DE69410861T2

DE69410861T2 - Piezoelektrisches/elektrostriktives Element mit Elektrodenfilmen mit einer bestimmten Oberflächenrauhigkeit

Info

Publication number: DE69410861T2
Application number: DE69410861T
Authority: DE
Inventors: Koji C/O Ngk Insulators Ltd. Nagoya-Shi Aichi-Ken 467 Kimura; Satoshi C/O Ngk Insulators Ltd. Nagoya-Shi Aichi-Ken 467 Takemoto; Yukihisa C/O Ngk Insulators Ltd. Nagoya-Shi Aichi-Ken 467 Takeuchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2014-03-11
Also published as: DE69410861D1; US5504388A; EP0615295A1; EP0615295B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft unimorphe, bimorphe oder andere Arten eines piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements, wie in der JP-A-5-29675 geoffenbart (die der US-Patentanmeldung Nr. 07/912.920 entspricht), das Verlagerung in Form von Biegen, Auslenken oder Durchbiegen erfährt und auf geeignete Weise für Tintenstrahl- Druckköpfe, Mikrophone, Schallkörper (wie Lautsprecher), verschiedene Resonatoren oder Vibratoren, Sensoren und andere Komponenten oder Vorrichtungen eingesetzt werden kann. Die Begriffe "piezoelektrisches Element" und "elektrostriktives Element", wie hierin verwendet, sind so zu interpretieren, daß damit ein Element gemeint ist, das elektrische Energie in mechanische Energie, d.h. mechanische Kraft, Verlagerung, Belastung oder Schwingungen, umformen oder umwandeln oder mechanische Energie in elektrische Energie umformen kann.

