層疊型壓電元件以及具備其的噴射裝置和燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供一種外部電極板剝落受到抑制的層疊型壓電元件以及具備其的噴射裝置和燃料噴射系統(tǒng)。本發(fā)明的層疊型壓電元件的特征在于，包含：層疊體(6)，其包含由壓電體層(2)與內(nèi)部電極層(3)層疊而成的活性部(4)以及配置于活性部(4)的層疊方向端部的非活性部(5)；導(dǎo)電性接合材料(7)，其在層疊體(6)的側(cè)面從活性部(4)一直設(shè)置到非活性部(5)；以及外部電極板(8)，其隔著導(dǎo)電性接合材料(7)安裝在層疊體(6)的側(cè)面，其中，至少一端的非活性部(5)的側(cè)面與外部電極板(8)的間隔比活性部(4)的側(cè)面與外部電極板(8)的間隔寬，并且至少一端的非活性部(5)的側(cè)面與外部電極板(8)之間的導(dǎo)電性接合材料(7)的厚度比活性部(4)的側(cè)面與外部電極板(8)之間的導(dǎo)電性接合材料(7)的厚度厚。
【專利說明】層疊型壓電元件以及具備其的噴射裝置和燃料噴射系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及例如被用作壓電驅(qū)動元件（壓電致動器）、壓力傳感器元件以及壓電 電路元件等的層疊型壓電元件以及具備該層疊型壓電元件的噴射裝置和燃料噴射系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為層疊型壓電元件，已知一種層疊型壓電元件，如圖7所示，其構(gòu)成為包含：層 疊體6,其包含由壓電體層2與內(nèi)部電極層3層疊而成的活性部4以及配置于活性部4的 層疊方向端部的非活性部5 ;導(dǎo)電性接合材料7,其在層疊體6的側(cè)面從活性部4 一直設(shè)置 到非活性部5 ;以及平坦的外部電極板80,其隔著導(dǎo)電性接合材料7安裝在層疊體6的側(cè)面 (參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :JP特開2005-223014號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 在此，在專利文獻(xiàn)1所記載的層疊型壓電元件的構(gòu)成中，由于驅(qū)動時所發(fā)生的層 疊體6的自熱從而熱蓄積，包含內(nèi)部電極層3的活性部4的熱膨脹較之于未包含內(nèi)部電極 層3的非活性部5更大，因而活性部4與非活性部5的邊界附近的導(dǎo)電性接合材料7有可 能發(fā)生龜裂或剝落，從結(jié)果來說外部電極板80有可能發(fā)生剝落。
[0008] 本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)而作，其目的在于提供一種，外部電極板剝落受到抑制的 層疊型壓電元件以及具備該層疊型壓電元件的噴射裝置和燃料噴射系統(tǒng)。
[0009] 用于解決課題的手段
[0010] 本發(fā)明的層疊型壓電元件的特征在于，包含：層疊體，其包含由壓電體層與內(nèi)部電 極層層疊而成的活性部以及配置于該活性部的層疊方向端部的非活性部；導(dǎo)電性接合材 料，其在該層疊體的側(cè)面從所述活性部一直設(shè)置到所述非活性部；以及外部電極板，其隔著 該導(dǎo)電性接合材料安裝在所述層疊體的側(cè)面，在所述層疊型壓電元件中，至少一端的所述 非活性部的側(cè)面與所述外部電極板的間隔比所述活性部的側(cè)面與所述外部電極板的間隔 寬，并且至少一端的所述非活性部的側(cè)面與所述外部電極板之間的所述導(dǎo)電性接合材料的 厚度比所述活性部的側(cè)面與所述外部電極板之間的所述導(dǎo)電性接合材料的厚度厚。
[0011] 此外本發(fā)明是一種噴射裝置，其特征在于，具備具有噴射孔的容器、以及上述層疊 型壓電元件，蓄積在所述容器內(nèi)的流體通過所述層疊型壓電元件的驅(qū)動而從所述噴射孔噴 出。
