JP2012178462A - Laminated piezoelectric element - Google Patents
Laminated piezoelectric element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012178462A JP2012178462A JP2011040607A JP2011040607A JP2012178462A JP 2012178462 A JP2012178462 A JP 2012178462A JP 2011040607 A JP2011040607 A JP 2011040607A JP 2011040607 A JP2011040607 A JP 2011040607A JP 2012178462 A JP2012178462 A JP 2012178462A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- external electrode
- electrode
- piezoelectric element
- external
- internal 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.)
- Granted
Links
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、積層型圧電素子に関する。 The present invention relates to a multilayer piezoelectric element.
従来の積層型圧電素子として、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。特許文献1に記載の積層型圧電素子は、圧電体層と第1及び第2の駆動用内部電極とが交互に積層された駆動部、及び圧電体層と接続用内部電極とが積層された接続部とを有する積層体と、当該積層体の一方の側面に形成され、第1駆動用内部電極と導通する駆動用外部電極と、積層体の一方の側面に形成され、接続用内部電極と導通する接続用外部電極と、積層体の他方の側面に形成され、第2駆動用内部電極及び接続用内部電極のそれぞれと導通する共通外部電極とを備えている。
As a conventional multilayer piezoelectric element, for example, one described in
上記従来の積層型圧電素子では、接続用内部電極によって接続用外部電極と共通外部電極とが電気的に接続されている。このような積層型圧電素子から構成される圧電アクチュエータでは、この圧電アクチュエータが実装された際、接続用外部電極から共通外部電極に至る導通経路が長い位置に配置されたアクチュエータ部(駆動部)の共通外部電極の抵抗値が、導通経路が短い位置に配置されたアクチュエータ部に比べて大きくなる。これにより、導通経路が長い位置のアクチュエータ部の立ち上がりが導通経路が短い位置のアクチュエータ部よりも遅くなるため、アクチュエータ部において応答にばらつきが生じるといった問題がある。 In the conventional multilayer piezoelectric element, the connection external electrode and the common external electrode are electrically connected by the connection internal electrode. In a piezoelectric actuator composed of such laminated piezoelectric elements, when this piezoelectric actuator is mounted, an actuator section (drive section) arranged at a position where the conduction path from the connection external electrode to the common external electrode is long. The resistance value of the common external electrode is larger than that of the actuator unit arranged at a position where the conduction path is short. As a result, the rise of the actuator part at the position where the conduction path is long is delayed as compared with the actuator part where the conduction path is short, and thus there is a problem that the response varies in the actuator part.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、共通外部電極における抵抗値を低下させることができる積層型圧電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multilayer piezoelectric element that can reduce the resistance value of a common external electrode.
上記課題を解決するために、本発明に係る積層型圧電素子は、複数の圧電体層が積層されると共に、互いに対向する一対の第1及び第2端面と、一対の第1及び第2端面を連結するように伸び且つ複数の圧電体層の積層方向において互いに対向する一対の第1及び第2主面と、一対の第1及び第2主面を連結するように伸び且つ互いに対向する一対の第1及び第2側面とを有する積層体と、積層体の第1及び第2端面の間に位置する第1部分に複数の圧電体層を介して交互に配置される第1内部電極及び第2内部電極と、積層体の第1端面側に位置する第2部分に配置される第3内部電極と、第1側面に設けられ、第1内部電極と接続された第1外部電極と、第2側面に設けられ、第2内部電極及び第3内部電極に接続された第2外部電極と、第1側面に設けられ、第3内部電極に接続された第3外部電極と、第1主面に設けられ、第2外部電極と第3外部電極とを接続する第4外部電極とを備え、第1外部電極と第3外部電極とは、第1側面において互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a multilayer piezoelectric element according to the present invention includes a plurality of piezoelectric layers stacked, a pair of first and second end faces facing each other, and a pair of first and second end faces. A pair of first and second main surfaces extending to connect each other in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers and a pair extending to connect the pair of first and second main surfaces and facing each other And a first internal electrode alternately disposed via a plurality of piezoelectric layers on a first portion located between the first and second end faces of the multilayer body, and A second internal electrode, a third internal electrode disposed in a second portion located on the first end face side of the laminate, a first external electrode provided on the first side surface and connected to the first internal electrode, A second external electrode provided on the second side surface and connected to the second internal electrode and the third internal electrode; A third external electrode provided on the first side surface and connected to the third internal electrode; and a fourth external electrode provided on the first main surface and connecting the second external electrode and the third external electrode; The first external electrode and the third external electrode are electrically insulated from each other on the first side surface.
