JPH0945973A - 圧電アクチュエーター及びその製造方法 - Google Patents
圧電アクチュエーター及びその製造方法Info
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- JPH0945973A JPH0945973A JP19336595A JP19336595A JPH0945973A JP H0945973 A JPH0945973 A JP H0945973A JP 19336595 A JP19336595 A JP 19336595A JP 19336595 A JP19336595 A JP 19336595A JP H0945973 A JPH0945973 A JP H0945973A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/01—Manufacture or treatment
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T29/42—Piezoelectric device making
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応答性を良好にし、生産性も良好とする。
【解決手段】 板材１と圧電セラミックス２を、少なく
ともガリウムを含有する液体金属と板材１或いは圧電セ
ラミックス２間の相互拡散現象による合金化反応、或い
は上記液体金属と金属粉間の相互拡散現象による合金化
反応により形成される合金層３により接着する。なお、
上記合金層３はインジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも
１種類以上と、銅，銀，金，パラジウムのうち少なくと
も１種類以上を含有しても良い。また、上記板材１及び
圧電セラミックス２の少なくとも一方の接着面側に金属
が配されていても良く、上記金属が銅，銀，金，錫，パ
ラジウムのうち少なくとも１種類以上であっても良い。
さらには、板材１の接着面１ａ側に金属層が形成されて
いても良い。さらにまた、上記板材１と合金層３間或い
は圧電セラミックス２と合金層３間の少なくとも一方に
アモルファス層が形成されていても良い。
ともガリウムを含有する液体金属と板材１或いは圧電セ
ラミックス２間の相互拡散現象による合金化反応、或い
は上記液体金属と金属粉間の相互拡散現象による合金化
反応により形成される合金層３により接着する。なお、
上記合金層３はインジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも
１種類以上と、銅，銀，金，パラジウムのうち少なくと
も１種類以上を含有しても良い。また、上記板材１及び
圧電セラミックス２の少なくとも一方の接着面側に金属
が配されていても良く、上記金属が銅，銀，金，錫，パ
ラジウムのうち少なくとも１種類以上であっても良い。
さらには、板材１の接着面１ａ側に金属層が形成されて
いても良い。さらにまた、上記板材１と合金層３間或い
は圧電セラミックス２と合金層３間の少なくとも一方に
アモルファス層が形成されていても良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、板材上に圧電セラ
ミックスが接着されてなる圧電アクチュエーター及びそ
の製造方法に関するものであり、板材と圧電セラミック
ス間の接着を相互拡散現象による合金化反応により行う
ことで、応答性を良好とし、生産性も良好とする圧電ア
クチュエーター及びその製造方法に係るものである。
ミックスが接着されてなる圧電アクチュエーター及びそ
の製造方法に関するものであり、板材と圧電セラミック
ス間の接着を相互拡散現象による合金化反応により行う
ことで、応答性を良好とし、生産性も良好とする圧電ア
クチュエーター及びその製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】板材上に圧電セラミックスを形成した圧
電アクチュエーターは、圧電セラミックスへの電圧の供
給により圧電セラミックスに供給電圧に応じた変位を発
生させ、この変位により板材に変位を発生させる、或い
は板材の変形を圧電セラミックスに伝達し、圧電セラミ
ックスを変形させ、圧電セラミックスに変位に応じた電
圧を発生させる機能を有するものであり、圧電ブザー，
超音波モーター，インクジェットプリンターヘッド，各
種センサー等に利用されるものである。
電アクチュエーターは、圧電セラミックスへの電圧の供
給により圧電セラミックスに供給電圧に応じた変位を発
生させ、この変位により板材に変位を発生させる、或い
は板材の変形を圧電セラミックスに伝達し、圧電セラミ
ックスを変形させ、圧電セラミックスに変位に応じた電
圧を発生させる機能を有するものであり、圧電ブザー，
超音波モーター，インクジェットプリンターヘッド，各
種センサー等に利用されるものである。
【０００３】上記圧電アクチュエーターの製造方法とし
ては、板材上に圧電セラミックスとなる粒子をペースト
状としたものを配し、その後に焼成することにより圧電
セラミックスを形成する方法、焼成された圧電セラミッ
クスを板材に貼る方法が挙げられる。
ては、板材上に圧電セラミックスとなる粒子をペースト
状としたものを配し、その後に焼成することにより圧電
セラミックスを形成する方法、焼成された圧電セラミッ
クスを板材に貼る方法が挙げられる。
【０００４】上記のように、板材に圧電セラミックスと
なる粒子をペースト状としたものを配し、その後に焼成
する方法においては、高融点材料であるセラミックス等
よりなる板材に、白金あるいはパラジウム等の導電性を
有し、かつ耐熱性を有する材料により電極を形成し、そ
の後、前記電極材の上に圧電セラミックスとなる粒子を
ペースト状としたものを配し、１０００℃程度の温度に
保持することにより焼成させて板材上に圧電セラミック
スを形成して圧電アクチュエーターを製造する。
なる粒子をペースト状としたものを配し、その後に焼成
する方法においては、高融点材料であるセラミックス等
よりなる板材に、白金あるいはパラジウム等の導電性を
有し、かつ耐熱性を有する材料により電極を形成し、そ
の後、前記電極材の上に圧電セラミックスとなる粒子を
ペースト状としたものを配し、１０００℃程度の温度に
保持することにより焼成させて板材上に圧電セラミック
スを形成して圧電アクチュエーターを製造する。
【０００５】一方、上記のような焼成された圧電セラミ
ックスを板材に貼る方法としては、例えば、特公昭６４
−８７６７９号公報に示されるような、良導電性金属粉
をエポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂，フェノ
ール樹脂或いはシアノアクリレート樹脂に混合させた接
着剤により圧電セラミックスと金属よりなる板材を加圧
接着する方法が挙げられる。また、特開昭６２−２７７
９００号公報に示されるような、金属よりなる板材表面
にガラスペーストを塗布し、この上に圧電セラミックス
を配し、このガラスペーストを４５０〜６００℃の温度
にて加熱して圧電セラミックスと金属よりなる板材を接
着する方法が挙げられる。
ックスを板材に貼る方法としては、例えば、特公昭６４
−８７６７９号公報に示されるような、良導電性金属粉
をエポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂，フェノ
ール樹脂或いはシアノアクリレート樹脂に混合させた接
着剤により圧電セラミックスと金属よりなる板材を加圧
接着する方法が挙げられる。また、特開昭６２−２７７
９００号公報に示されるような、金属よりなる板材表面
にガラスペーストを塗布し、この上に圧電セラミックス
を配し、このガラスペーストを４５０〜６００℃の温度
にて加熱して圧電セラミックスと金属よりなる板材を接
着する方法が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電ア
クチュエーターを上述の板材に圧電セラミックスとなる
粒子をペースト状としたものを配し、その後に焼成する
