JP2009076760A - Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor - Google Patents
Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009076760A JP2009076760A JP2007245688A JP2007245688A JP2009076760A JP 2009076760 A JP2009076760 A JP 2009076760A JP 2007245688 A JP2007245688 A JP 2007245688A JP 2007245688 A JP2007245688 A JP 2007245688A JP 2009076760 A JP2009076760 A JP 2009076760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit groove
- insulating resin
- piezoelectric element
- ceramic laminate
- slit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 119
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 119
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 104
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 claims 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 33
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 21
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 21
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 13
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 39
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 29
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 2
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
- H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば圧電アクチュエータ等に適用される積層型圧電素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer piezoelectric element applied to, for example, a piezoelectric actuator and a manufacturing method thereof.
従来から、自動車の燃料噴射用インジェクタの駆動源である圧電アクチュエータには、積層型圧電素子が用いられている。
積層型圧電素子は、例えば圧電セラミックと内部電極とを交互に積層してなるセラミック積層体に、内部電極と交互に電気的に接続される一対の外部電極を接合してなる。そして、内部電極層に対して電圧を印加することにより、圧電セラミックに変位が生じて駆動するよう構成されている。
Conventionally, a multilayer piezoelectric element has been used in a piezoelectric actuator that is a drive source of an injector for fuel injection in an automobile.
A laminated piezoelectric element is formed by bonding a pair of external electrodes that are electrically connected alternately to internal electrodes to a ceramic laminate in which piezoelectric ceramics and internal electrodes are alternately stacked, for example. And it is comprised so that a displacement may arise in a piezoelectric ceramic by applying a voltage with respect to an internal electrode layer.
上記積層型圧電素子は、過酷な条件の下で長期間に渡って使用される。そのため、例えばセラミック積層体の外周面における電気的な絶縁性を向上させるために、内部電極の端部の一部を内方に控えた控え部を有するセラミック積層体が広く採用されている。
しかしながら、上記構造のセラミック積層体は、控え部を設けたことにより、電圧を印加した際に変位する部分と変位しない部分(圧電不活性部分)とが生じてしまう。そのため、その境界において応力集中が生じ、クラック等が発生するおそれがあった。
The multilayer piezoelectric element is used over a long period under severe conditions. Therefore, for example, in order to improve the electrical insulation on the outer peripheral surface of the ceramic laminate, a ceramic laminate having a holding portion with a part of the end portion of the internal electrode inward is widely used.
However, in the ceramic laminate having the above structure, when the holding portion is provided, a portion that is displaced when a voltage is applied and a portion that is not displaced (piezoelectric inactive portion) are generated. Therefore, stress concentration occurs at the boundary, and there is a possibility that cracks or the like occur.
そこで、圧電不活性部分による変位拘束を低減し、応力集中によるクラック等を回避するため、例えば特許文献1では、セラミック積層体の外周面にスリットを形成し、そのスリット内に圧電セラミックよりもヤング率の低い充填材を設けた積層型圧電素子が提案されている。また、特許文献2では、セラミック積層体における側面電極を設けた側面に内部電極の端部を露出させた凹部(スリット)を形成し、側面電極と凹部に露出した極性の異なる内部電極とを絶縁するために、その凹部内に絶縁充填材を充填した積層型圧電素子が提案されている。
Therefore, in order to reduce displacement restraint due to the piezoelectric inactive portion and avoid cracks due to stress concentration, for example, in
しかしながら、上記積層型圧電素子は、燃料噴射用インジェクタの圧電アクチュエータとして用いられる場合には、高温、高湿の環境下に長期間晒される。そのため、スリット内への絶縁充填材(絶縁樹脂等)の充填が不充分であると、スリットを介して電極材のマイグレーションが発生し、これによって絶縁低下、短絡等の不具合が生じることがあった。 However, when the laminated piezoelectric element is used as a piezoelectric actuator of a fuel injection injector, it is exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time. For this reason, if the insulating filler (insulating resin, etc.) is insufficiently filled in the slit, migration of the electrode material may occur through the slit, which may cause problems such as a decrease in insulation and a short circuit. .
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、スリット溝部を介しての電極材のマイグレーションによって絶縁低下、短絡等の不具合が生じることを防止することできる積層型圧電素子及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and a multilayer piezoelectric element capable of preventing problems such as a decrease in insulation and a short circuit due to migration of an electrode material through a slit groove portion and the same A manufacturing method is to be provided.
第1の発明は、複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の外周面に形成された一対の側面にそれぞれ設けられた一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の距離で控えた控え部とを有し、上記内部電極部においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の外周面から内方に所定の深さで凹んだスリット状のスリット溝部を有しており、
該スリット溝部は、その内壁面に上記内部電極部が露出しないよう上記セラミック積層体の外周面全周に渡って環状に形成されており、かつ、上記セラミック積層体の外周面から内方に向かって溝幅が徐々に小さくなっており、上記スリット溝部の開口部の溝幅をW1、上記スリット溝部の先端から外方に30μmの位置の溝幅をW2とした場合に、W2/W1=0.05〜0.8の関係を満たしており、
上記スリット溝部内には、該スリット溝部を介して連通状態となっている上記一対の側面電極間を遮断するように電気絶縁性を有する絶縁樹脂が配設されていることを特徴とする積層型圧電素子にある(請求項1)。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic laminate formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric ceramic layers and a plurality of internal electrode layers, and a pair provided on a pair of side surfaces formed on the outer peripheral surface of the ceramic laminate. In the laminated piezoelectric element having the side electrode of
The internal electrode layer has a conductive internal electrode portion, and a holding portion in which an outer peripheral end portion of the internal electrode portion is kept at a predetermined distance inward from an outer peripheral surface of the ceramic laminate, In the internal electrode portion, alternately connected to any one of the side electrodes,
The ceramic laminate has a slit-shaped slit groove that is recessed inward from the outer peripheral surface of the ceramic laminate at a predetermined depth,
The slit groove portion is formed in an annular shape over the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate so that the internal electrode portion is not exposed on the inner wall surface, and is directed inward from the outer peripheral surface of the ceramic laminate. When the groove width of the opening of the slit groove portion is W1, and the groove width at a position of 30 μm outward from the tip of the slit groove portion is W2, W2 / W1 = 0. Satisfies the relationship of .05 to 0.8,
In the slit groove part, an insulating resin having an electrical insulating property is disposed so as to cut off the pair of side electrodes that are in communication with each other through the slit groove part. It exists in a piezoelectric element (Claim 1).
本発明の積層型圧電素子において、上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の外周面から内方に所定の深さで凹んだスリット状のスリット溝部を有している。該スリット溝部は、その内壁面に上記内部電極部が露出しないよう上記セラミック積層体の外周面全周に渡って環状に形成されている。そして、上記スリット溝部内には、該スリット溝部を介して連通状態となっている上記一対の側面電極間を遮断するように電気絶縁性を有する絶縁樹脂が配設されている。 In the multilayer piezoelectric element of the present invention, the ceramic multilayer body has a slit-shaped slit groove that is recessed inward from the outer peripheral surface of the ceramic multilayer body at a predetermined depth. The slit groove portion is formed in an annular shape over the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate so that the internal electrode portion is not exposed on the inner wall surface. And in the said slit groove part, the insulating resin which has electrical insulation is arrange | positioned so that between the said pair of side surface electrode which is in a communication state via this slit groove part may be interrupted | blocked.
すなわち、上記スリット溝部には、上記一対の側面電極が露出しており、露出した該側面電極間は、上記スリット溝部を介して連通状態となっている。そして、この連通状態を上記スリット溝部内に配設された上記絶縁樹脂によって遮断している。
そのため、上記側面電極を構成する材料(電極材)が上記スリット溝部を介して移動し、他方の上記側面電極に到達することを上記スリット溝内に配設された上記絶縁樹脂によって防止することができる。つまり、上記側面電極間における電極材のマイグレーションを遮断し、絶縁低下、短絡等の不具合の発生を防止することができる。これにより、絶縁性を充分に確保することができ、耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。
That is, the pair of side surface electrodes are exposed in the slit groove portion, and the exposed side surface electrodes are in communication with each other via the slit groove portion. And this communication state is interrupted | blocked by the said insulating resin arrange | positioned in the said slit groove part.
