JP2010073922A - 圧電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付けの制約が多い場所でも圧電素子の組み付けの自由度を高める。
【解決手段】絶縁層１７と内部電極１８とが交互に積層された積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に、正極として機能する第１の電極２０と負極として機能する第２の電極３０とを共に配置する。これにより、積層部１０における一つの面で正極および負極の両方の配線取り出しを可能とし、取り付け対象物に対する圧電素子１の組み付けの自由度を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁層と内部電極とが交互に積層されて構成された圧電素子に関する。

従来より、電圧が印加されることで伸縮する積層圧電素子が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、絶縁層と内部電極とが交互に積層された柱状の積層部分と、２つの側面電極と、積層部分の両端面にそれぞれ設けられた外部接続用電極部材とを備えた積層圧電素子が提案されている。

各側面電極のうち一方は正極とされて積層部分の一側面に設けられると共に正極となる内部電極に接続され、他方は負極とされて積層部分の一側面の反対側の側面に設けられると共に負極となる内部電極に接続されている。そして、各側面電極の一方が積層部分の一方の端面に設けられた外部接続用電極部材に接続され、他方は積層部分の他方の端面に設けられた外部接続用電極部材に接続されている。

また、各外部接続用電極部材のサイズは積層部分の端面よりも大きくなっており、積層部分の端面と同じサイズの絶縁部材で覆われている。これにより、各外部接続用電極部材は積層部分の側面から突出した状態になっており、該突出部で外部との電気的接続が図られる。
特開平５−２９１６４０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、積層圧電素子において外部との電気的接続が外部接続用電極部材の突出部に限られている。このため、積層圧電素子の組み付けスペースに制約がない場合には問題ないが、組み付けスペース、組み付け方向、組み付け位置などの制約が多い場所では積層圧電素子の組付けの難易度が高くなるという問題があった。

本発明は、上記点に鑑み、組み付けの制約が多い場所でも組み付けの自由度を高める構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、絶縁層（１７）と内部電極（１８）とが交互に積層され、該積層されたものの両端部に絶縁層（１７）がそれぞれ配置されて一体化されており、両端部に配置された絶縁層（１７）の積層された方向に露出する第１の端面（１１）と第１の端面（１１）に隣接した側面（１３〜１６、１９）とを有する積層部（１０）と、側面（１３〜１６、１９）に露出する内部電極（１８）のうち正極となる内部電極（１８）に接するように側面（１３〜１６、１９）に設けられた第１の側面電極部（２１）と、第１の端面（１１）に設けられた第１の端面電極部（２２）とが一体化された第１の電極（２０）と、側面（１３〜１６、１９）に露出する内部電極（１８）のうち負極となる内部電極（１８）に接するように側面（１３〜１６、１９）に第１の側面電極部（２１）と離間して設けられた第２の側面電極部（３１）と、第１の端面（１１）に第１の端面電極部（２２）と離間して設けられた第２の端面電極部（３２）とが一体化された第２の電極（３０）とを備えていることを特徴とする。

これにより、正極として機能する第１の電極（２０）と負極として機能する第２の電極（３０）とを共に第１の端面（１１）に配置することができる。したがって、積層部（１０）の一つの面からの正極および負極の配線取り出しの自由度を広げることができ、取り付け対象物に対する圧電素子の組み付け性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、積層部（１０）は四角柱をなしており、側面として第１の側面（１３）と、この第１の側面（１３）に対向する第２の側面（１４）と、第１の側面（１３）および第２の側面（１４）に隣接する第３の側面（１５）と、この第３の側面（１５）に対向する第４の側面（１６）とを有し、第１の電極（２０）の一つが第１の側面（１３）および第１の端面（１１）に渡って設けられ、第１の電極（２０）の一つが第２の側面（１４）および第１の端面（１１）に渡って設けられることで、各第１の電極（２０）が互いに対向配置されており、第２の電極（３０）の一つが第３の側面（１５）および第１の端面（１１）に渡って設けられ、第２の電極（３０）の一つが第４の側面（１６）および第１の端面（１１）に渡って設けられることで、各第２の電極（３０）が互いに対向配置されていることを特徴とする。

これによると、正極となる２つの第１の電極（２０）が互いに対向して配置され、負極となる２つの第２の電極（３０）も互いに対向して配置された構造となる。これにより、正極と負極とを対向させて配置する場合よりも、第１の端面（１１）において各第１の電極（２０）の各第１の端面電極部（２２）を互いに近づけて配置することができる。

また、第１の電極（２０）同士が対向配置され、第２の電極（３０）同士が対向配置されている。このため、積層部（１０）において該積層された方向を中心に積層部（１０）を９０度回転させることで、第１の端面（１１）において正極と負極との位置を逆転させることができる。また、同様にして積層部（１０）を１８０度回転させると、第１の端面（１１）において正極および負極の位置が変化しないようにすることもできる。したがって、圧電素子の回転の自由度を向上させることができ、ひいては取り付け性を向上させることができる。

