專(zhuān)利名稱(chēng)：層疊型壓電元件及使用該層疊型壓電元件的噴射裝置以及燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于驅(qū)動(dòng)元件(壓電執(zhí)行器)、傳感器元件及電路元件等的層疊 型壓電元件。作為驅(qū)動(dòng)元件，例舉例如機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置、噴墨頭那樣的液體噴 射裝置、光學(xué)裝置那樣的精密定位裝置、防振裝置。作為傳感器元件，例舉例如燃燒壓力傳 感器、爆震傳感器、加速度傳感器、負(fù)載傳感器、超聲波傳感器、壓敏傳感器及偏航速率傳感 器。另外，作為電路元件，例舉例如壓電陀螺儀、壓電開(kāi)關(guān)、壓電變壓器及壓電斷路器。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的層疊型壓電元件中的外部電極，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的那樣，使用具 有銀等導(dǎo)電材料和玻璃的導(dǎo)電膏。將該導(dǎo)電膏涂覆于層疊體的側(cè)面并進(jìn)行燒結(jié)，從而形成 外部電極。接著，用于向外部電極提供電壓的導(dǎo)電部件，使用焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等連接固 定在該外部電極的外側(cè)。希望層疊型壓電元件在發(fā)展小型化的同時(shí)在高壓力下確保大的位移量。為此，要 求層疊型壓電元件能夠在被施加更高的電壓且使其長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)驅(qū)動(dòng)的苛刻條件下使用。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2005-174974號(hào)公報(bào)但是，對(duì)于使用專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的外部電極的層疊型壓電元件而言，在高電壓、 高壓力下或長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)驅(qū)動(dòng)之類(lèi)的苛刻條件下使用時(shí)，有可能產(chǎn)生如下問(wèn)題連接固定 于外部電極的導(dǎo)電部件剝離，導(dǎo)致不能向外部電極供給電壓且層疊型壓電元件不位移。而且，在使大電流流到外部電極而高速驅(qū)動(dòng)層疊型壓電元件的情況下，產(chǎn)生如下 問(wèn)題外部電極發(fā)熱而產(chǎn)生熱破壞?；蛘弋a(chǎn)生如下問(wèn)題外部電極的局部有可能自層疊體的側(cè)面剝離，產(chǎn)生不能向?qū)?疊體的內(nèi)部電極層供給電壓的不良情況，從而導(dǎo)致層疊型壓電元件不能維持初始的位移。這是因?yàn)?，?dāng)通過(guò)施加電壓而使層疊體沿層疊方向伸長(zhǎng)及收縮時(shí)，在層疊體和外 部電極之間的接合界面產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力超過(guò)外部電極對(duì)于層疊體的緊貼力。即，在層疊型 壓電元件中，當(dāng)以高電壓長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)驅(qū)動(dòng)時(shí)，在產(chǎn)生于層疊體的側(cè)面和外部電極之間的接 合界面的應(yīng)力的作用下，外部電極的局部自層疊體的側(cè)面剝離，因此不能經(jīng)由內(nèi)部電極層 自外部電極向一部分壓電體層供給電壓而導(dǎo)致位移特性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而作出的，其目的在于提供一種層疊型壓電元件，即便在 高電壓、高壓力下或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)驅(qū)動(dòng)之類(lèi)的苛刻條件下使用，也不會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電部件自外部 電極剝離或外部電極產(chǎn)生熱破壞。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種層疊型壓電元件，其在高電壓、高壓力或長(zhǎng)時(shí)間 連續(xù)驅(qū)動(dòng)之類(lèi)的苛刻條件下使用時(shí)，能夠改善位移特性降低這種不良情況。本發(fā)明的第一層疊型壓電元件的特征在于，包括交替層疊有壓電體層及內(nèi)部電極層的層疊體、與該層疊體的側(cè)面接合且與所述內(nèi)部電極層電連接的外部電極，在所述外 部電極的表面形成有開(kāi)口氣孔。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述開(kāi)口氣孔也形成于所述外部電極的邊緣部。并且，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述開(kāi)口氣孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電 極層之間的區(qū)域形成。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述開(kāi)口氣孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電 極層之間的區(qū)域形成有多個(gè)。并且，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述外部電極的內(nèi)部形成有空孔。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述開(kāi)口氣孔在構(gòu)成所述外部電極的金屬粒子 之間形成。并且，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述外部電極上接合有導(dǎo)電部件。本發(fā)明的第二層疊型壓電元件的特征在于，包括交替層疊有壓電體層及內(nèi)部電 極層的層疊體、與該層疊體的側(cè)面接合且與所述內(nèi)部電極層電連接的外部電極，在所述外 部電極的內(nèi)部，多個(gè)空孔偏向表面?zhèn)榷嬖?。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述空孔存在于所述外部電極的表層部。并且，在上述各構(gòu)成的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述外部電極的內(nèi)部，玻璃成分偏向與所述 層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖?。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述外部電極的、所述玻璃成分偏向與所述層 疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖诘膮^(qū)域，也形成有多個(gè)所述空孔。并且，在上述各結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述空孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極 層之間的區(qū)域存在。另外，在上述各結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述外部電極的與所述層疊體接合的接合 面?zhèn)鹊谋韺硬?，形成有由所述玻璃成分?gòu)成的玻璃層。并且，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選在所述玻璃層也形成有所述空孔。