JP2011176343A - 積層型圧電素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の圧電体1と複数の内部電極2とを交互に積層してなる積層体と、この積層体10の側面に設けられ、内部電極2が一層おきに交互に接続された一対の外部電極4とを具備してなる積層型圧電素子であって、外部電極4が導電材とガラスからなり、この外部電極4と圧電体1との界面の圧電体表層部に亀裂1aを設け、この亀裂1aにガラス材料を充填する。
【選択図】図2
Description
層体と、該積層体の側面に設けられ、前記内部電極が一層おきに交互に接続された一対の外部電極とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記外部電極が導電材とガラスとからなり、前記外部電極と前記圧電体との界面の圧電体表層部に亀裂を設け、該亀裂にガラス材料を充填したことを特徴とする。
とを特徴とする。
とにより、前記亀裂にガラス材料を充填しやすくなるとともに、前記圧電体内部に発生する応力により前記亀裂からの破壊を抑制することができる。
、優れた耐久性を有することができる。
電体1表層部に設けることが望ましい。これは、亀裂1aを前記界面から深さ方向tで100μmを超えた圧電体1表層部に設けると、亀裂1aにガラス材料を充填し難くなるとともに、亀裂1aが圧電体表層部から深部へ進展し、破壊の起点になったり、内部電極2を断線してしまったりする可能性があるためである。尚、亀裂1aの長さの測定は、外部電極4と接合されている圧電体1表層部の任意の断面をSEM(走査電子顕微鏡)にて観察して求めた。尚、倍率は2000倍、測定個所は10ヶ所とした。
より、積層型圧電アクチュエータは電圧を印加してより大きな変位量を得るために積層数を増加しても、積層型圧電アクチュエータの小型化、低背化ができるとともに、圧電体1の絶縁破壊を防止できる。
00℃以下のガラスが望ましい。また、前述以外に、ガラス成分は、シリカガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリけい酸ガラス、アルミノほうけい酸塩ガラス、ほうけい酸塩ガラス、アルミノけい酸塩ガラス、ほう酸塩ガラス、りん酸塩ガラス、鉛ガラス等を用いる。
て積層焼成体を作製する。
し、積層体10を分極処理することによって、製品としての積層型圧電アクチュエータが完成し、リード線6を外部の電圧供給部に接続し、リード線6及び外部電極4を介して内部電極2に電圧を印加させれば、各圧電体1は逆圧電効果によって大きく変位し、これによって例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁として機能する。
ックグリーンシートを作製した。
枚積層し、980〜1100℃で焼成して積層焼成体を得た。その後、#400の砥石を用いて積層焼成体を研削して、図1の積層体10を得た。得られた積層体10の圧電体1表層部には微少な亀裂が生じていた。
(実施例1)積層焼成体を研削する砥石の番手(粗さ)と外部電極4を構成する導電性ペーストの種類とその焼き付け温度を変化させた以外は、上記の製法を用いて本発明の実施例である積層体圧電アクチュエータ(試料番号1〜5)を作製した。
ろ、すべての積層型圧電アクチュエータにおいて、積層方向に49μmの変位が得られた。さらに、これらの積層型圧電アクチュエータを室温で0〜+185Vの交流電界を150Hzの周波数で印加して1×106サイクルまで駆動試験を行なった。
かったため、亀裂1aの一部が進展して他の亀裂1aに到達して大きな亀裂1aを形成しやすくなり、一部の内部電極2に亀裂1aが貫通して断線が発生し、変位量が低下した。
上がガラス材料で充填されているため、高速で長時間駆動させた場合においても、外部電極4が積層体表面から剥離することがなく、変位量が低下するといった問題が生じていない。
1a・・・亀裂
2・・・内部電極
3・・・絶縁体
4・・・外部電極
4a・・・ガラス層
5・・・凹溝
6・・・リード線
10・・・積層体
21・・・導電材ペースト
31・・・収納容器
33・・・噴射孔
35・・・バルブ
43・・・圧電アクチュエータ
Claims (6)
- 複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層体と、該積層体の側面に設けられ、前記内部電極が一層おきに交互に接続された一対の外部電極とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記外部電極が導電材とガラスからなり、該外部電極と前記圧電体との界面の圧電体表層部に亀裂を設け、該亀裂にガラス材料を充填したことを特徴とする積層型圧電素子。
- 前記ガラス材料が前記外部電極を構成するガラスと同一成分であることを特徴とする請求項1記載の積層型圧電素子。
- 前記亀裂を前記界面から深さ方向で100μm以下の前記圧電体表層部に設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の積層型圧電素子。
- 前記亀裂中のガラス材料の充填率が70%以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の積層型圧電素子。
- 前記積層体と前記外部電極間にガラス層を形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の積層型圧電素子。
- 複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層体と、該積層体の側面に設けられ、前記内部電極が一層おきに交互に接続された一対の外部電極とを具備してなる積層型圧電素子の製造方法であって、前記積層体の前記外部電極形成面を#6000より粗い砥石にて研削し、ガラスを1質量%以上含有した導電材ペーストを塗布し、前記ガラスの軟化点より高く、且つ厚み方向10%以上収縮する温度で焼き付け、前記外部電極を形成する工程を含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
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