JPS58196075A - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
- Publication number
- JPS58196075A JPS58196075A JP57079035A JP7903582A JPS58196075A JP S58196075 A JPS58196075 A JP S58196075A JP 57079035 A JP57079035 A JP 57079035A JP 7903582 A JP7903582 A JP 7903582A JP S58196075 A JPS58196075 A JP S58196075A
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- Japan
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- electrostrictive
- electrodes
- effect element
- internal electrode
- electrostrictive effect
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-
- 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
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本尭明は電歪効果素子の構造に関するものである・電歪
効果素子とは固体の電歪効果を利用して電気エネルギを
機械エネルギに変換するトランスデーサである。具体的
には電歪効果の大きな固体の対向する表面に金＊ａａ等
の電極を形成し、電極間に電位差を与えたときに発生す
る固体の歪を利用する。電界と平行方向に発生する歪（
縦効釆企は１直方向に生じる盃（横効果歪）より一般に
は大きいので、前者を利用する方がエネルギ変換効率は
高い。また、歪の大きさは電界強度に関係し、電界強度
が大きい程発生する歪も大きい。
効果素子とは固体の電歪効果を利用して電気エネルギを
機械エネルギに変換するトランスデーサである。具体的
には電歪効果の大きな固体の対向する表面に金＊ａａ等
の電極を形成し、電極間に電位差を与えたときに発生す
る固体の歪を利用する。電界と平行方向に発生する歪（
縦効釆企は１直方向に生じる盃（横効果歪）より一般に
は大きいので、前者を利用する方がエネルギ変換効率は
高い。また、歪の大きさは電界強度に関係し、電界強度
が大きい程発生する歪も大きい。
横効果を利用した電歪効果素子では一定の印加電圧でも
電界と垂直方向の寸法に比例した変位量を得る事が可能
であるが、しかしエネルギ変換効率の高い縦効果を利用
した電歪効果素子では外部から印加する電圧を一定にし
て歪の発生する方向の寸法を増すと、電界強度が低下す
るので変位量は大きくならない。従ってこの場合に大き
な変位量を得るには電界！！１度が低ドしない様に印加
電圧を太き（することが必要である。しかし、電圧を大
きくするためには大型でかつ誦価な電源が必要になり、
取り扱いに対する危険度も増す。またトランスデュサを
枢動するための制御回路も使用されるＩＣの耐圧が低い
ためあまり高い電圧を使用することは出来ない。
電界と垂直方向の寸法に比例した変位量を得る事が可能
であるが、しかしエネルギ変換効率の高い縦効果を利用
した電歪効果素子では外部から印加する電圧を一定にし
て歪の発生する方向の寸法を増すと、電界強度が低下す
るので変位量は大きくならない。従ってこの場合に大き
な変位量を得るには電界！！１度が低ドしない様に印加
電圧を太き（することが必要である。しかし、電圧を大
きくするためには大型でかつ誦価な電源が必要になり、
取り扱いに対する危険度も増す。またトランスデュサを
枢動するための制御回路も使用されるＩＣの耐圧が低い
ためあまり高い電圧を使用することは出来ない。
このような欠点を改善するために積層チップコンデンサ
型の構造が提案されている。この構造を第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す。第１図（５１）において電歪材料ｌ
の内部に内部電極２が一定の間隔で形成されており、一
つおきに外部電極３と接続している。内部電極の間隔は
通常のチップコンデンサの技術で数１０ミクロン程度に
することが出来る。この構造を採用すると電極間距離が
せまくなるため低電圧で駆動可能な縦効果利用の電歪効
果素子が５）ＪＡ出来る。
型の構造が提案されている。この構造を第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す。第１図（５１）において電歪材料ｌ
の内部に内部電極２が一定の間隔で形成されており、一
つおきに外部電極３と接続している。内部電極の間隔は
通常のチップコンデンサの技術で数１０ミクロン程度に
することが出来る。この構造を採用すると電極間距離が
せまくなるため低電圧で駆動可能な縦効果利用の電歪効
果素子が５）ＪＡ出来る。
ところで積層方向から見た透視図＃１１図（ｂ）から明
らかな様に、この構造では内部電極の重なる面積（中央
の矩形部分）は素子の断面積と比較して小さい。従って
基本的には内部電極の重なった部分は電界に応じて変形
するが、他の部分は変形せず、このため、素子全体とし
ての変位量はその材料が持つ固有の歪量より小さくなる
欠点がある。
らかな様に、この構造では内部電極の重なる面積（中央
の矩形部分）は素子の断面積と比較して小さい。従って
基本的には内部電極の重なった部分は電界に応じて変形