Erörterung des Standes der Technik

In den letzten Jahren ist auf dem Gebiet der Optik und der Präzisions-Positionierungsund Bearbeitungsvorgänge ein Element weitverbreitet verwendet und verstärkt nachgefragt worden, dessen Verlagerung gesteuert wird, um die Länge eines optischen Wegs oder die Position eines Elements oder einer Komponente einer Vorrichtung in der Größenordnung von Bruchteilen eines um einzustellen oder zu regulieren, sowie ein Detektierelement, das dazu ausgebildet ist, infinitesimal kleine Verlagerung eines Gegenstands als elektrische Änderung zu detektieren. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, sind verschiedene piezoelektrische oder elektrostriktive Aktuatoren oder Sensoren entwickelt oder vorgeschlagen worden, bei denen ein piezoelektrisches oder elektrostriktives Material, wie ein ferroelektrisches Material, eingesetzt wird, das den umgekehrten oder reziproken piezoelektrischen Effekt bzw. den elektrostriktiven Effekt aufweist, bei dem ein solches piezoelektrisches oder elektrostriktives Material beim Anlegen einer Spannung oder eines elektrischen Feldes daran eine mechanische Verlagerung erzeugt, oder das den piezoelektrischen Effekt aufweist, bei dem das piezoelektrische Material beim Ausüben von Druck oder mechanischer Belastung eine elektrische Spannung oder ein elektrisches Feld erzeugt.
Beispielsweise werden bei einem Tintenstrahldruckkopf herkömmliche piezoelektrische/elektrostriktive Elemente eines unimorphen oder bimorphen Typs verwendet, um einen Druckvorgang unter Ausnutzung der Verlagerung der Elemente zu bewirken. Um die Qualität und Geschwindigkeit des Druckvorgangs zu verbessern, sind Bemühungen unternommen worden, um die Größe der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente zu verringern, um diese Elemente mit höhere Dichte auszubilden und die erforderliche Antriebsspannung zum Verlagern der Elemente zu senken, wodurch eine verbesserte Betriebsreaktion der Elemente gewährleistet wird. Bei den piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elementen moderner Bauart werden eine untere Elektrode, ein piezoelektrischer/elektrostriktiver Film und eine obere Elektrode nach einem Filmausbildungsverfahren in der beschriebenen Reihenfolge auf ein Keramiksubstrat laminiert, das als Schwingungsplatte dient, um eine piezoelektrische/elektrostriktive Einheit oder einen elektrostriktiven Abschnitt auf dem Substrat auszubilden. Dieser piezoelektrische/elektrostriktive Abschnitt und das Substrat werden dann durch Hitzebehandlung zu einer einstückigen Laminatstruktur, die als piezoelektrisches/elektrostriktives Element dient, geformt.
Beim piezoelektrischen/elektrostriktiven Element vom Filmtyp wie oben beschrieben können Komponenten, die in der Schicht des Keramiksubstrats und den Filmen der Elektroden und piezoelektrischen/elektrostriktiven Materialien enthalten sind, während der H itzebehandlung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Laminatabschnitts, der aus den Elektroden- und piezoelektrisch/elektrostriktiven Filmen besteht, mit den im benachbarten Film oder der benachbarten Schicht enthaltenen Komponenten reagieren, und zwar an den Grenzflächen dieser Schicht und dieser Filme, insbesondere an den Grenzflächen zwischen den Elektrodenfilmen und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film. Um hohe Stabilität oder Konsistenz der Eigenschaften des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements zu erreichen, ist es wirksam, eine Glaskomponente oder -komponenten aus den Materialien der piezoelektrischen/elektrostriktiven und der Elektrodenfilme zu entfernen, um die Reaktion zwischen den Filmen einzuschränken oder zu verringern, da die Glaskomponenten dazu neigen, mit einer bleihältigen Verbindung zu reagieren, die im piezoelektrischen/elektrostriktiven Material enthalten ist.
Obwohl es das Entfernen der Glaskomponente oder -komponenten aus den Materialien der Elektroden- und piezoelektrischen/elektrostriktiven Filme vorteilhaft ermöglicht, eine Änderung der Zusammensetzung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Filme zu vermeiden, führt es auch zu einer verringerten Bindungsstärke zwischen den Elektrodenfilmen und den piezoelektrischen/elektrostriktiven Filmen, insbesondere zwischen der unteren Elektrode und den piezoelektrischen/elektrostriktiven Filmen. Als Folge können diese Filme aufgrund ihrer unzureichenden Bindung voneinander getrennt werden, was zu einer verkürzten Haltbarkeit, schlechten Betriebseigenschaften und verringerter Betriebszuverlässigkeit des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements führt.
Beim herkömmlichen piezoelektrischen/elektrostriktiven Element ist der piezoelektrische/elektrostriktive Film auf einer ebenen Oberfläche des unteren Elektrodenfilms ausgebildet, der wiederum auf dem Keramiksubstrat ausgebildet ist. Demgemäß ist es wahrscheinlich, daß während seiner Hitzebehandlung Spannungen auf den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film wirken, wodurch sich die Eigenschaften des Elements aufgrund der Restspannungen verschlechtern können. Weiters kann es, wenn auf den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film eine mechanische Spannung beträchtlicher Größe ausgeübt wird, zu Rissen oder anderen Fehlern auf dem Film kommen, was zu einer verringerten Ausbeute der erzeugten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element bereitzustellen, das erhöhte Bindungsfestigkeit zwischen dem Elektrodenfilm und einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitts aufweist, um verbesserte Betriebszuverlässigkeit und verlängerte Haltbarkeit des Elements zu gewährleisten. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, mechanische Spannungen zu verringern, die während seiner Hitzebehandlung auf den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film wirken, um die Eigenschaften des Elements zu verbessern und Risse und andere Fehler des Films zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element bereit, das ein Keramiksubstrat und zumindest einen piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitt umfaßt, der jeweils aus einem unteren Elektrodenfilm, einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film und einem oberen Elektrodenfilm besteht, die in der beschriebenen Reihenfolge auf das Keramiksubstrat laminiert und durch Hitzebehandlung zumindest des unteren Elektrodenfilms und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films zu einer einstückigen Laminatstruktur geformt sind, worin zumindest der untere Elektrodenfilm eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die durch einen ersten Oberflächenrauhigkeitswert der maximalen Spitze-bis-Tal- Rauhigkeitshöhe Rmax oder Ry in einem Bereich von 3 um 14 um und einen zweiten Oberflächenrauhigkeitswert der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra nicht über 2um dargestellt ist.
