JPH09270540A - 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 - Google Patents
積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH09270540A JPH09270540A JP10419496A JP10419496A JPH09270540A JP H09270540 A JPH09270540 A JP H09270540A JP 10419496 A JP10419496 A JP 10419496A JP 10419496 A JP10419496 A JP 10419496A JP H09270540 A JPH09270540 A JP H09270540A
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- piezoelectric
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- piezoelectric layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 積層型圧電アクチュエータ素子の焼成時の保
護層部分と圧電層部分の収縮率を一致させ、焼結体にク
ラック、歪みが発生せず焼成時の不良率を大幅に低減さ
せることを目的とする。 【解決手段】 電歪材料と内部電極とが交互に積層さ
れ、前記内部電極が一層おきに一対の外部電極と接続さ
れた圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有する積層型
圧電アクチュエータ素子において、前記保護層が電歪材
料と外部電極に接続されない金属層とを交互に積層して
成ることを特徴とする。
護層部分と圧電層部分の収縮率を一致させ、焼結体にク
ラック、歪みが発生せず焼成時の不良率を大幅に低減さ
せることを目的とする。 【解決手段】 電歪材料と内部電極とが交互に積層さ
れ、前記内部電極が一層おきに一対の外部電極と接続さ
れた圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有する積層型
圧電アクチュエータ素子において、前記保護層が電歪材
料と外部電極に接続されない金属層とを交互に積層して
成ることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、積層型圧電アク
チュエータ素子及びその製造方法に関するものである。
チュエータ素子及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】積層型圧電アクチュエータ素子は、電歪
材料と内部電極とが交互に積層された積層体の両側面で
外部電極が内部電極と一層おきに接続された圧電層と、
該圧電層の上下には内部電極が積層されない電歪材料の
みが積層されて形成された保護層を有している。内部電
極構造は内部電極が交互に積層体の一方の側面に露出し
て外部電極と接続されるいわゆる交互電極型と、内部電
極が積層体の両側面に露出するように形成され、一層お
きに絶縁材料で被覆されて外部電極と接続させるいわゆ
る全面電極型がある。どちらも外部電極は銀などの導電
性ペ−ストを焼き付けて形成している。
材料と内部電極とが交互に積層された積層体の両側面で
外部電極が内部電極と一層おきに接続された圧電層と、
該圧電層の上下には内部電極が積層されない電歪材料の
みが積層されて形成された保護層を有している。内部電
極構造は内部電極が交互に積層体の一方の側面に露出し
て外部電極と接続されるいわゆる交互電極型と、内部電
極が積層体の両側面に露出するように形成され、一層お
きに絶縁材料で被覆されて外部電極と接続させるいわゆ
る全面電極型がある。どちらも外部電極は銀などの導電
性ペ−ストを焼き付けて形成している。
【0003】このような積層型圧電アクチュエータ素子
を一体で焼成した場合、電歪効果を示す材料と内部電極
が交互に積層されている圧電層と、内部電極が積層され
ず電歪材料だけで形成されている保護層とでは焼成時の
収縮率が異なり、一般に内部電極として銀などの導電性
ペーストが印刷されている圧電層は、導電性ペーストが
印刷されていない保護層に比べて焼成時の収縮が大きく
なり、焼結体の圧電層と保護層の境界部にクラックなど
の不良が発生する。また、クラックが発生しなくとも焼
結体に歪みが生じ保護層と圧電層の界面では大きな応力
が発生し、素子を駆動させた際、破壊の原因となる。こ
の問題を解決するため特開昭63ー288074号公報
には、保護層のグリーンシートを構成する圧電材料の粉
