JP2001160636A

JP2001160636A - 圧電素子

Info

Publication number: JP2001160636A
Application number: JP2000196006A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Murai; 敦司村井; Masayuki Kobayashi; 正幸小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2001-06-12
Also published as: EP1085584A3; US6285116B1; EP1085584A2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子を、簡単な駆動回路により駆動可能
とすることである。【解決手段】圧電層積層体１１を有し、圧電層１１１
の層間に形成した正負両極の内部電極１２１，１２２間
に外部電極１３１、１３２から電圧を印加して圧電層１
１１に電界を形成し圧電層１１１を変位可能とした圧電
素子において、一方の極の外部電極１３１と該一方の極
の内部電極１２１とを結ぶ線路の途中にインダクタ２を
介設せしめ、圧電素子１の数が多くとも駆動回路７のイ
ンダクタを不要もしくは駆動回路７には各圧電素子に共
通の簡単なインダクタだけで済むようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピエゾインジェクタ
等に用いる圧電素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は圧電材料の圧電効果を利用す
るもので、応答速度が速く機械部品を用いないので、種
々の分野でアクチュエータとして適用されている。例え
ば、自動車の内燃機関における燃料噴射用のインジェク
タの開閉駆動用として、電磁気力を利用するソレノイド
に代えて圧電素子を用いたインジェクタが開発されてい
る。図１３は駆動回路と接続された圧電素子を示すもの
で、圧電素子９１は圧電層９１１と内部電極９１２とを
交互に積層した積層体９１ａを有し、内部電極９１２間
に電圧を印加して圧電素子９１を変位せしめるようにな
っている。圧電素子９１への電圧印加は、駆動回路９２
の、コンデンサ等で構成された電流源９２１から積層体
９１ａの表面に形成された外部電極９１４を介して行わ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電層９１
１に電荷を急激に投入すると、投入直後に圧電層９１１
に必要以上の伸びが生じてしまい、圧電層９１１の破壊
を招くおそれがある。そこで圧電素子９１と電流源９２
１とを接続する線路９３の途中に圧電素子９１と直列に
インダクタ９２２を設けて圧電素子９１への急激な電荷
の投入を抑制しているが、電磁誘導を利用するインダク
タの他のコイル部品等への干渉を避ける必要があり、駆
動回路における部品のレイアウトが制約を受け、大型化
は否めない。仕様の異なる複数の圧電素子を駆動する場
合等のように圧電素子の数に応じてインダクタの数が増
えると、駆動回路９２は特に大型化してしまう。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
小型で簡単な駆動回路により駆動可能な圧電素子を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、一方の極の外部電極と該一方の極の内部電極とを結
ぶ線路の途中にインダクタを介設せしめ、このインダク
タを介して圧電層の層間に形成した内部電極間に電圧を
印加する構成とする。

【０００６】圧電素子の駆動回路にインダクタを不要と
することができる。または、駆動回路には圧電素子に設
けられるインダクタと直列に接続する各圧電素子に共通
のインダクタを備えておくだけで済み、駆動回路を小型
で簡単なものにすることができる。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１の発明
の構成において、インダクタは、複数の絶縁層を積層し
て上記圧電層の積層部と一体化せしめるとともに、絶縁
層の層間に電導性材料を渦巻き状若しくはループ状に形
成した導体パターンを設けてなる構成とする。

【０００８】絶縁層の層間に導体パターンを形成するの
で、省スペースとすることができる。また、インダクタ
部分の製造にも、グリーンシート法のような圧電素子の
製造における主流の方法を適用することができる。

【０００９】請求項３記載の発明では、請求項２の発明
の構成において、インダクタは、上記導体パターンと上
記絶縁層とを交互に積層し、各導体パターンを各絶縁層
を貫通するコンタクト部により直列に接続せしめてなる
構成とする。

【００１０】絶縁層および導体パターンの積層数に応じ
てインダクタのインダクタンスが自在である。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項２または
３いずれかの発明の構成において、上記絶縁層の層間に
は、上記導体パターンに近接して磁性部材を配置する。

【００１２】磁性部材を設けることで透磁率を上げ、イ
ンダクタの実質的な形状をそのままにインダクタンスを
高めることができる。

【００１３】請求項５記載の発明では、請求項４の発明
の構成において、上記磁性部材は、上記絶縁層の層間に
形成した磁性体パターンとする。

【００１４】スクリーン印刷等で容易に形成し得る。

【００１５】請求項６記載の発明では、請求項４の発明
の構成において、上記磁性部材は、上記絶縁層を貫通す
る磁性体芯とする。

【００１６】より高い透磁率を得ることができる。

【００１７】請求項７記載の発明では、請求項１の発明
の構成において、インダクタは、絶縁層を３層以上に積
層して上記圧電層の積層部と一体化せしめるとともに、
絶縁層の第１の層間に、電導性材料を略直線状に形成し
た複数の第１の種類の導体パターンを並列位置に設け、
第２の層間に、第１の種類の導体パターンに対して傾け
て各第１の種類の導体パターンの端部位置からその相隣
れる第１の種類の導体パターンの端部位置に伸びる略直
線状に形成した第２の種類の導体パターンを設ける。第
１の種類の導体パターンと第２の種類の導体パターンと
をその端部にて、絶縁層を貫通するコンタクト部により
導通せしめる。