請求項３に記載の発明では、積層部（１０）は四角柱をなしており、側面として第１の側面（１３）と、この第１の側面（１３）に対向する第２の側面（１４）と、第１の側面（１３）および第２の側面（１４）に隣接する第３の側面（１５）と、この第３の側面（１５）に対向する第４の側面（１６）とを有し、第１の電極（２０）は、第１の側面（１３）および第３の側面（１５）に渡って一体的に設けられた第１の側面電極部（２１）と、この第１の側面電極部（２１）に一体化された第１の端面電極部（２２）とを備えて構成され、第２の電極（３０）は、第２の側面（１４）および第４の側面（１６）に渡って一体的に設けられた第２の側面電極部（３１）と、この第２の側面電極部（３１）に一体化された第２の端面電極部（３２）とを備えて構成されていることを特徴とする。

これによると、第１の側面電極部（２１）や第２の側面電極部（３１）が２つの側面に渡ってそれぞれ設けられている。このため、第１の電極（２０）や第２の電極（３０）に対する配線取り出しの自由度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、積層部（１０）は四角柱をなしており、側面として第１の側面（１３）を有し、第１の電極（２０）は、第１の側面（１３）および第１の端面（１１）に渡って設けられており、第２の電極（３０）は、第１の電極（２０）に離間して、第１の側面（１３）および第１の端面（１１）に渡って設けられていることを特徴とする。

これにより、一つの側面に正極および負極の両方を配置することができるので、圧電素子における配線取り出しの自由度を向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、積層部（１０）は円柱をなしていることを特徴とする。このように、積層部（１０）を円柱とすることで、該積層された方向を中心とした回転の自由度を向上させることができる。

請求項６に記載の発明では、第１の端面（１１）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部は、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする。

これにより、第１の端面（１１）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部が直角の形状になっている場合よりも、該角部に確実に第１の電極（２０）および第２の電極（３０）を形成することができる。

請求項７に記載の発明では、積層部（１０）は、第１の端面（１１）とは反対側に第２の端面（１２）を有し、第１の電極（２０）の第１の端面電極部（２２）は第２の端面（１２）にも設けられており、第１の端面（１１）および第２の端面（１２）に設けられた第１の端面電極部（２２）と側面（１３〜１６、１９）に設けられた第１の側面電極部（２１）とが一体化されて第１の電極（２０）が構成され、第２の電極（３０）の第２の端面電極部（３２）は第２の端面（１２）にも設けられており、第１の端面（１１）および第２の端面（１２）に設けられた第２の端面電極部（３２）と側面（１３〜１６、１９）に設けられた第２の側面電極部（３１）とが一体化されて第２の電極（３０）が構成されていることを特徴とする。

これにより、第１の端面（１１）だけでなく、第２の端面（１２）においても正極および負極の両方の配線取り出しを行うことができる。また、積層部（１０）の両端面および側面（１３〜１６、１９）それぞれで外部との電気的接続が可能となり、さらに積層部（１０）の該積層された方向を中心として任意に回転させた状態での取り付け対象物への取り付けが可能となる。したがって、圧電素子の汎用性および組み付けの自由度を向上させることができる。

請求項８に記載の発明では、第２の端面（１２）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部は、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする。

これにより、第２の端面（１２）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部が直角の形状になっている場合よりも、該角部に確実に第１の電極（２０）および第２の電極（３０）を形成することができる。

請求項９に記載の発明では、絶縁層（１７）と内部電極（１８）とが交互に積層され、該積層されたものの両端部に絶縁層（１７）がそれぞれ配置されて一体化されており、両端部に配置された絶縁層（１７）の積層された方向に露出する第１の端面（１１）と、第１の端面（１１）とは反対側の第２の端面（１２）と、第１の端面（１１）および第２の端面（１２）に隣接した少なくとも１つの側面（１３〜１６、１９）とを有する積層部（１０）と、側面（１３〜１６、１９）の１つに露出する内部電極（１８）のうち正極となる内部電極（１８）に接するように側面（１３〜１６、１９）の１つに設けられた第１の側面電極部（２１）と、第１の端面（１１）全体に設けられた第１の端面電極部（２２）とが一体化された第１の電極（２０）と、側面（１３〜１６、１９）の１つに露出する内部電極（１８）のうち負極となる内部電極（１８）に接するように第１の側面電極部（２１）が設けられた側面（１３〜１６、１９）と同じ面に第１の側面電極部（２１）と離間して設けられた第２の側面電極部（３１）と、第２の端面（１２）全体に設けられた第２の端面電極部（３２）とが一体化された第２の電極（３０）とを備えていることを特徴とする。

これにより、正極として機能する第１の電極（２０）と負極として機能する第２の電極（３０）とを共に第１の側面（１３）に配置することができる。したがって、積層部（１０）の一つの面からの正極および負極の配線取り出しの自由度を広げることができ、取り付け対象物に対する圧電素子の組み付け性を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明では、積層部（１０）は四角柱をなしており、側面として第１の側面（１３）を有し、第１の電極（２０）の第１の側面電極部（２１）は、第１の側面（１３）に設けられており、第２の電極（３０）の第２の側面電極部（３１）は、第１の側面電極部（２１）に離間して、第１の側面（１３）に設けられていることを特徴とする。

これにより、一つの側面から正極および負極の両方を取り出すことができ、取り付け対象物に対する圧電素子の組み付けの自由度を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明では、積層部（１０）は円柱をなしていることを特徴とする。これによると、円柱の側面で正極および負極の両方の配線取り出しが可能となる。また、円柱であることから回転の自由度がある状態で配線取り出しができるため、圧電素子の組み付けの自由度を高めることができる。

請求項１２に記載の発明では、第１の端面（１１）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部と第２の端面（１２）と側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部とは、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする。これにより、請求項６と同様の効果が得られる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る圧電素子の斜視図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

図１に示されるように、圧電素子１は、積層部１０と、第１の電極２０と、第２の電極３０とを備えている。

積層部１０は、四角柱をなしており、第１の端面１１とこの第１の端面１１とは反対側の第２の端面１２とを有している。さらに、積層部１０は、第１の端面１１および第２の端面１２に隣接した側面を有している。積層部１０は四角柱であるので、側面は、第１の側面１３と、この第１の側面１３に対向する第２の側面１４と、第１の側面１３および第２の側面１４に隣接する第３の側面１５と、この第３の側面１５に対向する第４の側面１６とで構成される。

このような積層部１０は、図２に示されるように、複数の絶縁層１７と内部電極１８とが交互に積層され、該積層されたものの両端部に絶縁層１７がそれぞれ配置されて一体化されたものである。したがって、第１の端面１１は、積層部１０において絶縁層１７と内部電極１８とが積層された方向に露出した面となる。

図２では、絶縁層１７と内部電極１８とが積層されている様子が模式的に描かれているが、実際には多数の絶縁層１７および内部電極１８が積層されている。これにより、積層部１０の全体のサイズは例えば２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍとなっている。

絶縁層１７としては、例えばＰＺＴなどの圧電体が採用される。該圧電体は、電圧が印加されることで伸縮する材質のものである。また、内部電極１８は銀などの導体で形成されたものであり、厚さは数μｍ程度である。絶縁層１７と内部電極１８とは圧着の方法により一体化されている。絶縁層１７と絶縁層１７とが接触した部分も圧着の方法により一体化されている。

図３（ａ）は負極の内部電極１８の平面図、図３（ｂ）は正極の内部電極１８の平面図、図３（ｃ）は正極および負極の内部電極１８を重ねた平面図を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、内部電極１８のサイズは、正極および負極の両方に共通して一方向における長さが絶縁層１７の一辺と同じになっており、一方向に垂直な方向の長さが絶縁層１７の一辺よりも小さくなっている。

また、図３（ａ）に示された負極となる内部電極１８の長手方向の向きが、図３（ｂ）に示された正極となる内部電極１８の長手方向の向きに対して９０度回転させられている。これにより、正極となる内部電極１８は、第１の側面１３および第２の側面１４に露出し、負極となる内部電極１８は第３の側面１５および第４の側面１６に露出する。

そして、上述のように、正極の内部電極１８と負極の内部電極１８とが絶縁層１７を挟んだ状態になっている。したがって、図３（ｃ）に示されるように、正極および負極の各内部電極１８が重なった箇所で各内部電極１８が交互に挟まれた絶縁層１７に電圧が印加されると、該絶縁層１７が電圧に応じて伸縮する。

第１の電極２０および第２の電極３０は、上記の構造を有する積層部１０の各端面１１、１２および各側面１３〜１６に渡ってそれぞれ設けられている。

本実施形態では、第１の側面１３および第２の側面１４にそれぞれ設けられた電極を第１の電極２０としている。すなわち、第１の電極２０の一つが第１の端面１１、第１の側面１３、および第２の端面１２に渡って設けられ、第１の電極２０の一つが第１の端面１１、第２の側面１４、および第２の端面１２に渡って設けられている。これにより、２つの第１の電極２０は対向して配置される。

このような第１の電極２０は、第１の側面１３に露出する正極となる内部電極１８に接するように第１の側面１３に設けられた第１の側面電極部２１と、第１の端面１１および第２の端面１２に設けられた第１の端面電極部２２とが一体化されて構成されている。第２の側面１４に設けられた第１の電極２０についても同様に、第２の側面１４に設けられた第１の側面電極部２１と第１の端面１１および第２の端面１２に設けられた第１の端面電極部２２とが一体化されて構成されている。

一方、第３の側面１５および第４の側面１６にそれぞれ設けられた電極を第２の電極３０としている。すなわち、第２の電極３０の一つが第１の端面１１、第３の側面１５、および第２の端面１２に渡って設けられ、第２の電極３０の一つが第１の端面１１、第４の側面１６、および第２の端面１２に渡って設けられている。これにより、２つの第２の電極３０は対向して配置される。

第２の電極３０は、第１の電極２０と同様に、第３の側面１５に露出する負極となる内部電極１８に接するように第３の側面１５に設けられた第２の側面電極部３１と、第１の端面１１および第２の端面１２に第１の端面電極部２２と離間して設けられた第２の端面電極部３２とが一体化されて構成されている。第２の側面電極部３１は、第１の側面１３および第２の側面１４とは異なる第３の側面１５および第４の側面１６に設けられており、もちろん第１の側面電極部２１とは離間している。

第４の側面１６に設けられた第２の電極３０の構成についても同様に、第４の側面１６に設けられた第２の側面電極部３１と第１の端面１１および第２の端面１２に第１の端面電極部２２と離間して設けられた第２の端面電極部３２とで構成されている。

本実施形態では、第１の側面電極部２１および第２の側面電極部３１の幅は、例えば１ｍｍである。また、第１の端面１１および第２の端面１２における第１の端面電極部２２および第２の端面電極部３２の各長さは、互いが接触しない長さになっている。

第１の電極２０および第２の電極３０は、例えばめっきの方法により形成される。また、第１の電極２０および第２の電極３０の材質として例えば銀が採用され、厚さは例えば数百μｍ程度である。以上が、本実施形態に係る圧電素子１の全体構成である。

次に、図１〜図３に示される圧電素子１の製造方法について説明する。まず、一枚の絶縁層１７の上に内部電極１８を形成したシートを複数用意する。このシートを、内部電極１８が正極と負極とが繰り返されるように積層する。そして、積層したものを圧着して一体化させる。この後、該一体化したものを一定のサイズに切断し、個々に分割したものを焼成することにより積層部１０を得る。

続いて、積層部１０の第１の端面１１、第２の端面１２、および各側面１３〜１６のうち第１の電極２０および第２の電極３０の形成予定場所が開口するようにフォトリソグラフィーの方法によってマスクを形成する。

そして、マスクが形成された積層部１０をめっき液に浸すことにより、積層部１０に第１の電極２０および第２の電極３０を形成する。この後、積層部１０からマスクを除去することにより、本実施形態に係る圧電素子１が完成する。

上記のようにして製造された圧電素子１は、例えば、超音波送受信用の素子として用いられる。図４（ａ）は、圧電素子１を基板に実装した平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図４（ａ）に示されるように、例えば４つの圧電素子１が基板４０に実装される。また、基板４０には、電気回路や電子部品が設けられている。このため、圧電素子１を配置するスペースは限られており、各圧電素子１は例えば基板４０の角部に配置される。

このような場合、基板４０の端に配置された圧電素子１については、リード線を用いた電気的接続は困難である。しかし、上述のように、圧電素子１の第１の端面１１に正極となる第１の電極２０と負極となる第２の電極３０とが設けられている。このため、図４（ｂ）に示されるように、基板４０の内側に位置する第１の端面電極部２２および第２の端面電極部３２を基板４０内に設けられた積層配線４１に接続させることができる。

また、圧電素子１と圧電素子１との間のスペースを確保できない場合にも、リード線を用いた電気的接続は困難になる。しかし、圧電素子１の第１の端面１１で正極および負極の配線取り出しが可能となるため、基板４０内の積層配線４１に電気的接続を行うことができる。

さらに、積層部１０において、第１の電極２０同士が対向して設けられ、第２の電極３０同士が対向して設けられていることから、圧電素子１において基板４０の面に垂直な軸を中心に圧電素子１を回転させると、正極と負極との位置が逆転する。このため、配線取り出しの設計に応じて圧電素子１を基板４０に実装することが可能となり、圧電素子１の基板４０に対する組み付けの自由度が高いと言える。

もちろん、基板４０における圧電素子１の組み付け自由度が元々高い場合には、リード線などによる電気的接続も可能である。同様に、第１の側面電極部２１や第２の側面電極部３１と基板４０の配線との電気的接続も可能である。

以上説明したように、本実施形態では、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に、正極として機能する第１の電極２０と負極として機能する第２の電極３０とを共に配置していることが特徴となっている。これにより、積層部１０における一つの面からの正極および負極の両方の配線取り出しを行うことができる。したがって、基板４０のような取り付け対象物に対する圧電素子１の組み付けの自由度を向上させることができる。

また、積層部１０において、正極となる２つの第１の電極２０同士を対向させて配置し、負極となる２つの第２の電極３０同士も対向させて配置している。このため、正極となる電極と負極となる電極とを対向させて配置する場合よりも、第１の端面１１において各第１の端面電極部２２を互いに近づけて配置することができる。第２の端面電極部３２も同様である。これにより、第１の端面１１における正極や負極の取り出し位置の自由度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、第１の端面１１だけでなく、第２の端面１２にも渡って第１の電極２０や第２の電極３０を積層部１０に設けている。このため、第１の端面１１または第２の端面１２のどちらでも正極および負極の両方の配線取り出しを行うことができる。もちろん、第１の側面電極部２１や第２の側面電極部３１に対する電気的接続も可能である。そして、積層部１０において該積層された方向を中心に積層部１０を９０度回転させて正極と負極との位置を逆転させたり、１８０度回転させて正極および負極の位置が変化しないようにすることもできる。このように、配線取り出しの自由度や回転の自由度を向上させた汎用性の高い圧電素子１を提供できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図５は、本実施形態に係る圧電素子１の斜視図である。この図に示されるように、第１の電極２０の第１の側面電極部２１は、第１の側面１３および第３の側面１５に渡って一体的に設けられている。また、第１の端面電極部２２は、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に設けられている。そして、第１の側面電極部２１と第１の端面電極部２２とが一体化されたものが第１の電極２０として構成されている。

一方、図５に示されるように、第２の電極３０の第２の側面電極部３１は、第２の側面１４および第４の側面１６に渡って一体的に設けられている。また、第２の端面電極部３２は、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に第１の端面電極部２２に離間して設けられている。そして、第２の側面電極部３１と第２の端面電極部３２とが一体化されたものが第２の電極３０として構成されている。

このように、積層部１０において第１の電極２０が一方の角部に配置され、第２の電極３０が他方の角部に配置されるため、内部電極１８は図６に示されるように配置される。図６は図３に対応する図であり、絶縁層１７と内部電極１８とが積層されている方向に内部電極１８を見た平面図である。

図６（ａ）に示されるように、内部電極１８のうち負極となるものは、積層部１０の第２の側面１４および第４の側面１６側に位置している。一方、図６（ｂ）に示されるように、内部電極１８のうち正極となるものは、積層部１０の第１の側面１３および第３の側面１５側に位置している。絶縁層１７を介してこのような配置の内部電極１８が積層されると、図６（ｃ）に示されるように内部電極１８が積層部１０の角部に偏ってそれぞれ配置される。

また、図５に示されるように、第１の端面電極部２２および第２の端面電極部３２は共にＬ字型をなしている。これにより、第１の端面１１や第２の端面１２において、正極および負極の取り出しの範囲が第１実施形態の場合よりも広くなるため、配線の自由度が向上する。

さらに、第１の電極２０の第１の側面電極部２１や第２の電極３０の第２の側面電極部３１が２つの側面に渡って設けられているため、配線取り出しの自由度が高くなっている。したがって、取り付け対象物に対する圧電素子１の組み付け性が向上していると言える。

このような構造を有する圧電素子１は、第１実施形態と同様に積層部１０を形成し、めっきの方法により第１の電極２０および第２の電極３０を形成すれば得られる。以上説明したように、第１の側面電極部２１や第２の側面電極部３１を２つの側面に渡ってそれぞれ設けることも可能である。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本実施形態に係る圧電素子１の斜視図である。この図に示されるように、第１の電極２０は、第１の端面１１、第１の側面１３、および第２の端面１２に渡って設けられている。また、第２の電極３０は、第１の電極２０に離間して、第１の端面１１、第１の側面１３、および第２の端面１２に渡って設けられている。

第２〜第４の側面１４〜１６についても同様に、一つの側面に第１の電極２０および第２の電極３０が一組とされて設けられている。

このように、一つの側面に正極および負極の両方の取り出しを可能とするため、内部電極１８は図８に示される平面レイアウトをなしている。図８は図３に対応する図である。

具体的には、図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、各側面１３〜１６それぞれに内部電極１８の一部がそれぞれ露出すると共に、図８（ｃ）に示されるように各側面１３〜１６から露出する内部電極１８の正極と負極とが重ならないようになっている。これにより、絶縁層１７と内部電極１８とが積層される方向において、積層部１０の一つの側面で正極と負極とを両方取り出すことが可能となる。

このような圧電素子１の構造では、一つの端面で正極および負極の両方の配線取り出しが可能であると共に、一つの側面で正極および負極の両方の配線取り出しも可能である。また、側面すべてに正極および負極の両方が設けられているため、どの面でも電気的接続ができる。さらに、圧電素子１を回転させても、一つの面で正極および負極の両方を取り出すことができる。したがって、配線取り出しの自由度を向上させた汎用性の高い圧電素子１を提供できる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係る圧電素子１の斜視図である。この図に示されるように、第１の電極２０は、第１の端面電極部２２と第１の側面電極部２１とを有している。このうち、第１の端面電極部２２は第１の端面１１全体に設けられている。また、第１の側面電極部２１は、第１〜第４の側面１３〜１６に露出する正極となる内部電極１８に接するように各側面１３〜１６に設けられている。そして、第１の端面電極部２２と各第１の側面電極部２１とが一体化されて第１の電極２０が構成されている。

一方、第２の電極３０は、第２の端面電極部３２と第２の側面電極部３１とを有している。このうち、第２の端面電極部３２は、第２の端面１２全体に設けられている。また、第２の側面電極部３１は、第１〜第４の側面１３〜１６に露出する負極となる内部電極１８に接するように各側面１３〜１６に第１の側面電極部２１と離間して設けられている。そして、第２の側面電極部３１と第２の端面電極部３２とが一体化されて第２の電極３０が構成されている。

すなわち、各側面１３〜１６のうち１つの面において、第１の側面電極部２１と第２の側面電極部３１とが互いに離間して設けられている。そして、各側面１３〜１６で第１の側面電極部２１と第２の側面電極部３１とが互いに離間して設けられている。

このように、第１〜第４の側面１３〜１６それぞれに正極および負極の両方を取り出すため、内部電極１８の平面レイアウトは図８（ａ）および図８（ｂ）と同じ形状になっている。また、図９に示される圧電素子１は、第１実施形態と同様の方法により製造することができる。

以上のように、積層部１０の第１の端面１１が正極とされると共に第２の端面１２が負極とされる一方、第１〜第４の側面１３〜１６については一つの側面で正極および負極の両方が設けられている。このため、一つの側面で正極および負極の両方を取り出すことができるし、一つの端面で正極または負極のいずれかを取り出すこともできる。

例えば、図４に示される基板４０に本実施形態に係る圧電素子１を設置する場合、各側面１３〜１６のうち１つの面を基板４０の面に接することとなる。これにより、１つの側面から正極および負極を取り出すことが可能となる。また、基板４０における圧電素子１の設置において、スペースに余裕がある場合では、圧電素子１の端面と基板４０のパッドとをリード線で接続することも可能である。

このように、本実施形態に係る圧電素子１については、積層部１０の一つの面からの正極および負極の配線取り出しの選択性が向上するため、取り付け対象物に対する圧電素子１の組み付け性を向上させることができる。

（他の実施形態）
第１〜第３実施形態では、第１の端面電極部２２および第２の端面電極部３２は、第１の端面１１および第２の端面１２にそれぞれ設けられていたが、第１の端面１１だけに設けられていても良い。

第３、第４実施形態では、すべての側面について第１の電極２０および第２の電極３０がそれぞれ設けられたものについて説明したが、一つの側面のみに第１の電極２０および第２の電極３０が設けられたものでも良い。

上記各実施形態では、積層部１０が四角柱の場合について説明したが、積層部１０が角柱や円柱の場合についても同様に第１の電極２０および第２の電極３０を設けることができる。したがって、積層部１０において積層された方向に垂直な断面が四角形のものに限定されることはなく、図１０に示される各断面形状のものを採用しても良い。

具体的には、図１０（ａ）に示された長方形、図１０（ｂ）に示されたひし形、図１０（ｃ）に示された八角形などの多角形、図１０（ｄ）に示された円形などがある。また、図１０（ｅ）に一例が示されているように、積層部１０の断面の各コーナーがＲ面取りの形状になっていても良い。

このうち、断面が円形すなわち積層部１０が円柱のものについては、図１１に示されるように第１の電極２０や第２の電極３０が形成されることとなる。図１１（ａ）は、例えば図１に示される積層部１０を円柱状にしたものを示している。円柱状の積層部１０の第５の側面１９は一面である。

これによると、第１の電極２０は、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に設けられた第１の端面電極部２２と、積層部１０の第５の側面１９に設けられた第１の側面電極部２１とで構成されている。そして、２つの第１の電極２０同士が対向して配置されている。一方、第２の電極３０は、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に第１の端面電極部２２に離間して設けられた第２の端面電極部３２と、積層部１０の第５の側面１９に第１の側面電極部２１に離間して設けられた第２の側面電極部３１とで構成されている。そして、第２の電極３０同士も対向して配置されている。なお、内部電極１８の平面レイアウトについては、内部電極１８の一部が図３、図６、および図８に示されるように積層部１０の第５の側面１９に露出する形状になっていれば良い。

このように、積層部１０が円柱状の場合でも、第１〜第３実施形態と同様に積層部１０に第１の電極２０および第２の電極３０を設けることができる。この場合、図７に示される場合と同様に第１の電極２０および第２の電極３０の数を増やしても良いし、図１１（ｂ）に示されるように、第１の電極２０および第２の電極３０の数を減らしても良い。また、図１１（ｂ）に示されるように、第１の電極２０および第２の電極３０の幅を広くして組み付けの自由度を向上させることもできる。

一方、積層部１０が円柱の場合であっても、図１１（ｃ）に示されるように、積層部１０の一方の端面を正極、他方の端面を負極とすることもできる。この場合、第１の電極２０は、積層部１０の第１の端面１１全体に設けられた第１の端面電極部２２と、積層部１０の第５の側面１９に設けられた第１の側面電極部２１とが一体化されて構成される。また、第２の電極３０は、積層部１０の第２の端面１２全体に設けられた第２の端面電極部３２と、積層部１０の第５の側面１９に第１の側面電極部２１に離間して設けられた第２の側面電極部３１とが一体化されて構成される。このように、円柱状の積層部１０の第５の側面１９に正極および負極の両方を設け、積層部１０の端面に正極または負極を設けることもできる。

なお、図１１に示された各圧電素子１は、例えば第１実施形態における方法と同じ方法で製造することができる。すなわち、絶縁層１７と内部電極１８とが交互に積層されたものを円柱状に切り出して焼成し、第１の電極２０および第２の電極３０をめっきの方法により形成すれば良い。

上記各実施形態で示された角柱状の圧電素子１や円柱状の圧電素子１においては、第１の端面１１と各側面１３〜１６、１９とで構成された角部が直角になっている。第２の端面１２と各側面１３〜１６、１９とで構成された角部も同様に直角になっている。この角部をＣ面取りもしくはＲ面取りされた形状としても良い。この形状を図１２に示す。

図１２（ａ）に示されるように、該角部がＲ面取りされた形状になっている。一方、図１２（ｂ）に示されるように、該角部がＲ面取りされた形状になっていても良い。これに伴い、第１の電極２０が例えば第１の側面１３からＲ面取りもしくはＣ面取りされた角部に沿って第１の端面１１に渡って形成される。第１の端面１１と他の側面１４〜１６、１９との角部や、第２の端面１２と各側面１３〜１６、１９との角部についても同様である。もちろん、積層部１０が角柱の場合でも円柱の場合でも良い。また、絶縁層１７のみにＲ面取りやＣ面取りが施されていても良いし、絶縁層１７と内部電極１８とが複数積層されたものにＲ面取りやＣ面取りが施されていても良い。

このように、角部がＲ面取りもしくはＣ面取りされた形状になっていることで、該角部が直角の形状になっている場合よりも、該角部に確実に第１の電極２０や第２の電極３０を形成することができる。

上記各実施形態では、めっきの方法によって第１の電極２０および第２の電極３０を形成することについて説明したが、他の方法を採用しても良い。例えば、銀ペースト等の導電性材質のものを積層部１０に塗布する、印刷する、蒸着する、成型することにより、第１の電極２０や第２の電極３０を形成しても良い。また、第１の側面電極部２１および第２の側面電極部３１の形成と第１の端面電極部２２および第２の端面電極部３２の形成とを別工程で行っても良い。

上記の第１の電極２０や第２の電極３０の形成方法のうち、成型の方法について説明する。第１実施形態で説明したように、一枚の絶縁層１７の上に内部電極１８を形成したシートを繰り返し積層して圧着したものを用意する。そして、図１３（ａ）に示されるように、第１の電極２０および第２の電極３０が形成される箇所にパンチなどにより穴５０を開ける。積層部１０の両端面に第１の電極２０および第２の電極３０を設ける場合には穴５０を貫通させれば良いし、一方の端面のみに第１の電極２０および第２の電極３０を設ける場合には穴５０を貫通させなければ良い。ここでは、穴５０を貫通させる。

この後、該穴５０の内部に導電性材料を埋め込み、図１３（ａ）に示される点線に沿ってシートを切断すれば、図１３（ｂ）に示される圧電素子１が得られる。この場合、第１の電極２０および第２の電極３０は円柱が長軸方向に二分割された形状となる。そして、第１の電極２０に関しては、積層部１０の第１の端面１１および第２の端面１２に露出する部位が第１の端面電極部２２となり、第１の側面１３に露出する部位が第１の側面電極部２１となる。第２の電極３０についても同様である。このような製造方法は、図５、図７等に示されるタイプの圧電素子１の製造にも採用できる。シートの切り出しにより、円柱状の圧電素子１を形成することも可能である。また、穴５０の形状やシートの切り方によっては、第１の電極２０や第２の電極３０を積層部１０の角部に位置させることも可能である。

上記の圧電素子１において、積層部１０のうち第１の電極２０や第２の電極３０が形成されていない部位は露出しているが、該露出部に樹脂などをコーティングすることにより積層部１０を絶縁保護する構成としても良い。

本発明の第１実施形態に係る圧電素子の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 絶縁層と内部電極とが積層されている方向に内部電極を見た平面図である。 （ａ）は圧電素子を基板に実装した平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電素子の斜視図である。 第２実施形態において、絶縁層と内部電極とが積層されている方向に内部電極を見た平面図である。 本発明の第３実施形態に係る圧電素子の斜視図である。 第３実施形態において、絶縁層と内部電極とが積層されている方向に内部電極を見た平面図である。 本発明の第４実施形態に係る圧電素子の斜視図である。 他の実施形態に係る積層部の一部断面図である。 他の実施形態に係る積層部が円柱状の場合の圧電素子の一例を示した斜視図である。 他の実施形態に係る圧電素子の一部断面図である。 他の実施形態に係る圧電素子の製造工程と完成品とを示した図である。

符号の説明

１０ 積層部
１１ 第１の端面
１２ 第２の端面
１３ 第１の側面
１４ 第２の側面
１５ 第３の側面
１６ 第４の側面
１７ 絶縁層
１８ 内部電極
１９ 第５の側面
２０ 第１の電極
２１ 第１の側面電極部
２２ 第１の端面電極部
３０ 第２の電極
３１ 第２の側面電極部
３２ 第２の端面電極部

Claims (12)

1. 絶縁層（１７）と内部電極（１８）とが交互に積層され、該積層されたものの両端部に前記絶縁層（１７）がそれぞれ配置されて一体化されており、前記両端部に配置された前記絶縁層（１７）の前記積層された方向に露出する第１の端面（１１）と前記第１の端面（１１）に隣接した側面（１３〜１６、１９）とを有する積層部（１０）と、
   前記側面（１３〜１６、１９）に露出する前記内部電極（１８）のうち正極となる内部電極（１８）に接するように前記側面（１３〜１６、１９）に設けられた第１の側面電極部（２１）と、前記第１の端面（１１）に設けられた第１の端面電極部（２２）とが一体化された第１の電極（２０）と、
   前記側面（１３〜１６、１９）に露出する前記内部電極（１８）のうち負極となる内部電極（１８）に接するように前記側面（１３〜１６、１９）に前記第１の側面電極部（２１）と離間して設けられた第２の側面電極部（３１）と、前記第１の端面（１１）に前記第１の端面電極部（２２）と離間して設けられた第２の端面電極部（３２）とが一体化された第２の電極（３０）とを備えていることを特徴とする圧電素子。
2. 前記積層部（１０）は四角柱をなしており、前記側面として第１の側面（１３）と、この第１の側面（１３）に対向する第２の側面（１４）と、前記第１の側面（１３）および前記第２の側面（１４）に隣接する第３の側面（１５）と、この第３の側面（１５）に対向する第４の側面（１６）とを有し、
   前記第１の電極（２０）の一つが前記第１の側面（１３）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられ、前記第１の電極（２０）の一つが前記第２の側面（１４）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられることで、前記各第１の電極（２０）が互いに対向配置されており、
   前記第２の電極（３０）の一つが前記第３の側面（１５）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられ、前記第２の電極（３０）の一つが前記第４の側面（１６）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられることで、前記各第２の電極（３０）が互いに対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記積層部（１０）は四角柱をなしており、前記側面として第１の側面（１３）と、この第１の側面（１３）に対向する第２の側面（１４）と、前記第１の側面（１３）および前記第２の側面（１４）に隣接する第３の側面（１５）と、この第３の側面（１５）に対向する第４の側面（１６）とを有し、
   前記第１の電極（２０）は、前記第１の側面（１３）および前記第３の側面（１５）に渡って一体的に設けられた第１の側面電極部（２１）と、この第１の側面電極部（２１）に一体化された第１の端面電極部（２２）とを備えて構成され、
   前記第２の電極（３０）は、前記第２の側面（１４）および前記第４の側面（１６）に渡って一体的に設けられた第２の側面電極部（３１）と、この第２の側面電極部（３１）に一体化された第２の端面電極部（３２）とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
4. 前記積層部（１０）は四角柱をなしており、前記側面として第１の側面（１３）を有し、
   前記第１の電極（２０）は、前記第１の側面（１３）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられており、
   前記第２の電極（３０）は、前記第１の電極（２０）に離間して、前記第１の側面（１３）および前記第１の端面（１１）に渡って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
5. 前記積層部（１０）は円柱をなしていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
6. 前記第１の端面（１１）と前記側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部は、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧電素子。
7. 前記積層部（１０）は、前記第１の端面（１１）とは反対側に第２の端面（１２）を有し、
   前記第１の電極（２０）の第１の端面電極部（２２）は前記第２の端面（１２）にも設けられており、前記第１の端面（１１）および前記第２の端面（１２）に設けられた前記第１の端面電極部（２２）と前記側面（１３〜１６、１９）に設けられた第１の側面電極部（２１）とが一体化されて前記第１の電極（２０）が構成され、
   前記第２の電極（３０）の第２の端面電極部（３２）は前記第２の端面（１２）にも設けられており、前記第１の端面（１１）および前記第２の端面（１２）に設けられた前記第２の端面電極部（３２）と前記側面（１３〜１６、１９）に設けられた第２の側面電極部（３１）とが一体化されて前記第２の電極（３０）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧電素子。
8. 前記第２の端面（１２）と前記側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部は、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子。
9. 絶縁層（１７）と内部電極（１８）とが交互に積層され、該積層されたものの両端部に前記絶縁層（１７）がそれぞれ配置されて一体化されており、前記両端部に配置された前記絶縁層（１７）の前記積層された方向に露出する第１の端面（１１）と、前記第１の端面（１１）とは反対側の第２の端面（１２）と、前記第１の端面（１１）および前記第２の端面（１２）に隣接した少なくとも１つの側面（１３〜１６、１９）とを有する積層部（１０）と、
   前記側面（１３〜１６、１９）の１つに露出する前記内部電極（１８）のうち正極となる内部電極（１８）に接するように前記側面（１３〜１６、１９）の１つに設けられた第１の側面電極部（２１）と、前記第１の端面（１１）全体に設けられた第１の端面電極部（２２）とが一体化された第１の電極（２０）と、
   前記側面（１３〜１６、１９）の１つに露出する前記内部電極（１８）のうち負極となる内部電極（１８）に接するように前記第１の側面電極部（２１）が設けられた側面（１３〜１６、１９）と同じ面に前記第１の側面電極部（２１）と離間して設けられた第２の側面電極部（３１）と、前記第２の端面（１２）全体に設けられた第２の端面電極部（３２）とが一体化された第２の電極（３０）とを備えていることを特徴とする圧電素子。
10. 前記積層部（１０）は四角柱をなしており、前記側面として第１の側面（１３）を有し、
    前記第１の電極（２０）の前記第１の側面電極部（２１）は、前記第１の側面（１３）に設けられており、
    前記第２の電極（３０）の前記第２の側面電極部（３１）は、前記第１の側面電極部（２１）に離間して、前記第１の側面（１３）に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の圧電素子。
11. 前記積層部（１０）は円柱をなしていることを特徴とする請求項９に記載の圧電素子。
12. 前記第１の端面（１１）と前記側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部と前記第２の端面（１２）と前記側面（１３〜１６、１９）とで構成される角部とは、Ｒ面取りもしくはＣ面取りされた形状であることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の圧電素子。

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