方法により製造すると、焼成を１０００℃程度の温度下
において行うため、使用する板材材料および電極材料が
制限され、特に板材材料においては、耐熱温度，熱膨張
率などの材料特性が大きく制限されるため、材料選択の
自由度が少なく、生産性が良好ではない。
クチュエーターを上述の板材に圧電セラミックスとなる
粒子をペースト状としたものを配し、その後に焼成する
方法により製造すると、焼成を１０００℃程度の温度下
において行うため、使用する板材材料および電極材料が
制限され、特に板材材料においては、耐熱温度，熱膨張
率などの材料特性が大きく制限されるため、材料選択の
自由度が少なく、生産性が良好ではない。
【０００７】一方、圧電アクチュエーターを焼成された
圧電セラミックスを板材に貼る方法で製造すると、貼り
合わせ後に焼成を行う必要がないので、板材材料を選定
する上でその制限は少ないが、圧電セラミックスと板材
とを接着して圧電アクチュエーターとして使用する場合
においては、これらを強固に接着する必要があるため、
その接着方法として上記のような方法を用いらざるを得
ない。
圧電セラミックスを板材に貼る方法で製造すると、貼り
合わせ後に焼成を行う必要がないので、板材材料を選定
する上でその制限は少ないが、圧電セラミックスと板材
とを接着して圧電アクチュエーターとして使用する場合
においては、これらを強固に接着する必要があるため、
その接着方法として上記のような方法を用いらざるを得
ない。
【０００８】しかし、接着剤により板材と圧電セラミッ
クスを接着する方法によると、接着層に樹脂が存在して
しまうため、圧電セラミックスに発生する変位を接着層
が吸収してしまうこととなり、応答性があまり良好では
ない。特に高周波の振動の場合には、その吸収が大きく
なり、圧電アクチュエーターの特性が劣化してしまうこ
ととなる。
クスを接着する方法によると、接着層に樹脂が存在して
しまうため、圧電セラミックスに発生する変位を接着層
が吸収してしまうこととなり、応答性があまり良好では
ない。特に高周波の振動の場合には、その吸収が大きく
なり、圧電アクチュエーターの特性が劣化してしまうこ
ととなる。
【０００９】一方、ガラスペーストを使用する方法にお
いては、圧電セラミックスと板材との接着層がガラス材
料により構成され、圧電セラミックスの変位が吸収され
る危険性は減少されるが、ガラス材料を加熱するための
加熱工程を必要とするので、使用する板材材料において
は、耐熱温度，熱膨張率などの材料特性に制限を受ける
こととなり、材料選択の自由度が少なくなってしまい、
生産性が良好ではない。
いては、圧電セラミックスと板材との接着層がガラス材
料により構成され、圧電セラミックスの変位が吸収され
る危険性は減少されるが、ガラス材料を加熱するための
加熱工程を必要とするので、使用する板材材料において
は、耐熱温度，熱膨張率などの材料特性に制限を受ける
こととなり、材料選択の自由度が少なくなってしまい、
生産性が良好ではない。
【００１０】そこで本発明は従来の実情に鑑みて提案さ
れたものであり、応答性が良好で、生産性も良好な圧電
アクチュエーター及びその製造方法を提供することを目
的とする。
れたものであり、応答性が良好で、生産性も良好な圧電
アクチュエーター及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明者等は鋭意検討した結果、少なくともガリウ
ムを含有する液体金属が金属材料と相互拡散現象による
合金化反応することを利用し、板材と圧電セラミックス
の接着を上記液体金属と金属材料の相互拡散現象による
合金化反応により行えば、板材と圧電セラミックス間に
樹脂が存在しないこと、加熱工程を必要としないことか
ら、応答性が良好で、生産性も良好な圧電アクチュエー
ターを製造することが可能であることを見い出した。
めに本発明者等は鋭意検討した結果、少なくともガリウ
ムを含有する液体金属が金属材料と相互拡散現象による
合金化反応することを利用し、板材と圧電セラミックス
の接着を上記液体金属と金属材料の相互拡散現象による
合金化反応により行えば、板材と圧電セラミックス間に
樹脂が存在しないこと、加熱工程を必要としないことか
ら、応答性が良好で、生産性も良好な圧電アクチュエー
ターを製造することが可能であることを見い出した。
【００１２】すなわち本発明は、板材上に圧電セラミッ
クスを接着した圧電アクチュエーターにおいて、板材と
圧電セラミックス間が少なくともガリウムを含有する合
金層により接着されていることを特徴とするものであ
る。
クスを接着した圧電アクチュエーターにおいて、板材と
圧電セラミックス間が少なくともガリウムを含有する合
金層により接着されていることを特徴とするものであ
る。
【００１３】なお、このとき、上記合金層がインジウ
ム，錫，亜鉛のうち少なくとも１種類以上と、銅，銀，
金，パラジウムのうち少なくとも１種類以上を含有する
ことが好ましい。
ム，錫，亜鉛のうち少なくとも１種類以上と、銅，銀，
金，パラジウムのうち少なくとも１種類以上を含有する
ことが好ましい。
【００１４】また、上記板材及び圧電セラミックスの少
なくとも一方の接着面側に金属が配されていることが好
ましく、上記金属が銅，銀，金，錫，パラジウムのうち
少なくとも１種類以上であることが好ましい。さらに
は、板材の接着面側に金属層が形成されていることが好
ましい。
なくとも一方の接着面側に金属が配されていることが好
ましく、上記金属が銅，銀，金，錫，パラジウムのうち
少なくとも１種類以上であることが好ましい。さらに
は、板材の接着面側に金属層が形成されていることが好
ましい。
【００１５】さらにまた、上記板材と合金層間或いは圧
電セラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルフ
ァス層が形成されていることが好ましい。
電セラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルフ
ァス層が形成されていることが好ましい。
【００１６】そして、上記圧電アクチュエーターを製造
する製造方法としては、板材上或いは圧電セラミックス
上の少なくとも一方に少なくともガリウムを含有する液
体金属を塗布する工程と、板材と圧電セラミックスを液
体金属を挟んで積層する工程と、板材の接着面側と液体
金属間或いは圧電セラミックスの接着面側と液体金属間
の少なくとも一方において、相互拡散現象による合金化
反応を生じさせて板材と圧電セラミックス間を合金層に
より接着する工程を有する製造方法が挙げられる。
する製造方法としては、板材上或いは圧電セラミックス
上の少なくとも一方に少なくともガリウムを含有する液
体金属を塗布する工程と、板材と圧電セラミックスを液
体金属を挟んで積層する工程と、板材の接着面側と液体
金属間或いは圧電セラミックスの接着面側と液体金属間
の少なくとも一方において、相互拡散現象による合金化
反応を生じさせて板材と圧電セラミックス間を合金層に
より接着する工程を有する製造方法が挙げられる。
【００１７】また、上記圧電アクチュエーターを製造す
る製造方法としては、上記製造方法の液体金属の代わり
に、少なくともガリウムを含有する液体金属と銀，銅，
錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種以上の金属粉
を攪拌混合した合金材を使用し、合金材中の液体金属と
金属粉間の相互拡散現象による合金化反応を生じさせて
板材と圧電セラミックス間を合金層により接着する方法
も挙げられる。
る製造方法としては、上記製造方法の液体金属の代わり
に、少なくともガリウムを含有する液体金属と銀，銅，
錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種以上の金属粉
を攪拌混合した合金材を使用し、合金材中の液体金属と
金属粉間の相互拡散現象による合金化反応を生じさせて
板材と圧電セラミックス間を合金層により接着する方法
も挙げられる。
【００１８】なお、このとき、液体金属がインジウム，
錫，亜鉛のうち少なくとも１種類以上を含有することが
好ましい。
