JP2002203999A - 積層型圧電体素子とその製造方法 - Google Patents
積層型圧電体素子とその製造方法Info
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-
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-
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐久性に優れ，製造時の工程管理が容易な積
層型圧電体素子及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 圧電スタック１０に第１側面電極１１，
第２側面電極１２を設けてなる。圧電層１３１，１３２
と内部電極層１４１，１４２とは略同面積で，内部電極
層１４１，１４２は圧電スタック１０の側面１０１，１
０２にそれぞれ端部が露出し，第１側面電極１１は，内
部電極層１４１の端部に第１絶縁部１１１を設けて，こ
れの上に第１導電部１２１を設けてある。第２側面電極
１２も同様である。そして，第１及び第２絶縁部１１
１，１１２は絶縁性樹脂より構成され第１及び第２導電
部１１２，１２２は導電性樹脂より構成される。
層型圧電体素子及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 圧電スタック１０に第１側面電極１１，
第２側面電極１２を設けてなる。圧電層１３１，１３２
と内部電極層１４１，１４２とは略同面積で，内部電極
層１４１，１４２は圧電スタック１０の側面１０１，１
０２にそれぞれ端部が露出し，第１側面電極１１は，内
部電極層１４１の端部に第１絶縁部１１１を設けて，こ
れの上に第１導電部１２１を設けてある。第２側面電極
１２も同様である。そして，第１及び第２絶縁部１１
１，１１２は絶縁性樹脂より構成され第１及び第２導電
部１１２，１２２は導電性樹脂より構成される。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，通電により積層方向に伸縮する
積層型圧電体素子及びその製造方法に関する。
積層型圧電体素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，積層型圧電体素子として，次の構成
がよく知られている。図１４に示すごとく，積層型圧電
体素子９は，圧電層９３１，９３２の層間に内部電極層
９４１，９４２を交互に形成し，上記圧電層９３１，９
３２に対し正負に電圧を印加可能となるように形成した
圧電スタックと，該圧電スタックの側面９０１に設けた
一対の側面電極９１よりなる。
がよく知られている。図１４に示すごとく，積層型圧電
体素子９は，圧電層９３１，９３２の層間に内部電極層
９４１，９４２を交互に形成し，上記圧電層９３１，９
３２に対し正負に電圧を印加可能となるように形成した
圧電スタックと，該圧電スタックの側面９０１に設けた
一対の側面電極９１よりなる。
【０００３】圧電スタックにおいて，一方の内部電極層
９４１は一方の側面９０１に露出するように配設され，
他方の内部電極層９４２は他方の側面９０２に露出する
ように配設されている。圧電スタックの側面９０１，９
０２には，露出した内部電極層９４１，９４２の端部を
導通させるように側面電極９１を形成した。なお，内部
電極層９４２の端部と導通するもう一つの側面電極は図
１４から見えない位置にあるため図示しない。
９４１は一方の側面９０１に露出するように配設され，
他方の内部電極層９４２は他方の側面９０２に露出する
ように配設されている。圧電スタックの側面９０１，９
０２には，露出した内部電極層９４１，９４２の端部を
導通させるように側面電極９１を形成した。なお，内部
電極層９４２の端部と導通するもう一つの側面電極は図
１４から見えない位置にあるため図示しない。
【０００４】
【解決しようとする課題】しかしながら，従来の積層型
圧電体素子９では，図１５にかかるＮ部において内部電
極層９４１の端部から側面９０１に向かうようなクラッ
クが発生するという問題があった（なお，同図では図示
されない反対側の側面９０２においても同様の問題が発
生する）。
圧電体素子９では，図１５にかかるＮ部において内部電
極層９４１の端部から側面９０１に向かうようなクラッ
クが発生するという問題があった（なお，同図では図示
されない反対側の側面９０２においても同様の問題が発
生する）。
【０００５】図１５に示すごとく，圧電スタックでは，
側面９０１に露出していない側の内部電極層９４２の端
部９４４は徐々に先細りとなる断面形状を有する。側面
９０１には内部電極層９４１の端部９４３が露出してい
る。図示は略したが，側面９０２については内部電極層
９４２の端部が露出し，内部電極層９４１の端部は圧電
スタックの側面９０２に露出せず，徐々に先細りとなる
断面形状で圧電スタック内部に存在する。
側面９０１に露出していない側の内部電極層９４２の端
部９４４は徐々に先細りとなる断面形状を有する。側面
９０１には内部電極層９４１の端部９４３が露出してい
る。図示は略したが，側面９０２については内部電極層
９４２の端部が露出し，内部電極層９４１の端部は圧電
スタックの側面９０２に露出せず，徐々に先細りとなる
断面形状で圧電スタック内部に存在する。
【０００６】このため，圧電層９３１，９３２は，内部
電極層９４１と内部電極層９４２とによって挟まれたＭ
部と，内部電極層９４１及び９４２のいずれか一方のみ
と接したＮ部とに区別できる。
電極層９４１と内部電極層９４２とによって挟まれたＭ
部と，内部電極層９４１及び９４２のいずれか一方のみ
と接したＮ部とに区別できる。
【０００７】内部電極層９４１及び９４２から圧電層９
３１，９３２に電圧を印加した際，内部電極層９４１及
び９４２の双方によって挟まれたＭ部は積層方向に変位
できる。しかし，一方の内部電極層９４１または９４２
としか接していないＮ部は変位できない。Ｍ部とＮ部と
の境界となる，図１５に破線で示したＬ部では，変位す
る部分と変位しない部分とが隣接しているため，応力が
発生する。そのため，端部９４４から側面９０１に向か
うクラックが発生する等の圧電スタックの損傷が生じる
ことがある。この損傷は特に長期にわたる積層型圧電体
素子の使用時，過酷な使用環境での使用時等でよく発生
し，素子劣化の大きな原因となっていた。
３１，９３２に電圧を印加した際，内部電極層９４１及
び９４２の双方によって挟まれたＭ部は積層方向に変位
できる。しかし，一方の内部電極層９４１または９４２
としか接していないＮ部は変位できない。Ｍ部とＮ部と
の境界となる，図１５に破線で示したＬ部では，変位す
る部分と変位しない部分とが隣接しているため，応力が
発生する。そのため，端部９４４から側面９０１に向か
うクラックが発生する等の圧電スタックの損傷が生じる
ことがある。この損傷は特に長期にわたる積層型圧電体
素子の使用時，過酷な使用環境での使用時等でよく発生
し，素子劣化の大きな原因となっていた。
【０００８】また，従来構成の積層型圧電体素子９で，
内部電極層９４１，９４２は圧電層９３１，９３２に対
する部分電極として構成されている。製造時に所定面積
の内部電極層９４１，９４２を確実に圧電層９３１，９
３２に対し形成するのは工程管理が面倒で手間がかかる
ため，この工程管理の簡易化が望まれていた。
内部電極層９４１，９４２は圧電層９３１，９３２に対
する部分電極として構成されている。製造時に所定面積
の内部電極層９４１，９４２を確実に圧電層９３１，９
３２に対し形成するのは工程管理が面倒で手間がかかる
ため，この工程管理の簡易化が望まれていた。
【０００９】上記問題を解消するために，内部電極層を
圧電層に対する全面電極として構成することが提案され
ている。この場合，内部電極層と圧電層との面積はほぼ
等しくなる。また，側面電極は内部電極層の端部を一つ
おきに絶縁部で覆い，他の端部を絶縁部を覆うように形
成した導電部で電気的に連結することで構成されて，一
枚の圧電層が極性の違う内部電極層で挟まれるような構
成とした。
圧電層に対する全面電極として構成することが提案され
ている。この場合，内部電極層と圧電層との面積はほぼ
等しくなる。また，側面電極は内部電極層の端部を一つ
おきに絶縁部で覆い，他の端部を絶縁部を覆うように形
成した導電部で電気的に連結することで構成されて，一
枚の圧電層が極性の違う内部電極層で挟まれるような構
成とした。
【００１０】しかしながら，この構成においても圧電体
素子の耐久性に関して問題が解決しないことがある。積
層型圧電体素子は積層方向に変位するため，側面電極は
