(57)【要約】      （修正有）【課題】有効層と保護層のそれぞれの境界が明瞭に把握できる積層型電子部品を提供する。【解決手段】少なくとも１つの誘電体１と第１及び第２の内部電極からなる複数の内部電極２とが交互に積層されてなる有効層１０と有効層１０の積層方向の両端に設けられた保護層１１とを含む積層体１１１と、積層体１１１の２つの側面にそれぞれ形成され、その一方が第１の内部電極２に接続され、他方が第２の内部電極２に接続されている外部電極４とを有する積層型電子部品であって、有効層１０の色と保護層１１の色が異なっている。【選択図】図１
2012099827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの誘電体と第１及び第２の内部電極からなる複数の内部電極とが交互に積層されてなる有効層と該有効層の積層方向の両端に設けられた保護層とを含む積層体と、
前記積層体の２つの側面にそれぞれ形成され、その一方が前記前記第１の内部電極に接続され、他方が前記第２の内部電極に接続されている外部電極とを有する積層型電子部品であって、
前記有効層の色と前記保護層の色が異なっていることを特徴とする積層型電子部品。
【請求項２】
前記有効層と前記保護層の間のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上である請求項１に記載の積層型電子部品。
【請求項３】
前記誘電体の色と前記内部電極の色は異なっており、前記誘電体と前記内部電極の間のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．５以上である請求項２に記載の積層型電子部品。
【請求項４】
前記誘電体が圧電体であり、前記活性部を変位部とし、前記非活性部を非変位部とした請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項５】
少なくとも１つの圧電体と第１及び第２の内部電極からなる複数の内部電極とが交互に積層されてなる積層体と、前記積層体の２つの側面にそれぞれ形成され、その一方が前記第１の内部電極に接続され、他方が前記第２の内部電極に接続されている外部電極とを有する積層型電子部品であって、
前記圧電体は、ＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有していることを特徴とする積層型電子部品。
【請求項６】
前記圧電体中のＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属含有量が、圧電体全体に渡り実質的に均一である請求項５に記載の積層型電子部品。
【請求項７】
前記圧電体がペロブスカイト型酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項４乃至６のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項８】
前記ペロブスカイト型酸化物がＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなる請求項７に記載の積層型電子部品。
【請求項９】
前記積層体は、前記２つの側面の一方の側面において、前記第２の内部電極と前記外部電極の間に溝が形成され、他方の側面において、前記第１の内部電極と前記外部電極の間に溝が形成されてなり、
前記溝にそれぞれ前記圧電体よりもヤング率の低い絶縁体が充填されている請求項４乃至８のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１０】
前記内部電極中の金属組成物がＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１１】
前記内部電極中のＶＩＩＩ族金属の含有量をＭ１重量％、Ｉｂ族金属の含有量をＭ２重量％としたとき、０＜Ｍ１≦１５、８５≦Ｍ２＜１００、Ｍ１＋Ｍ２＝１００を満足することを特徴とする請求項１０に記載の積層型電子部品。
【請求項１２】
前記ＶＩＩＩ族金属がＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのうち少なくとも１種
以上であり、Ｉｂ族金属がＣｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項５，６，９乃至１１のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１３】
前記ＶＩＩＩ族金属がＰｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上であり、Ｉｂ族金属がＡｇ、Ａｕのうち少なくとも１種以上である請求項５，６，９乃至１１のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１４】
前記ＶＩＩＩ族金属がＮｉである請求項５，６，９乃至１１のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１５】
前記Ｉｂ族金属がＣｕである請求項５，６，９乃至１１，１４のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１６】
前記内部電極中に金属組成物とともに無機組成物を添加したことを特徴とする請求項１乃至１５のうちのいずれかの一つに記載の積層型電子部品。
【請求項１７】
前記無機組成物がＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなるペロブスカイト型酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１６記載の積層型電子部品。
【請求項１８】
前記積層体の焼成温度が９００℃以上１０００℃以下であることを特徴とする請求項５乃至１７のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項１９】
前記内部電極は、該内部電極の厚み方向に貫通するボイドを有している請求項１乃至１８のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項２０】
前記圧電体の厚みが５０μｍ以上であり、かつその厚みばらつきが１０μｍ以下であること特徴とする請求項１乃至１９のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品。
【請求項２１】
噴射孔を有する収納容器と、該収納容器に収納され、前記第１と前記第２の内部電極の間に印加される電圧に対応して積層方向に伸縮する請求項１乃至２０のうちのいずれか１つに記載の積層型電子部品と、該積層型電子部品を駆動することにより前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。
【請求項２２】
誘電体を含むスラリーを用いてテープ成形により厚み５０μｍ以上で厚みばらつきが１０μｍ以下である誘電体のシートを作製し、そのシートに内部電極を印刷した後に積層して焼成することを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
【請求項２３】
前記シートを作製する前に、前記スラリーの粘度を１５ポイズ以上に調整する工程を含む請求項２２記載の積層型電子部品の製造方法。
【請求項２４】
前記シートは、バインダーとしてアクリル、ブチラールの少なくとも一種類を含み、溶媒としてアルコール、トルエンの少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項２２または２３記載の積層型電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電子部品に関し、例えば、積層型セラミックコンデンサや積層型圧電素子に用いられる。特に、圧電トランスや、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アクチュエータ等の積層型電子部品及びこれを用いた噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積層型電子部品としては、例えば、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。この積層型圧電アクチュエータは、圧電体に電圧を印加して数μｍ〜数１０μｍ伸長させ、アクチュエータの駆動力源とするものである。積層型圧電アクチュエータは、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を考慮すると、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１０は、従来の積層型圧電アクチュエータを示すものである。この積層型圧電アクチュエータでは、圧電体５１と内部電極５２が交互に積層された有効層と、その積層方向における両端面に保護層５３を有する積層体６０から構成されている。
【０００４】
正極及び負極となる内部電極５２が交互に積層された変位部では正極及び負極の内部電極５２が積層体５３の側面に交互に露出している。これに対して、正極若しくは負極のどちらか一方のみが積層されている非変位部では、積層体６０の側面に一方極の内部電極５２のみが露出している。そして、一方極の内部電極５２のみが露出した非変位部側面に外部電極７０が形成されている。即ち、積層体６０の対向する２側面に露出した非変位部に正極及び負極の外部電極７０が形成され、変位部において交互に積層されている正極及び負極の内部電極が一層おきに外部電極７０に接続されていることになる。
【０００５】
この積層型圧電アクチュエータのような積層型電子部品は、セラミックグリーンシートに内部電極ペーストを印刷し、この内部電極ペーストが塗布されたグリーンシートを複数層有する柱状積層体を作製していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
より具体的には、圧電体の原料を含むセラミックグリーンシートに内部電極ペーストを所定の電極構造となるパターンで印刷し、この内部電極ペーストが塗布されたグリーンシートを複数積層して得られた積層成形体を作製し、これを焼成することによって積層体を作製する。その後、積層体の一対の側面に外部電極を焼成によって形成して積層型圧電素子が得られる（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
