(57)【要約】【課題】外部電極との間、あるいは積層層間でのショート破損を低減した積層型圧電セラミック素子を提供する。【解決手段】内部電極の取り出し部、または絶縁部の圧電セラミックスの圧電性をレーザー照射やガラス拡散を利用し、部分的にかつ傾斜的に圧電性能を変化させる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックス層が少なくとも３層以上と、内部電極層が少なくとも２層以上となるよう積層した積層体で、この積層体の側面に内部電極が１層おきに対向電極となるように前記内部電極を交互に取り出すか、あるいは絶縁物で絶縁した上に外部電極を有する積層型圧電セラミックス素子において、前記内部電極取り出し部、または絶縁部に接する圧電セラミックスの所定部分の圧電特性を変えたことを特徴とする積層型圧電セラミックス素子。
【請求項２】
圧電特性変更所望部分にレーザー光線を照射し、その熱的な反応で前記部分の圧電特性を変化させたことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電セラミックス素子。
【請求項３】
圧電特性変更所望部に低圧電性のガラスを拡散させたことを特徴とする請求項１記載の積層型圧電セラミックス素子。
【請求項４】
前記圧電特性を変える部分の幅の先端位置を、側面部まで取り出し、露出していない内部電極の先端位置から５０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電セラミックス素子。
【請求項５】
前記圧電特性を変える部分の厚さを、圧電セラミックス素子の内部電極取り出し側面から１０００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電セラミックス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧により電圧を生じさせる積層型圧電センサ、または電圧を加えて変位又は力を生じさせる積層型圧電アクチュエータに用いる積層型圧電セラミックス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この分野では、積層型圧電セラミックス素子は、内部電極を交互に取り出した構造、または内部電極を交互に比較的伸びの小さい絶縁物（ガラス）で絶縁された構造になっていた。
【０００３】
従来、この分野では、圧電セラミックス層を３層以上と内部電極層を２層以上とし、素子側面に内部電極が１層おきに対向電極となるように内部電極を交互に取り出した圧電セラミックス素子において、焼き付け外部電極中のガラスの副作用でガラス拡散層が生じることがあった。また、積層型圧電セラミックスの内部電極を交互に比較的伸びの小さい絶縁物（ガラス）で絶縁する素子においても、そのガラスの焼き付け時の副作用でガラス拡散層が生じることがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セラミックスと相性の良いガラスを用いることは行われているが、ガラス拡散層部の圧電性をコントロールすることは考えられていなかった。従来の積層型圧電アクチュエータでは、積層型圧電セラミックス素子を動作させた場合、内部電極を交互に取り出した圧電セラミックス素子において、取り出し露出されていない内部電極の先端位置に変位動作により応力が集中し、そこを起点として周辺部にクラックが生じ、そのクラックが外部電極にまで及び、そのクラック部に湿気が入り込み、電気的な特性において不具合が発生するという問題点があった。
【０００５】
また、絶縁物の付加により内部電極が１層おきに対向電極になる構造の場合には、絶縁物の弾性率が低い場合には、絶縁物に集中した応力によりクラックを生じる可能性が生じ、そのクラックが外部電極にまで及び、そのクラック部に湿気が入り込み、ショート破損にいたるという不具合懸念があった。このような原因が、圧電アクチュエータの寿命を決めることが多かった。
【０００６】
従って、本発明の課題は、外部電極との間、あるいは積層層間でのショート破損を低減した長寿命の積層型圧電セラミック素子を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
内部電極取り出し部、または絶縁部の圧電セラミックスの圧電性をレーザー照射や意図的なガラス拡散を利用し、部分的にかつ傾斜的に圧電性を変質させることで、変位動作時の応力の集中が分散でき、クラックの発生を防止できる。
【０００８】
本発明によれば、内部電極取り出し部、または絶縁部の圧電セラミックスの圧電性をレーザー照射や意図的なガラス拡散を利用し、部分的にかつ傾斜的に圧電性を変質させることで、応力の集中が分散でき、クラックの発生を防止できる。よって、外部電極との間あるいは積層層間でのショート破損を低減することができる。
【０００９】
即ち、本発明は、圧電セラミックス層が少なくとも３層以上と、内部電極層が少なくとも２層以上となるよう積層した積層体で、この積層体の側面に内部電極が１層おきに対向電極となるように前記内部電極を交互に取り出すか、あるいは絶縁物で絶縁した上に外部電極を有する積層型圧電セラミックス素子において、前記内部電極取り出し部、または絶縁部に接する圧電セラミックスの所定部分の圧電特性を変えた積層型圧電セラミックス素子である。
