JPH07312447A - 圧電変位素子及びその製造方法 - Google Patents
圧電変位素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH07312447A JPH07312447A JP13774294A JP13774294A JPH07312447A JP H07312447 A JPH07312447 A JP H07312447A JP 13774294 A JP13774294 A JP 13774294A JP 13774294 A JP13774294 A JP 13774294A JP H07312447 A JPH07312447 A JP H07312447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- glass
- piezoelectric displacement
- displacement element
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐湿性を向上した圧電変位素子とその製造
方法を提供する。 【構成】 圧電変位素子の活性部に、熱膨張率が素子
よりも大きいガラスを焼き付け、冷却の際に生じたガラ
スのクラック内に、樹脂を充填する。
方法を提供する。 【構成】 圧電変位素子の活性部に、熱膨張率が素子
よりも大きいガラスを焼き付け、冷却の際に生じたガラ
スのクラック内に、樹脂を充填する。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、耐湿性を向上した圧電変
位素子及びその製造方法に関する。
位素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電アクチュエータ素子などの圧
電変位素子は、素子上下の変位面以外をエポキシ樹脂等
で封止し、変位面は、その変位及び発生する力を伝達す
るために外部に露出する構造となっている。このため、
封止樹脂と素子の界面もしくは封止樹脂層を通じ、水分
が素子内部へ侵入する場合があった。特に、高湿度の環
境下で圧電素子を駆動させる場合に、水分が素子内部へ
侵入すると、素子の絶縁抵抗が劣化し、本来の変位特性
が発現しなくなるという欠点を有していた。
電変位素子は、素子上下の変位面以外をエポキシ樹脂等
で封止し、変位面は、その変位及び発生する力を伝達す
るために外部に露出する構造となっている。このため、
封止樹脂と素子の界面もしくは封止樹脂層を通じ、水分
が素子内部へ侵入する場合があった。特に、高湿度の環
境下で圧電素子を駆動させる場合に、水分が素子内部へ
侵入すると、素子の絶縁抵抗が劣化し、本来の変位特性
が発現しなくなるという欠点を有していた。
【０００３】また、圧電変位素子内部へ水分が侵入する
のを防ぐ為に、金属管内に素子を封入することが提案さ
れているが、この方法は、ベローズ等の伸縮部を有する
精密な構造の金属管を用いる必要があるためコスト高と
なり、封入工程も複雑になるという欠点を有していた。
のを防ぐ為に、金属管内に素子を封入することが提案さ
れているが、この方法は、ベローズ等の伸縮部を有する
精密な構造の金属管を用いる必要があるためコスト高と
なり、封入工程も複雑になるという欠点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高湿度の環
境下で圧電変位素子を駆動させても、変位量が減少する
ことなく、また絶縁抵抗劣化が少ない信頼性の高い素子
を提供することを目的とする。
境下で圧電変位素子を駆動させても、変位量が減少する
ことなく、また絶縁抵抗劣化が少ない信頼性の高い素子
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らが鋭意研究の
結果、圧電変位素子の電界を印加することにより伸縮す
る部分である活性部に、熱膨脹率が素子よりも大きいガ
ラスを焼き付け、冷却の際に生じたクラック内に樹脂を
充填すると、変位量が減少することなく、絶縁抵抗劣化
が少ない圧電変位素子を作ることに成功し、本発明を完
成した。
結果、圧電変位素子の電界を印加することにより伸縮す
る部分である活性部に、熱膨脹率が素子よりも大きいガ
ラスを焼き付け、冷却の際に生じたクラック内に樹脂を
充填すると、変位量が減少することなく、絶縁抵抗劣化
が少ない圧電変位素子を作ることに成功し、本発明を完
成した。
【０００６】すなわち、本発明は圧電変位素子の活性部
を、クラック内に樹脂を充填したガラスで被覆した圧電
変位素子であり、その製造方法は圧電変位素子の活性部
に、熱膨脹率が素子よりも大きいガラスを焼き付け、冷
却の際に生じたクラック内に樹脂を充填することを特徴
とする。焼き付けに用いるガラスの熱膨脹率は素子より
も１０％以上大きいものが好ましく、２０〜３０％大き
いものがより好ましい。また、樹脂は耐湿性と伸縮性と
を有するものを用いるのが好ましく、具体的にはエポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂な
どを挙げることができる。
を、クラック内に樹脂を充填したガラスで被覆した圧電
変位素子であり、その製造方法は圧電変位素子の活性部
に、熱膨脹率が素子よりも大きいガラスを焼き付け、冷
却の際に生じたクラック内に樹脂を充填することを特徴
