JPH04179284A - 電歪効果素子組立体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電素子組立体に関し、特に圧電アクチュエー
タに用いられる電歪効果素子の構造に関する。

〔従来の技術〕

最近光または磁気ディスクヘッド、各種光学装置、精密
工作機械等の精密位置決め装置、その他機械的駆動素子
として圧電アクチュエータか極めて有望視されてきてい
る。

しかしながら、圧電効果による機械的変位は本質的に極
めて小さいのでアクチュエータの駆動源となるべき電歪
効果素子は、圧電セラミック部材と内部電極導体とを超
多重に積層して圧電の縦効果を高めた構造のものが通常
用いられている。すなわちこの電歪効果素子はペロブス
カイト結晶構造をもつ多成分固溶体セラミック粉末に有
機パインターを混合してグリーンシー１−化し、その上
に銀電極導体層をペースト状に塗布した後、数十層に積
層して焼結しｔ：ものである。積層体の側面には銀電極
導体層の端部か全層露出しており、くし歯形内部電極を
形成するために、銀電極導体層の端部を一方の側面にお
いて一層おきに絶縁処理し他方の側面においては絶縁層
か形成されなかった銀電極導体層の端部を絶縁処理する
。ここではカラス絶縁膜を形成する。そして銀電極導体
層を一層おきに交互に接続してニー）の櫛１荷形内部電
極を形成し、外部から］ＯＯＶ程度の直流電圧を与える
と約８　ｔ、ｔ　ｍの静的変位を容易に発生ずる。

したがってｒてこ装置」とグ）併用によって、本質的に
極めて小さい逆圧電効果の機械的変位の問題は一応解決
されている。

しかしこの積層体から成る電歪効果素子は内部電極を形
成する金属に銀が使用されているｃｉ）で湿性雰囲気内
においてマイグレーションを生し圧電セラミック部材の
側面を著しく汚染する。ずなわぢ銀系電極導体層の端部
は積層体の側面にすべて露出しているのでマイグレーシ
ョンを生じ易く、汚染された圧電セラミック部材（７）
側面はその絶縁特性を急激に低下せしめる。

そこで発明者らは特開昭６３−５６３５６号に開示して
いるように金属ケース等を用いて密封処理により；ｌｊ
ｉ気の侵入を防止することにより信頼性を向上、する事
を提案している。

第３図にその電歪効果素子組立体σ）紅￥　１４１而図
を示す。１は上述しノコ電歪効果素子であり、リー＋＜
線を外部電極導体に半田すけて接続し、側面だけを樹脂
で被覆しである。

カラス端子からなるリード端子３が２個取りイ・１りら
れている断面この字形で円形のステンレスから成る金属
部材（下部）２の内側底面に電歪効果素子１が植立する
ように接＠荊で固定する。

次に電歪効果素子１のリード線４と金属部材２に取り付
けられているリード端子３の内側の−Ｆａとを半田すけ
で接続する。

次に内径が電歪効果素子１グ）外径寸法より大きくかつ
金属部材２．６の内径と同一・である材質がステンレス
のへ１コース５を電歪効果素子１を包むように−に方か
ら取り付ζす、さらに電歪効果素子１の士、端部にもう
一つの金属部材〈上方）６をがぶぜ接着剤で電歪効果素
子１の十端面に固定する。

次にベローズ５の両端を上］；の金属部材６．２に全周
にわたりエレクｌ−リックアーク溶接て溶接し密封を完
了させる。

１′発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の電歪効果素子組立体では電歪効果素子の
熱膨張は大きな負の係数を持っているのに対して金属部
材の熱膨張が大きいなめに電歪効果素ｒの端部を圧縮し
ているために、電歪効果素子組立体を周波数２００Ｈｚ
電圧をＯＶから１５０■での正弦波で１．　Ｏ０回駆動
すると電歪効果素子の破断が見られた。

本発明の目的は、電歪効果素子と金属部材の熱膨張の差
に起因する素子の破断を防ぎ、信頼性の優れた電歪効果
素子組立体を提供することにある。

［′課題を解決するための１段：１ 本発明の電歪効果素子組立体は圧電セラミック部利と内
部電極導体層とを交互に積層した積層体と、前記偕Ｊ−
木の一方の端部にＮ’ｒＪ記積層体の外部電極導体とリ
ード線により接続された一対のリード端子を設すな金属
部材が、他ブノの端部に金属部材のみがそれぞれ同名さ
れ、これｌ′、金属部材に「）状のベローズの両端を固
着することにより前記積層体の側面が覆われな電歪効果
素子組立体において、面記金属部祠グ）一部まノごは４
−べてか熱膨張特性に関して任斜特性を存する材料から
なることを特徴とする。

本発明の電歪効果素子組立体は上述のよう（、；：金属
部材に熱膨張特性に関して傾斜特性を有して電歪効果素
子に接続される部分が電歪効果素子力熱膨張に近いとい
う特徴を有し従来のものが通常の金属を用いているのと
大きな差を有し２ている。

１］実施例゛） 次に、本発明に−）いて図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す継断面図である。

実施例で用いる電歪効果素子組立体は従来例で述べたよ
うにプ１７フスカイ）・結晶構造をもつ多成分固溶体セ
ラミック粉末に有機バインダーを混合してグリーンシー
ト化し、その上に銀電極導体層をペースト状に塗布した
酸、数十層に積層して焼結したちのである。積層体の側
面には銀電極導体層の端部が全Ｊｌ露出しており、くし
歯形内部電極を形成するなめに、銀電極導体層の端部を
一方の側面において一層おきに絶縁処理し他方の側面に
おいては絶縁層が形成されなかった銀電極導体層の端部
を絶縁処理する。ここではガラス絶縁膜を形成する。そ
して銀電極導体層を一層おきに交互に接続して二つの櫛
歯形内部電極を形成しである。１は−ｈ述した電歪効果
素子であり、リード線２を外部＠極導体に半田すけで接
続し、側面だけを樹脂で被覆しである。

この電歪効果素子の０〜１００℃の範囲での熱膨張係数
は一６ＰＰＭ／℃である。

ガラス端子からなるリード端子３か２個取り（−１けら
れている断面この字形で円形の熱膨張係数が０．８から
１４ＰＰＭ／”Ｃの範囲に厚さ方向に変化するＮ　ｉ　
−Ｆ　（・合金からる−る金属部材（−Ｆ部）２の内側
底面に電歪効果素子１か植立するよらに接着剤で固定す
る。

次に電歪効果素子１のり−＋ｓ線４と金属部材２に取り
付けられているリード端子３の内側σ〉一端とを半田す
りで接続する。

次に内径が電歪効果素子］の外径・ｊ゛法より大きくか
つ金属部材２．６の内径と同一である材質がステンレス
のベローズ５を電歪効果素子１を包むように上方から取
り付け、さらに電歪効果素子］の上端部に熱膨張係数が
０８から］４ＰＰＭ／℃の範囲に厚さ方向に変化するＮ
　ｉ−Ｔ’　ｅ合金から成るもう一つの金属部材（−Ｊ
−、部）６をかぶせ接着剤で電歪効果素子１の上端面に
固定する。

次にベローズ５の両端を上下の金属部材６．２に全周に
わたりエレク１〜リックアーク溶接で溶接し密封を完了
させる。

こ０）ようにして製作し／Ｓ電歪効果素子組立体を周波
数２００８７．電圧をＯＶから１５０Ｖての正弦波で１
億回駆動しても電歪効果素子の破断は見られなかった。

第２図は本発明の他の実施例の縦断面図である。実施例
１と異なる点は、金属部材の一部が熱膨張係数か０．８
から１４ＰＰＭ／℃であるＮｊ−Ｆｅ合金から成り、残
りの部分はステンレスから出来ている点である。こめ実
施例の電歪効果素子組立体を実施例１を同一条件で駆動
した時も１億回駆動しても電歪効果素子の破断は見られ
なかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は金属部材に熱膨張係数が傾
斜特性を有するＮｉ−Ｆｅ合金を用いて電歪効果素子に
は低膨張率の金属、ベローズには通常の膨張率の金属と
接続することにより、電歪効果素子組立体の信頼性が向
−ヒする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電歪効果素子組立＝９− 体の縦断面図、第２図は本発明の他の実施例の電歪効果
素子組立体の縦断面図、第３図は従来の電歪効果素子組
立体の一例の縦断面図である。 １・・・電歪効果素子、２・・金属部材（下部）、３・
リー１〜端子、４・・リード線、５・・・ベローズ、６
・・・金属部材（上部）、７・・金属部４ｇ’　（”Ｆ
部）ステンレス部分、８・・金属部材（上部）ステンレ
ス部分６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．圧電セラミック部材と内部電極導体層とを交互に積
   層した積層体と、前記積層体の一方の端部に、前記積層
   体の外部電極導体とリード線により接続された一対のリ
   ード端子を設けた金属部材が、他方の端部に金属部材の
   みがそれぞれ固着され、これら金属部材に筒状のベロー
   ズの両端を固着することにより前記積層体の側面が覆わ
   れた電歪効果素子組立体において、前記金属部材の一部
   またはすべてが熱膨張特性に関して傾斜特性を有する材
   料からなることを特徴とする電歪効果素子組立体。
2. ２．金属部材の熱膨張係数が０．８から１４ＰＰＭ／℃
   の範囲で厚さ方向に変化するＮｉ−Ｆｅ合金からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電歪効果素子組立体。