積層方向の応力がかかる。この場合は必要箇所にだけ導
電部を設けた構成としているため，導電部の機械強度が
弱く，内部電極層との剥離が発生しやすかった。つま
り，導電部を設けて圧電層に対し全面形成された内部電
極層を導通させる方式では，耐久性に優れる圧電体素子
が得難かった。
素子の耐久性に関して問題が解決しないことがある。積
層型圧電体素子は積層方向に変位するため，側面電極は
積層方向の応力がかかる。この場合は必要箇所にだけ導
電部を設けた構成としているため，導電部の機械強度が
弱く，内部電極層との剥離が発生しやすかった。つま
り，導電部を設けて圧電層に対し全面形成された内部電
極層を導通させる方式では，耐久性に優れる圧電体素子
が得難かった。
【００１１】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，耐久性に優れ，製造時の工程管理が容易
な積層型圧電体素子及びその製造方法を提供しようとす
るものである。
されたもので，耐久性に優れ，製造時の工程管理が容易
な積層型圧電体素子及びその製造方法を提供しようとす
るものである。
【００１２】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，印加電圧
に応じて伸縮する圧電層と印加電圧供給用の内部電極層
とを交互に積層構成した圧電スタックと，該圧電スタッ
クのある側面に第１側面電極を，他の側面に第２側面電
極を設けて，各側面電極によって，圧電層を介して隣り
合う内部電極層が異なる極性に通電されるよう構成され
た積層型圧電体素子において，上記圧電層と上記内部電
極層とは略同面積に構成され，上記内部電極層は上記圧
電スタックの側面に端部が露出した状態にあり，上記第
１側面電極は，ある側面に露出した内部電極層の端部に
対し，一層おきに第１絶縁部を設けて上記端部を被覆
し，上記第１絶縁部上に圧電スタック積層方向に第１導
電部を設けることで構成されており，また，第１側面電
極は，一つおきに内部電極層を導通させており，上記第
２側面電極は，他の側面における上記第１絶縁部を設け
ていない内部電極層の端部に対し第２絶縁部を設けて端
部を被覆し，上記第２絶縁部上に圧電スタック積層方向
に第２導電部を設けることで構成されており，また，さ
らに，第２側面電極は，一つおきに内部電極層を導通さ
せており，上記第１及び第２絶縁部は絶縁性樹脂より構
成されており，上記第１及び第２導電部は導電性樹脂よ
り構成されていることを特徴とする積層型圧電体素子に
ある。
に応じて伸縮する圧電層と印加電圧供給用の内部電極層
とを交互に積層構成した圧電スタックと，該圧電スタッ
クのある側面に第１側面電極を，他の側面に第２側面電
極を設けて，各側面電極によって，圧電層を介して隣り
合う内部電極層が異なる極性に通電されるよう構成され
た積層型圧電体素子において，上記圧電層と上記内部電
極層とは略同面積に構成され，上記内部電極層は上記圧
電スタックの側面に端部が露出した状態にあり，上記第
１側面電極は，ある側面に露出した内部電極層の端部に
対し，一層おきに第１絶縁部を設けて上記端部を被覆
し，上記第１絶縁部上に圧電スタック積層方向に第１導
電部を設けることで構成されており，また，第１側面電
極は，一つおきに内部電極層を導通させており，上記第
２側面電極は，他の側面における上記第１絶縁部を設け
ていない内部電極層の端部に対し第２絶縁部を設けて端
部を被覆し，上記第２絶縁部上に圧電スタック積層方向
に第２導電部を設けることで構成されており，また，さ
らに，第２側面電極は，一つおきに内部電極層を導通さ
せており，上記第１及び第２絶縁部は絶縁性樹脂より構
成されており，上記第１及び第２導電部は導電性樹脂よ
り構成されていることを特徴とする積層型圧電体素子に
ある。
【００１３】本発明において最も注目すべきことは，圧
電層と内部電極層とは略同面積に構成され，各内部電極
層は圧電スタックの側面に端部が露出した状態にあるこ
と，また，第１及び第２の側面電極は，内部電極層の端
部を覆う第１及び第２絶縁部とこれら絶縁部の上に設け
た第１及び第２導電部とより構成され，かつ第１及び第
２絶縁部は絶縁性樹脂よりなり，第１及び第２導電部は
導電性樹脂よりなることである。
電層と内部電極層とは略同面積に構成され，各内部電極
層は圧電スタックの側面に端部が露出した状態にあるこ
と，また，第１及び第２の側面電極は，内部電極層の端
部を覆う第１及び第２絶縁部とこれら絶縁部の上に設け
た第１及び第２導電部とより構成され，かつ第１及び第
２絶縁部は絶縁性樹脂よりなり，第１及び第２導電部は
導電性樹脂よりなることである。
【００１４】次に，本発明の作用につき説明する。圧電
層と内部電極層とを略同面積にする，つまり圧電層に対
する全面電極として内部電極層を構成することで（図２
参照），製造工程において，圧電層に対する内部電極層
形成面積の管理が不要となる。このため圧電体素子製造
時の工程管理を容易とすることができる。
層と内部電極層とを略同面積にする，つまり圧電層に対
する全面電極として内部電極層を構成することで（図２
参照），製造工程において，圧電層に対する内部電極層
形成面積の管理が不要となる。このため圧電体素子製造
時の工程管理を容易とすることができる。
【００１５】また，絶縁部も導電部も共に樹脂製とした
ことで，双方に高い柔軟性を付与することができる。そ
のため，積層型圧電体素子の変位に伴って応力が加わる
際の損傷，破断等を生じ難くすることができる。また，
圧電層と内部電極層とが共に同面積であることから，圧
電層はその全面において内部電極層により挟まれた状態
となり，従来技術で記載した図１５にかかるような変位
するＭ部，変位しないＮ部といったものが圧電層に生じ
ず，従って，これに起因する圧電層の損傷も生じない。
ことで，双方に高い柔軟性を付与することができる。そ
のため，積層型圧電体素子の変位に伴って応力が加わる
際の損傷，破断等を生じ難くすることができる。また，
圧電層と内部電極層とが共に同面積であることから，圧
電層はその全面において内部電極層により挟まれた状態
となり，従来技術で記載した図１５にかかるような変位
するＭ部，変位しないＮ部といったものが圧電層に生じ
ず，従って，これに起因する圧電層の損傷も生じない。
【００１６】よって，優れた耐久性を持つ積層型圧電体
素子を得ることができる。また，長期における繰り返し
の素子使用時，過酷な使用環境での素子使用時等に高い
信頼性を得ることができる。さらに積層方向の変位の大
きな高性能圧電体素子について，耐久性を高めることが
できる。
素子を得ることができる。また，長期における繰り返し
の素子使用時，過酷な使用環境での素子使用時等に高い
信頼性を得ることができる。さらに積層方向の変位の大
きな高性能圧電体素子について，耐久性を高めることが
できる。
【００１７】以上，本発明によれば，耐久性に優れ，製
造時の工程管理が容易な積層型圧電体素子を提供するこ
とができる。
造時の工程管理が容易な積層型圧電体素子を提供するこ
とができる。
【００１８】本発明にかかる圧電体素子はこのように繰
り返しの素子使用時，過酷な使用環境，大変位を生じる
際の耐久性に優れていることから，インジェクタの駆動
源として用いる積層型圧電体素子に適している。
り返しの素子使用時，過酷な使用環境，大変位を生じる
際の耐久性に優れていることから，インジェクタの駆動
源として用いる積層型圧電体素子に適している。
【００１９】なお，圧電スタックにおける側面とは，後
述する図１に示すごとき，直方体の圧電スタックであれ
ば，直方体の一側面とこれと対向する側面とにそれぞれ
第１側面電極，第２側面電極を設けることができる。ま
た，側面が曲面状な圧電スタックの場合は，外側面の周
方向に適当な幅を持った第１側面電極が形成され，該第
１側面電極から周方向に離れた位置に適当な幅の第２側
面電極が形成される（図９参照）。また，上記側面がい
わゆる角部であってもよい（図１０参照）。
述する図１に示すごとき，直方体の圧電スタックであれ
ば，直方体の一側面とこれと対向する側面とにそれぞれ
第１側面電極，第２側面電極を設けることができる。ま
た，側面が曲面状な圧電スタックの場合は，外側面の周
方向に適当な幅を持った第１側面電極が形成され，該第
１側面電極から周方向に離れた位置に適当な幅の第２側
面電極が形成される（図９参照）。また，上記側面がい
わゆる角部であってもよい（図１０参照）。
【００２０】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記絶縁性樹脂はエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコ
ーン樹脂，フッ素系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹
脂，ナイロン樹脂，ポリエステル樹脂より選択される１
種類以上よりなることが好ましい。これらの樹脂は優れ
た柔軟性を有するため，積層型圧電体素子の変位に伴っ
て応力が第１及び第２側面電極に加わる際にこれらの電
極における損傷，破断等を生じ難くすることができる。
また，特にエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン
樹脂，フッ素系樹脂を用いることが好ましい。これらの
樹脂はいずれも上述した柔軟性に加えて，耐熱性，耐油
性，耐薬品性に優れている。このため，過酷な使用環境
で劣化し難い積層型圧電体素子を得ることができる。
記絶縁性樹脂はエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコ
ーン樹脂，フッ素系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹
脂，ナイロン樹脂，ポリエステル樹脂より選択される１
種類以上よりなることが好ましい。これらの樹脂は優れ
た柔軟性を有するため，積層型圧電体素子の変位に伴っ
て応力が第１及び第２側面電極に加わる際にこれらの電
極における損傷，破断等を生じ難くすることができる。
また，特にエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン
樹脂，フッ素系樹脂を用いることが好ましい。これらの
樹脂はいずれも上述した柔軟性に加えて，耐熱性，耐油
性，耐薬品性に優れている。このため，過酷な使用環境
で劣化し難い積層型圧電体素子を得ることができる。
【００２１】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記導電性樹脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，上
記金属材料は銀，金，銅，Ｎｉ，銀とパラジウムとの化
合物，カーボン，スズより選択される１種類以上よりな
ることが好ましい。上述した銀，金，銅，Ｎｉ，銀とパ
ラジウムとの化合物，カーボン，スズより選択される１
種類以上からなる金属材料は高い導電性を有するため，
内部電極との導通を確実に確保することができ，優れた
性能の積層型圧電体素子を得ることができる。また，特
に金，銀とパラジウムとの化合物はマイグレーションが
少ないので，積層型圧電体素子の耐湿性を高めることが
できる。
記導電性樹脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，上
記金属材料は銀，金，銅，Ｎｉ，銀とパラジウムとの化
合物，カーボン，スズより選択される１種類以上よりな
ることが好ましい。上述した銀，金，銅，Ｎｉ，銀とパ
ラジウムとの化合物，カーボン，スズより選択される１
種類以上からなる金属材料は高い導電性を有するため，
内部電極との導通を確実に確保することができ，優れた
性能の積層型圧電体素子を得ることができる。また，特
に金，銀とパラジウムとの化合物はマイグレーションが
少ないので，積層型圧電体素子の耐湿性を高めることが
できる。
【００２２】次に，請求項４記載の発明のように，上記
導電性樹脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，上記
樹脂材料は，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコー
ン樹脂，フッ素系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹脂，
ナイロン樹脂，ポリエステル樹脂より選択される１種類
以上よりなることが好ましい。これらの樹脂は優れた柔
軟性を有するため，積層型圧電体素子の変位に伴って応
力が第１及び第２側面電極に加わる際にこれらの電極に
おける損傷，破断等を生じ難くすることができる。ま
た，特にエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン樹
脂，フッ素系樹脂を用いることが好ましい。これらの樹
脂はいずれも上述した柔軟性に加えて，耐熱性，耐油
性，耐薬品性に優れている。このため，過酷な使用環境
で劣化し難い積層型圧電体素子を得ることができる。
導電性樹脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，上記
樹脂材料は，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコー
ン樹脂，フッ素系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹脂，
ナイロン樹脂，ポリエステル樹脂より選択される１種類
以上よりなることが好ましい。これらの樹脂は優れた柔
軟性を有するため，積層型圧電体素子の変位に伴って応
力が第１及び第２側面電極に加わる際にこれらの電極に
おける損傷，破断等を生じ難くすることができる。ま
た，特にエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン樹
脂，フッ素系樹脂を用いることが好ましい。これらの樹
脂はいずれも上述した柔軟性に加えて，耐熱性，耐油
性，耐薬品性に優れている。このため，過酷な使用環境
で劣化し難い積層型圧電体素子を得ることができる。
【００２３】次に，請求項５記載の発明のように，上記
導電性樹脂において上記金属材料の添加量は５０〜９０
重量％であることが好ましい。これにより，第１及び第
２側面電極に充分な導電性を付与することができる。仮
に金属材料の添加量が５０重量％未満である場合は，第
１及び第２側面電極の内部において金属材料相互の接触
確率が極端に低下して，導電性が第１及び第２電極にお
いて発現しないおそれがある。また，９０重量％より多
い場合は，樹脂材料の分量が不足して，金属材料相互の
接触が不安定となるおそれがある。つまり，第１及び第
２側面電極内部において樹脂材料は金属材料の接触をバ
インドしているため，樹脂材料の量が少なすぎる場合，
第１及び第２側面電極の導電性が不安定となるおそれが
ある。
導電性樹脂において上記金属材料の添加量は５０〜９０
重量％であることが好ましい。これにより，第１及び第
２側面電極に充分な導電性を付与することができる。仮
に金属材料の添加量が５０重量％未満である場合は，第
１及び第２側面電極の内部において金属材料相互の接触
確率が極端に低下して，導電性が第１及び第２電極にお
いて発現しないおそれがある。また，９０重量％より多
い場合は，樹脂材料の分量が不足して，金属材料相互の
接触が不安定となるおそれがある。つまり，第１及び第
２側面電極内部において樹脂材料は金属材料の接触をバ
インドしているため，樹脂材料の量が少なすぎる場合，
第１及び第２側面電極の導電性が不安定となるおそれが
ある。
【００２４】なお，金属材料の添加量とは，導電性樹脂
を１００重量％とした際にここに含まれる金属材料の分
量である。つまり，金属材料が５０重量％，樹脂材料が
５０重量％である場合以上から金属材料が９０重量％，
樹脂材料が１０重量％以下である場合が本請求項にかか
る好ましい範囲である。
を１００重量％とした際にここに含まれる金属材料の分
量である。つまり，金属材料が５０重量％，樹脂材料が
５０重量％である場合以上から金属材料が９０重量％，
樹脂材料が１０重量％以下である場合が本請求項にかか
る好ましい範囲である。
【００２５】次に，請求項６記載の発明のように，上記
絶縁性樹脂及び上記導電性樹脂の弾性率は０．１ＭＰａ
〜４０ＧＰａであることが好ましい。これにより，積層
型圧電体素子の作動の際に第１及び第２側面電極にクラ
ック等が生じ難く，耐久性に優れた素子を得ることがで
きる。０．１ＭＰａ未満である場合は，第１及び第２側
面電極内において導電性樹脂に含まれる金属材料相互の
接触が不安定となるおそれがある。このため，第１及び
第２側面電極の導電性が不安定となるおそれがある。
絶縁性樹脂及び上記導電性樹脂の弾性率は０．１ＭＰａ
〜４０ＧＰａであることが好ましい。これにより，積層
型圧電体素子の作動の際に第１及び第２側面電極にクラ
ック等が生じ難く，耐久性に優れた素子を得ることがで
きる。０．１ＭＰａ未満である場合は，第１及び第２側
面電極内において導電性樹脂に含まれる金属材料相互の
接触が不安定となるおそれがある。このため，第１及び
第２側面電極の導電性が不安定となるおそれがある。
