JPS61191085A - 積層型圧電バイモルフ素子 - Google Patents
積層型圧電バイモルフ素子Info
- Publication number
- JPS61191085A JPS61191085A JP60032356A JP3235685A JPS61191085A JP S61191085 A JPS61191085 A JP S61191085A JP 60032356 A JP60032356 A JP 60032356A JP 3235685 A JP3235685 A JP 3235685A JP S61191085 A JPS61191085 A JP S61191085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- electrodes
- piezoelectric layer
- bimorph element
- layer
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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
【発明の詳細な説明】
本発明は、電圧印加により機械的変位を生じる圧電バイ
モルフ素子に関するものである。
モルフ素子に関するものである。
圧電バイモルフ素子は、電磁式変位素子と比較して、単
純構造、省エネルギ、低コスト等の長所を有し、また圧
電縦効果歪素子と比較し、低電圧で大きな機械的変位が
得られる長所を有している。
純構造、省エネルギ、低コスト等の長所を有し、また圧
電縦効果歪素子と比較し、低電圧で大きな機械的変位が
得られる長所を有している。
また、圧電バイモルフ素子への印加電圧により変位量・
を高精度に調節することが可能であるという特徴を有す
る。従って、近年この素子は電磁式変位素子に変わりリ
レー、スイッチ、プリンタ、精密度Ｘ−Ｙテーブル等の
駆動素子として用いられつつある。
を高精度に調節することが可能であるという特徴を有す
る。従って、近年この素子は電磁式変位素子に変わりリ
レー、スイッチ、プリンタ、精密度Ｘ−Ｙテーブル等の
駆動素子として用いられつつある。
従来の圧電バイモルフ素子は、例えば第１図に示す如く
、金属等の弾性体薄板（以下シム材と称す）２を介して
、表裏面に電極層３を形成した圧電体薄板１を上下２枚
接着した構造が一般的である。この素子は片端固定のた
わみ現象を利用するもので、圧電体厚みを薄くすること
により、力は弱いが大きな変位が得られる。但し機械的
強度が低下するのでシム材に接着し、補強する必要があ
る。
、金属等の弾性体薄板（以下シム材と称す）２を介して
、表裏面に電極層３を形成した圧電体薄板１を上下２枚
接着した構造が一般的である。この素子は片端固定のた
わみ現象を利用するもので、圧電体厚みを薄くすること
により、力は弱いが大きな変位が得られる。但し機械的
強度が低下するのでシム材に接着し、補強する必要があ
る。
しかしながら、従来構造の圧電バイモルフ素子は、圧電
体薄板の製造、電極形成、シム材への接着等と製造工程
が複雑であり、かつ薄板を使用するので歩留りが悪いと
いう欠点がある。また、シム材への接着のため接着材を
用いるので、接着層の変位及び応力の吸収、長期使用時
の接着層の変質等の接着剤の影響を回避することは不可
能である。
体薄板の製造、電極形成、シム材への接着等と製造工程
が複雑であり、かつ薄板を使用するので歩留りが悪いと
いう欠点がある。また、シム材への接着のため接着材を
用いるので、接着層の変位及び応力の吸収、長期使用時
の接着層の変質等の接着剤の影響を回避することは不可
能である。
本発明はかかる点に霞み、圧電体生シート及び電極パタ
ーン印刷した圧電体生シートを複数積層圧着し焼結した
構造の圧電バイモルフ素子において、圧電体層を境界と
してその上下に互いに対向電極を形成する内部電極層を
具備する圧電体層から成り、該圧電体内部電極カー表面
露出端部で境界の圧電体層の上下で分割した外部電極に
接続し、四端部電極を構成するように構成することによ
り、従来の欠点を解消したこの種の素子を提案すること
を主たる目的とする。
ーン印刷した圧電体生シートを複数積層圧着し焼結した
構造の圧電バイモルフ素子において、圧電体層を境界と
してその上下に互いに対向電極を形成する内部電極層を
具備する圧電体層から成り、該圧電体内部電極カー表面
露出端部で境界の圧電体層の上下で分割した外部電極に
接続し、四端部電極を構成するように構成することによ
り、従来の欠点を解消したこの種の素子を提案すること
を主たる目的とする。
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第２図は本発明の一例を示すバイモルフ素子の斜視図で