【００１８】絶縁層の層間に導体パターンを形成するの
で、絶縁層および導体パターンの積層数をそのままに、
導体パターンの本数に応じてインダクタのインダクタン
スが自在であり、すぐれて省スペースとすることができ
る。また、インダクタ部分の製造にも、グリーンシート
法のような圧電素子の製造における主流の方法を適用す
ることができる。

【００１９】請求項８記載の発明では、請求項２ないし
７いずれかの発明の構成において、上記絶縁層は上記圧
電層と同じ部材により構成する。

【００２０】材料の種類を減らすことで、製造コストを
低減できる。

【００２１】請求項９記載の発明では、請求項２または
３または７の発明の構成において、上記絶縁層を磁性部
材により構成する。

【００２２】高い透磁率が得られ、インダクタの実質的
な形状をそのままにインダクタンスを高めることができ
る。しかも、別途磁性部材を設ける必要がなく、製造工
程が複雑化しない。

【００２３】請求項１０記載の発明では、請求項２ない
し９いずれかの発明の構成において、上記絶縁層は上記
圧電層とともに積層し最上層の内部電極を被覆するダミ
ー層として構成する。

【００２４】インダクタを形成するための絶縁層が、圧
電層の内部応力を吸収するダミー層と兼用となるから、
ダミー層を別途設ける必要がなく、構成を簡略化するこ
とができる。しかも、圧電層や内部電極の上層に、ダミ
ー層と導体パターンとを積層するだけでよいので、製造
が、従来の圧電素子の製造と同じであり、工程が簡単で
ある。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に本発明の
第１実施形態になる、駆動回路と接続された圧電素子を
示す。圧電素子１は圧電層１１１の積層体１１を有し、
圧電層１１１の層間に正負の内部電極１２１と１２２と
が交互に形成され、圧電層１１１は積層方向に分極せし
めてある。積層体１１の側面には側面電極１３０，１３
１，１３２が形成してある。各内部電極１２１は側面電
極１３１により導通し、各内部電極１２２は側面電極１
３２により導通している。側面電極１３０はリード線８
１を介して駆動回路７と接続され、側面電極１３２はリ
ード線８２を介して駆動回路７と接続され、それぞれ内
部電極１２１，１２２間に電圧を印加するための外部電
極１３０，１３２としてある。なお、駆動回路７は従来
のインダクタを備えない圧電素子の駆動に用いる電流源
（図１３参照）と実質的に同じ構成のものである。

【００２６】積層体１１には、最上層の内部電極１２１
を上方から被覆するダミー層３０，３１が２層に形成さ
れ、その層間にはコイルパターン４が形成されている。
コイルパターン４の一端は上記一方の外部電極１３０と
導通せしめてあり、コイルパターン４の他端はダミー層
３１を貫通するコンタクト部５により最上層にある一方
の極の内部電極１２１と導通している。これらダミー層
３０，３１とコイルパターン４とコンタクト部５とでイ
ンダクタ２としてある。また、コイルパターン４の他端
は、コンタクト部５を廃して側面電極１３１に直接導通
してもよい。

【００２７】本圧電素子１の製造方法とともに積層体１
１の詳細な構造を説明する。本圧電素子１は広く用いら
れているグリーンシート法を用いて製造することができ
る。グリーンシートは、公知の方法により圧電材料の主
原料となる酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸
化ニオブ、炭酸ストロンチウム等の粉末を所望の組成と
なるように秤量する。また、鉛の蒸発を考慮して、上記
混合比組成の化学量論比よりも１〜２％リッチになるよ
うに調合する。これを混合機にて乾式混合し、その後８
００〜９５０°Ｃで仮焼する。

【００２８】次いで、仮焼粉に純水、分散剤を加えてス
ラリーとし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕
物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、
分散剤等を加えてボールミルにより混合する。その後、
このスラリーを真空装置内で攪拌機により攪拌しながら
真空脱泡、粘度調整をする。

【００２９】次いで、スラリーをドクターブレード装置
により一定厚のグリーンシートに成形する。

【００３０】回収したグリーンシートはプレス機で打ち
抜くか、切断機により切断し、所定の大きさの矩形体に
成形する。グリーンシートは圧電層、ダミー層に共通で
ある。

【００３１】次いで、例えば銀／パラジウム＝７／３の
比率からなる銀およびパラジウムのペースト（以下、Ａ
ｇ／Ｐｄペースト）により、成形後のグリーンシートの
一方の表面にパターンをスクリーン印刷形成する。図２
にパターン印刷後のグリーンシートの一例を示す。な
お、図中および以下の説明において、グリーンシートは
実質的に圧電層、ダミー層で同じであり、同じ番号を付
すものとする。

