专利名称：叠层型压电元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及叠层型压电元件及其制造方法、以及喷射装置，例如，涉及压电变压器、或汽车用燃料喷射装置、光学装置等的精密定位装置或振动防止用的驱动元件等所用的叠层型压电促动器等的叠层型压电元件及其制造方法。
背景技术：
以往，作为叠层型压电元件，已知有交替叠层压电体和内部电极的叠层型压电促动器。在该叠层型压电促动器中，分为同时烧成型、和交替叠层压电陶瓷和内部电极板的叠层型两种，如果从低电压化、降低制造成本方面考虑，由于同时烧成型的叠层型压电促动器对于薄层化是有利的，所以显示出其优越性。
图7是表示以往的叠层型压电促动器的图示，在该叠层型压电促动器中，交替叠层压电体51和内部电极52，形成叠层体53，在其叠层方向的两端面叠层非活性层55。内部电极52，其一方端部在叠层体53的侧面左右交替地露出，在该内部电极52的端部露出的叠层体53的侧面上，形成外部电极70。内部电极52的另一方端部被绝缘体61覆盖，与外部电极70绝缘。
此外，同时烧成型的叠层型压电促动器，是将在银-钯粉末中添加粘合剂混合的内部电极糊印刷在由压电体的煅烧粉末和有机粘合剂构成的陶瓷生料片上，然后以规定的片数叠层该片，得到叠层成形体，在对该叠层成形体用规定的温度进行了脱脂后，通过烧成得到叠层体。
专利文献1特开平9-270540号公报但是，在以往的叠层型压电促动器中，当在高电场、高压力下长时间连续驱动的情况下，存在外部电极和内部电极的连接部产生接点不良，不能向部分压电体供给电压，驱动时变位特性变化的问题。
即，近年来，为了用小型的叠层型压电促动器，在大的压力下确保大的变位量，施加更高的电场，使其长时间连续驱动，但是如果只在叠层体的侧面涂布导电材糊，然后烧接，则在不能充分进行外部电极和内部电极的接合的情况下，在高电场下使其连续驱动时，有可能出现外部电极从叠层体侧面及内部电极端部剥离，产生接点不良，变位特性下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种叠层型压电元件，即使在高电场、高压力下长时间使其连续驱动的情况下，外部电极和内部电极也不断线，且耐久性优越、廉价。
为达到上述目的，本发明的叠层型压电元件，其特征在于，具有叠层体，其通过交替叠层至少一个压电体和由第1及第2内部电极构成的多个内部电极而成、和外部电极，其分别形成在所述叠层体的两个侧面上，其一方与所述第1内部电极连接，另一方与所述第2内部电极连接，所述外部电极分别含有导电材和玻璃材而成，形成有所述外部电极的所述叠层体的所述侧面具有内部包含楔子的龟裂，该楔子包含玻璃而成，该龟裂被所述楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材填充。
在本发明的叠层型压电元件中，优选，所述龟裂与所述内部电极接合。
此外，在本发明的叠层型压电元件中，优选，所述楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材为同一成分。
另外，在本发明的叠层型压电元件中，优选，与所述叠层体的叠层方向正交的方向上的所述龟裂的最大深度，在100μm以下。
又另外，在本发明的叠层型压电元件中，优选，所述龟裂的最大宽度，在15μm以下。
此外，在本发明的叠层型压电元件中，优选，所述龟裂所含的玻璃的填充率在70％以上。
此外，在本发明的叠层型压电元件中，优选，在所述侧面和所述外部电极间形成有玻璃层。
此外，本发明的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序
制作通过交替叠层至少一个压电体和多个内部电极而成的叠层体的工序；研磨所述叠层体的至少两个侧面的工序；分别在所述两个侧面上涂布包含1质量％以上的玻璃材的导电材糊，通过用高于所述玻璃材的软化点的、且使涂布的导电材糊在其厚度方向上收缩10％以上的温度烧接，形成所述外部电极的工序。
在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，制作所述叠层体的工序，包括通过交替叠层含有所述压电体的材料而成的生陶瓷层和含有所述内部电极的材料的导电材层，制作生陶瓷叠层体的步骤；通过将含有由陶瓷颗粒构成的磨粒作为研磨材的液体喷射流从喷嘴向所述生陶瓷叠层体喷射，切断所述生陶瓷叠层体的步骤，所述陶瓷颗粒由与构成所述生陶瓷层的陶瓷颗粒实质上相同的材料构成；通过烧成所述切断的生陶瓷叠层体而制得所述叠层体的步骤。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，由所述陶瓷颗粒构成的磨粒的平均粒径为10～500μm。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，所述液体喷射流的液体，具有1.0μS/cm以下的电导率。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，将所述液体喷射流的喷出压力设定在100～400MPa。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，设置多个所述喷嘴，能够以多行同时切断。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，优选，在具有格子状的排水槽的磨床上切断所述生陶瓷叠层体。
如上所述构成的本发明的叠层型压电元件，在所述叠层体的侧面，具有内部包含楔子的龟裂，该楔子包含玻璃而成，该龟裂中又被所述外部电极所含的玻璃材填充。由此，由于通过亲和性良好地接合楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材，能够提高外部电极和所述压电体的接合强度，所以所述外部电极牢固地接合在所述叠层体侧面上，即使在以高电场使其连续驱动的情况下，也能防止发生所述外部电极从叠层体侧面剥离的问题。
此外，在本发明的叠层型压电元件中，如果所述龟裂与所述内部电极接合，能够提高楔子的效果。
另外，在本发明的叠层型压电元件中，如果所述楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材为同一成分，由于能够使所述外部电极和所述压电体的接合力更牢固，同时能够在烧接所述外部电极的工序中同时向所述龟裂中填充玻璃材，所以能够削减制造工序数目。
另外，如果与所述叠层体的叠层方向正交的方向的所述龟裂的最大深度在100μm以下，能够容易向所述龟裂中填充玻璃，同时能够抑制由于所述压电体内部发生的应力而导致从所述龟裂开始破坏的情况。
此外，如果所述龟裂的最大宽度在15μm以下，可提高元件的可靠性。
