JPS62250680A - 積層型バイモルフ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数の内部７Ｍ極がセラミックス層を介し
て積層されており、一体に焼成されてなるセラミック焼
結体を利用した圧電バイモルフの構造の改良に関する。

［従来の技術１ 複数枚のセラミックグリーンシートにそれぞれ内部電極
となる電極ペーストを塗布し、ｆａｌｌ！２後一体焼成
することにより骨られるセラミック焼結体を利用した積
層型バイモルフが知られている。この種の積層型バイモ
ルフの特徴は、薄いセラミックグリーンシートを用いて
製造することができるので、セラミックス層の薄肉化が
可能であり、したがって一定電界強ｊ皇あたりの変位量
を大きくし１ｔすることにある。

第５図は、上記に’ｔｌｉＷ型バイモルフの一例を示し
、内部電極１，２．３．４．５が、図示の矢印の方向に
分極されたセラミックス６．７．８．９を介してｆ１！
１層されている（なお、内部電極１．５のように、焼結
体の上面および下面に形成された電極をも本明綱書にお
いては内部′Ｗ１極と表現することにする。）。１１．
１２は、接続ｒＩｉ橋を示し、それぞれ、内部電極１．
３．５および内部電極２゜４を相互に電気的に接続Ｊる
ために設けられているものである。

第５図に示した積層型バイモルフは、各セラミック層６
・・・９に相当フるセラミックグリーンシートに内部電
極１・・・５となる電極ペーストをそれぞれ塗布し８！
１層・焼成して得られた焼結体を利用して構成される。

よって、比較的薄いセラミックグリーンシートを用いる
ものであるため、セラミックス層を薄肉化でき、第７図
に曲線Ａで示すように大きな変位量を実現することが可
能とされている。

しかしながら、第５図に示した例では、内部電極１・・
・５がセラミック焼結体端面１３，１４に露出している
。よって、高湿度下で使用した＠合に、内部電極１・・
・５間の短絡等が発生する場合があり、その結果設計通
りに屈曲さｔｉ　ｉ、’？ないことがある。

特に、この問題は、撮動停止後に当初の状態に正確に復
帰しない現象として顕茗に現われる。よって、積層型バ
イモルフを圧電リレーやビデオヘッドトラッキング用ア
クヂュエータとして利用した場合、８湿度下の使用にお
ける信頼性を大きく損う。

上記問題は、第６図に示すように、焼結体２０の幅に比
べて幅の狭い内部電極２１・・・２５を用いて積層型バ
イモルフを構成ずれば一応解消することは可能である。

すなわち、駆動に際し異なる電位に接続される内部電極
が焼結体端面３３．３４に露出しないように、構成すれ
ば、ａ＆１１哀下で使用しても水分等の付着による短絡
を防止することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第６図に示したｖ４層型パイしルフでは
、内部電４１１２１・・・２５の両側に形成されたセラ
ミック領域３３ａ　、３４ａは振動に寄与しない。よっ
て、該セラミック領域３３ａ　、３４ａは、積層型バイ
モルフの屈曲を抑１−１シてしまい、第７図の曲線Ｂで
示すように一定電界強度あたりの変位量は非常に小さく
なってしまう。よって、一定印加電圧あたりの変位ｍが
大きいという１ａＦＪｌ型バイモルフの利点が大きり１
【１われることになる。

そこで、この発明の目的は、一定印加電圧あたりの大き
な変位量を確保することができ、かつ高湿度環境のもと
での信頼性に優れた８！１層型バイモルフを提供するこ
とにある。

［問題点を解決づるための手段］ この発明の積層型バイ［ルフは、ヒラミック焼結体と、
セラミック焼結体においてセラミックス層を介して積層
された複数の内部電極とを備える。

この複数の内部電極は、駆動に際して第１の電位に接続
される第１の内部電極群と、第２の電位に接続される第
２の内部？１１１１ａを有する。各内部電極群を構成す
る内部電極は、相互に電気的に接続されている。

そして、上記ｍ敗の内ＰＪＩ電極は、セラミック焼結体
端面の一部に露出するように形成されており、この内部
電極の露出している焼結体端面には、露出している内部
電極を覆うように軟質材料よりなるコーティング層が形
成されている。

「軟質材料」とは、Ｍ層型バイモルフの屈曲振動を拘束
する度合がセラミック焼結体に比べてはるかに小さな材
わ１をｔい、たとえばシリコン樹脂、エポキシ系樹脂、
ウレタン系樹脂またはポリオレフィンのような合成８４
Ｉ、ラテックス等の弾性材料あるいはガラス等の無機材
料を例示することができる。

［作用および発明の効果］ この発明では、内部電極の露出しているセラミック焼結
体端面が軟質材料よりなるコーティング層で覆われてい
る。よって、高湿度環境のもとで使用しても駆動用電源
に電気接続される内部電極が焼結体端面において短絡す
ることはない。しかも、軟質材料で構成されたコーティ
ング層であるため、従来のセラミック焼結体領域３３ａ
　、３４ａ　（第６図参照）のようにｆＩ４１１！ｌｌ
型バイモルフの屈曲振動を抑制することも番よとんどな
い。

したがって、積層型バイモルフの利点である大きな変位
珊を確保するとともに、耐環境特性を大きく改善するこ
とができ、信頼性に優れた積層型バイモルフとすること
ができる。

この発明のＷ４層型バイモルフは、たとえば圧電スイッ
チ、圧電リレー、ビデオヘッド］・ラッキング用アクヂ
ュエータ簀様々なバイモルフ応用製品に用い得るもので
ある。

［実施例の説明］ 第１図および第１図のｎ−ＩＩ線断面図である第２図は
この発明の一実施例を示し、複数の内部電極４１・・・
４５が、セラミックス層４６・・・４９を介しｔ積層さ
れてなるセラミック焼結体４０を用いて構成されている
。この実施例の積層型パイセルフの基本的構造は、第５
図に示した従来の積層型バイモルフと同様である。ずな
わら、各内部ｆｆｉ極４１・・・４５のうら第１の内部
電極８丁を構成づる内部電極４１．４３．４５は接続？
ｒ１極５１にＪ、り相互に電気的に接続されており、第
２の内部電極群を構成する内部電極４２．４４は（ｌ！
！７ｊの接続電極。

５２により相互に電気的に接続されている。

そして、駆動に際しては、第３図に示すように、第１の
内部′７ｒ！極詳にたとえばプラスの電位を与え、第２
の第２電極群にマイナスの電位を与えることにより、各
セラミックス層４６・・・４９を図示の円で囲んだ双方
向の矢印に示ずように伸縮させることができる。

ところで、この実施例では、特徴的構成として、内部電
極４１・・・４５の露出している焼結体端面５３．５４
に、露出している各内部電極４１・・・４５を覆うよう
にコーティング層６１．６２が形成されている。コーテ
ィング１ｍ６１．６２は、上述した軟質材料、たとえば
シリコン樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂あるい
はポリオレフィンのような合成樹脂、ラテックスのよう
なゴムあるいはガラスのような無機材料により構成する
ことができる。したがって、高湿度下で使用したとして
も、各内部電極４１・・・４５間の短絡は焼結体端面５
３．５４で生じることのないことがわかる３、また、各
内部ｌｒ１極４１・・・４５は焼結体端面５３．５４に
露出する幅で形成されている！こめ、一定印加電圧あた
りの変位ｍも第５図に示した従来の積層型バイモルフと
同様に大きくＬ／１！）ることがわかる。

次に、具体的実験結果につき説明する。

ビデオチープレ＝１−ダのビデオヘッド・トラッキング
用アクチ１エータとしての信頼性を試験するべく、高温
およびａ′！湿度の環境のもとでの信頼性を調べた。条
件は、６０℃、相対湿度９０％の環境のもとに、最大１
０００時間放置するものである。第１図に示しｌζ実施
例および第５図に示した従来例の各積層型バイモルフに
ビデオヘッドを固定し、上記環境のもとに放置し、所定
時間ごとに撮動間始位四を測定した。なお、実施例のＦ
ｌ’１層型バイモルフの１作にあたっては、コーティン
グ層をシリコン５１１１１溶液中に積層型バイモルフを
浸漬することにより形成した。

結果を第４図に示す。第４図において、−ｒａｔ鎖線が
従来例についての結果を、実線が実施例についての結果
を示す。ビデオヘッド・トラッキング用アクチュエータ
とし°Ｃ用いる場合、上記条件下での位置変動は±５μ
ｍ以内であることが求められているが、第４図より実施
例の積層型バイ〔ルフでは１０００時間放置した場合そ
の全時間範囲にわたり位１ｄ変ｅｆｆｉが±５μｍ以内
にａ３ざまっていることがわかる。これに対して、従来
例の槓居型バイモルフでは、位′ａ変ｆｈ　ｈｌは大き
く変化し±５μｍをはるかに越えて変化し、しかもその
変動の傾向が全く一定していないことがわかる。

なお、コーチ−ｆング層を種々の材料で構成した場合の
１００時間放置後の平均位置変動量を下記の表に承り。

ここでは試験数は、それぞれ３個である。

＊：１００時間放置後の値（単位はμｌ）上記表Ｊ、す
、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂およびポ
リエチレンならびにラテックスのいずれによりコーティ
ング層を形成した場合であってら、位置変動量はりへて
±５μｍ未満であることがわかる。なお、ポリエチレン
に代えてボリアし１ピレンでコーティング層を形成した
場合でも表中の試料Ｎ０１４とほぼ同様の範囲におさま
ることが確められている。

ところで、上記コーティング層の厚みについては、コー
ティング層を形成する材料の種類によっても異なるもの
であり、一義的に決定りることはできないが、好ましく
は約５μｍ以下であればよく、通常は２０〜３０μｍ程
度の厚みに形成される。

また、コーティング層の形成は、上述の実施例のように
セラミック焼結体を完成した後に焼結体端面に付与して
もよく、あるいはコーティング層をガラスで構成する場
合などにあっては、上１ζ面の内部電極Ｊ３よび接続電
極焼付前に焼結体端面に塗布しておき電極焼付時に同時
に焼付けて形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の斜視図、第２図は第１
図のＩ［−ＩＦ線に沿う断面図、第３図は第１図実Ｍ例
の駆動状態の電気的接続状態を示す模式図である。第４
図は、第１図実施例と従来例の高温高湿度試験の結果を
示す図である。第５図および第６図は、それぞれ、従来
の積層型バイモルフを承り各斜視図である。第７図は、
第５図および第６図に示した積層型バイモルフの変位量
−印加電圧の関係を示す図である。 図において、４０・・・セラミック焼結体、４１゜４２
．４３．４４．４５・・・内部電極、４６．４７゜４８
．４９・・・セラミック層、５１＋５２・・・接続電極
、５３．５４・・・焼結体端面、６１．６２・・・コー
ティング層。 （ばか２名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の内部電極がセラミックス層を介して積層さ
   れたセラミックス生チップを一体焼成して得られた焼結
   体を利用した積層型バイモルフであつて、 セラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体においてセラミックス層を介して
   積層された複数の内部電極とを備え、前記複数の内部電
   極は、駆動に際し第１の電位に接続されるように相互に
   電気的に接続された第１の内部電極群と、第２の電位に
   接続されるように相互に電気的に接続された第２の内部
   電極群とを有し、かつセラミック焼結体端面の一部に露
   出するように形成されており、 前記内部電極の露出している焼結体端面には、露出して
   いる内部電極を覆うように軟質材料よりなるコーティン
   グ層が形成されでいる、積層型バイモルフ。
2. （２）前記第１および第２の第２電極群を構成する内部
   電極は、焼結体端面に形成された接続電極により、それ
   ぞれ、相互に電気的に接続されており、前記コーティン
   グ層は該接続電極を除いて内部電極の露出している焼結
   体端面部分に形成されている、特許請求の範囲第１項記
   載の積層型バイモルフ。
3. （３）前記第１および第２の内部電極群を構成する複数
   の内部電極は、焼結体内に形成されたスルーホールによ
   り、それぞれ相互に電気的に接続されており、 前記コーティング層は、内部電極の露出しているセラミ
   ック焼結体端面の全域にわたり形成されている、特許請
   求の範囲第１項記載の積層バイモルフ。