Beim piezoelektrischen/elektrostriktiven Element gemäß vorliegender Erfindung ist zumindest der untere der Elektrodenfilme des piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitts mit lokalen winzigen Vorsprüngen und Ausnehmungen ausgebildet, die auf einer im allgemeinen ebenen Oberfläche davon ausgebildet sind, so daß der Elektrodenfilm eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die durch eine maximale Spitzebis-Tal-Rauhigkeitshöhe Rmax oder maximale Profilhöhe Ry in einem Bereich von 3 um 14 um dargestellt ist, und eine durch die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra dargestellte Oberflächenrauhigkeit, die nicht über 2um liegt. Demgemäß greift der piezoelektrische/elektrostriktive Film, wenn er auf dem unteren Elektrodenfilm ausgebildet wird, in die lokalen Vorsprünge und Ausnehmungen des unteren Elektrodenfilms ein, wodurch eine beträchtlich erhöhte Kontaktfläche zwischen dem Elektrodenfilm und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film gewährleistet wird, ohne daß die Zusammensetzung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films beeinflußt wird. Die so erhöhte Kontaktfläche sorgt für eine erhöhte Verankerung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films am Elektrodenfilm, wodurch ausreichend hohe Bindefestigkeit an der Grenzfläche dazwischen gewährleistet wird. Als Folge arbeitet das piezoelektrische/elektrostriktive Element mit verbesserter Zuverlässigkeit für eine längere Lebensdauer, ohne daß es zum Trennen oder Abschälen der Filme des piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitts kommt.
Weiters verringern die auf einer allgemein ebenen Oberfläche des Elektrodenfilms ausgebildeten lokalen winzigen Vorsprünge und Ausnehmungen wirksam mechanische Spannungen, die während seiner Hitzebehandlung auf den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film ausgeübt werden. Als Folge ist der piezoelektrische/elektrostriktive Film weniger durch die Restspannungen beeinflußt, was eine verbesserte Leistung (wie Verlagerung) des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements zuläßt. Weiters ist es weniger wahrscheinlich, daß im piezoelektrischen/elektrostriktiven Film Risse und andere Fehler auftreten, was zu einer erhöhten Ausbeute der hergestellten Elemente führt.
Bei einer bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung ist der untere Elektrodenfilm aus einer elektrischen Leiterpaste gebildet, die aus einer elektrisch leitenden Zusammensetzung in Form eines Pulvers besteht, bei dem es sich um ein Gemisch aus zumindest zwei Arten fester Teilchen mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchengrößen handelt. Die Anordnung erleichtert die präzise Steuerung der Oberflächenrauhigkeit des Elektrodenfilms.
Bei einer weiteren bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung besteht der untere Elektrodenfilm aus einem porösen Elektrodenfilm mit an einer seiner Oberflächen auf der der piezoelektrische/elektrostriktive Film ausgebildet wird, offenen Poren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und fakultative Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform und von Beispielen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung besser verstanden werden, in der die einzige Figur eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements zeigt, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung ist zumindest der untere Elektrodenfilm so ausgebildet, daß seine Oberfläche eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die durch eine maximale Spitze-bis-Tal-Rauhigkeitshöhe Rmax oder maximale Profilhöhe Ry in einem Bereich von 3 um 14 um dargestellt ist, und eine durch die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra dargestellte Oberflächenrauhigkeit, die nicht über 2um liegt. Mehr bevorzugt liegt die Oberflächenrauhigkeit Rmax im Bereich von 5 10um, und die Oberflächenrauhigkeit Ra ist nicht größer als 1 um. Wenn die Oberflächenrauhigkeitswerte Rmax und Ra größer als die jeweiligen oben angeführten Obergrenzen sind, besteht die Tendenz, daß die Dicke des auf dem Elektrodenfilm ausgebildeten piezoelektrischen/elektrostriktiven Films eine relativ große Schwankung aufweist, wodurch eine Schwankung oder Fluktuation des an den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film angelegten elektrischen Feldes verursacht wird, was zu einer Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften des Elements führt. Gleichzeitig besteht die Tendenz, daß aufgrund der Konzentration des elektrischen Feldes an lokalen Bereichen des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films Durchschlag auftritt, was zu verringerter Zuverlässigkeit in bezug auf die elektrische Isolierung führt. Weiters besteht die Tendenz, daß zwischen dem Elektrodenfilm und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film Poren gebildet werden. Solche Poren verringern unerwünscht die Bindungsfestigkeit zwischen ihnen. Es versteht sich, daß "Rmax." einer der Hauptparameter ist, die die Oberflächenrauhigkeit eines industriellen Produktes angeben, nämlich die maximale Spitze-bis-Tal-Rauhigkeitshöhe darstellt, die die Distanz zwischen zwei Linien parallel zur Mittellinie ist, die den oberen und den unteren Extrempunkt auf einem Profil der innerhalb der Rauhigkeitsprobenlänge zu messenden Oberfläche berühren. Andererseits stellt "Ra", das ebenfalls einer der Hauptparameter ist, die die Oberflächenrauhigkeit eines industriellen Produktes angeben, die arithmetische Mittenrauhigkeit dar, wobei es sich um die arithmetische Durchschnittsabweichung von der Mittellinie, d.h. den arithmetischen Durchschnitt oder das Mittel der absoluten Werte der Profilabweichungen innerhalb der Probenlänge handelt.
Die Elektrodenfilme, wie oben beschrieben, können aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sein, das eine Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre aushalten kann. Beispielsweise können die Elektrodenfilme aus einem einzelnen Metall, einer Metall- Legierung, einem Gemisch aus einem Metall oder einer Legierung und einer elektrisch isolierenden Keramik (z.B. TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;) oder einer elektrisch leitenden Keramik gebildet sein. Es ist jedoch vorzuziehen, daß das Elektrodenmaterial eine Hauptkomponente aufweist, die aus einem Edelmetall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wie Platin, Palladium oder Rhodium, oder einer Legierung, wie Silber- Palladium-Legierung, Silber-Platin-Legierung oder Platin-Palladium-Legierung. Es ist auch vorzuziehen, als Elektrodenmaterial ein Cermet aus Platin und einem Material für ein Keramiksubstrat (das nachstehend beschrieben wird) oder einem Material für den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film zu verwenden. Es ist besonders wünschenswert, ein Material zu verwenden, das ausschließlich aus Platin gebildet ist, oder ein Material, dessen Hauptkomponente eine platinhältige Legierung ist. Um die Benetzbarkeit in Bezug auf das Keramiksubstrat zu verbessern, kann deni Elektrodenmaterial ein Additiv wie Wismutoxid zugegeben werden. Wenn die Cermets, wie oben beschrieben, als Elektrodenmaterial verwendet werden, liegt der Gehalt des in das Elektrodenmaterial aufzunehmenden Substratmaterials vorzugsweise in einem Bereich von etwa 5-30 Vol.- %, während der Gehalt des in das Elektrodenmaterial aufzunehmenden piezoelektrischen/elektrostriktiven Materials vorzugsweise in einem Bereich von etwa 5- 20 Vol.-% liegt. Weiters ist es wünschenswert, die Verwendung von Glas als Additiv für die Elektrode zu vermeiden, da Glas dazu neigt, die Reaktion zwischen den Elektrodenfilmen und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film während seiner Hitzebehandlung zu fördern, was zu einer Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften des erhaltenen Elements führt.