とする。焼き付けに用いるガラスの熱膨脹率は素子より
も１０％以上大きいものが好ましく、２０〜３０％大き
いものがより好ましい。また、樹脂は耐湿性と伸縮性と
を有するものを用いるのが好ましく、具体的にはエポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂な
どを挙げることができる。
【０００７】
【作用】本発明により圧電変位素子に耐湿性を付与する
ことができたのは、下記の理由からである。水分子は樹
脂にピンホール等の欠陥が無くても樹脂内部を透過でき
るため、樹脂では水分を完全に遮断することはできな
い。このため水分を完全に遮断するためにはガラスや金
属等を用いる必要があるが、ガラスや金属では圧電変位
量に相当する伸縮を示すものがないため、これらで素子
を被覆した場合、変位を減少させるか、被膜が破損する
こととなる。
ことができたのは、下記の理由からである。水分子は樹
脂にピンホール等の欠陥が無くても樹脂内部を透過でき
るため、樹脂では水分を完全に遮断することはできな
い。このため水分を完全に遮断するためにはガラスや金
属等を用いる必要があるが、ガラスや金属では圧電変位
量に相当する伸縮を示すものがないため、これらで素子
を被覆した場合、変位を減少させるか、被膜が破損する
こととなる。
【０００８】そこで、圧電変位素子の活性部に、素子の
熱膨張率よりも大きいガラスを焼き付け、素子との熱膨
張率の違いにより、冷却の際にガラスにクラックを生じ
させ、生じたクラック内に樹脂を充填すると、素子の活
性部の殆どがガラスで覆われているため、樹脂被膜では
実現できなかった耐湿性を得ることができる。また、素
子を駆動させる場合には、ガラスに生じさせたクラック
に充填した樹脂が伸びるため、素子の変位を拘束するこ
とはない。
熱膨張率よりも大きいガラスを焼き付け、素子との熱膨
張率の違いにより、冷却の際にガラスにクラックを生じ
させ、生じたクラック内に樹脂を充填すると、素子の活
性部の殆どがガラスで覆われているため、樹脂被膜では
実現できなかった耐湿性を得ることができる。また、素
子を駆動させる場合には、ガラスに生じさせたクラック
に充填した樹脂が伸びるため、素子の変位を拘束するこ
とはない。
【０００９】次に、圧電変位素子として積層型の圧電ア
クチュエータについての実施例につき本発明を更に説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
クチュエータについての実施例につき本発明を更に説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
【００１０】
【実施例】チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の微粉末に
バインダー、溶剤、分散剤、消泡剤を加え、アトライタ
ーで分散したのち、真空脱泡後、ドクターブレード成形
により厚さ１００μｍのグリーンシートを得た。これに
銀／パラジウムペーストを内部電極として印刷し、これ
を１３０枚積層、圧着した。これらの積層体を焼成、切
断し外部電極として銀を焼き付け、積層型の圧電アクチ
ュエータ素子を得た。
バインダー、溶剤、分散剤、消泡剤を加え、アトライタ
ーで分散したのち、真空脱泡後、ドクターブレード成形
により厚さ１００μｍのグリーンシートを得た。これに
銀／パラジウムペーストを内部電極として印刷し、これ
を１３０枚積層、圧着した。これらの積層体を焼成、切
断し外部電極として銀を焼き付け、積層型の圧電アクチ
ュエータ素子を得た。
【００１１】次に、図１に示すように、積層型の圧電ア
クチュエータ素子の変位面（上面）１１、同（下面）１
２及び外部電極１３をマスキングテープ１４で覆い、硼
珪酸鉛系のガラスフリットを酢酸イソアミルでスラリー
化したものに浸漬した。素子表面に付着したスラリーが
乾燥した後、マスキングテープを剥離し、ガラスフリッ
トを電気炉で焼き付けた。
クチュエータ素子の変位面（上面）１１、同（下面）１
２及び外部電極１３をマスキングテープ１４で覆い、硼
珪酸鉛系のガラスフリットを酢酸イソアミルでスラリー
化したものに浸漬した。素子表面に付着したスラリーが
乾燥した後、マスキングテープを剥離し、ガラスフリッ
トを電気炉で焼き付けた。
【００１２】素子の熱膨張率との差が１０％以下のガラ
スでは焼き付け後に発生したクラックは殆どなかった。
焼き付けたガラス被膜の厚みが約３００μｍより厚い場
合は、素子の変位量を３０％以上低減させた。ガラス被
膜の厚みが約３００μｍより薄い場合は、素子を伸縮さ
せた場合にクラックが生じ、ここを通じ水分が侵入する
ため、高湿度下で駆動させた場合に、素子の絶縁抵抗の
劣化が起こった。素子との熱膨張率の差が２０％程度の
ガラスでは焼き付け後に１ｃｍあたり４〜５本、熱膨張
率の差が３０％程度のガラスでは１ｃｍあたり８〜１０
本のクラックが内部電極と平行に発生した。クラックの
幅は１〜３μｍであった。
スでは焼き付け後に発生したクラックは殆どなかった。
焼き付けたガラス被膜の厚みが約３００μｍより厚い場
合は、素子の変位量を３０％以上低減させた。ガラス被
膜の厚みが約３００μｍより薄い場合は、素子を伸縮さ
せた場合にクラックが生じ、ここを通じ水分が侵入する
ため、高湿度下で駆動させた場合に、素子の絶縁抵抗の
劣化が起こった。素子との熱膨張率の差が２０％程度の
ガラスでは焼き付け後に１ｃｍあたり４〜５本、熱膨張
