CN114695640A - 压电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的压电元件至少进行弯曲振动。压电元件具备层叠体、用于使层叠体产生多个活性区域的多个内部电极、以及多个外部电极。层叠体层叠有多个压电体层。层叠体具有：在多个压电体层的层叠方向上彼此相对的一对主面、在与层叠方向交叉的第一方向上彼此相对的一对端面、和在与层叠方向及第一方向交叉的第二方向上彼此相对的一对侧面。多个内部电极在层叠体内沿层叠方向层叠。一对主面、一对端面以及一对侧面分别为研磨了的研磨面。层叠体的各棱线部呈倒圆了的倒角形状。

Description

压电元件
技术领域
本公开涉及一种压电元件。
背景技术
在国际公开第2007/091443号中，公开了至少弯曲振动并作为致动器(actuator)使用的压电元件。该压电元件具备：压电体层及内部电极交替层叠而成的层叠体、和设置于层叠体的外表面的外部电极。在该压电元件，通过减少与外部电极连接的导线(wire)的数量，来抑制压电元件的振动阻碍。
发明内容
本公开的一个方式提供一种能够提高位移量的压电元件。
本公开的一个方式所涉及的压电元件至少进行弯曲振动。压电元件具备层叠体、用于使层叠体产生多个活性区域的多个内部电极、以及多个外部电极。层叠体层叠有多个压电体层。层叠体具有在多个压电体层的层叠方向上彼此相对的一对主面、在与层叠方向交叉的第一方向上彼此相对的一对端面、和在与层叠方向以及第一方向交叉的第二方向上彼此相对的一对侧面。多个内部电极在层叠体内沿层叠方向层叠。一对主面、一对端面以及一对侧面分别为研磨了的研磨面。层叠体的各棱线部呈倒圆了的倒角形状。
在该压电元件中，一对主面、一对端面以及一对侧面分别是研磨了的研磨面。根据这样的研磨面，与自然面的情况相比，能够抑制在多个活性区域间产生位移差。由此，能够使压电元件平衡良好地弯曲振动。其结果，能够提高位移量。层叠体的各棱线部呈倒圆了的倒角形状。由此，抑制驱动时的应变集中于各棱线部。其结果，各棱线部成为起点并能够抑制在层叠体产生裂纹。
也可以为，多个内部电极具有沿层叠方向经由压电体层交替层叠的第一内部电极以及第二内部电极。也可以为，第一内部电极包括多个电极部分。也可以为，第二内部电极经由压电体层与第一内部电极的多个电极部分相对。也可以为，多个内部电极以一对第二内部电极位于层叠方向的两端的方式层叠。在该情况下，与第一内部电极位于层叠方向的两端的情况相比，能够抑制因多个电极部分而导致主面的平滑性降低。由此，进一步抑制在多个活性区域间产生位移差。其结果，能够进一步提高位移量。
也可以为，多个电极部分分别沿第一方向以及第二方向中的各个以两列排列。也可以为，第二内部电极还包括将位于对角的电极部分彼此连接的连接部分。在该情况下，在层叠体的内部电极部分彼此连接。因此，能够减少与外部电极连接的配线数。此外，无需在层叠体的外部设置连接电极。由此，抑制压电元件的振动阻碍。因此，能够进一步提高位移量。
也可以为，多个压电体层具有：配置于层叠方向的两端的一对第一压电体层、和沿层叠方向配置于一对第一压电体层之间的第二压电体层。也可以为，各第一压电体层的厚度比第二压电体层的厚度薄。在该情况下，成为惰性层的第一压电体层较薄，因此能够进一步提高位移量。
也可以为，多个压电体层具有配置于层叠方向的两端的一对第一压电体层。也可以为，棱线部的曲率半径比各第一压电体层的厚度大。在该情况下，配置于层叠方向的两端的内部电极在棱线部露出。棱线部呈倒圆了的倒角形状，因此，配置于层叠方向的两端的内部电极的露出面积增大。因此，配置于层叠方向的两端的内部电极与外部电极的连接强度提高。
也可以为，多个内部电极包括与对应的外部电极在棱线部连接的内部电极。在该情况下，棱线部呈倒圆了的倒角形状，因此，在棱线部内部电极的露出面积增大。因此，在棱线部连接的外部电极与内部电极的连接强度提高。
附图说明
图1是示出一个实施方式所涉及的压电元件的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的截面图。
图3是沿着图1的III-III线的截面图。
