JP2017204506A - 圧電素子および圧電素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられる第1の電極層と、第1の方向において前記第1の電極層との間に前記圧電体の第1の領域を挟んで前記圧電体に埋め込まれる第2の電極層と、前記第1の方向において前記圧電体の第1の外表面に設けられ、少なくとも一部が前記第1の電極層または前記第2の電極層との間に前記圧電体の第2の領域を挟んで前記圧電体に設けられ、前記第1の電極層および前記第2の電極層には前記圧電体を介して接続され、導電性を有する導電層と、を含み、前記圧電体のうち、前記第1の領域および前記第2の領域は、分極されている。
【選択図】図4
Description
(8)前記圧電素子の一例では、前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層は、同じ材料によって形成される。
(10)前記圧電素子の一例では、前記導電層、前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層は、銀を含む。
(12)前記圧電素子の一例では、前記第1の電極層、前記第2の電極層、前記第1の接続部および前記第2の接続部は、同じ材料によって形成される。
(14)前記圧電素子の一例では、前記導電層は、前記第1の外表面の半分以上を覆う。
図1に示されるとおり、歪センサ10は、回路部12および圧電素子20を含む。歪センサ10は、圧電素子20が取り付けられる検出体Xの歪を検出する。検出体Xは、自転車の一部または自転車部品の一部であり、例えば自転車のペダル軸、クランク軸、クランクアーム、および、フレーム等である(いずれも図示略)。
第1の電極層24の厚さD1は、0.2μm〜2μmの範囲に選ばれる。第2の電極層26の厚さD2は、0.2μm〜2μmの範囲に選ばれる。第1の電極層24の厚さD1および第2の電極層26の厚さD2は、実質的に等しいことが好ましい。第1の電極層24の厚さD1および第2の電極層26の厚さD2の平均厚さは、例えば1.5μmである。
圧電体22は、圧電特性を有する材料を含む。一例では、圧電体22は、チタン酸ジルコン酸鉛を含む。他の例では、圧電体22は、チタン酸バリウムまたはチタン酸鉛を含む。圧電体22は、圧電特性を有する材料に添加剤を加えて焼成されている。
圧電素子20の製造方法は、導電層28を形成する工程と、第1の領域R1および第2の領域R2に直流電圧を印加する(以下、「分極する」という)工程とを含む。一例では、圧電素子20の製造方法は、圧電層22Xを形成する第1の工程、接続部30,32を形成する第2の工程、第1および第2の電極層24,26を形成する第3の工程、圧電層22Xを積層する第4の工程、圧電層22Xを焼成する第5の工程、および、外部電極層34,36を形成する第6の工程をさらに含む。導電層28を形成する工程(以下、「第7の工程」)および分極する工程(以下、「第8の工程」)は、第6の工程の後に行われる。
上記各実施の形態に関する説明は、本発明に従う圧電素子および圧電素子の製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う圧電素子および圧電素子の製造方法は、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・第1の電極層24と第2の電極層26とを入れ替えることもできる。この場合、導電層28は最も第1の外表面22Aに近い第1の電極層24との間に圧電体22の第2の領域R2を挟んで圧電体22に設けられる。
Claims (15)
- 圧電体と、
前記圧電体に設けられる第1の電極層と、
第1の方向において前記第1の電極層との間に前記圧電体の第1の領域を挟んで前記圧電体に埋め込まれる第2の電極層と、
前記第1の方向において前記圧電体の第1の外表面に設けられ、少なくとも一部が前記第1の電極層または前記第2の電極層との間に前記圧電体の第2の領域を挟んで前記圧電体に設けられ、前記第1の電極層および前記第2の電極層には前記圧電体を介して接続され、導電性を有する導電層と、を含み、
前記圧電体のうち、前記第1の領域および前記第2の領域は、分極されている、圧電素子。 - 圧電体と、
前記圧電体に設けられる第1の電極層と、
第1の方向において前記第1の電極層との間に前記圧電体の第1の領域を挟んで前記圧電体に埋め込まれる第2の電極層と、
前記第1の方向において前記圧電体の第1の外表面に設けられ、少なくとも一部が前記第1の電極層または前記第2の電極層との間に前記圧電体の第2の領域を挟んで前記圧電体に設けられ、前記第1の電極層および前記第2の電極層には前記圧電体を介して接続され、導電性を有する導電層と、を含み、
前記導電層の厚さが、1μm〜100μmの範囲に選ばれる、圧電素子。 - 複数の前記第1の電極層と、
複数の前記第2の電極層とを含み、
前記複数の第1の電極層は、前記圧電体に埋め込まれ、
前記第1の電極層および前記第2の電極層は、前記第1の方向に間隔をあけて交互に配置されている、請求項1または2に記載の圧電素子。 - 第1の方向に延びて前記複数の第1の電極層を電気的に接続する第1の接続部と、
第1の方向に延びて前記複数の第2の電極層を電気的に接続する第2の接続部とをさらに含む、請求項3に記載の圧電素子。 - 前記第1の方向において前記圧電体の第2の外表面に設けられ、前記第1の接続部に接続される第1の外部電極層と、
前記第1の方向において前記圧電体の第2の外表面に設けられ、前記第2の接続部に接続される第2の外部電極層とをさらに含む、請求項4に記載の圧電素子。 - 前記複数の第2の電極層のうちの1つは、前記複数の第1の電極層よりも前記圧電体の前記第2の外表面に近い位置に配置され、
前記第1の外部電極層の少なくとも一部は、前記第1の方向において前記第2の電極層との間に前記圧電体の第3の領域を挟む、請求項5に記載の圧電素子。 - 前記第1の外部電極層は、前記第2の外部電極層よりも面積が大きい、請求項5または6に記載の圧電素子。
- 前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層は、同じ材料によって形成される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記導電層は、前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層と同じ材料によって形成される、請求項5〜8のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記導電層、前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層は、銀を含む、請求項9に記載の圧電素子。
- 前記導電層の厚さは、前記第1の外部電極層および前記第2の外部電極層の厚さと実質的に等しい、請求項5〜10のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第1の電極層、前記第2の電極層、前記第1の接続部および前記第2の接続部は、同じ材料によって形成される、請求項4〜11のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第1の電極層、前記第2の電極層、前記第1の接続部および前記第2の接続部は、銀およびパラジウムを含む、請求項4〜12のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記導電層は、前記第1の外表面の半分以上を覆う、請求項1〜13のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 圧電体と、
前記圧電体に設けられる第1の電極層と、
第1の方向において前記第1の電極層との間に前記圧電体の第1の領域を挟んで、前記圧電体に埋め込まれる第2の電極層とを含む圧電素子の製造方法であって、
前記第1の方向において前記圧電体の第1の外表面に設けられ、少なくとも一部が前記第1の電極層または前記第2の電極層と前記圧電体の第2の領域を挟んで前記圧電体に設けられ、前記第1の電極層および前記第2の電極層には前記圧電体を介して接続され、導電性を有する導電層を形成する工程と、
前記第1の領域および前記第2の領域に直流電圧を印加する工程とを含む
圧電素子の製造方法。
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