另外，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述空孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極層 之間的區(qū)域存在。本發(fā)明的噴射裝置的特征在于，包括具有噴出孔的容器、上述任一項(xiàng)的本發(fā)明的 層疊型壓電元件，蓄積于所述容器內(nèi)的液體在所述層疊型壓電元件的驅(qū)動(dòng)下自所述噴射孔 噴出。本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的特征在于，包括蓄積高壓燃料的共軌、噴射蓄積于該 共軌的所述高壓燃料噴射的上述本發(fā)明的噴射裝置、向所述共軌供給所述高壓燃料的壓力 泵、以及向所述噴射裝置提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴射控制單元。根據(jù)本發(fā)明的第一層疊型壓電元件，由于在外部電極的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣 ？L，因此，在使用焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等將用于向外部電極供給電壓的導(dǎo)電部件與外部電 極接合時(shí)，這些焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑進(jìn)入外部電極表面的開(kāi)口氣孔中，由此，焊錫或?qū)щ娦?粘結(jié)劑相對(duì)于外部電極的接合變得良好，導(dǎo)電部件的接合強(qiáng)度得以提高，即便在高電壓及 高壓力下連續(xù)驅(qū)動(dòng)，也能夠防止產(chǎn)生導(dǎo)電部件自外部電極剝離的問(wèn)題。而且，即便在使大電流流到外部電極而使該層疊型壓電元件高速驅(qū)動(dòng)的情況下， 由于在外部電極的表面設(shè)置有多個(gè)開(kāi)口氣孔，因此，外部電極的表面積增大，散熱特性提高，故可以防止產(chǎn)生外部電極因發(fā)熱而產(chǎn)生熱破壞的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第二層疊型壓電元件，由于在外部電極的內(nèi)部，多個(gè)空孔偏向表面 側(cè)而存在，因此，偏向外部電極內(nèi)部的表面?zhèn)榷嬖诘亩鄠€(gè)空孔可以吸收并緩和因伴隨層 疊體的驅(qū)動(dòng)的位移而產(chǎn)生于外部電極的應(yīng)力，故可以防止外部電極的局部自層疊體的側(cè)面 剝離或在外部電極內(nèi)及外部電極和內(nèi)部電極層之間斷線(xiàn)。而且，由于多個(gè)空孔偏向外部電極的表面?zhèn)榷嬖?，因此，不?huì)降低外部電極的與 層疊體接合的接合面?zhèn)鹊慕雍蠌?qiáng)度，而且，在使層疊型壓電元件長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下， 萬(wàn)一在外部電極自層疊體的側(cè)面?zhèn)犬a(chǎn)生了裂紋，由于偏向表面?zhèn)榷嬖诘目湛灼鸬阶柚沽?紋進(jìn)展的作用，因此，也可以防止外部電極斷線(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置，在作為將蓄積于容器內(nèi)的液體自噴射孔噴出的層疊型壓 電元件而具有本發(fā)明的第一層疊型壓電元件的情況下，在層疊型壓電元件中可以防止導(dǎo)電 部件自層疊體側(cè)面的外部電極剝離，而且，可以防止產(chǎn)生外部電極因發(fā)熱而產(chǎn)生熱破壞的 問(wèn)題，因此，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行液體的所希望的噴射。另外，根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置，在作為將蓄積于容器內(nèi)的液體自噴射孔噴出的層 疊型壓電元件而具有本發(fā)明的第二層疊型壓電元件的情況下，在層疊型壓電元件中可以防 止外部電極的局部自層疊體的側(cè)面剝離或斷線(xiàn)，并可以防止層疊體的位移特性降低，因此， 可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行液體的所希望的噴射。根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)，作為將蓄積于共軌的高壓燃料噴射的裝置而具有本 發(fā)明的噴射裝置，因此，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行高壓燃料的所希望的噴射。


圖1是表示本發(fā)明第一及第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的立體圖。圖2是圖1所示的本發(fā)明的第一及第二層疊型壓電元件的平行于層疊方向的剖面 圖。圖3是表示圖2所示的本發(fā)明第一層疊型壓電元件的層疊體和外部電極的接合界 面附近的一例的放大剖面圖。圖4是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大側(cè)視圖。圖5是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大側(cè)視圖。圖6是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖7是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖8是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖9是表示將導(dǎo)電部件接合在本發(fā)明第一層疊型壓電元件的外側(cè)時(shí)的示例的立 體圖。圖10是表示圖2所示的本發(fā)明第二層疊型壓電元件的層疊體和外部電極的接合 界面附近的一例的放大剖面圖。圖11是表示本發(fā)明第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖12是表示本發(fā)明第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖13是表示本發(fā)明第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。圖14是表示本發(fā)明第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明的噴射裝置的實(shí)施方式的一例的簡(jiǎn)略剖面圖。圖16是表示本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的一例的簡(jiǎn)略圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的層疊型壓電元件及使用該層疊型壓電元件的噴射裝置以及燃料 噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的示例，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明。<層疊型壓電元件的第一實(shí)施方式>圖1是表示本發(fā)明第一層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的立體圖，圖2是圖1 所示的層疊型壓電元件的平行于層疊方向的剖面圖。圖3是圖2所示的層疊型壓電元件的 層疊體和外部電極的接合界面附近的放大剖面圖的一例。如圖3所示，第一實(shí)施方式的層疊型壓電元件1包含壓電體層3和內(nèi)部電極層5 交替層疊的層疊體7、以及與該層疊體7的側(cè)面接合且與內(nèi)部電極層5電連接的外部電極 9，在外部電極9的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A。這樣，因在外部電極9的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A，在利用焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié) 劑將引線(xiàn)等導(dǎo)電部件(未圖示)連接固定于外部電極9時(shí)，焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑進(jìn)入開(kāi)口 氣孔2A中，由此，焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑與外部電極很好地接合，其結(jié)果是，可以顯著提高導(dǎo) 電部件與外部電極9的接合強(qiáng)度。并且，由于在外部電極9的表面設(shè)有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A，外部電極9的表面積因多 個(gè)開(kāi)口氣孔2A而增大，故外部電極9的散熱性提高，因此，即便在使大電流流到外部電極9 而使層疊型壓電元件1高速驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以防止因外部電極9發(fā)熱而導(dǎo)致外部電極 9產(chǎn)生熱破壞。另外，在層疊型壓電元件1驅(qū)動(dòng)時(shí)，拉伸應(yīng)力施加于外部電極9，但因形成于外部 電極9表面的多個(gè)開(kāi)口氣孔2A對(duì)應(yīng)施加于外部電極9的拉伸應(yīng)力而張開(kāi)或變形，故可以吸 收應(yīng)力，因此，即便在使層疊型壓電元件1以高速連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以防止產(chǎn)生外部 電極9自層疊體7剝離的問(wèn)題。該開(kāi)口氣孔2A是在外部電極9的表面開(kāi)口的微小的孔，在外部電極9的表面存 在多個(gè)。開(kāi)口氣孔2A的開(kāi)口形狀并未特別限定，可以是圓形或橢圓形這樣的形狀，也可以 是多邊形或不規(guī)則形狀。另外，對(duì)于開(kāi)口氣孔2A的大小而言，在外部電極9的厚度例如為 10 50 μ m時(shí)，開(kāi)口氣孔2A的口徑為0. 1 10 μ m、深度為0. 1 IOym即可，內(nèi)部的直徑 可以與開(kāi)口氣孔2A的口徑相同，也可以比該口徑大或小于該口徑。另外，如圖4中的表示第一層疊型壓電元件1的實(shí)施方式的其它例的放大側(cè)視圖 所示，多個(gè)開(kāi)口氣孔2A在外部電極9的表面大致均勻地分散形成，由于該情況能夠同樣獲 得在整個(gè)外部電極9存在開(kāi)口氣孔2A所獲得的效果，因而優(yōu)選。另外，當(dāng)需要在局部發(fā)揮 該效果時(shí)，也可以偏向所希望的部位不均勻地形成開(kāi)口氣孔2A。另外，如圖5中的表示第一層疊型壓電元件1的實(shí)施方式的其它例的放大側(cè)視圖 所示，優(yōu)選開(kāi)口氣孔2A形成于外部電極9的表面，并且也形成于外部電極9的邊緣部。由 此，可以對(duì)自外部電極9的中央部向邊緣部傳遞的熱進(jìn)行有效散熱，從而可以進(jìn)一步提高 外部電極9的散熱性。并且，如圖6中的表示第一層疊型壓電元件1的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖所示，優(yōu)選開(kāi)口氣孔2A在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域形成。由此，即便在 拉伸應(yīng)力施加于導(dǎo)電部件的情況下，該應(yīng)力也不會(huì)經(jīng)由焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑自形成有開(kāi)口 氣孔2A的部位施加于內(nèi)部電極層5和外部電極9之間的接合部分，因此，可以防止內(nèi)部電 極層5和外部電極9之間的接合部分剝離而導(dǎo)致斷線(xiàn)。另外，如圖7中的表示第一層疊型壓電元件1的實(shí)施方式的其它例的放大剖面圖 所示，優(yōu)選開(kāi)口氣孔2A在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域形成有多個(gè)。由此， 在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域，可以進(jìn)一步提高經(jīng)由焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑 接合的外部電極9和導(dǎo)電部件的接合強(qiáng)度，而且，可以進(jìn)一步提高外部電極9的散熱特性。并且，因在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A， 故可以大幅提高如下效果，即通過(guò)使開(kāi)口氣孔2A變形來(lái)緩和因?qū)盈B體7的伸縮而產(chǎn)生于外 部電極9的應(yīng)力的效果。另外，在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域形成有多個(gè) 開(kāi)口氣孔2A的示例也在圖4及圖5中示出。另外，在本發(fā)明的層疊型壓電元件1中，如圖8中與圖3同樣的放大剖面圖所示， 優(yōu)選在外部電極9的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A，并且，在外部電極9的內(nèi)部形成有空孔 2B。由此，因空孔2B的存在，故可以進(jìn)一步提高開(kāi)口氣孔2A降低因?qū)盈B體7的伸縮而產(chǎn)生 于外部電極9的應(yīng)力的效果。這是因?yàn)椋湛?B根據(jù)產(chǎn)生于外部電極9的應(yīng)力而變形，從 而可以將該應(yīng)力吸收。該空孔2B與開(kāi)口氣孔2A同樣地形成，但其并未在外部電極9的表面開(kāi)口，而是作 為封閉氣孔存在于外部電極9的內(nèi)部?？湛?B的形狀或大小也未特別限定，與開(kāi)口氣孔2A 同樣地，截面形狀可以是圓形或橢圓形這樣的形狀，也可以是多邊形或不規(guī)則形狀。另外， 對(duì)于空孔2B的大小而言，在外部電極9的厚度例如為10 50 μ m時(shí)，該空孔2B的孔徑為 0. 1 10 μ m即可。由于空孔2B在外部電極9的內(nèi)部大致均勻地分散形成能夠獲得與在整個(gè)外部電 極9存在空孔2B獲得的效果，故優(yōu)選，當(dāng)需要在局部發(fā)揮該效果時(shí)，也可以根據(jù)需要，偏向 所希望的部位不均勻地形成空孔2B。另外，優(yōu)選開(kāi)口氣孔2A在構(gòu)成外部電極9的金屬粒子之間形成。外部電極9如后 所述由金屬粒子和玻璃成分構(gòu)成，因此，形成于其表面的開(kāi)口氣孔2A大多由這些金屬粒子 和玻璃成分形成，但通過(guò)在該金屬粒子之間形成開(kāi)口氣孔2，即開(kāi)口氣孔2A作為被金屬粒 子包圍的氣孔而形成，開(kāi)口氣孔2A的內(nèi)表面由散熱性良好的金屬形成，故可以形成散熱性 更好的開(kāi)口氣孔。這樣，為了構(gòu)成在金屬粒子之間形成有開(kāi)口氣孔2A的結(jié)構(gòu)，例如如后所述，使用 在印刷外部電極9而形成的膏中含有金屬粒子及玻璃成分的膏、以及僅包含金屬粒子而幾 乎不包含玻璃成分的膏這兩種膏，并且將幾乎不包含玻璃成分的層配置在外部電極9的表 面?zhèn)燃纯?。并且，在本發(fā)明的第一層疊型壓電元件1中，如圖9中的表示將導(dǎo)電部件8與外部 電極的外側(cè)接合時(shí)的示例的立體圖所示，優(yōu)選將引線(xiàn)等導(dǎo)電部件8與外部電極9接合。該 導(dǎo)電部件8利用焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等結(jié)合材料11與外部電極9接合。另外，導(dǎo)電部件8 優(yōu)選利用結(jié)合材料11與外部電極9在層疊方向上的大致整個(gè)區(qū)域接合。