(57)【要約】【課題】素子本体の変形および、積層体内部におけるクラックの発生が抑制された積層型圧電素子を提供することを目的とする。【解決手段】互いに直交する第１軸と第２軸とを含む平面に沿って形成してある圧電体層と、圧電体層に積層してある内部電極層と、を有する積層体と、積層体の第１軸に垂直な側面に形成してある側面電極と、を有する積層型圧電素子である。内部電極層は、積層体の一側面に露出する引出部を有し、引出部で側面電極と電気的に接続してあり、ダミー電極層が、圧電体層の平面においてギャップを介して内部電極層の引出部以外の周囲を取り囲むように形成してあり、ダミー電極層の熱収縮開始温度が、内部電極層の熱収縮開始温度よりも高いことを特徴とする。【選択図】図５
2020167225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する第１軸と第２軸とを含む平面に沿って形成してある圧電体層と、前記圧電体層に積層してある内部電極層と、を有する積層体と、
前記積層体の前記第１軸に垂直な側面に形成してある側面電極と、を有し、
前記内部電極層は、前記積層体の一側面に露出する引出部を有し、前記引出部で前記側面電極と電気的に接続してあり、
ダミー電極層が、前記圧電体層の平面においてギャップを介して前記内部電極層の前記引出部以外の周囲を取り囲むように形成してあり、
前記ダミー電極層が、前記内部電極層を構成する導電性金属よりも、熱収縮開始温度が高い材質で構成してある積層型圧電素子。
【請求項２】
前記ダミー電極層が、前記内部電極層とは組成の異なる導電性金属で構成してある請求項１に記載の積層型圧電素子。
【請求項３】
前記ダミー電極層が、前記内部電極層を構成する導電性金属よりも、熱収縮開始温度が５０℃以上２８０℃以下の範囲で高い材質で構成してある請求項１または２に記載の積層型圧電素子。
【請求項４】
前記内部電極層と前記ダミー電極層との間の前記ギャップに対応する前記圧電体層には、複数の空孔が形成してある請求項１〜３のいずれかに記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
前記空孔の平均径が、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下である請求項４に記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
前記ギャップに対応する前記圧電体層の空孔率が、３％以上２０％以下である請求項４または５に記載の積層型圧電素子。
【請求項７】
前記ギャップの幅が、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の積層型圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子は、内部電極と圧電体層とが積層された構造を有し、単位体積当たりの変位量や駆動力を、非積層型の圧電素子に比べて大きくすることが可能である。この積層型圧電素子においては、内部電極層間のマイグレーションによる短絡を防止するために、内部電極層の積層面積が圧電体層の積層面積よりも小さくなっていることが通例である。しかし、このような積層構造では、内部電極層が存在する箇所と存在しない箇所とで収縮差が発生するため、積層体の変形やクラックなどが生じるおそれがある。
【０００３】
特に、近年、積層型圧電素子においては、素子本体の薄層化または大判化が求められており、素子本体が薄層化または大判化した場合には、素子本体が変形し易く、かつクラックの抑制がより困難になる。
【０００４】
なお、特許文献１では、Ａｇ−Ｐｄ合金で構成される内部電極層の端部において、Ｐｄ比率を高くして、クラックの伸展を抑制する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１で開示されている技術では、素子本体の変形を抑制することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７２３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情を鑑みてなされ、素子本体の変形を抑制することができる積層型圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る積層型圧電素子は、
互いに直交する第１軸と第２軸とを含む平面に沿って形成してある圧電体層と、前記圧電体層に積層してある内部電極層と、を有する積層体と、
前記積層体の前記第１軸に垂直な側面に形成してある側面電極と、を有し、
前記内部電極層は、前記積層体の一側面に露出する引出部を有し、前記引出部で前記側面電極と電気的に接続してあり、
ダミー電極層が、前記圧電体層の平面においてギャップを介して前記内部電極層の前記引出部以外の周囲を取り囲むように形成してあり、
前記ダミー電極層が、前記内部電極層を構成する導電性金属よりも、熱収縮開始温度が高い材質で構成してある。
【０００８】
本発明に係る積層型圧電素子では、内部電極層の外周において、ダミー電極層が形成してあり、このダミー電極層が、内部電極層よりも熱収縮開始温度が高い材質で構成してある。このような構成により、本発明では、積層体の外側と内側とで焼結の斑を無くすことができ、積層体の変形やクラックの発生を抑制することができる。したがって、積層体を構成する各層が薄層化し、または大判化した場合であっても、積層体の変形が小さく、高い圧電定数を示す積層型圧電素子が得られる。
【０００９】
好ましくは、前記ダミー電極層が、前記内部電極層とは組成の異なる導電性金属で構成してある。
【００１０】
好ましくは、前記ダミー電極層が、前記内部電極層を構成する導電性金属の熱収縮開始温度よりも、５０℃以上２８０℃以下の範囲で高い材質で構成してある。
【００１１】
また、好ましくは、本発明に係る積層型圧電素子では、内部電極層とダミー電極層との間のギャップに対応する圧電体層において、複数の空孔が形成してある。この空孔を有することにより、本発明では、積層体の内部応力を緩和することができ、積層体の変形やクラックの発生をさらに有効に抑制することができる。また、上記空孔の存在により、圧電体層の組成が変動することも抑制できる。したがって、積層体を構成する各層が薄層化し、または大判化した場合であっても、積層体の変形が小さく、高い圧電定数を示す積層型圧電素子が得られる。
【００１２】
好ましくは、前記空孔の平均径が、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下である。
【００１３】
好ましくは、前記ギャップに対応する前記圧電体層の空孔率が、３％以上２０％以下である。
【００１４】
また、好ましくは、前記ギャップの幅が０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。