錫，亜鉛のうち少なくとも１種類以上を含有することが
好ましい。
【００１９】さらに、上記板材及び圧電セラミックスの
少なくとも一方の接着面側に金属が配されていることが
好ましく、上記金属が銅，銀，金，錫，パラジウムのう
ち少なくとも１種類以上であることが好ましい。さらに
は、板材の接着面側に金属層が形成されていることが好
ましい。
少なくとも一方の接着面側に金属が配されていることが
好ましく、上記金属が銅，銀，金，錫，パラジウムのう
ち少なくとも１種類以上であることが好ましい。さらに
は、板材の接着面側に金属層が形成されていることが好
ましい。
【００２０】さらにまた、上記板材の接着面上或いは圧
電セラミックスの接着面上の少なくとも一方にアモルフ
ァス層が形成されていることが好ましい。
電セラミックスの接着面上の少なくとも一方にアモルフ
ァス層が形成されていることが好ましい。
【００２１】すなわち、本発明の圧電アクチュエーター
においては、板材と圧電セラミックス間が無機材料であ
る合金層により接着されているため、圧電セラミックス
の変位が接着部分に吸収され難い。
においては、板材と圧電セラミックス間が無機材料であ
る合金層により接着されているため、圧電セラミックス
の変位が接着部分に吸収され難い。
【００２２】また、本発明の圧電アクチュエーターの製
造方法によれば、板材の接着面側と少なくともガリウム
を含有する液体金属間或いは圧電セラミックスの接着面
側と上記液体金属間の相互拡散現象による合金化反応、
または合金材中の少なくともガリウムを含有する液体金
属と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種
以上の金属粉間の相互拡散現象による合金化反応により
板材と圧電セラミックス間の接着を行うため、加熱工程
を必要としない。
造方法によれば、板材の接着面側と少なくともガリウム
を含有する液体金属間或いは圧電セラミックスの接着面
側と上記液体金属間の相互拡散現象による合金化反応、
または合金材中の少なくともガリウムを含有する液体金
属と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種
以上の金属粉間の相互拡散現象による合金化反応により
板材と圧電セラミックス間の接着を行うため、加熱工程
を必要としない。
【００２３】なお、上記のように、液体金属と金属粉間
の相互拡散現象による合金化反応により板材と圧電セラ
ミックス間の接着を行うようにすれば、板材及び圧電セ
ラミックスが上記液体金属と合金化反応を生じない材料
により構成されていても、これらを強固に接合させた圧
電アクチュエーターが製造される。
の相互拡散現象による合金化反応により板材と圧電セラ
ミックス間の接着を行うようにすれば、板材及び圧電セ
ラミックスが上記液体金属と合金化反応を生じない材料
により構成されていても、これらを強固に接合させた圧
電アクチュエーターが製造される。
【００２４】さらに、上記板材と合金層間或いは圧電セ
ラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルファス
層を形成するようにすれば、板材或いは圧電セラミック
スの液体金属への濡れ性が改善される。
ラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルファス
層を形成するようにすれば、板材或いは圧電セラミック
スの液体金属への濡れ性が改善される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。
態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】本発明の圧電アクチュエーターは、図１に
示すように、板材１上に、圧電セラミックス２が配さ
れ、上記板材１と上記圧電セラミックス２間が少なくと
もガリウムを含有する合金層３により接着されてなるも
のである。そして、上記圧電セラミックス２に電圧を印
加できるように、上記板材１の少なくとも接着面１ａ側
は導電材料により構成され、上記圧電セラミックス２に
は電極４が積層形成されている。すなわち、上記圧電ア
クチュエーターは、板材１の上に合金層３，圧電セラミ
ックス２，電極４が積層形成されてなるものである。
示すように、板材１上に、圧電セラミックス２が配さ
れ、上記板材１と上記圧電セラミックス２間が少なくと
もガリウムを含有する合金層３により接着されてなるも
のである。そして、上記圧電セラミックス２に電圧を印
加できるように、上記板材１の少なくとも接着面１ａ側
は導電材料により構成され、上記圧電セラミックス２に
は電極４が積層形成されている。すなわち、上記圧電ア
クチュエーターは、板材１の上に合金層３，圧電セラミ
ックス２，電極４が積層形成されてなるものである。
【００２７】従って、上記のような構成の圧電アクチュ
エーターにおいては、図２に示すように、上記圧電セラ
ミックス２上に配された電極４と板材１の導電材料を電
極として電源１０から電圧を供給すれば、圧電セラミッ
クス２に変位が生じ、これと同時に板材１にも同様の変
位が生じ、圧電アクチュエーター１１全体に供給電圧に
応じた変位を発生する。
エーターにおいては、図２に示すように、上記圧電セラ
ミックス２上に配された電極４と板材１の導電材料を電
極として電源１０から電圧を供給すれば、圧電セラミッ
クス２に変位が生じ、これと同時に板材１にも同様の変
位が生じ、圧電アクチュエーター１１全体に供給電圧に
応じた変位を発生する。
【００２８】このとき、上記本発明の圧電アクチュエー
ター１１においては、上記板材１と上記圧電セラミック
ス２とが合金層３により強固に接合されているので、圧
電セラミックス２の変位が接着部分に吸収され難く、応
答性が良好で、樹脂を含む接着材により接着した場合と
比較して、広い電圧範囲において供給電圧に応じた変位
が得られることとなり、アクチュエーターとして使用し
た場合に良好な特性を示す。
ター１１においては、上記板材１と上記圧電セラミック
ス２とが合金層３により強固に接合されているので、圧
電セラミックス２の変位が接着部分に吸収され難く、応
答性が良好で、樹脂を含む接着材により接着した場合と
比較して、広い電圧範囲において供給電圧に応じた変位
が得られることとなり、アクチュエーターとして使用し
た場合に良好な特性を示す。
【００２９】さらに、接着層による吸収が少ないので、
同一の変位あるいは力が要求される用途において、アク
チュエーターの小型化が可能になる。すなわち、上記の
ような圧電アクチュエーター１１をインクジェットプリ
ンターヘッドなどに用いた場合においては、アクチュエ
ーターの小型化によりノズルピッチの高密度化、さらに
はインクジェットプリンターヘッドの小型化が可能とな
る。
同一の変位あるいは力が要求される用途において、アク
チュエーターの小型化が可能になる。すなわち、上記の
ような圧電アクチュエーター１１をインクジェットプリ
ンターヘッドなどに用いた場合においては、アクチュエ
ーターの小型化によりノズルピッチの高密度化、さらに
はインクジェットプリンターヘッドの小型化が可能とな
る。
【００３０】さらにまた、供給電圧が高周波である場合
においても、接着層による吸収が少ないので、高周波の
振動が得られ、周波数応答性に優れた圧電アクチュエー
ターが実現できることとなる。つまり、上記圧電アクチ
ュエーター１１を圧電ブザーさらには超音波モーターな
どに用いた場合においては、周波数応答性に優れている
ことを利用し、圧電ブザーの周波数応答範囲の拡大、超
音波モーターの速度範囲の拡大が可能となる。
においても、接着層による吸収が少ないので、高周波の
振動が得られ、周波数応答性に優れた圧電アクチュエー
ターが実現できることとなる。つまり、上記圧電アクチ
ュエーター１１を圧電ブザーさらには超音波モーターな
どに用いた場合においては、周波数応答性に優れている
ことを利用し、圧電ブザーの周波数応答範囲の拡大、超
音波モーターの速度範囲の拡大が可能となる。
【００３１】また、上記圧電アクチュエーターは、セン
サーとしても使用可能であり、図３に示すように、上記
圧電セラミックス２上に配置された電極４と板材１の導
