[go: up one dir, main page]

DE102008041061B4 - Piezoelectric layer element - Google Patents

Piezoelectric layer element Download PDF

Info

Publication number
DE102008041061B4
DE102008041061B4 DE102008041061.6A DE102008041061A DE102008041061B4 DE 102008041061 B4 DE102008041061 B4 DE 102008041061B4 DE 102008041061 A DE102008041061 A DE 102008041061A DE 102008041061 B4 DE102008041061 B4 DE 102008041061B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piezoelectric
electrode
material layers
bonding material
layer element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008041061.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008041061A1 (en
Inventor
Hiroaki Asano
Hidekazu Hattori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE102008041061A1 publication Critical patent/DE102008041061A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008041061B4 publication Critical patent/DE102008041061B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/508Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2), mit:
einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten (15), die mittels Verbindungsmaterialschichten (10) aufeinander geschichtet sind, wobei jede der piezoelektrischen Einheiten (15) durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Materialschichten (11), die aus piezoelektrischer Keramik bestehen, die sich bei Spannungsanlegung ausdehnen kann, ersten Elektrodentrageschichten (12), die jeweils einen ersten Elektrodenabschnitt (121) aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, und zweiten Elektrodentrageschichten (13), die jeweils einen zweiten Elektrodenabschnitt (131) aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, gebildet ist;
einer ersten Seitenelektrode (17), die auf einer ersten Seitenfläche eines Schichtkörpers der Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten (15) ausgebildet ist und mit den ersten Elektrodenabschnitten (12) elektrisch verbunden ist; und
einer zweiten Seitenelektrode (18), die auf einer zweiten Seitenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist und mit den zweiten Elektrodenabschnitten (131) elektrisch verbunden ist, wobei
das piezoelektrische Schichtelement (1) bei Betrachtung in Aufschichtungsrichtung einen piezoaktiven Bereich (191), in dem sämtliche der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte (121, 131) einander überlappen, und einen piezoinaktiven (192) Bereich enthält, in dem nur einige der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte (121, 131) einander überlappen oder keiner überlappt, und
jede der Verbindungsmaterialschichten (10) durch einen Klebstoff ausgebildet ist, der auf einer Verbindungsfläche (151) zwischen benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten (15) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede der Verbindungsmaterialschichten (10) einen Trennabschnitt (100) enthält, der so gestaltet ist, dass er sich in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs (192) in zwei Teile trennt, wenn das piezoelektrische Schichtelement (1) so angetrieben wird, dass es arbeitet, wobei der Trennabschnitt (100) ein Abschnitt der Verbindungsmaterialschicht ist (10), der in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs (191) gebrochen ist.

Figure DE102008041061B4_0000
Piezoelectric layer element (1; 2), with:
a plurality of piezoelectric units (15) stacked on each other by bonding material layers (10), each of said piezoelectric units (15) being formed by alternately laminating piezoelectric material layers (11) made of piezoelectric ceramics which can expand upon voltage application; first electrode support layers (12) each having a first electrode portion (121) forming an inner electrode and second electrode support layers (13) each having a second electrode portion (131) forming an inner electrode;
a first side electrode (17) formed on a first side surface of a laminated body of the plurality of piezoelectric units (15) and electrically connected to the first electrode portions (12); and
a second side electrode (18) formed on a second side surface of the laminated body and electrically connected to the second electrode portions (131), wherein
the piezoelectric layer member (1), when viewed in the laminating direction, includes a piezoactive region (191) in which all of the first and second electrode portions (121, 131) overlap each other and includes a piezoinactive (192) region in which only some of the first and second Electrode portions (121, 131) overlap each other or none overlaps, and
each of the bonding material layers (10) is formed by an adhesive applied on a bonding surface (151) between adjacent two of the piezoelectric units (15),
characterized in that
each of the interconnect material layers (10) includes a separator portion (100) configured to split into at least part of the piezoinactive region (192) when the piezoelectric film element (1) is driven to operate wherein the separating portion (100) is a portion of the bonding material layer (10) broken in at least a part of the piezoinactive region (191).
Figure DE102008041061B4_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein piezoelektrisches Schichtelement, das durch Aufeinanderschichten einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten gebildet ist, von denen jede durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Materialschichten und Elektrodentrageschichten hergestellt ist.The invention relates to a laminated piezoelectric element formed by stacking a plurality of piezoelectric units, each of which is made by alternately laminating piezoelectric material layers and electrode support layers.

19 zeigt ein piezoelektrisches Schichtelement 9, das so entwickelt wurde, dass es eine große Piezoverschiebung hat. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist dieses piezoelektrische Schichtelement 9 durch abwechselndes Aufeinanderschichten einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten 90 mittels Verbindungsmaterialschichten 95 gebildet. Jede piezoelektrische Einheit 90 wird von piezoelektrischen Materialschichten 91, die aus piezoelektrischer Keramik bestehen, die sich bei Spannungsanlegung ausdehnen kann, und Elektrodentrageschichten 92 gebildet, die jeweils einen Elektrodenabschnitt 921 oder 922 enthalten, wobei sich die Elektrodenabschnitte 921 und die Elektrodenabschnitte 922 miteinander abwechseln. Normalerweise ist an den Seiten des piezoelektrischen Schichtelements 9 ein Paar Seitenelektroden 931, 932 ausgebildet, wobei die Seitenelektrode 931 zu den Elektrodenabschnitten 921 leitet und die Seitenelektrode 932 zu den Elektrodenabschnitten 922 leitet. Das piezoelektrische Schichtelement 9 enthält bei Betrachtung in Aufschichtungsrichtung einen piezoaktiven Bereich 910, in dem sämtliche Elektrodenabschnitte 921 und 922 einander überlappen, und einen piezoinaktiven Bereich 911, in dem nur einige der Elektrodenabschnitte 921 und 922 einander überlappen oder keiner überlappt. 19 shows a piezoelectric layer element 9, which has been developed so that it has a large piezoelectric shift. As shown in this figure, this piezoelectric layer element 9 is formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric units 90 by means of bonding material layers 95. Each piezoelectric unit 90 is constituted by piezoelectric material layers 91 consisting of piezoelectric ceramics which can expand upon voltage application, and electrode support layers 92 each containing an electrode portion 921 or 922 with the electrode portions 921 and the electrode portions 922 alternating with each other. Normally, a pair of side electrodes 931, 932 are formed on the sides of the piezoelectric sheet member 9, with the side electrode 931 leading to the electrode portions 921 and guiding the side electrode 932 to the electrode portions 922. The piezoelectric layer element 9, when viewed in the stacking direction, includes a piezoactive region 910 in which all electrode sections 921 and 922 overlap each other, and a piezoinactive region 911 in which only some of the electrode sections 921 and 922 overlap or overlap each other.

Wie in 19 und 20 gezeigt ist, dehnt sich der piezoaktive Bereich 910 aus und zieht sich zusammen, wenn an das piezoelektrische Schichtelement 9 eine Spannung angelegt wird, um es zum Arbeiten zu bringen, wobei sich jedoch der piezoinaktive Bereich 911 kaum ausdehnt oder zusammenzieht. Wenn auf den piezoinaktiven Bereich 911 zum Beispiel Kräfte in der Richtung aufgebracht werden, die durch die Pfeile a und a' in 20 angegeben ist, dehnt sich der piezoinaktive Bereich 911 kaum aus. Dementsprechend konzentriert sich an der Grenze zwischen dem piezoaktiven Bereich 910 und dem piezoinaktiven Bereich 911 eine Spannung. Wenn auf dem gesamten Abschnitt einer Verbindungsfläche der benachbarten piezoelektrischen Einheiten 90 eine Verbindungsmaterialschicht 95 ausgebildet ist, um die piezoelektrischen Einheiten 90 zu verbinden, entsteht in der Mitte der Verbindungsfläche eine Druckspannung, und entsteht am Rand der Verbindungsfläche eine Zugspannung. Daher können durch mechanischen Verzug zwischen der piezoelektrischen Materialschicht 91 und der Elektrodentrageschicht 92 und in der piezoelektrischen Materialschicht 91 selbst Risse 99 entstehen.As in 19 and 20 12, the piezoactive region 910 expands and contracts when a voltage is applied to the piezoelectric layer element 9 to make it work, but the piezoactive region 911 scarcely expands or contracts. For example, when forces are applied to the piezoinactive region 911 in the direction indicated by the arrows a and a 'in FIG 20 is specified, the piezoinactive region 911 hardly expands. Accordingly, a voltage is concentrated at the boundary between the piezoactive region 910 and the piezoinactive region 911. When a bonding material layer 95 is formed on the entire portion of a bonding surface of the adjacent piezoelectric units 90 to connect the piezoelectric units 90, a compressive stress is generated at the center of the bonding surface and a tensile stress is generated at the edge of the bonding surface. Therefore, cracks 99 may be generated by mechanical distortion between the piezoelectric material layer 91 and the electrode support layer 92 and in the piezoelectric material layer 91 itself.

Ein piezoelektrisches Schichtelement, das die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale hat, ist auch aus der DE 10 2005 053 465 A1 bekannt.A piezoelectric layer element, which has the features specified in the preamble of claim 1, is also known from DE 10 2005 053 465 A1 known.

Um mit dem obengenannten Problem zurechtzukommen, ist ein piezoelektrisches Schichtelement 9a entwickelt worden, wie es in 21 gezeigt ist. In diesem piezoelektrischen Schichtelement 9a wird die Verbindungsmaterialschicht 95 von einem klebenden Teilabschnitt 951, der durch Aufbringen eines Klebstoffs auf einen Mittelabschnitt der Verbindungsfläche der benachbarten piezoelektrischen Einheiten 90 gebildet ist, und einen nicht klebenden Abschnitt 950 gebildet, der den klebenden Teilabschnitt 951 umgibt und keinen Klebstoff enthält. Für weitere Einzelheiten wird auf die JP H03-270085 A , die JP H11-274590 A oder DE 10 2004 012 282 A1 verwiesen. In dem piezoelektrischen Schichtelement 9a ist der klebende Teilabschnitt 951 in einem Bereich (zum Beispiel im piezoaktiven Bereich 910) gelegen, der vom Außenrand der piezoelektrischen Einheit 90 zurücktritt, und der nicht klebende Abschnitt 950 ist so gelegen, dass er den klebenden Teilabschnitt 951 umgibt.In order to cope with the above problem, a piezoelectric sheet member 9a has been developed as shown in FIG 21 is shown. In this piezoelectric sheet member 9a, the bonding material layer 95 is formed by an adhesive portion 951 formed by applying an adhesive to a central portion of the bonding surface of the adjacent piezoelectric units 90 and a non-adhesive portion 950 surrounding the adhesive portion 951 and no adhesive contains. For more details on the JP H03-270085 A , the JP H11-274590 A or DE 10 2004 012 282 A1 directed. In the piezoelectric sheet member 9a, the adhesive portion 951 is located in a region (for example, in the piezoactive region 910) that recedes from the outer periphery of the piezoelectric unit 90, and the non-adhesive portion 950 is located so as to surround the adhesive portion 951.

Wie in 22 gezeigt ist, kann sich das Volumen des Zwischenraums zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten 90 in dem piezoelektrischen Schichtelement 9a mit dem nicht klebenden Abschnitt 950 am nicht klebenden Abschnitt 950 verhältnismäßig stark ändern, wenn es arbeitet. Daher wird davon ausgegangen, dass der vorstehende mechanische Verzug abgeschwächt werden kann.As in 22 As shown, the volume of the gap between the adjacent piezoelectric units 90 in the piezoelectric layer member 9a with the non-adhesive portion 950 at the non-adhesive portion 950 may relatively change as it operates. Therefore, it is considered that the above mechanical distortion can be alleviated.

Allerdings hat das oben beschriebene piezoelektrische Schichtelement 9a, wenn die Seitenelektroden 931, 932 an seinen Seiten ausgebildet werden, oder wenn seine Seiten mit einem Hartlotmaterial überzogen werden (siehe zum Beispiel die JP H07-106653 A ), das Problem, dass das Material der Seitenelektroden 931, 932 oder das Hartlotmaterial in den nicht klebenden Abschnitt 950 eindringen kann. Wie genauer in 23 gezeigt ist, dringt, wenn die Seitenelektroden 931, 932 von einem leitfähigen Harz gebildet werden, der Harzbestandteil des leitfähigen Harzes von dem nicht klebenden Abschnitt 950 aus in einen Verbindungsabschnitt zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten ein. Wenn die Seitenelektroden 931, 932 durch ein Lot gebildet werden, kann der Kolophoniumbestandteil des Lots von dem nicht klebenden Abschnitt 950 aus in den Verbindungsabschnitt eindringen. Wenn die Seiten des piezoelektrischen Schichtelements mit dem Hartlotmaterial überzogen werden, kann der Harzbestandteil des Materials in den nicht klebenden Abschnitt 950 eindringen. Wenn der Kolophoniumbestandteil oder der Harzbestandteil in den Verbindungsabschnitt eindringt, können die benachbarten piezoelektrischen Einheiten 90 auch an dem von dem klebenden Teilabschnitt 951 verschiedenen nicht klebenden Abschnitt 950 miteinander verkleben. Dies kann in den piezoelektrischen Einheiten 90 Risse 99 hervorrufen.However, when the side electrodes 931, 932 are formed at its sides, or when its sides are coated with a brazing material (see, for example, FIGS JP H07-106653 A ), the problem that the material of the side electrodes 931, 932 or the brazing material may enter the non-adhesive portion 950. How closer in 23 As shown, when the side electrodes 931, 932 are formed of a conductive resin, the resin component of the conductive resin penetrates from the non-adhesive portion 950 into a connecting portion between the adjacent piezoelectric units. When the side electrodes 931, 932 are formed by a solder, the rosin component of the solder may penetrate into the connecting portion from the non-adhesive portion 950. When the sides of the piezoelectric sheet member are coated with the brazing material, the resin component of the material may penetrate into the non-adhesive portion 950. If the Rosin component or resin component penetrates into the connecting portion, the adjacent piezoelectric units 90 can also stick together at the non-adhesive portion 950 different from the adhesive portion 951. This may cause cracks 99 in the piezoelectric units 90.