图4是示出图1的压电元件的分解立体图。
图5是示出配置于压电体层上的内部电极的俯视图。
图6是示出配置于压电体层上的内部电极的俯视图。
图7是示出配置于压电体层上的内部电极的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。此外，在附图的说明中，对相同或相当的要素赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是示出一个实施方式所涉及的压电元件的立体图。图1所示的压电元件1用作压电致动器。压电元件1具有通过施加交流电压而至少弯曲振动并使被驱动体移动的功能。压电元件1具备层叠体2和多个外部电极4、5、6、7、8、9。层叠体2呈长方体形状。长方体形状包括角部以及棱线部被倒角的长方体的形状、以及角部及棱线部被倒圆的长方体的形状。层叠体2具有彼此相对的一对端面2a、2b、彼此相对的一对侧面2c、2d、以及彼此相对的一对主面2e、2f。
端面2a、2b的相对的方向D1、侧面2c、2d的相对的方向D2、以及主面2e、2f的相对的方向D3相互交叉。在本实施方式中，方向D1、方向D2、方向D3相互正交。方向D1是层叠体2的长度方向。方向D2是层叠体2的宽度方向。方向D3是层叠体2的厚度方向。主面2e、2f呈长方形状。主面2e、2f的长边方向与方向D1一致。主面2e、2f的短边方向与方向D2一致。
一对端面2a、2b以连结侧面2c、2d之间的方式沿层叠体2的宽度方向(方向D2)延伸。端面2a、2b也以连结一对主面2e、2f之间的方式沿层叠体2的厚度方向(方向D3)延伸。侧面2c、2d以连结端面2a、2b之间的方式沿层叠体2的长度方向(方向D1)延伸。侧面2c、2d也以连结主面2e、2f之间的方式沿层叠体2的厚度方向延伸。主面2e、2f以连结端面2a、2b之间的方式沿层叠体2的长度方向延伸。主面2e、2f也以连结侧面2c、2d之间的方式沿层叠体2的宽度方向延伸。
层叠体2的宽度(方向D2的长度)例如为2.5mm。层叠体2的长度(方向D1的长度)例如为9mm。层叠体2的厚度(方向D3的长度)例如为1mm。层叠体2的宽度比层叠体2的厚度长，且比层叠体2的长度短。
层叠体2的各面2a、2b、2c、2d、2e、2f例如是通过滚筒研磨而研磨了的研磨面。各面2a、2b、2c、2d、2e、2f中的、位于相邻的两个面之间的各棱线部2g呈倒圆了的倒角形状。各棱线部2g由弯曲面构成。各面2a、2b、2c、2d、2e、2f中的、位于相邻的三个面之间的各角部2h呈倒圆了的倒角形状。各角部2h由弯曲面构成。棱线部2g和角部2h的曲率半径例如为0.03mm以上0.15mm以下。
外部电极4、5、6配置于层叠体2的侧面2c。外部电极4、5、6相互分离。外部电极4、5、6在方向D1上排列配置。外部电极4配置于端面2a侧。外部电极4与端面2a分离。外部电极5配置于端面2b侧。外部电极5与端面2b分离。外部电极6配置于外部电极4与外部电极5之间。外部电极6与外部电极4和外部电极5中的各个分离。
外部电极4、5、6呈彼此相同形状。从方向D2观察，外部电极4、5、6呈矩形状。各外部电极4、5、6以连接主面2e与主面2f的方式沿方向D3延伸。各外部电极4、5、6形成于侧面2c的方向D3的整体。各外部电极4、5、6也设置于侧面2c与主面2e之间的棱线部2g、以及侧面2c与主面2f之间的棱线部2g中的各个。
外部电极7、8、9配置于层叠体2的侧面2d。外部电极7、8、9相互分离。外部电极7、8、9在方向D1上排列配置。外部电极7配置于端面2a侧。外部电极7与端面2a分离。外部电极8配置于端面2b侧。外部电极8与端面2b分离。外部电极9配置于外部电极7与外部电极8之间。外部电极9与外部电极7及外部电极8中的各个分离。
外部电极7、8、9呈彼此相同形状。从方向D2观察，外部电极7、8、9呈矩形状。各外部电极7、8、9以连接主面2e与主面2f的方式沿方向D3延伸。各外部电极7、8、9形成于侧面2d的方向D3的整体。各外部电极7、8、9也设置于侧面2d与主面2e之间的棱线部2g、以及侧面2d与主面2f之间的棱线部2g中的各个。
