JPS59115579A - 電歪効果素子およびその製造方法 - Google Patents
電歪効果素子およびその製造方法Info
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- JPS59115579A JPS59115579A JP57225169A JP22516982A JPS59115579A JP S59115579 A JPS59115579 A JP S59115579A JP 57225169 A JP57225169 A JP 57225169A JP 22516982 A JP22516982 A JP 22516982A JP S59115579 A JPS59115579 A JP S59115579A
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Landscapes
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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、縦効果を利用した電歪効果素子、及びその製
造方法に関する。
造方法に関する。
電歪効果の大きな材料を用いて第１図に示すような積層
チップコンデンサ構造の素子を構成すると、低電圧で大
きな歪の発生する電歪効果素子が得られる。すなわち、
第１図（ａ）に示すように、電歪材料からなる膜または
薄板１の間に正の内部電極板２、負の内部！極板２′
を交互に挾んで積層し、内部電極板２．２′ をそれぞ
れ外部電極３．３′ に接続した構造である。しかし、
上述の従来の電歪効果素子は、同図（ｂ）の平面図から
理解されるように、内部電極板２と２′ との重なり部
分が素子面の全面積より小となり、周辺部分では両電極
は亀なっていない。従って、外部ｔｉ３．３′間に電圧
を印加すると上記電極の重なり部分のみ電界強度が強く
なり、周辺部分の電界強度は弱い。
チップコンデンサ構造の素子を構成すると、低電圧で大
きな歪の発生する電歪効果素子が得られる。すなわち、
第１図（ａ）に示すように、電歪材料からなる膜または
薄板１の間に正の内部電極板２、負の内部！極板２′
を交互に挾んで積層し、内部電極板２．２′ をそれぞ
れ外部電極３．３′ に接続した構造である。しかし、
上述の従来の電歪効果素子は、同図（ｂ）の平面図から
理解されるように、内部電極板２と２′ との重なり部
分が素子面の全面積より小となり、周辺部分では両電極
は亀なっていない。従って、外部ｔｉ３．３′間に電圧
を印加すると上記電極の重なり部分のみ電界強度が強く
なり、周辺部分の電界強度は弱い。
このため素子周辺部分は変形しないはかりでなく、素子
全体の変形を阻害し材料固有の歪量を得ることができな
いという欠点がある。さらに、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、晶電圧印加、く
り返し印加または長時間印加等により機械的に素子が破
壊するという欠点もある。
全体の変形を阻害し材料固有の歪量を得ることができな
いという欠点がある。さらに、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、晶電圧印加、く
り返し印加または長時間印加等により機械的に素子が破
壊するという欠点もある。
上述の欠点を改良するため、第２図（ａ）、（ｂ）に示
すような構造にすることが考えられる。すなわち同図（
ａ）に示すように、内部電極板２．２′を電歪材料の膜
（または薄板）１の全面に交互に形成して積層し、複数
の内部電極板２の端部を相互に接続して外部端子Ａに接
続し、複数の内部電極板２′は外部端子Ｂに接続した構
造である。従って同図（ｂ）に示すように内部電極板２
および２′は素子全面に形成されているので、電極端子
Ａ、Ｂ間に′電圧を印加すると、電歪材料の膜１内の電
界分布が一様となり、素子は均一に変形し、応力集中も
起らない。すなわち、素子はほぼ材料固有の変形量を示
しかつ破壊しにく（なる。しかし、内部電極板２．２′
が接近しているので、内部電極板２相互間および内部電
極板２′相互間を電気的に接続することが非常に難しい
。
すような構造にすることが考えられる。すなわち同図（
ａ）に示すように、内部電極板２．２′を電歪材料の膜
（または薄板）１の全面に交互に形成して積層し、複数
の内部電極板２の端部を相互に接続して外部端子Ａに接
続し、複数の内部電極板２′は外部端子Ｂに接続した構
