(57)【要約】【課題】長期間の使用に渡って、外部電極と内部電極層との電気的な接続状態を確実性高く維持できる耐久性の高い積層型圧電素子を提供すること。【解決手段】積層型圧電素子１は、セラミック層１１と内部電極層１２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０と、セラミック積層体１０の外周面に形成した一対の接合面１５にそれぞれ形成した一対の側面電極とを有する。セラミック積層体１０は、第１の電極材料を焼成してなる内部電極部１２０と、該内部電極部１２０の外周端部がセラミック積層体１０の外周面から内方に控えた控え部１２９とよりなる内部電極層１２を有している。セラミック積層体１０の各接合面１５に形成した側面電極は、セラミック層１１を形成するセラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料を焼成してなる焼成電極層１５０よりなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の外周面に形成した一対の接合面にそれぞれ形成した一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、第１の電極材料を焼成してなる内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に控えた控え部とよりなり、
上記セラミック積層体の上記各接合面に形成した上記側面電極は、上記セラミック層を形成するものと略同一材料であるセラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料を焼成してなる焼成電極層よりなり、
該各焼成電極層のうち一方の焼成電極層は、積層方向に一層おきの上記内部電極層の上記内部電極部と電気的に接続してあると共に、他の上記内部電極部と上記控え部を介在して電気的に絶縁してあり、かつ、他方の焼成電極層は、上記一方の焼成電極層と電気的に絶縁した上記内部電極部と電気的に接続してあると共に、上記一方の焼成電極層と電気的に接続した上記内部電極部と上記控え部を介在して電気的に絶縁してあり、
上記各焼成電極層は、焼成により上記セラミック積層体を得ると同時に、上記各接合面において一体的に焼成したものであ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、上記焼成電極層を設けた上記各接合面には、導電性樹脂材料を用いて外部電極を接合してあることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項３】
請求項１において、上記焼成電極層の表面には、焼き付け電極を接合してあり、上記焼成電極層と上記焼き付け電極とを設けた上記各接合面には、上記導電性樹脂材料を用いて外部電極を接合してあることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、１００重量％の上記混合電極材料は、４０重量％以上８５重量％以内の上記第２の電極材料を含有していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記混合電極材料は、焼成により上記セラミック積層体を得る際に消失する消失材料を含有しており、上記焼成電極層は、焼成により上記消失材料が消失してなる多孔質状を呈していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記第１の電極材料は、銅、銀、銀パラジュウムであり、かつ、上記第２の電極材料は、銀、銀パラジュウムであることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記焼成電極層の厚さは、１μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項８】
セラミック層と内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の外周面に形成した一対の接合面にそれぞれ形成した一対の側面電極とを有する積層型圧電素子の製造方法において、
上記セラミック積層体を形成するに当たっては、セラミックス原料よりなるグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
上記グリーンシートのうち積層するシート片を採取する打ち抜き領域において、積層後に上記各接合面をなす一対の外縁部のうちいずれか一方の外縁部である控え縁部から内方に控えて、焼成により上記内部電極部を形成する第１の電極材料を配設する電極印刷工程と、
上記グリーンシートから上記打ち抜き領域を打ち抜いて上記シート片を得る打ち抜き工程と、
上記控え縁部の配置を交互に変更して上記シート片を順次、積層することにより、積層方向に隣接する上記各シート片の上記各控え縁部の周方向位置が異なり、かつ、積層方向に一層おきの上記各シート辺の上記各控え縁部の周方向位置が略一致する中間積層体を形成する積層工程と、
上記中間積層体において上記一対の外縁部が形成する一対の形成面に、上記セラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料よりなる配設層を形成する配設工程と、
該配設工程を施した後の上記中間積層体を焼成し、上記セラミック層及び上記内部電極層を形成すると同時に、上記配設層を焼成し、上記側面電極として焼成電極層を形成してなる上記セラミック積層体を得る焼成工程とを行うことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、上記配設層を形成する厚さは、２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、１００重量％の上記混合電極材料は、４０重量％以上８５重量％以内の上記第２の電極材料を含有していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項において、上記混合電極材料は、上記中間積層体を焼成する際に消失する消失材料を含有してい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，セラミック層と内部電極層とを積層した耐久性の高い積層型圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、セラミック層と内部電極層とを交互に積層したセラミック積層体に対して、一対の外部電極を介して電力供給するよう構成した積層型圧電素子がある。