率の差が３０％程度のガラスでは１ｃｍあたり８〜１０
本のクラックが内部電極と平行に発生した。クラックの
幅は１〜３μｍであった。
【００１３】熱膨張率の差が３０％程度のガラスを焼き
付けた素子の外部電極にリード線を半田付けした。変位
面（上下面）をマスキングテープで再度覆った後、液状
のウレタン樹脂に浸漬し、真空デシケーター内で減圧
し、クラック内にウレタン樹脂を充填した。これを加熱
し、ウレタン樹脂を硬化させた。さらに、粉体のエポキ
シ樹脂を流動浸漬法により被覆し、マスキングテープを
剥離した後、エポキシ樹脂を加熱硬化させた。被膜の厚
みは、ガラスが約１００μｍ、クラック以外のウレタン
樹脂が約２０μｍ、エポキシ樹脂が約３００μｍであっ
た。なお、比較のために、ウレタン樹脂上にエポキシ樹
脂を流動浸漬法で約４００μｍ被覆した素子も作製し
た。
付けた素子の外部電極にリード線を半田付けした。変位
面（上下面）をマスキングテープで再度覆った後、液状
のウレタン樹脂に浸漬し、真空デシケーター内で減圧
し、クラック内にウレタン樹脂を充填した。これを加熱
し、ウレタン樹脂を硬化させた。さらに、粉体のエポキ
シ樹脂を流動浸漬法により被覆し、マスキングテープを
剥離した後、エポキシ樹脂を加熱硬化させた。被膜の厚
みは、ガラスが約１００μｍ、クラック以外のウレタン
樹脂が約２０μｍ、エポキシ樹脂が約３００μｍであっ
た。なお、比較のために、ウレタン樹脂上にエポキシ樹
脂を流動浸漬法で約４００μｍ被覆した素子も作製し
た。
【００１４】図２の模式図で示す被膜構造を有する本発
明圧電アクチュエータ素子は、１５０Ｖを印加したとき
の変位量、及び４０℃、９０％ＲＨの環境下でＤＣ１５
０Ｖを印加し続けた場合に、素子の絶縁抵抗が１０ＭΩ
以下になるまでの時間（耐久時間）で評価した。なお、
図２中の２１はガラス、２２はクラック、２３はウレタ
ン樹脂、２４はエポキシ樹脂である。本発明方法で作っ
た素子、エポキシ樹脂被覆素子を、それぞれ１０個ずつ
作製し、上記の条件で変位量、耐久時間を測定した。変
位量は、本発明素子はエポキシ樹脂被膜素子と同じ１０
μｍであった。また、耐久時間は、本発明素子は２００
時間であったのに対し、エポキシ樹脂被覆素子は４０時
間であった。
明圧電アクチュエータ素子は、１５０Ｖを印加したとき
の変位量、及び４０℃、９０％ＲＨの環境下でＤＣ１５
０Ｖを印加し続けた場合に、素子の絶縁抵抗が１０ＭΩ
以下になるまでの時間（耐久時間）で評価した。なお、
図２中の２１はガラス、２２はクラック、２３はウレタ
ン樹脂、２４はエポキシ樹脂である。本発明方法で作っ
た素子、エポキシ樹脂被覆素子を、それぞれ１０個ずつ
作製し、上記の条件で変位量、耐久時間を測定した。変
位量は、本発明素子はエポキシ樹脂被膜素子と同じ１０
μｍであった。また、耐久時間は、本発明素子は２００
時間であったのに対し、エポキシ樹脂被覆素子は４０時
間であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、圧電変位素子を高湿度
下で駆動させた場合、素子の絶縁抵抗の劣化が少ないた
め信頼性が向上する。従って、圧電変位素子の利用範囲
を更に広げることができる。また、金属管封入型の圧電
変位素子に比べ、コンパクトで安価な素子を提供するこ
とができる。
下で駆動させた場合、素子の絶縁抵抗の劣化が少ないた
め信頼性が向上する。従って、圧電変位素子の利用範囲
を更に広げることができる。また、金属管封入型の圧電
変位素子に比べ、コンパクトで安価な素子を提供するこ
とができる。
【図１】積層型圧電アクチュエータのマスキング箇所を
示す図。
示す図。
【図２】積層型の圧電アクチュエータ素子活性部に形成
された被膜構造を示した模式図。
された被膜構造を示した模式図。
１１ 変位面（上面） １２ 変位面（下面） １３ 外部電極 １４ マスキングテープ ２１ ガラス ２２ クラック ２３ ウレタン樹脂 ２４ エポキシ樹脂
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電変位素子の活性部を、クラック内に
樹脂を充填したガラスで被覆した圧電変位素子。 - 【請求項２】 圧電変位素子の活性部に、熱膨脹率が素
子よりも大きいガラスを焼き付け、冷却の際に生じたク
ラック内に樹脂を充填することを特徴とする圧電変位素
子の製造方法。 - 【請求項３】 熱膨脹率が素子よりも１０％以上大きい
ガラスを焼き付ける請求項２記載の圧電変位素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13774294A JPH07312447A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13774294A JPH07312447A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312447A true JPH07312447A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=15205773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13774294A Pending JPH07312447A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07312447A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7498727B2 (en) * | 2004-05-27 | 2009-03-03 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric element and method for manufacturing the same |
