JPS59145583A - 積層型圧電変位素子 - Google Patents
積層型圧電変位素子Info
- Publication number
- JPS59145583A JPS59145583A JP58020000A JP2000083A JPS59145583A JP S59145583 A JPS59145583 A JP S59145583A JP 58020000 A JP58020000 A JP 58020000A JP 2000083 A JP2000083 A JP 2000083A JP S59145583 A JPS59145583 A JP S59145583A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- sections
- electrodes
- piezoelectric element
- laminated
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は微小変位を必要とする光学干渉機器、光学走査
鏡等に利用される積層型圧電変位素子に関するものであ
る。
鏡等に利用される積層型圧電変位素子に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点
積層型圧電変位素子は、多数の圧電板を積層しその圧電
効果により微小な変動を発生させる素子である。第１図
に従来の積層型圧電変位素子の構成の一例を示す。図に
おいて、１１は圧電素子で」二下面には互に分離して電
極薄膜１２．１３か形成されている。この圧電素子１１
は交互に上下面を逆にして多数積層され、各圧電素子１
１の電極薄膜１２．１３をそれぞれ共通接続するように
側面ｉ４Ｌ極１４，１５か形成される。１６ 、１７ｔ
ｔＪ、リート線である。第１図かられかるように、積層
状態の各素子１１に並列に電圧を加えるため、各素子１
１の両面から側面の一部へ’、に、４１２ 、１３を蒸
着などにより形成し、側面からリードａ１６，１７を取
り出しているか、各素子１１の縁の部分の導通不良が生
じ易い０例えば、金属′電極１２．１３を蒸着する場合
、縁の直角の部分は、平面の、４ｊｊ分に比へて蒸着膜
の厚さが薄く、かつ摩擦によりはく離しやすいので、そ
の部分で電気的導通不良が生ずることになる。電極１２
．１３は、素子の厚さに対して充分薄ぐすることか性能
の而で必要なので、素子厚が０．１Ｍ程度であれば、電
極層の厚さは１ μｍ程度以下にしなければならない。
効果により微小な変動を発生させる素子である。第１図
に従来の積層型圧電変位素子の構成の一例を示す。図に
おいて、１１は圧電素子で」二下面には互に分離して電
極薄膜１２．１３か形成されている。この圧電素子１１
は交互に上下面を逆にして多数積層され、各圧電素子１
１の電極薄膜１２．１３をそれぞれ共通接続するように
側面ｉ４Ｌ極１４，１５か形成される。１６ 、１７ｔ
ｔＪ、リート線である。第１図かられかるように、積層
状態の各素子１１に並列に電圧を加えるため、各素子１
１の両面から側面の一部へ’、に、４１２ 、１３を蒸
着などにより形成し、側面からリードａ１６，１７を取
り出しているか、各素子１１の縁の部分の導通不良が生
じ易い０例えば、金属′電極１２．１３を蒸着する場合
、縁の直角の部分は、平面の、４ｊｊ分に比へて蒸着膜
の厚さが薄く、かつ摩擦によりはく離しやすいので、そ
の部分で電気的導通不良が生ずることになる。電極１２
．１３は、素子の厚さに対して充分薄ぐすることか性能
の而で必要なので、素子厚が０．１Ｍ程度であれば、電
極層の厚さは１ μｍ程度以下にしなければならない。
この」：つな薄い電極層なので、蒸着膜でなくても、縁
の直角の部分は導通不良を起しやすいわけである。
の直角の部分は導通不良を起しやすいわけである。
この電気的導通不良は積層型圧電変位素子の性能のバラ
ツキの原因となり、信頼性の点で大きな問題となってい
る。
ツキの原因となり、信頼性の点で大きな問題となってい
る。
発明の目的
本発明は、積層された各素子の平面′電極を確実に側面
にとり出し、積層型圧電変位素子の特性を安定に実現し
、信頼性の高い素子を提供することを目的としている。
にとり出し、積層型圧電変位素子の特性を安定に実現し
、信頼性の高い素子を提供することを目的としている。
発明の構成
本発明は圧電素子板の電極の１ｌｌｌｌ而へのとり出し
？ｋｊＫ分の縁の直角部分を削りとって曲面状又は鈍角
状にし、その上に電極の側面取出し部を延長させだ圧電
素子を多数積層した積層型圧電変位素子である。
？ｋｊＫ分の縁の直角部分を削りとって曲面状又は鈍角
状にし、その上に電極の側面取出し部を延長させだ圧電
素子を多数積層した積層型圧電変位素子である。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
第２図ａ、ｂは本発明による積層型圧電変位素子の構成
を示す断面図および平面図である。図において第１図と
同一部分には同一符号を例して説明を省略する。２１は
圧電素子で、対角する２ケ所の角部が削りとられている
。この様子を第３図により説明する。圧電素子２１の対
角する２ケ所の角部は断面が曲面状あるいは鋭角を形成
するように削りとられ切り込みをつける。この部分の全
体又は一部分を覆うように金属電極１２．１３を上面、
下面から側面に延長させる。このように構成した圧電素
子２１を多数積層させると、第２図ａに示すように切り
込みをつけた部分は上下２枚重なったとき略■字形のす
き寸が形成される。したがって、側面から導電性接着剤
などでリート線を取り出すことにより、第２図に示すよ
うに、側面からの導電接着剤あるいは・・ンダが、側面
だけでなく、傾斜面にも侵入接着することになり、従来