なお、内部電極５２としては、銀とパラジウムの合金が用いられ、さらに、圧電体５１と内部電極５２を同時焼成するために、内部電極５２の金属組成は、銀７０重量％、パラジウム３０重量％にして用いていた（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
このように、銀のみの金属組成からなる内部電極ではなく、パラジウムを含む銀−パラジウム合金含有の金属組成からなる内部電極５２を用いるのは、一般的なＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなるペロブスカイト型酸化物を主成分とする圧電体の焼成温度が１２００〜１３００℃であり、銀の融点を超えてしまうためである。また、内部電極５２中の銀が焼成時に圧電体５１に拡散し、粒成長が促進されるため、圧電体のみを焼成する温度より１００〜２００℃低い温度でも、銀の拡散の効果により粒成長が促進され最適な結晶粒
子を得ることができる。パラジウムを含まない銀のみの組成では、一対の対向する内部電極５２間に電位差を与えた場合、その一対の内部電極５２のうちの正極から負極へ電極中の銀が素子表面を伝わって移動するという、いわゆるシルバーマイグレーション現象が生じるからである。この現象は、高温、高湿の雰囲気中で、著しく発生していた。
【０００９】
従来の積層型圧電素子を圧電アクチュエータとして使用する場合には、外部電極７０にさらにリード線が半田により固定され、外部電極７０間に所定の電位がかけられて駆動させることができる。特に、近年においては、小型の積層型圧電素子は大きな圧力下において大きな変位量を確保する要求があるため、より高い電界を印加し、長時間連続駆動させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１８１０５５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１３３７１５号公報
【特許文献３】特表平１２−５０８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の積層型圧電アクチュエータでは、変位部と非変位部の境界が不明瞭であり、外部電極を非変位部のみに形成することが難しかった。即ち、外部電極を変位部まで形成すると、異なる極性を印加する内部電極同士を前記外部電極で導通させてしまうため、積層体の側面で絶縁不良が生じた。また、外部電極から変位部までの距離（非変位部の短手方向の距離）が短い場合においては、高電界で駆動中に積層体側面に露出した前記外部電極と他方極の内部電極の間で放電してショートする可能性があった。
【００１２】
また、非変位部の幅や外部電極と変位部の距離を検査測定する場合においても、高倍の光学装置で内部電極の端部位置を検査する必要があり、測定検査に時間を要した。
【００１３】
また、保護層の厚みを測定する場合においても、積層体の積層方向における最上層及び最下層にある内部電極の位置を高倍の光学装置で検査する必要があり、測定検査に時間を要した。
【００１４】
さらに、外部電極は有効層における非変位部に位置する同極の内部電極すべてに接続する必要があるが、外部電極を有効層における非変位部の積層方向のすべての領域に形成するのが難しかった。一方で、外部電極を保護層の全領域まで形成してしまうと、積層体の上下に形成される金属部材と絶縁不良を起こしてしまう可能性があった。即ち、外部電極は有効層における非変位部に位置する内部電極と導通し、且つ、保護層の上下端面に達しない領域で形成する必要があるが、前記領域内で外部電極を形成することが困難であった。
【００１５】
また、近年、積層型圧電アクチュエータは、高応答性、大変位量を達成するために、高電圧を高周波数で印加して駆動させることが要求されており、上記積層型圧電アクチュエータでは、異なる極性の電圧が印加される内部電極の端部間が短絡し、駆動を低下させる問題があった。
【００１６】
即ち、従来の積層型圧電アクチュエータは、原料粉末と有機高分子から成るバインダー等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、カレンダーロール法、スリップキャスティング法等のテープ成形法により、圧電体１となるセラミックグリーンシートを作製して、これに内部電極を印刷し、積層して柱状積層体を得ていた。
この成形方法では異物の混入や、乾燥むらなどによりテープの厚みのばらつきが大きく、内部電極２間の距離が短くなることがあり、内部電極２間において電気が短絡しやすい状態になっていた。特に絶縁性を上げるためシート厚みを厚くするとばらつきが大きくなっていた。
【００１７】
このため、上記のような高応答性、大変位量を達成するために、高電圧を高周波数で印加して駆動すると内部電極間で短絡が発生してしまうという問題があった。
【００１８】
特に、高温、高湿度下で駆動させた場合、電極成分のマイグレーションにより異なる電圧が印加される内部電極間で短絡が発生し易いという問題があった。
【００１９】
そこで、本発明は、変位部、非変位部及び保護層のそれぞれの境界が明瞭に把握でき、外部電極と変位部間での絶縁不良が生じることなく、また、容易に非変位部の幅や外部電極と変位部間の距離や不活性部の厚みを検査測定できる積層型電子部品を提供することを第１の目的とする。
【００２０】
本発明は、高電圧、高温下、高湿度下で繰り返して作動する場合でも、内部電極間の短絡を抑制できる積層型電子部品を提供することを第２の目的とする。
【００２１】
本発明は、高電圧、高圧力下で圧電アクチュエータの変位量を大きくでき、かつ、長期間連続駆動させた場合でも変位量が変化することがなく、耐久性に優れた積層型圧電素子および噴射装置を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
以上の目的を達成するために、本発明に係る第１の積層型電子部品は、少なくとも１つの誘電体と第１及び第２の内部電極からなる複数の内部電極とが交互に積層されてなる有効層と該有効層の積層方向の両端に設けられた保護層とを含む積層体と、前記積層体の２つの側面にそれぞれ形成され、その一方が前記前記第１の内部電極に接続され、他方が前記第２の内部電極に接続されている外部電極とを有する積層型電子部品であって、前記有効層の色と前記保護層の色が異なっていることを特徴とする。
【００２３】
この本発明に係る第１の積層型電子部品では、前記有効層と前記保護層の間のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上であることが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明に係る第２の積層型電子部品は、複数の誘電体と複数の内部電極とを積層してなる積層体を含んでなり、前記誘電体の厚みが５０μｍ以上であり、かつその厚みばらつきが１０μｍ以下であること特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明に係る第３の積層型電子部品は、少なくとも１つの圧電体と第１及び第２の内部電極からなる複数の内部電極とが交互に積層されてなる積層体と、前記積層体の２つの側面にそれぞれ形成され、その一方が前記前記第１の内部電極に接続され、他方が前記第２の内部電極に接続されている外部電極とを有する積層型電子部品であって、前記圧電体は、ＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有していることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る噴射装置は、噴射孔を有する収納容器と、該収納容器に収納され、前記第１と前記第２の内部電極の間に印加える電圧に対応して積層方向に伸縮する前記第１〜第４のいずれかの積層型電子部品と、該積層型電子部品を駆動することにより前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、誘電体を含むスラリーを用いてテープ成形により厚み５０μｍ以上で厚みばらつきが１０μｍ以下である誘電体のシートを作製し、そのシートに内部電極を印刷した後に積層して焼成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように構成された本発明に係る第１の積層型電子部品は、前記有効層の色と前記保護層の色が異なっているので、有効層と保護層の境界が明瞭となり、該保護層の厚みが薄すぎて積層体の上下端面よりクラックが発生したりするといった問題が生じる可能性のある製品を、予め容易に判別することができる。また、外部電極が同極のすべての内部電極に接続されていない製品も容易に判別することができる。即ち、外部電極は有効層における非活性部に位置する同極の内部電極すべてに接続する必要があるが、有効層と保護層に色差を設けることにより、有効層と保護層の境界が明瞭なものとなり、外部電極が非活性部の積層方向のすべての領域に形成されて、且つ内部電極と接続しているかどうか容易に確認することができる。
【００２９】
本発明に係る第１の積層型電子部品において、前記有効層と前記保護層の間のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上であると、保護層と変位部及び保護層と非変位部の境界を容易に光学装置にて識別できるため、検査効率が大幅に向上し、安価な積層型電子部品を製造することができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る第２の積層型電子部品は、前記誘電体の厚みが５０μｍ以上であり、かつその厚みばらつきが１０μｍ以下であるので、内部電極間での短絡が抑制され、高電圧、高温下、高湿度下においても高い耐久性能を有することができる。特に、高電圧が印加される積層型圧電アクチュエータにおいて、内部電極間での短絡を抑制できる。
【００３１】
またさらに、本発明に係る第３の積層型電子部品によれば、前記圧電体が、ＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有しているので、高電圧、高圧力下で圧電アクチュエータの変位量を大きくでき、かつ、長期間連続駆動させた場合でも変位量の変化量を抑えることができ、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。
【００３２】
本発明に係る噴射装置によれば、前記第１〜第３のいずれかの積層型電子部品を含むので、耐久性に優れた積層型圧電素子および噴射装置を提供することができる。
【００３３】
また、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、誘電体を含むスラリーを用いてテープ成形により厚み５０μｍ以上で厚みばらつきが１０μｍ以下である誘電体のシートを作製し、そのシートに内部電極を印刷した後に積層して焼成するようにしているので、内部電極間での短絡が防止でき、高電圧、高温下、高湿度下においても高い耐久性能を有する積層型電子部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る実施の形態１の積層型電子部品の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図４】実施の形態１の積層型電子部品の内部電極パターンを示す展開斜視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態２の積層型電子部品の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る実施の形態３の積層型電子部品の構成を示す斜視図である。
【図７】実施の形態３の積層型電子部品における内部電極パターンを示す展開斜視図である。
【図８】本発明に係る実施の形態４の噴射装置の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る実施例３の積層型圧電体素子の圧電体中における金属成分の含有量の測定結果を示すグラフである。
【図１０】従来の積層型圧電アクチュエータの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の積層型電子部品について説明する。
【００３６】
実施の形態１．
図１、図２及び図３は、本発明に係る実施の形態１の積層型電子部品の一形態である積層型圧電アクチュエータの構成を示すもので、図１は斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面図、図３は図２の一部を拡大して示す拡大図である。
【００３７】
本実施の形態１の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とを交互に積層してなる有効層１０と、有効層１０の積層方向の両端部に設けた保護層１１とからなる積層体１１１の側面に一対の外部電極４を備えている。また、図２、図３に示すように有効層１０は、一対の外部電極４のうちの一方の外部電極である正極と接続した第１内部電極２ａと、他方の外部電極４である負極と接続した第２内部電極２ｂとによって圧電体１が挟まれた活性部１０ａ（以下、変位部１０ａとする）と、第１内部電極２ａ同士もしくは第２内部電極２ｂ同士で前記圧電体１が挟まれた非活性部１０ｂ（以下、非変位部１０ｂとする）とから構成されている。即ち、外部電極４は非変位部１０ｂの側面にそれぞれ形成され、第１内部電極２ａもしくは第２内部電極２ｂのどちらか一方と接続するように設けられ、接続していない他方の内部電極２とは絶縁されている。尚、本実施の形態１では、他方の外部電極４を負極としているが、グランドとしてもよい。
【００３８】
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、この内部電極２を介して各圧電体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。
【００３９】
これに対して、保護層１１は内部電極２が配されていない複数の圧電体１の層であるため、外部電極４を介して電圧を印加しても変位を起こさない。尚、保護層１１は、上記したように、圧電体１と同じ材料で形成してもよいが、異なる材料で形成してもよい。
【００４０】
ここで、非変位部１０ｂにおける内部電極２間の距離、即ち、第１内部電極２ａ同士もしくは第２内部電極２ｂ同士の間の距離は、変位部１０ａにおける内部電極２間の距離の略２倍である。
【００４１】
また、積層体１１１の対向する側面には外部電極４が接合されており、この外部電極４には、積層されている内部電極２が一層おきに電気的に接続されているため、内部電極２に挟まれた圧電体１に対して逆圧電効果により変位させるのに必要な電圧を共通に供給することができる。
【００４２】
さらに、外部電極４にはリード線６が半田等により接続固定されていて、このリード線により外部電極４を外部の電圧供給部に接続することができる。
【００４３】
実施の形態１では、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。
【００４４】
また、圧電体１の厚み、つまり、変位部１０ａにおける内部電極２間の距離は５０〜２５０μｍが望ましい。圧電体１の厚みをこの範囲に設定すると、より大きな変位量を得るために積層数を増加しても、積層型圧電アクチュエータの小型化、低背化が図れるとともに、圧電体１の絶縁破壊を防止できる。
【００４５】
一方で、有効層１０における内部電極２（第１内部電極２ａ、第２内部電極
２ｂ）は、一方端において同極の外部電極４に接続し、他方端において他極の外部電極４から絶縁するために、いずれか一方の側面側では、一部が部分的に欠如した形状になっている。例えば、図４に示すようなパターン形状で正極及び負極の内部電極２が交互に積層されている。尚、正極及び負極の内部電極２の形状は、一方端を外部電極４に接続し、他方端が他極の外部電極４に接続されない構造であれば、図４に示す構造に限られるものではなく、同一の形状であっても、異なった形状であっても構わない。
【００４６】
このようにして、有効層１０は、正極及び負極の内部電極２が連続して積層されている変位部１０ａと、一方の極性の内部電極２のみが積層されている非変位部１０ｂで形成されている。
【００４７】
そして、本実施の形態１の積層型圧電アクチュエータは、変位部１０ａと非変位部１０ｂの色が異なるように形成する点に特徴がある。即ち、変位部１０ａと非変位部１０ｂに色差を設けることにより、変位部１０ａと非変位部１０ｂの間の境界が明瞭となり、外部電極４の一部が変位部１０ａ側面上に形成されたり、外部電極４と変位部１０ａとの距離が短くなったりすることがなく、外部電極４と変位部１０ａ側面に露出した他方極の内部電極２の間で絶縁不良が起きたり、高電界で駆動中に外部電極４と変位部１０ａ側面に露出した他方極の内部電極２との間でショートするといった問題が生じるのを防ぐことができる。
【００４８】
ここで、変位部１０ａと非変位部１０ｂで色差を設けるためには、例えば、圧電体１が持つ色と内部電極２が持つ色とを大きく異ならせたり、内部電極２間の距離の制御や積層数を制限することにより、上記した色差を設けることが可能である。色差を設ける方法の詳細については後述する。
【００４９】
さらには、変位部１０ａと非変位部１０ｂのＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上であることが好ましい。これは、前記色差ΔＥ＊ａｂが１．０未満であると変位部１０ａと非変位部１０ｂの境界が不明瞭となり、外部電極４を積層体１ａ側面に形成する際において、外部電極４の一部が変位部１０ａの側面上に形成されて、該外部電極４と変位部１０ａの側面に露出した他方極の内部電極２との間で絶縁不良を起こす可能性が高い。また、外部電極４の一部が変位部１０ａの側面上にかからないまでも、外部電極４と変位部１０ａの距離が短い場合には、アクチュエータを高電界で駆動させた場合において、外部電極４と変位部１０ａ側面に露出した他方極の内部電極２との間でショートする危険があった。
【００５０】
また、本実施の形態１の積層型圧電アクチュエータは、有効層１０と保護層１１の色が異なるように形成することが好ましい。即ち、有効層１０と保護層１１に色差を設けることにより、保護層１１の厚みを容易に測定することができるため、所定の厚みで保護層１１を形成できたか確認することができる。ここで、保護層１１が薄すぎると、積層型圧電アクチュエータを高電界で連続駆動させると、保護層１１の上下の端面からクラックが発生し、該クラックが内部電極２まで進展してショートする問題がある。一方で、保護層１１が厚すぎると、近年の電子部品の極小化に伴う低背化に反するので好ましくない。これに対して、有効層１０と保護層１１の色を異ならせることにより、保護層１１が薄くショートする危険がある製品を容易に判別することができる。さらには、積層体１aの積層方
向における上下端面に位置するそれぞれの保護層１１の厚みを同一になるように研磨することができるとともに、上記したショートが生じない程度の厚みで、且つ最小限の薄さに仕上げることが容易になる。
【００５１】
さらには、有効層１０と保護層１１のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上であることが好ましい。これは、色差ΔＥ＊ａｂが１．０未満であると、有効層１０と保護層１１の境界が不明瞭となり、結果、保護層１１の厚みを測定することが困難となり、保護層１１の厚みが薄い場合には、アクチュエータを高速、高発生力の条件下で駆動させた場合に保護層１１の上下の端面からクラックが発生し、該クラックが内部電極２まで達し、ショートする問題が生じるおそれがある。
【００５２】
また、前記色差ΔＥ＊ａｂが１．０未満であると、有効層１０と保護層１１の境界が不明瞭となり、外部電極４が有効層１０の積層方向の長さ領域すべてに渡って形成されているかが不明瞭となり、外部電極４が有効層１０の積層方向長さ領域すべてに渡って形成されていないと、一部の内部電極２が外部電極４に接続されなくなり、結果、変位量が低下するといった問題が生じるおそれがある。
【００５３】
さらに、圧電体１と内部電極２のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂが１．５以上であることが好ましい。これは、圧電体１と内部電極２の色差ΔＥ＊ａｂが１．５未満であると、他方極の内部電極２に挟まれた圧電体１の領域である変位部１０ａと同極の内部電極２に挟まれた圧電体１の領域である非変位部１０ｂ、及び、内部電極２に挟まれていない圧電体の領域である保護層１１の色差を後述する理由で有効的に変化させることができない。
【００５４】
尚、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂは、以下の式１〜式４により求めることができる。すなわち、分光測色計により測定した明度Ｌ＊、色相と彩度を表す色度ａ＊及びｂ＊から、２つの測定物間の明度差ΔＬ＊、色度差Δａ＊及びΔｂ＊を求め、次式により色差ΔＥ＊ａｂを算出する。（なお（１）及び（２）は対象物１、２を示す添え字）
ΔＬ＊＝Ｌ＊（１）−Ｌ＊（２）・・・式１
Δａ＊＝ａ＊（１）−ａ＊（２）・・・式２
Δｂ＊＝ｂ＊（１）−ｂ＊（２）・・・式３
ΔＥ＊ａｂ＝〔（ΔＬ＊）２＋（Δａ＊）２＋（Δｂ＊）２〕１／２・・・式４
次に、本実施の形態１の積層型圧電アクチュエータの製法を説明する。
【００５５】
本実施の形態１の積層型圧電アクチュエータの製法においては、先ず、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する。そして、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形法により圧電体１となるセラミックグリーンシートを作製する。
【００５６】
次に、銀−パラジウム粉末にバインダー、可塑剤等、及び必要に応じて前記圧電セラミックスの仮焼粉末等を添加混合して、内部電極２をなす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の厚みにパターン印刷する。このとき、非変位部１０ｂとなる部分には、印刷を行わない。そして、正極及び負極の内部電極２となる導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを交互に複数枚積層して有効層１０を形成し、さらに有効層１０の積層方向の上下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層積層し保護層１１を形成する。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積層体１１１を作製する。
【００５７】
ここで、変位部１０ａ、非変位部１０ｂ、さらに保護層１１の色を効果的に異ならせるには、例えば、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３を主成分とした場合、副成分にＹｂ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａなどを０．５ｍｏｌ％以上添加することで、明度が高く、透光性のある圧電体１を形成することができる。特に、Ｙｂ、Ｂａ、Ｓｒを合計で１．０ｍｏｌ％以上添加すると明度を表すＬ＊値が著しく増大するため、より好ましい副成分となる。
【００５８】
一方で、副成分としてＭｎ、Ｃｒ、Ｃｏなどを０．５ｍｏｌ％以上添加すると、明度が低く、透光性のない圧電体とすることができる。
【００５９】
ここでは、内部電極２を銀−パラジウムで構成すると、銀−パラジウムは比較的明度の低い材料組成であるため、上述したような副成分を加えて明度や透光性を向上させた圧電体１と内部電極２の色を大きく異ならせることができる。即ち、比較的明度の低い銀−パラジウムからなる内部電極２に挟まれた有効層１０の明度は、内部電極２が配されていない圧電体１の層からなる保護層１１に比べて著しく小さな値になる。
【００６０】
さらに、有効層１０において、圧電体１が内部電極２に挟まれている場合でも、挟まれている内部電極２間の距離が小さくなるに従い、明度が小さな値となる。そのため、変位部１０ａに対して圧電体１の厚みの約２倍の距離で内部電極２が配されている非変位部１０ｂの明度は、変位部１０ａの明度よりも大きな値となる。その結果、変位部１０ａ、非変位部１０ｂ、及び保護層１１の色がそれぞれ異なるため、容易に境界を識別することができる。
【００６１】
また、内部電極２中に含まれる銀成分が圧電体１内部へと拡散することによっても、圧電体１の明度が小さな値となる。即ち、圧電体１の明度の低下は、挟まれている内部電極２間の距離に依存し、圧電体１が挟まれている内部電極２間の距離が狭いほど、内部電極２中の銀の圧電体１への拡散量が多くなり、結果、明度が小さな値となる。即ち、変位部１０ａ、非変位部１０ｂ、保護層の順に明度が大きくなる。
【００６２】
さらに、内部電極２中の銀を有効に圧電体１に拡散させるためには、内部電極２として用いる銀−パラジウムに含まれる銀の比率は多いほど良く、７０％以上、望ましくは８５％以上が良い。
【００６３】
尚、変位部１０ａ、非変位部１０ｂ、及び保護層１１に色差を設けるには、上述したような圧電体１と内部電極２の色を大きく異ならせる方法によるものではなく、圧電体１や内部電極２の厚みを制御することにより、変位部１０ａと非変位部１０ｂの内部電極２の密集度合を変化させてもよい。即ち、圧電体１と内部電極２とが適度に色が異なっていなくても、圧電体１の厚みを小さくして内部電極２の厚みを大きくすれば、変位部１０ａと非変位部１０ｂとの境界が明確になる。
【００６４】
また、内部電極を構成する銀−パラジウムは、銀とパラジウムの合金粉末を用いても、銀粉末とパラジウム粉末の混合物を用いても良い。なお、銀粉末とパラジウム粉末の混合物を用いた場合においても、焼成時に銀−パラジウムの合金が形成される。
【００６５】
尚、積層体１１１は、上記製法によって作製されるものに限定されるものではなく、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積層体１１１を作製できれば、どのような製法によって形成されても良い。
【００６６】
次に、銀とガラスからなる混合物にバインダーを添加して作製した銀ガラスペーストを、外部電極４を形成する非変位部１０ｂ側面に印刷し、５００〜８５０℃の温度で焼き付
けを行うことにより、外部電極４を形成する。
【００６７】
その後、シリコーンゴムを積層体１１１の側面にコーティング（不図示）して、硬化させた後、リード線６を外部電極４に半田等で接続することにより本発明の積層型圧電アクチュエータが完成する。
【００６８】
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、積層体１１１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する。積層型圧電アクチュエータのリード線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し、これによって例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁として機能する。
【００６９】
実施の形態２．
実施の形態２の積層型アクチュエータは、本発明に係る積層型電子部品の他の形態例である。
【００７０】
実施の形態２の積層型アクチュエータは、図５に示すように、複数の圧電体１と複数の内部電極２を交互に積層してなる四角柱の柱状積層体１０２の対向する２つの側面において、内部電極２の端部が互い違いで一層おきに絶縁体３で被覆され、絶縁体３で被覆されていない内部電極２の端部と外部電極４とを接続し、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。
【００７１】
内部電極２の間には圧電体１が配されており、内部電極２を介して各圧電体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。
【００７２】
そして、本実施の形態２の積層型圧電アクチュエータでは、この圧電体１の厚み、即ち内部電極２間の距離が５０μｍ以上好ましくは７０μｍさらに好ましくは８０μｍ以上で、かつそのばらつきが１０μｍ以下好ましくは８μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下であることを特徴としている。これは内部電極２間の距離が短いかもしくはそのばらつきが大きいと、内部電極２間での短絡が生じ、積層型圧電アクチュエータが破損しやすくなるからである。
【００７３】
ここで、内部電極２間の距離のばらつきである圧電体１の厚みは、複数箇所で測定したときの平均値であり、そのばらつきとは最大値と最小値との差のことである。
【００７４】
さらに、焼成後は柱状積層体１０２の４つの側面に内部電極２は露出しているが、実施の形態２では、少なくとも１つの側面において、内部電極２の端部を含む圧電体１の端面に一層おきに深さ５０〜５００μｍ、積層方向の幅３０〜２００μｍの溝を形成し、該溝内にガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーンゴム等を充填することによって絶縁体３が形成される。このようにすると、信頼性の面から好ましい。
【００７５】
この絶縁体３により、柱状積層体１０２の対向する２つの側面において、内部電極２の端部が互い違いで一層置きに絶縁され、内部電極２の絶縁されていない他方の端部は、外部電極４に接続されている。
【００７６】
なお、絶縁体３は、柱状積層体１０２との接合を強固とするために、柱状積層体１０２の変位に対して追従するような弾性率が低い材料、具体的にはシリコーンゴム等からなることが好適である。
【００７７】
また、内部電極２の露出した柱状積層体１０２の対向する２つの側面に、蒸着、スパッタリング、メッキ等で薄膜の低抵抗部を予め形成しておき、この低抵抗部上に外部電極４を接続しても良い。
【００７８】
さらに、外部電極４にはリード線６が半田等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有する。
【００７９】
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の直流電流を印加し、柱状積層体１０２を分極処理することによって、積層型圧電アクチュエータが完成する。該積層型圧電アクチュエータに対して、リード線６を外部の電圧供給部に接続し、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。この機能は、例えば、エンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射装置として利用できる。
【００８０】
即ち、噴射口を有する収納容器と、該収納容器に収納された本発明の積層型圧電アクチュエータと、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備して噴射装置を構成することができる。噴射装置では、上記したように、積層型圧電素子において、連続駆動させても、所望の変位量が実効的に変化しないために、装置が誤作動することなく、耐久性に優れた高信頼性の噴射装置を提供することができる。
【００８１】
次に、本実施の形態２の積層型圧電アクチュエータの製造方法を説明する。
【００８２】
本実施の形態２の積層型圧電アクチュエータの製造方法においては、先ず、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、バインダーを溶解させるためのアルコールや、トルエンなどの有機溶剤、ＤＢＰ（フタル酸ジオチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジブチル）等の可塑剤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、カレンダーロール法、スリップキャスティング法等のテープ成形法により、厚みが５０μｍ以上、より好ましくは５５μｍ以上で、厚みばらつきが１０μｍ以下の圧電体１となるセラミックグリーンシートを作製する。
【００８３】
上記スラリーの粘度は１５ポイズ以上、好ましくは２０ポイズさらに好ましくは２５ポイズ以上であることが好ましい。シート厚みを厚くすると厚みばらつきが大きくなるが、粘度を高くして成形することにより厚みの均一なテープが得られる。またこれらの粘度にスラリーをするにはアクリル系、ブチラール系等の有機高分子から成るバインダーと、バインダーを溶解させるためにアルコールや、トルエンなどを用いることが好ましい。
【００８４】
次に、銀‐パラジウム粉末に、バインダー、可塑剤、及び必要に応じて上記圧電セラミックス仮焼粉末等を添加混合して、内部電極２を成す導電性ペーストを作製し、該導電ペーストを上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。
【００８５】
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積層し、任意の大きさに切断した後、所定の温度で脱バインダーを行い、９００〜１０００℃で焼成することによって、柱状積層体１０２を作製する。この際、焼成工程中に生じる変形、分解を抑制するために供材などを同時に焼成したり、密閉された焼成鉢で焼成したり、あるいは同一材料系の焼成鉢で焼成することが好ましい。
【００８６】
焼成後の柱状積層体１０２の形状を整えるために、平面研削盤等で研削する。さらに、
これらの研削後もしくは単独でも、炭化珪素やアルミナの砥粒を用いたラップ研磨や、ポリッシングで加工することが好ましい。
【００８７】
上記のようにして、複数の圧電体１と複数の内部電極２を交互に積層して成る柱状積層体１０２が作製される。さらに、柱状積層体１０２の対向する２つの側面において、内部電極２の端部を互い違いで一層置きに絶縁体３により絶縁し、内部電極の絶縁されていない他方の端部には、外部電極４が接続し、該外部電極４にリード線６を接続することによって、本発明の積層型圧電アクチュエータが作製される。
【００８８】
以上の実施の形態２では、圧電体と内部電極を複数積層したアクチュエータについて説明したが、本発明の積層型電子部品は積層型圧電アクチュエータに限るものではない。例えば、圧電体の代わりに他の誘電体を用いることにより、コンデンサ等の積層型電子部品とすることもできる。
【００８９】
実施の形態３．
本発明に係る実施の形態３の積層型電子部品も、積層型圧電素子（積層型圧電アクチュエーター）であり、以下のように構成されている。
【００９０】
ここで、図６は斜視図であり、図７は圧電体層と内部電極層との積層状態を示す斜視展開図である。
【００９１】
本実施の形態３の積層型圧電素子では、図６及び図７に示すように、圧電体１と内部電極２とを交互に積層してなる積層体１１３の一対の対向する側面に外部電極４が形成されており、その側面に一層おきに露出した内部電極２の端部と外部電極４とが電気的に導通するように接合されている。また、積層体１１３の積層方向の両端の層には圧電体１で形成された保護層１１を積層している。この実施の形態３の積層型圧電素子を積層型圧電アクチュエータとして使用する場合には、外部電極４にリード線を半田により接続固定し、前記リード線を外部電圧供給部に接続すればよい。
【００９２】
圧電体１間には内部電極２が配されているが、この内部電極２は、例えば、銀−パラジウム等の金属材料で形成されており、この内部電極２を通じて各圧電体１に所定の電圧を印加することにより、圧電体１に逆圧電効果による変位を起こさせることができる。
【００９３】
これに対して、保護層１１は内部電極２が配されていない複数の圧電体１の層であるため、電圧を印加しても変位を生じない。
【００９４】
そして、本実施の形態３に係る発明は、圧電体１中にＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属が０．０１〜１重量％含有していることを特徴としている。
【００９５】
ここで、圧電体１中にＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有する理由は、その範囲内にあるとき、体積固有抵抗が大きくなることと、金属成分のマイグレーションを抑制できることにより体積固有抵抗の劣化（経時変化）を抑制できるためである。また、圧電体１中への金属成分の拡散により１０００℃程度の低温焼成時においても磁器粒径が最適な大きさまで粒成長し、磁器が充分に焼結するという利点もある。０．０１重量％より小さいと圧電体１への金属成分の拡散量が少なすぎるため、粒成長を促進する効果が充分に得られず、焼結不良となる。一方、１重量％より大きいと、粒成長を促進する効果はあるものの、圧電体１中の金属成分の含有量が多すぎるため、初期の体積固有抵抗値が小さくなることと、金属成分のマイグレーションにより、駆動後に短時間でショートしてしまうおそれがある。
【００９６】
積層型圧電素子の耐電圧、耐久性を向上させるには、０．０１〜０．７重量％が好ましい。積層型圧電体素子の圧電特性を向上させ、変位量を大きくかつ耐久性を向上させるためには、０．０５〜０．５重量％がより好ましい。さらに耐久性を向上させるには、０．０５〜０．２５重量％がさらに好ましい。
【００９７】
また、積層形圧電素子の圧電特性を向上させ、耐久性を向上させるために内部電極の金属主成分は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上から構成されることが好ましい。さらに積層型圧電素子の圧電特性と耐久性を向上させるためにはＡｇを含むことがさらに好ましい。
【００９８】
さらに本発明では、圧電体１中のＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属含有量が、圧電体全体に渡り実質的に均一であることが好ましい。圧電体１中のＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属含有量が、圧電体全体に渡り実質的に均一であると、圧電体１の粒径が均一となる。そのため、磁器密度が均一になり、耐久性、圧電特性が向上する。また、圧電特性のばらつきも小さくすることができる。一方、含有量が不均一だと、分極時もしくは駆動時に密度の低いところでクラックが生じてしまうことがある。
【００９９】
そのため、積層型圧電体素子の変位量を大きく、かつ耐久性を向上させるには、圧電体１中の金属成分の含有量を均一にすることが好ましいが、より好ましくは金属成分の含有量が圧電体１中で標準偏差σ＝０．５以下とすることで、圧電体１中の粒径を均一にでき、積層型圧電素子の駆動時における耐久性を向上させることができる。さらに好ましくは、標準偏差σ＝０．３以下することで、耐電圧の向上、駆動時における耐久性をさらに向上させることができる。また、圧電特性のばらつきも小さくなるため製品として所望の圧電特性が得られやすい。
【０１００】
前記圧電体１中の金属成分の重量％で示すＶＩＩＩ族金属、Ｉｂ族金属は、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）法等の分析方法で特定できる。また、ここでは積層型圧電素子を鏡面研磨しＥＰＭＡ定量分析を圧電体１中の任意の場所について５点測定した。これより、強度（カウント値）と含有量の検量線を作成した。次に、積層型圧電素子の厚さ方向に対してＥＰＭＡ線分析を行い、２つの内部電極２に挟まれた圧電体１中の金属成分含有量の分布を測定した。ＥＰＭＡ線分析ではカウント値しか得られないため、検量線から圧電体１中の金属成分の含有量を算出した。この値を圧電体１中の金属成分の含有量とばらつきとした。
【０１０１】
次に、本実施の形態３の積層型圧電素子の製法を説明する。
【０１０２】
本発明の積層型圧電素子の製造方法では、まず、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３等からなるペロブスカイト型酸化物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（フタル酸ジブチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジオチル）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。
【０１０３】
次に、銀−パラジウム等の内部電極２を構成する金属粉末に、酸化銀等の金属酸化物、バインダー及び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。
【０１０４】
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し、この積層体について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積層体１１３が作製される。
【０１０５】
ここで、実施の形態３では、以下のような製造方法を用いることにより、圧電体１中にＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有させ、かつ含有量が圧電体１中に渡って実質的に均一となるようにできる。
【０１０６】
第１に、焼成時の最高温度を１０００℃以下にすることにより、圧電体１中に十分金属成分を拡散させる方法がある。
【０１０７】
また、焼成工程において最高温度より２００〜３００℃程度低い、磁器の焼結が充分起こらず、金属成分が拡散するのに充分な温度領域（７００〜８００℃）において、1〜２
時間の保持時間を設けるという方法がある。
【０１０８】
さらに、圧電体１中を構成する原料中にＳｉを圧電特性に悪影響を与えない１００ｐｐｍ程度添加して金属成分を拡散しやすくする方法もある。
【０１０９】
以上のような方法により、圧電体１中にＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を０．０１〜１重量％含有させ、かつ含有量が圧電体１中に渡って実質的に均一となるようにできる。
【０１１０】
このとき、保護層１１の部分のグリーンシート中に、銀−パラジウム等の内部電極２を構成する金属粉末を添加したり、保護層１１の部分のグリーンシートを積層する際に、銀−パラジウム等の内部電極を構成する金属粉末および無機化合物とバインダーと可塑剤からなるスラリーをグリーンシート上に印刷することで、保護層１１とその他の部分の焼結時の収縮挙動ならびに収縮率を一致させることができるので、緻密な積層体を形成することができる。
【０１１１】
なお、積層体１１３は、上記製法によって作製されるものに限定されるものではなく、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積層体１１３を作製できれば、どのような製法によって形成されても良い。
【０１１２】
次に、銀とガラスからなる混合物にバインダーを添加して作製した銀ガラスペーストを、外部電極４を形成する側面に印刷し、例えば、５００〜８５０℃の温度で焼き付けを行うことにより、外部電極４を形成する。
【０１１３】
次に、外部電極４を形成した積層体１１３をシリコーンゴム溶液に浸漬するとともに、シリコーンゴム溶液を真空脱気することにより、積層体１１３の溝内部にシリコーンゴムを充填し、その後シリコーンゴム溶液から積層体１１３を引き上げ、積層体１１３の側面にシリコーンゴムをコーティングする。その後、溝内部に充填、及び柱状積層体１１３の側面にコーティングした前記シリコーンゴムを硬化させることにより、本発明の積層型圧電素子が完成する。
【０１１４】
そして、外部電極４にリード線を接続し、該リード線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、積層体１１３を分極処理することによって、本発明の積層型圧電素子を利用した積層型圧電アクチュエータが完成し、リード線を外部の電圧供給部に接続し、リード線及び外部電極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し、これによって例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁として機能する。
【０１１５】
以下、実施の形態１〜３において、上述した以外の要素に関するより好ましい形態及び具体例について説明する。
【０１１６】
さらに、内部電極２中の金属組成物がＶＩＩＩ族金属および／またはＩｂ族金属を主成分とすることにより、内部電極２を高い耐熱性を有する金属組成で形成できるため、焼成温度の高い圧電体１との同時焼成が可能になる。
【０１１７】
さらに、内部電極２中の金属組成物がＶＩＩＩ族金属の含有量をＭ１重量％、Ｉｂ族金属の含有量をＭ２重量％としたとき、０＜Ｍ１≦１５、８５≦Ｍ２＜１００、Ｍ１＋Ｍ２＝１００を満足する金属組成物を主成分とすることが好ましい。
【０１１８】
これにより、内部電極２の比抵抗を小さくできるため、積層型圧電素子を長時間連続駆動させても、内部電極２の発熱を抑制することができる。併せて、積層型圧電素子の温度上昇を抑制できるため、素子変位量を安定化することができる。
【０１１９】
これに対して、ＶＩＩＩ族金属が１５重量％を超えると、内部電極２の比抵抗が大きくなり、積層型圧電素子を連続駆動させた場合、内部電極２が発熱する場合がある。また、内部電極２中のＩｂ族金属の圧電体１へのマイグレーションを抑制するために、ＶＩＩＩ族金属が０．００１重量％以上１５重量％以下とすることが好ましい。また、積層型圧電素子の耐久性を向上させるという点では、０．１重量％以上１０重量％以下が好ましい。また、熱伝導に優れ、より高い耐久性を必要とする場合は０．５重量％以上９．５重量％以下がより好ましい。また、さらに高い耐久性を求める場合は２重量％以上８重量％以下がさらに好ましい。
【０１２０】
ここで、Ｉｂ族金属が８５重量％未満になると、内部電極２の比抵抗が大きくなり、積層型圧電素子を連続駆動させた場合、内部電極２が発熱する場合があるからである。また、内部金属１２中のＩｂ族金属の圧電体１へのマイグレーションを抑制するために、Ｉｂ族金属が８５重量％以上９９．９９９重量％以下とすることが好ましい。また、積層型圧電素子の耐久性を向上させるという点では、９０重量％以上９９．９重量％以下が好ましい。また、より高い耐久性を必要とする場合は９０．５重量％以上９９．５重量％以下がより好ましい。また、さらに高い耐久性を求める場合は９２重量％以上９８重量％以下がさらに好ましい。
【０１２１】
上記の内部電極２中の金属成分の重量％を示すＶＩＩＩ族金属、Ｉｂ族金属はＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）法等の分析方法で特定できる。
【０１２２】
さらに、前記ＶＩＩＩ族金属がＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのうち少なくとも１種以上であり、Ｉｂ族金属がＣｕ，Ａｇ、Ａｕのうち少なくとも１種以上であることにより、前記内部電極２の原料として、合金原料および混合粉原料のいずれでも使用することができる。これらの原料は、近年における合金粉末合成技術において量産性に優れた金属組成であるからである。
【０１２３】
さらに、内部電極２中の金属成分は、ＶＩＩＩ族金属がＰｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上であり、Ｉｂ族金属がＡｇ、Ａｕのうち少なくとも１種以上であることが好ましい。これにより、耐熱性および耐酸化性に優れ、比抵抗の小さな内部電極２を形成できる可能性がある。
【０１２４】
さらに、前記ＶＩＩＩ族金属がＮｉであることが好ましく、駆動時の変位によって生じる応力を緩和することができるとともに、耐熱性に優れた内部電極２を形成できる。
【０１２５】
さらに、前記Ｉｂ族金属がＣｕであることにより、駆動時の変位によって生じる応力を
緩和することができるとともに、硬度の低い熱伝導性に優れた内部電極２を形成できる。
【０１２６】
さらに、内部電極２中に金属組成物とともに無機組成物を添加することにより、内部電極２と圧電体１の界面の密着強度が増大するため、内部電極２と圧電体１の界面における剥離を抑制することができる。
【０１２７】
また、内部電極は、その厚み方向に貫通するボイドを有することが好ましい。このように内部電極を貫通するボイドが存在することで、圧電体が電界によって変形する際に内部電極により拘束される力が弱まり、変位しやすくなるので、変位量をさらに向上させることができる。また、内部電極内に生じる応力も低減されるので、耐久性を向上させることができる。
【０１２８】
圧電体１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く、例えば、上述した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）などのペロブスカイト型酸化物を主成分とする圧電セラミック材料等で形成される。
【０１２９】
このように、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を代表とするペロブスカイト型圧電セラミックス材料等で圧電体１が形成されると、その圧電特性を示す圧電歪み定数ｄ３３が高いことから、変位量を大きくすることができ、さらに、圧電体１と内部電極２を同時に焼成することもできる。特に、圧電体１としては、圧電歪み定数ｄ３３が比較的高いＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなるペロブスカイト型酸化物を主成分とすることが好ましい。
【０１３０】
さらに、圧電体１がＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３からなるペロブスカイト型酸化物を主成分としたことにより、圧電体１と内部電極２を同時焼成することができるため、焼成工程を短縮でき、併せて内部電極２の比抵抗を小さくできる。
【０１３１】
さらに、積層体の焼成温度は９００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。これは、焼成温度が９００℃以下では、焼成温度が低いため焼成が不充分となり、緻密な圧電体１を作製することが困難になる。一方、１０００℃より高い温度であると、圧電体１中への金属成分の拡散量が多くなり、分極時や駆動時にショートしやすくなるなど耐久性が低下してしまう。
【０１３２】
また、本発明の積層型圧電素子では、実施の形態２で示したように、側面に端部が露出する内部電極２と端部が露出しない内部電極２とが交互に構成されており、前記端部が露出していない内部電極２と外部電極４間の圧電体部分に溝が形成されており、この溝内に、圧電体１２よりもヤング率の低い絶縁体が形成されていることが好ましい。これにより、このような積層型圧電素子では、駆動中の変位によって生じる応力を緩和することができることから、連続駆動させても、内部電極２の発熱を抑制することができる。
【０１３３】
このような構造にするためには、例えば、積層体の側面に端部が露出する内部電極２と端部が露出しない内部電極２とを交互に形成して、端部が露出していない内部電極２と外部電極４間の圧電体部分に溝を形成して、この溝内に、圧電体１よりもヤング率の低い、樹脂またはゴム等の絶縁体を形成する。ここで、前記溝はダイシング装置等で積層体１１３の側面に形成される。
【０１３４】
外部電極４は構成する導電材はアクチュエータの伸縮によって生じる応力を充分に吸収するという点から、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、ステンレス、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の良好な導電性を有し、かつヤング率の低い金属又は合金が望ましい。外部電極４
はこれらの金属の中でも、耐酸化性が良好で、導電性が良いという点から、ヤング率の低いＡｇ、若しくはＡｇが主成分の合金、Ｎｉ、ステンレスが望ましい。また、外部電極４を低抵抗とし、さらに、柱状積層体１０２の変位に対して追従するような伸縮性に富むようにするため、内部電極２と接続する部分にメッシュ部材を具備させ、かつ外部電極４の厚みを５０〜５００μｍ程度としてもよい。
【０１３５】
また、外部電極４は、外部からの挟持力により柱状積層体１０２の対向する２つの側面に押し当てられた状態で内部電極２と接続しても良い。また、半田等によって内部電極２と接続固定しても良い。
【０１３６】
また、以下のようにして、弾力性に富む３次元網目構造をなす多孔質導電体からなる外部電極を形成するようにしてもよい。
【０１３７】
すなわち、ガラス粉末に、バインダーを加えて銀ガラス導電性ペーストを作製し、これをシート状に成形し、乾燥した（溶媒を飛散させた）シートの生密度を６〜９ｇ／ｃｍ３に制御し、このシートを、柱状積層体１１３の外部電極形成面に転写し、ガラスの軟化点よりも高い温度、且つ銀の融点（９６５℃）以下の温度で、且つ焼成温度（℃）の４／５以下の温度で焼き付けを行う。このようにすると、銀ガラス導電性ペーストを用いて作製したシート中のバインダー成分が飛散消失し、３次元網目構造をなす多孔質導電体からなる外部電極を形成することができる。
【０１３８】
なお、前記銀ガラス導電性ペーストの焼き付け温度は、ネック部を有効的に形成し、銀ガラス導電性ペースト中の銀と内部電極２を拡散接合させ、また、外部電極中の空隙を有効に残存させ、さらには、外部電極と柱状積層体１１３側面とを部分的に接合させるという点から、５５０〜７００℃が望ましい。また、銀ガラス導電性ペースト中のガラス成分の軟化点は、５００〜７００℃が望ましい。
【０１３９】
焼き付け温度が７００℃より高い場合には、銀ガラス導電性ペーストの銀粉末の焼結が進みすぎ、有効的な３次元網目構造をなす多孔質導電体を形成することができず、外部電極４が緻密になりすぎてしまい、結果として外部電極４のヤング率が高くなりすぎ駆動時の応力を充分に吸収することができずに外部電極４が断線してしまう可能性がある。好ましくは、ガラスの軟化点の１．２倍以内の温度で焼き付けを行った方がよい。
【０１４０】
一方、焼き付け温度が５５０℃よりも低い場合には、内部電極２端部と外部電極４の間で充分に拡散接合がなされないために、ネック部が形成されず、駆動時に内部電極２と外部電極４の間でスパークを起こしてしまう可能性がある。
【０１４１】
なお、銀ガラス導電性ペーストのシートの厚みは、圧電体１の厚みよりも薄いことが望ましい。さらに好ましくは、アクチュエータの伸縮に追従するという点から、５０μｍ以下がよい。
【０１４２】
さらに、外部電極の外面に、金属のメッシュ若しくはメッシュ状の金属板が埋設された導電性接着剤からなる導電性補助部材を形成してもよい。この場合には、外部電極の外面に導電性補助部材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に流すことができ、外部電極に流れる電流を低減できる。これにより、外部電極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。さらには、導電性接着剤中に金属のメッシュ若しくはメッシュ状の金属板を埋設しているため、前記導電性接着剤にクラックが生じるのを防ぐことができる。
【０１４３】
金属のメッシュとは金属線を編み込んだものであり、メッシュ状の金属板とは、金属板に孔を形成してメッシュ状にしたものをいう。
【０１４４】
さらに、前記導電性補助部材を構成する導電性接着剤は銀粉末を分散させたポリイミド樹脂からなることが望ましい。即ち、比抵抗の低い銀粉末を、耐熱性の高いポリイミド樹脂に分散させることにより、高温での使用に際しても、抵抗値が低く且つ高い接着強度を維持した導電性補助部材を形成することができる。さらに望ましくは、前記導電性粒子はフレーク状や針状などの非球形の粒子であることが望ましい。これは、導電性粒子の形状をフレーク状や針状などの非球形の粒子とすることにより、該導電性粒子間の絡み合いを強固にすることができ、該導電性接着剤のせん断強度をより高めることができるためである。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、上記では、積層体１１３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。
【０１４７】
実施の形態４．
図８は、本発明に係る実施の形態４の噴射装置を示すものであり、収納容器３１の一端には噴射孔３３が設けられ、また収納容器３１内には、噴射孔３３を開閉することができるニードルバルブ３５が収容されている。
【０１４８】
噴射孔３３には燃料通路３７が連通可能に設けられ、この燃料通路３７は外部の燃料供給源に連結され、燃料通路３７に常時一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を開放すると、燃料通路３７に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるように形成されている。
【０１４９】
また、ニードルバルブ３５の上端部は直径が大きくなっており、収納容器３１に形成されたシリンダ３９と摺動可能なピストン４１となっている。そして、収納容器３１内には、本発明に係る圧電アクチュエータ４３が収納されている。
【０１５０】
このような噴射装置では、圧電アクチュエータ４３が電圧を印加されて伸長すると、ピストン４１が押圧され、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を閉塞し、燃料の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると圧電アクチュエータ４３が収縮し、皿バネ４５がピストン４１を押し返し、噴射孔３３が燃料通路３７と連通して燃料の噴射が行われるようになっている。
【０１５１】
また、本発明は、積層型圧電素子および噴射装置に関するものであるが、上記実施例に限定されるものではなく、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置、インクジェット等の液体噴射装置、光学装置等の精密位置決め装置や振動防止装置等に搭載される駆動素子、または、燃焼圧センサ、ノックセンサ、加速度センサ、荷重センサ、超音波センサ、感圧センサ、ヨーレートセンサ等に搭載されるセンサ素子、ならびに圧電ジャイロ、圧電スイッチ、圧電トランス、圧電ブレーカー等に搭載される回路素子以外であっても、圧電特性を用いた素子であれば、実施可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【０１５２】
実施例１．
実施例１として、本発明に係る実施の形態１に関係した積層型圧電アクチュエータを以下のようにして作製した。
【０１５３】
まず、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３を主成分とし、副成分にＹｂ及びＢａを３〜１０ｍｏｌ％含有させた圧電セラミックスの仮焼粉末、バインダー、及び可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み１００μｍの圧電体１になるセラミックグリーンシートを作製した。
【０１５４】
このグリーンシートの片面に、銀−パラジウム合金粉末にバインダーを加えた導電性ペーストをスクリーン印刷法により図４に示す印刷パターンで、３μｍの厚みで印刷を行った。なお、正極及び負極の内部電極となる導電性ペーストの印刷パターンは、正極及び負極間で対称な形とした。
【０１５５】
その後、正極及び負極の内部電極パターンを印刷したグリーンシートを各々１５０枚交互に３００枚積層し、その積層方向の上下に不活性部となる導電性ペーストを印刷していないグリーンシートを各３０枚積層した。この積層体を所定の温度で脱脂した後、９８０〜１１００℃で焼成して焼成体を得た。この焼成体の側面及び保護層の上下面を形状加工して得られた積層体１１１を試料番号１とした。
【０１５６】
上記で得られた各積層体１１１に対して、変位部１０ａ、非変位部１０ｂ及び保護層１１のそれぞれの部分について、ミノルタ製分光測色計（モデルＣＭ−３７００ｄ）にて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊、ａ＊、及びｂ＊を測定し、得られた値から色差ΔＥ＊ａｂを算出した。なお、測定領域は、３ｍｍ×５ｍｍとした。
【０１５７】
次に、銀粉末とガラス粉末及びバインダーを混合した銀ガラスペーストを、前記積層体１１１の非変位部１０ｂ側面に５〜４０μｍの厚みで印刷を行い、乾燥後、８００℃で１５分焼き付けを行い、外部電極４を形成した。
【０１５８】
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、試料番号１とした。
【０１５９】
また、比較例として、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３を主成分とし、副成分にＭｎ及びＣｏを３〜１０ｍｏｌ％含有させた圧電セラミックスの仮焼粉末を用いて、上述した製法により得られた積層型圧電アクチュエータを試料番号２とした。
【０１６０】
そして、上記製法で作製した試料番号１及び２の積層型圧電アクチュエータに室温で０〜＋１８５Ｖの交流電界を１５０Ｈｚの周波数で印加して１×１０６サイクルまで駆動試験を行った。尚、試料番号２の積層型圧電アクチュエータは、初期状態で内部電極２間に絶縁不良がないものを用いた。結果は表１に示すとおりである。
【０１６１】
【表１】
2012099827.tif 000003
【０１６２】
【表２】
2012099827.tif 000004
【０１６３】
表１に示すように、比較例である試料番号２の積層型圧電アクチュエータでは、変位部−非変位部間、変位部−保護層間、非変位部−保護層間のいずれにおいても色差ΔＥ＊ａｂが１．０以下であったため、各々の境界が不明瞭であった。このため、外部電極４の形成において、外部電極４と変位部１０ａ側面上に露出した他方極の内部電極２との絶縁距離を充分に確保できなかったため、駆動中に前記外部電極４と変位部１０ａ側面上に露出した他方極の内部電極２との間でショートが発生して破損した。
【０１６４】
