JPS6098691A - 積層型圧電式アクチユエ−タの製造方法 - Google Patents
積層型圧電式アクチユエ−タの製造方法Info
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- JPS6098691A JPS6098691A JP58205973A JP20597383A JPS6098691A JP S6098691 A JPS6098691 A JP S6098691A JP 58205973 A JP58205973 A JP 58205973A JP 20597383 A JP20597383 A JP 20597383A JP S6098691 A JPS6098691 A JP S6098691A
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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】
技術分野
本発明は債層型圧電セラミックを用いｌこ圧１ａ式アク
チュエータの製造方法に関する。
チュエータの製造方法に関する。
技術の背景
近年、半導体素子の集積化技術、光ファイバー寺の超精
密加工技術の進展に伴いその製造工程における微細な位
置決め技術が心安とされてきた。
密加工技術の進展に伴いその製造工程における微細な位
置決め技術が心安とされてきた。
この微細な位置決めに使用逼れるアクチュエータとして
従来より、空気圧を用いたダイヤフラムなどの空気式ア
クチュエータ、油圧を用いた油圧モータなどの油圧式ア
クチュエータ、電気を用いた電気サーボモータなどの電
気式アクチーエータなどが用いられている。この中で多
く用いられているものは電気サーボモータであるが、広
い範囲を高速で動作するためには単位Ｍ量当シの出力が
大きくなけ扛ばならずこの点において電気サーボモータ
は難点がある。一方、上述した各梗方式のアクチュエー
タに代えて最近注目されてきたのが形状記憶合金を用い
たアクチュエータあるいは圧電素子を用いたアクチュエ
ータ等のニューアクチュエータである。これらの内、歪
率は形状記憶合金に比べて劣シアクチュエータとしては
変位拡大磯措の工夫が必要であるが、応答性に優れ■Ｌ
気気−械変換効率が高いということがら圧電素子音用い
たアクチュエータ即ち圧電式アクチュエータが特に注目
されている。
従来より、空気圧を用いたダイヤフラムなどの空気式ア
クチュエータ、油圧を用いた油圧モータなどの油圧式ア
クチュエータ、電気を用いた電気サーボモータなどの電
気式アクチーエータなどが用いられている。この中で多
く用いられているものは電気サーボモータであるが、広
い範囲を高速で動作するためには単位Ｍ量当シの出力が
大きくなけ扛ばならずこの点において電気サーボモータ
は難点がある。一方、上述した各梗方式のアクチュエー
タに代えて最近注目されてきたのが形状記憶合金を用い
たアクチュエータあるいは圧電素子を用いたアクチュエ
ータ等のニューアクチュエータである。これらの内、歪
率は形状記憶合金に比べて劣シアクチュエータとしては
変位拡大磯措の工夫が必要であるが、応答性に優れ■Ｌ
気気−械変換効率が高いということがら圧電素子音用い
たアクチュエータ即ち圧電式アクチュエータが特に注目
されている。
従来技術と問題点
圧電式アクチュエータは積層型にも構成されるが積層型
圧電式アクチュエータの製造方法には大別してバルク法
とグリーンシート法とが用いら７’Ｌる。バルク法は圧
電板を１枚ずつ成形した後焼成し１ト時板と共にこれら
を一層ずつ接’；７７剤にて度着し、数十層址で積み重
ねる方法であるが、この方法ｌｉ、圧Ｌａ板の加工程ｊ
度の点から小型化がＲｊ 梨１ｉであシ、ま７こ加工工
程の点から量〃に性が１（」雉であり、さらに加工強度
の点から板厚を？（’ｉ ＜加工することが難しく従っ
てアクチュエータとして必要な大きな変位が１！７ら〕
Ｌないという問題がイノっだ。一方、グリーンシート、
去はバルク法と同（；ｋ ｋこ−ｈｊＨずつ、績み」１
ｆねでいく方法で・しるがこのｊ局舎には圧電セラミッ
クのグリーンシートに′電極蛍印刷づ−る方法が１１４
いられている。しかしながしこの（１，１合にも小型化
、１６′厘性および特性においてま／ど十分な成果が１
；すらｔていない。
圧電式アクチュエータの製造方法には大別してバルク法
とグリーンシート法とが用いら７’Ｌる。バルク法は圧
電板を１枚ずつ成形した後焼成し１ト時板と共にこれら
を一層ずつ接’；７７剤にて度着し、数十層址で積み重
ねる方法であるが、この方法ｌｉ、圧Ｌａ板の加工程ｊ
度の点から小型化がＲｊ 梨１ｉであシ、ま７こ加工工
程の点から量〃に性が１（」雉であり、さらに加工強度
の点から板厚を？（’ｉ ＜加工することが難しく従っ
てアクチュエータとして必要な大きな変位が１！７ら〕
Ｌないという問題がイノっだ。一方、グリーンシート、
去はバルク法と同（；ｋ ｋこ−ｈｊＨずつ、績み」１
ｆねでいく方法で・しるがこのｊ局舎には圧電セラミッ
クのグリーンシートに′電極蛍印刷づ−る方法が１１４
いられている。しかしながしこの（１，１合にも小型化
、１６′厘性および特性においてま／ど十分な成果が１
；すらｔていない。
発明の目的
本発明の目１」′っは、ｊ貞１１゛う型圧電式アタチー
エータの圧電セラミック各層をより薄くし多層にする程
従来との四市圧比において犬なる液位か由らＩ’する点
に着目し、小型化が可能で量産性がありかつアクチーエ
ータとして十分な変位が由ら扛る積層型圧「（主成アク
チュエータの製造方法を提供することにある。
エータの圧電セラミック各層をより薄くし多層にする程
従来との四市圧比において犬なる液位か由らＩ’する点
に着目し、小型化が可能で量産性がありかつアクチーエ
ータとして十分な変位が由ら扛る積層型圧「（主成アク
チュエータの製造方法を提供することにある。
発明のＦ’Ｌ成
この目的は、本発明によ才ｔは、圧電セラミックを用い
るｂ’ｆ層型圧゛屯式アクチュエータの製造方法におい
て、所定の基板上にセラミックペーストおよび＋ｔｉ極
ペースＨ交互も！こスクリーン印刷し多層ツーることに
より多層イ゛１？造物を形成し、形成されンζ該多層（
′・”を漬物ケ姑らに複数個４）１層してプレス圧着し
焼成することを特徴と１−る積層型圧電１式アクチーエ
ータの製造方法、全提供することによシ達成さ扛る。
るｂ’ｆ層型圧゛屯式アクチュエータの製造方法におい
て、所定の基板上にセラミックペーストおよび＋ｔｉ極
ペースＨ交互も！こスクリーン印刷し多層ツーることに
より多層イ゛１？造物を形成し、形成されンζ該多層（
′・”を漬物ケ姑らに複数個４）１層してプレス圧着し
焼成することを特徴と１−る積層型圧電１式アクチーエ
ータの製造方法、全提供することによシ達成さ扛る。
実 施 １２り
実施例の説明に先立って圧電セラミック各層ｆｒ：薄く
し多層にすると太さな変位（歪み）の・ｊせらｎる理由
について簡単に説明する。第１図（ａ）および（ｂ）は
圧電セラミックが１層の場合と３層の場合の圧電式アク
チュエータの略断面図である。
し多層にすると太さな変位（歪み）の・ｊせらｎる理由
について簡単に説明する。第１図（ａ）および（ｂ）は
圧電セラミックが１層の場合と３層の場合の圧電式アク
チュエータの略断面図である。
一般に圧電方程式は、ｄ＝Ｓ／ｌｕ（ここで、ｄは圧Ｔ
Ｉ定数、Ｓは変位（歪み）、ＦＡま１１Ｌ界（１［Ｌ圧
）を示す）によシ示されこの式を節ノ１１に表わすと５
＝ｄＥとなる。第１図中斜線部分を′成極、黒点部分を
圧′屯セジミンクとしその厚与ヲ１１、直流印カレ昆圧
ｒ■とするならば、第１図（ａ）において歪みＳｌはＦ
ｉ ＝ Ｖ／ｈ と表わセル（Ｄ テＳｌ ＝ ｄＸＶ
／１゜（！： ｆｘ り 第１ 図（ｂ） テｉｊ歪み
８３ ： ｄ Ｘ Ｖ／１１／３＝３Ｓ （となる。す
なわち３層にすることによって同市圧で３倍の歪み（液
位）が倚られることがわかる。
Ｉ定数、Ｓは変位（歪み）、ＦＡま１１Ｌ界（１［Ｌ圧
）を示す）によシ示されこの式を節ノ１１に表わすと５
＝ｄＥとなる。第１図中斜線部分を′成極、黒点部分を
圧′屯セジミンクとしその厚与ヲ１１、直流印カレ昆圧
ｒ■とするならば、第１図（ａ）において歪みＳｌはＦ
ｉ ＝ Ｖ／ｈ と表わセル（Ｄ テＳｌ ＝ ｄＸＶ
／１゜（！： ｆｘ り 第１ 図（ｂ） テｉｊ歪み
８３ ： ｄ Ｘ Ｖ／１１／３＝３Ｓ （となる。す
なわち３層にすることによって同市圧で３倍の歪み（液
位）が倚られることがわかる。
Ａ’ｚ２図、第３図および第４図（ｎ）、 （ｂ）に１
本発明に、【る一実施例としての４工°（層・（す圧市
式アクナーエータの製造方法に用いる冶具＜！！′ｓ２
．３図）と組立品（第４図（ａ）、 （ｂ） ）をン」
＜す。本実施例ではセラミックペースト５は例えば子均
粒径１μｍφのチタン酸ジルコン凸゛党鉛の４分末全ポ
リビニルブチラール系の結合剤および溶剤と共にボール
ミルにて２４時間混合して作成する。’ｒＬｉ ｌｉ＋
４ペースト６．７はパラジウム粉末を前述と同様の条件
にて混合して作成する。これらを第２図および第３図に
示すような形状の孔２，３．４を１００〜２００個設け
ることによシ小型化と量産化を可能にした治具（スクリ
ーン）を用いてガラス基板前の支持体上ＶＣ交互に印刷
し２０層程度の多層構造物金得る。この場合各々の層の
厚さは４０１１ｍに規制される。次に支持体上ＶＣ得ら
れた多層構造物を変形を与えず剥離するノζめに水中に
て剥ｑｂし。
本発明に、【る一実施例としての４工°（層・（す圧市
式アクナーエータの製造方法に用いる冶具＜！！′ｓ２
．３図）と組立品（第４図（ａ）、 （ｂ） ）をン」
＜す。本実施例ではセラミックペースト５は例えば子均
粒径１μｍφのチタン酸ジルコン凸゛党鉛の４分末全ポ
リビニルブチラール系の結合剤および溶剤と共にボール
ミルにて２４時間混合して作成する。’ｒＬｉ ｌｉ＋
４ペースト６．７はパラジウム粉末を前述と同様の条件
にて混合して作成する。これらを第２図および第３図に
示すような形状の孔２，３．４を１００〜２００個設け
ることによシ小型化と量産化を可能にした治具（スクリ
ーン）を用いてガラス基板前の支持体上ＶＣ交互に印刷
し２０層程度の多層構造物金得る。この場合各々の層の
厚さは４０１１ｍに規制される。次に支持体上ＶＣ得ら
れた多層構造物を変形を与えず剥離するノζめに水中に
て剥ｑｂし。
この多層べ？〜構造体１０〜２０個積層し１ ｔｏｎ／
ｃｒｌのプレス圧にて圧着し各多層構造体全結合する。
ｃｒｌのプレス圧にて圧着し各多層構造体全結合する。
尚、支持体の板厚が薄く材質１例えば金箔を用いた場合
には剥離せずに積層しプレス圧着してもよい。
には剥離せずに積層しプレス圧着してもよい。
結合塾れた多層構造物１”１１１００〜１３００℃の酸
化雰囲気中にて１〜２時間焼成するが、この時の昇温条
件は３℃／分が適切であシ、さらに５００℃にて約２時
間保持し′ｆｃ、後同様の昇温条件にて所定の温度まで
上昇させ焼成する。
化雰囲気中にて１〜２時間焼成するが、この時の昇温条
件は３℃／分が適切であシ、さらに５００℃にて約２時
間保持し′ｆｃ、後同様の昇温条件にて所定の温度まで
上昇させ焼成する。
得ら才Ｌｅｔ焼結積層多層構造体をシリコンオイル中に
て従来方法によシ分極することにより第４Ｉス（ａ）、
（ｂ）に示すような績層望圧妊式アクチュエ−タを得る
ことができる。
て従来方法によシ分極することにより第４Ｉス（ａ）、
（ｂ）に示すような績層望圧妊式アクチュエ−タを得る
ことができる。
発明の効果
本発明による積層型圧電式アクチュエータは従来の同型
式のアクチュエータと比ｉ１ｔ、し、同じ厚みおよび印
加電圧においてより大きな変位がイ’）られ、附（４の
変位拡大機４７；の必要４ Ｐｉｇかな（、また従来品
と同根ｊ建の変位を得ようとするならば小型化および′
１ｕ力の節減がｉ」能でありかつり、ｌ哨ｒ性に適して
いる。
式のアクチュエータと比ｉ１ｔ、し、同じ厚みおよび印
加電圧においてより大きな変位がイ’）られ、附（４の
変位拡大機４７；の必要４ Ｐｉｇかな（、また従来品
と同根ｊ建の変位を得ようとするならば小型化および′
１ｕ力の節減がｉ」能でありかつり、ｌ哨ｒ性に適して
いる。
ｉ！１図（ａ） 、 （ｂ）は圧電セラミックの歪みを
説明ラーるｌこめの圧電式アクチュエータの略断面図。 第２図は１本発明による積層型圧ｒｉＬ式アクチニ。 エータの製造方法に用いるセラミックペースト全印刷す
る印刷用スクリーンの一例ケ／」＜”ず半面図。 第３図は６本発明による積層型圧【ｉ４式アクチヱエー
タの製造方法に用いる上極ペースト蛍印刷う−る印刷用
スクリーンの一例を示タ一平面図、および第４図（ａ）
、（ｂ）は、第２図および第３図にニジ作ら扛た積層型
圧１氏式アクチーエークのｌｊ：ｌＴ而面（、Ｊおよび
構成図（ｂ）である。 （符号の説明） １・・・余病フレーム。 ２．３・・・孔。 ４・・・電極成形用の孔。 ５・・・圧′屯セラミック厚膜。 ６・・・陽極（陰極）電極。 ７・・・陰極（陽極）電極。 特許出願人 三菱レイヨン株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 松 下 操 弁理士 山 口 ｌｊ８ 之 弁理士 西 山 雅 也 第１ 例 （ａ） （ｂ） 千２し１ ；ン５３）−ツ） モ；ζ４゛Ｐ１ （０） （ｂ） △ □速ｈ〜
説明ラーるｌこめの圧電式アクチュエータの略断面図。 第２図は１本発明による積層型圧ｒｉＬ式アクチニ。 エータの製造方法に用いるセラミックペースト全印刷す
る印刷用スクリーンの一例ケ／」＜”ず半面図。 第３図は６本発明による積層型圧【ｉ４式アクチヱエー
タの製造方法に用いる上極ペースト蛍印刷う−る印刷用
スクリーンの一例を示タ一平面図、および第４図（ａ）
、（ｂ）は、第２図および第３図にニジ作ら扛た積層型
圧１氏式アクチーエークのｌｊ：ｌＴ而面（、Ｊおよび
構成図（ｂ）である。 （符号の説明） １・・・余病フレーム。 ２．３・・・孔。 ４・・・電極成形用の孔。 ５・・・圧′屯セラミック厚膜。 ６・・・陽極（陰極）電極。 ７・・・陰極（陽極）電極。 特許出願人 三菱レイヨン株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 松 下 操 弁理士 山 口 ｌｊ８ 之 弁理士 西 山 雅 也 第１ 例 （ａ） （ｂ） 千２し１ ；ン５３）−ツ） モ；ζ４゛Ｐ１ （０） （ｂ） △ □速ｈ〜
Claims (1)
- １、 圧電セラミックを用いる積ｆ台型圧′、ｌｔ式ア
クチュエータの製造方法において、１９「定の基板上に
セラミックペーストおよびｔｉｔ １４’ペーストを又
互にスクリーン印刷し多層化することによシ多層構造物
を形成し、形成されｆｃ該多層１／Ｉ造物をさらに複数
個積層してプレス圧着し焼成することを特徴とする々ｊ
ｔ層型圧゛屯式アクチュエータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205973A JPS6098691A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 積層型圧電式アクチユエ−タの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205973A JPS6098691A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 積層型圧電式アクチユエ−タの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6098691A true JPS6098691A (ja) | 1985-06-01 |
Family
ID=16515777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58205973A Pending JPS6098691A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 積層型圧電式アクチユエ−タの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6098691A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63162195A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-05 | 富士電機株式会社 | 箔板の打ち抜き方法 |
| US4882078A (en) * | 1987-12-04 | 1989-11-21 | Mitsubishi Kasei Corporation | Piezoelectric ceramic composition for actuators |
| WO1998011613A1 (fr) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Citizen Watch Co., Ltd. | Element ferroelectrique, son procede de production, et tete pour impression a jet d'encre |
| WO2003089176A3 (en) * | 2002-04-22 | 2004-06-17 | Alcoa Inc | Flux coated brazing sheet |
| US6798123B2 (en) * | 2000-11-06 | 2004-09-28 | Ceramtec Ag Innovative Ceramic Engineering | External electrodes on piezoceramic multilayer actuators |
| WO2007036444A1 (de) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| JPWO2018131343A1 (ja) * | 2017-01-10 | 2020-02-06 | 国立大学法人大阪大学 | スキャナ及び走査型プローブ顕微鏡 |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP58205973A patent/JPS6098691A/ja active Pending
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| US10884022B2 (en) | 2017-01-10 | 2021-01-05 | Osaka University | Scanner and scanning probe microscope |
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