この積層型圧電素子では、積層方向の一層おきの内部電極層をなす内部電極部の外周端部を露出させると共に、他の一層おきの内部電極層をなす内部電極部の外周端部を控えた接合面を設け、この接合面上に、例えば、導電性接着材料を介して外部電極を接合する場合がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記従来の積層型圧電素子では、次のような問題がある。すなわち、上記積層型圧電素子における圧電効果による積層方向の変位に起因して、上記導電性接着材料に応力が作用するおそれがある。そして、上記積層型圧電素子を長期間に渡って使用すると、圧電変位に応じて反復的に作用する応力のために、上記接合面から上記導電性接着材料が剥離するおそれがある。
【０００４】
特に、自動車用の燃料噴射量アクチュエータとして上記積層型圧電素子を適用する場合には、エンジンルームにおける振動や熱等の過酷な使用環境によって上記の問題が、一層早期に顕在するおそれがある。
そして、上記接合面から上記導電性接着材料が剥離した場合には、外部電極から各セラミック層への電力供給が困難となり、上記積層型圧電素子の性能が著しく損なわれるおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０５５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、長期間の使用に渡って、外部電極と内部電極層との電気的な接続状態を確実性高く維持できる耐久性の高い積層型圧電素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、セラミック層と内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の外周面に形成した一対の接合面にそれぞれ形成した一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、第１の電極材料を焼成してなる内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に控えた控え部とよりなり、
上記セラミック積層体の上記各接合面に形成した上記側面電極は、上記セラミック層を形成するものと略同一材料であるセラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料を焼成してなる焼成電極層よりなり、
該各焼成電極層のうち一方の焼成電極層は、積層方向に一層おきの上記内部電極層の上記内部電極部と電気的に接続してあると共に、他の上記内部電極部と上記控え部を介在して電気的に絶縁してあり、かつ、他方の焼成電極層は、上記一方の焼成電極層と電気的に絶縁した上記内部電極部と電気的に接続してあると共に、上記一方の焼成電極層と電気的に接続した上記内部電極部と上記控え部を介在して電気的に絶縁してあり、
上記各焼成電極層は、焼成により上記セラミック積層体を得ると同時に、上記各接合面において一体的に焼成したものであることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１）。
【０００８】
上記第１の発明の積層型圧電素子を構成する上記セラミック積層体は、その接合面には、焼成により該セラミック積層体を得るのと同時に焼成された上記焼成電極層を有している。そして、該焼成電極層は、上記セラミック層を形成する材料と略同一材料である上記セラミックス原料と、上記第２の電極材料とを混合してなる混合電極材料を焼成してなる。
【０００９】
そのため、上記セラミック積層体の上記各接合面では、一体的に焼成された上記焼成電極層が強固に保持される。すなわち、一体焼成により、上記セラミック層をなすセラミックス原料と上記焼成電極層に含まれるセラミックス原料とが強固に結びつくと共に、上記内部電極部をなす上記第１の電極材料と上記焼成電極層に含まれる上記第２の電極材料とが強固に結びつくため、上記焼成電極層は上記各接合面に強固に保持されるのである。
【００１０】
このように、上記セラミック積層体では、該セラミック積層体と一体的に焼成された上記焼成電極層は、上記各接合面において極めて強固に保持される。
したがって、本発明の積層型圧電素子では、圧電効果が繰り返し行われても上記各接合面と上記焼成電極層との間に剥離等を生じるおそれが少ない。
そのため、上記積層型圧電素子は、長期間の使用に渡って、優れた性能を持続し得る耐久性の高いものとなる。
【００１１】
第２の発明は、セラミック層と内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の外周面に形成した一対の接合面にそれぞれ形成した一対の側面電極とを有する積層型圧電素子の製造方法において、
上記セラミック積層体を形成するに当たっては、セラミックス原料よりなるグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、
上記グリーンシートのうち積層するシート片を採取する打ち抜き領域において、積層後に上記各接合面をなす一対の外縁部のうちいずれか一方の外縁部である控え縁部から内方に控えて、焼成により上記内部電極部を形成する第１の電極材料を配設する電極印刷工程と、
上記グリーンシートから上記打ち抜き領域を打ち抜いて上記シート片を得る打ち抜き工程と、
上記控え縁部の配置を交互に変更して上記シート片を順次、積層することにより、積層方向に隣接する上記各シート片の上記各控え縁部の周方向位置が異なり、かつ、積層方向に一層おきの上記各シート辺の上記各控え縁部の周方向位置が略一致する中間積層体を形成する積層工程と、