【００３２】圧電層となるグリーンシートを示す図２
（Ａ）において、グリーンシート１１１の表面には、上
記Ａｇ／Ｐｄペーストにより、略全面にこれよりもやや
小さな矩形のパターン１２１（１２２）を形成し、内部
電極１２１（１２２）とする。グリーンシート１１１の
表面には、直交する２辺の辺縁部に沿ってＬ字に内部電
極１２１（１２２）の非形成部が設けてあり、グリーン
シート１１１の対向辺の一方には内部電極１２１が達
し、他方には内部電極１２１が達しないようにする。

【００３３】下側のダミー層となるグリーンシートを示
す図２（Ｂ）において、グリーンシート３１の表面に
は、上記Ａｇ／Ｐｄペーストにより、グリーンシート３
１の辺縁から渦を巻いて中央部に向かって伸びるコイル
パターン４を形成する。

【００３４】下側のダミー層となるグリーンシート３１
は、コイルパターン４の渦中心側の端部位置にパンチン
グによりスルーホールを形成しておき、コイルパターン
４のスクリーン印刷時に一緒にスルーホールに上記Ａｇ
／Ｐｄペーストを埋め込み、コンタクト部５を形成す
る。

【００３５】なお、１つの圧電素子１について、内部電
極１２１（１２２）を形成したグリーンシート１１１
は、変位量の要求仕様に基づいて所定の積層数分用意
し、コイルパターン４を形成したグリーンシート３１は
１つ用意する。また、上側のダミー層となるグリーンシ
ートとしてスクリーン印刷をしないもの３０も１つ用意
する。

【００３６】次いで、これらのグリーンシート１１１，
３１，３０を重ねる。図３（Ａ）はグリーンシート１１
１，３１，３０の積層状態を示すもので、実質的に積層
体１１の分解図となっている。先ず、内部電極１２１
（１２２）を形成したグリーンシート１１１を重ねてい
く。このとき、電極非形成部が図中左手前側と右奥側と
に交互位置となるように重ねることで、グリーンシート
１１１の図中右側の辺縁に達する内部電極が一方の極の
内部電極１２１となり、図中左側の辺縁に達する内部電
極が他方の極の内部電極１２２となる。

【００３７】次いで、コイルパターン４を形成したグリ
ーンシート３１を重ねる。このとき、コイルパターン４
と最上層の内部電極１２１とはコンタクト部５により導
通する。

【００３８】次いで、グリーンシート３０を重ねコイル
パターン４を被覆する。しかして図３（Ｂ）に示す積層
体１１を得る。

【００３９】次いで、温水ラバープレス等による熱圧着
後、電気炉により４００〜７００°Ｃのもとで脱脂し、
９００〜１２００°Ｃのもとで焼成する。

【００４０】次いで、積層体１１の側面に上記Ａｇ／Ｐ
ｄペーストまたはＡｇペースト等を塗布、焼き付けるこ
とで電極１３０〜１３２を形成する。一方の極の外部電
極１３０は、コイルパターン４の一端が露出する位置に
形成する。外部電極１３１は、一方の極の内部電極１２
１が露出している位置に形成し、各内部電極１２１の導
通をとる。他方の極の外部電極１３２は、他方の極の内
部電極１２２が露出している位置に形成し、各内部電極
１２２の導通をとる。

【００４１】しかる後、これを絶縁油中に浸漬し外部電
極１３０，１３２から内部電極１２１，１２２間に直流
電圧を印加して圧電層１１１を分極し、圧電素子１を得
る。

【００４２】完成後の圧電素子１に駆動回路７から上記
外部電極１３０，１３２間に電圧を印加すると、インダ
クタ２は一般的なソレノイドコイルからなるインダクタ
と同様に誘導作用が生じて電流を制限し、圧電層１１１
への急激な電荷の投入を抑制する。

【００４３】このように、グリーンシートへのスクリー
ン印刷のパターンにインダクタ用のものを加えるだけ
で、従来の圧電素子の製造方法をそのまま適用すること
ができ、製造が容易である。低コストでインダクタ付き
の圧電素子を製造できる。したがって、図１のごとく駆
動回路のインダクタを不要とするか、若しくは駆動回路
に小型のインダクタのみを備えた構成とすることができ
る。

【００４４】なお、インダクタ２のコイルパターン４は
曲線により構成されているが、図４に示すように直線に
より渦巻き状としたコイルパターン４Ａとしてもよい。

【００４５】また、図５に示すように、コイルパターン
４ＡＡに近接して磁性部材である磁性体パターン６Ａを
配置（図例では渦巻き状のコイルパターン４ＡＡの内側
に島状に形成）し、コイルパターン４による磁束の形成
部の透磁率を上げるのもよい。これによりインダクタ２
の形状そのままにインダクタンスを大きくすることがで
きる。磁性体パターン６Ａは、例えば磁性粉等をスクリ
ーン印刷により塗布する。

