CN109390461B - 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 - Google Patents

层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109390461B
CN109390461B CN201810891773.1A CN201810891773A CN109390461B CN 109390461 B CN109390461 B CN 109390461B CN 201810891773 A CN201810891773 A CN 201810891773A CN 109390461 B CN109390461 B CN 109390461B
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric element
laminated piezoelectric
thickness direction
main
face
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.)
Active
Application number
CN201810891773.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109390461A (zh
Inventor
浜田浩
清水宽之
岸本纯明
松井幸弘
石井茂雄
原田智宏
小西幸宏
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.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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
Priority claimed from JP2018034063A external-priority patent/JP7131924B2/ja
Application filed by Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of CN109390461A publication Critical patent/CN109390461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109390461B publication Critical patent/CN109390461B/zh
Active 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
    • H10N30/50Piezoelectric 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
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/06Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/063Forming interconnections, e.g. connection electrodes of multilayered piezoelectric or electrostrictive parts
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/07Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/072Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/073Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies by fusion of metals or by adhesives
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/206Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices
    • 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
    • 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
    • H10N30/872Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/04Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning
    • H10N30/045Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/05Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and 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
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes

Abstract

本发明提供一种可靠性优越的层叠压电元件,其包括陶瓷主体、一对外部电极、多个内部电极和表面电极。陶瓷主体由压电陶瓷形成,包括:朝向长度方向的第一和第二端面;朝向与长度方向正交的厚度方向的第一和第二主面;和连接第一和第二端面与第一和第二主面的棱部。一对外部电极覆盖第一和第二端面,从第一和第二端面经由棱部延伸到第一主面,并在第一主面中在厚度方向上突出。多个内部电极在陶瓷主体的内部在厚度方向上层叠,在厚度方向上层叠的该多个内部电极交替地与一对外部电极的一者连接。表面电极设置于第一和第二主面的至少一者并与外部电极连接,该表面电极所连接的外部电极不同于与表面电极在厚度方向上相邻的内部电极连接的外部电极。

Description

层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
技术领域
本发明涉及利用了横向压电效应的层叠压电元件、压电振动装置和电子设备。
背景技术
专利文献1公开了一种具有将压电体层层叠而构成的压电体的层叠压电元件。该层叠压电元件具有在与压电体的层叠方向正交的长度方向的尺寸较大的细长形状。由于这样的形状的层叠压电元件能够有效地获得横向压电效应,因此其能够在长度方向上较大地伸缩。
另外,专利文献1公开了一种压电振动装置,其具有在上述的层叠压电元件上接合有振动片的结构。在该压电振动装置中,层叠压电元件沿振动片在长度方向上延伸,层叠压电元件的长度方向的伸缩能够传递到振动片。由此,该压电振动装置能够使振动片振动。
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
在具有细长形状的层叠压电元件中,由于冲击等造成的来自外部的应力容易施加在长度方向的两端部。施加在层叠压电元件的长度方向的两端部的应力容易集中在压电体的棱部。因此,具有细长形状的层叠压电元件容易产生以压电体的棱部为起点的裂缝。
鉴于上述的情况,本发明的目的在于提供可靠性优越的层叠压电元件、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,本发明的一个方式的层叠压电元件包括陶瓷主体、一对外部电极、多个内部电极和表面电极。
上述陶瓷主体由压电陶瓷形成,包括:朝向长度方向的第一端面和第二端面;朝向与上述长度方向正交的厚度方向的第一主面和第二主面;以及连接上述第一端面和第二端面与上述第一主面和第二主面的棱部。
上述一对外部电极覆盖上述第一端面和第二端面,从上述第一端面和第二端面经由上述棱部延伸到上述第一主面,并在上述第一主面上在上述厚度方向上突出。
上述多个内部电极在上述陶瓷主体的内部在上述厚度方向上层叠,并且在上述厚度方向上层叠的上述多个内部电极交替地与上述一对外部电极的一者连接。
上述表面电极设置于上述第一主面和第二主面的至少一者,与所述外部电极连接,上述表面电极所连接的上述外部电极不同于与上述表面电极在上述厚度方向上相邻的上述内部电极连接的上述外部电极。
在该层叠压电元件的一对外部电极上,形成有在陶瓷主体的第一主面上在厚度方向上突出的顶部。因此,对一对外部电极而言,来自外部的应力容易施加在顶部。但是,在一对外部电极中,由于施加在与第一主面相对的顶部的应力沿第一主面被分散,因此应力难以集中在陶瓷主体的棱部。因此,在层叠压电元件中,由于能够抑制以陶瓷主体的第一主面侧的棱部为起点的裂缝的产生,因此能够得到较高的可靠性。
上述一对外部电极可以从上述第一端面和第二端面经由上述棱部延伸到上述第二主面,在上述第二主面中在上述厚度方向突出。
在该层叠压电元件中,由于也能够抑制以陶瓷主体的第二主面侧的棱部为起点的裂缝的产生,因此能够得到更高的可靠性。
上述棱部可以由曲面构成。
在该层叠压电元件中,施加在陶瓷主体的棱部的应力沿着构成棱部的曲面被分散。由此,在该层叠压电元件中,不容易在陶瓷主体的棱部施加局部的应力,因此能够更有效地抑制以陶瓷主体的棱部为起点的裂缝的产生。
本发明的一个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。
上述振动片在上述厚度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。
在该压电振动装置中,由于在制造时或者驱动时等,能够抑制以层叠压电元件的陶瓷主体的棱部为起点的裂缝的产生,因此能够得到较高的可靠性。
上述层叠压电元件可以以上述第一主面朝向上述振动片一侧的方式配置。
在该压电振动装置中,在驱动时等,由于从振动片施加到层叠压电元件的应力,不容易产生以陶瓷主体的第一主面侧的棱部为起点的裂缝。
上述层叠压电元件的上述一对外部电极的一部分可以配置于上述接合层内。
上述接合层可以填充在上述第一主面与上述振动片之间。
在这样的结构中,由于层叠压电元件与振动片之间的接合强度变高,层叠压电元件的长度方向的伸缩能够更高效地传递到振动片。因此,该压电振动装置能够使振动片更强地振动。