上記中間積層体において上記一対の外縁部が形成する一対の形成面に、上記セラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料よりなる配設層を形成する配設工程と、
該配設工程を施した後の上記中間積層体を焼成し、上記セラミック層及び上記内部電極層を形成すると同時に、上記配設層を焼成し、上記側面電極として焼成電極層を形成してなる上記セラミック積層体を得る焼成工程とを行う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８）。
【００１２】
上記第２の発明による積層型圧電素子の製造方法によれば、上記第１の発明の積層型圧電素子を効率良く製造することができる。
上記積層型圧電素子の製造方法では、上記焼成工程の前に上記配設工程を実施し、上記中間積層体の上記一対の形成面に上記配設層を形成する。そしてその後、上記焼成工程により上記セラミック積層体を得る。
【００１３】
上記焼成工程においては、焼成により上記セラミック層を形成すると同時に、上記配設層を焼成することができる。そのため、上記セラミック層をなす上記シート片中の上記セラミックス原料と、上記配設層をなす上記混合電極材料中の上記セラミックス原料とが焼結されて強固に結びつくのである。
【００１４】
また、上記焼成工程においては、焼成により上記内部電極層の上記内部電極部を形成すると同時に、上記配設層を焼成することができる。そのため、上記内部電極部をなす上記第１の電極材料と、上記配設層をなす上記混合電極材料中の上記第２の電極材料とが焼結されて強固に結びつくのである。
【００１５】
したがって、上記セラミック積層体では、上記焼成電極層は、上記接合面に非常に強固にを保持される。そして、上記接合面と上記焼成電極層との接合強度が高い上記セラミック積層体を用いて構成した上記積層型圧電素子は、電気的な信頼性が高く、かつ、耐久性の高い優れた品質を有するものとなるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記第１の発明においては、上記第１の電極材料としては、銅、銀、銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等を適用することができ、上記第２の電極材料としては、銀、銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等を用いることができる。なお、上記第１の電極材料と上記第２の電極材料との組み合わせとしては、同じ材料の組み合わせでも、異なる材料の組み合わせでも良い。
また、上記焼成電極層を設けた上記各接合面には、導電性樹脂材料を用いて外部電極を接合してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記導電性樹脂材料を用いて、上記外部電極を上記接合面に接合することにより、上記焼成電極層と上記外部電極との電気的な接続を確実にできる。
【００１７】
ここで、上記導電性樹脂材料を用いて上記外部電極を接合する方法としては、上記焼成電極層の表面の全面を上記導電性樹脂材料により覆って上記外部電極を接合することができる。
あるいは、上記焼成電極層の全表面のうち、上記セラミック積層体における圧電効果を生じない積層範囲に当たる表面に上記導電性樹脂材料を塗布し、上記外部電極を接合することもできる。この場合には、圧電変位に起因して上記焼成電極層と上記外部電極との接合箇所に作用する応力の大きさを抑制することができる。
【００１８】
また、上記焼成電極層の表面には、焼き付け電極を接合してあり、上記焼成電極層と上記焼き付け電極とを設けた上記各接合面には、上記導電性樹脂材料を用いて外部電極を接合してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、例えば、焼き付け銀等による上記焼き付け電極は、上記焼成電極層をなす金属成分と強固に結びつくため、その表面に強固に保持され得る。そして、上記導電性樹脂材料によれば、上記焼成電極層の表面に接合した上記焼き付け電極との間で高い接合強度を発揮し得る。
【００１９】
そのため、上記導電性樹脂材料を用いて上記接合面に接合した上記外部電極は、上記焼き付け電極及び上記焼成電極層を介して、上記内部電極層との電気的な接続状態を確実性高く維持し得る。
それ故、上記のごとく外部電極を接合した上記積層型圧電素子は、長期間の使用に渡って電気的な信頼性の高い優れた耐久性を呈するものとなる。
【００２０】
上記焼き付け電極の接合方法としては、例えば、上記セラミック積層体の圧電変位に応じて亀裂が生じる程度に薄い層状の焼き付け電極を、上記焼成電極層の表面に形成することができる。上記亀裂によって分断されたとしても、分断された焼き付け電極の各小領域は、上記焼成電極層の表面に強固に保持され得る。
そのため、上記焼き付け電極を介在すれば、上記外部電極と上記内部電極層との電気的な接続状態を確実に保持できる。
【００２１】
あるいは、上記セラミック積層体の圧電変位に伴って生じる上記焼成電極層の伸縮の影響を抑制できるよう、小面積のスポット状の上記焼き付け電極を上記焼成電極層の表面に多数配置することも有効である。
この場合には、上記スポット状の上記焼き付け電極により形成される上記焼成電極層の表面の凸部が、上記導電性樹脂材料に対してアンカー効果を発揮し、両者の接合強度を高めるのに役立つ。
【００２２】
また、１００重量％の上記混合電極材料は、４０重量％以上８５重量％以内の上記第２の電極材料を含有していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記セラミックス原料に対して上記第２の電極材料を均一性高く混合してなる上記混合電極材料を用いて上記焼成電極層を均一性高く形成することができる。
そして、均一性の高い上記焼成電極層によれば、上記セラミック層の外周面に対して強固な保持力を呈すると共に、上記内部電極部の外周端部に対しても強固に保持され得る。
【００２３】