造である。従って同図（ｂ）に示すように内部電極板２
および２′は素子全面に形成されているので、電極端子
Ａ、Ｂ間に′電圧を印加すると、電歪材料の膜１内の電
界分布が一様となり、素子は均一に変形し、応力集中も
起らない。すなわち、素子はほぼ材料固有の変形量を示
しかつ破壊しにく（なる。しかし、内部電極板２．２′
が接近しているので、内部電極板２相互間および内部電
極板２′相互間を電気的に接続することが非常に難しい
。
本発明の目的は、上述の事情に鑑み、素子全面に形成さ
れた内部電極板の表面とその近傍の電歪材料上のみに絶
縁層を形成した電歪効果素子及びその製造方法を提案す
ることにある。
れた内部電極板の表面とその近傍の電歪材料上のみに絶
縁層を形成した電歪効果素子及びその製造方法を提案す
ることにある。
すなわち本発明は、電歪材料の膜または薄板と内部電極
板とを交互に積層されている電歪効果素子であって該素
子の側端面に前記内部電極板の端面が露出しており、こ
の側端面上に露出した電極に対し、その全面又は一層お
きに無機絶縁層が露出電極の周囲を含む範囲ζこ形成さ
れている構造、及びこの無機絶縁層を電気泳動法で形成
しこれを焼付けることにより製造する無機絶縁層が内部
電極および電歪材料と一体化している電歪効果素子の製
造方法である。
板とを交互に積層されている電歪効果素子であって該素
子の側端面に前記内部電極板の端面が露出しており、こ
の側端面上に露出した電極に対し、その全面又は一層お
きに無機絶縁層が露出電極の周囲を含む範囲ζこ形成さ
れている構造、及びこの無機絶縁層を電気泳動法で形成
しこれを焼付けることにより製造する無機絶縁層が内部
電極および電歪材料と一体化している電歪効果素子の製
造方法である。
電極を無機材料で絶縁する場合には、ディップ法、スク
リーン印刷法などが一般的にイテわれている。しかしな
がら、これらの方法では、絶縁層が露出電極の周囲だけ
でなく、素子の全面を覆うような絶ＲＭの構造になり、
本発明のように電歪効果による素子の伸縮が生ずると、
無機絶縁層にクラックが生じて、絶縁性を失ったり、無
機絶縁層によって電歪効果が小さくなるなどの不具合が
生じ、実用化が困難であった。
リーン印刷法などが一般的にイテわれている。しかしな
がら、これらの方法では、絶縁層が露出電極の周囲だけ
でなく、素子の全面を覆うような絶ＲＭの構造になり、
本発明のように電歪効果による素子の伸縮が生ずると、
無機絶縁層にクラックが生じて、絶縁性を失ったり、無
機絶縁層によって電歪効果が小さくなるなどの不具合が
生じ、実用化が困難であった。
これは電歪効果素子が電圧を印加することによって伸縮
するが、無機絶縁層は伸縮しないため、無機絶縁層と電
歪効果素子の界面に歪そ生じるためと考えられる。
するが、無機絶縁層は伸縮しないため、無機絶縁層と電
歪効果素子の界面に歪そ生じるためと考えられる。
しかもここで生する歪は素子の寸法が大きくなると伸び
の差も大きくなるため、１００％クラックを生する結果
となる。
の差も大きくなるため、１００％クラックを生する結果
となる。
これを解決する方法として伸縮可能な軟かい有機材料に
よる絶縁層形成が考えられるが、有機物による絶縁では
セラミ、り、金属などの接面性が少なく、有機材料自身
の耐湿性などが無機材料に比らべ悪いため、特に高電圧
が加わるような電歪素子の絶縁としては実用化が困難で
ある。特に積層型の電歪効果素子では、内部電極の間隔
が数十゛ミクロン−１ミリ程度と非常ζこ狭（、この間
に数十Ｎ−数白■と高い電圧を加えるため、有機物を含
むような絶縁層では実用化は困帰である。
よる絶縁層形成が考えられるが、有機物による絶縁では
セラミ、り、金属などの接面性が少なく、有機材料自身
の耐湿性などが無機材料に比らべ悪いため、特に高電圧
が加わるような電歪素子の絶縁としては実用化が困難で
ある。特に積層型の電歪効果素子では、内部電極の間隔
が数十゛ミクロン−１ミリ程度と非常ζこ狭（、この間
に数十Ｎ−数白■と高い電圧を加えるため、有機物を含
むような絶縁層では実用化は困帰である。
本発明はこのような問題点を全て解決し、電歪効果素子
を伸縮しても、クラックが生じることなく、電歪効果素
子の伸縮率を阻害することなく、絶縁性、信頼性の高い
ｐ＝、ｖＡ絶縁層を形成した電歪効果素子である。
を伸縮しても、クラックが生じることなく、電歪効果素
子の伸縮率を阻害することなく、絶縁性、信頼性の高い
ｐ＝、ｖＡ絶縁層を形成した電歪効果素子である。
次に本発明ζこついて実施例を示す図面を参照して詳＃
Ｉ４こ説明する。
Ｉ４こ説明する。
第３図座４図はそれぞれ本発明の一実施例を示す斜視図
と断面図である。すなわち本発明の電歪素子では、外部
に露出した内部電極２．２′の素子側面における露出部
および電歪材料膜１の素子側面における内部電極に近い
部分のみを無機絶縁）Ｍ ３．３′でコートした構造で
あるため、″嵯歪拐料の伸縮に対する歪発生が非常に小
さくなるため、絶縁層のクラック発生が全くなくなる構
造となっている。
と断面図である。すなわち本発明の電歪素子では、外部
に露出した内部電極２．２′の素子側面における露出部
および電歪材料膜１の素子側面における内部電極に近い
部分のみを無機絶縁）Ｍ ３．３′でコートした構造で
あるため、″嵯歪拐料の伸縮に対する歪発生が非常に小
さくなるため、絶縁層のクラック発生が全くなくなる構
造となっている。
一例として、長さ１０謔のＰｂ（Ｍｇｌ／３ Ｎｂ２／
３）０゜を主成分とする電歪材料を積層電歪効果素子を
試作し、電圧Ｉ Ｋ Ｖｙ−を印加すると仲ひて長さが
１０．０１■ｌこなる。
３）０゜を主成分とする電歪材料を積層電歪効果素子を
試作し、電圧Ｉ Ｋ Ｖｙ−を印加すると仲ひて長さが
１０．０１■ｌこなる。
従って、この表面全面に絶縁層を形成すると、絶縁層に
対しても全体が１０．０１＋ａ＋になるような力が加わ
ることになる。さらに積層電歪効果素子の表面全面に絶
縁層を形成し、電歪効果素子を伸縮させると、絶縁層は
伸縮しないため、素子に曲げ応力が加わること（こなり
これも絶縁層および素子のクラック、ハクリの原因とな
る。
対しても全体が１０．０１＋ａ＋になるような力が加わ
ることになる。さらに積層電歪効果素子の表面全面に絶
縁層を形成し、電歪効果素子を伸縮させると、絶縁層は
伸縮しないため、素子に曲げ応力が加わること（こなり
これも絶縁層および素子のクラック、ハクリの原因とな
る。
しかしながら、絶縁層を本発明のように分割することに
よって、絶縁層に加わる伸びはほとんどなく、さらに曲
げ応力も加わらなくなる。従って、電歪効果素子を伸縮
させた場合でも、絶縁層にクラック、ハクリなどの問題
を生ずることを全くなく丁ことが可能となった、。
よって、絶縁層に加わる伸びはほとんどなく、さらに曲
げ応力も加わらなくなる。従って、電歪効果素子を伸縮
させた場合でも、絶縁層にクラック、ハクリなどの問題
を生ずることを全くなく丁ことが可能となった、。
本発明の製造方法について実施例に基づいて説明する。
まず、マグネシウム・ニオブ酸鉛Ｐ ｂ （Ｍ ｇ １
／３ Ｎｂ ２／３ ） Ｏｓを主成分とする電歪材料
の粉末を有機バインダーとともに溶媒中に分散しスラリ
ー状とする。これをドクターブレードを用いた、キャス
ティング法によって、厚さ３０μｍ〜２００μｍの均一
な厚のセラミック生シートとする。このセラミック生シ
ートを６０ｍｍＸ４０ｍ の矩形に打ち抜き、表面（
こ白金ペーストラスクリーン印刷法によって内部電極を
印刷する。
／３ Ｎｂ ２／３ ） Ｏｓを主成分とする電歪材料
の粉末を有機バインダーとともに溶媒中に分散しスラリ
ー状とする。これをドクターブレードを用いた、キャス
ティング法によって、厚さ３０μｍ〜２００μｍの均一
な厚のセラミック生シートとする。このセラミック生シ
ートを６０ｍｍＸ４０ｍ の矩形に打ち抜き、表面（
こ白金ペーストラスクリーン印刷法によって内部電極を
印刷する。
このセラミック生シーＩ−を含む複数枚のセラミック生
シートを積層圧着し、一体の積層体となす。
シートを積層圧着し、一体の積層体となす。
この積層体を９００℃〜１２００℃の温度で焼結し、焼
結した積層体とする。
結した積層体とする。
この焼結体を５叫×５篩の矩形状にダイヤモンドカッタ
ーを用いて小片に切断する。切断した小片素子の露出し
た各内部電極の所定の位置に外部取出し用の電極を続刊
ける。この外部電極にリードを接続し、電気泳動槽の中
にこの小片を入れる。
ーを用いて小片に切断する。切断した小片素子の露出し
た各内部電極の所定の位置に外部取出し用の電極を続刊
ける。この外部電極にリードを接続し、電気泳動槽の中
にこの小片を入れる。
対向電極とリード線の間に直流電圧を５０Ｖ、３０秒間
印加し、露出した内部電極表面とその近傍に絶縁層を形
成する。形成の終った素子を９００℃−１０分の条件で
熱処理を行い絶縁層を素子表面に焼付ける。
印加し、露出した内部電極表面とその近傍に絶縁層を形
成する。形成の終った素子を９００℃−１０分の条件で
熱処理を行い絶縁層を素子表面に焼付ける。
第５図には不発明による電気泳動法ζこよりて、電歪効
果素子の露出内部電極に絶縁Ｊｔｉｊを形成する装置の
一例を示す。ここで１は電歪効果素子、２は対向電極、
