叠层型电子部件及其制法、叠层型压电元件及喷射装置制造方法及图纸

一种叠层型电子部件及其制造方法，可控制陶瓷层和内部电极之间的层间剥离。本发明专利技术的叠层型电子部件，具备由压电体层和内部电极交替叠层而构成的叠层体、和在该叠层体的相对的两个侧面上形成的一对外部电极；所述内部电极由第一内部电极和第二内部电极构成，其中，所述第一内部电极在所述两个侧面中的一方侧面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接，所述第二内部电极位于所述第一内部电极之间并在另一方侧面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接；所述内部电极和所述压电体层，以在所述第一内部电极和所述第二内部电极相互面对的活性区域的５０％以上的部分中，间隔成为２μｍ以下的方式接近并重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及叠层型电子部件及其制造方法，特别是采用叠层型压电元件及其元件而构成的喷射装置。更具体地说，是涉及作为驱动元件装配在汽车引擎的燃料喷射装置、喷墨等的液体喷射装置、光学装置等精密定位装置和防振荡装置等上而被采用的叠层型压电元件，装配在燃烧压传感器、敲击传感器、加速度传感器、负荷传感器、超声波传感器、感压传感器、角速度传感器等上的传感元件，以及作为电路元件安装在压电陀螺、压电开关、压电变压器、压电断路器等上而被采用的叠层型压电元件的装置。
技术介绍
以往，作为叠层型电子部件，例如，为了利用电致伸缩效果而取得大的位移量，有建议将压电体与内部电极进行交替叠层的叠层型压电元件。叠层型压电元件，分为同时烧成型和压电陶瓷与内部电极交替叠层的叠加型两个种类，但考虑到低电压化、降低制作成本等，同时烧成型的叠层型压电元件对薄层化有利。同时烧成型的叠层型压电元件，与叠层型陶瓷电容器相同，在含有压电材料的生片与含有内部电极材料的内部电极图案交替叠层的活性部的上下面，将上述陶瓷生片多次叠层而形成的惰性部进行叠层，并将其脱脂、烧成而制作出来。可是，在近几年中，例如，为了确保小型的叠层型压电驱动器(piezoelectric actuator)在大压力下的大位移量，就施加更高的电场，并使其进行长期的连续驱动。为了响应这种要求，在特开平4-299588号公报明确展示的叠层型电子部件中，在内部电极内，通过在内部电极厚度的1/2～1倍的粒径上含有10～20％被控制的压电陶瓷粉末，依靠陶瓷层之间的柱状连接，防止烧成后内部电极与陶瓷层的界面产生剥离。然而，特开平4-299588号公报所明确展示的叠层型电子部件，由于内部电极与外部电极在进行连接工序的热处理时冷却速度快，如图5所示，由于内部电极102与陶瓷层101的热膨胀系数的差，在柱状部分51不存在的部分，在跨越几乎整个界面，在内部电极与陶瓷层之间有间隙，大于2μm的间隙T的部分占整体的50％以上。因此如果施加更高的电场，使其长期连续驱动就存在发生层间剥离的问题。另外，特开平5-217796号公报所明确展示的叠层型电子部件，通过比第一次烧成时更高的烧成温度对元件的机械加工断面(外部电极形成面)进行热处理，来消除当分切时产生短路的原因而形成的微小裂纹。然而，由于以比烧成温度高的温度进行热处理时冷却的速度很快，因内部电极与陶瓷层的热膨胀系数的差，在几乎跨越整个界面都产生了剥离。因此如果施加更高的电场并使其长期连续驱动，就存在发生层间剥离的问题。另外，图7，是特开昭61-133715号公报所明确展示的表示叠层型压电元件的装置，该元件，由叠层体200和相互相对的一对在侧面形成的外部电极223构成。叠层体200，由构成其压电体221和内部电极222交替叠层而构成，但内部电极222不在压电体221的整个主面形成，而形成所谓部分电极构造。将这个部分电极构造的内部电极222每隔一层向不同的叠层体200的侧面露出，左右交替地叠层压电体。再者，在叠层体200的叠层方向的两个端面叠层惰性层224。然后，将叠层体200相互相对的一对露出侧面的内部电极222相互连接而形成外部电极223，由此将内部电极222隔层连接。作为以往的叠层型压电元件的制造方法，在含压电体221原料的陶瓷生片上，将内部电极浆料按所定的电极构造所形成的图案进行印刷，将涂有这个内部电极浆料的生片多次叠层而得到所制作出的叠层形成体，通过将其进行烧成制作叠层体200。此后，通过在叠层体200的一对侧面上烧成外部电极23而得到所形成的叠层型压电元件。再者，作为内部电极222，采用银和钯的合金，而且为了对压电体221和内部电极222进行同时烧成，内部电极222的金属成分，采用银为重量的70％、钯为重量的30％的比例(例如，参照实开平1-130568号公报参照)。这样，内部电极222不是仅由银金属成分组成，而是采用含有钯的由含银-钯合金的金属成分组成的内部电极222，这样做的原因是如果仅由不含钯的银组成，当给一对相对的内部电极222之间施加电位差时，在这一对内部电极222内就会产生电极中的银从正极向负极沿着元件表面传递而产生移动，从而产生所谓银迁移现如。这种现如，在高温、高湿的环境中，显著发生。当将以往的叠层型压电元件作为压电驱动器而使用时，在外部电极223上进一步将导线通过焊锡固定(无图示)，可在外部电极223之间加上所定的电位而使其驱动。特别是在近几年中，小型的叠层型压电元件在大的压力下，为了确保所要求的大位移量，正在施加更高的电场，使其长期地连续驱动。这样的同时烧成型的叠层型压电元件，就要求内部电极222的烧结温度与压电体221的烧结温度一致，从而一直在讨论内部电极222和压电体221的材料组成。然而，仅靠这些，由于因内部电极222和压电体221的热膨胀差所引起的剩余应力，集中在与内部电极222对面的压电体221的晶粒上，当作为驱动器使用时，在驱动中内部电极222就会从压电体221剥离，从而存在所谓层间剥离(delamination)的问题。特别是在压电体221的晶粒内，当与内部电极222对面的压电体221的晶粒小时，因尺寸效应就会变得比相同组成大的粒子电容率小，从而产生压电位移量小的现如。另外，即使仅仅加大压电体221的晶粒的平均晶粒，在与内部电极222对面的压电体221的晶粒中，如果有压电位移量小的粒子存在，由于驱动中的位移量比其他压电体221的晶粒小，所以因内部电极222和压电体221的热膨胀差所引起的剩余应力就会集中在1点上，从而就存在成为产生裂纹和层间剥离的起点的问题。另外，由于这个层间剥离的发生，还有所谓驱动器位移量发生变化的问题。特别是当层间剥离的发生率变大时，元件温度上升，一旦这个元件温度超过散热量就会产生热失控现如以至于损坏，从而有位移量急剧老化的问题。因此，为了抑制元件温度上升，需要电阻率小的内部电极。然而，以往一直使用的银-钯合金的电阻率值，因其组成比，电阻率比银或钯单体的电阻率都显著地高，以银占重量的70％、钯占重量的30％的银-钯合金的组成，其电阻有比钯单体高1.5倍的问题。而且，如果内部电极222的烧结密度低，其电阻会更高，因而取得电阻率小的内部电极222是有极限的。如上述，当作为驱动器采用将以往的叠层型压电元件用于燃料喷射装置等的驱动元件时，所希望的位移量逐渐变化而产生装置误操作的问题。因此需要在长期连续运行时，抑制位移量的变化和提高耐久性。另外，对叠层型压电元件，施加1kv左右的电压进行极化处理(例如，特开2002-293625号公报)。具体来说，在特开2002-293625号公报中所明确展示的极化处理，是将形成外部电极的叠层型压电元件，(1)在加温的油浴器中进行浸泡，(2)施加电压，(3)电压下降后进行冷却的过程。然而，在特开2002-293625号公报所明确展示的极化处理条件中，对构成压电体层的晶粒，不能进行充分饱和的极化，例如在长期的驱动试验中，特别是压电特性内，存在位移量下降的问题。这个问题缘于构成压电体层的晶粒、在驱动前后的取向度变化率变大。
技术实现思路
