JP2820791B2 - 積層型圧電素子およびその製造方法 - Google Patents
積層型圧電素子およびその製造方法Info
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Description
本発明は電歪効果を利用した素子に係るものであり、
詳しくは圧電セラミックス等の圧電板と電極板とを積層
してなる積層型圧電素子ならびにその製造方法に関す
る。
詳しくは圧電セラミックス等の圧電板と電極板とを積層
してなる積層型圧電素子ならびにその製造方法に関す
る。
従来から、エレクトロメカニカル部品の駆動源として
積層型圧電アクチュエーターが知られている。 この圧電アクチュエーターとして用いる、電歪縦効果
を利用した素子の一種に、圧電セラミックスのグリーン
シートや圧電セラミックス板等電歪材料になる圧電板の
表面に金属電極面を形成して多数枚積層した後、焼結あ
るいは接着して一体化したものがある。このような圧電
板と電極板とを順次積層した積層型圧電素子をアクチュ
エーターとして駆動するには、各圧電体の間に介在する
電極板が一層おきに電気的に接続されている必要があ
る。 各電極板を接続するための素子の構成として、例え
ば、第３図に示すように、圧電素子３の断層面におい
て、電極板32の一端を圧電板31に比べて僅かに短く形成
したものがある。すなわち、平板状の圧電体の薄板表面
に形成する電極板を、薄板表面の一辺側だけは形成せず
に、また逆に、他方の一辺側は積層したときに素子の側
面に電極板の縁が露出するように電極板の形成面を薄板
の表面に対して小さく設けている。そして、電極板32が
一層おきに露出するように交互に積層し、素子側面に露
出した電極板を利用して一層おきに外部電極34a,34bで
並列に接続したものである。 また、素子の歪み特性上の改善から、第４図に示すよ
うに、圧電素子４が、圧電板の表面全面に電極板を形成
し、圧電板41と電極板42とが交互に積み重なるように順
次積層したものが知られている。この場合、電極板の縁
が素子の両側面で各層とも露出しているので、この電極
板42の縁部を一層おきに、両側面交互に絶縁物質43を塗
布し、その上に外部電極44a,44bを形成した素子構成と
なっている。（特公昭63−17354号）。
積層型圧電アクチュエーターが知られている。 この圧電アクチュエーターとして用いる、電歪縦効果
を利用した素子の一種に、圧電セラミックスのグリーン
シートや圧電セラミックス板等電歪材料になる圧電板の
表面に金属電極面を形成して多数枚積層した後、焼結あ
るいは接着して一体化したものがある。このような圧電
板と電極板とを順次積層した積層型圧電素子をアクチュ
エーターとして駆動するには、各圧電体の間に介在する
電極板が一層おきに電気的に接続されている必要があ
る。 各電極板を接続するための素子の構成として、例え
ば、第３図に示すように、圧電素子３の断層面におい
て、電極板32の一端を圧電板31に比べて僅かに短く形成
したものがある。すなわち、平板状の圧電体の薄板表面
に形成する電極板を、薄板表面の一辺側だけは形成せず
に、また逆に、他方の一辺側は積層したときに素子の側
面に電極板の縁が露出するように電極板の形成面を薄板
の表面に対して小さく設けている。そして、電極板32が
一層おきに露出するように交互に積層し、素子側面に露
出した電極板を利用して一層おきに外部電極34a,34bで
並列に接続したものである。 また、素子の歪み特性上の改善から、第４図に示すよ
うに、圧電素子４が、圧電板の表面全面に電極板を形成
し、圧電板41と電極板42とが交互に積み重なるように順
次積層したものが知られている。この場合、電極板の縁
が素子の両側面で各層とも露出しているので、この電極
板42の縁部を一層おきに、両側面交互に絶縁物質43を塗
布し、その上に外部電極44a,44bを形成した素子構成と
なっている。（特公昭63−17354号）。
これら従来の積層型圧電素子にあって、第３図に示し
たような、電極板を素子の両側面で一層おきに交互に露
出させた、すなわち、圧電板の表面より電極面を素子の
一側面側でその縁を若干短く形成したものにおいては、
外部電極の構成が極めて簡単で、電極板を容易に、一層
おきに交互に接続できるという利点があった。しかしな
がら、このような圧電素子をアクチュエーターとして駆
動させた場合、両外部電極付近の素子内部に圧電的に伸
縮しないような不変位部分が存在することとなり、この
不変位部分が歪みの発生を抑制すると同時に、応力の集
中から素子が破壊される原因となっていた。 そこで、第４図に示すような、圧電板の表面全面に内
部電極板を形成し、積層した素子の外部で交互に電気的
に接続する構造であれば、前述のような素子内部の不変
位部分の存在もなくなる。従って、歪みの発生が抑制さ
れることがなく応力の集中を防ぐことができるので、変
位量等の電気機械変換効率のよい素子を構成することが
できるのである。 反面、このような圧電板の表面全面に電極板を形成し
た素子には以下のような問題点があった。 通常、圧電素子を製造するには、概略、セラミックス
粉体を主成分とするスリップを成膜機で成膜後、スリッ
プ中の溶媒を乾燥して薄板状のグリーンシートをつく
り、このグリーンシートに電極面をスクリーン印刷して
電極板を作成する。そして、多数枚を積層圧着して成形
したものを焼結して素子を得る。このとき、グリーンシ
ートに印刷される電極面には、銀，パラジウム，白金な
どのペースト状インクを電極材料として用い、一枚の電
極板として作成するが、セラミックスとの密着が悪いた
めに、電極材料にあらかじめセラミックスとなじみのよ
い物質を混入させるなどして、電極材料とセラミックス
との密着強度の向上を図ることもあった。 しかしながら、電極材料に上記のような不純物を多く
混入させると電極板での内部抵抗の増加を招く一方、電
極材料の純度を上げると、圧電板の表面全面に電極面を
設けているので、密着強度が低く、長時間もしくは長期
の繰り返し印加や高電圧印加によって電極板と圧電板と
の剥離が生じるという問題点を有していた。 そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、圧電体内部に不変位部分がな
く、従って応力集中による素子の破壊も発生せず、しか
も、長時間の印加や長期の繰り返し印加、または、高電
圧印加による電極板と圧電板との剥離が生じることのな
い、改良された積層型圧電素子およびその製法を提供す
ことにある。
たような、電極板を素子の両側面で一層おきに交互に露
出させた、すなわち、圧電板の表面より電極面を素子の
一側面側でその縁を若干短く形成したものにおいては、
外部電極の構成が極めて簡単で、電極板を容易に、一層
おきに交互に接続できるという利点があった。しかしな
がら、このような圧電素子をアクチュエーターとして駆
動させた場合、両外部電極付近の素子内部に圧電的に伸
縮しないような不変位部分が存在することとなり、この
不変位部分が歪みの発生を抑制すると同時に、応力の集
中から素子が破壊される原因となっていた。 そこで、第４図に示すような、圧電板の表面全面に内
部電極板を形成し、積層した素子の外部で交互に電気的
に接続する構造であれば、前述のような素子内部の不変
位部分の存在もなくなる。従って、歪みの発生が抑制さ
れることがなく応力の集中を防ぐことができるので、変
位量等の電気機械変換効率のよい素子を構成することが
できるのである。 反面、このような圧電板の表面全面に電極板を形成し
た素子には以下のような問題点があった。 通常、圧電素子を製造するには、概略、セラミックス
粉体を主成分とするスリップを成膜機で成膜後、スリッ
プ中の溶媒を乾燥して薄板状のグリーンシートをつく
り、このグリーンシートに電極面をスクリーン印刷して
電極板を作成する。そして、多数枚を積層圧着して成形
したものを焼結して素子を得る。このとき、グリーンシ
ートに印刷される電極面には、銀，パラジウム，白金な
どのペースト状インクを電極材料として用い、一枚の電
極板として作成するが、セラミックスとの密着が悪いた
めに、電極材料にあらかじめセラミックスとなじみのよ
い物質を混入させるなどして、電極材料とセラミックス
との密着強度の向上を図ることもあった。 しかしながら、電極材料に上記のような不純物を多く
混入させると電極板での内部抵抗の増加を招く一方、電
極材料の純度を上げると、圧電板の表面全面に電極面を
設けているので、密着強度が低く、長時間もしくは長期
の繰り返し印加や高電圧印加によって電極板と圧電板と
の剥離が生じるという問題点を有していた。 そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、圧電体内部に不変位部分がな
く、従って応力集中による素子の破壊も発生せず、しか
も、長時間の印加や長期の繰り返し印加、または、高電
圧印加による電極板と圧電板との剥離が生じることのな
い、改良された積層型圧電素子およびその製法を提供す
ことにある。
上記課題を解決するために本発明は、圧電板と電極板
とを交互に積層してなる積層型圧電素子であって、前記
電極板を複数の電極片を並置して構成し、互いの電極片
の間の間隙に充填された圧電電歪材により厚さ方向に隣
接する圧電板を相互に結合してなり、前記電極板の配置
パターンを、該電極板の上面側に露出した帯状の電極片
と電極板の下面側に露出した帯状の電極片とを、重合部
分を有して交互に配列されたパターンとしたものであ
る。 次に本発明の製造方法は、圧電板上に、帯状に複数の
電極片を形成する工程と、次いで、前記電極片の上から
圧電電歪材を塗布する工程と、さらに、前記圧電電歪材
と上から複数の電極片を形成する工程とからなることを
特徴とする先に記載の積層型圧電素子の製造である。 また、先に記載の製造方法において、前記圧電電歪材
の上から複数の電極片を形成する工程において複数の電
極片を備えた圧電板を前記圧電電歪材の上から重ね合わ
せることで圧電電歪材の上に複数の電極片を形成し、こ
の工程の後に積層された圧電板どうしを互いに接近する
方向に押圧して電極片どうしを結合することを特徴とす
るものでも良い。
とを交互に積層してなる積層型圧電素子であって、前記
電極板を複数の電極片を並置して構成し、互いの電極片
の間の間隙に充填された圧電電歪材により厚さ方向に隣
接する圧電板を相互に結合してなり、前記電極板の配置
パターンを、該電極板の上面側に露出した帯状の電極片
と電極板の下面側に露出した帯状の電極片とを、重合部
分を有して交互に配列されたパターンとしたものであ
る。 次に本発明の製造方法は、圧電板上に、帯状に複数の
電極片を形成する工程と、次いで、前記電極片の上から
圧電電歪材を塗布する工程と、さらに、前記圧電電歪材
と上から複数の電極片を形成する工程とからなることを
特徴とする先に記載の積層型圧電素子の製造である。 また、先に記載の製造方法において、前記圧電電歪材
の上から複数の電極片を形成する工程において複数の電
極片を備えた圧電板を前記圧電電歪材の上から重ね合わ
せることで圧電電歪材の上に複数の電極片を形成し、こ
の工程の後に積層された圧電板どうしを互いに接近する
方向に押圧して電極片どうしを結合することを特徴とす
るものでも良い。
圧電板の表面に設けられる電極板は、平面的に分割さ
れたパターンの第１の電極片と、該第１の電極片に対し
て補完的なパターンに作成される第２の電極片とで形成
されるので、積層する上下の圧電板に対して電極の不在
部分がない一様な電極板となり、素子駆動時に電圧を印
加すると、各電極板の間には一様な電界が生ずる。ま
た、第１の電極層と第２の電極層との間に充填されて介
在する圧電電歪材からなる結合層は、各電極片の間隙に
入り込み、積層する上下の圧電体薄膜を一体的に強固に
結合する。
れたパターンの第１の電極片と、該第１の電極片に対し
て補完的なパターンに作成される第２の電極片とで形成
されるので、積層する上下の圧電板に対して電極の不在
部分がない一様な電極板となり、素子駆動時に電圧を印
加すると、各電極板の間には一様な電界が生ずる。ま
た、第１の電極層と第２の電極層との間に充填されて介
在する圧電電歪材からなる結合層は、各電極片の間隙に
入り込み、積層する上下の圧電体薄膜を一体的に強固に
結合する。
本発明の積層型圧電素子の製造方法、ならびに、それ
によって得られる積層型圧電素子の実施例について、第
１図および第２図を参照して説明する。 圧電素子１は、圧電セラミックスからなる圧電板11と
電極板12とが交互に、多層に積層された状態に形成され
ている。図面では誇張して示されているが、圧電板11
は、薄板もしくは薄膜に形成された方形状、あるいは、
図示しないが円形状のもので、該圧電板11の表面に電極
板12が設けられて多数枚積層されたものである。 まず、圧電板（圧電セラミックス）11は、Pb（Mg1/3N
b2/3）O3を主成分とするセラミックス粉体に溶媒、分散
剤、バインダ、可塑剤とを混合したスリップ（泥漿）を
積層コンデンサの製造に用いる成膜機により薄膜状に形
成する。そして、この薄膜中の溶媒を蒸発乾燥させてグ
リーンシートを得る。得られたグリーンシートは、所定
形状に成型されたものを圧電板11として用いる。次に、
この圧電板11の表面に電極板12を設ける。電極板12は、
電極材料として銀、パリジウム、白金などとガラスフリ
ットとを混合したペースト状インクが用いられ、スクリ
ーン印刷機により印刷作成する。 本発明では、電極板12の形成するにあたって、第２図
（ｂ）に示すように、先に、第１の電極片121,…，を作
成する。第１の電極片121は、圧電板11表面に、ある一
辺に平行に、帯状に複数本設け、各帯状の電極片は互い
に間隙を有するようなパターンに作成する。第１の電極
片121,…，を作成した後、圧電板11と同質もしくは近質
の圧電セラミックスになるペースト状の圧電材もしくは
電歪材からなる圧電電歪材を、圧電板11の表面全体に、
第１の電極片121の上から塗布して結合層123を形成す
る。この結合層123は、当初は、圧電電歪材の焼成温度
で熱処理された電歪材または圧電材粉末とガラスフリッ
トとを混合した軟質のペースト状のものであり、圧電板
を積層圧着したときに幾分かの流動性を呈する充填材で
ある。 次に、第２図（ａ）に示されるように、この圧電電歪
材からなる結合層123の被膜の上に、第２の電極片122,
…，を第１の電極片121と同様にして印刷作成する。こ
のとき、第２の電極片122は、第１の電極片121の複数の
帯状パターンの間隙124上に補完的に形成する。すなわ
ち、圧電電歪材充填結合層123を中間に介して、第１の
電極片121の電極パターンと第２の電極片122の電極パタ
ーンとは、形成される電極板12の厚さ方向上下面から交
互に補完的に配列されているわけである。そして、積層
圧着したときに、前記圧電電歪材充填結合層123が流動
的に移行して、電極片121と122とで圧電板11の表現に対
して全面に、隙間なく電極が配置されたように構成され
る。 圧電板11の表面に第１の電極片121、第２の電極片122
を設けて電極板12を形成した後、この圧電板11を用途に
応じて所定枚数だけ多数枚積層し、熱プレスにより圧着
する。その後、この積層体を所定寸法に切断し、焼結す
る。焼結にあたっては、バインダ類の除去のための予焼
に次いで、本焼結を行う。 続いて、得られた積層体の外側面に外部電極14a,14b
を設ける。それには、該積層体の両側面に露出している
電極板12の縁に、作成される外部電極14a（14b）と電極
板12とを絶縁させるための絶縁帯13と、各電極板12の板
内ごとに電極片121,122の各パターンを接続し、かつ、
外部電極14a（14b）とその電極板12とを接続するための
導電帯15を設ける。この絶縁帯13と導電帯15とは、一層
おきに交互に、また、両側面では互い違いとなるように
設ける。続いて、絶縁帯13、導電帯15の上から両側面各
々、積層方向に外部電極14a,14bを作成する。絶縁帯1
3、導電帯15、または、外部電極14a,14bの絶縁材料や導
電材料の塗布にあたっては、電極板12と同様に、スクリ
ーン印刷等により行うことができる。 また、素子の分極処理は通常行われるように、電極板
12,…，に対して積層方向で交互に極性が異なるよう
に、外部電極14a,14bに各々異なる極性の電圧を印加す
ればよい。 このようにして、製造される本発明の圧電素子１は、
圧電板11上に電極板12が設けられて多数枚積層されてお
り、該電極板12は、各板内に第１の電極片121と第２の
電極片122とを有して構成されている。そして、各電極
片のパターンは補完的であって、第１の電極片121と第
２の電極片122とは、その間隙を充填する圧電電歪材充
填結合層123を介して配列されたものとなっている。 次に、以上のように構成される圧電素子１の作用につ
いて説明すると、圧電板11の表面上に設けられる電極板
12は、第１の電極片121と、第２の電極片122とで作成さ
れ、素子を駆動する際、電圧を印加したときには、一体
になる電極板と同様に、電極板12,12間には全体に一様
な電界を生ずる。すなわち第２図（ｂ），（ａ）に示さ
れるように、電極板12を形成をするのに、第１の電極片
121を作成した後、第１の電極片121の上面から圧電板11
の全面に圧電電歪材充填結合層123を形成し、その後、
第２の電極片122を作成して圧電板を積層圧着するの
で、ペースト状の結合層123は、第１の電極片121の電極
パターンの間隙124と、第２の電極片の電極パターンの
間隙125に入り込む。しかも、印刷作成された電極片12
1,122が微かながら圧延されるので、積層する上下の圧
電板に対して電極の不在部分が発生せず、上述したよう
に一様な電極板になる。 さらに、圧電電歪材充填結合層123は、第１の電極片1
21の電極パターンと第２の電極片122の電極パターンと
に微かな重複部分が生じても、完全に分断されることが
なく、焼成された圧電素子１において、上下の圧電板1
1,11を一体的に強固に結合するのである。 以上は本発明のグリーンシート法による実施例である
が、次に、本発明の圧着接合法による実施例を第１図お
よび第２図を用いて説明する。 まず、焼成された圧電材または電歪材のブロックを研
磨して圧電板11を形成する。この圧電板11の表面にガラ
スフリットを添加したペースト状の電極材をスクリーン
印刷等の手段により印刷し、第１の電極片121を作成す
る。次に、ガラスフリットと電歪材または圧電材の焼成
温度で熱処理された電歪材、または、圧電材粉末の入っ
たペーストで圧電電歪材充填結合層123を形成する。さ
らに、第２の電極片122を前記電極材にて、第１の電極
片121を補完するパターンで作成する。その後、圧電板1
1を積層し、熱プレスにより圧着接合し、積層体を形成
する。続いて、上述のグリーンシート法と同様に絶縁帯
13と導電帯15、および、外部電極14a,14bとを作成す
る。 尚、本発明の実施例では、電極板12に設けられる電極
片121,122のパターンが図面上で各々２本帯状に示され
ているが、複数本、所望するだけ設けることも可能であ
り、また、パターン形状も多種のものが実施可能であ
る。さらに、実施例中の圧電板11の製造方法において
は、所謂グリーンシート法および圧着接合法によるもの
であるが、本発明の特徴から、他の接合法を用いるもの
としてもよい。そして、圧電板11には、履歴性のある電
歪材でも、履歴のない圧電材を用いてもよい。
によって得られる積層型圧電素子の実施例について、第
１図および第２図を参照して説明する。 圧電素子１は、圧電セラミックスからなる圧電板11と
電極板12とが交互に、多層に積層された状態に形成され
ている。図面では誇張して示されているが、圧電板11
は、薄板もしくは薄膜に形成された方形状、あるいは、
図示しないが円形状のもので、該圧電板11の表面に電極
板12が設けられて多数枚積層されたものである。 まず、圧電板（圧電セラミックス）11は、Pb（Mg1/3N
b2/3）O3を主成分とするセラミックス粉体に溶媒、分散
剤、バインダ、可塑剤とを混合したスリップ（泥漿）を
積層コンデンサの製造に用いる成膜機により薄膜状に形
成する。そして、この薄膜中の溶媒を蒸発乾燥させてグ
リーンシートを得る。得られたグリーンシートは、所定
形状に成型されたものを圧電板11として用いる。次に、
この圧電板11の表面に電極板12を設ける。電極板12は、
電極材料として銀、パリジウム、白金などとガラスフリ
ットとを混合したペースト状インクが用いられ、スクリ
ーン印刷機により印刷作成する。 本発明では、電極板12の形成するにあたって、第２図
（ｂ）に示すように、先に、第１の電極片121,…，を作
成する。第１の電極片121は、圧電板11表面に、ある一
辺に平行に、帯状に複数本設け、各帯状の電極片は互い
に間隙を有するようなパターンに作成する。第１の電極
片121,…，を作成した後、圧電板11と同質もしくは近質
の圧電セラミックスになるペースト状の圧電材もしくは
電歪材からなる圧電電歪材を、圧電板11の表面全体に、
第１の電極片121の上から塗布して結合層123を形成す
る。この結合層123は、当初は、圧電電歪材の焼成温度
で熱処理された電歪材または圧電材粉末とガラスフリッ
トとを混合した軟質のペースト状のものであり、圧電板
を積層圧着したときに幾分かの流動性を呈する充填材で
ある。 次に、第２図（ａ）に示されるように、この圧電電歪
材からなる結合層123の被膜の上に、第２の電極片122,
…，を第１の電極片121と同様にして印刷作成する。こ
のとき、第２の電極片122は、第１の電極片121の複数の
帯状パターンの間隙124上に補完的に形成する。すなわ
ち、圧電電歪材充填結合層123を中間に介して、第１の
電極片121の電極パターンと第２の電極片122の電極パタ
ーンとは、形成される電極板12の厚さ方向上下面から交
互に補完的に配列されているわけである。そして、積層
圧着したときに、前記圧電電歪材充填結合層123が流動
的に移行して、電極片121と122とで圧電板11の表現に対
して全面に、隙間なく電極が配置されたように構成され
る。 圧電板11の表面に第１の電極片121、第２の電極片122
を設けて電極板12を形成した後、この圧電板11を用途に
応じて所定枚数だけ多数枚積層し、熱プレスにより圧着
する。その後、この積層体を所定寸法に切断し、焼結す
る。焼結にあたっては、バインダ類の除去のための予焼
に次いで、本焼結を行う。 続いて、得られた積層体の外側面に外部電極14a,14b
を設ける。それには、該積層体の両側面に露出している
電極板12の縁に、作成される外部電極14a（14b）と電極
板12とを絶縁させるための絶縁帯13と、各電極板12の板
内ごとに電極片121,122の各パターンを接続し、かつ、
外部電極14a（14b）とその電極板12とを接続するための
導電帯15を設ける。この絶縁帯13と導電帯15とは、一層
おきに交互に、また、両側面では互い違いとなるように
設ける。続いて、絶縁帯13、導電帯15の上から両側面各
々、積層方向に外部電極14a,14bを作成する。絶縁帯1
3、導電帯15、または、外部電極14a,14bの絶縁材料や導
電材料の塗布にあたっては、電極板12と同様に、スクリ
ーン印刷等により行うことができる。 また、素子の分極処理は通常行われるように、電極板
12,…，に対して積層方向で交互に極性が異なるよう
に、外部電極14a,14bに各々異なる極性の電圧を印加す
ればよい。 このようにして、製造される本発明の圧電素子１は、
圧電板11上に電極板12が設けられて多数枚積層されてお
り、該電極板12は、各板内に第１の電極片121と第２の
電極片122とを有して構成されている。そして、各電極
片のパターンは補完的であって、第１の電極片121と第
２の電極片122とは、その間隙を充填する圧電電歪材充
填結合層123を介して配列されたものとなっている。 次に、以上のように構成される圧電素子１の作用につ
いて説明すると、圧電板11の表面上に設けられる電極板
12は、第１の電極片121と、第２の電極片122とで作成さ
れ、素子を駆動する際、電圧を印加したときには、一体
になる電極板と同様に、電極板12,12間には全体に一様
な電界を生ずる。すなわち第２図（ｂ），（ａ）に示さ
れるように、電極板12を形成をするのに、第１の電極片
121を作成した後、第１の電極片121の上面から圧電板11
の全面に圧電電歪材充填結合層123を形成し、その後、
第２の電極片122を作成して圧電板を積層圧着するの
で、ペースト状の結合層123は、第１の電極片121の電極
パターンの間隙124と、第２の電極片の電極パターンの
間隙125に入り込む。しかも、印刷作成された電極片12
1,122が微かながら圧延されるので、積層する上下の圧
電板に対して電極の不在部分が発生せず、上述したよう
に一様な電極板になる。 さらに、圧電電歪材充填結合層123は、第１の電極片1
21の電極パターンと第２の電極片122の電極パターンと
に微かな重複部分が生じても、完全に分断されることが
なく、焼成された圧電素子１において、上下の圧電板1
1,11を一体的に強固に結合するのである。 以上は本発明のグリーンシート法による実施例である
が、次に、本発明の圧着接合法による実施例を第１図お
よび第２図を用いて説明する。 まず、焼成された圧電材または電歪材のブロックを研
磨して圧電板11を形成する。この圧電板11の表面にガラ
スフリットを添加したペースト状の電極材をスクリーン
印刷等の手段により印刷し、第１の電極片121を作成す
る。次に、ガラスフリットと電歪材または圧電材の焼成
温度で熱処理された電歪材、または、圧電材粉末の入っ
たペーストで圧電電歪材充填結合層123を形成する。さ
らに、第２の電極片122を前記電極材にて、第１の電極
片121を補完するパターンで作成する。その後、圧電板1
1を積層し、熱プレスにより圧着接合し、積層体を形成
する。続いて、上述のグリーンシート法と同様に絶縁帯
13と導電帯15、および、外部電極14a,14bとを作成す
る。 尚、本発明の実施例では、電極板12に設けられる電極
片121,122のパターンが図面上で各々２本帯状に示され
ているが、複数本、所望するだけ設けることも可能であ
り、また、パターン形状も多種のものが実施可能であ
る。さらに、実施例中の圧電板11の製造方法において
は、所謂グリーンシート法および圧着接合法によるもの
であるが、本発明の特徴から、他の接合法を用いるもの
としてもよい。そして、圧電板11には、履歴性のある電
歪材でも、履歴のない圧電材を用いてもよい。
本発明は、以上示したように構成されるので、以下に
記載する効果を奏する。 本発明の積層型圧電素子をアクチュエーターとして駆
動させた場合、素子内部に圧電的に伸縮しないような不
変位部分が存在することがなく、一様な電歪効果が得ら
れ、応力集中による素子の破壊がない。 また、電極板の密着強度の問題による、長時間の印加
や長期の繰り返し印加、または、高電圧印加における電
極板と圧電体薄板との剥離の発生がない。 電極板と圧電板の熱膨張係数の差による高・低温時ま
たは焼成後の冷却時の応力集中に対しても、この構造で
は分散され、ヒートショックによる電極板と圧電板との
剥離の発生がない。 本発明の製造方法によれば、アクチュエーターとして
駆動させた場合、素子内部の圧電的に伸縮しないような
不変位部分が存在することがなく、一様な電歪効果が得
られ、応力集中による素子の破壊がない優れた積層型圧
電素子を得ることができる。 また、電極板の密着強度の問題による、長時間の印加
や長期の繰り返し印加または、高電圧印加における電極
板と圧電体薄板との剥離の発生がないとともに、電極板
と圧電板の熱膨張係数の差による高・低温時または焼成
後の冷却時の応力集中に対しても、分散できる構造で、
ヒートショックによる電極板と圧電板との剥離の発生が
ない優れた積層型圧電素子を得ることができる。 次に、積層された圧電板どうしを互いに接近する方向
に押圧して電極片どうしを結合することで、積層する上
下の圧電板に対して電極の不在部分が発生せず、一様な
電極を得ることができる。
記載する効果を奏する。 本発明の積層型圧電素子をアクチュエーターとして駆
動させた場合、素子内部に圧電的に伸縮しないような不
変位部分が存在することがなく、一様な電歪効果が得ら
れ、応力集中による素子の破壊がない。 また、電極板の密着強度の問題による、長時間の印加
や長期の繰り返し印加、または、高電圧印加における電
極板と圧電体薄板との剥離の発生がない。 電極板と圧電板の熱膨張係数の差による高・低温時ま
たは焼成後の冷却時の応力集中に対しても、この構造で
は分散され、ヒートショックによる電極板と圧電板との
剥離の発生がない。 本発明の製造方法によれば、アクチュエーターとして
駆動させた場合、素子内部の圧電的に伸縮しないような
不変位部分が存在することがなく、一様な電歪効果が得
られ、応力集中による素子の破壊がない優れた積層型圧
電素子を得ることができる。 また、電極板の密着強度の問題による、長時間の印加
や長期の繰り返し印加または、高電圧印加における電極
板と圧電体薄板との剥離の発生がないとともに、電極板
と圧電板の熱膨張係数の差による高・低温時または焼成
後の冷却時の応力集中に対しても、分散できる構造で、
ヒートショックによる電極板と圧電板との剥離の発生が
ない優れた積層型圧電素子を得ることができる。 次に、積層された圧電板どうしを互いに接近する方向
に押圧して電極片どうしを結合することで、積層する上
下の圧電板に対して電極の不在部分が発生せず、一様な
電極を得ることができる。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の積層型圧電素子の
実施例を示す側面図、第２図（ａ）および（ｂ）は電極
板の構成の実施例を示す図、第３図および第４図は従来
の積層型圧電素子の側面図である。 11……圧電板、 12……電極板、 121……第１の電極片、 122……第２の電極片、 123……圧電電歪材充填結合層、 124,125……間隙、 13……絶縁帯、 14a,14b……外部電極、 15……導電帯。
実施例を示す側面図、第２図（ａ）および（ｂ）は電極
板の構成の実施例を示す図、第３図および第４図は従来
の積層型圧電素子の側面図である。 11……圧電板、 12……電極板、 121……第１の電極片、 122……第２の電極片、 123……圧電電歪材充填結合層、 124,125……間隙、 13……絶縁帯、 14a,14b……外部電極、 15……導電帯。
Claims (3)
- 【請求項１】圧電板と電極板とが交互に積層されてなる
積層型圧電素子であって、前記電極板は、複数の電極片
を並置して構成され、 互いの電極片の間の間隙に充填された圧電電歪材により
厚さ方向に隣接する圧電板が相互に結合されてなり、前
記電極板の配置パターンは、該電極板の上面側に露出し
た帯状の電極片と電極板の下面に露出した帯状の電極片
とが、重合部分を有した交互に配列されたパターンであ
ることを特徴とする積層型圧電素子。 - 【請求項２】圧電板と電極板とが交互に積層されてなる
積層型圧電素子であり、 前記電極板は複数の電極片を並置して構成され、互いの
電極片の間の間隙に充填された圧電電歪材により厚さ方
向に隣接する圧電板が相互に結合されてなり、前記電極
板の配置パターンは、該電極板の上面側に露出した帯状
の電極片と電極板の下面側に露出した帯状の電極片と
が、重合部分を有して交互に配列されたパターンとされ
た構造の積層型圧電素子の製造方法であって、 圧電板上に、帯状に複数の電極片を形成する工程と、次
いで、前記電極片の上から圧電電歪材を塗布する工程
と、さらに、前記圧電電歪材の上から複数の電極片を形
成する工程とからなることを特徴とする積層型圧電素子
の製造方法。 - 【請求項３】前記圧電電歪材の上から複数の電極片を形
成する工程において複数の電極片を備えた圧電板を前記
圧電電歪材の上から重ね合わせることで圧電電歪材の上
に複数の電極片を形成し、この工程の後に、積層された
圧電板どうしを互いに接近する方向に押圧して電極片ど
うしを結合することを特徴とする請求項２記載の積層型
圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33408690A JP2820791B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 積層型圧電素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33408690A JP2820791B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 積層型圧電素子およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10004273A Division JPH10190078A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 積層型圧電素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206668A JPH04206668A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2820791B2 true JP2820791B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=18273369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33408690A Expired - Fee Related JP2820791B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 積層型圧電素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2820791B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4973077B2 (ja) * | 2006-09-08 | 2012-07-11 | 株式会社デンソー | セラミック積層体の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196078A (ja) * | 1982-05-11 | 1983-11-15 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JPH03183371A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Tokin Corp | 積層型圧電アクチュエータ |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33408690A patent/JP2820791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04206668A (ja) | 1992-07-28 |
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