ある。１１は圧電体層を示し、これは２００μｍの厚さ
で構成されている。そしてこの圧電体層１１の上下には
、間隔６０μｍで５層の対向内部電極を有する圧電体層
から成る積層体１２が形成されている。積層体１２は互
いに対向電極を形成する内部電極１２ａ、１２ｂで構成
される。
ある。１１は圧電体層を示し、これは２００μｍの厚さ
で構成されている。そしてこの圧電体層１１の上下には
、間隔６０μｍで５層の対向内部電極を有する圧電体層
から成る積層体１２が形成されている。積層体１２は互
いに対向電極を形成する内部電極１２ａ、１２ｂで構成
される。
更に４隅には内部電極１２ａ、１２ｂと接続した外部電
極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている。
極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている。
これらの化学組成は、Ｐｂ（Ｎｉ１７．Ｎｂ２７３）。
。
ｓ’ｒ ｉｏ、３５ＺｒＯ，ｌｓｏ ３で示されるもの
で構成される。
で構成される。
製造に際しては、焼結条件を、大気中１１２０℃、２時
間保持で行なう。焼結体の寸法は幅１２ａｍ、長さ４０
ｍｍ、厚み約０ 、９ ｍｍとする。積層体１２の製造
は通常一般に行なわれている泥臭からの厚膜成形、厚膜
積層の技術を利用することができる。しかる後に幅１２
＋ｍ、厚み０ 、９ ｍｍの端面を上下２分割する様に
外部電極１３を設け、４端子構造の積層型圧電バイモル
フ素子とする。
間保持で行なう。焼結体の寸法は幅１２ａｍ、長さ４０
ｍｍ、厚み約０ 、９ ｍｍとする。積層体１２の製造
は通常一般に行なわれている泥臭からの厚膜成形、厚膜
積層の技術を利用することができる。しかる後に幅１２
＋ｍ、厚み０ 、９ ｍｍの端面を上下２分割する様に
外部電極１３を設け、４端子構造の積層型圧電バイモル
フ素子とする。
このようにして構成したバイモルフ素子１０は、対向電
極である１３ａ、１３ｂ間と１３ｃ、１３ｄ間に、夫々
電圧を印加することにより、対向電極間の圧電体を分極
し、素子の対抗電極１３ａ、１３ｄ側を固定し、１３ａ
、１３ｂ間に分極と同方向電圧を印加し、対抗電極１３
ｃ、１３ｄ間に分極と逆方向で分極反転の生じない電圧
を印加することにより、素子１０の自由端の対抗電極１
３ｂ、１３ｃ側は、図面上方へ変位し、電圧を逆にすれ
ば図面下方へ変位することになる。そして電圧を交流的
に切り替えれば、周波数に同期して上下へ連続振動する
ことになる。
極である１３ａ、１３ｂ間と１３ｃ、１３ｄ間に、夫々
電圧を印加することにより、対向電極間の圧電体を分極
し、素子の対抗電極１３ａ、１３ｄ側を固定し、１３ａ
、１３ｂ間に分極と同方向電圧を印加し、対抗電極１３
ｃ、１３ｄ間に分極と逆方向で分極反転の生じない電圧
を印加することにより、素子１０の自由端の対抗電極１
３ｂ、１３ｃ側は、図面上方へ変位し、電圧を逆にすれ
ば図面下方へ変位することになる。そして電圧を交流的
に切り替えれば、周波数に同期して上下へ連続振動する
ことになる。
なお、本発明に用いられる圧電体材料は圧電ひずみ定数
の大きな材料が低電圧で大変位を得られるので有利であ
り、実際にはチタン酸鉛−ジルコン酸鉛系のいわゆるＰ
ＺＴ系の圧電体材料が望ましい。
の大きな材料が低電圧で大変位を得られるので有利であ
り、実際にはチタン酸鉛−ジルコン酸鉛系のいわゆるＰ
ＺＴ系の圧電体材料が望ましい。
また、内部電極材料は前述ＰＺＴ系圧電圧電体材料結温
度に耐え得る組成の銀−パラジウム系材料が使用できる
。
度に耐え得る組成の銀−パラジウム系材料が使用できる
。
該素子の電気機械的緒特性を第１表に示す。比較例とし
て手、同一圧電体材料で厚み０．１７ｍｍの薄板の上下
面に電極を形成し、これを厚み０゜０５１１ＩＩＩｌの
シム材に２枚接着した幅１２１ＩＩＩ１１、長さ４０ｍ
ｍのバイモルフ素子の特性も示す。測定方法は長さ４０
ｍｍ方向の一端を固定し、自由端側について電気マイク
ロメータ投影器で実施した。測定条件は本発明による素
子では一方の対向電極間にプラス４０ボルト、他方の対
向電極間にマイナスの１０ボルトを印加し、比較例はシ
ム材を共通電極として前述と同一条件である。
て手、同一圧電体材料で厚み０．１７ｍｍの薄板の上下
面に電極を形成し、これを厚み０゜０５１１ＩＩＩｌの
シム材に２枚接着した幅１２１ＩＩＩ１１、長さ４０ｍ
ｍのバイモルフ素子の特性も示す。測定方法は長さ４０
ｍｍ方向の一端を固定し、自由端側について電気マイク
ロメータ投影器で実施した。測定条件は本発明による素
子では一方の対向電極間にプラス４０ボルト、他方の対
向電極間にマイナスの１０ボルトを印加し、比較例はシ
ム材を共通電極として前述と同一条件である。
変 位（ｍｍ） ０，５００ ０．
６５０応 力（ｇ） １１０
３０シ フ ト（％） ２０
