(57)【要約】【課題】優れた耐久性・信頼性を有する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】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、該セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に一対の側面電極３１、３２を設けてあると共に、該側面電極３１、３２上に導電性接着剤３３を介して外部電極３４を接合してなる積層型圧電素子１において、側面電極３１、３２は、外表面３１２、３２２に凹凸を有しており、導電性接着剤３３は、側面電極３１、３２上から上記凹凸の凹部３１３、３２３に浸入した状態で配設されている。【選択図】図３
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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一対の側面電極を設けてあると共に、該側面電極上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、
上記側面電極は、外表面に凹凸を有しており、
上記導電性接着剤は、上記側面電極上から上記凹凸の凹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、上記側面電極における上記凹凸の凹部の平均深さは、１〜８μｍで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又は２において、上記側面電極は、該側面電極の軸方向断面において、その断面の内側から外側に任意の直線を斜めに引き、その直線の長さをＬ、直線上に存在する空隙部分の長さの和をＡとした場合、Ａ／Ｌ＝０．１〜０．６となるように形成されてい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、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項５】
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一対の側面電極を設けてあると共に、該側面電極上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と上記内部電極層となる電極材料とを交互に積層してなる中間積層体を作製する中間積層体作製工程と、
上記中間積層体の側面に、その後の焼成によって焼失する焼失粒子を含有すると共に導電性材料を含有する凹凸形成用スラリーを塗布するスラリー塗布工程と、
上記中間積層体を焼成して上記セラミック積層体を得ると共に、上記凹凸形成用スラリーを焼成して外表面に凹凸を有する上記側面電極を上記セラミック積層体の側面に形成する焼成工程と、
上記側面電極上に、上記導電性接着剤を塗布すると共に上記外部電極を接合する外部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６】
請求項５において、上記焼失粒子は、カーボン粒子、炭化有機物粒子、及び樹脂粒子の少なくともいずれか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７】
請求項５又は６において、上記焼失粒子の平均粒径は、２〜１０μｍ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８】
請求項５〜７のいずれか１項において、上記凹凸形成用スラリーは、上記焼失粒子を３〜２５ｗｔ％含有している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５〜８のいずれか１項において、上記スラリー塗布工程では、上記中間積層体の側面に、上記凹凸形成用スラリーよりも上記焼失粒子含有率が少ない、または上記焼失粒子含有率が０であると共に導電性材料を含有するベーススラリーを塗布した後、該ベーススラリー上に、上記凹凸形成用スラリーを塗布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、自動車の燃費、排気ガス等の対策の面から、積層型圧電素子を用いた自動車の燃料噴射用インジェクタの開発が進められている。
積層型圧電素子は、例えば、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外部電極を接合してなる。そして、上記積層型圧電素子は、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】
このような積層型圧電素子は、例えば、導電性接着剤を用いて外部電極を接合する。特許文献１では、セラミック積層体の側面に直接導電性接着剤を塗布して外部電極を接合したものが示されている。また、特許文献２及び特許文献３では、セラミック積層体の側面に金属等を焼き付けた上に導電性接着剤を塗布して外部電極を接合したものが示されている。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献に示されているような積層型圧電素子は、駆動時における圧電層の伸縮の繰り返し等により、外部電極の接合部分に不具合が発生するといった問題がある。特に、外部電極を接合している導電性接着剤が剥離するといった問題がある。
