JP2019033242A - 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
上記セラミック素体は、圧電セラミックスで形成され、長手方向を向いた第1及び第2端面と、上記長手方向に直交する厚さ方向を向いた第1及び第2主面と、上記第1及び第2端面と上記第1及び第2主面とを接続する稜部と、を有する。
上記一対の外部電極は、上記第1及び第2端面を覆い、上記第1及び第2端面から上記稜部を介して上記第1主面に延出し、上記第1主面上おいて上記厚さ方向に突出する。
上記複数の内部電極は、上記セラミック素体の内部に上記厚さ方向に沿って積層され、上記一対の外部電極に対して上記厚さ方向に沿って交互に接続されている。
上記表面電極は、上記第1及び第2主面の少なくとも一方に設けられ、上記厚さ方向に隣接する上記内部電極とは異なる上記外部電極に接続されている。
この積層圧電素子では、セラミック素体の第2主面側の稜部を起点とするクラックの発生も抑制されるため、更に高い信頼性が得られる。
この積層圧電素子では、セラミック素体の稜部に加わる応力が、稜部を構成する曲面に沿って分散される。これにより、この積層圧電素子では、セラミック素体の稜部に局所的な応力が加わりにくくなるため、セラミック素体の稜部を起点とするクラックの発生が更に効果的に抑制される。
上記振動板は、上記積層圧電素子に対して上記厚さ方向に対向する。
上記接着層は、上記積層圧電素子と上記振動板との間に配置されている。
この圧電振動装置では、製造時や駆動時などに、積層圧電素子におけるセラミック素体の稜部を起点とするクラックの発生が抑制されるため、高い信頼性が得られる。
この圧電振動装置では、駆動時などに、振動板から積層圧電素子に加わる応力によって、セラミック素体の第1主面側の稜部を起点とするクラックが発生しにくい。
上記接着層は、上記第1主面と上記振動板との間に充填されていてもよい。
これらの構成では、積層圧電素子と振動板との間の接着強度が高くなるため、積層圧電素子の長手方向の伸縮が効率よく振動板に伝達される。このため、この圧電振動装置は、振動板をより大きく振動させることができる。
上記パネルは、上記積層圧電素子が上記厚さ方向に対向した状態で接着されている。
上記筐体は、上記パネルを保持する。
図1〜3は、本発明の一実施形態に係る積層圧電素子10の基本構成を模式的に示す図である。図1は、積層圧電素子10の斜視図である。図2は、積層圧電素子10の図1のA−A'線に沿った断面図である。図3は、積層圧電素子10の図1のB−B'線に沿った断面図である。
図2に示すように、外部電極14,15には、セラミック素体11の主面11e,11f上に、頂部14a,15aが設けられている。つまり、外部電極14,15は、第1主面11e上の頂部14a,15aにおいてZ軸方向下側に突出し、第2主面11f上の頂部14a,15aにおいてZ軸方向上側に突出している。
図5Aは、比較例1に係る積層圧電素子510の部分断面図である。比較例1に係る積層圧電素子510には、本実施形態に係る積層圧電素子10とは異なる構成の外部電極514が設けられている。外部電極514には、セラミック素体11の主面11e,11fよりもX軸方向外側に、Z軸方向に突出する頂部514aが設けられている。
図6は、積層圧電素子10の製造方法を示すフローチャートである。図7,8は、積層圧電素子10の製造過程を示す図である。以下、積層圧電素子10の製造方法について、図6に沿って、図7,8を適宜参照しながら説明する。
ステップS01では、セラミック素体11を作製する。ステップS01では、まず、図7に示すセラミックシート101,102,103,104を準備する。セラミックシート101,102,103,104は、圧電セラミックスを主成分とする圧電体グリーンシートである。
ステップS02では、ステップS01で得られたセラミック素体11に外部電極14,15を形成することにより、図1〜3に示す積層圧電素子10を作製する。ステップS02では、例えば、セラミック素体11のX軸方向両端部に塗布した導電性ペーストを焼き付けることにより外部電極14,15を形成することができる。
ステップS03では、積層圧電素子10に分極処理を行う。具体的に、分極処理では、積層圧電素子10にZ軸方向の直流高電界を加えることにより、セラミック層18を構成する圧電セラミックスの自発分極の向きを揃える。これにより、圧電セラミックスに圧電活性が付与され、積層圧電素子10がその機能を発揮可能となる。
積層圧電素子10は、圧電横効果によってX軸方向に動作する圧電アクチュエータとして広く利用可能である。積層圧電素子10の用途の一例として、振動を発生させる圧電振動装置が挙げられる。以下、積層圧電素子10を用いて構成されたユニモルフ型の圧電振動装置20について説明する。
図10は、圧電振動装置20の製造方法を示すフローチャートである。まず、図11Aに示すように、振動板110上に、接着層22を形成するための接着剤122を配置する(ステップS11)。次に、図11Bに示すように、接着剤122上に積層圧電素子10を配置する(ステップS12)。
図12A,12Bは、積層圧電素子10を用いた電子機器30を模式的に示す図である。図12Aは、電子機器30の平面図である。図12Bは、電子機器30の図12AのC−C'線に沿った断面図である。電子機器30は、一般的にスマートフォンと呼ばれる多機能型の携帯通信端末として構成される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
11…セラミック素体
11a,11b…端面
11c,11d…側面
11e,11f…主面
11g…稜部
12,13…内部電極
14,15…外部電極
14a,15a…頂部
16,17…表面電極
18…セラミック層
20…圧電振動装置
21…振動板
22…接着層
30…電子機器
31…筐体
32…パネル
Claims (8)
- 圧電セラミックスで形成され、長手方向を向いた第1及び第2端面と、前記長手方向に直交する厚さ方向を向いた第1及び第2主面と、前記第1及び第2端面と前記第1及び第2主面とを接続する稜部と、を有するセラミック素体と、
前記第1及び第2端面を覆い、前記第1及び第2端面から前記稜部を介して前記第1主面に延出し、前記第1主面上おいて前記厚さ方向に突出する一対の外部電極と、
前記セラミック素体の内部に前記厚さ方向に沿って積層され、前記一対の外部電極に対して前記厚さ方向に沿って交互に接続された複数の内部電極と、
前記第1及び第2主面の少なくとも一方に設けられ、前記厚さ方向に隣接する前記内部電極とは異なる前記外部電極に接続された表面電極と、
を具備する積層圧電素子。 - 請求項1に記載の積層圧電素子であって、
前記一対の外部電極は、前記第1及び第2端面から前記稜部を介して前記第2主面に延出し、前記第2主面上おいて前記厚さ方向に突出する
積層圧電素子。 - 請求項1又は2に記載の積層圧電素子であって、
前記稜部は、曲面で構成されている
積層圧電素子。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の積層圧電素子と、
前記積層圧電素子に対して前記厚さ方向に対向する振動板と、
前記積層圧電素子と前記振動板との間に配置された接着層と、
を具備する圧電振動装置。 - 請求項4に記載の圧電振動装置であって、
前記振動板は、前記積層圧電素子の前記第1主面側に配置されている
圧電振動装置。 - 請求項5に記載の圧電振動装置であって、
前記積層圧電素子の前記一対の外部電極の一部が前記接着層内に配置されている
圧電振動装置。 - 請求項5又は6に記載の圧電振動装置であって、
前記接着層は、前記第1主面と前記振動板との間に充填されている
圧電振動装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の積層圧電素子と、
前記積層圧電素子が前記厚さ方向に対向した状態で接着されたパネルと、
前記パネルを保持する筐体と、
を具備する電子機器。
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