Um die Elektrodenfilme auszubilden, wird normalerweise eine elektrische Leiterpaste verwendet, die durch die Zugabe fester Teilchen des Elektrodenmaterials wie oben angeführt zu einem organischen Lösungsmittel zusammen mit einem geeigneten organischen Bindemittel hergestellt wird. Gemäß einer bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung umfassen die festen Teilchen des Elektrodenmaterials feste Teilchen mit einer herkömmlichen durchschnittlichen Teilchengröße und feste Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße, die größer als die herkömmliche durchschnittliche Teilchengröße ist, oder Agglomerate, die durch das Agglomerieren einer Vielzahl herkömmlicher fester Teilchen hergestellt werden, so daß die Oberflächenrauhigkeitswerte des Elektrodenfilms innerhalb der oben angeführten Bereiche gehalten werden.
Im spezielleren kann die elektrische Leiterpaste, wie soeben beschrieben, durch eines der folgenden beiden Verfahren hergestellt werden: (A) das Ausbilden einer Paste aus einem Pulvergemisch, das durch das Vermischen von zwei oder mehr Arten fester Teilchen mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchengrößen erhalten wird; und (B) das Herstellen von zwei oder mehr Arten von Pasten durch Ändern des Dispersionszustandes oder -grades einer Art fester Teilchen mit einer vorbestimmten durchschnittlichen Teilchengröße in der Paste und Vermischen der verschiedenen Arten von Pasten, um eine elektrische Leiterpaste ähnlich der nach Verfahren (A) erhaltenen bereitzustellen.
Wenn das oben beschriebene Verfahren (A) eingesetzt wird, haben die zu vermischenden festen Teilchen wünschenswert eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,1 um bis 8 um. Im spezielleren haben die festen Teilchen, die als Basisteilchen der Paste dienen, wünschenswert eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,2 um 2 um, mehr bevorzugt 0,5 um 1,5 um. Andererseits haben die festen Teilchen, die den Basisteilchen zuzugeben sind, eine durchschnittliche Teilchengröße, die größer ist als jene der Basisteilchen, welche größere Größe im Bereich von etwa 2um bis 8 um, mehr bevorzugt etwa 2,5 um bis 5 um liegt. Diese Basisteilchen und zusätzlichen Teilchen mit der größeren Größe werden in einem entsprechenden Anteil vermischt, um ein Pulvergemisch bereitzustellen, das zum Ausbilden einer gewünschten Paste nach einem herkömmlichen Verfahren verwendet wird.
Wenn das oben beschriebene Verfahren (B) eingesetzt wird, wird nur eine Art fester Teilchen des Elektrodenmaterials, das beispielsweise die durchschnittliche Teilchengröße von 0,2 um 2 um aufweist, verwendet, um eine Basispaste herzustellen, in der die Teilchen gleichmäßig dispergiert sind, sowie eine zusätzliche Paste, die mit der Basispaste zu vermischen ist, in der die Teilchen unzureichend dispergiert sind. Dann werden diese beiden Arten von Pasten in einem geeigneten Verhältnis vermischt, um eine gewünschte elektrische Leiterpaste herzustellen. Bei diesem Verfahren (B) fungiert eine große Zahl der in der zusätzlichen Paste gebildeten Agglomerate auf die gleiche Weise wie die festen Teilchen mit der größeren Teilchengröße im Verfahren (A). Der Dispersionsgrad der festen Teilchen in der Paste wird im allgemeinen gesteuert, indem die Zeit, die Temperatur und andere Parameter beim Mischen des Elektrodenmaterials (fester Teilchen) und eines organischen Bindemittels mit einem organischen Lösungsmittel zur Herstellung der relevanten Paste eingestellt werden. Der Dispersionsgrad der festen Teilchen in der elektrischen Leiterpaste wird im allgemeinen durch einen Anschleiftest bewertet.
Bei den oben beschriebenen Verfahren (A) und (B) liegt das oben angeführte Verhältnis zwischen den Basisteilchen (Basispaste) und den Zusatzteuchen (Zusatzpaste) im Bereich von 50:50 Gew.-% bis 90:10 Gew.-%, um die oben angeführten Bereiche der Oberflächen rauh igkeitswerte des Elektrodenfilms zu erreichen.
Für den gleichen Zweck ist es zusätzlich zur Durchfiihrung der oben beschriebenen Verfahren (A) oder (B) auch wirksam, den Elektrodenfilm mit an seiner Oberfläche offenen Poren zu versehen, die für eine spezifische Oberflächenrauhigkeit erforderlich sind. In diesem Fall sollte die Porosität des Elektrodenfilms so gesteuert werden, daß sie nicht höher als 25 Vol.-% ist, mehr bevorzugt, daß sie im Bereich von 2 15 Vol.-% gehalten wird. Wenn die Porosität höher als 25 Vol.-% ist, kann es sein, daß die Poren die Oberfläche des Elektrodenfilms auf negative Weise verringern und die elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenfilms beeinträchtigen.
Der poröse Elektrodenfilm, wie oben beschrieben, kann nach verschiedenen Verfahren ausgebildet werden, wie: (a) Reduktion des Gehalts des Elektrodenmaterials beim Vermischen des Elektroden materials (feste Teilchen), eines organischen Bindemittels und eines organischen Lösungsmittels, um die Paste bereitzustellen; oder (b) absichtliches Senken des Dispersionsgrades der festen Teilchen in der Paste durch Einstellen der Zeit, Temperatur und anderer Parameter bei der Herstellung der Paste aus dem Gemisch aus Elektrodenmaterial, organischem Bindemittel und Lösungsmittel; oder (c) Agglomerieren der festen Teilchen des Elektrodenmaterials durch Einstellen der Zeit und Temperatur der Hitzebehandlung des Elektrodenfilms.
Unter Verwendung der so hergestellten elektrischen Leiterpaste wird zumindest der untere der Elektrodenfilme des piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitts ausgebildet, um dadurch die Oberflächenrauhigkeit Rmax im Bereich von 3 um bis 14 um und die Oberflächenrauhigkeit Ra nicht über 2 um zu erreichen. Wenn Leitungen, Montageteile, Drähte und andere elektrisch leitende Filme oder Komponenten als der untere Elektrodenfilm ausgebildet werden, können diese leitenden Filme oder Komponenten entweder aus dem oben beschriebenen Elektrodenmaterial, das für den unteren Elektrodenfilm verwendet wird, oder einem herkömmlichen elektrisch leitenden Material mit Gold oder Silber oder beispielsweise einer Silber-Palladium-Legierung als Hauptkomponente ausgebildet werden.
Auf die beiliegende Zeichnung Bezug nehmend, die eine Ausführungsform des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements gemäß vorliegender Erfindung zeigt, wird ein unterer Elektrodenfilm 12 als Beispiel für den unteren Elektrodenfilm wie oben erwähnt gezeigt. Das heißt, das Element der vorliegenden Ausführungsform weist einen dreischichtigen piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitt 18 auf, der auf einem dünnwandigen Abschnitt 10a eines Keramiksubstrats 10 ausgebildet ist. Der piezoelektrische/elektrostriktive Abschnitt 18 besteht aus dem unteren Elektrodenfilm 12, einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film 14 und einem oberen Elektrodenfilm 16. Diese Filme 12, 14, 16 werden in dieser Reihenfolge auf das Substrat 10 laminiert. Es ist anzumerken, daß der untere Elektrodenfilm, auf den in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, keinen Leiterabschnitt 20 und andere Abschnitte umfaßt, auf denen der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 nicht ausgebildet ist. Mit anderen Worten, der als einstückige Verlängerung des unteren Elektrodenfilms 12 ausgebildete Leiterabschnitt 20 wird nicht als Teil der unteren Elektrode betrachtet, wie in der vorliegenden Anmeldung definiert.