Therefore, the insulating resin provided in the slit groove prevents the material (electrode material) constituting the side electrode from moving through the slit groove and reaching the other side electrode. it can. That is, the migration of the electrode material between the side electrodes can be blocked, and the occurrence of problems such as a decrease in insulation and a short circuit can be prevented. Thereby, sufficient insulation can be ensured, and durability and reliability can be improved.
また、上記スリット溝部は、上記セラミック積層体の外周面から内方に向かって溝幅が徐々に小さくなっており、上記スリット溝部の開口部の溝幅をW1、上記スリット溝部の先端から外方に30μmの位置の溝幅をW2とした場合に、W2/W1=0.05〜0.8の関係を満たしている。
上記スリット溝部を上記の形状とすることにより、毛細管現象によって上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂が流れ込み易くなっている。そのため、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を容易に配設することができる。
The slit groove portion has a groove width that gradually decreases inward from the outer peripheral surface of the ceramic laminate, and the groove width of the opening of the slit groove portion is W1, and the slit groove portion is outward from the tip of the slit groove portion. When the groove width at 30 μm is W2, the relationship of W2 / W1 = 0.05 to 0.8 is satisfied.
By making the slit groove part into the above shape, the insulating resin easily flows into the slit groove part by capillary action. Therefore, the insulating resin can be easily disposed in the slit groove.
このように、本発明によれば、スリット溝部を介しての電極材のマイグレーションによって絶縁低下、短絡等の不具合が生じることを防止することでき、さらにスリット溝部内に絶縁樹脂を容易に配設することができる積層型圧電素子を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a problem such as a decrease in insulation and a short circuit due to the migration of the electrode material through the slit groove, and to easily dispose the insulating resin in the slit groove. It is possible to provide a multilayer piezoelectric element that can be used.
第2の発明は、上記第1の発明の積層型圧電素子を製造する方法において、
上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を配設するに当たっては、上記セラミック積層体の外周面における上記スリット溝部の開口部に上記絶縁樹脂を塗布する塗布工程と、
上記積層型圧電素子を作動させることにより、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を浸入させ、上記スリット溝部内の所望の領域に上記絶縁樹脂を配設する配設工程と、
上記絶縁樹脂を硬化させる硬化工程とを有することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法にある(請求項10)。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing the multilayer piezoelectric element of the first aspect,
In disposing the insulating resin in the slit groove, an application step of applying the insulating resin to the opening of the slit groove on the outer peripheral surface of the ceramic laminate,
An operation step of operating the multi-layer piezoelectric element to infiltrate the insulating resin into the slit groove and disposing the insulating resin in a desired region within the slit groove;
And a curing step of curing the insulating resin. A method of manufacturing a multilayer piezoelectric element according to
本発明の製造方法において、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を配設するに当たっては、上記のごとく、塗布工程、配設工程及び硬化工程を行う。そして、上記配設工程では、上記積層型圧電素子を作動させることにより、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を浸入させ、上記スリット溝部内の所望の領域に上記絶縁樹脂を配設する。そのため、上記積層型圧電素子を作動させることによるポンピング効果により、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を容易に浸入させることができる。これにより、上記スリット溝部内の所望の領域に上記絶縁樹脂を容易かつ確実に配設することができる。 In the production method of the present invention, when the insulating resin is disposed in the slit groove portion, the coating step, the disposing step, and the curing step are performed as described above. In the arrangement step, the laminated piezoelectric element is operated to infiltrate the insulating resin into the slit groove and arrange the insulating resin in a desired region in the slit groove. Therefore, the insulating resin can be easily infiltrated into the slit groove due to the pumping effect by operating the multilayer piezoelectric element. Thereby, the said insulating resin can be arrange | positioned easily and reliably in the desired area | region in the said slit groove part.
上記第1の発明において、上記内部電極層は、導電性を有する内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の距離で控えた電極控え部とを有する。この控え部を設けることにより、上記内部電極層は、上記セラミック積層体の一方の側面(控え部側の側面)において確実な絶縁を実現することができる。 In the first invention, the internal electrode layer includes an internal electrode portion having conductivity, and an electrode in which an outer peripheral end portion of the internal electrode portion is kept at a predetermined distance inward from an outer peripheral surface of the ceramic laminate. And having a recording part. By providing the holding portion, the internal electrode layer can realize reliable insulation on one side surface (side surface on the holding portion side) of the ceramic laminate.
また、上記スリット溝部は、上記セラミック積層体において、上記圧電セラミック層を構成する結晶粒子が積層方向に分離され、上記圧電セラミック層よりも形状を容易に変化し得る部分である。
また、上記スリット溝部は、様々な位置に設けることができるが、例えば上記セラミック積層体の積層方向に一定の間隔で複数設けることが好ましい。これにより、上記セラミック積層体の積層方向に累積する応力を効果的に緩和することができる。
また、上記スリット溝部内に配設される上記絶縁樹脂の弾性率は、上記圧電セラミック層の弾性率よりも小さいことが好ましい。これにより、上記スリット溝部による応力緩和効果を充分に発揮することができる。
In addition, the slit groove portion is a portion in the ceramic laminate, in which the crystal particles constituting the piezoelectric ceramic layer are separated in the stacking direction, and the shape can be changed more easily than the piezoelectric ceramic layer.
Moreover, although the said slit groove part can be provided in various positions, for example, it is preferable to provide two or more with a fixed space | interval in the lamination direction of the said ceramic laminated body. Thereby, the stress accumulated in the stacking direction of the ceramic laminate can be effectively relaxed.
The elastic modulus of the insulating resin disposed in the slit groove is preferably smaller than the elastic modulus of the piezoelectric ceramic layer. Thereby, the stress relaxation effect by the said slit groove part can fully be exhibited.
また、上記セラミック積層体は、該セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記内部電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、上記スリット溝部は、上記圧電不活性領域に形成されていることが好ましい。
ここで、上記圧電不活性領域は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である。そのため、上記圧電不活性領域には、圧電変位に応じて応力(歪み)が集中的に生じ易くなる。よって、上記圧電不活性領域に上記スリット溝部を形成することにより、上記圧電不活性領域にかかる応力を効果的に緩和することができる。
Further, when the ceramic laminate is seen through the ceramic laminate in the laminating direction, only the piezoelectric active region which is a region where all the internal electrode portions are polymerized and at least a part of the internal electrode portions are polymerized. Or it has a piezoelectric inactive area | region which is an area | region which does not superpose at all, and it is preferable that the said slit groove part is formed in the said piezoelectric inactive area | region.
Here, the piezoelectric inactive region is a portion where piezoelectric displacement does not occur and is not driven. Therefore, stress (strain) is likely to be concentrated in the piezoelectric inactive region according to the piezoelectric displacement. Therefore, the stress applied to the piezoelectric inactive region can be effectively relieved by forming the slit groove in the piezoelectric inactive region.
また、上記圧電不活性領域は、湿気等に対する絶縁性・耐久性を考慮すると、上記セラミック積層体の外周面全周を含む領域であることが好ましい。
すなわち、上記スリット溝部は、上記セラミック積層体の外周面全周に渡って環状に形成されている。そのため、上記スリット溝部による応力緩和効果を顕著に発揮させることができる。
The piezoelectric inactive region is preferably a region including the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate in consideration of insulation and durability against moisture and the like.
That is, the slit groove portion is formed in an annular shape over the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate. Therefore, the stress relaxation effect by the said slit groove part can be exhibited notably.
また、上記スリット溝部の開口部の溝幅W1と上記スリット溝部の先端から外方に30μmの位置の溝幅W2との比(W2/W1)が0.05未満の場合には、上記スリット溝部の内壁面において積層方向に分離した上記圧電セラミック層を構成する材料の粒子が部分的に柱状になり、結合する領域が存在するため、上記スリット溝部内への上記絶縁樹脂の流れ込みが悪くなるおそれがある。一方、0.8を超える場合には、上記スリット溝部の開口部と先端部との幅差が小さくなるため、毛細管現象が起こり難くなり、上記スリット溝部内への上記絶縁樹脂の流れ込みが悪くなるおそれがある。 When the ratio (W2 / W1) between the groove width W1 of the opening of the slit groove and the groove width W2 at a position of 30 μm outward from the tip of the slit groove is less than 0.05, the slit groove Since the particles of the material constituting the piezoelectric ceramic layer separated in the stacking direction on the inner wall surface of the inner wall are partially columnar and there is a region to be bonded, the flow of the insulating resin into the slit groove may be deteriorated There is. On the other hand, if it exceeds 0.8, the width difference between the opening and the tip of the slit groove becomes small, so that the capillary phenomenon hardly occurs, and the flow of the insulating resin into the slit groove becomes worse. There is a fear.
