[發明專利]層疊型壓電致動器

有效

• 申請號: 200980113728.2
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101999180A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 葛西重治;進藤智;林宏一;森本靖弘
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H01L41/083
• 分類號: H01L41/083;F02M51/00;F02M51/06;H01L41/187;H01L41/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明涉及在例如汽車的燃料噴射裝置中用作為驅動源的層疊型壓電致動器，更具體地涉及形成于層疊型壓電體外表面的外部電極具有緩和因層疊型壓電體伸縮而產生的應力的應力吸收用外部電極構件的層疊型壓電致動器。

背景技術

層疊型壓電致動器可以獲得較大的位移量，但施加到壓電體上的應力也會增大。層疊型壓電致動器包括與不同電位相連接的內部電極隔著壓電體層而層疊多層的活性部、以及位于活性部的層疊方向外側的非活性部。在進行驅動時，不向非活性部的壓電體層施加電壓。因而，在進行驅動時，會對因壓電效應而發生伸縮的活性部、與非活性部之間施加較大的應力，可能會在壓電體中產生裂紋。

若上述裂紋蔓延至形成于壓電體表面的外部電極，則外部電極有可能斷裂。若外部電極斷裂，則斷裂后的外部電極部分之間會發生放電，從而有可能導致層疊型壓電體損壞。

因此，為了防止層疊型壓電體損壞，提出了各種結構。例如，在下述的專利文獻1中，揭示了圖11所示的層疊型壓電致動器。如圖11所示，層疊型壓電致動器101中，在層疊型壓電體102中，多個第一內部電極103和多個第二內部電極104隔著壓電體層交替地層疊。第二內部電極104引出到側面102a。在側面102a上形成有外部電極105。外部電極105包括形成于側面102a上的金屬基底被覆層105a、以及配置于金屬基底被覆層105a上的三維結構的電極構件105b。該具有三維結構的電極構件105b通過導電性的接合構件106，在多個接觸部分與金屬基底被覆層105a相接合。

例如即使在層疊型壓電體102中產生裂紋A，且該裂紋A蔓延到側面102a，使得金屬基底被覆層105a斷裂，也能利用所述具有三維結構的電極構件105b來確保導通。另外，即使在具有三維結構的電極構件105b受到導致所述裂紋A的應力的情況下，也能吸收該應力。因而，電極構件105b使得電極不容易斷裂。

作為這種具有三維結構的電極構件105b，不局限于圖9所示的形狀，在專利文獻1中還示出了使用海綿金屬或金屬網的結構。

另一方面，在以下的專利文獻2和專利文獻3中，揭示了將由金屬網所形成的強化用外部電極構件層疊在基底電極上的結構。

專利文獻1：日本專利特開平10-229227號公報

專利文獻2：日本專利特開昭63-153870號公報

專利文獻3：日本專利特開2001-210884號公報

發明內容

為了將專利文獻1所披露的具有三維機構的電極構件105b與成為基底的金屬基底被覆層105a接合，使用了導電性接合構件106。另外，專利文獻2、3所披露的由金屬網所形成的強化用外部電極構件也同樣通過導電性接合構件而與基底電極接合。

作為使用了這樣的導電性接合構件的接合方法，示出了使用導電性粘接劑的粘接法、釬焊或焊接等方法。

然而，在使用導電性粘接劑等的情況下，接合強度不夠，當因使用過程中的溫度變化導致有熱應力施加時，由于壓電陶瓷和由金屬形成的電極構件之間的熱膨脹差，強化用外部電極構件有可能會剝離。

另外，在釬焊法中，可以通過選擇釬料來獲得足夠的接合強度。但是，助焊劑等可能會殘留，從而有可能降低層疊型壓電致動器的可靠性。

在使用焊接法的情況下，可以提高接合強度。但是，在焊接時，層疊型壓電體局部被加熱到較高的溫度。因此，由于熱沖擊，層疊型壓電致動器中可能會產生微裂紋，從而以微裂紋為起點而對層疊型壓電致動器造成損壞。

本發明的目的在于，提供一種能克服上述現有技術的缺點、可靠性優異的層疊型壓電致動器，該層疊型壓電致動器具有在基底電極上接合有用于吸收應力的電極構件的外部電極，基底電極與應力吸收用電極構件之間的接合強度足夠高，并且即使在驅動或施加熱沖擊的情況下，層疊型壓電體也不容易發生損壞。