この積層型圧電素子では、第2外部電極及び第3外部電極が第3内部電極及び第4外部電極によって電気的に接続されている。これにより、第3内部電極の抵抗成分と第4外部電極の抵抗成分とが第2外部電極及び第3外部電極に対して並列に接続されることになる。このように、第1主面に設けた第4外部電極を接続用の電極として機能させることにより、共通外部電極における抵抗値を低下させることができる。その結果、積層型圧電素子から構成される圧電アクチュエータにおいて、抵抗値に起因する応答性のばらつきを抑制することができる。 In this multilayer piezoelectric element, the second external electrode and the third external electrode are electrically connected by the third internal electrode and the fourth external electrode. As a result, the resistance component of the third internal electrode and the resistance component of the fourth external electrode are connected in parallel to the second external electrode and the third external electrode. Thus, by causing the fourth external electrode provided on the first main surface to function as a connection electrode, the resistance value of the common external electrode can be reduced. As a result, it is possible to suppress variation in responsiveness due to the resistance value in the piezoelectric actuator composed of the stacked piezoelectric elements.
積層体には、第1部分における第1側面と第1主面との角部分に切欠部が形成されており、第1内部電極と第4外部電極とは、切欠部によって互いに電気的に絶縁されていることが好ましい。このような構成によれば、第1側面の全面に第1外部電極を形成すると共に、第1主面の全面に第4外部電極を形成した後に切欠部を形成することにより、第1外部電極と第4外部電極とが物理的且つ電気的に絶縁される。そのため、第1外部電極及び第4外部電極を形成する際に、互いに電気的に絶縁されるようにマスキングを行うといった作業を省略することができる。したがって、積層型圧電素子を容易に作製することが可能となる。 The laminated body has a notch formed at a corner portion of the first side and the first main surface in the first portion, and the first internal electrode and the fourth external electrode are electrically insulated from each other by the notch. It is preferable that According to such a configuration, the first external electrode is formed on the entire surface of the first side surface, and the first external electrode is formed by forming the cutout portion after forming the fourth external electrode on the entire surface of the first main surface. And the fourth external electrode are physically and electrically insulated. Therefore, when forming the first external electrode and the fourth external electrode, the work of performing masking so as to be electrically insulated from each other can be omitted. Therefore, it becomes possible to easily produce a multilayer piezoelectric element.
積層体には、第1部分における第1側面と第1主面との角部分に切欠部が形成されており、第1内部電極と第4外部電極とは、切欠部によって互いに電気的に絶縁されていることが好ましい。このような構成によれば、第1側面の全面に外部電極を形成した後に溝を形成することにより、第1外部電極と第3外部電極とが物理的且つ電気的に絶縁されて形成される。そのため、第1外部電極及び第3外部電極を形成する際に、互いに電気的に絶縁されるようにマスキングを行うといった作業を省略することができる。したがって、積層型圧電素子を容易に作製することが可能となる。 The laminated body has a notch formed at a corner portion of the first side and the first main surface in the first portion, and the first internal electrode and the fourth external electrode are electrically insulated from each other by the notch. It is preferable that According to such a configuration, the first external electrode and the third external electrode are physically and electrically insulated by forming the groove after forming the external electrode on the entire first side surface. . Therefore, when forming the first external electrode and the third external electrode, the work of performing masking so as to be electrically insulated from each other can be omitted. Therefore, it becomes possible to easily produce a multilayer piezoelectric element.