【００４６】また、ダミー層３０，３１は、圧電層用の
グリーンシートと同じものを用いて製造材料の種類が増
えないようにすることで製造コストの低減を図っている
が、別の材料から構成してもよく、例えば絶縁性の磁性
材料により構成するのもよい。コイルパターンによる磁
束形成部の透磁率を大きくしてインダクタの形状そのま
まにインダクタンスを高めることができる。

【００４７】（第２実施形態）本発明の第２実施形態は
第１実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたもので、第１実施形態との相違点を中
心に説明する。図６に、本発明の第２の実施形態になる
圧電素子製造時のグリーンシートの積層状態を示す。図
は実質的にインダクタの分解状態を示している。

【００４８】ダミー層となるグリーンシート３１Ｂ，３
２Ｂ，３３Ｂには圧電層１１１と同じグリーンシートが
用いられ、第１実施形態で説明した製法により得られ
る。グリーンシート３１Ｂ〜３３Ｂには導体パターンで
あるコイルパターン４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂをスクリー
ン印刷により形成する。コイルパターン４１Ｂ〜４３Ｂ
はいずれもグリーンシート３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂの辺
縁側から中心部に向かう渦巻き状のパターンで、第１の
コイルパターン４１Ｂは右巻きで、第２のコイルパター
ン４２Ｂは左巻きであり、渦の中心側の端部と外周側の
端部とがグリーンシート３１Ｂ，３２Ｂ上で同じ位置と
なるように形状を与えられている。第３のコイルパター
ン４３Ｂは、最上層のコイルパターンで、第１実施形態
のコイルパターンのように外周側端部がグリーンシート
３３Ｂの辺縁に達している。

【００４９】最も上層の内部電極１２１が形成された圧
電層１１１の上層に、第１のパターン４１Ｂが形成され
たグリーンシート３１Ｂと第２のパターン４２Ｂが形成
されたグリーンシート３２Ｂとを交互に積層し、最上層
に第３のパターン４３Ｂが形成されたグルーンシート３
３Ｂを重ねる。これにより、コイルパターン４１Ｂ〜４
３Ｂがグリーンシート３１Ｂ〜３３Ｂの積層方向に複数
形成される。なお、第３のコイルパターン４３Ｂは、そ
の直下層のグリーンシート３２Ｂに形成された渦巻きパ
ターン４２Ｂとは逆巻きの渦巻きパターンとなるように
する。

【００５０】グリーンシート３１Ｂ〜３３Ｂには、第１
実施形態と同様に、コイルパターン４１Ｂ〜４３Ｂのス
クリーン印刷時に一緒にコンタクト部５１Ｂ，５２Ｂ，
５３Ｂを形成する。コンタクト部５１Ｂ〜５３Ｂはコイ
ルパターン４１Ｂ〜４３Ｂのの渦巻きが右巻きか左巻き
かにより、渦巻きパターンの端部のうちいずれかのみに
形成される。図例では、右巻きパターン４１Ｂ，４３Ｂ
が形成されたグリーンシート３１Ｂ，３３Ｂではコンタ
クト部５１Ｂ，５３Ｂは中心側の端部位置に形成され、
左巻きパターン４２Ｂが形成されたグリーンシート３２
Ｂではコンタクト部５２Ｂは外周側の端部位置に形成す
る。これにより、各コイルパターン５１Ｂ〜５３Ｂが直
列に接続されてインダクタ２Ｂとなる。

【００５１】直列に接続されたコイルパターン４１Ｂ〜
４３Ｂは、上記のごとく積層方向に交互に右巻きと左巻
きとが繰り返すので、各コイルパターン４１Ｂ〜４３Ｂ
には同じ方向に旋回して電流が流れ、積層数に応じて実
質的に巻き数の多いインダクタが形成されることにな
る。

【００５２】しかしてダミー層の層数に応じてインダク
タのインダクタンスを自在に設定することができる。グ
リーンシートに僅かな種類の渦巻き状導体パターンを印
刷し分け積層数を変えるだけなので、製造が容易であ
る。

【００５３】（第３実施形態）本発明の第３実施形態は
第２実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたものである。第１実施形態の変形例の
説明においてコイルパターンの内側に磁性部材を設けて
透磁率を高めたものを説明したが、第２実施形態のグリ
ーンシートとコイルパターンとが交互に積層する構造の
ものにも適用することができる。図７に、本実施形態に
なる圧電素子製造時のグリーンシートの積層状態を示
す。図は実質的にインダクタの分解状態を示している。
図中、第２実施形態と同じ番号を付した部分は実質的に
同じ作動をするので、第２実施形態との相違点を中心に
説明する。