体に銀成分を添加した混合粉体によりグリーンシートを
作り、このグリーンシートで保護層を形成する積層型圧
電素子が示されている。しかしながら、この積層型圧電
素子では保護層と圧電層の収縮率を完全に合致させるの
は困難であり、また銀の添加量が多いと電気的な絶縁性
が低下するという問題がある。さらにこの方法では2種
類のグリーンシートを作る必要が生じ、工程が煩雑とな
る。
を一体で焼成した場合、電歪効果を示す材料と内部電極
が交互に積層されている圧電層と、内部電極が積層され
ず電歪材料だけで形成されている保護層とでは焼成時の
収縮率が異なり、一般に内部電極として銀などの導電性
ペーストが印刷されている圧電層は、導電性ペーストが
印刷されていない保護層に比べて焼成時の収縮が大きく
なり、焼結体の圧電層と保護層の境界部にクラックなど
の不良が発生する。また、クラックが発生しなくとも焼
結体に歪みが生じ保護層と圧電層の界面では大きな応力
が発生し、素子を駆動させた際、破壊の原因となる。こ
の問題を解決するため特開昭63ー288074号公報
には、保護層のグリーンシートを構成する圧電材料の粉
体に銀成分を添加した混合粉体によりグリーンシートを
作り、このグリーンシートで保護層を形成する積層型圧
電素子が示されている。しかしながら、この積層型圧電
素子では保護層と圧電層の収縮率を完全に合致させるの
は困難であり、また銀の添加量が多いと電気的な絶縁性
が低下するという問題がある。さらにこの方法では2種
類のグリーンシートを作る必要が生じ、工程が煩雑とな
る。
【0004】
【発明が解決しようする課題】この発明は、このような
事情に鑑みなされたもので、焼成時における保護層と圧
電層の収縮率を一致させ、クラックの発生及び焼結体の
歪を無くし、素子の不良率を低減させることを目的とす
る。
事情に鑑みなされたもので、焼成時における保護層と圧
電層の収縮率を一致させ、クラックの発生及び焼結体の
歪を無くし、素子の不良率を低減させることを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明によれば、電歪効果を示す材料と内部電極
とが交互に積層され、前記内部電極が一層おきに一対の
外部電極と接続された圧電層と、該圧電層の上下に保護
層を有する積層型圧電アクチュエータ素子において、前
記保護層が電歪材料と外部電極に接続されない金属層と
を交互に積層して成る積層型圧電アクチュエータ素子が
提供される。
に、この発明によれば、電歪効果を示す材料と内部電極
とが交互に積層され、前記内部電極が一層おきに一対の
外部電極と接続された圧電層と、該圧電層の上下に保護
層を有する積層型圧電アクチュエータ素子において、前
記保護層が電歪材料と外部電極に接続されない金属層と
を交互に積層して成る積層型圧電アクチュエータ素子が
提供される。
【0006】また本発明は、前記金属層が内部電極と同
一の物質から形成される積層型圧電アクチュエータを含
む。
一の物質から形成される積層型圧電アクチュエータを含
む。
【0007】また本発明は、電歪材料と内部電極とが交
互に積層され、前記内部電極が1層おきに一対の外部電
極と接続された圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有
する積層型圧電アクチュエータ素子の製造方法におい
て、グリーンシートに内部電極を印刷する工程及びグリ
ーンシートに金属層を印刷する工程と、内部電極を印刷
したグリーンシートを積層して圧電層となる積層体を形
成する工程及び金属層を印刷したグリーンシートを積層
して保護層となる積層体を形成する工程と、圧電層とな
る積層体の上下に、保護層となる積層体を重ねて圧着す
る工程と、圧着された積層体を焼成する工程を備えた積
層型圧電アクチュエータ素子の製造方法が提供される。
互に積層され、前記内部電極が1層おきに一対の外部電
極と接続された圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有
する積層型圧電アクチュエータ素子の製造方法におい
て、グリーンシートに内部電極を印刷する工程及びグリ
ーンシートに金属層を印刷する工程と、内部電極を印刷
したグリーンシートを積層して圧電層となる積層体を形
成する工程及び金属層を印刷したグリーンシートを積層
して保護層となる積層体を形成する工程と、圧電層とな
る積層体の上下に、保護層となる積層体を重ねて圧着す
る工程と、圧着された積層体を焼成する工程を備えた積
層型圧電アクチュエータ素子の製造方法が提供される。
【0009】
【作用】保護層を電歪材料と外部電極に接続されない金
属層とを交互に積層したものとすることのより、焼成時
における保護層の収縮率が、電歪材料と内部電極とを交