【００２６】また，４０ＧＰａより大である場合は，圧
電体素子を構成する圧電スタックの作動時の伸縮に第１
及び第２側面電極が追従できなくなり，側面電極にクラ
ック等が生じて導電性が低下するおそれがある。なお，
金属材料相互の接続を安定させるために，上記絶縁性樹
脂及び上記導電性樹脂の弾性率は１ＭＰａとすることが
より好ましい。
電体素子を構成する圧電スタックの作動時の伸縮に第１
及び第２側面電極が追従できなくなり，側面電極にクラ
ック等が生じて導電性が低下するおそれがある。なお，
金属材料相互の接続を安定させるために，上記絶縁性樹
脂及び上記導電性樹脂の弾性率は１ＭＰａとすることが
より好ましい。
【００２７】次に，請求項７記載の発明は，上記絶縁性
樹脂の比電気抵抗は１０8Ω／ｃｍ以上であることが好
ましい。これにより，確実に第１及び第２の絶縁部にお
いて絶縁性を確保することができる。比電気抵抗が１０
8Ω／ｃｍ未満である場合は，第１及び第２の絶縁部の
絶縁が悪く，圧電層の両面に正負の電力を印加すること
が困難となり，積層型圧電体素子の性能が低下するおそ
れがある。また，比電気抵抗は高ければ高いほど好まし
い。
樹脂の比電気抵抗は１０8Ω／ｃｍ以上であることが好
ましい。これにより，確実に第１及び第２の絶縁部にお
いて絶縁性を確保することができる。比電気抵抗が１０
8Ω／ｃｍ未満である場合は，第１及び第２の絶縁部の
絶縁が悪く，圧電層の両面に正負の電力を印加すること
が困難となり，積層型圧電体素子の性能が低下するおそ
れがある。また，比電気抵抗は高ければ高いほど好まし
い。
【００２８】次に，請求項８記載の発明は，上記導電性
樹脂の比電気抵抗は１０-1Ω／ｃｍ以下であることが好
ましい。これにより，確実に第１及び第２の導電部にお
いて導電性を確保することができる。比電気抵抗が１０
-1Ω／ｃｍより大きい場合は，第１及び第２の導電部の
導電性が低く，第１及び第２側面電極を介して圧電層に
電圧を印加することが困難となるおそれがある。また，
比電気抵抗は小さければ小さいほど好ましい。
樹脂の比電気抵抗は１０-1Ω／ｃｍ以下であることが好
ましい。これにより，確実に第１及び第２の導電部にお
いて導電性を確保することができる。比電気抵抗が１０
-1Ω／ｃｍより大きい場合は，第１及び第２の導電部の
導電性が低く，第１及び第２側面電極を介して圧電層に
電圧を印加することが困難となるおそれがある。また，
比電気抵抗は小さければ小さいほど好ましい。
【００２９】次に，請求項１０記載の発明のように，第
１及び第２側面電極に対し電気的に導通する第１及び第
２取出電極を有することが好ましい。これにより，第１
及び第２側面電極に対し電源等を容易に接続することが
できる。
１及び第２側面電極に対し電気的に導通する第１及び第
２取出電極を有することが好ましい。これにより，第１
及び第２側面電極に対し電源等を容易に接続することが
できる。
【００３０】次に，請求項１１記載の発明のように，上
記第１及び第２取出電極は少なくともその一部を上記第
１及び第２側面電極中に埋設し，かつ上記導電性樹脂を
設ける際に該導電性樹脂と接続する上記第１及び第２取
出電極を有することが好ましい。これにより，第１及び
第２側面電極形成と第１及び第２取出電極接続の工程を
同時に行なうことができるため，工程管理を簡略化し，
工数が低減可能な製造方法により本請求項にかかる積層
型圧電体素子を得ることができる。
記第１及び第２取出電極は少なくともその一部を上記第
１及び第２側面電極中に埋設し，かつ上記導電性樹脂を
設ける際に該導電性樹脂と接続する上記第１及び第２取
出電極を有することが好ましい。これにより，第１及び
第２側面電極形成と第１及び第２取出電極接続の工程を
同時に行なうことができるため，工程管理を簡略化し，
工数が低減可能な製造方法により本請求項にかかる積層
型圧電体素子を得ることができる。
【００３１】次に，請求項１２記載の発明のように，上
記第１及び第２取出電極は上記圧電スタックの積層方向
の一方の端部から他方の端部に至るまで電気的導通が確
保されていることが好ましい。これにより，第１及び第
２取出電極をより広い面積を通じて強く積層型圧電体素
子に接続することができる。また，第１及び第２取出電
極の一部がはがれる等した場合でも，圧電スタックのい
わゆる上から下までを貫いて電気的導通を確保して第１
及び第２取出電極と圧電スタックとが接続しているた
め，信頼性に優れている。
記第１及び第２取出電極は上記圧電スタックの積層方向
の一方の端部から他方の端部に至るまで電気的導通が確
保されていることが好ましい。これにより，第１及び第
２取出電極をより広い面積を通じて強く積層型圧電体素
子に接続することができる。また，第１及び第２取出電
極の一部がはがれる等した場合でも，圧電スタックのい
わゆる上から下までを貫いて電気的導通を確保して第１
及び第２取出電極と圧電スタックとが接続しているた
め，信頼性に優れている。
【００３２】次に，請求項１３記載の発明のように，上
記第１及び第２取出電極は波板形状，スリット形状，く
し歯形状，及びメッシュ形状であることが好ましい。第
１及び第２取出電極は上述した形状を有し，可撓性に優
れ，変位を吸収できるため，圧電体素子が積層方向に伸
縮した際に第１及び第２取出電極の圧電スタックからの
脱落や両者の接触不良が生じ難く，圧電体素子の信頼性
を高めることができる。
記第１及び第２取出電極は波板形状，スリット形状，く
し歯形状，及びメッシュ形状であることが好ましい。第
１及び第２取出電極は上述した形状を有し，可撓性に優
れ，変位を吸収できるため，圧電体素子が積層方向に伸
縮した際に第１及び第２取出電極の圧電スタックからの
脱落や両者の接触不良が生じ難く，圧電体素子の信頼性
を高めることができる。
【００３３】次に，請求項１４記載の発明のように，上
記第１及び第２導電部と上記圧電スタックの側面との間
に薄層電極膜を有することが好ましい（後述する図１
３）。これにより，第１及び第２導電部と圧電スタック
の密着性及び内部電極層との電気的な導通性能を高める
ことができる。上記薄層電極膜は，第１及び第２の導電
部が圧電スタックと接触する一部，または全面の側面に
形成した導電性を有する薄い層よりなる。当然のことな
がら，第１及び第２絶縁部の形成後に薄層電極膜を設け
る。また，第１及び第２絶縁部と第１及び第２導電部と
の間に薄層電極膜を形成することもできる。また，圧電
スタック上下端までは薄層電極膜は形成しないほうが望
ましい。これは絶縁性を確保するためである。
記第１及び第２導電部と上記圧電スタックの側面との間
に薄層電極膜を有することが好ましい（後述する図１
３）。これにより，第１及び第２導電部と圧電スタック
の密着性及び内部電極層との電気的な導通性能を高める
ことができる。上記薄層電極膜は，第１及び第２の導電
部が圧電スタックと接触する一部，または全面の側面に
形成した導電性を有する薄い層よりなる。当然のことな
がら，第１及び第２絶縁部の形成後に薄層電極膜を設け
る。また，第１及び第２絶縁部と第１及び第２導電部と
の間に薄層電極膜を形成することもできる。また，圧電
スタック上下端までは薄層電極膜は形成しないほうが望
ましい。これは絶縁性を確保するためである。
【００３４】次に，請求項１５記載の発明のように，上
記薄層電極膜はメッキ膜または蒸着膜であることが好ま
しい。これにより，均一で密着性のよい薄層電極膜が形
成できる。
記薄層電極膜はメッキ膜または蒸着膜であることが好ま
しい。これにより，均一で密着性のよい薄層電極膜が形
成できる。
【００３５】請求項１６記載の発明は，請求項１〜１５
記載の積層型圧電体素子を製造するにあたり，圧電スタ
ックの側面に対し絶縁樹脂層を形成した後，圧電層一層
おきに絶縁樹脂層を除去し，これにより絶縁部を形成す
ることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法であ
る。これにより，絶縁距離等の工程管理が不要となり，
また次工程への工程管理を容易とすることができる。
記載の積層型圧電体素子を製造するにあたり，圧電スタ
ックの側面に対し絶縁樹脂層を形成した後，圧電層一層
おきに絶縁樹脂層を除去し，これにより絶縁部を形成す
ることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法であ
る。これにより，絶縁距離等の工程管理が不要となり，
また次工程への工程管理を容易とすることができる。
【００３６】次に，請求項１７記載の発明のように，上
記絶縁樹脂層の形成は，インクジェット法，印刷法のい
ずれか１種により行うことが好ましい。これらの方法
