JP2009200358A - 積層型圧電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊の発生を抑制することができる積層型圧電素子を提供する。
【解決手段】複数の圧電セラミック層２と複数の内部電極層３、４とを交互に積層してなるセラミック積層体１９と、その外周側面１９５に形成された一対の側面電極１１、１２とを有する積層型圧電素子１である。第１隣接電極層３５、４５及び／又は第２隣接電極層には、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５及び／又は第２内部電極部と第２控え部との境界部３１５、４１５に沿って、圧電セラミック層２よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層２５が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、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側面に形成された一対の側面電極とを有し、上記セラミック積層体の側面から内方に凹むスリット状の溝部が形成された積層型圧電素子に関する。

従来より、燃料噴射弁の駆動源等には、積層型圧電素子が用いられている。積層型圧電素子は、例えば内部電極と圧電セラミックとが交互に多数枚積層されたセラミック積層体に、上記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。
上記積層型圧電素子は、特に燃料噴射弁等の用途においては、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、側面の電気的な絶縁性を向上させるため、内部電極の端部の一部を内方に控えた電極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。
ところが、絶縁性を向上させるために上記のごとく電極控え部を形成すると、上記セラミック積層体において、電圧を印加したときに、変形する部分と変形し難い部分とが生じ、その境界部に応力集中が起こって素子にクラックが発生するおそれがあった。

応力集中によるクラックの発生を回避するために、セラミック積層体の側面に、積層方向に対して所定の間隔で形成されたスリット状の溝部（応力緩和部）を有する積層型圧電素子が開発されている。
しかし、溝部を形成した場合においても、該溝部に電圧が印加されたときに、溝部の先端からクラックが発生するおそれがあり、これを回避するためには、溝部の深さを内部電極の電極控え部の距離よりも大きくする必要があった。

また、溝部を挟む内部電極を同一極とした積層型圧電素子が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２１６８５０号公報

上記のように、応力緩和部を挟む２つの内部電極を同一極にすると、応力緩和部に選択的（優先的に）クラックが入るようになる。よって積層型圧電素子の圧電活性層にクラックが生じることを防止でき、耐久性を向上できると考えられていた。
しかしながら、実際には、応力緩和部にクラックが生じていない状態であっても、十分な絶縁性を得ることはできず、依然として絶縁抵抗が低下してショートが発生してしまうという問題があった。

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って、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊の発生を抑制することができる積層型圧電素子を提供しようとするものである。

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側面に形成さ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、導電性金属を主成分とする内部電極部と、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側面よりも内方に所定の控え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側面から所定の深さで内方に凹んだスリット状のスリット溝部を有し、
上記セラミック積層体において、上記スリット溝部を積層方向に挟んで対向する一対の上記内部電極層のうち、上記スリット溝部の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層、該第１隣接電極層の内部電極部を第１内部電極部、及び上記第１隣接電極層の上記控え部を第１控え部とし、また、上記スリット溝部に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層を第２隣接電極層、該第２隣接電極層の内部電極部を第２内部電極部、及び上記第２隣接電極層の上記控え部を第２控え部とすると、
上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層には、上記第１内部電極部と上記第１控え部との境界部及び／又は上記第２内部電極部と上記第２控え部との境界部に沿って、上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層が形成されており、
該絶縁強化層の内方側端部は、上記境界部より上記第１内部電極部及び／又は上記第２内部電極部の内方まで達すると共に、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記絶縁強化層が形成された上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層の最も近くに形成された上記スリット溝部の先端よりもさらに内方に達し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）。

上記第１の発明において、上記積層型圧電素子は、上記スリット溝部を有している。
そのため、上記スリット溝部が、電圧印加時に上記セラミック積層体における変形し易い部分と変形し難い部分との境界部に生じる応力集中を緩和することができる。
その反面、上記スリット溝部を有しているため、該スリット溝部に水分が進入した場合に、上記第１隣接電極層及び上記第２隣接電極層の上記内部電極部の上記外周端部周辺に拡散していた上記導電性金属がイオン化し易くなる。一般には、イオン化が起きると、絶縁破壊が発生し、短絡等が起こるおそれがある。

即ち、本願発明者らは、積層型圧電素子にスリット溝部を形成する際の不具合に関して鋭意研究した結果、スリット溝部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層が最も早く絶縁抵抗が低下することを発見するに至った。
この詳細に関して説明するために、まず、一般的な積層型圧電素子の絶縁抵抗低下について説明する。

一般に、積層型圧電素子に高温で高電界を印加し続けると、負極側から低抵抗領域が広がっていく現象が現れる。この原因は、例えば積層型圧電素子を一体焼成により作製した場合において、この一体焼成時に圧電セラミック層へ拡散したイオン状態で存在する導電性金属イオンが、マイナス電極から放出される電子により金属化されることによるものである。上記現象により、正極層と負極層との間の積層方向の電界強度分布が均一ではなくなってしまう。つまり、低抵抗領域の電界強度が低下し、相対的に低抵抗領域以外の電界強度が上昇する。したがって、この電界強度の上昇が絶縁抵抗の劣化を加速させてしまうことになる。また、上記低抵抗領域の広がりは、水分の存在により加速される。
具体的には、例えば、一体焼成時に、ＡｇＰｄ電極等からなる内部電極形成領域からＰＺＴ等からなる圧電セラミック層へ拡散したＡｇ⁺イオンが駆動時に負極層から放出される電子により金属化されることにより低抵抗領域を形成し、さらにこの低抵抗領域が正極層側へ向かって成長するという現象が起こる（Ａｇ⁺＋ｅ^-→Ａｇ金属）。
特に、スリット溝部を有する積層型圧電素子の場合、スリット溝部は水分が存在する外部に通ずる通路となりうるため、スリット溝部に最も隣接する負極層は特に低抵抗領域の広がり現象が顕著となる。
従って、スリット溝部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層が最も早く絶縁抵抗が低下する。即ち、絶縁抵抗の低下は、上記スリット溝部を挟んで隣り合う２つの内部電極層のうち少なくとも一方が負極である場合に起こり易い。そして、該負極側の上記内部電極層と、これに近隣する正極側の上記内部電極層との間で絶縁抵抗の低下が起こり、ショート等の不具合が発生し易くなると考えられる。
本願発明者らは、上記のごとく、スリット溝部を有する積層型圧電素子における絶縁抵抗の低下機構を解明し、本願発明に至った。

即ち、上記第１の発明においては、上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層に、上記第１内部電極部と上記第１控え部との境界部及び／又は上記第２内部電極部と上記第２控え部との境界部に沿って、上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層が形成されている。
そのため、たとえ上記導電性金属がイオン化したとしても、絶縁抵抗の高い上記絶縁強化層があるため、絶縁破壊の発生を抑制することができる。また、上記絶縁強化層は、上記第１内部電極部と上記第１控え部との境界部及び／又は上記第２内部電極部と上記第２控え部との境界部という上記導電性金属のイオン化が比較的起こり易い位置に形成されている。そのため、絶縁破壊の発生を効率的に抑制することができる。よって、上記積層型圧電素子は、ショートが起こりにくくなり、優れた耐久性を示すことができる。

また、上記絶縁強化層の内方側端部は、上記境界部より上記第１内部電極部及び／又は上記第２内部電極部の内方まで達すると共に、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記絶縁強化層が形成された上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層の最も近くに形成された上記スリット溝部の先端よりもさらに内方に達している。そのため、上述の絶縁破壊の発生を充分に抑制し、上記積層型圧電素子の耐久性を向上させることができる。

また、上記積層型圧電素子においては、一対の上記第１隣接電極層をそれぞれ異なる上記側面電極に電気的に接続させることができる。そのため、上記スリット溝部を含む上記圧電セラミック層にも、その他の上記圧電セラミック層と同様に電界を印加させることができ、上記スリット溝部を含む上記圧電セラミック層も変位させることができる。それ故、従来のように変位性能を低下させるおそれがなくなる。

