JP4631342B2

JP4631342B2 - 積層型圧電体素子の製造方法

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Publication number: JP4631342B2
Application number: JP2004220694A
Authority: JP
Inventors: 剛士妹尾; 望奥村; 浩角谷; 一秀佐藤; 章藤井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: JP2006041278A; DE102005035157A1

Description

本発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子の製造方法に関する。

積層型圧電体素子は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有するものであり、各々の圧電層にそれぞれ上記内部電極層を介して電圧を印加することにより駆動するものである。
一般的な積層型圧電体素子は、その製法上の制約から内部電極層にＡｇ／Ｐｄ等の高価な金属を使用しており、積層数が増すほどそのコスト高の傾向は顕著となる。

近年、上記に示される問題を解決すべく、内部電極層に安価なＣｕを用いた積層型圧電体素子及びその製造方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
しかしながら、高湿度の環境下で使用される場合、一般的に圧電セラミックスよりなる圧電層は水分をよく吸着する。そのため、圧電層内の粒界及びボイド等に滞留した水分がＣｕよりなる内部電極層と接触することで、圧電層と内部電極層との界面にＣｕイオンが発生する。このＣｕイオンが圧電層内の粒界、マイクロクラック等を介してマイグレーションを発生し、積層型圧電体素子に動作不良が生じるおそれがあった。特に、高特性を得るために圧電層の厚みを薄くすると、この傾向は顕著に現れる。

そこで、内部電極層にマイグレーションを起こし難い金属（Ｐｄ、Ｐｔ等）のみ又はこれらの金属を合金成分としてＣｕに含有したものを用いることにより、マイグレーションの発生を抑制することも考えられる。しかし、この場合には、コスト高や内部電極層内の電気抵抗値が上昇することによる導電性の低下等の問題が生じる。

特許３１４２０１４号公報特開２００１−２４４５１９号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、かつ優れた導電性を有する積層型圧電体素子の製造方法を提供しようとするものである。

参考発明は、圧電セラミックスよりなる圧電層とＣｕ（銅）よりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子において、
上記圧電層と上記内部電極層との界面には、Ｐｄ（パラジウム）とＰｔ（白金）の少なくとも一方が存在することを特徴とする積層型圧電体素子にある。

参考発明の積層型圧電体素子は、上記圧電層と上記内部電極層との界面に、マイグレーションを起こしにくい上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方を存在させることにより、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制することができる。
この理由は次のように考えることができる。即ち、上記圧電層と上記内部電極層との界面に、マイグレーションを起こしにくい上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方を存在させることにより、上記内部電極層を構成するＣｕが上記圧電層に存在する水分に接触することを抑制する。また、ＣｕとＰｄ又はＰｔとは金属結合する。これにより、上記圧電層と上記内部電極層との界面におけるＣｕのイオン化を抑え、上記圧電層内へのＣｕのマイグレーション発生を抑制することができる。

また、上記Ｐｄ及びＰｔは、上記圧電層と上記内部電極層との界面のみに薄く存在させる。そのため、上記内部電極層に上記Ｐｄ及びＰｔを混合した場合に比べて、上記内部電極層内の電気抵抗値の上昇を抑え、Ｃｕの優れた導電性を生かし、充分な導電性を確保することができる。

このように、参考発明の積層型圧電体素子は、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、かつ優れた導電性を有するものとなる。

本発明は、圧電セラミックスよりなる圧電層とＣｕよりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において、
セラミックス材料よりなるグリーンシートを焼成して上記圧電層を作製する圧電層作製工程と、
上記圧電層の外表面にＰｄとＰｔの少なくとも一方を付着させる貴金属配置工程と、
Ｃｕイオンを含む無電解Ｃｕメッキ液に上記圧電層を浸漬して、該圧電層の外表面にＣｕメッキ膜を形成するメッキ工程と、
上記Ｃｕメッキ膜を両面に施した上記圧電層を積層して上記Ｃｕメッキ膜同士を当接させてセラミック積層体を形成し、該セラミック積層体をその積層方向から加圧しながら加熱して上記Ｃｕメッキ膜同士を接合する接合工程とを含むことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法にある（請求項１）。

