CN109119529B - 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种位移性能较高的层叠压电元件。本发明的一方式的层叠压电元件包括层叠压电体和多个内部电极。上述层叠压电体包括在第一轴方向上相对的一对主面、在与上述第一轴方向正交且与作为长边方向的第二轴方向上相对的一对端面、和在与上述第一轴方向以及上述第二轴方向正交的第三轴方向上相对的一对侧面。上述多个内部电极配置于上述层叠压电体的内部，并在上述第一轴方向上层叠。上述多个内部电极的中的、配置于上述层叠压电体的中央部的中央内部电极的从上述第三轴方向观察到的第一截面，具有比上述中央内部电极的从上述第二轴方向观察到的第二截面大的起伏。

Description

层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
技术领域
本发明涉及压电体与电极交替层叠的层叠压电元件、压电振动装置和电子设备。
背景技术
已知一种压电体与内部电极交替层叠多层，并具有与这些内部电极连接的端面电极(外部电极)的层叠压电元件(参照专利文献1)。层叠压电元件通过利用外部电极和内部电极对多个压电体施加电压，由于逆压电效应而进行伸缩。这样的层叠压电元件小型且能够得到较大的位移，因此广泛应用于要求较大的产生力和快速响应性的致动部件中。
作为层叠压电元件可采用的振动模式，已知在厚度方向(层叠方向)上伸缩的压电常数为d33的振动模式，和在沿着内部电极面的方向上伸缩的压电常数为d31的振动模式。通过控制层叠压电元件的形状等，能够控制其振动模式。例如，通过将在层叠压电元件中沿内部电极面的方向设为长边方向，能够使d31的振动模式成为主导。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－100760号公报
专利文献2：国际公开2016/052582号说明书
发明内容
发明要解决的技术问题
如上所述，层叠压电元件中，具有没有作为压电体发挥功能的多个电极。因此，为了提高位移性能，要求与振动模式相应的最佳结构设计。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种位移性能较高的层叠压电元件、压电振动装置和电子设备。
解决问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明的一方式的层叠压电元件包括层叠压电体和多个内部电极。
上述层叠压电体具有：在第一轴方向上相对的一对主面、在与上述第一轴方向正交且作为长边方向的第二轴方向上相对的一对端面、和在与上述第一轴方向以及上述第二轴方向正交的第三轴方向上相对的一对侧面。
上述多个内部电极配置于上述层叠压电体的内部，并在上述第一轴方向上层叠。
上述多个内部电极中的、配置于上述层叠压电体的中央部的中央内部电极的从上述第三轴方向观察到的第一截面，具有比上述中央内部电极的从上述第二轴方向观察到的第二截面大的起伏。
根据上述结构，由于配置于中央部的内部电极的沿长边方向的起伏较大，因此能够提高沿长边方向的位移性能。
具体而言，定义在上述第一截面的上述第一轴方向的中央沿上述中央内部电极的形状走线且在上述第二轴方向上具有100μm的长度的第一曲线、在上述第二截面的上述第一轴方向的中央沿上述中央内部电极的形状走线且在上述第三轴方向上具有100μm的长度的第二曲线时，上述第一曲线与连结上述第一曲线的端点间的直线即第一基准线的在上述第一轴方向上的最大偏离尺寸，大于上述第二曲线与连结上述第二曲线的端点间的直线即第二基准线的在上述第一轴方向上的最大偏离尺寸。
如此，配置于中央的内部电极构成为可以沿长边方向具有微小的起伏。
例如，上述第一曲线与上述第一基准线的最大偏离尺寸可以为2μm以上。
并且，与上述多个内部电极中的配置于最靠近上述层叠压电体的上述一对主面中的一个主面的位置的周边内部电极的、从上述第三轴方向观察到的第三截面相比，上述第一截面具有较大的起伏。
