JP4817610B2 - LAMINATED PIEZOELECTRIC ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, AND INJECTION DEVICE USING THE SAME - Google Patents

LAMINATED PIEZOELECTRIC ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, AND INJECTION DEVICE USING THE SAME Download PDF

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Description

本発明は、積層型圧電素子および噴射装置に関し、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置、インクジェット等の液体噴射装置、光学装置等の精密位置決め装置や振動防止装置等に搭載される駆動素子、ならびに燃焼圧センサ、ノックセンサ、加速度センサ、荷重センサ、超音波センサ、感圧センサ、ヨーレートセンサ等に搭載されるセンサ素子、ならびに圧電ジャイロ、圧電スイッチ、圧電トランス、圧電ブレーカー等に搭載される回路素子に用いられる積層型圧電素子および噴射装置に関するものである。   The present invention relates to a laminated piezoelectric element and an injection device, for example, a fuel injection device for an automobile engine, a liquid injection device such as an inkjet, a drive element mounted on a precision positioning device such as an optical device, a vibration prevention device, and the like, and a combustion Sensor elements mounted on pressure sensors, knock sensors, acceleration sensors, load sensors, ultrasonic sensors, pressure sensitive sensors, yaw rate sensors, etc., and circuit elements mounted on piezoelectric gyros, piezoelectric switches, piezoelectric transformers, piezoelectric breakers, etc. The present invention relates to a stacked piezoelectric element and a jetting device used.

来、積層型圧電素子を用いたものとしては、圧電体と内部電極を交互に積層した積層型圧電アクチュエータが知られている。積層型圧電アクチュエータは、同時焼成タイプと、圧電磁器と内部電極板を交互に積層したスタックタイプの2種類に分類されており、低電圧化、製造コスト低減の面から考慮すると、薄膜化に対して有利であることと、耐久性に対して有利であることから、同時焼成タイプの積層型圧電アクチュエータが優位性を示しつつある。
Conventionally, as one using a laminated piezoelectric element is laminated piezoelectric actuator is known formed by laminating piezoelectric body and the internal electrodes alternately. Multilayer piezoelectric actuator is fired simultaneously types are classified into two types of stack type formed by alternately laminating piezoelectric ceramic and internal electrode plates, lower voltage, when considered from the viewpoint of production cost, thin Therefore, a co-fired multilayer piezoelectric actuator is showing an advantage.

図5は、従来の積層型圧電素子の断面の一部を示すもので、圧電体51と内部電極52が交互に積層されているが、内部電極52は圧電体51の主面全体には形成されておらず、いわゆる部分電極構造となっている。この部分電極構造の内部電極52を左右互い違いに積層することで、積層型電子部品の側面に形成された外部電極54に内部電極52を一層おきに交互に接続した構造となっている。そして積層型圧電アクチュエータとして使用する場合には、外部電極54にさらにリード線(図示なし)半田により接続固定されていた。
Figure 5 shows part of a cross section of a conventional multilayer piezoelectric element, but the piezoelectric member 51 and the internal electrodes 52 are alternately laminated, the inner electrode 52 on the entire principal surface of the piezoelectric member 51 It is not formed but has a so-called partial electrode structure. By laminating the internal electrodes 52 of this partial electrode structure alternately left and right, the internal electrodes 52 are alternately connected to the external electrodes 54 formed on the side surfaces of the multilayer electronic component every other layer. When used as a laminated piezoelectric actuator, lead wires (not shown) are further connected and fixed to the external electrodes 54 by solder.

このような積層型圧電素子は、圧電体51となるセラミックグリーンシートに内部電極52となる内部電極ペーストを所定の電極構造となるようなパターンで印刷し、この内部電極ペーストが塗布されたグリーンシートを複数積層して得られた積層成形体を作製し、これを焼成し、側面に外部電極54となる導電性ペーストを焼き付けることによって、作されていた(特許文献1参照)。
Such multilayer piezoelectric element is to print the internal electrode paste for forming the internal electrode 52 in the ceramic green sheet which becomes a piezoelectric member 51 in a pattern so that a predetermined electrode structure, the internal electrode paste is coated green to prepare a laminate molded body obtained sheet by stacking a plurality, which was calcined, by baking a conductive paste for forming the external electrodes 54 on the sides, have been created, Ltd. (see Patent Document 1).

このような積層型圧電素子は、一般的には圧電体51と内部電極52が交互に積層されて圧電層63が形成され、その積層方向における上下の両主面には保護層62が積層されている。このような積層型圧電素子は、保護層62に電極61を含まないものが普通であるが、圧電層63と保護層62の間で焼成時に収縮の差が生じ、応力が発生したり、クラックが発生したりすることを防止するために、保護層62に圧電層63と同様の電極61を積層し、焼成後に起こるクラックを防止している(特許文献2参照)
なお、内部電極52としては、銀とパラジウムの合金が用いられ、さらに、圧電体51と内部電極52を同時焼成するために、内部電極52の金属組成は、銀70質量%、パラジウム30質量%としていた(特許文献3参照)。
特開昭61−133715号公報 特開平9−270540号公報 実開平1−130568号公報
Such multi-layer piezoelectric element is generally a piezoelectric layer 63 and the piezoelectric member 51 and the internal electrodes 52 are laminated alternately is formed, the protective layer 62 is laminated on both main surfaces of the upper and lower in the stacking direction Has been. Such multi-layer piezoelectric element is a plain what the protective layer 62 does not contain an electrode 61, the difference in shrinkage during firing between the protective layer 62 and the piezoelectric layer 63 occurs, or stress is generated, In order to prevent the occurrence of cracks, an electrode 61 similar to the piezoelectric layer 63 is laminated on the protective layer 62 to prevent cracks that occur after firing (see Patent Document 2) .
As the internal electrode 52, an alloy of silver and palladium is used. Further, in order to simultaneously fire the piezoelectric body 51 and the internal electrode 52 , the metal composition of the internal electrode 52 is 70% by mass of silver and 30% by mass of palladium. % and to have (see Patent Document 3).
JP-A-61-133715 Japanese Patent Laid-Open No. 9-270540 Japanese Utility Model Publication No. 1-130568

しかしながら、積層型圧電アクチュエータは通常の積層型電子部品(例えば積層型セラミックコンデンサ)と異なり、通電に伴い圧電体51の磁器が変形する特徴がある。即ち、駆動回数と圧電体51の磁器変形回数が同じである。また、近年においては、小型の積層型圧電アクチュエータで大きな圧力下において大きな変位量を確保するためにより高い電界を印加し、長時間連続駆動させることが望まれている。   However, unlike a conventional multilayer electronic component (for example, a multilayer ceramic capacitor), the multilayer piezoelectric actuator has a feature that the ceramic of the piezoelectric body 51 is deformed with energization. That is, the number of times of driving and the number of times of the ceramic deformation of the piezoelectric body 51 are the same. In recent years, it has been desired to apply a higher electric field and continuously drive for a long time in order to ensure a large amount of displacement under a large pressure with a small stacked piezoelectric actuator.

しかしながら、特許文献2の改善では、高い電圧を印加し、特に長時間連続駆動を行った場合、保護層12を形成する電極61と圧電層63の界面にクラックが発生し、アクチュエータとしての機能が損なわれ、耐久性に問題があった。   However, in the improvement of Patent Document 2, when a high voltage is applied and continuous driving is performed for a long time, cracks occur at the interface between the electrode 61 and the piezoelectric layer 63 forming the protective layer 12, and the function as an actuator is achieved. There was a problem in durability.

そこで、本発明は、高電圧、高圧力下で圧電アクチュエータを長期間連続駆動させた場合でも、耐久性に優れた積層型圧電素子および噴射装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element and a jetting device that are excellent in durability even when a piezoelectric actuator is continuously driven for a long time under high voltage and high pressure.

上述の課題に鑑み、本発明は、少なくとも1つ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を有し、該積層体の積層方向の両端面に圧電材料よりなる保護層を配し、前記積層体の側面に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を具備し、該外部電極に電界を印加して駆動する積層型圧電素子の製造方法において、前記保護層を有する柱状積層体の両端面に金属層を形成し、前記柱状積層体を焼結して前記保護層に前記金属層の金属を分散させた後に、前記金属層を除去する工程を含むことを特徴とする。
In view of the above problems, the present onset Ming has a laminated body formed by alternately stacking at least one piezoelectric element and a plurality of internal electrodes, made of a piezoelectric material on both end surfaces in the stacking direction of the laminate protection In a method of manufacturing a laminated piezoelectric element , comprising a pair of external electrodes, each having a layer, and having a pair of external electrodes alternately connected to every other layer on a side surface of the multilayer body, and applying an electric field to the external electrodes Forming metal layers on both end faces of the columnar laminate having the protective layer , sintering the columnar laminate and dispersing the metal of the metal layer in the protective layer, and then removing the metal layer It is characterized by including .

また、本発明の積層型圧電素子の製造方法は、上記構成において、前記金属層の厚みが5mm以下であることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the thickness of the metal layer is 5 mm or less .

本発明の積層型圧電素子は、上記製造方法を用いて製作したことを特徴とする。The multilayer piezoelectric element of the present invention is manufactured using the above manufacturing method.

また、本発明の積層型圧電素子は、上記構成において、前記金属の融点が前記積層体の焼成温度に対して1.6倍以下であることを特徴とする。
Moreover, the multilayer piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the melting point of the metal is 1.6 times or less with respect to the firing temperature of the multilayer body .

さらに、上記構成において、前記金属がAg、Pd、Cu、Ca、Na、Pb、Niのうち少なくとも1種以上であることを特徴とする。
Further, in the above structure, the metal is at least one of Ag, Pd, Cu, Ca, Na, Pb, and Ni .

また、上記構成において、前記金属の分散量が前記保護層に対して0.001〜1.0質量%であることを特徴とする。
In the above structure, the dispersion of the metal and wherein 0.001 to 1.0% by mass Rukoto respect to the protective layer.

さらに、上記構成において、前記保護層の厚みが0.1〜2.0mmであることを特徴とする。
Further, in the above structure, the thickness of the protective layer is characterized 0.1~2.0mm der Rukoto.

また、上記構成において、前記金属が前記内部電極を構成する金属を含有することを特徴とする。
Moreover, the said structure WHEREIN: The said metal contains the metal which comprises the said internal electrode, It is characterized by the above-mentioned .

さらに、上記構成において、前記内部電極がAgとPdを含有することを特徴とする。
Further, in the above structure, the internal electrode contains Ag and Pd .

また、上記構成において、前記内部電極中のAgの含有量をM1(質量%)、Pdの含有量をM2(質量%)としたとき、85≦M1<100、0<M2≦15、M1+M2=100を満足することを特徴とする。
In the above configuration, when the content of Ag in the internal electrode is M1 (mass%) and the content of Pd is M2 (mass%), 85 ≦ M1 <100, 0 <M2 ≦ 15, M1 + M2 = and features that you satisfy the 100.

また、本発明の噴射装置は、噴射孔を有する収納容器と、該収納容器に収納され、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする。   The injection device of the present invention includes a storage container having an injection hole, and a valve which is stored in the storage container and ejects liquid from the injection hole by driving the laminated piezoelectric element. And

このように、本発明の積層型圧電素子によれば、前記保護層に金属を分散させることで、保護層と圧電層との間に生じる焼成収縮時の応力を緩和および均一化することができるため、高電圧、長時間の連続的な使用においても耐久性が向上し、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。   As described above, according to the multilayer piezoelectric element of the present invention, by dispersing the metal in the protective layer, the stress at the time of firing shrinkage generated between the protective layer and the piezoelectric layer can be relaxed and made uniform. Therefore, durability can be improved even in continuous use at a high voltage for a long time, and a laminated piezoelectric element having excellent durability can be provided.

また、前記金属の融点が前記積層体の焼成温度に対して1.6倍以下であることにより、保護層12の中への金属の拡散効果を高めることが可能となる。   In addition, when the melting point of the metal is 1.6 times or less than the firing temperature of the laminate, it is possible to enhance the effect of diffusing the metal into the protective layer 12.

また、前記金属がAg、Pd、Cu、Ca、Na、Pb、Niのうち少なくとも1種以上であることにより、保護層12中への金属の拡散効率が高まると同時に、保護層12中での金属の分散を均一とすることが可能となる。   Further, when the metal is at least one of Ag, Pd, Cu, Ca, Na, Pb, and Ni, the diffusion efficiency of the metal into the protective layer 12 is enhanced, and at the same time, It is possible to make the metal dispersion uniform.

また、前記金属の分散量が前記保護層に対して0.001〜1.0質量%であることにより、保護層12の絶縁性を損なうことなく、積層型圧電素子10の焼成時に、保護層12と圧電層11の焼成収縮差を小さくすることができ、焼成後の残留応力の少ない積層型圧電素子10を得ることができる。   In addition, when the metal dispersion amount is 0.001 to 1.0% by mass with respect to the protective layer, the protective layer 12 can be fired without firing the insulating layer without damaging the insulating property of the protective layer 12. Thus, the difference in firing shrinkage between the piezoelectric layer 11 and the piezoelectric layer 11 can be reduced, and the laminated piezoelectric element 10 with little residual stress after firing can be obtained.

また、前記保護層の厚みが0.1〜2.0mmであると、金属が保護層12中に均一に分散されるとともに、積層型圧電素子10の連続駆動時の振動による応力に耐えることが可能となる。   Further, when the thickness of the protective layer is 0.1 to 2.0 mm, the metal is uniformly dispersed in the protective layer 12 and can withstand stress due to vibration during continuous driving of the multilayer piezoelectric element 10. It becomes possible.

また、前記内部電極がAgとPdを含有し、さらに、前記内部電極中のAgの含有量をM1(質量%)、Pdの含有量をM2(質量%)としたとき、85≦M1<100、0<M2≦15、M1+M2=100を満足することにより、内部電極2の比抵抗を下げ、内部電極2の発熱を押さえることが可能となるため、連続駆動時の積層型圧電素子10の耐久性を向上する。また、内部電極2中のAgの圧電体1へのマイグレーション抑制も可能となり、さらに高い耐久性を得ることができる。   Further, when the internal electrode contains Ag and Pd, and the content of Ag in the internal electrode is M1 (mass%) and the content of Pd is M2 (mass%), 85 ≦ M1 <100 , 0 <M2 ≦ 15 and M1 + M2 = 100, the specific resistance of the internal electrode 2 can be reduced and the heat generation of the internal electrode 2 can be suppressed, so that the durability of the multilayer piezoelectric element 10 during continuous driving can be reduced. Improve sexiness. In addition, migration of Ag in the internal electrode 2 to the piezoelectric body 1 can be suppressed, and higher durability can be obtained.

図1は本発明の積層型圧電素子の一実施例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は圧電層、内部電極層、保護層の積層状態を示す断面図である。   1A and 1B show an embodiment of a laminated piezoelectric element of the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a laminated state of a piezoelectric layer, an internal electrode layer, and a protective layer.

本発明の積層型圧電素子10は、図1に示すように、圧電体1と内部電極2とを交互に積層してなる圧電層11の一対の対向側面において、内部電極2が露出した端部と、一層おきに電気的に導通する一対の外部電極4が接合されている。さらに、圧電層11の上下には圧電体1を積層した保護層12が積層されている。ここで、本発明の積層型圧電素子10を積層型圧電アクチュエータとして使用する場合には、外部電極4にリード線6を半田により接続固定し、前記リード線6を外部電圧供給部に接続すればよい。   As shown in FIG. 1, the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention has end portions where the internal electrodes 2 are exposed on a pair of opposing side surfaces of a piezoelectric layer 11 formed by alternately laminating piezoelectric bodies 1 and internal electrodes 2. A pair of external electrodes 4 that are electrically conductive every other layer are joined. Further, a protective layer 12 in which the piezoelectric body 1 is laminated is laminated above and below the piezoelectric layer 11. Here, when the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention is used as a multilayer piezoelectric actuator, the lead wire 6 is connected and fixed to the external electrode 4 by soldering, and the lead wire 6 is connected to the external voltage supply unit. Good.

内部電極2は銀パラジウム等の金属材料で形成しているので、内部電極2を通じて各圧電体1に所定の電圧を印加し、圧電体1を逆圧電効果による変位を起こさせる作用を有する。これに対して、保護層12は内部電極2が配されていない複数の圧電体1の層であるため、電圧を印加しても変位を生じない。
Since the internal electrode 2 is made of a metal material such as silver - palladium, it has a function of applying a predetermined voltage to each piezoelectric body 1 through the internal electrode 2 to cause the piezoelectric body 1 to be displaced by the inverse piezoelectric effect. On the other hand, since the protective layer 12 is a layer of a plurality of piezoelectric bodies 1 on which the internal electrode 2 is not disposed, no displacement occurs even when a voltage is applied.

そして本発明の積層型圧電素子10では、本発明者が鋭意検討の結果、図1(b)に示すように、保護層12に金属14を分散させることにより、積層型圧電素子10の焼成時に、保護層12と圧電層11の焼成収縮差を緩和し、残留応力の極めて少ない積層型圧電素子を得られる。また、分散された金属14が積層体10aの焼成時に焼結を促進させ、緻密質な積層体10aを得られるために、積層型圧電素子10の連続駆動時における振動による応力にも耐えることが可能となったので、耐久性が向上し、長時間使用しても信頼性の高いものとなることを見出した。また、分散とは、金属元素が保護層12の表面から保護層12の内部へ拡散することであり、金属14の分散はEPMA(Electron Probe Micro Analysis)法等の分析方法で特定できる。具体的には、保護層の任意の断面をEPMAで分析すると金属の分布状態を確認することができる。   In the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention, as a result of intensive studies by the present inventors, the metal 14 is dispersed in the protective layer 12 as shown in FIG. Thus, the difference in firing shrinkage between the protective layer 12 and the piezoelectric layer 11 can be alleviated, and a laminated piezoelectric element with very little residual stress can be obtained. In addition, since the dispersed metal 14 promotes sintering when the laminated body 10a is fired and a dense laminated body 10a is obtained, it can withstand stress caused by vibration during continuous driving of the laminated piezoelectric element 10. Since it became possible, the durability was improved, and it was found that it was highly reliable even after long-term use. The dispersion means that the metal element diffuses from the surface of the protective layer 12 to the inside of the protective layer 12, and the dispersion of the metal 14 can be specified by an analysis method such as an EPMA (Electron Probe Micro Analysis) method. Specifically, when an arbitrary cross section of the protective layer is analyzed by EPMA, the distribution state of the metal can be confirmed.