Die Elektrodenfilme 12, 16 werden nach einem von verschiedenen bekannten Filmausbildungsverfahren gebildet, wie Dickfilm-Ausbildungsverfahren, bei denen die elektrische Leiterpaste wie oben beschrieben verwendet wird, und Dünnfilm Ausbildungsverfahren, bei denen das Elektrodenmaterial wie oben beschrieben verwendet wird. Insbesondere wird der untere Elektrodenfilm 12 vorzugsweise durch Dickfilmausbildungstechniken, wie Siebdrucken, Spritzen, Tauchen oder Beschichten ausgebildet. Der untere Elektrodenfilm 12 hat eine Dicke in eineni Bereich von 1-30 um, vorzugsweise in eineni Bereich von 1-20 um. Der obere Elektrodenfilm 16 kann nach einer der oben angeführten Dickfilm-Ausbildungstechniken oder nach Dünnfilm- Ausbildungstechniken, wie Sputtern, Ionenstrahltechnik, Vakuumdampfabscheidung, lonenplating, CVD und Metallisieren, ausgebildet werden. Der obere Elektrodenfilm 16 hat eine Dicke nicht über 20 um, vorzugsweise nicht über 5 um.
Auf ähnliche Weise wird der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 nach einem der bekannten Filmausbildungsverfahren unter Verwendung eines bekannten piezoelektrischen/elektrostriktiven Materials ausgebildet. Vorzugsweise wird der Film 14 nach Dickfilm-Ausbildungstechniken ausgebildet, die oben unter Bezug auf die Elektrodenfilme 12, 16 beschrieben werden. Die Dicke des Films 14 ist vorzugsweise nicht größer als 50 um, und liegt mehr bevorzugt in einem Bereich von 3-40 um, so daß der Film ein ausreichendes Ausmaß an Verlagerung bei einer relativ geringen an die Elektroden 12, 16 angelegten elektrischen Spannung erfahren kann. Es ist wünschenswert, daß der Film 14 aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die als Hauptkomponente Bleizirkonattitanat (PZT), Bleimagnesiumniobat (PMN), Bleinickelniobat (PNN), Bleimanganniobat, Bleiantimonstannat, Bleizinkniobat, Bleititanat oder Bleizirkonat oder ein Gemisch aus solchen Materialien enthält. Das piezoelektrische/elektrostriktive Material (das ein Gemisch aus verschiedenen Materialien sein kann) mit der oben angeführten Hauptkomponente kann weites als Additiv ein Oxid oder eine andere Verbindung von Lanthan, Barium, Niobium, Zink, Zer, Kadmium, Chrom, Kobalt, Antimon, Eisen, Yttrium, Tantal, Wolfram, Nickel, Mangan, Lithium, Strontium, Kalzium und/oder Wismut enthalten, um ein Material bereitzustellen, das beispielsweise PLZT enthält. Die Zugabe eines Glasmatenals sollte jedoch vermieden werden, da das Glas dazu tendiert, mit dem bleihältigen piezoelektrischen/elektrostriktiven Material, wie PZT, zu reagieren, was es schwierig macht, eine gewünschte Zusammensetzung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films zu erreichen und dadurch eine unerwünschte Schwankung und Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften des Elements verursacht.
Unter den verschiedenen piezoelektrischen/elektrostriktiven Materialien, wie oben angeführt, empfiehlt sich die Verwendung eines Materials, dessen Hauptkomponente aus Bleimagnesiumniobat, Bleizirkonat und Bleititanat besteht oder aus Bleinickelniobat, Bleimagnesiumniobat, Bleizirkonat und Bleititanat besteht. Insbesondere wird vorzugsweise das Material verwendet, dessen Hauptkomponente aus Bleimagnesiumniobat, Bleizirkonat und Bleititanat besteht, weil dieses Material weit weniger dazu tendiert, während seiner Hitzebehandlung mit dem Substratmaterial zu reagieren, und daher frei von Trennung seiner Komponenten ist, wodurch als Ergebnis einer geeigneten Behandlung zur Beibehaltung der Zusammensetzung leicht eine gewünschte Zusammensetzung oder Kristalistruktur erhalten werden kann. Dieses Material weist auch eine relativ hohe piezoelektrische Konstante auf und wird vorteilhaft verwendet, um den piezoelektrischen/elektrostriktiven Film nach einem Dickfilm-Ausbildungsverfahren, wie Siebdrucken, Spritzen, Tauchen und Beschichten, auszubilden. Während das piezoelektrische/elektrostriktive Material, das mehrere Komponenten wie oben beschrieben enthält, piezoelektrische Eigenschaften aufweist, die je nach der Zusammensetzung der Komponenten variieren, hat das aus Bleimagnesiumniobat, Bleizirkonat und Bleititanat bestehende Dreikomponentenmaterial, das für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird, vorzugsweise eine Zusammensetzung in der Nähe der Phasengrenzen einer pseudokubi schen Kristal phase, einer tetragonalen Kristallphase und einer rhomboedrischen Kristaliphase. Um ein ausreichend hohes Maß der piezoelektrischen Konstante und des elektromechanischen Kopplungsfaktors zu gewährleisten, hat das piezoelektrische/elektrostriktive Material besonders wünschenswert eine Zusammensetzung, die 15 50 Mol-% Bleimagnesiumniobat, 10 45 Mol-% Bleizirkonat und 30 45 Mol-% Bleititanat enthält.
Während das Keramiksubstrat 10 aus einem verschiedener bekannter Keramikmaterialien gebildet ist, wird besonders bevorzugt eine Zusammensetzung verwendet, die als Hauptkomponente Zirkondioxid mit einer Kristallphase enthält, die durch die Zugabe zumindest einer Verbindung stabilisiert oder teilweise stabilisiert ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Zeroxid, Kalziumoxid und Magnesiumoxid besteht. Das Keramiksubstrat aus dieser Zusammensetzung weist auch bei einer relativ geringen Dicke einen hohen Grad an mechanischer Festigkeit und Zähigkeit auf und unterliegt verringerten thermischen Beanspruchungen während der Hitzebehandlung des Substrats mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material. Weiters tendiert das so stabilisierte Zirkondioxid weniger dazu, chemisch mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material zu reagieren. Die Dicke des dünnwandigen Abschnitts loa des Substrats 10 ist allgemein nicht größer als 50 um, vorzugsweise nicht größer als 30 um und mehr bevorzugt nicht größer als 10 um, um eine hohe Reaktion und ein ausreichendes Ausmaß an Verlagerung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements zu gewährleisten, wenn der piezoelektrische/elektrostriktive Abschnitt 18 mit Energie versorgt wird.
Dann wird eine geeignete Hitzebehandlung bzw. ein Brennvorgang durchgeführt, um das Keramiksubstrat 10 einstückig mit den Elektrodenfilmen 12, 16 und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film 14 zu verbinden, die auf dem Substrat 10 ausgebildet sind. Um den gewünschten Oberflächenzustand des Elektrodenfilms gemäß vorliegender Erfindung zu erreichen, wird die Temperatur der Hitzebehandlung oder des Brennens vorzugsweise in einem Bereich von 900ºC bis 1.400ºC, mehr bevorzugt in einem Bereich von 1.000ºC bis 1.400ºC gehalten. Ein solches Hitzebehandlungsoder Brennverfahren kann jeweils durchgeführt werden, wenn die untere Elektrode 12, der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 und die obere Elektrode 16 nach einem geeigneten oben angeführten Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden. Genauer gesagt wird die Hitzebehandlung zu drei verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt: wenn der untere Elektrodenfilm 12 auf dem Keramiksubstrat 10 ausgebildet wird; wenn der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 auf dem unteren Eektrodenfilm 12 ausgebildet wird; und wenn der obere Elektrodenfilm 16 auf dem Film 14 ausgebildet wird. Alternativ dazu können der untere Elektrodenfilm 12 und der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 oder alle drei Filme 12, 14, 16 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitts 18 gleichzeitig hitzebehandelt bzw. gebrannt werden. Wenn der obere Elektrodenfilm 18 nach einer Dünnfilm Ausbildungstechnik gebildet wird, ist die Hitzebehandlung des oberen Elektrodenfilms 18 nicht wesentlich.