電材料を電極として電圧計１２を接続し、圧電アクチュ
エーター１１の変位により発生する電圧をモニターすれ
ば良い。
サーとしても使用可能であり、図３に示すように、上記
圧電セラミックス２上に配置された電極４と板材１の導
電材料を電極として電圧計１２を接続し、圧電アクチュ
エーター１１の変位により発生する電圧をモニターすれ
ば良い。
【００３２】このとき、上記圧電アクチュエーター１１
においては、上述のように上記板材１と上記圧電セラミ
ックス２とが合金層３により強固に接合され、圧電セラ
ミックス２の変位が接着部分に吸収され難く、応答性が
良好であることから、樹脂を含む接着材により接着した
場合と比較して、広い変位範囲において変位に応じた電
圧が得られることとなり、センサーとして使用する場合
に良好な特性を示す。
においては、上述のように上記板材１と上記圧電セラミ
ックス２とが合金層３により強固に接合され、圧電セラ
ミックス２の変位が接着部分に吸収され難く、応答性が
良好であることから、樹脂を含む接着材により接着した
場合と比較して、広い変位範囲において変位に応じた電
圧が得られることとなり、センサーとして使用する場合
に良好な特性を示す。
【００３３】次に、上記のような圧電アクチュエーター
の製造方法について述べる。
の製造方法について述べる。
【００３４】上記のような圧電アクチュエーターを製造
するには、先ず、図４に示すように、板材１の接着面１
ａあるいは圧電セラミックス２の接着面２ａの少なくと
も一方に少なくともガリウムを主成分として含む液体金
属５を塗布（図４中においては、板材１の接着面１ａの
みに塗布する例を示す。）する。
するには、先ず、図４に示すように、板材１の接着面１
ａあるいは圧電セラミックス２の接着面２ａの少なくと
も一方に少なくともガリウムを主成分として含む液体金
属５を塗布（図４中においては、板材１の接着面１ａの
みに塗布する例を示す。）する。
【００３５】このとき、上記液体金属５としては、ガリ
ウムの他に、インジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも１
種類以上を含有するものが好ましい。さらには、作業温
度において液体であるものが作業性が良好であることか
ら好ましく、具体的には、ガリウム：４０〜９５％、イ
ンジウム：０〜４０％、錫：０〜３０％、亜鉛：０〜１
０％の組成を有するものが好ましい。なお、上記液体金
属５としては、ガリウムのみを含有するものも挙げられ
るが、融点が高くなってしまい、室温で溶液として扱え
ないことから好ましくなく、上記のように他の金属を含
有させ、融点を下げて室温で液体として取り扱えるもの
が好ましい。
ウムの他に、インジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも１
種類以上を含有するものが好ましい。さらには、作業温
度において液体であるものが作業性が良好であることか
ら好ましく、具体的には、ガリウム：４０〜９５％、イ
ンジウム：０〜４０％、錫：０〜３０％、亜鉛：０〜１
０％の組成を有するものが好ましい。なお、上記液体金
属５としては、ガリウムのみを含有するものも挙げられ
るが、融点が高くなってしまい、室温で溶液として扱え
ないことから好ましくなく、上記のように他の金属を含
有させ、融点を下げて室温で液体として取り扱えるもの
が好ましい。
【００３６】そして、上記板材１の接着面１ａ側あるい
は圧電セラミックス２の接着面２ａ側の少なくとも一方
に上記液体金属５と相互拡散現象により合金を形成する
ことが可能である材料が配されていることが好ましく、
このような材料としては金属が挙げられる。上記金属と
しては、反応が活性でありすぎるアルミニウム以外の金
属材料であれば良く、合金化後の高融点化さらには合金
化の促進のため、銅，金，銀，錫，パラジウムのうち少
なくとも１種以上であることが好ましい。
は圧電セラミックス２の接着面２ａ側の少なくとも一方
に上記液体金属５と相互拡散現象により合金を形成する
ことが可能である材料が配されていることが好ましく、
このような材料としては金属が挙げられる。上記金属と
しては、反応が活性でありすぎるアルミニウム以外の金
属材料であれば良く、合金化後の高融点化さらには合金
化の促進のため、銅，金，銀，錫，パラジウムのうち少
なくとも１種以上であることが好ましい。
【００３７】従って、上記板材１および圧電セラミック
ス２として、接着面１ａ，２ａ側に金属層が形成された
積層材料を使用しても良く、板材１として接着面１ａ側
に金属層が積層された積層材料を用いることが好まし
い。
ス２として、接着面１ａ，２ａ側に金属層が形成された
積層材料を使用しても良く、板材１として接着面１ａ側
に金属層が積層された積層材料を用いることが好まし
い。
【００３８】また、上記液体金属５は、空気中において
その表面に若干の不導体を形成する可能性があり、この
液体金属５の塗布工程において、板材１及び圧電セラミ
ックス２の液体金属５に対する濡れ性が悪い場合があ
る。
その表面に若干の不導体を形成する可能性があり、この
液体金属５の塗布工程において、板材１及び圧電セラミ
ックス２の液体金属５に対する濡れ性が悪い場合があ
る。
【００３９】このように濡れ性が悪い場合においては、
液体金属５を接着面１ａ，２ａに塗布した後に脱気処理
する、あるいは塗布した後に接着面１ａ，２ａをすり合
わせることにより不導体層を破壊して、濡れ性を改善さ
せれば良い。
液体金属５を接着面１ａ，２ａに塗布した後に脱気処理
する、あるいは塗布した後に接着面１ａ，２ａをすり合
わせることにより不導体層を破壊して、濡れ性を改善さ
せれば良い。
【００４０】また、板材１の接着面１ａ或いは圧電セラ
ミックス２の接着面２ａに、不導体層と濡れ性のよい物
質のコーティングを行うことにより濡れ性の改善を行う
ことができる。すなわち、図５に示すように、板材１の
接着面１ａ上或いは圧電セラミックス２の接着面２ａ上
の少なくとも一方にアモルファス層９を形成（図５中に
おいては、板材１の接着面１ａ上のみに形成した例を示
す。）することにより濡れ性の改善が可能となる。上記
アモルファス層９としては、酸化シリコン膜，ＩＴＯ膜
等が挙げられ、その厚さとしては、厚すぎると後工程の
合金化反応を阻害する可能性があることから、１μｍ以
内、さらには０．１μｍ以内が好ましい。
ミックス２の接着面２ａに、不導体層と濡れ性のよい物
質のコーティングを行うことにより濡れ性の改善を行う
ことができる。すなわち、図５に示すように、板材１の
接着面１ａ上或いは圧電セラミックス２の接着面２ａ上
の少なくとも一方にアモルファス層９を形成（図５中に
おいては、板材１の接着面１ａ上のみに形成した例を示
す。）することにより濡れ性の改善が可能となる。上記
アモルファス層９としては、酸化シリコン膜，ＩＴＯ膜
等が挙げられ、その厚さとしては、厚すぎると後工程の
合金化反応を阻害する可能性があることから、１μｍ以
内、さらには０．１μｍ以内が好ましい。
【００４１】このように濡れ性を改善することにより、
圧電アクチュエーターの製造時の製造歩留りが向上し、
生産性が向上する。
圧電アクチュエーターの製造時の製造歩留りが向上し、
生産性が向上する。
【００４２】次に、図６に示すように、板材１と圧電セ
ラミックス２を液体金属５をはさみ接着面１ａ，２ａと
が対向するように積層し、上記液体金属５の膜厚を薄く
する。上記のように膜厚を薄くする方法としては、板材
１及び圧電セラミックス２を全体的に加圧する方法、あ
るいはローラーをかけることにより徐々に加圧する方法
等が挙げられるが、上記液体金属５の塗布時においてス
クリーン印刷法などを用い、液体金属５の厚さが１０μ
ｍ以内とされている場合においては、さほど加圧工程は
必要でない。
ラミックス２を液体金属５をはさみ接着面１ａ，２ａと
が対向するように積層し、上記液体金属５の膜厚を薄く
する。上記のように膜厚を薄くする方法としては、板材
１及び圧電セラミックス２を全体的に加圧する方法、あ
るいはローラーをかけることにより徐々に加圧する方法
等が挙げられるが、上記液体金属５の塗布時においてス
クリーン印刷法などを用い、液体金属５の厚さが１０μ
ｍ以内とされている場合においては、さほど加圧工程は
必要でない。
【００４３】次に、この状態で保持し、板材１の接着面
１ａ側と液体金属５間或いは圧電セラミックス２の接着
面２ａ側と液体金属５間の少なくとも一方において、相
互拡散現象による合金化反応を生じさせ、図７に示すよ
うに、板材１と圧電セラミックス２間を合金層３により
接着する。このとき、板材１と圧電セラミックス２間は
合金層３により強固に接着される。
１ａ側と液体金属５間或いは圧電セラミックス２の接着
面２ａ側と液体金属５間の少なくとも一方において、相
互拡散現象による合金化反応を生じさせ、図７に示すよ
うに、板材１と圧電セラミックス２間を合金層３により
接着する。このとき、板材１と圧電セラミックス２間は
合金層３により強固に接着される。
【００４４】なお、板材１として接着面１ａ側に厚さ１
０μｍの銅よりなる金属層を有するものを使用し、さら
に圧電アクチュエーター２として接着面２ａ側に厚さ３
μｍの金−パラジウム合金が配されたものを使用し、液
体金属５としてガリウム、インジウム、錫が、それぞれ
６５．０％，１８．９５％，１５．０％含まれる共晶合
金（融点約５℃）を用い、液体金属５の厚さを１μｍと
した場合においては、約２４時間放置する事により強固
な合金が形成された。また、上記のように放置する際に
加熱も行えば、合金化に要する時間を短縮することが可
能であった。
０μｍの銅よりなる金属層を有するものを使用し、さら
に圧電アクチュエーター２として接着面２ａ側に厚さ３
μｍの金−パラジウム合金が配されたものを使用し、液
体金属５としてガリウム、インジウム、錫が、それぞれ
６５．０％，１８．９５％，１５．０％含まれる共晶合
金（融点約５℃）を用い、液体金属５の厚さを１μｍと
した場合においては、約２４時間放置する事により強固
な合金が形成された。また、上記のように放置する際に
加熱も行えば、合金化に要する時間を短縮することが可
能であった。
【００４５】そして最後に、図８に示すように、圧電セ
ラミックス２の接着面２ａと対向する一主面２ｂ上に電
極４を形成して圧電アクチュエーター１１を完成する。
ただし、電極４の形成は合金層３の合金化工程の後に行
う必要はなく、予め、圧電セラミックス２に形成してお
いても良い。
ラミックス２の接着面２ａと対向する一主面２ｂ上に電
極４を形成して圧電アクチュエーター１１を完成する。
ただし、電極４の形成は合金層３の合金化工程の後に行
う必要はなく、予め、圧電セラミックス２に形成してお
いても良い。
【００４６】次に、上記のような圧電アクチュエーター
の他の製造方法について述べる。
の他の製造方法について述べる。
【００４７】すなわち、先ず、図９に示すように、板材
１の接着面１ａあるいは圧電セラミックス２の接着面２
ａの少なくとも一方に少なくともガリウムを主成分とし
て含む液体金属７と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち
少なくとも１種類を含む金属粉８とが攪拌混合された合
金材６を塗布（図９中においては、板材１の接着面１ａ
のみに塗布する例を示す。）する。
１の接着面１ａあるいは圧電セラミックス２の接着面２
ａの少なくとも一方に少なくともガリウムを主成分とし
て含む液体金属７と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち
少なくとも１種類を含む金属粉８とが攪拌混合された合
金材６を塗布（図９中においては、板材１の接着面１ａ
のみに塗布する例を示す。）する。
【００４８】このとき、上記液体金属７としては、ガリ
ウムの他に、インジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも１
種類以上を含有するものが好ましい。さらには、作業温
度において液体であるものが作業性が良好であることか
ら好ましく、具体的には、ガリウム：４０〜９５％、イ
ンジウム：０〜４０％、錫：０〜３０％、亜鉛：０〜１
０％の組成を有するものが好ましい。
ウムの他に、インジウム，錫，亜鉛のうち少なくとも１
種類以上を含有するものが好ましい。さらには、作業温
度において液体であるものが作業性が良好であることか
ら好ましく、具体的には、ガリウム：４０〜９５％、イ
ンジウム：０〜４０％、錫：０〜３０％、亜鉛：０〜１
０％の組成を有するものが好ましい。
【００４９】また、金属粉８の粉径は、１〜４０μｍで
あればよい。さらに、金属粉８の最大粉径が接着層の厚
さに影響を与えるので、接着層の厚さの目標値を約１５
μｍ以下とすると、金属粉の最大粉径を１０μｍ程度と
することが好ましい。
あればよい。さらに、金属粉８の最大粉径が接着層の厚
さに影響を与えるので、接着層の厚さの目標値を約１５
μｍ以下とすると、金属粉の最大粉径を１０μｍ程度と
することが好ましい。
【００５０】上記合金材６の液体金属７と金属粉８の混
合比は、合金化反応が終了した時点で、板材１と圧電セ
ラミックス２とが接着される必要があるので、接着性を
確保できる範囲とし、金属粉８の混合比には制限があ
る。
合比は、合金化反応が終了した時点で、板材１と圧電セ
ラミックス２とが接着される必要があるので、接着性を
確保できる範囲とし、金属粉８の混合比には制限があ
る。
【００５１】そして、上記板材１の接着面１ａ側あるい
は圧電セラミックス２の接着面２ａ側の少なくとも一方
に上記液体金属５と相互拡散現象により合金を形成する
ことが可能である材料が配されていることが好ましく、
このような材料としては金属が挙げられる。上記金属と
しては、反応が活性でありすぎるアルミニウム以外の金
属材料であれば良く、合金化後の高融点化さらには合金
化の促進のため、銅，金，銀，錫，パラジウムのうち少
なくとも１種以上であることが好ましい。
は圧電セラミックス２の接着面２ａ側の少なくとも一方
に上記液体金属５と相互拡散現象により合金を形成する
ことが可能である材料が配されていることが好ましく、
このような材料としては金属が挙げられる。上記金属と
しては、反応が活性でありすぎるアルミニウム以外の金
属材料であれば良く、合金化後の高融点化さらには合金
化の促進のため、銅，金，銀，錫，パラジウムのうち少
なくとも１種以上であることが好ましい。
【００５２】従って、上記板材１および圧電セラミック
ス２として、接着面１ａ，２ａ側に金属層が形成された
積層材料を使用しても良く、板材１として接着面１ａ側
に金属層が積層された積層材料を用いることが好まし
い。
ス２として、接着面１ａ，２ａ側に金属層が形成された
積層材料を使用しても良く、板材１として接着面１ａ側
に金属層が積層された積層材料を用いることが好まし
い。
【００５３】ただし、この製造方法においては、合金材
６中の液体金属７と金属粉８とで合金化反応がなされて
接着剤として機能するので、上記液体金属７と板材１お
よび圧電セラミックス２との合金化反応は必ずしも必要
ではない。
６中の液体金属７と金属粉８とで合金化反応がなされて
接着剤として機能するので、上記液体金属７と板材１お
よび圧電セラミックス２との合金化反応は必ずしも必要
ではない。
【００５４】また、上記液体金属７と金属粉８よりなる
合金材６は、空気中においてその表面に若干の不導体を
形成する可能性があり、この合金材６の塗布工程におい
て、板材１及び圧電セラミックス２の合金材６に対する
濡れ性が悪い場合がある。
合金材６は、空気中においてその表面に若干の不導体を
形成する可能性があり、この合金材６の塗布工程におい
て、板材１及び圧電セラミックス２の合金材６に対する
濡れ性が悪い場合がある。
【００５５】このように濡れ性が悪い場合においては、
合金材６を接着面１ａ，２ａに塗布した後に脱気処理す
る、あるいは塗布した後に接着面１ａ，２ａをすり合わ
せることにより不導体層を破壊して、濡れ性を改善させ
れば良い。
合金材６を接着面１ａ，２ａに塗布した後に脱気処理す
る、あるいは塗布した後に接着面１ａ，２ａをすり合わ
せることにより不導体層を破壊して、濡れ性を改善させ
れば良い。
【００５６】また、板材１の接着面１ａ或いは圧電セラ
ミックス２の接着面２ａに、不導体層と濡れ性のよい物
質のコーティングを行うことにより濡れ性の改善を行う
ことができる。すなわち、図１０に示すように、板材１
の接着面１ａ上或いは圧電セラミックス２の接着面２ａ
上の少なくとも一方にアモルファス層９を形成（図１０
中においては、板材１の接着面１ａ上のみに形成した例
を示す。）することにより濡れ性の改善が可能となる。
上記アモルファス層９としては、酸化シリコン膜，ＩＴ
Ｏ膜等が挙げられ、その厚さとしては、厚すぎると後工
程の合金化反応を阻害する可能性があることから、１μ
ｍ以内、さらには０．１μｍ以内が好ましい。
ミックス２の接着面２ａに、不導体層と濡れ性のよい物
質のコーティングを行うことにより濡れ性の改善を行う
ことができる。すなわち、図１０に示すように、板材１
の接着面１ａ上或いは圧電セラミックス２の接着面２ａ
上の少なくとも一方にアモルファス層９を形成（図１０
中においては、板材１の接着面１ａ上のみに形成した例
を示す。）することにより濡れ性の改善が可能となる。
上記アモルファス層９としては、酸化シリコン膜，ＩＴ
Ｏ膜等が挙げられ、その厚さとしては、厚すぎると後工
程の合金化反応を阻害する可能性があることから、１μ
ｍ以内、さらには０．１μｍ以内が好ましい。
【００５７】このように濡れ性を改善することにより、
圧電アクチュエーターの製造時の製造歩留りが向上し、
生産性が向上する。
圧電アクチュエーターの製造時の製造歩留りが向上し、
生産性が向上する。
【００５８】次に、図１１に示すように、板材１と圧電
セラミックス２を合金材６をはさみ接着面１ａ，２ａと
が対向するように積層し、上記合金材６の膜厚を薄くす
る。上記のように膜厚を薄くする方法としては、板材１
及び圧電セラミックス２を全体的に加圧する方法、ある
いはローラーをかけることにより徐々に加圧する方法等
が挙げられるが、上記合金材６の塗布時においてスクリ
ーン印刷法などを用い、合金材６の厚さが１０μｍ以内
とされている場合においては、さほど加圧工程は必要で
ない。
セラミックス２を合金材６をはさみ接着面１ａ，２ａと
が対向するように積層し、上記合金材６の膜厚を薄くす
る。上記のように膜厚を薄くする方法としては、板材１
及び圧電セラミックス２を全体的に加圧する方法、ある
いはローラーをかけることにより徐々に加圧する方法等
が挙げられるが、上記合金材６の塗布時においてスクリ
ーン印刷法などを用い、合金材６の厚さが１０μｍ以内
とされている場合においては、さほど加圧工程は必要で
ない。
【００５９】次に、この状態で保持し、合金材６中の液
体金属７と金属粉８間に相互拡散現象による合金化反応
を生じさせ、図７に示すように、板材１と圧電セラミッ
クス２間を合金層３により接着する。このとき、板材１
と圧電セラミックス２間は合金層３により強固に接着さ
れる。また、板材１の接着面１ａ側或いは圧電セラミッ
クス２の接着面２ａ側に金属が配されている場合には、
合金化反応が板材１の接着面１ａ側と合金材６間或いは
圧電セラミックス２の接着面２ａ側と合金材６間におい
ても起こる。
体金属７と金属粉８間に相互拡散現象による合金化反応
を生じさせ、図７に示すように、板材１と圧電セラミッ
クス２間を合金層３により接着する。このとき、板材１
と圧電セラミックス２間は合金層３により強固に接着さ
れる。また、板材１の接着面１ａ側或いは圧電セラミッ
クス２の接着面２ａ側に金属が配されている場合には、
合金化反応が板材１の接着面１ａ側と合金材６間或いは
圧電セラミックス２の接着面２ａ側と合金材６間におい
ても起こる。
【００６０】なお、板材１として接着面１ａ側に厚さ１
０μｍの銅よりなる金属層を有するものを使用し、さら
に圧電アクチュエーター２として接着面２ａ側に厚さ３
μｍの金−パラジウム合金が配されたものを使用し、液
体金属７としてガリウム、インジウム、錫が、それぞれ
６５．０％，１８．９５％，１５．０％含まれる共晶合
金（融点約５℃）を用い、金属粉８として銀、錫、銅、
パラジウム、金が、それぞれ５０．０％，２５．７％，
１５．０％，９．０％，０．３％含まれる合金で最大粉
径２０μｍの合金を用い、さらに液体金属７の重量を金
属粉８の約１．７倍とした場合においては、接着層の厚
さは約３０μｍとなり、約４時間放置する事により強固
な合金が形成された。また、上記のように放置する際に
加熱も行えば、合金化に要する時間を短縮することが可
能であった。
０μｍの銅よりなる金属層を有するものを使用し、さら
に圧電アクチュエーター２として接着面２ａ側に厚さ３
μｍの金−パラジウム合金が配されたものを使用し、液
体金属７としてガリウム、インジウム、錫が、それぞれ
６５．０％，１８．９５％，１５．０％含まれる共晶合
金（融点約５℃）を用い、金属粉８として銀、錫、銅、
パラジウム、金が、それぞれ５０．０％，２５．７％，
１５．０％，９．０％，０．３％含まれる合金で最大粉
径２０μｍの合金を用い、さらに液体金属７の重量を金
属粉８の約１．７倍とした場合においては、接着層の厚
さは約３０μｍとなり、約４時間放置する事により強固
な合金が形成された。また、上記のように放置する際に
加熱も行えば、合金化に要する時間を短縮することが可
能であった。
【００６１】さらに、板材１として表面荒さ約１〜２μ
ｍのガラス材料を使用し、さらに圧電アクチュエーター
２として接着面２ａ側に厚さ３μｍの金−パラジウム合
金が配されたものを使用し、液体金属７としてガリウ
ム、インジウム、錫が、それぞれ６５．０％，１８．９
５％，１５．０％含まれる共晶合金（融点約５℃）を用
い、金属粉８として銀、錫、銅、パラジウム、金が、そ
れぞれ５０．０％，２７．５％，１５．０％，９．０
％，０．３％含まれる合金で最大粉径２０μｍの合金を
用い、さらに液体金属７の重量を金属粉８の約１．７倍
とした場合においては、接着層の厚さは約３０μｍとな
り、約４時間放置する事により強固な合金が形成され
た。また、上記のように放置する際に加熱も行えば、合
金化に要する時間を短縮することが可能であった。
ｍのガラス材料を使用し、さらに圧電アクチュエーター
２として接着面２ａ側に厚さ３μｍの金−パラジウム合
金が配されたものを使用し、液体金属７としてガリウ
ム、インジウム、錫が、それぞれ６５．０％，１８．９
５％，１５．０％含まれる共晶合金（融点約５℃）を用
い、金属粉８として銀、錫、銅、パラジウム、金が、そ
れぞれ５０．０％，２７．５％，１５．０％，９．０
％，０．３％含まれる合金で最大粉径２０μｍの合金を
用い、さらに液体金属７の重量を金属粉８の約１．７倍
とした場合においては、接着層の厚さは約３０μｍとな
り、約４時間放置する事により強固な合金が形成され
た。また、上記のように放置する際に加熱も行えば、合
金化に要する時間を短縮することが可能であった。
【００６２】そして、最後に、次に図８に示すように、
圧電セラミックス２の接着面２ａと対向する一主面２ｂ
上に電極４を形成して圧電アクチュエーター１１を完成
する。ただし、電極４の形成は合金層３の合金化工程の
後に行う必要はなく、予め、圧電セラミックス２に形成
しておいても良い。
圧電セラミックス２の接着面２ａと対向する一主面２ｂ
上に電極４を形成して圧電アクチュエーター１１を完成
する。ただし、電極４の形成は合金層３の合金化工程の
後に行う必要はなく、予め、圧電セラミックス２に形成
しておいても良い。
【００６３】従って、これまでに述べた本発明の圧電ア
クチュエーターの製造方法においては、加熱工程を必要
とせず、板材材料や電極材料の選択性が広がり、生産性
も向上する。
クチュエーターの製造方法においては、加熱工程を必要
とせず、板材材料や電極材料の選択性が広がり、生産性
も向上する。
【００６４】これまで述べたような製造方法により圧電
アクチュエーターを製造すれば、例えば図１２に示すよ
うな形状の大型の圧電アクチュエーターの製造も容易で
ある。
アクチュエーターを製造すれば、例えば図１２に示すよ
うな形状の大型の圧電アクチュエーターの製造も容易で
ある。
【００６５】上記圧電アクチュエーターは、板材として
断面略コ字状で一方の側面に段差部３１ａを有する形状
の板材３１を使用し、上記板材３１の底面となる平面部
３１ｂに圧電セラミックス材料２が配され、上記板材３
１と圧電セラミックス２間が合金層３により接着されて
なるものである。
断面略コ字状で一方の側面に段差部３１ａを有する形状
の板材３１を使用し、上記板材３１の底面となる平面部
３１ｂに圧電セラミックス材料２が配され、上記板材３
１と圧電セラミックス２間が合金層３により接着されて
なるものである。
【００６６】このような形状の大型の圧電アクチュエー
ターは、従来の圧電アクチュエーターの製造方法におい
ては加熱工程が必要で炉に入れる必要があったことから
製造が困難であったが、上述したような本発明の圧電ア
クチュエーターの製造方法によれば、容易に製造でき
る。
ターは、従来の圧電アクチュエーターの製造方法におい
ては加熱工程が必要で炉に入れる必要があったことから
製造が困難であったが、上述したような本発明の圧電ア
クチュエーターの製造方法によれば、容易に製造でき
る。
【００６７】さらには、本発明の圧電アクチュエエータ
ーの製造方法によれば、板材として板金などによって形
成された複雑な形状を有する金属板を用いた高性能の圧
電アクチュエーターの作製も容易となる。
ーの製造方法によれば、板材として板金などによって形
成された複雑な形状を有する金属板を用いた高性能の圧
電アクチュエーターの作製も容易となる。
【００６８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の圧電アクチュエーターにおいては、板材と圧電セラ
ミックス間が無機材料である合金層により接着されてい
るため、圧電セラミックスの変位が接着部分に吸収され
難く、応答性が良好となり、広い電圧範囲に対応可能と
なる。このように、圧電セラミックスの変位が接着部分
により吸収され難いことから、所定の変位あるいは力が
要求される場合に従来のものよりも小型化が可能とな
る。
明の圧電アクチュエーターにおいては、板材と圧電セラ
ミックス間が無機材料である合金層により接着されてい
るため、圧電セラミックスの変位が接着部分に吸収され
難く、応答性が良好となり、広い電圧範囲に対応可能と
なる。このように、圧電セラミックスの変位が接着部分
により吸収され難いことから、所定の変位あるいは力が
要求される場合に従来のものよりも小型化が可能とな
る。
【００６９】また、本発明の圧電アクチュエーターの製
造方法によれば、板材の接着面側と少なくともガリウム
を含有する液体金属間或いは圧電セラミックスの接着面
側と上記液体金属間の相互拡散現象による合金化反応、
または合金材中の少なくともガリウムを含有する液体金
属と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種
以上の金属粉間の相互拡散現象による合金化反応により
板材と圧電セラミックス間の接着を行うため、加熱工程
を必要としない。従って、板材材料や電極材料の選択性
が広がり、生産性が向上する。
造方法によれば、板材の接着面側と少なくともガリウム
を含有する液体金属間或いは圧電セラミックスの接着面
側と上記液体金属間の相互拡散現象による合金化反応、
または合金材中の少なくともガリウムを含有する液体金
属と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種
以上の金属粉間の相互拡散現象による合金化反応により
板材と圧電セラミックス間の接着を行うため、加熱工程
を必要としない。従って、板材材料や電極材料の選択性
が広がり、生産性が向上する。
【００７０】なお、上記のように、液体金属と金属粉間
の相互拡散現象による合金化反応により板材と圧電セラ
ミックス間の接着を行うようにすれば、板材及び圧電セ
ラミックスが上記液体金属と合金化反応を生じない材料
により構成されていても、これらを強固に接合させた圧
電アクチュエーターが製造される。
の相互拡散現象による合金化反応により板材と圧電セラ
ミックス間の接着を行うようにすれば、板材及び圧電セ
ラミックスが上記液体金属と合金化反応を生じない材料
により構成されていても、これらを強固に接合させた圧
電アクチュエーターが製造される。
【００７１】さらに、上記板材と合金層間或いは圧電セ
ラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルファス
層を形成するようにすれば、板材或いは圧電セラミック
スの液体金属への濡れ性が改善され、圧電アクチュエー
ターの製造時の製造歩留りが向上し、生産性が向上す
る。
ラミックスと合金層間の少なくとも一方にアモルファス
層を形成するようにすれば、板材或いは圧電セラミック
スの液体金属への濡れ性が改善され、圧電アクチュエー
ターの製造時の製造歩留りが向上し、生産性が向上す
る。
【図１】本発明を適用した圧電アクチュエーターの一例
を示す要部概略斜視図である。
を示す要部概略斜視図である。
【図２】本発明を適用した圧電アクチュエーターの一例
に電圧を供給した状態を模式的に示す断面図である。
に電圧を供給した状態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明を適用した圧電アクチュエーターの一例
をセンサーとして使用した状態を模式的に示す断面図で
ある。
をセンサーとして使用した状態を模式的に示す断面図で
ある。
【図４】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の一例を工程順に示すものであり、板材に液体金属
を塗布する工程を示す断面図である。
方法の一例を工程順に示すものであり、板材に液体金属
を塗布する工程を示す断面図である。
【図５】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の一例中において板材にアモルファス層を形成する
工程を示す断面図である。
方法の一例中において板材にアモルファス層を形成する
工程を示す断面図である。
【図６】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の一例を工程順に示すものであり、板材と圧電セラ
ミックスを液体金属をはさんで積層する工程を示す断面
図である。
方法の一例を工程順に示すものであり、板材と圧電セラ
ミックスを液体金属をはさんで積層する工程を示す断面
図である。
【図７】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の一例を工程順に示すものであり、板材と圧電セラ
ミックスが合金層により接着される工程を示す断面図で
ある。
方法の一例を工程順に示すものであり、板材と圧電セラ
ミックスが合金層により接着される工程を示す断面図で
ある。
【図８】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の一例を工程順に示すものであり、圧電セラミック
スに電極を形成する工程を示す断面図である。
方法の一例を工程順に示すものであり、圧電セラミック
スに電極を形成する工程を示す断面図である。
【図９】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製造
方法の他の例を工程順に示すものであり、板材に合金材
を塗布する工程を示す断面図である。
方法の他の例を工程順に示すものであり、板材に合金材
を塗布する工程を示す断面図である。
【図１０】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製
造方法の他の例中において板材にアモルファス層を形成
する工程を示す断面図である。
造方法の他の例中において板材にアモルファス層を形成
する工程を示す断面図である。
【図１１】本発明を適用した圧電アクチュエーターの製
造方法の他の例を工程順に示すものであり、板材と圧電
セラミックスを合金材をはさんで積層する工程を示す断
面図である。
造方法の他の例を工程順に示すものであり、板材と圧電
セラミックスを合金材をはさんで積層する工程を示す断
面図である。
【図１２】本発明を適用した圧電アクチュエーターの他
の例を示す要部概略断面図である。
の例を示す要部概略断面図である。
１，３１ 板材 ２ 圧電セラミックス ３ 合金層 ５，７ 液体金属 ６ 合金材 ８ 金属粉 ９ アモルファス層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｎ 2/00
Claims (18)
- 【請求項１】 板材上に圧電セラミックスが接着されて
なる圧電アクチュエーターにおいて、 板材と圧電セラミックス間が少なくともガリウムを含有
する合金層により接着されていることを特徴とする圧電
アクチュエーター。 - 【請求項２】 合金層がインジウム，錫，亜鉛のうち少
なくとも１種類以上と、銅，銀，金，パラジウムのうち
少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求
項１記載の圧電アクチュエーター。 - 【請求項３】 板材及び圧電セラミックスの少なくとも
一方の接着面側に金属が配されていることを特徴とする
請求項１記載の圧電アクチュエーター。 - 【請求項４】 金属が銅，銀，金，錫，パラジウムのう
ち少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項
３記載の圧電アクチュエーター。 - 【請求項５】 板材の接着面側に金属層が形成されてい
ることを特徴とする請求項３記載の圧電アクチュエータ
ー。 - 【請求項６】 板材と合金層間或いは圧電セラミックス
と合金層間の少なくとも一方にアモルファス層が形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュ
エーター。 - 【請求項７】 板材上或いは圧電セラミックス上の少な
くとも一方に少なくともガリウムを含有する液体金属を
塗布する工程と、 板材と圧電セラミックスを液体金属を挟んで積層する工
程と、 板材の接着面側と液体金属間或いは圧電セラミックスの
接着面側と液体金属間の少なくとも一方において、相互
拡散現象による合金化反応を生じさせて板材と圧電セラ
ミックス間を合金層により接着する工程を有する圧電ア
クチュエーターの製造方法。 - 【請求項８】 液体金属がインジウム，錫，亜鉛のうち
少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求
項７記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項９】 板材及び圧電セラミックスの少なくとも
一方の接着面側に金属が配されていることを特徴とする
請求項７記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項１０】 金属が銅，銀，金，錫，パラジウムの
うち少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求
項９記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項１１】 板材の接着面側に金属層が形成されて
いることを特徴とする請求項９記載の圧電アクチュエー
ターの製造方法。 - 【請求項１２】 板材の接着面上或いは圧電セラミック
スの接着面上の少なくとも一方にアモルファス層が形成
されていることを特徴とする請求項７記載の圧電アクチ
ュエーターの製造方法。 - 【請求項１３】 板材上或いは圧電セラミックス上の少
なくとも一方に、少なくともガリウムを含有する液体金
属と銀，銅，錫，金，パラジウムのうち少なくとも１種
以上の金属粉を攪拌混合した合金材を塗布する工程と、 板材と圧電セラミックスを合金材を挟んで積層する工程
と、 合金材中の液体金属と金属粉間の相互拡散現象による合
金化反応を生じさせて板材と圧電セラミックス間を合金
層により接着する工程を有する圧電アクチュエーターの
製造方法。 - 【請求項１４】 液体金属がインジウム，錫，亜鉛のう
ち少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請
求項１３記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項１５】 板材及び圧電セラミックスの少なくと
も一方の接着面側に金属が配されていることを特徴とす
る請求項１３記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項１６】 金属が銅，銀，金，錫，パラジウムの
うち少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求
項１５記載の圧電アクチュエーターの製造方法。 - 【請求項１７】 板材の接着面側に金属層が形成されて
いることを特徴とする請求項１５記載の圧電アクチュエ
ーターの製造方法。 - 【請求項１８】 板材の接着面上或いは圧電セラミック
スの接着面上の少なくとも一方にアモルファス層が形成
されていることを特徴とする請求項１３記載の圧電アク
チュエーターの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19336595A JP3465427B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 圧電アクチュエーター及びその製造方法 |
| US08/686,377 US5898255A (en) | 1995-07-28 | 1996-07-25 | Piezoelectric actuator and method for manufacturing |
| US09/035,716 US6021552A (en) | 1995-07-28 | 1998-03-05 | Method of manufacturing a piezoelectric actuator |
| US09/035,717 US6140743A (en) | 1995-07-28 | 1998-03-05 | Piezoelectric actuator and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP19336595A JP3465427B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 圧電アクチュエーター及びその製造方法 |
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|---|---|
| JPH0945973A true JPH0945973A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3465427B2 JP3465427B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=16306707
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| JP19336595A Expired - Fee Related JP3465427B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 圧電アクチュエーター及びその製造方法 |
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- 1995-07-28 JP JP19336595A patent/JP3465427B2/ja not_active Expired - Fee Related
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-
1998
- 1998-03-05 US US09/035,717 patent/US6140743A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-05 US US09/035,716 patent/US6021552A/en not_active Expired - Lifetime
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