本発明の製造方法は、圧電層作製工程の後、上記圧電層の外表面に上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方を付着させる貴金属配置工程を行う。このため、接合される上記圧電層と上記内部電極層との界面には、上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方が存在するため、上記内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制する積層型圧電体素子を得ることができる。

即ち、接合される上記圧電層と上記内部電極層との界面に、マイグレーションを起こしにくい上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方を存在させることにより、上記圧電層と上記内部電極層との界面におけるＣｕのイオン化を抑え、上記圧電層内へのＣｕのマイグレーション発生を抑制することができる。

また、上記Ｐｄ及びＰｔは、接合される上記圧電層と上記内部電極層との界面のみに薄く存在させる。そのため、上記内部電極層に上記Ｐｄ及びＰｔを混合した場合に比べて、上記内部電極層内の電気抵抗値の上昇を抑え、Ｃｕの優れた導電性を生かし、充分な導電性を確保することができる。

このように、本発明の製造方法によって得られる積層型圧電体素子は、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、かつ優れた導電性を有するものとなる。

また、本発明の製造方法は、セラミック材料よりなるグリーンシートを予め焼成して上記圧電層を作製する上記圧電層作製工程を行った後に、上記接合工程を施す。そのため、酸化しやすいＣｕよりなる内部電極層に対して、上記圧電層を作製するための焼成処理の影響を一切与えることなく、上記積層型圧電体素子を製造することができる。
また、本発明の製造方法は、Ｃｕイオンを含む無電解Ｃｕメッキ液に上記圧電層を浸漬して、該圧電層の外表面にＣｕメッキ膜を形成するメッキ工程を行う。これにより、上記圧電層の両面にＣｕメッキ膜が形成される。そのため、上記接合工程にて、上記Ｃｕメッキ膜同士、すなわち同質材料同士を接合することになり、接合信頼性の高い積層型圧電体素子を製造することができる。

上記参考発明の積層型圧電体素子において、上記圧電層は、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃系のペロブスカイト構造の酸化物であるジルコン酸チタン酸鉛よりなることが好ましい。ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）は、優れた圧電特性を有しており、上記積層型圧電体素子の特性を非常に優れたものとすることができる。なお、鉛を含まない鉛フリーの圧電セラミックスを適用することも環境上好ましい。

また、上記圧電層と上記内部電極層との界面に存在する上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方が分布する厚みは、上記内部電極層の厚みの１０％以下であることが好ましい。
上記Ｐｄ及びＰｔは、上記圧電層と上記内部電極層との界面のみに薄く存在させる。そのため、上記内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制すると共に、上記内部電極層に上記Ｐｄ及びＰｔを混合した場合に比べて、上記内部電極層内の電気抵抗値の上昇を抑え、Ｃｕの優れた導電性を生かし、充分な導電性を確保することができる。そのうえ、高価な上記Ｐｄ及びＰｔの使用量を削減し、コストの上昇を抑えることができる。

上記圧電層と上記内部電極層との界面に存在する上記ＰｄとＰｔの少なくとも一方が分布する厚みが、上記内部電極層の厚みの１０％を超える場合には、上記内部電極層内の電気抵抗値が高くなり、上記内部電極層内の導電性を充分に確保できないおそれがある。また、高価である上記Ｐｄ及びＰｔの使用量が増えるため、コスト高となる。
なお、上記Ｐｄ及びＰｔの分布する厚みは、上記Ｐｄ及びＰｔの１原子以上の厚みがあればよい。

また、上記積層型圧電体素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることが好ましい。
上記インジェクタは、高温雰囲気下という過酷な状態で使用される。そのため、上記の優れた積層型圧電体素子をアクチュエータとして用いることにより、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、かつ優れた導電性を有することができ、インジェクタ全体の性能向上及び信頼性向上を図ることができる。