| CN115790229A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-03-14 | 成都天保节能环保工程有限公司 | 一种适用于流化床蓄热的结构及方法 |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP13774294A patent/JPH07312447A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7498727B2 (en) * | 2004-05-27 | 2009-03-03 | Kyocera Corporation | Multi-layer piezoelectric element and method for manufacturing the same |
| US8209827B2 (en) | 2004-05-27 | 2012-07-03 | Kyocera Corporation | Method of manufacturing a piezoelectric element |
| CN115790229A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-03-14 | 成都天保节能环保工程有限公司 | 一种适用于流化床蓄热的结构及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4931899A (en) | Ceramic cased capacitor | |
| JP2545639B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| KR20110093888A (ko) | 센서 소자 및 센서 소자를 조립하는 방법 | |
| JPH04333295A (ja) | 電歪効果素子およびその製造方法 | |
| JPH0457373A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPH04349675A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JPH0235785A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JP5283161B2 (ja) | 積層型圧電セラミックス素子およびその製造方法 | |
| JPH0666483B2 (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPS63153870A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPH07312447A (ja) | 圧電変位素子及びその製造方法 | |
| US9478726B2 (en) | Actuator module having a multi-layer actuator arranged in a housing and a continuously extremely low leakage current at the actuator surface | |
| JPH077193A (ja) | 積層型圧電アクチュエータの製造方法 | |
| JP2003008092A (ja) | 積層型圧電素子とその製造方法ならびに積層型圧電素子用封止材料 | |
| JPH01146379A (ja) | 電歪効果素子組立体 | |
| JPH02250678A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH053351A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPH07321383A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ素子及びその製造方法 | |
| JPH04239783A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JP2613408B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH03155180A (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPS62264613A (ja) | 積層セラミツクコンデンサ | |
| JPH05251779A (ja) | 電歪効果素子 | |
| JPH0846263A (ja) | 積層型圧電アクチュエーター素子及びその製造方法 | |
| JPH0496385A (ja) | 積層セラミック圧電素子 |