层叠型压电元件制造技术

一种层叠型压电元件（１），具有交替层叠压电陶瓷层和内部电极层而形成的陶瓷层叠体、以及一对侧面电极。内部电极层（１３、１４）具有内部电极部（１３１、１４１）和凹进部（１３２、１４２）。陶瓷层叠体（１５）具有应力缓和部（１１、１２）。在隔着应力缓和部（１１、１２）的２个内部电极层（１３、１４）的凹进部（１３２、１４２）之中的、位于与应力缓和部（１１、１２）相同侧面的凹进部（１３２、１４２）的凹进距离，比应力缓和部（１１、１２）的深度大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及层叠型压电元件，该层叠型压电元件具有交替层叠多个压电陶瓷层和多个内部电极层而形成的陶瓷层叠体、和形成在该陶瓷层叠体侧面的一对侧面电极，在从上述陶瓷层叠体的侧面向内侧凹陷的缝状的区域形成有应力缓和部。
技术介绍
以往，在燃料喷射阀的驱动源等上使用层叠型压电元件。层叠型压电元件是例如在交替层叠多片内部电极和压电陶瓷的陶瓷层叠体上，将交替与上述内部电极电连接的一对外部电极接合而形成的。 特别地，在燃料喷射阀等的用途中，需要在苛刻的条件下经过长时间使用上述层叠型压电元件。因此，例如为了提高侧面的电绝缘性，广泛采用陶瓷层叠体，该层叠体具有内部电极层的端部的一部分向内侧后退的内部电极非形成区域。 可是，如果为了提高绝缘性，像上述那样形成内部电极非形成区域，那么当施加电压时，有可能在上述陶瓷层叠体上产生变形的部分和难以变形的部分，在其边界部分引起应力集中而在元件上发生裂缝。 为了避免因应力集中而产生裂缝，开发了一种层叠型压电元件，在陶瓷层叠体的侧面具有对于层叠方向以规定的间隔所形成的沟部(应力缓和部)(参照专利文献1)。 但是，即使在形成了应力缓和部的情况下，当在该应力缓和部上施加电压时，也有可能从应力缓和部的前端产生裂缝。为了避免这样，有必要使应力缓和部(沟部)的与层叠方向垂直的方向的深度比内部电极非形成区域的距离大。可是，如果成为这样的结构，当在应力缓和部(沟部)施加大的电压时，有可能在沟部引起放电而短路。即，存在不能充分确保绝缘性、层叠型压电元件的寿命变短的问题。 另外，为了避免裂缝的产生，开发了将隔着应力缓和部的内部电极作为同极的层叠型压电元件(参照专利文献2)。 在这样以往的层叠型压电元件中，通过将隔着应力缓和部的内部电极作为同极，使隔着它们的压电陶瓷层作为压电非活性层，在层叠型压电元件伸缩时，能够使应力集中在上述压电非活性层上。可以想到，结果，即使万一产生裂缝，裂缝也会选择地(优先地)进入应力缓和部，防止裂缝产生在层叠体的压电活性层上，能够提高耐久性。 但是，实际上，即使在应力缓和部上不产生裂缝的状态下，也不能得到充分的绝缘性，依然存在绝缘电阻下降而发生短路的问题。另外，无论是否在包含同极的内部电极层所隔着的应力缓和部在内的陶瓷层上加电场，都几乎没有位移。因此，存在层叠型压电元件的位移量降低了的问题。 如上述这样，在以往的层叠型压电元件中，为了提高位移量，虽然将包含上述应力缓和部的上述压电陶瓷层作为驱动层，但是仍达不到确保足够寿命的目的。 专利文献1(日本)特开昭62-271478号公报 专利文献2(日本)特开2006-216850号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于这样以往的问题点，提供一种层叠型压电元件，几乎不损害位移性能，更可靠地防止绝缘电阻的下降，在耐久性上出色。 第1专利技术是一种层叠型压电元件，具有交替层叠多个压电陶瓷层和多个内部电极层而成的陶瓷层叠体、和形成在与该陶瓷层叠体的层叠方向垂直的方向的侧面上的一对侧面电极，其特征在于， 上述内部电极层包括具有导电性的内部电极形成区域、和该内部电极形成区域的外周端部从上述陶瓷层叠体的外周面向内侧以规定的后退距离后退的内部电极非形成区域，且上述内部电极层在上述内部电极形成区域上交替地与某一方的上述侧面电极电连接； 上述陶瓷层叠体具有从该陶瓷层叠体的侧面向内侧以规定的深度凹陷的缝状的应力缓和部； 隔着上述应力缓和部且与该应力缓和部相邻的2个内部电极层中的上述内部电极非形成区域的上述后退距离，在上述层叠型压电元件的层叠方向的剖面上，比位于与该内部电极非形成区域相同侧面、且在层叠方向与该内部电极非形成区域相邻的上述应力缓和部的深度大(权利要求1)。 即，本专利技术者们对于在层叠型压电元件上形成沟部等应力缓和部时的不良状况进行了专心研究，结果发现与上述应力缓和部相邻的负极层和与该负极层相邻的正极层所隔着的压电陶瓷层的绝缘电阻最早下降。 为了对此进行详细说明，首先，对一般的层叠型压电元件的绝缘电阻下降进行说明。 一般地，如果对层叠型压电元件以高温持续施加高电场，那么会出现低电阻区域从负极侧扩大的现象。这个原因是例如在利用一体烧结制作层叠型压电元件的情况下，在这样一体烧结时，在向压电陶瓷层扩散的离子状态下存在的导电性金属离子，被从负极释放的电子金属化而造成的。由于上述现象，正极层和负极层之间的层叠方向的电场强度分布变得不均匀。即，低电阻区域的电场强度下降，相对地低电阻区域以外的电场强度上升。因此，该电场强度的上升加速了绝缘电阻的劣化。另外，上述低电阻区域的扩大因水分的存在而加速。 具体地，例如，在一体烧结时，从由AgPd电极等构成的内部电极形成区域向由PZT等构成的压电陶瓷层扩散的Ag+离子在驱动时被从负极层释放的电子金属化，由此形成低电阻区域，进而引起该低电阻区域向正极层侧成长这样的现象(Ag++e→Ag金属)。 特别是，在具有应力缓和部的层叠型压电元件的情况下，应力缓和部成为与存在水分的外部相通的通路，因此与应力缓和部最相邻的负极层的低电阻区域的扩大现象特别显著。 因此，与应力缓和部相邻的负极层和与该负极层相邻的正极层所隔着的压电陶瓷层的绝缘电阻最早下降。特别是，在因电场强度和逆压电效应而产生应力的双方集中的压电层驱动区域端部上，绝缘电阻的下降较早。在此所谓压电驱动区域端部90如图45所示，是在层叠型压电元件9上、与应力缓和部91、92相邻的负极层的电极端部949(换言之，与应力缓和部91、92相邻、且与负极层的侧面电极97电连接的内部电极形成区域941的外周端部949)，以及从在层叠方向上最邻近于与应力缓和部91、92相邻的负极层(相邻负极层)的正极层的电极端部939、沿着层叠方向下降到该负极层(相邻负极层)上的垂线与该负极层94(相邻负极层)相交的部位960(换言之，从在层叠方向上最邻近于内部电极层94的与正极侧的侧面电极98电连接的内部电极形成区域931的外周端部939、下降到与应力缓和部91、92相邻的与负极侧的侧面电极97电连接的内部电极形成区域941上的垂线与该内部电极形成区域941相交的部位960，其中，内部电极层94在层叠方向上与应力缓和部91、92相邻，且具有与负极侧的侧面电极97电连接的内部电极形成区域941)。进而，在应力缓和部上施加大电压的情况下，在该应力缓和部引起放电，绝缘电阻显著下降。 本专利技术者们如上述那样，解释了具有应力缓和部的层叠型压电元件中的绝缘下降机理，由此得到了本专利技术。 即，在上述第1专利技术的层叠型压电元件中，隔着上述应力缓和部且与该应力缓和部相邻的2个内部电极层中的上述内部电极非形成区域的上述后退距离，在上述层叠型压电元件的层叠方向的剖面上，比位于与该内部电极非形成区域相同侧面且沿着层叠方向与该内部电极非形成区域相邻的上述应力缓和部的深度大。换言之，在上述层叠型压电元件的上述层叠方向的剖面上，隔着上述应力缓和部的2个内部电极层的上述内部电极非形成区域之中、位于与该应力缓和部相同侧面的上述内部电极非形成区域的上述后退距离比上述应力缓和部的深度大。 因此，即使将包含上述应力缓和部的上述压电陶瓷层作为驱动层，也能够抑制或防止过大电场施加在上述应力缓和部上。由此，几乎不损害位移量，而能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型压电元件，具有将多个压电陶瓷层和多个内部电极层交替层叠而成的陶瓷层叠体、以及在与该陶瓷层叠体的层叠方向垂直的方向的侧面形成的一对侧面电极，其特征在于，　上述内部电极层包括具有导电性的内部电极形成区域、以及该内部电极形成区域的外周端部从上述陶瓷层叠体的外周面向内侧以规定的后退距离后退的内部电极非形成区域，并在上述内部电极形成区域交替地与某一方的上述侧面电极电连接；　上述陶瓷层叠体具有从该陶瓷层叠体的侧面向内侧以规定的深度凹陷的缝状的应力缓和部；　隔着上述应力缓和部而与该应力缓和部相邻的２个内部电极层的上述内部电极非形成区域的上述后退距离，在上述层叠型压电元件的层叠方向的剖面上，比位于与该内部电极非形成区域相同的侧面、且在层叠方向与该内部电极非形成区域相邻的上述应力缓和部的深度大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木聪司，村井敦司，浅野浩章，野田耕嗣，长屋年厚，岩濑昭夫，藤井章，门谷成，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]