３．３′はリード線、４は絶縁粉末のスラリー、５は直
流電源、６はガラス容器を示している。
果素子の露出内部電極に絶縁Ｊｔｉｊを形成する装置の
一例を示す。ここで１は電歪効果素子、２は対向電極、
３．３′はリード線、４は絶縁粉末のスラリー、５は直
流電源、６はガラス容器を示している。
なお本実施例では無機絶縁材料の電気泳動法用スラリー
としては次の組成を用いた。
としては次の組成を用いた。
ホウケイ酸鉛系ガラス １０ｗ１％エタノール
８５ｗｔ％ポリビニルブチラール
５ ｗｔ％この様にして外部絶縁層を形成した
、電歪効果素子に３００■の５０１（ｚの交流電圧を印
加し、伸縮振動を１００時間連続で行わせても、絶縁不
良その他電気特性上の問題はなく、絶縁層のクラック、
ハクリなとも発生せず、電歪素子として実用化がｉＪ能
であることが確められた。
８５ｗｔ％ポリビニルブチラール
５ ｗｔ％この様にして外部絶縁層を形成した
、電歪効果素子に３００■の５０１（ｚの交流電圧を印
加し、伸縮振動を１００時間連続で行わせても、絶縁不
良その他電気特性上の問題はなく、絶縁層のクラック、
ハクリなとも発生せず、電歪素子として実用化がｉＪ能
であることが確められた。
以上実施例から明らかなように、本発明の構造−および
製造方法によると、電歪材料の膜または薄板の全面に内
部電極を形成して積層し、該積層体の側面に露出した前
記内部電極の端面を電気泳動法によって、内部電極上お
よびその近傍のみに絶縁層を形成し、焼付けた構成を実
現できるため、電歪効果による伸縮に伴う絶縁層のクラ
ック発生が全くなく、内部電極各層毎に、絶縁層が独立
しているため、絶縁層を形成したことによる無電界部に
よる伸縮の妨害作用は全くない。
製造方法によると、電歪材料の膜または薄板の全面に内
部電極を形成して積層し、該積層体の側面に露出した前
記内部電極の端面を電気泳動法によって、内部電極上お
よびその近傍のみに絶縁層を形成し、焼付けた構成を実
現できるため、電歪効果による伸縮に伴う絶縁層のクラ
ック発生が全くなく、内部電極各層毎に、絶縁層が独立
しているため、絶縁層を形成したことによる無電界部に
よる伸縮の妨害作用は全くない。
第１図（ａ）および（ｂ）は従来の積層チップコンデン
サ型の電歪効果素子の一例を示す１りす面図および平面
図、第２図（ａ）、（ｂ）は内部電極板を素子全面に形
成した構造の積層型電歪効果素子を示す断面図および平
面図、第１図及び第２図（こおいて１は電歪材料、２．
２′は内部電極、３．３′は外部電極である。第３図は
本発明の一実施例を示す斜視図第４図は同じく本発明の
一実施例を示す断面図、第３図、第４図において１は電
歪材料、２は内部を極、３．３′は無機絶縁層である。 第５図は本発明の電気泳動法によって絶縁層を形成する
装置の一実施例の断面図、第５図において１は′電歪効
果素子、２は対向電極、３．３′はリード線、４は絶縁
粉末のスラリー、５は直流電源、６はガラス容器である
。 第２ 図 ！ どくｚノ 第ｊ図
サ型の電歪効果素子の一例を示す１りす面図および平面
図、第２図（ａ）、（ｂ）は内部電極板を素子全面に形
成した構造の積層型電歪効果素子を示す断面図および平
面図、第１図及び第２図（こおいて１は電歪材料、２．
２′は内部電極、３．３′は外部電極である。第３図は
本発明の一実施例を示す斜視図第４図は同じく本発明の
一実施例を示す断面図、第３図、第４図において１は電
歪材料、２は内部を極、３．３′は無機絶縁層である。 第５図は本発明の電気泳動法によって絶縁層を形成する
装置の一実施例の断面図、第５図において１は′電歪効
果素子、２は対向電極、３．３′はリード線、４は絶縁
粉末のスラリー、５は直流電源、６はガラス容器である
。 第２ 図 ！ どくｚノ 第ｊ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電歪材料の膜または薄板と内部電極板とが交互に積
層されている電歪効果素子であって、該素子の側端面に
前記内部電極板の端面が露出しており、この側端面上の
該内部電極板の露出部とその近傍の電歪材料上のみに絶
縁層が形成されていることを特徴とする電歪効果素子。 ２、重傷材料の膜又は薄板と内部電極板とが交互に積層
された電歪効果素子の該内部電極板の露出した４Ａｉ端
面に対し該内部電極板の露出部とその近傍の電歪材料上
のみに電気泳動法により絶縁層を形成し、その後該絶縁
層を素子に焼付ける工程を、 有することを特徴とす
る電歪効果素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57225169A JPS59115579A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
| EP83307867A EP0113999B1 (en) | 1982-12-22 | 1983-12-22 | Method of producing electrostrictive effect element |
| DE8383307867T DE3373594D1 (en) | 1982-12-22 | 1983-12-22 | Method of producing electrostrictive effect element |
| US06/940,210 US4681667A (en) | 1982-12-22 | 1986-12-10 | Method of producing electrostrictive effect element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57225169A JPS59115579A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071414A Division JPH01164080A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59115579A true JPS59115579A (ja) | 1984-07-04 |
| JPS6132835B2 JPS6132835B2 (ja) | 1986-07-29 |
Family
ID=16825019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57225169A Granted JPS59115579A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 電歪効果素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59115579A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60128683A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | Tohoku Metal Ind Ltd | 積層型圧電アクチユエ−タの製造方法 |
| JPS61137113A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nec Corp | アライナ− |
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006093449A (ja) | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 積層構造体及び積層構造体アレイ、並びに、それらの製造方法 |
| JP2006093448A (ja) | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 積層構造体及び積層構造体アレイ、並びに、それらの製造方法 |
| US20070182288A1 (en) | 2006-02-07 | 2007-08-09 | Fujifilm Corporation | Multilayered piezoelectric element and method of manufacturing the same |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US2988728A (en) * | 1953-07-06 | 1961-06-13 | United Geophysical Corp | Piezoelectric hydrophone |
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-
1982
- 1982-12-22 JP JP57225169A patent/JPS59115579A/ja active Granted
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6132835B2 (ja) | 1986-07-29 |
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