[发明专利]多层压电元件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层压电元件，其中，多个压电陶瓷层与多个电极形成层(electrode formation layers)是交替层合的。本发明还涉及一种制备所述多层压电元件的方法。 

背景技术

多层压电元件包括交替层合的压电陶瓷层和电极形成层。当施加电压时，压电陶瓷层是可变形的，它会膨胀和/或收缩。电极形成层形成内部电极。例如，日本专利公开号JP 2007-258280已经公开了一种传统的多层压电元件。在这种多层压电元件的制备过程中，在由多层压电陶瓷形成的生片(green sheet)上印制含有AgPd合金的电极材料，在层合方向上将多个这样印制的生片层合，并且烧制将形成层合物的生片整体烧结。 

近来，在该技术领域需要改进或增加这种多层压电元件在施加电压时的变形尺寸。为了解决这样一种新需求，已经开发了各种压电材料。特别地，为了保护环境和减小对环境的影响，极其需要开发一种无铅的压电材料，其不含有任何的铅。例如，日本专利公开号JP 2002-68835、JP2002-68836、JP 2004-244299、JP 2004-323325和JP 2006-56778已经公开了这种无铅的压电陶瓷材料，其不含有铅。 

然而，由于这种传统的无铅压电材料的压电特性很低，由这些无铅压电材料形成的多层压电元件不能提供必要的变形尺寸。 

为了解决在压电材料领域的这种传统问题，例如，日本专利公开号JP2006-28001已经公开了一种由多晶材料形成的晶体-取向的陶瓷，所述多晶材料主要由各向同性钙钛矿型化合物形成。在晶体-取向的陶瓷中，晶体在特定方向上(或者在特定的晶面上)取向。由于所述晶体-取向的陶瓷具有高密度和高度的晶体取向，期望它能够改善或者增加多层压电元件的变形性能，多层压电元件含有作为压电陶瓷层的晶体-取向的陶瓷。 

然而，当采用这种由多晶材料形成的晶体-取向的陶瓷来制备含有交替和整体层合的压电陶瓷层和电极形成层的多层压电元件时，晶体-取向的陶瓷主要由各向同性钙钛矿型化合物形成，组成元件例如形成内部电极的银容易蒸发掉，或者扩散到陶瓷中。因此，这降低了电极部分相对于电极形成层总表面的电极形成比(electrode formation ratio)。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有高变形性能的多层压电元件。所述多层压电元件由交替层合的压电陶瓷层和电极形成层形成。所述压电陶瓷层由具有高晶体取向比的晶体取向陶瓷形成。所述电极形成层具有内部电极，所述内部电极能够抑制电极变形比的减少。本发明的另一个目的是提供一种制备多层压电元件的方法。 

为了实现以上目的，本发明的第一方面是提供一种多层压电元件，其由交替层合的压电陶瓷层和电极形成层形成。所述压电陶瓷层由作为多晶材料的晶体取向陶瓷形成，所述晶体取向陶瓷主要由各向同性钙钛矿型化合物形成。在所述晶体取向陶瓷中，形成所述多晶材料的每个晶粒的特定{100}晶面是取向的。所述电极形成层具有电极部分，所述电极部分形成包含导电金属的内部电极。特别地，所述压电陶瓷层由作为晶体取向陶瓷形成，所述晶体取向陶瓷主要由通式(1)表示的各向同性钙钛矿型化合物形成， 

[Ag_h{Li_x(K_1-yNa_y)_1-x}_1-h]_j(Nb_1-z-wTa_zSb_w)O_3-k………(1)， 

其中，0≤x≤0.2，0≤y≤1，0≤z≤0.4，0≤w≤0.2，x+z+w＞0，0＜h≤0.05，0.94≤j≤1，并且0≤k≤0.5。 

在本发明的第一方面中，压电陶瓷层由晶体取向陶瓷形成。晶体取向陶瓷主要由通式(1)表示的各向同性钙钛矿型化合物形成， 

[Ag_h{Li_x(K_1-yNa_y)_1-x}_1-h]_j(Nb_1-z-wTa_zSb_w)O_3-k………(1)，