(57)【要約】【課題】内部電極層と導電性接着剤との間の電気的な導通性を充分に確保でき、耐久性及び信頼性に優れた積層型圧電素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】積層型圧電素子１は、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を有し、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に導電性接着剤３１を介して外部電極３２を接合してなる。セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２の端部の一部が積層方向に凹んで対向する圧電層１１との間に間隙を形成してなる電極窪み部２３が設けられており、導電性接着剤３１は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２から電極窪み部２３に浸入した状態で配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有し、該セラミック積層体の側面に導電性接着剤を介して外部電極を接合してなる積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体の側面には、上記内部電極層の端部の一部が積層方向に凹んで対向する上記圧電層との間に間隙を形成してなる電極窪み部が設けられており、
上記導電性接着剤は、上記セラミック積層体の側面から上記電極窪み部に浸入した状態で配設されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、上記電極窪み部に位置する上記内部電極層は、積層方向に直交する平面に対して斜めに傾斜していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の端部の少なくとも一部を露出させないように上記セラミック積層体の内部に控えさせた電極控え構造を有しており、上記セラミック積層体の外周面には、該外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなるスリット部を有していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項４】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有し、該セラミック積層体の側面に導電性接着剤を介して外部電極を接合してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
上記圧電層となるグリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート上に上記内部電極層となる電極材料を印刷する印刷工程と、
上記電極材料の端部の一部を上方から押圧して、該電極材料の端部の一部及びその下層の上記グリーンシートを厚み方向に凹ませて凹部を形成する凹部形成工程と、
上記グリーンシートを切断すると共に積層して中間積層体を形成し、かつ、上記凹部を側面に露出させて上記電極材料の端部の一部と対向する上記グリーンシートとの間に間隙を有する電極窪み部を形成する中間積層体形成工程と、
上記中間積層体を焼成して、セラミック積層体を形成する焼成工程と、
上記セラミック積層体の側面に上記導電性接着剤を塗布すると共に外部電極を接合する電極接合工程とを含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、上記印刷工程では、上記グリーンシート上に、上記電極材料を印刷すると共に、該電極材料に隣接して電極控え部を形成する部分にスペーサ層を該電極材料と略同厚みで印刷することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、上記印刷工程では、上記グリーンシート上にその後の焼成時に消失する消失スリット層を印刷すると共に、該消失スリット層に隣接して焼成時に残存するスペーサ層を該消失スリット層と略同厚みで印刷し、
上記中間積層体形成工程においては、上記グリーンシート上に上記電極材料を配設してなると共に上記凹部を設けた電極含有片と、上記グリーンシート上に上記消失スリット層及び上記スペーサ層を配設してなる消失スリット層含有片とを作製して積層し、
上記焼成工程においては、上記消失スリット層を消失させることにより、上記セラミック積層体の外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝よりなるスリット部を形成することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項において、上記凹部形成工程の後には、上記電極材料の上層であって上記凹部を除いた部分に、積層時に接着機能を発揮する接着層を印刷することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電アクチュエータ等に適用される積層型圧電素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の環境問題、燃費、排気ガス等の対策の面から、積層型圧電素子を圧電アクチュエータとして用いた自動車の燃料噴射用インジェクタ等の開発が進められている。
積層型圧電素子は、一般に圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層（または内部電極）とを交互に積層してなるセラミック積層体を有しており、このセラミック積層体の側面に導電性接着剤を介して外部電極が接合されている。内部電極層は、端部をセラミック積層体の側面に露出させ、その端面に導電性接着剤を接触させることにより、外部電極との電気的な導通性（以下、適宜、単に導通性という）を確保している。そして、内部電極層間に電圧を印加することにより、圧電層に変位が生じて駆動するように構成されている。
【０００３】
上記の積層型圧電素子は、長期間に渡り、過酷な条件下で駆動させて使用される。そのため、駆動時の圧電層の変位によって生じる応力等によって、導電性接着剤がセラミック積層体の側面から剥離するという問題があった。これにより、内部電極層と導電性接着剤との間に接触不良が起こり、それに伴って、導通不良等の不具合が発生するおそれがあった。さらに、セラミック積層体の側面に露出した内部電極層の端面の面積は小さく、導電性接着剤の剥離が生じた場合、その不具合は顕著に現れる。
【０００４】
上記の問題を解決すべく、内部電極層と導電性接着剤との間の導通性を良好なものとするため、様々な方法が提案されている。
例えば、特許文献１では、積層体ブロックの側面にショットブラスト処理を施すことによって、内部電極の端部を積層体の側面より突出させて、端面の面積を大きくする方法が提案されている。
しかしながら、上記の方法では、量産時に品質管理が困難であり、ショットブラストを施さない部分にマスキングが必要である等、生産の面で問題がある。
【０００５】
また、特許文献２及び特許文献３では、内部電極の端部に導電性凸部を金属メッキによって形成する方法が提案されている。また、特許文献４及び特許文献５では、内部電極の端部に突起状導電性端子を設ける方法が提案されている。
しかしながら、上記の方法では、依然として内部電極の端面は小さく、また駆動時の圧電層の変位や発熱による膨張等の繰り返しによって導電性接着剤が劣化し、接着力が低下するため、剥離が生じるおそれがある。そのため、導通不良の問題を解消することは困難である。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３２４７４号公報
【特許文献２】特開平７−１５４００６号公報
【特許文献３】特開平７−１６２０４９号公報
【特許文献４】特開２００２−２８５９３７号公報
【特許文献５】特開２００４−９５５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、内部電極層と導電性接着剤との間の電気的な導通性を充分に確保でき、耐久性及び信頼性に優れた積層型圧電素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有し、該セラミック積層体の側面に導電性接着剤を介して外部電極を接合してなる積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体の側面には、上記内部電極層の端部の一部が積層方向に凹んで対向する上記圧電層との間に間隙を形成してなる電極窪み部が設けられており、
上記導電性接着剤は、上記セラミック積層体の側面から上記電極窪み部に浸入した状態で配設されていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の積層型圧電素子において、上記セラミック積層体の側面には、上記内部電極層の端部の一部が積層方向に凹んで対向する上記圧電層との間に間隙を形成してなる上記電極窪み部が設けられている。そして、上記導電性接着剤は、上記セラミック積層体の側面から上記電極窪み部に浸入した状態で配設されている。
【００１０】
即ち、上記電極窪み部を設けることによって、上記内部電極層は、その端面が上記セラミック積層体の側面に露出しているだけでなく、その表面の一部が上記電極窪み部の内部において露出された状態にある。そのため、配設された上記導電性接着剤は、上記側面及び上記電極窪み部において上記内部電極層と接触している。これにより、上記導電性接着剤は、従来に比べて上記内部電極層との接触面積が大きくなり、上記内部電極層と上記導電性接着剤との間の導通性を充分に確保することができる。
【００１１】
また、上記導電性接着剤は、上記電極窪み部の間隙に浸入した状態で配設されていることにより、そのアンカー効果を得ることができるため、上記側面と上記導電性接着剤との密着性を向上させることができる。それ故、上記導電性接着剤は、駆動時における上記圧電層の変位等に対して耐え得る接着強度を有するものとなり、剥離が生じ難くなる。これにより、上記導電性接着剤の剥離を抑制することが可能となる。
【００１２】
このように、上記積層型圧電体素子は、上記内部電極層と上記導電性接着剤との間の導通性を充分に確保することができ、さらに、上記導電性接着剤の剥離を抑制することができる。そのため、長期間の使用における充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、内部電極層と導電性接着剤との間の電気的な導通性を充分に確保でき、耐久性及び信頼性に優れた積層型圧電素子を提供することができる。
【００１４】
第２の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有し、該セラミック積層体の側面に導電性接着剤を介して外部電極を接合してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
上記圧電層となるグリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート上に上記内部電極層となる電極材料を印刷する印刷工程と、
上記電極材料の端部の一部を上方から押圧して、該電極材料の端部の一部及びその下層の上記グリーンシートを厚み方向に凹ませて凹部を形成する凹部形成工程と、
上記グリーンシートを切断すると共に積層して中間積層体を形成し、かつ、上記凹部を側面に露出させて上記電極材料の端部の一部と対向する上記グリーンシートとの間に間隙を有する電極窪み部を形成する中間積層体形成工程と、
上記中間積層体を焼成して、セラミック積層体を形成する焼成工程と、