互に積層した圧電層の収縮率に一致し、このため、焼成
後の焼結体において、保護層と圧電層の境界付近に収縮
率の差のよる応力が発生せず、焼結体にクラックや歪み
が発生しない。
属層とを交互に積層したものとすることのより、焼成時
における保護層の収縮率が、電歪材料と内部電極とを交
互に積層した圧電層の収縮率に一致し、このため、焼成
後の焼結体において、保護層と圧電層の境界付近に収縮
率の差のよる応力が発生せず、焼結体にクラックや歪み
が発生しない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
いて説明する。
いて説明する。
【0011】図1は本発明の積層型圧電アクチュエータ
素子の斜視図、図2はその一部を拡大した断面図であ
る。これらの図において積層体1は、圧電層6とこの圧
電層6の上下に設けられた保護層2から成る。圧電層6
は電歪材料5と内部電極4とを交互に積層したもので、
該内部電極4が一層おきに一方及び他方の側部に露出し
て一対の外部電極3と接続されている。前記圧電層6の
上下の保護層2は、電歪材料5と金属層7とを交互に積
層したもので、金属層7は側部に露出しない。またこの
金属層7は内部電極4と同一の導電性ペーストにより形
成され、保護層2の収縮率を内部電極4の印刷された圧
電層6と一致させている。尚、金属層7のパターン形状
は素子表面に露出しなければ基本的に自由であるが、内
部電極と面積が近いほうがより好ましい。
素子の斜視図、図2はその一部を拡大した断面図であ
る。これらの図において積層体1は、圧電層6とこの圧
電層6の上下に設けられた保護層2から成る。圧電層6
は電歪材料5と内部電極4とを交互に積層したもので、
該内部電極4が一層おきに一方及び他方の側部に露出し
て一対の外部電極3と接続されている。前記圧電層6の
上下の保護層2は、電歪材料5と金属層7とを交互に積
層したもので、金属層7は側部に露出しない。またこの
金属層7は内部電極4と同一の導電性ペーストにより形
成され、保護層2の収縮率を内部電極4の印刷された圧
電層6と一致させている。尚、金属層7のパターン形状
は素子表面に露出しなければ基本的に自由であるが、内
部電極と面積が近いほうがより好ましい。
【0012】図3は本発明の製造方法を示す図である。
例えば、電歪材料5として、チタン酸ジルコン酸鉛の微
粉末に市販のアクリル系バインダー、分散剤、消泡剤、
および溶剤として水を加え、アトライター等の混合機で
分散後、真空脱泡して得たスラリーをドクターブレード
法により厚みが100μmのグリーンシートを成形す
る。
例えば、電歪材料5として、チタン酸ジルコン酸鉛の微
粉末に市販のアクリル系バインダー、分散剤、消泡剤、
および溶剤として水を加え、アトライター等の混合機で
分散後、真空脱泡して得たスラリーをドクターブレード
法により厚みが100μmのグリーンシートを成形す
る。
【0013】得られたグリーンシートに圧電層6用には
内部電極4としてAg/Pdペ−ストをスクリーン印刷
する。保護層2用には上記と同じグリーンシート上に金
属層7として内部電極4と同一のAg/Pdペ−ストを
印刷する。この金属層7は、外部電極3に接続されない
ように、素子表面に露出しないパターンで、かつ内部電
極4とほぼ同じ面積のパターンで印刷する。尚、パター
ンの形状は自由であり、素子表面に露出しなければどの
ようなパターンでもよい。積層の構成は図3のようにし
た。例えば金属層7を印刷したグリーンシート20枚が
保護層2となり、次に内部電極4を印刷したグリーンシ
ート100枚が圧電層6となり、次に再び金属層7を印
刷したグリーンシート20枚が保護層2となる。これら
のグリーンシートの積層体を図3のように積層した後、
圧着して圧着体を得る。
内部電極4としてAg/Pdペ−ストをスクリーン印刷
する。保護層2用には上記と同じグリーンシート上に金
属層7として内部電極4と同一のAg/Pdペ−ストを
印刷する。この金属層7は、外部電極3に接続されない
ように、素子表面に露出しないパターンで、かつ内部電
極4とほぼ同じ面積のパターンで印刷する。尚、パター
ンの形状は自由であり、素子表面に露出しなければどの
ようなパターンでもよい。積層の構成は図3のようにし
た。例えば金属層7を印刷したグリーンシート20枚が
保護層2となり、次に内部電極4を印刷したグリーンシ
ート100枚が圧電層6となり、次に再び金属層7を印
刷したグリーンシート20枚が保護層2となる。これら
のグリーンシートの積層体を図3のように積層した後、
圧着して圧着体を得る。
【0014】圧着体を脱脂、焼成を行うが、保護層2に
内部電極4と同一のAg/Pdペ−ストの金属層7が印
刷され、圧電層6と同様に、電歪材料5と金属層7が交
