DE102004005529A1 - Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart und zugehöriges Herstellungsverfahren Download PDF

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Toshio Kariya Ooshima
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Abstract

Ein piezoelektrisches Element (1) der Schichtungsbauart weist auf: einen geschichteten Keramikkörper (10), in dem keramische Schichten und innere Elektrodenschichten (12) abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und ein Paar äußerer Elektroden (18), die jeweils mit einem Paar von Verbindungsflächen (15) verbunden sind, die an einer äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers (10) geformt sind. Ein bandförmiger äußerer umlaufender Nutenabschnitt (120), der in Kontakt mit einem äußeren umlaufenden Endabschnitt (127) von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschichten (12) steht, ist an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers (10) geformt. Dieser äußere umlaufende Nutenabschnitt (120) weist zumindest einen Vertiefungsabschnitt (121) auf, der aus dem benachbarten Abschnitt vorspringt. Der äußere umlaufende Nutenabschnitt (120) weist einen aus einem Isoliermaterial hergestellten Isolierabschnitt (181) und/oder ein aus einem leitenden Material hergestellten leitenden Abschnitt (183) auf.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart (geschichtetes piezoelektrisches Element) mit: einem geschichteten Keramikkörper, in dem Keramikschichten und innere Elektrodenschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und eine äußere Elektrode, die auf dem beschichteten Keramikkörper geformt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Es gibt ein piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart, das derart zusammengesetzt ist, dass ein Paar äußerer Elektroden mit einem beschichteten Keramikkörper, in dem eine große Anzahl von inneren Elektrodenschichten und Keramikschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, über einen leitenden Abschnitt wie leitende Zusatzstoffe (Additive) oder eine Backelektrode (baking electrode) verbunden sind.
  • Beispielsweise ist ein beschichteter Keramikkörper der Gesamtflächenelektrodenstruktur ein beschichteter Körper, in dem Rohlingstücke aufeinander gelegt sind, wobei auf den Gesamtschichtungsflächen davon eine leitende Paste gedruckt ist. In diesem geschichteten Keramikkörper der Gesamtflächenelektrodenstruktur ist die innere Elektrodenschicht von dem gesamten äußeren Umlauf nach außen freiliegend.
  • In dem geschichteten Keramikkörper der Gesamtflächenelektrodenstruktur ist in einigen Fällen an zwei äußeren Umlaufsseiten in Umlaufsrichtung ein isolierender Abschnitt zur Abdeckung der inneren Elektrodenschicht auf jeder zweiten Schicht angeordnet. Eine Verbindungsfläche ist geformt, an die die äußere Elektrode, die elektrisch mit der inneren Elektrodenschicht auf jeder zweiten Schicht verbunden ist, leicht verbunden werden kann.
  • Die innere Elektrodenschicht, die keinen Isolierabschnitt auf der Verbindungsfläche bildet, ist mit der äußeren Elektrode über einen leitenden Abschnitt verbunden, der aus einem leitenden Harz hergestellt ist.
  • Jedoch können die folgenden Probleme in dem vorstehend beschriebenen geschichteten Keramikkörper auftreten. Die Festigkeit des Isolierabschnitts zur Abdeckung jeder zweiten inneren Elektrodenschicht der Verbindungsfläche ist nicht ausreichend hoch. Weiterhin ist die Festigkeit des leitenden Abschnitts zur Verbindung der äußeren Elektrode nicht ausreichend.
  • Wenn das vorstehend beschriebene piezoelektrische Element der Schichtungsbauart betrieben wird und wiederholt ausgedehnt (expandiert) und zusammengezogen (kontrahiert) wird, wird wiederholt Spannung in dem Isolierabschnitt und dem leitenden Abschnitt erzeugt. Wenn das piezoelektrische Element über eine lange Zeitdauer verwendet wird, können daher der Isolierabschnitt und der leitende Abschnitt, die mit der Verbindungsoberfläche verbunden sind, abgelöst (abgeblättert) werden.
  • Wenn der Isolierabschnitt abgelöst wird, wird die Isolierung in dem piezoelektrischen Element der Schichtungsbauart unzureichend, was einen elektrischen Durchbruch bewirken kann. Wenn der leitende Abschnitt abgelöst wird, wird die elektrische Energieversorgung für einen Teil der inneren Elektrodenschichten abgetrennt, und der normale Betrieb des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart wird behindert.
  • Insbesondere gibt es in dem Fall, dass ein piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart bei einem Kraftstoffinjektor (Kraftstoffeinspritzvorrichtung) einer Autobrennkraftmaschine verwendet wird, der in einer harten Umgebung mit hoher Temperatur und intensiver Vibration verwendet wird, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Problem wie die Verschlechterung der Isolierung auftritt. Das heißt, wenn die Expansion und Kontraktion unter der Bedingung einer hohen Temperatur von 150° bis 200°C und schwerer Last wiederholt werden, das Isoliermaterial, das aus Epoxid oder Siliziumharz hergestellt ist, weiter durch die hohen Temperaturen und durch die Ermüdung verschlechtert wird, was Risse und Ablösen des Isolierabschnitts verursachen kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik gemacht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart sowie ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart bereitzustellen, bei dem die elektrische Zuverlässigkeit und Festigkeit hoch sind.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird erfindungsgemäß geschaffen ein piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart mit: einem geschichteten Keramikkörper, in dem Keramikschichten und innere Elektrodenschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und einem Paar äußerer Elektroden, die jeweils mit einem Paar von Verbindungsflächen verbunden sind, die an einer äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt sind, wobei
    ein äußerer umlaufender Nutenabschnitt, der in Kontakt mit einem äußeren umlaufenden Endabschnitt von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschichten steht, zumindest an den Verbindungsflächen an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt ist,
    der äußere umlaufende Nutenabschnitt zumindest einen Vertiefungsabschnitt aufweist, der von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers nach innen ausgebuchtet ist, wobei eine Form des Vertiefungsabschnitts selbst oder Formen einer Vielzahl von Vertiefungsabschnitten, die miteinander verbunden sind, in eine Bandform geformt sind, der äußere umlaufende Nutenabschnitt ebenfalls zumindest einen oder mehrere Vorsprungsabschnitte aufweist, die von dem Rand innerhalb des Vertiefungsabschnitts vorspringen, oder der äußere umlaufende Nutenabschnitt weist ebenfalls einen Vorsprungsabschnitt auf, der von dem Vertiefungsabschnitt vorspringt, der zwischen den benachbarten Vertiefungsabschnitten angeordnet ist, und
    ein aus einem Isoliermaterial hergestellte Isolierabschnitt und/oder ein aus einem leitenden Material hergestellter leitender Abschnitt in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt derart geformt ist, dass der Vertiefungsabschnitt eingebettet werden kann und der Vorsprungsabschnitt abgedeckt werden kann.
  • Bei dem piezoelektrischen Element der Schichtungsbauart gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zumindest an der Verbindungsfläche der äußere umlaufende Nutenabschnitt derart geformt, dass er in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt an jeder zweiten inneren Elektrodenschicht stehen kann. Der Isolierabschnitt oder der leitende Abschnitt ist diesem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt.
  • Ein in dem Vertiefungsabschnitt in dem Isolierabschnitt oder dem leitenden Abschnitt ist derart geformt, dass der Abschnitt von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers wie ein Keil eingreift (hineinbeißt). Daher kann der Isolierabschnitt bzw. der leitende Abschnitt fest an den geschichteten Keramikkörper durch den Keileffekt (Ankereffekt) befestigt werden.
  • Dieser äußere umlaufende Nutenabschnitt ist mit dem vorstehend beschriebenen Vorsprungsabschnitt versehen, der von dem Rand aus vorspringt.
  • Daher greift dieser Vorsprungsabschnitt in den in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformten Isolierabschnitt bzw. leitenden Abschnitt wie ein Keil ein. Auf Grund des Keileffekts (Ankereffekt), der durch den Vorsprungsabschnitt bewirkt wird, kann der Isolierabschnitt stärker mit dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt verbunden werden. Daher wird ein Ablösen (Abschälen) selten verursacht.
  • In Bezug auf den Isolierabschnitt, der den Vorsprungsabschnitt aufweist und in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt vorgesehen ist, deren Oberfläche in einer Form mit Vorsprüngen und Aussparungen geformt ist, ist eine Kontaktfläche des Isolierabschnitts bzw. leitenden Abschnitts mit dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitts wie eine Form mit Vorsprüngen und Aussparungen gebogen. Daher wird Spannung, die in dem Isolierabschnitt bzw. leitenden Abschnitt auf Grund der Bewegung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart erzeugt wird, auf die Oberfläche verteilt, die in einer Form mit Vorsprüngen und Aussparungen geformt ist, und Risse werden selten in dem Isolierabschnitt bzw. leitenden Abschnitt durch die Spannungskonzentration erzeugt.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden bei dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt des geschichteten Keramikkörpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Isolierabschnitt und der leitende Abschnitt selten abgelöst, selbst wenn sie über eine lange Zeit verwendet werden. Weiterhin sind die elektrische Zuverlässigkeit und Festigkeit dieses piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, das aus diesem geschichteten Keramikkörper aufgebaut ist, hoch.
  • In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass Harz, Glas oder Keramik für das Isoliermaterial verwendet werden kann, aus dem der Isolierabschnitt zusammengesetzt ist.
  • Pb, Ag-Pb oder Cu kann für das leitende Material verwendet werden, das den leitenden Abschnitt bildet.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, das einen geschichteten Keramikkörper aufweist, bei dem Keramikschichten und innere Elektrodenschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und ebenfalls ein Paar äußerer Elektroden aufweist, die jeweils mit einem Paar von Verbindungsflächen verbunden sind, die an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt sind, wobei das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart aufweist:
    einen Körperformungsschritt zum Formen des geschichteten Keramikkörpers,
    einen Nutenformungsschritt zum Formen eines Vertiefungsabschnitts, der in Kontakt mit einem äußeren umlaufenden Endabschnitt von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschicht steht, in dem ein Laserstrahl auf zumindest die Verbindungsflächen der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers gestrahlt wird, um einen äußeren umlaufenden Nutenabschnitt zu bilden, wobei die Form dessen Aussparungsabschnitts in eine Bandform geformt ist, oder die Formen einer Vielzahl von Aussparungsabschnitten, die miteinander verbunden sind, in eine Bandform geformt sind, und
    einen Einbettungsschritt zum Formen eines Isolierabschnitts, der aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, und/oder eines leitenden Abschnitts, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann in dem Nutenformungsschritt der äußere umlaufende Nutenabschnitt sehr genau an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt werden. Wenn der vorstehend beschriebene Vertiefungsabschnitt mittels einer Laserstrahlbearbeitung geformt wird, erfährt der geschichtete Keramikkörper selten Spannung während des Bearbeitungsprozesses. Dementsprechend gibt es eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass Risse verursacht werden.