そのため、長期間の使用においても、導電性接着剤の剥離を抑制することができ、外部電極を強固に接合することができる耐久性・信頼性に優れた構造を有する積層型圧電素子が望まれている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５２４６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５９３７号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
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、優れた耐久性・信頼性を有する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】
【０００７】
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一対の側面電極を設けてあると共に、該側面電極上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、
上記側面電極は、外表面に凹凸を有しており、
上記導電性接着剤は、上記側面電極上から上記凹凸の凹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）。
【０００８】
本発明の積層型圧電素子は、上記側面電極の外表面に凹凸が形成されている。そして、上記導電性接着剤は、上記側面電極に形成された凹凸の凹部に入り込んで配設されている。そのため、上記導電性接着剤は、上記側面電極との間の密着性・接着性を向上させることができる。つまり、アンカー効果を得ることができる。このアンカー効果によって、上記導電性接着剤は、上記積層型圧電素子の駆動時に繰り返し生じる上記圧電層の変位に耐え得ることができる密着性・接着性を得ることができる。それ故、上記積層型圧電素子は、上記側面電極上からの上記導電性接着剤の剥離を抑制することができると共に、上記導電性接着剤と上記側面電極との間の電気的な導通性を長期的に確保することができる。
【０００９】
また、上記側面電極は、上述したように、外表面に凹凸を有している。そのため、上記導電性接着剤が上記側面電極に接触する面積は大きくなる。これにより、上記積層型圧電素子は、上記導電性接着剤と上記側面電極との間の電気的な導通性を向上させることもできる。
このように、本発明の積層型圧電素子は、不具合の発生を抑制することができ、長期的な使用においても優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
【００１０】
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一対の側面電極を設けてあると共に、該側面電極上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と上記内部電極層となる電極材料とを交互に積層してなる中間積層体を作製する中間積層体作製工程と、
上記中間積層体の側面に、その後の焼成によって焼失する焼失粒子を含有すると共に導電性材料を含有する凹凸形成用スラリーを塗布するスラリー塗布工程と、
上記中間積層体を焼成して上記セラミック積層体を得ると共に、上記凹凸形成用スラリーを焼成して外表面に凹凸を有する上記側面電極を上記セラミック積層体の側面に形成する焼成工程と、
上記側面電極上に、上記導電性接着剤を塗布すると共に上記外部電極を接合する外部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５）。
【００１１】
本発明の積層型圧電素子の製造方法は、上記スラリー塗布工程において、上記中間積層体の側面に、焼失粒子を含有する凹凸形成用スラリーを塗布する。そして、上記焼成工程において、上記凹凸形成用スラリーを焼成して上記側面電極を上記セラミック積層体の側面に形成する。このときの焼成により、上記凹凸形成用スラリーに含まれている上記焼失粒子は焼失する。特に、上記側面電極の外表面では、上記焼失粒子が焼失した部分に凹部が形成される。そのため、形成した上記側面電極は、その外表面に凹凸を有するものとなる。それ故、その後の上記外部電極接合工程において、上記側面電極上に塗布した上記導電性接着剤は、上記側面電極に形成された凹凸の凹部に入り込んで配設される。
【００１２】
これにより、上記導電性接着剤は、上記側面電極との間の密着性・接着性を向上させることができる。つまり、アンカー効果を得ることができる。このアンカー効果によって、上記導電性接着剤は、上記積層型圧電素子の駆動時に繰り返し生じる上記圧電層の変位に耐え得ることができる密着性・接着性を得ることができる。それ故、得られる積層型圧電素子は、上記導電性接着剤の上記側面電極上からの剥離を抑制することができると共に、上記導電性接着剤と上記側面電極との間の電気的な導通性を長期的に確保することができる。
【００１３】
また、上記製造方法では、上述したように、上記側面電極の外表面に凹凸を形成する。そのため、上記導電性接着剤が上記側面電極に接触する面積は大きくなる。これにより、上記導電性接着剤と上記側面電極との間の電気的な導通性に優れた積層型圧電素子を製造することができる。
このように、本発明の製造方法によれば、不具合の発生を抑制することができ、長期的な使用においても優れた耐久性・信頼性を有する積層型圧電素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上記第１の発明においては、上記側面電極における上記凹凸の凹部の平均深さは、１〜８μｍであることが好ましい（請求項２）。
上記平均深さが１μｍ未満の場合には、上記導電性接着剤は、アンカー効果を充分に得ることができないおそれがある。そのため、２μｍ以上であることがより好ましい。