さらに、保護層12に分散させる金属14の融点は、積層型圧電素子の焼成温度に対して、1.6倍以下であることが望ましい。これは、上記した融点より高い融点を有する金属14では保護層12の中で、金属の拡散効率が悪くなるからである。尚、金属14を2種類以上添加する場合や、2種類以上からなる合金を添加する場合は、各々の金属の融点が積層型圧電素子の焼成温度に対して、1.6倍以下である必要がある。但し、保護層12中への分散に寄与しない金属に関しては、上記した融点以下である必要はないことは言うまでもない。   Furthermore, it is desirable that the melting point of the metal 14 dispersed in the protective layer 12 is 1.6 times or less with respect to the firing temperature of the multilayer piezoelectric element. This is because the metal 14 having a melting point higher than the above melting point has a poor metal diffusion efficiency in the protective layer 12. When two or more kinds of metals 14 are added or when an alloy composed of two or more kinds is added, the melting point of each metal needs to be 1.6 times or less than the firing temperature of the multilayer piezoelectric element. There is. However, it goes without saying that the metal that does not contribute to the dispersion in the protective layer 12 does not have to be below the melting point described above.

そして、保護層12に分散させる金属14は、Ag、Pd、Cu、Ca、Na、Pb、Niのうち少なくとも1種以上であることが望ましい。これは、これらの金属14は、積層体10aの焼成温度付近、もしくは焼成温度よりも低い融点をもつため、積層体10aの焼成中に保護層12への拡散を活性化し、保護層12中で金属14の均一な分散を促す。   The metal 14 dispersed in the protective layer 12 is preferably at least one of Ag, Pd, Cu, Ca, Na, Pb, and Ni. This is because these metals 14 have a melting point near or lower than the firing temperature of the laminated body 10a, so that the diffusion into the protective layer 12 is activated during the firing of the laminated body 10a. Promotes uniform dispersion of metal 14.

一方で、金属14を保護層12に分散させる量としては、保護層12に対して0.001〜1.0質量%であることが望ましい。これは、0.001質量%以下では、保護層12と圧電層11との焼成時の収縮差や収縮のプロファイルが異なり、両者の間で大きな歪を生じ、最悪の場合、焼成後にデラミネーションが生じたり、または、長時間の使用でデラミネーションが生じやすくなる。また、分散させる金属14が1.0質量%より大きいと保護層12の絶縁性が劣化し、保護層としての機能を損なう。また、保護層12の焼成後の残留応力をさらに低減させ、積層型圧電素子の焼成後の不良を無くすために、保護層12に対して金属14の含有量を、0.05質量%〜1.0質量%とすることがさらに好ましい。また、積層型圧電素子の連続駆動時の振動により応力に対しても高い信頼性を得るためには、金属12の含有量を0.1質量%〜1.0質量%とすることがさらに好ましい。また、保護層12に対する金属14の含有量の測定は、ICP(Inductively Coupled Plasma Atomic)発光分析により定量することができる。   On the other hand, the amount of the metal 14 dispersed in the protective layer 12 is preferably 0.001 to 1.0% by mass with respect to the protective layer 12. This is because when 0.001% by mass or less, the shrinkage difference and shrinkage profile during firing of the protective layer 12 and the piezoelectric layer 11 are different, and a large distortion occurs between the two. In the worst case, delamination occurs after firing. Or delamination is likely to occur after prolonged use. Moreover, when the metal 14 to disperse is larger than 1.0 mass%, the insulation of the protective layer 12 will deteriorate and the function as a protective layer will be impaired. Further, in order to further reduce the residual stress after firing of the protective layer 12 and to eliminate defects after firing of the multilayer piezoelectric element, the content of the metal 14 with respect to the protective layer 12 is set to 0.05% by mass to 1%. More preferably, the content is 0.0% by mass. In order to obtain high reliability against stress due to vibration during continuous driving of the multilayer piezoelectric element, the content of the metal 12 is more preferably 0.1% by mass to 1.0% by mass. . The measurement of the content of the metal 14 with respect to the protective layer 12 can be quantified by ICP (Inductively Coupled Plasma Atomic) emission analysis.

さらに、保護層12の厚みは0.1mm〜2.0mmであることが好ましい。これは、0.1mm以下では保護層12が薄いため、積層型圧電素子10の連続駆動時に発生する振動による応力により、保護層12が破壊する場合がある。また、2.0mmより厚いと金属14を保護層12に分散し難くなる。ここで、保護層12中で金属14の分散度合いが悪いと、金属が多く分散している部分と金属の分散が少ない部分との焼成収縮の量や収縮のプロファイルに差が生じるために、焼成収縮時に大きな歪を生じ、焼成後にデラミネーションが生じたり、また、長時間の使用でデラミネーションが生じやすくなる。尚、保護層12は積層体10aの積層方向における両端面に配されているが、保護層12の厚みとは、前記両端面のうちどちらか一方の端面に配されている保護層12の厚みを示している。   Furthermore, the thickness of the protective layer 12 is preferably 0.1 mm to 2.0 mm. This is because the protective layer 12 is thin when the thickness is 0.1 mm or less, and thus the protective layer 12 may be broken due to stress caused by vibration generated during continuous driving of the multilayer piezoelectric element 10. On the other hand, if it is thicker than 2.0 mm, it is difficult to disperse the metal 14 in the protective layer 12. Here, if the degree of dispersion of the metal 14 in the protective layer 12 is poor, there is a difference in the amount of shrinkage and the shrinkage profile between the portion where the metal is dispersed and the portion where the metal is less dispersed. Large distortion occurs during shrinkage, delamination occurs after firing, and delamination tends to occur after prolonged use. In addition, although the protective layer 12 is distribute | arranged to the both end surfaces in the lamination direction of the laminated body 10a, the thickness of the protective layer 12 is the thickness of the protective layer 12 distribute | arranged to either one of the said both end surfaces. Is shown.

また、保護層12に分散させる金属14を、内部電極2を構成する金属組成とすることが望ましい。これは、内部電極2を構成する金属以外のものを使用すると、積層体10aの焼成時に保護層12と内部電極2を含む圧電層13の焼成収縮プロファイルが異なるため、焼成収縮により応力が発生する場合があるからである。   Further, it is desirable that the metal 14 dispersed in the protective layer 12 has a metal composition constituting the internal electrode 2. This is because when a material other than the metal constituting the internal electrode 2 is used, the firing shrinkage profiles of the protective layer 12 and the piezoelectric layer 13 including the internal electrode 2 are different at the time of firing the laminated body 10a. Because there are cases.

さらに、内部電極2中のAgの含有量をM1(質量%)、Pdの含有量をM2(質量%)としたとき、85≦M1<100、0<M2≦15、M1+M2=100を満足する金属組成物とすることが好ましい。これは、Pdが15質量%を超えると、内部電極2の比抵抗が大きくなり、積層型圧電素子を連続駆動させた場合、内部電極2が発熱する場合があるからである。また、内部電極2中のAgの圧電体1へのマイグレーションを抑制するために、Pdが0.001質量%以上15質量%以下とすることが好ましい。また、積層型圧電素子10の耐久性を向上させるという点では、0.1質量%以上10質量%以下が好ましい。また、熱伝導に優れ、より高い耐久性を必要とする場合は0.5質量%以上9.5質量%以下がより好ましい。また、さらに高い耐久性を求める場合は2質量%以上8質量%以下がさらに好ましい。   Furthermore, when the Ag content in the internal electrode 2 is M1 (mass%) and the Pd content is M2 (mass%), 85 ≦ M1 <100, 0 <M2 ≦ 15, and M1 + M2 = 100 are satisfied. A metal composition is preferred. This is because when Pd exceeds 15% by mass, the specific resistance of the internal electrode 2 increases, and the internal electrode 2 may generate heat when the multilayer piezoelectric element is continuously driven. Moreover, in order to suppress migration of Ag in the internal electrode 2 to the piezoelectric body 1, it is preferable that Pd be 0.001 mass% or more and 15 mass% or less. Further, in terms of improving the durability of the multilayer piezoelectric element 10, the content is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. Moreover, when it is excellent in heat conduction and needs higher durability, 0.5 mass% or more and 9.5 mass% or less are more preferable. In addition, when higher durability is required, it is more preferably 2% by mass or more and 8% by mass or less.

ここで、Agが85質量%未満になると、内部電極2の比抵抗が大きくなり、積層型圧電素子10を連続駆動させた場合、内部電極2が発熱する場合があるからである。また、内部金属2中のAgの圧電体1へのマイグレーションを抑制するために、Agが85質量%以上99.999質量%以下とすることが好ましい。また、積層型圧電素子10の耐久性を向上させるという点では、90質量%以上99.9質量%以下が好ましい。また、より高い耐久性を必要とする場合は90.5質量%以上99.5質量%以下がより好ましい。また、さらに高い耐久性を求める場合は92質量%以上98質量%以下がさらに好ましい。   Here, when Ag is less than 85% by mass, the specific resistance of the internal electrode 2 increases, and the internal electrode 2 may generate heat when the multilayer piezoelectric element 10 is continuously driven. Further, in order to suppress migration of Ag in the internal metal 2 to the piezoelectric body 1, Ag is preferably set to 85 mass% or more and 99.999 mass% or less. Moreover, 90 mass% or more and 99.9 mass% or less are preferable at the point of improving the durability of the laminated piezoelectric element 10. Moreover, when higher durability is required, 90.5 mass% or more and 99.5 mass% or less are more preferable. Moreover, when higher durability is calculated | required, 92 to 98 mass% is further more preferable.

さらに、焼成温度が900℃以上1200℃以下であることが好ましい。これは、焼成温度が900℃以下では、焼成温度が低いため焼成が不十分となり、緻密な圧電体1を作製することが困難になる。また、焼成温度が1200℃を超えると、焼成時の内部電極2の収縮と圧電体1の収縮のずれから起因した応力が大きくなり、積層型圧電素子10の連続駆動時にクラックが発生する可能性があるからである。   Furthermore, it is preferable that a calcination temperature is 900 degreeC or more and 1200 degrees C or less. This is because when the firing temperature is 900 ° C. or lower, the firing temperature is low, so firing is insufficient, and it becomes difficult to manufacture the dense piezoelectric body 1. Further, if the firing temperature exceeds 1200 ° C., the stress due to the difference between the shrinkage of the internal electrode 2 and the shrinkage of the piezoelectric body 1 during firing becomes large, and cracks may occur during continuous driving of the multilayer piezoelectric element 10. Because there is.

また、本発明の積層型圧電素子10の側面に端部が露出する内部電極2と端部が露出しない内部電極2とが交互に構成されており、前記端部が露出していない内部電極2と外部電極4間の圧電体1部分に溝3が形成されており、この溝内に、圧電体1よりもヤング率の低い絶縁体が形成されていることが好ましい。これにより、このような積層型圧電素子10では、駆動中の変位によって生じる応力を緩和することができることから、連続駆動させても、内部電極2の発熱を抑制することができる。   Further, the internal electrode 2 whose end is exposed on the side surface of the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention and the internal electrode 2 whose end is not exposed are alternately configured, and the internal electrode 2 where the end is not exposed. A groove 3 is formed in a portion of the piezoelectric body 1 between the outer electrode 4 and the external electrode 4, and an insulator having a Young's modulus lower than that of the piezoelectric body 1 is preferably formed in the groove. Thereby, in such a multilayer piezoelectric element 10, stress generated by displacement during driving can be relieved, so that heat generation of the internal electrode 2 can be suppressed even when continuously driven.

また、外部電極4が3次元網目構造をなす多孔質導電体からなるのが望ましい。外部電極4が3次元網目構造をなす多孔質導電体で構成されていなければ、外部電極4はフレキシブル性を有しないため、積層型圧電アクチュエータの伸縮に追従できなくなるので、外部電極4の断線や外部電極4と内部電極2の接点不良が生じる場合がある。ここで、3次元網目構造とは、外部電極4にいわゆる球形のボイドが存在している状態を意味するのではなく、外部電極4を構成する導電材粉末とガラス粉末が、比較的低温で焼き付けられている為に、焼結が進みきらずにボイドがある程度連結した状態で存在し、外部電極4を構成する導電材粉末とガラス粉末が3次元的に連結、接合した状態を示唆している。   The external electrode 4 is preferably made of a porous conductor having a three-dimensional network structure. If the external electrode 4 is not composed of a porous conductor having a three-dimensional network structure, the external electrode 4 does not have flexibility and cannot follow the expansion and contraction of the laminated piezoelectric actuator. A contact failure between the external electrode 4 and the internal electrode 2 may occur. Here, the three-dimensional network structure does not mean a state in which a so-called spherical void exists in the external electrode 4, but the conductive material powder and the glass powder constituting the external electrode 4 are baked at a relatively low temperature. For this reason, voids exist in a state of being connected to some extent without completing the sintering, suggesting a state in which the conductive material powder and the glass powder constituting the external electrode 4 are three-dimensionally connected and joined.

あるいは、外部電極4中の空隙率が30〜70体積%であることが望ましい。ここで、空隙率とは、外部電極4中に占める空隙4aの比率である。これは、外部電極4中の空隙率が30体積%より小さければ、外部電極4が積層型圧電アクチュエータの伸縮によって生じる応力に耐えきれずに、外部電極4が断線する可能性がある。また、外部電極4中の空隙率が70体積%を超えると、外部電極4の抵抗値が大きくなるため、大電流を流した際に外部電極4が局所発熱を起こして断線してしまう可能性がある。   Alternatively, the porosity in the external electrode 4 is desirably 30 to 70% by volume. Here, the porosity is the ratio of the voids 4 a in the external electrode 4. This is because if the porosity in the external electrode 4 is smaller than 30% by volume, the external electrode 4 cannot withstand the stress generated by the expansion and contraction of the multilayer piezoelectric actuator, and the external electrode 4 may be disconnected. In addition, when the porosity in the external electrode 4 exceeds 70% by volume, the resistance value of the external electrode 4 increases, and thus when the large current is passed, the external electrode 4 may cause local heat generation and break. There is.

さらに、外部電極4の圧電体1側表層部にガラスリッチ層が形成されていることが望ましい。これは、ガラスリッチ層が存在しないと、外部電極4中のガラス成分との接合が困難になるため、外部電極4が圧電体1との強固な接合が容易でなくなる可能性がある。   Furthermore, it is desirable that a glass rich layer is formed on the surface layer portion of the external electrode 4 on the piezoelectric body 1 side. This is because, if the glass-rich layer is not present, it is difficult to bond the glass component in the external electrode 4, so that there is a possibility that the external electrode 4 cannot easily be firmly bonded to the piezoelectric body 1.

また、外部電極4を構成するガラスの軟化点(℃)が、内部電極2を構成する導電材の融点(℃)の4/5以下であることが望ましい。これは、外部電極4を構成するガラスの軟化点が、内部電極2を構成する導電材の融点の4/5を超えると、外部電極4を構成するガラスの軟化点と内部電極2を構成する導電材の融点が同程度の温度になるため、外部電極4を焼き付ける温度が必然的に内部電極2を構成する融点に近づくので、外部電極4の焼き付けの際に、内部電極2及び外部電極4の導電材が凝集して拡散接合を妨げたり、また、焼き付け温度を外部電極4のガラス成分が軟化するのに十分な温度に設定できないため、軟化したガラスによる十分な接合強度を得ることができない場合がある。   In addition, the softening point (° C.) of the glass constituting the external electrode 4 is desirably 4/5 or less of the melting point (° C.) of the conductive material constituting the internal electrode 2. When the softening point of the glass constituting the external electrode 4 exceeds 4/5 of the melting point of the conductive material constituting the internal electrode 2, the softening point of the glass constituting the external electrode 4 and the internal electrode 2 are constituted. Since the melting point of the conductive material becomes the same temperature, the temperature at which the external electrode 4 is baked inevitably approaches the melting point constituting the internal electrode 2, so that the internal electrode 2 and the external electrode 4 are baked when the external electrode 4 is baked. The conductive material aggregates to prevent diffusion bonding, and the baking temperature cannot be set to a temperature sufficient to soften the glass component of the external electrode 4, so that sufficient bonding strength with the softened glass cannot be obtained. There is a case.

さらに、外部電極4を構成するガラスを非晶質にすることが望ましい。これは、結晶質のガラスでは、積層型圧電アクチュエータの伸縮によって生じる応力を外部電極4が吸収できないので、クラック等が発生する場合がある。   Furthermore, it is desirable that the glass constituting the external electrode 4 be amorphous. This is because, in crystalline glass, the external electrode 4 cannot absorb the stress generated by the expansion and contraction of the laminated piezoelectric actuator, so that cracks and the like may occur.

さらに、外部電極4の厚みが圧電体1の厚みよりも薄いことが望ましい。これは、外部電極4の厚みが圧電体1の厚みよりも厚いと、外部電極4の強度が増大するため、積層体10が伸縮する際に、外部電極4と内部電極2の接合部の負荷が増大し、接点不良が生じる場合がある。   Furthermore, it is desirable that the thickness of the external electrode 4 is thinner than the thickness of the piezoelectric body 1. This is because when the thickness of the external electrode 4 is larger than the thickness of the piezoelectric body 1, the strength of the external electrode 4 increases, so that when the laminated body 10 expands and contracts, the load on the joint between the external electrode 4 and the internal electrode 2 is increased. May increase and contact failure may occur.

さらに、外部電極4の外面に、図2に示すように、金属のメッシュ若しくはメッシュ状の金属板が埋設された導電性接着剤からなる導電性補助部材7を設けることが望ましい。外部電極4の外面に導電性補助部材7を設けないと、積層型圧電素子10に大電流を流して駆動する際に、外部電極4が大電流に耐えきれずに局所発熱してしまい、断線する可能性がある。   Further, as shown in FIG. 2, it is desirable to provide a conductive auxiliary member 7 made of a conductive adhesive in which a metal mesh or a mesh-like metal plate is embedded on the outer surface of the external electrode 4. If the conductive auxiliary member 7 is not provided on the outer surface of the external electrode 4, the external electrode 4 cannot withstand the large current and is locally heated when driven by flowing a large current through the multilayer piezoelectric element 10. there's a possibility that.

また、外部電極4の外面にメッシュ若しくはメッシュ状の金属板を使用しないと、積層型圧電素子10の伸縮による応力が外部電極4に直接作用することにより、駆動中の疲労によって外部電極4が積層型圧電素子10の側面から剥離しやすくなる可能性がある。   Further, if a mesh or a mesh-like metal plate is not used on the outer surface of the external electrode 4, the stress due to expansion and contraction of the multilayer piezoelectric element 10 directly acts on the external electrode 4, so that the external electrode 4 is laminated due to fatigue during driving. There is a possibility that peeling from the side surface of the piezoelectric element 10 becomes easy.

さらに、導電性接着剤が導電性粒子を分散させたポリイミド樹脂からなることが望ましい。これは、ポリイミド樹脂を使用することにより、積層型圧電素子10を高温下で駆動させる際にも、比較的高い耐熱性を有するポリイミド樹脂を使用することによって、導電性接着剤が高い接着強度を維持しやすい。   Furthermore, it is desirable that the conductive adhesive is made of a polyimide resin in which conductive particles are dispersed. This is because the conductive adhesive has a high adhesive strength by using a polyimide resin having a relatively high heat resistance even when the laminated piezoelectric element 10 is driven at a high temperature by using the polyimide resin. Easy to maintain.

さらに、導電性粒子が銀粉末であることが望ましい。これは、導電性粒子に比較的抵抗値の低い銀粉末を使用することによって、導電性接着剤における局所発熱を抑制しやすい。   Furthermore, it is desirable that the conductive particles are silver powder. This makes it easy to suppress local heat generation in the conductive adhesive by using silver powder having a relatively low resistance value for the conductive particles.

次に、本発明の積層型圧電素子10の製法を説明する。   Next, the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention will be described.

本発明の積層型圧電素子10は、まず、PbZrO−PbTiO等からなるペロブスカイト型酸化物の圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系、ブチラール系等の有機高分子から成るバインダーと、DOP(フタル酸ジオチル)、DBP(フタル酸ジブチル)等の可塑剤とを混合し、かつ、上記不純物の範囲としたスラリーを作製し、該スラリーを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成型法により圧電体1となるセラミックグリーンシートを作製する。 The multilayer piezoelectric element 10 according to the present invention includes a calcined powder of a perovskite oxide piezoelectric ceramic made of PbZrO 3 —PbTiO 3 or the like, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and DOP ( A slurry formed by mixing with a plasticizer such as dioctyl phthalate) or DBP (dibutyl phthalate) and having the above-mentioned range of impurities is prepared, and the slurry is formed into a tape by a well-known doctor blade method, calendar roll method or the like Thus, a ceramic green sheet to be the piezoelectric body 1 is produced.

次にこのグリーンシートを任意の大きさにカットし、枠に固定する。   Next, this green sheet is cut into an arbitrary size and fixed to a frame.

次に、銀−パラジウムの内部電極2を構成する金属粉末にバインダー、可塑剤等を添加混合して導電性ペーストを作製し、これを前記各グリーンシートの上面にスクリーン印刷等によって1〜40μmの厚みに印刷し圧電層11用のグリーンシートを用意する。   Next, a binder, a plasticizer, and the like are added to and mixed with the metal powder constituting the silver-palladium internal electrode 2 to prepare a conductive paste, and this is applied to the upper surface of each green sheet by screen printing or the like. A green sheet for the piezoelectric layer 11 is prepared by printing to a thickness.

次に、保護層12用のグリーンシートを用意する。 Next, a green sheet for the protective layer 12 is prepared.

そして、上面に導電性ペーストが印刷された圧電層11用のグリーンシートと保護層12用のグリーンシートを圧電層11の上下に保護層12を0.1〜2.0mmの厚さ
となるように複数積層し、同時に圧力をかけて密着させる。このように、グリーンシートを枠に固定し、保護層12と圧電層11を同時に密着させる。
Then, the green sheet for the piezoelectric layer 11 and the green sheet for the protective layer 12 on which the conductive paste is printed on the upper surface are formed so that the protective layer 12 has a thickness of 0.1 to 2.0 mm above and below the piezoelectric layer 11. A plurality of layers are laminated, and pressure is applied at the same time so that they are closely attached. In this way, the green sheet is fixed to the frame, and the protective layer 12 and the piezoelectric layer 11 are simultaneously adhered.

この後、グリーンシートを適当な大きさにカットし、図3に示すように、保護層12を配した積層体10aの両端面に金属成分を有する導電性ペースト(例えば、Ag、Pd、Cu、Ca、Na、Ni、Pb等)を用いて金属層8を印刷する。その後、所定の温度で脱バインダーを行った後、900〜1200℃で焼成し、焼成後に金属層8を平面研削盤等により除去することによって積層体10aが作製される。   Thereafter, the green sheet is cut into an appropriate size, and as shown in FIG. 3, a conductive paste (for example, Ag, Pd, Cu, etc.) having a metal component on both end faces of the laminate 10a provided with the protective layer 12 is provided. The metal layer 8 is printed using Ca, Na, Ni, Pb or the like. Thereafter, after debinding at a predetermined temperature, firing is performed at 900 to 1200 ° C., and after firing, the metal layer 8 is removed by a surface grinder or the like, whereby the laminate 10a is manufactured.

ここで、金属層8の厚みが5mm以下であることが望ましい。これは、金属層8の厚みが5mmを超えると、積層体10aの焼成時に金属層8と保護層12の焼成収縮の差により、金属層8に割れが発生する可能性があるからである。   Here, it is desirable that the thickness of the metal layer 8 is 5 mm or less. This is because if the thickness of the metal layer 8 exceeds 5 mm, the metal layer 8 may be cracked due to the difference in firing shrinkage between the metal layer 8 and the protective layer 12 when the laminate 10a is fired.

その後、積層体10aの側面に端部が露出する内部電極2と端部が露出しない内部電極2とを交互に形成して、端部が露出していない内部電極2と外部電極4間の圧電体1部分に溝3を形成して、この溝3内に、圧電体1よりもヤング率の低い、樹脂またはゴム等の絶縁体を形成する。ここで、前記溝3は内部ダイシング装置等で圧電層11の側面に外部電極4は構成する導電材は積層型圧電素子10の伸縮によって生じる応力を十分に吸収するという点から、ヤング率の低い銀、若しくは銀が主成分の合金が望ましい。   Thereafter, the internal electrodes 2 whose ends are exposed and the internal electrodes 2 whose ends are not exposed are alternately formed on the side surface of the laminated body 10a, and the piezoelectric material between the internal electrodes 2 and the external electrodes 4 whose ends are not exposed is formed. A groove 3 is formed in the body 1, and an insulator such as resin or rubber having a Young's modulus lower than that of the piezoelectric body 1 is formed in the groove 3. Here, the groove 3 is an internal dicing device or the like, and the conductive material constituting the external electrode 4 on the side surface of the piezoelectric layer 11 sufficiently absorbs the stress generated by the expansion and contraction of the laminated piezoelectric element 10, so that the Young's modulus is low. Silver or an alloy containing silver as a main component is desirable.

ガラス粉末に、バインダーを加えて銀ガラス導電性ペーストを作製し、これをシート状に成形し、乾燥した(溶媒を飛散させた)シートの生密度を6〜9g/cmに制御し、このシートを、圧電層11の外部電極形成面に転写し、ガラスの軟化点よりも高い温度、且つ銀の融点(965℃)以下の温度で、且つ焼成温度(℃)の4/5以下の温度で焼き付けを行うことにより、銀ガラス導電性ペーストを用いて作製したシート中のバインダー成分が飛散消失し、3次元網目構造をなす多孔質導電体からなる外部電極4を形成することができる。 A binder is added to the glass powder to produce a silver glass conductive paste, which is formed into a sheet and dried (the solvent is scattered), and the raw density of the sheet is controlled to 6 to 9 g / cm 3. The sheet is transferred to the external electrode forming surface of the piezoelectric layer 11, and is a temperature higher than the softening point of the glass, a temperature not higher than the melting point of silver (965 ° C.), and not higher than 4/5 of the firing temperature (° C.). By baking, the binder component in the sheet produced using the silver glass conductive paste is scattered and disappeared, and the external electrode 4 made of a porous conductor having a three-dimensional network structure can be formed.

なお、前記銀ガラス導電性ペーストの焼き付け温度は、粒子間のネック部を有効的に形成し、銀ガラス導電性ペースト中の銀と内部電極2を拡散接合させ、また、外部電極4中の空隙を有効に残存させ、さらには、外部電極4と柱状圧電層11側面とを部分的に接合させるという点から、550〜700℃が望ましい。また、銀ガラス導電性ペースト中のガラス成分の軟化点は、500〜700℃が望ましい。   The baking temperature of the silver glass conductive paste effectively forms a neck portion between the particles, diffuses and joins the silver in the silver glass conductive paste and the internal electrode 2, and the voids in the external electrode 4 550-700 ° C. is desirable from the viewpoint that the external electrode 4 and the side surface of the columnar piezoelectric layer 11 are partially bonded. The softening point of the glass component in the silver glass conductive paste is preferably 500 to 700 ° C.

焼き付け温度が700℃より高い場合には、銀ガラス導電性ペーストの銀粉末の焼結が進みすぎ、有効的な3次元網目構造をなす多孔質導電体を形成することができず、外部電極4が緻密になりすぎてしまい、結果として外部電極4のヤング率が高くなりすぎ駆動時の応力を十分に吸収することができずに外部電極4が断線してしまう可能性がある。好ましくは、ガラスの軟化点の1.2倍以内の温度で焼き付けを行った方がよい。   When the baking temperature is higher than 700 ° C., the sintering of the silver powder of the silver glass conductive paste proceeds so much that a porous conductor having an effective three-dimensional network structure cannot be formed, and the external electrode 4 Becomes too dense, and as a result, the Young's modulus of the external electrode 4 becomes too high to absorb the stress during driving sufficiently, and the external electrode 4 may be disconnected. Preferably, baking should be performed at a temperature within 1.2 times the softening point of the glass.