BEISPIELE

Um das Konzept der vorliegenden Erfindung weiter zu klären, werden einige Beispiele für die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente gemäß vorliegender Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Details dieser Beispiele beschränkt ist, sondern mit verschiedenen Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen durchgeführt werden kann, die Fachleute ersinnen können, ohne daß vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Zunächst wurden fünf verschiedene elektrische Leiterpasten aus Pt-Pulvern mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchengrößen hergestellt. Für die Herstellung dieser Leiterpasten wurden ein Acrylbinder und Terpineol als Bindemittel bzw. organisches Lösungsmittel verwendet.

Beispiel 1

Die Leiterpaste wurde hergestellt durch: Vermischen von zwei Pt-Pulvern mit jeweiligen durchschnittlichen Teilchengrößen von 0,8 um und 3 um in einem Gewichtsverhältnis von 4:1; Zugeben des Bindemittels und organischen Lösungsmittels zum Pt- Pulvergemisch; und einstündiges Vermischen.

Beispiel 2

Die Leiterpaste wurde hergestellt durch: Zugeben des Bindemittels und organischen Lösungsmittels zu einem PT-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,5 um; Vermischen dieser Komponenten für 1 Stunde, um eine erste Paste herzustellen, und für 10 min, um eine zweite Paste herzustellen; und Vermischen der ersten und der zweiten Paste in einem Gewichtsverhältnis von 2:1.

Beispiel 3

Die Leiterpaste wurde hergestellt durch: Zugeben des Bindemittels und organischen Lösungsmittels zu einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,9 um; Vermischen dieser Komponenten für 1 h, um eine erste Paste herzustellen, und für 10 min, um eine zweite Paste herzustellen; und Vermischen der ersten und der zweiten Paste in einem Gewichtsverhältnis von 3:1.