以上のように、上記第１の発明によれば、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊の発生を抑制できる積層型圧電素子を提供することができる。
なお、上述の正極層及び負極層とは、それぞれ正極側及び負極側の側面電極に電気的に接続する上記内部電極形成領域を有する内部電極層のことである。

第２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側面に形成さ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、導電性金属を主成分とする内部電極部と、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側面よりも内方に所定の控え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側面から所定の深さで内方に凹んだスリット状のスリット溝部を有し、
上記セラミック積層体において、上記スリット溝部を積層方向に挟んで対向する一対の上記内部電極層のうち、上記スリット溝部の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層、該第１隣接電極層の内部電極部を第１内部電極部、及び上記第１隣接電極層の上記控え部を第１控え部とし、また、上記スリット溝部に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層を第２隣接電極層、該第２隣接電極層の内部電極部を第２内部電極部、及び上記第２隣接電極層の上記控え部を第２控え部とすると、
上記第２内部電極部を該第２内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第１内部電極部を有する上記第１隣接電極層上に上記積層方向に投影した場合において、投影された上記第２内部電極部における該第２内部電極部と上記第２控え部との境界部周辺における上記第１内部電極部の上記導電性金属の密度は、少なくとも部分的に、同じ位置における上記第２内部電極部の上記導電性金属の密度に比べて小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項７）。

上記第２の発明の積層型圧電素子は、上記第１の発明と同様に、上記スリット溝部を有している。そのため、上記スリット溝部が、上記セラミック積層体における電圧印加時に変形し易い部分と変形し難い部分との境界部に生じる応力集中を緩和することができる。その反面、上記スリット溝部に水分が進入した場合に、上記第１隣接電極層の上記内部電極部の上記外周端部周辺に拡散していた上記導電性金属がイオン化し易くなる構成になっている。

しかし、上記第２の発明においては、上記第２内部電極部を該第２内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第１内部電極部を有する上記第１隣接電極層上に上記積層方向に投影した場合において、投影された上記第２内部電極部における該第２内部電極部と上記第２控え部との境界部周辺における上記第１内部電極部の上記導電性金属の密度は、少なくとも部分的に、同じ位置における上記第２内部電極部の上記導電性金属の密度に比べて小さくなっている。そのため、上記積層型圧電素子の作製時等に、上記第１内部電極部の上記外周端部からその周辺に拡散する上記導電性金属の量を少なくすることができる。それ故、上記スリット溝部に水分が進入した場合に、イオン化する上記導電性金属の量を少なくすることができる。その結果、絶縁破壊の発生を抑制することができ、上記積層型圧電素子は、ショートが起こり難くなり、優れた耐久性を示すことができる。

また、上記積層型圧電素子においては、上記第１の発明と同様に、一対の上記第１隣接電極層をそれぞれ異なる電極の側面電極に電気的に接続させることができる。そのため、上記スリット溝部を含む上記圧電セラミック層にも、その他の上記圧電セラミック層と同様に電界を印加させることができ、上記スリット溝部を含む上記圧電セラミック層も変位させることができる。それ故、従来のように変位性能を低下させるおそれがなくなる。

以上のように、上記第２の発明によれば、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
上記積層型圧電素子は、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側面に形成された一対の側面電極とを有する。
上記圧電セラミック層は、例えばＰＺＴ等の圧電特性を有するセラミックス材料で形成することができる。
上記内部電極層は、導電性金属を主成分とする内部電極部と、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側面よりも内方に所定の距離で控えた控え部とを有する。
上記導電性金属としては、例えば、銀、パラジウム、白金、金、及びこれらの合金等を採用することができる。
また、上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の外周側面から所定の深さで内方に凹んだスリット状のスリット溝部を有している。

以下、図面を用いて上記控え部及びスリット溝部について説明する。
図２及び図３に、積層型圧電素子の断面図（スリット溝部周囲の断面図）を示す。図２、図３、及び後述の積層型圧電素子の断面図（図８、図９、図１１、図１５、及び図１６）においては、セラミック積層体と該セラミック積層体の側面を挟んで形成された一対の側面電極とを積層方向に切断する積層型圧電素子の断面図を示す。即ち、一対の側面電極が形成された側面で積層型圧電素子を積層方向に切断する断面図を示す。
図２及び図３に示すごとく、積層型圧電素子１において、セラミック積層体１９は、圧電セラミック層２と内部電極層３、４とが交互に複数積層してなる。内部電極層３、４は、導電性を有する内部電極部３１、４１と、その外周端部３１５、４１５がセラミック積層体１９の外周面１９５よりも内方に所定の控え距離ａで控えた控え部３２、４２とを有している。
上記控え距離ａは、積層方向と略垂直な方向における控え部３２、４２の距離であり、セラミック積層体１９の断面において、内部電極部３１、４１の外周端部３１５、４１５からセラミック積層体１９の側面１９５までの最短距離で示すことができる。

また、図２及び図３に示すごとく、セラミック積層体１９は、該セラミック積層体１９の側面１９５から内方に所定の深さで凹むスリット溝部１５を有している。
スリット溝部１５の深さは、図３に示すごとく、積層方向と略垂直な方向におけるスリット溝部１５の距離ｂであり、セラミック積層体１９の断面において、セラミック積層体１９の側面１９５からスリット溝部１５の先端１５５までの距離で示すことができる。

また、図２２に積層型圧電素子の断面図を示す。
本発明において、上記スリット溝部１５は、上記積層型圧電素子の積層方向の断面において、上記内部電極層３、４における上記控え部３２、４２の上記控え距離の最小値１９９よりも大きな深さで形成されたものを示す（図２２参照）。したがって、上記控え距離の最小値１９９よりも小さな深さで形成されたスリット状の溝部９等は、本発明の上記スリット溝部１５に該当しない（図２２参照）。なお、控え距離は、通常ほぼ同じ距離で形成されるが、ばらつき等により積層型圧電素子の断面において異なる場合がある。

上記スリット溝部は、上記セラミック積層体の積層方向に所定の間隔又は間隔を変えて複数設けることができ、上記セラミック積層体の積層方向に累積する応力を緩和することができる。積層数が少ないと、電圧を印加したときに発生する累積応力の絶対値が小さくなり、そもそもクラックが発生し難くなる。その結果、上記セラミック積層体にスリットを形成する必要性自体がほとんどなくなってしまうおそれがある。さらに、内部電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。そのため、上記セラミック積層体は、１０層以上の内部電極層を有することが好ましい。また、同様の理由から、上記スリット溝部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層１０層以上であることが好ましい。上記スリット溝部が内部電極層１０層未満の間隔で形成されている場合、電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。また、上記スリット溝部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層５０層以下であることが好ましい。５０層を超える間隔で形成されている場合には、上記スリット溝部による応力緩和効果が十分に得られなくなるおそれがある。

上記積層型圧電素子の断面において、上記スリット溝部は、上記控え部の上記控え距離よりも大きな深さで形成されていることが好ましい（請求項６及び請求項１０）。
この場合には、上記スリット溝部が、電圧印加時に上記セラミック積層体における変形し易い部分と変形し難い部分との境界部に生じる応力集中をより充分に緩和することができる。また、この場合には、上記第１の発明のように上記絶縁強化層を設けることによる作用効果、及び上記第２の発明のように上記第１隣接電極層の上記特定の領域における上記導電性金属の密度を小さくすることによる作用効果がより顕著になる。
即ち、上記スリット溝部は、上記控え部の上記控え距離よりも大きな深さで形成すると、上記スリット溝部に水分が進入した場合に、上記第１隣接電極層の上記内部電極部の上記外周端部周辺に拡散していた上記導電性金属がよりイオン化し易くなり、絶縁破壊がより起こり易くなる。したがって、上記第１の発明のように上記絶縁強化層を形成したり、上記第２の発明のように上記第１隣接電極層の上記特定の領域における上記導電性金属の密度を小さくしたりすることによる上記導電性金属のイオン化の抑制効果がより顕著になる。