【００５４】ダミー層となるグリーンシート３１Ｂ〜３
３Ｂにはそれぞれ略中央部分に電気絶縁性の磁性粉をス
クリーン印刷により塗布して、円形の磁性体パターン６
Ｃを形成する。次いで（若しくは磁性体パターン６Ｃ形
成前に）、導体パターンであるコイルパターン４１Ｃ，
４２Ｃ，４３Ｃをスクリーン印刷により形成する。コイ
ルパターン４１Ｃ〜４３Ｃは磁性体パターン６Ｃを囲み
渦巻き状の形状が与えられており、グリーンシート３１
Ｂ、３３Ｂに形成されるもの４１Ｃ，４３Ｃが右巻き
で、グリーンシート３２Ｂに形成されるもの４２Ｃが左
巻きである。そして、中心側端部、外周側端部が、最上
層用のコイルパターン４３Ｃの外周側端部を除き同じ位
置となっている。また、第２実施形態と同様に、右巻き
のコイルパターン４１Ｃ，４３Ｃの中心側端部位置には
グリーンシート３１Ｂ、３３Ｂを貫通するコンタクト部
５１Ｃ，５３Ｃを形成し、左巻きコイルパターン４２Ｃ
の外周側端部位置にはグリーンシート３２Ｂを貫通する
コンタクト部５２Ｃを形成する。

【００５５】そして、右巻きのコイルパターン４１Ｃが
形成されたグリーンシート３１Ｂと左巻きのコイルパタ
ーン４２Ｃが形成されたグリーンシート３２Ｂとを交互
に積層し、最上層に、外周側端部がグリーンシートの辺
縁に達するようにコイルパターンが形成されたグリーン
シート３３Ｂを積層する。

【００５６】これにより、右巻きのコイルパターン４１
Ｃ，４３Ｃは中心側端部がコンタクト部５１Ｃ，５３Ｃ
により下層のコイルパターン４２Ｃの中心側端部または
内部電極１２１と導通し、左巻きのコイルパターン４２
Ｃは外周側端部がコンタクト部５２Ｃにより下層のコイ
ルパターン４１Ｃの外側端部と導通する。各コイルパタ
ーン５１Ｃ〜５３Ｃが直列に接続されてインダクタ２Ｃ
となる。

【００５７】インダクタ２Ｃは、このように積層数に応
じて実質的に巻き数が増すとともに、各コイルパターン
４１Ｃ〜４３Ｃに対応して磁性体パターン６Ｃを有する
ので磁束形成部の透磁率も増大して、より大きなインダ
クタンスを得ることができる。

【００５８】（第４実施形態）本発明の第４実施形態は
第１実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたものである。本実施形態において提案
するインダクタは第３実施形態において、さらに透磁率
を増大せしめるものである。図８に、本実施形態になる
圧電素子製造時のグリーンシートの積層状態を示す。図
は実質的にインダクタの分解状態を示している。図中、
第３実施形態と同じ番号を付した部分は実質的に同じ作
動をするので、第２実施形態との相違点を中心に説明す
る。

【００５９】ダミー層となるグリーンシート３１Ｄ〜３
３Ｄにはそれぞれ略中央部分に円形の貫通孔３０１が形
成されており、これを電気絶縁性の磁性粉で埋めてグリ
ーンシート３１Ｄ〜３３Ｄと実質的に同じ厚さの磁性体
芯である磁性体コア６Ｄとする。上記貫通孔３０１はコ
ンタクト部５１Ｃ〜５３Ｃ用のスルーホールの形成と同
様にパンチング等により形成し得る。次いで（若しくは
磁性体コア６Ｄ形成前に）、コイルパターン４１Ｃ〜４
３Ｃ、コンタクト部５１Ｃ〜５３Ｃを第３実施形態と同
様に形成する。

【００６０】そして、右巻きのコイルパターン４１Ｃが
形成されたグリーンシート３１Ｄと左巻きのコイルパタ
ーン４２Ｃが形成されたグリーンシート３２Ｄとを交互
に積層し、最上層に、外周側端部がグリーンシートの辺
縁に達するようにコイルパターンが形成されたグリーン
シート３３Ｄを積層する。

【００６１】このようにして形成されるインダクタ２Ｄ
は、全層の磁性体コア６Ｄが一体となって、透磁率が増
大する空間が、内部電極１２１位置から最上層のコイル
パターン４３Ｃ位置まで連続して形成されるから、より
大きなインダクタンスを得ることができる。

【００６２】（第５実施形態）本発明の第５実施形態は
第１実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたものである。本実施形態において提案
するインダクタは第４実施形態の変形例を示すものであ
る。図９に、本実施形態になる圧電素子製造時のグリー
ンシートの積層状態を示す。図は実質的にインダクタの
分解状態を示している。図中、第３、第４実施形態と同
じ番号を付した部分は実質的に同じ作動をするので、第
３、第４実施形態との相違点を中心に説明する。

【００６３】本実施形態と第４実施形態との相違点は実
質的に製法の相違によるものである。第４実施形態で
は、積層前のグリーンシート３１Ｄ〜３３Ｄの貫通孔３
０１を、それぞれ電気絶縁性の磁性粉で埋めて磁性体コ
ア６Ｄ（図８）を形成したが、本実施形態では、グリー
ンシート３１Ｄ〜３３Ｄは、コイルパターン４１Ｃ〜４
３Ｃ、コンタクト部５１Ｃ〜５３Ｃを形成して積層した
後、一体化して深孔状となった貫通孔３０１を一時に電
気絶縁性の磁性粉で埋めて、一体化したグリーンシート
３１Ｄ〜３３Ｄと実質的に同じ厚さの磁性体芯である磁
性体コア６Ｅを形成する。