また、上記本発明の積層型圧電体素子の製造方法において、上記貴金属配置工程は、Ｐｄ塩（パラジウム塩）とＰｔ塩（白金塩）の少なくとも一方を含む溶液に上記圧電層を浸漬して行うことが好ましい（請求項２）。この場合には、圧電セラミックスよりなる上記圧電層の表面の凹凸部や粒界にも、比較的均一に上記Ｐｄ及びＰｔを配置することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型圧電体素子の製造方法につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の積層型圧電体素子１は、図１に示すごとく、圧電セラミックスよりなる圧電層１１とＣｕ（銅）よりなる内部電極層２１、２２とを交互に積層してなり、圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面に、Ｐｄ（パラジウム）とＰｔ（白金）の少なくとも一方が存在する。
以下、さらに詳説する。

本例の積層型圧電体素子１は、図１、図３に示すごとく、圧電セラミックスよりなる圧電層１１とＣｕよりなる内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を有している。
そして、圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面は、図２に示すごとく、ＰｄとＰｔの少なくとも一方よりなる貴金属２３０が分布する領域（以下、貴金属層２３という）が形成されている。また、貴金属層２３の厚みｔは、内部電極層２１、２２の厚みＴの１０％以下である。
本例の貴金属層２３の貴金属２３０としては、Ｐｄを用いた。

また、図１、図３に示すごとく、セラミック積層体１０は、側面１０１に設けられた金属層３０１と側面１０２に設けられた金属層３０２とを有している。そして、金属層３０１に導通する第１内部電極層２１と、金属層３０２に導通する第２内部電極層２２とを交互に配置してなる。さらに、金属層３０１、３０２と内部電極層２１、２２との間の電気絶縁を図る部位には、電気絶縁性を有する絶縁充填材５が配置されている。

また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０における金属層３０１を設けた側面１０１には、底部４１０に第２内部電極層２２の端部を露出させた凹溝である第１凹溝部４１が設けられ、一方、金属層３０２を設けた側面１０２には、底部４２０に第１内部電極層２１の端部を露出させた凹溝である第２凹溝部４２が設けられている。そして、第１凹溝部４１及び第２凹溝部４２には、それぞれ第２内部電極層２２の端部及び第１内部電極層２１の端部を覆うように電気絶縁性を有する絶縁充填材５が充填されている。なお、本例では、上記の凹溝を有する好ましい構造を採用したが、凹溝を設けずに平坦な面に山状に絶縁充填材５を配置する構造をとることも可能である。

また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０における金属層３０１、３０２上には、導電層３１、３２が設けられており、この導電層３１、３２によってメッシュ状の取り出し電極３３が接合されている。なお、金属層３０１、３０２を設けずに、セラミック積層体１０に導電層３１、３２によって取り出し電極３３を直接接合した構造をとることも可能である。
そして、セラミック積層体１０の側面全周は、導電層３１、３２と取り出し電極３３とを覆うように絶縁樹脂であるシリコーン樹脂３４によりモールドされている。
また、導電層３１、３２は、導電性接着剤３１０、３２０により形成されるが、この導電性接着剤３１０、３２０は、Ａｇフィラーをエポキシ樹脂中に含有させたものである。

次に、上記積層型圧電体素子１の製造方法について説明する。
本例の積層型圧電体素子１を製造するに当たっては、少なくともセラミックス材料よりなるグリーンシートを焼成して圧電層１１を作製する圧電層作製工程と、圧電層１１の外表面に貴金属２３０（Ｐｄ）を付着させる貴金属配置工程と、Ｃｕイオンを含む無電解Ｃｕメッキ液７３に圧電層１１を浸漬して、圧電層１１の外表面にＣｕメッキ膜を形成するメッキ工程と、Ｃｕメッキ膜を両面に施した圧電層１１を積層してＣｕメッキ膜同士を当接させてセラミック積層体１０を形成し、セラミック積層体１０をその積層方向から加圧しながら加熱してＣｕメッキ膜同士を接合する接合工程とを行う。

