JPS62291187A - 積層型圧電体 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電素子からなる板状部材を多数積層して形
成され、印加される電圧に応じて伸縮し、アクチュエー
タとして作用する積層型圧電体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の積層型圧電体を示すものとして例えば特願昭５８
−１１１０６４号がある。この出願は本願発明者らによ
ってなされたものであり、本願出願前に公開されている
。

この特願昭５８−１１１０６４号の明細書に示される積
層型圧電体では、両面に電極を形成した圧電素子と金属
板とを交互に積層し、１つおきに位置する各金属板どう
しを電気的に接続したものが示されている。そしてこの
圧電素子の表面および裏面には銀ペーストを印刷するこ
とにより電極が形成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したような積層型圧電体について本
発明者らが種々の試験を行ったところ、非常に厳しい使
用条件、例えば１０００　ｋｇ／ｃｔＡ以上の荷重が印
加される条件、あるいは１２０°Ｃで５００　ｋｇ／ｃ
＋ｄ以」二の荷重が印加される条件では第２図に示すよ
うに金属電極２０１と圧電素子２０２との界面において
圧電素子２０２に微小クラック２０３が発生ずるという
問題が生じた。この問題について本発明者らが種々実験
および検討をしたところ、円板状に印刷された金属電極
２０１の周縁部Ａが第３図に示すように、他の部位に比
べて少し盛り上がっており、この盛り」−かり部分に応
力集中がおこるためにクランクが発生ずるという原因を
見出した。

本発明では上述したような問題点に鑑み、厳しい条件下
のもとで使用しても圧電素子の金属電極界面にクラック
が発生ずることなく、信頼性の高い積層型圧電体を提供
することを目的としている。

尚、第３図に示すものは、金属電極２０１の表面に触針
を当て走査することにより、金属電極２０１の表面の凹
凸を調べた結果を示す図である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、上記目的を達成するために次のような手段
を講じた。すなわち、圧電素子から成形された複数の圧
電板を積層する。そしてこの複数の圧電板のそれぞれの
表面および裏面には金属電極を形成する。そして前記複
数の圧電板のそれぞれの間には前記金属電極と電気的に
接続される金属板を配する。そしてさらに、前記金属板
は１つおきに位置する各金属板どうしが電気的に接続さ
れるよう配し、また前記金属電極が前記圧電板の表面お
よび裏面に均一の厚さで形成するようにしたのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す積層型圧電体の斜視図で
ある。圧電板１０１はＰＺＴセラミックなどよりなり、
直径約１５鰭、厚さＱ、　５　＋ｎの円板状部材である
。

この圧電板１０１の表面および裏面には金属電極１０３
が印刷することにより、形成されている。

この金属電極１０３が印刷された圧電板１０１の上下に
は金属板１０５が配されている。この金属板１０５は圧
電板１０１とほぼ同一の形状を有する円板形状であり、
その外周部には下方に向かって折れ曲がる３つの舌状片
１０７が３ケ所等間隔に形成されている。

このような金属電極１０３が表面、裏面に形成された圧
電板１０１と、金属板１０５とをそれぞれ交互に積層す
ることにより、積層型圧電体１００が形成されている。

なお、圧電板１０１を挟んで互いに隣接する金属板１０
５は、その舌状片１０７が互いに６０度ずれた位置にて
配されている。

そしてこの金属板１０５は、１つおきに位置する各金属
板の舌状片１０７がリード板１１３によって連結されて
いる。なお、舌状片１０７とリード板１１３とは半田付
け、あるいは溶接などの手段により連結されている。

また前記リード板１１３のうち任意の１つは、上方に向
かってその長さが延長され、電極端子１１５を形成して
いる。またこの電極端子１１５が連結された一連の金属
板１０５と異なる一連の電極板１０５に連結されたリー
ド板１１３のうちの任意の１つは、同じように上方に向
けて延長され、電極端子１１７を構成している。そして
この電極端子１１５，１１７のうちどちらか一方にプラ
スの電圧が印加され、また他方にはマイナスの電圧が印
加されるようになっている。

金属電極１０３は直径が１３ｍｍ、厚さが３〜１０ミク
ロンの円形薄膜形状をなしている。この金属電極１０３
は有機溶剤を混合することによって銀ペーストを希釈し
、この希釈した銀ペーストを圧電板１０１の表面および
裏面にスクリーン印刷する。そしてしかるのち５００〜
６５０℃で焼付を行なうことにより圧電板１０１の表面
および裏面に形成されている。

本実施例では、銀ペーストはデュポン製の銀ペースト７
７１３を用いており、また有機溶剤としてはデュポン性
のシンナーを用いており、このシンナーを銀ペーストに
１５ｗｔ％添加している。第５図は有機溶剤の添加量と
金属電極周縁（Ａ）の盛り上がり量の関係を示す図であ
る。この第５図に示すように有機溶剤の添加量が０〜１
０−１％の間においては、エッヂの盛り上がりが生して
おり、また添加量が１０ウ工−ト％以上ではエッヂの盛
り上がり量がＯとなっていることがわかる。

第４図は本実施例の金属電極１０３表面の凹凸状態を示
す図である。この図からもわかるように、本実施例では
金属電極１０３の周縁部へには盛り上がりが生していな
い。

以上のようにして構成された積層型圧電体１００につい
て本発明者らは次の２項目の実験を行った。

実験ｌ 常温で１０００　ｋｇ／ｃＪの荷重を１０時間加える。

実験２ １２０°Ｃで５００　ｋｇ／ｃｎｌの荷重を１００時間
加える。

このような実験を行った。そしてこのような実験の後、
圧電板１０１に発生するクラックの割合を調査した。こ
の結果を表１に示す。

表　　１ この表からもわかるように、本発明の実施例１゜実施例
２．実施例３では実験１．実験２の両方の実験において
も、クランクの発生率は１〜６％と非常に低いことがわ
かる。これは、金属電極１゜３の周縁部に盛り上がりが
ないため、積層型圧電体１００に加えられた荷重が金属
電極１０３全面で均一に受けることができるためである
。

なお、表１に示す比較例は銀ペーストを希釈せず、その
ままの状態で圧電板１０１の表面および裏面に印刷し、
金属電極１０３を形成したものである。このような比較
例では実験１および実験２ともに非常に高いクランク発
生率を示していることがわかる。これは上述したように
金属電極１０３の周縁部に金属電極の盛り上がりが生じ
ており、この部分に荷重の集中が起こっているためであ
ると考えられる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例
では金属電極１０３の材料をニッケルとし、メッキ法に
より厚さ３〜７ミクロンとなるように形成した。このよ
うにメッキ法により金属電極１０３を形成する場合にお
いても、金属電極１０３の周縁部に盛り上がりが生じる
ことはなく、前述の第１実施例と同様にクラックの発生
を抑えることができる。

なお、電極材料としてはニッケル以外に銅、亜鉛などを
用いることも可能である。

次に本発明の第３実施例について説明する。この第３実
施例では金属電極１０３の材料を銀とし、スパッタ法に
より厚さ１〜５ミクロンとなるように形成した。このよ
うにスパッタ法により形成した金属電極１０３において
も、前述の２つの実施例と同様周縁部の盛りＩ−がりが
生じないため、クラックの発生を低く抑えることができ
る。

なお、この第３実施例ではスパッタ法を用いているが、
蒸着法を用いても同様な効果が得られる。

また電極材料も導電材料ならずれを用いることも電極材
料であれば、特に限定されるものではない。

なお、積層型圧電体１００自身の作動については、従来
公知のものと同様であるので、説明を省略する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の積層型圧電体では、圧電板の
表面および裏面に形成する金属電極を均一の厚さとなる
ように形成しているため、この金属電極に応力集中が生
じることはなく、その結果として圧電板のクラックの発
生を防止することができるのである。よって、非常に信
顛性の高い積層型圧電体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は従来例
を示す平面図、第３図は従来の金属電極の厚さを示す実
験結果を示す図、第４図は本発明実施例の金属電極の厚
さの実験結果を示す図、第５図は有機溶剤の添加量と、
エッヂの盛り上がりの実験結果を示す図である。 １０１・・・圧電板、１０３・・・金属電極、１ｏ５・
・・金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　圧電素子から成形された複数の圧電板と、この各圧電
   板の表面および裏面に形成された金属電極と、 前記複数の圧電板のそれぞれの間に配され、前記金属電
   極と電気的に接続される金属板とを備え、前記金属板は
   １つおきに位置する各金属板どうしが電気的に接続され
   ており、 前記金属電極は前記圧電板の表面および裏面に均一の厚
   さで形成されている積層型圧電体。