由于所述龟裂所含的玻璃的填充率在70％以上，所以容易向所述龟裂中填充玻璃材，同时能够抑制由于所述压电体内部发生的应力而导致从所述龟裂开始破坏的情况。
此外，由于所述龟裂所含的玻璃的填充率在70％以上，所以能够降低因叠层型压电元件的连续驱动而从所述龟裂产生的破坏，同时能够使所述外部电极和所述压电体的接合力更牢固。
如果在所述侧面和所述外部电极间再形成玻璃层，则由于所述外部电极的玻璃材和所述龟裂所含的玻璃经由所述玻璃层牢固地接合在一起，所以容易提高所述外部电极和所述压电体的接合强度。
此外，本发明的叠层型压电元件的制造方法，由于包括研磨所述叠层体的至少两个侧面的工序、和分别在所述两个侧面上涂布包含1质量％以上玻璃材的导电材糊，通过用高于所述玻璃材的软化点的、且将涂布的导电材糊在其厚度方向收缩10％以上的温度烧接，形成所述外部电极的工序，所以通过利用形成所述外部电极的工序，以磨削形成的叠层体表层部的微小龟裂作为起点，使龟裂适度生长，能够形成可有效地形成包含玻璃而成的楔子的龟裂。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，如果在制作所述叠层体的工序中，通过交替叠层含有所述压电体的材料而成的生陶瓷层和含有所述内部电极的材料的导电材层，制作生陶瓷叠层体，通过将含有由陶瓷颗粒构成的磨粒作为研磨材的液体喷射流从喷嘴，向所述生陶瓷叠层体喷射，切断所述生陶瓷叠层体，所述陶瓷颗粒由与构成所述生陶瓷层的陶瓷颗粒实质上相同的材料构成，通过烧成所述切断的生陶瓷叠层体而制得所述叠层体，则具有以下的优点。
即，如果通过含有由与生陶瓷叠层体同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的液体喷射流，切断生陶瓷叠层体，则即使在该切断面中混入与生陶瓷叠层体同质的陶瓷颗粒，在烧成后的陶瓷叠层体也不易发生裂纹或剥离。因此，通过烧成后的研磨能够在叠层体表层部形成形状比较稳定的微小龟裂，能够以此为起点形成控制了其深度或形状的龟裂。
此外，切断的生陶瓷叠层体，由于不在切断面中混入与所述生陶瓷叠层体不同的组成的磨粒，所以能够抑制烧成后的陶瓷叠层体的裂纹或脱层，能够得到高的变位量。
另外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，如果由所述陶瓷颗粒构成的磨粒的平均粒径为10～500μm，能够在不降低从喷嘴喷射的液体喷射流的磨削力及流速的情况下，进行高精度的切断。
另外，如果所述液体喷射流的液体的电导率在1.0μS/cm以下，由于大量的电解质不作为杂质混入生陶瓷叠层体的切断面，所以能够抑制烧成后的陶瓷叠层体的裂纹或脱层。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，如果将所述液体喷射流的喷出压力设定在100～400MPa的范围，能够确保切断生陶瓷叠层体所需的充分的磨削力，并且发生的磨削粉不妨碍切断，能够形成具有光滑的切断面的生陶瓷叠层体。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，如果设置多个所述喷嘴，多行同时切断，能够用短时间切断生陶瓷叠层体。
此外，在本发明的叠层型压电元件的制造方法中，如果在具有格子状的排水槽的磨床上切断所述生陶瓷叠层体，由于从喷嘴喷出的液体喷射流，在切断生陶瓷叠层体后，不与磨床冲撞后反射，而流出到格子状的排水槽，所以能够防止反射的液体喷射流与后续的液体喷射流冲撞形成的液体喷射流7的直线前进性的降低。
图1A是表示根据本发明的实施方式1的叠层型压电促动器的构成的立体图。
图1B是表示实施方式1的叠层型压电促动器的构成的侧视图。
图2A是实施方式1的叠层型压电元件的压电体表层部的放大剖视图。
图2B是实施方式1的叠层型压电元件的压电体表层部的另一部分的放大剖视图。
图3A是表示在实施方式1的叠层型压电元件的制造工序中，通过切块装置等在叠层体的侧面形成槽后的局部剖视图。
图3B是表示在实施方式1的叠层型压电元件的制造工序中，在形成有槽的叠层体的侧面形成导电材糊后的局部剖视图。
图3C是表示在实施方式1的叠层型压电元件的制造工序中，在形成有槽的叠层体的侧面形成外部电极后的局部剖视图。
图4是以示意性表示根据本发明的实施方式2的生陶瓷叠层体的切断装置的构成的方框图。
图5是放大表示图4中的喷嘴106和从此处喷射的液体喷射流10的部分的侧视图。
图6是表示采用本发明的叠层型压电促动器的喷射装置的构成的剖视图。
图7是以往的叠层型压电促动器的侧视图。
图中1-压电体，1a-龟裂，2-内部电极，3-绝缘体，4-外部电极，6-导线，9-非活性层，10-叠层体，101-生陶瓷叠层体，102-排水槽，103-磨床，104-切断标记，105-图像识别摄像机，106-喷嘴，107-液体喷射流，110-液体罐，111-增压机，112-磨粒罐，113-泵。
具体实施例方式
以下，参照
根据本发明的实施方式的叠层型压电元件。
实施方式1图1A、图1B是表示由本实施方式1的叠层型压电元件构成的叠层型压电促动器的构成的图示，图1A是立体图，图1B是侧视图。
本实施方式1的叠层型压电元件，如图1A等所示，通过在交替叠层多个压电体1和多个内部电极2而成的方形柱状的叠层体10的侧面上，形成由以银为主成分的导电材和玻璃材构成的外部电极4而构成。
在实施方式1中，在叠层体10的侧面上，每隔一层用绝缘体3覆盖内部电极2的端部，为了与未被绝缘体3覆盖的内部电极2导通，形成外部电极4，在各外部电极4上连接固定导线6。
在压电体1间配置内部电极2，但该内部电极2用银-钯等金属材料形成，通过经由该内部电极2对各压电体1施加规定的电压，在压电体1发生利用反压电效应的变位。
此处，非活性层9由未配置内部电极2的多个压电体1的层构成，即使对内部电极2施加电压，也不引起变位。
此外，如上所述，由于在叠层体10的相对置的侧面上形成外部电极4，在该外部电极4上，每隔一层地电连接叠层的内部电极2，所以施加在两个外部电极4间的电压经由各内部电极2施加给各压电体1，发生反压电效应而变位。
另外，利用钎料等在外部电极4上固定导线6，经由该导线6将外部电极4连接在外部的电压供给部上。
另外，在本实施方式1的叠层型压电元件中，外部电极4由导电材和玻璃材构成，在外部电极4和压电体1的界面的压电体1表层部上设置龟裂1a，向该龟裂1a中填充玻璃，牢固地接合外部电极4和压电体1。如果在如此的压电体1表层部不存在内部包含玻璃的龟裂1a，则由于难牢固地接合外部电极4和压电体1，所以在长时间连续驱动叠层型压电元件的情况下，外部电极4从叠层体侧面剥离，产生接点不良，变位特性下降。另外，在本说明书中，所谓压电体1表面部，是不因龟裂1a的存在而使压电体1的压电特性实质上变化的表面附近区域，优选，指距压电体1的表面100μm以下的区域。此外，优选龟裂1a的最大宽度在15μm以下。