＜圧電層作製工程＞
まず、セラミックス材料よりなるグリーンシートを焼成して上記圧電層１１を作製する圧電層作製工程を行う。
本例では、上記圧電層１１としてＰＺＴを採用すべく、次のようにグリーンシートを作製した。まず、圧電材料の主原料となる酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸ストロンチウム等の粉末を所望の組成となるように秤量した。ここで、鉛の蒸発を考慮して、上記混合比組成の化学量論比よりも１〜２％リッチになるように調合する。これを混合機にて乾式混合し、その後８００〜９５０℃で仮焼した。

次いで、仮焼粉に純水、分散剤を加えてスラリーとし、パールミルにより湿式粉砕した。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合した。その後、この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、粘度調整した。

次いで、図４（ａ）に示すごとく、スラリーをドクターブレード装置により一定の厚みのグリーンシート１１０に成形した。
グリーンシート１１０は、図４（ｂ）に示すごとく、プレス機で打ち抜くか、切断機により切断し、円形に成形した。なお、得ようとする積層型圧電体素子の形状に応じて、形状を変更することもできる。

次に、このグリーンシート１１０を脱脂処理した後に、焼成して圧電層１１を得た。脱脂処理は、グリーンシート１１０を電気炉により４００〜７００℃の温度に所定時間保持することにより行った。また、焼成処理は、グリーンシート１１０を９００〜１２００℃の温度に所定時間保持することにより行った。このようにして、本例では厚みが８０μｍであり、主にＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなる、焼成済みの圧電層１１を予め作製した。

＜貴金属配置工程＞
次に、作製した圧電層１１の表面に脱脂処理を行い、図４（ｃ）に示すごとく、第１Ｓｎ（錫）イオンを含む溶液７１に圧電層１１を浸漬した。そして、浸漬した圧電層１１を取り出し、図４（ｄ）に示すごとく、Ｐｄ塩を含む溶液７２に浸漬した。このようにして、図４（ｅ）に示すごとく、外表面にＰｄが付着された圧電層１１ａを得た。

＜メッキ工程＞
次に、図４（ｆ）に示すごとく、５５℃に加熱したＣｕイオンを含む無電解Ｃｕメッキ液７３に、外表面にＰｄが付着された圧電層１１ａを２０分間浸漬した。浸漬した圧電層１１ａを取り出すと、圧電層１１ａの外表面に厚み１μｍのＣｕメッキ膜が形成される。このようにして、図４（ｇ）に示すごとく、外表面をＣｕメッキ膜に覆われた圧電層１１ｂを得た。

＜接合工程＞
次に、図５（ａ）に示すごとく、厚み１μｍの上記Ｃｕメッキ膜を両面に施した圧電層１１ｂを積層し、図５（ｂ）に示すごとく、セラミック積層体１００を作製した。また、この積層体１００の積層方向の上下端には、それぞれダミー層となる圧電層を配置した。
次に、図５（ｃ）に示すごとく、セラミック積層体１００にその積層方向から約３ＭＰａの荷重Ｆを加えた状態で炉内に配置し、その炉内雰囲気を１×１０^-2Ｐａの真空度まで真空引きした後、炉内の圧力が１０Ｐａに維持されるよう不活性ガスとしてＮ₂ガスを炉内に導入した。そして、温度９６０℃に１０分間保持することにより、圧電層１１ｂの外表面に形成されたＣｕメッキ膜同士を加熱接合した。

これにより、セラミック材料よりなる圧電層１１とＣｕよりなる内部電極層２１、２２とを有し、圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面にＰｄよりなる貴金属２３０によって形成された貴金属層２３が存在するセラミック積層体１０を得た。
また、このセラミック積層体１０は、円柱状であって、側面全面に端部を露出させた内部電極層２１、２２を有する全面電極構造となっている。

次に、得られた円柱状のセラミック積層体１０の側面を研削した後、図５（ｄ）に示すごとく、円形が樽形になるように側面２箇所を平面研削し、側面１０１、１０２を設けた。
この後、側面１０１、１０２を設けたセラミック積層体１０に、絶縁充填材配置工程、接着剤塗布工程、取り出し電極配置工程を施し、本例の積層型圧電体素子１を得ることができる。

