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。多个内部电极含有第１电极以及第２电极。层叠体具有：第１电极及第２电极在层叠体的层叠方向上以互相重叠的形式所构成的活性部分；和第１电极及第２电极在层叠体的层叠方向上以不互相重叠的形式所构成的非活性部分。非活性部分设置于活性部分的两侧。在非活性部分中设置有，由熔点比压电体的烧结温度还要高并且固溶于压电体的材料所形成的金属氧化物层。

【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
层叠型压电元件一般具备互相交替地层叠压电体和内部电极而 得的层叠体；以及设置在该层叠体的侧面上，并与内部电极相连接的 外部电极。在对外部电极施加电压时，压电体中异极的内部电极彼此 相互重叠的部分(活性区域)发生变形。在如此的元件驱动时候，在 压电体中的活性区域和非活性区域的边界上将发生应力集中，容易产 生在层叠体的层叠方向上延伸的裂缝等。为此，近年来，提出了很多 在层叠体的非活性区域中设置应力缓和层的层叠型压电元件的方案。 例如在日本特开平5-243635号公报中记载了通过印刷氧化铝浆料而形 成作为应力缓和层的金属氧化物层的方法。
技术实现思路
在上述现有技术的层叠型压电元件中，由于在层叠体的非活性区 域形成了金属氧化物层(氧化铝层)，驱动时就难以形成在层叠体的层 叠方向上延伸的裂缝等。但是，得不到相对于驱动时所施加的电场的 充分的位移量，产生压电特性降低的新的问题。本专利技术的目的在于提供一种层叠型压电元件，其不仅能确保所期 望的压电特性，并且能够防止在层叠体的层叠方向上延伸的裂缝等的 发生。本专利技术者们对形成应力缓和用的金属氧化物层的材料反复作了悉 心的探讨研究。其结果发现，例如在由以PZT (钛锆酸铅)为主要成 分的压电陶瓷材料形成压电体的情况下，如果将如同八1203等在不固溶 于PZT并在晶界上析出的材料使用于应力缓和用的金属氧化物层，则 相对于在驱动时所施加的电场，元件将不会充分地位移。其原因被认为是由于八1203等变成晶界成分，从而妨碍了 PZT的粒子成长，在 压电体中每单位厚度的晶界的数目增多，其结果，在元件上施加驱动 电场时在晶界上发生了热损失。本专利技术是基于如此的见解所完成的。本专利技术涉及一种层叠型压电元件，其具备将多个的压电体和多个 的内部电极互相交替地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，层叠体具有活性部分和非活性部分，该活性 部分由第1电极和第2电极在层叠体在层叠方向上以互相重叠的形式 所构成，该非活性部分设置在活性部分的两侧，并由第1电极和第2 电极以在层叠体的层叠方向上不互相重叠的形式所构成。在非活性部 分中设置有金属氧化物层，该金属氧化层由熔点比压电体的烧结温度 还要高并且固溶于压电体的材料所形成。在本专利技术的层叠型压电元件中，金属氧化物层被设置于层叠体的 非活性部分中。该金属氧化物层是由熔点比压电体的烧结温度还要高 的材料所形成。为此，在元件的制造工序中在实施层叠体的烧成时， 金属氧化物层与压电体相比没有被充分烧结，所以成为与压电体的接 合强度低的层。因此，在第1电极和第2电极之间施加电压时，两者 之间产生电场，在层叠体的活性部分中的压电体在层叠体的层叠方向 上发生位移，应力集中在层叠体的非活性部分中，但由于上述的金属 氧化物层，非活性部分所承受的应力得到有效的缓和。由此，能够防 止在层叠体的层叠方向上延伸的裂缝等的发生。另外，金属氧化物层由固溶于压电体的材料形成。为此，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上析出， 从而抑制了在压电体中每单位厚度的晶界数目的增大。因此，认为在 将电场施加于第1电极和第2电极之间时遏制了在晶界上所产生的热 损失。因此，在本专利技术的层叠型压电元件中，相对于驱动时所施加的 电场可以得到充分的位移量，能够确保所期望的压电特性。另外，由 于在压电体中的每单位厚度的晶界的数目变少，因此就更加难以生成 在层叠体的层叠方向上延伸的裂缝等。优选压电体由以钛锆酸铅为主要成分的压电材料形成，优选金属 氧化物层由含有选自Zr02、 MgO、 Nb2Os、 Ta2Os、 Ce02和丫203的至 少一种的材料来形成。