  • Bei dem Mittel der Laserstrahlbearbeitung ist der Freiheitsgrad der Bearbeitung derart hoch, dass der vorstehend beschriebene Vertiefungsabschnitt des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts leicht bearbeitet werden kann.
    •
  • Die vorliegende Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Druckschritts gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Stanz- und Schichtungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Schichtungsstruktur eines Zwischenkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 4 eine Schnittdarstellung des Zwischenkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 5 eine perspektivische Darstellung eines geschichteten Keramikkörpers vor Durchführung der Laserstrahlbearbeitung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 6 eine schematische Darstellung eines Laserstrahlgeräts gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 7 eine Schnittdarstellung des geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 8 eine Schnittdarstellung einer Querschnittsstruktur des geschichteten Keramikkörpers, indem der leitende Abschnitt geformt wird, gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 9 eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 10 zeigt eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart entlang der inneren Elektrodenschicht gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 11 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart entlang der inneren Elektrodenschicht gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 12 eine Schnittdarstellung eines weiteren piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart entlang der inneren Elektrodenschicht gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 13 eine perspektivische Darstellung eines weiteren geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
  • 14 eine Schnittdarstellung des geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung,
  • 15 eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung,
  • 16 eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart entlang der inneren Elektrodenschicht gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung,
  • 17 eine Schnittdarstellung eines weiteren piezoelektrischen Elements entlang der inneren Elektrodenschicht gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung,
  • 18 eine Schnittdarstellung des geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung,
  • 19 eine Schnittdarstellung des geschichteten Keramikkörpers, an dem der leitende Abschnitt angebracht ist, gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung,
  • 20 eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung,
  • 21 eine Schnittdarstellung eines weiteren geschichteten Keramikkörpers, an dem der leitende Abschnitt angebracht ist, gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung,
  • 22 eine Schnittdarstellung eines weiteren piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung,
  • 23 eine Schnittdarstellung des geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung,
  • 24 eine vergrößerte Darstellung der Querschnittsstruktur des vertieften Abschnitts des geschichteten Keramikkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung, d.h., dass 24 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A in 23 ist,
  • 25 eine Schnittansicht des geschichteten Keramikkörpers, in dem ein leitender Abschnitt geformt ist, gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung, und
  • 26 eine Schnittdarstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
  • Beste Art zur Umsetzung der Erfindung
  • In einem piezoelektrischen Element der Schichtungsbauart gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das folgende vorzuziehen. Ein äußerer umlaufender Nutenabschnitt ist derart geformt, dass er in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt jeder zweiten inneren Elektrodenschicht der Verbindungsfläche steht,
    wobei in Bezug auf die innere Elektrodenschicht, an einer Verbindungsfläche davon der äußerer umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, auf der anderen Verbindungsfläche kein äußere umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, wobei in Bezug auf die innere Elektrodenschicht an einer Verbindungsfläche, an der kein äußerer umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt auf der anderen Verbindungsfläche geformt ist, und
    ein Isolierabschnitt in dem betreffenden äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt ist.
  • In diesem Fall kann der Isolierabschnitt stark für den äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt werden, der derart geformt ist, dass er mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt jeder zweiten inneren Elektrodenschicht an der Verbindungsschicht in Kontakt gebracht werden kann.
  • Die äußere Elektrode kann leicht mit der Verbindungsfläche verbunden werden, von der jede zweite innere Elektrodenschicht frei liegt, und ein elektrischer Durchbruch tritt selten auf. Weiterhin kann der Isolierabschnitt ein hervorragendes Isolierverhalten selbst dann zeigen, wenn er über eine lange Zeitdauer hinweg verwendet wird.
  • Das Folgende ist vorzuziehen. Der äußere umlaufende Nutenabschnitt ist derart geformt, dass er in Kontakt mit den äußeren umlaufenden Endabschnitten aller inneren Elektrodenschichten der Verbindungsflächen steht, wobei
    der Isolierabschnitt und der leitenden Abschnitt abwechselnd an dem an der Verbindungsfläche geformten äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt sind,
    die innere Elektrodenschicht, die in Kontakt mit dem Isolierabschnitt an einer Verbindungsfläche steht, in Kontakt mit dem leitenden Abschnitt auf der anderen Verbindungsfläche steht, und die innere Elektrodenschicht, die mit dem leitenden Abschnitt an einer Verbindungsfläche in Kontakt steht, mit dem Isolierabschnitt auf der anderen Verbindungsfläche in Kontakt steht.
  • In diesem Fall kann der leitende Abschnitt und der Isolierabschnitt fest mit dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt der Verbindungsfläche verbunden werden.
  • Daher kann dieses piezoelektrische Element der Schichtungsbauart stabil eine Spannung an alle keramischen Schichten anlegen, wobei ein elektrischer Durchbruch nur selten verursacht wird. Daher ist die elektrische Zuverlässigkeit dieses piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart hoch.
  • Vorzugsweise ist der äußere umlaufende Nutenabschnitt, der in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht steht, auf der gesamten äußeren umlaufenden Fläche mit Ausnahme der Verbindungsfläche des geschichteten Keramikkörpers geformt, und der Isolierabschnitt ist in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt.
  • In diesem Fall kann zusätzlich zu Wirkung, dass der äußere umlaufende Nutenabschnitt derart geformt ist, dass er in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht an der Verbindungsfläche steht, das Isolierverhalten der äußeren umlaufenden Fläche mit Ausnahme der Verbindungsfläche des geschichteten keramischen Körpers verbessert werden. Daher kann bei diesem piezoelektrischen Element der Schichtungsbauart das Auftreten eines elektrischen Durchbruchs über die gesamte äußere umlaufende Fläche des geschichteten Keramikkörpers weiter unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise ist eine Vielzahl von flaschenförmigen bearbeiteten Öffnungen, deren Durchmesser mit Tieferwerden der Öffnungen verringert ist, in den Vertiefungsabschnitt geformt, wobei Randkantenabschnitte der Öffnungen, die einander benachbart sind, sich einander überlappen, und der Vorsprungsabschnitt zwischen den zueinander benachbarten Öffnungen derart geformt ist, dass der Vorsprungsabschnitt vorspringt.
  • In diesem Fall bilden eine Vielzahl von Öffnungen, die entlang der inneren Elektrodenschicht bearbeitet worden sind, einen einzelnen Zahnabschnitt. In dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt, der aus den Zahnabschnitten zusammengesetzt ist, kann der Vorsprungsabschnitt, der von zwischen den zueinander benachbarten bearbeiteten Öffnungen vorspringt, leicht geformt werden.
  • Vorzugsweise ist die Form des Vertiefungsabschnitts in einer Flaschenform geformt, dessen Durchmesser mit Tieferwerden des Vertiefungsabschnitts verringert ist, wobei eine Vielzahl von Vertiefungsabschnitten an diskreten Positionen, die in einer Bandform angeordnet sind, geformt ist, und der Vorsprung zwischen den Vertiefungsabschnitten geformt ist, die unabhängig angeordnet sind und benachbart zueinander sind.
  • In diesem Fall ist es unnötig, die Zahnabschnitte über den gesamten umlaufenden Nutenabschnitt zu formen, daher kann der äußere umlaufende Nutenabschnitt effektiv geformt werden, wobei der Umfang der Laserstrahlbearbeitung verringert wird.
  • Vorzugsweise springt der äußere umlaufende Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht auf der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts nach außen vor.
  • In diesem Fall beißt (greift) der äußere umlaufende Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht in den leitenden Abschnitt, indem die Zahnabschnitte eingebettet sind, oder in den Isolierabschnitt wie ein Keil ein. Daher kann durch den Keileffekt (der Ankereffekt), der durch den äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht bereitgestellt wird, der leitende Abschnitt, in dem die Zahnabschnitte eingebettet sind, oder der Isolierabschnitt festgehalten werden.
  • Vorzugsweise ist ein Vorsprungabstand des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht nicht geringer als die Dicke der inneren Elektrodenschicht.
  • In diesem Fall kann der Keileffekt (der Ankereffekt), der durch den äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht für den leitenden Abschnitt, in dem die Zahnabschnitte eingebettet sind, oder für den Isolierabschnitt gezeigt wird, verbessert werden.
  • Daher kann der leitende Abschnitt oder der Isolierabschnitt fester gehalten werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorzuziehen, dass die obere Grenze des Vorsprungsabstands auf die Tiefe des Vertiefungsabschnitts eingestellt ist.
  • In diesem Fall können die keramische Schicht und die innere Elektrodenschicht derart aufeinander geschichtet werden, dass der Endabschnitt an der äußeren umlaufenden Seite der Keramikschicht und der äußere umlaufende Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht im Wesentlichen eine gleichförmige Fläche bilden können. Danach, wenn unter Vermeidung des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht die Vertiefungsabschnitte geformt werden, kann die obere Grenze der Vorsprungsabstands effektiv bereitgestellt werden.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist das folgende vorzuziehen. Der äußere umlaufende Nutenabschnitt, der zumindest einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der von dem Rand innerhalb des Vertiefungsabschnitts vorspringt, oder zumindest einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der von dem Vertiefungsabschnitt vorspringt, der zwischen den zueinander benachbarten Vertiefungsabschnitten angeordnet ist, wird durch Justieren einer Strahlungsbedingung des Laserstrahls in dem Nutenformungsschritt geformt, und der Vertiefungsabschnitt wird derart eingebettet, dass er den Vorsprungsabschnitt abdeckt, in dem ein aus einem Isoliermaterial hergestellter Isolierabschnitt und/oder ein aus einem leitenden Material hergestellter leitender Abschnitt in dem Einbettungsschritt in den äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt wird.
  • In diesem Fall kann der äußere umlaufende Nutenabschnitt wirksam mittels einer Laserstrahlbearbeitung geformt werden, wobei der Bearbeitungsgrad davon hoch ist. Das heißt, wenn das Mittel der Laserstrahlbearbeitung angewendet wird, die äußere umlaufende Nut einschließlich des Vorsprungsabschnitts leicht geformt werden kann.
  • Vorzugsweise wird in dem Nutenformungsschritt ein Laserstrahl derart ausgestrahlt, dass die Intensität der Ausstrahlungsenergie, die auf eine Position strahlt, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, niedriger als eine Intensität der Ausstrahlungsenergie sein kann, die auf eine Position ausgestrahlt wird, die benachbart zu der Position ist, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, der in die Richtung der Senkrechten an der äußeren umlaufenden Schicht des geschichteten Keramikkörpers verläuft.