＜絶縁充填材配置工程＞
図６（ａ）に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１に露出した第２内部電極層２２の端部に沿ってレーザ９を照射して溝加工を行い、第１凹溝部４１（図１）を形成した。また同様に、セラミック積層体１０の側面１０２に露出した第１内部電極層２１の端部に沿ってレーザ９を照射して溝加工を行い、第２凹溝部４２（図１）を形成した。形成した第１凹溝部４１及び第２凹溝部４２の断面形状は、溝深さ約４０μｍ、溝幅６０μｍとした。
本例では、上記レーザをしてＣＯ₂レーザを用い、ガルバノ光学スキャナーを用いて高速にスキャンさせて照射する方法を採用した。なお、溝加工は、レーザ照射による加工に代えて、砥石による研削やショットブラスト等を利用して行うこともできる。

次に、図６（ｂ）に示すごとく、第１凹溝部４１及び第２凹溝部４２内に、ディスペンサーを用いて絶縁充填材５を塗布し、真空引きして、第１凹溝部４１及び第２凹溝部４２の内面との隙間がないように充填した。これ以外の塗布方法としては、スクリーン印刷、メタルマスク印刷等も可能である。絶縁充填材５としては、ポリイミド樹脂を用いた。
次に、絶縁充填材５に対し、温度２００℃に６０分間保持する加熱処理を加え、硬化させた。その後、図６（ｃ）に示すごとく、各第１凹溝部４１及び第２凹溝部４２からあふれた絶縁充填材５は、平面研削によって削ぎ落とした。

＜接着剤塗布工程・取り出し電極配置工程＞
次に、図６（ｄ）に示すごとく、Ａｇ粉末６５重量％とＳｎ粉末３５重量％とを含有する導電ペーストを準備し、これをセラミック積層体１０の側面１０１、１０２にスクリーン印刷により塗布した。その印刷面を治具（図示略）によって挟持して、約３ＭＰａの荷重を印加した加圧状態で、２５０℃の加熱温度で加熱し、金属層３０１、３０２を形成した。

次に、図６（ｅ）に示すごとく、Ａｇフィラーを７０ｗｔ％添加したエポキシ樹脂よりなる導電性接着剤３１０、３２０をセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に形成した金属層３０１、３０２上に塗布した。
さらに、図６（ｆ）に示すごとく、塗布した導電性接着剤３１０、３２０上にメッシュ状の取り出し電極３３を配置した。その後、導電性接着剤３１０、３２０を硬化させ、導電層３１、３２を形成すると共に取り出し電極３３を配設した。
そして、セラミック積層体１０の側面全周は、導電層３１、３２と取り出し電極３３とを覆うように絶縁樹脂であるシリコーン樹脂３４によりモールドし、本例の積層型圧電体素子１を完成させた。

次に、本例の積層型圧電体素子１における作用効果につき説明する。
本例の積層型圧電体素子１は、上記のごとく、圧電セラミックスよりなる圧電層１１とＣｕ（銅）よりなる内部電極層２１、２２とを交互に積層してなり、圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面に、Ｐｄ（パラジウム）よりなる貴金属２３０によって形成された貴金属層２３が存在する。

即ち、本例の積層型圧電体素子１は、接合される圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面に、マイグレーションを起こしにくいＰｄよりなる貴金属２３０によって形成された貴金属層２３を存在させることにより、圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面におけるＣｕのイオン化を抑え、圧電層１１内へのＣｕのマイグレーション発生を抑制することができる。

また、接合される圧電層１１と内部電極層２１、２２との界面に存在する貴金属２３０よりなる貴金属層２３の厚みｔは、内部電極層２１、２２の厚みＴの１０％以下である。
そのため、内部電極層２１、２２を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制すると共に、内部電極層２１、２２にＰｄ等の貴金属を混合した場合に比べて、内部電極層２１、２２内の電気抵抗値の上昇を抑え、Ｃｕの優れた導電性を生かし、充分な導電性を確保することができる。そのうえ、高価なＰｄ等の貴金属の使用量を削減することができ、コストの上昇を抑えることができる。

これにより、本例によって得られる積層型圧電体素子１は、内部電極層２１、２２を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、優れた導電性を有するものとなる。
なお、本例では、貴金属２３０にＰｄを用いたが、Ｐｔ又はＰｄとＰｔの両方を用いた場合も同様の効果を得ることができる。
また、本例の積層型圧電体素子１を構成するセラミック積層体１０は、図３に示すごとく、断面樽形のものを採用した。この断面形状としては、例えば図７に示すごとき四角形、その他、円形、六角形、八角形等の様々な形状を採用することができる。

（実施例２）
本例では、実施例１で得られた積層型圧電体素子１について、湿度８５％の高湿度環境下で０〜１５０Ｖの電界を繰り返し印加する作動試験を行い、マイグレーション抑制効果を評価した。
比較のために、貴金属層２３を有していないことのみが積層型圧電体素子１と異なる比較用の積層型圧電体素子を準備し、同様の評価を行った。

本発明品である積層型圧電体素子１と比較品の作動試験の測定結果を図８に示す。この図は、縦軸に作動回数（回）をとったものである。
この図に示されるように、比較品の場合には、作動回数が５×１０⁸回で動作不良を生じた。これに対し、本発明品である積層型圧電体素子１は、作動回数が１０⁹回以上でも動作不良は生じず、良好な絶縁性を維持していた。これにより、本発明品は、圧電層内への内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制する効果が大きいことがわかる。

（実施例３）
本例は、実施例１の積層型圧電体素子１をインジェクタ６の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ６は、図９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、駆動部として上記積層型圧電体素子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。

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、ユニット式積層型圧電体素子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。

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（圧電体素子）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。

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。

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。

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で示した積層型圧電体素子１を用いている。この積層型圧電体素子１は、上記のごとく、内部電極層を構成するＣｕのマイグレーション発生を抑制し、かつ優れた導電性を有する。そのため、インジェクタ６全体の性能向上及び信頼性向上を図ることができる。

実施例１における、積層型圧電体素子の構造を示す説明図。実施例１における、圧電層と内部電極層との界面を示す説明図。実施例１における、断面樽型の積層型圧電体素子の斜視図。実施例１における、圧電層作製工程、貴金属配置工程、メッキ工程の手順を示す説明図。実施例１における、接合工程の手順を示す説明図。実施例１における、絶縁充填材配置工程、接着剤塗布工程、取り出し電極配置工程の手順を示す説明図。実施例１における、断面四角形の積層型圧電体素子の斜視図。実施例２における、本発明品と比較品との作動試験の測定結果を示す説明図。実施例３における、インジェクタの構造を示す説明図。

符号の説明

１積層型圧電体素子
１０セラミック積層体
１１圧電層
２１第１内部電極層（内部電極層）
２２第２内部電極層（内部電極層）
６インジェクタ

Claims

圧電セラミックスよりなる圧電層とＣｕよりなる内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電体素子を製造する方法において、
セラミックス材料よりなるグリーンシートを焼成して上記圧電層を作製する圧電層作製工程と、
上記圧電層の外表面にＰｄとＰｔの少なくとも一方を付着させる貴金属配置工程と、
Ｃｕイオンを含む無電解Ｃｕメッキ液に上記圧電層を浸漬して、該圧電層の外表面にＣｕメッキ膜を形成するメッキ工程と、
上記Ｃｕメッキ膜を両面に施した上記圧電層を積層して上記Ｃｕメッキ膜同士を当接させてセラミック積層体を形成し、該セラミック積層体をその積層方向から加圧しながら加熱して上記Ｃｕメッキ膜同士を接合する接合工程とを含むことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。
請求項１において、上記貴金属配置工程は、Ｐｄ塩とＰｔ塩の少なくとも一方を含む溶液に上記圧電層を浸漬して行うことを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。