一方で、変位部−保護層間と非変位部−保護層間の境界が不明瞭、即ち、有効層１０と保護層１１の境界が不明瞭であったため、保護層１１の寸法精度を向上するために施す研磨加工が困難になって保護層１１の厚みにバラツキが生じ、保護層１１の薄い部分にクラックが発生していた。
【０１６５】
これに対して、本発明の実施例である試料番号１の積層型圧電アクチュエータでは、変位部−非変位部間、有効層１０と保護層１１のいずれにおいても色差ΔＥ＊ａｂが１．０以上であるため、各々の境界が明瞭であり、外部電極４は非変位部１０ｂ側面上に形成され、外部電極４と変位部１０ａ側面上に露出した他方極の内部電極２とは０．５ｍｍ以上の絶縁距離を確保しており、外部電極４と変位部１０ａ側面上に露出した他方極の内部電極２との間でショートは生じなかった。さらに、上下各々の保護層１１の厚みは１ｍｍ以上であったため、連続駆動後でもクラックは発生しなかった。
【０１６６】
実施例２．
先ず、ＰＺＴを主成分とする圧電セラミックスの仮焼粉末、ブチラールからなるバインダー、ＩＰＡ−トルエンからなる溶剤及び可塑剤を混合した表に示すスラリーを作製し、
粘度を測定後スリップキャスティング法で厚み１００μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【０１６７】
このグリーンシートの片面に、表記の成分の導電性ペーストをスクリーン印刷法により５μｍの厚みに印刷し、導電性ペーストを乾燥させた後、該導電性ペーストが塗布された複数のグリーンシートを１００枚積層し、さらに、この積層体の積層方向の両端部に、導電性ペーストが塗布されていないグリーンシートを上側１０枚、下側２０枚積層した。
【０１６８】
次に、この積層体を１００℃で加熱を行いながら加圧することにより一体化し、８ｍｍ×８ｍｍの大きさの四角柱状に切断した後、８００℃で１０時間の脱バインダーを行い、１０００℃で２時間、圧電体１と内部電極２を同時焼成して、図１に示す柱状積層体１０２を得た。焼成の際、焼成鉢は密閉されたＭｇＯの鉢を用いて、積層体とともに同一組成の粉末を入れて焼成した。
【０１６９】
得られた柱状積層体１０２の４つの側面を研削した。
【０１７０】
その後、柱状積層体１０２の対向する２つの側面において、内部電極２端部を含む圧電体１の端面で互い違いになるよう、一層おきに深さ２００μｍ、積層方向の幅７５μｍの溝を形成し、これらの溝にシリコーンゴムを充填して絶縁体３を形成し、内部電極２の端部を一層おきに柱状積層体１０２の対向する２つの側面に露出させた。
【０１７１】
この後、柱状積層体１０２の対向する２つの側面に、銀とポリイミド樹脂から成る導電性接着剤を塗布し、該導電性接着剤中にメッシュ部材を埋め込み、この状態で２００℃に加熱し、硬化することにより、外部電極４を形成した。
【０１７２】
この後、両方の外部電極４にリード線６を半田で接続し、アクチュエータの外周面をアルコール等で洗浄した後、プライマー等で表面処理することによって樹脂の密着性を向上させ、ディッピング等の方法でシリコーンゴムを被覆した後に、１ｋＶの分極電圧を印加してアクチュエータ全体を分極処理し、図１に示す本発明の積層型圧電アクチュエータを得た。
【０１７３】
得られた積層型圧電アクチュエータに２００Ｖの直流電圧を印加した結果、各アクチュエータは１０μｍの変位を得た。
【０１７４】
さらに、これら積層型アクチュエータに０〜＋２００Ｖの交流電界を２００Ｈｚの周波数にて印加し、１５０℃で駆動試験を行った。駆動試験は、１×１０９サイクルまで積層型圧電アクチュエータを駆動させた後、改めて変位を測定し、初期の変位からの変動を調べた。この際、変動量の絶対値が０．５μｍ以下の時に異常なしとした。また、変位量の測定は、試料を防振台上に固定し、試料上面にアルミニウム箔を張り付けて、レーザー変位計により積層型アクチュエータの中心部、及び周囲部の３箇所で測定した値の平均値で評価した。
【０１７５】
なお、駆動試験後の試料の断面で圧電体１の厚みを測定した。測定は、断面のＳＥＭ写真を用い、任意の５層の圧電体について、各１層ごとに任意の１０箇所の厚みを測定し、最大値と最小値の差をばらつきとした。結果は表３に示す通りである。
【０１７６】
【表３】
2012099827.tif 000005
【０１７７】
また、変位量の変化は、初期変位量に対する、１×１０９サイクル駆動させた後の変位量の変化で表している。
【０１７８】
この表３から、比較例である試料番号１では、厚みばらつきが１０μｍを超えていたために、１×１０７サイクルで内部電極２間の短絡が発生した。また、試料番号９では、圧電体１の厚みが薄く、内部電極間の厚みが薄すぎたために、分極中に破損した。
【０１７９】
これらに対して、圧電体１の厚みが５０μｍ以上であり、かつ、そのばらつきが１０μｍ以下である本発明の実施例２（試料番号２，３，４，５，６，７，８）では、内部電極２の端部間における短絡を抑制することができた。
【０１８０】
特に、厚みが６０μｍ以上、ばらつきが７μｍ以下の本発明に係る実施例２の試料（試料番号３，４，５，７，８）では、最も優れた結果を示した。
【０１８１】
実施例３．
実施例３では、本発明の実施の形態３に係る積層型圧電アクチュエータを以下のようにして作製して評価した。
【０１８２】
まず、平均粒径が０．４μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）を主成分とする圧電セラミックの仮焼粉末、バインダー、及び可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み１５０μｍの圧電体１になるセラミックグリーンシートを作製した。
【０１８３】
このセラミックグリーンシートの片面に、任意の組成比で形成された銀−パラジウム合金に酸化銀とバインダーを加えた導電性ペーストが、スクリーン印刷法により３μｍの厚みに形成されたシートを３００枚積層し、焼成した。焼成は、８００℃で保持した後に、１０００℃で焼成した。
【０１８４】
その後、ダイシング装置により積層体の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。
【０１８５】
次に、平均粒径２μｍのフレーク状の銀粉末を９０体積％と、残部が平均粒径２μｍのケイ素を主成分とする軟化点が６４０℃の非晶質のガラス粉末１０体積％との混合物に、バインダーを銀粉末とガラス粉末の合計重量１００質量部に対して８質量部添加し、充分に混合して銀ガラス導電性ペーストを作製した。このようにして作製した銀ガラス導電性ペーストを離型フィルム上にスクリーン印刷によって形成し、乾燥後、離型フィルムより剥がして、銀ガラス導電性ペーストのシートを得た。このシートの生密度をアルキメデス法にて測定したところ、６．５ｇ／ｃｍ３であった。
【０１８６】
そして、前記銀ガラスペーストのシートを積層体１１３の外部電極４面に転写し、６５０℃で３０分焼き付けを行い、３次元網目構造をなす多孔質導電体からなる外部電極４を形成した。なお、この時の外部電極４の空隙率は、外部電極４の断面写真の画像解析装置を用いて測定したところ４０％であった。
【０１８７】
その後、外部電極４にリード線を接続し、正極及び負極の外部電極４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４に示すような積層型圧電素子を用いた積層型圧電アクチュエータを作製した。
【０１８８】
得られた積層型圧電素子に直流電圧を印加し、破壊に至る電界を調査した結果を、表４に示す。１５０Ｖの矩形波を入力し、破壊に至るサイクル数を表４に示す。
【０１８９】
次に、積層型圧電素子を鏡面研磨しＥＰＭＡ定量分析を内部電極に挟まれた圧電体１中の任意の場所について５点測定した。これより、強度（カウント値）と含有量の検量線を作成した。次に、積層型圧電素子の厚さ方向に対してＥＰＭＡ線分析を行い、２つの内部電極２に挟まれた圧電体１中の金属成分含有量の分布を測定した。ＥＰＭＡ線分析ではカウント値しか得られないため、検量線から圧電体１中の金属成分の含有量を算出した。この結果を図９に示す。４０点程度のデータから、圧電体１中の金属成分の含有量の平均値と標準偏差を求めた。
【０１９０】
【表４】
2012099827.tif 000006
【０１９１】
表４より、圧電体中への銀の拡散量が０．０１重量％より少ないと（試料Nｏ．1）、圧電体が充分に焼結せず、分極時に破壊してしまう。圧電体中への銀の拡散量が０．０１〜
１重量％であると、（試料Nｏ．２〜１０）、拡散量のばらつきも小さく、絶縁破壊電界
、破壊サイクル数ともに大きくなり、耐久性が向上することが確認できる。また、試料Ｎｏ．１１、１２は、焼成温度が高く、銀の拡散量が多くなったことでマイグレーションが起こりやすくなり、絶縁破壊電界、破壊サイクル数ともに低下することがわかる。
【０１９２】
なお、本発明は、上記実施例３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内で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
本発明の積層型電子部品は、積層型セラミックコンデンサや圧電トランスに利用できる。また、本発明の積層型電子部品は、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アクチュエータに利用できる。さらに、本発明の積層型電子部品を用いることにより、自動車用燃料やインクジェットプリンタのインク等の噴射装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１９４】
１・・・圧電体、
２・・・内部電極、
４・・・外部電極、
６・・・リード線、
１０・・・有効層、
１０ａ・・・活性部（変位部）、
１０ｂ・・・非活性部（非変位部）、
１１・・・保護層、
３１・・・収納容器、
３３・・・噴射孔、
３５・・・バルブ、
４３・・・圧電アクチュエータ、
１０２，１１１，１１３・・・積層体
【図１】
2012099827.tif 000007
【図２】
2012099827.tif 000008
【図３】
2012099827.tif 000009
【図４】
2012099827.tif 000010
【図５】
2012099827.tif 000011
【図６】
2012099827.tif 000012
【図７】
2012099827.tif 000013
【図８】
2012099827.tif 000014
【図９】
2012099827.tif 000015
【図１０】
2012099827.tif 000016