  • In diesem Fall ist die Strahlungsenergie als ein integrierter Wert (W·s) des Ausgangs (W) eines Laserstrahls pro Zeiteinheit und der Strahlungszeit (s) definiert. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Strahlen eines Laserstrahls, bei dem eine Intensität der Strahlungsenergie beim Strahlen eines Laserstrahls auf eine Position, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, geändert wird und ebenfalls eine Intensität der Strahlungsenergie des Strahlens eines Laserstrahls auf eine zu dem Vorsprungsabschnitt benachbarte Position geändert wird, der Vorsprungsabschnitt, der in Richtung der Normalen (Senkrechten) an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, leicht geformt werden.
  • Gemäß diesem Verfahren wird die Intensität der Strahlungsenergie eines Laserstrahls auf eine Position, auf der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, niedriger als die Intensität der Strahlungsenergie eines Laserstrahls auf eine Position eingestellt, die benachbart zu der Position ist, bei der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist. Wenn die Bearbeitungstiefe des Vorsprungsabschnitt von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers kleiner als die bearbeitete Tiefe des benachbarten Abschnitts in der Umgebung gemacht ist, kann der Vorsprungsabschnitt vorspringen. In diesem Zusammenhang kann die Intensität der Energie zum Bestrahlen des Vorsprungsabschnitts null sein, und die bearbeitete Tiefe des Vorsprungsabschnitts kann null sein.
  • Als ein Verfahren zum Ändern der vorstehend beschriebenen Strahlungsenergie (W·s) wird beispielsweise ein Verfahren zum Ändern der Ausgangsleistung (W) des Laserstrahls pro Zeiteinheit verwendet. Alternativ dazu kann ein Verfahren zum Ändern einer Zeitdauer verwendet werden, in der der Laserstrahl ausgestrahlt wird.
  • Beispielsweise kann die Ausgangsleistung (W) des Laserstrahls pro Zeiteinheit durch Änderung des Tastverhältnisses geändert werden, bei dem es sich um ein Verhältnis der Ausstrahlungszeit des (im Tastverhältnis) gesteuerten Lasterstrahls zu der Zeit handelt, während der der Lasterstrahl nicht ausgestrahlt wird. Alternativ dazu kann die Ausgangsleistung (W) des Laserstrahls pro Zeiteinheit durch Ändern der Intensität des Laserstrahls geändert werden, der aus dem Laserstrahlgenerator emittiert wird.
  • Die Strahlungszeit (s) des Laserstrahls kann wie folgt geändert werden. Beispielsweise wird, während eine Position, bei der der Laserstrahl auf den geschichteten Keramikkörper auszustrahlen ist, mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, ein impulsförmiger Laserstrahl, der einer Ein-Aus-Steuerung unterzogen wird, ausgestrahlt, so dass eine Position, an der die Laserstrahlausstrahlungszeit null ist, und eine Position, an der die Laserstrahlausstrahlungszeit null überschreitet, verteilt werden können.
  • Die Strahlungszeiten (s) des Laserstrahls können ebenfalls wie folgt geändert werden. Während der Laserstrahl, dessen Ausgangsleistung im Wesentlichen konstant ist, kontinuierlich ausgestrahlt wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Laserstrahlstrahlungsposition in dem geschichteten Keramikkörper erhöht oder verringert, um die Ausstrahlungszeit zu ändern. Das heißt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht wird, die Ausstrahlungszeit verringert werden kann, und wenn die Bewegungsgeschwindigkeit verringert wird, kann die Ausstrahlungszeit verlängert werden.
  • Weiterhin kann der Laserstrahl an die diskret verteilten Positionen ausgestrahlt werden, wenn die Ausstrahlungsposition des Laserstrahls schrittweise bewegt wird. In diesem Fall kann, wenn der Laserstrahl auf Positionen ausgestrahlt wird, die diskret verteilt sind, die Laserstrahlausstrahlungszeit, in der der Laserstrahl an den Positionen mit Ausnahme der Positionen, die diskret verteilt sind, ausgestrahlt wird, auf null gebracht werden. Weiterhin kann die Laserstrahlausstrahlungszeit (s) an jeder Laserstrahlausstrahlungsposition geändert werden.
  • In diesem Fall ist die Ausgangsverteilung in dem Laserstrahlpunkt nicht vollständig gleichförmig, sondern zeigt die Ausgangsverteilung die normale Verteilung oder die Gauss-Verteilung. Daher ist die Querschnittsform der bearbeiteten Öffnung, die geformt wird, wenn der Laserstrahl auf einer Position ausgestrahlt wird, nicht ein perfektes Rechteck. Daher ist die Querschnittsform der bearbeiteten Öffnung aus geneigten Flächen zusammengesetzt, d.h., dass die Querschnittsform der bearbeiteten Öffnung in eine Flaschenform geformt ist, die sich zu der Öffnungsseite erweitert.
  • Daher überkreuzen sich in dem Fall, dass zwei Positionen, die nahe aneinander angeordnet sind, jeweils mit dem Laserstrahl bestrahlt werden, und eine bearbeitete Öffnung an jeder Position erzeugt wird, die geneigten Flächen der zueinander benachbarten bearbeiteten Öffnungen einander, und wird ein einzelner Vertiefungsabschnitt geformt. Dabei wird in der Mitte der bearbeiteten Öffnungen, die benachbart zueinander sind, der Vorsprungsabschnitt geformt, dessen Bearbeitungstiefe klein ist.
  • Wenn demgegenüber die Laserstrahlstrahlungspositionen etwas voneinander getrennt sind, kann jede bearbeitete Öffnung unabhängig angeordnet werden. In diesem Fall kann ein Abschnitt, dessen bearbeitete Tiefe null ist, zwischen den bearbeiteten Öffnungen geformt werden, die benachbart zueinander sind, d.h., dass der vorstehend beschriebene Vorsprungsabschnitt, der aus der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers zusammengesetzt ist, geformt werden kann.
  • Weiterhin ist es vorzuziehen, dass zwei oder mehr bearbeitete Nuten, die sich derart erstrecken, dass sie in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht gelangen, parallel in der Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers geformt sind. In diesem Fall ist es möglich, den vorstehend beschriebenen Vorsprungsabschnitt derart zu formen, dass er sich zwischen den zueinander benachbarten Nuten erstreckt.
  • Die Grenzbeziehung zwischen den Nuten ist dieselbe wie die Grenzbeziehung zwischen den bearbeiteten Öffnungen. Die Grenznuten können sich überlappen. Alternativ dazu können die Grenznuten (aneinander grenzenden, benachbarten Nuten) parallel angeordnet werden.
  • In diesem Zusammenhang kann der vorstehend beschriebene äußere umlaufende Nutenabschnitt geformt werden, indem die bearbeitete Nut und die bearbeitete Öffnung kombiniert werden, die parallel in der Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers angeordnet sind.
  • Vorzugsweise wird der bandförmige Vertiefungsabschnitt, der sich in Zickzack erstreckt, geformt, wenn die Laserstrahlausstrahlungsposition zickzackförmig entlang des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht in den Nutenformungsschritt bewegt wird, und der Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass der Vorsprungsabschnitt, der in Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in einem gebogenen Abschnitt des Vertiefungsabschnitts geformt werden kann.
  • In diesem Fall ist es möglich, den bandförmigen äußeren umlaufenden Nutenabschnitt derart zu formen, dass er sich in Umlaufsrichtung im Zickzack gebogen erstreckt. In dem gebogenen Abschnitt des im Zickzack geformten Vertiefungsabschnitts kann ein Vorsprungsabschnitt, der in Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, geformt werden.
  • Vorzugsweise sind ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, bei dem ein Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass die Intensität der Ausstrahlungsenergie, die in einer Position, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, niedriger als die Intensität der Ausstrahlungsenergie ist, die auf eine Position benachbart zu der Position ausstrahlt, an der der Vorsprungsabschnitt, der in Richtung der Senkrechten auf der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in dem Nutenformungsschritt zu formen ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart miteinander kombiniert, in dem der bandförmige Vertiefungsabschnitt, der sieh zickzackmäßig erstreckt, geformt wird, wenn die Laserstrahlausstrahlungsposition zickzackmäßig entlang des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht in dem Nutenformungsschritt geformt wird und der Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass der Vorsprungsabschnitt, der in der Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in einem gebogenen Abschnitt des Vertiefungsabschnitts geformt werden kann, und der Laserstrahl wird zum Formen des Vorsprungsabschnitts.
  • In diesem Fall können Formen des Vorsprungsabschnitts des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts und des Vertiefungsabschnitts komplizierter ausgeführt werden.
  • In dem Einbettungsschritt kann der Isolierabschnitt oder der leitende Abschnitt fester in Bezug auf den äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt werden.
  • Vorzugsweise wird der Laserstrahl an diskreten Positionen, die entlang der inneren Elektrodenschicht verteilt sind, durch eine Ein-Aus-Steuerung ausgestrahlt, bei der eine Strahlung und Nicht-Strahlung des Laserstrahls wiederholt werden, während die Position, an der der Laserstrahl auszustrahlen ist, kontinuierlich entlang der inneren Elektrodenschicht des geschichteten Keramikkörpers bewegt wird.
  • In diesem Fall kann der Vorsprungsabschnitt in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt leicht und wirksam geformt werden. Das heißt, dass lediglich, wenn die Ein-Aus-Steuerung des Laserstrahl ausgeführt wird, während die Position, an der der Laserstrahl auszustrahlen ist, auf der äußeren umlaufenden Fläche des beschichteten Keramikkörpers bewegt wird, eine Vielzahl der bearbeiteten Öffnungen an diskreten Positionen geformt werden können, die in der Bewegungsrichtung verteilt sind.
  • In diesem Zusammenhang kann der Laserstrahl kontinuierlich ausgestrahlt werden, wenn die Position, an der der Laserstrahl auszustrahlen ist, jedes Mal in Bezug auf die diskreten Positionen, die entlang der inneren Elektrodenschicht verteilt sind, fest eingestellt wird.
  • In diesem Fall kann der im Wesentlichen selbe äußere umlaufende Nutenabschnitt wie derjenige geformt werden, der durch die vorstehend beschriebene Laserbestrahlung geformt wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass der Laserstrahl ein Strahl ist, der durch einen CO2-Laser erzeugt wird.
  • In diesem Fall kann das Lichtkondensierverhalten verbessert werden, indem der Zerstreuungswinkel des Laserstrahls verringert wird. Dadurch kann die Laserstrahlbearbeitung effektiv mit hoher Genauigkeit durch den Laserstrahl ausgeführt werden, dessen Energiedichte hoch ist.