作为压电体的材料钛锆酸铅是适合的。另外，Zr02、 MgO、 Nb205、 Ta2Os、 Ce02和Y203是熔点比钛锆酸铅的烧结温 度还要高并且是能够固溶于钛锆酸铅的材料。因此，通过将这样的材 料使用于金属氧化物层，可以确实地形成作为应力缓和用恰当的金属 氧化物层。优选金属氧化物层形成于与内部电极相同的层。此时，通过以金 属氧化物层的厚度和内部电极的厚度大致相同的形式来制造元件，在 实施层叠体的烧成时，能够减轻由于金属氧化物层与内部电极的段差 而引起的层叠体的歪斜的影响。优选金属氧化物层被形成为，在第1电极和第2电极之间的层中 进入于活性部分中。此时，即使在层叠体的活性部分上产生了裂缝等， 该裂缝等也容易沿着金属氧化物层在与层叠体的层叠方向垂直的方向 上延伸。由此，就更能够更确实地防止在层叠体的层叠方向上延伸的 裂缝等的发生。根据本专利技术能够确保所期望的压电特性，并且能够防止在层叠体 的层叠方向上延伸的裂缝等的发生。由此，可以得到高性能的层叠型 压电元件。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所表示的层叠型压电元件的侧面图。 图3是表示图1所示的层叠体的层构造的部分扩大截面图。 图4是制造图1所示的层叠型压电元件时所制作的坯层叠体的分 解立体图。图5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6是表示图5所示层叠型压电元件的层构造的部分扩大截面图。 图7是制造图5所示的层叠型压电元件时所制作的坯层叠体的分 解立体图。图8是表示层叠体的层构造的变形例的部分扩大截面图。 具体实施例方式下面，关于本专利技术所涉及的层叠型压电元件的适合的实施方式， 参照附图进行详细说明。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 型压电元件的层构造的部分扩大截面图。在各个图中，本实施方式的 层叠型压电元件1是用于例如搭载于汽车上的内燃机的燃料喷射装置 中的元件。层叠型压电元件1具备有四角柱形的层叠体2。层叠体2是将多个 压电体3和多个内部电极4A、 4B以指定的顺序层叠，然后将该层叠 物烧结而成的产物。层叠体2的尺寸为例如宽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 所形成。压电体3的厚度为例如每1层80 100nm的程度。作为PZT的组成，例使用如下所述的物质。Pb0.999[(Znl/3Nb2/3)0.11 TiO.425 Zr0.465]O3+0.2wt%Fe2O3+0.2wt%Sb2O3使用PZT的粉体特性是例如BET比表面积为大约2.5m2/g，平均 粒径为大约0.6pm的物质。如此的PZT的烧结温度为950。C的程度。 PZT系材料的熔点为130(TC的程度。内部电极4A、 4B由例如以Ag以及Pd为主要成分的导电材料而 形成。内部电极4A、 4B夹着压电体3互相交替地被层叠。内部电极 4A的一端在本文档来自技高网...

【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所构成的活性部分；和设置在所述活性部分的两侧，并且所述第１电极和所述第２电极以在所述层叠体的层叠方向上不互相重叠的形式构成的非活性部分，　　　　在所述非活性部分中设置有金属氧化物层，该金属氧化物层由熔点比所述压电体的烧结温度还要高并且固溶于所述压电体的材料所形成。

【技术特征摘要】
JP 2006-11-21 2006-3146541.一种层叠型压电元件，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所构成的活性部分；和设置在所述活性部分的两侧，并且所述第1电极和所述第2电极以在所述层叠体的层叠方向上不互相重叠的形式构成的非活性部分，在所述非活性部分中设置有金属氧化物层，该金属氧化物层由熔点比所述压电体的烧结温度还要高并且固溶于所述压电体的材料所形成。2. 如权利要求项1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月一夫，佐佐木诚志，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]