(57)【要約】【課題】高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、外部電極と内部電極とが断線することがなく、耐久性に優れた積層型圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】複数の内部電極の端部が２つの側面に交互に露出した柱状積層体を作製する工程と、柱状積層体の側面における少なくとも内部電極の端部が露出した部分に、導電性金属粉末５０〜９５体積％とガラス粉末５〜５０体積％とを含む導電性ペーストを塗布する工程と、ガラスの軟化点の９０〜１２０％の温度範囲で導電性ペーストを熱処理して外部電極を形成する工程と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層した柱状積層体を有し、該柱状積層体の２つの側面に一対の外部電極がそれぞれ形成された積層型圧電素子の製造方法であって、
前記複数の内部電極の端部が前記２つの側面に交互に露出した柱状積層体を作製する工程と、
前記柱状積層体の側面における少なくとも前記内部電極の端部が露出した部分に、導電性金属粉末５０〜９５体積％とガラス粉末５〜５０体積％とを含む導電性ペーストを塗布する工程と、
前記ガラスの軟化点の９０〜１２０％の温度範囲で前記導電性ペーストを熱処理して外部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記ガラスの軟化点が４００〜９３０℃の範囲である請求項１記載の積層型圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理温度が、前記ガラスの軟化点よりも高く、かつ、導電性金属粉末の融点以下である請求項１又は２記載の積層型圧電素子の製造方法。
【請求項４】
圧電体と内部電極とを交互に積層してなる柱状積層体と、該柱状積層体の側面に設けられ、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とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記内部電極の端部に一層おきに前記柱状積層体の側面から突出する突起状導電性端子が設けられ、該突起状導電性端子が導電材とガラスを含有する外部電極中に埋設され、その外部電極の空隙率が３０〜７０％であることを特徴とする積層型圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子の製造方法及び積層型圧電素子に関し、例えば、自動車用燃料噴射装置、光学装置等の精密位置決め装置や振動防止用の駆動素子等に用いられる積層型圧電素子の製造方法及び積層型圧電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積層型圧電素子としては、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には、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との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、同時焼成タイプの積層型圧電アクチュエータが薄層化に対して有利であるために、その優位性を示しつつある。
【０００３】
図４は、従来の積層型圧電アクチュエータを示すもので、このアクチュエータでは、圧電体５１と内部電極５２が交互に積層されて柱状積層体５３が形成され、その積層方向における両端面には不活性層５５が積層されている。
【０００４】
内部電極５２は、その一方の端部が左右交互に絶縁体６１で被覆され、その上から帯状外部電極７０が内部電極５２と左右各々一層おきに導通するように形成されている。
【０００５】
帯状外部電極７０上には、さらにリード線７６が半田７７により固定されている。
【０００６】
ところで、近年においては、小型の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、より高い電界を印加し、長期間連続駆動させることが行われている。
【特許文献１】特許第３２５０９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した圧電アクチュエータでは、高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合、圧電体５１間に形成された内部電極５２と、正極、負極用の外部電極７０との間で剥離が発生し、一部の圧電体５１に電圧供給されなくなり、駆動中に変位特性が変化するという問題があった。また、外部電極も長期間連続駆動させた場合、その繰り返し応力により断線し、電圧が供給されなくなると言う問題があった。
【０００８】