また、上記内部電極層には上記控え部が形成されている。そのため、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する。
上記スリット溝部は、少なくとも上記圧電不活性領域に形成されていることが好ましい。この場合には、電圧印加時に上記セラミック積層体の内部に生じうる応力集中をより充分に緩和することができる。

また、本発明においては、上記セラミック積層体において、上記スリット溝部を積層方向に挟んで対向する一対の上記内部電極層のうち、上記スリット溝部の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層とし、該第１隣接電極層に形成された内部電極部を第１内部電極部とする。また、上記スリット溝部に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層を第２隣接電極層とし、該第２隣接電極層に形成された内部電極部を第２内部電極部とする。

上記第１の発明において、上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層には、上記第１内部電極部と上記第１控え部との境界部及び／又は上記第２内部電極部と上記第２控え部との境界部に沿って、上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層が形成されている。
本発明において、上記境界部に沿って形成された上記絶縁強化層の内方側端部、即ち、上記内部電極部と上記控え部との上記境界部に沿って形成された上記絶縁強化層の上記内部電極部側の端部は、上記境界部より上記第１内部電極部及び／又は上記第２内部電極部の内方まで達すると共に、上記絶縁強化層が形成された上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層の最も近くに形成された上記スリット溝部の先端よりもさらに内方に達している。
上記絶縁強化層の上記内方側端部が上記スリット溝部の先端よりも内方に達していない場合には、上記絶縁強化層が上記第１内部電極部の外周端部周辺及び／又は上記第２隣接電極層の外周端部周辺に起こりやすい絶縁破壊を充分に防止することができなくなるおそれがある。

上記絶縁強化層及び上記圧電セラミック層の絶縁抵抗は、例えば次のようにして測定することができる。
即ち、まず絶縁強化層又は圧電セラミック層の該当部を切り出し、形状を測定する。次に電極としてインジウム・ガリウム合金等の電極、あるいは、金などのスパッタ電極を塗布する。さらに別途配置された抵抗、たとえば１ＫΩの抵抗値を有する抵抗と直列に接続する。その後、接続された切り出し部と抵抗の両端子に所定の電圧、たとえば切り出したセラミック層該当部の電界強度が２ＫＶ／ｍｍとなるような電圧を印加する。この時の電流値はコンデンサの充電特性に従い、時間が経つにつれて徐々に小さくなるが、切り出し部抵抗と直列抵抗との差が十分に大きくなる、例えば１０００倍以上となる時間を求める。この時の時間を便宜的にＴとすると、絶縁強化層、および圧電セラミック層のＴ秒後の抵抗を、直列抵抗に流れた電流値を検知・計算することにより求めることができる。なお温度の影響を避けるため、例えば２５±１℃の定温度下で測定することが望ましい。
上記絶縁強化層は、上述の測定方法で測定される絶縁抵抗が、上記圧電セラミック層よりも高いセラミック層や空洞部等で構成することができる。

上記絶縁強化層は、例えば上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い圧電材料により形成することができる。
上記圧電セラミック層はＰＺＴ材料を主成分とし、上記絶縁強化層は、ＰＺＴ材料にＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｏから選ばれる少なくとも１種の金属酸化物が添加されてなる圧電材料を主成分とすることが好ましい（請求項２）。
この場合には、所謂ハード化剤として用いられる上述の金属酸化物をＰＺＴ材料に添加してなる圧電材料を用いるため、上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い上記絶縁強化層を容易に形成することができる。そしてこの場合には、電圧印加時に上記絶縁強化層自体も変位することができるため、変位量の低下をより抑制しつつ、絶縁破壊の発生を抑制することができる。

上記金属酸化物はＦｅ、Ｃｒ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種の酸化物であり、上記絶縁強化層の上記圧電材料には、上記金属酸化物が上記ＰＺＴ材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部添加されていることが好ましい（請求項３）。
また、上記金属酸化物はＭｎの酸化物であり、上記絶縁強化層の上記圧電材料には、上記金属酸化物が上記ＰＺＴ材料１００重量部に対して０．０５〜１重量部添加されていることが好ましい（請求項４）。
これらの場合には、ＰＺＴの圧電特性の低下を抑制しつつ、絶縁抵抗を高くすることができる。Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の酸化物の添加量が０．１重量部未満の場合及びＭｎの酸化物が０．０５重量部未満の場合には、充分に絶縁抵抗を上昇させることが困難になるおそれがある。一方、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の酸化物の添加量が１０重量部を越える場合及びＭｎの酸化物が１重量部を越える場合には、絶縁強化層の圧電特性が低下してしまうおそれがある。

また、上記絶縁強化層は、上記セラミック積層体の上記外周側面から内方に埋設された空洞部で形成することもできる（請求項５）。
この場合には、上記圧電セラミック層に比べて絶縁抵抗が充分に高い上記絶縁強化層を形成することができる。また、上記空洞部は、周囲の上記圧電セラミックス層の変形に伴ってその形状を変形させることができる。そのため、電圧印加時における上記圧電セラミック層の変形を阻害してしまうことを防止できる。

次に、上記第２の発明においては、上記第２内部電極部を該第２内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第１内部電極部を有する上記第１隣接電極層上に上記積層方向に投影した場合において、投影された上記第２内部電極部における該第２内部電極部と上記第２控え部との境界部周辺における上記第１内部電極部の上記導電性金属の密度は、少なくとも部分的に、同じ位置における上記第２内部電極部の上記導電性金属の密度に比べて小さくなっている。

上述のごとく、上記第１内部電極部の上記所定位置における上記導電性金属の密度を、上記第２内部電極部の上記所定位置における上記導電性金属の密度よりも小さくする具体的な方法としては、例えば、上記第１内部電極部を形成するに当たって、その外周端部を、第２内部電極部の外周端部よりも導電性金属の含有量が少ない導電性金属材料を用いて形成する方法がある。また、上記第１内部電極部全体を上記第２内部電極部に比べて導電性金属の含有量が少ない導電性金属材料を用いて形成することもできる。また、上記第１内部電極部の上記所定位置における上記導電性金属材料の塗布密度を小さくする方法を採用することもできる。

また、上記第２内部電極部だけでなく、上記第１内部電極部を除くその他の上記内部電極部を該内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第１内部電極部を有する上記第１隣接電極層上に上記積層方向に投影した場合において、投影された上記内部電極部における該内部電極部と上記控え部との境界部周辺における上記第１内部電極部の上記導電性金属の密度が、少なくとも部分的に、同じ位置における上記内部電極部の上記導電性金属の密度に比べて小さくなっていることが好ましい。
この場合には、絶縁破壊の発生をより一層防止することができる。

好ましくは、図１９に示すごとく、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記第１内部電極部の上記外周端部の少なくとも一部は、上記第１内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第２内部電極部の上記外周端部よりも上記セラミック積層体の外周側面からさらに内方に控えられていることが好ましい（請求項７）。
また、上記第１内部電極部の上記外周端部は、上記第１内部電極部とその上記控え部との境界部において凹凸形状になっていることが好ましい（請求項８）。
これらの場合には、上記第１内部電極部の外周端部における導電性金属の密度を容易に小さくすることができる。

（実施例１）
次に、本発明の積層型圧電素子の実施例につき、図１〜図７を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、複数の圧電セラミック層２と複数の内部電極層３、４とを交互に積層してなるセラミック積層体１９と、その外周側面１９５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１１、１２とを有する。
内部電極層３、４は、導電性金属を主成分とする内部電極部３１、４１と、その外周端部３１５、４１５がセラミック積層体１９の外周側面１９５よりも内方に所定の距離で控えた控え部３２、４２とを有している。内部電極部３１、４１はそれぞれいずれか一方の側面電極１１、１２に交互に電気的に接続している。

