JPS6334636B2 - - Google Patents
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- JPS6334636B2 JPS6334636B2 JP7844582A JP7844582A JPS6334636B2 JP S6334636 B2 JPS6334636 B2 JP S6334636B2 JP 7844582 A JP7844582 A JP 7844582A JP 7844582 A JP7844582 A JP 7844582A JP S6334636 B2 JPS6334636 B2 JP S6334636B2
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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
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
-
- 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
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-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電歪効果素子に関し、特に複数枚の
電歪材料の膜または薄板相互間の内部電極板を挾
んだ積層チツプコンデンサ型電歪効果素子の内部
電極に関する。
電歪材料の膜または薄板相互間の内部電極板を挾
んだ積層チツプコンデンサ型電歪効果素子の内部
電極に関する。
電歪効果素子とは、固体の電歪効果を利用して
電気エネルギを機械エネルギに変換する一種の電
気−機械変換トランジユーサのことである。電歪
効果を有する材料に電界を印加すると、この材料
は電界強度に応じて歪を発生する。一般に、電歪
効果を有する材料を板状に加工し、その上下両面
に金属膜等の導電物質を形成して電極とし、この
電極間に電圧を印加して使用される。この場合、
板の厚み方向には伸び、横方向には縮む。前者を
縦効果、後者を横効果と呼ぶが、縦効果の方が横
効果よりも２〜３倍大きな歪を示すことが知られ
ている。しかし、縦効果を利用して大きな歪を得
るには、上記両電極間に高電圧を印加しなければ
ならない。
電気エネルギを機械エネルギに変換する一種の電
気−機械変換トランジユーサのことである。電歪
効果を有する材料に電界を印加すると、この材料
は電界強度に応じて歪を発生する。一般に、電歪
効果を有する材料を板状に加工し、その上下両面
に金属膜等の導電物質を形成して電極とし、この
電極間に電圧を印加して使用される。この場合、
板の厚み方向には伸び、横方向には縮む。前者を
縦効果、後者を横効果と呼ぶが、縦効果の方が横
効果よりも２〜３倍大きな歪を示すことが知られ
ている。しかし、縦効果を利用して大きな歪を得
るには、上記両電極間に高電圧を印加しなければ
ならない。
低電圧で大きな歪を得るためには、第１図に示
すように、多数の電歪材料の膜または薄板１の間
に内部電極板２および２′を交互に挾んで、積層
チツプコンデンサ形状に形成することが考えられ
る。そして、内部電極板２，２′をそれぞれ外部
端子Ａ，Ｂに接続すれば、外部端子Ａ，Ｂ間に印
加した低電圧によつて大きな電界強度を印加する
ことができる。従つて、素子全体の伸びは、材料
固有の歪量と上記積層体の高さｌによつて定まる
大きな変位をすることが可能となる。すなわち、
低電圧で大きな変位量を得ることができる。しか
し、内部電極板２，２′は、電歪材料の膜（また
は薄板）１と化学的に反応しないため、電歪材料
の膜または薄板１との密着強度が小である。この
ため、パルス電圧を繰り返して印加し、大振幅の
伸縮を多数回連続的に行なうと、内部電極板２，
２′と電歪材料の膜（または薄板）１との接合面
から素子が機械的に破壊するおそれがある。
すように、多数の電歪材料の膜または薄板１の間
に内部電極板２および２′を交互に挾んで、積層
チツプコンデンサ形状に形成することが考えられ
る。そして、内部電極板２，２′をそれぞれ外部
端子Ａ，Ｂに接続すれば、外部端子Ａ，Ｂ間に印
加した低電圧によつて大きな電界強度を印加する
ことができる。従つて、素子全体の伸びは、材料
固有の歪量と上記積層体の高さｌによつて定まる
大きな変位をすることが可能となる。すなわち、
低電圧で大きな変位量を得ることができる。しか
し、内部電極板２，２′は、電歪材料の膜（また
は薄板）１と化学的に反応しないため、電歪材料
の膜または薄板１との密着強度が小である。この
ため、パルス電圧を繰り返して印加し、大振幅の
伸縮を多数回連続的に行なうと、内部電極板２，
２′と電歪材料の膜（または薄板）１との接合面
から素子が機械的に破壊するおそれがある。
本発明の目的は、上述の事情に鑑み、低電圧で
動作することが可能で、しかも、大振幅で連続的
な動作に耐える電歪効果素子を提供することにあ
る。
動作することが可能で、しかも、大振幅で連続的
な動作に耐える電歪効果素子を提供することにあ
る。
本発明の電歪効果素子は、電歪材料の膜または
薄板相互間に、重量60％以下の電歪材料の仮焼粉
末が混合された内部電極板を挾んで積層し、前記
内部電極板は一層おきにそれぞれ正または負の外
部電極に接続されたことを特徴とする。
薄板相互間に、重量60％以下の電歪材料の仮焼粉
末が混合された内部電極板を挾んで積層し、前記
内部電極板は一層おきにそれぞれ正または負の外
部電極に接続されたことを特徴とする。
本発明の一実施例は、上述の第１図に示した積
層チツプコンデンサ形状に電歪材料の膜（または
薄板）１と内部電極板２，２′を積層形成するが、
内部電極板２，２′は、重量で60％以下の電歪材
料の仮焼粉末が混合された金属膜で形成されてい
る。上記仮焼粉末の混入により、内部電極板２，
２′と電歪材料の膜（または薄板）１との密着強
度が著しく増大する効果があり、大振幅で長時間
駆動しても素子が機械的に破壊されることはな
い。
層チツプコンデンサ形状に電歪材料の膜（または
薄板）１と内部電極板２，２′を積層形成するが、
内部電極板２，２′は、重量で60％以下の電歪材
料の仮焼粉末が混合された金属膜で形成されてい
る。上記仮焼粉末の混入により、内部電極板２，
２′と電歪材料の膜（または薄板）１との密着強
度が著しく増大する効果があり、大振幅で長時間
駆動しても素子が機械的に破壊されることはな
い。
次に、本実施例の効果を実験データによつて説
明する。先ず、マグネシウムニオブ酸鉛Pb
（Mg1／3Nb2／３）O3とチタン酸鉛PbTiO3をモ
ル比で90対10の割合で固溶させたセラミツク材料
から成る原料粉末を所定量秤量した後800℃で２
時間仮焼きをし、該仮焼粉末に有機バインダを混
合し、有機溶媒中に分散させて泥奨を作る。該泥
奨をドクターブレード法でスリツトから押し出し
てマイラーフイルム上に数100ミクロンの厚さの
フイルムが得られるように塗布乾燥後、マイラー
フイルムから剥離して電歪材料の膜１を形成す
る。該電歪材料の膜１上に、白金ペーストを内部
電極材料として印刷する。ここで、上記白金ペー
ストに上記電歪材料の仮焼粉末を０〜60重量％の
範囲で混合して実験した。上記白金ペーストの印
刷されたフイルムを重ねて熱プレスした後、1200
℃の温度で１時間焼結後、第１図に示したような
形状に切断加工する。今、各電歪材料の膜１の寸
法は３ミリメートル角とし、内部電極板間隔は
250ミクロンとして高さ10mmに積層した電歪効果
素子を、上記仮焼粉末の混合比を変えて多数製造
した。各内部電極板を一層おきに接続して、それ
ぞれ外部端子Ａ，Ｂに接続し、端子Ａ，Ｂ間に最
高電圧400V、パルス幅１ミリセカンドの半波ご
との正弦波を連続的に印加して寿命試験を行なつ
た結果を第２図に示す。
明する。先ず、マグネシウムニオブ酸鉛Pb
（Mg1／3Nb2／３）O3とチタン酸鉛PbTiO3をモ
ル比で90対10の割合で固溶させたセラミツク材料
から成る原料粉末を所定量秤量した後800℃で２
時間仮焼きをし、該仮焼粉末に有機バインダを混
合し、有機溶媒中に分散させて泥奨を作る。該泥
奨をドクターブレード法でスリツトから押し出し
てマイラーフイルム上に数100ミクロンの厚さの
フイルムが得られるように塗布乾燥後、マイラー
フイルムから剥離して電歪材料の膜１を形成す
る。該電歪材料の膜１上に、白金ペーストを内部
電極材料として印刷する。ここで、上記白金ペー
ストに上記電歪材料の仮焼粉末を０〜60重量％の
範囲で混合して実験した。上記白金ペーストの印
刷されたフイルムを重ねて熱プレスした後、1200
℃の温度で１時間焼結後、第１図に示したような
形状に切断加工する。今、各電歪材料の膜１の寸
法は３ミリメートル角とし、内部電極板間隔は
250ミクロンとして高さ10mmに積層した電歪効果
素子を、上記仮焼粉末の混合比を変えて多数製造
した。各内部電極板を一層おきに接続して、それ
ぞれ外部端子Ａ，Ｂに接続し、端子Ａ，Ｂ間に最
高電圧400V、パルス幅１ミリセカンドの半波ご
との正弦波を連続的に印加して寿命試験を行なつ
た結果を第２図に示す。
第２図は、横軸に仮焼粉末の混合量を重量％で
示し、縦軸に寿命を示す。第２図から理解される
ように、仮焼粉末を混合しないときに寿命は200
万回程度であるが、仮焼粉末の混合により著しく
寿命を延ばすことができる。
示し、縦軸に寿命を示す。第２図から理解される
ように、仮焼粉末を混合しないときに寿命は200
万回程度であるが、仮焼粉末の混合により著しく
寿命を延ばすことができる。
しかし、仮焼粉末の混合量を多くすると、素子
全体の最大振幅が減小する傾向がある。第３図
は、前述と同様な寸法形状の素子を前述と同じ条
件の印加電圧によつて駆動した場合の仮焼粉末の
混合量と最大振幅との関係を実測した結果を示
す。同図から理解されるように、仮焼粉末の混合
量が30重量％以上になると最大振幅がやや小とな
り、60％では約半分となる。これは、電極の有効
面積が小さくなるためと思われる。従つて、60％
以上の仮焼粉末を混合することは適当でない。上
述の実験結果を総合して、20〜30％の仮焼粉末を
混合することが最適と思われるが、ごく微量の混
合であつても著しく寿命が延びる効果を有する。
全体の最大振幅が減小する傾向がある。第３図
は、前述と同様な寸法形状の素子を前述と同じ条
件の印加電圧によつて駆動した場合の仮焼粉末の
混合量と最大振幅との関係を実測した結果を示
す。同図から理解されるように、仮焼粉末の混合
量が30重量％以上になると最大振幅がやや小とな
り、60％では約半分となる。これは、電極の有効
面積が小さくなるためと思われる。従つて、60％
以上の仮焼粉末を混合することは適当でない。上
述の実験結果を総合して、20〜30％の仮焼粉末を
混合することが最適と思われるが、ごく微量の混
合であつても著しく寿命が延びる効果を有する。
以上のように、本発明においては、電歪材料の
膜（または薄板）の間に挾む内部電極板を電歪材
料の仮焼粉末を混合して形成し、多数の電歪材料
の膜相互間に内部電極板を挾んで積層した構造と
したから、低電圧の印加によつて大きい歪効果を
得ることが可能であり、かつ密着性の向上によ
り、電圧のくり返し印加等によつて素子が破壊さ
れないという効果がある。すなわち、寿命が著し
く延びるという効果を有する。
膜（または薄板）の間に挾む内部電極板を電歪材
料の仮焼粉末を混合して形成し、多数の電歪材料
の膜相互間に内部電極板を挾んで積層した構造と
したから、低電圧の印加によつて大きい歪効果を
得ることが可能であり、かつ密着性の向上によ
り、電圧のくり返し印加等によつて素子が破壊さ
れないという効果がある。すなわち、寿命が著し
く延びるという効果を有する。
第１図ａおよびｂは電歪材料の膜（または薄
板）の間に内部電極板を挾んで積層した積層チツ
プコンデンサ形状の電歪効果素子を示す断面図お
よび平面図、第２図は上記形状の素子の内部電極
板に混合する電歪材料の仮焼粉末の混合量を変化
させた場合の混合量と寿命との関係を示す図、第
３図は同様な場合の混合量と最大振幅との関係を
示す図である。 図において、１……電歪材料の膜または薄板、
２，２′……内部電極板、Ａ，Ｂ……外部端子。
板）の間に内部電極板を挾んで積層した積層チツ
プコンデンサ形状の電歪効果素子を示す断面図お
よび平面図、第２図は上記形状の素子の内部電極
板に混合する電歪材料の仮焼粉末の混合量を変化
させた場合の混合量と寿命との関係を示す図、第
３図は同様な場合の混合量と最大振幅との関係を
示す図である。 図において、１……電歪材料の膜または薄板、
２，２′……内部電極板、Ａ，Ｂ……外部端子。
Claims (1)
- １ 電歪材料の膜または薄板相互間に、重量60％
以下の電歪材料の仮焼粉末が混合された内部電極
板を挾んで積層し、前記内部電極板は一層おきに
それぞれ正または負の外部電極に接続されたこと
を特徴とする電歪効果素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57078445A JPS58196069A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 電歪効果素子 |
| EP83104556A EP0094078B1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| DE8383104556T DE3378393D1 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-09 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| AU14422/83A AU553391B2 (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element |
| CA000427828A CA1206193A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-10 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
| US06/493,583 US4523121A (en) | 1982-05-11 | 1983-05-11 | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57078445A JPS58196069A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58196069A JPS58196069A (ja) | 1983-11-15 |
| JPS6334636B2 true JPS6334636B2 (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=13662235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57078445A Granted JPS58196069A (ja) | 1982-05-11 | 1982-05-12 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58196069A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673387B2 (ja) * | 1985-12-04 | 1994-09-14 | 日本電気株式会社 | 圧電変位素子 |
| JPS63142875A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 圧電積層アクチユエ−タ− |
| DE69031839T2 (de) * | 1989-04-07 | 1998-05-07 | Mitsui Petrochemical Ind | Geschichtete Keramikanordnung und Verfahren zur deren Herstellung |
| DE69026765T2 (de) * | 1989-07-11 | 1996-10-24 | Ngk Insulators Ltd | Einen piezoelektrischen/elektrostriktiven Film enthaltende piezoelektrischer/elektrostriktiver Antrieb |
| JPH04299588A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| EP0526048B1 (en) * | 1991-07-18 | 1997-11-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia |
| JP2665106B2 (ja) * | 1992-03-17 | 1997-10-22 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子 |
| JP3106044B2 (ja) * | 1992-12-04 | 2000-11-06 | 日本碍子株式会社 | アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットプリントヘッド |
| JP3120260B2 (ja) | 1992-12-26 | 2000-12-25 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子 |
| JP3432974B2 (ja) * | 1995-10-13 | 2003-08-04 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子 |
| JP3082731B2 (ja) * | 1997-12-17 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | 積層型圧電トランス及びその製造方法 |
| US7651587B2 (en) | 2005-08-11 | 2010-01-26 | Applied Materials, Inc. | Two-piece dome with separate RF coils for inductively coupled plasma reactors |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP57078445A patent/JPS58196069A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58196069A (ja) | 1983-11-15 |
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