Darüber hinaus schlagen die WO 2007/ 031 700 A1 , DE 10 2004 050 803 A1 und DE 10 2004 031 402 A1 die gezielte Verwendung von schwächeren Keramikschichten oder Sollbruchstellen in piezoelektrischen Schichtelementen vor, mit denen verhindert werden soll, dass an den falschen Stellen Spannungsrisse entstehen.In addition, the beat WO 2007/031 700 A1 . DE 10 2004 050 803 A1 and DE 10 2004 031 402 A1 the targeted use of weaker ceramic layers or predetermined breaking points in piezoelectric layer elements, which should be prevented from causing stress cracks in the wrong places.

Die Erfindung sieht ein piezoelektrisches Schichtelement vor, mit:

  • einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten, die mittels Verbindungsmaterialschichten aufeinander geschichtet sind, wobei jede der piezoelektrischen Einheiten durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Materialschichten, die aus piezoelektrischer Keramik bestehen, die sich bei Spannungsanlegung ausdehnen kann, ersten Elektrodentrageschichten, die einen ersten Elektrodenabschnitt aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, und zweiten Elektrodentrageschichten, die einen zweiten Elektrodenabschnitt aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, gebildet ist;
  • einer ersten Seitenelektrode, die auf einer ersten Seitenfläche eines Schichtkörpers der Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten ausgebildet ist und mit den ersten Elektrodenabschnitten elektrisch verbunden ist; und
  • einer zweiten Seitenelektrode, die auf einer zweiten Seitenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist und mit den zweiten Elektrodenabschnitten elektrisch verbunden ist, wobei
  • das piezoelektrische Schichtelement bei Betrachtung in Aufschichtungsrichtung einen piezoaktiven Bereich, in dem sämtliche der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte einander überlappen, und einen piezoinaktiven Bereich enthält, in dem nur einige der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte einander überlappen oder keiner überlappt, und
  • jede der Verbindungsmaterialschichten durch einen Klebstoff ausgebildet ist, der auf einer Verbindungsfläche zwischen benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten aufgebracht ist, und einen Trennabschnitt enthält, der so gestaltet ist, dass er sich in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs in zwei Teile trennt, wenn das piezoelektrische Schichtelement so angetrieben wird, dass es arbeitet, wobei der Trennabschnitt ein Abschnitt der Verbindungsmaterialschicht ist, der zumindest in einem Teil des piezoinaktiven Bereichs gebrochen ist.
The invention provides a piezoelectric layer element comprising:
  • a plurality of piezoelectric units stacked by bonding material layers, each of the piezoelectric units being formed by alternately stacking piezoelectric material layers made of piezoelectric ceramics which can expand upon voltage application, first electrode support layers having a first electrode portion, an inner electrode and second electrode layers having a second electrode portion forming an inner electrode;
  • a first side electrode formed on a first side surface of a laminated body of the plurality of piezoelectric units and electrically connected to the first electrode portions; and
  • a second side electrode formed on a second side surface of the laminated body and electrically connected to the second electrode portions, wherein
  • the piezoelectric layer element, when viewed in the stacking direction, includes a piezoactive region in which all of the first and second electrode sections overlap each other and includes a piezoelectric active region in which only some of the first and second electrode sections overlap or overlap one another, and
  • each of the bonding material layers is formed by an adhesive applied on a bonding surface between adjacent two of the piezoelectric units, and includes a separation portion configured to split into at least a part of the piezoinactive region when the piezoelectric one is in two parts Layer member is driven so that it operates, wherein the separating portion is a portion of the connecting material layer, which is broken at least in a part of the piezoelectric active region.

Erfindungsgemäß ist es möglich, ein piezoelektrisches Schichtelement zur Verfügung zu stellen, das hergestellt werden kann, während verhindert wird, dass das Material seiner Seitenelektroden zum Zeitpunkt des Ausbildens der Seitenelektroden in den Verbindungsabschnitt von allen benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten eindringt, um dadurch ein Entstehen von Rissen in den piezoelektrischen Einheiten zu verhindern.According to the invention, it is possible to provide a piezoelectric sheet member that can be manufactured while preventing the material of its side electrodes from penetrating into the connecting portion of all the adjacent two of the piezoelectric units at the time of forming the side electrodes, thereby causing generation of To prevent cracks in the piezoelectric units.

Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und Ansprüche hervor.Other advantages and features of the invention will be apparent from the following description, including the drawings and claims.

Figurenlistelist of figures

Die beigefügten Zeichnungen zeigen Folgendes:

  • 1 eine Darstellung eines Aufbaus eines piezoelektrischen Schichtelements eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 2 eine Darstellung eines Schnittaufbaus des piezoelektrischen Schichtelements des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 3 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines Verbindungsabschnitts zwischen benachbarten piezoelektrischen Einheiten des piezoelektrischen Schichtelements des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 4 eine Darstellung, die einen Vorgang zum Ausbilden einer ersten Elektrodendrucklage im ersten Ausführungsbeispiel erläutert;
  • 5 eine Darstellung, die einen Vorgang zum Ausbilden einer zweiten Elektrodendrucklage im ersten Ausführungsbeispiel erläutert;
  • 6 eine Darstellung, die einen Vorgang zum Aufeinanderschichten der Elektrodendrucklagen im ersten Ausführungsbeispiel erläutert;
  • 7 eine Draufsicht auf einen vorläufigen Schichtkörper im ersten Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine Schnittansicht von 6 entlang A-A in 6;
  • 9 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines Zwischenschichtkörpers im ersten Ausführungsbeispiel;
  • 10 eine Darstellung eines Schnittaufbaus einer piezoelektrischen Einheit im ersten Ausführungsbeispiel;
  • 11 eine Darstellung, die einen Vorgang zum Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Einheiten und Ausbilden von Seitenelektroden im ersten Ausführungsbeispiel erläutert;
  • 12 eine Darstellung eines Zustands eines Schnittbildes des Verbindungsabschnitts zwischen benachbarten piezoelektrischen Einheiten des piezoelektrischen Schichtelements des ersten Ausführungsbeispiels, wenn es so angetrieben wird, dass es arbeitet;
  • 13 eine Darstellung eines Schnittaufbaus des piezoelektrischen Schichtelements des ersten Ausführungsbeispiels, das auf seinen äußersten Seiten mit einer Überzugsschicht ausgebildet ist;
  • 14 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines Verbindungsabschnitts zwischen benachbarten piezoelektrischen Einheiten eines piezoelektrischen Schichtelements eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 15 eine Darstellung, die einen Vorgang zum Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Einheiten und Ausbilden von Seitenelektroden im zweiten Ausführungsbeispiel erläutert;
  • 16 eine Darstellung eines Zustands eines Schnittbildes des Verbindungsabschnitts zwischen benachbarten piezoelektrischen Einheiten des piezoelektrischen Schichtelements des zweiten Ausführungsbeispiels, wenn es so angetrieben wird, dass es arbeitet;
  • 17 eine Darstellung, die ein Verfahren zum Messen einer Bruchfestigkeit einer Aufschichtung von zwei piezoelektrischen Einheiten erläutert;
  • 18 eine Darstellung, die ein Verfahren zum Messen einer Bruchfestigkeit einer piezoelektrischen Einheit erläutert;
  • 19 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines herkömmlichen piezoelektrischen Schichtelements, bei dem auf dem gesamten Abschnitt einer Verbindungsfläche einer piezoelektrischen Einheit eine aus Klebstoff bestehende Verbindungsmaterialschicht ausgebildet ist;
  • 20 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines Verbindungsabschnitts des herkömmlichen piezoelektrischen Schichtelements;
  • 21 eine Darstellung eines Schnittaufbaus eines anderen herkömmlichen piezoelektrischen Schichtelements, bei dem jeder Verbindungsabschnitt einen klebenden Teilabschnitt und einen nicht klebenden Abschnitt enthält;
  • 22 eine Darstellung eines Zustands eines Schnittbildes des anderen herkömmlichen piezoelektrischen Schichtelements; und
  • 23 eine Darstellung eines Schnittaufbaus des Verbindungsabschnitts des in 22 gezeigten herkömmlichen piezoelektrischen Schichtelements.
The attached drawings show the following:
  • 1 a representation of a structure of a piezoelectric layer element of a first embodiment of the invention;
  • 2 a representation of a sectional structure of the piezoelectric layer element of the first embodiment;
  • 3 Fig. 10 is an illustration showing a sectional structure of a connecting portion between adjacent piezoelectric units of the piezoelectric sheet member of the first embodiment;
  • 4 Fig. 12 is a diagram explaining a process of forming a first electrode pressure sheet in the first embodiment;
  • 5 Fig. 12 is a diagram explaining a process of forming a second electrode pressure sheet in the first embodiment;
  • 6 a diagram explaining a process for stacking the electrode pressure layers in the first embodiment;
  • 7 a plan view of a preliminary composite body in the first embodiment;
  • 8th a sectional view of 6 along AA in 6 ;
  • 9 a representation of a sectional structure of an intermediate layer body in the first embodiment;
  • 10 a representation of a sectional structure of a piezoelectric unit in the first embodiment;
  • 11 a representation that is a process of stacking the explained piezoelectric units and forming side electrodes in the first embodiment;
  • 12 Fig. 12 is an illustration showing a state of a sectional view of the connecting portion between adjacent piezoelectric units of the piezoelectric sheet member of the first embodiment when it is driven to operate;
  • 13 Fig. 10 is an illustration of a sectional structure of the piezoelectric sheet member of the first embodiment formed on its outermost sides with a coating layer;
  • 14 Fig. 10 is an illustration showing a sectional structure of a connecting portion between adjacent piezoelectric units of a piezoelectric sheet member of a second embodiment of the invention;
  • 15 a diagram explaining a process for stacking the piezoelectric units and forming side electrodes in the second embodiment;
  • 16 Fig. 10 is an illustration showing a state of a sectional view of the connecting portion between adjacent piezoelectric units of the piezoelectric laminated member of the second embodiment when it is driven to operate;
  • 17 Fig. 11 is a diagram explaining a method for measuring a breaking strength of a stack of two piezoelectric units;
  • 18 an illustration explaining a method for measuring a breaking strength of a piezoelectric unit;
  • 19 Fig. 12 is an illustration showing a sectional structure of a conventional piezoelectric laminated member in which an adhesive material bonding layer is formed on the entire portion of a bonding surface of a piezoelectric unit;
  • 20 a representation of a sectional structure of a connecting portion of the conventional piezoelectric layer element;
  • 21 Fig. 10 is an illustration of a sectional structure of another conventional piezoelectric laminated member in which each connecting portion includes an adhesive portion and a non-adhesive portion;
  • 22 a representation of a state of a sectional image of the other conventional piezoelectric layer element; and
  • 23 a representation of a sectional structure of the connecting portion of the in 22 shown conventional piezoelectric layer element.

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment

Es wird ein piezoelektrisches Schichtelement 1 eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, wird das piezoelektrische Schichtelement 1 von einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten 15 gebildet, die mittels Verbindungsmaterialschichten 10 aufeinander geschichtet sind. Jede piezoelektrische Einheit 15 wird durch piezoelektrische Materialschichten 11, Elektrodentrageschichten 12 und Elektrodentrageschichten 13 gebildet, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind. Die piezoelektrische Materialschicht 11 besteht aus einer piezoelektrischen Keramik, die sich bei Spannungsanlegung ausdehnen kann. Die Elektrodentrageschicht 12 weist als eine Innenelektrode einen Elektrodenabschnitt 121 auf, und die Elektrodentrageschicht 13 weist als eine Innenelektrode einen Elektrodenabschnitt 131 auf. Das piezoelektrische Schichtelement 1 weist außerdem ein Paar aus leitfähigem Material bestehender Seitenelektroden 17, 18 auf. Die Seitenelektrode 17 leitet zu den Elektrodenabschnitten 121. Die Seitenelektrode 18 leitet zu den Elektrodenabschnitten 131.It becomes a piezoelectric layer element 1 a first embodiment of the invention explained. As in 1 to 3 is shown, the piezoelectric layer element 1 from a variety of piezoelectric units 15 formed by means of bonding material layers 10 layered on each other. Each piezoelectric unit 15 is through piezoelectric material layers 11 , Electrode-coated layers 12 and electrode-carrying layers 13 formed, which are alternately stacked. The piezoelectric material layer 11 consists of a piezoelectric ceramic that can expand when voltage is applied. The electrode layer 12 has an electrode portion as an inner electrode 121 on, and the electrode layer 13 has an electrode portion as an inner electrode 131 on. The piezoelectric layer element 1 also has a pair of conductive material of existing side electrodes 17 . 18 on. The side electrode 17 leads to the electrode sections 121 , The side electrode 18 leads to the electrode sections 131 ,

Wie in 2 und 3 gezeigt ist, enthält das piezoelektrische Schichtelement 1 in der Aufschichtungsrichtung einen piezoaktiven Bereich 191, in dem sämtliche Elektrodenabschnitte 121 und 131 einander überlappen, und einen piezoinaktiven Bereich 192, in dem nur einige der Elektrodenabschnitte 121 und 131 einander überlappen oder keiner überlappt. Die Verbindungsmaterialschicht 10 besteht aus Klebstoff, der auf den gesamten Abschnitt einer Verbindungsfläche 151 zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 aufgebracht ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs 192 der Verbindungsmaterialschicht 10 ein Trennabschnitt 100 vorgesehen. Der Trennabschnitt 100 ist durch Brechen der Verbindungsmaterialschicht 10 in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs 192 ausgebildet.As in 2 and 3 is shown contains the piezoelectric layer element 1 in the Aufschichtungsrichtung a piezoactive region 191 in which all electrode sections 121 and 131 overlap each other, and a piezoinactive area 192 in which only some of the electrode sections 121 and 131 overlap or none overlap. The bonding material layer 10 consists of adhesive, which covers the entire section of a bonding surface 151 between the adjacent piezoelectric units 15 is applied. As in 3 is shown in at least part of the piezoinactive region 192 the bonding material layer 10 a separating section 100 intended. The separation section 100 is by breaking the bonding material layer 10 in at least part of the piezoinactive region 192 educated.