は，絶縁樹脂層の厚みや幅，塗布距離の制御が容易であ
るため，所定の形状の絶縁樹脂層を精密な寸法，形状に
得ることができる。
記絶縁樹脂層の形成は，インクジェット法，印刷法のい
ずれか１種により行うことが好ましい。これらの方法
は，絶縁樹脂層の厚みや幅，塗布距離の制御が容易であ
るため，所定の形状の絶縁樹脂層を精密な寸法，形状に
得ることができる。
【００３７】次に，請求項１８記載の発明のように，上
記絶縁樹脂層の除去は，レーザー除去法，フォトリソグ
ラフィー法のいずれか１種により行うことが好ましい。
これらの方法は，除去部分についての細かな制御が容易
であるため，所定の形状の絶縁樹脂層を精密な寸法，形
状に得ることができる。
記絶縁樹脂層の除去は，レーザー除去法，フォトリソグ
ラフィー法のいずれか１種により行うことが好ましい。
これらの方法は，除去部分についての細かな制御が容易
であるため，所定の形状の絶縁樹脂層を精密な寸法，形
状に得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例１にかかる積層型圧電体素子及びそ
の製造方法につき，図１〜図４を用いて説明する。本例
の積層型圧電体素子１は，図１及び図２に示すごとく，
印加電圧に応じて伸縮する圧電層１３１，１３２と印加
電圧供給用の内部電極層１４１，１４２とを交互に積層
構成した圧電スタック１０と，該圧電スタック１０の側
面１０１に第１側面電極１１を，側面１０２に第２側面
電極１２を設けて，各側面電極１１，１２によって，圧
電層１３１，１３２を介して隣り合う内部電極層１４
１，１４２が異なる極性に通電されるよう構成されてい
る。
の製造方法につき，図１〜図４を用いて説明する。本例
の積層型圧電体素子１は，図１及び図２に示すごとく，
印加電圧に応じて伸縮する圧電層１３１，１３２と印加
電圧供給用の内部電極層１４１，１４２とを交互に積層
構成した圧電スタック１０と，該圧電スタック１０の側
面１０１に第１側面電極１１を，側面１０２に第２側面
電極１２を設けて，各側面電極１１，１２によって，圧
電層１３１，１３２を介して隣り合う内部電極層１４
１，１４２が異なる極性に通電されるよう構成されてい
る。
【００３９】図２に示すごとく，上記圧電スタック１０
において，上記圧電層１３１，１３２と上記内部電極層
１４１，１４２とは同面積に構成されている。また，図
１に示すごとく，上記内部電極層１４１は上記圧電スタ
ック１０の側面１０１に端部が露出した状態にあり，上
記第１側面電極１１は，側面１０１に露出した内部電極
層１４１の端部に対し，一層おきに第１絶縁部１１１を
設けて上記端部を被覆し，上記第１絶縁部１１１の上に
圧電スタック１０の積層方向に第１導電部１１２を設け
ることで構成されている。
において，上記圧電層１３１，１３２と上記内部電極層
１４１，１４２とは同面積に構成されている。また，図
１に示すごとく，上記内部電極層１４１は上記圧電スタ
ック１０の側面１０１に端部が露出した状態にあり，上
記第１側面電極１１は，側面１０１に露出した内部電極
層１４１の端部に対し，一層おきに第１絶縁部１１１を
設けて上記端部を被覆し，上記第１絶縁部１１１の上に
圧電スタック１０の積層方向に第１導電部１１２を設け
ることで構成されている。
【００４０】図１に示すごとく，上記第２側面電極１２
は，側面１０１において上記第１絶縁部１１１を設けて
いない内部電極層１４２の端部に対し第２絶縁部１２１
を設けて端部を被覆し，上記第２絶縁部１２１の上に圧
電スタック１０積層方向に第２導電部１２２を設けるこ
とで構成されている。そして，上記第１及び第２絶縁部
１１１，１２１は絶縁性樹脂より構成され，上記第１及
び第２導電部１１２，１２２は導電性樹脂より構成され
ている。
は，側面１０１において上記第１絶縁部１１１を設けて
いない内部電極層１４２の端部に対し第２絶縁部１２１
を設けて端部を被覆し，上記第２絶縁部１２１の上に圧
電スタック１０積層方向に第２導電部１２２を設けるこ
とで構成されている。そして，上記第１及び第２絶縁部
１１１，１２１は絶縁性樹脂より構成され，上記第１及
び第２導電部１１２，１２２は導電性樹脂より構成され
ている。
【００４１】以下，詳細について説明する。本例の積層
型圧電体素子１は，直方体形状の圧電スタック１０の対
向する側面１０１，１０２にそれぞれ第１及び第２側面
電極１１，１２を設けてある。圧電スタック１０は，図
２（ａ），（ｂ）に示すごとく，等面積に構成した圧電
層１３１，１３２と内部電極層１４１，１４２とが交互
に積層されることで構成される。圧電スタック１０の上
端と下端に設けた圧電層１３３，１３４は内部電極層１
４１，１４２によって上下が挟まれていない，いわゆる
ダミー層である。また，内部電極層１４１，１４２は断
面が四角形の圧電スタック１０の四方の側面に露出した
状態にある。
型圧電体素子１は，直方体形状の圧電スタック１０の対
向する側面１０１，１０２にそれぞれ第１及び第２側面
電極１１，１２を設けてある。圧電スタック１０は，図
２（ａ），（ｂ）に示すごとく，等面積に構成した圧電
層１３１，１３２と内部電極層１４１，１４２とが交互
に積層されることで構成される。圧電スタック１０の上
端と下端に設けた圧電層１３３，１３４は内部電極層１
４１，１４２によって上下が挟まれていない，いわゆる
ダミー層である。また，内部電極層１４１，１４２は断
面が四角形の圧電スタック１０の四方の側面に露出した
状態にある。
【００４２】図１に示すごとく，内部電極層１４１の側
面１０１に露出した端部は一層おきに第１絶縁部１１１
が設けてある。第１絶縁部１１１は側面１０１表面から
突出するよう形成されたエポキシ樹脂よりなる。図３に
示すごとく，この第１絶縁部１１１よりも細い幅でかつ
全ての第１絶縁部１１１を積層方向に覆うように第１導
電部１１２を側面１０１に設ける。第１導電部１１は銀
を含有したエポキシ樹脂よりなる。上記第１絶縁部１１
１，第１導電部１１２により第１側面電極１１が形成さ
れる。また，圧電スタック１０の側面の幅は４０ｍｍ
で，第１側面電極は側面１０１のだいたい中央に３ｍｍ
幅で設けてある。第１絶縁部１１１は第１導電部１１２
よりも幅広である。第２側面電極１２についても同様の
構成であるが，第２絶縁部１２１を内部電極層１４２の
端部に設けた点が第１側面電極１１と異なる。
面１０１に露出した端部は一層おきに第１絶縁部１１１
が設けてある。第１絶縁部１１１は側面１０１表面から
突出するよう形成されたエポキシ樹脂よりなる。図３に
示すごとく，この第１絶縁部１１１よりも細い幅でかつ
全ての第１絶縁部１１１を積層方向に覆うように第１導
電部１１２を側面１０１に設ける。第１導電部１１は銀
を含有したエポキシ樹脂よりなる。上記第１絶縁部１１
１，第１導電部１１２により第１側面電極１１が形成さ
れる。また，圧電スタック１０の側面の幅は４０ｍｍ
で，第１側面電極は側面１０１のだいたい中央に３ｍｍ
幅で設けてある。第１絶縁部１１１は第１導電部１１２
よりも幅広である。第２側面電極１２についても同様の
構成であるが，第２絶縁部１２１を内部電極層１４２の
端部に設けた点が第１側面電極１１と異なる。
【００４３】図１，図３に示すごとく，第１及び第２側
面電極１１及び１２には第１及び第２取出電極として機
能するリード線１６１，１６２が接続され，このリード
線１６１，１６２を介して外部電源から圧電体素子１駆
動用の電力が供給される。図３に示すごとく，圧電スタ
ック１０の他の側面１０３，１０４，側面電極１１，１
２，また側面電極１１，１２で覆われていない残りの側
面１０１，１０２の全てを含んで圧電スタック１０の四
方の側面全体を覆うように防湿樹脂コート１６０が設け
てある。
面電極１１及び１２には第１及び第２取出電極として機
能するリード線１６１，１６２が接続され，このリード
線１６１，１６２を介して外部電源から圧電体素子１駆
動用の電力が供給される。図３に示すごとく，圧電スタ
ック１０の他の側面１０３，１０４，側面電極１１，１
２，また側面電極１１，１２で覆われていない残りの側
面１０１，１０２の全てを含んで圧電スタック１０の四
方の側面全体を覆うように防湿樹脂コート１６０が設け
てある。
【００４４】次に，本例の積層型圧電体素子１の製造方
法について説明する。圧電層１３１，１３２用のグリー
ンシートを準備する。圧電材料の主原料となる酸化鉛，
酸化ジルコニム，酸化ストロンチウム等の粉末を所定の
組成となるように秤量する。ただし，鉛成分の揮発を考
慮して，混合比組成よりも１〜２％鉛リッチとなるよう
に調合する。調合材料を混合機において乾式混合し，８
００〜９００℃で仮焼成する。得られた仮焼成粉に純
