JPH04303978A - 積層圧電アクチュエータ - Google Patents
積層圧電アクチュエータInfo
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- JPH04303978A JPH04303978A JP3068197A JP6819791A JPH04303978A JP H04303978 A JPH04303978 A JP H04303978A JP 3068197 A JP3068197 A JP 3068197A JP 6819791 A JP6819791 A JP 6819791A JP H04303978 A JPH04303978 A JP H04303978A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層圧電アクチュエータ
に関し、特に電気絶縁層部における絶縁破壊現象を改善
した信頼性の高い積層圧電アクチュエータに関する。
に関し、特に電気絶縁層部における絶縁破壊現象を改善
した信頼性の高い積層圧電アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の対象となる従来の積層圧電アク
チュエータの構造を示す断面図を図４に示す。図中２は
保護層，３は圧電セラミック，４は内部電極であり、内
部電極４が露出する四側面のうちの対向する二側面に、
電気絶縁層５が内部電極４の露出部とその近傍の圧電セ
ラミック３上に一層おきに交互に設けられている。内部
電極４は外部電極６によって一層おきに電気的に接続さ
れ、はんだ８を介してリード線７に接続されている。さ
らに電気絶縁層５を設けた二側面と内部電極４の露出し
た二側面とが外装樹脂９で被覆されている。
チュエータの構造を示す断面図を図４に示す。図中２は
保護層，３は圧電セラミック，４は内部電極であり、内
部電極４が露出する四側面のうちの対向する二側面に、
電気絶縁層５が内部電極４の露出部とその近傍の圧電セ
ラミック３上に一層おきに交互に設けられている。内部
電極４は外部電極６によって一層おきに電気的に接続さ
れ、はんだ８を介してリード線７に接続されている。さ
らに電気絶縁層５を設けた二側面と内部電極４の露出し
た二側面とが外装樹脂９で被覆されている。
【０００３】従来、圧電セラミック３はチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）のような鉛系ペロブスカイト構造複合
酸化物より成り、電気絶縁層５は５００〜７００℃に軟
化点を持つガラス粉末を電気泳動法で所望の位置に付着
し、その後６００〜８００℃で焼成して形成したガラス
体より成っている。また、外部電極６は、銀あるいは銀
パラジウム混合粉などの金属粉末をガラス粉末と共にビ
ヒクル中に分散・混合して製造したペースト状物質をス
クリーン印刷法で所望の位置に塗布したあと、６００〜
８００℃で焼成して形成した金属粉末の焼結体より成っ
ている。外装樹脂は、エポキシ樹脂の粉体を静電塗装し
、１５０〜２００℃の温度で硬化したものである。
ン酸鉛（ＰＺＴ）のような鉛系ペロブスカイト構造複合
酸化物より成り、電気絶縁層５は５００〜７００℃に軟
化点を持つガラス粉末を電気泳動法で所望の位置に付着
し、その後６００〜８００℃で焼成して形成したガラス
体より成っている。また、外部電極６は、銀あるいは銀
パラジウム混合粉などの金属粉末をガラス粉末と共にビ
ヒクル中に分散・混合して製造したペースト状物質をス
クリーン印刷法で所望の位置に塗布したあと、６００〜
８００℃で焼成して形成した金属粉末の焼結体より成っ
ている。外装樹脂は、エポキシ樹脂の粉体を静電塗装し
、１５０〜２００℃の温度で硬化したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来構造
の積層圧電アクチュエータ（断面５×５ｍｍ長さ２０ｍ
ｍ）を、４０℃９０−９５％ＲＨの雰囲気下で１５０Ｖ
印加し、寿命試験を行った結果を図３に示す。この図か
らわかる通り、従来構造の積層圧電アクチュエータを高
湿度雰囲気下で連続使用すると数百時間の平均寿命で破
壊に到る。この原因は次の通りである。雰囲気中の水分
が外装樹脂９表面から内部へ拡散し、圧電セラミック３
表面に到達すると、電気絶縁層５を応力腐食しクラック
を生じさせたり、電気絶縁層５の設けられていない側面
の内部電極４中の銀をマイグレーションさせる。その結
果、内部電極４と外部電極６の絶縁が破壊したり、内部
電極４間の絶縁が破壊することにより積層圧電アクチュ
エータ１はショート状態となり不良になる。
の積層圧電アクチュエータ（断面５×５ｍｍ長さ２０ｍ
ｍ）を、４０℃９０−９５％ＲＨの雰囲気下で１５０Ｖ
印加し、寿命試験を行った結果を図３に示す。この図か
らわかる通り、従来構造の積層圧電アクチュエータを高
湿度雰囲気下で連続使用すると数百時間の平均寿命で破
壊に到る。この原因は次の通りである。雰囲気中の水分
が外装樹脂９表面から内部へ拡散し、圧電セラミック３
表面に到達すると、電気絶縁層５を応力腐食しクラック
を生じさせたり、電気絶縁層５の設けられていない側面
の内部電極４中の銀をマイグレーションさせる。その結
果、内部電極４と外部電極６の絶縁が破壊したり、内部
電極４間の絶縁が破壊することにより積層圧電アクチュ
エータ１はショート状態となり不良になる。
【０００５】図３は、さらに外装樹脂の厚さを３種類に
変化させて評価した結果を示している。これによると、
外装樹脂９厚を厚くすることで従来構造の積層圧電アク
チュエータ１の寿命はある程度改善されることがわかる
が、外装樹脂９中の水分の拡散を防ぐことはできないた
め、寿命の延長には本質的に限界があることがわかる。
変化させて評価した結果を示している。これによると、
外装樹脂９厚を厚くすることで従来構造の積層圧電アク
チュエータ１の寿命はある程度改善されることがわかる
が、外装樹脂９中の水分の拡散を防ぐことはできないた
め、寿命の延長には本質的に限界があることがわかる。
【０００６】以上述べたように、従来構造の積層圧電ア
クチュエータにおいては、雰囲気中の水が外側樹脂９の
表面から内部へ拡散していくことが原因で、内部電極４
と外部電極６間または内部電極４間で絶縁破壊現象が起
り短時間で不良に到るという問題点があった。
クチュエータにおいては、雰囲気中の水が外側樹脂９の
表面から内部へ拡散していくことが原因で、内部電極４
と外部電極６間または内部電極４間で絶縁破壊現象が起
り短時間で不良に到るという問題点があった。
【０００７】本発明の目的は、雰囲気中の水分が外装樹
脂表面から圧電セラミック表面まで拡散することを防ぎ
、内部電極と外部電極間、または内部電極間で絶縁破壊
現象が起るのを防止し、信頼性を大幅に改善した積層圧
電アクチュエータを提供することにある。
脂表面から圧電セラミック表面まで拡散することを防ぎ
、内部電極と外部電極間、または内部電極間で絶縁破壊
現象が起るのを防止し、信頼性を大幅に改善した積層圧
電アクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の積層圧電アクチ
ュエータは、導電性の内部電極を全面に被着形成した圧
電効果を示すセラミックシートを複数枚積層しさらにそ
の上下面に保護層となる圧電体シートを積層して一体化
した積層セラミック体と、内部電極が露出した四側面の
うち対向する二側面上の内部電極露出部とその近傍のセ
ラミック上に一層おきに互い違いに設けた電気絶縁層と
、その側面上に形成された導電性の外部電極と、上記四
側面を被覆する外装樹脂と、その外装樹脂中にあって上
記四側面を覆い外装樹脂表面から拡散してきた水分が圧
電セラミック表面に到達するのを防止する金属箔層とを
有している。
ュエータは、導電性の内部電極を全面に被着形成した圧
電効果を示すセラミックシートを複数枚積層しさらにそ
の上下面に保護層となる圧電体シートを積層して一体化
した積層セラミック体と、内部電極が露出した四側面の
うち対向する二側面上の内部電極露出部とその近傍のセ
ラミック上に一層おきに互い違いに設けた電気絶縁層と
、その側面上に形成された導電性の外部電極と、上記四
側面を被覆する外装樹脂と、その外装樹脂中にあって上
記四側面を覆い外装樹脂表面から拡散してきた水分が圧
電セラミック表面に到達するのを防止する金属箔層とを
有している。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図１は本発明の一実施例の積層圧電アクチュエータの
構造を示す断面図である。本実施例において、保護層２
および圧電セラミック３はＰｂ（Ｎｉ１／３ Ｎｂ２／
３ ）０．５ Ｔｉ０．３５Ｚｒ０．１５Ｏ３ で示さ
れるペロブスカイト構造複合酸化物、内部電極４は銀７
０％パラジウム３０％の銀パラジウム混合電極，電気絶
縁層５はＺｎＯ６０．０％Ｂ２ Ｏ３ ２５％その他酸
化物１５％の亜鉛系ガラス，外部電極６は銀を導体とし
焼成温度は７００℃である。さらにリード線７を外部電
極６に半田付けし、エポキシ系の粉体樹脂を静電塗装に
て硬化後厚が２００μｍ程度になるよう付着させ、１５
０℃で３分程度仮硬化する。さらにその外装樹脂上に上
記の四側面を全て被覆するようにアルミニウム箔を巻き
つけ、さらに重複部分を作ってアルミニウム箔層１０を
形成する。この様子を図２に示す。このアルミニウム箔
層１０の上からさらに上記のエポキシ系の粉体樹脂を静
電塗装にてさらに２００μｍの程度の厚さ付着させ、１
５０℃で約２時間硬化させる。
。図１は本発明の一実施例の積層圧電アクチュエータの
構造を示す断面図である。本実施例において、保護層２
および圧電セラミック３はＰｂ（Ｎｉ１／３ Ｎｂ２／