[0012] 此外本發(fā)明是一種燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，具備：共軌，其對高壓燃料進(jìn)行蓄 積；上述噴射裝置，其對該共軌所蓄積的所述高壓燃料進(jìn)行噴射；壓力泵，其向所述共軌供 給所述高壓燃料；以及噴射控制單元，其向所述噴射裝置提供驅(qū)動信號。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的層疊型壓電元件，至少一端的非活性部的側(cè)面與外部電極板的間隔 比活性部的側(cè)面與外部電極板的間隔寬，并且至少一端的非活性部的側(cè)面與外部電極板之 間的導(dǎo)電性接合材料的厚度比活性部的側(cè)面與外部電極板之間的導(dǎo)電性接合材料的厚度 厚，由此因自熱而產(chǎn)生的熱容易從外部電極板的活性部所對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行熱散逸，而不易 從外部電極板的非活性部所對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行熱散逸。由此，非活性部與活性部之間的熱膨 脹差縮小，能夠得到長期耐久性優(yōu)異的層疊型壓電元件。
[0015] 此外，根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置，能夠抑制層疊型壓電元件的外部電極板發(fā)生剝落， 所以能夠長期穩(wěn)定地進(jìn)行流體的希望的噴射。
[0016] 此外，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)，能夠長期穩(wěn)定地進(jìn)行高壓燃料的希望的噴射。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的縱剖面圖。
[0018] 圖2是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其他例的縱剖面圖。
[0019] 圖3是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其他例的縱剖面圖。
[0020] 圖4是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其他例的縱剖面圖。
[0021] 圖5是表示本發(fā)明的噴射裝置的實(shí)施方式的一例的概略剖面圖。
[0022] 圖6是表示本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的一例的概略框圖。
[0023] 圖7是現(xiàn)有的層疊型壓電元件的縱剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下，參照附圖對本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 圖1是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的剖面圖，圖1所示的層 疊型壓電元件1包含：層疊體6,其包含由壓電體層2與內(nèi)部電極層3層疊而成的活性部4 以及配置于活性部4的層疊方向端部的非活性部5 ;導(dǎo)電性接合材料7,其在層疊體6的側(cè) 面從活性部4 一直設(shè)置到非活性部5 ;以及外部電極板8,其隔著導(dǎo)電性接合材料7安裝在 層疊體6的側(cè)面，其中，至少一端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8的間隔比活性部4的 側(cè)面與外部電極板8的間隔寬，并且至少一端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8之間的 導(dǎo)電性接合材料7的厚度比活性部4的側(cè)面與外部電極板8之間的導(dǎo)電性接合材料7的厚 度厚。