積層体の第2端面側に位置する第3部分に配置される第4内部電極と、第1側面に設けられ、第4内部電極に接続された第5外部電極とを更に備え、第4外部電極は、第2外部電極と第3外部電極及び第5外部電極とを接続しており、第1外部電極と第5外部電極とは、第1側面において互いに電気的に絶縁されている。 A fourth internal electrode disposed on a third portion located on the second end face side of the multilayer body; and a fifth external electrode provided on the first side surface and connected to the fourth internal electrode. The electrodes connect the second external electrode, the third external electrode, and the fifth external electrode, and the first external electrode and the fifth external electrode are electrically insulated from each other on the first side surface.
本発明によれば、共通外部電極における抵抗値を低下させることができる。 According to the present invention, the resistance value of the common external electrode can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は、本発発明の一実施形態に係る積層型圧電素子を示す斜視図である。図2(a)は、図1におけるa−a線断面図であり、図2(b)は、図1におけるb−b線断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a multilayer piezoelectric element according to an embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG.
各図に示すように、積層型圧電素子1は、積層体2と、第1内部電極31と、第2内部電極32と、第3内部電極(第4内部電極)33と、第1外部電極3と、第2外部電極4と、第3外部電極(第5外部電極)5a,5bと、第4外部電極6とを備えている。積層型圧電素子1は、例えば、長さが36.95mm〜37.05mm程度に設定され、幅が1.85mm〜1.95mm程度に設定され、厚みが0.95mm〜1.05mm程度に設定されている。
As shown in each drawing, the multilayer
積層体2は、積層体2の長手方向に向かい合って互いに平行をなす一対の第1及び第2端面2a,2bと、一対の第1及び第2端面2a,2b間を連結するように伸び且つ圧電体層30(後述)の積層方向において互いに対向する一対の第1及び第2主面2c,2dと、一対の第1及び第2主面2c,2dを連結するように伸び且つ互いに対向する一対の第1及び第2側面2e,2fとを有している。積層体2は、長尺の直方体形状を呈している。
The laminated
積層体2は、複数の圧電体層30が積層されており、第1部分20と、第2部分21aと、第3部分21bとを含んでいる。第1部分20は、圧電的に活性な活性部(活性領域)を含む部分であり、積層体2において第1及び第2端面2a,2bの間に位置している。具体的には、第1部分20は、積層体2の中央部分に位置している。第1部分20は、第1内部電極31と第2内部電極32とが複数の圧電体層30を介して交互に積層されている。各圧電体層30は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zrx,Ti1−x)O3)を主成分とする圧電セラミックス材料からなる。実際の積層型圧電素子1では、各圧電体層30は、視認できない程度に一体化されている。本実施形態では、各圧電体層30の厚みは、10μm〜50μm程度である。
The
第1内部電極31は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは4層)配置されている。第1内部電極31は、一端が第1側面2eに引き出されており、第1側面2eに露出している。第2内部電極32は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは5層)配置されている。第2内部電極32は、一端が第2側面2fに引き出されており、第2側面2fに露出している。第1内部電極31及び第2内部電極32は、銀(Ag)及びパラジウム(Pd)を主成分とする導電材料からなる。本実施形態では、第1内部電極31及び第2内部電極32の厚みは、0.5μm〜3μm程度である。
A plurality of (in this case, four) first
第1内部電極31と第2内部電極32とは、圧電体層30を挟んで互いに対向するように、圧電体層30の対向方向に沿って交互に配置されている。積層方向で見て、第1主面2c側及び第2主面2d側には、第2内部電極32が位置している。
The first
第2部分21a及び第3部分21bは、圧電的に不活性な不活性部(不活性領域)を含む部分であり、積層体2の第1端面2a側、第2端面2b側にそれぞれ位置している。すなわち、第2部分21a及び第3部分21bは、積層体2の長手方向(第1及び第2端面2a,2bの対向方向)において、第1部分20を挟むように一対設けられている。第2部分21a及び第3部分21bは、複数の圧電体層30と第3内部電極33とが交互に積層されている。第2部分21aと第3部分21bとは、同様の構成を有している。