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。
上述面板以在上述厚度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
根据本发明,能够提供可靠性优越的层叠压电元件、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是放大表示上述层叠压电元件的图2的区域C的局部截面图。
图5A是表示上述层叠压电元件的比较例1的局部截面图。
图5B是表示上述层叠压电元件的比较例2的局部截面图。
图6是表示上述层叠压电元件的制造方法的流程图。
图7是表示上述层叠压电元件的制造过程的立体图。
图8是表示上述层叠压电元件的制造过程的立体图。
图9是使用上述层叠压电元件的压电振动装置的截面图。
图10是表示上述压电振动装置的制造方法的流程图。
图11A是表示上述压电振动装置的制造过程的立体图。
图11B是表示上述压电振动装置的制造过程的立体图。
图11C是表示上述压电振动装置的制造过程的立体图。
图12A是使用上述层叠压电元件的电子设备的平面图。
图12B是上述电子设备的沿图12A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。附图中适当地表示有彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴在所有附图中是共通的。
[层叠压电元件10的基本结构]
图1~图3是示意地表示本发明的一个实施方式的层叠压电元件10的基本结构的图。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具有沿X轴的长度方向、沿Y轴的宽度方向和沿Z轴的厚度方向。即,层叠压电元件10在X轴方向上细长地形成。由此,在层叠压电元件10中,与由纵向压电效应导致的Z轴方向的形变相比,由横向压电效应导致的X轴方向的形变成为主导(起主要作用)。
层叠压电元件10包括陶瓷主体11、第一外部电极14和第二外部电极15。陶瓷主体11具有朝向X轴方向的第一和第二端面11a、11b,朝向Y轴方向的第一和第二侧面11c、11d,以及朝向Z轴方向的第一和第二主面11e、11f。
另外,如图2所示,在陶瓷主体11设置有沿X轴方向延伸的、连接端面11a、11b与主面11e、11f的4个棱部11g。各棱部11g优选由光滑的曲面构成。此外,陶瓷主体11的形状不限于图1~3所示的形状。
第一外部电极14覆盖陶瓷主体11的第一端面11a,从第一端面11a经由棱部11g延伸到主面11e、11f。第二外部电极15覆盖陶瓷主体11的第二端面11b,从第二端面11b经由棱部11g延伸到主面11e、11f。
因此,如图2所示,外部电极14、15的任一者均为沿XZ平面的截面呈U字形状。而且,外部电极14、15也从端面11a、11b延伸到侧面11c、11d。但是,层叠压电元件10不是必须为外部电极14、15延伸到侧面11c、11d的结构。
外部电极14、15由电的良导体形成。作为形成外部电极14、15的电的良导体,可以举出以例如铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或者合金。
陶瓷主体11由压电常数d31的绝对值较大的压电陶瓷形成。作为非铅类的材料,可以举出例如铌酸锂(LiNbO3)类或者钽酸锂(LiTaO3)类。作为铅类的材料,可以举出例如锆钛酸铅(PbZrO3-PbTiO3)类。
在陶瓷主体11的内部,设置有第一内部电极12和第二内部电极13。内部电极12、13均为沿XY平面延伸的片状,在Z轴方向上交替地隔开间隔地配置。即,各内部电极12、13被压电陶瓷覆盖。
因此,在内部电极12、13之间,形成有压电陶瓷的层即陶瓷层18。第一内部电极12从陶瓷主体11的第一端面11a引出,与第一外部电极14连接。第二内部电极13从陶瓷主体11的第二端面11b引出,与第二外部电极15连接。
如图3所示,内部电极12、13与侧面11c、11d隔开间隔地配置。即,在陶瓷主体11中设置有在内部电极12、13与侧面11c、11d之间形成间隔的侧边缘部。由此,能够确保在侧面11c、11d的内部电极12、13的绝缘性。
在陶瓷主体11中,在第一主面11e设置有第一表面电极16,在第二主面11f设置有第二表面电极17。由此,在Z轴方向的最上部的第二内部电极13与第一表面电极16之间,以及在Z轴方向的最下部的第一内部电极12与第二表面电极17之间分别形成有陶瓷层18。
第一表面电极16与第一内部电极12同样被引出到陶瓷主体11的第一端面11a,并与第一外部电极14连接。并且,第二表面电极17与第二内部电极13同样被引出到陶瓷主体11的第二端面11b引出,并与第二外部电极15连接。
内部电极12、13和表面电极16、17分别由电的良导体形成。作为形成内部电极12、13和表面电极16、17的电的良导体,可以举出以例如镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或者合金。
根据上述的结构,在层叠压电元件10中,当在第一外部电极14与第二外部电极15之间施加电压时,则对全部的陶瓷层18施加Z轴方向的电压。由此,由于横向压电效应,各陶瓷层18在X轴方向上收缩,因此层叠压电元件10整体在X轴方向上收缩。
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,能够进行适当改变。例如,可根据层叠压电元件10的用途等,来适当地决定内部电极12、13的个数和陶瓷层18的厚度。另外,内部电极12、13的个数也可以彼此不同。
表面电极16、17的结构能够根据内部电极12、13的结构而改变。即,表面电极16、17与外部电极14、15中的一者连接,该外部电极14、15中的一者是在Z轴方向上与表面电极16、17相邻的内部电极12、13没有连接的一者。另外,层叠压电元件10也可以不设置表面电极16、17的任意一者。
[外部电极14、15的详细结构]
如图2所示,在外部电极14、15中,在陶瓷主体11的主面11e、11f上设置有顶部14a、15a。即,外部电极14、15在第一主面11e上的顶部14a、15a向Z轴方向下侧突出,在第二主面11f上的顶部14a、15a向Z轴方向上侧突出。
由于外部电极14、15的第一主面11e上的顶部14a、15a构成层叠压电元件10的Z轴方向的最下部,因此容易受到来自Z轴方向下侧的应力。并且,由于外部电极14、15的第二主面11f上的顶部14a、15a构成层叠压电元件10的Z轴方向的最上部,因此容易受到来自Z轴方向上侧的应力。
图4是放大显示层叠压电元件10的由图2的点划线包围的区域C的局部截面图。在第一外部电极14中,由于顶部14a配置于比陶瓷主体11的棱部11g更靠X轴方向内侧的位置,因此施加到顶部14a的应力不会集中在棱部11g,而沿主面11e、11f被分散。
与第一外部电极14相同,在第二外部电极15中,由于顶部15a配置于比陶瓷主体11的棱部11g更靠X轴方向内侧的位置,因此施加在顶部15a的应力不会集中在棱部11g,而沿主面11e、11f被分散。如此,在层叠压电元件10中,应力不会集中在陶瓷主体11的棱部11g。
另外,在陶瓷主体11中,由于棱部11g由曲面构成,因此施加在棱部11g的应力沿着构成棱部11g的曲面被分散。由此,在层叠压电元件10中,能够抑制在陶瓷主体11的棱部11g施加局部的应力的情况。
如此,层叠压电元件10成为在陶瓷主体11的棱部11g不容易施加较大的应力的结构。因此,在层叠压电元件10中,能够抑制以陶瓷主体11的棱部11g为起点的裂缝的产生。由此,层叠压电元件10能够得到较高的可靠性。
[比较例]
图5A是比较例1的层叠压电元件510的局部截面图。在比较例1的层叠压电元件510,设置有与本实施方式的层叠压电元件10不同的结构的外部电极514。在外部电极514中,在比陶瓷主体11的主面11e、11f靠X轴方向外侧设置有在Z轴方向上突出的顶部514a。
在比较例1的层叠压电元件510中,由于外部电极514的顶部514a与陶瓷主体11的棱部11g相对,因此施加在顶部514a的应力容易集中在棱部11g。因此,在层叠压电元件510容易产生以陶瓷主体11的棱部11g为起点的裂缝。
图5B是比较例2的层叠压电元件610的局部截面图。在比较例2的层叠压电元件610中,设置有与本实施方式的层叠压电元件10不同结构的外部电极614。外部电极614的Z轴方向的上下表面构成为沿XY平面的平面。
在外部电极614中,应力容易施加在Z轴方向上下面的X轴方向外侧的棱部614a。施加在外部电极614的棱部614a的应力容易集中在陶瓷主体11的棱部11g。因此,在层叠压电元件610容易产生以陶瓷主体11的棱部11g为起点的裂缝。
[层叠压电元件10的制造方法]
图6是表示层叠压电元件10的制造方法的流程图。图7、图8是表示层叠压电元件10的制造过程的图。下面,参照图6,并适当参照图7、图8,对层叠压电元件10的制造方法进行说明。
(步骤S01:制作陶瓷主体)
在步骤S01中,制作陶瓷主体11。在步骤S01中,首先,准备图7所示的陶瓷片101、102、103、104。陶瓷片101、102、103、104是以压电陶瓷作为主成分的压电体生片。
压电体生片能够通过将压电陶瓷的预烧制粉末、由有机高分子材料形成的粘合剂和塑化剂混合而得的陶瓷浆料成形为片状来得到。压电体生片的成形能够使用例如辊涂机(roll coater)或者刮刀(doctor blade)等。
在各陶瓷片101、102、103、104上以规定的图案涂敷导电性膏,形成有未烧制的内部电极12、13和表面电极16、17。导电性膏的涂敷能够使用例如丝网印刷法或者凹版印刷法等。
具体而言,在陶瓷片101上形成有第一内部电极12。在陶瓷片102上形成有第二内部电极13。在陶瓷片103上形成有第一表面电极16。在陶瓷片104形成有第一内部电极12和第二表面电极17。
然后,将陶瓷片101、102、103、104按照图7所示的顺序在Z轴方向上层叠并热压接,由此得到未烧制的陶瓷主体11。陶瓷片101、102、103、104的热压接能够使用例如单轴加压或者静水压加压(流体静压加压)等。
接着,通过在例如300~500℃中加热,对未烧制的陶瓷主体11进行脱粘合剂处理。然后,通过在例如900~1200℃加热,使脱粘合剂处理后的陶瓷主体11烧结。由此,能够得到图8所示的陶瓷主体11。
为了使陶瓷主体11的棱部11g成为光滑的曲面,例如可以对陶瓷主体11实施滚筒研磨。此时,通过滚筒研磨的条件,能够对陶瓷主体11的棱部11g的曲率进行调整。陶瓷主体11的滚筒研磨可以在烧制前进行,也可以在烧制后进行。
(步骤S02:外部电极形成)
在步骤S02中,在由步骤S01所得到的陶瓷主体11上形成外部电极14、15,由此制作图1~图3所示的层叠压电元件10。在步骤S02中,例如,能够通过对涂敷于陶瓷主体11的X轴方向两端部的导电性膏进行焙烧(烧结),形成外部电极14、15。
导电性膏的涂敷可以使用例如印刷法或者浸渍法等。可以适当地决定导电性膏的成分和涂敷条件,使得焙烧后的外部电极14、15成为如图1、2所示的形状。另外,在将导电性膏涂敷在陶瓷主体11之后,也可以对导电性膏的形状进行调整。
此外,步骤S02的处理也能够在步骤S01中进行。例如,可以在未烧制的陶瓷主体11的X轴方向两端部涂敷未烧制的导电性膏。由此,能够同时进行陶瓷主体11的烧制和外部电极14、15的焙烧。
(步骤S03:极化处理)
在步骤S03中,对层叠压电元件10进行极化处理。具体而言,在极化处理中,通过对层叠压电元件10施加Z轴方向的直流高电场,使构成陶瓷层18的压电陶瓷的自发极化的方向一致。由此,对压电陶瓷赋予压电活性,使层叠压电元件10能够发挥其功能。
[压电振动装置20的结构]
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来广泛利用。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20进行说明。
图9是压电振动装置20的截面图。压电振动装置20包括层叠压电元件10、振动片21和接合层22。振动片21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22配置于层叠压电元件10与振动片21之间。
振动片21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22由树脂材料等形成,将层叠压电元件10与振动片21接合。接合层22密接于层叠压电元件10的Z轴方向下部,并且密接于振动片21的Z轴方向上表面。
接合层22填充于陶瓷主体11的第一主面11e与振动片21之间,以较大范围将陶瓷主体11与振动片21接合。由此,压电振动装置20能够获得通过层叠压电元件10与振动片21之间的接合层22得到的较高的接合强度。
另外,外部电极14、15中,包括从第一主面11e向Z轴方向下侧突出的顶部14a、15a的部分侵入到接合层22内。由此,由于外部电极14、15与接合层22的接合面积变大,并且得到锚固效果,因此外部电极14、15与振动片21之间的接合强度变高。
在压电振动装置20中,特别是由于配置于层叠压电元件10的X轴方向的位移最大的X轴方向两端部的外部电极14、15与振动片21的接合强度高,因此层叠压电元件10的X轴方向的伸缩容易传递到振动片21。因此,压电振动装置20能够使振动片21更强地振动。
另外,在压电振动装置20中,由于外部电极14、15与振动片21的接合强度高,因此即使层叠压电元件10较大地伸缩导致外部电极14、15在X轴方向上发生较大的位移,外部电极14、15也不容易与振动片21剥离。因此,压电振动装置20能够维持振动片21的较大的振动。
在驱动压电振动装置20时,层叠压电元件10的X轴方向上的伸缩主要从配置于X轴方向两端部的外部电极14、15传递到振动片21。因此,在驱动压电振动装置20时,从振动片21对外部电极14、15中最接近振动片21的顶部14a施加较大的应力。
但是,如上所述,在层叠压电元件10中施加在外部电极14、15的顶部14a、15a的应力难以集中在陶瓷主体11的棱部11g。因此,在压电振动装置20中,难以发生以层叠压电元件10的陶瓷主体11的棱部11g为起点的裂缝所导致的故障,能够得到较高的可靠性。
[压电振动装置20的制造方法]
图10是表示压电振动装置20的制造方法的流程图。首先,如图11A所示,在振动片110上配置用于形成接合层22的接合剂122(步骤S11)。接着,如图11B所示,在接合剂122上配置层叠压电元件10(步骤S12)。
接着,如图11C所示,利用按压部件P从Z轴方向上侧向下方按压层叠压电元件10(步骤S13)。由此,外部电极14、15中的包含从第一主面11e向Z轴方向下侧突出的顶部14a的部分进入接合剂122内,接合剂122沿层叠压电元件10的表面密接。
然后,使接合剂122固化(步骤S14)。由此,形成接合层22,得到图9所示的压电振动装置20。如此,在该制造方法中,通过使用接合剂122将层叠压电元件10与振动片21接合,能够容易地制造压电振动装置20。
在该制造方法的步骤S13中,当按压层叠压电元件10时,对向Z轴方向上侧突出的顶部14a、15a施加来自按压部材P的应力。另外,在步骤S13中,对进入到接合剂122内的、向Z轴方向下侧突出的顶部14a、15a也施加来自接合剂122的应力。
然而,如上所述,在层叠压电元件10中,施加在外部电极14、15的顶部14a、15a的应力难以集中在陶瓷主体11的棱部11g。因此,在该制造方法中,能够抑制以层叠压电元件10中的陶瓷主体11的棱部11g为起点的裂缝的产生。
另外,在压电振动装置20的层叠压电元件10中,由于外部电极14、15从陶瓷主体11的第一主面11e向Z轴方向下侧突出,因此在外部电极14、15之间形成向Z轴方向上侧凹陷的凹状区域。在步骤S13中,在外部电极14、15之间的凹状区域填充接合剂122。
因此,在步骤S13中,陶瓷主体11的第一主面11e与振动片21之间的接合剂122的厚度不可小于外部电极14、15的向Z轴方向下侧的突出量。由此,在压电振动装置20中,由于能够确保接合层22的足够的厚度,因此能够得到较高的可靠性。
[电子设备30]
图12A、图12B是示意地表示使用了层叠压电元件10的电子设备30的图。图12A是电子设备30的平面图。图12B是电子设备30的沿图12A的C-C’线的截面图。电子设备30能够构成一般称为智能手机的多功能型的便携通信终端。
电子设备30包括层叠压电元件10、壳体31和面板32。壳体31包括沿XY平面延伸为矩形形状的底板31a、和从底板31a的周缘向Z轴方向上方延伸的框体31b,并形成为向Z轴方向上方开放的箱形。面板32沿XY平面延伸为矩形形状,从Z轴方向上方封闭壳体31。
壳体31收纳用于实现电子设备30的各种功能的电路基板或者电子部件等的各构成部(未图示)。面板32构成为触摸面板。即,面板32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32不限于触摸面板,可以不具有上述的结构。例如,面板32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32也可以是用于保护在电子设备30另外设置的触摸面板的保护面板。
层叠压电元件10与面板32的Z轴方向下表面接合,在壳体31内与底板31a相对。在面板32的Z轴方向下表面中的层叠压电元件10的位置可以任意地决定。在电子设备30中,面板32用于实现图9所示的压电振动装置20的振动片21的功能。
即,电子设备30中,由于层叠压电元件10的在X轴方向上的伸缩,能够使面板32振动。因此,面板32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,将层叠压电元件10与面板32接合的接合层优选与压电振动装置20的接合层22具有相同的结构。
电子设备30通过使面板32振动以利用气体传导或者骨传导等产生声音,从而能够向用户提供声音信息。另外,电子设备30通过使面板32振动,也能够对例如对面板32进行输入操作的用户进行触觉提示。
此外,面板32的Z轴方向上表面典型的是平面,也可以是例如曲面等。另外,电子设备30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、手表、照片展示板(photo-stand)、各种设备的遥控器或者操作部等。
[另一实施方式]
上面对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明当然不仅限于上述的实施方式,而能够施加各种改变。
例如,层叠压电元件10的外部电极14、15在上述实施方式中延伸到主面11e、11f这两者,但是也可以仅延伸到第一主面11e,而不延伸到第二主面11f。在此情况下,也能够得到抑制以陶瓷主体11的第一主面11e侧的棱部11g为起点的裂缝的产生。
附图标记说明
10……层叠压电元件
11……陶瓷主体
11a、11b……端面
11c、11d……侧面
11e、11f……主面
11g……棱部
12、13……内部电极
14、15……外部电极
14a、15a……顶部
16、17……表面电极
18……陶瓷层
20……压电振动装置
21……振动片
22……接合层
30……电子设备
31……壳体
32……面板。

Claims (8)

1.层叠压电元件,其特征在于,包括:
由压电陶瓷形成的陶瓷主体,其包括:朝向长度方向的第一端面和第二端面;朝向与所述长度方向正交的厚度方向的第一主面和第二主面;以及连接所述第一端面和第二端面与所述第一主面和第二主面的棱部;
覆盖所述第一端面和第二端面的一对外部电极,该一对外部电极从所述第一端面和第二端面经由所述棱部延伸到所述第一主面,并且在所述第一主面上具有配置在比所述棱部更靠所述长度方向内侧的位置且在所述厚度方向上突出的顶部;
在所述陶瓷主体的内部在所述厚度方向上层叠的多个内部电极,其中,在所述厚度方向上层叠的所述多个内部电极交替地与所述一对外部电极的一者连接;和
设置于所述第一主面和第二主面的至少一者的、与所述外部电极连接的表面电极,所述表面电极所连接的所述外部电极不同于与所述表面电极在所述厚度方向上相邻的所述内部电极连接的所述外部电极。
2.如权利要求1所述的层叠压电元件,其特征在于:
所述一对外部电极从所述第一端面和第二端面经由所述棱部延伸到所述第二主面,并且在所述第二主面上具有配置在比所述棱部更靠所述长度方向内侧的位置且在所述厚度方向上突出的顶部。
3.如权利要求1或2所述的层叠压电元件,其特征在于:
所述棱部由曲面构成。
4.一种压电振动装置,其特征在于,包括:
如权利要求1至3中任一项所述的层叠压电元件;
在所述厚度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.如权利要求4所述的压电振动装置,其特征在于:
所述振动片配置于所述层叠压电元件的所述第一主面侧。
6.如权利要求5所述的压电振动装置,其特征在于:
所述层叠压电元件的所述一对外部电极的一部分配置于所述接合层内。
7.如权利要求5或6所述的压电振动装置,其特征在于:
所述接合层填充于所述第一主面与所述振动片之间。
8.一种电子设备,其特征在于,包括:
如权利要求1至3中任一项所述的层叠压电元件;
以在所述厚度方向上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。
CN201810891773.1A 2017-08-07 2018-08-07 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 Active CN109390461B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152262 2017-08-07
JP2017-152262 2017-08-07
JP2018-034063 2018-02-28
JP2018034063A JP7131924B2 (ja) 2017-08-07 2018-02-28 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109390461A CN109390461A (zh) 2019-02-26
CN109390461B true CN109390461B (zh) 2022-09-27

Family

ID=65229836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810891773.1A Active CN109390461B (zh) 2017-08-07 2018-08-07 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11744156B2 (zh)
CN (1) CN109390461B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD857020S1 (en) * 2016-05-25 2019-08-20 Tdk Corporation Piezoelectric element
JP1565481S (zh) * 2016-05-25 2016-12-19
US11398594B1 (en) 2019-03-26 2022-07-26 Facebook Technologies, Llc Stepped piezoelectric actuator
JP1649916S (zh) * 2019-05-20 2020-01-20
USD958763S1 (en) * 2019-05-20 2022-07-26 Tdk Corporation Piezoelectric element
CN111064387B (zh) * 2020-01-06 2020-11-24 南方科技大学 自适应能量收集器
WO2023087324A1 (zh) * 2021-11-22 2023-05-25 京东方科技集团股份有限公司 压电器件、振动面板及触觉反馈装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010103987A (ja) * 2008-09-25 2010-05-06 Kyocera Corp 振動体
JP2013207601A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Kyocera Corp 電子機器
CN104576050A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 三星电机株式会社 多层陶瓷电子组件和具有多层陶瓷电子组件的印刷电路板
JP2016004885A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 株式会社村田製作所 セラミック電子部品の製造方法
CN106465021A (zh) * 2014-08-28 2017-02-22 京瓷株式会社 压电元件及具备该压电元件的音响产生器、音响产生装置、电子设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6185991B2 (ja) * 2013-06-24 2017-08-23 日本碍子株式会社 セラミックスデバイス、及び圧電デバイス
WO2016052582A1 (ja) 2014-09-30 2016-04-07 太陽誘電株式会社 電子機器
JP6367693B2 (ja) 2014-11-21 2018-08-01 京セラ株式会社 圧電素子、圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置および電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010103987A (ja) * 2008-09-25 2010-05-06 Kyocera Corp 振動体
JP2013207601A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Kyocera Corp 電子機器
CN104576050A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 三星电机株式会社 多层陶瓷电子组件和具有多层陶瓷电子组件的印刷电路板
JP2016004885A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 株式会社村田製作所 セラミック電子部品の製造方法
CN106465021A (zh) * 2014-08-28 2017-02-22 京瓷株式会社 压电元件及具备该压电元件的音响产生器、音响产生装置、电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN109390461A (zh) 2019-02-26
US20190044053A1 (en) 2019-02-07
US11744156B2 (en) 2023-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109390461B (zh) 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
CN109285943B (zh) 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
US9899591B2 (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration apparatus, and portable terminal
TWI545968B (zh) Piezoelectric actuators, piezoelectric vibrators and mobile terminals
KR101601748B1 (ko) 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말
US9590162B2 (en) Piezoelectric vibration component and portable terminal
JP6193783B2 (ja) 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器
CN109119529B (zh) 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
JP7071172B2 (ja) 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器
CN109273589B (zh) 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备
JP2015216373A (ja) 圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール
CN110213703B (zh) 压电致动器、振动发生器件和电子设备
JP7131924B2 (ja) 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器
JP7116388B2 (ja) 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器
JP6741609B2 (ja) 圧電アクチュエータ、圧電振動装置および電子機器
JP6585821B2 (ja) 音響発生器およびこれを備えた電子機器
CN105637898A (zh) 声音产生器、声音产生装置以及电子设备
JP2019146108A (ja) 音響発生器および電子機器
JP7125031B2 (ja) 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器
KR101579121B1 (ko) 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말
US20190267535A1 (en) Vibration generating device and electronic equipment
CN110233202B (zh) 层叠型压电元件
JP6923476B2 (ja) 圧電振動装置およびこれを備えた電子機器
CN110233202A (zh) 层叠型压电元件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant