层叠型压电元件制造技术

本发明专利技术涉及一种层叠型压电元件，其具备将多个压电体和多个内部电极交替层叠并烧结而成的层叠体。多个内部电极含有第１电极以及第２电极。层叠体中设置有由熔点比压电体的烧结温度高的材料所形成的金属氧化物层。层叠体具有：第１电极和第２电极在层叠体的层叠方向上以互相重叠的形式构成的活性部；和第１电极和第２电极在层叠体的层叠方向上以互相不重叠的形式构成的非活性部。非活性部设置在活性部的两侧。金属氧化物层具有：与非活性部中的内部电极形成在相同的层上的第１区域；和从第１区域向活性部侧延伸并相对于内部电极以重叠的形式形成的第２区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用于燃料喷射型装置等中的层叠型压电元件。
技术介绍
作为现有的层叠型压电元件己知有例如在日本特开平5-243635号 公报中所记载的层叠型压电元件。在日本特开平5-243635号公报中所 记载的层叠型压电元件为具备压电体和内部电极交替地层叠而成的 层叠体和在该层叠体的侧面上设置并与内部电极相连接的外部电极。 在层叠体中与内部电极位于相同的层上，设置有用于缓和在元件驱动 时产生于层叠体的应力集中的金属氧化物层(氧化铝层)。
技术实现思路
但是，如上述现有技术所述仅仅在层叠体中的与内部电极位于相 同层上设置金属氧化物层的情况下，在元件驱动时有时不能避免在层 叠体的层叠方向上延伸的裂缝的发生。此时，异极的内部电极之间将 发生短路，会引起元件的绝缘破坏。本专利技术的目的是提供能够确实地防止在层叠体的层叠方向上延伸 的裂缝的发生的层叠型压电元件。本专利技术涉及一种层叠型压电元件，其具备将多个压电体和多个内 部电极互相交替层叠并烧结而成的层叠体。多个内部电极包含第1电 极以及第2电极。层叠体中设置有由熔点比压电体的烧结温度高的材 料所形成的金属氧化物层。层叠体具有第1电极和第2电极以在层 叠体的层叠方向上相互重叠的形式构成的活性部；和设置在活性部的 两侧，并且第1电极及第2电极以在层叠体的层叠方向上互相不重叠 的形式构成的非活性部。金属氧化物层具有形成在与非活性部中的 内部电极相同的层的第1区域；和从第1区域向活性部侧延伸并以相 对于内部电极重叠的形式形成的第2区域。在此所谓的与内部电极相同的层不限于与内部电极完全相同的层，包括与内部电极大致相 同的层。在如上述的本专利技术的层叠型压电元件中，在第1电极和第2电极 之间施加电压时，在两者之间产生电场，存在于压电体中的活性部的 部位在层叠体的层叠方向上进行位移。此时，由压电体的位移的应力 作用于层叠体。但是，层叠体中设置有由熔点比压电体的烧结温度高 的材料所形成的金属氧化物层。在元件的制造工序中进行层叠体的烧 成时，该金属氧化物层相比于压电体没有被充分烧结。其结果，金属氧化物层的强度比压电体的强度低。另外，这样的金属氧化物层具有:形成在层叠体的非活性部中的与内部电极相同层的第1区域；和从该 第1区域向活性部侧延伸并以相对于内部电极重叠的形式形成的第2 区域。即，金属氧化物层充分延伸至压电体和内部电极的界面，但是 该界面的强度弱。因此，在上述的元件位移时，施加于层叠体的应力 集中由于金属氧化物层而得到缓和，裂缝(横向裂缝)容易沿着压电 体和内部电极的界面而进入。由此，能够确实地防止在层叠体的层叠 方向上延伸的裂缝(纵向裂缝)的发生。优选第2区域以相对于内部电极的一部分重叠的形式形成。在该 状况下，不需要使用过多的形成金属氧化物层的材料就能够完成。因 此，节约了金属氧化物层的材料费，另外能够縮短在层叠型压电元件 的制造上所需的时间。第2区域也可以以相对于内部电极全体重叠的形式形成。此时， 压电体和内部电极的界面的强度变得更弱，因此横向裂缝更容易沿着 压电体和内部电极的界面进入。优选，压电体由以钛锆酸铅为主要成分的压电材料形成，金属氧 化物层由含有选自Zr02、 MgO、 Nb205、 Ta205、 CeOjB 丫203中至少 一种的材料形成。Zr02、 MgO、 Nb205、 Ta2Os、 Ce02和Y203是熔点比钛锆酸铅的烧 结温度高并且能够固溶于钛锆酸铅的材料。因此，通过将如此的材料 使用于金属氧化物层，在进行层叠体的烧成时，金属氧化物层的成分 难以在压电体的晶界析出，从而抑制了压电体中每个单位厚度的晶界 数目的增大。由此认为在第1电极和第2电极之间施加电压(电场)时，在压电体的晶界产生的热损失得到了抑制。因此，在元件位移时， 相对于所施加的电场能够得到所期望的位移。另外，在压电体中的每 个单位厚度的晶界的数目变少，因此层叠体中将更难以产生纵向裂缝。根据本专利技术能够确实地防止在层叠体的层叠方向上延伸的裂缝的 发生，并能够提高层叠型压电元件的耐久性。通过以下的详细描述和附图，本专利技术将被更充分地理解，但该详 细描述和附图仅以举例说明的形式而给出，因此，不能将该详细描述 和附图理解为是对本专利技术的限定。通过以下给出的详细描述，本专利技术的可应用范围将而变得更清楚。 但是必须理解的是，用来说明本专利技术的优选实施方式的详细描述和附 图是仅以举例说明的形式而给出的，对于本领域技术人员而言显而易 见的是，本专利技术的技术思想和范围内包括各种变化和变型方式。附图说明图1是表示第1实施方式所涉及的层叠型压电元件的立体图。图2是图1所示的层叠型压电元件的侧面图。图3是表示图1所示的层叠体的层结构的部分扩大截面图。图4是表示在制造图1所示的在层叠型压电元件时在坯片的上部形成电极图案以及Zr02浆料层的工序的图。图5是将图4所示的包括坯片的多种类的坯片层叠而得到的坯层叠体的分解立体图。图6是表示第2实施方式所涉及的层叠型压电元件的侧面图。图7是表示图6所示的层叠体的层结构的部分扩大截面图。图8是表示层叠体的层结构的变形例的部分扩大截面图。具体实施例方式下面参照附图详细说明本专利技术所涉及的层叠型压电元件的适合的 实施方式。图1是表示第1实施方式所涉及的层叠型压电元件的立体图。另 外，图2是图1所示的层叠型压电元件的侧面图，图3是表示图1所 示的层叠型压电元件的层结构的部分扩大截面图。在各个图中，本实施方式的层叠型压电元件1用于如搭载于汽车的内燃机的燃料喷射装 置中。层叠型压电元件1具备四角柱状的层叠体2。层叠体2由多个压电 体3和多个内部电极4A、 4B按指定顺序层叠并将其烧结而成。层叠 体2的尺寸是例如宽10mmX纵深10mmX高35mm。压电体3由例如以PZT (钛锆酸铅)为主要成分的压电陶瓷材料形成。压电体3的厚度是，例如每l层80 100m的程度。作为PZT的组成例如使用下面所叙述的物质。Pb0.999[(Zn1/3Nb2/3)0.11 TiO.425 Zr0.465]O3+0.2wt%Fe2O3+0.2wt%Sb2O3作为PZT的粉体特性，例如BET比表面积为大约2.5m2/g、平均 粒径为大约0.6pm。 PZT的烧结温度是95(TC的程度。PZT系材料的熔 点是130(TC的程度。内部电极4A、 4B由例如以Ag以及Pd作为主要成分的导电材料 形成。内部电极4A、 4B的厚度是例如2um程度。内部电极4A、 4B 夹着压电体3而互相交替层叠着。内部电极4A的一端在层叠体2的一 个侧面2a露出，内部电极4A的另一端位于比层叠体2的另一侧面2b 更内侧的位置。内部电极4B的一端在层叠体2的侧面2b露出，内部 电极4B的另一端位于比层叠体2的侧面2a更内侧的位置。由此，内 部电极4A、 4B的一部分在层叠体2的层叠方向上相互重叠。当将电压施加于内部电极4A、 4B上的时候，在层叠体2中内部 电极4A、 4B在层叠方向上相互重叠的部分变成了压电体3位移的活 性部P。当将电压施加于内部电极4A、 4B上的时候，在层叠体2中内 部电极4A、 4B在层叠方向上互相不重叠的部分(层叠体2的两侧端 部)变成了压电体3不位移的非活性部Q。在层叠体2中形成有多个具有电绝缘性且比压电体3密度(强度) 更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型压电元件，其特征在于：具备将多个压电体和多个内部电极互相交替地层叠并烧结而成的层叠体，所述多个内部电极包含第１电极以及第２电极，所述层叠体中设置有由熔点比所述压电体的烧结温度高的材料所形成的金属氧化物层，所述层叠体具有：所述第１电极和所述第２电极在所述层叠体的层叠方向上以互相重叠的形式构成的活性部；和设置在所述活性部的两侧，并且所述第１电极和所述第２电极在所述层叠体的层叠方向上以相互不重叠的形式构成的非活性部，所述金属氧化物层具有：形成在与所述非活性部中的所述内部电极相同的层上的第１区域；和从所述第１区域向所述活性部侧延伸并以相对于所述内部电极重叠的形式形成的第２区域。

【技术特征摘要】
JP 2006-12-6 2006-3297191.一种层叠型压电元件，其特征在于具备将多个压电体和多个内部电极互相交替地层叠并烧结而成的层叠体，所述多个内部电极包含第1电极以及第2电极，所述层叠体中设置有由熔点比所述压电体的烧结温度高的材料所形成的金属氧化物层，所述层叠体具有所述第1电极和所述第2电极在所述层叠体的层叠方向上以互相重叠的形式构成的活性部；和设置在所述活性部的两侧，并且所述第1电极和所述第2电极在所述层叠体的层叠方向上以相互不重叠的形式构成的非活性部，所述金属氧化物层具有形成在与所述非活性部中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月一夫，永田一夫，佐原雄三，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]