７０クリープ（％） ３０ ６０末
第１表中、シフトとは素子に電圧を連続印加した場合
に初期変位量を基準とした変化率（％）であり、また、
クリープとは素子自由端に１００グラムの荷重を加えた
場合の初期変位量を基準とした変化率（％）である。
６５０応 力（ｇ） １１０
３０シ フ ト（％） ２０
７０クリープ（％） ３０ ６０末
第１表中、シフトとは素子に電圧を連続印加した場合
に初期変位量を基準とした変化率（％）であり、また、
クリープとは素子自由端に１００グラムの荷重を加えた
場合の初期変位量を基準とした変化率（％）である。
第１表より明らかなように、本発明による素子は変位量
がわずかに小さいが、発生応力が比較例の３倍以上大き
い結果が得られる。また比較例では圧電体薄板自体の塑
性変形や接着剤、シム材の影響でシフト、クリープが大
きく実用上支障があることがわかる。すなわち本発明に
よる素子は圧電体とその内部電極から構成され接着剤を
用いず、かつ素子厚みも０ 、９ ａｒｍと厚いのでシ
フト、クリープが小さく優れている。また厚膜積層技術
を用いることにより、素子の製造工程が約２／３に短縮
され、製造歩留りの大幅の上が期待できる。
がわずかに小さいが、発生応力が比較例の３倍以上大き
い結果が得られる。また比較例では圧電体薄板自体の塑
性変形や接着剤、シム材の影響でシフト、クリープが大
きく実用上支障があることがわかる。すなわち本発明に
よる素子は圧電体とその内部電極から構成され接着剤を
用いず、かつ素子厚みも０ 、９ ａｒｍと厚いのでシ
フト、クリープが小さく優れている。また厚膜積層技術
を用いることにより、素子の製造工程が約２／３に短縮
され、製造歩留りの大幅の上が期待できる。
なお、実施例に示した圧電材料、内部電極材料、以外の
化学組成を有する圧電材料、内部電極材料についても本
発明の構造の効果は明らかであり、実施例に示した圧電
材料、内部電極材料に限定されるものではない。
化学組成を有する圧電材料、内部電極材料についても本
発明の構造の効果は明らかであり、実施例に示した圧電
材料、内部電極材料に限定されるものではない。
以上述べたごとく本発明によれば、圧電体生シートと電
極を印刷した圧電体生シートを複数積層圧着し、焼結し
た構造の電圧バイモルフ素子において、圧電体層を境界
として、その上に互いに対向電極を形成する内部電極層
を具備する圧電体層から成り、該圧電体層内部電極が表
面露出端部で境界の圧電体層の上下が分割した外部電極
に接続し、四端子電極を構成するようにしたので、従来
の圧電バイモルフ素子と比較し、発生応力が大きく、シ
フト及びクリープが小さく、信頼性を有し、製造工程が
短縮され、製造歩留も向上する積層型圧電バイモルフ素
子を提供することができる。
極を印刷した圧電体生シートを複数積層圧着し、焼結し
た構造の電圧バイモルフ素子において、圧電体層を境界
として、その上に互いに対向電極を形成する内部電極層
を具備する圧電体層から成り、該圧電体層内部電極が表
面露出端部で境界の圧電体層の上下が分割した外部電極
に接続し、四端子電極を構成するようにしたので、従来
の圧電バイモルフ素子と比較し、発生応力が大きく、シ
フト及びクリープが小さく、信頼性を有し、製造工程が
短縮され、製造歩留も向上する積層型圧電バイモルフ素
子を提供することができる。
第１図は、従来の圧電バイモルフ素子の斜視図、第２図
は、本発明の構造の積層型圧電バイモルフ素子の斜視図
、第３図は同じく左半分を省略した側面図である。 １１・・・圧電体層、１２・・・内部電極、１２ａ、１
２ｂ・・・対向内部電極を具備する圧電体層、１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ−外部電極。
は、本発明の構造の積層型圧電バイモルフ素子の斜視図
、第３図は同じく左半分を省略した側面図である。 １１・・・圧電体層、１２・・・内部電極、１２ａ、１
２ｂ・・・対向内部電極を具備する圧電体層、１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ−外部電極。
Claims (1)
- 圧電体生シートと電極を印刷した圧電体生シートを複
数積層圧着し、焼結した構造の電圧バイモルフ素子にお
いて、圧電体層を境界として、その上に互いに対向電極
を形成する内部電極層を具備する圧電体層から成り、該
圧電体層内部電極が表面露出端部で境界の圧電体層の上
下が分割した外部電極に接続し、四端子電極を構成する
