JPS61182284A - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
- Publication number
- JPS61182284A JPS61182284A JP60022860A JP2286085A JPS61182284A JP S61182284 A JPS61182284 A JP S61182284A JP 60022860 A JP60022860 A JP 60022860A JP 2286085 A JP2286085 A JP 2286085A JP S61182284 A JPS61182284 A JP S61182284A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trapezoid
- internal electrodes
- electrostrictive
- exposed
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/501—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure with non-rectangular cross-section in stacking direction, e.g. polygonal, trapezoidal
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）
本発明の素子は圧喧又は電歪材料の電気・機械工ネルキ
ー変換能力を利用した駆動素子や微小変位素子等のエレ
クトロメカニカルデバイスに関するものである。
ー変換能力を利用した駆動素子や微小変位素子等のエレ
クトロメカニカルデバイスに関するものである。
（従来技術）
縦効果を利用した電歪効果素子の構造においては素子断
面積と同じ大きさの内部電極含有することが必要である
。これは電圧印加時に電歪材料又は圧電材料全体に均一
な電界を発生させるためである。内部電極面積が素子断
面より小さいと電歪又は、圧電材料内部の内部電極端部
付近に必ず電界の不均一な部分が生まれそれに伴って強
い応力集中が起こる。
面積と同じ大きさの内部電極含有することが必要である
。これは電圧印加時に電歪材料又は圧電材料全体に均一
な電界を発生させるためである。内部電極面積が素子断
面より小さいと電歪又は、圧電材料内部の内部電極端部
付近に必ず電界の不均一な部分が生まれそれに伴って強
い応力集中が起こる。
ｉた低電圧で大きな電界を発生させ大きな歪を得るため
には内部電極相互の間隔全１００ミクロン程度にして多
数の内部電極を電歪又は圧電材料内部に形成することが
必要である。
には内部電極相互の間隔全１００ミクロン程度にして多
数の内部電極を電歪又は圧電材料内部に形成することが
必要である。
以上２つの理由で縦効果を利用した電歪効果素子全電気
的に接続するのは従来の方法でに非常に困難である。つ
まり前者の制約より積層セラミックコンデンサで行なわ
れるように素子端面全体を覆うような外部電極による接
続方法は用いることができない。また後者の制約により
厚膜フ′ロセス等で用いられている絶縁膜と導体とを印
刷により形成する方法に精度上から適用が困難である。
的に接続するのは従来の方法でに非常に困難である。つ
まり前者の制約より積層セラミックコンデンサで行なわ
れるように素子端面全体を覆うような外部電極による接
続方法は用いることができない。また後者の制約により
厚膜フ′ロセス等で用いられている絶縁膜と導体とを印
刷により形成する方法に精度上から適用が困難である。
そこで本発明者等は先に電気泳動法により電歪又は圧電
材料積層体の端面に露出した内部電極層とその近傍のセ
ラミック上に一層おきに帯状の無機絶縁物を形成するこ
と全特徴とする電気的接続方法を提案した。第９図はこ
の方法により電気的接続全行なっ１こ電歪効果素子の外
観図である。電歪材料１１．１２と内部電極１３．１４
が積層されて構成される素子の側面に露出した内部室１
極層およびその周辺のセラミック上に一層おきに無機絶
縁物１５が形成されている。反対側の側面には一層ずら
した内部電極上に同じく無機絶縁物１６が形成されてい
る。この絶縁物および露出したままの内部電極１４又は
１３を横断して帯状の外部電極１７と１８が形成されて
いる。図中番号１３と１４で示される多数の内部電極は
一層おきにプラス側外部接続端子１９およびマイナス側
外部接続端子２０にそれぞれ接続している。
材料積層体の端面に露出した内部電極層とその近傍のセ