また、上記絶縁樹脂は、少なくとも上記スリット溝部における上記側面電極に面する領域を含んでおり、かつ該側面電極よりも幅広の領域に配設されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記スリット溝部に露出した上記側面電極を上記絶縁樹脂によって覆うことができる。そのため、上記側面電極間における電極材のマイグレーションを確実に遮断することができる。
また、上記セラミック積層体の上記一対の側面以外の外周面に上記内部電極部を露出させた構成の場合には、その露出した上記内部電極部と上記側面電極との間においても、上記圧電セラミック層の表面及び上記スリット溝部を介して電極材のマイグレーションが起こる。このような経路における電極材のマイグレーションも確実に遮断することができる。なお、この場合の電極材とは、上記側面電極を構成する材料だけではなく、上記内部電極部を構成する材料も含まれる。
In addition, it is preferable that the insulating resin includes at least a region facing the side electrode in the slit groove and is disposed in a region wider than the side electrode.
In this case, the side electrode exposed in the slit groove can be covered with the insulating resin. Therefore, migration of the electrode material between the side electrodes can be reliably blocked.
In the case where the internal electrode portion is exposed on the outer peripheral surface other than the pair of side surfaces of the ceramic laminate, the piezoelectric ceramic is also provided between the exposed internal electrode portion and the side electrode. Migration of the electrode material occurs through the surface of the layer and the slit groove. Migration of the electrode material in such a path can also be reliably blocked. The electrode material in this case includes not only the material constituting the side electrode but also the material constituting the internal electrode portion.
また、上記絶縁樹脂は、少なくとも上記スリット溝部における上記セラミック積層体の上記一対の側面の幅方向両端近傍の領域に配設されていることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記と同様に、上記側面電極間及び上記セラミック積層体の外周面に露出した上記内部電極部と上記側面電極との間における電極材のマイグレーションを確実に防止することができる。
Moreover, it is preferable that the said insulating resin is arrange | positioned at the area | region of the width direction both ends of the said pair of side surface of the said ceramic laminated body in the said slit groove part at least.
In this case, similarly to the above, migration of the electrode material between the side electrodes and between the internal electrode portions exposed on the outer peripheral surface of the ceramic laminate and the side electrodes can be reliably prevented.
また、上記絶縁樹脂は、上記スリット溝部における全ての領域に充填されていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記と同様に、上記側面電極間及び上記セラミック積層体の外周面に露出した上記内部電極部と上記側面電極との間における電極材のマイグレーションをより一層防止することができる。
また、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂が充填されていることにより、上記スリット溝部内において、上記圧電セラミック層や上記側面電極を構成する材料の粒子脱落を防止することができる。
Further, it is preferable that the insulating resin is filled in all regions in the slit groove portion.
In this case, similarly to the above, migration of the electrode material between the side electrodes and between the internal electrode portions exposed on the outer peripheral surface of the ceramic laminate and the side electrodes can be further prevented.
Further, since the insulating resin is filled in the slit groove portion, it is possible to prevent the particles constituting the piezoelectric ceramic layer and the side electrode from falling off in the slit groove portion.
また、上記スリット溝部の深さは、0.4〜0.8mmであることが好ましい(請求項5)。
上記スリット溝部の深さが0.4mm未満の場合には、上記積層型圧電素子を作動させた際に、上記スリット溝部の先端に生じる応力が上記積層型圧電素子の材料強度を超えるおそれがある。その結果、上記スリット溝部の先端からクラックが発生し、そのクラックに湿気が浸入することにより絶縁低下に至る可能性が高くなる。一方、0.8mmを超える場合には、上記積層型圧電素子を作動させた際に生じる発生荷重が低下し、アクチュエータとしての機能が低下してしまうおそれがある。
Moreover, it is preferable that the depth of the said slit groove part is 0.4-0.8 mm (Claim 5).
When the depth of the slit groove is less than 0.4 mm, the stress generated at the tip of the slit groove may exceed the material strength of the multilayer piezoelectric element when the multilayer piezoelectric element is operated. . As a result, a crack is generated from the tip of the slit groove, and there is a high possibility that the insulation is lowered by moisture entering the crack. On the other hand, when the thickness exceeds 0.8 mm, the load generated when the multilayer piezoelectric element is operated is lowered, and the function as an actuator may be lowered.
また、上記スリット溝部は、脱脂又は焼成もしくはその両処理により焼失する焼失材料を用いて形成してあることが好ましい(請求項6)。
この場合には、脱脂又は焼成もしくはその両処理において、上記焼失材料を焼失させて上記スリット溝部を容易に形成することができる。
また、上記スリット溝部の内壁面が自由焼成面となり、ミクロン単位の凹凸が形成されるため、毛細管現象が生じ易くなり、上記スリット溝部内へ上記絶縁樹脂が流れ込み易くなる。また、上記スリット溝部の内壁面は、機械加工等を施していない自由焼成面であるため、上記スリット溝部において、上記圧電セラミック層を構成する材料の粒子脱落を防止することができる。
Moreover, it is preferable that the said slit groove part is formed using the burning-out material burnt down by degreasing | defatting or baking or both the processes (Claim 6).
In this case, in the degreasing and / or baking processes, the burnout material can be burned down to easily form the slit groove.
Further, since the inner wall surface of the slit groove portion becomes a free-fired surface and irregularities in units of microns are formed, a capillary phenomenon easily occurs, and the insulating resin easily flows into the slit groove portion. Further, since the inner wall surface of the slit groove portion is a free-fired surface that is not subjected to machining or the like, it is possible to prevent the particles constituting the piezoelectric ceramic layer from falling off in the slit groove portion.
なお、ここでいう脱脂及び焼成処理は、上記積層型圧電素子を製造する過程において、上記セラミック積層体を作製する際に行う。すなわち、上記セラミック積層体の焼成前の脱脂処理、及び上記セラミック積層体の焼成処理である。
また、上記焼失材料は、上記脱脂及び焼成処理の前に、予め上記セラミック積層体における上記スリット溝部を形成したい部分に配設しておく。
Note that the degreasing and firing processes here are performed when the ceramic laminate is manufactured in the process of manufacturing the multilayer piezoelectric element. That is, degreasing treatment before firing of the ceramic laminate and firing treatment of the ceramic laminate.
Further, the burned-out material is disposed in advance in the portion where the slit groove portion of the ceramic laminate is to be formed before the degreasing and firing treatments.
また、上記焼失材料としては、例えばパウダー状のカーボン粒子、樹脂粒子又はパウダー状の有機物粒子等を炭化させてなる炭化有機物粒子を用いることができる。
上記焼失材料としてカーボン粒子を用いた場合には、熱による形状変化が少ないという上記カーボン粒子の特性を生かして、上記スリット溝部を形状精度良く形成することができる。また、アクリル樹脂を用いた場合には、脱脂、焼成への影響が小さいという特徴がある。
In addition, as the burnout material, for example, carbonized organic particles obtained by carbonizing powdery carbon particles, resin particles, powdery organic particles, or the like can be used.
When carbon particles are used as the burned-out material, the slit groove can be formed with good shape accuracy by taking advantage of the characteristics of the carbon particles that the shape change due to heat is small. Moreover, when an acrylic resin is used, it has the characteristic that the influence on degreasing and baking is small.
一方、上記焼失材料として上記炭化有機物粒子を用いた場合には、上記スリット溝部を形成するためのコストを抑制することができる。
ここで、上記炭化有機物粒子とは、有機物粒子が含有する水分の一部を除去することにより、ある程度炭化させて流動性及び分散性が良好な微粒子の状態となった粒子をいう。
なお、上記有機物粒子としては、例えば大豆やトウモロコシを粉砕してなる粒子や樹脂材料を粉砕してなる粒子等を用いることができる。
On the other hand, when the carbonized organic particles are used as the burnout material, the cost for forming the slit groove can be suppressed.