由此，与配置于周边的内部电极相比，配置于中央的内部电极可以具有较大的起伏。
本发明的一方式的压电振动装置包括上述层叠压电元件、振动片和接合层。
上述振动片在上述第一轴方向上与上述层叠压电元件相对。
上述接合层配置于上述层叠压电元件与上述振动片之间。
本发明的一方式的电子设备包括上述层叠压电元件、面板和壳体。
上述面板以在上述第一轴方向上与上述层叠压电元件相对的状态与上述层叠压电元件接合。
上述壳体保持上述面板。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够提供一种位移性能较高的层叠压电元件、压电振动装置和电子设备。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的层叠压电元件的立体图。
图2是上述层叠压电元件的沿图1的A－A’线的截面图。
图3是上述层叠压电元件的沿图1的B－B’线的截面图。
图4是图2的放大图，是表示上述层叠压电元件的截面的微小结构的图。
图5是图3的放大图，是表示上述层叠压电元件的截面的微小结构的图。
图6是表示位移量相对电压值的实验结果的图表。
图7是表示上述层叠压电元件的制造方法的流程图。
图8是表示上述层叠压电元件的制造过程的立体图。
图9是表示上述层叠压电元件的制造过程的立体图。
图10是上述实施方式的变形例的层叠压电元件的与图2对应的截面图。
图11是上述层叠压电元件的与图3对应的截面图。
图12是图10的放大图，是表示上述层叠压电元件的截面的微小结构的图。
图13是图10的另一部分的放大图，是表示上述层叠压电元件的截面的微小结构的图。
图14是使用了上述层叠压电元件的压电振动装置的截面图。
图15A是使用了上述层叠压电元件的电子设备的平面图。
图15B是上述电子设备的沿图15A的C－C’线的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
在附图中，适当地表示了彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴方向对应于“第二轴方向”，Y轴方向对应于“第三轴方向”，Z轴方向对应于“第一轴方向”。X轴、Y轴和Z轴在全部附图中是相同的。
[层叠压电元件的基本结构]
图1～3是表示本发明的一实施方式的层叠压电元件10的图。图1是层叠压电元件10的立体图。图2是层叠压电元件10的沿图1的A－A’线的截面图。图3是层叠压电元件10的沿图1的B－B’线的截面图。
层叠压电元件10包括层叠压电体11、第一外部电极14、第二外部电极15、多个第一内部电极12、多个第二内部电极13、第一表面电极16和第二表面电极17。
如下文所述，层叠压电体11是层叠有多个压电体层20而成的。层叠压电体11包括：朝向X轴方向的2个端面11a、11b；朝向Y轴方向的2个侧面11c、11d；和朝向Z轴方向的2个主面11e、11f。典型地，各面构成为大致矩形形状。
层叠压电体11中，沿X轴方向具有长边方向。由此，能够构成沿X轴方向的伸缩成为主导，具有压电常数d31的层叠压电元件10。
此外，层叠压电体11的形状可以不是如图1～3所示的长方体形状。例如，连接层叠压电体11的各面的棱部可以被倒角处理。另外，层叠压电体11的各面可以为曲面，层叠压电体11其整体可以为具有圆角的形状。
在层叠压电体11，配置有用于供给驱动电压的多个电极。在层叠压电体11的端面11a、11b配置有外部电极14、15。在层叠压电体11的内部配置有多个内部电极12、13，在主面11e、11f分别配置有表面电极16、17。第一内部电极12和第一表面电极16与第一外部电极14连接，第二内部电极13和第二表面电极17与第二外部电极15连接。
层叠压电体11包括压电活性部18和侧边缘部19。侧边缘部19分别覆盖压电活性部18的朝向Y轴方向的两侧面的全部区域。另外，根据需要，层叠压电体11可以具有用于接合压电活性部18与侧边缘部19的接合部。
压电活性部18具有多个压电体层20，并且具有这些压电体层20和多个内部电极12、13在Z轴方向上交替地层叠的结构。在最外层的压电体层20上，分别配置有第一表面电极16和第二表面电极17。
此外，严格说来，层叠压电体11中的具有压电活性的区域是在Z轴方向上相邻的内部电极12、13以及表面电极16、17相对的区域，此处将直至内部电极12、13以及表面电极16、17被引出的端面11a、11b为止的区域设为压电活性部18。
压电体层20由具有压电特性的陶瓷形成。作为这样的陶瓷，能够使用例如以锆酸钛酸铅(PbZrO3-PbTiO3)为主成分的钙钛矿型氧化物，以铌酸锂(LiNbO3)和钽酸锂(LiTaO3)等为主成分的氧化物。
侧边缘部19是不具有内部电极12、13和表面电极16、17，并且不具有压电活性的区域。侧边缘部19具有保护压电活性部18，确保内部电极12、13和表面电极16、17的绝缘性的功能。侧边缘部19由绝缘性陶瓷形成即可，不过通过使用与压电体层20具有同样的压电特性的陶瓷，能够缓和层叠压电体11中的内部应力。
内部电极12、13沿Z轴方向交替地配置于在Z轴方向上层叠的多个压电体层20之间。第一内部电极12与第一外部电极14连接，与第二外部电极15离开。第二内部电极13与第二外部电极15连接，与第一外部电极14离开。由此，在Z轴方向上相邻的内部电极12、13能够对它们之间的压电体层20施加驱动电压。内部电极12、13能够形成为例如矩形形状。
内部电极12、13可以由以下的导体形成，即：以与压电陶瓷反应性低的银(Ag)或者银－钯(Pd)为主成分的导体，或者含有铜(Cu)、铂(Pt)等的导体。或者，也可以使这些材料中含有陶瓷成分或者玻璃成分。
表面电极16、17分别配置于最外层的压电体层20上，第一表面电极16配置于主面11e上，第二表面电极17配置于主面11f上。第一表面电极16与第一外部电极14连接，与第二外部电极15隔开间隔。第二表面电极17与第二外部电极15连接，与第一外部电极14隔开间隔。
第一表面电极16能够对其与离主面11e最近的第二内部电极13之间的压电体层20施加驱动电压。第二表面电极17能够对其与离主面11f最近的第一内部电极12之间的压电体层20施加驱动电压。表面电极16、17与最外层的内部电极12、13之间的压电体层20可以为一层，也可以为多层。
通过表面电极16、17，能够增加层叠压电体11的压电活性区域，能够使层叠压电体11整体伸缩。
表面电极16、17可以分别形成为与内部电极12、13相同的矩形形状，不过也可以具有规定的图案。
表面电极16、17可以由银(Ag)、银中含有以硅(Si)为主成分的玻璃等的银化合物、镍(Ni)等形成。
外部电极14、15覆盖层叠压电体11的端面11a、11b，并延伸到与端面11a、11b连接的4个面(2个侧面11c、11d和2个主面11e、11f)。由此，外部电极14、15中的任一者都成为与X－Z平面平行的截面的形状和与X－Y平面平行的截面的形状为U字形。此外，外部电极14、15也可以仅形成在端面11a、11b上。
外部电极14、15可以由例如银、银中含有以硅为主成分的玻璃等的银化合物、镍等构成。
对层叠压电元件10而言，利用上述结构，当在第一外部电极14与第二外部电极15之间施加电压时，电压也施加在第一内部电极12与第二内部电极13之间的多个压电体层20。由此，多个压电体层20在X轴方向上伸缩。并且，由于能够通过表面电极16、17在最外层的压电体层20也施加电压，因此能够使压电活性部18整体在X轴方向上伸缩。
此外，本实施方式的层叠压电元件10的基本结构不限于图1～3所示的结构，能够适当地进行改变。例如，能够根据层叠压电元件10所需的尺寸和性能，适当地决定内部电极12、13的个数和压电体层20的厚度。
[内部电极的详细结构]
层叠压电元件10的特征在于，内部电极12、13沿着作为长边方向的X轴方向具有多个起伏。
如图2和图3所示，内部电极12、13具有在与X轴方向平行的截面上能够观察到而在与Y轴方向平行的截面上不能观察到的多个起伏。此处，将多个内部电极12、13中的配置于层叠压电体11的中央部的内部电极设为中央内部电极21，以中央内部电极21为例，对起伏的结构进行说明。
此外，中央内部电极21可以是第一内部电极12和第二内部电极13的任一者。
如图2所示，将中央内部电极21的从Y轴方向观察的截面(即与X轴方向平行且与Y轴方向正交的截面)设为第一截面22。另一方面，如图3所示，将中央内部电极21的从X轴方向观察的截面(即与Y轴方向平行且与X轴方向正交的截面)设为第二截面23。如这些图所示，第一截面22具有相对Z轴方向突出或凹陷的多个起伏，而第二截面23大致平坦地构成。即，第一截面22具有比第二截面23大的起伏。因此，可以说在中央内部电极21的电极面具有沿Y轴方向的棱线并且形成有在X轴方向上行进的波形的起伏。
至少中央内部电极21具有这样的起伏即可，也可以如图2所示，所有的内部电极12、13具有这样的起伏。或者，可以仅包含中央内部电极21在内的一个或者多个内部电极12、13具有这样的起伏。在内部电极12、13中，起伏的形状可以大致相同，也可以不同。
下面，对中央内部电极21的微观形状进行说明。
图4和图5均是表示利用扫描电子显微镜以纵50μm×横250μm的视野观察到的层叠压电体11的截面的图。图4是对应于图2的放大图，表示层叠压电体11的X轴方向和Z轴方向的中央部的与Y轴方向正交的截面。图5是对应于图3的放大图，表示层叠压电体11的Y轴方向和Z轴方向的中央部的与X轴方向正交的截面。图4和图5均表示了中央内部电极21，图4表示了第一截面22的一部分，图5表示了第二截面23的一部分。
如图4所示，将在第一截面22的Z轴方向的中央沿中央内部电极21的形状走线且在X轴方向上具有100μm(L)的长度的假想的线定义为第一曲线22a。另外，将连结第一曲线22a的端点间的假想的直线规定为第一基准线22b。在第一截面22中，第一曲线22a在Z轴方向上相对于第一基准线22b偏离。第一曲线22a相对第一基准线22b的沿Z轴方向的最大偏离尺寸T1为例如2μm以上。
另一方面，如图5所示，与第一截面22同样地对第二截面23也定义曲线、基准线。即，将在第二截面23的Z轴方向的中央沿中央内部电极21的形状走线且在Y轴方向上具有100μm(L)的长度的假想的线定义为第二曲线23a。另外，将连结第二曲线23a的端点间的假想的直线定义为第二基准线23b。如该图所示，在第二截面23中，第二曲线23a在Z轴方向上相对于第二基准线23b基本上没有偏离，第二曲线23a相对第二基准线23b的沿Z轴方向的最大偏离尺寸T2大约为0μm。即，最大偏离尺寸T1大于最大偏离尺寸T2。
如此，中央内部电极21具有在第一截面22中能够观察到而在第二截面23中不能观察到的多个微小的起伏。通过实验可知，在对上述结构的层叠压电体11施加了电压的情况下，X轴方向的位移量变大。以下，对该实验结果进行说明。
图6是表示施加在层叠压电元件的外部电极的电压值与位移量的关系的图表，横轴表示电压值[V]，纵轴表示X轴方向的位移量[nm]。另外，实线表示中央内部电极21具有起伏的本实施方式的实施例的压电层叠元件的结构。虚线表示整体具有平坦的内部电极的本实施方式的比较例的压电层叠元件的结果。
如该图所示，能够确认实施例的压电层叠元件与比较例的压电层叠元件相比较，在施加了相同的电压的情况下，X轴方向的位移量提高大约20％。其原因认为有多种，例如一个理由是由于起伏而内部电极12、13的表面积变大，当施加了相同的电压时的驱动电流增大。另外，也考虑存在电场分布的影响、由于内部电极导致的对压电体的约束力的降低等多种原因。
[层叠压电元件10的基本的制造方法]
图7是表示层叠压电元件10的制造方法的流程图。图8～图9是表示层叠压电元件10的制造过程的图。以下，依照图7，并适当参照图8～图9，对层叠压电元件10的基本的制造方法进行说明。
(步骤S01：层叠陶瓷片)
在步骤S01中，如图8所示，层叠用于形成层叠压电体11的第一陶瓷片101、第二陶瓷片102、第三陶瓷片103和第四陶瓷片104，制作陶瓷层叠体105。在本步骤中，第一陶瓷片101和第二陶瓷片102在Z轴方向上交替层叠，在该层叠体的上下表面分别层叠第三陶瓷片103和第四陶瓷片104。此外，各陶瓷片的层叠个数不限于图8的例子。
陶瓷片101、102、103、104构成为以压电陶瓷为主成分的未烧制的压电体生片。压电体生片中，将压电陶瓷的焙烧粉末、由有机高分子形成的粘合剂和塑化剂混合来制作陶瓷浆料，使用例如涂敷辊(roll coater)或者刮刀(doctor blade)等成型为片状。
如图8所示，在第一陶瓷片101上形成有与第一内部电极12对应的未烧制的第一内部电极112，在第二陶瓷片102上形成有与第二内部电极13对应的未烧制的第二内部电极113。并且，在第三陶瓷片103上形成有与第一表面电极16对应的未烧制的第一表面电极114。在第四陶瓷片104的一个面上形成有与第一内部电极12对应的未烧制的第一内部电极112，在另一个面上形成有与第二表面电极17对应的未烧制的第二表面电极115。
内部电极112、113和表面电极114、115能够通过在陶瓷片101、102、103、104上涂敷任意的导电性膏而形成。导电性膏的涂敷方法能够从公知的技术中任意地选择，能够使用例如丝网印刷法或者凹版印刷法。
此外，也可以在陶瓷片103、104各自与陶瓷片101、102的层叠结构之间，配置一个或者多个没有涂敷导电性膏的陶瓷片。由此，能够调整表面电极16、17与内部电极12、13之间的压电体层20的厚度。此外，在此情况下，在第四陶瓷片104不形成内部电极，而仅形成第二表面电极115。
(步骤S02：压接)
在步骤S02中，对陶瓷层叠体105进行压接。由此使陶瓷片101、102、103、104形成为一体，形成图9所示的未烧制的层叠芯片111。层叠芯片111对应于烧制前且极化处理前的层叠压电体11。陶瓷层叠体105的压接优选使用例如单轴加压或者静水压加压等。由此，能够使层叠芯片111高密度化。
图9是在步骤S02中得到的层叠芯片111的立体图。层叠芯片111中形成有压电活性部116和侧边缘部117。在内部电极112、113之间形成有陶瓷层118，在最上表面和最下表面分别形成有表面电极114、115。
此外，可以在将形成有与层叠芯片111对应的多个区域的层叠片压接之后，将其切断，将层叠芯片111单片化。在该情况下，构成层叠片的陶瓷片具有与多个内部电极和表面电极对应的电极图案。由此，能够从一个层叠片制作多个层叠芯片。
另外，可以在形成了仅由压电活性部116构成的层叠体之后，在该层叠体的两侧面形成侧边缘部117。
(步骤S03：烧制)
在步骤S03中，通过烧结在步骤S02中得到的未烧制的层叠芯片111，来制作与层叠压电体11对应的层叠芯片。通过本步骤得到的层叠芯片对应于极化处理前的层叠压电体11，具有与图1～3所示的层叠压电体11相同的结构。
可以基于层叠芯片111的成分和烧结温度来决定步骤S03中的烧制方法。例如，能够在300～500℃下进行了脱粘合剂处理之后，在900～1200℃左右进行烧制。另外，烧制能够在例如还原气氛下、大气气氛下或者低氧分压气氛下进行。
(步骤S04：外部电极形成)
在步骤S04中，在通过步骤S03中得到的层叠芯片上形成外部电极14、15，来制作与层叠压电元件10对应的陶瓷元件。通过本步骤得到的陶瓷元件对应于极化处理前的层叠压电元件10，具有与图1～3所示层叠压电元件10相同的结构。
在步骤S04中，例如，以覆盖烧制后的层叠芯片的X轴方向两端面的方式涂敷未烧制的电极材料。电极材料可以为例如以银(Ag)等为主成分的导电性膏。通过在例如还原气氛下、大气气氛下或者低氧分压气氛下对所涂敷的未烧制的电极材料进行烧接(热粘)，形成外部电极14、15。此外，外部电极14、15的形成方法只要使密接性良好且与内部电极和表面电极的导电性良好即可，可以使用溅射法、真空蒸镀法等。
此外，上述的步骤S04的处理的一部分可以在步骤S03之前进行。例如，可以在步骤S03之前，在未烧制的层叠芯片111的X轴方向两端面涂敷未烧制的电极材料。由此，在步骤S03中，能够同时进行未烧制的层叠芯片111的烧制和电极材料的烧接。
(步骤S05：极化处理)
在步骤S05中，对烧制后的层叠芯片进行极化处理来赋予压电活性。在极化处理中，可以使用外部电极14、15对层叠压电体11施加电压，也可以使其他的供电部件与内部电极12、13和表面电极16、17连接来施加电压。
由此，能够制造层叠压电元件10。
此外，可以在步骤S04之前进行步骤S05。此情况下，将供电部件与内部电极12、13和表面电极16、17连接来施加电压。由此，也能够对烧制后的层叠压电体11进行极化处理。
[内部电极的制造方法]
本实施方式的层叠压电元件10的内部电极12、13能够如下文所述进行制造。
例如，在步骤S02的压接步骤中，能够使用具有可弹性变形的橡胶形成的橡胶片的加压装置来进行单轴加压。具体而言，在加压装置的上板与下板两者安装橡胶片，在上述橡胶片之间配置陶瓷层叠体105，进行单轴加压。橡胶片在加压时由于陶瓷层叠体105的微小的厚度不同等而发生弹性变形。利用变形了的橡胶片进行压接，由此能够形成具有起伏的内部电极112、113。
或者，对生片或者内部电极的成分进行调整，利用烧制时的生片与导电性膏的收缩率之差来形成内部电极12、13。或者，对材料的成分进行调整，并且在压接时使用橡胶片。
[变形例]
图10和图11表示本实施方式的变形例的层叠压电元件30的结构。图10是与Y轴方向正交的截面图，对应于图2。图11是与X轴方向正交的截面图，对应于图3。层叠压电元件30包括层叠压电体11、第一外部电极14、第二外部电极15、多个第一内部电极32、多个第二内部电极33、第一表面电极16和第二表面电极17，内部电极32、33的结构与层叠压电元件10不同。以下，对相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
在本变形例中，在内部电极32、33中的配置于层叠压电体11的中央部的中央内部电极41的电极面，形成与中央内部电极21相同的起伏。另一方面，内部电极32、33中的配置于最靠近主面11e的位置的周边内部电极44整体平坦地形成。此外，中央内部电极41和周边内部电极44可以是第一内部电极32和第二内部电极33的任意者。另外，周边内部电极44也可以是内部电极32、33中的配置于最靠近主面11f的位置的电极。
如图10所示，将中央内部电极41的从Y轴方向观察到的截面(即与X轴方向平行且与Y轴方向正交的截面)设为第一截面42。另外，如图11所示，将中央内部电极41的从X轴方向观察到的截面(即与Y轴方向平行且与X轴方向正交的截面)设为第二截面43。如上述图所示，第一截面42具有相对Z轴方向突出或者凹陷的多个起伏，而第二截面43大致平坦地构成。因此，可以说中央内部电极41的电极面也具有沿Y轴方向的棱线且形成有在X轴方向行进的波形的起伏。
另一方面，如图10所示，将周边内部电极44的从Y轴方向观察到的截面(即与X轴方向平行且与Y轴方向正交的截面)设为第三截面45，如图11所示，将周边内部电极44的从X轴方向观察到的截面(即与Y轴方向平行且与X轴方向正交的截面)设为第四截面46。如上述图所示，第三截面45和第四截面46均大致平坦地构成。因此，可以说周边内部电极44整体平坦地构成。
下面对中央内部电极41和周边内部电极44的微观形状进行说明。
图12和图13均为表示利用扫描电子显微镜在纵50μm×横250μm的视野中观察到的层叠压电体11的截面的图。图12对应于图10的放大图，是表示层叠压电体11的在X轴方向和Z轴方向上的中央部的与Y轴方向正交的截面的图。图13也对应于图10的放大图，是表示层叠压电体11的在Y轴方向上的中央部且在主面11e附近的截面的图。图12表示了中央内部电极41的第一截面42的一部分，图13表示了周边内部电极44的第三截面45的一部分。
如图12所示，将在第一截面42的Z轴方向的中央沿中央内部电极41的形状走线且在X轴方向上具有100μm(L)的长度的假想线定义为第一曲线42a。另外，将连结第一曲线42a的端点间的假想直线定义为第一基准线42b。在第一截面42中，第一曲线42a相对于第一基准线42b在Z轴方向上偏离。第一曲线42a的相对第一基准线42b沿Z轴方向的最大偏离尺寸T1'为例如2μm以上。
另一方面，如图13所示，对第三截面45也定义曲线、基准线。即，将在第三截面45的Z轴方向的中央沿中央内部电极41的形状走线并且在X轴方向上具有100μm(L)的长度的假想线定义为第三曲线45a。另外，将连结第三曲线45a的端点间的假想的直线定义为第三基准线45b。如该图所示，在第三截面45中，第三曲线45a在Z轴方向上基本不偏离第三基准线45b，第三曲线45a的相对第三基准线45b沿Z轴方向的最大偏离尺寸T3大约为0μm。即，最大偏离尺寸T1'大于最大偏离尺寸T3。
如此，若在配置于中央部的中央内部电极41形成有起伏，则也可以不在主面11e、11f附近的周边内部电极44形成起伏。通过与使用图6所说明的实验相同的实验确认了如下情况：利用该结构也能够增大层叠压电体11的位移量。
此外，可以仅配置于层叠压电体11的中央部的一个或者多个内部电极32、33具有起伏，也可以构成为随着从中央部向主面11e、11f附近的内部电极32，33靠近，起伏逐渐变小。
[压电振动装置]
层叠压电元件10可以作为利用横向压电效应在X轴方向上动作的压电致动器广泛利用。作为层叠压电元件10的用途的一个例子，可以举出使振动产生的压电振动装置。以下，对使用层叠压电元件10构成的单片(unimorph)型的压电振动装置50进行说明。
图14是压电振动装置50的截面图。压电振动装置50包括层叠压电元件10、振动片51和接合层52。振动片51构成为沿XY平面延伸的平板，与层叠压电元件10的第一主面11e相对地配置。接合层52配置于层叠压电元件10与振动片51之间。
振动片51由例如金属或者玻璃等形成，在Z轴方向上具有可挠性。接合层52由树脂材料等形成，将层叠压电元件10与振动片51接合。接合层52与层叠压电元件10的Z轴方向下部密接，并且与振动片51的Z轴方向上表面密接。
接合层52填充于层叠压电体11的第一主面11e与振动片51之间，大面积地接合层叠压电体11与振动片51。由此，压电振动装置50中，能够获得通过层叠压电元件10与振动片51之间的接合层52产生的较高的接合强度。
在压电振动装置50中，由于利用接合层52得到的层叠压电元件10与振动片51的接合强度较高，因此即使在使层叠压电元件10较大地伸缩的情况下，层叠压电元件10也难以从振动片51剥离。因此，压电振动装置50能够维持振动片51的较大的振动。
[电子设备]
图15A、15B是示意地表示使用了层叠压电元件10的电子设备60的图。图15A是电子设备60的平面图。图15B是电子设备60的沿图15A的C－C’线的截面图。电子设备60构成为一般称为智能手机的多功能型的便携通信终端。
电子设备60包括层叠压电元件10、壳体61和面板62。壳体61包括沿XY平面延伸为矩形形状的底板61a、和从底板61a的周边向Z轴方向上方延伸的框体61b，并形成为在Z轴方向上方开放的箱形。面板62沿XY平面延伸为矩形形状，从Z轴方向上方封闭壳体61。
壳体61收纳用于实现电子设备60的各种功能的电路基板或者电子部件等的各结构(未图示)。面板62构成为触摸面板。即，面板62兼具显示图像的图像显示功能、和检测由用户的手指等进行的输入操作的输入功能。
此外，面板62不限于触摸面板，可以不具有上述的结构。例如，面板62可以是不具有图像显示功能，而仅具有输入功能的触摸板。另外，面板62也可以是在电子设备60另外设置的保护触摸面板的保护面板。
层叠压电元件10与面板62的Z轴方向下表面接合，在壳体61内与底板61a相对。可任意地决定在面板62的Z轴方向下表面中的层叠压电元件10的位置。在电子设备60中，面板62用于实现图14所示的压电振动装置50中的振动片51的功能。
即，电子设备60中，由于层叠压电元件10的在X轴方向上的伸缩，而能够使面板62振动。因此，面板62优选以能够良好地振动的玻璃或者丙烯酸树脂等为主原料。另外，接合层叠压电元件10与面板62的接合层优选与压电振动装置50的接合层52具有相同的结构。
电子设备60通过使面板62振动利用气体传导或者骨传导等产生声音，能够向用户提供声音信息。另外，电子设备60通过使面板62振动，也能够对例如对面板62进行输入操作的用户进行触觉提示。
此外，面板62的Z轴方向上表面典型的是平面，但也可以是例如曲面等。另外，电子设备60不限于智能手机，也可以构成为例如平板终端、笔记本电脑、手机、腕表、相片展示板(photo-stand)、各种设备的遥控器或者操作部等。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不仅限于上述的实施方式，当然可以增加各种改变。
例如，对层叠压电元件10具有表面电极16、17的情况进行了说明，但是层叠压电元件10也可以不具有表面电极。此时，在层叠压电体11的主面11e、11f附近形成由绝缘性陶瓷形成的保护部。由此，压电层叠体在Z轴方向上也能够被保护部保护。
附图标记说明
10、30……层叠压电元件
11……层叠压电体
12、13、32、33……内部电极
21、41……中央内部电极
22、42……第一截面
23、43……第二截面
44……周边内部电极
45……第三截面
50……压电振动装置
51……振动片
52……接合层
60……电子设备
61……壳体
62……面板。

Claims (5)

1.一种层叠压电元件，其特征在于，包括：
层叠压电体，其具有：在第一轴方向上相对的一对主面、在与所述第一轴方向正交且作为长边方向的第二轴方向上相对的一对端面、和在与所述第一轴方向以及所述第二轴方向正交的第三轴方向上相对的一对侧面；和
配置于所述层叠压电体的内部的、在所述第一轴方向上层叠的多个内部电极，
所述多个内部电极中的、配置于所述层叠压电体的中央部的中央内部电极的从所述第三轴方向观察到的第一截面，具有比所述中央内部电极的从所述第二轴方向观察到的第二截面大的起伏，
定义在所述第一截面的所述第一轴方向的中央沿所述中央内部电极的形状走线且在所述第二轴方向上具有100μm的长度的第一曲线、在所述第二截面的所述第一轴方向的中央沿所述中央内部电极的形状走线且在所述第三轴方向上具有100μm的长度的第二曲线时，所述第一曲线与连结所述第一曲线的端点间的直线即第一基准线的在所述第一轴方向上的最大偏离尺寸，大于所述第二曲线与连结所述第二曲线的端点间的直线即第二基准线的在所述第一轴方向上的最大偏离尺寸。
2.如权利要求1所述的层叠压电元件，其特征在于：
所述第一曲线与所述第一基准线的所述最大偏离尺寸为2μm以上。
3.如权利要求1或2所述的层叠压电元件，其特征在于：
与所述多个内部电极中的配置于最靠近所述层叠压电体的所述一对主面中的一个主面的位置的周边内部电极的、从所述第三轴方向观察到的第三截面相比，所述第一截面具有较大的起伏。
4.一种压电振动装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至3中的任一项所述的层叠压电元件；
在所述第一轴方向上与所述层叠压电元件相对的振动片；和
配置于所述层叠压电元件与所述振动片之间的接合层。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至3中的任一项所述的层叠压电元件；
以在所述第一轴方向与所述层叠压电元件相对的状态与所述层叠压电元件接合的面板；和
保持所述面板的壳体。
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