【００１０】
また、本発明は、前記積層型圧電セラミックス素子において、前記内部電極取り出し部の圧電性能を部分的に変える方法として、圧電特性変更所望部分にレーザー光線を照射し、その熱的な反応で前記部分の圧電特性を変化させた積層型圧電セラミックス素子である。
【００１１】
また、本発明は、前記内部電極取り出し部の圧電特性を部分的に変える方法として、圧電特性変更所望部に低圧電性のガラスを拡散し、圧電セラミックスを変質させた積層型圧電セラミックス素子である。
【００１２】
また、本発明は、上記方法等で圧電特性（性能）を部分的に変化させる深さ方向の幅の先端位置を側面部まで取り出し、露出させていない内部電極の先端位置から５０μｍ以下とした積層型圧電セラミックス素子である。
【００１３】
また、本発明は、積層体の側面に前記内部電極が１層おきに対向電極となるように絶縁物で絶縁した積層型圧電セラミックスに、上記方法等で圧電特性（性能）を部分的に変化させる深さ方向の距離を、圧電セラミックス素子の内部電極取り出し側面から１０００μｍ以下とした積層型圧電セラミックス素子である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態による積層型圧電セラミックス素子について、図を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明における積層型圧電セラミック素子の実施の形態の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、本発明の積層型圧電アクチュエータは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ２、或いはチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３を主成分とする、複数の圧電体１と複数の内部電極２とを交互に積層してなるアクチュエータ本体の少なくとも２つの側面において、内部電極２の端部を外部電極３と接続されており、アクチュエータ本体の上下に、複数の圧電体からなる不活性層４と、不活性層４には、外部電極２と同じ側面に設けられ、かつ外部電極３と接続され、外部と電気的接続を行うためのリード線５から構成されている。
【００１７】
図２において、内部電極と外部電極の接続付近の圧電セラミックス部には、圧電性能変化層６が形成されている。この圧電性能変化層６の厚みは、側面部まで取り出し露出させていない内部電極の先端位置から５０μｍ以下に制御されている。これより広い範囲にした場合は、圧電動作性能が損なわれてしまい、本来の機能性を維持できない。
【００１８】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる積層型圧電セラミック素子を示す断面図である。内部電極の取り出しを交互にするために内部電極取り出し部に絶縁体７を交互に付加したものであり、圧電性能変化層６の形成は図２の場合と同様に行っている。圧電性能変化層６の厚みは、圧電セラミックス素子の内部電極取り出し側面から１０００μｍ以下に制御されている。これより広い範囲にした場合は、圧電動作性能が損なわれてしまい、本来の機能性を維持できない。
【００１９】
さて、絶縁物で内部電極を交互取り出しにする場合に、レーザー光線を当てて圧電性を意図的に低下させると、レーザー光線が内部電極部に照射された際に、内部電極材が飛散し、それが素子側面に付着し素子の絶縁抵抗を劣化させることが起こる場合がある。その際は、素子を流水中に浸漬した状態でレーザー光線を照射すれば、そのような弊害が防止可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の積層型圧電セラミック素子では、内部電極取り出し部、または絶縁部の圧電セラミックスの圧電性をレーザー照射やガラス拡散を利用し、部分的に、かつ場合によっては傾斜的に圧電性を変質させることで、応力の集中が分散でき、クラックの発生を防止できる。よって、外部電極との間、あるいは積層層間でのショート破損を低減した長寿命の積層型圧電セラミック素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型圧電セラミック素子を示す斜視図。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線断面図。
【図３】本発明の積層型圧電セラミック素子の第２の実施の形態を示した断面図。
【図４】従来の積層型圧電セラミック素子を示す断面図。
【符号の説明】
１　　圧電体
２　　内部電極
３　　外部電極
４　　不活性層
５　　リード線
６　　圧電性能変化層
７　　絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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