Here, the carbonized organic particles refer to particles that have been carbonized to some extent by removing a part of the water contained in the organic particles to form fine particles with good fluidity and dispersibility.
As the organic particles, for example, particles obtained by pulverizing soybeans and corn, particles obtained by pulverizing a resin material, and the like can be used.
また、上記絶縁樹脂は、ウレタン、シリコーン、フロロシリコーン、シリコーン変性型エポキシのいずれかを主成分として含有することが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記絶縁樹脂の弾性率が上記積層型圧電素子の弾性率よりも遥かに小さくなり、該積層型圧電素子の作動に伴う上記スリット溝部の変形が上記絶縁樹脂により阻害されることがないため、上記スリット溝部に過大応力が発生することを抑制することができる。また、上記絶縁樹脂の熱応力自体も小さくなるため、上記積層型圧電素子と上記絶縁樹脂との熱膨張差に伴う応力を小さくすることができる。
The insulating resin preferably contains any one of urethane, silicone, fluorosilicone, and silicone-modified epoxy as a main component.
In this case, the elastic modulus of the insulating resin is much smaller than the elastic modulus of the multilayer piezoelectric element, and the deformation of the slit groove part due to the operation of the multilayer piezoelectric element is hindered by the insulating resin. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of excessive stress in the slit groove portion. In addition, since the thermal stress of the insulating resin itself is reduced, the stress associated with the difference in thermal expansion between the multilayer piezoelectric element and the insulating resin can be reduced.
また、上記絶縁樹脂は、シリコーンを主成分として含有し、さらに硬化剤としての白金又は有機過酸化物もしくはその両方を含有することが好ましい(請求項8)。
この場合には、硬化剤としての白金又は有機過酸化物もしくはその両方の働きにより、上記絶縁樹脂の硬化反応を良好に進行させることができる。
特に、硬化剤として有機過酸化物を含有する上記絶縁樹脂は、触媒毒に強く、通常であれば硬化阻害を起こすような汚れた塗布部位においても確実に硬化させることができる。また、上記スリット溝部のような微細な溝部は、内部の洗浄が困難であるため、上記の効果を特に有効に発揮することができる。
The insulating resin preferably contains silicone as a main component, and further contains platinum or an organic peroxide or both as a curing agent.
In this case, the curing reaction of the insulating resin can be favorably progressed by the action of platinum as the curing agent and / or the organic peroxide.
In particular, the insulating resin containing an organic peroxide as a curing agent is resistant to catalyst poisons, and can be reliably cured even in dirty application sites that normally cause curing inhibition. In addition, fine grooves such as the slit grooves are difficult to clean inside, and thus the above-described effects can be exhibited particularly effectively.
また、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源であるインジェクタ用圧電アクチュエータに用いられることが好ましい(請求項9)。
上記インジェクタは、高温高湿という過酷な条件下で使用される。そのため、上記の優れた積層型圧電素子をアクチュエータとして用いることにより、耐久性及び信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
The multilayer piezoelectric element is preferably used for a piezoelectric actuator for an injector that is a drive source of the injector.
The injector is used under severe conditions of high temperature and high humidity. Therefore, by using the above excellent multilayer piezoelectric element as an actuator, durability and reliability can be improved, and the performance of the entire injector can be improved.
上記第2の発明において、上記硬化工程では、上記積層型圧電素子を作動させながら上記絶縁樹脂を硬化させることが好ましい(請求項11)。
この場合には、上記絶縁樹脂の硬化反応を進行させながら、上記積層型圧電素子の作動によるポンピング効果により、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を容易に浸入させることができる。
In the second aspect of the invention, it is preferable that in the curing step, the insulating resin is cured while operating the multi-layer piezoelectric element.
In this case, the insulating resin can be easily infiltrated into the slit groove due to the pumping effect by the operation of the multilayer piezoelectric element while the curing reaction of the insulating resin proceeds.
また、上記塗布工程の後に、上記絶縁樹脂を真空脱泡することが好ましい(請求項12)。
この場合には、上記絶縁樹脂内の隙間、噛み込み空気(ボイド)を低減することができる。そのため、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂をさらに容易に浸入させることができる。
なお、上記塗布工程の後とは、上記配設工程、上記硬化工程、それらの工程の前後等を含む。
Further, it is preferable that the insulating resin is degassed after the coating step.
In this case, it is possible to reduce gaps and biting air (voids) in the insulating resin. Therefore, the insulating resin can be more easily infiltrated into the slit groove.
In addition, after the said application | coating process includes the said arrangement | positioning process, the said hardening process, before and after those processes.
また、上記硬化工程では、上記絶縁樹脂を真空脱泡しながら該絶縁樹脂を硬化させることが好ましい(請求項13)。
この場合には、上記硬化工程において、上記絶縁樹脂内の隙間、噛み込み空気(ボイド)を低減させた状態で、上記絶縁樹脂を硬化させることができる。
Moreover, in the said hardening process, it is preferable to harden this insulating resin, vacuum-defoaming the said insulating resin (Claim 13).
In this case, in the curing step, the insulating resin can be cured in a state in which the gaps in the insulating resin and the biting air (voids) are reduced.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子1は、図1、図2に示すごとく、複数の圧電セラミック層11と複数の内部電極層13、14とを交互に積層してなるセラミック積層体15と、そのセラミック積層体15の外周面150に形成された側面151、152に形成された一対の側面電極17、18とを有する。
Example 1
A laminated piezoelectric element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the multilayer
内部電極層13、14は、導電性を有する内部電極部131、141と、その外周端部がセラミック積層体15の外周面150よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部132、142とを有し、内部電極層13、14は、交互に異なる側面電極17、18に電気的に接続されている。
The internal electrode layers 13, 14 include conductive
セラミック積層体15は、その外周面150から内方に所定の深さで凹んだスリット状のスリット溝部12を有する。
スリット溝部12は、その内壁面123に内部電極部131、141が露出しないように、セラミック積層体15の外周面150全周に渡って周方向に形成されている。スリット溝部12は、セラミック積層体15の積層方向に一定の間隔で複数形成されている。スリット溝部12の間隔Dは0.88mmである。
The
The
また、スリット溝部12は、図3に示すごとく、セラミック積層体15の外周面150から内方に向かって溝幅が徐々に小さくなっている。スリット溝部12の開口部121の溝幅をW1、スリット溝部12の先端122から外方に30μmの位置の溝幅をW2とした場合に、W2/W1=0.05〜0.8の関係を満たしている。本例では、W1=7μm、W2=3μmである。また、スリット溝部12の深さDは0.6mmである。
Further, as shown in FIG. 3, the
そして、図4に示すごとく、スリット溝部12内には、スリット溝部12を介して連通状態となっている側面電極17、18間を遮断するように電気絶縁性を有する絶縁樹脂19が配設されている。本例では、絶縁樹脂19は、セラミック積層体15の側面151、152において、スリット溝部12における側面電極17、18に面する領域を含んでおり、かつ側面電極17、18よりも幅広の領域に配設されている。すなわち、絶縁樹脂19は、スリット溝部12に露出した側面電極17、18を覆うように配設されている。
As shown in FIG. 4, an insulating
次に、本例の積層型圧電素子の製造方法につき、図を用いて説明する。
本例においては、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、焼失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、焼成工程及び絶縁樹脂を配設する工程(塗布工程・配設工程・硬化工程)を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を工程ごとに説明する。
Next, a method for manufacturing the multilayer piezoelectric element of this example will be described with reference to the drawings.
In this example, a green sheet manufacturing process, an electrode printing process, a burned-slit printing process, a crimping process, a laminate cutting process, a firing process, and a process of disposing an insulating resin (application process / arrangement process / curing process) are performed. Thus, a laminated piezoelectric element is manufactured.
Hereinafter, a manufacturing method is demonstrated for every process.
<グリーンシート作製工程>
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてPb3O4、SrCO3、ZrO2、TiO2、Y2O3及びNb2O5を準備し、これらの出発原料を目的組成PbZrO3−PbTiO3−Pb(Y1/2Nb1/2)O3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度850℃で5時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物(粒径(D50値):0.7±0.05μm)を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られたスラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整をした。
<Green sheet production process>
First, a ceramic raw material powder such as lead zirconate titanate (PZT) serving as a piezoelectric material was prepared. Specifically, Pb 3 O 4 , SrCO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , Y 2 O 3 and Nb 2 O 5 are prepared as starting materials, and these starting materials are used as the target composition PbZrO 3 —PbTiO 3 —Pb ( Y 1/2 Nb 1/2 ) O 3 was weighed in a stoichiometric ratio, wet mixed, and calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. Next, the calcined powder was wet pulverized by a pearl mill. This calcined powder pulverized product (particle size (D 50 value): 0.7 ± 0.05 μm) is dried, and then a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, etc. are added and mixed by a ball mill, and the resulting slurry Was degassed and the viscosity was adjusted while stirring with a stirrer in a vacuum apparatus.
そして、ドクターブレード法により、上記スラリーをキャリアフィルム上に塗布し、厚さ80μmの長尺のグリーンシートを成形した。このグリーンシートを所定の大きさに切断して、幅広のグリーンシート110(図5〜図7)を作製した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
And the said slurry was apply | coated on the carrier film with the doctor blade method, and the 80-micrometer-thick green sheet | seat was shape | molded. The green sheet was cut into a predetermined size to produce a wide green sheet 110 (FIGS. 5 to 7).
In addition to the doctor blade method used in this example, an extrusion molding method and various other methods can be employed as the green sheet molding method.
<電極印刷工程>
次に、図5、図6に示すごとく、グリーンシート110上に内部電極層となる電極材料130、140を印刷し、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32の2種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート31、32の形成についてさらに説明する。
<Electrode printing process>
Next, as shown in FIGS. 5 and 6,
Below, formation of the
第1電極印刷シート31の形成に当たっては、図5に示すごとく、グリーンシート110上の印刷領域41において、最終的に内部電極層13となる部分に電極材料130を印刷して、第1電極印刷シート31を形成した。
また、第2電極印刷シート32の形成に当たっては、第1電極印刷シートと同様に、図6に示すごとく、グリーンシート110上の印刷領域41において、内部電極層14となる部分に電極材料140を印刷した。これにより、第2電極印刷シート32を形成した。
In forming the first
Further, in forming the second
第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32においては、グリーンシート110上に形成された電極材料130、140がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料130、140として、ペースト状のAg/Pd合金を用いた。また、上記以外にも、Ag、Pd、Cu、Ni等の単体、Cu/Ni等の合金を用いることができる。
In the first
In this example, paste-like Ag / Pd alloys were used as the
<焼失スリット印刷工程>
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子1のセラミック積層体15の側面にスリット溝部12(図1〜図4参照)を設けるため、図7に示すごとく、焼失スリット印刷シート33を形成する焼失スリット印刷工程を行った。
<Burned slit printing process>
Moreover, in this example, since the slit groove part 12 (refer FIGS. 1-4) is provided in the side surface of the ceramic
同図に示すごとく、上記のグリーンシート110上の印刷領域41において、最終的にスリット溝部12となる部分に焼成によって焼失する焼失材料よりなる焼失スリット層120を印刷した。これにより、焼失スリット印刷シート33を形成した。
このとき、最終的に焼失スリット層120が焼失してスリット溝部12を形成した際に(W2/W1)が所定の比となるように、図8に示すごとく、印刷後の焼失スリット層120に対してレベリングを行い、内周側の端面がなだらかな稜線形状となるようにした。
As shown in the figure, in the
At this time, as shown in FIG. 8, the burned
なお、本例では、焼失スリット層120を構成する焼失材料として、熱変形が小さく、焼成工程によって形成される溝の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、カーボン粒子以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、アクリル樹脂等の高分子材料や、コーン、大豆、小麦粉等の穀物を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。また圧電素子を焼成後に機械加工によりスリットを形成させることもできる。
In this example, as the burnt-out material constituting the burnt-out
また、電極印刷工程及び焼失スリット印刷工程では、図5〜図7に示すごとく、後工程の積層体切断工程において切断される部分を避けるように間隙42を空けて、電極材料130、140及び焼失スリット層120の印刷を行う。つまり、グリーンシート110上の隣接する印刷領域41の間に間隙42を設けて印刷を行う。
In the electrode printing process and the burnout slit printing process, as shown in FIGS. 5 to 7, the
<圧着工程>
次に、図9に示すごとく、形成した第1電極印刷シート31、第2電極印刷シート32及び焼失スリット印刷シート33を所定の順序で各印刷領域41を積層方向に揃えて積層した。このとき、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32を交互に積層し、スリット溝部12を形成したい位置に焼失スリット印刷シート33を挿入して積層した。
<Crimping process>
Next, as shown in FIG. 9, the formed first
具体的には、本例においては、第1電極印刷シート31と第2電極印刷シート32との積層構造11層毎に焼失スリット印刷シート33を積層し、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32とが合計で59枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び焼失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。そして、第1電極印刷シート31と第2電極印刷シート32とは、電極材料130と電極材料140とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。
Specifically, in this example, the burnout
このようにして積層したシートを温度100℃で加熱すると共に、積層方向に50MPaで加圧し、予備積層体100を作製した。
なお、図9においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体100を示してある。
The sheets laminated in this way were heated at a temperature of 100 ° C. and pressed at 50 MPa in the laminating direction to produce a
In FIG. 9, the preliminary
<積層体切断工程>
次に、図10〜図12に示すごとく、形成した予備積層体100を切断位置43に沿って積層方向に切断し、中間積層体10を形成した。
なお、予備積層体100の切断は、各中間積層体10ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体10を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体10ごとに切断し、各電極材料130、140及び焼失スリット層120が中間積層体10の側面に露出するように切断を行った。
なお、図11、図12においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体100及び中間積層体10を示してある。
<Laminate cutting process>
Next, as shown in FIGS. 10 to 12, the formed
The preliminary
In FIGS. 11 and 12, the preliminary
<焼成工程>
次に、中間積層体10のグリーンシート110に含有されているバインダ樹脂を90%以上加熱除去(脱脂)した。加熱は、80時間かけて徐々に500℃まで昇温し、5時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体10を焼成した。焼成は、温度1050℃まで12時間かけて徐々に昇温させ、2時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
<Baking process>
Next, 90% or more of the binder resin contained in the
Next, the degreased
このようにして、図1、図2に示すごとく、焼失スリット層120が焼失して形成されたスリット状のスリット溝部12を有するセラミック積層体15が作製される。スリット溝部12は、セラミック積層体15の外周面150全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。
また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体15は、グリーンシート110が焼結してなる圧電セラミック層10と電極材料130、140により形成された内部電極層13、14とを交互に積層してなる。
In this manner, as shown in FIGS. 1 and 2, the
Further, as shown in the figure, the produced
次いで、焼成後、セラミック積層体15の四つ角を面取りし、面取り面161〜164を形成した。これにより、セラミック積層体15の径方向断面は八角形状となる。
そして、全面研磨を行って縦6mm×横6mm×高さ4.8mmのセラミック積層体15を作製し、さらに、セラミック積層体15の側面151、152に、側面電極17、18を焼き付けた。このとき、各内部電極層13、14は、それぞれ交互に異なる側面151、152の側面電極17、18に電気的に接続される。
その後、側面電極17、18にリード線、もしくはメッシュ状の電極板を導電性樹脂または半田等で接続した(図示略)。
これにより、絶縁樹脂19配設前の積層型圧電素子1を作製した。
Next, after firing, the four corners of the
Then, the entire surface was polished to produce a
Thereafter, lead wires or mesh electrode plates were connected to the
Thereby, the multilayer
さらに、本例では、図4を参照のごとく、絶縁樹脂19を配設する工程(塗布工程・配設工程・硬化工程)を行うことにより、積層型圧電素子1のスリット溝部12内の所望の領域に絶縁樹脂19を配設した。
以下に説明する。
Furthermore, in this example, as shown in FIG. 4, by performing a process of disposing the insulating resin 19 (application process / arrangement process / curing process), a desired inside of the
This will be described below.
<塗布工程>
本例では、まず、セラミック積層体15の外周面150におけるスリット溝部12の開口部121に絶縁樹脂19をディスペンサ等で塗布した。
<Application process>
In this example, first, the insulating
<配設工程>
次いで、積層型圧電素子1を所定の電圧で作動させた。これにより、積層方向への伸縮が行われ、図13に示すごとく、伸長時においてスリット溝部12は積層方向に0.5μmほど開口する(点線部分)。この伸縮を繰り返すことにより、スリット溝部12内の体積の増減が行われ、ポンピング効果によってスリット溝部12内に絶縁樹脂19を浸入させた。そして、スリット溝部12内の所望の領域に絶縁樹脂19を配設した。なお、この配設工程では、絶縁樹脂19を真空脱泡しながら行った。
<Installation process>
Next, the multilayer
<硬化工程>
次いで、配設した絶縁樹脂19を加熱することにより硬化させた。なお、この硬化工程では、積層型圧電素子1の作動を配設工程から継続しながら行った。
<Curing process>
Next, the disposed insulating
本例では、絶縁樹脂19として、加熱硬化型のシリコーン樹脂を用いた。また、上記以外にも、耐熱性の高いウレタン樹脂、フロロシリコーン樹脂等を用いることができる。
In this example, a thermosetting silicone resin was used as the insulating
以上のようにして、図1〜図4に示すごとく、積層型圧電素子1を作製した。
なお、図1、図2においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式でセラミック積層体15を示してある。
As described above, the multilayer
In FIG. 1 and FIG. 2, the
次に、本例の積層型圧電素子1における作用効果について説明する。
本例の積層型圧電素子1において、セラミック積層体15は、セラミック積層体15の外周面150から内方に所定の深さで凹んだスリット状のスリット溝部12を有している。スリット溝部12は、その内壁面123に内部電極部131、141が露出しないようセラミック積層体15の外周面15全周に渡って環状に形成されている。そして、スリット溝部12内には、スリット溝部12を介して連通状態となっている一対の側面電極17、18間を遮断するように電気絶縁性を有する絶縁樹脂19が配設されている。
Next, functions and effects of the multilayer
In the multilayer
すなわち、スリット溝部12には、一対の側面電極17、18が露出しており、露出した側面電極17、18間は、スリット溝部12を介して連通状態となっている。そして、この連通状態をスリット溝部12内に配設された絶縁樹脂19によって遮断している。
そのため、図14に示すごとく、側面電極17、18を構成する材料(電極材)がスリット溝部12を介して移動し、他方の側面電極17、18に到達すること(経路K1におけるマイグレーション)をスリット溝部12内に配設された絶縁樹脂19(図4参照)によって防止することができる。つまり、側面電極17、18間(経路K1)における電極材のマイグレーションを遮断し、絶縁低下、短絡等の不具合の発生を防止することができる。これにより、絶縁性を充分に確保することができ、耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。なお、図14は、電極材のマイグレーションの経路を示したものである。
That is, the pair of
Therefore, as shown in FIG. 14, the material (electrode material) constituting the
また、スリット溝部12は、セラミック積層体15の外周面150から内方に向かって溝幅が徐々に小さくなっており、スリット溝部12の開口部121の溝幅をW1、スリット溝部12の先端122から外方に30μmの位置の溝幅をW2とした場合に、W2/W1=0.05〜0.8の関係を満たしている。
スリット溝部12を上記の形状とすることにより、スリット溝部12内に絶縁樹脂19が流れ込み易くなっている。そのため、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を容易に配設することができる。
Further, the
By making the
また、本例では、絶縁樹脂19は、スリット溝部12における側面電極17、18に面する領域を含んでおり、かつ側面電極17、18よりも幅広の領域に配設されている。そのため、スリット溝部12に露出した側面電極17、18を絶縁樹脂19によって覆うことができる。これにより、側面電極17、18間(経路K1)における電極材のマイグレーションを確実に遮断することができる。
Further, in this example, the insulating
また、本例のセラミック積層体15は、側面151、152以外の外周面150に内部電極部141のみを露出させた構成である。そのため、図14に示すごとく、露出した内部電極部141と側面電極17との間においても、圧電セラミック層11の表面及びスリット溝部12を介して電極材のマイグレーションが起こる(経路K2におけるマイグレーション)。しかしながら、本例では、このような経路における電極材のマイグレーションもスリット溝部12内に配設された絶縁樹脂19(図4参照)によって確実に遮断することができる。なお、この場合の電極材とは、側面電極17を構成する材料だけではなく、内部電極部141を構成する材料も含まれる。
Further, the
また、本例の製造方法において、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を配設するに当たっては、塗布工程、配設工程及び硬化工程を行う。そして、配設工程では、積層型圧電素子1を作動させることにより、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を浸入させ、スリット溝部12内の所望の領域に絶縁樹脂19を配設する。そのため、積層型圧電素子1を作動させることによるポンピング効果により、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を容易に浸入させることができる。これにより、スリット溝部12内の所望の領域に絶縁樹脂19を容易かつ確実に配設することができる。
In the manufacturing method of this example, when the insulating
また、本例では、塗布工程の後に、つまり配設工程において、絶縁樹脂19を真空脱泡する。そのため、絶縁樹脂19内の隙間、噛み込み空気(ボイド)を低減することができる。これにより、スリット溝部12内に絶縁樹脂19をさらに容易に浸入させることができる。
In this example, the insulating
また、硬化工程では、積層型圧電素子1を作動させながら絶縁樹脂19を硬化させる。そのため、絶縁樹脂19の硬化反応を進行させながら、積層型圧電素子1の作動によるポンピング効果により、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を容易に浸入させることができる。
In the curing step, the insulating
このように、本例の積層型圧電素子1は、スリット溝部12を介しての電極材のマイグレーションによって絶縁低下、短絡等の不具合が生じることを防止することできる。そして、スリット溝部12内に絶縁樹脂19を容易に配設することができる。
Thus, the multilayer
また、本例において、スリット溝部12は、セラミック積層体15において、圧電セラミック層11を構成する結晶粒子が積層方向に分離され、圧電セラミック層11よりも形状を容易に変化し得る部分であり、セラミック積層体15の積層方向に累積する応力を効果的に緩和することができる。
また、スリット溝部12は、セラミック積層体15の積層方向に一定の間隔で複数設けたが、これ以外の様々な位置に設けることもできる。
Further, in this example, the
Moreover, although the
また、内部電極部131、141とスリット溝部12とを図15に示す組み合わせのパターンで形成したが、このパターンに限定されるものではない。
また、セラミック積層体15は、積層方向に透視した場合に、図2、図16に示すごとく、すべての内部電極部131、141が重合する領域である圧電活性領域158と、少なくとも一部の内部電極部131、141しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域159とを有する。
Moreover, although the
Further, as shown in FIGS. 2 and 16, when the
そして、図2に示すごとく、スリット溝部12は、圧電不活性領域159に形成されている。そのため、圧電不活性領域159にかかる応力をスリット溝部12によって効果的に緩和することができる。
また、図2、図16に示すごとく、圧電不活性領域159は、セラミック積層体15の外周面150全周を含む領域である。スリット溝部12もセラミック積層体15の外周面150全周に渡って環状に形成されているため、スリット溝部12による応力緩和効果を顕著に発揮させることができる。
As shown in FIG. 2, the
Further, as shown in FIGS. 2 and 16, the piezoelectric
(実施例2)
本例は、スリット溝部12内における絶縁樹脂19の配設位置を変更した例である。
本例では、図17に示すごとく、絶縁樹脂19は、スリット溝部12におけるセラミック積層体15の一対の側面151、152の幅方向両端近傍の領域に配設されている。そして、本例においては、スリット溝部12における面取り面161〜164に面する4つの領域において、絶縁樹脂19がスリット溝部12の開口部121から先端122まで充填されている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
(Example 2)
In this example, the arrangement position of the insulating
In this example, as shown in FIG. 17, the insulating
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この場合には、側面電極17、18間(経路K1)及びセラミック積層体15の外周面150に露出した内部電極部141と側面電極17との間(経路K2)における電極材のマイグレーションを確実に防止することができる。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
In this case, migration of the electrode material between the
The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
また、本例では、スリット溝部12における面取り面161〜164に面する4つの領域において絶縁樹脂19を配設したが、図18に示すごとく、これに加えて側面電極17、18に面する領域においても絶縁樹脂19を配設する構成とすることもできる。この場合にも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
Further, in this example, the insulating
(実施例3)
本例は、スリット溝部12内における絶縁樹脂19の配設位置を変更した例である。
本例では、図19(a)、(b)に示すごとく、絶縁樹脂19は、スリット溝部12における全ての領域に充填されている。そして、本例においては、スリット溝部12における全ての領域において、絶縁樹脂19がスリット溝部12の開口部121から先端122まで充填されている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
(Example 3)
In this example, the arrangement position of the insulating
In this example, as shown in FIGS. 19A and 19B, the insulating
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この場合には、側面電極17、18間(経路K1)及びセラミック積層体15の外周面150に露出した内部電極部141と側面電極17との間(経路K2)における電極材のマイグレーションをより一層防止することができる。
また、スリット溝部12内に絶縁樹脂19が充填されていることにより、スリット溝部12内において、圧電セラミック層11や側面電極17、18を構成する材料の粒子脱落を防止することができる。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
In this case, the migration of the electrode material between the
In addition, since the
The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
(実施例4)
本例は、絶縁樹脂の充填性及び積層型圧電素子の耐久性を評価した例である。
まず、絶縁樹脂の充填性について評価した。
本例では、図3を参照のごとく、スリット溝部の開口部の溝幅W1と、スリット溝部の先端から外方に30μmの位置の溝幅W2との比(W2/W1)=0.43である積層型圧電素子(試料E11、E12)を準備し、さらに比較品として(W2/W1)=0.98である積層型圧電素子(試料C11)を準備した。
Example 4
In this example, the filling property of the insulating resin and the durability of the multilayer piezoelectric element are evaluated.
First, the filling property of the insulating resin was evaluated.
In this example, as shown in FIG. 3, the ratio (W2 / W1) = 0.43 of the groove width W1 of the opening of the slit groove and the groove width W2 at a position of 30 μm outward from the tip of the slit groove. A certain laminated piezoelectric element (samples E11 and E12) was prepared, and a laminated piezoelectric element (sample C11) in which (W2 / W1) = 0.98 was prepared as a comparative product.
次いで、各試料の積層型圧電素子に対して、スリット溝部の開口部に絶縁樹脂をディスペンサ等で塗布した。そして、試料E12については、積層型圧電素子を所定の電圧で作動させながら、絶縁樹脂をスリット溝部内に浸入させた。
次いで、セラミック積層体の積層方向に断面カットし、スリット溝部内への絶縁樹脂の充填度合いを目視により確認した。
Next, an insulating resin was applied to the opening of the slit groove with a dispenser or the like on the multilayer piezoelectric element of each sample. And about the sample E12, insulating resin was infiltrated in the slit groove part, operating a laminated piezoelectric element with a predetermined voltage.
Subsequently, the cross section was cut in the lamination direction of the ceramic laminate, and the degree of filling of the insulating resin into the slit groove was visually confirmed.
その結果を表1に示す。同表に示されるように、比較品である試料C11は、スリット溝部12の先端122における不濡れ部位が確認された。一方、本発明品である試料E11、E12は、開口部121から先端122までしっかりと充填されていた。これにより、本発明品の積層型圧電素子は、絶縁樹脂の充填性に優れていることがわかった。
The results are shown in Table 1. As shown in the table, in the sample C11 which is a comparative product, an unwet portion at the
次に、積層型圧電素子の耐久性について評価した。
本例では、実施例1の積層型圧電素子(試料E21)、実施例3の積層型圧電素子(試料E22)を準備し、さらに比較品としてスリット溝内に絶縁樹脂を配設していない積層型圧電素子(試料C21)を準備した。
Next, the durability of the multilayer piezoelectric element was evaluated.
In this example, the laminated piezoelectric element (Sample E21) of Example 1 and the laminated piezoelectric element (Sample E22) of Example 3 were prepared, and a laminated product in which no insulating resin was disposed in the slit groove as a comparative product. Type piezoelectric element (sample C21) was prepared.
次いで、85℃/90%RHの条件下で、各試料の積層型圧電素子に2.6kV/mmの電界を印加させた。次いで、各試料を、既知の抵抗値をとる抵抗Rに直列につないで回路を構築した。そして、各試料に電界を印加しながら、抵抗Rにかかる電圧(漏れ電流値)をデジタルメータで読み取った。算出される素子(試料)の絶縁抵抗が10MΩを下回った場合を素子の寿命とし、そのときの時間を計測した。 Next, an electric field of 2.6 kV / mm was applied to the laminated piezoelectric element of each sample under the condition of 85 ° C./90% RH. Next, each sample was connected in series to a resistor R having a known resistance value to construct a circuit. And the voltage (leakage current value) concerning resistance R was read with the digital meter, applying an electric field to each sample. The case where the calculated insulation resistance of the element (sample) was less than 10 MΩ was regarded as the life of the element, and the time at that time was measured.
その結果を表2に示す。同表に示されるように、比較品である試料C21は、寿命が500時間に達しなかった。一方、本発明品である試料E21、E22は、寿命が1000時間を超えた。これにより、本発明品の積層型圧電素子は、耐久性及び信頼性に優れていることがわかった。 The results are shown in Table 2. As shown in the table, the sample C21, which is a comparative product, did not reach a lifetime of 500 hours. On the other hand, samples E21 and E22, which are products of the present invention, have a lifetime exceeding 1000 hours. Thereby, it was found that the multilayer piezoelectric element of the present invention was excellent in durability and reliability.
(実施例5)
本例は、実施例1〜3の積層型圧電素子1をインジェクタ6に用いた例である。
本例のインジェクタ6は、図20に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ6は、同図に示すごとく、駆動部としての積層型圧電素子1が収容される上部ハウジング62と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部64が形成される下部ハウジング63を有している。
(Example 5)
In this example, the multilayer
As shown in FIG. 20, the
As shown in the figure, the
上部ハウジング62は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴621内に、積層型圧電素子1が挿通固定されている。
縦穴621の側方には、高圧燃料通路622が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング62上側部に突出する燃料導入管623内を経て外部のコモンレール(図示略)に連通している。
The
A high-
上部ハウジング62上側部には、また、ドレーン通路624に連通する燃料導出管625が突設し、燃料導出管625から流出する燃料は、燃料タンク(図示略)へ戻される。
ドレーン通路624は、縦穴621と駆動部となる圧電アクチュエータ1との間の隙間60を経由し、さらに、この隙間60から上下ハウジング62、63内を下方に延びる図示しない通路によって後述する3方弁651に連通してしる。
A fuel lead-out
The
噴射ノズル部64は、ピストンボデー631内を上下方向に摺動するノズルニードル641と、ノズルニードル641によって開閉されて燃料溜まり642から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔643を備えている。燃料溜まり642は、ノズルニードル641の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路622の下端部がここに開口している。ノズルニードル641は、燃料溜まり642から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室644から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室644の圧力が降下すると、ノズルニードル641がリフトして、噴孔643が開放され、燃料噴射がなされる。
The
背圧室644の圧力は3方弁651によって増減される。3方弁651は、背圧室644と高圧燃料通路622、またはドレーン通路624と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路622またはドレーン通路624へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部1により、その下方に配設される大径ピストン652、油圧室653、小径ピストン654を介して、駆動される。
The pressure in the
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ6における駆動源として、実施例1〜3の積層型圧電素子1を用いている。この積層型圧電素子1は、上記のごとく、優れた耐久性及び信頼性を有するものである。そのため、インジェクタ6全体の性能向上を図ることができる。
In this example, the multilayer
1 積層型圧電素子
11 圧電セラミック層
12 スリット溝部
13、14 内部電極層
131、141 内部電極部
132、142 控え部
15 セラミック積層体
150 外周面
17、18 側面電極
19 絶縁樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の距離で控えた控え部とを有し、上記内部電極部においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の外周面から内方に所定の深さで凹んだスリット状のスリット溝部を有しており、
該スリット溝部は、その内壁面に上記内部電極部が露出しないよう上記セラミック積層体の外周面全周に渡って環状に形成されており、かつ、上記セラミック積層体の外周面から内方に向かって溝幅が徐々に小さくなっており、上記スリット溝部の開口部の溝幅をW1、上記スリット溝部の先端から外方に30μmの位置の溝幅をW2とした場合に、W2/W1=0.05〜0.8の関係を満たしており、
上記スリット溝部内には、該スリット溝部を介して連通状態となっている上記一対の側面電極間を遮断するように電気絶縁性を有する絶縁樹脂が配設されていることを特徴とする積層型圧電素子。 It has a ceramic laminate formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric ceramic layers and a plurality of internal electrode layers, and a pair of side electrodes provided respectively on a pair of side surfaces formed on the outer peripheral surface of the ceramic laminate. In laminated piezoelectric elements,
The internal electrode layer has a conductive internal electrode portion, and a holding portion in which an outer peripheral end portion of the internal electrode portion is kept at a predetermined distance inward from an outer peripheral surface of the ceramic laminate, In the internal electrode portion, alternately connected to any one of the side electrodes,
The ceramic laminate has a slit-shaped slit groove that is recessed inward from the outer peripheral surface of the ceramic laminate at a predetermined depth,
The slit groove portion is formed in an annular shape over the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate so that the internal electrode portion is not exposed on the inner wall surface, and is directed inward from the outer peripheral surface of the ceramic laminate. When the groove width of the opening of the slit groove portion is W1, and the groove width at a position of 30 μm outward from the tip of the slit groove portion is W2, W2 / W1 = 0. Satisfies the relationship of .05 to 0.8,
In the slit groove part, an insulating resin having an electrical insulating property is disposed so as to cut off the pair of side electrodes that are in communication with each other through the slit groove part. Piezoelectric element.
上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を配設するに当たっては、上記セラミック積層体の外周面における上記スリット溝部の開口部に上記絶縁樹脂を塗布する塗布工程と、
上記積層型圧電素子を作動させることにより、上記スリット溝部内に上記絶縁樹脂を浸入させ、上記スリット溝部内の所望の領域に上記絶縁樹脂を配設する配設工程と、
上記絶縁樹脂を硬化させる硬化工程とを有することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。 In the method for manufacturing the multilayer piezoelectric element according to any one of claims 1 to 9,
In disposing the insulating resin in the slit groove, an application step of applying the insulating resin to the opening of the slit groove on the outer peripheral surface of the ceramic laminate,
An operation step of operating the multi-layer piezoelectric element to infiltrate the insulating resin into the slit groove and disposing the insulating resin in a desired region within the slit groove;
A method for producing a laminated piezoelectric element, comprising: a curing step for curing the insulating resin.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007245688A JP2009076760A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor |
DE200810042232 DE102008042232A1 (en) | 2007-09-21 | 2008-09-19 | Laminated piezoelectric element and method of making it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007245688A JP2009076760A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009076760A true JP2009076760A (en) | 2009-04-09 |
Family
ID=40435645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007245688A Pending JP2009076760A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009076760A (en) |
DE (1) | DE102008042232A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102661398A (en) * | 2012-05-21 | 2012-09-12 | 江苏迪萨机械有限公司 | Special heat insulation butterfly valve for asphalt smoke gas |
CN104395978A (en) * | 2012-06-18 | 2015-03-04 | 埃普科斯股份有限公司 | Method for producing an electric component and electric component |
CN104471660A (en) * | 2012-06-11 | 2015-03-25 | 赛飞尔科技有限公司 | A capacitive structure |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009027986A1 (en) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric actuator with a multi-layer structure and a method for its production |
AT523510B1 (en) * | 2020-01-29 | 2021-10-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | Structured, piezoelectric sensor element |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428974A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Toyama Prefecture | Piezoelectric pressure sensitive element and manufacture thereof |
JPH04133482A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-07 | Brother Ind Ltd | Slit structure laminate vertical effect piezoelectric element |
JP2001069595A (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-16 | Olympus Optical Co Ltd | Manufacture of ultrasonic transducer |
WO2004013918A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electro strictive film device manufacturing method |
JP2004119856A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Denso Corp | Laminated piezoelectric element and its fabricating method |
JP2004297041A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Denso Corp | Laminated piezoelectric element |
JP2005039199A (en) * | 2003-06-27 | 2005-02-10 | Denso Corp | Unit type laminated piezoelectric element and its manufacturing method |
JP2006229068A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Tdk Corp | Manufacturing method of laminated piezo-electric element |
JP2006351602A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Nec Tokin Corp | Multilayer piezoelectric actuator device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5089739A (en) | 1990-03-19 | 1992-02-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Laminate type piezoelectric actuator element |
-
2007
- 2007-09-21 JP JP2007245688A patent/JP2009076760A/en active Pending
-
2008
- 2008-09-19 DE DE200810042232 patent/DE102008042232A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428974A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Toyama Prefecture | Piezoelectric pressure sensitive element and manufacture thereof |
JPH04133482A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-07 | Brother Ind Ltd | Slit structure laminate vertical effect piezoelectric element |
JP2001069595A (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-16 | Olympus Optical Co Ltd | Manufacture of ultrasonic transducer |
WO2004013918A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electro strictive film device manufacturing method |
JP2004119856A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Denso Corp | Laminated piezoelectric element and its fabricating method |
JP2004297041A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Denso Corp | Laminated piezoelectric element |
JP2005039199A (en) * | 2003-06-27 | 2005-02-10 | Denso Corp | Unit type laminated piezoelectric element and its manufacturing method |
JP2006229068A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Tdk Corp | Manufacturing method of laminated piezo-electric element |
JP2006351602A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Nec Tokin Corp | Multilayer piezoelectric actuator device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102661398A (en) * | 2012-05-21 | 2012-09-12 | 江苏迪萨机械有限公司 | Special heat insulation butterfly valve for asphalt smoke gas |
CN104471660A (en) * | 2012-06-11 | 2015-03-25 | 赛飞尔科技有限公司 | A capacitive structure |
US10304625B2 (en) | 2012-06-11 | 2019-05-28 | Knowles (Uk) Limited | Capacitive structure |
CN104395978A (en) * | 2012-06-18 | 2015-03-04 | 埃普科斯股份有限公司 | Method for producing an electric component and electric component |
JP2015528199A (en) * | 2012-06-18 | 2015-09-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag | Electronic device manufacturing method and electronic device |
US10164167B2 (en) | 2012-06-18 | 2018-12-25 | Epcos Ag | Method for producing an electric component and electric component |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008042232A1 (en) | 2009-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4933554B2 (en) | Multilayer piezoelectric element, injection apparatus and fuel injection system using the same, and method for manufacturing multilayer piezoelectric element | |
JP4930410B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP4925825B2 (en) | Multilayer electronic component and injection device using the same | |
JP2006190959A (en) | Stacked piezoelectric element and its manufacturing method | |
JP2007157849A (en) | Manufacturing method of stacked piezoelectric element | |
JP2008053467A (en) | Stacked piezoelectric device and its manufacturing method | |
CN102511088B (en) | Multilayered piezoelectric element and injection device and fuel injection system using same | |
JP2009076760A (en) | Laminated piezoelectric element and manufacturing method therefor | |
JP4635439B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and method for manufacturing the same | |
JP4817610B2 (en) | LAMINATED PIEZOELECTRIC ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, AND INJECTION DEVICE USING THE SAME | |
JP3730893B2 (en) | LAMINATED PIEZOELECTRIC ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, AND INJECTION DEVICE | |
JP2006041279A (en) | Laminated piezoelectric element and its manufacturing method | |
JP2009123750A (en) | Stacked piezoelectric device | |
JP2006210423A (en) | Stacked piezoelectric element and manufacturing method thereof | |
JP2009200359A (en) | Laminated piezoelectric element | |
JP2007067346A (en) | Laminated piezoelectric element and manufacturing method thereof | |
JP2007019420A (en) | Stacked piezoelectric element | |
JP4925563B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and jetting apparatus using the same | |
JP2009200358A (en) | Laminated piezoelectric element | |
JP4868707B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and injection device | |
JP4593911B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and injection device | |
JP2008066391A (en) | Laminated piezoelectric element and manufacturing method thereof | |
JP2009182311A (en) | Laminated piezoelectric element and method of manufacturing the same | |
JP2010225911A (en) | Laminated piezoelectric element | |
JP5011898B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and method for manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090602 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120821 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121211 |