水，分散剤を加え，スラリーとし，これをパールミル等
の方法により湿式粉砕する。
法について説明する。圧電層１３１，１３２用のグリー
ンシートを準備する。圧電材料の主原料となる酸化鉛，
酸化ジルコニム，酸化ストロンチウム等の粉末を所定の
組成となるように秤量する。ただし，鉛成分の揮発を考
慮して，混合比組成よりも１〜２％鉛リッチとなるよう
に調合する。調合材料を混合機において乾式混合し，８
００〜９００℃で仮焼成する。得られた仮焼成粉に純
水，分散剤を加え，スラリーとし，これをパールミル等
の方法により湿式粉砕する。
【００４５】得られた粉砕物を乾燥，脱脂した後，溶
剤，バインダー，可塑剤，分散剤を加えてボールミルに
より混合する。得られたスラリーをドクターブレード装
置により所定の厚みのグリーンシートとなす。グリーン
シートはプレスで打ち抜く，または切断機により切断し
て，所定サイズの圧電層用シートとなす。
剤，バインダー，可塑剤，分散剤を加えてボールミルに
より混合する。得られたスラリーをドクターブレード装
置により所定の厚みのグリーンシートとなす。グリーン
シートはプレスで打ち抜く，または切断機により切断し
て，所定サイズの圧電層用シートとなす。
【００４６】次いで，内部電極層形成用の導電ペースト
を準備する。銀／パラジウム＝７／３からなる導電ペー
ストを準備した。これを圧電層用シートに所定の厚みに
印刷して，内部電極層用の印刷部となす。
を準備する。銀／パラジウム＝７／３からなる導電ペー
ストを準備した。これを圧電層用シートに所定の厚みに
印刷して，内部電極層用の印刷部となす。
【００４７】印刷部を設けた圧電層用シートを図２のよ
うに積層し，更に，上下端に内部電極層を設けない単な
るグリーンシートを載置し，熱圧着を行なって圧電スタ
ック用の積層体を得た。なお，熱圧着は１２０℃×３４
ＭＰａで行なった。
うに積層し，更に，上下端に内部電極層を設けない単な
るグリーンシートを載置し，熱圧着を行なって圧電スタ
ック用の積層体を得た。なお，熱圧着は１２０℃×３４
ＭＰａで行なった。
【００４８】次いで，積層体を電気炉において４００〜
７００℃で脱脂し，その後９００℃〜１２００℃で焼成
し，全面研磨して所定の寸法の圧電スタックを得た。そ
の後，図４（ａ）に示すごとく，側面１０１に対し所定
の幅を持つように絶縁性樹脂を積層方向の略全体に同図
に示すように印刷した。厚みは５０〜１００μｍ程度で
ある。この印刷部を硬化させ，絶縁性樹脂層１１０を形
成した。
７００℃で脱脂し，その後９００℃〜１２００℃で焼成
し，全面研磨して所定の寸法の圧電スタックを得た。そ
の後，図４（ａ）に示すごとく，側面１０１に対し所定
の幅を持つように絶縁性樹脂を積層方向の略全体に同図
に示すように印刷した。厚みは５０〜１００μｍ程度で
ある。この印刷部を硬化させ，絶縁性樹脂層１１０を形
成した。
【００４９】次いで，図４（ｂ）に示すごとく，圧電層
一層おきにレーザー照射を施して，不要箇所を除去し
た。同図は側面１０１について記載し，反対側の側面１
０２は図示を省略したが，同図に記載した箇所と互い違
いになるように除去した（図１参照）。これにより，第
１絶縁部１１１を形成した。なお，レーザー照射の他，
フォトリソグラフィー法を利用して不要箇所を除去する
こともできる。
一層おきにレーザー照射を施して，不要箇所を除去し
た。同図は側面１０１について記載し，反対側の側面１
０２は図示を省略したが，同図に記載した箇所と互い違
いになるように除去した（図１参照）。これにより，第
１絶縁部１１１を形成した。なお，レーザー照射の他，
フォトリソグラフィー法を利用して不要箇所を除去する
こともできる。
【００５０】次いで，図４（Ｃ）に示すごとく，第１絶
縁部１１１よりも細い幅で導電性樹脂をリード線１６１
を埋設するように塗布し，導電性樹脂層１１８を形成し
た。その後，導電性樹脂層１１８を硬化させ，第１導電
部１１２を形成した。以上により圧電スタック１０の側
面１０１に第１側面電極１１を形成しそこにリード線１
６１を接続した。なお，第２側面電極１２とリード線１
６２についても同様の方法で設けた。その後，圧電スタ
ック１０の側面全体に，絶縁樹脂をディッピングして，
防湿樹脂コート１６０を施した。以上により本例にかか
る積層型圧電体素子１を得た。
縁部１１１よりも細い幅で導電性樹脂をリード線１６１
を埋設するように塗布し，導電性樹脂層１１８を形成し
た。その後，導電性樹脂層１１８を硬化させ，第１導電
部１１２を形成した。以上により圧電スタック１０の側
面１０１に第１側面電極１１を形成しそこにリード線１
６１を接続した。なお，第２側面電極１２とリード線１
６２についても同様の方法で設けた。その後，圧電スタ
ック１０の側面全体に，絶縁樹脂をディッピングして，
防湿樹脂コート１６０を施した。以上により本例にかか
る積層型圧電体素子１を得た。
【００５１】次に，本例にかかる積層型圧電体素子の性
能について評価した。本例の図１にかかる積層型圧電体
素子１を作動させ，その変位量と作動回数を計測した。
また，図１４にかかる従来型の積層型圧電体素子を作動
させて測定を行なった。この結果を図５に示す。図５よ
り知れるごとく，従来品は作動回数が１０6回を越えた
後に急激に変位量が低下し，ショートが生じたことが観
察された。本発明品は作動回数が１０9回に達しても，
変位量については初期（作動回数０回）から殆ど変化が
ないことが分かった。
能について評価した。本例の図１にかかる積層型圧電体
素子１を作動させ，その変位量と作動回数を計測した。
また，図１４にかかる従来型の積層型圧電体素子を作動
させて測定を行なった。この結果を図５に示す。図５よ
り知れるごとく，従来品は作動回数が１０6回を越えた
後に急激に変位量が低下し，ショートが生じたことが観
察された。本発明品は作動回数が１０9回に達しても，
変位量については初期（作動回数０回）から殆ど変化が
ないことが分かった。
【００５２】本例の作用効果について説明する。本例の
積層型圧電体素子１では，図２に示すごとく，圧電層１
３１，１３２と内部電極層１４１，１４２とが同面積
で，圧電層１３１，１３２に対する全面電極として内部
電極層１４１，１４２が構成される。従って，製造工程
において，圧電層１３１，１３２に対する内部電極層１
４１，１４２の形成面積の管理が不要で，工程管理が容
易である。
積層型圧電体素子１では，図２に示すごとく，圧電層１
３１，１３２と内部電極層１４１，１４２とが同面積
で，圧電層１３１，１３２に対する全面電極として内部
電極層１４１，１４２が構成される。従って，製造工程
において，圧電層１３１，１３２に対する内部電極層１
４１，１４２の形成面積の管理が不要で，工程管理が容
易である。
【００５３】また，第１及び第２絶縁部１１１，１２１
も第１及び第２導電部１１２，１２２も共に樹脂製であ
るため，高い柔軟性を有する側面電極１１，１２が得ら
れる。よって，積層型圧電体素子１の変位に伴って応力
が加わる際の側面電極１１，１２の損傷，破断等を生じ
難くすることができる。また，側面電極１１，１２と内
部電極層１４１，１４２との剥離等も同様に生じ難くす
ることができる。
も第１及び第２導電部１１２，１２２も共に樹脂製であ
るため，高い柔軟性を有する側面電極１１，１２が得ら
れる。よって，積層型圧電体素子１の変位に伴って応力
が加わる際の側面電極１１，１２の損傷，破断等を生じ
難くすることができる。また，側面電極１１，１２と内
部電極層１４１，１４２との剥離等も同様に生じ難くす
ることができる。
【００５４】また，圧電層１３１，１３２と内部電極層
１４１，１４２とが共に同面積であることから，圧電層
１３１，１３２は全面が内部電極層１４１，１４２に挟
まれた状態となり，従来技術で記載した図１５に示した
変位するＭ部，変位しないＮ部といったものがなく，従
って，これに起因する圧電層１３１，１３２の損傷も生
じない。
１４１，１４２とが共に同面積であることから，圧電層
１３１，１３２は全面が内部電極層１４１，１４２に挟
まれた状態となり，従来技術で記載した図１５に示した
変位するＭ部，変位しないＮ部といったものがなく，従
って，これに起因する圧電層１３１，１３２の損傷も生
じない。
【００５５】よって，本例によれば，優れた耐久性を持
つ積層型圧電体素子を得ることができる。そのため，長
期における繰り返しの素子使用時，過酷な使用環境での
素子使用時等に高い信頼性を得ることができる（図５参
照）。さらに積層方向の変位が大きい高性能圧電体素子
について本例を適用した際には，従来以上に耐久性の高
いものを得ることができる。
つ積層型圧電体素子を得ることができる。そのため，長