【００６４】このようにして形成されるインダクタ２Ｅ
も、磁性体コア６Ｅの占める透磁率が増大する空間が、
内部電極１２１位置から最上層のコイルパターン４３Ｃ
位置まで連続して形成されるから、より大きなインダク
タンスを得ることができる。

【００６５】（第６実施形態）本発明の第６実施形態は
第１実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたもので、第１実施形態との相違点を中
心に説明する。図１０に、本実施形態になる圧電素子製
造時のグリーンシートの積層状態を示す。図は実質的に
インダクタの分解状態を示している。

【００６６】ダミー層に用いられるグリーンシートは、
圧電層に用いられるグリーンシート１１１を半分の大き
さにしたもの３１Ｆａ，３１Ｆｂ，３２Ｆａ，３２Ｆ
ｂ，３２Ｆｃが１層あたり２つずつ用いられ、それぞれ
第１実施形態で説明した製法により得られる。グリーン
シート３１Ｆａ〜３２Ｆｃにはスクリーン印刷により導
体パターン４１Ｆａ，４１Ｆｂ，４２Ｆａ，４２Ｆｂ，
４２Ｆｃを形成する。導体パターン４１Ｆａ〜４２Ｆｃ
は、ループ半周分の円弧状パターン４１Ｆａ〜４２Ｆｂ
と直線状パターン４２Ｆｃとがある。

【００６７】円弧状パターン４１Ｆａ〜４２Ｆｂは、両
端がグリーンシート３１Ｆａ〜３２Ｆｂの対向辺縁に達
しており、同じ層のダミー層を構成するグリーンシート
３１Ｆａ，３１Ｆｂ、グリーンシート３２Ｆａ，３２Ｆ
ｂをそれぞれ接合したとき、１つのループ状パターンを
形成するが、図中左側のグリーンシート３１Ｆａ，３２
Ｆａに形成される円弧状パターン４１Ｆａ，４２Ｆａと
図中右側のグリーンシート３１Ｆｂ，３２Ｆｂに形成さ
れる円弧状パターン４１Ｆｂ，４２Ｆｂとで曲率半径が
少し異なっており、両円弧状パターン４１Ｆａ，４１Ｆ
ｂ、両円弧状パターン４２Ｆａ，４２Ｆｂはその一方の
端部でのみ互いに当接し、上記ループは開いている。ま
た、円弧状パターンの曲率半径は大小の２種類で、円弧
状パターン４１Ｆａが形成された図中左側に配置される
グリーンシート３１Ｆａと、円弧状パターン４２Ｆｂが
形成された図中右側に配置されるグリーンシート３２Ｆ
ｂとは接合面に沿う線に対して対称形をなしている。ま
た、円弧状パターン４１Ｆｂが形成された図中右側に配
置されるグリーンシート３１Ｆｂと、円弧状パターン４
２Ｆａが形成された図中左側に配置されるグリーンシー
ト３２Ｆａとは接合面に沿う線に対して対称形をなして
いる。

【００６８】また、グリーンシート３１Ｆａ〜３２Ｆｂ
は積層方向に円弧状パターン４１Ｆａ〜４２Ｆｂが曲率
半径の大きなものと小さなものとが交互に繰り返すよう
に重ねられ、図中右側の円弧状パターン４１Ｆｂ，４２
Ｆｂの他方の端部が、１つ上層の左側の円弧状パターン
４２Ｆａ，４１Ｆａの他方の端部と、当該円弧状パター
ン４２Ｆａ，４１Ｆａが形成されたグリーンシート３２
Ｆａ，３１Ｆａをはさんで対向する位置となる。

【００６９】このグリーンシート３２Ｆａ，３１Ｆａの
接合面には、上記円弧状パターン４２Ｆａ，４１Ｆａの
他方の端部位置に、接合面を上下に横切るコンタクト部
５２Ｆ，５１Ｆを形成して、図中右側の円弧状パターン
４１Ｆｂ，４２Ｆｂをその直上層の左側の円弧状パター
ン４２Ｆａ，４１Ｆａと導通せしめる。コンタクト部５
１Ｆ〜５２Ｆはグリーンシート３２Ｆａ，３１Ｆａの接
合面にＡｇ／Ｐｄペースト等を塗布することで形成す
る。なお、最下層の図中左側の円弧状パターン４１Ｆａ
の他方の端部は、上記コンタクト部５１Ｆにより最上層
の内部電極１２１と導通せしめる。

【００７０】また、グリーンシートの最上層は、円弧状
パターン４２Ｆａが形成されたもの３２Ｆａと、その表
面を横切る直線状パターン４２Ｆｃが形成されたもの３
２Ｆｃとが組み合わされる。この円弧状パターン４２Ｆ
ａは一方の端部が直線状パターン４２Ｆｃの一方の端部
と当接し、他方の端部が直下層の右側の円弧状パターン
４１Ｆｂとコンタクト部５２Ｆにより導通する。直線状
パターン４２Ｆｃはその他方の端部にて図略の一方の極
の外部電極と導通する。

【００７１】しかして、実質的に螺旋状の、ソレノイド
コイルと同様の形状を有するインダクタ２Ｆとなる。

【００７２】なお、本実施形態では、各ダミー層を２つ
のグリーンシートにより構成しているが、圧電層と同じ
大きさの１つのグリーンシートに一体化したものを積層
してインダクタをつくることもできる。この場合、グリ
ーンシートは、上記曲率半径の異なる２つの円弧状パタ
ーンを一体化した形状のループ状パターンが上記グリー
ンシートの接合面に相当する線に対称な２組を用意し、
交互に重ねる。なお、第２実施形態のごとくパターンの
一方の端部位置に予めグリーンシートを貫通するスルー
ホールを形成しておき、スクリーン印刷時にスルーホー
ル内にコンタクト部を形成し、層間の導通をとる。

【００７３】また、本実施形態の構造においても、磁性
部材をコイルパターンに近接して配置し、磁束形成部の
透磁率を上げるのもよい。

【００７４】（第７実施形態）本発明の第７実施形態は
第１実施形態の圧電素子の構成において、インダクタを
別の構成に代えたもので、第１実施形態との相違点を中
心に説明する。図１１に、本実施形態になる圧電素子製
造時のグリーンシートの積層状態を示す。図は実質的に
インダクタの分解状態を示している。

【００７５】ダミー層となるグリーンシート３１Ｇ，３
２Ｇには圧電層１１１と同じグリーンシートが用いら
れ、これは第１実施形態で説明した製法により得られ
る。グリーンシート３１Ｇ，３２Ｇには導体パターン４
１Ｇ，４２Ｇをスクリーン印刷により形成する。導体パ
ターン４１Ｇ，４２Ｇは略図中手前側から奥側に伸びる
直線に形成され、図中左右方向に複数、並列位置に設け
られる。図例では第１の種類の導体パターンである下側
パターン４１Ｇが形成されたグリーンシート３１Ｇの上
に第２の種類の導体パターンである上側パターン４２Ｇ
が形成されたグリーンシート３２Ｇが重ねられる。

【００７６】下側パターン４１Ｇ、上側パターン４２Ｇ
の位置関係について説明する。下側パターン４１Ｇと上
側パターン４２Ｇとは、同じピッチで並列配置され、各
上側パターン４２Ｇは近接する下側パターン４１Ｇに対
してやや傾けてある。一番左側の上側パターン４２Ｇ
は、その図中手前側の端部が一番左側の下側パターン４
１Ｇの図中手前側の端部の直上に位置し、図中奥側の端
部が左から二番目の下側パターン４１Ｇの奥側の端部の
直上に位置し、順次、左側からｎ番目の上側パターン４
２Ｇは、その図中手前側の端部が左側からｎ番目の下側
パターン４１Ｇの図中手前側の端部の直上に位置しグリ
ーンシート３２Ｇをはさみ対向し、図中奥側の端部が左
から（ｎ＋１）番目の下側パターン４１Ｇの奥側の端部
の直上に位置しグリーンシート３２Ｇをはさみ対向する
ようになっている。

【００７７】上側パターン４２Ｇを形成するグリーンシ
ート３２Ｇは、パターン形成の前に、その端部位置にス
ルーホールを形成しておき、パターンのスクリーン印刷
時に一緒にコンタクト部５２１Ｇ，５２２Ｇを形成し、
グリーンシート３１Ｇ，３２Ｇ，３０を重ねたときに下
側パターン４１Ｇと上側パターン４２Ｇとがコンタクト
部５２１Ｇ，５２２Ｇを介してジグザグに接続する。し
かして、下側パターン４１Ｇと上側パターン４２Ｇとを
横辺とし、コンタクト部５２１Ｇ，５２２Ｇを縦辺とす
るコイルが形成され、電流が流れるとグリーンシート３
２Ｇを図中左右方向に貫通する磁束が形成される。

【００７８】また、下側パターン４１Ｇを形成するグリ
ーンシート３１Ｇは、パターン形成の前に、図中一番左
端の下側パターン４１Ｇの奥側の端部位置にスルーホー
ルを形成しておき、パターンのスクリーン印刷時に一緒
にコンタクト部５１Ｇを形成し、一番左端の下側パター
ン４１Ｇと最上層の内部電極１２１との導通をとる。

【００７９】また、一番右側の上側パターン４２Ｇの奥
側の端部は、鉤の手状に屈曲し、グリーンシート３２Ｇ
の図中右側の辺縁に達しており、図略の一方の極の外部
電極と導通をとるようになっている。

【００８０】本実施形態では、直線状パターンの本数に
応じてコイルとしての巻回数が多くなり、ダミー層の積
層数を多くすることなくインダクタンスを大きくするこ
とができる。

【００８１】なお、上記各実施形態では、インダクタは
圧電層と内部電極との積層部の上層に積層する構成とす
ることで、実質的に従来の圧電素子において積層数を増
やすだけの変更で作ることができ、ダミー層を、導体パ
ターンを絶縁する絶縁層とすることで省スペース化をも
図ることができるようになっているが、必ずしもこの構
成に限定されるものではなく、例えば、圧電層と内部電
極との積層部の側面の、一方の極の外部電極形成位置に
インダクタを接着し、導体パターンと一方の極の外部電
極とをコンタクト部により導通するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動回路と接続された本発明の第１実施形態に
なる圧電素子の構成図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ上記圧電素子の製造
に供されるグリーンシートの平面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ上記圧電素子の製造
に供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の変形例の製造に供されるグリーンシー
トの平面図である。

【図５】本発明の別の変形例の製造に供されるグリーン
シートの平面図である。

【図６】本発明の第２実施形態になる圧電素子の製造に
供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の第３実施形態になる圧電素子の製造に
供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図８】本発明の第４実施形態になる圧電素子の製造に
供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図９】本発明の第５実施形態になる圧電素子の製造に
供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図１０】本発明の第６実施形態になる圧電素子の製造
に供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図１１】本発明の第７実施形態になる圧電素子の製造
に供されるグリーンシートの積層状態を示す斜視図であ
る。

【図１２】駆動回路と接続された従来の圧電素子の代表
例の図である。

【符号の説明】

１圧電素子１１積層体１１１圧電層１２１，１２２内部電極１３０，１３１，１３２外部電極２，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇインダクタ３０，３１，３２，３３，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３
１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄ，３１Ｆａ，３１Ｆｂ，３２Ｆ
ａ，３２Ｆｂ，３２Ｆｃ，３１Ｇ，３２Ｇグリーンシ
ート４，４Ａ，４ＡＡ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ，４１Ｃ，
４２Ｃ，４３Ｃ，４１Ｆａ，４１Ｆｂ，４２Ｆａ，４２
Ｆｂ，４２Ｆｃ，４１Ｇ，４２Ｇ導体パターン５，５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂ，５１Ｃ，５２Ｃ，５３
Ｃ，５１Ｆ，５２Ｆ，５１Ｇ，５２１Ｇ，５２２Ｇコ
ンタクト部６Ａ，６Ｃ磁性体パターン（磁性部材）６Ｄ，６Ｅ磁性体コア（磁性部材）７駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電層の積層体を有し、圧電層の層間に
形成した正負両極の内部電極間に外部電極から電圧を印
加して積層体を変位可能とした圧電素子において、一方
の極の外部電極と該一方の極の内部電極とを結ぶ線路の
途中にインダクタを介設せしめたことを特徴とする圧電
素子。
【請求項２】請求項１記載の圧電素子において、上記
インダクタは、複数の絶縁層を積層して上記圧電層の積
層部と一体化せしめるとともに、絶縁層の層間に電導性
材料を渦巻き状若しくはループ状に形成した導体パター
ンを設けてなる圧電素子。
【請求項３】請求項２記載の圧電素子において、上記
インダクタは、上記導体パターンと上記絶縁層とを交互
に積層し、各導体パターンを各絶縁層を貫通するコンタ
クト部により直列に接続せしめてなる圧電素子。
【請求項４】請求項２または３いずれか記載の圧電素
子において、上記絶縁層の層間にある上記導体パターン
に近接して磁性部材を配置した圧電素子。
【請求項５】請求項４記載の圧電素子において、上記
磁性部材は、上記絶縁層の層間に形成した磁性体パター
ンとした圧電素子。
【請求項６】請求項４記載の圧電素子において、上記
磁性部材は、上記絶縁層を貫通する磁性体芯とした圧電
素子。
【請求項７】請求項１記載の圧電素子において、上記
インダクタは、絶縁層を３層以上に積層して上記圧電層
の積層部と一体化せしめるとともに、絶縁層の第１の層
間に、電導性材料を略直線状に形成した複数の第１の種
類の導体パターンを並列位置に設け、第２の層間に、各
第１の種類の導体パターンに対して傾けて各第１の種類
の導体パターンの端部と絶縁層をはさみ対向する位置か
らその相隣れる第１の種類の導体パターンの端部と絶縁
層をはさみ対向する位置に伸びる略直線状に形成した第
２の種類の導体パターンを設け、第１の種類の導体パタ
ーンと第２の種類の導体パターンとをその端部にて、絶
縁層を貫通するコンタクト部により導通せしめた圧電素
子。
【請求項８】請求項２ないし７いずれか記載の圧電素
子において、上記絶縁層を上記圧電層と同じ部材により
構成した圧電素子。
【請求項９】請求項２または３または７のいずれか記
載の圧電素子において、上記絶縁層を磁性部材により構
成した圧電素子。
【請求項１０】請求項２ないし９いずれか記載の圧電
素子において、上記絶縁層は上記圧電層とともに積層し
最上層の内部電極を被覆するダミー層として構成した圧
電素子。