【００１５】
本発明に係る積層型圧電素子は、電気的エネルギーから機械的エネルギーへの変換素子として利用することができる。たとえば、本発明に係る積層型圧電素子は、圧電アクチュエータや、圧電ブザー、圧電サウンダ、超音波モータ、スピーカ等に適用でき、特に圧電アクチュエータとして好適に利用できる。圧電アクチュエータとは、より具体的には、ハプティックデバイス用、レンズ駆動用、ＨＤＤのヘッド駆動用、インクジェットプリンタのヘッド駆動用、燃料噴射弁駆動用等の用途が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る積層型圧電素子を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるII−II線に沿って切断した概略断面図である。
【図３】図３は、図１におけるIII−III線に沿って切断した概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１の積層型圧電素子に含まれる第１電極パターンを示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１の積層型圧電素子に含まれる第２電極パターンを示す平面図である。
【図５】図５は、図１に示す積層型圧電素子の分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、他の実施形態に係る積層型圧電素子の概略断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す領域VIＢを拡大した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１８】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係る積層型圧電素子２の概略斜視図である。図１に示すように、積層型圧電素子２は、積層体４と第１外部電極６と第２外部電極８とを有する。
【００１９】
積層体４は、略直方体形状であり、Ｚ軸方向と略垂直な表面４ａおよび裏面４ｂと、Ｘ軸（第１軸）方向と略垂直な側面４ｃ，４ｄと、Ｙ軸（第２軸）方向と略垂直な側面４ｅ，４ｆとを有する。なお、積層体４の側面４ｃ〜４ｆには、外部電極６，８が形成してある箇所を除いて、絶縁性の保護層（図示省略）が形成してあってもよい。図面においてＸ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに略垂直である。
【００２０】
第１外部電極６は、積層体４の側面４ｄに沿って形成してある第１側面部６ａと、積層体４の表面４ａに沿って形成してある第１表面部６ｂとを有する。第１側面部６ａと第１表面部６ｂとは、ともに略矩形状であって、それらの交差部で互いに接続されている。なお、第１側面部６ａと第１表面部６ｂとは、図面上分けて示しているが、実際には一体として形成してある。
【００２１】
第２外部電極８は、積層体４の側面４ｃに沿って形成してある第２側面部８ａと、積層体４の裏面４ｂに沿って形成してある第２裏面部８ｂとを有する。第１外部電極６と同様に、第２側面部８ａと第２裏面部８ｂとは、ともに略矩形状であって、それらの交差部で互いに接続し、一体として形成してある。図１に示すように、第１表面部６ｂと第２裏面部８ｂとは、積層体４のＺ軸方向と垂直な平面（積層体４の表面４ａ、または裏面４ｂ）よりも小さく、第１外部電極６と第２外部電極８とは互いに絶縁してある。
【００２２】
図２および図３に示すように、積層体４は、圧電体層１０と内部電極層１６とが積層方向（Ｚ軸方向）に沿って交互に積層された内部構造を有する。内部電極層１６は、引出部１６ａが積層体側面４ｃまたは４ｄに交互に露出するように積層してあり、この露出した引出部１６ａで、第１外部電極６もしくは第２外部電極８と電気的に接続している。
【００２３】
本実施形態では、積層体４の中央部における圧電体層１０は、内部電極層１６に挟まれた圧電活性部１２を有する。すなわち、圧電活性部１２とは、図２および図３における点線で囲まれた領域を意味し、互いに極性の異なる第１外部電極６と第２外部電極８とを介して電圧が印加され、機械的な変位を生じる部分となる。
【００２４】
内部電極層１６は、導電材料で構成される。導電材料としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属およびこれらの合金（Ａｇ−Ｐｄなど）、あるいはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属およびこれらの合金などが例示されるが、好ましくは、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ、Ｃｕである。
【００２５】
第１外部電極６および第２外部電極８も導電材料で構成され、内部電極を構成する導電材料と同様の材料を用いることができる。また、第１外部電極６および第２外部電極８は、ＡｇやＣｕなどの導電性金属粉と、ＳｉＯ２等のガラス粉末とを混合し、焼き付け処理することで形成しても良い。なお、さらに、第１外部電極６および第２外部電極８の外側には、上記各種金属を含むメッキ層やスパッタ層が形成してあってもよい。
【００２６】
圧電体層１０の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に限定されず、たとえば、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（ＰＴＺ）、ＢａＴｉＯ３（ＢＴ）、ＢｉＮａＴｉＯ３（ＢＮＴ）、ＢｉＦｅＯ３（ＢＦＯ）、（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ3ｍ＋1）２−（ＢＬＳＦ）、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３（ＫＮＮ）などが挙げられる。また、特性向上等のために副成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
なお、圧電体層１０の厚みは、特に限定されないが、本実施形態では、好ましくは０．５〜１００μｍ程度である。同様に、内部電極層１６の厚みも特に限定されないが、好ましくは、０．５〜２．０μｍ程度である。また、図２および図３に示すように、積層体４の表面４ａおよび裏面４ｂには、圧電体層１０が配置されている。
【００２８】
図４Ａは、積層体４に含まれる第１電極パターン２４ａの概略平面図である。図４ＡのＺ軸方向の下方には、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面に沿って圧電体層１０があり、圧電体層１０は、積層体４の側面４ｃ〜４ｆ（図１参照）に対応する辺４ｃ１〜４ｆ１を有している。そして、圧電体層１０の表面には、内部電極層１６とダミー電極層１８から成る第１電極パターン２４ａとが積層されている。
【００２９】
図４Ａに示す第１電極パターン２４ａにおいて、内部電極層１６は、辺４ｄ１に露出する引出部１６ａを有している。ダミー電極層１８は、ギャップ２０を介して内部電極層１６の引出部１６ａ以外の端縁を取り囲むように形成されている。そのため、内部電極層１６とダミー電極層１８とは、電気的に絶縁されている。
【００３０】
本実施形態において、ダミー電極層１８の外周縁は、積層体４の側面４ｃ〜４ｆに露出しており、辺４ｅ１に沿う第１側方パターン１８ａと、辺４ｆ１に沿う第２側方パターン１８ｂと、辺４ｃ１に沿う連結パターン１８ｃとを有する。連結パターン１８ｃは、引出部１６ａの反対側に位置しており、２つの側方パターン１８ａおよび１８ｂと互いに接続されている。
【００３１】
また、本実施形態において、第１外部電極６の第１側面部６ａは、内部電極１６のＹ軸方向の幅Ｗ２と同一、もしくは幅Ｗ２よりも小さい幅で形成してあり、ダミー電極層１８と第１側面部６ａとは接続されていない。すなわち、ダミー電極層１８は、内部電極層１６および第１外部電極６と電気的に絶縁されており、圧電特性の発現には寄与していない。このようにダミー電極層１８を形成することで、第１外部電極６と第２外部電極８とは、ダミー電極層１８を介して短絡することが無い。
【００３２】
なお、第１外部電極６と第２外部電極８との電気的絶縁を確保するためには、ダミー電極層１８の側方パターン１８ａ，１８ｂにスリットを形成しても良いし、側方パターン１８ａ，１８ｂの端部が辺４ｄ１に露出しないようにダミー電極層１８を形成しても良い。その場合、第１外部電極６の第１側面部６ａは、圧電体層１０のＹ軸方向の幅Ｗｙと同一の幅とすることができる。
【００３３】
本実施形態において、ダミー電極層１８は、内部電極層１６とは熱収縮挙動が異なる材料で構成されている。熱収縮挙動が異なるといっても、ダミー電極層１８と内部電極層１６との熱収縮差は、圧電体層１０と内部電極層１６との熱収縮差よりも小さくする必要がある。そのため、ダミー電極層１８は、導電性金属を含んでいることが好ましい。
【００３４】
より具体的には、内部電極層１６をＡｇ−Ｐｄ合金で構成した場合、ダミー電極層１８は、内部電極層１６よりもＰｄ含有量の多いＡｇ−Ｐｄ合金で構成すれば良い。また、内部電極層１６をＡｇまたは、Ｃｕで構成した場合、ダミー電極層１８はＡｇ−Ｐｄ合金またはＮｉで構成すれば良い。
【００３５】
なお、熱収縮挙動が異なるとは、具体的に、ダミー電極層１８を構成する材質の熱収縮開始温度が、内部電極層１６と構成する導電性金属の熱収縮開始温度よりも高いことを意味する。その作用効果については後段で詳細を説明するが、ダミー電極層１８の熱収縮開始温度を内部電極層１６よりも高くすることで、積層体４の内部における焼結の斑を低減することができる。
【００３６】
図４Ａに示すギャップ２０の幅Ｗ１は、内部電極層１６とダミー電極層１８とが接触しないように設計すればよく、本実施形態において、好ましくは、０．０３〜０．６ｍｍであり、より好ましくは、０．０５〜０．３ｍｍである。この範囲内であれば、内部電極層１６とダミー電極層１８との絶縁距離を十分に確保でき、かつ、ダミー電極層１８の機能を十分に発揮させることができる。
【００３７】
図５は、本実施形態に係る積層型圧電素子２の分解斜視図である。図５に示すように、圧電体層１０を３層以上積層する場合には、第１電極パターン２４ａと第２電極パターン２４ｂとを交互に積層する必要がある。図４Ｂに、第２電極パターン２４ｂの概略平面図を示す。
【００３８】
第２電極パターン２４ｂは、Ｚ軸を軸として第１電極パターン２４ａを１８０度回転させた形態を有する。すなわち、第２電極パターン２４ｂでは、内部電極層１６の引出部１６ａが辺４ｃ１に露出しており、ダミー電極層１８の連結パターン１８ｃは、辺４ｄ１に露出している。これら以外の構成は、第１電極パターン２４ａと同じである。
【００３９】
図５に示すように、圧電体層１０と電極パターン２４ａ、２４ｂとを複数積層することで、非積層型の圧電素子よりも、変位量や駆動量を大きくすることが可能である。本実施形態において、圧電体層１０の積層数は、２層以上であればよく、上限は特に限定されないが、好ましくは、３〜２０層程度である。圧電体層１０の積層数は、積層型圧電素子２の用途に応じて適宜決定すればよい。
【００４０】
本実施形態に係る積層型圧電素子２の製造方法は、特に限定されないが、たとえば以下のような方法で製造することができる。
【００４１】
まず、積層体４の製造工程について、説明する。積層体４の製造工程では、焼成後に圧電体層１０となるセラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極層１６およびダミー電極層１８となる導電性ペーストとを準備する。
【００４２】
セラミックグリーンシートは、たとえば以下のような方法で製造される。まず、圧電体層１０を構成する材料の原料を湿式混合等の手段によって均一に混合した後、乾燥させる。次に、適切に選定された焼成条件で仮焼成し、仮焼粉を湿式粉砕する。そして、粉砕された仮焼粉末にバインダを加えてスラリー化する。次に、スラリーをドクターブレード法またはスクリーン印刷法等の手段によってシート化し、その後に乾燥させてセラミックグリーンシートを得る。なお、圧電体層１０を構成する材料の原料には、不可避不純物が含まれていてもよい。
【００４３】
このようにして得られたセラミックグリーンシート上には、印刷法等の手段により、電極パターン２４を構成する内部電極ペースト膜とダミー電極ペースト膜とを形成する。本実施形態では、内部電極層１６とダミー電極層１８とを熱収縮挙動の異なる材質で構成するため、それぞれ異なる導電材を含む内部電極用ペーストとダミー電極用ペーストとを準備する。そして、まず内部電極用ペーストを、セラミックグリーンシート上に所定のパターンで印刷し、その後（または、その前に）ダミー電極用ペーストを所定のパターンで印刷する。このように２回に分けて内部電極ペースト膜とダミー電極ペースト膜とを印刷することで、所望の電極パターンを形成できる。
【００４４】
次に、上記の手順により得られたグリーンシートを所定の順番で積層する。すなわち、第１電極パターン２４ａが印刷されたグリーンシートと、第２電極パターン２４ｂが印刷されたグリーンシートとを交互に積層する。また、焼成後に積層体４の表面４ａを構成する部分では、セラミックグリーンシートのみを積層する。
【００４５】
さらに、積層後に圧力を加えて圧着し、乾燥工程や脱バインダ工程等の必要な工程を経た後、積層体４を得るために焼成を行う。内部電極層をＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ合金等の貴金属で構成する場合、焼成は、炉内温度８００〜１２００℃の大気圧条件下で行うことが好ましい。また、内部電極層をＣｕ，Ｎｉ等の卑金属で構成する場合、焼成は、酸素分圧が１×１０−７〜１×１０−９ＭＰａ、炉内温度が８００〜１２００℃の雰囲気下で行うことが好ましい。この焼成工程で積層体を焼結する過程において、圧電体層および電極層（内部電極層およびダミー電極層）では、体積収縮を伴う。
【００４６】
以上の工程を経て得られた積層体４に、外部電極を形成する。外部電極の形成では、スパッタ法や蒸着法、メッキ、もしくはディップコーティングといった手法が用いられる。積層体４の表面４ａから側面４ｄにかけて、第１外部電極６が形成され、積層体４の裏面４ｂから側面４ｃにかけて、第２外部電極８が形成される。なお、外部電極６，８が形成されない積層体４の側面４ｄ〜４ｆには、絶縁性樹脂が塗布され、絶縁層が形成されてもよい。
【００４７】
外部電極を形成した後は、圧電体層１０に圧電活性を持たせるために、分極処理が施される。分極は、８０度〜１２０度程度の絶縁油の中で、第１外部電極６および第２外部電極８に１〜１０ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加することで行う。なお印加する直流電界は、圧電体層１０を構成する材質に依存する。このような過程を経て、図１に示す積層型圧電素子２が得られる。
【００４８】
なお、上記において、１個の積層型圧電素子を得るための手順を示したが、実際には、一枚のシートに多数の電極パターン２４が形成されたグリーンシートが用いられる。このようなシートを用いて形成された集合積層体は、焼成前もしくは焼成後に適宜切断されることによって、最終的に図１に示すような素子の形状となる。
【００４９】
前述したように、本実施形態に係る積層型圧電素子２では、内部電極層１６の外周においてダミー電極層１８が形成してあり、このダミー電極層１８が、内部電極層１６よりも熱収縮開始温度が高い材質で構成してある。ダミー電極層１８が形成してある積層体４の外周側は、焼成工程において熱が伝わり易い。これに対して、内部電極層１６の中央部、すなわち積層体４の中心部は、焼成工程において熱が伝わり難い。本実施形態では、焼結工程における熱伝導の傾向に合わせて、ダミー電極層１８と内部電極層１６との材質を違えている。
【００５０】
本実施形態では、焼成工程における熱伝導の傾向に合わせて、内部電極層１６とダミー電極層１８との材質を違えることで、実質的に各電極層１６，１８の焼結挙動を合わせている。したがって、本実施形態の積層型圧電素子２では、積層体４の外周側と内部との間において、焼結の斑を少なくすることができ、焼結の斑による内部応力の発生を低減することができる。また、内部応力が軽減されることにより、本実施形態では、圧電体層１０の厚みが薄い場合や、圧電体層１０の積層数が多い場合、また積層体４の積層面積が広く大判化した場合などでも、積層体４の変形やクラックの発生を顕著に抑制することができる。
【００５１】
本実施形態において、圧電体層１０の厚みや積層数、および積層体４の大きさは、特に限定されないが、以下に示すような場合に、より効果的に適用できる。圧電体層１０の厚みについては、圧電体層１０の厚みが薄くなると積層体４は変形し易くなるが、本実施形態では１〜５０μｍの場合であっても、平面度のよい積層体４が得られる。同様に、圧電体層１０の積層数については、３〜２０層と、積層数が多い場合でも、平面度のよい積層体４が得られる。また、圧電体層１０の面積については、１００（Ｗｘ）ｍｍ×１００（Ｗｙ）ｍｍ以上と広い場合にも、平面度のよい積層体４が得られる。
【００５２】
また、本実施形態において、ダミー電極層１８は、内部電極層を構成する導電性金属の熱収縮開始温度よりも、５０℃以上２８０℃以下の範囲で高い材質で構成してあることが好ましい。より好ましくは、７０℃以上２１０℃以下である。熱収縮開始温度の差が上記範囲内にあることで、積層体内部のクラックを抑制でき、かつ平面度の良い積層体４が得られる。
【００５３】
なお、各電極層１６，１８を構成する材質の熱収縮開始温度は、各電極層１６，１８の組成に依存する。したがって、熱収縮開始温度は、ＦＥ−ＳＥＭ等により積層型圧電素子の断面を観察し、各電極層１６，１８の組成を測定することにより把握する。
【００５４】
そして、熱収縮開始温度の具体的な数値については、断面観察により把握した各電極層１６，１８の組成に基づいてペースト試料を作製し、これを熱機械分析（ＴＭＡ）にかけることで測定する。より具体的には、以下に示す手順によりＴＭＡ用の試料を作成し、ＴＭＡでサンプルの収縮率を測定する。
【００５５】
まず、各電極層１６，１８の組成に基づくペースト試料を１００℃で２４時間乾燥させ、乾燥後の試料をメノウ乳鉢にて解砕する。その後、解砕した粉末試料をプレス機にて圧縮し、直径３ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状の圧粉体とする。この圧粉体を、３５０℃で５時間加熱することで脱バインダ―処理を施し、ＴＭＡ用の固形試料とする。このような手順で作成した試料について、昇温速度が３００℃／ｈの条件で１０００℃まで加熱し、その際の試料の収縮率をＴＭＡで測定する。
【００５６】
本発明において、熱収縮開始温度の具体的数値は、上記ＴＭＡによる測定で、試料の高さが初期状態から２％以上収縮した時点の温度とする。なお、内部電極層１６またはダミー電極層１８が、ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ合金等の貴金属で構成してある場合には、ＴＭＡ測定は大気雰囲気中で行う。また、内部電極層１６またはダミー電極層１８が、ＣｕまたはＮｉ等の卑金属で構成してある場合には、ＴＭＡ測定は窒素雰囲気にて行う。
【００５７】
第２実施形態
以下、図６Ａおよび図６Ｂに基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態における第１実施形態と共通の構成に関しては、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００５８】
図６Ａは、第２実施形態に係る積層型圧電素子３のＸ軸方向と垂直な概略断面図である。図６Ａに示すように、積層型圧電素子３の積層体４は、圧電体層１０と内部電極層１６とダミー電極層１８とで構成される。また、第２実施形態において、圧電体層１０、内部電極層１６、ダミー電極層１８の組成と積層構造は、図４Ａ〜図５に示す第１実施形態の構成と共通している。
【００５９】
図６Ｂは、図６Ａに示す領域VIＢを拡大した要部断面図である。図６Ｂに示すように第２実施形態の積層体４では、内部電極層１６とダミー電極層１８との間のギャップ２０に対応する圧電体層１０において、複数の空孔２２が形成してある。この空孔２２は、ギャップ２０の幅（Ｗ１）方向に対して中央部に集中するように存在しているとともに、積層体４の表面４ａおよび裏面４ｂの近傍よりも積層体４の内部中央で存在率が高くなっている。
【００６０】
この空孔２２が及ぼす作用効果については、後段で詳細を説明するが、空孔２２が存在することで、積層体４の内部応力が緩和されると共に、圧電体層１０の組成変動を抑制することもできる。
【００６１】
なお、空孔２２は、ＦＥ−ＳＥＭ等により積層体４の断面を観察することで実測することができる。本実施形態において、空孔２２の空孔率および空孔径は、以下に示す手法により定義する。
【００６２】
まず、空孔２２を解析する前段階として、ＦＥ−ＳＥＭにより図６Ａに示す積層型圧電素子３の断面を観察し、ギャップ２０間の略中央部で少なくとも１０個の解析領域Ａを選択する。ここで、ギャップ２０間の略中央部とは、ギャップ間のＹ軸方向の略中央位置で、かつＺ軸方向の略中央位置であることを意味する。なお、当該解析における断面とは、ギャップ２０の短手方向（すなわちギャップ幅Ｗ１にあたる方向）と略平行な断面である。解析領域Ａは、図６Ｂに示すＺａの幅が０．０５ｍｍ、Ｙａの幅が０．０２ｍｍの範囲とし、その範囲で断面写真を撮影する。
【００６３】
空孔率および空孔径は、上記において撮影した解析領域Ａの断面写真を、画像解析用のソフトウェアに読み込み、空孔２２を所定の条件で判別させることで算出する。その際に空孔率は、解析領域Ａの面積Ｓａに対する空孔面積総和Ｓｈの比率（Ｓｈ／Ｓａ）として算出する。また、空孔径は、空孔２２の面積を円相当径に換算することで得られる。本実施形態において、空孔率および空孔径は、１０個の解析領域Ａの平均値として表記する。
【００６４】
第２実施形態では、空孔２２の空孔径は、０．０５μｍ以上、０．２μｍ以下であることが好ましい。また、空孔２２の空孔率は、ギャップ２０の断面面積に対して、３％以上、２０％以下であることが好ましい。空孔２２の空孔径または空孔率が上記範囲内にあることで、積層体４の変形とクラックの発生をより適正に抑制することができる。
【００６５】
空孔２２は、焼成工程において内部電極層１６とダミー電極層１８とが体積収縮する過程で、各電極層１６，１８が圧電体層１０を相互に引き合うことで形成されると考えられる。なお、空孔率および空孔径を制御するためには、たとえば以下に示す方法が挙げられる。
【００６６】
空孔率については、焼成工程における昇温速度、または各電極層１６，１８を構成する材質の熱収縮開始温度の差により制御することができる。焼成工程において、昇温速度を遅くすると空孔２２が発生し易くなり、空孔率は高くなる傾向となる。これに対して、昇温速度を早くすると、空孔率は低下する傾向となる。なお、焼成時の昇温速度は、２００℃／ｈ以上、１５００℃／ｈ以下とすることが好ましい。
【００６７】
また、各電極層１６，１８を構成する材質の熱収縮開始温度の差が大きいと、空孔２２が発生し易くなり、空孔率は高くなる。一方、内部電極層１６とダミー電極層１８との熱収縮開始温度の差が小さい場合には、空孔率は低下する傾向となる。熱収縮開始温度の差は、第１実施形態と同様に、５０℃以上、２８０℃以下であることが好ましく、７０℃以上、２１０℃以下であることがより好ましい。
【００６８】
空孔径については、焼成工程における保持時間、または内部電極層１６とダミー電極層１８との熱収縮開始温度の差により制御することができる。焼成工程において、保持時間を長くすると空孔２２が結合／成長し、空孔径が大きくなる傾向となる。これに対して、保持時間を短くすると、空孔径は小さくなる傾向となる。なお、焼成時の保持時間は、１分以上、２４０分以下とすることが好ましく、１５分以上、１２０以下とすることがさらに好ましい。
【００６９】
また、空孔率と同様に、各電極層１６，１８を構成する材質の熱収縮開始温度の差が大きいと、空孔径は大きくなる。一方、各電極層１６，１８を構成する材質の熱収縮開始温度の差が小さい場合には、空孔径が小さくなる傾向となる。
【００７０】
前述したように、第２実施形態に係る積層型圧電素子３では、焼成工程の昇温過程において、ギャップ２０に対応する圧電体層１０に複数の空孔２２が形成される。ギャップ２０に対応する圧電体層１０では、電極層（内部電極層１６，ダミー電極層１８）が積層されていないため、電極層が積層してある圧電活性部１２と比較して弱強度となり易く、内部応力の影響を受け易い。
【００７１】
第２実施形態では、昇温過程で複数の空孔２２が形成されるため、ギャップ２０に対応する圧電体層１０に弾力性や伸縮性が具備される。すなわち、積層型圧電素子３の製造時または使用時において、空孔２２が、圧電活性部１２と不活性部との間で、内部応力や伸縮差を緩和する働きを示すと考えられる。したがって、第２実施形態では、圧電体層１０の厚みが薄い場合や、圧電体層１０の積層数が多い場合、また積層体４の積層面積が広く大判化した場合などでも、積層体４の変形やクラックの発生を顕著に抑制することができる。
【００７２】
また、第２実施形態に係る積層型圧電素子３では、複数の空孔２２の存在により、圧電体層１０の組成が変動することを抑制できる。圧電体層１０を構成する圧電セラミックスにおいては、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｋ，Ｎａといった成分が含まれることが多い。これらの成分は、焼成工程で容易に揮発し、積層体４の外部に放出されるため、圧電体層１０の組成が目的の組成から変動してしまう。第２実施形態においては、空孔２２が、揮発成分を積層体４の内部に留める働きを成すと考えられる。したがって、圧電体層１０の組成が変動し難く、高い圧電定数を有する積層型圧電素子３が得られる。
【００７３】
なお、第２実施形態において、ギャップ２０の幅Ｗ１は、０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。ギャップ２０の幅が上記範囲内にあることで、空孔２２が介在する領域が適正な範囲となり、空孔２２の上記機能を十分に確保することができる。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、上述した実施形態において、積層型圧電素子２，３は、略矩形の平面視形状を有しているが、これに限定されるものではなく、円形や楕円形、多角形等の平面視形状であっても良い。また、図４Ａに示す電極パターン２４ａと、ダミー電極層１８を有しない電極パターン（図示しない）とを交互に積層しても良い。
【００７５】
また、本発明に係る積層型圧電素子は、電気的エネルギーから機械的エネルギーへの変換素子として利用することができる。たとえば、本発明に係る積層型圧電素子は、圧電アクチュエータや、圧電ブザー、圧電サウンダ、超音波モータ、スピーカ等に適用でき、特に圧電アクチュエータとして好適に利用できる。圧電アクチュエータとは、より具体的には、ハプティックデバイス用、レンズ駆動用、ＨＤＤのヘッド駆動用、インクジェットプリンタのヘッド駆動用、燃料噴射弁駆動用等の用途が挙げられる。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００７７】
（実験１）
まず、圧電体層がＰＺＴ系セラミックスで構成されるように、化学的に純粋な主成分原料と副成分原料とを所定量秤量し、ボールミルにより湿式混合した。混合後、８００℃〜９００℃で仮焼成し、再度ボールミルにて粉砕処理を行った。こうして得られた仮焼粉末に、バインダを加えてスラリー化した。さらに、そのスラリーをスクリーン印刷法によりシート状とし、その後乾燥させてセラミックグリーンシートを得た。
【００７８】
次に、印刷法により、内部電極用の導電性ペーストを、セラミックグリーンシートの上に塗布し、その上からさらに、ダミー電極用の導電性ペーストを塗布した。この際、内部電極層とダミー電極層との間のギャップ幅（Ｗ１）が平均で０．３ｍｍとなるように、導電性ペーストの塗布位置を調整し、電極パターンを印刷した。
【００７９】
こうして得られたグリーンシートを、所定の順番で９層以上積層した後、これに圧力を加えて圧着し、乾燥処理および脱バインダ処理を施した。そして、実験１では、昇温速度を１５００℃／ｈ、保持時間を１５ｍｉｎ、保持温度を１０００℃として、焼成処理を実施し、積層体試料を得た。
【００８０】
なお、積層体試料の作成に際して、導電性ペーストは、実施例毎に変更しており、各実施例において形成した内部電極層とダミー電極層の組成を表１に示す。表１の組成欄において表記した数値は、合金中の各元素の含有量を重量％で示した値である。よって、たとえばＡｇ９０−Ｐｄ１０は、Ａｇを９０ｗｔ％、Ｐｄを１０ｗｔ％含むＡｇ−Ｐｄ合金であることを意味する。
【００８１】
本実験１では、各電極層を構成する材質の熱収縮開始温度の差に関して水準を振って実験を行い、実施例１〜１０に示す積層体サンプルを得た。
【００８２】
なお、本実験例１における焼成後の積層体は、幅（Ｗｘ）３０ｍｍ×奥行（Ｗｙ）３０ｍｍ×厚み０．１ｍｍの略直方体形状であった。また、圧電体層の厚みは、平均で１０μｍであり、内部電極層の厚みは、平均で１μｍであった。このようにして作成した積層体について、一対の外部電極を形成し分極処理を施すことで、積層型圧電素子の試料を作製した。各実施例については、それぞれ１０００個の試料を作成し、以下に示す評価を行った。
【００８３】
（比較例１）
比較例１では、ダミー電極層を形成しておらず、これ以外の構成は、実施例１〜１０と同様である。
【００８４】
（比較例２）
比較例２では、ダミー電極層を形成しているが、内部電極層を構成する導電性金属と同じ材質で構成した。すなわち、比較例２における熱収縮開始温度の差は、０℃である。これ以外の構成は、実施例１〜１０と同様にして、比較例２に係る積層型圧電素子の試料を作製した。
【００８５】
（比較例３）
比較例３は、特許文献１（特許２０１４−７２３５７号公報）に対応する積層型圧電素子の試料である。すなわち、比較例３では、ダミー電極層を形成せずに、内部電極層の内側中央から外側に向かって、Ａｇ−Ｐｄ合金のパラジウム含有量が徐々に多くなるように構成した。内部電極層の具体的な組成は、内側中央でＡｇ９０ｗｔ％−Ｐｄ１０ｗｔ％、外側でＡｇ７０ｗｔ％−Ｐｄ３０ｗｔ％とした。これ以外の構成は、実施例１〜１０と同様にして、比較例３に係る積層型圧電素子の試料を作製した。
【００８６】
（評価）
平面度の測定
各比較例および各実施例の平面度は、ＣＮＣ画像測定機（株式会社ニコンインステック製、ＮＥＸＩＶ  ＶＭＺ−Ｒ６５５５）を用いて測定した。平面度の測定は、レーザー光を積層体に照射して得た高さデータを基に、最小二乗平面を作り、その最小二乗平面を基準面としたときの最大高さと最小高さを算出することにより行う。平面度は、最大高さ−最小高さで現され、平面度の値が小さいほど、積層体の変形が少ないといえる。なお測定は、一つの実施例につき９００回実施し、その平均値をとり、測定結果として表１に示した。なお、平面度の目標値は、２００μｍ以下とする。
【００８７】
圧電定数ｄ３３の測定
各比較例および各実施例の圧電定数ｄ３３（圧電出力定数）は、ｄ３３メータを用いて、ベルリンコート法により測定した。圧電定数ｄ３３は、圧電素子に振動を加えた際に、素子本体に発生する電荷を計測することで算出される。なお、圧電体層がＰＺＴを主成分とする場合には、圧電定数ｄ３３が４００×１０−１２Ｃ／Ｎ以上であれば良好と判断する。また、ＢＦＯ−ＢＴを主成分とする場合は、２００×１０−１２Ｃ／Ｎ以上、ＫＮＮを主成分とする場合は、２５０×１０−１２Ｃ／Ｎ以上であれば良好と判断する。各実施例の測定結果を、表１に示す。
【００８８】
クラックの評価
クラックの評価は、製造後の積層体試料について、ＦＥ−ＳＥＭにて断面を観察することで行った。具体的には、以下の手順でクラック発生率を算出した。まず、１０００個の積層体試料から無作為に１００個の試料を抽出し、これを樹脂に固定して任意の断面を鏡面研磨することで、ＳＥＭ観察用の試料を得た。そして、各試料について断面を観察した際に、圧電体層での割れや圧電体層と電極層との間での剥がれ等があった試料をカウントし、クラック発生率を算出した。クラック発生率については、１８％以下を合否の判断基準とし、１５％以下をより良好な範囲、１０％以下をさらに良好な範囲と判断する。各実施例の評価結果を、表１に示す。
【００８９】
【表１】
2020167225.tif 000003
【００９０】
評価１
表１に示すように、実施例１〜１０では、比較例１および２と比較して、平面度の値が小さく、そのうえクラック発生率が低下している。したがって、ダミー電極層を構成する材質の熱収縮開始温度を内部電極層よりも高くすることで、積層体の変形とクラックの発生とを抑制できることが確認できた。
【００９１】
特に、実施例２〜９では、クラック発生率が１５％以下、平面度が２００μｍ以下となっており、共に最適な基準値を満足している。一方、実施例１および実施例１０では、比較例よりは良好であるが他の実施例に比べると、平面度の値が大きい。実施例１の結果から、内部電極層とダミー電極層との熱収縮開始温度の差は、５０℃以上とすることで、焼結斑の低減が十分に図れ、より効果的であることがわかる。
【００９２】
また、実施例１０の結果から、内部電極層とダミー電極層とで、熱収縮挙動に差が大きすぎると、反って積層体内部に応力を生じさせることとなり、平面度が悪くなると考えられる。以上の結果より、内部電極層とダミー電極層との熱収縮開始温度の差には、適正な範囲があり、５０℃〜２８０℃の範囲内であれば、特に良好な特性が得られることが確認できた。また、熱収縮開始温度の差が７０℃〜２１０℃の範囲内である実施例３〜８では、クラック発生率が１０％以下であり、積層体のクラックを抑制するために特に好適であることが確認できた。
【００９３】
なお、比較例３では、クラック発生率が各実施例よりも高いことが確認できる。比較例３のように、内部電極層の内部でＰｄ比率を変更した場合、内部電極層と圧電体層との間の接合強度が悪くなり、クラックが発生すると考えられる。したがって本願発明の優位性が立証できた。
【００９４】
（実験２）
実験２では、内部電極層とダミー電極層とを組成の異なるＡｇ−Ｐｄ合金で構成したうえで、焼結工程での条件を振って実験を行い、ギャップ間に空孔を有する複数の積層型圧電素子の試料を作製した。各実施例の構成と、空孔径および空孔率の測定結果を表２に示す。なお、空孔径および空孔率は、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア（Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ）を使用して測定した。また、実験２の各実施例において、表２に表記した項目以外の構成は、実験１と共通している。
【００９５】
なお、実験２の実施例２３，２４では、圧電体層を構成する材質を変更しており、実施例２３でＢＦＯ−ＢＴ（鉄酸ビスマス−チタン酸バリウム）、実施例２４でＫＮＮ（ニオブ酸カリウムナトリウム）を使用した。ＢＦＯ−ＢＴを主成分とする場合の圧電定数ｄ３３は、２００×１０−１２Ｃ／Ｎ以上であれば良好とし、ＫＮＮを主成分とする場合の圧電定数ｄ３３は、２５０×１０−１２Ｃ／Ｎ以上であれば良好と判断する。
【００９６】
また、実験２の実施例２５〜３６では、ギャップ幅の水準も降って実験を行い、積層型圧電素子の試料を作製した。詳細な構成については、表２に示す。
【００９７】
（比較例４，５）
比較例４，５では、圧電体層を構成する材質を変更し、それ以外の構成は比較例１と同様にして、積層型圧電素子の試料を作製した。
【００９８】
（比較例６）
比較例６では、ダミー電極層を形成しておらず、積層体の内部では空孔を形成していない。その代わりに比較例６では、外部電極形成時に、外部電極原料中に焼失粒子を含有させ、外部電極内に空孔を形成した。比較例６の詳細な構成を、表２に示す。
【００９９】
【表２】
2020167225.tif 000004
【０１００】
評価２−１
表２に示すように、実施例１２〜２２のデータから、焼成工程における昇温速度が遅いと、ギャップ間に空孔が発生し易く、空孔率が高くなる傾向が確認できた。また、焼成工程における保持時間を長くすると、空孔が結合／成長し、空孔径が大きくなることが確認できた。
【０１０１】
なお、空孔率および空孔径は、保持温度によっても変化している。実施例２３では、保持温度を他の実施例よりも高い１０５０℃とし、長時間かけて焼成することで、空孔径が２００ｎｍ以上と大きくなっていることわかる。また、実施例２４では、昇温速度を２００℃／ｈと遅くしたうえで、保持温度を１０５０℃とすることで、空孔率が２０％以上と高くなっていることがわかる。
【０１０２】
続いて、実験２においても実験１と同様に、各比較例および各実施例について、平面度の測定、圧電定数ｄ３３の測定、クラックの評価を実施した。その結果を表３に示す。
【０１０３】
【表３】
2020167225.tif 000005
【０１０４】
評価２−２
表３より、空孔を形成した実施例１２〜２２では、比較例１および２と比較して、平面度の値が小さく、そのうえクラック発生率が低下している。したがって、ギャップ間に空孔を形成することで、積層体の変形と積層体内部でのクラックとを抑制できることが確認できた。
【０１０５】
また、実施例１２〜２２では、比較例１および２に対して圧電定数ｄ３３が高く、基準値を満たしている。比較例１および２では、焼成時にＰｂ成分が積層体外部へ揮発しているのに対して、実施例１２〜２２では、空孔の存在により、揮発成分の外部への流出が防止でき、高い圧電特性が得られると考えられる。
【０１０６】
特に、空孔率が３％〜２０％の範囲内で、空孔径が５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である実施例１２〜２０では、クラック率が１０％以下に抑えられている。一方、空孔径が２００ｎｍ以上の実施例２１、および空孔率が２０％以上の実施例２２では、クラック発生率が１５％〜１８％の範囲内であり、実施例１２〜２０に比べると高くなっている。積層体の変形とクラックの発生を抑制するためには、空孔率または空孔径を上記範囲内にすることが特に有効であることが確認できた。なお、実施例２１，２２の場合でも、平面度および圧電定数ｄ３３が比較例１および２よりは良好な結果となっており、比較例に対して優位性があることが確認できる。
【０１０７】
また、実施例２３，２４と比較例４，５とを比較すると、本発明の構成では、圧電体層の組成を変えた場合でも、積層体のクラックを抑制でき、平面度および圧電特性が良好な積層型圧電素子が得られることが確認できた。
【０１０８】
次に、ギャップ幅Ｗ１の水準を振った実施例２５〜３６について考察する。ギャップ幅Ｗ１が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある実施例２７〜３４では、クラック発生率が１５％以下に抑えられるとともに、平面度も２００μｍ以下となっている。特に、ギャップ幅Ｗ１が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある実施例２７〜３２では、クラック発生率が１０％以下となっており、上記範囲が積層体のクラックを抑制するために特に好適であることが確認できた。
【０１０９】
一方、ギャップ幅Ｗ１が広い実施例２５，２６では、他の実施例２７〜３６に比べると平面度の値が高くなっており、ギャップ幅Ｗ１が広くなり過ぎると平面度が悪くなる傾向が確認できる。また、ギャップ幅Ｗ１が狭い実施例３５，３６では、平面度が良好であるものの、他の実施例２５〜３４に比べると、クラック発生率が高くなっている。理由としては、ギャップ幅Ｗ１が狭くなり過ぎると、焼結斑は低減できるが、空孔が介在する領域が狭くなり、空孔によるクラック抑制効果が弱まるためであると考えられる。
【０１１０】
なお、比較例６については、外部電極に空孔を形成することによっても、ある程度クラックの発生を抑制できることがわかる。しかしながら、比較例６では、平面度の値が本発明の実施例に比較して悪くなっており、製造時に積層体が変形してしまう。また、比較例６では、実施例と比較して圧電定数ｄ３３の値が低い。この結果から、ギャップ間に空孔を形成する本発明の構成では、積層体の変形抑制とクラックの抑制とが両立でき、外部電極に空孔を形成する場合に比べて、優位性があることが確認できた。
【符号の説明】
【０１１１】
２，３  …  積層型圧電素子
４  …  積層体                                  
４ａ  …  積層体表面
４ｂ  …  積層体裏面
４ｃ〜４ｆ  …  積層体側面
６  …  第１外部電極
６ａ  …  第１側面部
６ｂ  …  第１表面部
８  …  第２外部電極
８ａ  …  第２側面部
８ｂ  …  第２裏面部
１０  …  圧電体層
１２  …  圧電活性部
１６  …  内部電極層
１６ａ…  引出部
１８  …  ダミー電極層
１８ａ，１８ｂ  …  側方パターン
１８ｃ  …  連結パターン
２０  …  ギャップ
２２  …  空孔部
２４，２４ａ〜２４ｅ  …  電極パターン
４ｃ１〜４ｆ１…  辺
【図１】
2020167225.tif 000006
【図２】
2020167225.tif 000007
【図３】
2020167225.tif 000008
【図４Ａ】
2020167225.tif 000009
【図４Ｂ】
2020167225.tif 000010
【図５】
2020167225.tif 000011
【図６Ａ】
2020167225.tif 000012
【図６Ｂ】
2020167225.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月26日(2020.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
圧電体層１０の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に限定されず、たとえば、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（ＰＺＴ）、ＢａＴｉＯ３（ＢＴ）、ＢｉＮａＴｉＯ３（ＢＮＴ）、ＢｉＦｅＯ３（ＢＦＯ）、（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ3ｍ＋1）２−（ＢＬＳＦ）、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３（ＫＮＮ）などが挙げられる。また、特性向上等のために副成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、本実施形態において、第１外部電極６の第１側面部６ａは、内部電極１６のＹ軸方向の幅Ｗ１と同一、もしくは幅Ｗ１よりも小さい幅で形成してあり、ダミー電極層１８と第１側面部６ａとは接続されていない。すなわち、ダミー電極層１８は、内部電極層１６および第１外部電極６と電気的に絶縁されており、圧電特性の発現には寄与していない。このようにダミー電極層１８を形成することで、第１外部電極６と第２外部電極８とは、ダミー電極層１８を介して短絡することが無い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図４Ａに示すギャップ２０の幅Ｗ３は、内部電極層１６とダミー電極層１８とが接触しないように設計すればよく、本実施形態において、好ましくは、０．０３〜０．６ｍｍであり、より好ましくは、０．０５〜０．３ｍｍである。この範囲内であれば、内部電極層１６とダミー電極層１８との絶縁距離を十分に確保でき、かつ、ダミー電極層１８の機能を十分に発揮させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図６Ｂは、図６Ａに示す領域VIＢを拡大した要部断面図である。図６Ｂに示すように第２実施形態の積層体４では、内部電極層１６とダミー電極層１８との間のギャップ２０に対応する圧電体層１０において、複数の空孔２２が形成してある。この空孔２２は、ギャップ２０の幅（Ｗ３）方向に対して中央部に集中するように存在しているとともに、積層体４の表面４ａおよび裏面４ｂの近傍よりも積層体４の内部中央で存在率が高くなっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
まず、空孔２２を解析する前段階として、ＦＥ−ＳＥＭにより図６Ａに示す積層型圧電素子３の断面を観察し、ギャップ２０間の略中央部で少なくとも１０個の解析領域Ａを選択する。ここで、ギャップ２０間の略中央部とは、ギャップ間のＹ軸方向の略中央位置で、かつＺ軸方向の略中央位置であることを意味する。なお、当該解析における断面とは、ギャップ２０の短手方向（すなわちギャップ幅Ｗ３にあたる方向）と略平行な断面である。解析領域Ａは、図６Ｂに示すＺａの幅が０．０５ｍｍ、Ｙａの幅が０．０２ｍｍの範囲とし、その範囲で断面写真を撮影する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
なお、第２実施形態において、ギャップ２０の幅Ｗ３は、０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。ギャップ２０の幅が上記範囲内にあることで、空孔２２が介在する領域が適正な範囲となり、空孔２２の上記機能を十分に確保することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
次に、印刷法により、内部電極用の導電性ペーストを、セラミックグリーンシートの上に塗布し、その上からさらに、ダミー電極用の導電性ペーストを塗布した。この際、内部電極層とダミー電極層との間のギャップ幅（Ｗ３）が平均で０．３ｍｍとなるように、導電性ペーストの塗布位置を調整し、電極パターンを印刷した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
次に、ギャップ幅Ｗ３の水準を振った実施例２５〜３６について考察する。ギャップ幅Ｗ３が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある実施例２７〜３４では、クラック発生率が１５％以下に抑えられるとともに、平面度も２００μｍ以下となっている。特に、ギャップ幅Ｗ３が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある実施例２７〜３２では、クラック発生率が１０％以下となっており、上記範囲が積層体のクラックを抑制するために特に好適であることが確認できた。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
一方、ギャップ幅Ｗ３が広い実施例２５，２６では、他の実施例２７〜３６に比べると平面度の値が高くなっており、ギャップ幅Ｗ３が広くなり過ぎると平面度が悪くなる傾向が確認できる。また、ギャップ幅Ｗ３が狭い実施例３５，３６では、平面度が良好であるものの、他の実施例２５〜３４に比べると、クラック発生率が高くなっている。理由としては、ギャップ幅Ｗ３が狭くなり過ぎると、焼結斑は低減できるが、空孔が介在する領域が狭くなり、空孔によるクラック抑制効果が弱まるためであると考えられる。