這樣，通過(guò)利用焊 錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等結(jié)合材料11將導(dǎo)電部件8連接固定于外部電極9，可以使大電流流到焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑及導(dǎo)電部件8，因此，即便在流過(guò)大電流而使層疊型壓電元件1高速驅(qū) 動(dòng)的情況下，外部電極9也不會(huì)局部發(fā)熱，從而可以形成具有高耐久性的層疊型壓電元件 1。另外，作為導(dǎo)電部件8，可以使用由金屬的線(xiàn)材構(gòu)成的引線(xiàn)、網(wǎng)或網(wǎng)狀金屬板等。另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式的示例，可以在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi) 進(jìn)行各種變更。例如，在上述示例中，外部電極9在層疊體7的對(duì)置的兩個(gè)側(cè)面各形成有一 個(gè)，但也可以將兩個(gè)外部電極9形成于層疊體7的相鄰的側(cè)面，還可以在層疊體7的同一側(cè) 面形成。另外，外部電極9在與層疊體7的層疊方向正交的方向上的截面形狀，除上述實(shí)施 方式的作為示例的四邊形之外，也可以是六邊形或八邊形等多邊形、圓形或?qū)⒅本€(xiàn)和圓弧 組合的形狀。<層疊型壓電元件的第二實(shí)施方式>圖1是表示本發(fā)明第二層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的立體圖，圖2是圖1 所示的層疊型壓電元件的平行于層疊方向的剖面圖。另外，圖10是圖2所示的層疊型壓電 元件的層疊體和外部電極的接合界面附近的放大剖面圖的一例。如圖10所示，本發(fā)明的第二層疊型壓電元件1包含交替層疊有壓電體層3及內(nèi) 部電極層5的層疊體7、以及與該層疊體7的側(cè)面接合且與內(nèi)部電極層5電連接的外部電極 9，多個(gè)空孔2B偏向外部電極9內(nèi)部的表面?zhèn)?、即與層疊體7相反的一側(cè)而存在。這樣，由于多個(gè)空孔2B偏向外部電極9內(nèi)部的表面?zhèn)燃赐獠侩姌O9內(nèi)部的遠(yuǎn)離層 疊體7的部分而存在，因此，通過(guò)這些空孔2B的變形，可以吸收隨著層疊型壓電元件1的驅(qū) 動(dòng)而使層疊體7伸長(zhǎng)及收縮時(shí)產(chǎn)生于外部電極9的應(yīng)力。其結(jié)果是，可以防止因應(yīng)力而產(chǎn) 生如下問(wèn)題外部電極9的局部自層疊體7的側(cè)面剝離、外部電極9在外部電極9內(nèi)斷線(xiàn)或 者在外部電極9和內(nèi)部電極層5之間斷線(xiàn)。另外，由于多個(gè)空孔2B并不是簡(jiǎn)單地存在于外部電極9內(nèi)，而是偏向外部電極9 的表面?zhèn)却嬖冢虼?，在使層疊型壓電元件1長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下，即便自外部電極9的 與層疊體7接合的接合面產(chǎn)生了裂紋，也可以利用偏向外部電極9的表面?zhèn)却嬖诘目湛?B 抑制裂紋的進(jìn)展，因此，可以防止產(chǎn)生外部電極9斷線(xiàn)的問(wèn)題。并且，由于空孔2B偏向外部電極9的表面?zhèn)榷嬖?，可以降低外部電極9表面?zhèn)?的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，可以使與外部電極9接合的層疊體7的溫度分布均勻。即，雖然層疊型 壓電元件1在驅(qū)動(dòng)時(shí)因自身發(fā)熱而導(dǎo)致溫度上升，但由于在層疊體7側(cè)面的局部接合有與 層疊體7相比導(dǎo)熱系數(shù)高的外部電極9，故與該外部電極9接合的部分的散熱特性好。其結(jié) 果是，相對(duì)于在層疊體7產(chǎn)生大的溫度分布且熱應(yīng)力增高而有可能導(dǎo)致層疊體7破損的情 況，根據(jù)本發(fā)明的層疊型壓電元件1，因空孔2B偏向外部電極9的表面?zhèn)榷嬖?，可以降?外部電極9表面?zhèn)鹊膶?dǎo)熱系數(shù)，因此可以抑制在層疊體7產(chǎn)生大的溫度分布。該空孔2B是形成于外部電極9內(nèi)部的微小的封閉氣孔即所謂的空腔，在形成外部 電極9時(shí)形成在其內(nèi)部?？湛?B的形狀并未特別限定，例如可以是球形或橢圓球形這樣的 形狀，也可以是多面體形狀或不規(guī)則形狀。另外，對(duì)于空孔2B的大小而言，例如若空孔2B的 形狀為球形，當(dāng)外部電極9的厚度為10 50 μ m時(shí)，空孔2B的直徑為0. 5 10 μ m即可。 由于存在多個(gè)如上所述的空孔2B，因此，可以有效吸收應(yīng)力而不會(huì)給外部電極9的電阻和 強(qiáng)度帶來(lái)不良影響。該多個(gè)空孔2B優(yōu)選在外部電極9的表面?zhèn)刃纬捎谕獠侩姌O9的表層部9a。由此，因空孔2B偏向外部電極9的最大應(yīng)力施加部分即表層部9a而存在，因此，可以有效降低產(chǎn) 生于外部電極9的應(yīng)力。在此，外部電極9的表層部9a為外部電極9中的如下區(qū)域，S卩外部電極9厚度的 距表面?zhèn)却笾?/3厚度的區(qū)域。另外，在本發(fā)明的第二層疊型壓電元件1中，如圖11中與圖10同樣的放大剖面圖 所示，優(yōu)選玻璃成分4偏向外部電極9內(nèi)部的與層疊體7接合的接合面?zhèn)榷嬖?。這樣，由 于與壓電體層3接合的接合強(qiáng)度高的玻璃成分4在外部電極9的內(nèi)部偏向與層疊體7接合 的接合面?zhèn)榷嬖冢虼?，通過(guò)提高外部電極9和內(nèi)部電極層5的接合強(qiáng)度，可以提高外部 電極9向?qū)盈B體7的側(cè)面接合的接合強(qiáng)度。玻璃成分4偏向該外部電極9內(nèi)部的與層疊體7接合的接合面?zhèn)榷嬖诘膮^(qū)域9b 是外部電極9中的如下區(qū)域，即外部電極9厚度的距層疊體7側(cè)大致2/3厚度的區(qū)域。由于在外部電極9的表面?zhèn)刃纬煽湛?B，而且，玻璃成分4偏向外部電極9內(nèi)部的 與層疊體7接合的接合面?zhèn)榷嬖?，因此，在高電?chǎng)下長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)時(shí)，即便是層疊型壓電 元件1被施加負(fù)載的情況，也可以使微裂紋形成于強(qiáng)度比壓電體層3低的玻璃成分4來(lái)分 散應(yīng)力。并且，由于在外部電極9中，比玻璃成分4偏向表面?zhèn)榷嬖诘亩鄠€(gè)空孔2B可以 防止形成于玻璃成分4的微裂紋的進(jìn)展，因此，不會(huì)使外部電極9斷裂，可以制作具有高可 靠性的層疊型壓電元件1。另外，在本發(fā)明的第二層疊型壓電元件1中，如圖12中與圖10同樣的放大剖面圖 所示，優(yōu)選在外部電極9的、玻璃成分4偏向與層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖诘膮^(qū)域9b也 形成有多個(gè)空孔2B。由此，在偏向與層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖谟胁ＡС煞?的區(qū)域％， 也可以根據(jù)空孔2B的變形來(lái)緩和外部電極9的應(yīng)力，從而可以提高防止外部電極9剝離或 斷線(xiàn)的效果，并且，在根據(jù)形成于玻璃成分4的微裂紋而得到應(yīng)力分散效果的同時(shí)，可以防 止該微裂紋在外部電極9中向與層疊體7接合的接合面?zhèn)冗M(jìn)展。并且，在本發(fā)明的第二層疊形壓電元件1中，優(yōu)選空孔2B存在于沿層疊方向相鄰 的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域。由此，通過(guò)存在于沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū) 域的空孔2B的變形，可以吸收并緩和在外部電極9產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果是，可以抑制負(fù)載 施加于外部電極9和內(nèi)部電極層5的接合部分，從而可以有效防止在外部電極9和內(nèi)部電 極層5之間的接觸點(diǎn)產(chǎn)生斷線(xiàn)。