[发明专利]层叠型压电元件

说明书

技术领域

本发明涉及使用于燃料喷射型装置等中的层叠型压电元件。

背景技术

作为现有的层叠型压电元件已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)。

发明内容

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。

本发明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。

本发明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。

在如上述的本发明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，另外能够缩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ZrO₂、MgO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、CeO₂和Y₂O₃中至少一种的材料形成。

ZrO₂、MgO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、CeO₂和Y₂O₃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。

根据本发明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。