JPS58196077A - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
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- JPS58196077A JPS58196077A JP57079037A JP7903782A JPS58196077A JP S58196077 A JPS58196077 A JP S58196077A JP 57079037 A JP57079037 A JP 57079037A JP 7903782 A JP7903782 A JP 7903782A JP S58196077 A JPS58196077 A JP S58196077A
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- Japan
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- electrostrictive
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- effect element
- electrostrictive effect
- external electrodes
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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
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- 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
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
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】
本発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ュサである。具体
的には電歪効果の大きな固体の対向する表面に金属膜等
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。電界と平行方向番こ発生する歪
（縦効果歪）は垂直方向に生じる歪（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
強度が大きい種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ュサである。具体
的には電歪効果の大きな固体の対向する表面に金属膜等
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。電界と平行方向番こ発生する歪
（縦効果歪）は垂直方向に生じる歪（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
強度が大きい種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。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。
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。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強度が
低下しない様に印加電圧を大きく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高価な
電源が必賛になり、取り扱いに対する危険度も増す。ま
たこの電歪効果素子を駆動するための制御回路も、使用
されるＩＣの耐圧の制限のためあまり高い電圧を使用す
ることは出来ない。
低下しない様に印加電圧を大きく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高価な
電源が必賛になり、取り扱いに対する危険度も増す。ま
たこの電歪効果素子を駆動するための制御回路も、使用
されるＩＣの耐圧の制限のためあまり高い電圧を使用す
ることは出来ない。
以上の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。
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（ａ）において電歪材料１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＠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実現出来る。
一定の間隔で形成されており、一つお＠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実現出来る。
ところで積層方向から見た透視図第１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にくい
部分との境界に大きな応力の集中が起こり、素子が機械
的に破壊する欠点がある。 ・、、： 本発明の目的は上記従来素子の欠点を改善した電歪効果
素子を提供することにある。
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にくい
部分との境界に大きな応力の集中が起こり、素子が機械
的に破壊する欠点がある。 ・、、： 本発明の目的は上記従来素子の欠点を改善した電歪効果
素子を提供することにある。
本発明は積層チップコンデンサ型構造の電歪効果素子に
ついて、その積層方向に平行な側面上に各内部電極に平
行に溝を形成した構造である。
ついて、その積層方向に平行な側面上に各内部電極に平
行に溝を形成した構造である。
すなわち該素子の積層方向に垂直な断面において素子の
変形に関与しない周辺部の一部を取り除くことにより応
力集中を緩和させることによりくり返しパルス印加に対
して機械的破壊に至るまでの寿命を延ばし、さらに素子
の変位量も増大させることができた。
変形に関与しない周辺部の一部を取り除くことにより応
力集中を緩和させることによりくり返しパルス印加に対
して機械的破壊に至るまでの寿命を延ばし、さらに素子
の変位量も増大させることができた。
以下実施例に従って本発明の詳細な説明を行なう。
第１１１１
マグネシウム・ニオブ酸鉛Ｐｂ （ＭｇＨＮｂｑ４ ）
Ｏｓ とチタン酸鉛ＰｂＴｉ０．をモル比で９対１の割
合で固溶させたセラミック材料を用いて本発明の電歪効
果素子を作製した。
Ｏｓ とチタン酸鉛ＰｂＴｉ０．をモル比で９対１の割
合で固溶させたセラミック材料を用いて本発明の電歪効
果素子を作製した。
本材料は大きな電歪効果を示すことがよく知られている
。 。
。 。
本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。この泥漿をドクターブレード法で
フィルム上に数１００ミクロンの厚さにキャスティング
しグリーンシートを作製した。
し、泥漿を作製した。この泥漿をドクターブレード法で
フィルム上に数１００ミクロンの厚さにキャスティング
しグリーンシートを作製した。
該シートを乾燥し、マイラーフィルムから飼離シ、所定
の形状に切断した後、白金ペーストを片面に印刷した。
の形状に切断した後、白金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、所定の形状に
切断した。これを１２００℃の温度で焼結し、外部電極
を形成し、まず図１の構造の積層チップコンデンサ型電
歪効釆素子を得た。寸法は３ｓｍＸ３ＵＩＸ１０ｍで、
内部電極間々隔は２５０ミクロンである。
切断した。これを１２００℃の温度で焼結し、外部電極
を形成し、まず図１の構造の積層チップコンデンサ型電
歪効釆素子を得た。寸法は３ｓｍＸ３ＵＩＸ１０ｍで、
内部電極間々隔は２５０ミクロンである。
次に第２図に示すように上記構造の電歪効果素子の積層
方向に平向な側面上に巾０．１ｍ、深さくｌ１ｍの溝を
素子の周囲に２１１１１間隔で入れた。この際、溝によ
り分割された外部電極はリード巌で接続した。
方向に平向な側面上に巾０．１ｍ、深さくｌ１ｍの溝を
素子の周囲に２１１１１間隔で入れた。この際、溝によ
り分割された外部電極はリード巌で接続した。
第３図は従来構造の電歪効果素子と本発明の素子に関す
る高さ方向（積層方向）変位量の印加電圧依存性を示し
ている。印加電圧が等しい場合には本発明の電歪効果素
子の方が変位量の大きいことがわかる。なお前記溝は外
部電極を分割しないような位置に形成することも可能で
ある。
る高さ方向（積層方向）変位量の印加電圧依存性を示し
ている。印加電圧が等しい場合には本発明の電歪効果素
子の方が変位量の大きいことがわかる。なお前記溝は外
部電極を分割しないような位置に形成することも可能で
ある。
肩１１豫ｌ
実施例１に示した２種類の構造の素子に関して、最高電
圧２５０■、パルス巾１ｍｓの正弦波電圧パルスを繰り
返し連続的に印加した。その場合の変位量と寿命を第４
図に示す。
圧２５０■、パルス巾１ｍｓの正弦波電圧パルスを繰り
返し連続的に印加した。その場合の変位量と寿命を第４
図に示す。
従来構造の電歪効果素子は最大変位値が１．３ミクロン
で、かつ約２５．０００ 同程度の繰り返し印加パル
ス数に対して機械的に破壊した。−力木発明の電歪効果
素子は蛾大変位量が１．９ ミクロンと大きく、かつ１
億回の繰り返し電圧パルスを連続的に印加しても破壊し
なかった。
で、かつ約２５．０００ 同程度の繰り返し印加パル
ス数に対して機械的に破壊した。−力木発明の電歪効果
素子は蛾大変位量が１．９ ミクロンと大きく、かつ１
億回の繰り返し電圧パルスを連続的に印加しても破壊し
なかった。
以上２つの実施例から明らかな様に本発明による電歪効
果素子は変位量、寿命が共に従来構造の電歪効果素子よ
り優れている。
果素子は変位量、寿命が共に従来構造の電歪効果素子よ
り優れている。
第１図は従来構造の電歪効果素子の構造図。
第２図は本発明による構造の電・歪効果素子の構造図。
第３図は本発明の電歪効果素子と従来の素子の変位量の
印加電圧依存性を示す図。 第４図は本発明の電歪効果素子と従来の素子の繰返しパ
ルス電圧印加と寿命の関係を示す図。 図においてｌは電歪材料、２は内部電極、３Ｇ′！外部
電極、４はリード線である。 代岬人弁理士 内 原 晋 第１図 Ａ Ｂ 第２図 電圧（Ｖ） 第３図 型 嵌 第ψ図
印加電圧依存性を示す図。 第４図は本発明の電歪効果素子と従来の素子の繰返しパ
ルス電圧印加と寿命の関係を示す図。 図においてｌは電歪材料、２は内部電極、３Ｇ′！外部
電極、４はリード線である。 代岬人弁理士 内 原 晋 第１図 Ａ Ｂ 第２図 電圧（Ｖ） 第３図 型 嵌 第ψ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、各内
部電極を一層おきに同一の外部電極に接続させた電歪効
果素子において、該素子の積層方向と平行な側面上に、
各内部電極と平行な溝を１個所以上形成する構造を特徴
とする電歪効果素子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079037A JPH065794B2 (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
| DE8383104556T DE3378393D1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| EP83104556A EP0094078B1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| CA000427828A CA1206193A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| AU14422/83A AU553391B2 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element |
| BR8302536A BR8302536A (pt) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | Elemento eletrostritivo de camadas multiplas de alta resistencia |
| KR1019830002025A KR860000255B1 (ko) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | 다층 구조의 전왜소자 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP57079037A JPH065794B2 (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58196077A true JPS58196077A (ja) | 1983-11-15 |
| JPH065794B2 JPH065794B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13678713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57079037A Expired - Lifetime JPH065794B2 (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-11 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065794B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237239A (en) * | 1990-10-05 | 1993-08-17 | Nec Corporation | Piezoelectric actuator |
| WO2006000479A1 (de) * | 2004-06-29 | 2006-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelektrisches bauteil mit sollbruchstelle, verfahren zum herstellen des bauteils und verwendung des bauteils |
| US8240582B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-08-14 | Denso Corporation | Stacked piezoelectric device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724756U (ja) * | 1980-07-16 | 1982-02-08 |
-
1982
- 1982-05-11 JP JP57079037A patent/JPH065794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724756U (ja) * | 1980-07-16 | 1982-02-08 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237239A (en) * | 1990-10-05 | 1993-08-17 | Nec Corporation | Piezoelectric actuator |
| WO2006000479A1 (de) * | 2004-06-29 | 2006-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelektrisches bauteil mit sollbruchstelle, verfahren zum herstellen des bauteils und verwendung des bauteils |
| US7420319B2 (en) | 2004-06-29 | 2008-09-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelectric component with predetermined breaking point and method for manufacturing and using the component |
| US8240582B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-08-14 | Denso Corporation | Stacked piezoelectric device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065794B2 (ja) | 1994-01-19 |
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