  • Weiterhin kann die Tastverhältnissteuerung und die Ein-Aus-Steuerung mit hoher Genauigkeit durch Verwendung der Eigenschaft ausgeführt werden, dass die Erregungszeit zum Erreichen des Zustands mit einer hohen Ausgangsleistung sehr kurz ist.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Wellenlänge des Laserstrahls nicht geringer als 157 nm und nicht größer als 10600 nm ist.
  • Ein Reflexionsfaktor des Laserstrahls in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenband in Bezug auf eine Metalloberfläche wie eine innere Elektrodenschicht ist hoch. Dementsprechend kann in dem Fall, indem der Vertiefungsabschnitt durch Verwendung des vorstehend beschriebenen Laserstrahls bearbeitet wird, die Bearbeitungstiefe der Keramikschicht größer als die Bearbeitungstiefe der inneren Elektrodenschicht gemacht werden.
  • Daher kann, wenn der vorstehend beschriebene Laserstrahl verwendet wird, der vorstehend beschriebene Vertiefungsabschnitt derart geformt werden, dass der äußere umlaufende Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht von der Unterseite vorspringen kann.
  • Weiterhin kann bei dem Laserstrahl in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenband der Laserstrahldurchmesser verringert werden. Daher können kleine Nuten bearbeitet werden.
  • Daher ist beispielsweise in dem Fall, dass die Dicke der Keramikschicht des geschichteten Keramikkörpers nicht geringer als 40 μm und nicht größer als 120 μm ist, die durch die Verwendung des Laserstrahls in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenband bereitgestellte Wirkung besonders effektiv.
  • In diesem Zusammenhang sind Beispiele für den Laserstrahl in den vorstehend beschriebenen Wellenlängenband: Ein Laserstrahl, der durch einen UV-Laser erzeugt wird, indem die Wellenlänge des annähernd infraroten Laserstrahls (Near-Infrared-Laserstrahls), der durch einen YAG-Laserstrahlgenerator emittiert wird, umgewandelt wird, wenn der annähernd infrarote Laserstrahl in den nichtlinearen optischen Kristallen übertragen wird, und ein Laserstrahl, der durch den Excimer-Laser erzeugt wird, bei dem es sich um einen Gaslaser handelt, in dem der Laserstrahl durch Erregung von Edelgas oder einem Mischgas von Edelgas und Halogengas erzeugt wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass der Durchmesser eines Strahlungspunkts des Laserstrahls nicht größer als 120 μm ist.
  • In diesem Fall ist es möglich, einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte zu verwirklichen. Weiterhin kann die Laserstrahlbearbeitung geeignet auf der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers ausgeführt werden, aus der die dünne schichtförmige innere Elektrodenschicht freiliegt.
  • Es ist vorzuziehen, dass ein Stabilisierungsbacken (stabilization baking) des geschichteten Keramikkörpers ausgeführt wird, nachdem der Laserstrahl ausgestrahlt worden ist und der Vertiefungsabschnitt geformt worden ist.
  • Im Allgemeinen wird, wenn der Laserstrahl auf die vorstehend beschriebene Keramikschicht ausgestrahlt wird, Wärme auf der Keramikschicht durch die Laserstrahlbestrahlung erzeugt wird. Daher kann sich die Qualität der Keramikschicht ändern. Beispielsweise wird die Komponente, die die Keramikschicht zusammensetzt, in einen Halbleiter umgewandelt, und der elektrische Widerstand kann verringert werden. Es ist insbesondere an der äußeren Oberfläche der Keramikschicht eine Tendenz zur Änderung in der Qualität vorhanden. Aus den vorstehend genannten Gründen wird in dem geschichteten Keramikkörper, der einer Laserstrahlbearbeitung unterzogen worden ist, das elektrische Isolierverhalten der äußeren Oberfläche verringert, weshalb ein elektrischer Durchbruch verursacht werden kann.
  • Daher wird, wenn das vorstehend beschriebene Stabilisierungsbacken nach Bestrahlen durch den Laserstrahl ausgeführt wird, die Keramikschicht oxidiert und erneut stabilisiert, sodass das elektrische Isolierverhalten verbessert werden kann.
  • Daher gibt es in dem piezoelektrischen Element der Schichtungsbauart, das durch Durchführung des Stabilisierungsbackens nach Bestrahlung durch den Laserstrahl hergestellt wird, keine Möglichkeit eines elektrischen Durchbruchs, der entlang der äußeren Oberfläche des geschichteten Keramikkörpers verursacht wird, d.h., dass die Zuverlässigkeit des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart hoch ist.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 10 ist ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements 1 der Schichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel nachstehend beschrieben.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, betrifft dieses Ausführungsbeispiel ein piezoelektrisches Element 1 der Schichtungsbauart mit: einem beschichteten Keramikkörper 10, in dem Keramikschichten 11 und innere Elektrodenschichten 12 abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und ein Paar äußerer Elektroden 18, die jeweils mit einem Paar Verbindungsflächen 15 verbunden sind, die an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikköpers gebildet sind.
  • Wie es in 9 und 10 gezeigt ist, ist zumindest an der Verbindungsfläche 15 an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 geformt, der in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt 127 von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschichten 12 steht.
  • Dieser äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 weist zumindest einen Vertiefungsabschnitt 122 auf, der von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 nach innen vertieft ist. Die Form des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 120 ist in einer Bandform geformt, in der eine Vielzahl von Vertiefungsabschnitten 122 in Reihe aufgestellt sind. Der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 weist zumindest einen Vorsprungsabschnitt 121 auf, der von dem Rand innerhalb des Vertiefungsabschnitts 122 vorspringt, oder weist einen Vorsprungsabschnitt 121 auf, der von dem Vertiefungsabschnitt 122 vorspringt, der angrenzend zwischen den zueinander benachbarten Vertiefungsabschnitten 122 angeordnet ist.
  • Wie es in 9 und 10 gezeigt ist, ist dieser äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 in einer derartigen Weise geformt, dass der Vertiefungsabschnitt 122 in einem Isolierabschnitt 181, der aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, und/oder einem leitenden Abschnitt 183 eingebettet ist, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, und dass der Vorsprungsabschnitt 121 abgedeckt ist.
  • Dies ist nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, ist das piezoelektrische Element 1 der Schichtungsbauart, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel hergestellt wird, aus dem geschichteten Keramikkörper 10 zusammengesetzt, in dem die Keramikschichten 11, die eine Dicke von 80 μm aufweisen und aus Keramik hergestellt sind, und die inneren Elektrodenschichten 12, die eine Dicke von 4 μm aufweisen und auf der gesamten geschichteten Fläche geformt sind, abwechselnd aufeinander in einer Menge von 300 Schichten geschichtet sind. Ein Paar äußerer Elektroden 18 sind mit einem Paar Verbindungsflächen 15 an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 verbunden.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, ist der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 mit dem Vertiefungsabschnitt 122, der nach innen vertieft ist, derart vorgesehen, dass er von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt 127 jeder inneren Elektrodenschicht 12 des geschichteten Keramikkörpers 10 in Kontakt steht.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, ist die Tiefe des Vertiefungsabschnitts 122 von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 nicht konstant. Daher ist der Vorsprungsabschnitt 121, der von dem Rand aus vorspringt, in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 geformt.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, ist der aus dem Isoliermaterial hergestellte Isolierabschnitt 181 in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, der an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 vorgesehen ist, mit Ausnahme an der Verbindungsfläche 15 geformt.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, sind in dem äußeren Umlaufenden Nutenabschnitt 120, der an der Verbindungsfläche 15 geformt ist, der Isolierabschnitt 181 und der Leitenabschnitt 183, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, abwechselnd aufeinander geschichtet.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, ist in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, in dem der Isolierabschnitt 181 an einer Verbindungsfläche 15 geformt ist, der leitende Abschnitt 183 an der anderen Verbindungsfläche 15 geformt. Weiterhin ist in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, in dem der leitende Abschnitt 183 an einer Verbindungsfläche 15 geformt ist, der Isolierabschnitt 181 an der anderen Verbindungsfläche 15 geformt.
  • In diesem Zusammenhang wurde bei dem piezoelektrischen Element 1 der Beschichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine aus Backsilber (Baking Silver) hergestellte Backelektrode für den vorstehend beschriebenen leitenden Abschnitt 183 verwendet.
  • In diesem Zusammenhang weist, wie es in 5 gezeigt ist, der geschichtete Keramikkörper 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Verbindungsfläche 15 auf, die eine Ebene ist, die parallel in axialer Richtung verläuft und entgegengesetzt ist, und die Querschnittsform des geschichteten Keramikkörpers 10 ist fassförmig. Jedoch ist die Querschnittsform des geschichteten Keramikkörpers 10 nicht auf eine Fassform beschränkt. Entsprechend den Verwendungsumständen kann die Querschnittsform des geschichteten Keramikkörpers 10 zu einem Polygon wie einem Quadrat geändert werden.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde im Fall der Herstellung des vorstehend beschriebenen piezoelektrischen Elements 1 der Schichtungsbauart das Herstellungsgerät, das einen Drucker 3, eine Stanzschichtungsvorrichtung 2, einen nicht gezeigten Backofen und eine Verteilervorrichtung (Dispensen Device) verwendet, wie es in 1 und 2 gezeigt ist. Weiterhin wurde, wenn der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 auf der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 nach Abschließen des Backens geformt wurde, das CO2-Laserstrahlgerät 4 verwendet, wie es in 6 gezeigt ist.
  • Zur Herstellung des piezoelektrischen Elements 1 der Schichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst der geschichtete Keramikkörper 10 hergestellt. Der Schritt zum Erzeugen des geschichteten Körpers, bei dem der geschichtete Keramikkörper 10 hergestellt wird, weist einen Rohlingherstellungsschritt, einen Druckschritt, einen Stanzschritt, einen Schichtungsschritt und einen Backschritt auf.
  • In diesem Zusammenhang ist, wie es in 2 gezeigt ist, die Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2, die in dem Schritt gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, zusammengesetzt, so dass der Stanzschritt und der Schichtungsschritt gleichzeitig ausgeführt werden können.
  • Zunächst wird in dem Rohlingherstellungsschritt, wie es in 1 gezeigt ist, der Rohling 100 aus einer wässrigen Masse (slurry) für den Rohling hergestellt, das ein Material zur Herstellung des piezoelektrischen Elements ist.