如此，在本实施方式1的叠层型压电元件中，由于在龟裂1a中形成的包含玻璃而成的楔子和构成外部电极4的玻璃材亲和性好地接合形成一体，所以能够利用楔子效果加强外部电极4和压电体1的接合。
此处，所谓在龟裂1a中形成的包含玻璃而成的楔子的效果，如图2A所示，指的是通过构成外部电极4的玻璃材与具有在压电体1中打入楔子的结构的龟裂内的玻璃接合，强化外部电极4的与压电体1的接合强度。由此，即使在高电场、高压力下长时间连续驱动时，外部电极4也不会从叠层体10侧面剥离，能够具有优越的耐久性。
另外，龟裂的朝向，如图2A所示，可以与外部电极4和压电体1的界面垂直，也可以与其倾斜。此外，龟裂1a的前端也可以到达内部电极2，龟裂1a也可以从内部电极2侧延伸。
此外，在本发明中，作为在龟裂1a中形成楔子的玻璃，通过选择软化点低的玻璃，由于能够以比压电体1的烧成温度充分低的温度填充在龟裂1a，所以能够抑制压电体1的特性变化。
所述玻璃材料，由以玻璃为主成分的材料构成，作为玻璃成分，可采用石英玻璃、钠玻璃、铅碱硅酸眼玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、铅玻璃等。
例如，作为硼硅酸盐玻璃，能够使用含有SiO240～70质量％、B2O32～30质量％、Al2O30～20质量％、将MgO、CaO、SrO、BaO等碱土金属氧化物加起来的总量0～10质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。此外，也可以形成上述硼硅酸盐玻璃中含有5～30质量％的ZnO的玻璃。ZnO，具有降低硼硅酸盐玻璃的作业温度的效果。
此外，作为磷酸盐玻璃，能够使用含有P2O540～80质量％、Al2O30～30质量％、B2O30～30质量％、ZnO0～30质量％、碱土金属氧化物0～30质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。
此外，作为铅玻璃，能够使用含有PbO30～80质量％、SiO20～70质量％、Bi2O30～30质量％、Al2O30～20质量％、ZnO0～30质量％、碱土金属氧化物0～30质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。
此外，为了提高上述亲和性，优选，构成外部电极4的玻璃材和填充在龟裂中的玻璃为具有同等的主成分的组成。
另外，关于填充在龟裂1a中的玻璃的有无、及后述的填充在龟裂1a中的玻璃的填充率，能够通过采用EPMA(电子射线探针微区分析)进行玻璃构成元素的面分析来确认。
另外，优选，填充在龟裂1a中的玻璃是与构成外部电极4的玻璃材相同的成分。这样，通过使用同一玻璃成分，由于使外部电极4和压电体1的接合力更加牢固，同时能够在烧接外部电极4的工序中一同在龟裂1a中填充玻璃，所以能够削减制造工序数目。
另外，优选，在从外部电极4和压电体1的界面朝深度方向t深100μm以下的压电体1表层部上设置龟裂1a。这是因为，如果在从所述界面朝深度方向t超过100μm的压电体表层部设置龟裂1a，难在龟裂1a中填充玻璃，同时龟裂1a从压电体表层部向深部进展，成为破坏的起点，有可能使内部电极2断线。另外，龟裂1a的长度的测定，通过用SEM(扫描电子显微镜)观察与外部电极4接合的压电体1表层部的任意的剖面来求出。另外，倍率为2000倍，测定数目为10处。
另外，优选龟裂1a中的玻璃的填充率在70％以上。这是因为，如果填充率低于70％，构成外部电极4的玻璃材和龟裂1a中的玻璃部的接合力减弱，有产生外部电极4从叠层体10剥离的可能性。此外，由于在龟裂1a中未填充有玻璃的空隙部分增大，所以如果使其长时间连续驱动，就在该空隙部分产生应力集中，有时破坏叠层体10。
此外，优选，在叠层体10的侧面和外部电极4之间形成玻璃层。这样，如果形成所述玻璃层，能够在龟裂1a中插入构成楔子的玻璃材而填充，同时能够经由所述玻璃层牢固地接合构成外部电极4的玻璃材和龟裂1a内的玻璃。
压电体1，例如，由以锆酸钛酸铅Pb(Zr、Ti)O3(以下，简称为PZT)、或钛酸钡BaTiO3为主成分的压电陶瓷材料等形成。该压电陶瓷，优选表示其压电特性的压电应变常数d33高的压电陶瓷。
此外，优选压电体1的厚度，即内部电极2间的距离为50～250μm。由此，即使叠层型压电促动器为了通过施加电压得到更大的变位量，增加叠层数，也能够使叠层型压电促动器小型化、薄型化，同时能够防止压电体1的绝缘破坏。
外部电极4，由以银为主成分的导电材80～99质量％、和剩余部分的玻璃成分1～20质量％构成，主要经由外部电极4中的玻璃成分与叠层体10的压电体1的侧面接合。此外，外部电极4，通过烧接由导电材和玻璃材构成的导电材糊而形成，但优选在烧接时在外部电极4的厚度方向上收缩10％以上。这样，通过在烧接导电材糊时，在厚度方向上收缩10％以上，能够用烧接时的收缩形成的应力，在压电体1表层部发生龟裂1a，或能够使预先存在于压电体1表层部的微小的龟裂生长成具有能够进入玻璃材料的程度的尺寸的龟裂1a。
构成外部电极4的玻璃的成分，从提高与压电体1的接合强度，且有效地填充在龟裂中的方面考虑，优选含有氧化铅或氧化硅中的至少1种的软化点在800℃以下的玻璃。此外，除所述以外，采用石英玻璃、钠玻璃、铅碱硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、铅玻璃等。
例如，作为硼硅酸盐玻璃，能够使用含有SiO240～70质量％、B2O32～30质量％、Al2O30～20质量％、将MgO、CaO、SrO、BaO等碱土金属氧化物加起来的总量0～10质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。此外，也可以形成在上述硼硅酸盐玻璃中含有5～30质量％的ZnO的玻璃。ZnO，具有降低硼硅酸盐玻璃的作业温度的效果。
此外，作为磷酸盐玻璃，能够使用含有P2O540～80质量％、Al2O30～30质量％、B2O30～30质量％、ZnO0～30质量％、碱土金属氧化物0～30质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。
此外，作为铅玻璃，能够使用含有PbO30～80质量％、SiO20～70质量％、Bi2O30～30质量％、Al2O30～20质量％、ZnO0～30质量％、碱土金属氧化物0～30质量％、碱金属氧化物0～10质量％的玻璃。
此外，构成外部电极的导电剂，从具有耐氧化性、杨氏模量低、廉价的角度考虑，优选以银为主成分。另外，从提高电子迁移性的方面考虑，也可以添加微量的铂或钯。