Das piezoelektrische Schichtelement 1 dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend ausführlicher erläutert. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, weist die Elektrodentrageschicht 12 (13) als Innenelektrode den Elektrodenabschnitt 121 (131) und einen Kürzungsabschnitt 122 (123) auf, der für eine gewisse Strecke zwischen dem Elektrodenabschnitt 121 (131) und dem Außenrand der piezoelektrischen Einheit 15 verläuft. Die Elektrodentrageschicht 12 (13) ist mit der Seitenelektrode 17 (18) elektrisch verbunden. Da die Elektrodentrageschicht 12 (13) mit dem Kürzungsabschnitt 122 (123) versehen ist, enthält das piezoelektrische Schichtelement 1 in der Aufschichtungsrichtung den piezoaktiven Bereich 191, in dem sämtliche Elektrodenabschnitte 121 und 131 einander überlappen, und den piezoinaktiven Bereich 192, in dem nur einige der Elektrodenabschnitte 121 und 131 einander überlappen oder keiner überlappt (siehe 2 und 3).The piezoelectric layer element 1 This embodiment will be explained in more detail below. As in 1 to 3 is shown has the electrode layer 12 ( 13 ) as the inner electrode, the electrode portion 121 ( 131 ) and a reduction section 122 ( 123 ), which is for a certain distance between the electrode section 121 ( 131 ) and the outer edge of the piezoelectric unit 15 runs. The electrode layer 12 ( 13 ) is with the side electrode 17 ( 18 ) electrically connected. As the electrode layer 12 ( 13 ) with the reduction section 122 ( 123 ), contains the piezoelectric layer element 1 in the Aufschichtungsrichtung the piezoactive region 191 in which all electrode sections 121 and 131 overlap each other, and the piezoinactive area 192 in which only some of the electrode sections 121 and 131 overlap each other or none overlap (see 2 and 3 ).

Die Seitenelektrode 17 (18) weist eine einheitsseitige Elektrode 171 (181), die mit den Elektrodenabschnitten 121 (131) elektrisch verbunden ist, und eine außenseitige Elektrode 172 (182) auf, die mit der einheitsseitigen Elektrode 171 (181) elektrisch verbunden ist. Die außenseitigen Elektroden 172 (182) der piezoelektrischen Einheiten 15 sind miteinander elektrisch verbunden, so dass sämtliche einheitsseitigen Elektroden 171 (181) des piezoelektrischen Schichtelements 1 miteinander elektrisch verbunden sind. Die einheitsseitige Elektrode 171 (181) ist durch Ag-Druck ausgebildet. Die außenseitige Elektrode 172 (182) besteht aus leitfähigem Harz, das Epoxidharz und Ag enthält. The side electrode 17 ( 18 ) has a unit-side electrode 171 ( 181 ), with the electrode sections 121 ( 131 ), and an outside electrode 172 ( 182 ), which are connected to the unit-side electrode 171 ( 181 ) is electrically connected. The outside electrodes 172 ( 182 ) of the piezoelectric units 15 are electrically connected to each other, so that all unit-side electrodes 171 ( 181 ) of the piezoelectric layer element 1 are electrically connected to each other. The unit-side electrode 171 ( 181 ) is formed by Ag pressure. The outside electrode 172 ( 182 ) is made of conductive resin containing epoxy resin and Ag.

Die Verbindungsmaterialschicht 10 besteht aus einem ausgehärteten Klebstoff auf Silikonharzbasis. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Klebstoff auf Silikonharzbasis ein Klebstoff verwendet, der nach dem Aushärten eine Bruchfestigkeit von 20 MPa zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15, das heißt der kleinste Wert der Bruchfestigkeit zwischen den piezoelektrischen Materialschichten 11, der Bruchfestigkeit zwischen der piezoelektrischen Materialschicht 11 und dem Elektrodenabschnitt 121 oder 122 und der Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Materialschicht 11 selbst 45 MPa.The bonding material layer 10 consists of a cured adhesive based on silicone resin. In this embodiment, as the silicone resin-based adhesive, an adhesive which exhibits a breaking strength of 20 MPa after curing is used. In this embodiment, the breaking strength of the piezoelectric unit 15 that is, the smallest value of the breaking strength between the piezoelectric material layers 11 , the breaking strength between the piezoelectric material layer 11 and the electrode portion 121 or 122 and the breaking strength of the piezoelectric material layer 11 even 45 MPa.

In der folgenden Beschreibung werden die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen den benachbarten piezoelektrischen Materialschichten, die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen dem Elektrodenabschnitt und der piezoelektrischen Materialschicht und die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Materialschicht als „Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit“ bezeichnet, während die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen der piezoelektrischen Materialschicht und der Verbindungsmaterialschicht und die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht selbst als „Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht“ bezeichnet werden. Die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit und die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht können miteinander verglichen werden, indem ein Zugversuch durchgeführt wird, wie er nachstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben ist. Diese Bruchfestigkeiten können ermittelt werden, indem der obige Zugversuch wie nachstehend beschrieben durchgeführt wird.In the following description, the breaking strength of the adhesion between the adjacent piezoelectric material layers, the breaking strength of the adhesion between the electrode portion and the piezoelectric material layer, and the breaking strength of the piezoelectric material layer will be referred to as "breaking strength of the piezoelectric unit" while the breaking strength of adhesion between the piezoelectric material layer and the bonding material layer and the breaking strength of the bonding material layer itself may be referred to as "bonding material layer breaking strength". The breaking strength of the piezoelectric unit and the breaking strength of the bonding material layer can be compared with each other by conducting a tensile test as described below with reference to FIG 17 is described. These fracture strengths can be determined by performing the above tensile test as described below.

- Zugversuch -- tensile test -

Es werden zunächst piezoelektrische Einheiten vorbestimmter Größe (zum Beispiel 7 mm lang, 7 mm breit und 1,8 mm hoch) und ein Klebstoff, um sie miteinander zu verkleben, vorbereitet. Als Nächstes wird der Klebstoff auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 zwischen den piezoelektrischen Einheiten 15 aufgebracht, um sie miteinander zu verkleben. Dadurch wird zwischen den piezoelektrischen Einheiten 15 die Verbindungsmaterialschicht 10 ausgebildet. Als Nächstes werden zwei sechseckige Muttern 160 durch einen Klebstoff hoher Festigkeit jeweils an die Deck- und Bodenfläche der Aufschichtung 199 der zwei piezoelektrischen Einheiten 15 geklebt. Danach werden die sechseckigen Muttern 160 in die durch die Pfeile b und b' gezeigten entgegengesetzten Richtungen gezogen, das heißt in die Richtungen, in denen sich die beiden piezoelektrischen Einheiten 15 ausdehnen. Dabei werden die piezoelektrischen Einheiten 15 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/min gezogen, bis die Aufschichtung der beiden piezoelektrischen Einheiten 15 bricht.First, piezoelectric units of a predetermined size (for example, 7 mm long, 7 mm wide, and 1.8 mm high) and an adhesive to bond them together are prepared. Next, the adhesive is applied to the entire section of the bonding surface 151 between the piezoelectric units 15 applied to glue them together. This will between the piezoelectric units 15 the bonding material layer 10 educated. Next are two hexagonal nuts 160 by a high strength adhesive to each of the top and bottom surfaces of the lamination 199 of the two piezoelectric units 15 glued. After that, the hexagonal nuts 160 pulled in the opposite directions shown by the arrows b and b ', that is, in the directions in which the two piezoelectric units 15 expand. In the process, the piezoelectric units become 15 pulled at a speed of 0.5 mm / min until the lamination of the two piezoelectric units 15 breaks.

Wenn die Aufschichtung 199 an der Grenze zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit 15 bricht oder sich ablöst oder wenn die Verbindungsmaterialschicht 10 bricht, dann lässt sich feststellen, dass die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht 10 geringer als die der piezoelektrischen Einheit 15 ist.If the stratification 199 at the boundary between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit 15 breaks or peels off or if the bonding material layer 10 breaks, then it can be seen that the breaking strength of the connecting material layer 10 lower than that of the piezoelectric unit 15 is.

Indem die Zugspannung in dem Moment, in dem die Aufschichtung 199 bricht, gemessen wird, ist es möglich, die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht 10 zu ermitteln. Die Bruchfestigkeit kann berechnet werden, indem die Zugspannung in dem Moment, in dem die Aufschichtung 199 bricht, durch die Querschnittsfläche der piezoelektrischen Einheit (in diesem Fall 49 mm2) geteilt wird. Die Zugspannung kann zum Beispiel mit dem von der Shimadzu Corporation hergestellten Präzisionsuniversalprüfgerät AGS-100B gemessen werden.By the tension in the moment in which the stratification 199 When measured, it is possible to determine the breaking strength of the bonding material layer 10 to investigate. The breaking strength can be calculated by the tensile stress at the moment in which the lamination 199 breaks through the cross-sectional area of the piezoelectric unit (in this case 49 mm 2 ) is divided. The tensile stress can be measured, for example, with the precision universal tester AGS manufactured by Shimadzu Corporation. 100B be measured.

Wenn dagegen die piezoelektrische Einheit 15 bricht, das heißt wenn sich die piezoelektrischen Materialschichten voneinander lösen oder wenn sich der Elektrodenabschnitt und die piezoelektrische Materialschicht voneinander lösen, dann kann festgestellt werden, dass die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht höher als die der piezoelektrischen Einheit 15 ist. Indem die Zugspannung in dem Moment gemessen wird, in dem die Aufschichtung 199 bricht, ist es möglich, die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15 zu ermitteln.In contrast, when the piezoelectric unit 15 That is, when the piezoelectric material layers separate from each other or when the electrode portion and the piezoelectric material layer separate from each other, it can be said that the breaking strength of the bonding material layer is higher than that of the piezoelectric unit 15 is. By measuring the tension in the moment in which the stratification 199 It is possible to break the breaking strength of the piezoelectric unit 15 to investigate.

Die Zugspannung kann in diesem Fall ebenfalls mit dem von der Shimadzu Corporation hergestellten Präzisionsuniversalprüfgerät AGS-100B gemessen werden.In this case, the tensile stress can also be measured with the precision universal tester AGS manufactured by Shimadzu Corporation. 100B be measured.

Die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15 kann auch ermittelt werden, indem ein anderer Zugversuch durchgeführt wird, der im Folgenden unter Bezugnahme auf 18 beschrieben wird. Zwei sechseckige Muttern 160 werden jeweils mit einem Klebstoff, der eine hohe Festigkeit hat, auf die Deck- und Bodenfläche einer piezoelektrischen Einheit 15 vorbestimmter Größe (zum Beispiel 7 mm lang, 7 mm breit und 1,8 mm hoch) geklebt. Als Nächstes werden die sechseckigen Muttern 160 in die durch die Pfeile b und b' angegebenen, entgegengesetzten Richtungen gezogen, das heißt in die Richtungen, in denen sich die piezoelektrische Einheit 15 ausdehnt. Dabei wird die piezoelektrische Einheit 15 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/min gezogen, bis die piezoelektrische Einheit bricht. Indem die Zugspannung in dem Moment gemessen wird, in dem die piezoelektrische Einheit 15 bricht, ist es möglich, die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15 zu ermitteln, das heißt die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen den piezoelektrischen Materialschichten oder die Bruchfestigkeit des Elektrodenabschnitts und der piezoelektrischen Materialschicht oder der piezoelektrischen Materialschicht. Die Bruchfestigkeit kann berechnet werden, indem die Zugspannung in dem Moment, in dem die piezoelektrische Einheit 15 bricht, durch die Querschnittsfläche der piezoelektrischen Einheit 15 geteilt wird. The breaking strength of the piezoelectric unit 15 can also be determined by performing another tensile test, which is described below with reference to 18 is described. Two hexagonal nuts 160 each with an adhesive having a high strength, on the top and bottom surface of a piezoelectric unit 15 predetermined size (for example, 7 mm long, 7 mm wide and 1.8 mm high) glued. Next are the hexagonal nuts 160 drawn in the directions indicated by the arrows b and b ', opposite directions, that is, in the directions in which the piezoelectric unit 15 expands. In this case, the piezoelectric unit 15 pulled at a speed of 0.5 mm / min until the piezoelectric unit breaks. By measuring the tensile stress in the moment in which the piezoelectric unit 15 It is possible to break the breaking strength of the piezoelectric unit 15 that is, the breaking strength of the adhesion between the piezoelectric material layers or the breaking strength of the electrode portion and the piezoelectric material layer or the piezoelectric material layer. The breaking strength can be calculated by the tensile stress at the moment in which the piezoelectric unit 15 breaks through the cross-sectional area of the piezoelectric unit 15 is shared.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 bis 11 ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden piezoelektrischen Schichtelements 1 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel wird die piezoelektrische Einheit 15 hergestellt, indem ein Grünlagenanfertigungsvorgang, ein Elektrodendruckvorgang, ein Pressvorgang, ein Schichtkörperschneidevorgang und ein Sintervorgang durchgeführt werden, die nachstehend beschrieben sind.Next, referring to 1 to 11 a method for producing the above piezoelectric layer element 1 explained. In this embodiment, the piezoelectric unit becomes 15 manufactured by performing a green sheet manufacturing process, an electrode printing process, a pressing process, a laminated cutting process and a sintering process, which are described below.