一方、上記平均深さが８μｍを超える場合には、上記側面電極自身の強度を充分に確保することができないおそれがある。また、互いに接触して配設されている上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性が低下するおそれがある。そのため、５μｍ以下であることがより好ましい。
【００１５】
また、上記側面電極は、該側面電極の軸方向断面において、その断面の内側から外側に任意の直線を斜めに引き、その直線の長さをＬ、直線上に存在する空隙部分の長さの和をＡとした場合、Ａ／Ｌ＝０．１〜０．６となるように形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記側面電極の外表面は、凹凸が充分に形成された状態となる。そのため、上記導電性接着剤は、アンカー効果を充分に得ることができる。
【００１６】
また、上記側面電極と上記内部電極層とは、同じ導電性材料を含んで構成されていることが好ましい。
この場合には、接触して配設されている上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることが好ましい（請求項４）。
上記インジェクタは、高温高湿という過酷な条件下で使用される。そのため、上記の優れた積層型圧電素子をアクチュエータとして用いることにより、耐久性・信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
【００１８】
上記第２の発明においては、上記焼失粒子は、カーボン粒子、炭化有機物粒子、及び樹脂粒子の少なくともいずれかを含むことが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記焼成工程において、上記焼失粒子を焼成によって確実に焼失させることができると共に、上記側面電極の外表面に凹凸を確実に形成することができる。
【００１９】
また、上記焼失粒子の平均粒径は、２〜１０μｍであることが好ましい（請求項７）。
上記焼失粒子の平均粒径が２μｍ未満の場合には、上記側面電極の外表面に凹凸を充分に形成することができないおそれがある。そして、上記側面電極の凹部に上記導電性接着剤を浸入させた状態で配設することが困難となるおそれがある。そのため、３μｍ以上であることがより好ましい。
一方、上記焼失粒子の平均粒径が１０μｍを超える場合には、上記凹凸形成用スラリーを塗布する際の作業性が低下するおそれがある。また、形成される上記側面電極自身の強度を充分に確保することができないおそれがある。また、互いに接触して形成される上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性が低下するおそれがある。そのため、８μｍ以下であることがより好ましい。
【００２０】
また、上記凹凸形成用スラリーは、上記焼失粒子を３〜２５ｗｔ％含有していることが好ましい（請求項８）。
上記焼失粒子の含有率が３ｗｔ％未満の場合には、上記側面電極の外表面に凹凸を充分に形成することができないおそれがある。そして、上記側面電極の凹部に上記導電性接着剤を浸入させた状態で配設することが困難となるおそれがある。そのため、６ｗｔ％以上であることがより好ましい。
一方、上記焼失粒子の含有率が２５ｗｔ％を超える場合には、上記凹凸形成用スラリーを塗布する際の作業性が低下するおそれがある。また、形成される上記側面電極自身の強度を充分に確保することができないおそれがある。また、互いに接触して形成される上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性が低下するおそれがある。そのため、２０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００２１】
また、上記凹凸形成用スラリーは、上記電極材料と同じ導電性材料を含有していることが好ましい。
上記凹凸形成用スラリー中の上記焼失粒子は、上記焼成工程の焼成によって焼失する。そのため、上記凹凸形成用スラリーを焼成して形成される上記側面電極と上記内部電極層とは、同じ導電性材料を含んで構成されたものとなる。これにより、互いに接触して形成される上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性を向上させることができる。
【００２２】
また、上記スラリー塗布工程では、上記中間積層体の側面に、上記凹凸形成用スラリーよりも上記焼失粒子含有率が少ない、または上記焼失粒子含有率が０であると共に導電性材料を含有するベーススラリーを塗布した後、該ベーススラリー上に、上記凹凸形成用スラリーを塗布することもできる（請求項９）。
この場合には、上記ベーススラリーと上記凹凸形成用スラリーとを焼成して形成される上記側面電極において、上記焼失粒子が焼成によって焼失して形成される空隙を、上記側面電極の上層部よりも下層部のほうが少なくなるようにすることができる、または下層部に存在しないようにすることができる。即ち、上記セラミック積層体の側面に接触する側である上記側面電極の下層部に形成される上記空隙を少なくする、または０にすることにより、上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性を向上させることができる。
【００２３】
また、上記ベーススラリーは、上記電極材料と同じ導電性材料を含有していることが好ましい。
この場合には、互いに接触して形成される上記側面電極と上記内部電極層との間の電気的な導通性をさらに向上させることができる。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図１〜図３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、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、該セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に一対の側面電極３１、３２を設けてあると共に、該側面電極３１、３２上に導電性接着剤３３を介して外部電極３４を接合してなる。
そして、図３に示すごとく、側面電極３１、３２は、外表面３１２、３２２に凹凸を有しており、導電性接着剤３３は、側面電極３１、３２上から上記凹凸の凹部３１３、３２３に浸入した状態で配設されている。
以下、これを詳説する。
【００２５】
図１、図２に示すごとく、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、上記側面電極として、側面１０１に設けられた第１の側面電極３１と、側面１０２に設けられた第２の側面電極３２とを有している。また、上記内部電極層として、第１の側面電極３１と電気的に導通する第１の内部電極層２１と、第２の側面電極３２と電気的に導通する第２の内部電極層２２とを有しており、両者は圧電層１１間に交互に配置されている。また、セラミック積層体１０の積層方向両端には、保護層１２が設けられている。
なお、本例の内部電極層２１、２２は、Ａｇ／Ｐｄ合金により構成されている。また、保護層１２は、圧電層１１と同材料により構成されている。
【００２６】
また、図１に示すごとく、側面電極３１、３２上には、導電性接着剤３３を介して外部電極３４が接合されている。また、セラミック積層体１０の側面全周は、側面電極３１、３２、導電性接着剤３３、外部電極３４を覆うように、絶縁樹脂３５によってモールドしてある。
ここで、図３に示すごとく、側面電極３１、３２は、内部に後述する焼失部４１を有しており、外表面３１２、３２２に凹凸を有している。そして、導電性接着剤３３は、この凹凸の凹部３１３、３２３に入り込んだ状態で配設されている。凹部３１３、３２３の平均深さは、３〜４μｍである。
【００２７】
なお、本例の側面電極３１、３２は、内部電極層２１、２２と同じＡｇ／Ｐｄ合金により構成されている。
また、外部電極３４は、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルである。外部電極３４の接合位置は、セラミック積層体１０の上部のみとすることもできる。
また、絶縁樹脂３５は、シリコーン樹脂により構成されている。
【００２８】
また、図２に示すごとく、本例のセラミック積層体１０は、断面樽型形状を呈している。セラミック積層体１０の断面形状としては、本例の樽型に限定されるものではなく、例えば、円形、四角形、八角形等の様々な形状を用途、使用状況に合わせて変更することができる。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の端部の一部が側面１０１、１０２に露出せず、電極控え部２９によって内部に控えた、いわゆる電極控え構造を有している。
【００２９】
次に、積層型圧電素子１の製造方法について、図４〜図１４を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１を製造するに当たっては、図４〜図１４に示すごとく、少なくとも、中間積層体作製工程、スラリー塗布工程、焼成工程、及び外部電極接合工程を含む。
【００３０】
中間積層体作製工程は、圧電層１１となるグリーンシート１１０と内部電極層２１、２２となる電極材料２０とを交互に積層してなる中間積層体１００を作製する工程である。
スラリー塗布工程は、中間積層体１００の側面１０１、１０２に、その後の焼成によって焼失する焼失粒子４を含有する凹凸形成用スラリー３０を塗布する工程である。
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を得ると共に、凹凸形成用スラリー３０を焼成して外表面３１２、３２２に凹凸を有する側面電極３１、３２をセラミック積層体１０の側面１０１、１０２に形成する工程である。
外部電極接合工程は、側面電極３１、３２上に、導電性接着剤３３を塗布すると共に外部電極３４を接合する工程である。
以下、これを詳説する。
【００３１】
＜中間積層体作製工程＞
まず、圧電層１１となるグリーンシート１１０を作製する。
圧電材料となる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、分散剤等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、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合する。その後、この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、粘度調整を行う。
【００３２】
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、一定厚みのグリーンシート１１０（図４参照）を成形する。
なお、本例では、圧電材料となるセラミック原料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。また、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以外にも、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
【００３３】
次に、中間積層体１００を構成する２種類の第１シート片５１及び第２シート片５２（図５参照）を作製する。
第１シート片５１及び第２シート片５２には、図４に示すごとく、グリーンシート１１０上の打ち抜き領域５０において、内部電極層２１、２２を形成する部分に電極材料２０をスクリーン印刷する。次に、打ち抜き領域５０において、電極材料２０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２０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、電極材料２０と同じ厚みでスペーサ層１１１をスクリーン印刷する。そして、シート片５１、５２を積層する際の接着効果を高めるため、電極材料２０及びスペーサ層１１１の上に接着層１１２をスクリーン印刷する。
【００３４】
なお、本例では、図４に示すごとく、後述する打ち抜き積層装置によるシート片５１、５２の打ち抜きと積層とを効率よく進めるため、予め長尺のグリーンシート１１０の長手方向に、第１シート片５１及び第２シート片５２用の印刷を交互に施しておく。
また、電極材料２０としては、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。これ以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
また、スペーサ層１１１及び接着層１１２としては、グリーンシート１１０を構成する上記スラリーを用いた。
【００３５】
次に、シート片の打ち抜きと積層とを同時に進行できるよう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５０の打ち抜きと、打ち抜いて得られるシート片５１、５２の積層とを並行して行う。
まず、上記打ち抜き積層装置に、キャリアフィルム１１９上に成形されたグリーンシート１１０をセットし、グリーンシート１１０における打ち抜き領域５０を打ち抜いて、図５に示すごとく、第１シート片５１及び第２シート片５２を得る。
【００３６】
そして、図６に示すごとく、得られた両シート片５１、５２を交互に積層する。このとき、シート片５１、５２の積層方向の両端に、保護層１２となる保護層形成用シート１２０を積層しておく。なお、保護層形成用シート１２０は、グリーンシート１１０と同材料
のものである。
以上により、図７に示すごとく、中間積層体１００を得る。なお、図７では、便宜上、スペーサ層１１１及び接着層１１２は、同材料であるグリーンシート１１０と一体化した状態で示してある。
【００３７】
＜スラリー塗布工程＞
次に、凹凸形成用スラリー３０を作製する。
凹凸形成用スラリー３０は、Ａｇ／Ｐｄ合金を含むペースト状の上記電極材料２０に、焼失粒子４としてのカーボン粒子と粘度調整用の溶剤とを加えて撹拌し、作製する。なお、凹凸形成用スラリー３０に対する焼失粒子４の含有率は、１２ｗｔ％である。
そして、図８、図９に示すごとく、作製した凹凸形成用スラリー３０を中間積層体１００の側面１０１、１０２に塗布する。凹凸形成用スラリー３０の平均塗布厚みは、１２μｍであった。なお、本例の凹凸形成用スラリー３０の塗布方法としては、スクリーン印刷法を用いた。塗布方法は、その他の様々な方法を用いることができる。
【００３８】
なお、本例では、焼失粒子４としては、平均粒径６μｍのカーボン粒子を用いた。これ以外にも、炭化有機物粒子、樹脂粒子等を用いることができる。また、これらのうち、１つだけを用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
また、上記炭化有機物粒子は、粉末状の有機物を炭化させて得ることもできるし、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。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、製造コストの低減を実現することができる。
【００３９】
＜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時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持する。これにより、中間積層体１００に含まれているバインダー樹脂を９０％以上除去する。
そして、脱脂した中間積層体１００を焼成する。焼成条件は、１２時間かけて徐々に１０６５℃まで昇温し、２時間保持した後、炉内で徐々に冷却する。これにより、セラミック積層体１０（図１２参照）を得る。
【００４０】
この焼成により、中間積層体１００におけるグリーンシート１１０、スペーサ層１１１、及び接着層１１２は圧電層１１となり、電極材料２０は内部電極層２１、２２となる。また、電極材料２０に隣接して印刷されたスペーサ層１１１は、その部分が電極控え部２９となる。また、セラミック積層体１０の積層方向両端には、保護層１２が形成される。
【００４１】
そして、図１０に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、外表面３１２、３２２に凹凸を有する側面電極３１、３２がそれぞれ形成される。この側面電極３１、３２は、凹凸形成用スラリー３０中に含まれていた焼失粒子４が焼失して形成された空隙部分である焼失部４１を有している。また、この焼失部４１のうち、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に開口している焼失部４１は、凹部３１３、３２３として形成されている。