のような、直角での導通不良は完全に解消することがで
きる。
を示す断面図および平面図である。図において第１図と
同一部分には同一符号を例して説明を省略する。２１は
圧電素子で、対角する２ケ所の角部が削りとられている
。この様子を第３図により説明する。圧電素子２１の対
角する２ケ所の角部は断面が曲面状あるいは鋭角を形成
するように削りとられ切り込みをつける。この部分の全
体又は一部分を覆うように金属電極１２．１３を上面、
下面から側面に延長させる。このように構成した圧電素
子２１を多数積層させると、第２図ａに示すように切り
込みをつけた部分は上下２枚重なったとき略■字形のす
き寸が形成される。したがって、側面から導電性接着剤
などでリート線を取り出すことにより、第２図に示すよ
うに、側面からの導電接着剤あるいは・・ンダが、側面
だけでなく、傾斜面にも侵入接着することになり、従来
のような、直角での導通不良は完全に解消することがで
きる。
次に具体的実施例について説明する。
圧電素子２１の直径５駄、厚さ０．１８で、両面を鏡面
研磨し、第３図に示すように、円周の縁の一部を斜め何
時処理する。この圧電素子２１の両面に、第３図に示す
ような、直径４脇の同心円状にインジウムを約１μｍの
厚さに蒸着して金属電極１２．１３を形成する。蒸着膜
１２．１３は、この同心円状に加えて斜め研磨部の側面
捷で、約１Ｍ・巾で引き出された形状になっている。
研磨し、第３図に示すように、円周の縁の一部を斜め何
時処理する。この圧電素子２１の両面に、第３図に示す
ような、直径４脇の同心円状にインジウムを約１μｍの
厚さに蒸着して金属電極１２．１３を形成する。蒸着膜
１２．１３は、この同心円状に加えて斜め研磨部の側面
捷で、約１Ｍ・巾で引き出された形状になっている。
これらの素子を、第２図ａに示すように、交互に上下面
を逆にしながら重ね、約３１（７／ ｃｍの圧力を加え
て、１６０°Ｃ以上で約５分間以上熱圧着する。
を逆にしながら重ね、約３１（７／ ｃｍの圧力を加え
て、１６０°Ｃ以上で約５分間以上熱圧着する。
第２図に示すように、両端平面の電極が露出していると
、絶縁対策として問題がある場合は、この構成の両端に
更に１枚づつ、片面のみ電極蒸着し、しかも、側面にも
電極のない、絶縁用の円板を重ねればよい。
、絶縁対策として問題がある場合は、この構成の両端に
更に１枚づつ、片面のみ電極蒸着し、しかも、側面にも
電極のない、絶縁用の円板を重ねればよい。
熱圧着後、２組の側面電極１４．１６を導電性接着剤で
、統合して、リード線１６．１７を接着する。導電性接
着剤の硬化温度は１４０°Ｃ以下とする。
、統合して、リード線１６．１７を接着する。導電性接
着剤の硬化温度は１４０°Ｃ以下とする。
リード線接着後、１４０°Ｃ以下の温度で、分極処理す
る。分極電圧は、素子厚さがｏ、１ｍｍなので比較的低
くできる。チタン酸鉛セラミックで、６０ Ｋ Ｖ／ｃ
ｍ、であるから、印加電ｊ上は６００Ｖであり、材質に
よっては２００〜３００■で充分なものもある。
る。分極電圧は、素子厚さがｏ、１ｍｍなので比較的低
くできる。チタン酸鉛セラミックで、６０ Ｋ Ｖ／ｃ
ｍ、であるから、印加電ｊ上は６００Ｖであり、材質に
よっては２００〜３００■で充分なものもある。
この積層型圧電変位素子に電圧を印加したときの微小変
位Δｅは次式で４えられる。
位Δｅは次式で４えられる。
Δ４−αｘ ｌ ｘ （Ｖ／ｄ） ・・−・・−・・
・・ （１）ｌ ＝ ｎ Ｘ ｄ・・・・・・・・・
・・ ・・ ・・（２）但し、αは圧電係数、
ｄは素子１枚の厚さ、ｎは積重ねた素子数、■は印加電
圧である。
・・ （１）ｌ ＝ ｎ Ｘ ｄ・・・・・・・・・
・・ ・・ ・・（２）但し、αは圧電係数、
ｄは素子１枚の厚さ、ｎは積重ねた素子数、■は印加電
圧である。
したがッテ、ｄ ＝０．ＩＡＩ＃Ｌ、 ｎ ＝ ２０
、 Ｖ＝ １ｏｏｖ。
、 Ｖ＝ １ｏｏｖ。
α−２Ｘ １０’賜／■とすると、（１） 、 （２）
式より３１２２４μｍ となる。
式より３１２２４μｍ となる。
本実施例にもとづいて製作した積層型圧電変位素子の静
電容量のバラツキは、素子の厚さのバラツキ上２％以内
に収まり、圧電変位量のバラツキは±０．６％以内であ
った。
電容量のバラツキは、素子の厚さのバラツキ上２％以内
に収まり、圧電変位量のバラツキは±０．６％以内であ
った。
これは（１） 、 （２）式かられかるように、変位量
はΔｌ−αｘｎｘＶ・・・−・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（３）のように表わ
すことができ、厚さには関係なく、圧電係数のバラツキ
のみが、圧電変位量のバラツキに影響を掬えることが、
理論的に導きだせることから、もっともな結果であると
いえる。この結果は、従来の積層型圧電変位素子では、
２０枚重ね構造で、１ヶ所導通不良があると１０％の特
性劣化を生じ、その劣化の発生する可能性が非常に高く
、バラツキが約±１５％であったことと比較すると格段
に向上したことがわかる。又、本実施例による積層型圧
電変位素子は、信頼性が高く、故障発生の確率は、九に
低減した。それは、傾斜研磨によって生じた素子間のす
きまに、導電性接着剤又はハンダが流れ込んで、機械的
強度、耐振動性、耐温度サイクル性などが１桁向上した
ためである。
はΔｌ−αｘｎｘＶ・・・−・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（３）のように表わ
すことができ、厚さには関係なく、圧電係数のバラツキ
のみが、圧電変位量のバラツキに影響を掬えることが、
理論的に導きだせることから、もっともな結果であると
いえる。この結果は、従来の積層型圧電変位素子では、
２０枚重ね構造で、１ヶ所導通不良があると１０％の特
性劣化を生じ、その劣化の発生する可能性が非常に高く
、バラツキが約±１５％であったことと比較すると格段
に向上したことがわかる。又、本実施例による積層型圧
電変位素子は、信頼性が高く、故障発生の確率は、九に
低減した。それは、傾斜研磨によって生じた素子間のす
きまに、導電性接着剤又はハンダが流れ込んで、機械的
強度、耐振動性、耐温度サイクル性などが１桁向上した
ためである。
第４図は本発明の他の実施例を示す。図中第２図と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。この例では
、圧電素子の一面側のみ斜め研磨して、加工の手間を減
するよう配属しである。この場合、注意しなければなら
ないのは、斜め研磨していない側か、両端の一方にかな
らず配置されるので、そこは、第４図の右上部に示すよ
うに、側面からの導電性接着剤を上面の方寸で盛り土け
なけれはならない。この実施例も第２図の実施例と同様
の作用効果を示す。
部分には同一符号を付して説明を省略する。この例では
、圧電素子の一面側のみ斜め研磨して、加工の手間を減
するよう配属しである。この場合、注意しなければなら
ないのは、斜め研磨していない側か、両端の一方にかな
らず配置されるので、そこは、第４図の右上部に示すよ
うに、側面からの導電性接着剤を上面の方寸で盛り土け
なけれはならない。この実施例も第２図の実施例と同様
の作用効果を示す。
発明の効果
以上のように本発明は圧電素子板の少くとも一方の面の
角の一部を曲面又は傾斜をつけて削除し、この圧電素子
板の上下面およびこの面から上記の削除部を経よ側面に
至る部分に電極を形成した圧電素子を複数枚積層させ、
各共通電極を側面よりとり出すようにした積層型圧電変
位素子で、各圧電素子の平面電極間の接続が確実に側面
よりとり出すことができ、信頼性の高いバラツキの少な
い積層型圧電変位素子を得ることができる。
角の一部を曲面又は傾斜をつけて削除し、この圧電素子
板の上下面およびこの面から上記の削除部を経よ側面に
至る部分に電極を形成した圧電素子を複数枚積層させ、
各共通電極を側面よりとり出すようにした積層型圧電変
位素子で、各圧電素子の平面電極間の接続が確実に側面
よりとり出すことができ、信頼性の高いバラツキの少な
い積層型圧電変位素子を得ることができる。
第１図は、従来の積層型圧電変位素子の構造を示す断面
図、第２図ａ、ｂは、本発明による積層型圧電変位素子
の実施例を示す断面図および平面°図、第３図ａ、ｂは
第２図の構成における１枚の圧電素子の構造を示す平面
図および断面図、第４図は本発明による積層型圧電変位
素子の他の実施例を示す断面図である。 １１・・・・・・圧電素子、１２・・・・・・＋側電極
薄膜、１３・・・・・・−側′電極薄膜、１４・・・・
・・＋側側面電極（導電性接着剤）、１５・・・・・−
１１１１ＩＩｌｌＩ面電極（導電性接着剤）、１６・・
・・・・＋側リード線、１了・・・・・・−側リード線
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （０−） 第４図
図、第２図ａ、ｂは、本発明による積層型圧電変位素子
の実施例を示す断面図および平面°図、第３図ａ、ｂは
第２図の構成における１枚の圧電素子の構造を示す平面
図および断面図、第４図は本発明による積層型圧電変位
素子の他の実施例を示す断面図である。 １１・・・・・・圧電素子、１２・・・・・・＋側電極
薄膜、１３・・・・・・−側′電極薄膜、１４・・・・
・・＋側側面電極（導電性接着剤）、１５・・・・・−
１１１１ＩＩｌｌＩ面電極（導電性接着剤）、１６・・
・・・・＋側リード線、１了・・・・・・−側リード線
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （０−） 第４図
Claims (3)
- （１）圧電素子板の少くとも一方の面の角の一部を曲面
又は傾斜をつけて削除し、前記圧電素子板の上下面と、
その而から上記の削除部を経て側面に至る部分に互に分
離した第１および第２の電極を形成し、前記圧電素子の
上下面を互に逆にして順次複数枚積層させ、第１および
第２の電極を各々共通接続して側面よりとり出したこと
を特徴とする積層型圧電変位素子。 - （２）削除部に形成される圧電素子板間のすき才に導電
性接着剤又はハンダをしみこ１せた特許請求の範囲第１
項記載の積層型圧電変位系子。 - （３）第１および第２の電極が低融点金属で形成され、
各圧電素子板を熱圧着した特許請求の範囲第１項記載の
積層型圧電変位素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020000A JPS59145583A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 積層型圧電変位素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020000A JPS59145583A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 積層型圧電変位素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59145583A true JPS59145583A (ja) | 1984-08-21 |
| JPS6310594B2 JPS6310594B2 (ja) | 1988-03-08 |
Family