期における繰り返しの素子使用時，過酷な使用環境での
素子使用時等に高い信頼性を得ることができる（図５参
照）。さらに積層方向の変位が大きい高性能圧電体素子
について本例を適用した際には，従来以上に耐久性の高
いものを得ることができる。
【００５６】以上，本例によれば，耐久性に優れ，製造
時の工程管理が容易な積層型圧電体素子及びその製造方
法を提供することができる。
時の工程管理が容易な積層型圧電体素子及びその製造方
法を提供することができる。
【００５７】また，本例では第１及び第２絶縁部１１
１，１２１について，絶縁性樹脂層を積層方向について
全面形成した後（図４（ａ）），不要箇所を除去する
（図４（ｂ））という工程で形成したが，部分印刷によ
り必要部分にのみ絶縁性樹脂層を設けて硬化させ，第１
及び第２絶縁部１１１，１２１を作製することもでき
る。
１，１２１について，絶縁性樹脂層を積層方向について
全面形成した後（図４（ａ）），不要箇所を除去する
（図４（ｂ））という工程で形成したが，部分印刷によ
り必要部分にのみ絶縁性樹脂層を設けて硬化させ，第１
及び第２絶縁部１１１，１２１を作製することもでき
る。
【００５８】実施形態例２ 本例では，積層型圧電体素子１の圧電層１３１，１３２
の形状の異なるもの等について，図６〜図１２に示す。
図６は圧電層１３１，１３２，内部電極層１４１，１４
２の形状が八角形である積層型圧電体素子１である。ま
た，図７は圧電層１３１，１３２，内部電極層１４１，
１４２の形状が樽型である積層型圧電体素子１である。
両者共に側面１０１と該側面１０１と対向する側面１０
２にそれぞれ第１側面電極１１及び図示されない第２側
面電極を有する。その他詳細は実施形態例１と同様であ
る。
の形状の異なるもの等について，図６〜図１２に示す。
図６は圧電層１３１，１３２，内部電極層１４１，１４
２の形状が八角形である積層型圧電体素子１である。ま
た，図７は圧電層１３１，１３２，内部電極層１４１，
１４２の形状が樽型である積層型圧電体素子１である。
両者共に側面１０１と該側面１０１と対向する側面１０
２にそれぞれ第１側面電極１１及び図示されない第２側
面電極を有する。その他詳細は実施形態例１と同様であ
る。
【００５９】また，図８〜図１１は，積層型圧電体素子
１の第１及び第２側面電極１１，１２を設ける位置につ
いて示したもので，図８は断面が六角形で，対向する側
面に第１及び第２側面電極１１，１２を設けた構成を有
する。図９は断面が円形で，第１及び第２側面電極１
１，１２を円の直径を挟んだ対向する位置に設けた積層
型圧電体素子１である。
１の第１及び第２側面電極１１，１２を設ける位置につ
いて示したもので，図８は断面が六角形で，対向する側
面に第１及び第２側面電極１１，１２を設けた構成を有
する。図９は断面が円形で，第１及び第２側面電極１
１，１２を円の直径を挟んだ対向する位置に設けた積層
型圧電体素子１である。
【００６０】図１０，図１１は断面が正方形で，図１０
にかかる積層型圧電体素子１は正方形の対角線を挟んだ
角の位置に第１及び第２側面電極１１，１２を設けた構
成を有する。また，図１１は，第１及び第２側面電極１
１，１２を同一側面に距離をおいて隣接して設けた構成
を有する。その他詳細は実施形態例１と同様である。そ
して，いずれの構成においても，第１及び第２側面電極
の相互間がショートしないように配置されていれば（つ
まり，第１が正極であれば第２が負極となる状態に構成
される），実施形態例１と同様の効果を得ることができ
る。
にかかる積層型圧電体素子１は正方形の対角線を挟んだ
角の位置に第１及び第２側面電極１１，１２を設けた構
成を有する。また，図１１は，第１及び第２側面電極１
１，１２を同一側面に距離をおいて隣接して設けた構成
を有する。その他詳細は実施形態例１と同様である。そ
して，いずれの構成においても，第１及び第２側面電極
の相互間がショートしないように配置されていれば（つ
まり，第１が正極であれば第２が負極となる状態に構成
される），実施形態例１と同様の効果を得ることができ
る。
【００６１】実施形態例３ 図１２に示すごとく，本例は第１及び第２取出電極が波
板形状の金属板よりなる積層型圧電体素子である。同図
に示すごとく，圧電スタック１０の側面１０１に内部電
極層１４１，１４２の端部が露出した状態にあり，一層
おきに第１絶縁部１１１を設けて内部電極層１４１の端
部を被覆し，第１絶縁部１１１上に圧電スタック１０の
積層方向に第１導電部１１２を設けて第１側面電極１１
を構成する。そして，第１側面電極１１の第１導電部１
１２の内部に第１取出電極１６１を埋設する。また，図
示は略したが第２側面電極，第２取出電極についても同
様の状態である。その他詳細は実施形態例１と同様であ
る。
板形状の金属板よりなる積層型圧電体素子である。同図
に示すごとく，圧電スタック１０の側面１０１に内部電
極層１４１，１４２の端部が露出した状態にあり，一層
おきに第１絶縁部１１１を設けて内部電極層１４１の端
部を被覆し，第１絶縁部１１１上に圧電スタック１０の
積層方向に第１導電部１１２を設けて第１側面電極１１
を構成する。そして，第１側面電極１１の第１導電部１
１２の内部に第１取出電極１６１を埋設する。また，図
示は略したが第２側面電極，第２取出電極についても同
様の状態である。その他詳細は実施形態例１と同様であ
る。
【００６２】本例の積層型圧電体素子１は波板形状の金
属板よりなる第１及び第２取出電極を第１導電部，第２
導電部に埋設しているため，第１側面電極１１と第１取
出電極１６１との間，第２側面電極と第２取出電極との
間の導電性を確実に確保することができる。圧電スタッ
ク１０は積層方向に伸縮するが，波板形状であれば，こ
の伸縮に対応できる。なお，波板形状の第１及び第２取
出電極は必ずしも全てが第１及び第２導電部に埋設され
ていなくともよい。この場合，第１導電部の材料使用料
を減らすことができる。また，その他の作用効果は実施
形態例１と同様である。
属板よりなる第１及び第２取出電極を第１導電部，第２
導電部に埋設しているため，第１側面電極１１と第１取
出電極１６１との間，第２側面電極と第２取出電極との
間の導電性を確実に確保することができる。圧電スタッ
ク１０は積層方向に伸縮するが，波板形状であれば，こ
の伸縮に対応できる。なお，波板形状の第１及び第２取
出電極は必ずしも全てが第１及び第２導電部に埋設され
ていなくともよい。この場合，第１導電部の材料使用料
を減らすことができる。また，その他の作用効果は実施
形態例１と同様である。
【００６３】実施形態例４ 図１３に示すごとく，本例の積層型圧電体素子１は，第
２絶縁部１２１及び圧電スタック１０の側面１０２と第
２導電部１２２との間に薄層電極膜１５９を有する。な
お，図面では第２絶縁部１２１，第２導電部１２２につ
いてのみ示したが，第１絶縁部，第１導電部についても
同様である。その他詳細は実施形態例１と同様の構成を
有する。
２絶縁部１２１及び圧電スタック１０の側面１０２と第
２導電部１２２との間に薄層電極膜１５９を有する。な
お，図面では第２絶縁部１２１，第２導電部１２２につ
いてのみ示したが，第１絶縁部，第１導電部についても
同様である。その他詳細は実施形態例１と同様の構成を
有する。
【００６４】本例にかかる積層型圧電体素子１は薄層電
極膜１５９を有するため，第１及び第２の導電部と圧電
スタックの密着性及び内部電極層との電気的な導通性能
が高い。その他の作用効果は実施形態例１と同様であ
る。
極膜１５９を有するため，第１及び第２の導電部と圧電
スタックの密着性及び内部電極層との電気的な導通性能
が高い。その他の作用効果は実施形態例１と同様であ
る。
【図１】実施形態例１における，積層型圧電体素子の断
面説明図。
面説明図。
【図２】実施形態例１における，（ａ）圧電層に内部電
極層を設けた状態を示す説明図，（ｂ）圧電スタックの
斜視展開図。
極層を設けた状態を示す説明図，（ｂ）圧電スタックの
斜視展開図。
【図３】実施形態例１における，積層型圧電体素子の要
部説明図。
部説明図。
【図４】実施形態例１における，圧電スタックに第１絶
縁部，第１導電部を形成する際の説明図。
縁部，第１導電部を形成する際の説明図。
【図５】実施形態例１における，積層型圧電体素子と従
来品との変位量と作動回数の関係を示す線図。
来品との変位量と作動回数の関係を示す線図。
【図６】実施形態例２における，八角形の圧電層よりな
る積層型圧電体素子の斜視図。
る積層型圧電体素子の斜視図。
【図７】実施形態例２における，樽型の圧電層よりなる
積層型圧電体素子の斜視図。
積層型圧電体素子の斜視図。
【図８】実施形態例２における，断面六角形の積層型圧
電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
【図９】実施形態例２における，断面円形の積層型圧電
体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明図。
体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明図。
【図１０】実施形態例２における，断面正方形の積層型
圧電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
圧電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
【図１１】実施形態例２における，断面正方形の積層型
圧電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
圧電体素子における第１及び第２側面電極の配置の説明
図。
【図１２】実施形態例３における，波板形状の取出電極
を有する積層型圧電体素子の要部説明図。
を有する積層型圧電体素子の要部説明図。
【図１３】実施形態例４における，薄層電極膜を有する
積層型圧電体素子の要部説明図。
積層型圧電体素子の要部説明図。
【図１４】従来例における，積層型圧電体素子の説明
図。
図。
【図１５】従来例における問題を示す説明図。
１．．．積層型圧電体素子， １０．．．圧電スタック， １１．．．第１側面電極， １１１，１２１．．．第１絶縁部， １１２，１２２．．．第２絶縁部， １２．．．第２側面電極， １３１，１３２．．．圧電層， １４１，１４２．．．内部電極層， １６１．．．第１取出電極， １６２．．．第２取出電極，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 敦司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 杉浦 昭夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 佐藤 一秀 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 水野 功 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (18)
- 【請求項１】 印加電圧に応じて伸縮する圧電層と印加
電圧供給用の内部電極層とを交互に積層構成した圧電ス
タックと，該圧電スタックのある側面に第１側面電極
を，他の側面に第２側面電極を設けて，各側面電極によ
って，圧電層を介して隣り合う内部電極層が異なる極性
に通電されるよう構成された積層型圧電体素子におい
て，上記圧電層と上記内部電極層とは略同面積に構成さ
れ，上記内部電極層は上記圧電スタックの側面に端部が
露出した状態にあり，上記第１側面電極は，ある側面に
露出した内部電極層の端部に対し，一層おきに第１絶縁
部を設けて上記端部を被覆し，上記第１絶縁部上に圧電
スタック積層方向に第１導電部を設けることで構成され
ており，また，第１側面電極は，一つおきに内部電極層
を導通させており，上記第２側面電極は，他の側面にお
ける上記第１絶縁部を設けていない内部電極層の端部に
対し第２絶縁部を設けて端部を被覆し，上記第２絶縁部
上に圧電スタック積層方向に第２導電部を設けることで
構成されており，また，さらに，第２側面電極は，一つ
おきに内部電極層を導通させており，上記第１及び第２
絶縁部は絶縁性樹脂より構成されており，上記第１及び
第２導電部は導電性樹脂より構成されていることを特徴
とする積層型圧電体素子。 - 【請求項２】 請求項１において，上記絶縁性樹脂はエ
ポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン樹脂，フッ素
系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹脂，ナイロン樹脂，
ポリエステル樹脂より選択される１種類以上よりなるこ
とを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記導電性樹
脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，上記金属材料
は銀，金，銅，Ｎｉ，銀とパラジウムとの化合物，カー
ボン，スズより選択される１種類以上よりなることを特
徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
上記導電性樹脂は金属材料と樹脂材料とを含んでおり，
上記樹脂材料は，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，シリ
コーン樹脂，フッ素系樹脂，ウレタン樹脂，アクリル樹
脂，ナイロン樹脂，ポリエステル樹脂より選択される１
種類以上よりなることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項５】 請求項３又は４において，上記導電性樹
脂において上記金属材料の添加量は５０〜９０重量％で
あることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項において，
上記絶縁性樹脂及び上記導電性樹脂の弾性率は０．１Ｍ
Ｐａ〜４０ＧＰａであることを特徴とする積層型圧電体
素子。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項において，
上記絶縁性樹脂の比電気抵抗は１０8Ω／ｃｍ以上であ
ることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項において，
上記導電性樹脂の比電気抵抗は１０-1Ω／ｃｍ以下であ
ることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項において，
第１及び第２側面電極は，上記圧電スタックの側面に互
いに非接触の状態で配置することを特徴とする積層型圧
電体素子。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項におい
て，第１及び第２側面電極に対し電気的に導通する第１
及び第２取出電極を有することを特徴とする積層型圧電
体素子。 - 【請求項１１】 請求項１０のいずれか一項において，
上記第１及び第２取出電極は少なくともその一部を上記
第１及び第２側面電極中に埋設し，かつ上記導電性樹脂
を設ける際に該導電性樹脂と接続する上記第１及び第２
取出電極を有することを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項１２】 請求項１０または１１において，上記
第１及び第２取出電極は上記圧電スタックの積層方向の
一方の端部から他方の端部に至るまで電気的導通が確保
されていることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 【請求項１３】 請求項１０〜１２のいずれか一項にお
いて，上記第１及び第２取出電極は波板形状，スリット
形状，くし歯形状，及びメッシュ形状であることを特徴
とする積層型圧電体素子。 - 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項におい
て，上記第１及び第２導電部と上記圧電スタックの側面
との間に薄層電極膜を有することを特徴とする積層型圧
電体素子。 - 【請求項１５】 請求項１４において，上記薄層電極膜
はメッキ膜または蒸着膜であることを特徴とする積層型
圧電体素子。 - 【請求項１６】 請求項１〜１５記載の積層型圧電体素
子を製造するにあたり，圧電スタックの側面に対し絶縁
樹脂層を形成した後，圧電層一層おきに絶縁樹脂層を除
去し，これにより絶縁部を形成することを特徴とする積
層型圧電体素子の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１６において，上記絶縁樹脂層
の形成は，インクジェット法，印刷法のいずれか１種に
より行うことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方
法。 - 【請求項１８】 請求項１６又は１７において，上記絶
縁樹脂層の除去は，レーザー除去法，フォトリソグラフ
ィー法のいずれか１種により行うことを特徴とする積層
型圧電体素子の製造方法。
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