【００４２】
ここで、側面電極３１、３２における凹部３１３、３２３の形成状態について評価した。まず、図１１に示すごとく、側面電極３１、３２の軸方向断面において、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２から側面電極の外表面３１２、３２２に任意の直線６０を斜めに引く。この直線６０の長さをＬ、直線６０上に存在する空隙部分（本例における焼失部４１）の長さ（ａ1、ａ2、ａ3・・・）の和をＡとした場合、本例では、Ａ／Ｌ＝０．４〜０．５であった。
【００４３】
＜外部電極接合工程＞
次に、図１２に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に形成した側面電極３１、３２上に、導電性接着剤３３を塗布する。このとき、導電性接着剤３３を、図１３に示すごとく、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に形成された凹部３１３、３２３に入り込むように塗布する。
そして、図１４に示すごとく、導電性接着剤３３上に外部電極３４を配置し、導電性接着剤３３を加熱硬化させ、外部電極３４を接合する。
【００４４】
なお、本例では、導電性接着剤３３としては、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。上記絶縁樹脂しては、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、上記導電性フィラーとしては、上記以外にも、白金、Ｃｕ、Ｎｉ等を用いることができる。
また、外部電極３４としては、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。これ以外にも、パンチングメタル等を用いることができる。
【００４５】
最後に、セラミック積層体１０の側面全周を絶縁樹脂３５によってモールドし（図示略）、図１の積層型圧電素子１を完成させる。
なお、本例では、絶縁樹脂３５としては、シリコーン樹脂を用いた。これ以外にも、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００４６】
次に、本例の積層型圧電素子１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は、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に凹凸が形成されている。そして、導電性接着剤３３は、側面電極３１、３２に形成された凹凸の凹部３１３、３２３に入り込んで配設されている。そのため、導電性接着剤３３は、側面電極３１、３２との間の密着性・接着性を向上させることができる。つまり、アンカー効果を得ることができる。このアンカー効果によって、導電性接着剤３３は、積層型圧電素子１の駆動時に繰り返し生じる圧電層１１の変位に耐え得ることができる密着性・接着性を得ることができる。それ故、積層型圧電素子１は、側面電極３１、３２上からの導電性接着剤３３の剥離を抑制することができると共に、導電性接着剤３３と側面電極３１、３２との間の電気的な導通性を長期的に確保することができる。
【００４７】
また、側面電極３１、３２は、上述したように、外表面３１２、３２２に凹凸を有している。そのため、導電性接着剤３３が側面電極３１、３２に接触する面積は大きくなる。これにより、積層型圧電素子１は、導電性接着剤３３と側面電極３１、３２との間の電気的な導通性を向上させることもできる。
また、上述したように、導電性接着剤３３の密着性・接着性を向上させることができるため、例えば接着力の弱い導電性接着剤３３を用いることもできる。また、高温での使用により導電性接着剤３３が劣化した場合においても、導電性接着剤３３の剥離を抑制することができる。
また、本例では、側面電極３１、３２における凹凸の凹部３１３、３２３の平均深さは、３〜４μｍである。そのため、導電性接着剤３３は、アンカー効果を充分に得ることができる。
【００４８】
また、積層型圧電素子１の製造方法においては、焼失粒子４は、カーボン粒子を含んでいる。そのため、上記焼成工程において、焼失粒子４を焼成によって確実に焼失させることができると共に、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に凹凸を確実に形成することができる。
また、焼失粒子４の平均粒径は、６μｍである。そのため、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に凹凸を充分に形成することができると共に、側面電極３１、３２の凹部３１３、３２３に導電性接着剤３３を浸入させた状態で配設することが容易となる。
【００４９】
また、凹凸形成用スラリー３０は、焼失粒子４を１２ｗｔ％含有している。そのため、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に凹凸を充分に形成することができる。
また、凹凸形成用スラリー３０は、電極材料２０と同じ導電性材料を含有している。そのため、側面電極３１、３２と内部電極層２１、２２とは、同じ導電性材料を含んで構成されたものとなる。これにより、互いに接触して形成される側面電極３１、３２と内部電極層２１、２２との間の電気的な導通性を向上させることができる。
【００５０】
このように、本例の積層型圧電素子１は、不具合の発生を抑制することができ、長期的な使用においても優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
【００５１】
なお、本例では、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の端部の一部を内部に控えた電極控え構造であるが、内部電極層２１、２２の端部全体を側面に露出した全面電極構造としてもよい。
また、中間積層体１００と凹凸形成用スラリー３０とを一体的に焼成したが、両者を別々に焼成することもできる。つまり、中間積層体１００を焼成してセラミック積層体１０を得た後、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に凹凸形成スラリー３０を塗布して焼成することもできる。
【００５２】
また、セラミック積層体１０には、図１５に示すごとく、窪んだ溝を周方向に設けてなるスリット状のスリット部１９を形成することもできる。この場合には、圧電層１１の変位によってセラミック積層体１０内部に発生するクラック等を抑制することができる。このスリット部１９は、図１５のように内部電極層２１、２２のすべての中間部において形成することもできるし、その他様々な位置に形成することができる。このスリット部１９は、例えばグリーンシート１１０に予め焼成によって焼失する材料を印刷しておくことにより形成することができる。
【００５３】
（実施例２）
本例は、実施例１の積層型圧電素子１を基にして、側面電極３１、３２の構成を変更した例である。
本例では、図１７に示すごとく、側面電極３１、３２は、その下層部に形成されたベース層３１０、３２０と上層部に形成された凹凸層３１１、３２１との２層により構成されている。凹凸層３１１、３２１は、内部に後述する焼失部４１を有しており、その外表面、すなわち側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に凹凸を有している。この凹凸は、凹部３１３、３２３を有している。なお、ベース層３１０、３２０は、内部電極層２１、２２と同じＡｇ／Ｐｄ合金により構成されている。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００５４】
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。
本例の製造方法は、スラリー塗布工程において、図１６に示すごとく、焼失粒子含有率が０であり、電極材料２０と同じ導電性材料を含んでいるベーススラリー３００を、中間積層体１００の側面１０１、１０２に塗布する。その後、ベーススラリー３００上に、凹凸形成用スラリー３０を塗布する。
【００５５】
そして、焼成工程において、中間積層体１００の焼成を行い、図１７に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、ベース層３１０、３２０と凹凸層３１１、３２１との２層からなる側面電極３１、３２を形成する。側面電極３１、３２の凹凸層３１１、３２１は、焼失粒子４が焼失して形成された空隙部分である焼失部４１を有している。また、この焼失部４１のうち、側面電極３１、３２の外表面３１２、３２２に開口している焼失部４１は、凹部３１３、３２３として形成されている。
その他は、実施例１と同様の製造方法である。
【００５６】
この場合には、側面電極３１、３２において、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に接触する側のベース層３１０、３２０には、焼失部４１が形成されない。これにより、ベース層３１０、３２０と内部電極層２１、２２との間、すなわち側面電極３１、３２と内部電極層２１、２２との間の電気的な導通性を向上させることができる。
また、ベーススラリー３００は、電極材料２０と同じ導電性材料を含有している。そのため、ベース層３１０、３２０と内部電極層２１、２２とは、同じ導電性材料を含んで構成されたものとなる。そのため、上記の効果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。
【００５７】
なお、本例では、ベーススラリー３００としては、焼失粒子含有率が０のものを用いたが、焼失粒子４を含有するものを用いてもよい。ただし、凹凸形成用スラリー３０よりも焼失粒子含有率が少ないことが好ましい。ベーススラリー３００の焼失粒子含有率が凹凸形成用スラリー３０よりも大きい場合には、上記の効果を充分に得ることができないおそれがある。
【００５８】
（実施例３）
本例は、実施例１の積層型圧電素子１をインジェクタ６の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ６は、図１８に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ６は、同図に示すごとく、駆動部としての積層型圧電素子１が収容される上部ハウジング６２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部６４が形成される下部ハウジング６３を有している。
【００５９】
上部ハウジング６２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴６２１内に、積層型圧電素子１が挿通固定されている。
縦穴６２１の側方には、高圧燃料通路６２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング６２上側部に突出する燃料導入管６２３内を経て外部のコモンレール（図示略）に連通している。
【００６０】
上部ハウジング６２上側部には、また、ドレーン通路６２４に連通する燃料導出管６２５が突設し、燃料導出管６２５から流出する燃料は、燃料タンク（図示略）へ戻される。
ドレーン通路６２４は、縦穴６２１と駆動部（積層型圧電素子）１との間の隙間６０を経由し、さらに、この隙間６０から上下ハウジング６２、６３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁６５１に連通してしる。
【００６１】
噴射ノズル部６４は、ピストンボデー６３１内を上下方向に摺動するノズルニードル６４１と、ノズルニードル６４１によって開閉されて燃料溜まり６４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔６４３を備えている。燃料溜まり６４２は、ノズルニードル６４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路６２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル６４１は、燃料溜まり６４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室６４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室６４４の圧力が降下すると、ノズルニードル６４１がリフトして、噴孔６４３が開放され、燃料噴射がなされる。
【００６２】
背圧室６４４の圧力は３方弁６５１によって増減される。３方弁６５１は、背圧室６４４と高圧燃料通路６２２、またはドレーン通路６２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路６２２またはドレーン通路６２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部１により、その下方に配設される大径ピストン６５２、油圧室６５３、小径ピストン６５４を介して、駆動される。
【００６３】
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ６における駆動源として、実施例１で示した積層型圧電素子１を用いている。この積層型圧電素子１は、上記のごとく、優れた耐久性・信頼性を有するものであ。そのため、インジェクタ６全体の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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説明図。
【図３】実施例１における、セラミック積層体の側面を示す断面拡大図。
【図４】実施例１における、グリーンシートに印刷を施す工程を示す説明図。
【図５】実施例１における、（ａ）第１シート片を示す説明図、（ｂ）第２シート片を示す説明図。
【図６】実施例１における、シート片を積層する工程を示す説明図。
【図７】実施例１における、中間積層体を示す説明図。
【図８】実施例１における、凹凸形成用ペーストを塗布する工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、焼成前の中間積層体の側面を示す断面拡大図。
【図１０】実施例１における、焼成後のセラミック積層体の側面を示す断面拡大図。
【図１１】実施例１における、側面電極における凹部の形成状態を評価する方法を示す断面拡大図。
【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、導電性接着剤塗布後のセラミック積層体の側面を示す断面拡大図。
【図１４】実施例１における、外部電極を接合する工程を示す説明図。
【図１５】実施例１における、スリット部を形成したセラミック積層体の構造を示す説明図。
【図１６】実施例２における、焼成前の中間積層体の側面を示す断面拡大図。
【図１７】実施例２における、焼成後のセラミック積層体の側面を示す断面拡大図。
【図１８】実施例３における、インジェクタの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００６５】
１  積層型圧電素子
１０  セラミック積層体
１０１、１０２  側面（セラミック積層体の側面）
１１  圧電層
２１、２２  内部電極層
３１、３２  側面電極
３１２、３２２  外表面（側面電極の外表面）
３１３、３２３  凹部
３３  導電性接着剤
３４  外部電極
【図１】
2007067346.tif 000003
【図２】
2007067346.tif 000004
【図３】
2007067346.tif 000005
【図４】
2007067346.tif 000006
【図５】
2007067346.tif 000007
【図６】
2007067346.tif 000008
【図７】
2007067346.tif 000009
【図８】
2007067346.tif 000010
【図９】
2007067346.tif 000011
【図１０】
2007067346.tif 000012
【図１１】
2007067346.tif 000013
【図１２】
2007067346.tif 000014
【図１３】
2007067346.tif 000015
【図１４】
2007067346.tif 000016
【図１５】
2007067346.tif 000017
【図１６】
2007067346.tif 000018
【図１７】
2007067346.tif 000019
【図１８】
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