- Grünlagenanfertigungsvorgang -- green sheet production process -

Zunächst wird als piezoelektrisches Material ein pulverförmiges Keramikausgangsmaterial wie Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) angefertigt. Genauer gesagt werden als Startmaterial Bleioxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Nioboxid, Strontiumcarbonat, usw. angefertigt und vom Gewicht geprüft, um PZT mit einer Soll-Zusammensetzung zu erzielen. Um eine Verdampfung von Blei zu erlauben, wird dabei Bleioxid so eingemischt, dass es um etwa 1 bis 2% reichhaltiger als das stöchiometrische Verhältnis der Soll-Zusammensetzung ist. Das PZT der Soll-Zusammensetzung wird mit einem Mischer trocken gemischt und dann bei einer Temperatur von 800°C - 950°C vorgesintert. Dann wird das vorgesinterte Pulver durch eine Perlenmühle mit reinem Wasser, Dispergiermittel, usw. nass gemahlen. Das Mahlgut wird getrocknet und entfettet und dann durch eine Kugelmühle mit einem Lösungsmittel, einem Bindemittel, einem Weichmacher, einem Dispergiermittel, usw. gemischt. Danach wird die sich ergebende Schlämme einer Vakuumentschäumung und Viskositätseinstellung unterzogen, während sie durch einen Vakuumrüher gerührt wird.First, as the piezoelectric material, a powdery ceramic raw material such as lead zirconate titanate (PZT) is prepared. More specifically, as starting material, lead oxide, zirconia, titania, niobium oxide, strontium carbonate, etc. are prepared and weight-tested to obtain PZT with a target composition. In order to allow evaporation of lead, while lead oxide is mixed so that it is about 1 to 2% richer than the stoichiometric ratio of the desired composition. The PZT of the target composition is mixed dry with a mixer and then pre-sintered at a temperature of 800 ° C - 950 ° C. Then, the presintered powder is wet-ground by a bead mill with pure water, dispersant, etc. The millbase is dried and degreased and then mixed by a ball mill with a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersing agent, etc. Thereafter, the resulting slurry is subjected to vacuum defoaming and viscosity adjustment while being stirred by a vacuum processor.

Als Nächstes wird die Schlämme durch eine Rakelvorrichtung zu einer Grünlage mit gleichmäßiger Dicke geformt. Anschließend wird die Grünlage durch eine Pressmaschine gestanzt oder durch eine Schneidemaschine geschnitten, so dass sie zu einer vorbestimmten Form und Größe geformt wird. Das Formen der Grünlage kann auch durch andere Verfahren als das Rakelverfahren, zum Beispiel durch das Strangpressverfahren, erfolgen.Next, the slurry is formed into a green sheet having a uniform thickness by a squeegee device. Subsequently, the green sheet is punched by a pressing machine or cut by a cutting machine so as to be formed into a predetermined shape and size. The molding of the green sheet can also be done by other methods than the doctor blade method, for example by the extrusion process.

- Elektrodendruckvorgang -- electrode printing process -

Danach wird auf jeder erhaltenen Grünlage 110, wie in 4 und 5 gezeigt ist, ein Elektrodenmaterial 120 oder ein Elektrodenmaterial 130, das den Elektrodenabschnitt auf der Elektrodentrageschicht bildet, aufgedruckt, um zwei Arten von Lagen auszubilden, eine erste Elektrodendrucklage 125 und eine zweite Elektrodendrucklage 135. Im Folgenden werden die Einzelheiten zur Ausbildung der ersten und zweiten Elektrodendrucklage 125 und 135 erläutert.After that, on each preserved green sheet 110 , as in 4 and 5 is shown, an electrode material 120 or an electrode material 130 which forms the electrode portion on the electrode-carrying layer, printed to form two kinds of layers, a first electrode pressure layer 125 and a second electrode pressure layer 135 , The details of forming the first and second electrode pressure layers will be described below 125 and 135 explained.

Um die erste Elektrodendrucklage 125 auszubilden, wird das Elektrodenmaterial 120, wie in 4 gezeigt ist, auf einem Abschnitt aufgedruckt, der zum Elektrodenabschnitt 121 eines Druckbereichs 141 in der Grünlage 110 wird (siehe 1 und 2). Um die zweite Elektrodendrucklage 135 auszubilden, wird das Elektrodenmaterial 130, wie in 5 gezeigt ist, auf einem Abschnitt aufgedruckt, der zu dem Elektrodenabschnitt 131 eines Druckbereichs 141 in der Grünlage 110 wird.To the first electrode pressure layer 125 form the electrode material 120 , as in 4 is shown printed on a portion leading to the electrode portion 121 a print area 141 in the green area 110 will (see 1 and 2 ). To the second electrode pressure layer 135 form the electrode material 130 , as in 5 is shown printed on a portion leading to the electrode portion 131 a print area 141 in the green area 110 becomes.

Die Elektrodenmaterialien 120, 130 werden in einem solchen Muster aufgedruckt, dass die Elektrodenmaterialien 120, 130 zu dem Zeitpunkt, wenn der später beschriebene Schichtkörperschneidevorgang durchgeführt wird, an den verschiedenen Seiten eines (später zu beschreibenden) Zwischenschichtkörpers herauskommen. Die Elektrodenmaterialien 120 und 130 werden jeweils mit Abständen 142 dazwischen gedruckt, um zu vermeiden, dass sie an Abschnitten gelegen sind, die in dem später durchgeführten Einheitenschneidevorgang geschnitten werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird für die Elektrodenmaterialien 120, 130 ein pastenartiges Elektrodenmaterial verwendet, das Ag und Pd in einem Gewichtsverhältnis Ag/Pd von 7/3 enthält.The electrode materials 120 . 130 are printed in such a pattern that the electrode materials 120 . 130 At the time when the later-described laminated cutting operation is performed, come out on the different sides of an interlayer body (to be described later). The electrode materials 120 and 130 are each with intervals 142 printed therebetween so as to avoid being located at portions which are cut in the unit cutting operation performed later. In this embodiment, for the electrode materials 120 . 130 used a paste-like electrode material containing Ag and Pd in a weight ratio Ag / Pd of 7/3.

- Pressvorgang -- pressing process -

Als Nächstes wird, wie in 6 gezeigt ist, abwechselnd eine gewünschte Anzahl der ersten und zweiten Elektrodendrucklage 125, 135 aufeinander geschichtet. Auf die Oberseite der aufeinander geschichteten Lagen wird eine Grünlage 110 aufeinander geschichtet, die nicht mit dem Elektrodenmaterial bedruckt ist. Die auf diese Weise aufeinander geschichteten Lagen werden bei 100°C erhitzt und in der Aufschichtungsrichtung mit 50 MPa gepresst, um dadurch einen vorläufigen Schichtkörper 199 auszubilden. In 6 weicht die Anzahl der aufeinander geschichteten Schichten von der tatsächlichen Anzahl ab, um die Zeichnungserstellung zu erleichtern.Next, as in 6 is shown alternately a desired number of the first and second electrode pressure layer 125 . 135 on each other layered. On the top of the layered layers is a green layer 110 layered on each other, which is not printed with the electrode material. The layers stacked in this manner are heated at 100 ° C and pressed in the laminating direction at 50 MPa to thereby form a preliminary composite 199 train. In 6 The number of layered layers differs from the actual number to facilitate the creation of the drawing.

- Schichtkörperschneidevorgang -- laminated body cutting process -

Als Nächstes wird der vorläufige Schichtkörper 199, wie in 7 bis 9 gezeigt ist, in der Aufschichtungsrichtung entlang Schnittlinien 143 geschnitten, um Zwischenschichtkörper 190 auszubilden. Der vorläufige Schichtkörper 199 kann so geschnitten werden, dass der Zwischenschichtkörper 190 einer nach dem anderen ausgebildet wird oder dass Blöcke der Zwischenschichtkörper 190 gebildet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird der vorläufige Schichtkörper 199 so geschnitten, dass er die Zwischenschichtkörper 190 einen nach dem anderen ausbildet. In 8 und 9 weicht die Anzahl der aufeinander geschichteten Zwischenschichtkörper 190 von der tatsächlichen Anzahl ab, um die Zeichnungserstellung zu erleichtern.Next becomes the preliminary composite 199 , as in 7 to 9 is shown, in the Aufschichtungsrichtung along cutting lines 143 cut to interlayer body 190 train. The preliminary composite 199 can be cut so that the interlayer body 190 one after the other is formed or that blocks the interlayer body 190 be formed. In this embodiment, the preliminary laminated body becomes 199 cut so that he is the interlayer body 190 one after the other trains. In 8th and 9 gives way to the number of stacked interlayer body 190 from the actual number to facilitate drafting.

- Sintervorgang -- sintering process -

Als Nächstes wird das in der Grünlage 110 des Zwischenschichtkörpers 190 enthaltene Bindemittelharz durch Wärme um mehr als 90% entfernt, indem die Temperatur des Zwischenschichtkörpers 190 über eine Zeitspanne von 80 Stunden auf 500°C erhöht wird und diese Temperatur 5 Stunden lang gehalten wird. Danach wird der entfettete Zwischenschichtkörper 190 gesintert, um die in 10 gezeigte piezoelektrische Einheit 15 auszubilden. Das Sintern erfolgt derart, dass die Temperatur des entfetteten Zwischenschichtkörpers 190 allmählich über eine Zeitdauer von 12 Stunden auf 1100°C erhöht wird und diese Temperatur 2 Stunden lang gehalten wird und dann allmählich abgekühlt wird. Wie in 10 gezeigt ist, wird die auf diese Weise angefertigte piezoelektrische Einheit 15 von den piezoelektrischen Materialschichten 11, den Elektrodentrageschichten 12 und den Elektrodentrageschichten 13 gebildet, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind, wobei jede piezoelektrische Materialschicht 11 aus der gesinterten Grünlage 110 (siehe 9) besteht, jede Elektrodentrageschicht 12 den aus dem Elektrodenmaterial 120 bestehenden Elektrodenabschnitt 121 (siehe 9) aufweist und jede Elektrodentrageschicht 13 den aus dem Elektrodenmaterial 130 bestehenden Elektrodenabschnitt 131 (siehe 9) aufweist.Next up is the green area 110 of the interlayer body 190 contained binder resin by heat by more than 90% by removing the temperature of the interlayer body 190 is increased over a period of 80 hours to 500 ° C and this temperature 5 Is held for hours. Thereafter, the degreased interlayer body 190 sintered to the in 10 shown piezoelectric unit 15 train. The sintering is performed such that the temperature of the defatted interlayer body 190 is gradually increased over a period of 12 hours to 1100 ° C and this temperature 2 Is held for hours and then gradually cooled. As in 10 is shown, the thus prepared piezoelectric unit 15 from the piezoelectric material layers 11 , the electrode tread layers 12 and the electrode-carrying layers 13 formed, which are alternately stacked, each piezoelectric material layer 11 from the sintered green area 110 (please refer 9 ), each electrode layer 12 from the electrode material 120 existing electrode section 121 (please refer 9 ) and each electrode layer 13 from the electrode material 130 existing electrode section 131 (please refer 9 ) having.

Nach dem Sintern wird die erzielte piezoelektrische Einheit 15 einem Gesamtpolieren unterzogen, so dass sie 7 mm lang, 7 mm breit und 1,8 mm hoch ist. Anschließend wird auf die entgegengesetzten Seiten der piezoelektrischen Einheit 15 Ag aufgedruckt, um ein Paar der einheitsseitigen Elektroden 171, 181 auszubilden. Die Elektrodenabschnitte 121 und 131 werden jeweils mit den einheitsseitigen Elektroden 171 und 181 elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird eine Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten 15 angefertigt, die mit dem Paar einheitsseitiger Elektroden 171 und 181 ausgebildet sind.After sintering, the obtained piezoelectric unit 15 subjected to a total polishing so that it is 7 mm long, 7 mm wide and 1.8 mm high. Subsequently, on the opposite sides of the piezoelectric unit 15 Ag printed to a pair of unit-side electrodes 171 . 181 train. The electrode sections 121 and 131 each with the unit-side electrodes 171 and 181 electrically connected. In this way, a plurality of the piezoelectric units 15 made with the pair of unit-side electrodes 171 and 181 are formed.

Als Nächstes werden die auf diese Weise angefertigten piezoelektrischen Einheiten 15 aufeinander geschichtet, um das piezoelektrische Schichtelement auszubilden. Genauer gesagt wird auf dem gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 jeder piezoelektrischen Einheit 15 ein Klebstoff 101 aufgebracht, und diese piezoelektrischen Einheiten 15 werden dann aufeinander geschichtet und miteinander an ihren Verbindungsabschnitten 155 verklebt. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Klebstoff ein Klebstoff auf Silikonharzbasis verwendet. Dieser Klebstoff auf Silikonharzbasis zeigt in dem vorstehenden Zugversuch eine Bruchfestigkeit von 20 MPa, was ausreichend kleiner als die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15 (45 MPa) ist. Als Nächstes wird der Klebstoff an den Verbindungsabschnitten 155 ausgehärtet, um die aus dem Klebstoff bestehenden Verbindungsmaterialschichten 10 (siehe 1 bis 3) auszubilden. In 11 weicht die Anzahl der aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten, Elektrodentrageschichten und piezoelektrischen Einheiten von der tatsächlichen Anzahl ab, um die Zeichnungserstellung zu erleichtern.Next, the piezoelectric units made in this way will be described 15 layered to form the piezoelectric layer element. More specifically, on the entire section of the interface 151 every piezoelectric unit 15 an adhesive 101 applied, and these piezoelectric units 15 are then stacked on top of each other and at their connection sections 155 bonded. In this embodiment, the adhesive used is a silicone resin-based adhesive. This silicone resin-based adhesive exhibits a breaking strength of 20 MPa in the above tensile test, which is sufficiently smaller than the breaking strength of the piezoelectric unit 15 ( 45 MPa) is. Next, the adhesive becomes at the connecting portions 155 cured to the bonding material layers made of the adhesive 10 (please refer 1 to 3 ) train. In 11 For example, the number of stacked piezoelectric material layers, electrode layer layers, and piezoelectric units deviates from the actual number to facilitate the drafting.

Danach wird, wie in 11 gezeigt ist, die außenseitige Elektrode 172 (182) ausgebildet, um die einheitsseitigen Elektroden 171 (181) miteinander zu verbinden, die auf der gleichen Seite der piezoelektrischen Einheiten 15 ausgebildet sind, die mittels der Verbindungsmaterialschichten verbunden sind. Genauer gesagt wird auf die einheitsseitigen Elektroden 171 (181) ein pastenartiges leitfähiges Harz (die Harz/Silber-Paste) aufgebracht, das Epoxidharz und Ag enthält. Dabei wird das leitfähige Harz so aufgebracht, dass es auf der Seite des Verbindungsabschnitts 155 der benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 einen Spalt zwischen den einheitsseitigen Elektroden 171 (181) füllt. Anschließend wird das leitfähige Harz ausgehärtet, um die außenseitige Elektrode 172 (182) auszubilden. Gleichermaßen wird auf der entgegengesetzten Seite die außenseitige Elektrode 182 (172) ausgebildet.After that, as in 11 shown is the outside electrode 172 ( 182 ) formed around the unit-side electrodes 171 ( 181 ), which are on the same side of the piezoelectric units 15 are formed, which are connected by means of the bonding material layers. More specifically, the unit-side electrodes 171 ( 181 ) applied a paste-like conductive resin (the resin / silver paste) containing epoxy resin and Ag. At this time, the conductive resin is applied so as to be on the side of the connection portion 155 the adjacent piezoelectric units 15 a gap between the unit-side electrodes 171 ( 181 ) fills. Subsequently, the conductive resin is cured to the outside electrode 172 ( 182 ) train. Similarly, on the opposite side is the outside electrode 182 ( 172 ) educated.

Das Vorhandensein der außenseitige Elektroden macht die elektrische Verbindung zu den Innenelektroden zuverlässiger und ermöglicht es, dass selbst dann, wenn die einheitsseitigen Elektroden oder die außenseitigen Elektroden teilweise brechen, die elektrische Verbindung zu den Innenelektroden aufrechterhalten werden kann, wenn die elektrische Verbindung zwischen ihnen beibehalten wird.The presence of the outside electrodes makes the electrical connection to the internal electrodes more reliable, and enables the electrical connection to the internal electrodes even if the unit-side electrodes or the outside electrodes partially break can be maintained if the electrical connection between them is maintained.

Das auf diese Weise erzielte piezoelektrische Schichtelement wird zumindest einmal dazu gebracht zu arbeiten, indem an den außenseitige Elektroden 172 und 182 eine Spannung angelegt wird. Wenn das piezoelektrische Schichtelement arbeitet, dehnt sich, obwohl sich der piezoaktive Bereich 191 in der Aufschichtungsrichtung ausdehnt, der piezoinaktive Bereich 192 nicht aus, weswegen die Verbindungsmaterialschicht 10 in dem piezoinaktiven Bereich 192 bricht, um dadurch den Trennabschnitt 100 (siehe 3) auszubilden. Da in diesem Ausführungsbeispiel der Klebstoff mit der geringeren Bruchfestigkeit als die piezoelektrische Einheit 15 verwendet wird, um die Verbindungsmaterialschichten 10 auszubilden, tritt der Bruch in den Verbindungsmaterialschichten 10 auf.The thus obtained piezoelectric layer element is made to operate at least once by applying to the outside electrodes 172 and 182 a voltage is applied. When the piezoelectric layer element operates, although the piezoactive region expands 191 in the stratification direction, the piezoinactive region 192 not, so the bonding material layer 10 in the piezoinactive region 192 breaks, thereby separating section 100 (please refer 3 ) train. In this embodiment, the adhesive having the lower breaking strength than the piezoelectric unit 15 is used to the connecting material layers 10 form the breakage occurs in the connecting material layers 10 on.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise des durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erzielten piezoelektrischen Elements 1 erläutert. Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, besteht die Verbindungsmaterialschicht 10, die die benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 verbindet, in dem piezoelektrischen Element 1 dieses Ausführungsbeispiels aus dem Klebstoff, der auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 aufgebracht ist. Demnach kann verhindert werden, dass das leitfähige Material der außenseitige Elektroden 172, 182 zum Zeitpunkt des Ausbildens der außenseitige Elektroden 172, 182 an den Seiten des piezoelektrischen Elements 1 in den Verbindungsabschnitt 155 zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 eindringt. Dadurch kann verhindert werden, dass der Verbindungsabschnitt 155 durch das leitfähige Material versteift. Demnach kann verhindert werden, dass aufgrund der Steifheit des Verbindungsabschnitts 155 innerhalb der piezoelektrischen Einheit 15 Risse entstehen. Da das leitfähige Material daran gehindert werden kann, in den Verbindungsabschnitt 155 einzudringen, ist es außerdem möglich, die außenseitigen Elektroden mit einem leitfähigen Material höherer Festigkeit auszubilden. Dadurch kann verhindert werden, dass die außenseitigen Elektroden brechen, wenn das piezoelektrische Element 1 arbeitet. Darüber hinaus ist das piezoelektrische Schichtelement 1 dieses Ausführungsbeispiels mit dem Trennabschnitt 100 versehen, der durch Brechen der Verbindungsmaterialschicht 10 in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs 192 ausgebildet ist. Wie in 12 gezeigt ist, kann sich der Trennabschnitt 100 am piezoinaktiven Bereich 192 in zwei Teile aufspalten, wenn das piezoelektrische Schichtelement 1 arbeitet. Demnach kann die Spannungskonzentration an der Grenze zwischen dem piezoaktiven Bereich 191 und dem piezoinaktiven Bereich 192 abgeschwächt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass innerhalb der piezoelektrischen Einheit 15, das heißt innerhalb der piezoelektrischen Materialschicht 11 oder zwischen der piezoelektrischen Materialschicht 11 und dem Elektrodenabschnitt 121 (131) oder zwischen den piezoelektrischen Materialschichten 11, Risse entstehen. Demnach kann das piezoelektrische Element 1 so angetrieben werden, dass es mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet.The operation of the piezoelectric element obtained by the above-described manufacturing method will be described below 1 explained. As in the 1 to 3 is shown, there is the compound material layer 10 covering the adjacent piezoelectric units 15 connects, in the piezoelectric element 1 this embodiment of the adhesive applied to the entire portion of the bonding surface 151 is applied. Thus, the conductive material of the outside electrodes can be prevented from being prevented 172 . 182 at the time of forming the outside electrodes 172 . 182 on the sides of the piezoelectric element 1 in the connecting section 155 between the adjacent piezoelectric units 15 penetrates. Thereby, it is possible to prevent the connection portion 155 stiffened by the conductive material. Accordingly, it can be prevented that due to the rigidity of the connecting portion 155 inside the piezoelectric unit 15 Cracks arise. Since the conductive material can be prevented from entering the connecting portion 155 In addition, it is possible to form the outside electrodes with a higher-strength conductive material. This can prevent the outside electrodes from being broken when the piezoelectric element 1 is working. In addition, the piezoelectric layer element is 1 this embodiment with the separation section 100 provided by breaking the bonding material layer 10 in at least part of the piezoinactive region 192 is trained. As in 12 is shown, the separating section 100 at the piezoinactive area 192 split into two parts when the piezoelectric layer element 1 is working. Thus, the stress concentration at the boundary between the piezoactive region 191 and the piezoinactive region 192 be weakened. Thereby, it can be prevented that within the piezoelectric unit 15 that is within the piezoelectric material layer 11 or between the piezoelectric material layer 11 and the electrode portion 121 ( 131 ) or between the piezoelectric material layers 11 , Cracks arise. Accordingly, the piezoelectric element 1 be driven so that it works with high reliability.

Außerdem ist das piezoelektrische Element 1 dieses Ausführungsbeispiels mit dem Trennabschnitt 100 versehen, der durch zumindest einmaliges Antreiben des Schichtkörpers ausgebildet wurde, in dem die benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 durch einen auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 aufgebrachten Klebstoff verbunden sind, wobei dieser Klebstoff eine solche Bruchfestigkeit hat, dass die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen der piezoelektrischen Materialschicht 11 und der Verbindungsmaterialschicht 10 und die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht 10 selbst kleiner als die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen den piezoelektrischen Materialschichten 11, die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen der piezoelektrischen Materialschicht 11 und dem Elektrodenabschnitt 121 (131) und die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Materialschicht 11 selbst ist. Der Trennabschnitt 100 kann leicht an einer geeigneten Stelle ausgebildet werden, um die Spannungskonzentration an der Verbindungsmaterialschicht 10 zu unterdrücken. Demnach kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Spannungskonzentration an der Grenze zwischen dem piezoaktiven Bereich 191 und dem piezoinaktiven Bereich 192 ausreichend abgeschwächt werden.In addition, the piezoelectric element 1 this embodiment with the separation section 100 provided by at least one time driving of the laminated body in which the adjacent piezoelectric units 15 through one on the entire section of the interface 151 applied adhesive, this adhesive having such a breaking strength that the breaking strength of the adhesion between the piezoelectric material layer 11 and the bonding material layer 10 and the breaking strength of the bonding material layer 10 even smaller than the breaking strength of adhesion between the piezoelectric material layers 11 , the breaking strength of adhesion between the piezoelectric material layer 11 and the electrode portion 121 ( 131 ) and the breaking strength of the piezoelectric material layer 11 itself is. The separation section 100 can be easily formed at an appropriate location to the stress concentration at the bonding material layer 10 to suppress. Thus, according to this embodiment, the stress concentration at the boundary between the piezoactive region 191 and the piezoinactive region 192 be sufficiently attenuated.

Für den vorstehenden Klebstoff wird wünschenswerter Weise ein Klebstoff verwendet, durch den die Bruchfestigkeit der Haftung zwischen der piezoelektrischen Materialschicht und der Verbindungsmaterialschicht und die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht selbst auf 1 bis 25 MPa eingestellt werden. Im Allgemeinen beträgt die Bruchfestigkeit der oben beschriebenen piezoelektrischen Einheit 30 bis 100 MPa. Durch die Verwendung eines solchen Klebstoffs kann demnach der Trennabschnitt zuverlässiger ausgebildet werden, wenn das piezoelektrische Schichtelement so angetrieben wird, dass es weniger oft arbeitet.For the above adhesive, it is desirable to use an adhesive by which the breaking strength of the adhesion between the piezoelectric material layer and the bonding material layer and the breaking strength of the bonding material layer itself are set to 1 to 25 MPa. In general, the breaking strength is the piezoelectric unit described above 30 to 100 MPa. Accordingly, by using such an adhesive, the separation portion can be formed more reliably when the piezoelectric layer element is driven to operate less often.

Der vorstehende Klebstoff kann ein Klebstoff auf Silikonharzbasis, ein Klebstoff auf Urethanharzbasis, ein Klebstoff auf Polyesterharzbasis, ein Klebstoff auf Polyimidharzbasis, ein Klebstoff auf Polyamidimidharzbasis oder ein Klebstoff auf Epoxidharzbasis sein. Die oben aufgezählten Klebstoffe können bis auf den Klebstoff aus Silikonharzbasis abhängig von ihrem Typ eine Bruchfestigkeit von mehr als 25 MPa haben. Jeder dieser Klebstoffe muss daher aus verschiedenen Typen ausgewählt werden, die für eine Bruchfestigkeit von 1 bis 25 MPa sorgen.The above adhesive may be a silicone resin-based adhesive, a urethane resin-based adhesive, a polyester resin-based adhesive, a polyimide resin-based adhesive, a polyamide-imide resin-based adhesive or an epoxy-based adhesive. The adhesives listed above, except for the silicone resin-based adhesive, may have a breaking strength greater than 25 MPa, depending on their type. Each of these adhesives must therefore be selected from various grades that provide a breaking strength of 1 to 25 MPa.

Außerdem wird die Verbindungsmaterialschicht 10 in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Klebstoffs aus Silikonharzbasis ausgebildet, der eine Bruchfestigkeit von 20 MPa hat, die um mehr als 10 MPa kleiner als die Bruchfestigkeit von 45 MPa der piezoelektrischen Einheit 15 ist. Dies ermöglicht es, den Trennabschnitt 100 in der Verbindungsmaterialschicht 10 mit hoher Zuverlässigkeit durch eine geringe Anzahl an Arbeitsvorgängen des piezoelektrischen Elements 1 auszubilden. In addition, the bonding material layer becomes 10 in this embodiment, using the silicone resin-based adhesive having a breaking strength of 20 MPa smaller than the breaking strength of 45 MPa of the piezoelectric unit by more than 10 MPa 15 is. This allows the separation section 100 in the bonding material layer 10 with high reliability by a small number of operations of the piezoelectric element 1 train.

Wie in 13 gezeigt ist, kann am gesamten Abschnitt der äußersten Seiten des piezoelektrischen Elements 1 eine Überzugsschicht 19 ausgebildet werden, die aus einem isolierenden Harz, etwa einem Polyesterharz, besteht. Dies gewährleistet das elektrische Isolationsvermögen der Seiten des piezoelektrischen Elements 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbindungsmaterialschicht 10 ausgebildet, indem auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten 15 ein Klebstoff aufgebracht wird, und kann deswegen, weil die Seite des Verbindungsabschnitts 155 komplett verschlossen wird, das Isolierharz daran gehindert werden, in den Verbindungsabschnitt 155 einzudringen. Demnach kann auch in dem Fall, dass die aus Isolierharz bestehende Überzugsschicht ausgebildet wird, verhindert werden, dass der Verbindungsabschnitt 155 steif wird.As in 13 can be shown on the entire portion of the outermost sides of the piezoelectric element 1 a coating layer 19 may be formed, which consists of an insulating resin, such as a polyester resin. This ensures the electrical insulation capacity of the sides of the piezoelectric element 1 , In this embodiment, the bonding material layer becomes 10 formed by applying to the entire section of the connecting surface 151 between the adjacent piezoelectric units 15 An adhesive is applied, and may therefore because the side of the connecting portion 155 is completely closed, the insulating resin are prevented from entering the connecting portion 155 penetrate. Thus, even in the case that the coating layer consisting of insulating resin is formed, it is possible to prevent the connecting portion 155 becomes stiff.