外部电极4和外部电极7沿方向D2彼此相对。从方向D2观察，外部电极4和外部电极7以相互重叠的方式设置。外部电极5和外部电极8沿方向D2彼此相对。从方向D2观察，外部电极5和外部电极8以相互重叠的方式设置。外部电极6和外部电极9沿方向D2彼此相对。从方向D2观察，外部电极6以及外部电极9以相互重叠的方式设置。
外部电极4、5、6、7、8、9例如通过溅射法而形成于侧面2c、2d。外部电极4、5、6、7、8、9也可以通过蒸镀法形成。作为构成外部电极4、5、6、7、8、9的膜结构，可以列举例如Cr/Ni、NiCu/Ag、SnAg或Au等。外部电极4、5、6、7、8、9的厚度例如为0.5μm以上2.5μm以下。外部电极4、5、6、7、8、9的方向D1的长度例如为1mm以上1.5mm以下。
外部电极4、5、6、7、8、9也可以是通过导电性膏体的烧结而形成的烧结电极层。作为导电性膏体，可以使用含有将Ag作为主要成分的导电材料的导电性膏体。外部电极4、5、6、7、8、9也可以还具有通过电镀形成的镀层。作为镀层，可以列举Ni/Au镀层等。
图2是沿着图1的II-II线的截面图。图3是沿着图1的III-III线的截面图。图4是示出图1的压电元件的分解立体图。如图4所示，层叠体2具有沿方向D3层叠的压电体层10～19。层叠体2的压电体层10～19沿方向D3层叠而构成。压电体层10～19的层叠方向与主面2e、2f的相对方向一致。压电体层10～19呈矩形板状。
压电体层10、19配置于层叠方向(方向D3)的两端。压电体层10的外表面构成主面2e。压电体层19的外表面构成主面2f。压电体层11～18沿层叠方向配置于压电体层10、19之间。配置于层叠方向的两端的各压电体层10、19的厚度(沿方向D3的长度)比配置于压电体层10、19之间的各压电体层11～18的厚度(方向D3上的长度)薄。各压电体层11～18的厚度例如为各压电体层10、19的厚度的4倍以上8倍以下。
压电体层10、19的厚度比棱线部2g的曲率半径小。棱线部2g的曲率半径例如大于各压电体层10、19的厚度的1倍，且为5倍以下。压电体层10、19的厚度例如为0.02μm以上0.03μm以下。沿层叠方向，压电体层11～18的厚度例如为0.12μm以上且0.2μm以下。在本实施方式中，压电体层10、19具有相互同等的厚度，但也可以相互不同。多个压电体层11～18具有彼此同等的厚度，但也可以彼此不同。
各压电体层10～19由压电陶瓷材料构成。作为压电陶瓷材料，可以列举PZT[Pb(Zr、Ti)O3]、PT(PbTiO3)、PLZT[(Pb、La)(Zr、Ti)O3]、或钛酸钡(BaTiO3)等。各压电体层10～19是包括压电陶瓷材料的陶瓷生片的烧结体。在实际的层叠体2，各压电体层10～19以不能辨识各压电体层10～19之间的边界的程度一体化。
压电元件1配置于层叠体2内，具备用于使层叠体2产生多个活性区域的多个内部电极20、30A、30B。在压电元件1，作为第一内部电极的内部电极30A、30B和作为第二内部电极的内部电极20经由各压电体层10～19交替配置。第一内部电极也可以是内部电极30A、30B中的任一个。但是，压电元件1需要具有至少各一层内部电极30A、30B。多个内部电极20、30A、30B以一对内部电极20位于层叠方向(方向D3)的两端的方式层叠。
在本实施方式中，压电元件1具备多个内部电极20、多个内部电极30A以及多个内部电极30B。具体而言，压电元件1具备：分别配置于压电体层10、12、14、16、18上的5个内部电极20；分别配置于压电体层11、15上的2个内部电极30A；以及分别配置于压电体层13、17上的2个内部电极30B。
多个内部电极20分别配置于压电体层10与压电体层11之间、压电体层12与压电体层13之间、压电体层14与压电体层15之间、压电体层16与压电体层17之间、以及压电体层18与压电体层19之间。多个内部电极30A分别配置于压电体层11与压电体层12之间、以及压电体层15与压电体层16之间。多个内部电极30B分别配置于压电体层13与压电体层14之间、以及压电体层17与压电体层18之间。