另外，每隔一层地在叠层体10的侧面上形成深30～500μm、叠层方向宽30～200μm的槽，在该槽内填充玻璃、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、硅橡胶等，形成绝缘体3。该绝缘体3，为了加强与叠层体10的接合，优选由相对于叠层体10的变位而随动的弹性率低的材料构成，更优选由硅橡胶构成。
下面，说明由本发明的叠层型压电元件构成的叠层型压电促动器的制造方法。
本发明的叠层型压电促动器，首先，混合PZT等压电陶瓷的煅烧粉末、和由丙烯酸系、丁缩醛系等有机高分子构成的粘合剂、DBP(邻苯二甲酸二辛酯)、DOP(邻苯二甲酸二丁酯)等可塑剂，制作浆料，利用众所周知的刮板法或辊压法等带成形法，将该浆料制作成为压电体1的陶瓷生料片。
接着在银-钯粉末中添加混合粘合剂、可塑剂等，及根据需要添加混合所述压电陶瓷的煅烧粉末等，制作形成内部电极2的导电材糊，通过丝网印刷等，以1～40μm的厚度，将其印刷在所述各生料片的上面。
然后，叠层多层的上面印刷有导电材糊的生料片，在用规定的温度对该叠层体进行了脱粘合剂后，通过用900～1200℃烧成，制作叠层烧成体。
另外，叠层烧成体，也不限定于用上述制造方法制作，只要能够制作交替叠层多个压电体1和多个内部电极2而成的叠层体烧成体，用怎样的制造方法制作都行。
在平面磨床等磨削装置上，用比#6000粗的砂轮对得到的叠层烧成体进行磨削，得到规定尺寸的叠层体10。此时，在叠层体10表层部上形成微小的龟裂。该微小的龟裂成为起点，在后述的外部电极4的形成时，能够在压电体1和外部电极4的接合部的压电体1表层部形成龟裂1a。
然后，如图3A所示，利用切块装置等，在叠层体10的侧面上，每隔一层地形成深30～500μm、叠层方向的宽度30～200μm的凹槽5。
下面，说明外部电极4的形成方法。
首先，在由80～99质量％的粒径0.1～10μm的银粉末、和剩余部为1～20质量％的含有氧化铅或氧化硅中的至少一种以上的粒径0.1～10μm的玻璃粉末构成的混合物中，添加粘合剂，制作导电材糊21。
然后，在脱模处理后的薄膜上，以5～40μm的厚度丝网印刷导电材糊21，在使其干燥后，从脱模薄膜剥离导电材糊层21。此时，优选，将干燥后的导电材糊21的银粉末和玻璃粉末合在一起的粉体填充率规定为40～75％。如图3B所示，将该导电材糊21转印在形成有槽的叠层体10的外部电极4形成面上，通过用比导电材糊21所含的玻璃成分的软化点高的温度，且在银的熔点以下的温度进行烧接，能够形成外部电极4。
此处，通过上述的磨削加工形成的龟裂1a，通过烧接时的导电材糊的收缩形成的应力而生长，同时在超过导电材糊21所含的玻璃材的软化点的温度范围，将导电材糊21中的玻璃成分通过毛细管现象填充在龟裂1a内，此外同时导电材糊21中所含的玻璃成分有选择地集中在压电体1的表层部，形成玻璃层4a。此时，填充在龟裂1a内的玻璃、和形成在压电体1表层部上的玻璃层4a，相互牢固地接合。即，成为外部电极4的玻璃成分在压电体1表层部打入楔子的结构，结果，外部电极4和叠层体10的连接形成可靠牢固的连接。
此时，构成内部电极2的银-钯和外部电极4中的银相互扩散，牢固地接合内部电极2和外部电极4。
此外，为了有效地在外部电极4和压电体1的界面上形成玻璃层，也可以将导电材糊21形成多层结构，或在导电材糊21中的玻璃成分的分布中附加倾斜。即，通过使玻璃成分越接近压电体1表层部侧而越增加，在烧接时玻璃成分有效地进入压电体1表层部的龟裂中，能够在压电体1和外部电极4的界面上形成玻璃层4a。
此外，也可以在导电材糊21的阶段，在压电体1表层部设置玻璃层4a，也可以在烧接时在叠层体10和外部电极4之间设置玻璃层4a。即使在此种情况下，由于玻璃成分与从叠层体10侧面露出的内部电极2的润湿性差，所以在烧接时导电材糊21中的银，通过与形成内部电极2的银-钯扩散接合，被牢固地接合。
另外，形成外部电极4的形成方法，不限定于上述的方法，也可以直接在叠层体10侧面的外部电极4形成面上印刷。
此外，导电材糊21，优选在烧接时在厚度方向收缩10％以上。这样，通过将收缩率规定在10％以上，能够用烧接时的收缩形成的应力，在压电体1表层部上有效地形成龟裂1a。
此处，所谓收缩率，是用百分比表示用干燥厚度除以导电材糊21的干燥厚度和烧接后的厚度之差得出的数值。
另外，导电材糊21的烧接时的厚度方向的收缩率，在上述磨削工序中，没有微小的龟裂也能够形成，为了通过导电材糊的收缩形成龟裂1a，优选所述收缩率在20％以上。
此外，通过导电材糊21的收缩，与外部电极4中的银扩散接合的内部电极2前端被外部电极4牵引，如图2B所示，产生以内部电极2为起点的龟裂1a，有时在龟裂1a中形成包含玻璃的楔子。
此外，外部电极4的厚度，优选薄于压电体1的厚度。为了追随促动器本体即叠层体的伸缩，更优选在50μm以下。
将导电材糊中的银粉末规定在80～99质量％、将剩余部的玻璃粉末规定在1～20质量％，是因为如果银粉末低于80质量％，外部电极4的比电阻增大，在流通大电流并以高速使其驱动的情况下，有可能在该外部电极4产生局部发热，另一方面，如果银粉末大于99质量％，玻璃成分相对减少，外部电极4和叠层体10的接合强度减弱，有可能出现驱动中外部电极4从叠层体10剥离的问题。
此外，通过在导电材糊的玻璃成分中，含有氧化铅或氧化硅中的至少一种，能够提高与叠层体10的接合强度。
接着，将形成有外部电极4的叠层体10浸渍在硅橡胶溶液中，通过对所述硅橡胶溶液进行真空脱气，在叠层体10的凹槽5内部填充由硅橡胶构成的绝缘层3，然后从硅橡胶溶液拉出叠层体10，在叠层体10的侧面上涂敷硅橡胶。然后，使填充在凹槽5内部的、及涂敷在叠层体10侧面上的所述硅橡胶固化。
然后，通过利用钎料等在外部电极4上连接导线6，完成由本发明的叠层型压电元件构成的叠层型压电促动器。
另外，采用本发明的叠层型压电元件的叠层型压电促动器，也不限定于上述的实施例，在不脱离本发明的范围内也可进行变更。例如，在上述中设置填充绝缘体3的凹槽5，但是如以往的叠层型陶瓷电容器的电极取出部，也可以是内部电极2的端部每隔一层地与外部电极4接合，且内部电极2的另一方的端部不与外部电极4接合的能够维持绝缘性的形状。
另外，通过经由导线6对一对外部电极4施加0.1～3kV/mm的直流电压，通过极化处理叠层体10，完成作为产品的叠层型压电促动器，将导线6与外部的电压供给部连接，只要经由导线6及外部电极4，对内部电极2施加电压，各压电体1就通过反压电效应大幅度变位，由此例如作为向发动机喷射供给燃料的汽车用燃料喷射阀发挥功能。
实施方式2根据本发明的实施方式2的叠层型压电元件，除在用后述的方法切断叠层有多层的上面印刷有导电材糊的生料片(生陶瓷层)的生陶瓷叠层体后，进行脱粘合剂烧成以外，与实施方式1同样地构成。
作为该生陶瓷叠层体的切断方法，有切块、切割、或水流喷射的方法，但其中，采用水流喷射的方法，由于通过从细的喷嘴对被加工体喷射高压的水喷射流进行切断，所以没有像所述切块那样的热造成的影响，非常适合。
但是，采用水流喷射的生陶瓷叠层体的以往的切断方法，由于在高压喷流的水中含有由金刚砂构成的磨粒，所以有在切断的生陶瓷叠层体的切断面或内部残留金刚砂磨粒的问题。此外，残留在切断的生陶瓷叠层体的切断面或内部的金刚砂磨粒，不能通过清洗切断面加以除去。如果烧成含有如此的杂质的生陶瓷叠层体，因构成生陶瓷叠层体的陶瓷颗粒和金刚砂颗粒的密度的差，在烧成时生陶瓷叠层体的收缩程度出现差距，在烧成后的生陶瓷叠层体发生裂纹或剥离。
因此，在本实施方式2中，按以下所述切断生陶瓷叠层体。
以下，参照附图详细说明本实施方式2中的生陶瓷叠层体的切断方法。
图4是以示意性表示实施方式2所用的生陶瓷叠层体的切断装置的构成的方框图，图5是放大表示喷嘴106和从此处喷射的液体喷射流107的部分的侧视图。
在该图4的切断装置中，生陶瓷叠层体101，被载置在具有多个排水槽102，并且具备用于在x轴方向上移动的伺服电机的磨床103上。此外，在磨床103的上方，设置有具备多个喷嘴106、具备用于在y、z轴方向上移动的伺服电机的喷嘴单元。该喷嘴单元，通过用图像识别摄像机105识别形成在生陶瓷叠层体101的上面的切断标记104，以使各喷嘴106位于生陶瓷叠层体101的切断开始部位的正上方的方式移动。此处，喷嘴106，例如，利用不锈钢等制作。
在各喷嘴106上，经由增压机111连接液体罐110，经由泵113连接磨粒罐112。通过按以上构成，从液体罐110供给的液体被增压机111加压，卷入从磨粒罐112通过泵113供给的磨粒，作为液体喷射流107从喷嘴106喷射。
从对准位置的喷嘴106高压喷射的液体喷射流107，首先，喷射在设置于生陶瓷叠层体101的上面的切断标记104上，通过沿着切断标记104的线移动喷嘴，朝一方向切断生陶瓷叠层体101。另外，在从其它方向切断生陶瓷叠层体的情况下，通过旋转磨床103，在将生陶瓷叠层体101设置在任意的位置上后再进行切断。
此外，虽未图示，但切断结束后的液体喷射流107，通过设在磨床103上的格子状的排水槽102排出，然后分离成液体和磨粒，分别回收到液体罐10及磨粒罐12，进行再利用。
另外，在实施方式2中的生陶瓷叠层体的切断方法中，尤其，其特征在于，通过使用作为研磨材含有由与形成生陶瓷叠层体101的陶瓷同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的高压液体喷射流107，切断生陶瓷叠层体101。
即，作为研磨材，如果采用由与构成被加工体的陶瓷异质的陶瓷颗粒构成的磨粒，因残留或混入切断的生陶瓷叠层体101的切断面的磨粒，在烧成后的生陶瓷叠层体的表面附近发生裂纹或剥离。
如果如实施方式1中说明为了在表面区域形成龟裂1a，而采用比较粗的砂轮磨削在如此的表面附近具有裂纹或剥离的生陶瓷叠层体，会产生所需以上的大的龟裂，或产生不能形成与外部电极的玻璃材一体化的楔子的裂纹，因此不优选采用比较粗的砂轮进行磨削。
相反，如果通过使用作为研磨材含有由与形成生陶瓷叠层体101的陶瓷同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的高压液体喷射流107，切断生陶瓷叠层体101，即使在该切断面混入与生陶瓷叠层体101同质的陶瓷颗粒，构成生陶瓷叠层体101的组成也不发生变化。因此，在烧成后的生陶瓷叠层体中不发生裂纹或剥离，若在烧成后采用比较粗的砂轮磨削，就能够形成如下所述的龟裂能够形成易于与外部电极的玻璃材一体化、且控制了其深度或形状的楔子。
此处，所谓由与生陶瓷叠层体101同质的陶瓷颗粒构成的磨粒，指的是主成分与构成生陶瓷叠层体101的陶瓷和通用的磨粒。尤其，优选，使用作为研磨材含有与构成生陶瓷叠层体101的陶瓷同一组成的磨粒的液体喷射流107，切断生陶瓷叠层体101。
此处，在本实施方式2中，优选，液体喷射流107所含的磨粒的平均粒径为10～500μm。即，如果磨粒的平均粒径低于10μm，液体喷射流107的磨削力下降，不能高效率地切断生陶瓷叠层体101。此外，如果磨粒的平均粒径超过500μm，由于从喷嘴106喷射的液体喷射流107的流速下降，不能保持液体喷射流107的直线前进性，所以生陶瓷叠层体101的切断精度变差。
另外，在实施方式2中，优选将液体喷射流107的液体的电导率规定在1.0μS/cm以下。这是因为，电导率高的液体大量含有电解质，故该电解质在切断生陶瓷叠层体101时，作为杂质混入切断面。
另外，优选，从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t在0.1～3.0mm的范围调整。这是因为，如果距离t低于0.1mm，因生陶瓷叠层体101的成形时的厚度偏差产生的凸部与喷嘴106接触，有时妨碍液体喷射流107的喷射，此外，如果距离t超过3.0mm，喷出的液体喷射流107到达生陶瓷叠层体101时扩散，磨削力降低，或生陶瓷叠层体101的切断幅度变宽。
此外，在实施方式2中，优选液体喷射流107的喷出压力设定在100～400MPa的范围。这是因为，在使用含有由与生陶瓷叠层体101的陶瓷颗粒构成的磨粒的液体喷射流107切断时，如果喷出压力低于100MPa，切断效率变差。此外，这是因为，如果喷出压力超过500MPa，磨削时发生的生陶瓷叠层体101的磨削粉(块)的粒径变大，如果用混入有该磨削粉的液体喷射流107切断生陶瓷叠层体101，由于切断面产生凹凸，因而液体喷射流107的切断精度下降。
另外，在实施方式2中，优选从喷嘴106供给的由陶瓷颗粒构成的磨粒的量设定在100～400g/分钟的范围。这是因为，如果磨粒的量低于100g/分钟，液体喷射流107的磨削力下降。此外，这是因为，如果所述磨粒的量超过400g/分钟，从喷嘴106喷射的液体喷射流107的流速下降，不能保持液体喷射流107的直线前进性，切断精度劣化。
另外，在实施方式2中，为了能够用短时间效率良好地切断生陶瓷叠层体101，设置多个喷嘴106，能够同时切断多行。但是，本发明也不局限于此，喷嘴106只要至少是一个就可以。
此外，在实施方式2中，在载置生陶瓷叠层体101的磨床103上形成格子状的排水槽102。由此，由于可通过格子状的排水槽102排出切断生陶瓷叠层体101后的液体喷射流107，所以不会因与磨床103冲撞反冲的液体喷射流107而导致生陶瓷叠层体101的切断精度变差。此外，磨削力也不会因与磨床103冲撞反冲的液体喷射流107而下降。
即，在磨床103没有格子状的排水槽102的情况下，从喷嘴106喷射的液体喷射流107，在切断生陶瓷叠层体101后，与磨床103冲撞反冲。因此，因该反冲的液体喷射流107与后续的液体喷射流107冲撞，降低后续的液体喷射流107的液体喷射流107的直线前进性，妨碍高精度的切断。
此外，排水槽102的配置也不局限于格子状，只要是能够使切断生陶瓷叠层体101后的液体喷射流107流出的形状就可以。
实施方式3图6是表示采用本发明的叠层型压电元件构成的实施方式3的喷射装置的图示，具备，具有喷射孔33的收纳容器31、收纳在该收纳容器31内的压电促动器43、和通过该压电促动器的驱动从喷射孔33喷射液体的阀35。
在喷射孔33上连通地设置燃料通路37，该燃料通路37与外部的燃料供给源连结，通常以一定的高压向燃料通路37供给燃料。因此，阀35形成如下一打开喷射孔33，供给到燃料通路37的燃料就以一定的高压喷向内燃机的未图示的燃料室内。
此外，阀35的上端部直径加大，成为可与形成在收纳容器31中的气缸39滑动的活塞41。
在如此的喷射装置中，如果对压电促动器43施加电压，使其伸长，则活塞41被推压，针形阀35闭塞喷射孔33，停止燃料的供给。此外，如果停止施加电压，压电促动器43就收缩，碟形弹簧45反推活塞41，喷射孔33与燃料通路37连通，进行燃料的喷射。
实施例实施例1作为实施例1，按以下制作由本发明的实施方式1的叠层型压电元件构成的叠层型压电促动器。
首先，制作混合了以PZT为主成分的压电陶瓷的煅烧粉末、粘合剂、及可塑剂的浆料，用刮板法制作厚150μm的成为压电体1的陶瓷生料片。
在该陶瓷生料片的单面上，利用丝网印刷法，以3μm的厚度，形成在银-钯合金中添加粘合剂的导电材糊，叠层300片的所述陶瓷生料片，在980～1100℃下烧成，得到叠层烧成体。然后，采用#400的砂轮，磨削叠层烧成体，得到图1A、B所示的叠层体10。在得到的叠层体10的压电体1表层部产生微小的龟裂。
接着，如图3A所示，利用切块装置，在叠层体10侧面的内部电极2的端部，每隔一层地形成深50μm、宽30μm的槽。
接着，在80～99质量％的平均粒径2μm的银粉末中混合平均粒径2μm的含有氧化铅或氧化硅中的至少1种以上的玻璃粉末，然后添加粘合剂，制作导电材糊。
接着，在脱模薄膜上，通过丝网印刷，以5～40μm的厚度印刷导电材糊，干燥后，从脱模薄膜上剥离，得到银糊片。此时的银糊片的粉体填充率为55％。然后，将所述银糊片转印在形成槽的叠层体10侧面的对置的一对侧面上，用800℃烧接15分钟。
此时，在外部电极4的压电体1侧表层部上形成玻璃成分富集的玻璃层4a。此外，21导电材糊的厚度方向的收缩率为40％(烧接后的厚度为干燥厚度的60％)。另外，根据剖面照片的观察可知，在与外部电极4的接合部的压电体1表层部，存在长5～20μm的龟裂1a，在该龟裂1a中填充有构成外部电极4的玻璃材，形成包含玻璃的楔子。
然后，在外部电极上连接导线，经由导线对正极及负极的外部电极施加3kV/mm的直流电场15分钟，进行极化处理，制作图1所示的由本发明的叠层型压电元件构成的叠层型压电促动器。
在实施例1中，另外，除变化磨削叠层烧成体的砂轮的粒度号(粗糙度)、构成外部电极4的导电材糊的种类和其烧接温度以外，采用上述的制造方法，制作作为本发明的实施例的叠层型压电促动器(试样号码1～5)。
此外，作为比较例，通过用具有细的粒度号的砂轮磨削叠层烧结体，采用构成外部电极4的烧接时的收缩率极小的导电材糊21，制作外部电极4，制作实质上在压电体1表层部没有设置龟裂1a地形成的叠层型压电促动器(试样号码6)。此外，试样号码6的叠层型压电促动器，在外部电极4的压电体侧1表层部不存在玻璃层。
在对上述的各种叠层型压电促动器，施加185V的直流电流时，在所有的叠层型压电促动器中，都在叠层方向得到49μm的变位。另外，在室温下，以150Hz的频率，对这些叠层型压电促动器施加0～+185V的交流电场，进行驱动试验直到1×106次循环。
另外，龟裂1a的有无，通过用SEM对外部电极4和压电体1表层部的界面的20处任意的地方进行观察来判定。龟裂1a内的玻璃的填充率，在通过所述的剖面SEM照片，相对于各个龟裂1a的面积，用百分比表示填充在该龟裂1a中的玻璃部的面积的比率的填充率中，将填充率的最低值表示在表1。同时，通过利用EPMA的面分析来确认玻璃的有无或组成。此外，龟裂的深度，规定为由所述的剖面SEM照片观察的龟裂的最大的深度。关于驱动试验后的外观，基于在驱动试验后用SEM观察所述同样的外部电极和压电体的界面的任意的地方的结果表示。变位量的变化率，以驱动试验前的变化量为基准，测定驱动试验后的变化量，算出其变化的比率。表1示出其结果。
表1
*为本发明的范围外的试样。
表1中，玻璃填充率(％)，表示龟裂中的玻璃所占的比例。
从表1看出，在比较例的试验号码6的叠层型压电促动器中，由于在压电体1表层部实质上不存在龟裂1a，因此在龟裂1a中没有形成玻璃部，由此不能起到上述的玻璃部形成的楔子效果，所以在1×106次循环驱动后，外部电极4从叠层体表面多处剥离，变位量降低。
与此相反，本发明的试样1～5的叠层型压电促动器，由于在外部电极4接合部的压电体1表层部设置龟裂1a，且在该龟裂1a中填充玻璃，因而通过在龟裂1a中形成的由玻璃构成的楔子，牢固地接合外部电极4和叠层体表面，所以即使在高速驱动叠层型压电促动器的情况下，外部电极4也不从叠层体表面剥离，不会出现变位量降低的问题。
另外，按与所述相同的条件，进行驱动直至1×109次循环。表2示出其结果。
表2
*为本发明的范围外的试样。
此外，表1中，玻璃填充率(％)，表示龟裂中的玻璃所占的比例，龟裂的深度表示自外部电极和压电体的界面的深度。
从表2看出，试验号码3的叠层型压电促动器，由于龟裂1a中的玻璃填充率小于70％，所以玻璃部形成的楔子效果减弱，外部电极4和压电体1的接合力下降，驱动中外部电极4的一部分从叠层体剥离，变位量降低。
此外，试验号码5的叠层型压电促动器，由于龟裂1a的深度大于100μm，所以龟裂1a的一部分延伸，到达其它龟裂1a，容易形成大的龟裂1a，在一部分的内部电极2中龟裂1a贯通而发生断线，变位量降低。
与此相反，试样号码1、2及4的叠层型压电促动器，由于龟裂1a的深度，在压电体1和外部电极4的界面～深度方向t上，在100μm以下，并且在龟裂中填充70％以上的玻璃，所以即使在高速长时间驱动的情况下，外部电极4也不从叠层体表面剥离，不会出现变位量降低的问题。
实施例2～6，是关于根据本发明的实施方式2的生陶瓷叠层体的切断方法。
在实施例2～6中，按以下制作生陶瓷叠层体。
首先，混合钛酸锆酸铅(Pb(Zr、Ti)O3)的煅烧粉末、由有机高分子构成的粘合剂、可塑剂，制作浆料，利用粉浆浇铸法，制作厚150μm的陶瓷生料片。
在该陶瓷生料片的单面上，利用丝网印刷法，以5μm的厚度印刷成为内部电极2的以银-钯为主成分的导电材糊，在使导电材糊干燥后，叠层400片的涂布有导电材糊的多个生料片，另外在该叠层体的叠层方向的两端部，叠层10片的未涂布导电材糊的生料片，由此制作成生陶瓷叠层体101。
此外，在以下所示的实施例2～6中，除实施例4以外，作为液体喷射流107的液体，使用电导率在1.0μS/cm以下的纯水。
实施例2在采用上述的制造方法制作的本发明的生陶瓷叠层体101的切断中，作为液体喷射流107所含的磨粒的材质，采用由与生陶瓷叠层体101同质的陶瓷颗粒构成的磨粒，验证切断时混入的杂质、及烧成后的生陶瓷叠层体101的切断面的形态。
此外，作为比较例，用含有平均粒径100μm的金刚砂磨粒的液体喷射流107和不含磨粒的液体喷射流107切断生陶瓷叠层体101。
评价了如上所述切断的生陶瓷叠层体101的切断性、杂质的混入、及裂纹和剥离的有无。此处，所谓切断性，将贯通到生陶瓷叠层体101的下层，正确切断的试样记载为○，将没能切断的试样记载为×。此外，所谓杂质的混入，用双眼显微镜观察切断面，确认组成不同的颗粒的有无。另外，关于裂纹和剥离，用双眼显微镜观察烧成后的生陶瓷叠层体101的切断面，确认其有无。结果见表3所示。
表3
表3中，所谓杂质混入，指的是杂质向生陶瓷叠层体中的混入，从该表3看出，比较例的试样号码2，由于用含有金刚砂磨粒的液体喷射流107切断，所以所述金刚砂磨粒混入生陶瓷叠层体101的切断面，残留在陶瓷层内。另外，由于所述金刚砂磨粒残留部位是主成分与所述陶瓷层不同的组成，所以如果烧成残留有所述金刚砂磨粒的生陶瓷叠层体101，则在烧成时产生与周围的部件的收缩差，在烧成后的生陶瓷叠层体101的叠层面发生剥离。
此外，比较例的试样号码3，由于只使用不含磨粒的液体，所以磨削力非常低，不能切断生陶瓷叠层体101。
与此相反，在本发明的实施例的试样号码1中，如果用含有由与构成生陶瓷叠层体101的陶瓷层同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的液体喷射流107，切断生陶瓷叠层体101，由于不混入主成分与所述陶瓷层不同的组成的磨粒，所以在烧成后的生陶瓷叠层体101不发生裂纹或剥离。
实施例3在实施例3中，在采用上述的制造方法制造的本发明的生陶瓷叠层体101的切断中，验证液体喷射流107所含的磨粒的颗粒直径的切断加工性。
用含有由按5～700μm的范围调制平均粒径的与所述陶瓷层同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的液体喷射流107，切断生陶瓷叠层体101。
按上述切断的试样的切断加工性，确认切断面的烧成后的表面粗糙度(Ra)，将表面粗糙度(Ra)在1μm以下的试样记载为○，将超过1μm的试样记载为×，如此进行评价。结果见表4所示。
表4
从该表4看出，在试样号码1中，由于磨粒的平均粒径小，所以在切断时因所述磨粒与生陶瓷叠层体101接触的部位窄，液体喷射流107的磨削力下降，不能切断生陶瓷叠层体101。
此外，在试样号码8中，由于磨粒的平均粒径大，所以从喷嘴106喷射的液体喷射流107的流速降低，由于不能保持液体喷射流107的直线前进性，所以切断面的表面变得粗糙，不能高精度地切断生陶瓷叠层体101。
与此相反，试样号码2～7的磨粒，通过将平均粒径规定为10～500μm，具有良好的切断性和光滑的切断面，能高精度地切断生陶瓷叠层体101。因此，优选由与构成生陶瓷叠层体101的陶瓷层同质的陶瓷颗粒构成的磨粒的平均粒径为10～500μm。
实施例4在实施例4中，在采用上述的制造方法制作的本发明的生陶瓷叠层体101中，验证液体喷射流107的液体的电导率、切断时混入的杂质、及烧成后的生陶瓷叠层体101的切断面的形态。
作为液体喷射流107的液体，使用电导率超过1.0μS/cm的自来水、和电导率在1.0μS/cm以下的纯水，用如此的液体喷射流107切断生陶瓷叠层体101。
分别用双眼显微镜观察如上所述切断的生陶瓷叠层体101的杂质的混入、和烧成后的生陶瓷叠层体101的切断面，确认组成不同的颗粒的有无、及烧成后的切断面上的裂纹和剥离的有无。结果见表5所示。
表5
表5中，所谓杂质混入，指的是向生陶瓷叠层体的杂质混入。
从表5看出，由于在试样号码1中，使用电导率超过1.0μS/cm的自来水，因而液体喷射流107含有大量电解质，所以在切断生陶瓷叠层体101时，所述电解质作为杂质混入切断面，生陶瓷叠层体101的烧成时的收缩程度出现差，发生裂纹和剥离。
与此相反，在试样号码2中，由于通过使用电导率在1.0μS/cm以下的纯水，大量电解质没有作为杂质混入生陶瓷叠层体101的切断面，所以烧成后的生陶瓷叠层体101中没有发生裂纹或剥离。因而，优选，将液体喷射流107的液体的电导率规定在1.0μS/cm以下。
实施例5在实施例5中，在采用上述制造方法制作的本发明的生陶瓷叠层体101中，验证从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t、液体喷射流107的喷射压力、及从喷嘴106供给的磨粒的量的切断加工性。对于按以下切断的试样的切断加工性，确认切断面的烧成后的表面粗糙度(Ra)，将表面粗糙度(Ra)在1μm以下的试样记载为○，将超过1μm的试样记载为×，如此进行评价。
首先，按0.1～4.0mm的范围调整从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t，切断生陶瓷叠层体101。结果见表6所示。
表6
从表6看出，在试样号码6中，由于从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t大，所以液体喷射流107的扩散增大，同时，磨削力降低，因生陶瓷叠层体上面的切断宽度变宽，在生陶瓷叠层体101的下面产生不能切断的部分。
此外，如果距离t在0.1mm以下，由于在生陶瓷叠层体101的叠层面，发生因生陶瓷叠层体101的成形时的技术因素而产生的厚度不均，因此，由于生陶瓷叠层体101的叠层面的厚度偏差而产生的凸部与喷嘴106接触，所以不能将距离t规定在0.1mm以下。
与此相反，在试样号码2～5中，通过从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t规定在0.1～4.0mm，能够抑制液体喷射流107的扩散，能够在不降低液体喷射流107的磨削力的情况下，切断生陶瓷叠层体101。因而，优选，将从喷嘴106到生陶瓷叠层体101的距离t规定在0.1～4.0mm。
接着，按50～500MPa的范围调整液体喷射流107的喷出压力，切断生陶瓷叠层体101。结果见表7所示。
表7
从表7看出，在试样号码1中，由于液体喷射流107的喷出压力小，因而磨削力低，在生陶瓷叠层体101的下面产生不能切断的部分。
此外，在试样号码6中，由于液体喷射流107的喷出压力大，所以液体喷射流107的磨削力高，磨削时发生的生陶瓷叠层体101的磨削粉的粒径变大，由于用混入该所述磨削粉的液体喷射流107切断生陶瓷叠层体，所以在切断面产生凹凸，切断面变得粗糙，烧成后需要进一步的加工。
与此相反，在试样号码2～5中，通过将液体喷射流107的喷出压力规定在100～400MPa，具有切断生陶瓷叠层体101时所需的磨削力，而且能够在产生的磨削粉不妨碍切断的情况下，切断具有光滑的切断面的生陶瓷叠层体101。因而，优选将液体喷射流107的喷出压力规定在100～400MPa。
接着，按50～500g/分钟的范围调整从喷嘴106供给的磨粒的量，切断生陶瓷叠层体101。结果见表8所示。
表8
从表8看出，在试样号码1中，由于磨粒的量小，因而液体喷射流107中的所述磨粒的与生陶瓷叠层体接触的部位变窄，故液体喷射流107的磨削力降低，在生陶瓷叠层体101的下面产生不能切断部分。
此外，在试样号码6中，由于磨粒的量大，因而从喷嘴106喷射出的液体喷射流107的流速降低，不能保持液体喷射流107的直线前进性，所以切断面的表面变得粗糙，不能高精度地切断生陶瓷叠层体101。
与此相反，在试样号码2～5中，通过将从喷嘴106供给的磨粒的量规定在100～400g/分钟，具有切断生陶瓷叠层体101时所需的磨削力，并且能够保持液体喷射流107的直线前进性，所以能够高精度地切断生陶瓷叠层体101。
实施例6在采用上述制造方法制作的本发明的生陶瓷叠层体101中，验证切断生陶瓷叠层体101时载置的磨床103具有的格子状的排水槽102的有无对切断加工性的影响。
在具有格子状的排水槽102的磨床103上载置生陶瓷叠层体101，切断生陶瓷叠层体101。
对于按上述切断的试样的切断加工性，确认切断面的烧成后的表面粗糙度(Ra)，将表面粗糙度(Ra)在1μm以下的试样记载为○，将超过1μm的试样记载为×，如此进行评价。结果见表9所示。
表9
从表9看出，在试样号码1中，由于磨床103没有格子状的排水槽102，所以从喷嘴106喷射的液体喷射流107，在切断生陶瓷叠层体101后，与磨床103冲撞而反射，由于因液体喷射流107与后续的液体喷射流107冲撞，不能保持液体喷射流107的直线前进性，所以切断面的表面变得粗糙，不能高精度地切断生陶瓷叠层体101。
与此相反，在试样号码2中，由于通过使磨床103具有格子状的排水槽102，液体喷射流107在切断生陶瓷叠层体101后，不与磨床103冲撞反射，而流出到格子状的排水槽102，因此能够保持反射的液体喷射流107与后续的液体喷射流107冲撞形成的液体喷射流107的直线前进性，所以能够高精度地切断生陶瓷叠层体101。因而，优选，切断生陶瓷叠层体101时载置的磨床103具有格子状的排水槽102。
权利要求
1.一种叠层型压电元件，其特征在于，具有叠层体，其通过交替叠层至少一个压电体和由第1及第2内部电极构成的多个内部电极而成、外部电极，其分别形成在所述叠层体的两个侧面上，其中一方与所述第1内部电极连接，另一方与所述第2内部电极连接，所述外部电极分别含有导电材和玻璃材，形成有所述外部电极的所述叠层体的所述侧面具有内部包含楔子的龟裂，该楔子通过包含玻璃而成，该龟裂由所述楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材填充。
2.如权利要求1所述的叠层型压电元件，其特征在于，所述龟裂与所述内部电极接合。
3.如权利要求1或2所述的叠层型压电元件，其特征在于，所述楔子所含的玻璃和所述外部电极所含的玻璃材为同一成分。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的叠层型压电元件，其特征在于，所述龟裂在与所述叠层体的叠层方向正交的方向上的最大深度在100μm以下。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的叠层型压电元件，其特征在于，所述龟裂的最大宽度在15μm以下。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的叠层型压电元件，其特征在于，所述龟裂所含的玻璃的填充率在70％以上。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的叠层型压电元件，其特征在于，在所述侧面和所述外部电极间形成有玻璃层。
8.一种叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，包括制作通过交替叠层至少一个压电体和多个内部电极而成的叠层体的工序；研磨所述叠层体的至少两个侧面的工序；在所述两个侧面上分别涂布包含1质量％以上的玻璃材的导电材糊，以高于所述玻璃材的软化点、且使涂布的导电材糊在其厚度方向上收缩10％以上的温度烧接，由此形成所述外部电极的工序。
9.如权利要求8所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，制作所述叠层体的工序包括通过交替叠层含有所述压电体的材料而成的生陶瓷层和含有所述内部电极的材料的导电材层，制作生陶瓷叠层体的步骤；通过将含有由陶瓷颗粒构成的磨粒作为研磨材的液体喷射流从喷嘴向所述生陶瓷叠层体喷射，切断所述生陶瓷叠层体的步骤，所述陶瓷颗粒由与构成所述生陶瓷层的陶瓷颗粒实质上相同的材料构成；通过烧成所述切断的生陶瓷叠层体而制得所述叠层体的步骤。
10.如权利要求8或9所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，由所述陶瓷颗粒构成的磨粒的平均粒径为10～500μm。
11.如权利要求8～10中任何一项所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，所述液体喷射流的液体，具有1.0μS/cm以下的电导率。
12.如权利要求8～11中任何一项所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，所述液体喷射流的喷出压力采用100～400MPa。
13.如权利要求8～12中任何一项所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，设置有多个所述喷嘴，能够同时切断多行。
14.如权利要求8～13中任何一项所述的叠层型压电元件的制造方法，其特征在于，在具有格子状的排水槽的磨床之上切断所述生陶瓷叠层体。
全文摘要
本发明提供一种叠层型压电元件，即使在高电场、高压力下长时间使其连续驱动的情况下，外部电极和内部电极也不断线，耐久性优越且廉价。该叠层型压电元件，具有叠层体，其通过交替叠层至少一个压电体和由第1及第2内部电极构成的多个内部电极而成；和外部电极，其分别形成在叠层体的两个侧面上，其一方与第1内部电极连接，另一方与第2内部电极连接，外部电极分别含有导电材和玻璃材而成，形成外部电极的叠层体的侧面具有内部包含楔子的龟裂，该楔子通过包含玻璃而成，在龟裂处填充楔子所含的玻璃和外部电极所含的玻璃材。
文档编号H02N2/00GK1961434SQ20058001697
公开日2007年5月9日 申请日期2005年3月23日 优先权日2004年5月27日
发明者中村成信, 益山启幸 申请人:京瓷株式会社