(57)【要約】【課題】内部電極層からのマイグレーションが生じ難い、積層型圧電体素子を提供しようとすること。【解決手段】圧電層１１と、該圧電層１１に電圧を印加する内部電極層１２とを交互に積層してなる圧電スタック１０と、該圧電スタック１０の側面１０１、１０３で、一層おきに上記内部電極層１２と電気的に導通するよう設けた側面電極１５と、該側面電極１５の外方から、上記圧電スタック１０の側面１０１〜１０４を覆う絶縁被覆材１６とを有する。上記圧電スタック１０の側面１０１、１０３は上記内部電極層１２が露出した端面１２０を有し、上記圧電スタック１０と上記絶縁被覆材１６との間に、少なくとも上記端面１２０を覆う薄膜からなる絶縁バリア膜１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電層と、該圧電層に電圧を印加する内部電極層とを交互に積層してなる圧電スタックと、該圧電スタックの側面で、一層おきに上記内部電極層と電気的に導通するよう設けた側面電極と、該側面電極の外方から、上記圧電スタックの側面を覆う絶縁被覆材とを有する積層型圧電体素子であって、
上記圧電スタックの側面に上記内部電極層の端面が露出し、
上記圧電スタックと上記絶縁被覆材との間に、少なくとも上記端面を覆う薄膜からなる絶縁バリア膜を有することを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項２】
請求項１において、上記絶縁バリア膜の厚さは１ｎｍ〜２μｍであることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項３】
請求項１において、上記絶縁バリア膜は、各膜の厚さが０．３〜４μｍの多層膜からなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記絶縁バリア膜は、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯＦ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳＯＧ（スピンオンガラス）、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）、ＢＳＧ（ホウケイ酸ガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素をドープしたリンケイ酸ガラス）、ダイヤモンド、ＳｉＣのいずれか１種以上からなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記絶縁バリア膜は、ＰＶＤ（物理気相成長法）成膜されてなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記絶縁バリア膜は、ＣＶＤ（化学気相成長法）成膜されてなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記絶縁バリア膜を通して、上記内部電極層と上記側面電極とが電気的に導通する導電ブリッジを有することを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記積層型圧電体素子は、車両用燃料噴射装置のインジェクタに内蔵して使用することを特徴とする積層型圧電体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用燃料噴射装置のインジェクタ等の駆動源として使用できる積層型圧電体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２２、図２３に示すごとく、圧電層９１と、該圧電層９１に電圧を印加する内部電極層９２１、９２２とを交互に積層してなる圧電スタック９０と、該圧電スタック９０の側面に上記内部電極層９２１、９２２と電気的に導通するよう設けた側面電極９４１、９４２と、該側面電極９４１、９４２の外方から、側面電極９４１、９４２と共に圧電スタック９０の側面を覆って設けた絶縁被覆材９５とを有する積層型圧電体素子９が知られている。
