[发明专利]压电元件

说明书

技术领域

本发明涉及用于在粘接剂、涂敷剂等的涂敷装置、喷墨装置、内 燃机的燃料喷射装置等中使用的可以高速且准确地喷出的喷射器的致 动器等中的压电元件。

背景技术

压电元件在各种产业领域上的用途广泛，现在正进行用于各种用 途的元件的开发。其中，作为关于能够实现比较大的位移(行程)的 压电元件的以往技术，专利文献1中记载了把多个具有压电的非活性 部分的内部电极结构的子单元重叠得到的压电元件。

另外，象专利文献2中所示的那样，是把多个芯片块通过接合层 接合起来得到的压电元件，该芯片块由多个具有压电材料体和内部电 极的压电元件芯片层叠得到，是形成为内部电极覆盖上述压电材料体 的与层叠方向垂直的剖面、在压电元件的侧面露出的内部电极的端部 设置电绝缘层的压电元件。但是，近年来，需要达到上述构造方面的 要求、且对环境危害小的材料，要求有取代迄今作为压电材料使用的 钛酸锆酸铅(PZT)的不含铅的材料。

作为不含铅的压电材料，已知例如专利文献3中记载的BaTi₂O₅是有希望的，但BaTi₂O₅自身的压电性能不够，不能实现大的位移 本发明人发现，在具有以BaTi₂O₅为主要构成材料的压电材料体和电 压施加电极的压电元件中，作为现有电极使用的铂或银钯与作为压电 材料的BaTi₂O₅的晶格匹配性差，由于这些界面上原子排列紊乱，所 以得不到足够的压电性能和可靠性。即，在这些压电元件中，施加电 压时压电材料体得不到足够的位移，而且位移随时间减少。

<专利文献1>日本特开平4-167580号公报

<专利文献2>日本特开2000-150977号公报

<专利文献3>日本特开2004-231500号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

本发明的目的在于提供一种压电性能高、得到足够的位移且可靠 性高的新颖的压电元件。

(用来解决问题的手段)

本发明人发现，通过在电极材料中使用与作为压电材料体的主要 构成材料的BaTi₂O₅的晶格匹配性好的Ru与RuO₂的混合物，能够大 幅度增加压电元件的位移，提高压电元件的性能和可靠性。

本发明的压电元件，是通过把多个具有以BaTi₂O₅为主要构成材 料的压电材料体和向该压电材料体施加电压的内部电极的压电元件芯 片层叠而构成压电元件芯片块，并把多个该压电元件芯片块通过接合 层接合起来而得到的，其特征在于：上述内部电极覆盖上述压电材料 体的与层叠方向垂直的截面地形成，具有在上述压电元件的一侧面露 出的上述内部电极上设置的电绝缘层、和与在上述压电元件的另一侧 面露出的上述内部电极连接的外部电极，且上述内部电极的主要构成 材料为Ru与RuO₂的混合物。

另外，其特征在于：作为压电材料体的主要构成材料的BaTi₂O₅是BaTiO₃与TiO₂的混合物。

另外，其特征在于：BaTiO₃与TiO₂的组成比、作为内部电极的 主要构成材料的Ru与RuO₂的组成比大致为1∶1。

而且，其特征在于：压电材料体含有金红石结构的晶粒，上述内 部电极中的RuO₂具有金红石结构的晶体，且上述压电材料体的与层 叠方向垂直的截面与上述内部电极中的Ru(001)晶面和RuO₂(001) 晶面大致平行。压电材料体中的金红石结构的晶粒具有TiO₂。

而且，其特征在于：压电材料体含有锐钛矿结构的晶粒，上述内 部电极中的RuO₂具有锐钛矿结构的晶体，且上述压电材料体的与层 叠方向垂直的截面与上述内部电极中的Ru(001)晶面和RuO₂(001) 晶面大致平行。压电材料体中的锐钛矿结构的晶粒具有TiO₂。