ID=12014875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020000A Granted JPS59145583A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 積層型圧電変位素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59145583A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60101764U (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-11 | 株式会社トーキン | 積層型圧電アクチユエ−タ |
| JPS6178179A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Nippon Soken Inc | 積層型圧電体 |
| JPS61137113A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nec Corp | アライナ− |
| JPS63190391A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-08-05 | ザ・シンガー・カンパニー | 金―ゲルマニウム接着層を用いた圧電型検出素子の製造方法 |
| JPH03283682A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| US6552471B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-04-22 | Parallel Design, Inc. | Multi-piezoelectric layer ultrasonic transducer for medical imaging |
| US7071599B2 (en) * | 2002-08-29 | 2006-07-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Laminate-type piezoelectric device and method for manufacturing the same |
| JP2011087423A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Murata Mfg Co Ltd | アクチュエータ及びアクチュエータを製造する方法 |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020000A patent/JPS59145583A/ja active Granted
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60101764U (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-11 | 株式会社トーキン | 積層型圧電アクチユエ−タ |
| JPH043511Y2 (ja) * | 1983-12-15 | 1992-02-04 | ||
| JPS6178179A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Nippon Soken Inc | 積層型圧電体 |
| JPS61137113A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nec Corp | アライナ− |
| JPS63190391A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-08-05 | ザ・シンガー・カンパニー | 金―ゲルマニウム接着層を用いた圧電型検出素子の製造方法 |
| JPH0346991B2 (ja) * | 1986-10-22 | 1991-07-17 | Singer Co | |
| JPH03283682A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| US6552471B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-04-22 | Parallel Design, Inc. | Multi-piezoelectric layer ultrasonic transducer for medical imaging |
| US6996883B2 (en) | 1999-01-28 | 2006-02-14 | General Electric Company | Method of manufacturing a multi-piezoelectric layer ultrasonic transducer for medical imaging |
| US7071599B2 (en) * | 2002-08-29 | 2006-07-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Laminate-type piezoelectric device and method for manufacturing the same |
| JP2011087423A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Murata Mfg Co Ltd | アクチュエータ及びアクチュエータを製造する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310594B2 (ja) | 1988-03-08 |
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