另外，由于空孔2B相對(duì)于外部電極9僅形成有一個(gè)時(shí)不足以充分發(fā)揮其效果，因 此，需要在外部電極9的表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)空孔2B。通過(guò)在外部電極9的表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)空 孔2B，可以有效提高外部電極9和層疊體7的側(cè)面之間的應(yīng)力降低效果，即便在高電場(chǎng)下使 層疊型壓電元件1高速連續(xù)驅(qū)動(dòng)，也可以有效防止產(chǎn)生外部電極9的局部自層疊體7的側(cè) 面剝離而導(dǎo)致位移特性降低的問(wèn)題。另外，在本發(fā)明的第二層疊形壓電元件1中，如圖13中與圖10同樣的放大剖面圖 所示，優(yōu)選在外部電極9的與層疊體7接合的接合面?zhèn)鹊谋韺硬?b形成有由玻璃成分構(gòu)成 的玻璃層10。圖13是表示在外部電極9的與層疊體7的側(cè)面接合的接合面?zhèn)鹊谋韺硬啃?成有玻璃層10的示例的放大剖面圖。即，通過(guò)將與壓電體層3的接合強(qiáng)度高的玻璃層10 形成于外部電極9的與層疊體7接合的接合面?zhèn)鹊谋韺硬浚?，可以使外部電極9向?qū)盈B體 7的側(cè)面接合的接合強(qiáng)度更牢固。
作為該玻璃層10的厚度，例如若外部電極9的厚度為10 50 μ m，則將該玻璃層 10的厚度設(shè)定在0. 1 5μπι的范圍內(nèi)即可。這樣，為了在與層疊體7側(cè)面接合的接合面?zhèn)鹊?、外部電極9的表層部9b形成由 玻璃成分構(gòu)成的玻璃層10，若處于通過(guò)將銀玻璃導(dǎo)電膏印刷在層疊體7的側(cè)面并進(jìn)行燒結(jié) 來(lái)形成外部電極9的情況，則在銀玻璃導(dǎo)電膏所包含的玻璃成分的軟化溫度以上的溫度下 進(jìn)行外部電極9的燒結(jié)即可。并且，為了可靠地形成玻璃層10，以?xún)蓪右陨系臉?gòu)造形成用于 形成外部電極9的銀玻璃導(dǎo)電膏并進(jìn)行燒結(jié)即可。S卩，在與層疊體7的側(cè)面接合的接合面?zhèn)仁褂貌ＡС煞值暮新矢叩你y玻璃導(dǎo)電 膏，在相反的表面?zhèn)仁褂貌ＡС煞值暮新实偷你y玻璃導(dǎo)電膏，作為兩層以上的構(gòu)造涂覆 在層疊體7的側(cè)面并進(jìn)行燒結(jié)即可。由此，在對(duì)形成外部電極9的銀玻璃導(dǎo)電膏進(jìn)行燒結(jié) 時(shí)，膏中的玻璃成分軟化而流動(dòng)，但因與層疊體7側(cè)面接合的接合面?zhèn)鹊你y玻璃導(dǎo)電膏使 用與壓電體層3的潤(rùn)濕性良好且玻璃成分的含有率高的膏，故在燒結(jié)時(shí)可以使該玻璃成分 在外部電極9中向?qū)盈B體7的側(cè)面?zhèn)绕?，其結(jié)果是，在外部電極9的與層疊體7的側(cè)面接 合的接合面?zhèn)鹊谋韺硬?b能夠可靠地形成玻璃層10。為了在外部電極9形成玻璃層10，作為銀玻璃導(dǎo)電膏所含有的玻璃成分，可以使 用軟化溫度在600 950°C的石英玻璃、鈉鈣玻璃、堿性硅酸鉛玻璃、硼硅酸鋁玻璃、硼硅酸 鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。 另外，對(duì)于玻璃層10的厚度而言，例如當(dāng)外部電極9的厚度為10 50 μ m時(shí)，將該 玻璃層10的厚度設(shè)為0. 1 5 μ m，若將玻璃層10的厚度設(shè)為外部電極9的厚度的十分之 一左右，則可以很好地提高外部電極9相對(duì)于層疊體7的側(cè)面的接合強(qiáng)度，從這方面來(lái)看， 優(yōu)選將玻璃層10的厚度設(shè)為外部電極9的厚度的十分之一左右。另外，在本發(fā)明的第二層疊型壓電元件1中，如圖14中與圖3同樣的放大剖面圖 所示，優(yōu)選在玻璃層10也形成有空孔2B。即，在外部電極9與層疊體7接合的接合面?zhèn)鹊?表層部％，形成用于提高外部電極9和層疊體7的接合強(qiáng)度的玻璃層10，并且，在該玻璃層 10也形成空孔2B，由此，在較高地保持外部電極9和層疊體7的接合強(qiáng)度的狀態(tài)下，形成于 玻璃層10的空孔2B可以吸收并緩和在外部電極9和層疊體7的接合界面產(chǎn)生的應(yīng)力，因 此，即便在長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以有效防止產(chǎn)生外部電極9自層疊體7的側(cè)面剝離 的問(wèn)題。并且，在本發(fā)明的第二層疊型壓電元件1中，形成于玻璃層10的空孔2B優(yōu)選存在 于沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域。由此，在很好地保持外部電極9和內(nèi)部電 極層5的導(dǎo)通接合的狀態(tài)下，由于在玻璃層10也配置空孔2B，因此，可以進(jìn)一步提高外部電 極9中的應(yīng)力分散效果，其中該玻璃層10形成在最大應(yīng)力施加的部分即與層疊體7接合的 接合面?zhèn)鹊谋韺硬浚?。另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式的示例，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以 進(jìn)行各種變更。例如，外部電極9在上述示例中在層疊體7的對(duì)置的兩個(gè)側(cè)面各形成一個(gè)， 但也可以將兩個(gè)外部電極9形成于層疊體7的相鄰的側(cè)面，還可以在層疊體7的同一側(cè)面 形成。另外，外部電極9在與層疊體7的層疊方向正交的方向上的截面形狀，除上述實(shí)施方 式的作為示例的四邊形之外，也可以是六邊形或八邊形等多邊形、圓形或?qū)⒅本€(xiàn)和圓弧組 合的形狀。
<噴射裝置的實(shí)施方式>接著，說(shuō)明本發(fā)明的噴射裝置的實(shí)施方式的一例。圖15是表示本發(fā)明的噴射裝置 的實(shí)施方式的一例的簡(jiǎn)略剖面圖。如圖15所示，本實(shí)施例的噴射裝置19在一端具有噴射孔21的收納容器(容器)23 的內(nèi)部收納有以上述實(shí)施方式的示例為代表的本發(fā)明的層疊型壓電元件1。在收納容器23內(nèi)配設(shè)有對(duì)噴射孔21進(jìn)行開(kāi)閉的針閥25。流體通路27被配設(shè)成 能夠根據(jù)針閥25的移動(dòng)而與噴射孔21連通。該流體通路27與外部的流體供給源連結(jié)，總 是以高壓將流體供給至流體通路27。因此，當(dāng)針閥25開(kāi)放噴射孔21時(shí)，供給至流體通路 27的流體自噴射孔21噴出到外部或相鄰的容器、例如內(nèi)燃機(jī)的燃料室(未圖示)內(nèi)。另外，針閥25的上端部的內(nèi)徑變大，且配置有形成于收納容器23中的缸體四和 能夠滑動(dòng)的活塞31。而且，在收納容器23內(nèi)，收納有如前所述的本發(fā)明的層疊型壓電元件 1。對(duì)于如上所述的噴射裝置19而言，若層疊型壓電元件1被施加電壓而伸長(zhǎng)，則活 塞31被按壓，針閥25將通向噴射孔21的流體通路27封閉，停止供給流體。另外，若停止 施加電壓，則層疊型壓電元件1收縮，碟形彈簧33將活塞31推回去，從而使流體通路27敞 開(kāi)并使噴射孔21與流體通路27連通，自噴射孔21進(jìn)行流體的噴射。另外，也可構(gòu)成為，通過(guò)向?qū)盈B型壓電元件1施加電壓以使流體通路27敞開(kāi)，且通 過(guò)停止施加電壓以將流體通路27封閉。另外，本發(fā)明的噴射裝置19也可構(gòu)成為包括具有噴射孔21的容器23和本發(fā)明 的層疊型壓電元件1，并且，填充于容器23內(nèi)的流體在層疊型壓電元件1的驅(qū)動(dòng)下自噴射孔 21噴出。