本発明は、高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、外部電極と内部電極とが断線することがなく、耐久性に優れた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】
【０００９】
本発明の積層型圧電素子の製造方法は、複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層した柱状積層体を有し、該柱状積層体の２つの側面に一対の外部電極がそれぞれ形成された積層型圧電素子の製造方法であって、前記複数の内部電極の端部が前記２つの側面に交互に露出した柱状積層体を作製する工程と、前記柱状積層体の側面における少なくとも前記内部電極の端部が露出した部分に、導電性金属粉末５０〜９５体積％とガラス粉末５〜５０体積％とを含む導電性ペーストを塗布する工程と、前記ガラスの軟化点の９０〜１２０％の温度範囲で前記導電性ペーストを熱処理して外部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における前記ガラスの軟化点は４００〜９３０℃の範囲であるのがよく、前記熱処理温度は、前記ガラスの軟化点よりも高く、かつ、導電性金属粉末の融点以下であるのがよい。
【００１１】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体と内部電極とを交互に積層してなる柱状積層体と、該柱状積層体の側面に設けられ、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とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記内部電極の端部に一層おきに前記柱状積層体の側面から突出する突起状導電性端子が設けられ、該突起状導電性端子が導電材とガラスを含有する外部電極中に埋設され、その外部電極の空隙率が３０〜７０％であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の積層型圧電素子では、内部電極の端部には突起状導電性端子が設けられ、この突起状導電性端子が外部電極中に埋設されているため、突起状導電性端子のアンカー効果により外部電極が内部電極に強固に接合しており、高電界、高圧力下で長期間連続運転させた場合でも、外部電極と内部電極との断線を抑制することができ、耐久性を大幅に向上できる。
【００１３】
また、従来は、内部電極の端部に外部電極を接合しており、外部電極との接合面積が小さく、導電性が低く、接続信頼性も低いものであったが、本発明では、突起状導電性端子を外部電極中に埋設しているため、突起状導電性端子と外部電極との接合面積が大きく、外部電極と内部電極間の導電性を向上でき、しかも外部電極と内部電極との接続信頼性も向上できる。
【００１４】
また、本発明では突起状導電性端子が、導電材とガラスを含有する外部電極中に埋設され、その外部電極の空隙率が３０〜７０％であるため、熱膨張の差によるクラックの発生や、駆動による繰り返し応力に起因する外部電極の破壊を抑え、信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の積層型圧電素子の製造方法によれば、複数の内部電極の端部が２つの側面に交互に露出した柱状積層体を作製する工程と、柱状積層体の側面における少なくとも内部電極の端部が露出した部分に、導電性金属粉末５０〜９５体積％とガラス粉末５〜５０体積％とを含む導電性ペーストを塗布する工程と、ガラスの軟化点の９０〜１２０％の温度範囲で導電性ペーストを熱処理して外部電極を形成する工程と、を備えているおり、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の積層型圧電アクチュエータからなる積層型圧電素子の一形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った縦断面図、（ｃ）、（ｄ）は内部電極と外部電極の接合部近傍の拡大図である。
【００１７】
積層型圧電アクチュエータは、図１に示すように、圧電体１と内部電極２とを交互に複数積層してなる四角柱状の柱状積層体１ａの側面において、内部電極２の端部を一層おきに絶縁体３で被覆し、絶縁体３で被覆していない内部電極２の端部に突起状導電性端子５を設け、該突起状導電性端子５を、銀を主成分とする導電材とガラスからなる外部電極４中に埋設して接合し、各外部電極４にリード線６を接続固定して構成されている。
【００１８】
圧電体１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（以下ＰＺＴと略す）、或いはチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３を主成分とする圧電セラミックス材料等で形成されている。この圧電セラミックスは、その圧電特性を示す圧電歪み定数ｄ３３が高いものが望ましい。
【００１９】
また、圧電体１の厚み、つまり内部電極２間の距離は５０〜２５０μｍが望ましい。
【００２０】
これは、積層型圧電アクチュエータは電圧を印加してより大きな変位量を得るために、積層数を増加させる方法がとられるが、上記のような圧電体１の厚みを採用することにより、アクチュエータの小型化、低背化を達成できるとともに、圧電体１の絶縁破壊を防止できるからである。
【００２１】
圧電体１の間には内部電極２が配されているが、この内部電極２は銀−パラジウム等の金属材料で形成されており、各圧電体１に所定の電圧を印加し、圧電体１に逆圧電効果による変位を起こさせる作用をなす。
【００２２】
また、突起状導電性端子５が形成された柱状積層体１ａの側面に一層おきに深さ３０〜５００μｍ、積層方向の幅３０〜２００μｍの溝が形成されており、この溝内にガラスが充填されて絶縁体３が形成されている。溝内のガラスはヤング率が小さいものが望ましい。
【００２３】
突起状導電性端子５と絶縁体３は、外部電極４が形成された柱状積層体１ａの一側面に露出した内部電極２の端部に、交互に形成されている。即ち、溝内に充填された絶縁体３により内部電極２の端部が互い違いに一層おきに絶縁され、内部電極２の絶縁されていない他方の端部は、突起状導電性端子５を介して銀を主成分とする導電材とガラスからなる外部電極４と接合されている。
【００２４】
突起状導電性端子５は、内部電極２の端部に拡散接合している。即ち、内部電極２が銀を主成分とし、パラジウムを含有し、突起状導電性端子５が銀を主成分としている場合、内部電極２と突起状導電性端子５の銀が相互に拡散するとともに、内部電極２のパラジウムが突起状導電性端子５に拡散し、これにより突起状導電性端子５が内部電極２の端部に拡散接合している。
【００２５】
柱状積層体１ａの対向する側面には、導電性ペーストを塗布して形成され、銀を主成分とする導電材と、ガラスとからなる外部電極４が接合しており、この外部電極４中には、突起状導電性端子５が埋設され、これにより外部電極４に内部電極２が一層おきに電気的に接続されている。
【００２６】
この銀を主成分とする導電材とガラスからなる外部電極４は、接続されている各内部電極２に圧電体１を逆圧電効果により変位させるに必要な電圧を共通に供給する作用をなす。
【００２７】
外部電極４、突起状導電性端子５の導電材は銀を主成分とするもので、これ以外に、ニッケル、銅、金、アルミニウム等の導電性を備えた金属及びそれらの合金から構成されていても良いが、外部電極４の導電材、突起状導電性端子５は、同一金属又は同一合金を主成分とする。
【００２８】
外部電極４の導電材、突起状導電性端子５は、耐酸化性を有し、比較的低温で拡散移動しやすく、ヤング率が低いという点から、銀、若しくは銀主成分の合金が望ましい。
【００２９】
また、本発明では、外部電極４の圧電体側表層部には、他の部分４ａよりもガラス成分が多いガラスリッチ層４ｂが形成されており、このガラスリッチ層４ｂが圧電体１表面に接合している。
【００３０】
このように、圧電体１に接する外部電極４のガラスリッチ層４ｂが、外部電極４の他の部分４ａよりもガラス成分を多く含むようにすることにより、外部電極４と柱状積層体１ａとの接合強度を強固なものとすることができる。
【００３１】
ガラスリッチ層４ｂには、ガラスが外部電極４の他の部分４ａよりも１．１倍以上の割合で存在する。
【００３２】
突起状導電性端子５の周囲に該当する部分にも外部電極４のガラスリッチ層４ｂが形成され易いが、突起状導電性端子５は外部電極４の導電材と接続しており、さらなる導電性向上のためにはガラスリッチ層４ｂ中の導電材量が多い方が望ましい。
【００３３】
尚、突起状導電性端子５の形状、突起状導電性端子５に接するガラスリッチ層４ｂ及び圧電体１に接するガラスリッチ層４ｂの形状、厚み等は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、均一である必要はない。
【００３４】
また、外部電極４中の導電材は５０〜９５体積％、残部のガラス成分は５〜５０体積％とされている。これにより、適度なガラス成分量を確保できるため、外部電極４と柱状積層体１ａ及び突起状導電性端子５との接合強度を効果的に高めることができ、また、外部電極４の抵抗値を低くでき、外部電極４の局所発熱を抑制し、外部電極４の断線を防止できる。
【００３５】
また、外部電極４の空隙率は３０〜７０％が望ましい。外部電極中の空隙率が３０％未満の場合、外部電極４は緻密化してしまい、ヤング率が高くなり、長期間駆動した場合にその繰り返し応力により、クラックが発生し断線してしまう。空隙率が７０％を超える場合、外部電極としての強度が低くなり、断線や局所発熱により素子が破壊してしまう。
【００３６】
