JPS5867084A - たわみ素子 - Google Patents
たわみ素子Info
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- JPS5867084A JPS5867084A JP56166827A JP16682781A JPS5867084A JP S5867084 A JPS5867084 A JP S5867084A JP 56166827 A JP56166827 A JP 56166827A JP 16682781 A JP16682781 A JP 16682781A JP S5867084 A JPS5867084 A JP S5867084A
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- Japan
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- displacement
- voltage
- flexible element
- electrostrictive
- terminals
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- Pending
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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
-
- 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
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
- H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
-
- 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
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Ｉ−ｉ積層構造をもつ電歪型のたわみ素子に関す
るものである。
るものである。
圧電磁器あるいは電歪磁器よりなる貼９合わせ型たわみ
素子は比較的小さな形状で大きな変位量を得ることがで
きるため、圧電リレー、ＶＴＲのオートトラッキングな
どに適する変位素子として注目されている。このうち、
常誘電体磁器あるいは反強誘電体磁器を用いた・電歪型
のたわみ素子は、圧電型たわみ素子に比べて、その残留
変位が１桁小さい（特開昭５４−７８９９３号公報、特
開昭５４−７８９９４号公報ンため、正確な位置合わせ
を必要とする用途に適している。一端を固定したたわみ
素子の電圧印加による他端の変位量は、素子の長さの自
乗に比例し、素子の厚みに反比例する。
素子は比較的小さな形状で大きな変位量を得ることがで
きるため、圧電リレー、ＶＴＲのオートトラッキングな
どに適する変位素子として注目されている。このうち、
常誘電体磁器あるいは反強誘電体磁器を用いた・電歪型
のたわみ素子は、圧電型たわみ素子に比べて、その残留
変位が１桁小さい（特開昭５４−７８９９３号公報、特
開昭５４−７８９９４号公報ンため、正確な位置合わせ
を必要とする用途に適している。一端を固定したたわみ
素子の電圧印加による他端の変位量は、素子の長さの自
乗に比例し、素子の厚みに反比例する。
ゝこのため、貼り合わせ型たわみ素子で大きな変位を得
るには、素子の長さを長くし、厚みを薄くすることが考
えられる。しかし、素子の長さは使用目的によっである
程度の大きさに限られる０また、素子の厚みを薄くする
と機械的強度が低下するために、貼り合わせ作業が著し
く困難になり、量産性が低下する欠点があった。
るには、素子の長さを長くし、厚みを薄くすることが考
えられる。しかし、素子の長さは使用目的によっである
程度の大きさに限られる０また、素子の厚みを薄くする
と機械的強度が低下するために、貼り合わせ作業が著し
く困難になり、量産性が低下する欠点があった。
本発明は上記の欠点を除去し、変位量が大きく、量産性
に富む電歪型たわみ素子を提供する０すなわち、本発明
は電歪薄膜を複数層に積み重ね、饋亀歪薄膜の間に電極
層を設けたことを特徴とする積層型たわみ素子を提供す
るも、のであり、°これにより変位量が大きく、かつ量
産、性に富むたわみ素子が得られる。また、本発明にお
いては積層の層数を増すことにより、低電圧で駆動でき
るたわみ素子が得られる。以下に本発明を実施例により
説明する。
に富む電歪型たわみ素子を提供する０すなわち、本発明
は電歪薄膜を複数層に積み重ね、饋亀歪薄膜の間に電極
層を設けたことを特徴とする積層型たわみ素子を提供す
るも、のであり、°これにより変位量が大きく、かつ量
産、性に富むたわみ素子が得られる。また、本発明にお
いては積層の層数を増すことにより、低電圧で駆動でき
るたわみ素子が得られる。以下に本発明を実施例により
説明する。
出発原料トシテＰｂｏ 、 Ｅ ａｃＯ３，”ｒＯ１Ｎ
ｂ２０ｓ 。
ｂ２０ｓ 。
ＴｉＯ２′ｆ：用い、これらｆ （Ｐｂｏ、Ｂａ、１）
（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）。。６９ＴｉＱ３１０３
で示される組成比になるように秤量したのち、湿式混合
した。乾燥後８６０’Ｃで２時間仮焼したのち、ボール
ミルでタノール）と混合し、これを厚さ６０μｍの生シ
ートにドクターブレード法で成形した。溶剤を蒸発させ
たのち、生シートの表面にＰｔ−Ｐｄ系ベーストを印刷