互に積層されていることにより保護層2の焼成時の収縮
が圧電層6と一致し、歪の無い焼結体が得られる。この
焼結体を所定の形状に切断し、外部電極3を積層体1の
左右側面にAg等の導電ペ−ストで形成して積層型圧電
アクチュエータ素子が得られる。尚、電極構造は、前述
した交互電極型、全面電極型のいずれであっても良い。
内部電極4と同一のAg/Pdペ−ストの金属層7が印
刷され、圧電層6と同様に、電歪材料5と金属層7が交
互に積層されていることにより保護層2の焼成時の収縮
が圧電層6と一致し、歪の無い焼結体が得られる。この
焼結体を所定の形状に切断し、外部電極3を積層体1の
左右側面にAg等の導電ペ−ストで形成して積層型圧電
アクチュエータ素子が得られる。尚、電極構造は、前述
した交互電極型、全面電極型のいずれであっても良い。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、保護層が圧電層と同
じように、金属層と電歪材料とを交互に積層した構造で
あるため、焼成時の収縮が保護層と圧電層とで一致す
る。このため一体焼成された焼結体にクラック、歪みが
生じること無く、焼成時の不良率を大幅に低減すること
ができ、素子の割れや亀裂などのない信頼性の高い積層
型圧電アクチュエータ素子を得ることができる。
じように、金属層と電歪材料とを交互に積層した構造で
あるため、焼成時の収縮が保護層と圧電層とで一致す
る。このため一体焼成された焼結体にクラック、歪みが
生じること無く、焼成時の不良率を大幅に低減すること
ができ、素子の割れや亀裂などのない信頼性の高い積層
型圧電アクチュエータ素子を得ることができる。
【図1】本発明の積層型圧電アクチュエータ素子の概略
斜視図である。
斜視図である。
【図2】本発明の積層型圧電アクチュエータ素子の一部
を拡大した断面図である。
を拡大した断面図である。
【図3】本発明の積層型圧電アクチュエータ素子の製造
方法を示す概略図である。
方法を示す概略図である。
1 積層体 2 保護層 3 外部電極 4 内部電極 5 電歪材料 6 圧電層 7 金属層
Claims (3)
- 【請求項1】 電歪材料と内部電極とが交互に積層さ
れ、前記内部電極が1層おきに一対の外部電極と接続さ
れた圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有する積層型
圧電アクチュエータ素子において、 前記保護層が電歪材料と外部電極に接続されない金属層
とを交互に積層して成ることを特徴とする積層型圧電ア
クチュエータ素子。 - 【請求項2】 前記金属層が内部電極と同一の物質から
形成されることを特徴とする請求項1記載の積層型アク
チュエータ。 - 【請求項3】 電歪材料と内部電極とが交互に積層さ
れ、前記内部電極が1層おきに一対の外部電極と接続さ
れた圧電層と、該圧電層の上下に保護層を有する積層型
圧電アクチュエータ素子の製造方法において、 グリーンシートに内部電極を印刷する工程及びグリーン
シートに金属層を印刷する工程と、 内部電極を印刷したグリーンシートを積層して圧電層と
なる積層体を形成する工程及び金属層を印刷したグリー
ンシートを積層して保護層となる積層体を形成する工程
と、 圧電層となる積層体の上下に保護層となる積層体を重ね
て圧着する工程と、 圧着された積層体を焼成する工程とを備えたことを特徴
とする積層型圧電アクチュエータ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10419496A JPH09270540A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10419496A JPH09270540A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09270540A true JPH09270540A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14374182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10419496A Pending JPH09270540A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09270540A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-03-29 JP JP10419496A patent/JPH09270540A/ja active Pending
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