圧電層９１は積層方向から電位差を印加することで伸張する。従って、内部電極層９２１と９２２は圧電層９１を挟んで一方が側面電極９４１と他方が側面電極９４２と導通する。側面電極９４１と内部電極層９２２は、両者の間に絶縁材９３を配置して導通しないよう構成する。側面電極９４２と内部電極層９２１との間も同様である。側面電極９４１、９４２はリード線９４０にて外部電源（図示略）と接続する。なお、圧電スタック９０の積層方向の両端は伸張しないダミー層９９である。
【０００３】
この積層型圧電体素子９を、後述する図１１、図１２に示すごとき車両用燃料噴射装置のインジェクタに用いることがある。この時、積層型圧電体素子は封入ホルダに密封され、インジェクタ内に組み込まれる。
従って、この使用条件において、積層型圧電体素子はインジェクタ作動時に密封高温雰囲気にさらされる。
【０００４】
ところで圧電層は圧電セラミックからなる。
一般にセラミック表面は、化学吸着や物理吸着によって水分をよく吸着する。
セラミック表面に吸着した水分を低温での真空排気や高温処理等で脱離させたとしても、セラミックを大気中に戻すとすぐにセラミック表面に大気中の水分が吸着される。
従って、積層型圧電体素子は、圧電スタック表面に水分が吸着した状態で側面電極を設け、更に側面電極の外方から絶縁被覆材による被覆処理が行われる。
積層型圧電体素子を車両用燃料噴射装置に使用する際は、圧電スタックの表面に水分が吸着されたまま絶縁被覆材による被覆処理が行われて、その上密封されてインジェクショタに組み込まれ、そこで高温雰囲気にさらされる。
【０００５】
このような条件で用いられる積層型圧電体素子は、水分と高温との作用によって、内部電極層のマイグレーションが非常に発生しやすい。
内部電極層のマイグレーションは、主として内部電極層が水分に触れて、かつ高温多湿の環境下にある場合、内部電極層が溶解し、電極材料が周囲に拡散する現象である。
マイグレーションが進行した場合、内部電極層と側面電極や、絶縁樹脂と圧電層との間等で絶縁不良が発生し、積層型圧電体素子の動作不良が発生することがあった。
【０００６】
この問題を解決するため、従来いくつか提案がなされている。
一つは、以下の特許文献１、２に記載があるように、圧電スタックの側面に露出した内部電極層の端面を含む、圧電スタックの側面全面をガラスやセラミック等の絶縁体を焼付けて構成した絶縁層で覆って、内部電極層のマイグレーションを防ぐ方法である。
また、以下の特許文献３に記載があるように、圧電スタックの側面において各内部電極層が露出する端面をシリコン等の絶縁材料でコートする方法である。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−７１９３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５８７２号公報
【特許文献３】特開平５−１６０４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１や２にかかる方法はマイグレーションを防ぐことができるが、圧電スタックの側面に柔軟性に欠ける絶縁体を設けるため、特に高出力を要求される自動車の燃料噴射用等に使用する積層型圧電体素子において、圧電層の伸張に応じた力が絶縁体に加わった際に、絶縁体にクラックが発生したり、圧電スタックから剥離して、積層型圧電体素子の動作不良を起こすおそれがあった。
また、特許文献３にかかる方法は、各層にコートする方法であり、内部電極層のピッチが狭く、内部電極層の形成数が多い圧電スタックについて、大量生産が困難となるおそれがある。更に、圧電スタックの作動時にコートが剥がれる等のトラブルが生じやすく、またコートが剥がれた場合、そこから圧電スタックの表面に吸着した水分が浸入して、マイグレーションが発生するおそれがあった。
【０００９】
従って、車両量燃料噴射装置のインジェクタ等の駆動源として使用するような、密閉高温雰囲気において、マイグレーションを原因とした動作不良が生じ難い、積層型圧電体素子が求められていた。
【００１０】
本発明は、以上の問題点を鑑みて、内部電極層からのマイグレーションが生じ難い、積層型圧電体素子を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、圧電層と、該圧電層に電圧を印加する内部電極層とを交互に積層してなる圧電スタックと、該圧電スタックの側面で、一層おきに上記内部電極層と電気的に導通するよう設けた側面電極と、該側面電極の外方から、上記圧電スタックの側面を覆う絶縁被覆材とを有する積層型圧電体素子であって、