The
第3内部電極33は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは9層)配置されている。第3内部電極33は、一端が第1側面2eに引き出されていると共に、他端が第2側面2fに引き出されており、第1側面2e及び第2側面2fに露出している。第3内部電極33は、第1内部電極31及び第2内部電極32と物理的且つ電気的に絶縁されている。第3内部電極33は、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとを接続する接続用電極である。第3内部電極33は、銀(Ag)及びパラジウム(Pd)を主成分とする導電材料からなる。本実施形態では、第3内部電極33の厚みは、0.5μm〜3μm程度である。
A plurality of (in this case, nine) third
第1外部電極3は、第1側面2eに設けられている。第1外部電極3は、第1側面2eにおいて第1部分20に対応する位置に形成されており、第1内部電極31の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第1外部電極3は、Cr,Cu/Ni,Auの3層の金属膜からなる。第1外部電極3の厚みは、0.3μm〜5.0μm程度である。以下、第2〜第4外部電極4〜6についても同様である。
The first
第2外部電極4は、第2側面2fに設けられている。第2外部電極4は、第2側面2fの全面に亘って形成されており、第2内部電極32及び第3内部電極33の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第2外部電極4は、第2内部電極32及び第3内部電極33のいずれにも接続される共通外部電極である。
The second
第3外部電極5a,5bは、第1側面2eに設けられている。第3外部電極5a,5bは、第1側面2eにおいて第2部分21a及び第3部分21bに対応する位置、すなわち第1側面2eの長手方向の両端側に形成されており、第3内部電極33の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第3外部電極5a,5bと第1外部電極3とは、第1側面2e上において互いに電気的に絶縁されている。
The third
第4外部電極6は、第2主面2dに設けられている。第4外部電極6は、第2主面2dの全面に亘って形成されており、第2外部電極4及び第3外部電極5a,5bに物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、第4外部電極6は、第2外部電極4及び第3外部電極5a,5bを電気的に接続している。第4外部電極6は、第1外部電極3と電気的に絶縁されている。第4外部電極6は、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとを接続する接続用電極である。また、第4外部電極6は、基板(支持体)等に導電性接着剤にて接続される際の接続面となる。
The fourth
第1外部電極3と第3外部電極5a,5bとの間には、溝34,35がそれぞれ形成されている。すなわち、溝34,35は、第1部分20と第2部分21a及び第3部分21bとの境界部分に形成されている。溝34,35は、積層体2の第1側面2eにおいて、圧電体層30の積層方向に沿って形成されている。この溝34,35により、第1外部電極3と第3外部電極5a,5bとは、物理的且つ電気的に絶縁されている。
積層体2の第1部分20において、側面2eと主面2dとの角部分には、切欠部36が設けられている。切欠部36は、側面2eと主面2dとの角部分において積層体2の長手方向に沿って形成されており、溝34と溝35との間に設けられている。切欠部36は、側面2e及び主面2dに対して傾斜する傾斜面となっている。この切欠部36により、第1外部電極3と第4外部電極6とは、物理的且つ電気的に絶縁されている。
In the
続いて、以上のように構成された積層型圧電素子1から構成される圧電アクチュエータについて説明する。図3は、図1に示す積層型圧電素子から構成された圧電アクチュエータを示す斜視図である。図3に示すように、圧電アクチュエータ50は、積層型圧電素子1の第1部分20が溝34,35と平行に延びるスリットSにより複数(ここでは8つ)のアクチュエータ部51a〜51hに分割されている。圧電アクチュエータ50は、例えばインクジェットプリンタの液体吐出ヘッドとして用いられる。
Next, a piezoelectric actuator composed of the multilayer
圧電アクチュエータ50では、第1外部電極3と第2外部電極4との間に電圧を印加すると、第1内部電極31と第2内部電極32との間にも電圧が印加される。そして、アクチュエータ部51a〜51h(第1部分20)では、圧電体層30において、第1内部電極31と第2内部電極32との間の領域に電界が生じ、当該領域が変位する。このとき、第2部分21a及び第3部分21bでは、圧電体層30において第3内部電極33の間に電界が生じないため、変位が生じない。
In the
続いて、積層型圧電素子1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the multilayer
まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製し、その基体ペーストを用いて圧電体層30となるグリーンシートをドクターブレード法により成形する。また、所定比率の銀とパラジウムとからなる金属材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して電極パターン形成用の導電ペーストを作製する。
First, a base paste is prepared by mixing an organic binder, an organic solvent, or the like with a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate, and a green sheet to be the
次に、導電ペーストを用いて、第1〜第3内部電極31〜33に対応する電極パターンのそれぞれをグリーンシート上にスクリーン印刷法により形成する。そして、第1内部電極31及び第3内部電極33に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、第2内部電極32及び第3内部電極33に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、及び圧電体層30となるグリーンシートを積層して、積層体グリーンを作製する。
Next, each of the electrode patterns corresponding to the first to third
続いて、積層体グリーンを所定の温度(例えば、60℃程度)で加熱しながら、積層方向に所定の圧力でプレスした後、積層体グリーンを所定の大きさに切断する。そして、積層体グリーンを所定の温度(例えば、400℃程度)で脱脂した後、所定の温度(例えば、1100℃程度)で所定時間焼成して、積層体2を得る。
Subsequently, the laminate green is pressed at a predetermined pressure in the stacking direction while being heated at a predetermined temperature (for example, about 60 ° C.), and then the stacked green is cut into a predetermined size. The laminate green is degreased at a predetermined temperature (for example, about 400 ° C.) and then fired at a predetermined temperature (for example, about 1100 ° C.) for a predetermined time to obtain the
続いて、積層体2の側面2e,2f及び主面2dに対応する面に、Cr,Cu/Ni,Auの順に3層の金属膜をスパッタリング法により形成して外部電極を形成する。そして、積層体2において側面2eに対応する面において積層方向に沿って溝34,35を形成することにより、外部電極を分断して第1外部電極3及び第3外部電極5a,5bを形成する。また、積層体2の側面2eと主面2dとの角部分に切欠部36を形成することにより、外部電極を分断して第1外部電極3と第4外部電極6とを形成する。以上により、積層型圧電素子1が得られる。
Subsequently, three layers of metal films of Cr, Cu / Ni, and Au are formed in this order on the surfaces corresponding to the
続いて、上述した積層型圧電素子1の作用効果について説明する。
Next, functions and effects of the multilayer
図4(a)は、従来の積層型圧電素子を示す斜視図であり、図4(b)は、(a)におけるa−a線断面図である。図4に示すように、従来の積層型圧電素子60は、積層体2Aの第1部分20Aと第2部分21Aa及び第3部分21Abとにわたって第1側面2eと第1主面2dとの角部分に切欠部36Aが形成されている。すなわち、積層型圧電素子60では、第1外部電極3及び第3外部電極5Aa,5Abと第4外部電極6Aとが物理的且つ電気的に絶縁されている。そのため、積層型圧電素子60では、第3内部電極33により第2外部電極4と第3外部電極5Aa,5Abとが電気的に接続されている。このような積層型圧電素子60から構成される圧電アクチュエータには、以下のような問題がある。
FIG. 4A is a perspective view showing a conventional multilayer piezoelectric element, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. As shown in FIG. 4, the conventional
図5は、積層型圧電素子から構成される圧電アクチュエータを含む等価回路を示す図である。図5に示すように、積層型圧電素子60から構成される圧電アクチュエータ61では、各アクチュエータ部61a,61b,61e,61f,61hに電源D1,D2から電力が供給され、スイッチの切り替えを行うことでアクチュエータ部61a,61b,61e,61f,61hの駆動が制御される。このような構成においては、電源D1,D2からの線路長(導通経路)が長い部分、つまり積層体2Aの中央部分に位置する例えばアクチュエータ部61eは、電源D1,D2からの線路長が短い部分、つまり積層体2Aの両端側に位置する例えばアクチュエータ部61a,61hに比べて抵抗成分が直列に接続されている(R1+R2+…+R3,R4+…+R5+R6)分だけ抵抗値が大きくなるため、立ち上がりが遅くなることで応答が遅くなる。そのため、従来の積層型圧電素子60から構成される圧電アクチュエータ61では、応答にばらつきが生じるといった問題があった。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit including a piezoelectric actuator composed of stacked piezoelectric elements. As shown in FIG. 5, in the
