[发明专利]叠层型压电元件

说明书

本申请是申请号：2004800215169，申请日：2004年7月28日，发明名称：“叠层型电子部件及其制法、叠层型压电元件及喷射装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及叠层型压电元件。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。

背景技术

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。