上記圧電スタックの側面に上記内部電極層の端面が露出し、
上記圧電スタックと上記絶縁被覆材との間に、少なくとも上記端面を覆う薄膜からなる絶縁バリア膜を有することを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項１）。
【００１２】
本発明にかかる積層型圧電体素子は、圧電スタックと絶縁被覆材との間に薄膜からなる絶縁バリア膜がある。この絶縁バリア膜は内部電極層の端面を覆っている。
圧電スタックの側面は内部電極層が露出しており、仮に絶縁バリア膜がなければ、端面と絶縁被覆層とが接触する。
従来技術において説明したように、圧電スタックの圧電層はセラミックからなり、セラミック表面は水分が吸着した状態にある。従って、セラミック表面の水分と内部電極層とが接触し、かつ絶縁被覆層と内部電極層とが接触することで、内部電極層のマイグレーションが促され、マイグレーションによる絶縁不良から積層型圧電体素子の動作不良が発生する。
本発明では、絶縁バリア膜を設けて、内部電極層の端面と圧電層と絶縁被覆材とを分離して、マイグレーションを生じ難くする。
更に、本発明で圧電スタックの側面に設けた絶縁バリア膜は薄い膜状の絶縁体であり、積層型圧電体素子の作動時、圧電スタックの伸張に追随して共に伸張することができ、剥離、クラック発生が生じ難い。
【００１３】
以上、本発明によれば、内部電極層のマイグレーションが生じ難い、積層型圧電体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】
【００１４】
本発明にかかる積層型圧電体素子について説明する。
積層型圧電体素子において、圧電層はセラミックからなり、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の一般的な圧電セラミックを使用することができる。
内部電極層はＡｇやＰｔ等の通常使用する貴金属電極材料やその他の電極材料（Ｃｕ、Ｎｉ等の材料）を使用することができる。
また、圧電層と内部電極層とを所望の枚数まで積層してなる積層型圧電体素子の他、圧電層と内部電極層とを交互に積層してなるユニット素子を、所望の個数を積層したユニット式積層型圧電体素子について、本発明を適用することができる。
【００１５】
また、部分電極構成の素子、全面電極構成の素子、いずれについても本発明を適用することができる。
ここに部分電極構成とは、圧電層と内部電極層との積層面において、内部電極層が圧電層に対し部分的に設けてあって、圧電スタックの側面において、内部電極層の端面が部分的に存在する構成である。内部電極層は端面において側面電極と導通する。
全面電極構成とは、圧電層と内部電極層との積層面において、内部電極層が圧電層を全面的に覆って設けてあって、圧電スタックの側面に対し内部電極層の端面が略全周に存在する構成である。内部電極層の端面は、側面電極と導通を確保する場所を除いて、絶縁体で覆う必要がある。
【００１６】
次に、絶縁バリア膜について説明する。
絶縁バリア膜は薄い固体膜からなり、後述するごとく物理気相成長法であるＰＶＤ、化学気相成長法であるＣＶＤにより作成することができる。
また、ＰＶＤ、ＣＶＤ以外の方法で作成した薄膜を用いることもできる。例えばディッピングやスプレー、溶射等による成膜を採用することができる。
これらの方法はいずれも圧電スタックを加熱したり、減圧または真空雰囲気に圧電スタックを置いて膜の形成を行う、圧電スタックの表面に吸着している水分を除去して、水分が非常に少なくなった表面に膜を設けることができる。
水分はマイグレーションの促進要因であるため、上記の方法により得た絶縁バリア膜を有する積層型圧電体素子は、マイグレーションが発生し難くなる。
【００１７】
次に、上記絶縁バリア膜の厚さは１ｎｍ〜２μｍであることが好ましい（請求項２）。
これにより、本発明の効果をより確実に得ることができる。
１ｎｍ未満の膜は強度が弱く、積層型圧電体素子の作動時の伸張で応力が加わった場合に割れたり、クラックが発生する等して、本発明にかかるマイグレーション防止効果が得難くなるおそれがある。
２μｍより厚い膜は、膜の柔軟性が低下するおそれがある。
【００１８】
また、上記絶縁バリア膜は、各膜の厚さが０．３〜４μｍの多層膜からなることが好ましい（請求項３）。
これにより、各膜の特性を生かした柔軟性のある膜を得ることができる。
各膜の厚さが０．３μｍ未満である場合は、絶縁性が不足するおそれがある。各膜の厚さが４μｍを越えた場合は、膜の柔軟性が低下するおそれがある。
また、多層膜構成の例として、後述する図１４のように、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2という構成がある。この絶縁バリア膜は、ＳｉＯ2で圧電スタックの作動時の伸張に追随する柔軟性を、Ｓｉ3Ｎ4で絶縁性を得て、内部電極層が所定の場所以外で側面電極と導通しないよう構成することができる。
単層ＳｉＯ2に比べて経時絶縁破壊寿命を長くするために多層膜としたり、膜のピンホールによる絶縁不良が単層よりも極端に低減できるため、多層膜とすることがある。
【００１９】
また、上記絶縁バリア膜は、上記絶縁バリア膜は、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯＦ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳＯＧ（スピンオンガラス）、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）、ＢＳＧ（ホウケイ酸ガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素をドープしたリンケイ酸ガラス）、ダイヤモンド、ＳｉＣのいずれか１種以上からなることが好ましい（請求項４）。
これらの材料は、各材料毎に固有の性質を持っているため、その特性を生かし、異なる材料からなる膜を組合せることで、多層膜からなる絶縁バリア膜を構成することができる。これにより、適正な絶縁性、マイグレーション防止効果を確保して、優れた積層型圧電体素子を得ることができる。
特にＳｉＯ2は柔軟性があり、圧電スタックの伸張によく追随することができ、クラックが発生し難く、剥離し難い絶縁バリア膜を得ることができる。Ｓｉ3Ｎ4は絶縁性に優れているため、マイグレーション防止効果を高めることができる。ＢＰＳＧは膜形成後に再過熱する事で流動化するため、溝などの凹みを有する表面に設ける絶縁バリア膜として適している。
【００２０】
次に、上記絶縁バリア膜は、ＰＶＤ（物理気相成長法）成膜されてなることが好ましい（請求項５）。または、上記絶縁バリア膜は、ＣＶＤ（化学気相成長法）成膜されてなることが好ましい（請求項６）。
ＰＶＤ成膜はより低温で成膜でき、更に真空中で成膜するため、不純物を含み難い絶縁バリア膜を得ることができる。また低温での成膜となるため、圧電層等に対する加熱によるダメージを少なくすることができる。
また、ＣＶＤ成膜から得た膜は、化学的な方法で薄膜を形成することができるため、比較的均一性のある膜を形成することができる。
また、ＰＶＤやＣＶＤ法の中には真空や減圧雰囲気で、圧電スタックを加熱しながら成膜する方法があるため、圧電スタック表面に吸着した水分を脱離しつつ、絶縁バリア膜を設けることができ、よりマイグレーションが生じ難い積層型圧電体素子を得ることができる。
ＰＶＤとしては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、イオンアシステッドデポジション等の各種の方法を採用することができる。
ＣＶＤとしては、常圧ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、プラズマ重合等の各種方法を採用することができる。
【００２１】
絶縁バリア膜は、内部電極層の端面を含む圧電スタックの側面全体に設けることができる。ところで、内部電極層に圧電層作動用の電力を印加するには、側面電極と内部電極層とを導通させる必要がある。
従って、上記絶縁バリア膜を通して、上記内部電極層と上記側面電極とが電気的に導通する導電ブリッジ（請求項７）を設けることで、側面電極と内部電極層の導通を確保することができる。導電ブリッジの構造としては、例えば実施例１に示すように、絶縁バリア膜を除去して、溝部を設けて、該溝部に導電体を設け、該導電体において、内部電極層と側面電極とが導通する構成がある。
【００２２】
また、上記積層型圧電体素子は、車両用燃料噴射装置のインジェクタに内蔵して使用することができる（請求項８）。
車両用燃料噴射装置のインジェクタに内蔵して用いる積層型圧電体素子は、従来技術にて説明したように、密封され、高温環境で使用されるため、水分が長時間圧電スタック表面に滞留し、マイグレーションがより発生しやすい環境にある。
そのため、本発明にかかるような絶縁バリア膜を設けておくことで、マイグレーションが生じ難くなって、より耐久性に優れた積層型圧電体素子となり、車両用燃料噴射装置の耐久性を高めることができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明にかかる積層型圧電体素子について、図１〜図１２を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、圧電層１１と、該圧電層１１に電圧を印加する内部電極層１２とを交互に積層してなる圧電スタック１０と、該圧電スタック１０の側面１０１、１０３で、一層おきに上記内部電極層１２と電気的に導通するよう設けた側面電極１５と、該側面電極１５の外方から、上記圧電スタック１０の側面１０１〜１０４を覆う絶縁被覆材１６とを有する。
上記圧電スタック１０の側面１０１〜１０４は上記内部電極層１２の端面１２０が露出し、上記圧電スタック１０と上記絶縁被覆材１６との間に、少なくとも上記端面１２０を覆う薄膜からなる絶縁バリア膜１４を有する。
更に、上記絶縁バリア膜１４を通して、上記内部電極層１２と上記側面電極１５とが電気的に導通する導電ブリッジ１３を有する。
【００２４】
以下、詳細に説明する。
図１〜図４に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、略正方形の圧電層１１と圧電層１１と略同形の内部電極層１２とを交互に積層し、積層方向の両端にダミー層１９を設けた圧電スタック１０からなる。
上記圧電スタック１の、ダミー層１９以外の側面１０１〜１０４を覆うように絶縁バリア膜１４が設けてあり、その外側に側面電極１５が、更に外側に絶縁被覆材１６が設けてある。側面電極１５の幅は側面１０１、１０３の幅よりも小さい。また、側面電極１５にリード端子１５０が設けてあり、図示を略した電源との電気的導通が確保される。
【００２５】
図１〜図４に示すごとく、側面１０１、１０３において、導電ブリッジ１３が内部電極層１２の端面１２０に対し、一層おきに設けてある。
導電ブリッジ１３は、圧電スタック１０の所定位置で溝部１０５を設け、該溝部１０５において絶縁バリア膜１４を除去して内部電極層１２の端面１２０をむき出しとし、端面１２０と接するよう溝部１０５に導電体１３０を充填して構成する。
側面１０１、１０３において導電ブリッジ１３のない内部電極層１２の端面１２０は溝部１０６が設けてあるが、溝部１０６は絶縁バリア膜１４で覆われて、端面１２０が側面電極１５や絶縁被覆材１６と接触しないように構成されている。
【００２６】
また、側面１０２、１０４の方向で切断した断面図を図４に記載する。
同図より明らかであるが、圧電スタック１０の側面１０２、１０４は溝部等がなく平らのままで、側面１０２、１０４の全体が絶縁バリア膜１４で覆われており、その外方は絶縁被覆材１６で覆われている。
なお、ダミー層１９の側面は絶縁バリア膜１４も絶縁被覆材１６も設けていない。
【００２７】
本例の積層型圧電体素子１の製造について説明する。
図５に示すごとく、ＰＺＴからなる圧電層１１とＡｇとＰｄからなる内部電極層１２とが交互に積層された圧電スタック１０を作成した。側面１０１、１０３には内部電極層１２の端面１２０が露出する。また、図５で図示されない側面１０２、１０４にも内部電極層１２の端面１２０が露出する。
次に、図６に示すごとく、側面１０１、１０３において、端面１２０の部分を側面１０３側、次に側面１０１側と・・・順次一層おきに削って溝部１０６を設けた。
また、図６で図示しない側面１０２、１０４の端面１２０についてはそのままの状態とする。