これに対して、本実施形態に係る積層型圧電素子1では、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとが第3内部電極33及び第4外部電極6によって電気的に接続されている。したがって、第3内部電極33と共に第4外部電極6が接続用の電極として機能する。そのため、積層型圧電素子1から構成される圧電アクチュエータ50では、図6に示すように、第3内部電極33の抵抗成分R2〜R5と第4外部電極6の抵抗成分R11〜R14とが第2外部電極4及び第3外部電極5a,5bに対して並列に接続される構成となる。これにより、例えば積層体2の中央部分に位置する例えばアクチュエータ部51eにおける共通外部電極の抵抗値(コモン抵抗)を小さくすることができる。したがって、立ち上がりの遅れを解消でき、その結果、応答のばらつきを抑制することができる。
On the other hand, in the multilayer
図7は、本実施形態に係る積層型圧電素子と従来の積層型圧電素子との共通外部電極における抵抗値を示すグラフであり、図8は、本実施形態に係る積層型圧電素子と従来の積層型圧電素子との共通外部電極における抵抗値を示す表である。図7及び図8に示すように、積層型圧電素子1では、図4に示す従来の積層型圧電素子60に比べて、Au膜厚(外部電極の厚み)を変えたいずれの場合であっても、抵抗値が小さくなっている。具体的には、積層型圧電素子1では、従来の積層型圧電素子60に比べて、Au膜厚が0.74μmでは抵抗値が−8.8%、Au膜厚が0.94μmでは抵抗値が−10.4%、Au膜厚が1.15μmでは抵抗値が−15.3%低減している。したがって、Au膜厚が厚くなるにつれて、効果が顕著となっている。
FIG. 7 is a graph showing the resistance value of the common external electrode of the multilayer piezoelectric element according to this embodiment and the conventional multilayer piezoelectric element. FIG. 8 is a graph showing the resistance value of the multilayer piezoelectric element according to this embodiment and the conventional piezoelectric element. It is a table | surface which shows the resistance value in a common external electrode with a lamination type piezoelectric element. As shown in FIGS. 7 and 8, in the multilayer
ここで、共通外部電極における抵抗値を低下させるために、積層体2の第1及び第2端面2a,2bに外部電極を設けることが考えられる。しかしながら、そのような構成の場合には以下のような問題が生じる。すなわち、積層体2の第1及び第2端面2a,2bに外部電極が形成されている場合では、積層型圧電素子から構成された圧電アクチュエータを実装基板等にはんだによって実装する際、端面に形成された外部電極側にはんだが回り込んで端面側に凹凸が生じることがある。積層体の端面は、実装する際の位置決めに用いられている。そのため、圧電アクチュエータを実装するときに端面に凹凸が生じていると、位置決めが不確実になるおそれがある。
Here, in order to reduce the resistance value of the common external electrode, it is conceivable to provide external electrodes on the first and second end faces 2 a and 2 b of the
また、圧電アクチュエータを実装する際、端面側に外部電極が形成されていると、隣接する金属製の部材等との間で短絡が発生するおそれがある。そのため、金属製の部材等を積層体の端面側において近接して配置することができない。したがって、限られたスペースにおいて圧電アクチュエータを実装しなければならない場合、スペースを有効に活用できないといった問題が発生する。 In addition, when the piezoelectric actuator is mounted, if an external electrode is formed on the end face side, a short circuit may occur between adjacent metal members and the like. Therefore, a metal member or the like cannot be disposed close to the end face side of the laminate. Therefore, when the piezoelectric actuator must be mounted in a limited space, there arises a problem that the space cannot be effectively used.
これに対して、積層型圧電素子1では、積層体2の端面2a,2bに外部電極が形成されていないため、はんだが第1及び第2端面2a,2b側に回り込むことがなく、はんだの回り込みによる位置決めの不具合を防止できる。また、積層型圧電素子1の長手方向の両側に金属製の部品、部材を配置することができるため、限られたスペースにおいて効率よく部品を配置することが可能となり、スペースを有効活用することができる。
On the other hand, in the multilayer
また、第4外部電極6によって導通経路が確保されることで共通外部電極の抵抗値を低下させることができるため、第2部分21a及び第3部分21bにおいて第3内部電極33の幅を狭くすることができる。これにより、第2部分21a及び第3部分21bの長さ寸法を小さくすることができる。したがって、第1部分20の長さ寸法を維持しつつ、積層型圧電素子1の長さ寸法を小さくすることができる。その結果、積層型圧電素子1の小型を図ることができる。
In addition, since the resistance value of the common external electrode can be reduced by securing a conduction path by the fourth
また、積層体2の側面2e及び主面2dの角部分に切欠部36を形成するため、第1外部電極3及び第4外部電極6を形成する際に、第1外部電極3と第4外部電極6とを電気的に絶縁するためのマスキング等を必要としない。つまり、第1外部電極3を第1側面2eの全面に形成すると共に、第4外部電極6を第2主面2dの全面に形成した後に、切欠部36を形成することにより、第1外部電極3と第4外部電極6とを物理的且つ電気的に絶縁することができる。したがって、積層型圧電素子1を容易に作製することができる。
Further, since the
更には、積層型圧電素子1では、従来の積層型圧電素子60のように第2部分21Aa及び第3部分21Abにおいて切欠部36Aが形成されていないため、従来の積層型圧電素子60に比べて基板と第4外部電極6との接触面積を大きくすることができる。これにより、基板(支持体)との接着をより確実なものとすることができる。
Furthermore, in the multilayer
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第1部分20を挟むように第2部分21a及び第3部分21bが設けられた積層体2としているが、積層体2は、第1部分20と第2部分21a又は第3部分21bとを少なくとも一つ備えていればよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
1…積層型圧電素子、2…積層体、2a,2b…端面、2c,2d…側面、2e,2f…主面、3…第1外部電極、4…第2外部電極、5a,5b…第3外部電極(第5外部電極)、6…第4外部電極、20…第1部分、21a…第2部分、21b…第3部分、31…第1内部電極、32…第2内部電極、33…第3内部電極(第4内部電極)、34,35…溝、36…切欠部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記積層体の前記第1及び第2端面の間に位置する第1部分に前記複数の圧電体層を介して交互に配置される第1内部電極及び第2内部電極と、
前記積層体の前記第1端面側に位置する第2部分に配置される第3内部電極と、
前記第1側面に設けられ、前記第1内部電極と接続された第1外部電極と、
前記第2側面に設けられ、前記第2内部電極及び前記第3内部電極に接続された第2外部電極と、
前記第1側面に設けられ、前記第3内部電極に接続された第3外部電極と、
前記第1主面に設けられ、前記第2外部電極と前記第3外部電極とを接続する第4外部電極とを備え、
前記第1外部電極と前記第3外部電極とは、前記第1側面において互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする積層型圧電素子。 A plurality of piezoelectric layers are stacked and extend so as to connect the pair of first and second end faces facing each other and the pair of first and second end faces and in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers. A laminate having a pair of first and second main surfaces facing each other, and a pair of first and second side surfaces extending to connect the pair of first and second main surfaces and facing each other;
A first internal electrode and a second internal electrode alternately disposed via a plurality of piezoelectric layers in a first portion located between the first and second end faces of the laminate;
A third internal electrode disposed in a second portion located on the first end face side of the laminate,
A first external electrode provided on the first side surface and connected to the first internal electrode;
A second external electrode provided on the second side surface and connected to the second internal electrode and the third internal electrode;
A third external electrode provided on the first side surface and connected to the third internal electrode;
A fourth external electrode provided on the first main surface and connecting the second external electrode and the third external electrode;
The multilayer piezoelectric element, wherein the first external electrode and the third external electrode are electrically insulated from each other on the first side surface.
前記第1内部電極と前記第4外部電極とは、前記切欠部によって互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1記載の積層型圧電素子。 The laminate is formed with a notch at a corner portion between the first side surface and the first main surface in the first portion,
The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the first internal electrode and the fourth external electrode are electrically insulated from each other by the notch.
前記第1外部電極と前記第3外部電極とは、前記溝によって互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1又は2記載の積層型圧電素子。 In the laminate, a groove is formed between the first external electrode and the third external electrode on the first side surface,
3. The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the first external electrode and the third external electrode are electrically insulated from each other by the groove.
前記第1側面に設けられ、前記第4内部電極に接続された第5外部電極とを更に備え、
前記第4外部電極は、前記第2外部電極と前記第3外部電極及び前記第5外部電極とを接続しており、
前記第1外部電極と前記第5外部電極とは、前記第1側面において互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の積層型圧電素子。
A fourth internal electrode disposed in a third portion located on the second end face side of the laminate,
A fifth external electrode provided on the first side surface and connected to the fourth internal electrode;
The fourth external electrode connects the second external electrode to the third external electrode and the fifth external electrode;
The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the first external electrode and the fifth external electrode are electrically insulated from each other on the first side surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011040607A JP5724453B2 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Multilayer piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011040607A JP5724453B2 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Multilayer piezoelectric element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012178462A true JP2012178462A (en) | 2012-09-13 |
JP5724453B2 JP5724453B2 (en) | 2015-05-27 |
Family
ID=46980123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011040607A Active JP5724453B2 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Multilayer piezoelectric element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5724453B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013171972A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | Piezoelectric element, inkjet device using same, and application method thereof |
JP2015222788A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | Tdk株式会社 | Laminated piezoelectric element |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320881A (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-24 | Murata Mfg Co Ltd | Laminated type piezoelectric element and piezoelectric actuator |
JP2000094678A (en) * | 1998-09-17 | 2000-04-04 | Seiko Epson Corp | Piezoelecric oscillator unit, manufacture thereof, and ink jet recording head |
JP2010062196A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Ricoh Co Ltd | Piezoelectric actuator, liquid discharge head and image forming apparatus |
JP2010245513A (en) * | 2009-03-18 | 2010-10-28 | Ricoh Co Ltd | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, and image forming apparatus |
-
2011
- 2011-02-25 JP JP2011040607A patent/JP5724453B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320881A (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-24 | Murata Mfg Co Ltd | Laminated type piezoelectric element and piezoelectric actuator |
JP2000094678A (en) * | 1998-09-17 | 2000-04-04 | Seiko Epson Corp | Piezoelecric oscillator unit, manufacture thereof, and ink jet recording head |
JP2010062196A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Ricoh Co Ltd | Piezoelectric actuator, liquid discharge head and image forming apparatus |
JP2010245513A (en) * | 2009-03-18 | 2010-10-28 | Ricoh Co Ltd | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, and image forming apparatus |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013171972A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | Piezoelectric element, inkjet device using same, and application method thereof |
US9073308B2 (en) | 2012-05-17 | 2015-07-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Piezoelectric element, inkjet device using same, and application method thereof |
JP2015222788A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | Tdk株式会社 | Laminated piezoelectric element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5724453B2 (en) | 2015-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5724453B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP5821536B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP3319413B2 (en) | Piezoelectric actuator, method of manufacturing piezoelectric actuator, and inkjet head | |
JP5472218B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP4720068B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP5561247B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP2005294761A (en) | Stacked piezoelectric element | |
JP2006245027A (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP6277863B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP4358087B2 (en) | Multilayer ceramic element | |
JP5087822B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP4449797B2 (en) | Electronic components | |
JP5747685B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP4529427B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP4586352B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP6052233B2 (en) | Multilayer piezoelectric element | |
JP6003313B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP6898167B2 (en) | Laminated piezoelectric element | |
JP4724385B2 (en) | Laminated electronic components and laminated intermediates | |
JP6094075B2 (en) | Piezoelectric element and method for manufacturing the same | |
JP5066785B2 (en) | Piezoelectric element | |
JP4247179B2 (en) | Multilayer ceramic element | |
JP2020077714A (en) | Piezoelectric element and driving device | |
JP2006005244A (en) | Stacked piezo-electric device | |
JP2007142209A (en) | Piezoelectric element and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141014 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5724453 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |