CN110098317B - 层叠压电陶瓷部件和压电器件 - Google Patents

层叠压电陶瓷部件和压电器件 Download PDF

Info

Publication number
CN110098317B
CN110098317B CN201910091112.5A CN201910091112A CN110098317B CN 110098317 B CN110098317 B CN 110098317B CN 201910091112 A CN201910091112 A CN 201910091112A CN 110098317 B CN110098317 B CN 110098317B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
internal electrode
piezoelectric ceramic
region
terminal electrode
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
CN201910091112.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110098317A (zh
Inventor
原田智宏
后藤隆幸
清水宽之
岸本纯明
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
Application filed by Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of CN110098317A publication Critical patent/CN110098317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110098317B publication Critical patent/CN110098317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials

Landscapes

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

Abstract

本发明提供一种机械性的可靠性高且抑制了高成本化的层叠压电陶瓷部件。上述部件中，压电陶瓷体具有第一区域、第二区域。第一内部电极在第一区域中被引出到第一端面。第二内部电极在第二区域中被引出到第一端面。第三内部电极在第一区域和第二区域被引出到第二端面，与第一内部电极在厚度方向上隔开规定距离地交替地层叠，并与第二内部电极在厚度方向上隔开规定距离地交替地层叠。第一表面电极形成于上表面，与第三端子电极电连接，并与第一内部电极相对。第二表面电极形成于下表面，与第三端子电极电连接，并与第二内部电极相对，且比第一表面电极的长度短。

Description

层叠压电陶瓷部件和压电器件
技术领域
本发明涉及能够用作压电致动器的层叠压电陶瓷部件和压电器件。
背景技术
压电致动器是由具有压电材料和电极的压电元件构成的，利用了当对电极施加电压时，由于逆压电效应而在压电材料产生的变形的致动器。压电致动器存在由两个压电致动器构成的称为双压电晶片型压电致动器的压电致动器。
普通的双压电晶片型压电致动器具有在金属板的正面和背面两面粘贴有压电致动器的结构，使压电致动器的一者伸展而使另一者收缩，由此，能够使整体大幅地产生变位。另外，对于双压电晶片型压电致动器，提供有将两个压电致动器形成为一体型的元件双压电晶片结构的压电致动器(元件双压电晶片致动器)(例如，专利文献1)。
这种压电致动器中，还提出有抑制由于大幅地变位而产生的弯曲引起的破坏的方法(例如，专利文献2)。例如，该技术中，通过将中心附近的压电材料增厚，且随着向外部去而薄层化，从而使压电致动器内的电场强度产生选择性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2013/051328号
专利文献2：日本特开平09-289342号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献2所记载的技术中，当在一个元件内要变更层厚时，使用层厚不同的多种生片形成为层叠体，因此，要使用具有特殊个数的辊的成型机。因此，制造时的交货时间变长，导致成本增加。另外，在将元件双压电晶片致动器的一端用固定治具固定来使用的情况下，在固定治具附近，伴随弯曲的负荷变大，有时也在固定治具附近造成机械性的元件破坏。
鉴于以上那样的情况，本发明的目的在于，提供能够抑制高成本化，且提高了机械性的可靠性的层叠压电陶瓷部件和压电器件。
用于解决课题的方案
为了达成所述目的，本发明的一个方式提供一种层叠压电陶瓷部件，具有：压电陶瓷体、第一内部电极、第二内部电极、第三内部电极、第一端子电极、第二端子电极、第三端子电极、第一表面电极、第二表面电极。
所述压电陶瓷体是长度＞宽度＞厚度的长方体形状，具有：在厚度方向上相对的上表面和下表面、在长度方向上相对的第一端面和第二端面、在宽度方向上相对的一对侧面，并且在厚度方向上具有所述上表面一侧的第一区域和所述下表面一侧的第二区域。
所述第一内部电极形成于所述第一区域的内部，并引出至所述第一端面。
所述第二内部电极形成于所述第二区域的内部，并引出至所述第一端面。
所述第三内部电极形成于所述第一区域的内部和所述第二区域的内部，并引出至所述第二端面，该第三内部电极在所述第一区域的内部在厚度方向上与所述第一内部电极隔开规定的距离地交替地层叠，而在所述第二区域的内部在厚度方向上与所述第二内部电极隔开规定的距离地交替地层叠。
所述第一端子电极形成于所述第一端面，并与所述第一内部电极电连接。
所述第二端子电极形成于所述第一端面，并与所述第一端子电极电绝缘而与所述第二内部电极电连接。
所述第三端子电极形成于所述第二端面，并与所述第三内部电极电连接。
所述第一表面电极形成于所述上表面，与所述第三端子电极电连接，该第一表面电极从所述第二端面延伸与所述第一内部电极相对。
所述第二表面电极形成于所述下表面，与所述第三端子电极电连接，该第二表面电极从所述第二端面延伸与所述第二内部电极相对，且比所述第一表面电极的长度短。
根据这样的结构，通过在第一内部电极与第三内部电极之间施加电压，能够使第一区域的压电陶瓷体变形，通过在第二内部电极与第三内部电极之间施加电压，能够使第二区域的压电陶瓷体变形。因此，第一区域和第二区域的变形能够分别独立地控制。另外，该结构中，配置有：形成于所述上表面且与第三端子电极电连接的、从第二端面伸展与第一内部电极相对的第一表面电极；和形成于所述下表面且与第三端子电极电连接的、从第二端面伸展与第二内部电极相对的第二表面电极，而且第一表面电极的长度比第二表面电极的长度短。因此，层叠压电陶瓷部件中，在用固定治具固定时，施加于固定治具附近的应力被分散，能够抑制元件破坏。
所述的层叠压电陶瓷部件中，所述第一内部电极、所述第二内部电极和所述第三内部电极的宽度与所述一对侧面之间的距离可以相同。
根据这样的结构，第一内部电极、第二内部电极和第三内部电极的宽度与压电陶瓷体的宽度相同，第一内部电极、第二内部电极和第三内部电极露出于压电陶瓷体的侧面。在第一内部电极、第二内部电极和第三内部电极埋设于压电陶瓷体的内部，而没有露出于侧面的情况下，由于覆盖这些内部电极的侧面的压电陶瓷体(侧边缘)的限制，抑制层叠压电陶瓷部件的变形，但根据上述结构，不产生侧边缘导致的限制，就能够防止变位(位移)性能的降低。
所述的层叠压电陶瓷部件中，也可以是所述一对侧面、所述上表面的一部分和所述下表面的一部分由材料与所述压电陶瓷体的材料不同的绝缘膜覆盖，形成于所述上表面的所述绝缘膜的长度与所述第二表面电极的长度相同。
根据这样的结构，在所述上表面侧，第一端子电极、第二端子电极和第一表面电极从绝缘膜露出，能够进行与由第一端子电极、第二端子电极和第一表面电极构成的三端子的电连接。
为了达成上述目的，本发明的一个方式提供一种压电器件，其具有振动部件和安装于所述振动部件的层叠压电陶瓷部件。
所述层叠压电陶瓷部件具有：压电陶瓷体、第一内部电极、第二内部电极、第三内部电极、第一端子电极、第二端子电极、第三端子电极、第一表面电极和第二表面电极。
所述压电陶瓷体是长度＞宽度＞厚度的长方体形状，具有：在厚度方向上相对的上表面和下表面、在长度方向上相对的第一端面和第二端面、在宽度方向上相对的一对侧面，并且在厚度方向上具有所述上表面一侧的第一区域和所述下表面一侧的第二区域。
所述第一内部电极形成于所述第一区域的内部，并引出至所述第一端面。
所述第二内部电极形成于所述第二区域的内部，并引出至所述第一端面。
所述第三内部电极形成于所述第一区域的内部和所述第二区域的内部，并引出至所述第二端面，该第三内部电极在所述第一区域的内部在厚度方向上与所述第一内部电极隔开规定的距离地交替地层叠，而在所述第二区域的内部在厚度方向上与所述第二内部电极隔开规定的距离地交替地层叠。
所述第一端子电极形成于所述第一端面，并与所述第一内部电极电连接。
所述第二端子电极形成于所述第一端面，并与所述第一端子电极电绝缘而与所述第二内部电极电连接。
所述第三端子电极形成于所述第二端面，并与所述第三内部电极电连接。
所述第一表面电极形成于所述上表面，与所述第三端子电极电连接，该第一表面电极从所述第二端面延伸与所述第一内部电极相对。
所述第二表面电极形成于所述下表面，与所述第三端子电极电连接，该第二表面电极从所述第二端面延伸与所述第二内部电极相对，且比所述第一表面电极的长度短。
根据这样的结构，在安装于振动部件的层叠压电陶瓷部件由固定治具固定时，施加于固定治具附近的应力被分散，能够抑制元件破坏。
发明效果
如以上叙述，根据本发明，提供能够抑制高成本化，且机械性的可靠性较高的层叠压电陶瓷部件和压电器件。
附图说明
图1是本实施方式的层叠压电陶瓷部件100的立体图。
图2是本实施方式的层叠压电陶瓷部件100的立体图。
图3是表示第一侧面101a的平面图。
图4是表示第二侧面101b的平面图。
图5是表示第一端面101c的平面图。
图6是表示第二端面101d的平面图。
图7是表示上表面101e的平面图。
图8是表示下表面101f的平面图。
图9是表示第一内部电极102的层叠压电陶瓷部件100的截面图。
图10是表示第二内部电极103的层叠压电陶瓷部件100的截面图。
图11是表示第三内部电极103的层叠压电陶瓷部件100的截面图。
图12(a)～图12(b)是施加于层叠压电陶瓷部件100的电压波形的例子。
图13(a)是比较例的层叠压电陶瓷部件500动作的例子，图13(b)是本实施方式的层叠压电陶瓷部件100动作的例子。
图14是另一比较例的层叠压电陶瓷部件300的立体图。
图15是表示具有绝缘膜112的层叠压电陶瓷部件100的立体图。
图16(a)～图16(e)是表示片部件的示意图。
图17是具有层叠压电陶瓷部件100的压电器件400的示意图。
符号说明
100、300、500…层叠压电陶瓷部件
101…压电陶瓷体
100L、500L…线
101a…第一侧面
101b…第二侧面
101c…第一端面
101d…第二端面
101e…上表面
101f…下表面
101g…第一区域
101h…第二区域
102…第一内部电极
103…第二内部电极
104…第三内部电极
105…第一表面电极
106、506…第二表面电极
107…第一端面端子电极
108…第二端面端子电极
109…第三端面端子电极
110…第一表面端子电极
111…第二表面端子电极
112…绝缘膜
112a…开口
201、301…压电陶瓷体
210、230、240、250…片部件
251、252…固定治具
251u、252u…上部把持部
251d、252d…下部把持部
302…表面电极
303…第一端子电极
304…第二端子电极
400…压电器件
410…振动部件
420…接合部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。各附图中，有时导入XYZ轴坐标。对本发明的实施方式的层叠压电陶瓷部件进行说明。
[蓄电压电陶瓷部件的结构]
图1和图2是本实施方式的层叠压电陶瓷部件100的立体图，图2是从图1的相反侧观察的图。
如图1和图2所示，层叠压电陶瓷部件100具有：压电陶瓷体101、第一内部电极102、第二内部电极103、第三内部电极104、第一表面电极105、第二表面电极106、第一端面端子电极107、第二端面端子电极108、第三端面端子电极109、第一表面端子电极110和第二表面端子电极111。
压电陶瓷体101由压电性陶瓷材料构成。压电陶瓷体101包含在Z轴方向上排列的多个压电陶瓷层。压电陶瓷层在Z轴方向上设置于第一内部电极102与第三内部电极104之间，并且设置于第二内部电极103与第三内部电极104之间。本实施方式中，压电陶瓷层也称为压电陶瓷体101。
压电陶瓷体101能够由例如铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)或锆酸钛酸铅(PbZrO3-PbTiO3)等构成。
如图1和图2所示，压电陶瓷体101具有长方体形状。当将X轴方向设为长度方向、将Y轴方向设为宽度方向、将Z轴方向设为厚度方向时，压电陶瓷体101具有长度＞宽度＞厚度的形状。
关于压电陶瓷体101的表面，将在宽度方向(Y轴方向)上相对的面设为第一侧面101a和第二侧面101b，将在长度方向(X轴方向)上相对的面设为第一端面101c和第二端面101d。另外，将在厚度方向(Z轴方向)上相对的面设为上表面101e和下表面101f。
图3是表示第一侧面101a的平面图，图4是表示第二侧面101b的平面图。
图5是表示第一端面101c的平面图，图6是表示第二端面101d的平面图。
图7是表示上表面101e的平面图，图8是表示下表面101f的平面图。
如图3和图4所示，压电陶瓷体101具有在Z轴方向上被划分的、上表面101e侧的第一区域101g、下表面101f侧的第二区域101h。第一区域101g的厚度和第二区域101h的厚度优选为1：1。
第一内部电极102形成于第一区域101g的内部，隔着压电陶瓷体101与第三内部电极104和第一表面电极105相对(参照图3和图4)。图9是表示第一内部电极102的层叠压电陶瓷部件100的截面图，是在图3和图4的A-A线的截面图。如图9所示，第一内部电极102引出到第一端面101c，并且局部地露出于第一端面101c，而且与第一端面端子电极107电连接。
另外，第一内部电极102具有与压电陶瓷体101的宽度(Y轴方向)相同的宽度，且露出于第一侧面101a和第二侧面101b(参照图3和图4)。第一内部电极102的层数没有特别限定，能够形成一层或多层。
第二内部电极103形成于第二区域101h的内部，隔着压电陶瓷体101与第三内部电极104和第二表面电极106相对(参照图3和图4)。图10是表示第二内部电极103的层叠压电陶瓷部件100的截面图，是在图3和图4的B-B线的截面图。如图10所示，第二内部电极103被引出到第一端面101c，并且局部地露出于第一端面101c，而且与第二端面端子电极108电连接。
另外，第二内部电极103具有与压电陶瓷体101的宽度(Y轴方向)相同的宽度，且露出于第一侧面101a和第二侧面101b(参照图3和图4)。第二内部电极103的层数没有特别限定，能够形成一层或多层。
第三内部电极104形成于第一区域101g和第二区域101h的内部。
第三内部电极104在第一区域101g的内部，与第一内部电极102在厚度方向(Z轴方向)上隔开规定距离地与该第一内部电极102交替地层叠，并且隔着压电陶瓷体101与第一内部电极102相对(参照图3和图4)。
另外，第三内部电极104在第二区域101h的内部，与第二内部电极103在厚度方向(Z轴方向)上隔开规定距离地与该第二内部电极103交替地层叠，并且隔着压电陶瓷体101与第二内部电极103相对(参照图3和图4)。
图11是表示第三内部电极103的层叠压电陶瓷部件100的截面图，是在图3和图4的C-C线的截面图。如图11所示，第三内部电极104被引出于第二端面101d且露出于第二端面101d，并且与第三端面端子电极109电连接。
另外，第三内部电极104具有与压电陶瓷体101的宽度(Y轴方向)相同的宽度，并露出于第一侧面101a和第二侧面101b(参照图3和图4)。第三内部电极104的层数能够形成为与第一内部电极102和第二内部电极103的层数相应的数量。
第一表面电极105从第二端面101d侧延伸而形成于上表面101e(参照图1)，并且与第三端面端子电极109电连接。第一表面电极105在Z轴方向上隔着压电陶瓷体101与第一内部电极102相对。另外，第一表面电极105在上表面101e中与第一表面端子电极110和第二表面端子电极111隔开间隔，并与它们电绝缘(参照图7)。
第二表面电极106从第二端面101d侧延伸而形成于下表面101f，并且与第三端面端子电极109电连接。(参照图2)。第二表面电极106隔着压电陶瓷体101与第二内部电极103相对。但是，在X轴方向上，第二表面电极106的长度比第一表面电极105的长度短。
第一端面端子电极107形成于第一端面101c(参照图1)，并且与第一内部电极102电连接。另外，第一端面端子电极107与第二内部电极103和第二端面端子电极108电绝缘。第一端面端子电极107在第一端面101c中形成于上表面101e与下表面101f之间，并且与第一表面端子电极110电连接。
第二端面端子电极108形成于第一端面101c(参照图1)，并且与第二内部电极103电连接。另外，第二端面端子电极108与第一内部电极102和第一端面端子电极107电绝缘。第二端面端子电极108在第一端面101c中形成于上表面101e与下表面101f之间，并且与第二表面端子电极111电连接。
第三端面端子电极109形成于第二端面101d(参照图2)，并且与第三内部电极104电连接。另外，第三端面端子电极109在第二端面101d中形成于上表面101e与下表面101f之间，并且与第一表面电极105和第二表面电极106电连接。
第一表面端子电极110形成于上表面101e(参照图1)。第一表面端子电极110与第一端面端子电极107电连接，并且与第二表面端子电极111和第一表面电极105电绝缘。
第二表面端子电极111形成于上表面101e(参照图1)。第二表面端子电极111与第二端面端子电极108电连接，并且与第一表面端子电极110和第一表面电极105电绝缘。
第一内部电极102、第二内部电极103、第三内部电极104、第一表面电极105、第二表面电极106、第一端面端子电极107、第二端面端子电极108、第三端面端子电极109、第一表面端子电极110和第二表面端子电极111由导电性材料构成。该导电性材料能够采用例如Ag、Ag/Pd、Pd、Cu和Ni的任意种。
层叠压电陶瓷部件100具有以上所述的结构。如上所述，第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104形成于压电陶瓷体101的内部，隔着压电陶瓷体101第一内部电极102与第三内部电极104相对、并且第二内部电极103和第三内部电极104相对。第一内部电极102，第二内部电极103和第三内部电极104彼此绝缘。
层叠压电陶瓷部件100的尺寸没有特别限定，当将长度(X轴方向)设为L、宽度(Y轴方向)设为W时，L/W优选为16～50程度。另外，厚度(Z轴方向)优选为0.5mm～1.5mm程度。另外，从第二表面电极106露出的压电陶瓷体101的长度相对于从第一表面电极105露出的压电陶瓷体101的长度的比例为1.7％以上50％以下。当该比例比1.7％小时，用于夹紧陶瓷部件的定位精度变差，故不优选，当比50％大时，损害在第二端面101d中的变位量(位移量)，故不优选。作为一例，X轴方向上，从第一表面电极105露出的压电陶瓷体101的长度为2mm，从第二表面电极106露出的压电陶瓷体101的长度为5mm。
[蓄电压电陶瓷部件的动作]
层叠压电陶瓷部件100能够在第一内部电极102与第三内部电极104之间、第二内部电极103与第三内部电极104之间分别独立地施加电压。
当在第一内部电极102与第三内部电极104之间施加电压时，在第一内部电极102与第三内部电极104之间的压电陶瓷体101产生逆压电效应，在第一区域101g中在X轴方向上产生变形(伸缩)。另外，当在第二内部电极103与第三内部电极104之间施加电压时，在第二内部电极103与第三内部电极104之间的压电陶瓷体101产生逆压电效应，在第二区域101h中在X轴方向上产生变形(伸缩)。
这样层叠压电陶瓷部件100中，能够独立地控制第一区域101g和第二区域101h的变形。通过第一区域101g和第二区域101h分别在X轴方向上变形，能够使层叠压电陶瓷部件100在Z轴方向上变形(弯曲)。
图12(a)、图12(b)是施加于层叠压电陶瓷部件100的电压波形的例子。图12(a)是第一内部电极102与第三内部电极104之间的电压(V1)的波形，图12(b)是第二内部电极103与第三内部电极104之间的电压(V2)的波形。此外，V0表示第三内部电极104的电位。如该图所示，通过将电压V1和电压V2设为同相位的逆偏压，可使第一区域101g和第二区域101h的一者伸展，而使另一者收缩。
此外，通过将第一区域101g的厚度和第二区域101h的厚度形成为1：1，第一区域101g和第二区域101h的变形量成为对称的，这是优选的。另外，电压V1和电压V2的波形不限于图9所示的波形，也可以是正弦波或三角波。
在此，说明层叠压电陶瓷部件100的一端利用夹钳等的固定治具(治具)被固定了时的动作。
首先，图13(a)中表示比较例的层叠压电陶瓷部件500工作的例子。
比较例的层叠压电陶瓷部件500中，在X轴方向上，第二表面电极506的长度与第一表面电极105的长度相同。在这样的结构的情况下，作为固定治具251，使用上部把持部251u的长度与下部把持部251d的长度相同的治具。这是由于，如果使用固定治具251，则第一表面电极105和第二表面电极506不会被固定治具251咬住，能够在较大的面积中发挥压电陶瓷体101的功能，层叠压电陶瓷部件中能够得到较大的振动V。
但是，当一边使层叠压电陶瓷部件500动作，一边用固定治具251持续把持着层叠压电陶瓷部件500的一端时，层叠压电陶瓷部件500以连结上部把持部251u的前端和下部把持部251d的前端的线500L为基准振动，因此，在线500L附近产生Z轴方向的局部的应力S1。由此，在固定治具251附近，可能产生压电陶瓷体101粉碎或压电陶瓷体101与各电极剥离的现象。
与之相对，图13(b)是本实施方式的层叠压电陶瓷部件100工作的例子。
本实施方式的层叠压电陶瓷部件100构成为，在X轴方向上，第二表面电极106的长度比第一表面电极105的长度短。在这样的结构的情况下，与第二表面电极106变短的量相应地，变位(位移)被抑制了的非活性区域增加。另外，在这样的结构的情况下，作为第一表面电极105和第二表面电极106均未被咬住的固定治具，能够使用具有上部把持部252u和长度比上部把持部252u长的下部把持部252d的固定治具252。
由此，被固定治具252把持的层叠压电陶瓷部件100中，也由固定治具252强制地抑制了变位，内部应力主要沿着连结上部把持部252u的前端和下部把持部252d的前端的线100L产生(应力S2)。如图所示，该应力S2较多地具有与Z轴方向不平行的倾斜成分，与应力S1相比，力在层叠压电陶瓷部件内被分散。
由此，在使层叠压电陶瓷部件100工作时，不容易对由固定治具252固定的一端附近施加负荷，例如，能够抑制压电陶瓷体101的粉碎、压电陶瓷体101与各电极的剥离。其结果是，在层叠压电陶瓷部件100中，更不容易引起元件破坏，可靠性提高。
另外，层叠压电陶瓷部件100中，能够将压电陶瓷体101、第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104各自的层厚设定成大致相同，因此，不需要特殊的成型法和层厚不同的生片。由此，实现工序简化和缩短交货时间(Improve lead time)，能够抑制高成本化。
此外，本实施方式中，能够构成为第二表面电极106的长度也可以比第一表面电极105的长度长。根据这种结构，能够将固定治具252设为与图13(b)相反地来使用，能够得到同样的效果。
另外，固定治具252可以由绝缘材料构成，也可以由金属构成。特别是固定治具252由金属构成的情况下，在固定治具252与层叠压电陶瓷部件100之间设置绝缘材料(粘接剂)等，以使得第一端面端子电极107与第二端面端子电极108不短路。
[关于无侧边缘结构]
如上所述，层叠压电陶瓷部件100具有第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104露出于第一侧面101a和第二侧面101b的结构。
图14是另一比较例的层叠压电陶瓷部件300的立体图。
如该图所示，层叠压电陶瓷部件300具有：压电陶瓷体301、表面电极302、第一端子电极303和第二端子电极304。另外，层叠压电陶瓷部件300具有对应于第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104的未图示的内部电极。
在层叠压电陶瓷部件300中，内部电极没有露出于侧面，而埋设于压电陶瓷体301的内部。如图14所示，在内部电极的侧面侧设置有由压电材料构成的侧边缘S。
该侧边缘S在层叠压电陶瓷部件300被驱动时，在Z轴方向上没有被内部电极夹着，因此，作为抑制层叠压电陶瓷部件300的变位的限制部发挥作用。由此，使层叠压电陶瓷部件300的变位性能降低。
与之不同，层叠压电陶瓷部件100中，第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104各自的宽度与一对侧面101a、101b之间的距离相同。即，在层叠压电陶瓷部件100中，第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104露出于第一侧面101a和第二侧面101b，且不具有侧边缘。因此，不会受到侧边缘的限制作用，能够产生大幅变位，并且能够防止变位性能的降低。
[关于绝缘膜]
层叠压电陶瓷部件100也可以具有绝缘膜。图15是表示具有绝缘膜112的层叠压电陶瓷部件100的立体图。
如该图所示，绝缘膜112覆盖层叠压电陶瓷部件100的外周。在此，在X轴方向上，形成于上表面101e的绝缘膜112的长度与第二表面电极106的长度相同。即，在绝缘膜112中设置有使第一表面端子电极110、第二表面端子电极111和第一表面电极105的一部分露出的开口112a。层叠压电陶瓷部件100中，经由一个开口112a能够进行与第一表面端子电极110、第二表面端子电极111和第一表面电极105的电连接(三端子连接)。由此，配线结构变得紧凑。
绝缘膜112覆盖的范围不限定于图15所示的范围，只要至少覆盖第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104露出的第一侧面101a和第二侧面101b即可。
绝缘膜112的材料只要是绝缘性材料就没有特别限定，例如优选为SiN和丙烯酸树脂等的绝缘性树脂。此外，绝缘膜112是与压电陶瓷体101不同的材料，能够利用柔软的材料，因此，绝缘膜112的限制作用能够极小。即，层叠压电陶瓷部件100能够防止变位性能的降低。
[关于制造方法]
说明层叠压电陶瓷部件100的制造方法。
层叠压电陶瓷部件100能够通过层叠片部件来制造。图16(a)～图16(e)是表示片部件的示意图。图16(a)表示由第一表面电极105、第一表面端子电极110、第二表面端子电极111和压电陶瓷体201构成的片部件210，图16(b)表示由第一内部电极102和压电陶瓷体201构成的片部件220。
图16(c)表示由第三内部电极104和压电陶瓷体201构成的片部件230，图16(d)表示由第二内部电极103和压电陶瓷体201构成的片部件240。图16(e)表示由第二表面电极106和压电陶瓷体201构成的片部件250。
首先，在片部件250上层叠仅由压电陶瓷体构成的片部件(以下，压电体片部件)，在其上依次层叠片部件240、压电体片部件、片部件230。另外，将片部件240和片部件230隔着压电体片部件交替地层叠。
接着，将片部件220和片部件230隔着压电体片部件交替地层叠，在其上依次层叠压电体片部件和片部件210。接着，压接该层叠体，通过加热等除去粘合剂。
接着，进行烧制。该阶段中，各内部电极埋设于压电陶瓷体201中，并形成侧边缘。接着，通过热处理在第一端面101c形成第一端面端子电极107和第二端面端子电极108，且在第二端面101d形成第三端面端子电极109。
接着，切割侧边缘并将其除去。由此，由压电陶瓷体201形成压电陶瓷体101。侧边缘的切断能够通过切割器或激光照射进行。通过侧边缘的切割，形成第一侧面101a和第二侧面101b，第一内部电极102、第二内部电极103和第三内部电极104从第一侧面101a和第二侧面101b露出(参照图1)。
接着，除了开口112a以外形成绝缘膜112(参照图16(a)～图16(e))。绝缘膜112能够通过喷雾沉积、溅射或浸渍等的方法形成。然后，与第一表面端子电极110和第二表面端子电极111取得电导通，施加直流电压。由此，进行极化处理，压电陶瓷体101激活。
层叠压电陶瓷部件100可如按如上所述制造。此外，层叠压电陶瓷部件100的制造方法不限于这里所示的方法。
[关于压电器件]
层叠压电陶瓷部件100能够安装于振动部件构成压电器件。图17是具有层叠压电陶瓷部件100的压电器件400的示意图。如该图所示，压电器件400具有层叠压电陶瓷部件100、振动部件410和固定治具252。
振动部件410为显示器的玻璃面板或金属板，没有特别限定。接合部420为树脂等，将层叠压电陶瓷部件100接合于振动部件410。
层叠压电陶瓷部件100的上表面101e中、第一端面101c侧的区域与固定治具252接合。在第一表面端子电极110、第二表面端子电极111和第一表面电极105电连接有未图示的配线。
当对各电极施加电压时，如上所述，层叠压电陶瓷部件100中，在Z轴方向上产生变形(图中箭头)。由此，可使振动部件410振动。此外，层叠压电陶瓷部件100的安装方法不限于这里所示的方法，例如也可以将上表面101e的整体与接合部420接合。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不仅限定于上述的实施方式，当然能够施加各种变更。各实施方式不限于独立的方式，只要在技术上能够实现就可能组合。

Claims (4)

1.一种层叠压电陶瓷部件，其是双压电晶片型压电致动器，包括：
长度＞宽度＞厚度的长方体形状的压电陶瓷体，其具有：在厚度方向上相对的上表面和下表面、在长度方向上相对的第一端面和第二端面、在宽度方向上相对的一对侧面，并且在厚度方向上具有所述上表面一侧的第一区域和所述下表面一侧的第二区域；
第一内部电极，其形成于所述第一区域的内部，并引出至所述第一端面；
第二内部电极，其形成于所述第二区域的内部，并引出至所述第一端面；
第三内部电极，其形成于所述第一区域的内部和所述第二区域的内部，并引出至所述第二端面，该第三内部电极在所述第一区域的内部在厚度方向上与所述第一内部电极隔开规定的距离地交替地层叠，而在所述第二区域的内部在厚度方向上与所述第二内部电极隔开规定的距离地交替地层叠；
形成于所述第一端面的第一端面端子电极，其与所述第一内部电极电连接；
形成于所述上表面的第一表面端子电极，其与所述第一端面端子电极电连接；
形成于所述第一端面的第二端面端子电极，其与所述第一端面端子电极电绝缘，与所述第二内部电极电连接；
形成于所述上表面的第二表面端子电极，其与所述第二端面端子电极电连接；
形成于所述第二端面的第三端面端子电极，其与所述第三内部电极电连接；
形成于所述上表面的与所述第三端面端子电极电连接的第一表面电极，其从所述第二端面延伸并与所述第一内部电极相对；和
形成于所述下表面的与所述第三端面端子电极电连接的第二表面电极，其从所述第二端面延伸并与所述第二内部电极相对，而且比所述第一表面电极的长度短，
所述一对侧面、所述上表面的一部分和所述下表面的一部分由材料与所述压电陶瓷体的材料不同的绝缘膜覆盖，
所述绝缘膜在所述上表面具有使所述第一表面端子电极、所述第二表面端子电极和所述第一表面电极的一部分露出的开口。
2.根据权利要求1所述的层叠压电陶瓷部件，其特征在于：
所述第一内部电极、所述第二内部电极和所述第三内部电极的宽度与所述一对侧面之间的距离相同。
3.根据权利要求1或2所述的层叠压电陶瓷部件，其特征在于：
形成于所述上表面的所述绝缘膜的长度与所述第二表面电极的长度相同。
4.一种压电器件，其特征在于，包括：
振动部件；
固定治具；和
由所述固定治具安装于所述振动部件的层叠压电陶瓷部件，其是双压电晶片型压电致动器，
所述层叠压电陶瓷部件包括：
长度＞宽度＞厚度的长方体形状的压电陶瓷体，其具有：在厚度方向上相对的上表面和下表面、在长度方向上相对的第一端面和第二端面、在宽度方向上相对的一对侧面，并且在厚度方向上具有所述上表面一侧的第一区域和所述下表面一侧的第二区域；
第一内部电极，其形成于所述第一区域的内部，并引出至所述第一端面；
第二内部电极，其形成于所述第二区域的内部，并引出至所述第一端面；
第三内部电极，其形成于所述第一区域的内部和所述第二区域的内部，并引出至所述第二端面，该第三内部电极在所述第一区域的内部在厚度方向上与所述第一内部电极隔开规定的距离地交替地层叠，而在所述第二区域的内部在厚度方向上与所述第二内部电极隔开规定的距离地交替地层叠；
形成于所述第一端面的第一端面端子电极，其与所述第一内部电极电连接；
形成于所述上表面的第一表面端子电极，其与所述第一端面端子电极电连接；
形成于所述第一端面的第二端面端子电极，其与所述第一端面端子电极电绝缘，与所述第二内部电极电连接；
形成于所述上表面的第二表面端子电极，其与所述第二端面端子电极电连接；
形成于所述第二端面的第三端面端子电极，其与所述第三内部电极电连接；
形成于所述上表面的与所述第三端面端子电极电连接的第一表面电极，其从所述第二端面延伸并与所述第一内部电极相对；和
形成于所述下表面的与所述第三端面端子电极电连接的第二表面电极，其从所述第二端面延伸并与所述第二内部电极相对，而且比所述第一表面电极的长度短，
所述一对侧面、所述上表面的一部分和所述下表面的一部分由材料与所述压电陶瓷体的材料不同的绝缘膜覆盖，
所述绝缘膜在所述上表面具有使所述第一表面端子电极、所述第二表面端子电极和所述第一表面电极的一部分露出的开口，
所述上表面中、所述第一端面侧的包括所述开口的区域与所述固定治具接合。
CN201910091112.5A 2018-01-30 2019-01-30 层叠压电陶瓷部件和压电器件 Active CN110098317B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013960A JP7128628B2 (ja) 2018-01-30 2018-01-30 積層圧電セラミック部品及び圧電デバイス
JP2018-013960 2018-01-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110098317A CN110098317A (zh) 2019-08-06
CN110098317B true CN110098317B (zh) 2023-12-29

Family

ID=67393742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910091112.5A Active CN110098317B (zh) 2018-01-30 2019-01-30 层叠压电陶瓷部件和压电器件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11393972B2 (zh)
JP (1) JP7128628B2 (zh)
CN (1) CN110098317B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10607642B2 (en) 2013-03-18 2020-03-31 Magnecomp Corporation Multi-layer PZT microactuator with active PZT constraining layers for a DSA suspension
US9741376B1 (en) 2013-03-18 2017-08-22 Magnecomp Corporation Multi-layer PZT microactuator having a poled but inactive PZT constraining layer
US11205449B2 (en) * 2013-03-18 2021-12-21 Magnecomp Corporation Multi-layer PZT microacuator with active PZT constraining layers for a DSA suspension
US10128431B1 (en) 2015-06-20 2018-11-13 Magnecomp Corporation Method of manufacturing a multi-layer PZT microactuator using wafer-level processing
WO2021216766A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 Magnecomp Corporation Multi-layer pzt microacuator with active pzt constraining layers for a dsa suspension

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6146082A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 圧電アクチユエ−タ
JP2005129737A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Nec Tokin Corp 積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法
CN101868838A (zh) * 2007-11-22 2010-10-20 株式会社村田制作所 层叠陶瓷电子元件
CN104137286A (zh) * 2012-03-26 2014-11-05 京瓷株式会社 压电振动部件以及便携终端

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250681A (ja) * 1986-04-23 1987-10-31 Murata Mfg Co Ltd 磁気ヘツドが一端側に、他端側に支持部材が取付けられた積層バイモルフ
JPH09289342A (ja) 1996-04-19 1997-11-04 Sony Corp 多層型圧電アクチュエータ
JP4008099B2 (ja) * 1998-03-30 2007-11-14 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド駆動用圧電振動子ユニット、及びその製造方法
CN103703795B (zh) 2011-10-03 2017-06-13 京瓷株式会社 压电振动装置及使用其的便携式终端
WO2013145357A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 京セラ株式会社 振動装置およびそれを用いた携帯端末
KR101422934B1 (ko) * 2012-11-29 2014-07-23 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품
JP6228994B2 (ja) * 2014-01-30 2017-11-08 京セラ株式会社 圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器
JP6406191B2 (ja) * 2015-09-15 2018-10-17 Tdk株式会社 積層電子部品
JP7036604B2 (ja) * 2018-01-30 2022-03-15 太陽誘電株式会社 積層圧電セラミック部品及び圧電デバイス
US11309481B2 (en) * 2018-01-30 2022-04-19 Taiyo Yuden Co., Ltd Multi-layer piezoelectric ceramic component-mounted piezoelectric device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6146082A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 圧電アクチユエ−タ
JP2005129737A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Nec Tokin Corp 積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法
CN101868838A (zh) * 2007-11-22 2010-10-20 株式会社村田制作所 层叠陶瓷电子元件
CN104137286A (zh) * 2012-03-26 2014-11-05 京瓷株式会社 压电振动部件以及便携终端

Also Published As

Publication number Publication date
JP7128628B2 (ja) 2022-08-31
US11393972B2 (en) 2022-07-19
CN110098317A (zh) 2019-08-06
JP2019134033A (ja) 2019-08-08
US20190237652A1 (en) 2019-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110098317B (zh) 层叠压电陶瓷部件和压电器件
TW201813273A (zh) 觸覺回饋產生裝置
JPH08242025A (ja) 圧電アクチュエータ
US20110031848A1 (en) Multilayered piezoelectric element and ultrasonic motor
CN110098315B (zh) 层叠压电陶瓷部件和压电器件
JP5993330B2 (ja) 積層型超音波振動デバイス、積層型超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置
CN110098316B (zh) 层叠压电陶瓷部件和压电器件
JP5429141B2 (ja) 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法
JP7163570B2 (ja) 積層型圧電素子及び振動デバイス
JP3535111B2 (ja) 圧電アクチュエータ
US11557712B2 (en) Vibration generating device and electronic equipment
JP6998223B2 (ja) 圧電デバイス
JP7243029B2 (ja) 圧電素子
JP5604250B2 (ja) 圧電素子
JP6952393B2 (ja) 圧電アクチュエータ
JPS6388875A (ja) 積層型圧電素子の製造方法
JP4673418B2 (ja) 振動式搬送装置
JP7158151B2 (ja) 積層圧電セラミック部品及び圧電デバイス
JP2893765B2 (ja) マルチモルフ素子の製造方法
JP5589395B2 (ja) 圧電アクチュエータ
JP5604251B2 (ja) 圧電素子
JP4516365B2 (ja) 超音波モータ
US20190237657A1 (en) Method of producing a multi-layer piezoelectric ceramic component, multi-layer piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device
CN114695640A (zh) 压电元件
JP2018129447A (ja) 振動デバイス

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