ピエゾ振動アクチュエーター


  • Single Layer of Soft PZT Material with Electrodes and Alumina End Plates
  • High Frequency Scanning up to 1.5 MHz
  • 160 nm Free Stroke Displacement
  • Low-Voltage Piezo Stack with 200 V Max Voltage

PA5FBP3

Vibrating Piezo Actuator,

Arrow Indicates Direction of Expansion

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Piezo Tutorial
アイコン等について
info icon下記の表内にある青いInfoアイコンをクリックすると、各製品の仕様、図面、グラフをご覧いただけるウィンドウが開きます。

特長

  • 最大駆動電圧範囲:0~200 V
  • フリーストローク変位量:160 nm
  • アルミナエンドプレートと銅製リード付きの便利なパッケージ
  • 原子間力顕微鏡(AFM)や超音波振動に適した製品

ピエゾ振動アクチュエータPA5FBP3は、銅製ホイルの間に軟質チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を挟んだ構造になっており、はんだ付けしやすいようにリードが付いています。長いリードが正極になっています。アクチュエータの外側のアルミナエンドプレートは、非導電性で表面が平坦なため、取り付け等が容易で、また安全に取り扱うことができます。

アクチュエータPA5FBP3は、原子間力顕微鏡(AFM)などに使用される高周波振動の発生用として設計されています。タッピングモードのAFMでは、プローブを検査対象の試料表面に定常的に接触させるのではなく、ピエゾを用いてカンチレバーを表面近傍で振動させます。これにより軟らかい試料でも、プローブが測定に影響したり、あるいは試料の表面を損傷したりすることなく、測定を行うことができます。アクチュエータPA5FBP3はこのような用途に適しており、カンチレバーを100 nmオーダーの振幅で、数百kHzで振動させることができます。

軟質PZTは大きな圧電定数を有し、モーションコントロール用のアクチュエータに適しています。 この素材は誘電損失も約2%と比較的大きく、共振周波数付近で駆動すると発熱します。当社では、デバイスのオーバーヒート防止のため、軟質PZTを共振周波数の33%未満で使用することをお勧めしています。推奨する動作温度の範囲内で動作させる場合でも、最大駆動周波数はそのアプリケーションに依存します。駆動電圧が0 V~10 VのAFM用に使用する場合は、数百kHzで振動させる場合でも外部からの冷却は必要ありません。デバイスの操作方法についての詳細は、「取扱い」タブをご覧ください。

ピエゾチップの寸法、電圧範囲、コーティングについてはカスタマイズも承ります。また、大量注文にも対応可能です。詳細は当社までお問い合わせください。

ピエゾ用ドライバ
アクチュエータPA5FBP3の駆動用として、当社の高電圧増幅器HVA200をお勧めいたします。主な仕様は最大出力電圧±200 V、最大連続出力電流100 mA、帯域幅1 MHzですが、ノイズレベルは1.5 mV(RMS)と低ノイズです。バイアス電圧を調整してDCオフセットを精密に制御することができ、出力はピエゾアクチュエータに必要な0 V ~+200 Vをカバーしています。

Piezo Manufacturing

当社におけるピエゾアクチュエータの製造について

ピエゾアクチュエータは当社の施設内で製造しており、各製造工程を当社が管理しています。これにより、特注や組み込み用途(OEM用途)のデバイスなどを高品質かつ安価でご提供することが可能です。当社におけるピエゾアクチュエータの製造工程の概要は以下の通りです。詳細はピエゾ素子の製造能力のページをご参照ください。

  • チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)またはBiScO3-PbTiO3 (BSPT)の粉末で形成されたフレキシブルシートからブロックを作成
  • ドライプレスによりPZTまたはBSPT粉末とバインダをモールド内で正方形に成形
  • 素子を熱処理して溶媒やバインダ材の残留物を除去
  • 素子を焼結して圧電性の圧粉を融着させ、PZTまたはBSPT結晶を生成
  • 厳しい寸法公差(±0.1 mm)内に収まるように素子をラップ研磨
  • 素子に外部電極をスクリーン印刷
  • 素子を分極処理して、PZTまたはBSPT結晶の軸を揃える

使用上の注意事項

電気接続
外部電極に電気的に接続するには、機械的接触、はんだ付け、導電性接着剤による接着、ワイヤーボンディングなどの方法があります。長いリードの付いた銅製ホイルは正極に接続してください。最大駆動電圧は200 Vです。200 Vを超えるとデバイスの寿命が短くなり、また故障する場合があります。逆バイアスを印加した場合も、デバイスが故障する場合があります。

Mechanical Drawing of Unwired Chip
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この温度上昇の測定は、室温で冷却もしない状態で、設定した周波数の正弦波(0 V~200 V)で10分間駆動した後に行っています。最大電圧を低くするか、または冷却することで、より高い周波数で動作させることは可能ですが、デバイスの温度は130 °C未満を維持してください。

注:駆動後のピエゾアクチュエータには電荷が蓄積しています。正極と負極を直接接続すると放電し、火花の発生や、さらには故障する危険性もあります。この電荷を解放するために、当社では両極間に抵抗(>1 kΩ)を挿入することをお勧めしています。

電極へのリード線のはんだ付け
銅箔のリード(電極)にリード線をはんだ付けするときは、はんだごての温度は370 °C以下に設定し、1か所につき2秒以上は加熱しないようにしてください。リード線は電極の中心(貫通穴がある箇所)にはんだ付けし、加熱範囲はできるだけ小さくしてください。

高い周波数で動作させる場合
高い周波数で動作させるには、外部に温度制御システムを取り付けてデバイスを冷やす必要がある場合があります。高い周波数でピエゾ素子を動作させると、デバイスの内部温度が上昇します。右のグラフは、外部冷却を行わずに0 V~200 Vの正弦波で駆動したときの、その周波数に対するデバイス温度の依存性を示しています。電圧範囲を小さくしたり、または外部冷却をしたりすることで、デバイスをもっと高い周波数で動作させることも可能です。 最大の動作周波数は、そのアプリケーションの内容や外部冷却の方法などに依存します。 しかし、デバイスの温度は最大動作温度である130 °Cを超えてはなりません。

ピエゾチップへのデバイスの取付け
こちらのPZTピエゾチップには、80 °C以下で硬化する接着剤を使用するのが安全です。EPO-TEK 353NDやLoctite Hysol 9340はご使用いただけます。負荷はエンドプレートの中心部のみに取付けてお使いください。エンドプレート以外の小さな面に負荷を取付けると故障につながる可能性があります。

保管について

  • 80 °C以上になる場所には保管しないでください。
  • 湿度の高い場所には保管しないでください。相対湿度(RH)は40%未満にしてください。
  • デバイスを有機溶剤に浸さないでください。
  • 可燃性のガスまたは液体の近くでデバイスを使用しないでください。

Posted Comments:
user  (posted 2023-02-15 13:59:08.92)
Can I know the datasheet about vibrating frequency according to voltage?
cdolbashian  (posted 2023-04-03 02:08:55.0)
Thanks for contacting Thorlabs. There is no datasheet about vibrating frequency vs voltage. The piezo is supposed to operate with no higher than 1/3 of resonant frequency. Lower voltage ranges or external cooling will allow the device to be operated at higher frequencies. The maximum operating frequency will depend on the specific application and external cooling measures.
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ピエゾ振動アクチュエータ

Item #aInfobDisplacementc
(Free Stroke)
Resonant
Frequencyd
Drive Voltage RangeCapacitancee
Outer Dimensions
End Faces
PA5FBP3info160 nm ± 20%4.5 MHz0 - 200 V1.6 nF ± 15%5.0 mm x 8.0 mm x 1.8 mmAlumina End Plates,
Copper Leads
  • 特記のない限り、すべて25 °Cでの値
  • 青いInfoアイコンMore Info Iconをクリックすると、仕様、図面、性能グラフを見ることができ、データのダウンロードも可能です。
  • 「Free Stroke」の変位量は、200 Vにおける無負荷時の値です。
  • 無負荷状態での値
  • S1 kHz、1  VRMSでの値
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PA5FBP3 Support Documentation
PA5FBP3ピエゾ振動アクチュエータ、200 V、変位量160 nm、共振周波数4.5 MHz、5.0 x 8.0 x 1.8 mm、アルミナエンドプレート、銅製リード
¥8,530
Volume Pricing
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