本专利技术，鉴于上述的问题点而形成，其目的是提供一种可抑制陶瓷层和内部电极之间的层间剥离的叠层型电子部件提供及其制造方法。其目的特别是提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层型电子部件，其特征在于，具备：由压电体层和内部电极交替叠层而构成的叠层体、和在该叠层体的相对的两个侧面上形成的一对外部电极，所述内部电极由第一内部电极和第二内部电极构成，其中，所述第一内部电极在所述两个侧面中的一方侧 面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接，所述第二内部电极位于所述第一内部电极之间并在另一方侧面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接，所述内部电极和所述压电体层，以在所述第一内部电极和所述第二内部电极相互面对的活性区域的５０％ 以上的部分中，间隔成为２μｍ以下的方式接近并重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-7-28 202735/2003;JP 2003-12-24 426901/20031.一种叠层型电子部件，其特征在于，具备由压电体层和内部电极交替叠层而构成的叠层体、和在该叠层体的相对的两个侧面上形成的一对外部电极，所述内部电极由第一内部电极和第二内部电极构成，其中，所述第一内部电极在所述两个侧面中的一方侧面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接，所述第二内部电极位于所述第一内部电极之间并在另一方侧面，与在该侧面上形成的所述外部电极进行连接，所述内部电极和所述压电体层，以在所述第一内部电极和所述第二内部电极相互面对的活性区域的50％以上的部分中，间隔成为2μm以下的方式接近并重叠。2.如权利要求1所述的叠层型电子部件，其特征在于构成所述压电体层的晶粒的取向度的变化率为5％以内。3.如权利要求2所述的叠层型电子部件，其特征在于所述压电体层的晶粒的平均粒径为5μm以下。4.如权利要求3所述的叠层型电子部件，其特征在于压电体层的厚度为200μm以下。5.如权利要求1所述的叠层型电子部件，其特征在于所述内部电极的厚度为5μm以下。6.如权利要求1所述的叠层型电子部件，其特征在于在所述内部电极中含有与作为其主成分的金属不同的无机成分，该无机成分的平均粒径比所述压电体层的晶粒的平均粒径小。7.一种叠层型电子部件的制造方法，其特征在于，包括制作由陶瓷层和内部电极交替叠层而构成的柱状叠层体的工序；将该柱状叠层体加工成所希望的尺寸的工序；对该柱状叠层体进行热处理的工序；在该柱状叠层体侧面涂布导电性糊的工序；对该导电性糊进行热处理，制作与所述内部电极以每隔一层的方式交互连接的一对外部电极的工序；对所述外部电极施加电压，以使作为晶格常数的比的c/a的变化率成为0.5％以下的方式进行极化处理的工序。8.如权利要求7所述的叠层型电子部件的制造方法，其特征在于在对所述导电性糊进行热处理的工序中，从热处理的最高温度开始的冷却速度是t/3(℃/分)以下，其中，t(℃)表示所述陶瓷层的居里温度。9.如权利要求7所述的叠层型电子部件的制造方法，其特征在于在对所述导电性糊进行热处理的工序中，在从热处理进行冷却时，当将所述陶瓷层的居里温度设为t(℃)的情况下，在1.2t～0.8t的温度区域的冷却速度为t/3(℃/分)以下。10.一种叠层型压电元件，包含由压电体和内部电极交替叠层而构成的叠层体，其特征在于所述压电体的接触所述内部电极的部分的平均结晶粒径，比其以外的位置的平均结晶粒径更大。11.一种叠层型压电元件，包含由压电体和内部电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野进，冈村健，坂上胜伺，平隆晶，寺园正喜，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]