then, the paste B attached to the outer peripheral surface is removed by grinding and the outer diameter is set to 16 mm (steps 209 to 210). The subsequent steps (steps 211 to 218) are the same as step 109 of manufacturing method 1.
The description is omitted because it is exactly the same as that of steps 1 to 116. (Example 2) Instead of Ag-Pd paste, platinum (P
Pt containing t) as a conductive component and about 25% by weight of a glass component
The configuration is the same as that of the first embodiment except that the outer peripheral electrodes 12 and 22 are formed using a paste. (Example 3) Instead of the Ag-Pd paste, gold (A
Au containing u) as a conductive component and about 30% by weight of a glass component
The configuration is the same as that of the first embodiment except that the outer peripheral electrodes 12 and 22 are formed using a paste. (Performance Evaluation) In the above-mentioned four types of piezoelectric laminates, various piezoelectric laminates were prepared by changing the diameter dimension of the inner peripheral electrodes 13 and 23 from 0 to 16 mm, and the displacement characteristics of each were investigated. The result is shown in FIG. The investigation of displacement characteristics
The measurement was performed by measuring the displacement amount when a voltage of 600 V was applied to each piezoelectric laminate.

【0025】図12より、PtとAuの場合には外周電
極12,22の寸法が変化しても変位量には全く影響が
無いが、比較的安価なAg−Pdペーストの場合には内
周電極13,23の直径が14mmより小さくなると変
位特性の減少が大きい。したがって外周電極12,23
としてAg−Pdペーストを用いる場合には、内周電極
13,23の直径を14mm以上とすることが好ましい
ことがわかる。
From FIG. 12, in the case of Pt and Au, even if the dimensions of the outer peripheral electrodes 12 and 22 are changed, the displacement amount is not affected at all, but in the case of a relatively inexpensive Ag-Pd paste, the inner periphery is changed. When the diameter of the electrodes 13 and 23 is smaller than 14 mm, the displacement characteristic is greatly reduced. Therefore, the outer peripheral electrodes 12, 23
When Ag-Pd paste is used as above, it is preferable that the diameters of the inner peripheral electrodes 13 and 23 be 14 mm or more.

【0026】次に、内周電極13,23の直径が15m
mのものと、全面がAg電極のもの(内周電極13,2
3の直径が16mmのもの)について、耐久性をそれぞ
れ調査した。耐久性は作動電圧を600V、700V、
800Vの3水準選びON−OFFを繰り返し行って、
マイグレーションが発生するまでの繰り返し回数を測定
した。結果を図13に示す。
Next, the diameter of the inner peripheral electrodes 13 and 23 is 15 m.
m, and Ag electrodes on the entire surface (inner peripheral electrodes 13, 2
3 having a diameter of 16 mm) was examined for durability. For durability, operating voltage is 600V, 700V,
Select three levels of 800V and repeat ON-OFF,
The number of repetitions until migration occurred was measured. FIG. 13 shows the results.

【0027】図13より、全面がAg電極の場合には短
期間でマイグレーションが発生し、作動電圧が高いもの
ほど早期にマイグレーションが発生していることがわか
る。しかし他のものでは、109 回の繰り返し回数でも
ほとんどマイグレーションが生じず、またこの特性は作
動電圧による差もほとんど無く、大幅な耐久性の向上が
確認できた。これは外周電極12,22の存在に起因す
ることが明らかであり、外周電極12,22が内周電極
13,23の外側で圧電板1どうしに隙間無く接着し、
内周電極13,23を密閉してシールしていることによ
るものと考えられ、この優れたシール性は外周電極1
2,22中のガラス成分が積層・加熱時に溶融して圧電
板1及びインシュレータ2と密着したことに起因すると
考えられる。
From FIG. 13, it can be seen that when the entire surface is an Ag electrode, migration occurs in a short period of time, and the higher the operating voltage, the earlier the migration occurs. However, in other cases, migration hardly occurred even after the number of repetitions of 10 9 times, and there was almost no difference due to the operating voltage in this characteristic, and it was confirmed that the durability was greatly improved. It is clear that this is due to the presence of the outer peripheral electrodes 12 and 22, and the outer peripheral electrodes 12 and 22 adhere to the piezoelectric plates 1 outside the inner peripheral electrodes 13 and 23 without any gap,
It is considered that this is because the inner peripheral electrodes 13, 23 are hermetically sealed, and this excellent sealing property is achieved by the outer peripheral electrode 1.
It is considered that this is because the glass components in Nos. 2 and 22 were melted at the time of stacking and heating and adhered to the piezoelectric plate 1 and the insulator 2.

【0028】[0028]

【発明の効果】すなわち本発明の圧電積層体によれば、
外周電極が耐マイグレーション性に優れているので、マ
イグレーションの発生が防止され耐久性に優れている。
また内周電極は十分な面積を占めているので、変位量の
低下もない。
That is, according to the piezoelectric laminate of the present invention,
Since the outer peripheral electrode has excellent migration resistance, migration is prevented from occurring and the durability is excellent.
Further, since the inner peripheral electrode occupies a sufficient area, the displacement amount does not decrease.

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

【図1】本発明の一実施例の圧電積層体の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric laminate according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の圧電積層体の断面図であ
り、図1のA−A断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a piezoelectric laminate according to an embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】本発明の一実施例の圧電積層体に用いた圧電板
の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a piezoelectric plate used in a piezoelectric laminate according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の圧電積層体に用いたインシ
ュレータの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of an insulator used in the piezoelectric laminate according to the embodiment of the invention.

【図5】本発明の一実施例の圧電積層体の製造方法を示
すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing a piezoelectric laminate according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の他の製造方法に用いた圧電
板の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a piezoelectric plate used in another manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例の他の製造方法に用いたイン
シュレータの斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of an insulator used in another manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例の他の製造方法における積層
体の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a laminated body in another manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例の他の製造方法における積層
体から内部電極層の外周部を除去した状態を示す断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the outer peripheral portion of the internal electrode layer is removed from the laminated body in another manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例の他の製造方法における積
層体から内部電極層の外周部を除去し、そこにペースト
を充填した状態を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which an outer peripheral portion of an internal electrode layer is removed from a laminated body in another manufacturing method according to an embodiment of the present invention and a paste is filled therein.

【図11】本発明の一実施例の圧電積層体の他の製造方
法を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing another method of manufacturing the piezoelectric laminate according to the embodiment of the present invention.

【図12】内周電極の直径と変位量との関係を示すグラ
フである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the diameter of the inner peripheral electrode and the displacement amount.

【図13】外周電極の材質と耐久回数との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the material of the outer peripheral electrode and the number of times of durability.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:圧電板 2:インシュレータ
3:外部電極 4:シリコングリス 5:絶縁チューブ 1
0:基体 11:内部電極層 12:外周電極 1
3:内周電極
1: Piezoelectric plate 2: Insulator
3: External electrode 4: Silicon grease 5: Insulation tube 1
0: substrate 11: internal electrode layer 12: outer electrode 1
3: Inner circumference electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電板を複数個積層してなる圧電積層体
において、 前記圧電板は圧電体からなる基体と、該基体の少なくと
も一方の表面に形成された内部電極層とからなり、該内
部電極層は該基体の外周縁部に形成された外周電極と該
外周電極の内周側に形成された内周電極とからなり、該
外周電極は該内周電極より耐マイグレーション性に優れ
た導電材料から形成されていることを特徴とする圧電積
層体。
1. A piezoelectric laminated body formed by laminating a plurality of piezoelectric plates, wherein the piezoelectric plate comprises a base body made of a piezoelectric body and an internal electrode layer formed on at least one surface of the base body. The electrode layer is composed of an outer peripheral electrode formed on the outer peripheral edge of the base body and an inner peripheral electrode formed on the inner peripheral side of the outer peripheral electrode, and the outer peripheral electrode is a conductive material having higher migration resistance than the inner peripheral electrode. A piezoelectric laminate, which is formed of a material.
【請求項2】 前記外周電極はガラス成分を含み、積層
時の加熱により隣接する前記基体の外周縁部どうしを接
合して前記内周電極をシールしていることを特徴とする
請求項1記載の圧電積層体。
2. The outer peripheral electrode contains a glass component, and the outer peripheral edge portions of the adjacent bases are joined to each other by heating during lamination to seal the inner peripheral electrode. Piezoelectric laminate.
JP31655595A 1995-12-05 1995-12-05 Piezo-electric multilayered body Pending JPH09162451A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010161273A (en) * 2009-01-09 2010-07-22 Murata Mfg Co Ltd Piezoelectric element and fluid apparatus with the same
JP2014072357A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Kyocera Corp Laminated piezoelectric element
CN112994647A (en) * 2021-02-05 2021-06-18 武汉大学 Ultrahigh frequency resonator with ring electrode structure

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