するが、他の部分は変形せず、このため、素子全体とし
ての変位量はその材料が持つ固有の歪量より小さくなる
欠点がある。
また、高い電圧を印加して大きな歪を発生させると変形
する部分と変形しない部分との境界に応力集中が起こり
素子が機械的に破壊する欠点がある。
する部分と変形しない部分との境界に応力集中が起こり
素子が機械的に破壊する欠点がある。
本発明は上記従来構造素子の欠点を改善した電歪効果素
子の構造に関するものである。本発明の電歪効果素子は
電歪効果を示す材料と内部′を極とを交互に積層してな
る電歪効果素子において、各内部電極の形状が該ｍｃａ
効呆素子の積層方向に垂直な断面形状のうち、その外周
部を含む一部分か除去された形状であり、また谷内部１
を極は前記除去された部分が積層方向に対して、互いに
眞合う内部１！極の間では重ならす、一層おきの内部電
極の間では重なるように積層され、当該電歪効果素子側
面上の前記除去された部分に対応する位置に各内部電極
を一層おきに接続する外部電極が形成されていることを
特徴とする。
子の構造に関するものである。本発明の電歪効果素子は
電歪効果を示す材料と内部′を極とを交互に積層してな
る電歪効果素子において、各内部電極の形状が該ｍｃａ
効呆素子の積層方向に垂直な断面形状のうち、その外周
部を含む一部分か除去された形状であり、また谷内部１
を極は前記除去された部分が積層方向に対して、互いに
眞合う内部１！極の間では重ならす、一層おきの内部電
極の間では重なるように積層され、当該電歪効果素子側
面上の前記除去された部分に対応する位置に各内部電極
を一層おきに接続する外部電極が形成されていることを
特徴とする。
本発明の電歪効果素子は従来の積層チップコンデンサ構
造の素子に比べ変形しない部分の面積を小さくすること
ができるので変位蓋が従来構造素子の２〜３倍あり、か
つ電圧パルスを繰り返し印加したときの素子寿命が著し
く同上する。
造の素子に比べ変形しない部分の面積を小さくすること
ができるので変位蓋が従来構造素子の２〜３倍あり、か
つ電圧パルスを繰り返し印加したときの素子寿命が著し
く同上する。
次屹実施例に従って本発明素子の構造とその性能〈つい
て説明する。
て説明する。
夫趙且１
マグネシウムニオブ酸鉛Ｐｂ （ｌ１４ｐ、（Ｎｂｊ！
ｉ） ０．とチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３をモル比で９対１
の割合で同浴させたセラミック材料を用いて本発明の電
歪効果素子効果を調べた。この材料は大きな電歪効果を
示すことがよく知られている。
ｉ） ０．とチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３をモル比で９対１
の割合で同浴させたセラミック材料を用いて本発明の電
歪効果素子効果を調べた。この材料は大きな電歪効果を
示すことがよく知られている。
まずこの材料の予焼粉末と有機バインダー、有機溶媒と
を混合し、泥漿を作製した。この泥ＷＩをドクターブレ
ード法でフィルム上に数１００ミクロンの厚さ番とキャ
スティングし、グリーンシートを作製した。次に該シー
トを乾燥し７１ラーフイルムから剥離し、所定の形状に
切断した後、日替ペーストを片面に印刷した。これらの
シートを数１０枚積層、圧着し、所望の寸法に切断し、
約１２００ｔの温度で焼結した。
を混合し、泥漿を作製した。この泥ＷＩをドクターブレ
ード法でフィルム上に数１００ミクロンの厚さ番とキャ
スティングし、グリーンシートを作製した。次に該シー
トを乾燥し７１ラーフイルムから剥離し、所定の形状に
切断した後、日替ペーストを片面に印刷した。これらの
シートを数１０枚積層、圧着し、所望の寸法に切断し、
約１２００ｔの温度で焼結した。
第２図は実施例の電歪効果素子の電極構造と積層方法を
示す図である。ｔａ２図に示すように矩形の当鍍電歪効
果素子の断面形状（積層方向に垂直な面）に対し内部電
極ｎはこの素子断面形状の外周部を含む一部分が除去さ
れた形状をしている。
示す図である。ｔａ２図に示すように矩形の当鍍電歪効
果素子の断面形状（積層方向に垂直な面）に対し内部電
極ｎはこの素子断面形状の外周部を含む一部分が除去さ
れた形状をしている。
さらにこの除去された部分が隣合う内部電極の間では互
い積層方向暑こ重ならず、一層＄きの内部電極では積層
方向に重なるように各内部電極とグリーンシートを積層
し、焼成した。なお２１は電歪材料を示す。次に第３図
（ａ） 、 （ｂ）に実施例の電歪効果素子の積層方向
に平行な側面図（第３図（ａ））と積層方向からの透視
図（第３図（ｂ））を示す。
い積層方向暑こ重ならず、一層＄きの内部電極では積層
方向に重なるように各内部電極とグリーンシートを積層
し、焼成した。なお２１は電歪材料を示す。次に第３図
（ａ） 、 （ｂ）に実施例の電歪効果素子の積層方向
に平行な側面図（第３図（ａ））と積層方向からの透視
図（第３図（ｂ））を示す。
第３図に示すように各内部電極３２における前記素子断
面形状の外周部を含む一部分が除去された位置に対応す
る当該電歪効果素子側面に銀ペーストの塗布、焼付番こ
より外部電極おを形成した。この外部電極部は各内部電
極３２を一層おきに接続している。外部電極おからはそ
れぞれ電極端子Ａ。
面形状の外周部を含む一部分が除去された位置に対応す
る当該電歪効果素子側面に銀ペーストの塗布、焼付番こ
より外部電極おを形成した。この外部電極部は各内部電
極３２を一層おきに接続している。外部電極おからはそ
れぞれ電極端子Ａ。
Ｂを取り出した。この実施例の電歪効果素子の寸法は３
１１ｓ×３ｗＩＬ×１− で内部電極間の距離は２５０
ミクロンである。また内部電極の重なり面積は約９２−
である。
１１ｓ×３ｗＩＬ×１− で内部電極間の距離は２５０
ミクロンである。また内部電極の重なり面積は約９２−
である。
外形寸法が全くこれと等しく、内部電極の面積のみが異
なる第１図に示す様な従来の積層チップコンデンサ型電
歪効果素子も同時に試作した。この素子の電極の重なり
面積は素子断面積の８４％である。
なる第１図に示す様な従来の積層チップコンデンサ型電
歪効果素子も同時に試作した。この素子の電極の重なり
面積は素子断面積の８４％である。
素子の外部電極から取り出した電極端子Ａ、Ｂ関に直流
電圧を印加して、電歪の縦効果により発生する変位量の
測定を上記２種類の素子に関して行なった。結果を第４
図に示す。この図から明らかな様に同一電圧に対して、
本発明構造の素子は従来の素子と比較して変位量が２〜
３倍大きい。
電圧を印加して、電歪の縦効果により発生する変位量の
測定を上記２種類の素子に関して行なった。結果を第４
図に示す。この図から明らかな様に同一電圧に対して、
本発明構造の素子は従来の素子と比較して変位量が２〜
３倍大きい。
去ｍ
実施例１で用いた２種類の素子に最高電圧２５０Ｖパル
ス巾１ｍｓ の正弦波電圧パルスを繰返し連続的に印
加して素子の寿命試験を行なった。第５図にその結果を
示す。従来構造の素子は最大変位量が１．３ミクロンで
かつ２５，０００回１１［の印加パルス数に対して破壊
した。これに対して本発明構造の素子は変位が４ミクロ
ンで、約１億回の繰り返し電圧パルスの印加に対しても
破壊しなかりた。
ス巾１ｍｓ の正弦波電圧パルスを繰返し連続的に印
加して素子の寿命試験を行なった。第５図にその結果を
示す。従来構造の素子は最大変位量が１．３ミクロンで
かつ２５，０００回１１［の印加パルス数に対して破壊
した。これに対して本発明構造の素子は変位が４ミクロ
ンで、約１億回の繰り返し電圧パルスの印加に対しても
破壊しなかりた。
な自重発明の電歪効果素子はその内部電極構造が第２図
、ｇａ図に示したものに限られず、第６図、第７図（ａ
） 、 （ｂ）に示した内部電極の構造においてもその
効果が失なわれることはない。
、ｇａ図に示したものに限られず、第６図、第７図（ａ
） 、 （ｂ）に示した内部電極の構造においてもその
効果が失なわれることはない。
以上の実施例から明らかなとおり本発明の電歪効果素子
は従来の素子に比べ変位量が大きく、繰り返し電圧パル
ス印加に対する寿命が著しく長い優れた特徴を有してい
る。
は従来の素子に比べ変位量が大きく、繰り返し電圧パル
ス印加に対する寿命が著しく長い優れた特徴を有してい
る。
第１ＷＪは従来の積層チップコンデンサ壓構造の電歪効
果素子を示す図。 第２図は本発明による電歪効果素子の電極形状を示す図
。 ＩＩ３図は本発明の電歪効果素子の構造を示す図。 第４図は本発明電歪効果素子と従来素子の電圧と変位の
関係を示す図。 落５図は本発明電歪効果素子と従来素子の繰り返し電圧
パルス印加による寿命を示す因。 第６図、第７図は本発明の電歪効果素子の電極形状に関
する傭の実施例を示す図。 各図において１．２１，３１．は電歪材料。２．２２゜
金は内部電極。３．２３．３３は外部電極である。 瑯ｌ口 １ 第２図 □ 第３図 電圧（Ｖ） 第ＬＩ−図 電圧パルス印力ロ数（回） 第５図 第ろ図
果素子を示す図。 第２図は本発明による電歪効果素子の電極形状を示す図
。 ＩＩ３図は本発明の電歪効果素子の構造を示す図。 第４図は本発明電歪効果素子と従来素子の電圧と変位の
関係を示す図。 落５図は本発明電歪効果素子と従来素子の繰り返し電圧
パルス印加による寿命を示す因。 第６図、第７図は本発明の電歪効果素子の電極形状に関
する傭の実施例を示す図。 各図において１．２１，３１．は電歪材料。２．２２゜
金は内部電極。３．２３．３３は外部電極である。 瑯ｌ口 １ 第２図 □ 第３図 電圧（Ｖ） 第ＬＩ−図 電圧パルス印力ロ数（回） 第５図 第ろ図
Claims (1)
- 電歪効果を示す材料と内部電極とを交互に積層してなる
電歪効果素子〈おいて、各内部電極の形状が該電歪効果
素子の積層方向に垂直な断面形状のうちその外周部を含
む一部分が除去された形状であり、また各内部電極はそ
の除去された部分が積層方向に対して、互いに隣合う内
部電極の間では重ならず、一層おきの内部電極の間では
重なるように積層され、当咳電歪効呆素す側面上の前記
除去された部分に対応する位置に各内部電極を一層おき
に接続する外部電極が形成されていることを特徴とする
電歪効果素子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079035A JPS58196075A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
| EP83104556A EP0094078B1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| DE8383104556T DE3378393D1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| AU14422/83A AU553391B2 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element |
| CA000427828A CA1206193A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| KR1019830002025A KR860000255B1 (ko) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | 다층 구조의 전왜소자 |
| BR8302536A BR8302536A (pt) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | Elemento eletrostritivo de camadas multiplas de alta resistencia |
| US06/493,583 US4523121A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079035A JPS58196075A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58196075A true JPS58196075A (ja) | 1983-11-15 |
| JPH0451992B2 JPH0451992B2 (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=13678659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57079035A Granted JPS58196075A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58196075A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146378A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JPH01264278A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Nippon Soken Inc | 一体型ピエゾスタック |
| WO2000038252A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Denso Corporation | Corps multicouche piezoelectrique |
| JP2009183144A (ja) * | 1997-05-16 | 2009-08-13 | Seiko Instruments Inc | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4986816A (ja) * | 1972-12-26 | 1974-08-20 | ||
| JPS50119269A (ja) * | 1974-03-06 | 1975-09-18 | ||
| JPS5166756U (ja) * | 1974-11-21 | 1976-05-26 | ||
| JPS5379488A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-13 | Ngk Spark Plug Co | Piezooelectric element |
| JPS5574067U (ja) * | 1978-11-15 | 1980-05-21 | ||
| JPS5669999A (en) * | 1979-11-09 | 1981-06-11 | Seiko Epson Corp | Laminated piezoelectric element |
| JPS56124224A (en) * | 1980-03-05 | 1981-09-29 | Tdk Electronics Co Ltd | Laminated condenser and condenser assembly |
-
1982
- 1982-05-11 JP JP57079035A patent/JPS58196075A/ja active Granted
Patent Citations (7)
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| JPH01264278A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Nippon Soken Inc | 一体型ピエゾスタック |
| JP2009183144A (ja) * | 1997-05-16 | 2009-08-13 | Seiko Instruments Inc | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
| JP4563490B2 (ja) * | 1997-05-16 | 2010-10-13 | セイコーインスツル株式会社 | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
| WO2000038252A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Denso Corporation | Corps multicouche piezoelectrique |
| US6452312B1 (en) | 1998-12-18 | 2002-09-17 | Denso Corporation | Piezoelectric laminate body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451992B2 (ja) | 1992-08-20 |
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