３ ）０．５ Ｔｉ０．３５Ｚｒ０．１５Ｏ３ で示さ
れるペロブスカイト構造複合酸化物、内部電極４は銀７
０％パラジウム３０％の銀パラジウム混合電極，電気絶
縁層５はＺｎＯ６０．０％Ｂ２ Ｏ３ ２５％その他酸
化物１５％の亜鉛系ガラス，外部電極６は銀を導体とし
焼成温度は７００℃である。さらにリード線７を外部電
極６に半田付けし、エポキシ系の粉体樹脂を静電塗装に
て硬化後厚が２００μｍ程度になるよう付着させ、１５
０℃で３分程度仮硬化する。さらにその外装樹脂上に上
記の四側面を全て被覆するようにアルミニウム箔を巻き
つけ、さらに重複部分を作ってアルミニウム箔層１０を
形成する。この様子を図２に示す。このアルミニウム箔
層１０の上からさらに上記のエポキシ系の粉体樹脂を静
電塗装にてさらに２００μｍの程度の厚さ付着させ、１
５０℃で約２時間硬化させる。
【００１０】本発明の一実施例の積層圧電アクチュエー
タを試作し、その信頼性試験を実施した結果を、従来構
造の積層圧電アクチュエータの外装樹脂の厚さをかえた
ものの試験結果とともに図３に示す。試作した素子は圧
電セラミック３の厚さ１０５μｍ、内部電極４の層数１
２６層、保護層２の厚さ２ｍｍおよび４ｍｍ、素子の断
面５ｍｍ×５ｍｍであり、外装樹脂の厚さはアルミニウ
ム箔１０も含めて約４５０μｍであった。試験条件は４
０℃−９０％ＲＨ，１５０ＶＤＣである。本発明の実施
により、水分の圧電セラミック３表面への拡散が防がれ
、積層圧電アクチュエータの寿命が数倍改善されている
ことがわかる。
タを試作し、その信頼性試験を実施した結果を、従来構
造の積層圧電アクチュエータの外装樹脂の厚さをかえた
ものの試験結果とともに図３に示す。試作した素子は圧
電セラミック３の厚さ１０５μｍ、内部電極４の層数１
２６層、保護層２の厚さ２ｍｍおよび４ｍｍ、素子の断
面５ｍｍ×５ｍｍであり、外装樹脂の厚さはアルミニウ
ム箔１０も含めて約４５０μｍであった。試験条件は４
０℃−９０％ＲＨ，１５０ＶＤＣである。本発明の実施
により、水分の圧電セラミック３表面への拡散が防がれ
、積層圧電アクチュエータの寿命が数倍改善されている
ことがわかる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、外装樹脂
９中に金属箔層を設けることにより、雰囲気中の水分が
外装樹脂９表面から圧電セラミック３表面まで拡散する
ことを防ぎ、内部電極４と外部電極６間または内部電極
４間で絶縁破壊現象が起るのを防止し、積層圧電アクチ
ュエータの信頼性を大幅に改善する効果を有する。
９中に金属箔層を設けることにより、雰囲気中の水分が
外装樹脂９表面から圧電セラミック３表面まで拡散する
ことを防ぎ、内部電極４と外部電極６間または内部電極
４間で絶縁破壊現象が起るのを防止し、積層圧電アクチ
ュエータの信頼性を大幅に改善する効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の主要部である外装樹脂中に
アルミニウム箔層を形成する過程を示す斜視図である。
アルミニウム箔層を形成する過程を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例と従来構造の積層圧電アクチ
ュエータの信頼性試験結果（信頼性試験時間と不良率の
関係）を示す図である。
ュエータの信頼性試験結果（信頼性試験時間と不良率の
関係）を示す図である。
【図４】従来の積層圧電アクチュエータの一例の断面図
である。
である。
１ 積層圧電アクチュエータ
２ 保護層
３ 圧電セラミック
４ 内部電極
５ 電気絶縁層
６ 外部電極
７ リード線
８ はんだ
９ 外装樹脂
１０ アルミニウム箔層
Claims (1)
- 【請求項１】 導電性の内部電極を全面に被着形成し
た圧電効果を示すセラミックシートを複数枚積層し、さ
らにその上下面に保護層となる圧電体シートを積層して
一体化した積層セラミック体の、内部電極が露出した四
側面のうちの対向する二側面に、電気絶縁層を内部電極
の露出部とその近傍のセラミック上に一層おきに互い違
いに設け、さらに該側面上に導電性の外部電極を形成し
、さらに上記四側面を樹脂で被覆することによって成る
積層圧電アクチュエータにおいて、前記被覆樹脂中に上
記四側面を覆う金属箔層を有することを特徴とする積層
圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068197A JPH04303978A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 積層圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068197A JPH04303978A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 積層圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303978A true JPH04303978A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=13366827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068197A Pending JPH04303978A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 積層圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303978A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102088A2 (en) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Delphi Technologies, Inc. | Encapsulating arrangement for an electrical component |
| JP2009527118A (ja) * | 2006-02-14 | 2009-07-23 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 圧電装置のバリヤ被覆 |
| EP1968126A3 (de) * | 2007-03-08 | 2011-02-09 | Robert Bosch GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Schutzummantelung für einen Piezoaktor sowie Schutzummantelung für einen Piezoaktor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294680A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nec Corp | 電歪効果素子の製造方法 |
| JPH02130970A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-18 | Fujitsu Ltd | 電歪素子 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068197A patent/JPH04303978A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294680A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nec Corp | 電歪効果素子の製造方法 |
| JPH02130970A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-18 | Fujitsu Ltd | 電歪素子 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009527118A (ja) * | 2006-02-14 | 2009-07-23 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 圧電装置のバリヤ被覆 |
| WO2007102088A2 (en) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Delphi Technologies, Inc. | Encapsulating arrangement for an electrical component |
| WO2007102088A3 (en) * | 2006-03-06 | 2007-12-27 | Delphi Tech Inc | Encapsulating arrangement for an electrical component |
| EP1968126A3 (de) * | 2007-03-08 | 2011-02-09 | Robert Bosch GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Schutzummantelung für einen Piezoaktor sowie Schutzummantelung für einen Piezoaktor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971007 |