上記セラミック積層体の側面に上記導電性接着剤を塗布すると共に外部電極を接合する電極接合工程とを含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法にある（請求項４）。
【００１５】
本発明の積層型圧電素子の製造方法において、上記凹部形成工程では、上記電極材料の端部の一部を上方から押圧して、該電極材料の端部の一部及びその下層の上記グリーンシートを厚み方向に凹ませて凹部を形成する。そして、上記中間積層体形成工程では、上記グリーンシートを切断すると共に積層して中間積層体を形成し、かつ、上記凹部を側面に露出させて上記電極材料の端部の一部と対向する上記グリーンシートとの間に間隙を有する電極窪み部を形成する。
【００１６】
即ち、上記凹部形成工程において、上記凹部を形成しておくことにより、上記中間積層体形成工程では、上記電極材料の端部の一部と対向する上記グリーンシートとの間に間隙を有する上記電極窪み部が形成される。該電極窪み部は、上記焼成工程後においても、上記セラミック積層体の側面に形成されている。このとき、上記電極材料より形成された上記内部電極層は、その端面が上記側面に露出しているだけでなく、その表面の一部が上記電極窪み部の内部において露出された状態にある。そのため、上記電極接合工程において、上記側面に塗布される上記導電性接着剤は、該側面及び上記電極窪み部において上記内部電極層と接触する。これにより、上記導電性接着剤は、従来に比べて上記内部電極層との接触面積が大きくなり、上記内部電極層と上記導電性接着剤との間の導通性を充分に確保することができる。
【００１７】
また、上記電極接合工程において、上記側面に塗布される上記導電性接着剤を上記間隙に浸入させることにより、そのアンカー効果を得ることができるため、上記側面と上記導電性接着剤との密着性を向上させることができる。そのため、上記導電性接着剤は、駆動時における上記圧電層の変位等に対して耐え得る接着強度を有するものとなり、剥離が生じ難くなる。それ故、上記導電性接着剤の剥離を抑制することが可能となる。
【００１８】
このように、上記製造方法によって製造された上記積層型圧電体素子は、上記内部電極層と上記導電性接着剤との間の導通性を充分に確保することができ、さらに、上記導電性接着剤の剥離を抑制することができる。そのため、長期間の使用における充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
【００１９】
以上のごとく、本発明によれば、内部電極層と導電性接着剤との間の電気的な導電性を充分に確保でき、耐久性及び信頼性に優れた積層型圧電素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第１の発明において、上記電極窪み部に位置する上記内部電極層は、積層方向に直交する平面に対して斜めに傾斜していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記電極窪み部に浸入した上記導電性接着剤は、上記内部電極層との接触がさらに容易となる。
【００２１】
また、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の端部の少なくとも一部を露出させないように上記セラミック積層体の内部に控えさせた電極控え構造を有しており、上記セラミック積層体の外周面には、該外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなるスリット部を有していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記電極控え構造を有しているため、上記内部電極層の端部を控えさせた部分において電気的な絶縁性が確保されている。
また、上記スリット部を設けたことにより、上記積層型圧電素子は、駆動時における上記圧電層の変位によって生じる応力を上記スリット部により緩和することができる。これにより、上記導電性接着剤の剥離、上記圧電層のクラック・剥離等の発生を抑制し、上記積層型圧電素子全体の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
第２の発明において、上記印刷工程では、上記グリーンシート上に、上記電極材料を印刷すると共に、該電極材料に隣接して電極控え部を形成する部分にスペーサ層を該電極材料と略同厚みで印刷することが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記電極材料及び上記スペーサ層を略同厚みで印刷するため、両者の印刷面に段差が生じない。そのため、切断したシートを精度高く積層することができると共に、シートが積層された状態の上記中間積層体に対して、印刷面の段差を埋めるために高い圧力を加えて圧着する必要がない。
【００２３】
また、上記印刷工程では、上記グリーンシート上にその後の焼成時に消失する消失スリット層を印刷すると共に、該消失スリット層に隣接して焼成時に残存するスペーサ層を該消失スリット層と略同厚みで印刷し、
上記中間積層体形成工程においては、上記グリーンシート上に上記電極材料を配設してなると共に上記凹部を設けた電極含有片と、上記グリーンシート上に上記消失スリット層及び上記スペーサ層を配設してなる消失スリット層含有片とを作製して積層し、
上記焼成工程においては、上記消失スリット層を消失させることにより、上記セラミック積層体の外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝よりなるスリット部を形成することが好ましい（請求項６）。
【００２４】
この場合には、上記消失スリット層及び上記スペーサ層を略同厚みで印刷するため、両者の印刷面に段差が生じない。そのため、上記電極含有片及び上記消失スリット層含有片を精度高く積層することができると共に、シートが積層された状態の上記中間積層体に対して、印刷面の段差を埋めるために高い圧力を加えて圧着する必要がない。
また、上記セラミック積層体に上記スリット部を形成するため、該セラミック積層体を用いて製造される上記積層型圧電素子は、駆動時における上記圧電層の変位によって生じる応力を上記スリット部により緩和することができる。これにより、上記導電性接着剤の剥離、上記圧電層のクラック・剥離等の発生を抑制し、上記積層型圧電素子全体の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
また、上記凹部形成工程の後には、上記電極材料の上層であって上記凹部を除いた部分に、積層時に接着機能を発揮する接着層を印刷することが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記接着層の接着機能により、シートを接着しながら積層することができるため、積層したシート同士を充分に接合することができる。
【００２６】
また、上記第２の発明における上記スペーサ層及び上記接着層は、電気的な絶縁性を確保できる材料を採用する。具体的な材料としては、上記圧電層と同材料を採用することが好ましい。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型圧電素子及びその製造方法について、図１〜図１４を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１は、図１、図２に示すごとく、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を有し、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に導電性接着剤３１を介して外部電極３２を接合してなる。
そして、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２の端部の一部が積層方向に凹んで対向する圧電層１１との間に間隙を形成してなる電極窪み部２３が設けられており、導電性接着剤３１は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２から電極窪み部２３に浸入した状態で配設されている。
以下、これを詳説する。
【００２８】
本例の積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、図２に示すごとく、略円柱状を呈する積層体の外周面に、相互に対面する一対の側面１０１、１０２を形成してなる断面樽形状を呈している。なお、セラミック積層体１０の断面形状としては、本例の樽形に限定されるものではなく、用途、使用状況に合わせて円形、四角形、八角形等の様々な形状に変更可能である。
【００２９】
また、図１、図２に示すごとく、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の端部の一部がセラミック積層体１０の外周面に露出せずに内部に控えさせた電極控え構造を有している。つまり、本例において、セラミック積層体１０の側面１０１では、第１内部電極層２１の端部は露出され、第２内部電極層２２の端部は電極控え部２９によってセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。一方、側面１０２では、第２内部電極層２２の端部は露出され、第１内部電極層２１の端部は電極控え部２９によってセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。そして、電極控え部２９によって、その部分の絶縁性が確保されている。また、第１内部電極層２１及び第２内部電極層２２は、積層方向に交互に配置されている。
なお、内部電極層２１、２２は、Ａｇ／Ｐｄ合金より構成されている。
【００３０】
また、図１、図２に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２の端部の一部が積層方向に凹み、対向する圧電層１１との間に間隙を形成してなる電極窪み部２３が設けられている。電極窪み部２３の内部では、内部電極層２１、２２の表面の一部が露出した状態となっており、積層方向に直交する平面に対して斜めに傾斜している。
【００３１】
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２上には、導電性接着剤３１を介してメッシュ状の外部電極３２が接合されている。そして、導電性接着剤３１は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２から電極窪み部２３に浸入した状態で配設されており、電極窪み部２３の内部に露出した内部電極層２１、２２の端部と接触した状態となっている。また、セラミック積層体１０の側面全周に渡って、絶縁樹脂よりなるモールド材３３でモールドされている。
なお、外部電極３２の接合位置は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２の上部のみとしてもよい。また、導電性接着剤３１は、エポキシ樹脂とＡｇとより構成されている。また、モールド材３３は、シリコーン樹脂より構成されている。
【００３２】
次に、本例の積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、少なくとも、シート形成工程、印刷工程、凹部形成工程、中間積層体形成工程、焼成工程、及び電極接合工程を含む。
【００３３】
シート形成工程は、圧電層１１となるグリーンシート１１０を形成する。
印刷工程は、グリーンシート１１０上に内部電極層２１、２２となる電極材料２００を印刷する。
凹部形成工程は、電極材料２００の端部の一部を上方から押圧して、電極材料２００の端部の一部及びその下層のグリーンシート１１０を厚み方向に凹ませて凹部２３０を形成する。
中間積層体形成工程は、グリーンシート１１０を切断すると共に積層して中間積層体１００を形成し、かつ、凹部２３０を側面に露出させて電極材料２００の端部の一部と対向するグリーンシート１１０との間に間隙を有する電極窪み部２３を形成する。
焼成工程は、中間積層体１００を焼成して、セラミック積層体１０を形成する。
電極接合工程は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に導電性接着剤３１を塗布すると共に外部電極３２を接合する。
以下、これを詳説する。
【００３４】
＜グリーンシート作製工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備し、８００〜９５０℃で仮焼する。次に、仮焼粉に純水、分散剤を加えてスラリー状とし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られたスラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整をする。
そして、ドクターブレード法により、上記スラリーをキャリアフィルム１１９上に塗布し、厚さ９０μｍの長尺のグリーンシート１１０を成形する（図３）。
なお、グリーンシート１１０の成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
【００３５】
＜印刷工程＞
次に、図３に示すごとく、グリーンシート１１０上の打ち抜き領域４１において、内部電極層２１、２２を形成する部分に電極材料２００を印刷する。そして、打ち抜き領域４１において、電極材料２００を印刷した部分と他の部分との印刷高さを略一致させるため、電極材料２００が印刷されていない部分、即ち、電極控え部２９を形成する部分に、グリーンシート１１０を構成している上記スラリーよりなるスペーサ層１１１を電極材料２００と同じ厚みで印刷する。本例では、打ち抜き領域４１の２つの直線部４１１、４１２のうち、直線部４１２がなす外周部にスペーサ層１１１を印刷した。
なお、本例では、電極材料２００として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
【００３６】
＜凹部形成工程＞
次に、図４、図５に示すごとく、打ち抜き領域４１に印刷された電極材料２００において、直線部４１１がなす外周部の一部を成形用プレス型によって上方から押圧し、電極材料２００の一部及びその下層のグリーンシート１１０を厚み方向に凹ませて凹部２３０を形成する。
そして、本例では、図６に示すごとく、後述の打ち抜いたシートを積層する際の接着効果を高めるために、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する。このとき、電極材料２００上に形成された凹部２３０を除いた部分に接着層１１２を印刷する。
【００３７】
本例では、後述する打ち抜き積層装置によるシートの打ち抜きと積層とを効率よく進めるために、予め長尺のグリーンシート１１０の長手方向に積層する順序で印刷を施す。そして、その後、凹部形成工程及び接着層１１２の印刷を行う。
具体的には、図７に示すごとく、打ち抜き領域４１における電極材料２００及びスペーサ層１１２の印刷位置が、グリーンシート１１０の長手方向において交互に逆方向となるようにする。それ故、凹部２３０も、打ち抜き領域４１の直線部４１１側及び直線４１２側に交互に形成する。そして、打ち抜き領域４１を打ち抜くことにより、電極含有片５１を得ることができる。
【００３８】
＜中間積層体形成工程＞
次に、シートの打ち抜きと積層とを同時に進行できるように構成されている打ち抜き積層装置（図示略）を用いて、グリーンシート１１０における打ち抜き領域４１の打ち抜きと、打ち抜いて得られる電極含有片５１の積層とを並行して実施する。
まず、上記打ち抜き積層装置に、キャリアフィルム１１９及びグリーンシート１１０を一体の状態でセットし、打ち抜き領域４１を打ち抜いて電極含有片５１を得る。そして、図８に示すごとく、得られた電極含有片５１を順次積層し、中間積層体１００を形成する。このとき、凹部２３０を中間積層体１００の側面１０１、１０２に露出させる。なお、最上部には、印刷を施していないグリーンシート１１０を積層しておく。
【００３９】
これにより、図９に示すごとく、中間積層体１００の側面１０１、１０２には、電極材料２００の端部の一部と対向するグリーンシート１１０との間に間隙を有する電極窪み部２３が形成される。
その後、中間積層体１００は、積層方向に加圧しながら保持する。
なお、本例では、スペーサ層１１１を印刷してあるため、印刷面の段差がなく、打ち抜いた電極含有片５１を精度高く積層することができる。また、接着層１１２を印刷してあるため、打ち抜いた電極含有片５１を接着しながら積層することができる。そのため、電極含有片５１を積層した状態の中間積層体１００に対して、強く圧着させる必要がない。
【００４０】
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１００を加熱することにより脱脂する。加熱条件は、８０時間かけて５００℃まで徐々に昇温し、５時間保持する。これにより、グリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を９０％以上除去する。
次に、脱脂した中間積層体１００を焼成する。焼成条件は、１２時間かけて１０６５℃まで徐々に昇温し、２時間保持後、炉内で徐冷する。これにより、図１０に示すごとく、圧電層１１と内部電極層２１、２２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を形成する。
【００４１】
この焼成により、図１０、図１１に示すごとく、グリーンシート１１０はセラミック積層体１０における圧電層１１を形成し、電極材料２００は内部電極層２１、２２を形成する。また、スペーサ層１１１は電極控え部２９を形成し、接着層１１２は圧電層１１の一部を形成する。そして、電極窪み部２３は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、内部電極層２１、２２の端部の一部と対向する圧電層１１との間に間隙を維持した状態で設けられている。
【００４２】
＜電極接合工程＞
焼成工程後、図１２に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２上に、導電性接着剤３１を塗布する。このとき、図１３に示すごとく、導電性接着剤３１を電極窪み部２３に浸入させ、電極窪み部２３の内部に露出した内部電極層２１、２２と接触するように塗布する。
そして、図１４に示すごとく、導電性接着剤３１上に外部電極３２を配置した後、導電性接着剤３１を加熱硬化させ、外部電極３２を接合する。
最後に、セラミック積層体１０の外周面全体を、絶縁樹脂としてのシリコーン樹脂よりなるモールド材３３によってモールドし、図１の積層型圧電素子１を完成させた。
【００４３】
なお、本例では、導電性接着剤３１として、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂に導電性フィラーとしてのＡｇを分散させたものを用いた。また、絶縁樹脂としては、上記以外にも、シリコーン、ウレタン、ポリイミド等の各種樹脂を用いることができる。また、導電性フィラーとしては、上記以外にも、Ｃｕ、Ｎｉ等を用いることができる。
また、外部電極３２として、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルを用いた。また、上記以外にも、パンチングメタル等を用いることができる。
【００４４】
次に、本例の積層型圧電素子１及びその製造方法における作用効果について説明する。
本例の積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２の端部の一部が積層方向に凹んで対向する圧電層１１との間に間隙を形成してなる電極窪み部２３が設けられている。そして、導電性接着剤３１は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２から電極窪み部２３に浸入した状態で配設されている。
【００４５】
即ち、電極窪み部２３を設けることによって、内部電極層２１、２２は、その端面をセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に露出しているだけでなく、その表面の一部が電極窪み部２３の内部において露出された状態にある。そのため、配設された導電性接着剤３１は、側面１０１、１０２及び電極窪み部２３において内部電極層２１、２２と接触している。これにより、導電性接着剤３１は、従来に比べて内部電極層２１、２２との接触面積が大きくなり、内部電極層２１、２２と導電性接着剤３１との間の導通性を充分に確保することができる。
【００４６】
また、導電性接着剤３１は、電極窪み部２３の間隙に浸入した状態で配設されていることにより、そのアンカー効果を得ることができるため、側面１０１、１０２と導電性接着剤３１との密着性を向上させることができる。それ故、導電性接着剤３１は、駆動時における圧電層１１の変位等に対して耐え得る接着強度を有するものとなり、剥離が生じ難くなる。これにより、導電性接着剤３１の剥離を抑制することが可能となる。
【００４７】
このように、積層型圧電体素子１は、内部電極層２１、２２と導電性接着剤３１との間の導通性を充分に確保することができ、さらに、導電性接着剤３１の剥離を抑制することができる。そのため、長期間の使用における充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
また、電極窪み部２３に位置する内部電極層２１、２２は、積層方向に直交する平面に対して斜めに傾斜している。そのため、上記電極窪み部に浸入した上記導電性接着剤は、上記内部電極層との接触がさらに容易となる。
【００４９】
また、本例の製造方法において、印刷工程では、グリーンシート１１０上に、電極材料２００を印刷すると共に、電極材料２００に隣接して電極控え部２９を形成する部分にスペーサ層１１１を電極材料２００と略同厚みで印刷する。そのため、電極材料２００及びスペーサ層１１１の印刷面に段差が生じない。そのため、電極含有片５１を精度高く積層することができると共に、電極含有片５１が積層された状態の中間積層体１００に対して、印刷面の段差を埋めるために高い圧力を加えて圧着する必要がない。また、スペーサ層１１１を印刷した部分には、電極控え部２９が形成され、その部分の絶縁性を確保することができる。
【００５０】
また、凹部形成工程の後には、電極材料２００の上層であって凹部２３０を除いた部分に、積層時に接着機能を発揮する接着層１１２を印刷する。そのため、接着層１１２の接着機能により、電極含有片５１を接着しながら積層することができ、積層した電極含有片５１同士を充分に接合することができる。
【００５１】
以上のごとく、本例によれば、内部電極層と導電性接着剤との間の電気的な導通性を充分に確保でき、耐久性及び信頼性に優れた積層型圧電素子及びその製造方法を提供することができる。
【００５２】
本例では、電極窪み部２３に位置する内部電極層２１、２２は、積層方向に直交する平面に対して斜めに傾斜した形状を呈しているが、さらに、図１５（ａ）に示すごとく、傾斜した内部電極層２１、２２に凹凸を設けた形状としてもよい。また、図１５（ｂ）に示すごとく、側面１０１、１０２に露出した内部電極層２１、２２の端面を正面から見た場合に、その端面が波形の形状であってもよい。また、図１５（ｃ）に示すごとく、内部電極層２１、２２の積層面を積層方向から見た場合、電極窪み部２３の側面１０１、１０２からの深さが一定ではなく、例えば波形の形状であってもよい。また、これらの形状を任意に組み合わせることもできる。
【００５３】
また、セラミック積層体１０は、電極控え部２９によって内部電極層２１、２２の端部の一部を露出せずに内方に控えさせた電極控え構造を有していたが、内部電極層２１、２２の端部のすべてを露出した全面電極構造を採用することもできる。この場合には、印刷工程において、スペーサ層１１１を印刷する必要がなく、打ち抜き領域４１に電極材料２００のみを印刷すればよい。
【００５４】
（実施例２）
本例は、図１８に示すごとく、実施例１の積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０の外周面にスリット部１２を設けた例である。
【００５５】
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、印刷工程では、グリーンシート１１０上にその後の焼成時に消失する消失スリット層１２０を印刷すると共に、消失スリット層１２０に隣接して焼成時に残存するスペーサ層１１１を消失スリット層１２０と同じ厚みで印刷する。
そして、中間積層体形成工程では、グリーンシート１１０上に電極材料２００を配設してなると共に凹部２３０を設けた電極含有片５１と、グリーンシート１１０上に消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１を配設してなる消失スリット層含有片５２とを作製して積層する。
そして、焼成工程では、消失スリット層１２０を消失させることにより、セラミック積層体１０の外周面から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝よりなるスリット部１２を形成する。
以下、これを詳説する。
【００５６】
印刷工程では、図１６に示すごとく、グリーンシート１１０上の打ち抜き領域４１において、スリット部１２を形成する部分に焼成時に消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷する。本例では、打ち抜き領域４１の２つの直線部４１１、４１２がなす外周部に消失スリット層１２０を印刷した。そして、打ち抜き領域４１において、消失スリット層１２０を印刷した部分と他の部分との印刷高さを略一致させるため、消失スリット層１２０が印刷されていない部分、即ち、焼成時に残存する部分に、グリーンシート１１０を構成している上記スラリーよりなるスペーサ層１１１を消失スリット層１２０と同じ厚みで印刷する。
【００５７】
なお、本例では、消失スリット層１２０を構成する消失材料として、熱変形が小さく、焼成工程によって形成される溝の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、上記以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることができる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料や、コーン、大豆、小麦粉等の穀物を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。
【００５８】
さらに、同図に示すごとく、打ち抜いたシートを積層する際の接着効果を高めるために、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する。そして、図１７に示すごとく、上記の印刷を施した打ち抜き領域４１を打ち抜くことにより、消失スリット層含有片５２を得ることができる。
また、本例では、実施例１と同様に、予め長尺のグリーンシート１１０の長手方向に積層する順序で電極含有片５１及び消失スリット層含有片５２の印刷を施す。ここで、スリット部１２を形成したい位置に消失スリット層含有片５２が積層されるように、印刷の順序を決めておく。
【００５９】
次に、中間積層体形成工程では、上記打ち抜き積層装置によってグリーンシート１１０の打ち抜き領域４１を打ち抜いて電極含有片５１及び消失スリット層含有片５２の２種類のシート片を得ると共に、順次積層し、中間積層体１００を形成する。
その後、焼成工程では、中間積層体１００を焼成し、消失スリット層１２０を消失させ、図１８に示すごとく、作製したセラミック積層体１０の外周面から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝よりなるスリット部１２を形成する。
その他は、実施例１と同様である。
【００６０】
本例の製造方法により、図１８に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、外周面から圧電層の内部に向けて窪んだ溝よりなるスリット部１２が形成される。そのため、このセラミック積層体１０を用いて製造される積層型圧電素子１は、駆動時における圧電層１１の変位によって生じる応力をスリット部１２により緩和することができる。これにより、導電性接着剤３１の剥離、圧電層１１のクラック・剥離等の発生を抑制し、積層型圧電素子１全体の耐久性を向上させることができる。
【００６１】
また、本例では、電極窪み部２３に加えて、スリット部１２にも導電性接着剤３１を浸入させることができる。そのため、セラミック積層体１０の側面に塗布された導電性接着剤３１は、アンカー効果をさらに高めることができる。これにより、積層型圧電素子１の耐久性をさらに向上させることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６２】
（実施例３）
本例は、実施例１のセラミック積層体１０を基にして、内部電極層２１、２２及びスリット部１２の形状や配設位置を様々に変化させた例である。この内容について、実施例２のセラミック積層体１０を含む、図１８〜図２２を用いて説明する。
【００６３】
内部電極層２１、２２の形状や配設位置は、印刷工程において、グリーンシート１１０の打ち抜き領域４１に印刷する電極材料２００及びスペーサ層１１１の印刷位置を変えることにより、様々に変化させることができる。
また、スリット部１２の形状や配設位置は、印刷工程において、グリーンシート１１０の打ち抜き領域４１に印刷する消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の印刷位置を変えることや、電極含有片５１及び消失スリット層含有片５２の印刷・積層順序を変えることにより、様々に変化させることができる。
【００６４】
内部電極層２１、２２は、図１８、図１９、及び図２２に示すごとく、一方の側面１０１、１０２のみを内部に控えることもできるし、図２０、図２１に示すごとく、一方の側面１０１、１０２以外を内部に控えることもできる。また、外周面全体に内部電極層２１、２２を露出させることもできる。
スリット部１２は、図１８〜図２１に示すごとく、隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできるし、図２２に示すごとく、内部電極層２１、２２に沿って形成することもできる。
【００６５】
また、スリット部１２は、図１８、図２０に示すごとく、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできるし、図１９、図２１に示すごとく、１層おき、あるいは、複数層おきの隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできる。
また、スリット部１２は、図１８、図１９、及び図２２に示すごとく、外周面の一部（例えば、側面１０１、１０２）に形成することもできるし、図２０、図２１に示すごとく、外周面全体に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１における、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図２】実施例１における、セラミック積層体の構造を示す斜視図。
【図３】実施例１における、印刷工程を示す説明図。
【図４】実施例１における、凹部形成工程を示す説明図。
【図５】実施例１における、凹部を形成したグリーンシートの断面図。
【図６】実施例１における、接着層を印刷する工程を示す説明図。
【図７】実施例１における、打ち抜き及び積層を行う長尺のグリーンシートを示す説明図。
【図８】実施例１における、中間積層体形成工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、中間積層体形成工程後の電極窪み部周辺の構造を示す断面図。
【図１０】実施例１における、焼成工程後のセラミック積層体を示す説明図。
【図１１】実施例１における、焼成工程後の電極窪み部周辺の構造を示す断面図。
【図１２】実施例１における、導電性接着剤を塗布する工程を示す説明図。
【図１３】実施例１における、導電性接着剤を塗布した後の電極窪み部周辺の構造を示す断面図。
【図１４】実施例１における、外部電極を配置する工程を示す説明図。
【図１５】実施例１における、その他の電極窪み部の形状（（ａ）〜（ｃ））を示す説明図。
【図１６】実施例２における、印刷工程を示す説明図。
【図１７】実施例２における、印刷工程後のグリーンシートを示す説明図。
【図１８】実施例２における、スリット部を設けたセラミック積層体の構造を示す説明図。
【図１９】実施例３における、その他のセラミック積層体の構造を示す説明図。
【図２０】実施例３における、その他のセラミック積層体の構造を示す説明図。
【図２１】実施例３における、その他のセラミック積層体の構造を示す説明図。
【図２２】実施例３における、その他のセラミック積層体の構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００６７】
１  積層型圧電素子
１０  セラミック積層体
１０１、１０２  側面
１１  圧電層
２１  第１内部電極層（内部電極層）
２２  第２内部電極層（内部電極層）
２３  電極窪み部
３１  導電性接着剤
３２  外部電極
【図１】
2006185932.tif 000003
【図２】
2006185932.tif 000004
【図３】
2006185932.tif 000005
【図４】
2006185932.tif 000006
【図５】
2006185932.tif 000007
【図６】
2006185932.tif 000008
【図７】
2006185932.tif 000009
【図８】
2006185932.tif 000010
【図９】
2006185932.tif 000011
【図１０】
2006185932.tif 000012
【図１１】
2006185932.tif 000013
【図１２】
2006185932.tif 000014
【図１３】
2006185932.tif 000015
【図１４】
2006185932.tif 000016
【図１５】
2006185932.tif 000017
【図１６】
2006185932.tif 000018
【図１７】
2006185932.tif 000019
【図１８】
2006185932.tif 000020
【図１９】
2006185932.tif 000021
【図２０】
2006185932.tif 000022
【図２１】
2006185932.tif 000023
【図２２】
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