JPH01303771A - セラミックスアクチュエータ - Google Patents
セラミックスアクチュエータInfo
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- JPH01303771A JPH01303771A JP63132626A JP13262688A JPH01303771A JP H01303771 A JPH01303771 A JP H01303771A JP 63132626 A JP63132626 A JP 63132626A JP 13262688 A JP13262688 A JP 13262688A JP H01303771 A JPH01303771 A JP H01303771A
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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
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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-
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- H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は圧電／電歪セラミックスを用いたアクチュエー
タに関し、さらに詳しくは信頼性の向上をはかったセラ
ミックスアクチュエータに関するものである。
タに関し、さらに詳しくは信頼性の向上をはかったセラ
ミックスアクチュエータに関するものである。
〈従来の技術〉
第２図は従来から用いられている圧電／電歪セラミック
スアクチュエータ（以下、単にアクチュエータという）
１の構成例を示す断面図で、このアクチュエータ１は第
３図に示すような圧電／電歪薄板１ａの表面（両面また
は片面）に内部電極（Ａｇ−Ｐｄ）２を形成し複数枚を
積層した積層体と、この積層体の側面に露出した内部電
極を−Ｍ置きに覆って形成された絶縁材（例えばガラス
）３と、この絶縁材３を覆って形成された外部電極（Ａ
ｇ−Ｐｄ）４から構成されている。なお、絶縁体３およ
び外部電極４は反対側の側面にも層をずらして形成され
ており、外部電極はエポキシ系のコーティングが施され
ている。
スアクチュエータ（以下、単にアクチュエータという）
１の構成例を示す断面図で、このアクチュエータ１は第
３図に示すような圧電／電歪薄板１ａの表面（両面また
は片面）に内部電極（Ａｇ−Ｐｄ）２を形成し複数枚を
積層した積層体と、この積層体の側面に露出した内部電
極を−Ｍ置きに覆って形成された絶縁材（例えばガラス
）３と、この絶縁材３を覆って形成された外部電極（Ａ
ｇ−Ｐｄ）４から構成されている。なお、絶縁体３およ
び外部電極４は反対側の側面にも層をずらして形成され
ており、外部電極はエポキシ系のコーティングが施され
ている。
この様な構成によれば外部電極４は薄板の両面に１つ置
きに接続された状態で接続されていることになるので１
両側面の外部電極４に直流な源６から電圧を印加するこ
とによりアクチュエータ１を伸縮させることが出来る。
きに接続された状態で接続されていることになるので１
両側面の外部電極４に直流な源６から電圧を印加するこ
とによりアクチュエータ１を伸縮させることが出来る。
〈発明が解決しようする問題点〉
しかしながら、上記従来例で示したアクチュエータにお
いては絶縁材としてガラスを用いているため、アクチュ
エータの伸縮により第４図に示すように絶縁材にクラッ
クが発生する。その結果このクラックを介してマイグレ
ーション効果が発生し電極間が短絡してしまうという課
悲があった。
いては絶縁材としてガラスを用いているため、アクチュ
エータの伸縮により第４図に示すように絶縁材にクラッ
クが発生する。その結果このクラックを介してマイグレ
ーション効果が発生し電極間が短絡してしまうという課
悲があった。
（マイグレーション効果とはイオンが電界により移動す
る現象であり、ここでは外部電極や内部電極に含まれる
水分や不純物によって銀の表面から溶出したイオンが電
位差によりクラックを通って移動するため、クラック中
に銀の細い線が生成し。
る現象であり、ここでは外部電極や内部電極に含まれる
水分や不純物によって銀の表面から溶出したイオンが電
位差によりクラックを通って移動するため、クラック中
に銀の細い線が生成し。
ついには短絡する現象をいう、なお、この現象は第４図
に示す位置ばかりでなく、外部電極が形成されていない
側面、または薄板の粒子間に発生する場合もある）。
に示す位置ばかりでなく、外部電極が形成されていない
側面、または薄板の粒子間に発生する場合もある）。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので
、内部電極および外部電極に化学的に安定なｐｔを用い
ることによりマイグレーション効果に基づく導電性イオ
ンの成長を防止し、アクチュエータの信頼敵性の向上を
はかることを目的とするものである。
、内部電極および外部電極に化学的に安定なｐｔを用い
ることによりマイグレーション効果に基づく導電性イオ
ンの成長を防止し、アクチュエータの信頼敵性の向上を
はかることを目的とするものである。
く問題点を解決するための手段〉
上記問題点を解決するための本発明の構成は。
圧電／電歪セラミックス材を積層して積層体を形成し、
積層体を構成するそれぞれのセラミックス薄板の両面に
設けられた内部電極に外部電極を介して電圧を印加し、
前記ｗＩ眉体を伸縮させるようにしたセラミックスアク
チュエータにおいて、外部電極の材質としてＡｕまたは
ｐｔを用い、内部電極の材質としてＰｔ３０％以上、セ
ラミックス材１〜６９％、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃ
ｏ。
積層体を構成するそれぞれのセラミックス薄板の両面に
設けられた内部電極に外部電極を介して電圧を印加し、
前記ｗＩ眉体を伸縮させるようにしたセラミックスアク
チュエータにおいて、外部電極の材質としてＡｕまたは
ｐｔを用い、内部電極の材質としてＰｔ３０％以上、セ
ラミックス材１〜６９％、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃ
ｏ。
Ｚｎ等の遷移金属元素の内の少なくとも一種の粉末１〜
６９％の体積分率からなる混合物を用いたものである。
６９％の体積分率からなる混合物を用いたものである。
〈実施例〉
以下９本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明のセラミックスアクチュエータの一実施
例を示す拡大断面図であり、このアクチュエータはＰＺ
Ｔを用いている。１４は外部電極でＡｕまたはｐｔで形
成されている。１２は内部電極でこの電極はｐｔの厚膜
ペースト（市販品）３０％以上、セラミックス材（ＰＺ
Ｔ）１〜６９％、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｚｎ
等の遷移金属元素の内の少なくとも一種の粉末１〜６９
％の体積分率で混合したものである。この様な内部’Ｓ
Ｎを用いて焼成するとｐｔとＮｉは接触点で合金とな
り、Ｎ１とＰＺＴは酸素を介して結合し。
例を示す拡大断面図であり、このアクチュエータはＰＺ
Ｔを用いている。１４は外部電極でＡｕまたはｐｔで形
成されている。１２は内部電極でこの電極はｐｔの厚膜
ペースト（市販品）３０％以上、セラミックス材（ＰＺ
Ｔ）１〜６９％、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｚｎ
等の遷移金属元素の内の少なくとも一種の粉末１〜６９
％の体積分率で混合したものである。この様な内部’Ｓ
Ｎを用いて焼成するとｐｔとＮｉは接触点で合金とな
り、Ｎ１とＰＺＴは酸素を介して結合し。
ＮｉはｐｔとＰＺＴを接着する接合剤として作用する。
また、この内部電極はＲ械的なアンカー効果も得ること
が出来、Ｐｔ電ｉ層とＰＺＴの接合強度を向上させるこ
とが出来る。
が出来、Ｐｔ電ｉ層とＰＺＴの接合強度を向上させるこ
とが出来る。
表１はグリーンシートの両面に内部ＳＮとなる各種の導
電剤を塗布し、 １００ ｋ ｇｆ／ ｃｍ２程度の圧
力を印加しながら１時間１００〜２００ ’Ｃ程度の速
度で１２００℃程度まで加熱し、一定時間この温度を保
持したのち１時間１００〜２００°Ｃ程度の速度で徐冷
した積層体の接合強度を比較したものである。
電剤を塗布し、 １００ ｋ ｇｆ／ ｃｍ２程度の圧
力を印加しながら１時間１００〜２００ ’Ｃ程度の速
度で１２００℃程度まで加熱し、一定時間この温度を保
持したのち１時間１００〜２００°Ｃ程度の速度で徐冷
した積層体の接合強度を比較したものである。
表
表から分る様にマイグレーション効果の起こりにくいｐ
ｔ系の接合剤としてはＰｔ十ＰＺＴ＋Ｎｉの混合物の接
合強度が高いことが分る。
ｔ系の接合剤としてはＰｔ十ＰＺＴ＋Ｎｉの混合物の接
合強度が高いことが分る。
また、Ａｇ−Ｐｄを内部電極に用い電極間距離が１１０
μｍで、厚さＱ、５ｍｍのエポキシ系コーティングを施
したものと、Ｐｔ十ＰＺＴ＋Ｎｉを内部電極とし電極間
距離が６２μｍで厚さが０゜１ｍｍのシリコンコートを
施した積層体をそれぞれ５個作成し、相対湿度９０ＲＨ
％、８０℃の雰囲気中で印加電圧を８０Ｖとしてマイグ
レーションによる短絡について実験を行ったところＡｇ
−Ｐｄのものは２４〜２００時間の闇にすべてが短絡し
、Ｐｔ＋ＰＺＴ＋Ｎｉのものは１６０〜３６０時間で短
絡しな、このことはＰｔ十ＰＺＴ＋Ｎ１の、ものがコー
ティングが薄いことを考慮するとマイグレーション効果
に対してはるかに高い耐久性を持っていることを示して
いる。
μｍで、厚さＱ、５ｍｍのエポキシ系コーティングを施
したものと、Ｐｔ十ＰＺＴ＋Ｎｉを内部電極とし電極間
距離が６２μｍで厚さが０゜１ｍｍのシリコンコートを
施した積層体をそれぞれ５個作成し、相対湿度９０ＲＨ
％、８０℃の雰囲気中で印加電圧を８０Ｖとしてマイグ
レーションによる短絡について実験を行ったところＡｇ
−Ｐｄのものは２４〜２００時間の闇にすべてが短絡し
、Ｐｔ＋ＰＺＴ＋Ｎｉのものは１６０〜３６０時間で短
絡しな、このことはＰｔ十ＰＺＴ＋Ｎ１の、ものがコー
ティングが薄いことを考慮するとマイグレーション効果
に対してはるかに高い耐久性を持っていることを示して
いる。
また、積層体を焼成するに際し、Ａｇ−Ｐｄを用いたも
のはＡｇの融点が低いことから焼成温度を１０００℃程
度までしか出来ないので、圧電材料はこの温度より低い
焼成温度のものを選ぶ必要があるが、Ｐｔ＋ＰＺＴ＋Ｎ
ｉを用いたものは１３００℃程度まで焼成温度を高める
ことが出来る。
のはＡｇの融点が低いことから焼成温度を１０００℃程
度までしか出来ないので、圧電材料はこの温度より低い
焼成温度のものを選ぶ必要があるが、Ｐｔ＋ＰＺＴ＋Ｎ
ｉを用いたものは１３００℃程度まで焼成温度を高める
ことが出来る。
この温度では全てのＰＺＴ系の圧電材料の焼成温度をカ
バーすることが出来る。
バーすることが出来る。
〈発明の効果〉
以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、外部Ｔｈ極の材質としてＡｕまた４よｐｔを用
い、内部電極の材質としてｐｔ＋ｐｚＴ＋Ｎｉからなる
混合物を用いたので、マイグレーション効果の起こりに
くい信頼性の高いアクチュエータを実現することが出来
る。
よれば、外部Ｔｈ極の材質としてＡｕまた４よｐｔを用
い、内部電極の材質としてｐｔ＋ｐｚＴ＋Ｎｉからなる
混合物を用いたので、マイグレーション効果の起こりに
くい信頼性の高いアクチュエータを実現することが出来
る。
第１図は本発明のセラミックスアクチュエータの一実施
例を示す一部拡大断面図、第２図は従来のセラミックス
アクチュエータの断面図、第３図は従来のセラミックス
薄板の斜視図、第４図は従来のアクチュエータの絶縁材
にクラックが発生した状態を示す断面拡大図である。 １・・・アクチュエータ、２・・・内部電極、３・・・
絶縁材（ガラス）、４・・・外部電極。
例を示す一部拡大断面図、第２図は従来のセラミックス
アクチュエータの断面図、第３図は従来のセラミックス
薄板の斜視図、第４図は従来のアクチュエータの絶縁材
にクラックが発生した状態を示す断面拡大図である。 １・・・アクチュエータ、２・・・内部電極、３・・・
絶縁材（ガラス）、４・・・外部電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 圧電／電歪セラミックス材を積層して積層体を形成し
、前記積層体を構成するそれぞれのセラミックス薄板の
両面に設けられた内部電極に外部電極を介して電圧を印
加し、前記積層体を伸縮させるようにしたセラミックス
積層アクチュエータにおいて、前記外部電極の材質とし
てＡｕまたはＰｔを用い、内部電極の材質として下記（
１）〜（３）の体積分率からなる混合物を用いたことを
特徴とするセラミックスアクチュエータ。 記 （１）Ｐｔ３０％以上、 （２）前記セラミックス材１〜６９％、 （３）Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｚｎ等の遷移金
属元素の内の少なくとも一種の粉末 １〜６９％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63132626A JPH01303771A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | セラミックスアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63132626A JPH01303771A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | セラミックスアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01303771A true JPH01303771A (ja) | 1989-12-07 |
Family
ID=15085722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63132626A Pending JPH01303771A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | セラミックスアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01303771A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04340778A (ja) * | 1991-01-30 | 1992-11-27 | Nec Corp | 積層圧電アクチュエータ素子 |
| EP1124265A2 (de) * | 2000-02-12 | 2001-08-16 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Keramikkörper mit silberhaltigen Innenelektroden |
| JP2008098470A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Denso Corp | 積層圧電セラミックス素子及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-01 JP JP63132626A patent/JPH01303771A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04340778A (ja) * | 1991-01-30 | 1992-11-27 | Nec Corp | 積層圧電アクチュエータ素子 |
| EP1124265A2 (de) * | 2000-02-12 | 2001-08-16 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Keramikkörper mit silberhaltigen Innenelektroden |
| DE10006352A1 (de) * | 2000-02-12 | 2001-08-30 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Keramikkörper mit silberhaltigen Innenelektroden |
| EP1124265A3 (de) * | 2000-02-12 | 2005-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Keramikkörper mit silberhaltigen Innenelektroden |
| JP2008098470A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Denso Corp | 積層圧電セラミックス素子及びその製造方法 |
| DE102007000730B4 (de) * | 2006-10-13 | 2011-07-28 | DENSO CORPORATION, Aichi-pref. | Gestapeltes Piezokeramikelement, Verwendung und Herstellungsverfahren |
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