  • In diesem Fall wird die wässrige Masse derart hergestellt, dass ein Grundstoff und eine kleine Menge eines Weichmachers und eines Antischaummittels zu einem Keramikmaterial hinzugefügt werden, das aus piezoelektrischen Keramiken wie Titanat-Blei-Zirkonat (PZT) hergestellt wird, und dann in ein organisches Lösungsmittel verteilt wurde.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde, wenn die vorstehend beschriebene wässrige Masse auf einem nicht gezeigten Trägerfilm durch das Rbstreifmesserverfahren beschichtet wurde, ein Rohling 100 mit einer Dicke von 100 μm erzeugt. In Bezug auf das Verfahren zur Erzeugung des Rohlings 100 aus einem wässrigen Schlamm ist es mit Ausnahme des Verfahrens der Verwendung eines Abstreifmessers ebenfalls möglich, ein Extrusionsverfahren und verschiedene andere Verfahren anzuwenden.
  • Danach wird in dem Druckschritt, wie es in 1 dargestellt ist, auf der gesamten Fläche des Bereichs, die die Schichtungsfläche 101 auf dem Rohling 100 wird, eine Ag-Pd-Paste, die die innere Elektrodenschicht 12 durch Backen wird, mit einer Siebdruckplatte 106 für ein Siebdruckdrucken beschichtet, um das Druckmuster 102 für die Elektrode zu formen.
  • Weiterhin wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Klebemittel zum Schichten des Blechstücks 210 eine wässrige Masse, die im Wesentlichen dasselbe keramische Material wie das keramische Material enthält, aus dem das Rohling 10 zusammengesetzt ist, auf die gesamte Fläche der Beschichtungsfläche 101 geschichtet, um die Klebeschicht 110 gemäß 4 zu formen.
  • Danach werden das Stanzen und Schichten des Blechstücks 210 parallel durch die vorstehend beschriebene Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 ausgeführt. In diesem Fall werden, wie es in 2 und 4 gezeigt ist, die Blechstücke 210 aus dem Rohling 100 ausgestanzt, und diese Blechstücke 210 werden aufeinanderfolgend aufeinander geschichtet, so dass ein Zwischenkörper 25 hergestellt werden kann.
  • In diesem Fall ist der Aufbau und der Betrieb der Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nachstehend beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 gemäß 2 eine Vorrichtung, die derart aufgebaut ist, dass das Stanzen und Schichten des Blechstücks 210 parallel ausgeführt werden kann.
  • Diese Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 weist einen hohlen Schichtungshalter 29 mit einer Schichtungsöffnung 22 innerhalb, und einen Stempel 21, der zu dem Schichtungshalter 29 einen Hub mittels eines (nicht gezeigten) Hydraulikzylinders ausführt.
  • In der Schichtungsöffnung 22 des Schichtungshalters 29 ist eine Führung 26 angeordnet, die einen (nicht gezeigten) Saugmechanismus aufweist, der aus einer Ansaugöffnung zusammengesetzt ist, die sich zu der Fläche an der unteren Seite öffnet. Der Zwischenkörper 25, der in der Schichtungsöffnung 22 geschichtet ist, kann durch den Saugmechanismus dieser Führung angesaugt und gehalten werden.
  • Wenn der Zwischenkörper 25 durch die wie vorstehend beschrieben zusammengesetzte Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 hergestellt wird, wird zunächst das Rohling 100 um einen vorbestimmten Abstand vorgeschoben, so dass das Druckmuster 102 für die Elektrode mit der Stanzposition des Stempels 21 ausgerichtet werden kann.
  • Danach wird, während das Rohling 100 durch eine Andruckplatte 27 gehalten wird, der Stempel 21 zu dem Schichtungshalter 29 mittels eines Hubs vorgeschoben. Dann wird der Stempel 21 durch eine Durchgangsöffnung 270 an der Andruckplatte 27 durchgestoßen und in die Schichtungsöffnung 22 eingesetzt. Auf diese Weise wird das Blechstück 210 gestanzt und innerhalb der Schichtungsöffnung 22 geschichtet. Diese Vorgangsabläufe werden wiederholt ausgeführt.
  • In dem ersten Stanvorgang in der Vorgangsabläufen wird das Blechstück 26 an die obere Fläche des Ansaugmechanismus der Führung 26 angesaugt und in die Schichtungsöffnung 22 untergebracht.
  • Weiterhin wird das Blechstück 210 mit dem Druckmuster 102 für die Elektrode auf dem Rohling 100 darauffolgend durch den vorstehend beschriebenen Vorgangsablauf gestanzt. Die auf diese Wese gestanzten Blechstücke 210 werden aufeinander folgend miteinander durch die (in 4 gezeigte) Klebeschicht 110 verbunden (gebondet), die auf der Oberfläche des Blechstücks vorgesehen ist. Die auf diese Weise geschichteten Blechstücke 210 bilden eine Schicht des Zwischenkörpers 25.
  • Dabei geht der Schichtungshalter 29 allmählich abwärts entsprechend der Länge des Zwischenkörpers 25, während der Schichtungshalter 29 die untere Endfläche des Zwischenkörpers 25 ansaugt und hält. Daher wird die obere Endfläche des Zwischenkörpers 25 an einer im Wesentlichen konstanten Position der Stanz- und Schichtungsvorrichtung 2 gehalten. Dementsprechend kann das neu gestanzte Blechstück 210 mit einer konstanten Kraftintensität gebonded werden.
  • Nach dem letzten Stanzvorgang in dem Vorgangsablauf wird das Rohlingstück, auf dem das Druckmuster 102 für die Elektrode nicht geformt wird, gestanzt und auf die obere Endfläche des Zwischenkörpers 25 geschichtet.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde durch den vorstehend beschriebenen Vorgangsablauf der Zwischenkörper 25, in dem 300 Blechstücke 210 geschichtet worden sind, hergestellt.
  • Danach wird dieser Zwischenkörper 25 in dem Backschritt gebacken, und ein (nicht gezeigter) gebackener Körper wird hergestellt. In dem Backschritt gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde das Backen in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Backofen ausgeführt, und der Zwischenkörper 25 wurde bei einer Ofentemperatur von 1200 °C gehalten. Nach Abschließen des Backens wurde der Zwischenkörper 25 in dem Ofen gekühlt.
  • In diesem Fall wurde eine Ag-Pd-Paste, die auf die Oberfläche des Blechstücks 210 gedruckt ist, eingebrannt und in die innere Elektrodenschicht 12 geformt.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde die äußere umlaufende Fläche des vorstehend beschriebenen Backkörpers bearbeitet. In diesem Fall wurde die äußere umlaufende Fläche des eingebrannten Körpers durch ein nicht gezeigtes Bearbeitungswerkzeug bearbeitet. Danach wurden zwei Seiten an der äußeren umlaufenden Fläche, die zueinander entgegengesetzt sind, einem Abflachen unterzogen, so dass die zwei Seiten in eine Ebene geformt werden konnten. Auf diese Weise wurde der geschichtete Keramikkörper 10 mit der Verbindungsfläche 15 hergestellt.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde das Abflachen derart ausgeführt, dass die Seiten des geschichteten Keramikkörpers 10, die zueinander entgegengesetzt sind, bis zu der Oberflächenrauhigkeit von 100 μm poliert worden sind, so dass die Verbindungsfläche 19 mit der die externe Elektrode 18 verbunden wurde, geformt werden konnte.
  • In diesem Zusammenhang ist es zur Herstellung des geschichteten Keramikkörpers 10, dessen Querschnittsform fassförmig ist, möglich, ein Blechstück zu schichten, das vorab in eine Fassform geschnitten worden ist. Auf diese Weise kann das gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur Herstellung der Verbindungsfläche 15 ausgeführte Abflachen entfallen. Daher kann das piezoelektrische Element der Schichtungsbauart effektiver hergestellt werden.
  • Danach wird, wie es in 6 dargestellt ist, der Nutenformungsschritt mittels einer Laserstrahlbearbeitung ausgeführt, bei dem ein Laserstrahl auf die äußere umlaufende Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 ausgestrahlt wird. In diesem Schritt wird jede innere Elektrodenschicht 12, die zu der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers freiliegt, mit einem Laserstrahl bestrahlt, um den Vertiefungsabschnitt 122 zu bearbeiten und den äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 zu formen.
  • Der Aufbau und der Betrieb des gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Laserstrahlgeräts 4 ist nachstehend beschrieben.
  • Wie es in 6 gezeigt ist, weist dieses Laserstrahlgerät 4 auf: einen CO2-Laserstrahlgenerator 41 zum Emittieren eines infraroten Laserstrahls, dessen Wellenlänge 10,5 μm beträgt, einen Strahlausdehner 42 zum Ausdehnen des Laserstrahls, zwei Galvanometer 43 zur Steuerung der Laserstrahlrichtung und eine Kondenserlinse 44 zum Konzentrieren (Verdichten) des Laserstrahls.
  • Ein (nicht gezeigter) Befestigungstisch weist einen Rotationsmechanismus zum Rotieren des auf dem Befestigungstisch befestigten geschichteten Keramikkörpers 10 um dessen Achse auf, d.h., dass der Befestigungstisch derart aufgebaut ist, dass er drehbar den geschichteten keramischen Körper 110 halten kann.
  • Der CO2-Laserstrahlgenerator 41 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Laserstrahlgenerator der Hochfrequenz-Erregungs-Diffusions-Kühlplattenbauart (RF excitation diffusion colling slab type laser beam generator). Dieser CO2-Laserstrahlgenerator 41 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung sehr schnell ansteigen kann.
  • Die Kondensierlinse 44 kann einen aus dem CO2-Laserstrahlgenerator 41 emittierten Laserstrahl auf einen Strahlenpunkt mit einem Durchmesser von 40 μm konzentrieren.
  • Die zwei Galvanometer 43 können eine Strahlposition des Laserstrahls in zwei axiale Richtungen bewegen, die im Wesentlichen senkrecht zueinander sind.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Laserstrahl auf die äußere umlaufende Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 gestrahlt wird, die Rotation des geschichteten Keramikkörpers 10 durch den Rotationsmechanismus gesteuert, der auf den Befestigungstisch angeordnet ist, und die Laserstrahlrichtung wird durch die Galvanometer 43 geändert, so dass jede Position auf der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 bearbeitet werden kann.
  • In diesem Zusammenhang ist das Laserstrahlgerät 4 derart aufgebaut, dass die Laserstrahlbearbeitung durchgeführt werden kann, während Luft, das als Hilfsgas fungiert, auf den Abschnitt geblasen wird, auf den der Laserstrahl strahlt.