即，層疊型壓電元件1不一定需要收納于容器23的內(nèi)部，只要構(gòu)成為在層疊型壓 電元件1的驅(qū)動(dòng)下對(duì)容器23的內(nèi)部施加用于控制流體的噴射的壓力即可。另外，在本發(fā)明 中，對(duì)流體而言，除燃料、油墨等之外，包括各種液狀流體(導(dǎo)電膏等)及氣體。通過(guò)使用本 發(fā)明的噴射裝置19，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地控制流體的流量及噴出時(shí)機(jī)。若將采用了本發(fā)明的層疊型壓電元件1的本發(fā)明的噴射裝置19用于內(nèi)燃機(jī)，則與 現(xiàn)有的噴射裝置相比，可以在更長(zhǎng)期間將燃料高精度地噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的燃燒室。<燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式>接著，說(shuō)明本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的一例。圖16是表示本發(fā)明的燃料 噴射系統(tǒng)的實(shí)施方式的一例的簡(jiǎn)略圖。如圖16所示，本實(shí)施例的燃料噴射系統(tǒng)35具有蓄積作為高壓流體的高壓燃料的 共軌37、將蓄積于該共軌37的高壓流體噴射的多個(gè)本發(fā)明的噴射裝置19、向共軌37供給 高壓流體的壓力泵39以及向噴射裝置19提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴射控制單元41。噴射控制單元41基于外部信息或來(lái)自外部的信號(hào)，控制高壓流體的噴射的量及 時(shí)機(jī)。例如，在將噴射控制單元41用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射時(shí)，可以一邊利用傳感器等對(duì)發(fā) 動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的狀況進(jìn)行感知，一邊控制燃料噴射的量及時(shí)機(jī)。壓力泵39起到自燃料箱43將流體燃料以高壓供給到共軌37的作用。例如，在發(fā) 動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)35的情況下，以1000 2000大氣壓左右、優(yōu)選以1500 1700大氣 壓左右的高壓將流體燃料送入共軌37。在共軌37中，蓄積自壓力泵39送來(lái)的高壓燃料，并 適當(dāng)送入噴射裝置19。噴射裝置19如前所述地自噴射孔21將一定的流體噴射到外部或相鄰的容器。例如，當(dāng)噴射供給燃料的對(duì)象為發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將高壓燃料自噴射孔21以霧狀噴射 到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)?！粗圃旆椒ā嫡f(shuō)明本發(fā)明的第一層疊型壓電元件的制造方法。首先，制作構(gòu)成壓電體層3的陶瓷生片(七，S , ”夕'—卜)。具體而言， 將壓電陶瓷的準(zhǔn)燒成粉末、由丙烯系、丁醛系等有機(jī)高分子構(gòu)成的結(jié)合劑(〃 4、巧一、以 及增塑劑混合來(lái)制作漿料。接著，通過(guò)使用刮板法或壓延輥法等帶成型法，將該漿料制作成 陶瓷生片。作為壓電陶瓷，只要具有壓電特性即可，例如可以使用由H^rO3-PbTiO3等構(gòu)成 的鈣鈦礦型氧化物等。另外，作為增塑劑，可以使用DBP (鄰苯二甲酸二丁脂)、D0P (鄰苯二 甲酸二辛酯)等。接著，制作構(gòu)成內(nèi)部電極層5的導(dǎo)電膏。具體而言，通過(guò)向銀-鈀的金屬粉末中添 加并混合結(jié)合劑及增塑劑，可以制作導(dǎo)電膏。在上述陶瓷生片上，使用絲網(wǎng)印刷法按照內(nèi)部 電極層5的圖案配設(shè)該導(dǎo)電膏。并且，將印刷有該導(dǎo)電膏的多片陶瓷生片層疊，在規(guī)定的溫 度下進(jìn)行脫結(jié)合劑處理，之后在900 1200°C的溫度下進(jìn)行燒成，由此能夠形成具有交替 層疊的壓電體層3及內(nèi)部電極層5的層疊體7。層疊體7并不限于由上述制法來(lái)制作，只要能夠制作將多個(gè)壓電體層3和多個(gè)內(nèi) 部電極層5交替層疊而構(gòu)成的層疊體7，可以通過(guò)任意的制法來(lái)形成。接著，對(duì)燒成而得到的層疊體7，使用平面磨床等進(jìn)行磨削以形成規(guī)定的形狀。此后，將在以銀為主成分的導(dǎo)電劑粉末及玻璃粉末中添加結(jié)合劑、增塑劑及溶劑 而制作的銀玻璃導(dǎo)電膏，按照外部電極9的圖案通過(guò)絲網(wǎng)印刷等印刷在層疊體7的側(cè)面。此 后，在規(guī)定的溫度下干燥并進(jìn)行燒結(jié)，從而可以形成外部電極9。在此，為了在外部電極9的表面形成多個(gè)開(kāi)口氣孔2A，在通過(guò)燒結(jié)形成外部電極9 后，利用微粒的噴砂或干冰噴射等對(duì)外部電極9的表面進(jìn)行噴砂處理即可。更具體地說(shuō)，將 粒徑3 μ m左右的砥粒向外部電極9的表面噴射，從而可以在外部電極9的表面形成5 μ m 左右的開(kāi)口氣孔2A。另外，作為其它方法，也可以通過(guò)如下方法來(lái)形成在表面具有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A的 外部電極9，即在形成外部電極9的層疊體7的側(cè)面涂覆上述銀玻璃導(dǎo)電膏后，進(jìn)而在其表 面將如下制成的氣孔形成用膏印刷在外部電極9的表面，在規(guī)定的溫度下使其干燥并進(jìn)行 燒結(jié)，從而形成在表面具有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A的外部電極9，其中，該氣孔形成用膏通過(guò)向以 銀為主成分的導(dǎo)電材料粉末中添加在燒結(jié)時(shí)燃燒而消失的氣孔材料及結(jié)合劑、增塑劑、溶 劑而制成。在該情況下，具體而言，例如使用由平均粒徑為5μπι的丙烯珠構(gòu)成的氣孔材料 來(lái)制作上述氣孔形成用膏，涂覆銀玻璃導(dǎo)電膏并使其干燥，在干燥的銀玻璃導(dǎo)電膏的上面 涂覆約8 μ m厚度的氣孔形成用膏并使其干燥，之后在630 800°C的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，在燒 結(jié)時(shí)丙烯珠燃燒而消失，從而可以形成在表面具有開(kāi)口氣孔2A的外部電極9。在此，作為用于氣孔形成用膏的氣孔材料，優(yōu)選碳粉末或丙烯珠等由有機(jī)樹(shù)脂構(gòu) 成的珠等。在對(duì)氣孔形成用膏進(jìn)行燒結(jié)后的外部電極9的表面，仿照這些氣孔材料的形狀 及大小形成開(kāi)口氣孔2A。另外，作為其它方法，還可以通過(guò)如下方法來(lái)形成在表面具有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A的 外部電極9，即，首先，在形成外部電極9的層疊體7的側(cè)面印刷上述銀玻璃導(dǎo)電膏并使其干燥后，在規(guī)定的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，此后，在其表面印刷如下制成的銀膏并使其干燥，在比銀 玻璃導(dǎo)電膏燒結(jié)時(shí)的溫度低的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，從而形成在表面具有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A的 外部電極9，其中，該銀膏通過(guò)向以銀為主成分的導(dǎo)電材料粉末中添加結(jié)合劑、增塑劑及溶 劑而制成。即，通過(guò)在不會(huì)使銀的燒結(jié)繼續(xù)進(jìn)行的溫度下對(duì)銀膏進(jìn)行燒結(jié)，可以形成在表面 具有多個(gè)開(kāi)口氣孔2A的外部電極9。更具體地說(shuō)，在680 950°C的溫度下對(duì)銀玻璃導(dǎo)電膏進(jìn)行燒結(jié)，在600 680°C 的溫度下對(duì)在其表面印刷的銀膏進(jìn)行燒結(jié)，由此，銀玻璃導(dǎo)電膏中含有的玻璃成分與層疊 體7的側(cè)面牢固地接合，另一方面，因銀膏中的銀粉末的燒結(jié)，可以在外部電極9的表面形 成多個(gè)開(kāi)口氣孔2A。另外，為了在外部電極9的表面使開(kāi)口氣孔2A偏向該外部電極9的表面?zhèn)榷纬?并使開(kāi)口氣孔2A形成在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層5之間的區(qū)域，例如在對(duì)不希望形成 開(kāi)口氣孔2A的部位進(jìn)行遮蔽處理的狀態(tài)下進(jìn)行上述噴砂處理，從而可以在所希望的部位 形成開(kāi)口氣孔2A。另外，也可以構(gòu)成為例如僅在想要形成開(kāi)口氣孔2A的部位涂覆上述氣孔 形成用膏并進(jìn)行燒結(jié)。另外，通過(guò)增加前述氣孔材料膏的厚度，可以形成在外部電極9的內(nèi)部具有空孔 2B的外部電極9。或者，也可以通過(guò)增加前述銀膏的厚度，在外部電極9的內(nèi)部形成空孔2B。接著，如圖9中的立體圖所示，使用焊錫或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑的結(jié)合材料11將由金屬 的線(xiàn)材構(gòu)成的引線(xiàn)或者金屬網(wǎng)或網(wǎng)狀金屬板等構(gòu)成的導(dǎo)電部件8與外部電極9的表面接合 并連接固定。在此，導(dǎo)電部件8的材質(zhì)優(yōu)選銀、鎳、銅、磷青銅、鐵、不銹鋼等金屬或合金。另 外，也可以在導(dǎo)電部件8的表面進(jìn)行銀或鎳等的電鍍。另外，導(dǎo)電部件8既可以在外部電極9的整個(gè)層疊方向上接合，也可以與外部電極 9的局部接合。接著，將形成有外部電極9的層疊體7浸漬于包含由硅酮橡膠構(gòu)成的外裝樹(shù)脂的 樹(shù)脂溶液中。接下來(lái)，通過(guò)對(duì)硅酮樹(shù)脂溶液進(jìn)行真空脫氣，使硅酮樹(shù)脂與層疊體7外周側(cè)面 的凹凸部緊貼，此后，自硅酮樹(shù)脂溶液提起層疊體7。由此，在形成有外部電極9的層疊體7 的側(cè)面涂覆有硅酮樹(shù)脂。此后，向與一對(duì)外部電極9連接的導(dǎo)電部件8施加0. 1 3kV/mm的直流電場(chǎng)，對(duì) 構(gòu)成層疊體7的壓電體進(jìn)行極化，由此完成本實(shí)施例的層疊型壓電元件1。根據(jù)該層疊型壓 電元件1，經(jīng)由作為導(dǎo)電部件8的引線(xiàn)將外部電極9和外部的電源連接而向壓電體層3施加 電壓，由此可以使各壓電體層3利用逆壓電效應(yīng)較大地位移。由此，例如能夠作為向發(fā)動(dòng)機(jī) 噴射供給燃料的機(jī)動(dòng)車(chē)用燃料噴射閥起作用。接著，說(shuō)明本發(fā)明的第二層疊型壓電元件的制造方法。自制作構(gòu)成壓電體層3的陶瓷生片的工序至如下工序即將向以銀為主成分的導(dǎo) 電材料粉末及玻璃粉末中添加結(jié)合劑、增塑劑及溶劑而制成的銀玻璃導(dǎo)電膏，按照外部電 極9的圖案，使用絲網(wǎng)印刷等印刷在層疊體7的側(cè)面，此后，在規(guī)定的溫度下使其干燥并進(jìn) 行燒結(jié)的工序，由于與上述本發(fā)明第一層疊型壓電元件的制造方法相同，故省略。為了使空孔2B偏向外部電極9的表面?zhèn)榷纬?，在將燒結(jié)后構(gòu)成外部電極9的銀 玻璃導(dǎo)電膏印刷在形成外部電極9的層疊體7的側(cè)面之后，在其表面印刷通過(guò)使空孔材料分散而制成的加入空孔材料的銀導(dǎo)電膏并進(jìn)行燒結(jié)，由此，通過(guò)在燒結(jié)時(shí)空孔材料燃燒并 消失，可以使所希望的多個(gè)空孔2B偏向外部電極9的表面?zhèn)榷纬?。在此，作為空孔材料，?yōu)選碳粉末或者丙烯珠等由有機(jī)樹(shù)脂構(gòu)成的珠等，通過(guò)向這 些空孔材料中添加以銀為主成分的導(dǎo)電材料粉末及結(jié)合劑并進(jìn)行混合，可以制作加入空孔 材料的銀導(dǎo)電膏。另外，為了使玻璃成分4偏向外部電極9和層疊體7接合的接合面?zhèn)榷嬖?，將?璃粉末的添加量多的銀玻璃導(dǎo)電膏印刷在層疊體7的側(cè)面，此后，在其表面印刷加入空孔 材料的銀導(dǎo)電膏，并進(jìn)行燒結(jié)即可。另外，為了在玻璃成分4偏向與層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖诘膮^(qū)域9a也形成空 孔2B，向印刷在層疊體7側(cè)面的銀玻璃導(dǎo)電膏中也添加空孔材料即可。在此，如前所述，既可以在印刷銀玻璃導(dǎo)電膏后，印刷加入空孔材料的銀導(dǎo)電膏并 進(jìn)行燒結(jié)，也可以在印刷銀玻璃導(dǎo)電膏并進(jìn)行燒結(jié)后，印刷加入空孔材料的銀導(dǎo)電膏并進(jìn) 行燒結(jié)。接著，將形成有外部電極9的層疊體7浸漬在用于形成包含硅酮橡膠的外裝樹(shù)脂 的樹(shù)脂溶液(硅酮樹(shù)脂溶液)中。接著，對(duì)在形成有外部電極9的層疊體7的表面涂覆的硅 酮樹(shù)脂溶液進(jìn)行真空脫氣，由此使硅酮樹(shù)脂溶液緊貼層疊體7的外周側(cè)面的凹凸部，之后， 自硅酮樹(shù)脂溶液提起層疊體7。由此，在形成有外部電極9的層疊體7的側(cè)面涂覆包含硅酮 橡膠的外裝樹(shù)脂。接著，作為通電部，將引線(xiàn)(未圖示)利用導(dǎo)電性粘結(jié)劑等與外部電極9 連接。此后，向形成在層疊體7的對(duì)置的側(cè)面的一對(duì)外部電極9施加0. 1 3kV/mm的直 流電場(chǎng)，對(duì)構(gòu)成層疊體7的壓電體層3進(jìn)行極化，從而可以得到本實(shí)施例的層疊型壓電元件 1。根據(jù)該層疊型壓電元件1，經(jīng)由引線(xiàn)將外部電極9和外部的電源連接，通過(guò)向壓電 體層3施加電壓，可以使各壓電體層3利用逆壓電效應(yīng)較大地位移。由此，例如能夠作為向 發(fā)動(dòng)機(jī)噴射供給燃料的機(jī)動(dòng)車(chē)用燃料噴射閥起作用。而且，可以構(gòu)成如下的層疊型壓電元 件1，該層疊型壓電元件1可以利用多個(gè)空孔2B來(lái)緩和各壓電體層3較大地位移且層疊體 7較大地伸長(zhǎng)及收縮時(shí)產(chǎn)生于外部電極9的應(yīng)力，并且可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。實(shí)施例<第一層疊型壓電元件的實(shí)施例>如下所述制作具有本發(fā)明第一層疊型壓電元件的壓電執(zhí)行器。首先，將平均粒徑 為0.4μπι的以鋯鈦酸鉛(H^rO3-PbTiO3)為主成分的壓電陶瓷的準(zhǔn)燒成粉末、結(jié)合劑及增 塑劑混合來(lái)制作漿料。使用該漿料，利用刮板法制作構(gòu)成厚度為150μπι的壓電體層的陶瓷 生片。另外，向銀-鈀合金中添加結(jié)合劑來(lái)制作構(gòu)成內(nèi)部電極層的導(dǎo)電膏。接著，在陶瓷生片的單面，利用絲網(wǎng)印刷法印刷成為內(nèi)部電極層的導(dǎo)電膏，將這些 印刷有導(dǎo)電膏的陶瓷生片層疊300片。接下來(lái)，在980 1100°C下進(jìn)行燒成而得到層疊體。使用平面磨床將得到的層疊體磨削成規(guī)定的形狀后，在形成外部電極的層疊體的 側(cè)面涂覆銀玻璃導(dǎo)電膏，此后，將向銀粉末中添加平均粒徑為5μπι的丙烯珠進(jìn)而添加結(jié)合 劑、增塑劑、溶劑而制成的氣孔形成用膏印刷8 μ m厚度，并在650°C下進(jìn)行燒結(jié)。
另外，作為比較例，制作本發(fā)明范圍之外的在外部電極的表面不存在開(kāi)口氣孔的 試樣號(hào)1的層疊型壓電元件。試樣號(hào)1的層疊型壓電元件通過(guò)如下方法得到印刷構(gòu)成外 部電極的銀玻璃導(dǎo)電膏并進(jìn)行干燥后，在950°c下進(jìn)行燒結(jié)而得到。另外，在使用氣孔形成用膏制作的作為本發(fā)明實(shí)施例的試樣號(hào)2的層疊型壓電元 件中，在外部電極的表面形成有平均口徑為4 μ m、深度為3μπι的多個(gè)開(kāi)口氣孔。此時(shí)，開(kāi)口 氣孔在外部電極的表面以約5000個(gè)/mm2的方式大致均勻地分布。另外，在將氣孔形成用膏印刷20 μ m厚度并在650°C下進(jìn)行燒結(jié)而得到的作為本 發(fā)明實(shí)施例的試樣號(hào)3的層疊型壓電元件中，在外部電極的表面形成有平均口徑為4μπκ 深度為3μπι的多個(gè)開(kāi)口氣孔，而且在外部電極的內(nèi)部形成有平均孔徑為4μπι的空孔。此 時(shí)，開(kāi)口氣孔在外部電極的表面以約5000個(gè)/mm2的方式大致均勻地分布。而且，空孔偏向 外部電極的表面附近而存在。并且，在將氣孔用膏在外部電極的邊緣部也印刷8μπι厚度并在650°C下進(jìn)行燒 結(jié)而得到的作為本發(fā)明實(shí)施例的試樣號(hào)4的層疊型壓電元件中，在外部電極的表面形成有 與試樣號(hào)2的層疊型壓電元件同樣的開(kāi)口氣孔，進(jìn)而在外部電極的邊緣部也形成有開(kāi)口氣 孔。該開(kāi)口氣孔以約70個(gè)/mm2的方式大致均勻地分布。另外，在僅在沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層之間的區(qū)域印刷8μπι厚度的氣孔用 膏并在650°C下進(jìn)行燒結(jié)而得到的作為本發(fā)明實(shí)施例的試樣號(hào)5的層疊型壓電元件中，在 外部電極表面的沿層疊方向相鄰的內(nèi)部電極層之間的區(qū)域形成有與試樣號(hào)2同樣的開(kāi)口 氣孔。接著，利用焊錫將由金屬網(wǎng)構(gòu)成的導(dǎo)電部件接合在各層疊型壓電元件的外部電極 的表面而進(jìn)行連接固定。此后，相對(duì)于各層疊型壓電元件，經(jīng)由導(dǎo)電部件向外部電極施加15分鐘的3kV/mm 的直流電場(chǎng)，并進(jìn)行了極化處理。由此制成使用了層疊型壓電元件的壓電執(zhí)行器。在向得到 的壓電執(zhí)行器施加160V的直流電壓時(shí)，沿層疊體的層疊方向得到40 μ m的位移量。并且，對(duì) 該壓電執(zhí)行器在室溫下以150Hz的頻率施加0 +160V的交流電壓，進(jìn)行連續(xù)驅(qū)動(dòng)IX IO9 次及IXlOici次的試驗(yàn)。將得到的結(jié)果表示在表1中。[表1]
權(quán)利要求
1.一種層疊型壓電元件，其特征在于，包括交替層疊有壓電體層及內(nèi)部電極層的層疊體、與該層疊體的側(cè)面接合且與所述 內(nèi)部電極層電連接的外部電極，在所述外部電極的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述開(kāi)口氣孔也形成于所述外部電極的邊緣部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述開(kāi)口氣孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極層之間的區(qū)域形成。
4.如權(quán)利要求3所述的層疊型壓電元件，其特征在于，所述開(kāi)口氣孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極層之間的區(qū)域形成有多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 在所述外部電極的內(nèi)部形成有空孔。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述開(kāi)口氣孔在構(gòu)成所述外部電極的金屬粒子之間形成。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 在所述外部電極上接合有導(dǎo)電部件。
8.一種層疊型壓電元件，其特征在于，包括交替層疊有壓電體層及內(nèi)部電極層的層疊體、與該層疊體的側(cè)面接合且與所述 內(nèi)部電極層電連接的外部電極，在所述外部電極的內(nèi)部，多個(gè)空孔偏向表面?zhèn)榷嬖凇?br> 9.如權(quán)利要求8所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述空孔存在于所述外部電極的表層部。
10.如權(quán)利要求8或9所述的層疊型壓電元件，其特征在于，在所述外部電極的內(nèi)部，玻璃成分偏向與所述層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖凇?br> 11.如權(quán)利要求10所述的層疊型壓電元件，其特征在于，在所述外部電極的、所述玻璃成分偏向與所述層疊體接合的接合面?zhèn)榷嬖诘膮^(qū)域， 也形成有多個(gè)所述空孔。
12.如權(quán)利要求8 11中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 所述空孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極層之間的區(qū)域存在。
13.如權(quán)利要求8 12中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，其特征在于，在所述外部電極的與所述層疊體接合的接合面?zhèn)鹊谋韺硬浚纬捎杏伤霾ＡС煞謽?gòu) 成的玻璃層。
14.如權(quán)利要求13所述的層疊型壓電元件，其特征在于， 在所述玻璃層也形成有所述空孔。
15.如權(quán)利要求14所述的層疊型壓電元件，其特征在于，所述空孔在沿層疊方向相鄰的所述內(nèi)部電極層之間的區(qū)域存在。
16.一種噴射裝置，其特征在于，包括具有噴出孔的容器、權(quán)利要求1 權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件， 蓄積于所述容器內(nèi)的液體在所述層疊型壓電元件的驅(qū)動(dòng)下自所述噴射孔噴出。
17. 一種燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄積高壓燃料的共軌、噴射蓄積于該共軌的所述高壓燃料的權(quán)利要求16所述的 噴射裝置、向所述共軌供給所述高壓燃料的壓力泵、以及向所述噴射裝置提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 噴射控制單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐久性良好的層疊型壓電元件，即便在高電場(chǎng)且高壓力下使其長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)，也不會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電部件自外部電極剝離。該層疊型壓電元件(1)包括交替層疊有壓電體層(3)和內(nèi)部電極層(5)的層疊體(7)、與層疊體(7)的側(cè)面接合且與內(nèi)部電極層(5)電連接的外部電極(9)，在外部電極(9)的表面形成有多個(gè)開(kāi)口氣孔(2)。通過(guò)開(kāi)口氣孔(2)，使導(dǎo)電部件向外部電極(9)接合的接合強(qiáng)度得以提高，從而可以防止導(dǎo)電部件剝離。而且，由于外部電極的散熱特性得以提高，因此，可以防止外部電極因發(fā)熱而產(chǎn)生熱破壞。
文檔編號(hào)H01L41/187GK102132432SQ200980133488
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者中村成信 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社