また、上記混合電極材料は、焼成により上記セラミック積層体を得る際に消失する消失材料を含有しており、上記焼成電極層は、焼成により上記消失材料が消失してなる多孔質状を呈していることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記消失材料が消失してなる孔を多数有する多孔質性の上記焼成電極層を形成することができる。
【００２４】
この多孔質性の上記焼成電極層によれば、上記セラミック積層体の圧電変位に応じて積層方向に伸縮する上記接合面において、その伸縮に対応して柔軟性高く伸縮することができる。
そのため、上記焼成電極層は、上記積層型圧電素子の長期間の使用に渡って圧電変位が繰り返されても上記接合面から剥離等するおそれが少ない。
したがって、上記多孔質性の焼成電極層を有する上記セラミック積層体を組み込んだ上記積層型圧電素子は、さらに、電気的な信頼性が高く、耐久性に優れたものとなる。
【００２５】
さらに、上記多孔質性の焼成電極層において、その表面に現れた孔が形成する凸凹に対しては、例えば、導電性樹脂材料や、焼き付け電極をなす焼き付け銀等が孔の内部に浸入する。それ故、上記多孔質性の焼成電極層に対しては、上記導電性樹脂材料や上記焼き付け電極等を強固に接合することができる。
【００２６】
また、上記第１の電極材料は、銅、銀、銀パラジュウムであり、かつ、上記第２の電極材料は、銀、銀パラジュウムであることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記内部電極層と上記焼成電極層との結び付きがさらに強固となり、両者の接合強度をさらに高めることができる。
【００２７】
また、上記焼成電極層の厚さは、１μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記焼成電極層は、上記セラミック積層体の積層方向の変位に追従して柔軟に対応することができる。そのため、上記焼成電極層が、上記積層型圧電素子の変位の阻害要因となるおそれを抑制しつつ、上記焼成電極層自体についてある程度の強度を確保することができる。
【００２８】
上記第２の発明においては、上記配設層を形成する厚さは、２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記配設層を焼成することにより、適切な層厚の上記焼成電極層を形成することができる。さらに、上記配設層の形成厚さを上記の範囲とすれば、上記中間積層体の上記各形成面の凸凹を吸収しながら上記配設層を形成できる。
【００２９】
また、１００重量％の上記混合電極材料は、４０重量％以上８５重量％以内の上記第２の電極材料を含有していることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記混合電極材料中において、上記セラミックス原料に対して上記第２の電極材料を均一性高く混合させることができる。そして、上記混合電極材料を焼成してなる上記焼成電極層は、上記セラミック層の外周面及び上記内部電極部の外周端部の双方に強固に接合される。
【００３０】
また、上記混合電極材料は、上記中間積層体を焼成する際に消失する消失材料を含有していることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、上記中間積層体を焼成することにより、上記消失材料が消失してなる孔を多数有し、柔軟性の高い多孔質性の上記焼成電極層を効率良く形成することができる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本例は、耐久性の高い積層型圧電素子に関する例である。この内容について、図１〜図９を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、セラミック層１１と内部電極層１２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０と、該セラミック積層体１０の外周面に形成した一対の接合面１５にそれぞれ形成した一対の側面電極１５０とを有するものである。
上記内部電極層１２は、第１の電極材料を焼成してなる内部電極部１２０と、該内部電極部１２０の外周端部がセラミック積層体１０の外周面から内方に控えた控え部１２９とよりなる。
そして、上記セラミック積層体１０の各接合面１５に形成した側面電極１５０は、セラミック層１１を形成するものと略同一材料であるセラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料を焼成してなる焼成電極層（以下、適宜、焼成電極層１５０と記載する。）よりなる。
【００３２】
ここで、各焼成電極層１５０のうち一方の焼成電極層１５０は、積層方向に一層おきの内部電極層１２の内部電極部１２０と電気的に接続してあると共に、他の内部電極部１２０と控え部１２９を介在して電気的に絶縁してあり、かつ、他方の焼成電極層１５０は、上記一方の焼成電極層１５０と電気的に絶縁した内部電極部１２０と電気的に接続してあると共に、上記一方の焼成電極層１５０と電気的に接続した内部電極部１２０と控え部１２９を介在して電気的に絶縁してある。
そして、各焼成電極層１５０は、焼成によりセラミック積層体１０を得ると同時に、各接合面１５において一体的に焼成したものである。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００３３】
本例のセラミック積層体１０は、図１に示すごとく、セラミックス材料からなる厚さ８０μｍのセラミック層１１と、積層面全面に形成した厚さ４μｍの内部電極層１２とを交互に３００層積層してなるものである。
そして、このセラミック積層体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接合面１５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四角形などの多角形等に変更可能である。
【００３４】
各接合面１５においては、図１に示すごとく、一層おきの内部電極層１２の内部電極部１２０の外周端部が露出している。
ここで、一方の接合面１５において内部電極部１２０を露出している内部電極層１２は、他方の接合面１５においては内部電極部１２０の外周端部を控えた控え部１２９を形成しており、かつ、上記他方の接合面１５において内部電極部を露出している内部電極層１２は、上記一方の接合面１５においては内部電極部１２０の外周端部を控えた控え部１２９を形成している。
【００３５】
すなわち、本例のセラミック積層体１０は、同図に示すごとく、内部電極部１２０の外周端部の一部を内方に控えて位置した控え部１２９を備えた、いわゆる部分電極構造を呈している。そして、本例のセラミック積層体１０は、この部分電極構造を採用することで、接合面１５及び該接合面１５を除く外周面における電気的な絶縁性を向上してある。
なお、本例では、上記第１の電極材料として銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）を用い、これを焼成して上記内部電極部１２０を形成してある。
【００３６】
さらに、本例のセラミック積層体１０では、図１に示すごとく、焼成により該セラミック積層体１０を得るのと同時に、各接合面１５において焼成電極層１５０を一体的に焼成する。すなわち、上記焼成電極層１５０は、焼成によりセラミック層１１及び内部電極部１２０を形成するのと同時に、これらと一体的に焼成してなる。
ここで、本例の焼成電極層１５０は、セラミック層１１を形成するものと同じセラミックス原料と、焼成により内部電極部１２０を形成する上記第１の電極材料と同じ銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）よりなる第２の電極材料とを混合してなる混合電極材料を焼成したものである。
【００３７】
そのため、焼成して得たセラミック積層体３０の接合面１５においては、図２に示すごとく、セラミック層１１をなすセラミックス原料と、上記混合電極材料中のセラミックス原料とが同時に焼成されて強固に結び付くと共に、内部電極部１２０をなすＡｇ−Ｐｄと上記混合電極材料中のＡｇ−Ｐｄとが焼結して強固に結び付いている。
したがって、上記焼成電極層１５０は、セラミック積層体１０の各接合面１５に極めて強固に保持される。
【００３８】
そして、本例の積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、接着性を有する導電性樹脂材料である樹脂銀１８０を用いて、焼成電極層１５０を形成した接合面１５に外部電極１８を接合したものである。
すなわち、上記積層型圧電素子１では、各内部電極層１２をなす内部電極部１２０と外部電極１８との電気的な接続は、焼成電極層１５０及び樹脂銀１８０を経由して実現してある。
【００３９】
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。
ここでは、特に、本例の積層型圧電素子１を特徴付ける上記セラミック積層体１０（図２）を形成する工程を中心に説明する。
上記セラミック積層体１０を形成するに当たっては、図３に示すごとく、セラミックス原料よりなるグリーンシート５０を形成するグリーンシート形成工程と、グリーンシート５０のうち積層するシート片２４を採取する打ち抜き領域５２において、積層後に各接合面１５をなす一対の外縁部５２１のうちいずれか一方の外縁部である控え縁部５２２から内方に控えて、焼成により内部電極部１２０を形成する第１の電極材料を配設する電極印刷工程と、図４に示すごとく、グリーンシート５０から打ち抜き領域５２を打ち抜いてシート片２４を得る打ち抜き工程と、図５に示すごとく、控え縁部５２２の配置を交互に変更してシート片２４を順次、積層することにより、積層方向に隣接する各シート片２４の各控え縁部５２２の周方向位置が異なり、かつ、積層方向に一層おきの各シート辺２４の各控え縁部５２２の周方向位置が略一致する中間積層体３０を形成する積層工程と、図６及び図７に示すごとく、中間積層体３０において一対の外縁部５２１が形成する一対の形成面３１５に、上記セラミックス原料と第２の電極材料とを含む混合電極材料よりなる配設層３１０を形成する配設工程と、図８及び図９に示すごとく、該配設工程を施した後の中間積層体３０を焼成し、セラミック層１１及び内部電極層１２を焼成すると同時に配設層３１０を焼成し、配設層３１０が焼成されてなる焼成電極層１５０を各接合面１５に有するセラミック積層体１０を形成する焼成工程とを行う。
【００４０】
本例のセラミック積層体１０を形成するに当たっては、まず、図３に示すごとく、圧電素子材料であるスラリーをシート状に延ばしたグリーンシート５０を作製する上記のグリーンシート形成工程を実施する。ここで、上記スラリーとは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスになるセラミックス原料にバインダーと微量の可塑剤及び消泡剤を添加した後、有機溶媒中に分散させたものである。
【００４１】
本例のグリーンシート形成工程では、図３に示すごとく、ドクターブレード法によってスラリーをキャリアフィルム５５上に塗布し、厚さ１００μｍのグリーンシート５０を生成した。
なお、スラリーからグリーンシート５０を生成する方法としては、本例のドクターブレード法の他、押出成形法その他種々の方法を採用することができる。
【００４２】
次に行う上記電極印刷工程は、図３に示すごとく、グリーンシート５０の表面に電極配設部３１等を印刷する工程である。そして、この電極印刷工程を施した後に上記打ち抜き領域５２を打ち抜けば、セラミックス原料層２４０と導電材配設層３４５（図８）とを有するシート片２４を得ることができる。
【００４３】
本例の電極印刷工程では、樽形状の打ち抜き領域５２の一方の直線部に当たる控え縁部５２２に沿う電極控え部３２を残して上記第１の電極材料を印刷し、打ち抜き領域５２に電極配設部３１を形成する。
そのため、図４に示すごとく後工程の上記打ち抜き工程において、上記電極印刷工程を施した打ち抜き領域５２を打ち抜けば、いずれか一方の直線部２４１において電極控え部３２を有するシート片２４（図５）が得られる。
【００４４】
ここで、樽形状の打ち抜き領域５２の直線部である外縁部５２１は、焼成したセラミック積層体１０の接合面１５の一部を形成する部分である。それ故、電極控え部３２３２は、図２に示すごとく、焼成により、内部電極部１２０が接合面１５から内方に控えて位置した上記控え部１２９を形成する。
【００４５】
なお、本例では、図３に示すごとく、打ち抜き領域５２における電極配設部３１と、電極控え部３２との印刷高さを略一致させるため、該電極控え部３２には上記スラリーを印刷した。そして、電極配設部３１と電極控え部３２のスラリーとが、上記導電材配設層３４５（図８）を形成する。
【００４６】
それ故、本例のシート片２４は、積層するのに適した表面を有している。そして、このシート片２４を積層した上記中間積層体３０は良好な積層精度を有するものとなる。そして、さらに、良好に積層した中間積層体３０を焼成してなる上記セラミック積層体１０は、優れた形状精度を有するものとなるのである。
なお、本例では、シート片２４の表面、すなわち、導電材配設層３４５の表面の全面には、さらに、隣接して積層するシート片２４との接着のため、上記スラリーよりなる接着層３４６（図８）を印刷した。
【００４７】
次に、本例では、図４に示すごとく、上記打ち抜き工程と上記積層工程とを同時進行できるように構成した打ち抜き積層装置６を用いて、シート片２４の打ち抜きと積層とを並行して実施する。ここでは、図５に示すごとく、グリーンシート５０からシート片２４を打ち抜いて、順次積層していき中間積層体３０を作製する。
【００４８】
ここで、本例の打ち抜き積層装置６の構成及び動作について説明する。打ち抜き積層装置６は、シート片２４の打ち抜きと、積層とを並行して実施できるよう構成された装置である。
この打ち抜き積層装置６は、図４に示すごとく、中空構造の図示しない積層ホルダと、該積層ホルダに向けてストロークするパンチ６１と、該パンチ６１を挿通する穴６２０を有し、積層ホルダの下端に配設されたダイ６２と、該ダイ６２と対面するようにグリーンシート５０を載置する載置テーブル６６とを有している。
【００４９】
上記打ち抜き積層装置６は、同図に示すごとく、パンチ６１とダイ６２との組み合わせにより、グリーンシート５０からシート片２４を打ち抜くように構成してある。
さらに、上記積層ホルダの内部には、下端面に吸着面を形成してなるウェイト部材としてのガイド６５を、パンチ６１のストローク方向に摺動可能に配置してある。このガイド６５によれば、形成した中間積層体３０を積層方向に加圧しながら保持できる。
【００５０】
上記の打ち抜き積層装置６を用いて中間積層体３０を作製するに当たって、本例では、図３に示すごとく、複数の打ち抜き領域５２を長手方向に一列に配置したグリーンシート５０を用意した。このグリーンシート５０では、相互に１８０度回転させたシート片２４を交互に効率良く打ち抜きながら積層できるよう、電極控え部３２の配置を交互に切り替えてある。
【００５１】
そして、打ち抜き積層装置６では、図４及び図５に示すごとく、キャリアフィルム５５（図３）から剥がしたグリーンシート５０を載置テーブルに載置して、パンチ６１の打ち抜き位置に打ち抜き領域５２（図３）を合致させる。
その後、グリーンシート５０を長手方向に前進させながら、電極控え部３２の配置が反転するシート片２４を交互に打ち抜き、上記積層ホルダの内部において積層していく。そして、該積層ホルダの内部において中間積層体３０を形成する。
なお、本例の中間積層体３０では、図８に示すごとく、その積層方向の両端には、導電材配設層３４５に隣接しないようにセラミックス原料層２４０を１層、余計に積層してある。これら積層方向両端のセラミックス原料層２４０は、図９に示すごとく、焼成により、セラミック積層体１０の両端部の保護層２５を形成する。
【００５２】
次に、積層した中間積層体３０について、上記配設工程を実施する。この工程では、図６及び図７に示すごとく、中間積層体３０の外周面のうち上記接合面１５となる形成面３１５に、上記混合電極材料をスクリーン印刷して配設層３１０を形成する。
なお、本例の混合電極材料は、１００重量％の混合電極材料中に、４０重量％のセラミックス原料と、６０重量％の銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）とを含有してなる。
【００５３】
そして、本例では、スクリーン印刷により厚さＴ１＝７μｍの配設層３１０を形成した。
なお、上記の７μｍ厚の配設層３１０によれば、図９に示すごとく、焼成により、およそ厚さＴ２＝４μｍの焼成電極層１５０を得る。
【００５４】
上記配設工程を施した後の中間積層体３０は、図８に示すごとく、導電材配設層３４５として１層おきに電極配設部３１と電極控え部３２とが交互に露出する一対の形成面３１５を有し、かつ、該各形成面３１５には、セラミックス原料と第２の電極材料とを含有する混合電極材料を印刷した配設層３１０を有している。
【００５５】
次に、焼成工程において、図９に示すごとく、上記の中間積層体３０を焼成してセラミック積層体１０を得る。本例の焼成工程では、温度１０５０℃で２時間保持した後，炉冷して、上記セラミック積層体１０を得た。
上記のごとく中間積層体３０を焼成すると、セラミック積層体１０が形成されると同時に、上記配設層３１（図８）は焼成されて焼成電極層１５０となる。
【００５６】
ここで、この配設層３１をなす混合電極材料は、上記のごとく、焼成によりセラミック層１１を形成するものと同じセラミックス原料を有してなる。
そのため、図９に示すごとく、セラミック積層体３０の接合面１５においては、セラミック層１１をなすセラミックス原料と、配設層３１中のセラミックス原料とが同時に焼成されて強固に結び付く、そのため、焼成電極層１５０は、セラミック層１１の外周面に強固に保持される。
【００５７】
また、中間積層体３０の各形成面３１５においては、一層おきの導電配設層３４５の電極配設部３１の外周端部が露出し、配設層３１に接している。
ここで、該配設層３１をなす混合電極材料は、上記のごとく、焼成により内部電極部１２０を形成する上記第１の電極材料と同じ銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）を上記第２の電極材料として有している。
【００５８】
そのため、図９に示すごとく、セラミック積層体３０の接合面１５においては、内部電極部１２０をなす第１の電極材料と、配設層３１０中の第２の電極材料とが焼結して強固に結び付く。そのため、焼成電極層１５０は、接合面１５において、一層おきの内部電極層１２をなす内部電極部１２０の外周端部に強固に保持される。
したがって、本例のセラミック積層体１０では、配設層３１０を焼成してなる焼成電極層１５０は、接合面１５に対して極めて強固に保持される。
【００５９】
そして、本例の積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、上記のように形成したセラミック積層体１０の接合面１５に外部電極１８を取り付けたものである。
本例では、焼成電極層１５０を形成した接合面１５に対して、樹脂銀１８０を用いて外部電極１８を接合してある。
【００６０】
以上のように、本例の積層型圧電素子１は、セラミック積層体１０自体の焼成と同時に形成された焼成電極層１５０を、各接合面１５に有するセラミック積層体１０を利用したものである。
このセラミック積層体１０では、焼成電極層１５０は、セラミック層１１の外周面及び内部電極部１２０の外周端部に強固に結び付き、各接合面１５に強固に保持されている。
【００６１】
そのため、上記積層型圧電素子１では、該積層型圧電素子１に反復的に圧電変位を生じさせたとしても、上記焼成電極層１５０がセラミック積層体１０の接合面１５から剥離するおそれが少ない。
それ故、上記積層型圧電素子１は、長期間の使用に渡って、外部電極１８と各内部電極層１２との通電状態を安定的に維持し得る耐久性の高いものとなるのである。
換言すれば、上記接合面１５から焼成電極層１５０が剥離等するおそれが少ない上記セラミック積層体１０によると、上記圧電変位量を大きくした高性能の積層型圧電素子１を構成することができる。
【００６２】
なお、上記第１の電極材料としては、例えば、銅、銀、銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）を用いることができ、上記第２の電極材料としては、例えば、銀、銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）を用いることができる。
ここで、特に、上記第１の電極材料として銅を適用した場合には、上記焼成電極層を銀或いは銀パラジウムにより形成することが有効になる。すなわち、この場合には、銅よりなる上記内部電極部における焼成電極層１５０との接合部の酸化を抑制することができる。
【００６３】
なお、上記混合電極材料中の成分比としては、１００重量％の混合電極材料中の銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）の重量割合を４０重量％〜８５重量％の範囲とするのが好ましい。
この場合には、セラミック層１１と焼成電極層１５０との接合強度を十分高くすると共に、内部電極部１２０の外周端部と焼成電極層１５０との接合強度を十分に高めることができる。
【００６４】
セラミック原料と銀パラジウムとを混合した上記混合電極材料では、焼成時の収縮量が、中間積層体３０をなすセラミック原料と異なる可能性がある。それ故、本例のセラミック積層体１０を得る際、焼成時の収縮率の違いに起因して、中間積層体３０の接合面１５と焼成電極層１５０との間で収縮差を生じるおそれがある。
そこで、焼成電極層１５０の形成厚さとしては、１μｍ〜８μｍとするのが好ましい。形成厚さを上記の範囲に設定した焼成電極層１５０によれば、上記の収縮差を柔軟性高く吸収できる可能性がある。すなわち、焼成時に、焼成電極層１５０が接合面１５から剥離するおそれを少なくできると共に焼成電極層１５０自体に生じるクラックを少なくすることができる。
特に、上記焼成電極層１５０の形成厚さを、２μｍ〜６μｍとすると、さらに確実性高く上記の作用効果を得ることができる。
【００６５】
（実施例２）
本例は、実施例１の外部電極の接合方法を基にして、焼成電極層の表面にさらに焼き付け電極を形成した例である。この内容について、図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０に示す積層型圧電素子１においては、焼成電極層１５０の表面に、厚さＴ３＝３μｍの層状の焼き付け銀よりなる焼き付け電極１５５を形成してある。
また、図１１に示す積層型圧電素子１においては、焼成電極層１５０の表面に、小径の焼き付け電極１５６を散点状に多数配置してある。
【００６６】
図１０に示すごとく、３μｍ程度の薄い層状の焼き付け電極１５５であれば、焼き付け後の熱収縮や、圧電変位による歪み等による分断等により、小領域に分割される。そして、上記焼き付け電極１５５を構成する上記各小領域に対しては、上記圧電変位による歪み応力が作用するおそれが少ない。
【００６７】
そのため、上記焼き付け電極１５５によれば、焼成電極層１５０の表面から剥離等するおそれが少なく、かつ、積層型圧電素子１の圧電変位による伸縮動作を阻害するおそれも少ない。
なお、上記焼き付け電極１５５の厚さＴ３としては、１μｍ〜６μｍの範囲であれば、本例と同様の効果を生じさせることができる。
【００６８】
図１１に示すごとく、散点状に配置した小径の焼き付け電極１５６であれば、上記圧電変位による歪み応力が作用するおそれが少ない。
そのため、上記焼き付け電極１５６によれば、焼成電極層１５０の表面から剥離等するおそれが少なく、かつ、積層型圧電素子１の圧電変位による伸縮動作を阻害するおそれも少ない。
【００６９】
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
さらになお、本例のように小径の焼き付け電極１５６を散点状に多数配置するのに代えて、矩形小領域の焼き付け電極を千鳥格子状に配置することもできる。さらに、積層方向に対して傾斜する方向に直線状に延びる焼き付け電極を、焼成電極層１５０の表面に格子状に配設することも有効である。
【００７０】
さらに、本例のように、小領域の焼き付け電極１５５や、小径の焼き付け電極１５６を多数配置すれば、この焼き付け電極１５５、１５６よりなる凸凹を焼成電極層１５０の表面に形成できる。
そして、この凸凹によれば、外部電極１８を接合するための、例えば、樹脂銀等の導電性樹脂材料を強固に保持して、一層、電気的な信頼性を向上できる。
【００７１】
（実施例３）
本例は、実施例１のセラミック積層体を基にして、上記接合面における焼成電極層の配設形状を変更した例である。この内容について、図１２を用いて説明する。
本例では、厚さ８０μｍのセラミック層１１及び厚さ４μｍの内部電極層１２に対して、積層方向の１辺の長さＨが４０μｍである矩形の焼成電極層１５０を、１層ごとの内部電極層１２に対応して配置したものである。
【００７２】
本例のように、焼成電極層１５０を積層方向に分割すれば、圧電変位を生じたセラミック積層体１０の接合面１５から焼成電極層１５０に作用する応力を低減することができる。
そして、本例の焼成電極層１５０によれば、セラミック積層体１０の接合面１５との接合状態を、一層確実性高く維持することができる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００７３】
（実施例４）
本例は、実施例１を基にして、上記焼成電極層を形成するための混合材料中に、焼成により消失する消失材料を含有させた例である。この内容について、図１３及び図１４を用いて説明する。
本例では、上記消失材料としては、熱変形が少なく、形状精度良く焼成電極層１５０を形成し得るカーボン粒子３１９を使用した。
【００７４】
本例では、平均粒径０．５μｍのピエゾ粒子よりなるセラミックス原料と、平均粒径０．２μｍのＡｇ−Ｐｄ粒子よりなる上記第２の電極材料と、平均粒径３μｍのカーボン粒子３１９とを使用した。そして、１００重量％の混合電極材料中に、４０重量％のセラミックス原料と、５０重量％のＡｇ−Ｐｄと、１０重量％の消失材料とを含有させてある。
【００７５】
本例では、図１３に示すごとく、上記の混合電極材料を印刷してなる配設層３１０を外周面に設けた中間積層体３０を形成した。
その後、この中間積層体３０を焼成することにより、図１４に示すごとく、上記カーボン粒子３１９が消失してなる多数の孔１５９を有する焼成電極層１５０を含むセラミック積層体１０を得る。
【００７６】
上記多孔質性を呈する本例の焼成電極層１５０によれば、上記セラミック積層体１０の圧電変位に応じて柔軟に変形できる。
そのため、この焼成電極層１５０は、セラミック積層体１０の接合面１５において、一層、強固に保持される。
さらに、多孔質性を呈し、表面に孔１５９が開口した凸凹の焼成電極層１５０によれば、その表面に、導電性樹脂材料や、焼き付け銀等の焼き付け電極等を、一層、強固に接合することができる。
【００７７】
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
さらになお、本例のカーボン粒子３１９のほか、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、コーンや大豆や小麦等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。特に、コーンや大豆や小麦等を用いれば、環境にとって優しい自然の材料を用いて上記セラミック積層体１０を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１における、積層型圧電素子の断面構造を示す断面図。
【図２】実施例１における、セラミック積層体を示す斜視図（一部断面。）。
【図３】実施例１における、電極印刷工程を施したグリーンシートを示す斜視図。
【図４】実施例１における、打ち抜き積層装置による打ち抜き積層の様子を説明する説明図。
【図５】実施例１における、シート片の積層構造を説明する説明図。
【図６】実施例１における、中間積層体の外周面にスクリーン印刷する様子を説明する説明図。
【図７】実施例１における、中間積層体の外周面に配設する配設層を示す説明図。
【図８】実施例１における、中間積層体の断面構造を示す断面図。
【図９】実施例１における、セラミック積層体の断面構造を示す断面図。
【図１０】実施例２における、積層型圧電素子その１の断面構造を示す断面図。
【図１１】実施例２における、積層型圧電素子その２の断面構造を示す断面図。
【図１２】実施例３における、セラミック積層体を示す斜視図（一部断面。）。
【図１３】実施例４における、中間積層体の配設層の構造を示す拡大断面図。
【図１４】実施例４における、セラミック積層体の焼成電極層の構造を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１  積層型圧電素子
１０  セラミック積層体
１１  セラミック層
１２  内部電極層
１２０  内部電極部
１２９  控え部
１５  接合面
１５０  焼成電極層（側面電極）
１５５、１５６  焼き付け電極
１８  外部電極部
２４  シート片
２４０  セラミックス原料層
３０  中間積層体
３１  電極配設部
３２  電極控え部
３４５  導電材配設層
３１０  配設層
５０  グリーンシート
５２  打ち抜き領域
５５  キャリアフィルム
６  打ち抜き積層装置
１００  セラミック層
【図１】
2005223014.tif 000003
【図２】
2005223014.tif 000004
【図３】
2005223014.tif 000005
【図４】
2005223014.tif 000006
【図５】
2005223014.tif 000007
【図６】
2005223014.tif 000008
【図７】
2005223014.tif 000009
【図８】
2005223014.tif 000010
【図９】
2005223014.tif 000011
【図１０】
2005223014.tif 000012
【図１１】
2005223014.tif 000013
【図１２】
2005223014.tif 000014
【図１３】
2005223014.tif 000015
【図１４】
2005223014.tif 000016