配置于压电体层11上的内部电极30A经由压电体层11而与内部电极20相对，并且经由压电体层12而与内部电极20相对。配置于压电体层13上的内部电极30B经由压电体层13而与内部电极20相对，并且经由压电体层14而与内部电极20相对。配置于压电体层15上的内部电极30A经由压电体层15而与内部电极20相对，并且经由压电体层16而与内部电极20相对。配置于压电体层17上的内部电极30B经由压电体层17而与内部电极20相对，并且经由压电体层18而与内部电极20相对。
各内部电极20、30A、30B由导电性材料(例如，Ag/Pd、Pt、Pd或Cu等)构成。各内部电极20、30A、30B构成为包括上述导电性材料的导电性膏体的烧结体。
图5是示出配置于压电体层10上的内部电极20的俯视图。如图5所示，内部电极20具有主电极部20a和连接部20b、20c。主电极部20a呈将层叠体2的长度方向作为主电极部20a的长度方向的长方形状。主电极部20a与端面2a、2b以及侧面2c、2d分离地设置。
如图2所示，连接部20b从主电极部20a的沿着长度方向(方向D1)的一个侧面向层叠体2的侧面2c侧延伸，在层叠体2的侧面2c与主面2e之间的棱线部2g露出。连接部20b位于层叠体2的长度方向(方向D1)的中央。连接部20c从主电极部20a的沿着长度方向的另一个侧面向层叠体2的侧面2d侧延伸，在层叠体2的侧面2d与主面2e之间的棱线部2g露出。连接部20c位于层叠体2的长度方向的中央。
在压电体层12、14、16、18上也配置有与压电体层10上相同形状的内部电极20。各内部电极20与内部电极30A、30B所包括的多个电极部分31、32、33、34(参照图6以及图7)经由压电体层11～18相对，作为共用电极发挥功能。
在配置于压电体层12、14、16上的内部电极20，连接部20b在层叠体2的侧面2c露出，连接部20c在层叠体2的侧面2d露出。在配置于压电体层18上的内部电极20，连接部20b在层叠体2的侧面2c与主面2f之间的棱线部2g露出，连接部20c在层叠体2的侧面2d与主面2f之间的棱线部2g露出。各内部电极20的连接部20b与外部电极6连接。各内部电极20的连接部20c与外部电极9连接。配置于压电体层10、18上的内部电极20在棱线部2g与对应的外部电极6、9连接。配置于压电体层12、14、16上的内部电极20在侧面2c、2d与外部电极6、9连接。
图6是示出配置于压电体层11上的内部电极30A的俯视图。如图6所示，内部电极30A包括电极部分31、32、33、34以及连接部分35。在压电体层15上也配置有与压电体层11上相同形状的内部电极30A。
电极部分31、32、33、34分别沿方向D1和方向D2中的各个以两列排列成矩阵状。电极部分31、33在侧面2c侧沿着方向D1排列配置。电极部分32、34在侧面2d侧沿着方向D1排列配置。电极部分31、34在端面2a侧沿着方向D2排列配置。电极部分32、33在端面2b侧沿着方向D2排列配置。
电极部分31、32、33、34在将压电体层11分别沿方向D1及方向D2一分为二而成的四个分割区域中各配置有一个。电极部分31、32相互位于对角。电极部分33、34相互位于对角。电极部分31、32在压电体层11上相互分离地配置。电极部分33、34在压电体层11上通过连接部分35而相互连接。
电极部分31在压电体层11上配置于层叠体2的端面2a与侧面2c形成的角部侧。电极部分31具有主电极部31a和连接部31b。主电极部31a和连接部31b形成为一体。主电极部31a呈大致矩形状，与各端面2a、2b及各侧面2c、2d分离。连接部31b从主电极部31a向侧面2c侧延伸，在侧面2c露出。
电极部分32在压电体层11上配置于与配置有电极部分31的角部为对角的角部，即，层叠体2的端面2b与侧面2d形成的角部侧。
电极部分32具有主电极部32a和连接部32b。主电极部32a和连接部32b形成为一体。主电极部32a呈大致矩形状，与各端面2a、2b及各侧面2c、2d分离。连接部32b从主电极部32a向侧面2d侧延伸，在侧面2d露出。
电极部分33在压电体层11上配置于层叠体2的端面2b与侧面2c形成的角部侧。电极部分33具有主电极部33a和连接部33b。主电极部33a和连接部33b形成为一体。主电极部33a呈大致矩形状，与各端面2a、2b及各侧面2c、2d分离。连接部33b从主电极部33a向侧面2c侧延伸，在侧面2c露出。
电极部分34在压电体层11上配置于与配置有电极部分33的角部为对角的角部，即，层叠体2的端面2a与侧面2d形成的角部侧。电极部分34具有主电极部34a和连接部34b。主电极部34a和连接部34b形成为一体。主电极部34a呈大致矩形状，与各端面2a、2b及各侧面2c、2d分离。连接部34b从主电极部34a向侧面2d侧延伸，在侧面2d露出。
连接部分35将电极部分33与电极部分34电连接。具体而言，连接部分35将电极部分33的主电极部33a与电极部分34的主电极部34a电连接。连接部分35在压电体层11上配置于方向D1以及方向D2的中央部。连接部分35配置于隔开规定的间隔并对角配置的电极部分31与电极部分32之间。连接部分35与电极部分31以及电极部分32分离。从方向D3观察，连接部分35沿相对于方向D1以及方向D2倾斜的方向延伸。
连接部20b、20c、31b、32b、33b、34b的方向D1的长度例如相互同等，为0.9mm以上且1.4mm以下。连接部20b、20c、31b、32b、33b、34b的方向D1的长度为外部电极4、5、6、7、8、9的方向D1的长度以下。由此，内部电极的露出部被外部电极保护，因此能够防止在外部电极连接柔性印刷基板(FPC)等时使用的焊料向内部电极侧浸透(内部电极的焊料侵蚀)。
图7是示出配置于压电体层13上的内部电极30B的俯视图。如图7所示，内部电极30B在代替连接部分35(参照图6)而包括连接部分36这一点上与内部电极30A不同。连接部分36将电极部分31与电极部分32电连接。具体而言，连接部分36将电极部分31的主电极部31a与电极部分32的主电极部32a电连接。连接部分36在压电体层13上配置于方向D1以及方向D2的中央部。连接部分36配置于隔开规定的间隔并对角配置的电极部分33与电极部分34之间。连接部分36与电极部分33以及电极部分34分离。从方向D3观察，连接部分36沿相对于方向D1以及方向D2倾斜的方向延伸。在压电体层17上也配置有与压电体层13上相同形状的内部电极30B。
在各内部电极30A、30B，多个连接部31b在侧面2c与外部电极4分别连接。多个电极部分31经由外部电极4而相互电连接。多个连接部32b在侧面2d与外部电极8分别连接。多个电极部分32经由外部电极8而相互电连接。多个连接部33b在侧面2c与外部电极5分别连接。多个电极部分33经由外部电极5而相互电连接。多个连接部34b在侧面2d与外部电极7分别连接。多个电极部分34经由外部电极7而相互电连接。
如上所述，在内部电极30A，电极部分33、34经由连接部分35而相互连接。在内部电极30B，电极部分31、32经由连接部分36相互连接。因此，所有电极部分31、32通过连接部分36、外部电极4以及外部电极8相互电连接。所有电极部分33、34通过连接部分35、外部电极5以及外部电极7相互电连接。
对压电元件1的制造方法的一例进行说明。首先，准备用于形成压电体层10～19的陶瓷膏体、和用于形成内部电极20、30A、30B的导电性膏体。陶瓷膏体例如包括上述的压电陶瓷材料和有机载体。导电性膏体例如包括上述的导电性材料的粉末和有机载体。有机载体包括粘合剂(binder)和溶剂。溶剂例如为有机溶剂。
接着，使用上述的陶瓷膏体，形成陶瓷生片。在本过程中，例如，在载体膜(carrierfilm)上片状地赋予陶瓷膏体后，使片状的陶瓷膏体干燥。由此，得到陶瓷生片。陶瓷膏体例如通过刮刀法赋予。接着，使用导电性膏体，在陶瓷生片上形成多个内部电极图案。在本过程中，例如，在陶瓷生片上图案化并赋予导电性膏体之后，使导电性膏体干燥。由此，得到多个内部电极图案。内部电极膏体例如通过丝网印刷法而赋予。
接着，层叠形成有内部电极图案的陶瓷生片，形成生坯层叠体。然后，将生坯层叠体进行烧成。由此，形成层叠体基板。接着，将层叠体基板个片化。在本过程中，例如，利用切断机将层叠体基板切断成芯片状。由此，得到具有规定大小的多个层叠体。接着，对层叠体实施R倒角加工。R倒角加工例如为滚筒研磨。由此，得到具有R倒角了的棱线部2g和角部2h的层叠体2。
接着，在侧面2c、2d形成外部电极4、5、6、7、8、9。在本过程中，例如通过溅射法形成外部电极4、5、6、7、8、9。然后，对层叠体2进行极化处理。由此，压电元件1完成。
在如上构成的压电元件1，例如通过设置于侧面2c的配线部件，对外部电极4、5、6施加相互不同的电压。作为一例，将外部电极6与地连接，并且对外部电极4、5分别施加使相位错开90°的电压。由此，在层叠体2产生压电活性的多个活性区域。多个活性区域与电极部分31、32、33、34对应地形成。
具体而言，从方向D3观察，压电体层11～18中的、与电极部分31、32、33、34重叠的区域成为活性区域。压电体层11～18中的、电极部分31的主电极部31a与内部电极20的主电极部20a之间、电极部分32的主电极部32a与内部电极20的主电极部20a之间、电极部分33的主电极部33a与内部电极20的主电极部20a之间、以及电极部分34的主电极部34a与内部电极20的主电极部20a之间所夹的区域成为活性区域。
压电元件1在驱动时具有2个共振模式。压电元件1通过使沿方向D1振动的纵振动模式和向方向D2的弯曲振动模式重叠而振动。在压电元件1，例如，使与电极部分31、32对应的活性区域和与电极部分33、34对应的活性区域沿着方向D1反方向地位移。即，使一个活性区域沿着方向D1延伸，使另一个活性区域沿着方向D1收缩。由此，从方向D3观察，压电元件1进行S字状地弯曲振动。
如以上说明的那样，在压电元件1，端面2a、2b、侧面2c、2d以及主面2e、2f分别是研磨了的研磨面。根据这样的研磨面，自然面特有的起伏或凹凸被消除，因此与自然面的情况相比，能够抑制在多个活性区域间产生位移差。由此，能够使压电元件1平衡良好地弯曲振动。其结果，能够提高压电元件1的位移量。
层叠体2的各棱线部2g呈倒圆了的倒角形状。由此，抑制驱动时的应变集中于各棱线部2g。其结果，各棱线部2g成为起点，抑制在层叠体2产生裂纹。配置于层叠端的压电体层10、19是压电惰性的惰性层，阻碍位移。通过与主面2e、2f相邻的棱线部2g为倒角形状，能够减少阻碍位移的压电体层10、19的体积。因此，容易提高位移量。
在层叠体2，从方向D3观察，在内部电极20、30A、30B的外侧的区域，即，端面2a、2b以及侧面2c、2d的附近区域，电场以从内部电极30A、30B的端部相对于相邻的内部电极20的端部呈曲线状绕入的方式形成。棱线部2g是倒圆了的倒角形状，因此与平面状的倒角形状的情况相比，难以阻碍这样的曲线状的电场的绕入。
多个内部电极20、30A、30B以一对内部电极20位于层叠方向(方向D3)的两端的方式层叠。即，一对内部电极20与压电体层10、19相邻。假设包括多个电极部分31、32、33、34的内部电极30A、30B配置于层叠端，在与压电体层10、19相邻的情况下，有可能因多个电极部分31、32、33、34而导致主面2e、2f的平滑性降低。特别是，压电体层10、19比其他压电体层11～18薄，因此有可能将多个电极部分31、32、33、34的形状反映于主面2e、2f。与此相对，内部电极20是共用电极，遍及压电体层10、19的大致整体而一体地设置。因此，在压电元件1，抑制主面2e、2f的平滑性的降低。其结果，能够抑制在多个活性区域间产生位移差，进一步提高位移量。
由于一对内部电极20配置于层叠方向的两端，因此能够抑制内部电极30A、30B的电场泄漏到层叠体2的外部而成为噪声。由此，能够使压电元件1的动作稳定。
内部电极30A包括将位于对角的电极部分33、34彼此连接的连接部分35。内部电极30B包括将位于对角的电极部分31、32彼此连接的连接部分36。由此，能够减少为了对外部电极4～9施加电压而与外部电极4～9连接的配线数。此外，不需要在层叠体2的外部设置将电极部分31、32彼此连接的连接电极、以及将电极部分33、34彼此连接的连接电极。由此，能够抑制由配线以及连接电极引起的压电元件1的振动阻碍，因此能够进一步提高位移量。
配置于层叠端的压电体层10、19的厚度比配置于压电体层10与压电体层19之间的压电体层11～18的厚度薄。如上所述，压电体层10、19是压电惰性的惰性层，阻碍位移。由于阻碍位移的压电体层10、19的厚度薄，因此能够进一步提高位移量。
棱线部2g的曲率半径比压电体层10、19的厚度大。因此，配置于层叠端的内部电极20在棱线部2g露出，在棱线部2g与外部电极6、9连接。棱线部2g呈倒圆了的倒角形状，因此配置于层叠端的内部电极20的露出面积增大。因此，配置于层叠端的内部电极20与外部电极6、9的连接强度提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不一定限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
在上述实施方式中，以通过层叠压电体层10～19而形成层叠体2的方式为一例进行了说明。但是，压电体层的层叠数并不限定于此，可以根据设计而适当设定。在上述实施方式中，在层叠端配置有一对内部电极20，也可以配置有内部电极30A、30B。内部电极30A、30B也可以在棱线部2g露出。压电体层10～19的厚度也可以彼此同等。

Claims (6)

1.一种压电元件，其中，
是至少进行弯曲振动的压电元件，
具备：
层叠有多个压电体层而成的层叠体，其具有：在所述多个压电体层的层叠方向上彼此相对的一对主面、在与所述层叠方向交叉的第一方向上彼此相对的一对端面、和在与所述层叠方向及所述第一方向交叉的第二方向上彼此相对的一对侧面；
多个内部电极，其在所述层叠体内沿所述层叠方向层叠，并且用于使所述层叠体产生多个活性区域；以及
多个外部电极，
所述一对主面、所述一对端面及所述一对侧面分别为研磨了的研磨面，
所述层叠体的各棱线部呈倒圆了的倒角形状。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其中，
所述多个内部电极具有沿所述层叠方向经由所述压电体层交替层叠的第一内部电极以及第二内部电极，
所述第一内部电极包括多个电极部分，
所述第二内部电极经由所述压电体层与所述第一内部电极的所述多个电极部分相对，
所述多个内部电极以一对所述第二内部电极位于所述层叠方向的两端的方式层叠。
3.根据权利要求2所述的压电元件，其中，
所述多个电极部分分别沿所述第一方向和所述第二方向中的各个以两列排列，
所述第二内部电极还包括将位于对角的所述电极部分彼此连接的连接部分。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电元件，其中，
所述多个压电体层具有：配置于所述层叠方向的两端的一对第一压电体层、和沿所述层叠方向配置于所述一对第一压电体层之间的第二压电体层，
各所述第一压电体层的厚度比所述第二压电体层的厚度薄。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电元件，其中，
所述多个压电体层具有配置于所述层叠方向的两端的一对第一压电体层，
所述棱线部的曲率半径比各所述第一压电体层的厚度大。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的压电元件，其中，
所述多个内部电极包括：与对应的所述外部电极在所述棱线部连接的内部电极。
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JP2011165935A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Tdk Corp 積層電子部品
JP6880975B2 (ja) * 2017-04-19 2021-06-02 Tdk株式会社 圧電アクチュエータ
JP7243029B2 (ja) * 2018-03-29 2023-03-22 Tdk株式会社 圧電素子

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