Vergleichsbeispiel 1

Die Leiterpaste wurde hergestellt, indem das Bindemittel und das organische Lösungsmittel einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 um zugegeben und diese Komponenten für 1 h vermischt wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Die Leiterpaste wurde hergestellt, indem das Bindemittel und das organische Lösungsmittel einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 um zugegeben wurde und diese Komponenten 1 h lang vermischt wurden.
Unter Verwendung der wie oben beschrieben hergestellten Leiterpasten wurden Proben der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente hergestellt, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Keramiksubstrat 10 dieser Elemente wurde aus teilweise mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkondioxid gebildet, wobei der dünnwandige Abschnitt 10a eine Dicke von 10 um aufwies. Auf diesem dünnwandigen Abschnitt 10a wurde der piezoelektrische/elektrostriktive Abschnitt 18 mit den Abmessungen 0,4 mm x 8 mm (Breite x Länge) ausgebildet. Im spezielleren beschrieben wurde der untere Elektrodenfilm 12 zuerst unter Verwendung der entsprechenden oben beschriebenen Leiterpaste auf dem dünnwandigen Abschnitt 10a des Substrats 10 ausgebildet und wurde bei 1.300ºC gebrannt (hitzebehandelt). Der gebrannte untere Elektrodenfilm 12 hatte eine Dicke von 5 um. Dann wurde unter Verwendung einer Zusammensetzung, die aus Bleimagnesiumniobat, Bleititanat und Bleizirkonat bestand, der piezoelektrische/elektrostriktive Film 14 auf dem unteren Elektrodenfilm 12 ausgebildet und bei 1.250ºC gebrannt (hitzebehandelt). Der gebrannte Film 14 hatte eine Dicke von 30 um. Dann wurde der obere Elektrodenfilm 16 mit einer Dicke von 0,2 um durch Sputtern von Au auf dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film 14 ausgebildet. So wurden die fünf Proben der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente unter Verwendung der verschiedenen elektrischen Leiterpasten für den unteren Elektrodenfilm 12 hergestellt.
Der Leiterabschnitt 20 wurde als einstückiger Teil des unteren Elektrodenfilms 12 auf jeder der Proben der Beispiele 1-3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 ausgebildet. Genauer gesagt wurde dieser Leitungsabschnitt 20 aus der gleichen Leiterpaste gebildet, wie sie für den unteren Elektrodenfilm 12 verwendet wurde. Die Oberflächenrauhigkeit (Rmax. und Ra) des Leiterabschnitts 20 einer jeden Probe wurde gemessen, und die Meßwerte wurden als Oberflächenrauhigkeit des unteren Elektrodenfilms 12 verwendet. Weiters wurde das Ausmaß der Verlagerung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements einer jeden Probe durch Anlegen einer Spannung von 30V zwischen dem unteren und dem oberen Elektrodenfilm 12, 16 gemessen. Die Meßwerte der Oberflächenrauhigkeit der unteren Elektrode 12 und der Verlagerung des Elements werden in Tabelle 1 gemeinsam mit dem Prozentsatz der Rißbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films 14 angegeben. Der Rißtest wurde an 1.000 Stück des Elements nach jedem der Beispiele durchgeführt. Tabelle 1
*"Pulverteilchengröße" bezeichnet die durchschnittliche Teilchengröße des zur Herstellung der Leiterpaste eines jeden Beispiels verwendeten Pt-Pulvers.
Weiters wurden vier verschiedene elektrische Leiterpasten aus Pt-Pulvern mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchengrößen hergestellt, um entsprechende Proben des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements nach den Beispielen 4 und 5 und Vergleichsbeispielen 3 und 4 herzustellen. Die Details des unteren Elektrodenfilms 12 einer jeden Probe sind in nachstehender Tabelle 2 angeführt.

Beispiel 4

Die Leiterpaste wurde hergestellt durch: Vermischen von zwei Pt-Pulvern mit jeweiligen durchschnittlichen Teilchengrößen von etwa 0,6 um und etwa 3 um in einem Gewichtsanteil von 3:2; Zugeben des Bindemittels und organischen Lösungsmittels zum Pt-Pulvergemisch; und Vermischen der Genannten für 1 h.

Beispiel 5

Die Leiterpaste wurde hergestellt durch: Zugeben des Bindemittels und organischen Lösungsmittels zu einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 1 um; Vermischen dieser Komponenten für 1 h, um eine erste Paste herzustellen, und für 10 min, um eine zweite Paste herzustellen; und Vermischen der ersten und der zweiten Paste in einem Gewichtsverhältnis von 3:1.

Vergleichsbeispiel 3

Die Leiterpaste wurde hergestellt, indem das Bindemittel und das organische Lösungsmittel einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,6 um zugegeben wurde und diese Komponenten 1 h lang vermischt wurden.

Vergleichsbeispiel 4

Die Leiterpaste wurde hergestellt, indem das Bindemittel und das organische Lösungsmittel einem Pt-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 um zugegeben wurden und diese Komponenten 1 h lang vermischt wurden.
Unter Verwendung der wie oben beschrieben hergestellten Proben wurden Proben der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente auf die gleiche Weise hergestellt, wie oben unter Bezugnahme auf die Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 beschrieben. Der piezoelektrische/elektrostriktive Abschnitt 18 einer jeden Probe wurde jedoch so ausgebildet, daß er die Abmessungen 0,8 mm x 3 mm (Breite x Länge) hatte. Die Oberflächenrauhigkeitswerte (Rmax und Ra) des unteren Elektrodenfilms 12, das Verlagerungsausmaß des Elements und der Rißprozentsatz des Films 14 wurden bei den Proben nach den Beispielen 4 und 5 und Vergleichsbeispielen 3 und 4 gemessen. Die Meßwerte sind in Tabelle 2 angeführt. Tabelle 2
* "Pulverteilchengröße" bezeichnet die durchschnittliche Teilchengröße des zur Herstellung der Leiterpaste eines jeden Beispiels verwendeten Pt-Pulvers.
Wie aus den in Tabelle 1 und 2 angeführten Ergebnissen hervorgeht, war nach den Beispielen 1 bis 5, in denen die Oberflächenrauhigkeitswerte Rmax. und Ra des unteren Elektrodenfilms 12 in den oben erklärten angegebenen Bereichen gemäß vorliegender Erfindung gehalten wurden, der Rißprozentsatz des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films 14 relativ gering, während das Ausmaß an Verlagerung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vergleichsweise hoch war. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wiesen relativ schlechte Ergebnisse bei Rißprozentsatz und Verlagerungsausmaß auf.
Weitere Vergleichsbeispiele wurden so hergestellt, daß die Oberflächenrauhigkeitswerte Rmax. und Ra des unteren Elektrodenfilms außerhalb der angegebenen Bereiche gemäß vorliegender Erfindung lagen. Einige dieser Vergleichsbeispiele, deren untere Elektrodenfilme einen relativ hohen Grad an Oberflächenglätte aufwiesen, erlitten lokales oder teilweises Trennen oder Abschälen des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films, während die anderen Vergleichsbeispiele Durchschlag beim Anlegen einer Spannung zum Messen des Verlagerungsausmaßes erlitten.

Claims

1. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element, umfassend ein Keramiksubstrat (10) und zumindest einen piezoelektrischen/elektrostriktiven Abschnitt (18), der jeweils aus einem unteren Elektrodenfilm (12), einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Film (14) und einem oberen Elektrodenfilm(16) besteht, die in der beschriebenen Reihenfolge auf das Keramiksubstrat (10) laminiert und durch Hitzebehandlung zumindest des unteren Elektrodenfilms (12) und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Films (14) zu einer einstückigen Laminatstruktur geformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

zumindest der untere Elektrodenfilm (12) eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die durch einen ersten Oberflächenrauhigkeitswert der maximalen Spitze-bis-Tal- Rauhigkeitshöhe Rmax oder Ry in einem Bereich von 3 um 14 um und einen zweiten Oberflächenrauhigkeitswert der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra nicht über 2um dargestellt ist.

2. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 1, worin der erste Oberflächenrauhigkeitswert Rmax. in einem Bereich von 5um 10um liegt.

3. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 1 oder 2, worin der zweite Oberflächenrauhigkeitswert Ra nicht größer als 1 um ist.

4. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der untere Elektrodenfilm aus einer elektrischen Leiterpaste gebildet ist, die ein Pulvermaterial umfaßt, das ein Gemisch aus zumindest zwei Arten fester Teilchen mit unterschiedlichen Teilchengrößen ist.

5. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 4, worin das Pulvermaterial eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,1 um bis 8 um hat.

6. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 4, worin das Gemisch aus zumindest zwei Arten fester Teilchen erste feste Teilchen mit einer vorbestimmten ersten durchschnittlichen Teilchengröße und zweite feste Teilchen mit einer zweiten durchschnittlichen Teilchengröße umfaßt, die größer als die erste durchschnittliche Teilchengröße ist.

7. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 6, worin die ersten festen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,2 um bis 2 um aufweisen und die zweiten festen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 2 um bis 8 um aufweisen.

8. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 7, worin die ersten festen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße in einem Bereich von 0,5 um bis 1,5 um aufweisen und die zweiten festen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße in einem Bereich von 2,5 um bis 5 um aufweisen.

9. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 6, worin das Verhältnis zwischen den ersten festen Teilchen und den zweiten festen Teilchen in einem Bereich von 50:50 Gew.-% bis 90:10 Gew.-% liegt.

10. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der untere Elektrodenfilm aus zumindest zwei Arten elektrischer Leiterpasten mit unterschiedlichen Dispersionsgraden fester Teilchen zum Ausbilden des unteren Elektrodenfilms gebildet ist, wobei die festen Teilchen eine vorbestimmte durchschnittliche Teilchengröße aufweisen.

11. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 10, worin die vorbestimmte durchschnittliche Teilchengröße der festen Teilchen in einem Bereich von 0,2 um bis 2 um liegt.

12. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach Anspruch 10 oder 11, worin die zumindest zwei Arten elektrischer Leiterpasten eine erste Leiterpaste, in der die festen Teilchen gieichmäßig dispergiert sind, und eine zweite Leiterpaste umfassen, in der die festen Teilchen unzureichend dispergiert sind, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Leiterpaste und der zweiten Leiterpaste in einem Bereich von 50:50 Gew.-% bis 90:10 Gew.-% liegt.

13. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin der untere Elektrodenfilm aus einem porösen Elektrodenfilm mit Poren besteht, die auf einer seiner Oberflächen offen sind, auf der der piezoelektrische/elektrostriktive Film ausgebildet wird.

14. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin der untere Elektrodenfilm eine Dicke in einem Bereich von 1-30um aufweist.

15. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin der obere Elektrodenfilm eine Dicke nicht über 20 um aufweist.

16. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin der piezoelektrische/elektrostriktive Film eine Dicke nicht über 50 um aufweist.

17. Piezoelektrisches/elektrostriktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 6, worin das Keramiksubstrat, der obere und der untere Elektrodenfilm sowie der piezoelektrische/elektrostriktive Film bei einer Temperatur von 900 1.400ºC hitzebehandelt sind.