セラミック積層体１９は、その外周側面１９５から所定の深さｂで内方に凹んだスリット状のスリット溝部１５を有している。スリット溝部１５は、セラミック積層体１９の積層方向に所定の間隔で複数形成されている。
また、図１〜３に示すごとく、セラミック積層体１９において、スリット溝部１５を積層方向に挟んで対向する一対の内部電極層３、４のうち、スリット溝部１５の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層３５、４５とし、この第１隣接電極層３５、４５における内部電極部を第１内部電極部３１１、４１１、及び第１隣接電極層３５、４５における控え部を第１控え部３２１、４２１とすると、第１隣接電極層３５、４５には、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５に沿って所定の幅で形成された、圧電セラミック層２よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層２５が形成されている。

また、図４に、セラミック積層体を積層方向に透視して任意の第１隣接電極層３５（４５）を見た図を示してある。同図においては、第１内部電極部３１１（４１１）が形成された領域を斜線のハッチングで示し、その外周端部３１５（４１５）を実線で示してある。また、絶縁強化層２５が形成された領域をドットハッチングで示し、その内方側端部２５１を一点鎖線で示してある。同図において、斜線ハッチングとドットハッチングが重なる領域は、内部電極部３１１（４１１）と絶縁強化層２５とが重合する領域を示している。また、同図には、セラミック積層体を積層方向に透視したときに、第１隣接電極層３５（４５）の積層方向の最も近くに形成されたスリット溝部の先端位置１５５が第１隣接電極層３５（４５）上に重なる位置を点線で示してある。

図２〜図４に示すごとく、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５に沿って形成された絶縁強化層２５の内方側端部２５１、即ち、絶縁強化層２５の第１内部電極部３１１、４１１側の端部２５１は、上記境界部３１５、４１５より第１内部電極部３１１、４１１の内方まで達すると共に、セラミック積層体１９を積層方向に透視した場合に、図４に示すごとく、絶縁強化層２５が形成された第１隣接電極層３５、４５の最も近くに形成されたスリット溝部の先端１５５よりもさらに内方に達している。

以下、本例の積層型圧電素子１についてさらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例の積層型圧電素子１において、圧電セラミック層２はジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、内部電極部３１、４１は銀・パラジウム合金（Ａｇ／Ｐｄ合金）よりなる。また、側面電極１１、１２は銀からなる。

本例において、図１〜図３に示すごとく、内部電極層３、４は、セラミック積層体１９における一対の側面電極１１、１２が形成された２側面のうち一方の側面側に控え部３２、４２を有している。即ち、内部電極部３１、４１の外周端部３１５、４１５は、一対の側面電極１１、１２のうちの一方が形成された側面には露出しておらず、セラミック積層体１９の外周側面１９５よりも内方に所定の距離ａで控えた控え部３２、４２が形成されている。本例においては、セラミック積層体１９の外周側面１９５からの控え距離ａを０．４ｍｍに設定してある。

また、内部電極層３、４に控え部３２、４２が形成されているため、図３に示すごとく、すべての内部電極部３１、４１が重合する領域である圧電活性領域１３と、少なくとも一部の内部電極部３１、４１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１４とを有する。セラミック積層体１９を積層方向に透視した場合には、図５に示すごとく、セラミック積層体１９の外周側面１９５より内方に圧電活性領域１３と圧電不活性領域１４とが形成される。同図においては、圧電活性領域１３、即ちすべての内部電極部が重合する領域を細かいドットハッチングで示し、圧電活性領域１４、即ち少なくとも一部の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を粗いドットハッチングで示してある。そして、内部電極部の外周端部３１５、４１５の位置を点線で示してある。

また、図３及び図４に示すごとく、本例において、セラミック積層体１９の外周側面１９５から所定の深さｂで内方に凹んだスリット溝部１５は少なくとも圧電不活性領域１４に形成され、スリット溝部の先端（内方側端部）１５５は、圧電活性領域１３に達している。本例において、スリット溝部１５の深さ、即ちセラミック積層体の側面１９５からスリット溝部１５の先端１５５までの距離ｂは０．６ｍｍに設定してある。

本例の積層型圧電素子１においては、上記のごとく、控え距離ａが０．４ｍｍに設定され、スリット溝部１５の深さｂが０．６ｍｍに設定されているため、図３及び図４に示すごとく、セラミック積層体１９を積層方向に透視した場合には、内部電極部とスリット溝部とがそれぞれ外周端部３１５、４１５側及び先端１５５側で、約０．２ｍｍの幅で重合する重合領域１８を有している（図４参照）。これは、第１隣接電極層３５、４５においても同様である。

図１〜図４に示すごとく、第１隣接電極層３５，４５に形成されている絶縁強化層２５は少なくとも重合領域１８に形成されている。本例において、絶縁強化層２５は、第１隣接電極層３５、４５の第１控え部３２１、４２１の全体を覆うように形成されており、その内方側端部２５１は、上述のごとく、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５よりも第１内部電極部の内方まで達すると共に、セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、絶縁強化層２５が形成された第１隣接電極層３１１、４１１の最も近くに形成されたスリット溝部１５の先端１５５よりもさらに内方に達している。本例においては、絶縁強化層２５の端部２５１がスリット溝部１５の先端１５５よりもさらに０．２ｍｍ深い位置（図３においてｃ＝０．２ｍｍ）となるように絶縁強化層２５は形成されている。また、本例においては、絶縁強化層２５の外方側端部２５２、即ち第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５に沿って形成された絶縁強化層２５の第１控え部３２１、４２１側の端部２５２は、セラミック積層体１９の外周側面１９５に達している。

また、本例における絶縁強化層２５は、圧電セラミック層２と同じＰＺＴ１００重量部に、Ｍｎ₂Ｏ₅が０．５重量部添加された圧電材料からなる。

また、図１に示すごとく、セラミック積層体１９においては、圧電セラミック層２と内部電極層３、４とが交互に積層されているが、セラミック積層体１９の両端には、内部電極層を含まないダミー層２９が形成されている。このダミー層２９は、圧電セラミック層２と同様のＰＺＴからなる。

以下、本例の積層型圧電素子１の製造方法につき、図１〜図７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、消失材料印刷工程、絶縁強化材料印刷工程、圧着・切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を各工程ごとに説明する。

＜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(Ｙ_1/2Ｎｂ_1/2)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。

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２０（図６参照）を作製した。
なお、グリーンシート２０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。

＜電極印刷工程＞
次に、図６に示すごとく、グリーンシート２０上に内部電極層となる電極材料３１０、４１０を印刷し、第１電極印刷シート２０１及び第２電極印刷シート２０２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シートの形成についてさらに説明する。

第１電極印刷シート２０１の形成に当たっては、グリーンシート２０上における最終的に内部電極部となる部分に電極材料３１０を印刷して、第１電極印刷シート２０１を形成した。
また、第２電極印刷シート２０２の形成に当たっては、第１電極印刷シート２０１と同様に、グリーンシート２０上における内部電極部となる部分に電極材料４１０を印刷して、第２電極印刷シート２０２を形成した。
電極材料は、図６に示すごとく、グリーンシート２０の一方の面上に所定のパターンで印刷した。
グリーンシート２０は、後述の積層後に外周が切断されるため、電極材料３１０、４１０は、切断部２０９よりも内側に印刷すると共に、外周端部３１２、４１２が切断部２０９の一部から所定の距離（０．４ｍｍ）で内方に控えて印刷して控え部を形成した。このようにして、第１電極印刷シート２０１と第２電極印刷シート２０２をそれぞれ必要枚数作製した。
なお、本例では、電極材料として、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。

＜消失材料印刷工程＞
次に、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１９の外周側面１９５から所定の深さ（０．６ｍｍ）で内方に凹んだスリット部１５を設けるため（図１参照）、消失材料印刷シートを形成する消失材料印刷工程を行った。
図６に示すごとく、グリーンシート２０上において、最終的にスリット溝部となる部分に焼成によって消失する消失材料１５０を印刷した。これにより、消失材料印刷シート２０３を必要枚数作製した。
なお、本例では、消失材料１５０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、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。

＜絶縁強化材料印刷工程＞
次に、後述の積層時に消失材料印刷シートの上下に配される第１電極印刷シート２０４及び第２印刷シート２０５を作製した。この第１電極印刷シート２０４及び第２電極印刷シート２０５においては、内部電極部３１０、４１０を形成すると共に、その控え部３２、４２に絶縁強化材料２５０を形成した。

具体的には、まず、Ｐｂ₃Ｏ₄、ＳｒＣＯ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ_5、及びＭｎ₂Ｏ₅を準備した。これらの出発原料をＰＺＴの目的組成ＰｂＺｒＯ₃−ＰｂＴｉＯ₃−Ｐｂ(Ｙ_1/2Ｎｂ_1/2)Ｏ₃１００重量部に対してＭｎ₂Ｏ₅が０．５重量部となる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、粘度調整をすることにより、絶縁強化材料を作製した。

次に、図６に示すごとく、グリーンシート２０上に、電極材料３１０、４１０と絶縁強化材料２５０とを同図に示すごとく所定のパターンで印刷した。即ち、電極材料３１０、４１０は、上述の第１電極印刷シート２０１及び第２電極印刷シート２０２とそれぞれ同様のパターンで印刷し、絶縁強化材料２５０は電極材料３１０、４１０の控え部３２、４２に印刷した。また、控え部３２、４２は第１電極印刷シート２０１及び第２電極印刷シート２０２と同様に、切断部２０９から所定の距離（０．４ｍｍ）の控え距離で形成した。また、絶縁強化材料は、控え部の全体を覆うように形成すると共に、切断部２０９（セラミック積層体の外周側面に相当（図１参照））から内部電極部３１０、４１０の外周端部３１２、４１２の方向へ０．８ｍｍの深さまで形成した。したがって、電極材料３１０、４１０と絶縁強化材料２５０とは両者の端部が０．４ｍｍの幅で重合する。また、本例においては、積層時に、電極材料３１０、４１０と絶縁強化材料２５０との重合部分において絶縁強化材料２５０が消失材料印刷シート２０３側にくるように重合部分を形成した。
このようにして、積層時に消失材料印刷シート２０３の上下に配される第１電極印刷シート２０４及び第２電極印刷シート２０５を必要枚数作製した。

＜圧着・切断工程＞
次に、図６及び図７に示すごとく、第１電極印刷シート２０１と第２電極印刷シート２０２とを交互に積層すると共に、所定の間隔で消失材料印刷シート２０３を配設した。また、消失材料印刷シート２０３の上下には、絶縁強化材料２５０を形成した第１電極印刷シート２０４と第２電極印刷シート２０５とを配設した。
このとき、第１電極印刷シート２０１、２０４と第２電極印刷シート２０２、２０５とは、図６及び図７に示すごとく、積層後の積層体を後述のごとく切断部で切断したときに電極材料３１０と電極材料４１０とが交互に異なる側面に露出するように積層した。また、各印刷シートを積層した積層体の積層方向の両端には電極材料等の印刷を行っていないグリーンシート２０を必要枚数配設した。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、未焼成積層体１９０を作製した。
次に、未焼成積層体を切断部２０９に沿って積層方向に切断した。これにより、電極材料３１０、４１０、消失材料１５０、及び絶縁強化材料２５０を積層体の側面に露出させた。

＜焼成工程＞
次に、切断後の未焼成積層体１９０を加熱し、脱脂を行った。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、脱脂後の未焼成積層体１９０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。この焼成により、消失材料１５０が消失してスリット溝部１５が形成されると共に、グリーンシート２０が焼結して圧電セラミック層２及びダミー部２９が形成され、さらに、電極材料３１０、４１０を形成した位置には内部電極部３１、４１が形成される。このようにして、セラミック積層体１９を得た。

そして、焼成後、所望の形状に研削した。この研削の際に角部に面取りを施した。さらに全面研磨を行ってセラミック積層体１９を作製した。さらに、セラミック積層体１９の両側面を挟むように、側面電極１１、１２を焼き付けた。このとき、内部電極部３１、４１をそれぞれ交互に異なる側面の側面電極３１、４１に電気的に接続させた。
以上のようにして、図１〜図３に示すごとく積層型圧電素子１を作製した。

図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は側面１９５から所定の深さ（０．６ｍｍ）で形成されたスリット溝部１５を有している。そして、セラミック積層体１９は、これを積層方向に透視した場合に、図４に示すごとく、少なくとも第１内部電極部の外周端部３１５、４１５とスリット溝部１５の内方側端部１５５（先端）とが重合する重合領域１８を有している。即ち、図２〜図４に示すごとく、スリット溝部１５は、第１隣接電極層３１１、４１１の控え部３２、４２の控え距離ａ（０．４ｍｍ）よりも大きな深さｂ（０．６ｍｍ）で形成されている。
そのため、図１〜図３に示すごとく、積層型圧電素子１への電圧印加時に、スリット溝部１５がセラミック積層体１９における変形し易い部分と変形し難い部分との境界部、具体的には例えば圧電活性領域１３と圧電不活性領域１４との境界部に生じる応力集中を充分に緩和することができる。
その反面、スリット溝部１５を有しているため、スリット溝部１５に外部から水分が進入した場合に、第１内部電極部３１１、４１１の外周端部３１５、４１５からその周辺に拡散していた導電性金属がイオン化し易くなる構成になっている。

しかし、本例の積層型圧電素子においては、第１隣接電極層３５、４５には、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５に沿って、圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層が形成されており、絶縁強化層２５の内方側端部２５１は、上記境界部３１５より第１内部電極部３１１、４１１の内方まで達する。さらに、絶縁強化層２５の内方側端部２５１は、セラミック積層体１９を積層方向に透視した場合に、この絶縁強化層２５が形成された第１隣接電極層３５、４５の積層方向の最も近くに形成されたスリット溝部１５の先端１５５よりもさらに内方に達している。

そのため、例え導電性金属がイオン化したとしても、絶縁抵抗の高い絶縁強化層２５が、例えば第１内部電極部３１１、４１１の外周端部３１５、４１５の周囲等で絶縁破壊が発生することを充分に抑制することができる。また、絶縁強化層２５は、絶縁強化層は、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５という導電性金属のイオン化が比較的起こり易い特定の位置に形成されている。そのため、絶縁破壊の発生を効率的に抑制することができ、絶縁強化層２５を必要以上に形成することによる変位性能の低下を抑制することができる。よって、積層型圧電素子１は、ショートが起こりにくくなり、優れた耐久性を示すことができる。

また、積層型圧電素子１においては、一対の第１隣接電極層３５、４５をそれぞれ正負が異なる側面電極１１、１２に電気的に接続させることができる。そのため、スリット溝部１５を含む圧電セラミック層２にも電界を印加させることができ、この圧電セラミック層２をも変位させることができる。それ故、従来のように変位性能を低下させるおそれがなくなる。

以上のように、本例によれば、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子１を提供することができる。

また、上述の例においては、第１隣接電極層３５、４５に絶縁強化層２５を形成したが、第２隣接電極層３６、４６に形成することもできる（図８参照）。
即ち、図８に示すごとく、積層型圧電素子１において、スリット溝部１５を積層方向に挟んで対向する一対の内部電極層３、４のうち、スリット溝部１５に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層３、４を第２隣接電極層３６、４６とし、この第２隣接電極層３６、４６の内部電極部を第２内部電極部３１２、４１２及び控え部を第２控え部３２２、４２２とすると、第２隣接電極層３６、４６における第２内部電極部３１２、４１２と第２控え部３２２、４２２との境界部３１５、４１５に沿って、圧電セラミック層２よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層２５を形成することができる。

また、第１隣接電極層３５、４５における第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５、及び第２隣接電極層３６、４６における第２内部電極部３１２、４１２と第２控え部３２２、４２２との境界部３１５、４１５の双方に、絶縁強化層２５を形成することもできる（図９参照）。

また、第１隣接電極層３５、４５及び／又は第２隣接電極層３６、４６において、絶縁強化層２５と第１内部電極部３１１、４１１、及び／又は絶縁強化層２５と第２内部電極部３１２、４１２とは部分的に重合するが、この重合部分においては、絶縁強化層と内部電極部（第１内部電極部及び／又は第２内部電極部）とのいずれが積層方向におけるスリット溝部１５に近い側にあってもよい（図９参照）。
図９においては、第１隣接電極層３５、４５においては、第１内部電極部３１１、４１１と絶縁強化層２５との重合部分を、第１内部電極部３１１、４１１側がスリット溝部１５の近くになるように形成し、第２隣接電極層３６、４６においては、第２内部電極部３１２、４１２と絶縁強化層２５との重合部分を、絶縁強化層２５側がスリット溝部１５の近くになるように形成した例を示してある。

このように第２隣接電極層３６、４６の上述の所定の位置、又は第１隣接電極層３５、４５及び第２隣接電極層３６、４６の両方の上述の所定の位置に絶縁強化層２５を形成した場合においても、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊を防止し、積層型圧電素子１は、優れた耐久性を示すことができる（図８及び図９参照）。

（実施例２）
本例は、絶縁強化層として空洞部を有する積層型圧電素子５の例である。
図１０に示すごとく、本例の積層型圧電素子５は、実施例１と同様に、複数の圧電セラミック層２と複数の内部電極層３、４とを交互に積層してなるセラミック積層体５９と、その外周側面５９５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１１、１２とを有する。また、内部電極層３、４は、導電性金属を主成分とする内部電極部３１、４１と、その外周端部３１５、４１５がセラミック積層体５９の外周側面５９５よりも内方に所定の距離で控えた控え部３２、４２とを有している。本例においては、図１０及び後述の図１３に示すごとく、内部電極部３１、４１は、実施例１とは異なるパターンで形成しある。

また、セラミック積層体５９は、その外周側面５９５から内方に凹んだスリット状のスリット溝部１５を有している。スリット溝部１５は、セラミック積層体１９の積層方向に所定の間隔で複数形成されている。本例において、各スリット溝部１５は、セラミック積層体５９の外周側面５９５の全周に形成されている。

また、図１０及び図１１に示すごとく、セラミック積層体５９において、スリット溝部１５を積層方向に挟んで対向する一対の内部電極層３、４のうち、スリット溝部１５の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層３５、４５とし、この第１隣接電極層３５、４５における内部電極部を第１内部電極部３１１、４１１、及び第１隣接電極層３５、４５における控え部を第１控え部３２１、４２１とすると、第１隣接電極層３５、４５には、第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５に沿って所定の幅で形成された、圧電セラミック層２よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層５５が形成されている。本例においては、この絶縁強化層として、セラミック積層体５９の外周側面５９５から内方に埋設された空洞部５５が形成されている。

また、図１２に、セラミック積層体を積層方向に透視して任意の第１隣接電極層３５（４５）を見た図を示してある。同図においては、第１内部電極部３１１（４１１）が形成された領域を斜線のハッチングで示し、第１内部電極部３１１（４１１）の外周端部３１５（４１５）を実線で示してある。また、絶縁強化層（空洞部）５５が形成された領域をドットハッチングで示し、その外周を一点鎖線で示してある。同図において、斜線ハッチングとドットハッチングが重なる領域は、内部電極部３１１（４１１）と絶縁強化層５５とが重合する領域である。また、同図には、セラミック積層体を積層方向に透視したときに、この第１隣接電極層３５（４５）の積層方向の最も近くに形成されたスリット溝部の先端位置１５５が第１隣接電極層３５（４５）上に重なる位置を点線で示してある。

図１１及び図１２に示すごとく、絶縁強化層５５の内方側端部５５１は、上記境界部３１５、４１５より第１内部電極部３１１、４１１の内方まで達する。また、絶縁強化層５５の内方側端部５５１は、セラミック積層体１９を積層方向に透視した場合に、図１２に示すごとく、絶縁強化層２５が形成された第１隣接電極層３５、４５の最も近くに形成されたスリット溝部の先端１５５、即ちスリット溝部におけるセラミック積層体の外周面５９５から内方側の端部（内方側端部）１５５よりもさらに内方に達している。

また、図１１に示すごとく、セラミック積層体５９は、実施例１と同様に、内部電極部とスリット溝部とがそれぞれ外周端部３１５、４１５側及び先端１５５側で、約０．２ｍｍの幅で重合する重合領域１８を有している。これは、第１隣接電極層３５、４５においても同様であり、絶縁強化層２５は少なくとも第１隣接電極層における重合領域１８に形成されている。
その他の構成は実施例１と同様である。

本例の積層型圧電素子５の製造方法につき、図１０〜図１４を用いて説明する。
まず、実施例１と同様のグリーンシート作製工程を行ってグリーンシート２０を作製した。
次に、図１３に示すごとく、実施例１と同様にしてグリーンシート２０上に内部電極層となる電極材料３１０、４１０を印刷すると共に、控え部３２、４２を形成し、第１電極印刷シート２０１及び第２電極印刷シート２０２の２種類のシートを形成した。本例においては、同図に示すごとく、実施例１とは異なるパターンで電極材料３１０、４１０を印刷した。このようにして、第１電極印刷シート２０１と第２電極印刷シート２０２とをそれぞれ必要枚数作製した。

また、実施例１と同様に、グリーンシート２０上において、消失材料１５０を印刷した。本例においては、積層型圧電素子の側面全周にスリット溝部が形成されるパターンで消失材料１５０を形成した。これにより、消失材料印刷シート２０３を必要枚数作製した。

次に、後述の積層時に消失材料印刷シート２０３の上下に配される第１電極印刷シート２０４及び第２印刷シート２０５を作製した。具体的には、グリーンシート２０上、内部電極材料３１０、４１０を印刷形成すると共に、その控え部３２、４２に消失材料１５１を印刷形成した。ここで、使用する消失材料１５１は、消失材料印刷シート２０３と同様のものを用いた。電極材料３１０、４１０と消失材料１５１とは、同１３に示すごとく所定のパターンで形成し、消失材料１５１は、電極材料３１０、４１０の外周端部３１２、４１２に沿って形成した。
このようにして、積層時に消失材料印刷シート２０３の上下に配される第１電極印刷シート２０４及び第２電極印刷シート２０５を必要枚数作製した。

次に、実施例１と同様に、電極印刷シート２０１と第２電極印刷シート２０２とを交互に積層すると共に、所定の間隔で消失材料印刷シート２０３を配設した（図１３及び図１４参照）。また、消失材料印刷シート２０３の上下には、消失材料１５１を形成した第１電極印刷シート２０４と第２電極印刷シート２０５とを配設した。また、各印刷シートを積層した積層体の積層方向の両端には電極材料等の印刷を行っていないグリーンシート２０を必要枚数配設した。このようにして積層したシートを、実施例１と同様に加熱及び加圧し、未焼成積層体５９０を作製した。さらに実施例１と同様にして、未焼成積層体５９０を所定の位置で切断し、脱脂、焼成を行った。焼成時には、消失材料１５０が消失してスリット溝部１５が形成されると共に、消失材料１５１も消失して絶縁強化層（空洞部）５５が形成される。また、グリーンシート２０が焼結して圧電セラミック層２及びダミー部２９が形成され、さらに、電極材料３１０、４１０を形成した位置には内部電極部３１、４１が形成される。このようにして、セラミック積層体５９を得た（図１０、図１３、図１４参照）。

次いで、実施例１と同様にして研削、研磨を行い、さらにセラミック積層体５９の一対の側面を挟むように側面電極１１、１２を形成した。
以上のようにして、図１０及び図１１に示すごとく、積層型圧電素子５を作製した。
本例の積層型圧電素子５においては、絶縁抵抗の高い絶縁強化層（空洞部）５５が上記特定の位置に形成されているため、実施例１と同様に、絶縁破壊が発生することを抑制することができ、積層型圧電素子５は、優れた耐久性を示すことができる。

また、上述の例においては、第１隣接電極層に絶縁強化層（空洞部）を形成したが、実施例１と同様に、第２隣接電極層３６、４６に絶縁強化層５５を形成することもできる（図１５参照）。
即ち、図１５に示すごとく、積層型圧電素子５において、スリット溝部１５を積層方向に挟んで対向する一対の内部電極層３、４のうち、積層方向においてスリット溝部１５に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層３、４を第２隣接電極層３６、４６とし、この第２隣接電極層３６、４６の内部電極部を第２内部電極部３１２、４１２及び控え部を第２控え部３２２、４２２とすると、第２隣接電極層３６、４６における第２内部電極部３１２、４１２と第２控え部３２２、４２２との境界部３１５、４１５に沿って、圧電セラミック層２よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層（空洞部）５５を形成することができる。

また、第１隣接電極層３５、４５における第１内部電極部３１１、４１１と第１控え部３２１、４２１との境界部３１５、４１５、及び第２隣接電極層３６、４６における第２内部電極部３１２、４１２と第２控え部３２２、４２２との境界部３１５、４１５の双方に、絶縁強化層（空洞部）５５を形成することもできる（図１６参照）。

以上のように、絶縁強化層として空洞部を所定位置に形成した場合においても、積層型圧電素子は、実施例１と同様に優れた耐久性を示すことができる。

（実施例３）
本例は、第１隣接電極層の第１内部電極部の外周端部における導電性金属の密度を部分的に小さくした積層型圧電素子の例である。
図１７に本例の積層型圧電素子の部分断面図を示し、図１８に本例の積層型圧電素子におけるスリット溝部前後の各層の展開図を示す。

図１７及び図１８に示すごとく、本例の積層型圧電素子６は、実施例１と同様に、複数の圧電セラミック層２と複数の内部電極層３、４とを交互に積層してなるセラミック積層体６９と、その外周側面６９５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１１、１２とを有する。また、内部電極層３、４は、導電性金属を主成分とする内部電極部３１、４１と、その外周端部３１５、４１５がセラミック積層体５９の外周側面５９５よりも内方に所定の距離で控えた控え部３２、４２とを有している。

また、セラミック積層体６９は、その外周側面６９５から内方に凹んだスリット状のスリット溝部１５を有している。スリット溝部１５は、セラミック積層体６９の積層方向に所定の間隔で複数形成されている。本例において、各スリット溝部１５は、セラミック積層体６９の外周側面６９５の全周に形成されている。

本例のセラミック積層体６９において、上記スリット溝部１５を積層方向に挟んで対向する一対の内部電極層３、４のうち、上記スリット溝部１５の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層３５、４５、該第１隣接電極層３５、４５の内部電極部を第１内部電極部３１１、４１１、及び上記第１隣接電極層３５、４５の上記控え部を第１控え部３２１、４２１とし、また、上記スリット溝部１５に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層３、４を第２隣接電極層３６、４６、該第２隣接電極層３６、４６の内部電極部を第２内部電極部３１２、４１２、及び上記第２隣接電極層３６、４６の上記控え部を第２控え部３２２、４２２とする。
図１８、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、第２内部電極部３１２、４１２を該第２内部電極部とそれぞれ同じ側面電極に電気的に接続する第１内部電極部３１１、４１１を有する上記第１隣接電極層３５、４５上に積層方向に投影した場合において、投影された第２内部電極部における該第２内部電極部と第２控え部との境界部３６５、４６５周辺における第１内部電極部３１１、４１１の導電性金属の密度は、少なくとも部分的に、同じ位置における第２内部電極部の導電性金属の密度に比べて小さくなっている。

本例においては、図１７、図１８、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、セラミック積層体６９を積層方向に透視した場合に、第１内部電極部３１１、４１１の外周端部３５５、４５５の少なくとも一部が、第１内部電極部３１１、４１１と同じ側面電極１１、１２に電気的に接続する第２内部電極部３１２、４１２の外周端部３６５、４６５よりもセラミック積層体６９の外周側面６９５からさらに内方に控えられている。特に、本例においては、セラミック積層体６９を積層方向に透視した場合に、第１内部電極部３１１、４１１の外周端部６９５は凹凸形状になっている。
その他の構成は実施例１と同様である。

本例の積層型圧電素子は、上述の実施例１及び実施例２と同様に、グリーンシート上に電極材料及び消失材料を印刷して電極印刷シート及び消失印刷シートを必要枚数作製し、これらを積層、圧着、脱脂、及び焼成して得ることができる。
本例においては、電極印刷シートの形成時に、図１８に示すごとく、内部電極部のパターンが形成されるようにグリーンシート上に電極材料の印刷を行った。

即ち、図１８、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、第１内部電極部３１１、４１１の外周端部６９５は凹凸形状にし、第２内部電極部３１２、４１２をこの第２内部電極部３１２、４１２とそれぞれ同じ側面電極に電気的に接続する第１内部電極部３１１、４１１を有する第１隣接電極層３５、４５上に積層方向に投影したときに、投影された第２内部電極部における該第２内部電極部と第２控え部との境界部３６５、４６５周辺における第１内部電極部３１１、４１１の導電性金属の密度が同じ位置における第２内部電極部の導電性金属の密度に比べて小さくなるように第１内部電極部３１１、４１１を形成した。
このようにして図１７〜図１９に示すごとく、積層型圧電素子６を作製した。

図１７〜図１９に示すごとく、本例の積層型圧電素子６は、実施例１及び実施例２と同様にスリット溝部１５を有している。そのため、スリット溝部１５が、セラミック積層体６９における電圧印加時に変形し易い部分と変形し難い部分との境界部に生じる応力集中を緩和することができる。その反面、スリット溝部１５に水分が進入した場合に、第１隣接電極層３５、４５の内部電極部３１１、４１１の外周端部３５５、４５５周辺に拡散していた導電性金属がイオン化し易くなる構成になっている。しかし、本例の積層型圧電素子６においては、第２内部電極部３１２、４１２をこの第２内部電極部３１２、４１２と同じ側面電極１１、１２に電気的に接続する第１内部電極部３１１、４１１を有する第１隣接電極層３１、４１上に上記積層方向に投影した場合に、投影された第２内部電極部におけるこの第２内部電極部と第２控え部との境界部周辺における第１内部電極部３１１、４１１の導電性金属の密度が少なくとも部分的に同じ位置における第２内部電極部の導電性金属の密度に比べて小さくなっている。

そのため、積層型圧電素子６の作製時等に、第１内部電極部３１１、４１１の外周端部３５５、４５５からその周辺に拡散する導電性金属の量を少なくすることができる。それ故、スリット溝部１５に水分が進入した場合に、イオン化する導電性金属の量を少なくすることができる。その結果、絶縁破壊の発生を抑制することができ、積層型圧電素子６は、ショートが起こり難くなり、優れた耐久性を示すことができる。

また、図１７に示すごとく、積層型圧電素子６においては、一対の第１隣接電極層３５、４５をそれぞれ異なる電極の側面電極１１、１２に電気的に接続させることができる。そのため、スリット溝部１５を含む圧電セラミック層２にも、その他の圧電セラミック層２と同様に電界を印加させることができ、スリット溝部１５を含む圧電セラミック層２も変位させることができる。それ故、従来のように変位性能を低下させるおそれがなくなる。

また、本例においては、第１隣接電極層３５、４５における第１内部電極部３１１、４１１を図１９（ａ）及び（ｂ）に示すパターンで形成したが、その他にも図２０及び図２１等に示すようなパターンで形成することができる。この場合にも本例と同様の作用効果を示すことができる。

以上のように、本例によれば、変位性能をほとんど損ねることなく、絶縁破壊を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供することができる。

実施例１にかかる、積層型圧電素子の構造を示す部分断面説明図。 実施例１にかかる、積層型圧電素子のスリット溝部周辺の断面構造を示す説明図。 実施例１にかかる、積層型圧電素子のスリット溝部周辺の断面構造を示し、圧電活性領域と圧電不活性領域とを示す説明図。 実施例１にかかる、セラミック積層体を積層方向に透視して任意の第１隣接電極層を見た様子を示す説明図。 実施例１にかかる、セラミック積層体１９を積層方向に透視した図であって、圧電活性領域と圧電不活性領域との位置を示す説明図。 実施例１にかかる、第１電極印刷シート、第２電極印刷シート、及び消失材料印刷シートを積層する様子を示す説明図。 実施例１にかかる、未焼成積層体の断面構造を示す説明図。 実施例１にかかる、第２隣接電極層に絶縁強化層を形成した積層型圧電素子のスリット溝部周辺における断面構造を示す説明図。 実施例１にかかる、第１隣接電極層及び第２隣接電極層の双方に絶縁強化層を形成した積層型圧電素子のスリット溝部周辺における断面構造を示す説明図。 実施例２にかかる、積層型圧電素子の構造を示す部分断面説明図。 実施例２にかかる、積層型圧電素子のスリット溝部周辺の断面構造を示す説明図。 実施例２にかかる、セラミック積層体を積層方向に透視して任意の第１隣接電極層を見た様子を示す説明図。 実施例２にかかる、第１電極印刷シート、第２電極印刷シート、及び消失材料印刷シートを積層する様子を示す説明図。 実施例２にかかる、未焼成積層体の断面構造を示す説明図。 実施例２にかかる、第２隣接電極層に絶縁強化層（空洞部）を形成した積層型圧電素子のスリット溝部周辺における断面構造を示す説明図。 実施例１にかかる、第１隣接電極層及び第２隣接電極層に絶縁強化層（空洞部）を形成した積層型圧電素子のスリット溝部周辺における断面構造を示す説明図。 実施例３にかかる、積層型圧電素子の構造を示す部分断面説明図。 実施例３にかかる、積層型圧電素子におけるスリット溝部周辺の各層を展開した様子を示す説明図。 実施例３にかかる、セラミック積層体を積層方向に透視して一方の側面電極に接続する第１隣接電極層を見た様子を示す説明図（ａ）、セラミック積層体を積層方向に透視してもう一方の側面電極に接続する第１隣接電極層を見た様子を示す説明図（ｂ）。 実施例３にかかる、第１内部電極部の外周端部の電極密度を小さくするための内部電極の形成パターンを示す説明図。 実施例３にかかる、第１内部電極部の外周端部の電極密度を小さくするための内部電極の形成パターンを示す説明図。 スリット溝部以外のスリット状の溝部が形成された積層型圧電素子の断面図を示す説明図。

符号の説明

１ 積層型圧電素子
１１、１２ 側面電極
１５ スリット溝部
１５５ 内方側端部
１８ 重合領域
１９ セラミック積層体
１９５ 外周側面
２ 圧電セラミック層
２５ 絶縁強化層
３、４ 内部電極層
３１、４１ 内部電極部
３１５、４１５ 外周端部
３２、４２ 控え部
３５、４５ 第１隣接電極層
３６、４６ 第２隣接電極層

Claims (10)

1. 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側面に形成さ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、導電性金属を主成分とする内部電極部と、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側面よりも内方に所定の控え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側面から所定の深さで内方に凹んだスリット状のスリット溝部を有し、
   上記セラミック積層体において、上記スリット溝部を積層方向に挟んで対向する一対の上記内部電極層のうち、上記スリット溝部の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層、該第１隣接電極層の内部電極部を第１内部電極部、及び上記第１隣接電極層の上記控え部を第１控え部とし、また、上記スリット溝部に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層を第２隣接電極層、該第２隣接電極層の内部電極部を第２内部電極部、及び上記第２隣接電極層の上記控え部を第２控え部とすると、
   上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層には、上記第１内部電極部と上記第１控え部との境界部及び／又は上記第２内部電極部と上記第２控え部との境界部に沿って、上記圧電セラミック層よりも絶縁抵抗の高い絶縁強化層が形成されており、
   該絶縁強化層の内方側端部は、上記境界部より上記第１内部電極部及び／又は上記第２内部電極部の内方まで達すると共に、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記絶縁強化層が形成された上記第１隣接電極層及び／又は上記第２隣接電極層の最も近くに形成された上記スリット溝部の先端よりもさらに内方に達していることを特徴とする積層型圧電素子。
2. 請求項１において、上記圧電セラミック層はＰＺＴ材料を主成分とし、上記絶縁強化層は、ＰＺＴ材料にＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｏから選ばれる少なくとも１種の金属酸化物が添加されてなる圧電材料を主成分とすることを特徴とする積層型圧電素子。
3. 請求項２において、上記金属酸化物はＦｅ、Ｃｒ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種の酸化物であり、上記絶縁強化層の上記圧電材料には、上記金属酸化物が上記ＰＺＴ材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部添加されていることを特徴とする積層型圧電素子。
4. 請求項２において、上記金属酸化物はＭｎの酸化物であり、上記絶縁強化層の上記圧電材料には、上記金属酸化物が上記ＰＺＴ材料１００重量部に対して０．０５〜１重量部添加されていることを特徴とする積層型圧電素子。
5. 請求項１において、上記絶縁強化層は、上記セラミック積層体の上記外周側面から内方に埋設された空洞部であることを特徴とする積層型圧電素子。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、上記スリット溝部は、上記控え部の上記控え距離よりも大きな深さで形成されていることを特徴とする積層型圧電素子。
7. 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側面に形成さ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、導電性金属を主成分とする内部電極部と、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側面よりも内方に所定の控え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側面から所定の深さで内方に凹んだスリット状のスリット溝部を有し、
   上記セラミック積層体において、上記スリット溝部を積層方向に挟んで対向する一対の上記内部電極層のうち、上記スリット溝部の最も近くに形成された一対の内部電極層を第１隣接電極層、該第１隣接電極層の内部電極部を第１内部電極部、及び上記第１隣接電極層の上記控え部を第１控え部とし、また、上記スリット溝部に２番目に近い位置に形成された一対の内部電極層を第２隣接電極層、該第２隣接電極層の内部電極部を第２内部電極部、及び上記第２隣接電極層の上記控え部を第２控え部とすると、
   上記第２内部電極部を該第２内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第１内部電極部を有する上記第１隣接電極層上に上記積層方向に投影した場合において、投影された上記第２内部電極部における該第２内部電極部と上記第２控え部との境界部周辺における上記第１内部電極部の上記導電性金属の密度は、少なくとも部分的に、同じ位置における上記第２内部電極部の上記導電性金属の密度に比べて小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
8. 請求項７において、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記第１内部電極部の上記外周端部の少なくとも一部は、上記第１内部電極部と同じ上記側面電極に電気的に接続する上記第２内部電極部の上記外周端部よりも上記セラミック積層体の外周側面からさらに内方に控えられていることを特徴とする積層型圧電素子。
9. 請求項７又は８において、上記セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、上記第１内部電極部の上記外周端部は凹凸形状になっていることを特徴とする積層型圧電素子。
10. 請求項７〜９のいずれか一項において、上記スリット溝部は、上記控え部の上記控え距離よりも大きな深さで形成されていることを特徴とする積層型圧電素子。

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