ラミック上に一層おきに帯状の無機絶縁物を形成するこ
と全特徴とする電気的接続方法を提案した。第９図はこ
の方法により電気的接続全行なっ１こ電歪効果素子の外
観図である。電歪材料１１．１２と内部電極１３．１４
が積層されて構成される素子の側面に露出した内部室１
極層およびその周辺のセラミック上に一層おきに無機絶
縁物１５が形成されている。反対側の側面には一層ずら
した内部電極上に同じく無機絶縁物１６が形成されてい
る。この絶縁物および露出したままの内部電極１４又は
１３を横断して帯状の外部電極１７と１８が形成されて
いる。図中番号１３と１４で示される多数の内部電極は
一層おきにプラス側外部接続端子１９およびマイナス側
外部接続端子２０にそれぞれ接続している。
この方法を用いると内部電極の間隔が６０μｍまでの電
歪効果素子は電気的に接続することができる。一方、電
歪材料積層体は層間２０μｍ程度のものも容易に作製で
きる。
歪効果素子は電気的に接続することができる。一方、電
歪材料積層体は層間２０μｍ程度のものも容易に作製で
きる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、例えば層間距離３０μｍの素子を接続すること
はきわめて困難である。その理由は第一に、電気泳動法
を用いて３０μｍの精度でカラス粉末を付着させること
にむつかしい。その原因としてはケンダク液中でガラス
粉末が５μｍ程度の大きさに凝集している等の理由があ
る。第二に、層間距離が狭くなるに従って形成できる帯
状絶縁物の厚みも比例して薄くなり充分な耐電圧が得ら
れないことがある。そのため駆動電圧に５０Ｖ以下にす
ることは従来の構造の素子においては困難である。
はきわめて困難である。その理由は第一に、電気泳動法
を用いて３０μｍの精度でカラス粉末を付着させること
にむつかしい。その原因としてはケンダク液中でガラス
粉末が５μｍ程度の大きさに凝集している等の理由があ
る。第二に、層間距離が狭くなるに従って形成できる帯
状絶縁物の厚みも比例して薄くなり充分な耐電圧が得ら
れないことがある。そのため駆動電圧に５０Ｖ以下にす
ることは従来の構造の素子においては困難である。
本発明は内部電極の間隔が３０μｍ以下でも容易に電気
的接続ができ、従って３０Ｖ程度の極めて低い電圧で駆
動することのできる電歪効果素子を提供することを目的
とする、 （問題を解決するための手段） 本発明に電歪材料層と内部電極層とが交互に積層された
積層体であって、該積層体の上面又は底面に垂直でない
２つ以上の側面を有し、かつ該２側面でそれぞれ異なる
内部電極が一層おきに外部電極で接続されていること全
特徴とする。
的接続ができ、従って３０Ｖ程度の極めて低い電圧で駆
動することのできる電歪効果素子を提供することを目的
とする、 （問題を解決するための手段） 本発明に電歪材料層と内部電極層とが交互に積層された
積層体であって、該積層体の上面又は底面に垂直でない
２つ以上の側面を有し、かつ該２側面でそれぞれ異なる
内部電極が一層おきに外部電極で接続されていること全
特徴とする。
（作用）
本発明の素子は電気的接続を施す側面全底面に対し傾斜
させることにより内部電極間の距離を広げ電気的接続全
６易にしようとするものである。
させることにより内部電極間の距離を広げ電気的接続全
６易にしようとするものである。
従来の内部ｔｍ型電歪効果素子は第９図に示すように直
方体である。この構造では駆動電圧を下げるｆこめに内
部Ｊ＃！Ｌ極間隔金狭めていくと電気的接続を行なうた
めＫは倣ａな絶縁物のパターンを形成することが必要に
なる。ところが第２図に示すように側面を底面に対して
傾斜させると、この面においては実質的に内部電極間の
間隔が広がることになる。傾斜の程度を調整す扛ば、例
えば、内部電極の間隔が３０μｍの素子でも、傾斜面の
露出部において６０μｍの間隔にすることができ第３図
に示すように絶縁物パターンの形成が容易になる。
方体である。この構造では駆動電圧を下げるｆこめに内
部Ｊ＃！Ｌ極間隔金狭めていくと電気的接続を行なうた
めＫは倣ａな絶縁物のパターンを形成することが必要に
なる。ところが第２図に示すように側面を底面に対して
傾斜させると、この面においては実質的に内部電極間の
間隔が広がることになる。傾斜の程度を調整す扛ば、例
えば、内部電極の間隔が３０μｍの素子でも、傾斜面の
露出部において６０μｍの間隔にすることができ第３図
に示すように絶縁物パターンの形成が容易になる。
このような形状の積層体は通常の方法で焼結体全作製し
、それ會単に従来とは異なる位置で切断することが得ら
れる。また電気泳動法によりガラス粉末を付着させる工
程においては対象となる側面の構造のみが問題となる。
、それ會単に従来とは異なる位置で切断することが得ら
れる。また電気泳動法によりガラス粉末を付着させる工
程においては対象となる側面の構造のみが問題となる。
よって製造工程の面からはこのような傾斜面を有する素
子構造の問題点は特にない。
子構造の問題点は特にない。
ここで図中番４１１．１２ は電歪材料、１３．１４
は内部を極１５，１６は絶縁物を１７．１８は外部電極
全１９．２０は外部接続端子をそれぞれ示す。また図中
番号２１．２２は電歪材料、２３．２４は内部電極、２
５．２６は絶縁物を示す。
は内部を極１５，１６は絶縁物を１７．１８は外部電極
全１９．２０は外部接続端子をそれぞれ示す。また図中
番号２１．２２は電歪材料、２３．２４は内部電極、２
５．２６は絶縁物を示す。
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。マグネシウム／オン酸鉛およびチタン酸鉛を主成
分とする電歪材料予焼粉末に微量の有機バインダーを添
加しこれを有機溶媒中に分散させたスラリーを準備した
。通常の積層セラミックコンデンザの製造に使用される
キャスティング製膜装置によりこのスラリ −ｉマイラ
ーフィルム上に約４５ミクロンの厚さに塗布し乾燥させ
たこれをフィルムから剥離し電歪材料グリーンシートを
得た。一部のグリーンミー）Ｋはさらに内部電極として
白金ペース）ｋスクリーン印刷した。
する。マグネシウム／オン酸鉛およびチタン酸鉛を主成
分とする電歪材料予焼粉末に微量の有機バインダーを添
加しこれを有機溶媒中に分散させたスラリーを準備した
。通常の積層セラミックコンデンザの製造に使用される
キャスティング製膜装置によりこのスラリ −ｉマイラ
ーフィルム上に約４５ミクロンの厚さに塗布し乾燥させ
たこれをフィルムから剥離し電歪材料グリーンシートを
得た。一部のグリーンミー）Ｋはさらに内部電極として
白金ペース）ｋスクリーン印刷した。
これらのグリーンシートを数百枚重ね、熱プレスにより
圧着一体化した後１２４０℃で焼成し電歪材料積層体を
得た。これを内部電極が一層おきに表面に露出するよう
な位置２ケ所で切断し、あられれ１こ面に仮設外部″を
極を塗布焼き付けし、さらに前記仮設外部電極形成面と
は異なる側面２ケ所を底面に対し傾斜を持つように切断
し内部電ＷＬを露出させる。第４図は以上のようにして
作製した仮設外部電極付電歪材料積層体の斜視図である
。図中番号２１および２２は電歪材料、２３および２４
は内部電極で一層おきにそれぞれ仮設外部電極３４およ
び３５に接続している。
圧着一体化した後１２４０℃で焼成し電歪材料積層体を
得た。これを内部電極が一層おきに表面に露出するよう
な位置２ケ所で切断し、あられれ１こ面に仮設外部″を
極を塗布焼き付けし、さらに前記仮設外部電極形成面と
は異なる側面２ケ所を底面に対し傾斜を持つように切断
し内部電ＷＬを露出させる。第４図は以上のようにして
作製した仮設外部電極付電歪材料積層体の斜視図である
。図中番号２１および２２は電歪材料、２３および２４
は内部電極で一層おきにそれぞれ仮設外部電極３４およ
び３５に接続している。
次に、底面に対し傾斜している２つの側面の内部を極露
出部とその周辺のセラミック上に、帯電したガラス粉末
を含むケンダク液を用いた電気泳動法により帯状にガラ
ス粉末を析出させる。これを焼成固着させてガラス被膜
を形成し、これを用いて素子の電気的接続を行なう。
出部とその周辺のセラミック上に、帯電したガラス粉末
を含むケンダク液を用いた電気泳動法により帯状にガラ
ス粉末を析出させる。これを焼成固着させてガラス被膜
を形成し、これを用いて素子の電気的接続を行なう。
まず以下の方法で帯電したバラス粉末を含むケン
７ダク液を作製する。ホウケイ酸亜鉛系結晶化ガラス粉
末３０１ 、エタノール２ＪＦＯｍ７．５％ ヨウ１エ
タノール溶液１０ｍ／ を高速ホモジナイザーで混合
する。ヨウ素が電解質の役割をはたし、ガラス粉末にプ
ラスに帯電する。３０分間超音波をかけ１こ後、３０分
間静置して沈殿物を除去し残りのケンダク液を使用する
。
末３０１ 、エタノール２ＪＦＯｍ７．５％ ヨウ１エ
タノール溶液１０ｍ／ を高速ホモジナイザーで混合
する。ヨウ素が電解質の役割をはたし、ガラス粉末にプ
ラスに帯電する。３０分間超音波をかけ１こ後、３０分
間静置して沈殿物を除去し残りのケンダク液を使用する
。
前記仮設外部電極付電歪材料積層体の底面に対し傾斜し
ている２つの側面のうち一方全粘着テープで被いケンダ
ク液にぬれるのを防ぐ。これを前記ケンダク液を満たし
た容器に沈め、粘着テープで被っていない傾斜側面の前
方約１ｃｍ手前に側面よりも大きめのステンレス製対向
電極板會沈める。
ている２つの側面のうち一方全粘着テープで被いケンダ
ク液にぬれるのを防ぐ。これを前記ケンダク液を満たし
た容器に沈め、粘着テープで被っていない傾斜側面の前
方約１ｃｍ手前に側面よりも大きめのステンレス製対向
電極板會沈める。
次に直流電源を準備しそのプラス端子に対向電極板を接
続しマイナス端子には図中番号３５で示す仮設外部電極
を接続する。また図中番号２３で示す内部電極上へのガ
ラス粉末の付着を防止するために仮設外部電極３４はス
テンレス製対向電極板に接地し同電位とする、直流電圧
１０Ｖ ’ｊｉ６００秒間印加しガラス粉末全析出させ
た後、ケ？ダク液から引き上げ乾燥させる。第５図はこ
のように処理を行なった電歪材料積層体を示す斜視図で
ある。
続しマイナス端子には図中番号３５で示す仮設外部電極
を接続する。また図中番号２３で示す内部電極上へのガ
ラス粉末の付着を防止するために仮設外部電極３４はス
テンレス製対向電極板に接地し同電位とする、直流電圧
１０Ｖ ’ｊｉ６００秒間印加しガラス粉末全析出させ
た後、ケ？ダク液から引き上げ乾燥させる。第５図はこ
のように処理を行なった電歪材料積層体を示す斜視図で
ある。
図中番号２６は一層おきの内部電極露出部とその周辺の
セラミック上に析出した帯状のガラス粉末を示す。
セラミック上に析出した帯状のガラス粉末を示す。
裏面の前記粘着テープを取り除いた後、７０５℃で１０
分間焼成し帯状のガラス被膜を焼きつける。
分間焼成し帯状のガラス被膜を焼きつける。
次に全く同様な方法で裏側の傾斜面の内部電極露出部の
一層おきにガラス被膜を形成する。ただしその位置は最
初にガラス被膜全形成した内部電極とは一層だけずらせ
ておく。
一層おきにガラス被膜を形成する。ただしその位置は最
初にガラス被膜全形成した内部電極とは一層だけずらせ
ておく。
このようにして得られた２つの傾斜側面に帯状のガラス
被膜を持つ積層体は第５図の被膜で示す位置で切断し最
終素子形状にする。第６図はこのようにして得られた電
歪効果素子を示す外観図である。図中番号２３．２４は
内部１！極を、２７．２８はガラス被膜を示す。次にガ
ラス被膜と内部電極露出部を横断する形で、一対の外部
電極を焼き付ける。第１図はこのようにして電気的接続
を行なった電歪効果素子を示す外観図である。図中番号
２９は外部′＃Ｌ１ｆｊ！、を、３０．３１はそれぞれ
底面と上面’ｉ３２．３３１１ｍそれぞれプラス側およ
びマイナス側の外部接続端子？示す。外部接続端子間に
直流電圧３０Ｖ を印加すると素子は底面および上面に
垂直な方向に７μｍの変位を生じる。
被膜を持つ積層体は第５図の被膜で示す位置で切断し最
終素子形状にする。第６図はこのようにして得られた電
歪効果素子を示す外観図である。図中番号２３．２４は
内部１！極を、２７．２８はガラス被膜を示す。次にガ
ラス被膜と内部電極露出部を横断する形で、一対の外部
電極を焼き付ける。第１図はこのようにして電気的接続
を行なった電歪効果素子を示す外観図である。図中番号
２９は外部′＃Ｌ１ｆｊ！、を、３０．３１はそれぞれ
底面と上面’ｉ３２．３３１１ｍそれぞれプラス側およ
びマイナス側の外部接続端子？示す。外部接続端子間に
直流電圧３０Ｖ を印加すると素子は底面および上面に
垂直な方向に７μｍの変位を生じる。
また本構造の採用により角錐台形状の素子全作製するこ
ともできる。第７図はガラス被膜を形成した電歪材料積
層体を示す外観図である。図中破線で示すような位置で
切断し最終の素子形状とする。第８図はこのようにして
切断し外部電極を形成した電歪効果素子の外観図である
。底面全装置に取付けて固定し上面方向の変位を利用す
れは座りの良い安定な電歪効果素子となる。図中番号２
９は外部ｔ＆を、３０．３１は底面および上面をそれぞ
れ示す。３２．３３はそれぞれプラス側およびマイナス
側の外部接続端子を示す。
ともできる。第７図はガラス被膜を形成した電歪材料積
層体を示す外観図である。図中破線で示すような位置で
切断し最終の素子形状とする。第８図はこのようにして
切断し外部電極を形成した電歪効果素子の外観図である
。底面全装置に取付けて固定し上面方向の変位を利用す
れは座りの良い安定な電歪効果素子となる。図中番号２
９は外部ｔ＆を、３０．３１は底面および上面をそれぞ
れ示す。３２．３３はそれぞれプラス側およびマイナス
側の外部接続端子を示す。
本発明の構造％採用することにより従来電気的接続が困
難であった内部電極間隔が３０μｍ程度の電歪材料積層
体を容易に電気的に接続し３０Ｖ程贋の極めて低い電圧
で駆動できる電歪効果素子が得られる。また電歪効果素
子としての形状の自由度が広がり、変位拡大機構に素子
全組み込んで使用する場合に変位拡大機構の形状の自由
度が増し設計上都合が良い。
難であった内部電極間隔が３０μｍ程度の電歪材料積層
体を容易に電気的に接続し３０Ｖ程贋の極めて低い電圧
で駆動できる電歪効果素子が得られる。また電歪効果素
子としての形状の自由度が広がり、変位拡大機構に素子
全組み込んで使用する場合に変位拡大機構の形状の自由
度が増し設計上都合が良い。
第１図は本発明の電歪効果素子の一例を示す外観図、第
２図〜第６図は本発明の電歪効果素子の製造工程を示す
外観図、第７図、第８図は本発明の他の例を示す外観図
、第９図に従来の電歪効果素子の外観図である。 各図において １１、１２．２１．２２ は電歪材料、１３．１４．
２３゜２４は内部電極、１５，１６．２８．２７はガラ
ス被膜、１７．１８．２９は外部電極、１９，２０，３
２．３３は外部接続端子である。 （１２） ・ 、； （Ｎ （Ｖ’）マＮω■ へ（Ｎ （Ｎ （Ｎヘヘ
２図〜第６図は本発明の電歪効果素子の製造工程を示す
外観図、第７図、第８図は本発明の他の例を示す外観図
、第９図に従来の電歪効果素子の外観図である。 各図において １１、１２．２１．２２ は電歪材料、１３．１４．
２３゜２４は内部電極、１５，１６．２８．２７はガラ
ス被膜、１７．１８．２９は外部電極、１９，２０，３
２．３３は外部接続端子である。 （１２） ・ 、； （Ｎ （Ｖ’）マＮω■ へ（Ｎ （Ｎ （Ｎヘヘ
Claims (1)
- 電歪材料層と内部電極とが交互に積層された積層体で
あって、該積層体の２側面でそれぞれ異なる内部電極が
一層おきに外部電極で接続されている電歪効果素子であ
って前記外部電極が形成される２側面は上面又は底面に
対して垂直でないことを特徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022860A JPS61182284A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 電歪効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022860A JPS61182284A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61182284A true JPS61182284A (ja) | 1986-08-14 |
| JPH0564873B2 JPH0564873B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=12094466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60022860A Granted JPS61182284A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61182284A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4845399A (en) * | 1986-08-28 | 1989-07-04 | Nippon Soken, Inc. | Laminated piezoelectric transducer |
| JPH065215U (ja) * | 1992-06-19 | 1994-01-21 | 株式会社村田製作所 | チップ圧電振動子 |
| US5552658A (en) * | 1993-09-28 | 1996-09-03 | U.S. Philips Corporation | Torsional actuator and method of manufacturing same |
| EP1283553A2 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Trapezoidal piezoelectric/electrostrictive element and production method thereof |
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-
1985
- 1985-02-08 JP JP60022860A patent/JPS61182284A/ja active Granted
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