外部電極４の空隙率を調整するためには、銀ガラス導電性ペースト中のバインダー添加量を変化させたり、また焼き付け時の熱処理温度を変化させたり、熱処理時間を長くしたり、ガラスの軟化点を変化させることにより達成できる。
【００３７】
例えば、ガラスの軟化点より高い温度で熱処理すると、空隙率は少なくなり、逆に低い温度で熱処理すると空隙率は高くなる。軟化点に対し９０％から１２０％の範囲で熱処理することにより、空隙率を３０〜７０％に調整できる。
【００３８】
また、導電性ペースト中のバインダー量を増やすことによりペーストの密度を低下させたり、電極の焼き付け処理中に分解して飛散する有機物からなるポア材を添加したりすることも有効である。
【００３９】
また、外部電極４を構成するガラスとしては、外部電極４を形成する際の作業温度が４００〜９３０℃であるシリカガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリけい酸塩ガラス、アルミノほうけい酸塩ガラス、ほうけい酸塩ガラス、アルミノけい酸塩ガラス、ほう酸塩ガラス、りん酸塩ガラス等を用いることが好ましい。
【００４０】
例えば、ほうけい酸塩ガラスとしては、ＳｉＯ２４０〜７０重量％、Ｂ２Ｏ３２〜３０重量％、Ａｌ２Ｏ３０〜２０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのようなアルカリ土類金属酸化物を総量で０〜２０重量％、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏのようなアルカリ金属酸化物を総量で０〜１０重量％含有するものを使用することができる。
【００４１】
また、上記のほうけい酸塩ガラスに、５〜３０重量％のＺｎＯを含むようなガラスとしても構わない。ＺｎＯは、ほうけい酸塩ガラスの軟化点の温度を低下させる効果がある。
【００４２】
また、りん酸塩ガラスとしては、Ｐ２Ｏ５４０〜８０重量％、Ａｌ２Ｏ３０〜３０重量％、Ｂ２Ｏ３０〜３０重量％、ＺｎＯ０〜３０重量％、アルカリ土類金属酸化物０〜３０重量％、アルカリ金属酸化物０〜１０重量％を含むようなガラスを使用することができる。
【００４３】
また、鉛ガラスとしては、ＰｂＯ３０〜８０重量％、ＳｉＯ２０〜４０重量％、Ｂｉ２Ｏ３０〜３０重量％、Ａｌ２Ｏ３０〜２０重量％、ＺｎＯ０〜３０重量％、アルカリ土類金属酸化物０〜３０重量％、アルカリ金属酸化物０〜１０重量％を含むようなガラスを使用することができる。
【００４４】
外部電極４にはリード線６が半田により接続固定されている。このリード線６は外部電極４を外部の電圧供給部に接続する作用をなす。
【００４５】
本発明の積層型圧電素子の製法について説明する。まず、柱状積層体１ａを作製する。
【００４６】
ＰＺＴ等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、ＤＢＰ（フタル酸ジオチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジブチル）等の可塑剤とを混合してスラリーを作製し、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。
【００４７】
次に、銀−パラジウム粉末にバインダー、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の厚みに印刷する。
【００４８】
そして、上面に導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを複数積層するとともに、この積層体の上下面に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを複数積層し、この積層体を所定の温度で脱バインダーを行った後、９００〜１２００℃で焼成することによって作製される。
【００４９】
その後、図２（ａ）に示すように、ダイシング装置等により柱状積層体１ａの側面に一層おきに溝を形成する。そして、図２（ｂ）に示すように該溝部にガラス粉末を分散させたペーストを充填し、７００〜１０００℃で焼き付けを行い、ガラスを溝に充填し、柱状積層体１ａを形成する。
【００５０】
その後、柱状積層体１ａの溝を形成した側面に、図２（ｃ）に示すように、平均粒径０．１〜１０μｍの銀粉末（融点：９６０℃）を５０〜９５体積％と、残部が平均粒径０．１〜１０μｍでケイ素を主成分とする軟化点が４００〜９３０℃のガラス粉末５〜５０体積％からなる混合物に、バインダーを加えて作製した銀ガラス導電性ペースト２１を塗布し、ガラスの軟化点よりも高い温度、且つ銀の融点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２１中の銀が内部電極２端部に集合し、図２（ｄ）に示すように、突起状導電性端子５が形成されるとともに、外部電極４を形成することができる。
【００５１】
即ち、銀ガラス導電性ペースト２１中にガラス成分を分散させ、ガラスの軟化点よりも高い温度で、且つ銀の融点以下で熱処理することにより、ガラスが軟化し、この状態において圧電体１には拡散しにくい銀が内部電極２の端部に集合して突起状導電性端子５を形成し、同時に該突起状導電性端子５及び圧電体１近傍にはガラス成分が集まる。
【００５２】
このようにして、突起状導電性端子５及び外部電極４が形成することができる。
【００５３】
また、同時に内部電極２を構成する銀とパラジウムが突起状導電性端子５に拡散し、突起状導電性端子５と内部電極２との接合が強固なものとなる。突起状導電性端子５の柱状積層体１ａからの突出高さは、１μｍ以上、特には３μｍ以上が好ましい。このように、突出高さを高くするためには、焼き付け時の熱処理温度を高くしたり、熱処理時間を長くしたり、ガラスの軟化点を低下させることにより達成できる。
【００５４】
該銀ガラス導電性ペーストの焼き付け温度は、溝部に充填したガラスの焼き付け温度以下の温度が好ましい。
【００５５】
上述のように、突起状導電性端子５及び外部電極４を形成した後、リード線６を接続することにより本発明の積層型圧電素子が完成する。
【００５６】
そして、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、柱状積層体１ａを分極処理することによって、製品としての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６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する。
【００５７】
以上のように構成された積層型圧電素子は、内部電極２の端部には突起状導電性端子５が設けられ、この突起状導電性端子５が外部電極４中に埋設されているため、突起状導電性端子５のアンカー効果により外部電極４が内部電極２に強固に接合しており、高電界、高圧力下で長期間連続運転させた場合でも、外部電極４と内部電極２との断線を抑制することができ、耐久性を大幅に向上できる。
【００５８】
また、突起状導電性端子５を外部電極４中に埋設しているため、突起状導電性端子５と外部電極４との接合面積が大きく、外部電極４と内部電極２間の導電性を向上でき、しかも外部電極４と内部電極２との接続信頼性も向上できる。
【００５９】
また、突起状導電性端子が、導電材とガラスを含有する外部電極中に埋設され、その外部電極の空隙率を３０〜７０％にすることにより、熱膨張の差によるクラックの発生や、駆動による繰り返し応力に起因する外部電極の破壊を抑え、信頼性を向上することができる。
【００６０】
尚、本発明では、図３に示すように、外部電極４の外側に導電性補助部材７を形成しても良い。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、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。
【００６１】
なお、導電性補助部材７は、板状導電部材、導電性接着剤、導電性コイル、導電性波板、導電性繊維集合体（ウール状）の一つ若しくは複合体からなる。
【００６２】
本発明の積層型圧電素子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。また、上記例では、柱状積層体１ａ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を形成してもよい。
【実施例１】
【００６３】
まず、柱状積層体を作製した。圧電体は厚み１５０μｍのＰＺＴで形成し、内部電極は厚み３μｍの銀−パラジウム合金によって形成し、圧電体及び内部電極の各々の積層数は３００層とした。
【００６４】
その後、図２（ａ）に示すように、ダイシング装置により柱状積層体側面の内部電極の端部に一層おきに深さ５０μｍ、幅５０μｍの溝を形成した。そして、図２（ｂ）に示すように該溝部にガラス粉末を分散させたペーストを充填し、９００℃で焼き付けを行い、ガラスを溝に充填した。
【００６５】
次に、平均粒径５μｍの銀粉末を９０体積％と、残部が平均粒径５μｍのケイ素を主成分とする軟化点が６００℃の非晶質のほうけい酸塩ガラス（Ｓｉ、Ａｌ、Ｂを含有）粉末１０体積％との混合物にバインダーを加え、十分に混合して銀ガラス導電性ペーストを作製し、図２（ｃ）に示すように、前記柱状積層体の溝を形成した側面に塗布し、７００℃で焼き付けを行い、図２（ｄ）に示すように、突起状導電性端子を形成するとともに、外部電極を形成した。
【００６６】
突起状導電性端子の積層方向厚みは平均で３μｍ、柱状積層体の側面からの突出高さは平均で５μｍであった。この時、該突起状導電性端子の主成分は銀で、該突起状導電性端子には、内部電極からパラジウムが拡散していることを確認した。
【００６７】
また、外部電極の突起状導電性端子及び圧電体に接する部分には、他の外部電極の部分よりもガラス成分が多いガラスリッチ層が形成されており、そのガラスリッチ層の平均的な厚みは約２μｍであった。
【００６８】
その後、外部電極にリード線を接続し、正極及び負極の外部電極にリード線を介して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アクチュエータを作製した。
【００６９】
得られた積層型圧電アクチュエータに１５０Ｖの直流電圧を印加した結果、積層方向に４０μｍの変位量が得られた。さらに、このアクチュエータに室温で０〜＋１５０Ｖの交流電圧を１５０Ｈｚの周波数にて印加し駆動試験を行った結果、１×１０８サイクルまで駆動したところ４０μｍの変位量が得られ、外部電極の異常は見られなかった。
【００７０】
表１のサンプルＮｏ．１に記載する。
【実施例２】
【００７１】
次に、銀ガラス導電性ペースト中の銀含有率とガラス軟化点を変化させ、外部電極４の焼き付けの熱処理温度を変化させて、空隙率を変化させた以外は、実施例１と同様の構成の積層型圧電アクチュエータ（Ｎｏ．２〜８）を作製したところ、Ｎｏ．１〜７のサンプルにおいて、銀を主成分とする突起状導電性端子が柱状積層体の内部電極端部に形成されていた。
【００７２】
空隙率の測定は、外部電極４の断面を鏡面加工し、画像解析にて測定した。なお、Ｎｏ．６〜８のサンプルは比較例であり、Ｎｏ．６のサンプルにおいては、突起状導電性端子は形成されていたが、外部電極４の空隙率が１５％と本発明の範囲外であり、Ｎｏ．７〜８のサンプルにおいては突起状導電性端子は形成されていなかった。
【００７３】
得られた積層型圧電アクチュエータに室温で０〜１５０Ｖの交流電圧を１５０Ｈｚの周波数にて印加し、駆動試験を行った。初期に得られた変位量はすべてのサンプル（Ｎｏ．１〜８）において４０μｍであった。併せて、室温で０〜２００Ｖの交流電圧を１５０Ｈｚの周波数においても駆動試験を行った。得られた結果を表１に示す。
【表１】
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【００７４】
サンプルＮｏ．８の突起状導電性端子が形成されていないサンプル以外の全てのサンプルにおいて、１５０Ｖで１×１０８サイクルまで駆動したところ４０μｍの変位が得られ、外部電極の異常は見られなかった。また、突起状導電性端子が形成されていたサンプルＮｏ．１〜６においては、外部電極と内部電極とが突起状導電性端子を介して電気的に強固に接合されているため、１×１０８サイクルまで外部電極と内部電極との間でスパークが生じることはなかった。
【００７５】
一方、突起状導電性端子が形成されなかったＮｏ．７〜８のサンプルの場合、外部電極と内部電極との接続が弱く、外部電極と内部電極の接点においてスパークが生じてしまった。
【００７６】
さらに、駆動条件が厳しい２００Ｖでの駆動の結果、本発明の範囲内であるＮｏ．１、２、３、４、５のサンプルにおいては、２００Ｖの駆動においても、１×１０８サイクルまで駆動しても外部電極の断線、スパークといった異常は見られなかった。一方、Ｎｏ．６のサンプルは外部電極４の空隙率が低いために、外部電極が断線してしまった。
【００７７】
即ち、外部電極中の銀の含有率を５０〜９５体積％、ガラス成分の軟化点を銀の融点以下、外部電極の空隙率を３０〜７０％にすることにより、高電界で高速に連続駆動した場合においても、突起状導電性端子が内部電極と外部電極を強固に電気的に接合し、また外部電極が強固に柱状積層体と接合されているため、外部電極の断線、外部電極と内部電極の接点でのスパークといった問題が生じることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の積層型圧電素子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った縦断面図、（ｃ）及び（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の積層型圧電素子の製法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の積層型圧電素子の他の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】従来の積層型圧電アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・圧電体
１ａ・・・柱状積層体
２・・・内部電極
４・・・外部電極
４ｂ・・・ガラスリッチ層
５・・・突起状導電性端子
【図１】
2006191149.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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