次に、図７に示すごとく、圧電スタック１０の側面１０１〜１０４（ただしダミー層１９の側面はのぞく）及び溝部１０６の表面全体に、プラズマＣＶＤ装置を用いて絶縁バリア膜１４を設けた。絶縁バリア膜１４の形成方法詳細は後述する。
【００２８】
次に、図８に示すごとく、側面１０１、１０３において溝部１０６を設けなかった端面１２０について、表面にある絶縁バリア膜１４を削って、端面１２０を露出させて、溝部１０５を設けた。
次に、図９に示すごとく、溝部１０５において、内部電極層１２の端面１２０と接触するよう焼付け銀からなる導電体１３０を設けた。
この導電体１３０の形成は、ディスペンサーや印刷などによりコートして焼付けるという方法で行った。この導電体１３０が導電ブリッジ１３となる。
【００２９】
その後、樹脂銀からなる側面電極１５を、導電ブリッジ１３と接触し、該導電ブリッジ１３を覆うように側面１０１、１０３に接着により接合して設けた。
最後に、圧電スタック１０の側面１０１〜１０４を、絶縁樹脂をスプレー塗布、または溶液に浸し塗布して、外側電極１５の外方から絶縁被覆材１６で被覆した。
以上により、図１に示す、本例にかかる積層型圧電体素子１を得た。
【００３０】
次に、絶縁バリア膜１４の形成について説明する。
本例で絶縁バリア膜１４の形成に使用する装置は、図１０に示すごとく、プラズマＣＶＤ装置５で、筒型の石英反応管５２と該石英反応管５２の外周を覆う筒型の電気炉５１からなる。石英反応管５２の一端に、原料ガス５３を導入する導入管５２１を設け、導入管５２１からの吹出口５２２近傍に原料ガスを分散する障壁５２３を配置し、また石英反応管５２の長手方向に沿って、圧電スタック１０を並べる治具５２４を設けた。
石英反応管５２の他端には、反応に使用されなかった原料ガス５３を回収するため、真空ポンプ（図示略）に接続された、回収口５２５を設けた。
【００３１】
上記プラズマＣＶＤ装置５に圧電スタック１０を導入し、石英反応管５２に、原料ガスのＳｉＨ4、Ｏ2を導入する。
その後、石英反応管５２の内部温度を６００〜９００℃、圧力を１００Ｐａ程度に保持し、圧電スタック１０の側面１０１〜１０４等に絶縁バリア膜１４を形成した。
なお、治具５２４には、６個の圧電スタック１０を配置して、一回の反応プロセスで６個に同時に絶縁バリア膜１４を形成する。
以上により、ＳｉＯ2からなる、厚さ１μｍの単層膜からなる絶縁バリア膜１４を、できるだけ水分を取り除いた面に形成することができた。
【００３２】
次に、本例にかかる積層型圧電体素子１を内蔵する車両用燃料噴射装置について説明する。
図１１、図１２に示すごとく、積層型圧電体素子１は図１１に示す封入ホルダ３に組み込んでレーザー溶接にて封入し、図１２に示すごとくインジェクタ４に組み付ける。なお、インジェクタ４はディーゼルエンジン用である。
封入ホルダ３は、図１２（ａ）に示すごとく、内部に積層型圧電体素子１を組み付ける封入筒３４と、該封入筒３４の端部には、底部材３１と外周をベローズパイプ３３で覆われた伝達棒３２を設ける。封入筒３４のもう一方の端部には、内部に電極３６１を配置した電極ユニット３６を差し込む。電極ユニット３６の側面には取り付けナット３７を配置する。また、電極ユニット３６の端部にはコネクタ３８を設けて、該コネクタ３８を図示を略した電源装置に取り付ける。
【００３３】
また、封入筒３４は図１２（ｂ）に示すような形状である。
封入ホルダ３を収納するインジェクタ４は、図１２（ａ）に示すごとく、インジェクタ４の中空筒型のボデー４３に封入ホルダ３が導入され、封入ホルダ３の図面下方にはピストン４２が内蔵されたシリンダ４１が配置され、ボデー４３の図面上方における側面から突出して燃料口４４が設けてある。
なお、インジェクタ４に対する封入ホルダ３の組み付けは上記取り付けナット３７を用いて行う。
【００３４】
本例にかかる作用効果について説明する。
本例で、圧電スタック１０と絶縁被覆材１６との間にプラズマＣＶＤ装置を用いて作成された薄膜からなる絶縁バリア膜１４がある。この絶縁バリア膜１４は内部電極層１２の端面１２０を覆っている。
圧電スタック１０の側面１０１〜１０４は内部電極層１２の端面１２０が露出しており、仮に絶縁バリア膜１４がなければ、端面１２０と絶縁被覆層１６とが接触する。
本例では、絶縁バリア膜１４を設けて、内部電極層１２の端面１２０と圧電層１１と絶縁被覆材１６とを分離して、マイグレーションを生じ難くする。