し、このシートを４枚重ねて熱圧着した。これを所定の
大きさに加工したのち、有機ノくインダを焼却し、その
のちマグネシア磁器製のさや鉢に入れ、１２００’Ｃで
２時間焼成した０このようにして作製した素子は全体の
厚さが２１０！ｉｍで、長さが２０ｒｔａｎ、幅１０ｍ
ｍであった０この素子の長さ方向の一端を支持台に長さ
２閣で固定し。
（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）。。６９ＴｉＱ３１０３
で示される組成比になるように秤量したのち、湿式混合
した。乾燥後８６０’Ｃで２時間仮焼したのち、ボール
ミルでタノール）と混合し、これを厚さ６０μｍの生シ
ートにドクターブレード法で成形した。溶剤を蒸発させ
たのち、生シートの表面にＰｔ−Ｐｄ系ベーストを印刷
し、このシートを４枚重ねて熱圧着した。これを所定の
大きさに加工したのち、有機ノくインダを焼却し、その
のちマグネシア磁器製のさや鉢に入れ、１２００’Ｃで
２時間焼成した０このようにして作製した素子は全体の
厚さが２１０！ｉｍで、長さが２０ｒｔａｎ、幅１０ｍ
ｍであった０この素子の長さ方向の一端を支持台に長さ
２閣で固定し。
電圧印加によるたわみ変位を自由端の位置の変位として
非接触変位計で測定した０第１図はこのたわみ素子の断
面図であシ、１は電歪材料、２は電極、３は支持台、４
は電圧印加用の電極であり焼成した素子に常温硬化型の
シルバーペーストを塗布したもの、Ａ、ＢおよびＣは電
圧印加用の端子を示す。なお、生シート上の電極は外部
への取シ出しを容易にするため、第１図に示すようにｐ
ｔ−Ｐｄ ペーストを印刷しない部分を設けた。使用し
た（Ｐｂｏ、５Ｂａｏ、１） （Ｍ（Ｊ１／３Ｎｂ２／
３）ｏ、ｅｓＴ ｌｏ、３１０３材料は室温付近以上で
は常誘電体であり、室温では電界の２乗にほぼ比例する
大きな歪を示す電歪材料である。第１図で端子Ａ、Ｂ間
にｓｏＶの直流電圧を印加した場合には、たわみ素子の
上半分の２層は長さ方向に収縮し、その結果、自由端は
上方向に２８０μｍ変位した。また、端子Ａ、Ｃ間にｓ
ｏＶの直流電圧を印加したときには、自由端が下方向に
２９５μｍ変位した。なお、変位量および方向は電界の
丙きによらず同じであった。一方、端子Ａ、Ｂ間と端子
Ａ、Ｃ間に同時に電圧を印加した場合には、自由端の上
下方向への変位はほとんどなかった。
非接触変位計で測定した０第１図はこのたわみ素子の断
面図であシ、１は電歪材料、２は電極、３は支持台、４
は電圧印加用の電極であり焼成した素子に常温硬化型の
シルバーペーストを塗布したもの、Ａ、ＢおよびＣは電
圧印加用の端子を示す。なお、生シート上の電極は外部
への取シ出しを容易にするため、第１図に示すようにｐ
ｔ−Ｐｄ ペーストを印刷しない部分を設けた。使用し
た（Ｐｂｏ、５Ｂａｏ、１） （Ｍ（Ｊ１／３Ｎｂ２／
３）ｏ、ｅｓＴ ｌｏ、３１０３材料は室温付近以上で
は常誘電体であり、室温では電界の２乗にほぼ比例する
大きな歪を示す電歪材料である。第１図で端子Ａ、Ｂ間
にｓｏＶの直流電圧を印加した場合には、たわみ素子の
上半分の２層は長さ方向に収縮し、その結果、自由端は
上方向に２８０μｍ変位した。また、端子Ａ、Ｃ間にｓ
ｏＶの直流電圧を印加したときには、自由端が下方向に
２９５μｍ変位した。なお、変位量および方向は電界の
丙きによらず同じであった。一方、端子Ａ、Ｂ間と端子
Ａ、Ｃ間に同時に電圧を印加した場合には、自由端の上
下方向への変位はほとんどなかった。
本発明のたわみ素子は、積層型構造を有するため、従来
の積層型セラミックコンデンサの量産技術を用いて容易
に製造できる特徴をもつとともに、薄膜ｒヒが容易であ
るため、大きなたわみ変位が得られること、積層枚数を
増すことにより印加電圧を小さくできること（たとえば
、全体の厚さを同じにし積層枚数を３倍にすると同じた
わみ変位を得るのに必要な電圧は約１／３に低下する）
、電歪材料の電圧印加による変位を用いるため、分極処
理が不必要であることなどの特徴をもっている。
の積層型セラミックコンデンサの量産技術を用いて容易
に製造できる特徴をもつとともに、薄膜ｒヒが容易であ
るため、大きなたわみ変位が得られること、積層枚数を
増すことにより印加電圧を小さくできること（たとえば
、全体の厚さを同じにし積層枚数を３倍にすると同じた
わみ変位を得るのに必要な電圧は約１／３に低下する）
、電歪材料の電圧印加による変位を用いるため、分極処
理が不必要であることなどの特徴をもっている。
本発明で電歪薄膜は実施例のものに限られずに使用温度
で常誘電相にある材料（たとえば、Ｐｂ（Ｎｉ、／３Ｎ
ｂＶ３）ｏ３磁器、 Ｐｂ（Ｍ（ｉ１／３Ｔ”２／３’
○３警 磁器など）および反強誘電相にある材料（たとえば’
ＰｂＯ，９”ａｏ、１（ｚｒＱ７Ｔｉ０．３）０．９７
６０３磁器）を使用できる０なお、大きな変位量を得る
ためには、上記の常誘電相あるいは反強誘電相にある材
料のなかでも使用温度で誘電率の大きい材料が望ましい
０ 本発明の積層型たわみ素子を作製するには、実施例の方
法に限定されずに、スパッタリング、蒸着などの方法で
行なってもよい。これらの方法は薄いたわみ素子を作製
する場合に特に効果的である０ 実施例では、電歪薄膜は４層であるが、２層以上のいず
れでもよい。また、電歪薄膜の厚さも用途に応じて適当
な値をとることができる。積層した本発明のたわみ素子
はこれを複数枚重ねて貼り合わせて用いることができる
。これにより従来の電歪型たわみ素子に比べて低電圧で
駆動できるたわみ素子が得られる。第２図はその構造を
示す実施例の断面図である。−図では第１図の実施例と
対応する部分に同符号を付しているみまた、本発明の積
層型たわみ素子に金属板、磁器板などの他の基板を貼り
合わせても、たわみ素子として使用できる。電歪材料を
用いたたわみ素子はその変位量の使用温度による変ｒヒ
が一般的に大きいという欠点があるが、この欠点は本発
明の積層型たわみ素子に発熱体よＩ）なるＮ板を貼りつ
け、その発熱体の温度を一定の温度に制御することによ
って除去できる。第３図は１１０℃付近以上で常誘電体
であるＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２．／３）ｏ、７６Ｔｉｏ
、２６ｏ３組成よりなる積層型たわみ素子（第１図の場
合と同様の方法で作製した）に正の抵抗温度系数をもつ
発熱体（正特性発熱体）、であるチタン酸バリウム系半
導体磁器発熱体（１００℃以上で抵抗が急激に高くなる
組成物を使用）を貼り合わせた構造をもつたわみ素子の
一実施例を示す断面図である。なお、図において、第１
図に示した実施例と対応する部分には同符号を付してい
る。第３図で積層した電歪薄板１枚の厚さは９５μｍ″
ｃあり、発熱体６の厚さｅ？３００μｍ であり、たわ
み素子全体の長さ１ｄ２０ｔｔａｓ、幅１０諭であった
。発熱体ｅの両電極に電圧を印加することにより、たわ
み素子全体の温度が１１０℃近くの温度でほぼ一定にな
る。このため、積層した電歪薄膜の電極間に１００ｖの
直流電圧を印加した場合の自由端のたわみ変位は室温が
一２０〜８０℃の範囲で１０１〜１０９μｍであり、室
温の変化による変位量の変化は小さかったＱ また、たわみ素子の変位量が周囲温度によって変化する
のを防ぐ方法として、積層した電歪薄膜の少なくとも一
層を発熱体薄膜とし、これが一定の温度になるように電
圧を印加してもよい０なお、発熱体薄膜としては、積層
型たわみ素子の作製法の違いｃ生シート法、スパッタリ
ング、電子ビーム蒸着など）により、セラミック薄膜又
は金属薄膜などを適当に選ぶことができる。
で常誘電相にある材料（たとえば、Ｐｂ（Ｎｉ、／３Ｎ
ｂＶ３）ｏ３磁器、 Ｐｂ（Ｍ（ｉ１／３Ｔ”２／３’
○３警 磁器など）および反強誘電相にある材料（たとえば’
ＰｂＯ，９”ａｏ、１（ｚｒＱ７Ｔｉ０．３）０．９７
６０３磁器）を使用できる０なお、大きな変位量を得る
ためには、上記の常誘電相あるいは反強誘電相にある材
料のなかでも使用温度で誘電率の大きい材料が望ましい
０ 本発明の積層型たわみ素子を作製するには、実施例の方
法に限定されずに、スパッタリング、蒸着などの方法で
行なってもよい。これらの方法は薄いたわみ素子を作製
する場合に特に効果的である０ 実施例では、電歪薄膜は４層であるが、２層以上のいず
れでもよい。また、電歪薄膜の厚さも用途に応じて適当
な値をとることができる。積層した本発明のたわみ素子
はこれを複数枚重ねて貼り合わせて用いることができる
。これにより従来の電歪型たわみ素子に比べて低電圧で
駆動できるたわみ素子が得られる。第２図はその構造を
示す実施例の断面図である。−図では第１図の実施例と
対応する部分に同符号を付しているみまた、本発明の積
層型たわみ素子に金属板、磁器板などの他の基板を貼り
合わせても、たわみ素子として使用できる。電歪材料を
用いたたわみ素子はその変位量の使用温度による変ｒヒ
が一般的に大きいという欠点があるが、この欠点は本発
明の積層型たわみ素子に発熱体よＩ）なるＮ板を貼りつ
け、その発熱体の温度を一定の温度に制御することによ
って除去できる。第３図は１１０℃付近以上で常誘電体
であるＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２．／３）ｏ、７６Ｔｉｏ
、２６ｏ３組成よりなる積層型たわみ素子（第１図の場
合と同様の方法で作製した）に正の抵抗温度系数をもつ
発熱体（正特性発熱体）、であるチタン酸バリウム系半
導体磁器発熱体（１００℃以上で抵抗が急激に高くなる
組成物を使用）を貼り合わせた構造をもつたわみ素子の
一実施例を示す断面図である。なお、図において、第１
図に示した実施例と対応する部分には同符号を付してい
る。第３図で積層した電歪薄板１枚の厚さは９５μｍ″
ｃあり、発熱体６の厚さｅ？３００μｍ であり、たわ
み素子全体の長さ１ｄ２０ｔｔａｓ、幅１０諭であった
。発熱体ｅの両電極に電圧を印加することにより、たわ
み素子全体の温度が１１０℃近くの温度でほぼ一定にな
る。このため、積層した電歪薄膜の電極間に１００ｖの
直流電圧を印加した場合の自由端のたわみ変位は室温が
一２０〜８０℃の範囲で１０１〜１０９μｍであり、室
温の変化による変位量の変化は小さかったＱ また、たわみ素子の変位量が周囲温度によって変化する
のを防ぐ方法として、積層した電歪薄膜の少なくとも一
層を発熱体薄膜とし、これが一定の温度になるように電
圧を印加してもよい０なお、発熱体薄膜としては、積層
型たわみ素子の作製法の違いｃ生シート法、スパッタリ
ング、電子ビーム蒸着など）により、セラミック薄膜又
は金属薄膜などを適当に選ぶことができる。
↓
第１図は本発明のたわみ素子の一実施例断面図、第２図
および第３図はそれぞれ本発明のたわみ素子の他の実施
例の断面図である。 １・・・・・・電歪薄膜、２・・・・・・電極、３・・
・・・・支持台、４・・・・・・電圧印加用電極、６・
・・・・・接着層、６・・・・・・発熱体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図
および第３図はそれぞれ本発明のたわみ素子の他の実施
例の断面図である。 １・・・・・・電歪薄膜、２・・・・・・電極、３・・
・・・・支持台、４・・・・・・電圧印加用電極、６・
・・・・・接着層、６・・・・・・発熱体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）電歪薄膜を複数層に積み重ね、前記電歪薄膜の間
に電極層を設けたことを特徴とする念わみ素子。 （ミ たわみ素子を複数枚重ねて貼り合わせてなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のたわみ素子。 （３）たわみ素子に他の基板を少なくとも１枚貼９合わ
せなることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項に記載のたわみ素子。 （４）他の基板の少なくとも１枚か発熱体であることを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載のたわみ素子。 （＠ 発熱体が正特性発熱体であることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載のたわみ素子。 （６）少なくとも４層以上の電歪薄膜よりなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のたわみ素子。 （η 複数層の電歪薄膜のうちの少なくとも１層を発熱
体薄膜で置換した構成の特許請求の範囲第１項記載の情
帰−たわみ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166827A JPS5867084A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | たわみ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166827A JPS5867084A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | たわみ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867084A true JPS5867084A (ja) | 1983-04-21 |
Family
ID=15838391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56166827A Pending JPS5867084A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | たわみ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867084A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61102063U (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-28 | ||
| JPS61168972A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Jgc Corp | セラミツク素子用生シ−トの成形方法 |
| JPS61191085A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-25 | Tohoku Metal Ind Ltd | 積層型圧電バイモルフ素子 |
| JPH02194575A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-01 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 電歪素子の駆動方法 |
| JPH02283080A (ja) * | 1989-12-19 | 1990-11-20 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電バイモルフの製造方法 |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP56166827A patent/JPS5867084A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61102063U (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-28 | ||
| JPH0436142Y2 (ja) * | 1984-12-10 | 1992-08-26 | ||
| JPS61168972A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Jgc Corp | セラミツク素子用生シ−トの成形方法 |
| JPS61191085A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-25 | Tohoku Metal Ind Ltd | 積層型圧電バイモルフ素子 |
| JPH02194575A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-01 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 電歪素子の駆動方法 |
| JPH02283080A (ja) * | 1989-12-19 | 1990-11-20 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電バイモルフの製造方法 |
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