ことを特徴とする積層型圧電バイモルフ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032356A JPH0685451B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 積層型圧電バイモルフ素子及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032356A JPH0685451B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 積層型圧電バイモルフ素子及びその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61191085A true JPS61191085A (ja) | 1986-08-25 |
| JPH0685451B2 JPH0685451B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=12356674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60032356A Expired - Lifetime JPH0685451B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 積層型圧電バイモルフ素子及びその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685451B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5552658A (en) * | 1993-09-28 | 1996-09-03 | U.S. Philips Corporation | Torsional actuator and method of manufacturing same |
| KR20190067137A (ko) * | 2019-06-03 | 2019-06-14 | 삼성전기주식회사 | 커패시터 부품 및 그 제조 방법 |
| US10650971B2 (en) | 2017-08-23 | 2020-05-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Capacitor component and method of manufacturing the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54164008A (en) * | 1977-05-26 | 1979-12-27 | Rca Corp | Fan employing high polymer piezobimorph element |
| JPS5867084A (ja) * | 1981-10-19 | 1983-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | たわみ素子 |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP60032356A patent/JPH0685451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54164008A (en) * | 1977-05-26 | 1979-12-27 | Rca Corp | Fan employing high polymer piezobimorph element |
| JPS5867084A (ja) * | 1981-10-19 | 1983-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | たわみ素子 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5552658A (en) * | 1993-09-28 | 1996-09-03 | U.S. Philips Corporation | Torsional actuator and method of manufacturing same |
| US10650971B2 (en) | 2017-08-23 | 2020-05-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Capacitor component and method of manufacturing the same |
| KR20190067137A (ko) * | 2019-06-03 | 2019-06-14 | 삼성전기주식회사 | 커패시터 부품 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0685451B2 (ja) | 1994-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |