JPS62200778A - 積層型圧電素子 - 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、゛電圧印加により変位する薄片状圧電体を多
数積層した１！１層型圧″Ｉｔｔ素子に関する。

［従来の技術］ 圧電体は電圧印加で変位するが、低電圧印加で大きな変
位量が得られるようにするため、　１！を層型圧７１ｉ
、素子が提案されている。

この構造は第５図に示すように、圧電体イと内部電極板
口とを交互に多数積層し、一層おきの内部電極板口をそ
れぞれ圧電体の両横に配置した外部電極ハに接続してい
る。この構成にすると電極間距離がせまくなるた′め低
電圧で駆動可能な積層型圧’ｌｆｔ素子となる。

しかし、この構成では一層おきの内部電極板口を外部電
極へに接続するため、内部電極板口の一端は外部電極と
接続するが反対側の端部が他の外部電極と接しないよう
に間隔があけられる。よって各圧電体の上下一対の内部
電極板口が重なる部分は、圧電体イの面に比較して小さ
い、内部電極板口の重なった部分内の圧電体は電界に応
じて変形するが、他の部分は変形せず、このため素子全
体としての変位量はかなり小さくなり望ましいものでは
ない、また各圧電体に高い電圧を印加して、大きな歪を
発生させると、変形する部分と変形しない部分とが生じ
、境界に応力集中がおこって破壊することがある。

このため各薄片状圧電体の全面に内部電極板が当るよう
にし、積層状素子の両側面で一層おきに各内部電極板を
導線で接続したり（特開昭５８−１９８０７４号公報）
、あるいは各内部電極板の両側の端面を１つおきにガラ
スペースト等の絶縁体で覆った後、積層状素子の両側面
の残りの内部電極板端面に導電体を塗布して外部電極と
したものがある（特開昭５８−１９８０８８号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ 薄片状圧電体の全面を有効に駆動させるため、圧電体の
全面に内部電極板を設け、積層状素子の一層おきの内部
電極板を導線で接続する方法は、通常、積層される圧電
体の厚さは１５０〜３００μｍ程度と薄く、かつ内部電
極板も数ルｍ程度と極めて薄いために、工業的には実施
が殆ど不可能に近い、−１方、絶縁体で一層おきに内部
電極板端面を覆った後、導電体を塗１１ｉ　して外部電
極を形成する方法は、多くの利点を有し、工業的に極め
て有用な方法である。しかしながら、良く知られている
ように、薄片状圧電体の厚さ方向の変位Δｔは。

電圧印加方向が圧電体の厚さ方向である場合の係数をｄ
とすると、Δｔ＝ｄ・■の関係がある。また積層状圧７
ｆｔ素子全体の変位ΔＴは、薄片状圧電体の枚数をｎと
するとΔＴ＝ｄｅＶｓｎの関係にある。ｔなわち、植層
型圧″Ｍ、素子の高さが一定なら、薄片状圧電体の厚さ
が薄い方がｎが大となってΔＴが大となる。したがって
１例えばロボットのアクチュエータ用途等、限られたス
ペースに変位素子を設置する場合などのように、特に同
一高さの積層状素子において、変位量を拡大させるため
には各薄片状圧電体をより薄＜　（１００ルｍ以下）す
ることが要望されている。しかし、圧電体をこのように
薄くした場合には、’ｆｔｔ極板端面を一層おきに絶縁
体で覆うとしても例えば、絶縁体の厚さが約４０ｇｍ程
度のときにはその巾が約８０−１００ルｍとなること、
およびＩｈ層体の寸法誤差によるずれ等のために隣りの
電極板端面にまで絶縁体が付若し、外部電極との良好な
導通を形成できないという問題点があった。

本発明は、薄片状圧電体のほぼ全面を有効に変位させ、
しかも薄片状圧電体が薄くても外部電極を容易に形成で
きるようにすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、一対の突起部を有する薄片状圧電体と、この
薄片状圧電体とほぼ同形の内部電極板とを順次積層し、
積層状態のそれぞれの突起部に外部電極を形成したＭ１
層型圧電素子である。一対の外部電極をそれぞれ一層お
きの内部電極板と接続させるため、内部電極の一対の突
起部は植層順に交互に一方が切欠かれ他方が薄片状圧電
体の突起部側面に導出されて一対の外部電極のそれぞれ
にに接続される。

［実施例］ 本発明の実施例を第１〜４図により説明する。

積層型圧＋１１素子は、縦、横が約１０ｍｍで厚さが約
１００ルｍの薄片状圧電体１を、数ｇｍの厚さの内部電
極板２を順次介在させて高さ１０ｍｍに積層し、一層お
きの内部電極板２に接続する一対の外部電極３を積層状
素子の２個所の側面に設けて形成される。

薄片状圧電体１は、第３Ａ図に示すように両横に約１ｍ
ｍ突出する突起部１ａを有する形状とする。内部電極板
２は、ｆ１片状圧電体ｌとほぼ同一形状であるが、積層
した順に順次逆側の突起部２ａの先端部が約０．３〜０
．４ｍｍ切欠かれた形状とした０Ｍ１層状態では、各内
部電極板２の突起部２ａが一層おきに積層状素子の両側
の突起部端面にそれぞれ面するので、第２図に示すよう
に積層状素子の両側の突起部端面に導電体をそれぞれ塗
布等により形成せしめて一層おきの内部電極板２に電気
的に接続する一対の外部電極３を形成した。

なお本実施例において前記薄片状圧電体ｌは、Ｐｂ　（
Ｚｒ、　？ｉ）　０３粉に有機バインダー（ＰＶＢ）と
可塑剤（ＢＰＢＧ）と有機溶剤（トリクレン）を添加し
た材料を、ドクターブレード法によりシート状に形成し
たものを切断して形成した。また内部電極板２は、前記
シートに白金ペーストをスクリーン印刷して薄片状圧電
体ｌと一体に成形した。

上記構造の積層型圧′ｉｔｔ素子について印加電圧Ｖを
変化させた場合のそれぞれの変位ｇｍを測定し、第４図
に示した。なお比較のため、第５図に示す従来例の積層
型圧電素子を本実施例と同一の大きさに形成し、それの
電圧印加による変位を測定してその結果を第４図に示し
た。

第４図かられかるように本発明のものは従来例に比較し
て２〜３倍の変位になることがわかる。

なお上記実施例では、薄片状圧電体ｌの両横に突起部を
設けて外部電極の製造の便を図ったが。

本発明は必ずしもかかる形状に限定されるものではない
０例えば、薄片状圧電体１を、第３Ａ図の形状以外で第
３Ｂ−Ｄ図のように形成し、前記実施例と同様に内部電
極板の突起部の先端部を第３Ｂ−Ｄ図の２点鎖線状態に
切欠く（第３０．Ｄ図の１点鎖線状！島は切断前の圧゛
上体の形状）とともに外部電極を形成し、それらを使用
して同様の積層型圧電素子を形成した。これらの実施例
も電圧印加により変位を測定したが、はぼ前記と同様の
結果が得られた。

［発明の効果］ 本発明の積層型圧電素子は、薄片状圧電体に内部電極板
が外部電極を形成する突部の切欠きを除いてほぼ全面に
当接するので、各薄片状圧電体を効率よく変動させるこ
とができ、ｖＬ層型素子は大きな変位が得られる。また
、一対の外部電極の形成は、積層状素子の２個所の突部
外端面に導電体を形成させればよいので、その製造が容
易であり、薄片状圧電体がより薄く形成された場合でも
同様に容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層型圧電素子の斜視図、第２図は第
１図のＩ［−１１線断面図、第３Ａ−Ｄ図はそれぞれ異
なる実施例の薄片状圧電体の平面図、第４図は実施例Ａ
の変位を示す測定結果、ｆｆ１５図は従来の積層型圧電
素子の斜視図である。 １：薄片状圧電体　　２：内部電極板 １ａ、２ａ；突起部　３；外部電極 第５図 手続補正書 昭和６１年　３月２ざｌコ 昭和　６１年　特許願　第４２９６７号２、発明の名称 積層型圧電素子 ３、補正をする者　　　　　′ 事件との関係　　　出願人 住　所　　　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号氏　
名　［５０８］　　日　立　金　属　株式会社代表者　
松　デブ　浩　二 ４、代理人〒１０１　（電話０３−２５１−８５！３８
）氏名　（８７５４）弁理士牧克次　・ ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 図面の第４図 ６、補正の内容 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第１５行のｒ１５０Ｊを、「１００
」と訂正する。 （２）明細書第６頁第４行のｒｌｍｍＪを、「０．５ｍ
ｍＪと訂正する。 （３）明細書第６頁第７行の［０，３〜０．４ｍｍＪを
、　　ｒＯ，２〜０．３ｍｍＪと訂正する。 （４）明細書第６頁第１９行の「白金」を、「銀−パラ
ジウム」と訂正する。 （５）明細書ｔｊＳ７頁第３行第３行ｍＪを、ｒ（ｇｍ
）」と訂正する。 （６）明細書第７頁第９行の「２〜３倍の変位に」を、
「２０〜３０％変位が大きく」と訂正する。 （７）明細書第７頁第１６行の「２点鎖線状態」を、「
よう」と訂正する。 （８）図面の第４図を、別添の通り訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　薄片状圧電体を該圧電体とほぼ同一形状の内部電極板
   を介して複数枚積層してなる積層体であって、その側面
   には前記内部電極板と交互に一層おきに接続される一対
   の外部電極が設けられた積層型圧電素子において、各薄
   片状圧電体は外方に突出する一対の突起部を有し、各圧
   電体間に位置する各内部電極板は一層おきに順次前記突
   起部の異なる外部側面に導出されるように形成され、積
   層状素子の一対の突起部端面に導電体を各々配設して順
   次一層おきの内部電極板と接続する一対の外部電極とし
   たことを特徴とする積層型圧電素子。