更に、本例で圧電スタック１０の側面１０１〜１０４に設けた絶縁バリア膜１４は薄い膜状の絶縁体であり、積層型圧電体素子１の作動時、圧電スタック１０の伸張に追随して共に伸張することができ、剥離、クラック発生が生じ難い。
また、本例の絶縁バリア膜１４はプラズマＣＶＤ装置５により形成されたため、圧電スタック１０の表面から水分を除去しながら設けることができる。
以上、本例によれば、内部電極層のマイグレーションが生じ難い、積層型圧電体素子を提供することができる。
【００３５】
（実施例２）
絶縁バリア膜１４の形成に、図１３にかかるホットウォール型の減圧ＣＶＤ装置６を用いる場合について説明する。
本例の減圧ＣＶＤ装置６は、反応槽６１と、該反応槽６１の下部中央に設けた原料ガス６３を導入する導入管６１１と、反応槽６１の下部周縁に設けた未使用の原料ガス回収する回収管６１２と、反応槽６１の上部に設けた高周波電極６４と、反応槽６１の内部に設けたヒータ付の圧電スタックを並べる治具６２とからなる。
治具６２は回転可能な円盤型で、円盤の回転軸は、上記導入管６１１が兼用している。回転駆動を行うモーターは、同図に示すモーター６１３である。
高周波電極６４には、交流電源６４１が接続されている。
【００３６】
本例の製法からは、より均一な膜形成が可能であり、ＳｉＯ2からなる、厚さ１μｍの単層膜からなる絶縁バリア膜１４を作成する。
原料ガスは、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）、Ｏ2からなり、反応槽６１の内部温度を３００〜４５０℃、圧力を２５０〜７００Ｐａに保持して行う。
治具６２には、６個の圧電スタック１０を配置して、一回の反応プロセスで６個に同時に絶縁バリア膜１４を形成する。
この減圧ＣＶＤ装置６を用いて絶縁バリア膜１４を設ける際は、膜形成時にスタックを回転さることができ、より均一な膜を得ることができる。
【００３７】
（実施例３）
本例は、図１４〜図１７に示すごとく、多層膜からなる絶縁バリア膜２１について説明する。
図１４に示すごとく、本例の絶縁バリア膜２１は、第１膜２１１、第２膜２１２、第３膜２１３の三層構成である。第１膜２１１はＳｉＯ2で厚さ０．３μｍ、第２膜２１２はＳｉ3Ｎ4で厚さ１μｍ、第３膜２１３はＳｉＯ2で厚さ０．３μｍである。
第１膜２１１、第３膜２１２は柔軟性を、第２膜２１２は絶縁性を絶縁バリア膜２１に付与することができ、よって、本例によれば、絶縁性と柔軟性に優れた絶縁バリア膜２１を得ることができる。
【００３８】
本例にかかる絶縁バリア膜２１を設けた圧電スタックにおいて、導電ブリッジ１３を設けた場合について２種類を図１５、図１６に示す。
図１５にかかる導電ブリッジ１３は、導電ブリッジ１３を設けたい場所で絶縁バリア膜２１を除去して、内部電極層１２の端面１２０を露出させ、ここに導電体１３０を設けて、導電ブリッジ１３を構成する。
図１６は、実施例１と同様に、溝部１０５を設けて、該溝部１０５を導電体１３０で充填して導電ブリッジ１３となす。
また、図１７は、本例にかかる三層構成の絶縁バリア膜２１の表面に、別途薄い絶縁膜１６を設けた構成である。
この絶縁膜１６は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2等の材料を用いて、絶縁バリア膜１４と同様の方法で形成することができる。
この絶縁膜１６を設けることで、絶縁バリア膜２１の絶縁性を高め、
絶縁性のよい圧電スタックを得ることができる。
【００３９】
（実施例４）
本例は、図１８〜図２１に示すごとく、導電ブリッジ１３等の構成が異なる各種の積層型圧電体素子１を示すものである。
本例にかかる積層型圧電体素子１は、いずれも全面電極構成にかかる素子で、内部電極層１２と側面電極１５とは、側面１０１、１０３において、一層ごとに導通が確保される。
まず、図１８は、実施例１と同様の構成の積層型圧電体素子１であって、絶縁バリア膜１４と側面電極１５との間に絶縁層１４５を設けて、絶縁性を高めた構成である。ただし、内部電極層１２と側面電極１５との間で導通を確保せねばならない部分は、導電ブリッジ１３を設けた。導電ブリッジ１３の部分を避けて上記絶縁層１４５を設ける。
これにより、更に絶縁性に優れた圧電スタックを得ることができる。
【００４０】
図１９（ａ）、（ｂ）は、導電ブリッジ１３と側面電極１５とを一体的に設けた積層型圧電体素子１である。
すなわち、実施例１の図５に示すごとき圧電スタック１０を作成した後、圧電スタック１０の側面全体に絶縁バリア膜１４を設けた。その後、図５（ｂ）に示すごとく、導通を確保したい内部電極層１２の端部１２０の位置に溝部１０５を設け、該溝部１０５に側面電極１５を構成する電極材料を充填し、側面電極１５と一体的に導電ブリッジ１３を構成した。
これにより、内部電極層１２と側面電極１５との接合構造の形成を簡単に行うことができる。
【００４１】
図２０は、実施例１の図１と同様の構成の積層型圧電体素子１において、導電ブリッジ１３用に別途導電体を設けるのではなくて、側面電極１５と同じ電極材料を溝部１０５に充填して、導電ブリッジ１３と側面電極１５とを一体的に構成したのである。
これにより、圧電スタック１０の伸びにより容易に追随可能な、絶縁バリア膜１４を得ることができる。
【００４２】
図２１は、内部電極層１２と側面電極１５との導通を確保する部分は絶縁バリア膜１４がなく、内部電極層１２と側面電極１５とが直接接触する。
内部電極層１２と側面電極１５とが導通しない部分は、絶縁バリア膜１４で覆われた溝部１０６があって、該溝部１０６に絶縁体１４６が充填され、その上から側面電極１５が設けてある。
これにより、内部電極層１２と側面電極１５とを導通させるために、絶縁バリア膜１４を削り取るのが容易な圧電スタック１０を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【図２】実施例１にかかる、圧電スタックと側面電極との要部説明図。
【図３】実施例１にかかる、積層型圧電体素子の横断面説明図（図１にかかるＡ−Ａ矢視断面図）。
【図４】実施例１にかかる、積層型圧電体素子の側面電極を設けていない側の断面説明図。
【図５】実施例１にかかる、圧電スタックの説明図。
【図６】実施例１にかかる、圧電スタックに溝部を設けた説明図。
【図７】実施例１にかかる、溝部を設けた圧電スタックに絶縁バリア膜を設けた説明図。
【図８】実施例１にかかる、側面電極と導通を取る導電ブリッジ用の溝部を設けた説明図。
【図９】実施例１にかかる、導電ブリッジ用の導電材を充填した説明図。
【図１０】実施例１にかかる、絶縁バリア膜形成用のプラズマＣＶＤ装置の説明図。
【図１１】実施例１にかかる、積層型圧電体素子を組み込む封入ホルダの説明図。
【図１２】実施例１にかかる、積層型圧電体素子を組み込むインジェクタの説明図。
【図１３】実施例２にかかる、絶縁バリア膜形成用の減圧ＣＶＤ装置の説明図。
【図１４】実施例３にかかる、多層膜からなる絶縁バリア膜の説明図。
【図１５】実施例３にかかる、多層膜からなる絶縁バリア膜と導電ブリッジの説明図。
【図１６】実施例３にかかる、多層膜からなる絶縁バリア膜と他の導電ブリッジの説明図。
【図１７】実施例３にかかる、多層膜からなる絶縁バリア膜とその表面に設けた絶縁膜の説明図。
【図１８】実施例５にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【図１９】実施例５にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【図２０】実施例５にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【図２１】実施例５にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【図２２】従来例にかかる、積層型圧電体素子の横断面説明図。
【図２３】従来例にかかる、積層型圧電体素子の断面説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１  積層型圧電体素子
１０  圧電スタック
１１  圧電層
１２  内部電極層
１３  導電ブリッジ
１４  絶縁バリア膜
１５  側面電極
１６  絶縁被覆材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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