[0026] 構(gòu)成層疊型壓電元件1的層疊體6由壓電體層2以及內(nèi)部電極層3層疊而成，具有 由多個壓電體層2以及內(nèi)部電極層3層疊而成的活性部4、以及設(shè)置于活性部4的層疊方向 兩端的壓電體層2所構(gòu)成的非活性部5。該層疊體6形成為例如長0. 5?10mm、寬0. 5? 10_、高1?100mm的長方體狀。
[0027] 構(gòu)成層疊體6的壓電體層2由具有壓電特性的陶瓷形成，作為這樣的陶瓷，例如 能夠使用由鋯鈦酸鉛（PbZr0 3_PbTi03)構(gòu)成的鈣鈦礦型氧化物、鈮酸鋰（LiNb03)、鉭酸鋰 (LiTa0 3)等。該壓電體層2的厚度例如設(shè)為3?250 μ m。
[0028] 構(gòu)成層疊體6的內(nèi)部電極層3通過與形成壓電體層2的陶瓷同時焙燒而形成，與 壓電體層2交替地層疊從而從上下夾著壓電體層2,并按照層疊順序配置正極以及負(fù)極，由 此對夾在它們之間的壓電體層2施加驅(qū)動電壓。作為該形成材料，例如能夠使用以與壓電 陶瓷的反應(yīng)性低的銀-鈀合金為主要成分的導(dǎo)體、或者包含銅、鉬等的導(dǎo)體。在圖1所示的 示例中，正極以及負(fù)極（或者接地極）分別被交錯地向?qū)盈B體6所對置的一對側(cè)面導(dǎo)出，并 與在層疊體6的側(cè)面設(shè)置的一對導(dǎo)電性接合材料7電連接。該內(nèi)部電極層3的厚度，例如 設(shè)為0· 1?5 μ m。
[0029] 在層疊體6的側(cè)面，一對導(dǎo)電性接合材料7從活性部4 一直設(shè)置到非活性部5,并 與內(nèi)部電極層3被導(dǎo)出的端部電連接。該一對導(dǎo)電性接合材料7優(yōu)選例如由包含Ag粉末、 Cu粉末等導(dǎo)電性良好的金屬粉末的環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂所構(gòu)成的導(dǎo)電性粘接劑構(gòu)成。 導(dǎo)電性接合材料7例如形成為5?500 μ m的厚度。
[0030] 此外，在層疊體6的側(cè)面，隔著導(dǎo)電性接合材料7安裝有外部電極板8。具體來說， 外部電極板8與內(nèi)部電極層3電連接并且一部分從層疊體6的一個端面沿層疊方向延伸出 去，從而隔著導(dǎo)電性接合材料7安裝在層疊體6的側(cè)面。該外部電極板8由銅、鐵、不銹鋼、 磷青銅等的金屬平板構(gòu)成，形成為例如寬〇. 5?10mm、厚0. 01?1. 0mm。另外，作為外部電 極板8,不僅能夠采用矩形板狀的金屬板，而且為了獲得緩和由于層疊體6的伸縮而產(chǎn)生的 應(yīng)力的效果，例如還能夠采用被加工成在寬度方向上帶有狹縫的形狀、網(wǎng)眼狀的金屬板等。
[0031] 此外，外部電極板8被設(shè)置為至少一端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8的間 隔比活性部4的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬。而且，至少一端的非活性部5的側(cè)面與外 部電極板8之間的導(dǎo)電性接合材料7的厚度會比活性部4的側(cè)面與外部電極板8之間的導(dǎo) 電性接合材料7的厚度厚。
[0032] 例如在圖1所示的形狀中，外部電極板8成為彎折的形狀，使得一端的非活性部5 的側(cè)面與外部電極板8的間隔較寬，在非活性部5與外部電極板8之間填充有導(dǎo)電性接合 材料7。例如，在非活性部5的側(cè)面與外部電極板8的間隔為20?500 μ m時，活性部4的 側(cè)面與外部電極板8的間隔為5 μ m以上且小于20 μ m。
[0033] 這樣，通過設(shè)置成至少一端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8的間隔比活性部4 的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬、并在至少一端的非活性部5的側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)電性接合材 料7的厚度比在活性部4的側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)電性接合材料7的厚度厚，從而因?qū)盈B型壓電元 件1的驅(qū)動而自熱所得到的熱，容易從活性部4經(jīng)由外部電極板8的活性部4所對應(yīng)的區(qū) 域進(jìn)行熱散逸。另一方面，因?yàn)榉腔钚圆?與活性部4相比與外部電極板8相距更遠(yuǎn)，并在 非活性部5與外部電極板8之間具有導(dǎo)電性接合材料7,所以不易進(jìn)行熱散逸。由此，由于 活性部4與非活性部5的熱膨脹差縮小，因而外部電極板8難以剝落且耐久性優(yōu)良。
[0034] 在此，如圖2所示，最好兩端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8的間隔都比活性 部4的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬。例如，在兩端的非活性部5的側(cè)面與外部電極板8 的間隔（導(dǎo)電性接合材料7的厚度）為20?500μπι的厚度時，活性部4的側(cè)面與外部電 極板8的間隔（導(dǎo)電性接合材料7的厚度）為5 μ m以上且小于20 μ m。通過使在兩端的非 活性部5的側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)電性接合材料7的厚度比在活性部5的側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)電性接合材 料7的厚度厚，從而層疊方向兩端的非活性部5的熱散逸變小，所以層疊體6的層疊方向的 熱膨脹差進(jìn)一步縮小，因此耐久性更加優(yōu)良。
[0035] 另外，在圖1以及圖2中，在與非活性部5和活性部4的邊界相對應(yīng)的部位（邊界 的延長上），外部電極板8發(fā)生彎折（屈曲），在縱剖面下看來設(shè)置有層差，使得非活性部5 的側(cè)面與外部電極板8的間隔比活性部4的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬。
[0036] 在此，關(guān)于外部電極板8屈曲并在縱剖面下看來設(shè)置有層差的部位，可以與非活 性部5和活性部4的邊界所對應(yīng)的部位稍微錯開一些，也可以在包含在活性部4中的壓電 體層3的1層的量的厚度左右的距離的范圍內(nèi)向活性部4側(cè)或非活性部5側(cè)錯開。
[0037] 而且，最好外部電極板8具有屈曲或彎曲的部位，使得層疊體6的側(cè)面與外部電極 板8的間隔在活性部4和非活性部5不同。特別是在圖3所示的方式中，外部電極板8進(jìn) 行彎曲，使得活性部4的層疊體6的側(cè)面與外部電極板8的間隔在層疊體6的層疊方向中 央部最窄。然后，在從與活性部4和非活性部5的邊界相對應(yīng)的部位起外側(cè)的區(qū)域，外部電 極板8變?yōu)槠教?。通過在與層疊型壓電元件1的發(fā)生伸縮的中央部相對應(yīng)的部位，外部電 極板8進(jìn)行屈曲或彎曲，能夠緩和在層疊型壓電元件1伸展時在外部電極板8的中央部所 發(fā)生的應(yīng)力集中，因此耐久性進(jìn)一步提高。
[0038] 圖1至圖3所示的方式中的外部電極板8是實(shí)施使在剖面下看來整體上厚度相同 的板狀體例如彎曲等的加工而成的外部電極板，為了設(shè)為非活性部5的側(cè)面與外部電極板 8的間隔比活性部4的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬的構(gòu)成，并非一定限于這些方式。例 如，也可以如圖4所示的方式的那樣，通過使外部電極板8的厚度在層疊體6的活性部4所 對應(yīng)的區(qū)域與非活性部5所對應(yīng)的區(qū)域互不相同，來實(shí)現(xiàn)非活性部5的側(cè)面與外部電極板 8的間隔比活性部4的側(cè)面與外部電極板8的間隔寬的構(gòu)成。
[0039] 接著，對本實(shí)施方式的層疊型壓電元件1的制造方法進(jìn)行說明。
[0040] 首先，制作成為壓電體層2的陶瓷生片。具體來說，將壓電陶瓷的煅燒粉術(shù)、由丙 烯酸系、縮丁醛系等的有機(jī)高分子構(gòu)成的粘合劑和增塑劑混合來制作陶瓷漿料。然后，通過 利用刮刀法、壓延輥法等的帶成型法，使用該陶瓷漿料來制作陶瓷生片。作為壓電陶瓷，只 要具有壓電特性即可，例如，能夠使用由鋯鈦酸鉛（PbZr0 3_PbTi03)構(gòu)成的鈣鈦礦型氧化物 等。此外，作為增塑劑，能夠使用鄰苯二甲酸二丁酯（DBP)、鄰苯二甲酸二辛酯（D0P)等。
[0041] 接著，制作成為內(nèi)部電極層3的導(dǎo)電性膏劑。具體來說，通過在銀-鈀合金的金屬 粉末中添加混合粘合劑以及增塑劑來制作導(dǎo)電性膏劑。使用絲網(wǎng)印刷法，將該導(dǎo)電性膏劑 按照內(nèi)部電極層3的圖案涂敷在上述陶瓷生片上。進(jìn)而，層疊多個印刷了該導(dǎo)電性膏劑的 陶瓷生片并在規(guī)定溫度下進(jìn)行脫粘合劑處理后，在900?1200°C的溫度下進(jìn)行焙燒，并使 用平面磨床等實(shí)施磨削處理以便成為規(guī)定的形狀，由此制作具備交替地層疊的壓電體層2 以及內(nèi)部電極層3的活性部4。非活性部5通過層疊未涂敷成為內(nèi)部電極層3的導(dǎo)電性膏 劑的片來制作。通過將活性部4與非活性部5組合來制造層疊體6。
[0042] 另外，層疊體6并不限定于通過上述的制造方法來制作，只要能夠制作將壓電體 層2與內(nèi)部電極層3層疊多個而成的層疊體6,可以利用任何制造方法來制作。
[0043] 接著，隔著導(dǎo)電性接合材料7將外部電極板8連接并固定在層疊體6的側(cè)面表面。
[0044] 導(dǎo)電性接合材料7,能夠使用由包含Ag粉末、Cu粉末等導(dǎo)電性良好的金屬粉末的 環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的粘接劑，并通過絲網(wǎng)印刷或分配方式控制為規(guī)定的厚度、 寬度而形成。
[0045] 外部電極板8由銅、鐵、不銹鋼、磷青銅等的金屬平板構(gòu)成，形成為例如寬0. 5? 10臟，厚0.01?1.0mm。在此，作為外部電極板8,例如為了設(shè)為在寬度方向上帶有狹縫的 形狀或網(wǎng)眼狀，而在外部電極板6帶有狹縫的形狀或網(wǎng)眼狀，只要利用通過沖壓模具進(jìn)行 沖壓或激光加工等的方法即可，為了設(shè)為彎曲或屈曲形狀，可以使用彎曲模具。
[0046] 然后，對外部電極板8施加0. 1?3kV/mm的直流電場，使構(gòu)成層疊體6的壓電體 層2極化，由此完成層疊型壓電元件1。該層疊型壓電元件1通過經(jīng)由外部電極板8與外部 的電源相連接，并對壓電體層2施加電壓，能夠通過逆壓電效應(yīng)使各壓電體層2位移較大。 由此，例如能作為向發(fā)動機(jī)供給噴射燃料的汽車用燃料噴射閥而發(fā)揮作用。
[0047] 接著，對本發(fā)明的噴射裝置的實(shí)施方式的示例進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明的噴 射裝置的實(shí)施方式的一例的概略剖面圖。
[0048] 如圖5所示，本實(shí)施方式的噴射裝置19在一端具有噴射孔21的收納容器（容 器）23的內(nèi)部收納有上述的本實(shí)施方式的層疊型壓電元件1。
[0049] 在收納容器23內(nèi)，配設(shè)有能夠?qū)娚淇?1進(jìn)行開閉的針形閥（needle valve)25。 在噴射孔21中配設(shè)有流體通道27,該流體通道27能對應(yīng)于針形閥25的運(yùn)動而與該噴射孔 21相連通。該流體通道27與外部的流體供給源相連結(jié)，始終以高壓向流體通道27供給流 體。因此，構(gòu)成如下：若針形閥25將噴射孔21打開，則供給到流體通道27的流體從噴射孔 21向外部或相鄰的容器例如內(nèi)燃機(jī)的燃料室（未圖示）噴出。
[0050] 此外，針形閥25的上端部內(nèi)徑變大，并成為能夠滑動成在收納容器23中形成的氣 缸29的活塞31。然后，在收納容器23內(nèi)，與活塞31相接地收納有上述例的層疊型壓電元 件1。
[0051] 對于這樣的噴射裝置19,若層疊型壓電元件1被施加電壓而伸長，則活塞31受到 推壓，針形閥25使通到噴射孔21的流體通道27閉塞，停止流體的供給。此外，若停止電壓 的施加則層疊型壓電元件1收縮，盤形彈簧33將活塞31頂回，流體通道27被打開而噴射 孔21與流體通道27相連通，從噴射孔21進(jìn)行流體的噴射。
[0052] 另外，也可以構(gòu)成為：通過對層疊型壓電元件1施加電壓來打開流體通道27,通過 停止電壓的施加來關(guān)閉流體通道27。
[0053] 此外，本實(shí)施方式的噴射裝置19也可以構(gòu)成為：具備具有噴射孔的容器23和本實(shí) 施方式的層疊型壓電元件1，通過層疊型壓電元件1的驅(qū)動使填充到容器23內(nèi)的流體從噴 射孔21噴出。即，無需層疊型壓電元件1 一定位于容器23的內(nèi)部，只要構(gòu)成為通過層疊型 壓電元件1的驅(qū)動向容器23的內(nèi)部施加用于控制流體的噴射的壓力即可。另外，在本實(shí)施 方式的噴射裝置19中，所謂的流體，除了包括燃料、墨水等以外，還包括導(dǎo)電性膏劑等各種 各樣的液體以及氣體。通過利用本實(shí)施方式的噴射裝置19,能夠長期穩(wěn)定地控制流體的流 量以及噴出定時。
[0054] 只要將采用了本實(shí)施方式的層疊型壓電元件1的本實(shí)施方式的噴射裝置19用于 內(nèi)燃機(jī)，與現(xiàn)有的噴射裝置相比較，能夠向發(fā)動機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室更長期間、更高精度 地噴射燃料。
[0055] 接著，對本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的示例進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明 的燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的一例的示意圖。
[0056] 如圖6所示，本實(shí)施方式的燃料噴射系統(tǒng)35具備：共軌37,其對作為高壓流體的 高壓燃料進(jìn)行蓄積；多個本實(shí)施方式的噴射裝置19,其對該共軌37所蓄積的高壓流體進(jìn)行 噴射；壓力泵39,其向共軌37供給高壓流體；以及噴射控制單元41，其向噴射裝置19提供 驅(qū)動信號。
[0057] 噴射控制單元41基于外部信息或來自外部的信號來控制高壓流體的噴射量以及 定時。例如，若是將噴射控制單元41用于發(fā)動機(jī)的燃料噴射的情況下，則能夠一邊利用 傳感器等感知發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)的狀況，一邊控制燃料噴射量以及定時。壓力泵39起到 如下作用：從燃料罐43將流體燃料以高壓提供給共軌37。例如在發(fā)動機(jī)的燃料噴射系統(tǒng) 35的情況下，以1000?2000氣壓（約lOIMPa?約203MPa)、優(yōu)選1500?1700氣壓（約 152MPa?約172MPa)的高壓將流體燃料送入到共軌37中。在共軌37中，蓄積從壓力泵39 送過來的高壓燃料，并適當(dāng)送入到噴射裝置19中。噴射裝置19如前所述從噴射孔21向外 部或相鄰的容器噴射一定的流體。例如，在噴射供給燃料的對象是發(fā)動機(jī)的情況下，從噴射 孔21向發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)以霧狀噴射高壓燃料。
[0058] 另外，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式的示例，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的 范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。例如，層疊體6的與層疊方向正交的方向上的剖面形狀，除了是上述 實(shí)施方式的示例的四邊形以外，還可以是六邊形或八邊形等的多邊形、圓形或者直線與圓 弧組合而成的形狀。
[0059] 本實(shí)施方式的層疊型壓電元件1例如可以用于壓電驅(qū)動元件（壓電致動器）、壓力 傳感器元件以及壓電電路元件等。作為驅(qū)動元件，例如，可以列舉出汽車發(fā)動機(jī)的燃料噴射 裝置、噴墨那樣的液體噴射裝置、光學(xué)裝置那樣的精密定位裝置、振動防止裝置。作為傳感 器元件，例如，可以列舉出燃燒壓力傳感器、爆震傳感器、加速度傳感器、載荷傳感器、超聲 波傳感器、壓敏傳感器以及偏航率傳感器。此外，作為電路元件，例如，可以列舉出壓電陀螺 儀、壓電開關(guān)、壓電變壓器以及壓電斷路器。
[0060] 實(shí)施例
[0061] 對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0062] 按如下方式制作出本發(fā)明的層疊型壓電元件。首先，制作出將以平均粒徑為 0. 4μπι的鋯鈦酸鉛（PbZr03_PbTi03)為主要成分的壓電陶瓷的煅燒粉末、粘合劑以及增塑 劑混合而成的陶瓷漿料。利用該陶瓷漿料，通過刮刀法而制作出厚度50 μ m的成為壓電體 層的陶瓷生片。
[0063] 接著，在銀-鈀合金中添加粘合劑，從而制作出成為內(nèi)部電極層的導(dǎo)電性膏劑。 [0064] 接著，在陶瓷生片的單面，通過絲網(wǎng)印刷法印刷成為內(nèi)部電極層的導(dǎo)電性膏劑，并 層疊200片印刷了導(dǎo)電性膏劑的陶瓷生片。此外，以200片印刷了成為內(nèi)部電極層的導(dǎo)電 性膏劑的陶瓷生片為中心，在其上下共計(jì)層疊15片未印刷成為內(nèi)部電極層的導(dǎo)電性膏劑 的陶瓷生片。然后，在980?1100°C下進(jìn)行焙燒，并使用平面磨床磨削成規(guī)定的形狀，從而 得到5mm方形的層疊體。
[0065] 接著，利用分配器在層疊體的表面涂敷Ag粉末與聚酰亞胺樹脂混合制成的混合 膏劑狀的導(dǎo)電性接合材料，將外部電極板連接并固定在層疊體的表面。
[0066] 在此，作為樣本1，使用具有圖1所示的剖面的磷青銅所構(gòu)成的厚度0. 1mm的外部 電極板來制作出層疊型壓電元件。具體來說，外部電極板具有彎曲部，使得單側(cè)的非活性部 的側(cè)面與外部電極板之間的間隔比活性部的側(cè)面與外部電極板之間的間隔寬。即為如下結(jié) 構(gòu)：在活性部的側(cè)面與外部電極板之間填充有由Ag與聚酰亞胺構(gòu)成的導(dǎo)電性接合材料，在 非活性部的側(cè)面與外部電極板之間存在〇. 1mm的間隔，在活性部的側(cè)面與外部電極板之間 設(shè)置有〇.〇3mm的間隔。
[0067] 此外，作為樣本2,使用具有圖2所示的剖面的磷青銅所構(gòu)成的厚度0. 1mm的外部 電極板來制作出層疊型壓電元件。具體來說，外部電極板具有彎曲部，使得兩側(cè)的非活性部 的側(cè)面與外部電極板之間的間隔比活性部的側(cè)面與外部電極板之間的間隔寬。即為如下結(jié) 構(gòu)：在活性部的側(cè)面與外部電極板之間填充有由Ag與聚酰亞胺構(gòu)成的導(dǎo)電性接合材料，在 非活性部的側(cè)面與外部電極板之間存在〇. 1mm的間隔，在活性部的側(cè)面與外部電極板之間 設(shè)置有〇.〇3mm的間隔。
[0068] 此外，作為樣本3,使用具有圖3所示的剖面的磷青銅所構(gòu)成的厚度0. 1mm的外部 電極板來制作出層疊型壓電元件。具體來說，外部電極板是使樣本2的彎曲部平滑地彎曲 而成的外部電極板。即為如下結(jié)構(gòu)：在活性部的側(cè)面與外部電極板之間填充有導(dǎo)電性接合 材料，在非活性部的側(cè)面與外部電極板之間最小存在0. 1mm的間隔，在活性部的側(cè)面與外 部電極板之間最大設(shè)置有〇. 〇3mm的間隔。
[0069] 此外，作為比較例，還制作出使用了具有圖7所示的剖面的外部電極板的層疊型 壓電元件（樣本4)。
[0070] 對于這些層疊型壓電元件，經(jīng)由通過焊接與外部電極板相接合的導(dǎo)線構(gòu)件，對外 部電極板施加15分鐘的3kV/mm的直流電場，從而進(jìn)行了極化處理。當(dāng)對這些層疊型壓電 元件施加了 160V的直流電壓時，在層疊體的層疊方向上得到了 30 μ m的位移量。
[0071] 進(jìn)而，在30°C、90%的濕度內(nèi)以150Hz的頻率施加0V?+160V的交流電壓，進(jìn)行了 連續(xù)驅(qū)動的耐久性試驗(yàn)。
[0072] 結(jié)果，作為比較例的樣本4的層疊型壓電元件在IX 104次的連續(xù)驅(qū)動后，外部電 極板發(fā)生剝落，在1X105次后停止了驅(qū)動。
[0073] 相對于此，作為本發(fā)明的實(shí)施例的樣本1、樣本2、樣本3的層疊型壓電元件即使連 續(xù)驅(qū)動超過1 X 1〇7次，也全都沒有發(fā)生外部電極板的剝落而進(jìn)行了驅(qū)動。
[0074] 基于以上的結(jié)果可知，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)長期耐久性卓越的層疊型壓電元件。
[0075] 符號說明
[0076] 1層疊型壓電元件
[0077] 2壓電體層
[0078] 3內(nèi)部電極層
[0079] 4活性部
[0080] 5非活性部
[0081] 6層疊體
[0082] 7導(dǎo)電性接合材料
[0083] 8外部電極板
[0084] 19噴射裝置
[0085] 21噴射孔
[0086] 23收納容器（容器）
[0087] 25針形閥
[0088] 27流體通道
[0089] 29 氣缸
[0090] 31 活塞
[0091] 33盤形彈簧
[0092] 35燃料噴射系統(tǒng)
[0093] 37 共軌
[0094] 39 壓力泵
[0095] 41噴射控制單元
[0096] 43燃料罐
【權(quán)利要求】
1. 一種層疊型壓電元件，其特征在于，包含： 層疊體，其包含由壓電體層與內(nèi)部電極層層疊而成的活性部以及配置于該活性部的層 疊方向端部的非活性部； 導(dǎo)電性接合材料，其在該層疊體的側(cè)面從所述活性部一直設(shè)置到所述非活性部；和 外部電極板，其隔著該導(dǎo)電性接合材料安裝在所述層疊體的側(cè)面， 至少一端的所述非活性部的側(cè)面與所述外部電極板的間隔比所述活性部的側(cè)面與所 述外部電極板的間隔寬，并且至少一端的所述非活性部的側(cè)面與所述外部電極板之間的所 述導(dǎo)電性接合材料的厚度比所述活性部的側(cè)面與所述外部電極板之間的所述導(dǎo)電性接合 材料的厚度厚。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 兩端的所述非活性部的側(cè)面與所述外部電極板的間隔比所述活性部的側(cè)面與所述外 部電極板的間隔寬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述外部電極板具有屈曲或彎曲的部位，使得所述層疊體的側(cè)面與所述外部電極板的 間隔在所述活性部與所述非活性部不同。
4. 一種噴射裝置，其特征在于，具備： 具有噴射孔的容器；和 權(quán)利要求1?3中任意一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件， 蓄積在所述容器內(nèi)的流體通過所述層疊型壓電元件的驅(qū)動而從所述噴射孔噴出。
5. -種燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，具備： 共軌，其對高壓燃料進(jìn)行蓄積； 權(quán)利要求4所述的噴射裝置，其對該共軌所蓄積的所述高壓燃料進(jìn)行噴射； 壓力泵，其向所述共軌供給所述高壓燃料；和 噴射控制單元，其向所述噴射裝置提供驅(qū)動信號。
【文檔編號】H01L41/047GK104160524SQ201380011070
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】山元堅(jiān) 申請人:京瓷株式會社