Das Isolierharz enthält mindestens eines der Harze Epoxidharz, Polyimidharz, Polyesterharz, Polyamidimidharz, Urethanharz und Silikonharz.The insulating resin contains at least one of epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, polyamideimide resin, urethane resin and silicone resin.

Der Trennabschnitt 100 wird zwar unter Verwendung eines Klebstoffs ausgebildet, der in diesem Ausführungsbeispiel eine geringe Bruchfestigkeit hat, doch kann er, wie im Folgenden erläutert wird, auch unter Verwendung eines Klebstoffs mit einer hohen Bruchfestigkeit ausgebildet werden (siehe 3). Der Trennabschnitt kann ausgebildet werden, indem das piezoelektrische Schichtelement, in dem die benachbarten piezoelektrischen Einheiten am gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche verbunden sind, dazu gebracht wird, mindestens einmal zu arbeiten. Der Klebstoff, der in seinem Ausgangszustand vor dem Aushärten im Allgemeinen flüssig ist, wird durch Wärmeaufbringung oder chemische Reaktion allmählich ausgehärtet und wird schließlich fest, so dass er seine Klebefunktion erfüllt, wenn er vollständig ausgehärtet ist. Der Klebstoff zeigt zwar eine hohe Bruchfestigkeit, nachdem er vollständig ausgehärtet ist, doch hat er während des Aushärtens Elastizität und zeigt eine geringe Bruchfestigkeit. Demnach ist es möglich, den Trennabschnitt auszubilden, indem das piezoelektrische Element zum Arbeiten gebracht wird, während der Klebstoff ausgehärtet wird, wenn seine Bruchfestigkeit kleiner als die der piezoelektrischen Einheit ist, um das Verbindungsmaterial unter Nutzung der Verformbarkeit des piezoelektrischen Elements zu brechen.The separation section 100 Although formed by using an adhesive having a low breaking strength in this embodiment, it can also be formed by using an adhesive having a high breaking strength, as will be explained below 3 ). The separation portion may be formed by causing the piezoelectric sheet member in which the adjacent piezoelectric units are connected to the entire portion of the connection surface to operate at least once. The adhesive, which in its initial state before curing is generally liquid, is gradually hardened by heat application or chemical reaction and eventually becomes solid so that it performs its bonding function when fully cured. Although the adhesive exhibits high breaking strength after fully cured, it has elasticity during curing and exhibits low breaking strength. Thus, it is possible to form the separation portion by making the piezoelectric element work while the adhesive is cured when its breaking strength is smaller than that of the piezoelectric unit to break the bonding material by utilizing the deformability of the piezoelectric element.

Es ist wünschenswert, dass die piezoelektrische Materialschicht von Teilchen einer piezoelektrischen Keramik mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 3 µm gebildet wird. Im Allgemeinen wird eine solche piezoelektrische Materialschicht von Teilchen einer piezoelektrischen Keramik mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 10 µm gebildet. Indem der mittlere Durchmesser der piezoelektrischen Keramikteilchen, die die piezoelektrische Materialschicht bilden, auf 1 bis 3 µm eingestellt wird, kann die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit um 3 bis 10% verbessert werden. Dies ermöglicht es, die relative Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht zu senken, so dass der Trennabschnitt leicht ausgebildet werden kann. Wenn der mittlere Durchmesser der Teilchen aus piezoelektrischer Keramik mehr als 3 µm beträgt, kann es sein, dass die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit nicht hoch genug ist. Wenn der mittlere Durchmesser der Teilchen kleiner als 1 µm ist, kann es andererseits sein, dass die Verschiebungsrate der piezoelektrischen Materialschicht zu gering ist, was zu einer unzureichenden Verschiebung des piezoelektrischen Schichtelements führt. Die piezoelektrische Materialschicht, die von den piezoelektrischen Teilchen mit dem mittleren Durchmesser von 1 bis 3 µm gebildet wird, kann ausgebildet werden, indem sie bei einer geringeren Temperatur als der zum vollständigen Sintern der piezoelektrischen Materialschicht benötigten Temperatur oder für eine kurze Zeitdauer gesintert wird. Indem der mittlere Teilchendurchmesser in diesem Bereich eingestellt wird, ist es möglich, die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit um 3 bis 10% zu erhöhen, um dadurch die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht bezogen auf die piezoelektrische Einheit zu verringern.It is desirable that the piezoelectric material layer is formed of particles of a piezoelectric ceramic having an average diameter of 1 to 3 μm. In general, such a piezoelectric material layer is formed of particles of a piezoelectric ceramic having an average diameter of 5 to 10 μm. By setting the average diameter of the piezoelectric ceramic particles constituting the piezoelectric material layer to 1 to 3 μm, the breaking strength of the piezoelectric unit can be improved by 3 to 10%. This makes it possible to lower the relative breaking strength of the connecting material layer, so that the separating portion can be easily formed. When the average diameter of the piezoelectric ceramic particles is more than 3 μm, the breaking strength of the piezoelectric device may not be high enough. On the other hand, if the average diameter of the particles is smaller than 1 μm, it may be that the shift rate of the piezoelectric material layer is too small, resulting in insufficient displacement of the piezoelectric layer element. The piezoelectric material layer formed by the piezoelectric particles having the average diameter of 1 to 3 μm may be formed by being sintered at a temperature lower than that required for completely sintering the piezoelectric material layer or for a short period of time. By setting the average particle diameter in this range, it is possible to increase the breaking strength of the piezoelectric unit by 3 to 10%, thereby reducing the breaking strength of the bonding material layer with respect to the piezoelectric unit.

Der mittlere Durchmesser der piezoelektrischen Keramikteilchen kann mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops gemessen werden. Der mittlere Durchmesser wird zum Beispiel als Mittelwert der Durchmesser von 10 piezoelektrischen Keramikteilchen innerhalb eines 0,01 mm2 großen Flächenbereichs berechnet, der durch das Rasterelektronenmikroskop untersucht wird.The average diameter of the piezoelectric ceramic particles can be measured by means of a scanning electron microscope. The average diameter is calculated, for example, as an average of the diameters of 10 piezoelectric ceramic particles within a 0.01 mm 2 area examined by the scanning electron microscope.

Die Seitenelektrode besteht vorzugsweise aus leitfähigem Harz, aus Lot, aus leitfähigem Metall oder aus einem leitfähigen Glasmaterial.The side electrode is preferably made of conductive resin, solder, conductive metal or a conductive glass material.

Indem die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Materialschicht erhöht wird, ist es möglich, die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht relativ gesehen zu verringern. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Zwischenschichtkörper gesintert, indem seine Temperatur über einen Zeitraum von 12 Stunden auf 1100°C erhöht wird, diese Temperatur 2 Stunden lang gehalten wird und er dann allmählich abgekühlt wird. Die durch dieses Sintern ausgebildete piezoelektrische Materialschicht wird von piezokeramischen Teilchen gebildet, die einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 5 µm haben. Es ist möglich, den mittleren Teilchendurchmesser zu verringern, indem die Sintertemperatur um 5 bis 30% gesenkt wird oder indem die Sinterdauer um 3 bis 20% verkürzt wird. Es ist möglich, die piezoelektrische Einheit mit einer Bruchfestigkeit von 55 MPa auszubilden, wenn die piezoelektrische Materialschicht von Piezokeramikteilchen gebildet wird, die einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2,5 µm haben. Wenn das piezoelektrische Schichtelement hergestellt wird, indem solche piezoelektrischen Einheiten aufeinander geschichtet und ihre Verbindungsflächen durch einen Klebstoff auf Epoxidharzbasis verbunden werden, der eine Bruchfestigkeit von 50 MPa hat, dann ist die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht kleiner als die dieser piezoelektrischen Einheit. Daher kann der oben beschriebene Trennabschnitt in dem piezoinaktiven Bereich der Verbindungsmaterialschicht ausgebildet werden, indem das piezoelektrische Schichtelement so angetrieben wird, dass es arbeitet.By increasing the breaking strength of the piezoelectric material layer, it is possible to relatively reduce the breaking strength of the bonding material layer. In this embodiment, the interlayer body is sintered by raising its temperature to 1100 ° C over a period of 12 hours, this temperature 2 Is held for hours and then it is gradually cooled. The piezoelectric material layer formed by this sintering is formed of piezoceramic particles having an average particle diameter of about 5 μm. It is possible to reduce the average particle diameter by lowering the sintering temperature by 5 to 30% or by shortening the sintering time by 3 to 20%. It is possible to form the piezoelectric unit having a breaking strength of 55 MPa when the piezoelectric material layer is formed by piezoceramic particles having an average particle diameter of about 2.5 μm. When the piezoelectric layer element is manufactured by stacking such piezoelectric units and bonding their bonding surfaces by an epoxy resin-based adhesive having a breaking strength of 50 MPa, the breaking strength of the bonding material layer is smaller than that of this piezoelectric device. Therefore, the above-described separation portion can be formed in the piezoinactive region of the compound material layer by driving the piezoelectric layer member to operate.

Da sich der Trennabschnitt auch in diesem Fall im piezoinaktiven Bereich in zwei Teile aufspalten kann, wenn das piezoelektrische Schichtelement arbeitet, kann demnach die Spannungskonzentration an der Grenze zwischen dem piezoaktiven Bereich und dem piezoinaktiven Bereich abgeschwächt werden, um dadurch das Entstehen von Rissen innerhalb der piezoelektrischen Einheit zu verhindern.Accordingly, since the separating portion can split into two parts in the piezoinactive region in this case as well, when the piezoelectric layer element operates, the stress concentration at the boundary between the piezoactive region and the piezoinactive region can be weakened to thereby cause cracks within the piezoelectric region To prevent unity.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Wie in 14 gezeigt ist, enthält ein piezoelektrisches Schichtelement 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels an der Grenze zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit 15 in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs 192 eine Trennmittelschicht 25. Die Trennmittelschicht 25, die durch Aushärten eines ein Trennmittel enthaltenden Silikonharzes ausgebildet ist, kann eine Verklebung zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit 15 (piezoelektrischen Materialschicht 11) unterdrücken. Die Verbindungsmaterialschicht 10 wird durch einen Klebstoff ausgebildet, der wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche der piezoelektrischen Einheit 15 aufgebracht wird. Was die anderen Merkmale einschließlich der piezoelektrischen Einheit 15 betrifft, ist das zweite Ausführungsbeispiel das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.As in 14 is shown, contains a piezoelectric layer element 2 a second embodiment at the boundary between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit 15 in at least part of the piezoinactive region 192 a release agent layer 25 , The release agent layer 25 formed by curing a release agent-containing silicone resin may bond between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit 15 (Piezoelectric material layer 11 ) suppress. The bonding material layer 10 is formed by an adhesive which, as in the case of the first embodiment, is applied to the entire portion of the bonding surface of the piezoelectric unit 15 is applied. What the other features including the piezoelectric unit 15 is concerned, the second embodiment is the same as the first embodiment.

Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Schichtelements des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird die piezoelektrische Einheit 15 wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt, indem ein Grünlagenanfertigungsvorgang, ein Elektrodendruckvorgang, ein Pressvorgang, ein Schichtkörperschneidevorgang und ein Sintervorgang durchgeführt werden (siehe 15). Die piezoelektrische Einheit 15 wird von den piezoelektrischen Materialschichten 11, Elektrodentrageschichten 12 und Elektrodentrageschichten 13 gebildet, die wie im ersten Ausführungsbeispiel abwechselnd aufeinander geschichtet werden. Die Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Einheit 15 beträgt 45 MPa. An den entgegengesetzten Seiten der piezoelektrischen Einheit 15 wird ein Paar der einheitsseitigen Elektroden 171 und 181 ausgebildet.Next, a method of manufacturing the piezoelectric sheet member of the second embodiment will be described. In this embodiment, the piezoelectric unit becomes 15 as in the case of the first embodiment, by performing a green sheet making process, an electrode printing process, a pressing process, a laminated cutting process, and a sintering process (see FIG 15 ). The piezoelectric unit 15 is from the piezoelectric material layers 11 , Electrode-coated layers 12 and electrode-carrying layers 13 formed, which are alternately stacked as in the first embodiment. The breaking strength of the piezoelectric unit 15 is 45 MPa. On the opposite sides of the piezoelectric unit 15 becomes a pair of unit-side electrodes 171 and 181 educated.

Als Nächstes werden die auf diese Weise hergestellten piezoelektrischen Einheiten 15 aufeinander geschichtet, um das piezoelektrische Schichtelement 2 auszubilden. Wie in 15 gezeigt ist, wird auf die Verbindungsfläche 151 der piezoelektrischen Einheit 15 ein Trennmittel aufgebracht und danach trockengehärtet, um die Trennmittelschicht 25 auszubilden. Genauer gesagt wird in diesem Ausführungsbeispiel in der Verbindungsfläche 151 auf den piezoinaktiven Bereich ein silikonharzhaltiges Trennmittel aufgebracht, um entlang der Umfangskante der Verbindungsfläche 151 die Trennmittelschicht 25 auszubilden. Anschließend wird auf den gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche 151 ein Klebstoff 101 aufgebracht. Dabei wird der Klebstoff 101 auch auf die Oberfläche der Trennmittelschicht 25 aufgebracht. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Klebstoff ein Klebstoff auf Epoxidharzbasis verwendet. Unter Durchführung des Zugversuchs wurde zuvor überprüft, dass die Bruchfestigkeit des Klebstoffs auf Epoxidharzbasis 50 MPa beträgt.Next, the thus prepared piezoelectric units 15 stacked on top of each other about the piezoelectric layer element 2 train. As in 15 shown is on the interface 151 the piezoelectric unit 15 applied a release agent and then dry cured to the release agent layer 25 train. More specifically, in this embodiment, in the connection surface 151 a silicone resin-containing release agent is applied to the piezoinactive region, along the peripheral edge of the bonding surface 151 the release agent layer 25 train. Subsequently, on the entire section of the connecting surface 151 an adhesive 101 applied. This is the glue 101 also on the surface of the release agent layer 25 applied. In this embodiment, an adhesive based on epoxy resin is used as the adhesive. By conducting the tensile test, it was previously verified that the breaking strength of the epoxy resin-based adhesive 50 MPa is.

Danach wird, wie in 15 gezeigt ist, eine Vielzahl der auf diese Weise erzielten piezoelektrischen Einheiten 15 aufeinander geschichtet und durch den auf die Verbindungsfläche 151 jedes Verbindungsabschnitts 155 aufgebrachten Klebstoff 101 verklebt. Als Nächstes wird der Klebstoff ausgehärtet, um die Verbindungsmaterialschicht 10 (siehe 14) auszubilden, die an jedem Verbindungsabschnitt 155 aus dem Klebstoff besteht. Dabei ist zu beachten, dass in 15 und in der später erläuterten 19 die Anzahl der aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten, Elektrodentrageschichten und piezoelektrischen Einheiten von der tatsächlichen Anzahl abweicht, um die Zeichnungserstellung zu erleichtern.After that, as in 15 is shown a plurality of piezoelectric units obtained in this way 15 layered on each other and through the on the connecting surface 151 each connection section 155 applied adhesive 101 bonded. Next, the adhesive is cured to the bonding material layer 10 (please refer 14 ), which at each connecting section 155 consists of the adhesive. It should be noted that in 15 and in the later explained 19 the number of stacked piezoelectric material layers, electrode layer layers and piezoelectric units deviates from the actual number to facilitate the drawing preparation.

Als Nächstes wird, wie in 15 gezeigt ist, die außenseitige Elektroden 172 (182) ausgebildet, um die einheitsseitigen Elektroden 171 (181) miteinander elektrisch zu verbinden, die auf der gleichen Seite der piezoelektrischen Einheiten 15 ausgebildet sind, die mittels der Verbindungsmaterialschichten verbunden sind. Die außenseitigen Elektroden 172, 182 werden auf die gleiche Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das piezoelektrische Schichtelement 2 fertig zu stellen.Next, as in 15 is shown, the outside electrodes 172 ( 182 ) formed around the unit-side electrodes 171 ( 181 ) electrically connect to each other on the same side of the piezoelectric units 15 are formed, which are connected by means of the bonding material layers. The outside electrodes 172 . 182 are formed in the same manner as in the first embodiment, around the piezoelectric layer element 2 to finish.

Wie in 14 und 16 gezeigt ist, enthält das piezoelektrische Schichtelement 2 die Trennmittelschicht 25, um eine Verklebung zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit 15 (piezoelektrischen Materialschicht 11) zu unterdrücken. Wenn das piezoelektrische Schichtelement 2 so angetrieben wird, dass es zumindest einmal arbeitet, bricht die Verbindungsmaterialschicht 10 demnach an der Trennmittelschicht 25, um dadurch den Trennabschnitt 100 (siehe 16) auszubilden. In diesem Ausführungsbeispiel entsteht der Bruch der Verbindungsmaterialschicht 10 an der Grenze zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit (der Trennmittelschicht 25).As in 14 and 16 is shown contains the piezoelectric layer element 2 the release agent layer 25 to bond between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit 15 (Piezoelectric material layer 11 ) to suppress. When the piezoelectric layer element 2 is driven so that it works at least once, breaking the bonding material layer 10 accordingly at the release agent layer 25 to thereby form the separation section 100 (please refer 16 ) train. In this embodiment, the breakage of the bonding material layer occurs 10 at the boundary between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit (the release agent layer 25 ).

In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Klebstoff auf Epoxidharzbasis verwendet, der eine hohe Bruchfestigkeit hat, um die Verbindungsmaterialschicht 10 auszubilden. In dem Fall, dass die Verbindungsmaterialschicht 10 unter Verwendung des Klebstoffs aus Epoxidharzbasis ausgebildet wird, beträgt die Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschicht 10 etwa 50 MPa, was höher als die Bruchfestigkeit von etwa 45 MPa der piezoelektrischen Einheit 15 ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es aufgrund des Vorhandenseins des Trennabschnitts 100, der durch die Trennmittelschicht 25 realisiert wird, auch in diesem Fall möglich, das Entstehen von Rissen innerhalb der piezoelektrischen Einheit 15 zu verhindern, wenn das piezoelektrische Element 2 so angetrieben wird, dass es arbeitet.In this embodiment, an epoxy resin-based adhesive having a high breaking strength is used around the bonding material layer 10 train. In the case that the bonding material layer 10 is formed using the epoxy resin-based adhesive, the breaking strength is the bonding material layer 10 about 50 MPa, which is higher than the breaking strength of about 45 MPa of the piezoelectric unit 15 is. According to this embodiment, it is due to the presence of the partitioning section 100 passing through the release agent layer 25 realized, also in this case possible, the emergence of cracks within the piezoelectric unit 15 to prevent when the piezoelectric element 2 is driven so that it works.

Wie oben erläutert wurde, ist dadurch, dass im piezoelektrischen Schichtelement 2 dieses Ausführungsbeispiels in dem piezoinaktiven Bereich 192 die Trennmittelschicht 25 vorgesehen ist, die Klebekraft zwischen der piezoelektrischen Einheit 15 und der Verbindungsmaterialschicht 10 deutlich geringer (siehe 14). Durch die Spannungskonzentration, die innerhalb des piezoelektrischen Schichtelements 2 entsteht, wenn das piezoelektrische Element 2 so angetrieben wird, dass es arbeitet, wird demnach zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der piezoelektrischen Einheit 15 (zwischen der Verbindungsmaterialschicht 10 und der Trennmittelschicht 25) in dem piezoinaktiven Bereich 192 der Trennabschnitt 100 ausgebildet. Wenn das piezoelektrische Schichtelement 2 arbeitet, kann dadurch, dass sich der Trennabschnitt 100 in zwei Teile aufspaltet, die Spannungskonzentration an der Grenze zwischen dem piezoaktiven Bereich 191 und dem piezoinaktiven Bereich 192 abgeschwächt werden. Das verhindert das Entstehen von Rissen innerhalb der piezoelektrischen Einheit 15.As explained above, the fact that in the piezoelectric layer element 2 this embodiment in the piezoinaktive area 192 the release agent layer 25 is provided, the adhesive force between the piezoelectric unit 15 and the bonding material layer 10 much lower (see 14 ). By the concentration of stress inside the piezoelectric layer element 2 arises when the piezoelectric element 2 is driven so that it works, therefore, between the bonding material layer 10 and the piezoelectric unit 15 (between the bonding material layer 10 and the release agent layer 25 ) in the piezoinactive region 192 the separation section 100 educated. When the piezoelectric layer element 2 works, can thereby, that the separating section 100 split into two parts, the stress concentration at the boundary between the piezoactive region 191 and the piezoinactive region 192 be weakened. This prevents the formation of cracks within the piezoelectric unit 15 ,

Das piezoelektrische Schichtelement 2 dieses Ausführungsbeispiels kann wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels an seinen Seiten mit einem Isolierharz, etwa einem Polyesterharz, überzogen sein. Da die Verbindungsmaterialschicht wie im ersten Ausführungsbeispiel auf der gesamten Oberfläche zwischen den benachbarten piezoelektrischen Einheiten ausgebildet ist, sind die Seiten des Verbindungsabschnitts vollständig geschlossen. Demnach ist es möglich, das Eindringen des Isolierharzes in den Verbindungsabschnitt zu verhindern, um dadurch zu verhindern, dass der Verbindungsabschnitt steif wird.The piezoelectric layer element 2 This embodiment may be coated on its sides with an insulating resin, such as a polyester resin, as in the case of the first embodiment. Since the bonding material layer is formed on the entire surface between the adjacent piezoelectric units as in the first embodiment, the sides of the bonding portion are completely closed. Accordingly, it is possible to prevent the penetration of the insulating resin into the connecting portion, thereby preventing the connecting portion from becoming rigid.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beträgt die Anzahl der in der piezoelektrischen Einheit aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten vorzugsweise 10 bis 100. Wenn die Anzahl der aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten kleiner als 10 ist, ist der Verschiebungserzeugungswirkungsgrad des piezoelektrischen Schichtelements geringer, da das Verhältnis der Anzahl der Schichten, die nicht zwischen den Innenelektroden liegen (das heißt die oberste und unterste Schicht jeder piezoelektrischen Einheit) zur Anzahl sämtlicher in dem piezoelektrischen Schichtelement enthaltener Schichten groß ist. Wenn die Anzahl der in der piezoelektrischen Einheit aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten dagegen größer als 100 ist, reicht für den tatsächlichen Einsatz (zum Beispiel in einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine) in den meisten Fällen eine einzige piezoelektrische Einheit aus. Außerdem wird in diesem Fall zwar in dem piezoelektrischen Schichtelement die hervorgerufene Spannung wie oben beschrieben abgeschwächt, doch kann sie ein zulässiges Niveau überschreiten. Die Anzahl der in der piezoelektrischen Einheit aufeinander geschichteten piezoelektrischen Materialschichten beträgt besser noch 20 bis 80.In the above-described embodiments, the number of the piezoelectric material layers stacked in the piezoelectric unit is preferably 10 to 100. If the number of the stacked piezoelectric material layers is less than 10, the shift generation efficiency of the piezoelectric layer element is smaller because the ratio of the number of layers which are not between the internal electrodes (that is, the top and bottom layers of each piezoelectric unit) to the number of all layers contained in the piezoelectric layer element is large. On the other hand, when the number of piezoelectric material layers stacked in the piezoelectric unit is larger than 100, for actual use (for example, in a fuel injection device of an internal combustion engine), a single piezoelectric unit is sufficient in most cases. In addition, in this case, although the induced voltage in the piezoelectric layer element is attenuated as described above, it may exceed an allowable level. The number of piezoelectric material layers stacked on each other in the piezoelectric unit is more preferably 20 to 80.

Die oben erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele sind für die Erfindung, die allein durch die nachstehend folgenden Ansprüche beschrieben wird, exemplarisch. Es versteht sich, dass Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, wie sie dem Fachmann in den Sinn kommen würden.The preferred embodiments discussed above are exemplary of the invention, which is described solely by the following claims. It is understood that modifications of the preferred embodiments may be made as would occur to those skilled in the art.

Claims (13)

Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2), mit: einer Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten (15), die mittels Verbindungsmaterialschichten (10) aufeinander geschichtet sind, wobei jede der piezoelektrischen Einheiten (15) durch abwechselndes Aufeinanderschichten von piezoelektrischen Materialschichten (11), die aus piezoelektrischer Keramik bestehen, die sich bei Spannungsanlegung ausdehnen kann, ersten Elektrodentrageschichten (12), die jeweils einen ersten Elektrodenabschnitt (121) aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, und zweiten Elektrodentrageschichten (13), die jeweils einen zweiten Elektrodenabschnitt (131) aufweisen, der eine Innenelektrode bildet, gebildet ist; einer ersten Seitenelektrode (17), die auf einer ersten Seitenfläche eines Schichtkörpers der Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten (15) ausgebildet ist und mit den ersten Elektrodenabschnitten (12) elektrisch verbunden ist; und einer zweiten Seitenelektrode (18), die auf einer zweiten Seitenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist und mit den zweiten Elektrodenabschnitten (131) elektrisch verbunden ist, wobei das piezoelektrische Schichtelement (1) bei Betrachtung in Aufschichtungsrichtung einen piezoaktiven Bereich (191), in dem sämtliche der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte (121, 131) einander überlappen, und einen piezoinaktiven (192) Bereich enthält, in dem nur einige der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte (121, 131) einander überlappen oder keiner überlappt, und jede der Verbindungsmaterialschichten (10) durch einen Klebstoff ausgebildet ist, der auf einer Verbindungsfläche (151) zwischen benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten (15) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Verbindungsmaterialschichten (10) einen Trennabschnitt (100) enthält, der so gestaltet ist, dass er sich in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs (192) in zwei Teile trennt, wenn das piezoelektrische Schichtelement (1) so angetrieben wird, dass es arbeitet, wobei der Trennabschnitt (100) ein Abschnitt der Verbindungsmaterialschicht ist (10), der in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs (191) gebrochen ist.A piezoelectric laminated member (1; 2) comprising: a plurality of piezoelectric units (15) stacked by bonding material layers (10), each of the piezoelectric units (15) being formed by alternately laminating piezoelectric material layers (11) made of piezoelectric material Ceramics that can expand when voltage application, first electrode layers (12), the each having a first electrode portion (121) forming an inner electrode and second electrode support layers (13) each having a second electrode portion (131) forming an inner electrode; a first side electrode (17) formed on a first side surface of a laminated body of the plurality of piezoelectric units (15) and electrically connected to the first electrode portions (12); and a second side electrode (18) formed on a second side surface of the laminated body and electrically connected to the second electrode sections (131), the piezoelectric layer element (1) having a piezoactive region (191) in which all of them are viewed in the laminating direction the first and second electrode portions (121, 131) overlap each other and include a piezoactive (192) region in which only some of the first and second electrode portions (121, 131) overlap or overlap each other, and each of the bonding material layers (10) an adhesive is formed on one connecting surface (151) is applied between adjacent two of the piezoelectric units (15), characterized in that each of the bonding material layers (10) includes a separating portion (100) which is designed such that it is in separates at least part of the piezoinactive region (192) into two parts, when the piezoelectric sheet member (1) is driven to operate, the separation portion (100) being a portion of the bonding material layer (10) broken in at least a part of the piezoinactive region (191). Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 1, wobei der Trennabschnitt (100) ein Abschnitt der Verbindungsmaterialschicht (10) ist, der in ihrem Inneren oder an einer Grenze zwischen der Verbindungsmaterialschicht (10) und der piezoelektrischen Einheit (15) gebrochen ist.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 1 wherein the separation portion (100) is a portion of the bonding material layer (10) broken in its interior or at a boundary between the bonding material layer (10) and the piezoelectric unit (15). Piezoelektrisches Schichtelement (1) nach Anspruch 1, wobei der Trennabschnitt (100) durch zumindest einmaliges Antreiben des Schichtkörpers ausgebildet ist, in dem alle benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten (15) am gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche (151) durch den Klebstoff verbunden sind, der es schafft, dass eine Bruchfestigkeit der Haftung zwischen allen benachbarten zwei der piezoelektrischen Materialschichten (11), eine Bruchfestigkeit der Haftung zwischen jedem der ersten und zweiten Elektrodenabschnitte (121, 131) und jedem der piezoelektrischen Materialschichten (11) und eine Bruchfestigkeit der piezoelektrischen Materialschichten (11) um einen vorbestimmten Wert kleiner als eine Bruchfestigkeit der Haftung zwischen jeder der piezoelektrischen Materialschichten (11) und jeder der Verbindungsmaterialschichten (10) und eine Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschichten (10) ist.Piezoelectric layer element (1) according to Claim 1 wherein the separating portion (100) is formed by driving the laminated body at least once, in which all the adjacent two of the piezoelectric units (15) are bonded to the entire portion of the connecting surface (151) by the adhesive, which provides a breaking strength of adhesion between all adjacent two of the piezoelectric material layers (11), a breaking strength of the adhesion between each of the first and second electrode portions (121, 131) and each of the piezoelectric material layers (11), and a breaking strength of the piezoelectric material layers (11) smaller by a predetermined value a breaking strength of the adhesion between each of the piezoelectric material layers (11) and each of the bonding material layers (10) and a breaking strength of the bonding material layers (10). Piezoelektrisches Schichtelement (1) nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte Wert mehr als 5 MPa beträgt.Piezoelectric layer element (1) according to Claim 3 , wherein the predetermined value is more than 5 MPa. Piezoelektrisches Schichtelement (1) nach Anspruch 3, wobei der Klebstoff es schafft, dass eine Bruchfestigkeit der Haftung zwischen jeder der piezoelektrischen Materialschichten (11) und jeder der Verbindungsmaterialschichten (10) und eine Bruchfestigkeit der Verbindungsmaterialschichten (10) in einem Bereich von 1 bis 25 MPa liegt.Piezoelectric layer element (1) according to Claim 3 wherein the adhesive provides that a breaking strength of the adhesion between each of the piezoelectric material layers (11) and each of the bonding material layers (10) and a breaking strength of the bonding material layers (10) is in a range of 1 to 25 MPa. Piezoelektrisches Schichtelement (1) nach Anspruch 1, wobei der Trennabschnitt (100) durch zumindest einmaliges Antreiben des Schichtkörpers, bei dem alle benachbarten zwei der piezoelektrischen Einheiten (15) miteinander am gesamten Abschnitt der Verbindungsfläche (151) durch den Klebstoff verbunden wurden, bevor der Klebstoff vollständig ausgehärtet war, ausgebildet ist.Piezoelectric layer element (1) according to Claim 1 wherein the separating portion (100) is formed by driving the laminated body at least once in which all the adjacent two of the piezoelectric units (15) have been bonded to each other at the entire portion of the connecting surface (151) by the adhesive before the adhesive has completely hardened. Piezoelektrisches Schichtelement (2) nach Anspruch 1, das außerdem eine Trennmittelschicht (25) enthält, die an einer Grenze zwischen jeder der Verbindungsmaterialschichten (10) und jeder der piezoelektrischen Einheiten (15) in zumindest einem Teil des piezoinaktiven Bereichs (192) gelegen ist, um dazwischen eine Verklebung zu verhindern.Piezoelectric layer element (2) according to Claim 1 further comprising a release agent layer (25) located at a boundary between each of the bonding material layers (10) and each of the piezoelectric units (15) in at least a part of the piezoinactive region (192) to prevent adhesion therebetween. Piezoelektrisches Schichtelement (2) nach Anspruch 7, wobei die Trennmittelschicht (25) durch Aushärten eines Silikonharz oder Fluorharz enthaltenden Trennmittels ausgebildet ist, das an der Grenze auf zumindest einen Teil des piezoinaktiven Bereichs (192) aufgebracht wurde.Piezoelectric layer element (2) according to Claim 7 wherein the release agent layer (25) is formed by curing a silicone resin or fluorine resin-containing release agent applied to the boundary on at least a portion of the piezoinactive region (192). Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 1, wobei jede der piezoelektrischen Materialschichten (11) von piezoelektrischen Teilchen gebildet wird, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 3 µm haben.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 1 wherein each of the piezoelectric material layers (11) is formed of piezoelectric particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm. Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Seitenelektrode (17, 18) jeweils aus entweder leitfähigem Harz, Lot, leitfähigem Metall oder leitfähigem Glas bestehen.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 1 wherein the first and second side electrodes (17, 18) are each made of either conductive resin, solder, conductive metal or conductive glass. Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 1, wobei die erste Seitenelektrode (17) für jede der piezoelektrischen Einheiten (15) eine erste einheitsseitige Elektrode (171), die mit den vorgesehenen ersten Elektrodenabschnitten (121) elektrisch verbunden ist, und eine erste außenseitige Elektrode (172) aufweist, die mit den ersten einheitsseitigen Elektroden (171) sämtlicher piezoelektrischer Einheiten (15) elektrisch verbunden ist, und die zweite Seitenelektrode (18) für jede der piezoelektrischen Einheiten (15) eine zweite einheitsseitige Elektrode (181), die mit den vorgesehenen zweiten Elektrodenabschnitten (131) elektrisch verbunden ist, und eine zweite außenseitige Elektrode (182) aufweist, die mit den zweiten einheitsseitigen Elektroden (181) sämtlicher piezoelektrischer Einheiten (15) elektrisch verbunden ist.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 1 wherein the first side electrode (17) has, for each of the piezoelectric units (15), a first unit-side electrode (171) electrically connected to the provided first electrode portions (121) and a first outside electrode (172) connected to the first first unit-side electrodes (171) each piezoelectric unit (15) is electrically connected, and the second side electrode (18) for each of the piezoelectric units (15) has a second unit-side electrode (181) electrically connected to the provided second electrode portions (131) and a second outside Electrode (182) electrically connected to the second unit-side electrodes (181) of all the piezoelectric units (15). Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Seitenfläche, auf der die erste oder zweite Seitenelektrode (17, 18) ausgebildet ist, jeweils mit Isolierharz überzogen sind.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 1 wherein the first and second side surfaces on which the first or second side electrodes (17, 18) are formed are each covered with insulating resin. Piezoelektrisches Schichtelement (1; 2) nach Anspruch 12, wobei das Isolierharz mindestens eines der Harze Epoxidharz, Polyimidharz, Polyesterharz, Polyamidimidharz, Urethanharz und Silikonharz enthält.Piezoelectric layer element (1, 2) according to Claim 12 wherein the insulating resin contains at least one of epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, polyamideimide resin, urethane resin and silicone resin.
DE102008041061.6A 2007-08-24 2008-08-06 Piezoelectric layer element Expired - Fee Related DE102008041061B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-218635 2007-08-24
JP2007218635A JP5076733B2 (en) 2007-08-24 2007-08-24 Multilayer piezoelectric element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008041061A1 DE102008041061A1 (en) 2009-02-26
DE102008041061B4 true DE102008041061B4 (en) 2018-05-09

Family

ID=40280451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008041061.6A Expired - Fee Related DE102008041061B4 (en) 2007-08-24 2008-08-06 Piezoelectric layer element

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5076733B2 (en)
DE (1) DE102008041061B4 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009092585A1 (en) * 2008-01-23 2009-07-30 Epcos Ag Piezoelectric multilayer component
WO2009092584A1 (en) 2008-01-23 2009-07-30 Epcos Ag Piezoelectric multilayer component
JP5564964B2 (en) * 2010-01-29 2014-08-06 住友ベークライト株式会社 Conductive connection sheet, connection method between terminals, formation method of connection terminal, semiconductor device and electronic device
JP5842635B2 (en) * 2012-01-27 2016-01-13 Tdk株式会社 Multilayer piezoelectric element
JP6128868B2 (en) * 2012-02-23 2017-05-17 キヤノン株式会社 Vibration type driving device and imaging device
DE102019201650A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-13 Pi Ceramic Gmbh Method for producing a piezoelectric stack actuator and piezoelectric stack actuator, preferably produced according to the method
JP7293898B2 (en) * 2019-06-18 2023-06-20 Tdk株式会社 Piezoelectric element

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03270085A (en) 1990-03-19 1991-12-02 Brother Ind Ltd Laminated piezoelectric actuator element
JPH07106653A (en) 1993-10-06 1995-04-21 Hitachi Metals Ltd Multilayer piezoelectric element
JPH11274590A (en) 1998-03-25 1999-10-08 Taiheiyo Cement Corp Piezoelectric unit and method of manufacturing the same
DE102004012282A1 (en) 2003-03-13 2004-10-28 Denso Corp., Kariya Laminate piezoelectric element has multiple laminate structures connected using joining layers to satisfy specific relations including thickness of laminate structure and thickness of joining layer
DE102004031402A1 (en) 2004-06-29 2006-02-09 Siemens Ag Piezoelectric component with predetermined breaking point, method for producing the component and use of the component
DE102004050803A1 (en) 2004-10-19 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh piezo actuator
DE102005053465A1 (en) 2004-11-10 2006-06-08 Denso Corp., Kariya Manufacturing method of laminated piezoelectric material element for piezoelectric actuator, involves moving spatula of coating device to contact mask board, to discharge electrode material on ceramic laminate, through hole in board
WO2007031700A1 (en) 2005-09-16 2007-03-22 Delphi Technologies, Inc. Piezoelectric actuator

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08250777A (en) * 1995-03-10 1996-09-27 Chichibu Onoda Cement Corp Coupled multilayer piezoelectric actuator element
JP4803956B2 (en) * 2003-09-25 2011-10-26 京セラ株式会社 Piezoelectric ceramics, laminated piezoelectric element using the same, and jetting apparatus
JP2006041279A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Denso Corp Laminated piezoelectric element and its manufacturing method
ATE538502T1 (en) * 2005-02-15 2012-01-15 Murata Manufacturing Co MULTI-LAYER PIEZOELECTRIC COMPONENT

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03270085A (en) 1990-03-19 1991-12-02 Brother Ind Ltd Laminated piezoelectric actuator element
JPH07106653A (en) 1993-10-06 1995-04-21 Hitachi Metals Ltd Multilayer piezoelectric element
JPH11274590A (en) 1998-03-25 1999-10-08 Taiheiyo Cement Corp Piezoelectric unit and method of manufacturing the same
DE102004012282A1 (en) 2003-03-13 2004-10-28 Denso Corp., Kariya Laminate piezoelectric element has multiple laminate structures connected using joining layers to satisfy specific relations including thickness of laminate structure and thickness of joining layer
DE102004031402A1 (en) 2004-06-29 2006-02-09 Siemens Ag Piezoelectric component with predetermined breaking point, method for producing the component and use of the component
DE102004050803A1 (en) 2004-10-19 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh piezo actuator
DE102005053465A1 (en) 2004-11-10 2006-06-08 Denso Corp., Kariya Manufacturing method of laminated piezoelectric material element for piezoelectric actuator, involves moving spatula of coating device to contact mask board, to discharge electrode material on ceramic laminate, through hole in board
WO2007031700A1 (en) 2005-09-16 2007-03-22 Delphi Technologies, Inc. Piezoelectric actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008041061A1 (en) 2009-02-26
JP2009054711A (en) 2009-03-12
JP5076733B2 (en) 2012-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69109990T2 (en) Piezoelectric drive.
DE102008041061B4 (en) Piezoelectric layer element
DE10208417B4 (en) Laminated piezoelectric device and its use
EP1636859B1 (en) Piezoelectric component with a predetermined breaking point, method for producing the component and use of the component
DE68926166T2 (en) Method of making a piezoelectric stack drive device
DE102007049575B4 (en) Piezoelectric multilayer element
EP0894341B1 (en) Monolithic multilayer piezoelectric actuator and its process of production
DE102004031404B4 (en) Piezoelectric component with predetermined breaking point and electrical connection element, method for producing the component and use of the component
DE10256980B4 (en) Manufacturing method for a stacked ceramic body
DE19931914B4 (en) Ceramic electronic part
DE202013012790U1 (en) Metal-ceramic substrate and electrical or electronic circuit or circuit modules
DE10042893A1 (en) Laminated piezoelectric control element e.g. for optical arrangement, has alternating piezoelectric, inner electrode layers, outer electrodes in sides, top and bottom inactive ceramic layers and insulating blocks
DE69031839T2 (en) Layered ceramic assembly and method of making the same
EP0958620A1 (en) Piezo electric actuator with a new type of contacting and a method for the production thereof
EP1476907B1 (en) Piezo actuator comprising a structured external electrode
DE102007049576A1 (en) Piezoelectric multilayer element
DE3832658A1 (en) Laminated adjusting element
DE102005056900B4 (en) Laminated piezoelectric element
WO2006103154A1 (en) Monolithic piezoelectric component comprising a mechanical uncoupling, method for producing same and use thereof
DE102004026572A1 (en) Manufacturing method for piezoelectric layer element
DE102006035470A1 (en) Method for producing a piezoelectric layer element
EP2526574B1 (en) Method for producing a piezoelectric multilayer component
DE102008043651A1 (en) Piezoelectric layer element
DE102006011035A1 (en) Process for the production of ceramics with directional crystals and for the production of a ceramic laminate
DE102004012282B4 (en) Piezoelectric layer element and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R084 Declaration of willingness to licence

Effective date: 20130917

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130917

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0041083000

Ipc: H10N0030500000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee