[发明专利]叠层型压电元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及叠层型压电元件(以下也简称为“元件”)，例如，涉及搭载在汽车发动机的燃料喷射装置、喷墨等液体喷射装置、光学装置等的精密定位装置或振动防止装置等中的驱动元件，搭载在燃烧压力传感器、测震传感器、加速度传感器、负荷传感器、超声波传感器、压敏传感器、偏航速率传感器等中的传感器元件，以及搭载在压电陀螺、压电开关、压电变压器、压电断路器等中的电路元件上使用的叠层型压电元件。

背景技术

以往，作为叠层型压电元件，公知有交替叠层压电体和内部电极的叠层型压电执行机构。叠层型压电执行机构分类为同时烧成类型、和交替叠层由1个压电体构成的压电瓷器与板状体的内部电极的层叠类型两种，但出于有利于低压电化、降低制造成本方面、薄层化、以及有利于耐久性的考虑，同时烧成类型的叠层型压电执行机构表现出优异性。

图7是表示专利文献1中公开的以往的叠层型压电元件的图。该叠层型压电元件由叠层体20和形成在相互对置的一对侧面上的外部电极54构成。叠层体20交替叠层有构成其的压电体51和内部电极52，不过，内部电极52并不是形成在压电体51的整个主面上，而成为所谓的局部电极结构。该局部电极结构的内部电极52左右相异地叠层，使内部电极52每隔一层向不同的叠层体20侧面露出。而且，在叠层体20的相互对置的一对侧面与每隔一层露出的内部电极52导通地形成外部电极54。

此外，在叠层体20的叠层方向上两端面叠层有惰性层104。该惰性层62也称作保护层，该保护层一般不包含电极51。但是，在这种构成中，有时包含内部电极层52的部分和惰性层62之间在烧成时产生收缩差，而产生应力或产生裂缝。为了防止这种情况，专利文献3中公开了一种方法，如图8所示，在惰性层62上叠层与活性层63相同的电极61，来防止在烧成后产生裂缝。此外，由于包括与外部电极相连接的内部电极层52在内的部分是与外加的电压相对应进行伸缩的部分，所以称为活性层。

这样的叠层型压电元件通过以下的方法来制造。首先，在包含压电体51原料的陶瓷生片上以成为规定的电极结构的图形印刷内部电极膏，制作通过将涂布了该内部电极膏的生片叠层多个而得到的叠层成形体，再通过对其进行烧成而制作叠层体20。然后，在叠层体20的一对侧面上通过烧成形成外部电极54而得到叠层型压电元件(例如，参照专利文献1)。

此外，作为内部电极52采用银与钯的合金，并且，为了同时烧成压电体51和内部电极52，内部电极52的金属组成设为：银70质量％、钯30质量％(例如，参照专利文献2)。

这样，不采用只由银的金属组成构成的内部电极52、而采用由含有银-钯合金(含有钯)的金属组成构成的内部电极52是因为：在不含有色而只有银的组成中，当赋予对置的一对内部电极52之间电位差的情况下，会产生该一对内部电极52中的银从正极向负极沿元件表面传播移动即所谓银迁移现象。在高温、高湿的环境中该银迁移现象尤其明显。

在将以往的叠层型压电元件使用为压电执行机构的情况下，进一步利用软钎料将导线固定在外部电极54上(未图示)，通过在外部电极54之间外加规定的电位而进行驱动。尤其，近年来，小型的叠层型压电元件由于要求在较大的压力下确保较大的位移量，所以需要外加更高的电场并使其长时间连续驱动。

专利文献1：日本特开昭61-133715号公报

专利文献2：日本实开平1-130568号公报

专利文献3：日本特开平9-270540号公报

但是，在叠层型压电元件中，如上述那样，活性层可伸缩，而形成在其周围的外部电极、惰性层不能伸缩，由此会产生以下那样的问题。

首先，由于在驱动时活性层反复产生尺寸变化，所以在高电场、高压力下长期间连续驱动的情况下，外部电极与压电体之间会剥离、或外部电极自身产生龟裂，从而，有时在外部电极与内部电极的连接部产生接点不良。据此，不能给一部分压电体供给电压，若长时间使用，位移特性会变化，产生火花导致驱动停止。

近年来，对于小型的叠层型压电元件，为了获得较大的位移量，而外加更高的电场、长期间连续进行驱动，因此，这样的问题会变得明显。

另外，在专利文献3所示的惰性层，虽然活性层与惰性层之间的收缩差被缓和，但在外加高电压、尤其长时间连续进行驱动的情况下，会在形成惰性层62的电极61与压电层(活性部)63的界面产生裂缝，耐久性上存在问题。

发明内容