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公開番号2025163966
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067644
出願日2024-04-18
発明の名称積層圧電アクチュエータ
出願人株式会社トーキン
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 30/05 20230101AFI20251023BHJP()
要約【課題】高温環境下で長時間使用しても素子内部におけるショートの発生を抑制することのできる積層圧電アクチュエータを提供する。
【解決手段】積層圧電アクチュエータ100は、金属ケース200と、金属ケース200の内部に収容された積層型圧電素子300と、積層型圧電素子300に接続されると共に金属ケース200外に引き出された端子400と、金属ケース200の内部に封入されたガス500とを備えている。ガス500における酸素濃度は10%以上50%以下である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
金属ケースと、前記金属ケースの内部に収容された積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子に接続されると共に前記金属ケース外に引き出された端子と、前記金属ケースの内部に封入されたガスとを備える積層圧電アクチュエータであって、
前記ガスにおける酸素濃度は１０％以上５０％以下である
積層圧電アクチュエータ。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
請求項１記載の積層圧電アクチュエータであって、
前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層と内部電極層とを交互に積層した積層体を備えており、
前記圧電セラミック層は、ＰｂＴｉＯ
３
－ＰｂＺｒＯ
３
－Ｐｂ（Ｎｉ
１／３
Ｎｂ
２／３
）Ｏ
３
で表記される３成分系ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とし、添加物として、合量に対してＭｎＯで表される酸化物に換算して０～０．０５ｗｔ％（０を含まず）のＭｎを含んでいる
積層圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の積層圧電アクチュエータであって、
前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層と内部電極層とを交互に積層した積層体を備えており、
前記圧電セラミック層のキュリー温度は２００℃以上であり、
前記端子は前記金属ケース外部においてショートした状態で出荷される
積層圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の積層圧電アクチュエータであって、
前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層と内部電極層とを交互に積層した積層体を備えており、
前記積層体は、積層方向に沿って見た場合に、前記内部電極層が前記圧電セラミック層よりも小さく且つ前記内部電極層の一部の端部は前記圧電セラミック層の端部と一致している一方で前記内部電極層の残りの一部の端部は前記圧電セラミック層の端部から離れている部分電極構造を有しており、
前記内部電極層の前記残りの一部の端部から前記圧電セラミック層の端部までの距離は、０．１ｍｍ以上である
積層圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の積層圧電アクチュエータであって、
前記ガスの露点は－４０℃以下である
積層圧電アクチュエータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子と、その積層型圧電素子を収容する金属ケースとを備える積層圧電アクチュエータに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
湿度の高い環境下で長期間使用した場合にマイグレーションにより電気的短絡が生じることを防ぐため、積層型圧電素子を金属ケースの内部に収容すると共に金属ケースを封止した積層圧電アクチュエータが知られている。この種の積層圧電アクチュエータは、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１９２８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の積層圧電アクチュエータは、以前は主として－２５℃～８５℃といった温度範囲で使用されていたが、近年では、例えば半導体製造装置などのように、１５０℃以上という高温環境下で使用するような用途も出てきている。このような用途の場合、金属ケース内に封入されるガスとしては窒素が一般的である。
【０００５】
しかしながら、上述したような高温環境下で積層圧電アクチュエータに長時間通電すると積層型圧電素子の絶縁抵抗が低下する場合がある。特に、圧電アクチュエータに対して１年程度通電した場合、素子内部においてショートするといった事象も散見される。
【０００６】
そこで、本発明は、高温環境下で長時間使用しても素子内部におけるショートの発生を抑制することのできる積層圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者は、研究の結果、高温環境下で絶縁抵抗が低下したのは、積層型圧電素子に含まれる圧電セラミック層において酸素欠陥が生じているためであることを突き止めた。そこで、窒素に代えて低湿度で酸素を含むガスを金属ケース内に封入したところ、絶縁抵抗の低下が抑制された。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には、以下に掲げる構成を備えている。
【０００８】
即ち、本発明は、第１の積層圧電アクチュエータとして、
金属ケースと、前記金属ケースの内部に収容された積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子に接続されると共に前記金属ケース外に引き出された端子と、前記金属ケースの内部に封入されたガスとを備える積層圧電アクチュエータであって、
前記ガスにおける酸素濃度は１０％以上５０％以下である
積層圧電アクチュエータを提供する。
【０００９】
また、本発明は、第２の積層圧電アクチュエータとして、第１の積層圧電アクチュエータであって、
前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層と内部電極層とを交互に積層した積層体を備えており、
前記圧電セラミック層は、ＰｂＴｉＯ
３
－ＰｂＺｒＯ
３
－Ｐｂ（Ｎｉ
１／３
Ｎｂ
２／３
）Ｏ
３
で表記される３成分系ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とし、添加物として、合量に対してＭｎＯで表される酸化物に換算して０～０．０５ｗｔ％（０を含まず）のＭｎを含んでいる
積層圧電アクチュエータを提供する。
【００１０】
また、本発明は、第３の積層圧電アクチュエータとして、第１又は第２の積層圧電アクチュエータであって、
前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層と内部電極層とを交互に積層した積層体を備えており、
前記圧電セラミック層のキュリー温度は２００℃以上であり、
前記端子は前記金属ケース外部においてショートした状態で出荷される
積層圧電アクチュエータを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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