一方、焼き付け温度が550℃よりも低い場合には、内部電極2端部と外部電極4の間で十分に拡散接合がなされないために、粒子間のネック部が形成されず、駆動時に内部電極2と外部電極4の間でスパークを起こしてしまう可能性がある。   On the other hand, when the baking temperature is lower than 550 ° C., since the diffusion bonding is not sufficiently performed between the end portion of the internal electrode 2 and the external electrode 4, the neck portion between the particles is not formed, and the internal electrode is driven during driving. There is a possibility of causing a spark between the external electrode 4 and the external electrode 4.

なお、銀ガラス導電性ペーストのシートの厚みは、圧電体1の厚みよりも薄いことが望ましい。さらに好ましくは、アクチュエータの伸縮に追従するという点から、50μm以下がよい。   Note that the thickness of the silver glass conductive paste sheet is preferably thinner than the thickness of the piezoelectric body 1. More preferably, it is 50 μm or less from the viewpoint of following the expansion and contraction of the actuator.

次に、外部電極4を形成した圧電層11をシリコーンゴム溶液に浸漬するとともに、シリコーンゴム溶液を真空脱気することにより、圧電層11の溝3内部にシリコーンゴムを充填し、その後シリコーンゴム溶液から圧電層11を引き上げ、圧電層11の側面にシリコーンゴムをコーティングする。その後、溝3内部に充填、及び圧電層11の側面にコーティングした前記シリコーンゴムを硬化させることにより、本発明の積層型圧電素子10が完成する。   Next, the piezoelectric layer 11 on which the external electrode 4 is formed is immersed in a silicone rubber solution, and the silicone rubber solution is vacuum degassed to fill the groove 3 of the piezoelectric layer 11 with silicone rubber, and then the silicone rubber solution Then, the piezoelectric layer 11 is pulled up, and the side surface of the piezoelectric layer 11 is coated with silicone rubber. Thereafter, the silicone rubber coated inside the groove 3 and coated on the side surface of the piezoelectric layer 11 is cured, thereby completing the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention.

そして、外部電極4にリード線6を接続し、該リード線6を介して一対の外部電極4に0.1〜3kV/mmの直流電圧を印加し、圧電層11を分極処理することによって、本発明の積層型圧電素子10を利用した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。   Then, by connecting the lead wire 6 to the external electrode 4 and applying a direct current voltage of 0.1 to 3 kV / mm to the pair of external electrodes 4 through the lead wire 6 to polarize the piezoelectric layer 11, A multilayer piezoelectric actuator using the multilayer piezoelectric element 10 of the present invention is completed, and the lead wire 6 is connected to an external voltage supply unit so that a voltage can be applied to the internal electrode 2 via the lead wire and the external electrode 4. For example, each piezoelectric body 1 is greatly displaced by the inverse piezoelectric effect, and thereby functions as an automobile fuel injection valve for injecting and supplying fuel to the engine, for example.

さらに、外部電極4の外面に、金属のメッシュ若しくはメッシュ状の金属板が埋設された導電性接着剤からなる導電性補助部材7を形成してもよい。この場合には、外部電極4の外面に導電性補助部材7を設けることによりアクチュエータに大電流を投入し、高速で駆動させる場合においても、大電流を導電性補助部材7に流すことができ、外部電極4に流れる電流を低減できるという理由から、外部電極4が局所発熱を起こし断線することを防ぐことができ、耐久性を大幅に向上させることができる。さらには、導電性接着剤中に金属のメッシュ若しくはメッシュ状の金属板を埋設しているため、前記導電性接着剤にクラックが生じるのを防ぐことができる。   Further, a conductive auxiliary member 7 made of a conductive adhesive in which a metal mesh or a mesh-like metal plate is embedded may be formed on the outer surface of the external electrode 4. In this case, by providing a conductive auxiliary member 7 on the outer surface of the external electrode 4, a large current can be supplied to the conductive auxiliary member 7 even when a large current is input to the actuator and driven at high speed. Because the current flowing through the external electrode 4 can be reduced, it is possible to prevent the external electrode 4 from causing local heat generation and disconnection, and the durability can be greatly improved. Furthermore, since a metal mesh or a mesh-like metal plate is embedded in the conductive adhesive, it is possible to prevent the conductive adhesive from cracking.

金属のメッシュとは金属線を編み込んだものであり、メッシュ状の金属板とは、金属板に孔を形成してメッシュ状にしたものをいう。   The metal mesh is a braided metal wire, and the mesh metal plate is a mesh formed by forming holes in a metal plate.

さらに、導電性補助部材7を構成する導電性接着剤は銀粉末を分散させたポリイミド樹脂からなることが望ましい。即ち、比抵抗の低い銀粉末を、耐熱性の高いポリイミド樹脂に分散させることにより、高温での使用に際しても、抵抗値が低く且つ高い接着強度を維持した導電性補助部材7を形成することができる。さらに望ましくは、前記導電性粒子はフレーク状や針状などの非球形の粒子であることが望ましい。これは、導電性粒子の形状をフレーク状や針状などの非球形の粒子とすることにより、該導電性粒子間の絡み合いを強固にすることができ、該導電性接着剤のせん断強度をより高めることができるためである。   Furthermore, the conductive adhesive constituting the conductive auxiliary member 7 is preferably made of a polyimide resin in which silver powder is dispersed. That is, by dispersing silver powder having a low specific resistance in a polyimide resin having a high heat resistance, the conductive auxiliary member 7 having a low resistance value and a high adhesive strength can be formed even when used at a high temperature. it can. More preferably, the conductive particles are non-spherical particles such as flakes or needles. This is because the entanglement between the conductive particles can be strengthened by making the shape of the conductive particles non-spherical particles such as flakes and needles, and the shear strength of the conductive adhesive can be further increased. This is because it can be increased.

尚、本発明の積層型圧電素子10及びその製造方法はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、保護層に金属14を分散させる際に、上記では保護層12を配した積層体10aの両端面に金属層8を印刷し、焼成して保護層12に金属14を分散させていたが、保護層12を形成するグリーンシートに予め金属14を添加してもよい。また、積層体10aの焼成温度に比べ融点が比較的低い金属14を分散させる場合には、例えば、るつぼの中に積層体10aを配し、その近傍に金属14を設けて同時焼成することにより、金属14から飛散する金属蒸気を保護層14に蒸着させて分散するようにしてもよい。   The multilayer piezoelectric element 10 and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to these, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, when the metal 14 is dispersed in the protective layer, the metal layer 8 is printed on both end faces of the laminated body 10a in which the protective layer 12 is disposed, and the metal 14 is dispersed in the protective layer 12 by firing. The metal 14 may be added in advance to the green sheet for forming the protective layer 12. Further, when the metal 14 having a relatively low melting point compared to the firing temperature of the laminated body 10a is dispersed, for example, the laminated body 10a is arranged in a crucible, and the metal 14 is provided in the vicinity thereof and fired simultaneously. The metal vapor scattered from the metal 14 may be deposited on the protective layer 14 and dispersed.

また、上記では、圧電層11の対向する側面に外部電極4を形成した例について説明したが、本発明では、例えば隣設する側面に一対の外部電極4を形成してもよい。   Moreover, although the example which formed the external electrode 4 in the side surface which the piezoelectric layer 11 opposes above was demonstrated, in this invention, you may form a pair of external electrode 4 in the side surface provided, for example.

図4は、本発明の噴射装置を示すもので、収納容器31の一端には噴射孔33が設けられ、また収納容器31内には、噴射孔33を開閉することができるニードルバルブ35が収容されている。   FIG. 4 shows an injection device of the present invention. An injection hole 33 is provided at one end of the storage container 31, and a needle valve 35 that can open and close the injection hole 33 is stored in the storage container 31. Has been.

噴射孔33には燃料通路37が連通可能に設けられ、この燃料通路37は外部の燃料供給源に連結され、燃料通路37に常時一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニードルバルブ35が噴射孔33を開放すると、燃料通路37に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるように形成されている。   A fuel passage 37 is provided in the injection hole 33 so as to be able to communicate. The fuel passage 37 is connected to an external fuel supply source, and fuel is always supplied to the fuel passage 37 at a constant high pressure. Therefore, when the needle valve 35 opens the injection hole 33, the fuel supplied to the fuel passage 37 is formed to be injected into a fuel chamber (not shown) of the internal combustion engine at a constant high pressure.

また、ニードルバルブ35の上端部は直径が大きくなっており、収納容器31に形成されたシリンダ39と摺動可能なピストン41となっている。そして、収納容器31内には、上記した圧電アクチュエータ43が収納されている。   Further, the upper end portion of the needle valve 35 has a large diameter, and serves as a piston 41 slidable with a cylinder 39 formed in the storage container 31. In the storage container 31, the piezoelectric actuator 43 described above is stored.

このような噴射装置では、圧電アクチュエータ43が電圧を印加されて伸長すると、ピストン41が押圧され、ニードルバルブ35が噴射孔33を閉塞し、燃料の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると圧電アクチュエータ43が収縮し、皿バネ45がピストン41を押し返し、噴射孔33が燃料通路37と連通して燃料の噴射が行われるようになっている。   In such an injection device, when the piezoelectric actuator 43 is extended by applying a voltage, the piston 41 is pressed, the needle valve 35 closes the injection hole 33, and the supply of fuel is stopped. When the application of voltage is stopped, the piezoelectric actuator 43 contracts, the disc spring 45 pushes back the piston 41, and the injection hole 33 communicates with the fuel passage 37 so that fuel is injected.

また、本発明の噴射装置は、上記実施例に限定されるものではなく、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置、インクジェット等の液体噴射装置、光学装置等の精密位置決め装置や振動防止装置等に搭載される駆動素子、または、燃焼圧センサ、ノックセンサ、加速度センサ、荷重センサ、超音波センサ、感圧センサ、ヨーレートセンサ等に搭載されるセンサ素子、ならびに圧電ジャイロ、圧電スイッチ、圧電トランス、圧電ブレーカー等に搭載される回路素子以外であっても、圧電特性を用いた素子であれば、実施可能であることは言うまでもない。   In addition, the injection device of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the injection device is mounted on a fuel injection device for an automobile engine, a liquid injection device such as an ink jet, a precision positioning device such as an optical device, a vibration prevention device, or the like. Drive element or sensor element mounted on combustion pressure sensor, knock sensor, acceleration sensor, load sensor, ultrasonic sensor, pressure sensor, yaw rate sensor, etc., and piezoelectric gyro, piezoelectric switch, piezoelectric transformer, piezoelectric breaker Needless to say, even if the circuit element is other than the circuit element mounted on the device, it can be implemented as long as the element uses piezoelectric characteristics.

本発明の積層型圧電素子からなる積層型圧電アクチュエータを以下のようにして作製した。   A multilayer piezoelectric actuator comprising the multilayer piezoelectric element of the present invention was produced as follows.

まず、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO−PbTiO)を主成分とする圧電セラミックの仮焼粉末、バインダー、及び可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み150μmの圧電体11になるセラミックグリーンシートを作製した。 First, a slurry is prepared by mixing a calcined powder of a piezoelectric ceramic mainly composed of lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ), a binder, and a plasticizer. A ceramic green sheet was prepared.

このセラミックグリーンシートの片面に、任意の組成比で形成された銀−パラジウム合金にバインダーを加えた導電性ペーストをスクリーン印刷法により3μmの厚みに形成されたシートを300枚、積層体用として用意した。これとは別に、保護層12になりうる厚み100μmのグリーンシートを上記の方法で作製し、これらを保護層5〜20枚、積層体300枚、保護層5〜20枚となるように順に積層し、プレスした。   300 sheets of conductive paste prepared by adding a binder to a silver-palladium alloy formed at an arbitrary composition ratio on one side of this ceramic green sheet by a screen printing method are prepared for a laminate. did. Separately from this, green sheets having a thickness of 100 μm that can be the protective layer 12 are produced by the above-described method, and these are laminated in order so that 5 to 20 protective layers, 300 laminates, and 5 to 20 protective layers are formed. And pressed.

次に、Pd、Ni、Cu、Ag、Na、Pb、W、またはMoにバインダーを加えた導電性ペーストや銀−パラジウム合金にバインダーを加えた導電性ペーストを、保護層12を有する積層体10aの両端面、即ち、保護層12の端面に5μmの厚さでスクリーン印刷して金属層8を形成した。その後、1000℃で一定時間焼成した後に金属層8を平面研削盤等により除去した。   Next, a conductive paste in which a binder is added to Pd, Ni, Cu, Ag, Na, Pb, W, or Mo, or a conductive paste in which a binder is added to a silver-palladium alloy, and a laminated body 10 a having a protective layer 12. The metal layer 8 was formed by screen printing with a thickness of 5 μm on both end faces of the protective layer 12, that is, the end face of the protective layer 12. Thereafter, after firing at 1000 ° C. for a certain time, the metal layer 8 was removed by a surface grinder or the like.

そして、ダイシング装置により積層体の側面の内部電極の端部に一層おきに深さ50μm、幅50μmの溝3を形成し、該溝3にシリコーンゴムを充填して硬化させた。   Then, a groove 3 having a depth of 50 μm and a width of 50 μm was formed at every other end of the internal electrode on the side surface of the laminate by a dicing apparatus, and the groove 3 was filled with silicone rubber and cured.

次に、平均粒径2μmのフレーク状の銀粉末を90体積%と、残部が平均粒径2μmのケイ素を主成分とする軟化点が640℃の非晶質のガラス粉末10体積%との混合物に、バインダーを銀粉末とガラス粉末の合計質量100質量部に対して8質量部添加し、十分に混合して銀ガラス導電性ペーストを作製した。このようにして作製した銀ガラス導電性ペーストを離型フィルム上にスクリーン印刷によって形成し、乾燥後、離型フィルムより剥がして、銀ガラス導電性ペーストのシートを得た。このシートの生密度をアルキメデス法にて測定したところ、6.5g/cmであった
そして、銀ガラスペーストのシートを積層体の外部電極面に転写し、650℃で30分焼き付けを行い、3次元網目構造をなす多孔質導電体からなる外部電極を形成した。なお、この時の外部電極の空隙率は、外部電極の断面写真の画像解析装置を用いて測定したところ40%であった。なお、圧電体1、内部電極2および外部電極4の原料中にKCOあるいはNaCO粉末を添加した。得られた焼結体の圧電体、内部電極および外部電極に含まれるアルカリ金属はICP分析を用いて検出した。
Next, a mixture of 90% by volume of flaky silver powder having an average particle diameter of 2 μm and 10% by volume of amorphous glass powder having a remaining softening point of 640 ° C. mainly composed of silicon having an average particle diameter of 2 μm. In addition, 8 parts by mass of the binder was added to 100 parts by mass of the total mass of the silver powder and the glass powder, and mixed sufficiently to prepare a silver glass conductive paste. The silver glass conductive paste thus produced was formed on a release film by screen printing, dried and then peeled off from the release film to obtain a sheet of silver glass conductive paste. When the raw density of this sheet was measured by Archimedes method, it was 6.5 g / cm 3 And the sheet of silver glass paste was transferred to the external electrode surface of the laminate and baked at 650 ° C. for 30 minutes, An external electrode made of a porous conductor having a three-dimensional network structure was formed. The porosity of the external electrode at this time was 40% when measured using an image analysis device for a cross-sectional photograph of the external electrode. In addition, K 2 CO 3 or Na 2 CO 3 powder was added to the raw materials of the piezoelectric body 1, the internal electrode 2 and the external electrode 4. The alkali metal contained in the obtained piezoelectric body, internal electrode, and external electrode of the sintered body was detected using ICP analysis.

また、比較例として図5に示すような、保護層に外部電極とは通電しない電極を設けた積層型圧電素子を作製した。ここで、前記積層型圧電素子の圧電体は上述した本発明と同様の組成であり、また、内部電極と保護層に配された電極は銀とパラジウムの比率が95:5で構成されている。そして、保護層10枚、積層体300枚、保護層10枚の順で積層した後に、上述した本発明と同様の方法で外部電極、リード線等を具備させて積層型圧電を作製した(表1の試料番号1)。 Further, as a comparative example, a laminated piezoelectric element in which a protective layer was provided with an electrode that did not pass through an external electrode as shown in FIG. Here, the piezoelectric body of the multilayer piezoelectric element has the same composition as that of the present invention described above, and the electrode disposed on the internal electrode and the protective layer has a silver / palladium ratio of 95: 5 . . Then, after laminating 10 protective layers, 300 laminates, and 10 protective layers in this order, external electrodes, lead wires, etc. were provided in the same manner as in the present invention to produce a laminated piezoelectric material (Table Sample number 1 of 1).

その後、外部電極4にリード線6を接続し、正極及び負極の外部電極4にリード線6を介して3kV/mmの直流電界を15分間印加して分極処理を行い、図1に示すような積層型圧電素子を用いた積層型圧電アクチュエータを作製した。   After that, the lead wire 6 is connected to the external electrode 4, and a 3 kV / mm direct current electric field is applied to the positive and negative external electrodes 4 through the lead wire 15 for 15 minutes to perform polarization treatment, as shown in FIG. A multilayer piezoelectric actuator using the multilayer piezoelectric element was produced.

得られた積層型圧電アクチュエータに170Vの直流電圧を印加した結果、積層方向に45μmの変位量が得られた。さらに、この積層型圧電素子に室温で0〜+170Vの交流電圧を150Hzの周波数にて印加し駆動試験を行った。   As a result of applying a DC voltage of 170 V to the obtained multilayer piezoelectric actuator, a displacement of 45 μm was obtained in the stacking direction. Furthermore, a drive test was performed by applying an AC voltage of 0 to +170 V at a frequency of 150 Hz to the multilayer piezoelectric element at room temperature.

そして、この積層型圧電素子が駆動回数1×10回まで連続駆動試験を行い、この際に、不良になった数を不良率として表した。また、保護層12に分散させた金属14については、保護層12の任意の断面で3箇所、EPMAで分析し、金属の分散の有無を調べた。一方、保護層12の金属14の含有量は、保護層12の任意の3箇所で試料を取り出し、各々の試料に対してICP発光分析を行い、算出された含有量の平均値とした。結果は表1に示すとおりである。尚、表1に示してある焼成温度に対する分散させた金属の融点の比率とは、積層体10aの焼成温度に対して、分散させた金属の融点の割合を示している。

Figure 0004817610
Then, this multilayer piezoelectric element was subjected to a continuous driving test up to 1 × 10 9 times of driving, and the number of defectives was expressed as a defective rate. Moreover, about the metal 14 disperse | distributed to the protective layer 12, it analyzed by EPMA and the presence or absence of dispersion | distribution of a metal in three places in arbitrary cross sections of the protective layer 12. FIG. On the other hand, the content of the metal 14 in the protective layer 12 was determined by taking out samples at arbitrary three locations in the protective layer 12 and performing ICP emission analysis on each sample to obtain an average value of the calculated contents. The results are as shown in Table 1. Note that the ratio of the melting point of the dispersed metal to the firing temperature shown in Table 1 indicates the ratio of the melting point of the dispersed metal to the firing temperature of the laminate 10a.
Figure 0004817610

この表1から、比較例である試料番号1の積層型圧電アクチュエータは、保護層に電極を設けたために、連続駆動試験中に積層型圧電素子の振動による応力で保護層中の電極と圧電層の界面にクラックが発生し、不良率が高くなった。   From Table 1, the laminated piezoelectric actuator of Sample No. 1, which is a comparative example, was provided with an electrode on the protective layer, so that the electrodes in the protective layer and the piezoelectric layer were subjected to stress caused by vibration of the laminated piezoelectric element during the continuous driving test. Cracks were generated at the interface, and the defect rate increased.

これに対して、本発明の実施例である試料番号2〜21の積層型圧電アクチュエータは、保護層12に金属を分散させたため、保護層12と圧電層13との間に生じる焼成収縮時の応力を緩和および均一化するとともに、高電圧、長時間の連続的な使用においても保護層12におけるクラック等を抑制することができ、耐久性に優れていたので不良率が低下した。   On the other hand, in the laminated piezoelectric actuators of sample numbers 2 to 21 which are the examples of the present invention, the metal is dispersed in the protective layer 12, so that during firing shrinkage that occurs between the protective layer 12 and the piezoelectric layer 13. In addition to relieving and equalizing the stress, cracks and the like in the protective layer 12 could be suppressed even during continuous use at a high voltage for a long time, and the defect rate decreased because of excellent durability.

また、試料番号2、3では、電極層8を構成する金属の融点が積層体10aの焼成温度よりも著しく高かったため、保護層12中に金属14が分散し難く、上述した効果を奏しにくかった。   In Sample Nos. 2 and 3, since the melting point of the metal constituting the electrode layer 8 was significantly higher than the firing temperature of the laminate 10a, the metal 14 was difficult to disperse in the protective layer 12 and the effects described above were difficult to achieve. .

また、試料番号17では、金属14の分散量が保護層12に対して1.0質量%を超えたため、保護層12の絶縁性が劣化して絶縁破壊を引き起こし、不良率が若干高くなった。   In Sample No. 17, since the dispersion amount of the metal 14 exceeded 1.0 mass% with respect to the protective layer 12, the insulating property of the protective layer 12 was deteriorated to cause dielectric breakdown, and the defect rate was slightly increased. .

一方で、試料番号4〜16、18〜21では、金属14の分散量が保護層12に対して0.001〜1.0質量%であったため、上述した効果を奏しやすかった。特に、上記分散量が0.1質量%で、かつ金属14が銀とパラジウムから構成されている、即ち、金属8が内部電極2を構成する金属を含有している試料番号11〜13、16、および18〜21では、保護層12の絶縁性を保ち、かつ金属14の保護層12への拡散が容易であったため、高電圧、長時間の連続的な使用においても保護層12におけるクラック等を抑制することができ、耐久性に優れていたので不良率が著しく低下した。   On the other hand, in the sample numbers 4-16 and 18-21, since the dispersion amount of the metal 14 was 0.001-1.0 mass% with respect to the protective layer 12, it was easy to show the effect mentioned above. In particular, sample numbers 11 to 13, 16 in which the dispersion amount is 0.1% by mass and the metal 14 is composed of silver and palladium, that is, the metal 8 contains the metal constituting the internal electrode 2. , And 18 to 21, since the insulating property of the protective layer 12 was maintained and the diffusion of the metal 14 into the protective layer 12 was easy, cracks in the protective layer 12 and the like even in continuous use at a high voltage for a long time Since the durability was excellent and the durability was excellent, the defect rate was remarkably lowered.

本発明の積層型圧電素子を示すもので、(a)は斜視図、(b)は圧電層、内部電極層、および保護層の積層状態を示す側面図である。The laminated piezoelectric element of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is a side view which shows the lamination | stacking state of a piezoelectric layer, an internal electrode layer, and a protective layer. 外部電極の外面に導電性補助部材を形成した積層型圧電素子を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。2A and 2B show a laminated piezoelectric element in which a conductive auxiliary member is formed on the outer surface of an external electrode, where FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a cross-sectional view. 本発明の積層型圧電素子の製造方法を示す一工程における電極層と保護層の積層状態を示す側面図である。It is a side view which shows the lamination | stacking state of the electrode layer and protective layer in 1 process which shows the manufacturing method of the lamination type piezoelectric element of this invention. 本発明の噴射装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the injection apparatus of this invention. 従来の積層型圧電素子の部分拡大側面図を示す。The partial expanded side view of the conventional lamination type piezoelectric element is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・圧電体
2・・・内部電極
3・・・溝
4・・・外部電極
6・・・リード線
7・・・導電性補助部材
8・・・電極層
10・・・積層型圧電体素子
10a・・・積層体
11・・・圧電層
12・・・保護層
14・・・金属
31・・・収納容器
33・・・噴射孔
35・・・バルブ
43・・・圧電アクチュエータ
51・・・圧電体
52・・・内部電極
54・・・外部電極
61・・・電極
62・・・保護層
63・・・圧電層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric body 2 ... Internal electrode 3 ... Groove 4 ... External electrode 6 ... Lead wire 7 ... Conductive auxiliary member 8 ... Electrode layer 10 ... Multilayer piezoelectric Body element 10a ... Laminated body 11 ... Piezoelectric layer 12 ... Protective layer 14 ... Metal 31 ... Storage container 33 ... Injection hole 35 ... Valve 43 ... Piezoelectric actuator 51 ..Piezoelectric body 52 ... Internal electrode 54 ... External electrode 61 ... Electrode 62 ... Protective layer 63 ... Piezoelectric layer

Claims (11)

少なくとも1つ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を有し、該積層体の積層方向の両端面に圧電材料よりなる保護層を配し、前記積層体の側面に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を具備し、該外部電極に電界を印加して駆動する積層型圧電素子の製造方法において、前記保護層を有する柱状積層体の両端面に金属層を形成し、前記柱状積層体を焼結して前記保護層に前記金属層の金属を分散させた後に、前記金属層を除去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It has a laminate formed by alternately laminating at least one piezoelectric body and a plurality of internal electrodes, and a protective layer made of a piezoelectric material is disposed on both end faces of the laminate in the laminating direction, and on the side surface of the laminate In the manufacturing method of a laminated piezoelectric element , which includes a pair of external electrodes in which the internal electrodes are alternately connected every other layer, and is driven by applying an electric field to the external electrodes , both ends of the columnar laminated body having the protective layer A multilayer piezoelectric element comprising a step of forming a metal layer on a surface, sintering the columnar laminate, dispersing the metal of the metal layer in the protective layer, and then removing the metal layer Manufacturing method . 前記金属層の厚みが5mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層型圧電素子の製造方法。 The method for manufacturing a multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 5 mm or less. 請求項1または2に記載の製造方法を用いて製作したことを特徴とする積層型圧電素子。A multilayer piezoelectric element manufactured by using the manufacturing method according to claim 1. 前記金属の融点が前記積層体の焼成温度に対して1.6倍以下であることを特徴とする請求項3に記載の積層型圧電素子。 4. The multilayer piezoelectric element according to claim 3, wherein the melting point of the metal is 1.6 times or less than the firing temperature of the multilayer body. 前記金属がAg、Pd、Cu、Ca、Na、Pb、Niのうち少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項または4に記載の積層型圧電素子。 Wherein the metal is Ag, Pd, Cu, Ca, Na, Pb, multi-layer piezoelectric element according to claim 3 or 4, characterized in that at least one or more of and Ni. 前記金属の分散量が前記保護層に対して0.001〜1.0質量%であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の積層型圧電素子。 The multi-layer piezoelectric element according to any one of claims 3 to 5, wherein the dispersion amount of the metal is 0.001 to 1.0 wt% relative to the protective layer. 前記保護層の厚みが0.1〜2.0mmであることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の積層型圧電素子。 The multi-layer piezoelectric element according to any one of claims 3 to 6 the thickness of the protective layer is characterized by a 0.1 to 2.0 mm. 前記金属が前記内部電極を構成する金属を含有することを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の積層型圧電素子。 The multi-layer piezoelectric element according to any one of claims 3 to 7, characterized in that it contains a metal said metal constituting the internal electrode. 前記内部電極がAgとPdを含有することを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の積層型圧電素子。 The multi-layer piezoelectric element according to any one of claims 3 to 8 wherein the inner electrode is characterized by containing Ag and Pd. 前記内部電極中のAgの含有量をM1(質量%)、Pdの含有量をM2(質量%)としたとき、85≦M1<100、0<M2≦15、M1+M2=100を満足することを特
徴とする請求項9に記載の積層型圧電素子。
When the Ag content in the internal electrode is M1 (mass%) and the Pd content is M2 (mass%), 85 ≦ M1 <100, 0 <M2 ≦ 15, and M1 + M2 = 100 are satisfied. The multilayer piezoelectric element according to claim 9, wherein
噴射孔を有する収納容器と、該収納容器に収納された請求項乃至10のいずれかに記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。 A container having an injection hole, a valve for ejecting the laminated piezoelectric element according to any one of claims 3 to 10 stored in the container, the liquid from the ejection hole by a drive of the laminated piezoelectric element An injection device comprising:
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