  • Während die Laserstrahlbestrahlungsposition entlang der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 bewegt wird, wird ein impulsförmiger Laserstrahl mit einem konstanten Zyklus durch den CO2-Laserstrahlgenerator 41 ausgestrahlt, der einer Ein-Aus-Steuerung unterzogen wird. Auf diese Weise wurden die bearbeiteten Öffnungen 123 nacheinander geformt, wenn ein Schuss (shot) des Laserstrahls ausgestrahlt wurde.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde die Bewegungsgeschwindigkeit der Laserstrahlbestrahlposition derart eingestellt, dass der Ein-Aus-Steuerungszyklus 760-mal ausgeführt werden konnte, während der Laserstrahl eine Umdrehung an dem äußeren Umlauf des geschichteten Keramikkörpers 10 vollführte. Die bearbeitete Öffnung 123, die in eine Flaschenform von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 ausgespart wurde, wurde durch einen Schuss des Laserstrahls in einem Zyklus geformt. Auf diese Weise wurden 760 bearbeitete Öffnungen 123 entlang der inneren Elektrodenschicht 12 bearbeitet.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist durch Ausnutzung der Charakteristik des CO2-Lasers, bei dem die Ausgangsleistung in einer sehr kurzen Zeitdauer ansteigen kann, das Verhältnis der Laserstrahlausstrahlungszeit in einer Zyklusperiode auf einen sehr geringen Wert eingestellt, d.h., dass das Verhältnis der Laserstrahlausstrahlungszeit in der Zyklusperiode auf 1% eingestellt ist. Daher kann die bearbeitete Öffnung 123 korrekt in der Umlaufsrichtung geformt werden. Daher ist eine Unschärfe in Umlaufsrichtung klein und ist die Positionsgenauigkeit hoch.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, überlappen sich bei dem vorstehend beschriebenen Nutenformungsschritt die bearbeiteten Öffnungen 123, die zueinander benachbart sind, einander in der Umlaufsrichtung und bilden die Vertiefungsabschnitte 122 eines Körpers. In dem mittleren Abschnitt zwischen den bearbeiteten Öffnungen 123, die benachbart zueinander sind, wird der Vorsprungsabschnitt 121, dessen Tiefe kleiner als diejenige der bearbeiteten Öffnung 123 ist, geformt. Das heißt, dass der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120, in dem der Vorsprungsabschnitt 121 wiederholt auftritt, an dem äußeren Umlauf der inneren Elektrodenschicht 12 geformt wird.
  • An Stelle der Ein-Aus-Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch einen Laserstrahl geformt werden, der einer Tastverhältnissteuerung unterzogen wird.
  • In diesem Fall wird das Laserstrahltastverhältnis durch die Tastverhältnisfrequenz gesteuert, deren Geschwindigkeit ausreichend höher als diejenige der Zyklusperiode der vorstehend beschriebenen Ein-Aus-Steuerung ist. Das Tastverhältnis des Laserstrahls wird schrittweise durch die im Wesentlichen gleiche Zyklusperiode wie diejenige der vorstehend beschriebenen Ein-Aus-Steuerung geändert. Das Tastverhältnis mit einem vorbestimmten Wert wird entsprechend der Ein-Schuß-Periode des Laserstrahls eingestellt, und das Tastverhältnis wird in der Periode mit Ausnahme davon auf null eingestellt.
  • Das heißt, dass in der Tastverhältnissteuerung eine Vielzahl von impulsförmigen Laserstrahlen in der Periode ausgestrahlt werden, in der ein Schuss des Laserstrahls in der vorstehend beschriebenen Ein-Aus-Steuerung ausgestrahlt wird.
  • Das Tastverhältnis in der Tastverhältnissteuerung kann gleichförmig geändert werden. In diesem Fall kann, wenn die Laserstrahlausstrahlungsenergie gleichförmig entlang des äußeren Umlaufs der inneren Elektrodenschicht geändert wird, der äußere umlaufende Nutenabschnitt geformt werden, dessen Tiefe von der äußeren umlaufenden Fläche gleichförmig erhöht und verringert wird.
  • Zum Erzielen der Herstellung des piezoelektrischen Elements 1 der Schichtungsbauart mit dem geschichteten Keramikkörper 10, bei dem der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 wie vorstehend beschrieben geformt ist, wie es in 10 gezeigt ist, werden nach Ausführung des Einbettungsschritts, bei dem der Isolierabschnitt 181 und der leitende Abschnitt 183 in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 geformt werden, ein Paar äußerer Elektroden 18 mit den Verbindungsflächen 15 des geschichteten Keramikkörpers 10 verbunden.
  • In diesem Zusammenhang können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Isolierabschnitt 181 und der leitende Abschnitt 183 derart geformt werden, dass der Vertiefungsabschnitt 122 des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 120 eingebettet werden kann und weiter der Vorsprungsabschnitt 121 abgedeckt werden kann.
  • Wie es in 9 gezeigt ist, wird in diesem Einbettungsschritt der aus einem isolierenden Material hergestellte Isolierabschnitt 181 in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 mit Ausnahme an der Verbindungsfläche 15 des geschichteten Keramikkörpers 10 und in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 an jeder zweiten Verbindungsfläche 15 geformt, so dass das Isolierverhalten des äußeren Umlaufs des geschichteten Keramikkörpers 10 gewährleistet werden kann.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, in dem der Isolierabschnitt 181 an einer Verbindungsfläche 15 geformt ist, an der anderen Verbindungsfläche 15 kein Isolierabschnitt 181 geformt, und in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, in dem kein Isolierabschnitt 181 an einer Verbindungsfläche 15 geformt ist, ist der Isolierabschnitt 181 auf der anderen Verbindungsfläche 15 geformt.
  • Weiterhin wurde in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120, in dem an jeder zweiten Schicht kein Isolierabschnitt 181 an der Verbindungsfläche 15 geformt ist, eine aus Backsilber (baking silver) hergestellte Backelektrode für den vorstehend beschriebenen leitenden Abschnitt 183 verwendet.
  • Nachdem der leitende Abschnitt 183 geformt worden ist, kann der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120, der den Isolierabschnitt 181 aufweist, geformt werden, und der Isolierabschnitt 181 in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 geformt werden. In diesem Fall besteht keine Möglichkeit, dass der äußere umlaufenden Nutenabschnitt 120, der den Isolierabschnitt 181 bildet, durch die Hitze deformiert wird, die erzeugt wird, wenn die Backelektrode des leitenden Abschnitts 183 geformt wird.
  • Der Isolierabschnitt 181 wurde durch eine in der Zeichnung nicht gezeigte Verteilervorrichtung geformt. Diese Verteilervorrichtung ist derart aufgebaut, dass eine vorbestimmte Menge an flüssigem Isoliermaterial aus einer Verteilerdüse ausgestoßen wird, deren Position gesteuert wird.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde der Isolierabschnitt 181 aus dem Isoliermaterial (beispielsweise Three-Bond 1230, hergestellt von Three-Bond Co., Ltd.), das aus einem Siliziumkapselmittel (Silicon Potting Agent) hergestellt ist, mit dieser Verteilervorrichtung geformt.
  • In Bezug auf das Isoliermaterial ist es möglich, Harz, Glas oder Keramik außer dem vorstehend beschriebenen Isoliermaterial zu verwenden.
  • An Stelle der Verteilervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Druckervorrichtung zu verwenden, in der Isoliermaterial mittels eines Tintenstrahldruckers oder einer Plottervorrichtung beschichtet wird, bei der Isoliermaterial durch einen Berührungsstift (Touch Pen) beschichtet wird.
  • Eine Backelektrode 183, die an dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 vorgesehen ist, wurde mittels Beschichtung mit der Verteilervorrichtung geformt.
  • Weiterhin wird, wie es in 10 gezeigt ist, das piezoelektrische Element 1 der Schichtungsbauart hergestellt, bei dem die äußere Elektrode 18 mit der Verbindungsfläche 15 des beschichteten Keramikkörpers 10 über die Backelektrode 183 verbunden sind, und jede zweite innere Elektrodenschicht 12 und äußere Elektrode elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird in dem geschichteten Keramikkörpers 10, der das piezoelektrische Element 1 der Schichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel aufbaut, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 derart geformt, dass er mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt 127 der inneren Elektrodenschicht 12 kontaktiert werden kann.
  • Die Isolierschicht 181 ist an jeder zweiten inneren Elektrodenschicht 12 ein der Verbindungsfläche 15 geformt, und ein leitender Abschnitt 183, der aus der Backelektrode zusammengesetzt ist, ist mit der inneren Elektrode 12 an jeder zweiten Schicht verbunden, auf der der Isolierabschnitt 181 nicht geformt ist. Weiterhin ist die Isolierschicht 181 in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 auf dem äußeren Umlauf mit Ausnahme der Verbindungsfläche 15 in dem keramischen geschichteten Körper 10 geformt.
  • In diesen piezoelektrischen Element 1 der Schichtungsbauart greifen der leitende Abschnitt 183 und der isolierende Abschnitt 181 in den äußeren Umlauf des geschichteten Keramikkörpers 10 ein. Daher ist der Kontaktbereich des geschichteten Keramikkörpers 10 mit dem leitenden Abschnitt 183 oder dem isolierenden Abschnitt 181 erhöht. Gleichzeitig kann die Verbindungskraft zwischen diesen durch den so genannten Keileffekt (wedge effect) verbessert werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist eine Vielzahl von Vorsprungsabschnitten 121, die von dem Rand aus vorspringen, in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 geformt.
  • Daher greifen (beißen) die Vorsprungsabschnitte 121 keilartig in den Isolierabschnitt 181 und den leitenden Abschnitt 183 ein, die in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt sind. Daher sind der Isolierabschnitt 181 und der leitende Abschnitt 183 durch den Keileffekt, der durch die Vorsprungsabschnitte 121 hervorgebracht wird, stärker miteinander verbunden.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die Oberfläche des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 120 in eine ansteigende und abfallende gekrümmte Fläche geformt. Eine gekrümmte Fläche ist auf der Kontaktoberfläche des Isolierabschnitts 181 mit dem leitenden Abschnitt 183 geformt, die entlang der Oberfläche des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 120 geformt sind.
  • Daher konzentriert sich Spannung, die in dem Isolierabschnitt 181 und den leitenden Abschnitt 183 durch die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Elements 1 der Schichtungsbauart erzeugt wird, selten auf einen Punkt auf der Kontaktoberfläche des Isolierabschnitts 181 oder des leitenden Abschnitts 183. Dementsprechend verteilt sich die Spannung auf der Kontaktoberfläche, die eine gekrümmte Fläche ist. Daher werden Probleme wie Risse und andere selten in dem Isolierabschnitt 181 und dem leitenden Abschnitt 183 verursacht, die in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 120 geformt sind.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird bei dem piezoelektrischen Element 1 der Schichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Ablösen des Isolierabschnitts 181 und des leitenden Abschnitts 183, die in der inneren Elektrodenschicht 12 vorgesehen sind, selten verursacht, selbst wenn dieses über eine lange Zeitdauer verwendet wird, und ein innerer elektrischer Durchbruch wird selten verursacht.
  • In diesem Zusammenhang ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 derart geformt, dass die zueinander benachbarten bearbeiteten Öffnungen 123 den Vertiefungsabschnitt 122 eines Körpers bilden können. Jedoch kann stattdessen, wie es in 11 gezeigt ist, eine Vielzahl von unabhängigen bearbeiteten Öffnungen 123 entlang der inneren Elektrodenschicht 12 geformt werden, und der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 mit einer Vielzahl von unabhängigen Vertiefungsabschnitten 122 kann geformt werden. In diesem Fall bildet die äußere umlaufende Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 zwischen den Vertiefungsabschnitten 122 den vorstehend beschriebenen Vorsprungsabschnitt 121.
  • Wie es in 12 gezeigt ist, kann der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 lediglich an der Verbindungsfläche 15 an der äußeren umlaufende Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 geformt werden.
  • Weiterhin kann an Stelle des in 12 gezeigten äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 120, wie es in 13 gezeigt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 geformt werden, bei dem die Laserstrahlbestrahlungsposition an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 sich in Zickzack erstreckt, der in Schichtungsrichtung um die innere Elektrodenschicht 12 fluktuiert.
  • In diesem Fall kann der Vorsprungsabschnitt 121 derart geformt werden, dass er in Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers 10 vorspringt.
  • Weiterhin kann die Laserstrahlbestrahlungsposition dazu gebracht werden, dass sie in Schichtungsrichtung fluktuiert. Gleichzeitig kann die Intensität der Strahlungsenergie zum Fluktuieren gebracht werden. In diesem Fall ist es möglich, einen äußeren umlaufenden Nutenabschnitt zu bilden, der aus aneinander grenzenden äußeren Oberflächen zusammengesetzt ist, die eine kompliziertere gekrümmte Fläche aufweisen.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts der Verbindungsfläche des geschichteten Keramikkörpers geändert.
  • Wie es in 14 gezeigt ist, ist in dem geschichteten Keramikkörper 10, der das piezoelektrische Element 1 der Schichtungsbauart gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 an der Verbindungsfläche 15 derart geformt, dass sie in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt 127 an jeder zweiten inneren Elektrodenschicht 12 gelangen kann.
  • Wie es in der Zeichnung gezeigt ist, ist an der inneren Elektrodenschicht 12, an einer Verbindungsfläche 15, deren äußerer umlaufender Nutenabschnitt 120 geformt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 nicht auf der anderen Verbindungsfläche 15 geformt. An der inneren Elektrodenschicht 12 ist an einer Verbindungsfläche 15, deren äußerer umlaufender Nutenabschnitt 120 nicht geformt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 auf der anderen Verbindungsfläche 15 geformt.
  • In diesem Zusammenhang ist auf der äußeren umlaufenden Fläche mit Ausnahme der Verbindungsfläche 15 des geschichteten Keramikkörpers 10 der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 entlang der inneren Elektrode 12 in derselben Weise wie gemäß Ausführungsbeispiel 1 geformt.
  • Wie es in 15 und 16 gezeigt ist, sind in allen äußeren umlaufenden Nutenabschnitten 120 an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers 10 der Isolierabschnitt 181 gebildet. In Bezug auf die innere Elektrodenschicht 12, auf der der Isolierabschnitt 181 nicht auf der Verbindungsfläche 15 geformt ist, wird eine Backelektrode auf die äußere umlaufende Fläche als der leitende Abschnitt 183 angebracht (verbunden).
  • Andere Punkte und die Struktur sowie die Wirkung sind dieselben wie diejenigen gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.
  • Wenn die äußere Elektrode 18 an die Verbindungsfläche 15 des geschichteten Keramikkörpers 10 angebracht wird, kann die äußere Elektrode 18 mit einem leitenden Klebemittel wie Pb, Ag-Pb oder Cu ohne Verwendung einer Backelektrode angebracht werden.
  • Weiterhin kann, wie es in 17 gezeigt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt 120 lediglich auf der Verbindungsfläche 15 des geschichteten Keramikkörpers 10 geformt werden.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist derart zusammengesetzt, dass die Querschnittsform des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts, in dem der vorstehend beschriebene Isolierabschnitt geformt ist, gegenüber Ausführungsbeispiel 1 geändert ist.
  • Wie es in 18 gezeigt ist, ist die Querschnittsform des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 128, in den der leitende Abschnitt 183 gemäß diesem Ausführungsbeispiel geformt ist, in einen Vorsprung geformt, in dem die innere Elektrodenschicht 12 von dem unteren Abschnitt vorspringt. Diese innere Elektrodenschicht 12 bildet den Vorsprungsabschnitt 121.
  • Wenn dieser äußere umlaufende Nutenabschnitt 128 geformt wird, werden zwei Positionen, die in axialer Richtung angeordnet sind, die in Bezug auf die Position in axialer Richtung der entsprechenden inneren Elektrodenschicht 12 versetzt sind, jeweils mit einem Laserstrahl derart bestrahlt, dass zwei nutenförmige Vertiefungsabschnitte 129 geformt werden können, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
  • Wenn diese Vertiefungsabschnitte 129 geformt werden, wird die Bestrahlungsposition eines Laserstrahls, dessen Ausgangsleistung (W) auf einen im Wesentlichen konstanten Wert gesteuert wird, mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang des äußeren Umlaufs des geschichteten Keramikkörpers 10 bewegt.
  • In diesem Fall wird, wie es in 18 gezeigt ist, der Versatz derart eingestellt, dass zwei aneinander grenzende nutenförmige Vertiefungsabschnitte 129 sich nicht einander in Axialrichtung des geschichteten Keramikkörpers 10 überlappen können. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Vertiefungsabschnitte 129 derart geformt, dass die Vorsprungslänge d1 der inneren Elektrodenschicht, die aus den unteren Abschnitt des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 128 vorspringt, im Wesentlichen mit der Tiefe t des leitenden angrenzenden Abschnitts übereinstimmen kann.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist, wie es in 19 und 20 gezeigt ist, die Querschnittsform des äußeren umlaufenden Nutenabschnitts 128 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in eine Vorsprungsform geformt, in der die innere Elektrodenschicht 12 aus dem unteren Abschnitt vorspringt. Daher greift die innere Elektrodenschicht 12, die der Vorsprungsabschnitt 121 ist, in den leitenden Abschnitt 183 ein, der in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt 128 geformt ist. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist die Verbindungsstärke des leitenden Abschnitts 183 in diesem Ausführungsbeispiel durch den Keileffekt des Vorsprungsabschnitts 121 verbessert.
  • Wenn die innere Elektrodenschicht 12 und der leitende Abschnitt 183 mit einer großen Kontaktfläche einander berühren, kann der Kontaktwiderstand dazwischen verringert werden.
  • Der restliche Aufbau und die Wirkungsweise sind dieselben wie diejenigen gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.
  • In dem Fall der Formung des Vertiefungsabschnitts 129 kann, in derselben Weise wie gemäß Ausführungsbeispiel 1, die Ausgangsleistung (W) der Ausstrahlung des Laserstrahls zum Fluktuieren gebracht werden, um die Tiefe der Vertiefungsabschnitte 129 zu erhöhen und zu verringern.
  • Wie es in 21 und 22 gezeigt ist, können in dem geschichteten Keramikkörper 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Isolierabschnitt 181 und der leitende Abschnitt 183 gegeneinander ersetzt werden. In diesem Fall kann die Verbindungsstärke des Isolierabschnitts 181 verbessert werden, und kann das Isolierverhalten des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart 1 weiter verbessert werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Vertiefungsabschnitt gemäß Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung eines UV-Laserstrahls geformt, dessen Wellenlänge 355 nm beträgt. Das Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 23 bis 26 beschrieben.
  • Ein gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendetes (nicht gezeigtes) UV-Laserstrahlgerät ist derart aufgebaut, dass die Wellenlänge des annähernd infratroten Laserstrahls (Near-Infrared Laserstrahl), der aus einem YAG-Laserstrahlgenerator emittiert wird, transformiert wird (von 1064 nm auf 355 nm gemäß diesem Ausführungsbeispiel), wenn der Laserstrahl durch nichtlineare optische Kristalle übertragen wird. Mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Punkts ist der Aufbau des Laserstrahlgeräts gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen derselbe wie derjenige des Laserstrahlgeräts gemäß Ausführungsbeispiel 1.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde der vorstehend beschriebene Vertiefungsabschnitt durch ein UV-Laserstrahlgerät derart hergestellt, dass ein Strahlungspunkt, bei dem der Laserstrahl auf einen Durchmesser von 20 μm konzentriert wurde, auf die äußere Oberfläche des vorstehend beschriebenen geschichteten Keramikkörpers gestrahlt wurde.
  • In diesem Fall ist der vorstehend beschriebene Laserstrahl der Kurzwellenlänge, dessen Wellenlänge 355 nm beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektionsfaktor in Bezug auf eine Metalloberfläche einschließlich der inneren Elektrode 12 hoch ist, wie es in 23 gezeigt ist.
  • Dementsprechend kann in dem Fall, in dem der Vertiefungsabschnitt 122 mit dem Laserstrahl bearbeitet wird, die Bearbeitungstiefe der Keramikschicht 11 größer als die Bearbeitungstiefe der inneren Elektrodenschicht 12 gemacht werden.
  • Daher kann bei dem vorstehend beschriebenen Laserstrahl, wie es in 24 gezeigt ist, der Vertiefungsabschnitte 122 derart geformt werden, dass der äußere umlaufende Endabschnitt 127 der inneren Elektrodenschicht 12 von der unteren Fläche (Unterseite) 126 vorspringen kann.
  • Insbesondere wurde gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Laserstrahlausstrahlungsbedingung experimentell justiert, so dass die Vorsprungslänge p des äußeren umlaufenden Endabschnitts 127 doppelt so groß wie die Dicke t der inneren Elektrodenschicht 12 sein konnte, wie es in 24 gezeigt ist.
  • Bei dem Vertiefungsabschnitt 122, aus dem der äußere umlaufende Endabschnitt 127 wie in 25 gezeigt und vorstehend beschrieben vorspringt, der leitende Abschnitt 183 festgehalten werden. Der Grund dafür besteht darin, dass der äußere umlaufende Endabschnitt 127, der aus der unteren Fläche 126 (gemäß 24) des Vertiefungsabschnitt 122 vorspringt, den kein Effekt (Ankereffekt) für den leitenden Abschnitt 183 zeigt, der den Vertiefungsabschnitt 122 ausfüllt.
  • In derselben Weise kann bei dem Vertiefungsabschnitt 122 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie es in 26 gezeigt ist, der Isolierabschnitt 181 festgehalten werden. Der Grund dafür besteht darin, dass der äußere umlaufende Endabschnitt 127 den Ankereffekt für den isolierenden Abschnitt 181 zeigt, der den Vertiefungsabschnitt 122 ausfüllt.
  • In diesem piezoelektrischen Element 1 der Schichtungsbauart tritt an der äußeren Oberfläche des geschichteten Keramikkörpers 10, an der der Isolierabschnitt 181 und der leitende Abschnitt 183 festgehalten sind, ein elektrischer Durchbruch selten auf, weshalb die elektrische Zuverlässigkeit hoch ist.
  • In diesem Zusammenhang sind die anderen Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß Ausführungsbeispiel 1.
  • In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass an Stelle des gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendeten UV-Lasers es möglich ist, ein Eximer-Laser anzuwenden, der ein Gaslaser zur Erregung von Edelgas oder einem Mischgas aus Edelgas und Halogengas ist, um einen Laserstrahl zu erzeugen.
  • Es sei bemerkt, dass vorstehend zwar spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, dass jedoch verschiedene Variationen durch den Fachmann ohne Abweichen von dem Umfang und der erfinderischen Idee der vorliegenden Erfindung gemacht werden können.

Claims (18)

  1. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart mit: einem geschichteten Keramikkörper, in dem Keramikschichten und innere Elektrodenschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und einem Paar äußerer Elektroden, die jeweils mit einem Paar von Verbindungsflächen verbunden sind, die an einer äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt sind, wobei ein äußerer umlaufender Nutenabschnitt, der in Kontakt mit einem äußeren umlaufenden Endabschnitt von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschichten steht, zumindest an den Verbindungsflächen an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt ist, der äußere umlaufende Nutenabschnitt zumindest einen Vertiefungsabschnitt aufweist, der von der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers nach innen ausgebuchtet ist, wobei eine Form des Vertiefungsabschnitts selbst oder Formen einer Vielzahl von Vertiefungsabschnitten, die miteinander verbunden sind, in eine Bandform geformt sind, der äußere umlaufende Nutenabschnitt ebenfalls zumindest einen oder mehrere Vorsprungsabschnitte aufweist, die von dem Rand innerhalb des Vertiefungsabschnitts vorspringen, oder der äußere umlaufende Nutenabschnitt weist ebenfalls einen Vorsprungsabschnitt auf, der von dem Vertiefungsabschnitt vorspringt, der zwischen den benachbarten Vertiefungsabschnitten angeordnet ist, und ein aus einem Isoliermaterial hergestellte Isolierabschnitt und/oder ein aus einem leitenden Material hergestellter leitender Abschnitt in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt derart geformt ist, dass der Vertiefungsabschnitt eingebettet werden kann und der Vorsprungsabschnitt abgedeckt werden kann.
  2. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei der äußere umlaufende Nutenabschnitt derart geformt ist, dass er in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt jeder zweiten inneren Elektrodenschicht der Verbindungsflächen steht, wobei in Bezug auf die innere Elektrodenschicht an einer Verbindungsfläche, an der der äußere umlaufende Nutenabschnitt geformt ist, auf der anderen Verbindungsfläche kein äußerer umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, und in Bezug auf die innere Elektrodenschicht an einer Verbindungsfläche, an der kein äußerer umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, an der anderen Verbindungsfläche ein äußerer umlaufender Nutenabschnitt geformt ist, und der Isolierabschnitt in dem betreffenden äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt ist.
  3. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei die äußeren umlaufenden Nutenabschnitte derart geformt sind, dass sie in Kontakt mit den äußeren umlaufenden Endabschnitten aller inneren Elektrodenschichten der Verbindungsflächen gelangen, die Isolierabschnitte und die leitenden Abschnitte abwechselnd an den an der Verbindungsfläche geformten äußeren umlaufenden Nutenabschnitten geformt sind, die innere Elektrodenschicht, die in Kontakt mit dem Isolierabschnitt an einer Verbindungsfläche steht, in Kontakt mit dem leitenden Abschnitt auf der anderen Verbindungsfläche steht, und die innere Elektrodenschicht, die mit dem leitenden Abschnitt an einer Verbindungsfläche in Kontakt steht, mit dem Isolierabschnitt auf der anderen Verbindungsfläche in Kontakt steht.
  4. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei der äußere umlaufende Nutenabschnitt, der in Kontakt mit dem äußeren umlaufenden Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht steht, auf der gesamten äußeren umlaufenden Fläche mit Ausnahme der Verbindungsfläche des geschichteten Keramikkörpers geformt ist, und der Isolierabschnitt in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt ist.
  5. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von flaschenförmigen bearbeiteten Öffnungen, deren Durchmesser mit Tieferwerden der Öffnungen verringert ist, in den Vertiefungsabschnitt geformt sind, Randkantenabschnitte der Öffnungen, die einander benachbart sind, sich einander überlappen, und der Vorsprungsabschnitt zwischen den zueinander benachbarten Öffnungen derart geformt ist, dass der Vorsprungsabschnitt vorspringt.
  6. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei die Form des Vertiefungsabschnitts in einer Flaschenform geformt ist, dessen Durchmesser mit Tieferwerden des Vertiefungsabschnitts verringert ist, eine Vielzahl von Vertiefungsabschnitten an diskreten Positionen, die in einer Bandform angeordnet sind, geformt sind, und der Vorsprung zwischen den Vertiefungsabschnitten geformt ist, die unabhängig angeordnet sind und benachbart zueinander sind.
  7. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 1, wobei der äußere umlaufende Endabschnitt der inneren Elektrodenschicht auf der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts nach außen vorspringt.
  8. Piezoelektrisches Element der Schichtungsbauart nach Anspruch 7, wobei ein Vorsprungabstand des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht nicht geringer als die Dicke der inneren Elektrodenschicht ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, das einen geschichteten Keramikkörper aufweist, bei dem Keramikschichten und innere Elektrodenschichten abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und ebenfalls ein Paar äußerer Elektroden aufweist, die jeweils mit einem Paar von Verbindungsflächen verbunden sind, die an der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers geformt sind, wobei das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart aufweist: einen Körperformungsschritt zum Formen des geschichteten Keramikkörpers, einen Nutenformungsschritt zum Formen eines Vertiefungsabschnitts, der in Kontakt mit einem äußeren umlaufenden Endabschnitt von zumindest einem Teil der inneren Elektrodenschicht steht, in dem ein Laserstrahl auf zumindest die Verbindungsflächen der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers gestrahlt wird, um einen äußeren umlaufenden Nutenabschnitt zu bilden, wobei die Form dessen Aussparungsabschnitts in eine Bandform geformt ist, oder die Formen einer Vielzahl von Aussparungsabschnitten, die miteinander verbunden sind, in eine Bandform geformt sind, und einen Einbettungsschritt zum Formen eines Isolierabschnitts, der aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, und/oder eines leitenden Abschnitts, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, in dem äußeren umlaufenden Nutenabschnitt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 9, wobei der äußere umlaufende Nutenabschnitt, der zumindest einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der von dem Rand innerhalb des Vertiefungsabschnitts vorspringt, oder zumindest einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der von dem Vertiefungsabschnitt vorspringt, der zwischen den zueinander benachbarten Vertiefungsabschnitten angeordnet ist, durch Justieren einer Strahlungsbedingung des Laserstrahls in dem Nutenformungsschritt geformt wird, und der Vertiefungsabschnitt derart eingebettet wird, dass er den Vorsprungsabschnitt abdeckt, in dem ein aus einem Isoliermaterial hergestellter Isolierabschnitt und/oder ein aus einem leitenden Material hergestellter leitender Abschnitt in dem Einbettungsschritt in den äußeren umlaufenden Nutenabschnitt geformt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 10, wobei in dem Nutenformungsschritt ein Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass die Intensität der Ausstrahlungsenergie, die auf eine Position strahlt, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, niedriger als eine Intensität der Ausstrahlungsenergie sein kann, die auf eine Position ausgestrahlt wird, die benachbart zu der Position ist, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, der in die Richtung der Senkrechten an der äußeren umlaufenden Schicht des geschichteten Keramikkörpers verläuft.
  12. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 10, wobei der bandförmige Vertiefungsabschnitt, der sich in Zickzack erstreckt, geformt wird, wenn die Laserstrahlausstrahlungsposition zickzackförmig entlang des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht in den Nutenformungsschritt bewegt wird, und der Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass der Vorsprungsabschnitt, der in Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in einem gebogenen Abschnitt des Vertiefungsabschnitts geformt werden kann.
  13. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 10, wobei ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, bei dem ein Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass die Intensität der Ausstrahlungsenergie, die in einer Position, an der der Vorsprungsabschnitt zu formen ist, niedriger als die Intensität der Ausstrahlungsenergie ist, die auf eine Position benachbart zu der Position ausstrahlt, an der der Vorsprungsabschnitt, der in Richtung der Senkrechten auf der äußeren umlaufenden Fläche des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in dem Nutenformungsschritt zu formen ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart, in dem der bandförmige Vertiefungsabschnitt, der sich zickzackmäßig erstreckt, geformt wird, wenn die Laserstrahlausstrahlungsposition zickzackmäßig entlang des äußeren umlaufenden Endabschnitts der inneren Elektrodenschicht in dem Nutenformungsschritt geformt wird und der Laserstrahl derart ausgestrahlt wird, dass der Vorsprungsabschnitt, der in der Schichtungsrichtung des geschichteten Keramikkörpers vorspringt, in einem gebogenen Abschnitt des Vertiefungsabschnitts geformt werden kann, miteinander kombiniert sind und der Laserstrahl zum Formen des Vorsprungsabschnitts ausgestrahlt wird.
  14. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 10, wobei der Laserstrahl an diskreten Positionen, die entlang der inneren Elektrodenschicht verteilt sind, durch eine Ein-Aus-Steuerung ausgestrahlt wird, bei der eine Strahlung und Nicht-Strahlung des Laserstrahls wiederholt werden, während die Position, an der der Laserstrahl auszustrahlen ist, kontinuierlich entlang der inneren Elektrodenschicht des geschichteten Keramikkörpers bewegt wird.
  15. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 11, wobei der Laserstrahl ein Strahl ist, der durch einen CO2-Laser erzeugt wird.
  16. Verfahren zur Herstellung eine piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 11, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls nicht geringer als 157 nm und nicht größer als 10600 nm ist.
  17. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 11, wobei der Durchmesser eines Strahlungspunkts des Laserstrahls nicht größer als 120 μm ist.
  18. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements der Schichtungsbauart nach Anspruch 11, wobei ein Stabilisierungsbacken des geschichteten Keramikkörpers ausgeführt wird, nachdem der Laserstrahl ausgestrahlt worden ist und der Vertiefungsabschnitt geformt worden ist.
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