JP2020120028A

JP2020120028A - 圧電素子

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Publication number: JP2020120028A
Application number: JP2019011066A
Authority: JP
Inventors: 佳生太田; Yoshio Ota; 寿一志村; Yoshikazu Shimura; 茂坂野; Shigeru Sakano; 英也坂本; Hideya Sakamoto; 一志立本; Kazushi Tatemoto; 明丈武田; Akitake Takeda
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: WO2020153289A1; JP7010247B2

Abstract

【課題】外部電極と配線部材との接続信頼性を向上させることが可能な圧電素子を提供する。【解決手段】圧電素子は、互いに対向する主面１１ａ及び主面１１ｂを有する素体１１と、素体１１内に配置された内部電極と、主面１１ａに配置された外部電極１３，１５と、を備える。主面１１ａは、外部電極１３が配置された第一領域Ｒ１と、第一領域Ｒ１を囲む枠状の第二領域Ｒ２と、を有する。主面１１ｂを基準面とした場合に、基準面からの第一領域Ｒ１の高さは、基準面からの第二領域Ｒ２の高さよりも高い。【選択図】図５

Description

本発明の一つの形態は、圧電素子に関する。

特許文献１には、互いに対向する第一主面及び第二主面を有する素体と、素体の内部に配置された内部電極と、第一主面に配置された外部電極と、を備える圧電素子が記載されている。この圧電素子では、外部電極が丸い角を有している。このため、外部電極の外縁が活性領域と不活性領域との境界となる場合でも、外部電極の角の部分に応力が集中することが抑制される。

特開２０１８−５６３７５号公報

上述の圧電素子では、外部電極に配線部材が接続される場合がある。この場合、外部電極と配線部材との接続信頼性の向上が要求される。

本発明の一つの態様は、外部電極と配線部材との接続信頼性を向上させることが可能な圧電素子を提供する。

本発明の一つの態様に係る圧電素子は、互いに対向する第一主面及び第二主面を有する素体と、素体内に配置された内部電極と、第一主面に配置された外部電極と、を備え、第一主面は、外部電極が配置された第一領域と、第一領域を囲む枠状の第二領域と、を有し、第二主面を基準面とした場合に、基準面からの第一領域の高さは、基準面からの第二領域の高さよりも高い。

上記一つの態様では、素体の第二主面を基準面とした場合に、基準面からの第一領域の高さは、基準面からの第二領域の高さよりも高い。外部電極は、第一領域に配置されているので、外部電極が周りの第二領域から突出した状態となる。したがって、外部電極が周りの第二領域から窪んだ状態になっている場合に比べて、外部電極に対する配線部材の接合強度を容易に高めることができる。この結果、外部電極と配線部材との接続信頼性を向上させることができる。

上記一つの態様では、第一主面は、第二領域を囲む第三領域を更に有し、基準面からの第三領域の高さは、基準面からの第一領域の高さよりも低く、基準面からの第二領域の高さよりも高くてもよい。この場合、基準面からの第三領域の高さは、基準面からの第一領域の高さよりも低いので、外部電極が第三領域からも突出した状態となる。したがって、外部電極と配線部材との接続信頼性を更に向上させることができる。

上記一つの態様では、第一主面は、第二領域を囲む第三領域を更に有し、第一領域の粗さは、第三領域の粗さよりも大きくてもよい。この場合、外部電極と第一領域との接合強度が向上する。この結果、外部電極と配線部材との接続信頼性を更に向上させることができる。

上記一つの態様では、第一主面のうねりは、第二主面のうねりよりも大きくてもよい。この場合、第二主面のうねりが比較的小さいので、第二主面に被振動体を接触させた場合、被振動体に振動を伝え易い。

本発明の一つの態様によれば、外部電極と配線部材との接続信頼性を向上させることが可能な圧電素子が提供される。

一実施形態に係る圧電素子の平面図である。図１のII−II線に沿っての断面図である。図１の圧電素子の分解斜視図である。図１の素体の平面図である。図４のV−V線に沿っての断面図である。図４のVI−VI線に沿っての断面図である。図１の圧電素子に配線部材を接続した状態を示す断面図である。各領域の測定断面曲線を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る圧電素子の平面図である。図２は、図１のII−II線に沿っての断面図である。図３は、図１の圧電素子の分解斜視図である。図１〜図３に示されるように、一実施形態に係る圧電素子１０は、素体１１と、複数の外部電極１３，１５とを有している。本実施形態では、圧電素子１０は、一対の外部電極１３，１５を有している。

素体１１は、直方体形状を呈している。素体１１は、互いに対向している一対の主面１１ａ，１１ｂ、互いに対向している一対の側面１１ｃ、及び互いに対向している一対の側面１１ｅを有している。直方体形状には、たとえば、角及び稜線が面取りされている直方体の形状、及び、角及び稜線が丸められている直方体の形状が含まれる。一対の主面１１ａ，１１ｂが対向している方向が第一方向Ｄ１である。第一方向Ｄ１は、各主面１１ａ，１１ｂに直交する方向でもある。一対の側面１１ｃが対向している方向が、第二方向Ｄ２である。第二方向Ｄ２は、各側面１１ｃに直交する方向でもある。一対の側面１１ｅが対向している方向が、第三方向Ｄ３である。第三方向Ｄ３は、各側面１１ｅに直交する方向でもある。

各主面１１ａ，１１ｂは、矩形状を呈している。各主面１１ａ，１１ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。すなわち、圧電素子１０（素体１１）は、平面視で、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。長方形状には、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。本実施形態では、主面１１ａ，１１ｂの長辺方向は、第三方向Ｄ３と一致する。主面１１ａ，１１ｂの短辺方向は、第二方向Ｄ２と一致する。

主面１１ａのうねりは、主面１１ｂのうねりよりも大きい。ここで、うねりは、例えば、主面１１ａの長辺方向（第三方向Ｄ３）の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）である。主面１１ａは、主面１１ａの長辺方向に沿って山谷が形成された面である。主面１１ａには、主面１１ａの長辺方向に沿って山谷が交互に配置されている。主面１１ａは、主面１１ａの長辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）が、主面１１ａの短辺方向（第二方向Ｄ２）の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）よりも大きくなるように形成されている。つまり、主面１１ａは、山谷が異方性を有するように形成されている。これに対し、主面１１ｂは、略平面であり、主面１１ｂの長辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）が、主面１１ｂの短辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）と同等となるように形成されている。主面１１ａの長辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）は、例えば５０μｍ以上８０μｍ以下であり、主面１１ａの短辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）は、例えば２０μｍ以上５０μｍ以下である。主面１１ｂの長辺方向及び短辺方向の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）は、例えば２０μｍ以上５０μｍ以下である。

一対の側面１１ｃは、一対の主面１１ａ，１１ｂを連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面１１ｃは、第三方向Ｄ３にも延在している。一対の側面１１ｅは、一対の主面１１ａ，１１ｂを連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面１１ｅは、第二方向Ｄ２にも延在している。素体１１の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば、１０ｍｍである。素体１１の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば、２０ｍｍである。素体１１の第一方向Ｄ１での長さ（厚さ）は、たとえば、５００μｍである。各主面１１ａ，１１ｂと各側面１１ｃ，１１ｅとは、間接的に隣り合っていてもよい。この場合、各主面１１ａ，１１ｂと各側面１１ｃ，１１ｅとの間には、稜線部が位置する。

素体１１は、複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅが第一方向Ｄ１に積層されて構成されている。素体１１は、積層されている複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを有している。本実施形態では、素体１１は、五つの圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを有している。素体１１では、複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅが積層されている方向が第一方向Ｄ１と一致する。圧電体層１７ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１７ｅは、主面１１ｂを有している。圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｅとの間に位置している。

各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、圧電セラミック材料からなる。すなわち、素体１１は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料には、たとえば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＺＮ［Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）が用いられる。各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の素体１１では、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅの間の境界が認識できない程度に一体化されている。

各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅの第一方向Ｄ１での長さ（厚さ）は、たとえば、４０μｍである。圧電体層１７ａは、後述する電極層２１が主面１１ａ側から圧電体層１７ａを通して視認できる程度の透明度を有している。他の圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅも圧電体層１７ａと同様の透明度を有している。

圧電素子１０は、素体１１内に配置された複数の電極層２１，２２，２３，２４を備えている。本実施形態では、圧電素子１０は、四つの電極層２１，２２，２３，２４を備えている。各電極層２１，２２，２３，２４は、内部電極である。各電極層２１，２２，２３，２４は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ−Ｐｄ合金が用いられる。各電極層２１，２２，２３，２４は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

各電極層２１，２２，２３，２４は、第一方向Ｄ１において異なる位置（層）に配置されている。主面１１ａと電極層２１とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して互いに対向している。電極層２１と電極層２２とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して互いに対向している。電極層２２と電極層２３とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して互いに対向している。電極層２３と電極層２４とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して互いに対向している。電極層２４と主面１１ｂとは、第一方向Ｄ１に間隔を有して互いに対向している。

電極層２１は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。電極層２２は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。電極層２３は、圧電体層１７ｃと圧電体層１７ｄとの間に位置している。電極層２４は、圧電体層１７ｄと圧電体層１７ｅとの間に位置している。各電極層２１，２２，２３，２４は、素体１１の表面には露出していない。すなわち、各電極層２１，２２，２３，２４は、側面１１ｃ及び側面１１ｅから離間して設けられており、側面１１ｃ及び側面１１ｅには露出していない。各電極層２１，２２，２３，２４は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

各電極層２１，２２，２３，２４は、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。各電極層２１，２２，２３，２４は、第一方向Ｄ１から見て（平面視で）、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。本実施形態では、各電極層２１，２２，２３，２４の長辺方向は、第三方向Ｄ３と一致している。各電極層２１，２２，２３，２４の短辺方向は、第二方向Ｄ２と一致している。第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４の外縁は、互いに同形状を呈し、互いに一致している。

第一方向Ｄ１から見て、各電極層２１，２２，２３，２４の四つの角は、丸く、いわゆるＲ形状を有している。ここで、丸い角とは、２つの直線の交わりからなる角ではなく、２つの直線の端部同士が曲線で接続されてなる湾曲した角を意味する。

各外部電極１３，１５は、主面１１ａに配置されている。外部電極１３と外部電極１５とは、第三方向Ｄ３に並んでいる。外部電極１３と外部電極１５とは、第三方向Ｄ３で隣り合っている。各外部電極１３，１５は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａの全ての縁（四辺）から離間している。各外部電極１３，１５は、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。矩形状は、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。

一対の外部電極１３，１５は、第一方向Ｄ１から見て、互いに同形状を呈している。第一方向Ｄ１から見て、各外部電極１３，１５の短辺方向は、第二方向Ｄ２と一致し、各外部電極１３，１５の長辺方向は、第三方向Ｄ３と一致している。各外部電極１３，１５の第二方向Ｄ２の長さは、例えば３ｍｍである。各外部電極１３，１５の第三方向Ｄ３の長さは、例えば３．６ｍｍである。一対の外部電極１３，１５の第三方向Ｄ３における離間距離は、例えば３．４ｍｍである。

各外部電極１３，１５は、上述のような形状を有する主面１１ａ上に形成されているので、主面１１ａの形状に沿った形状を呈する。つまり、各外部電極１３，１５の外表面には、主面１１ａの山谷が反映されている。各外部電極１３，１５の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）は、例えば１．５μｍ以上３．０μｍ以下である。各外部電極１３，１５は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ−Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１３，１５は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

外部電極１３は、ビア導体３１を通して接続導体２５と電気的に接続されている。接続導体２５は、電極層２１と同じ層に位置している。接続導体２５は、電極層２１の内側に位置している。電極層２１には、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体２５は、電極層２１に形成されている開口内に位置している。第一方向Ｄ１から見て、接続導体２５の全縁が、電極層２１で囲まれている。

接続導体２５は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。電極層２１と接続導体２５とは、互いに離間している。接続導体２５は、第一方向Ｄ１で、外部電極１３と対向している。ビア導体３１は、外部電極１３と接続されていると共に、接続導体２５と接続されている。接続導体２５は、ビア導体３２を通して電極層２２と電気的に接続されている。接続導体２５は、第一方向Ｄ１で、電極層２２と対向している。ビア導体３２は、接続導体２５と接続されていると共に、電極層２２と接続されている。

電極層２２は、ビア導体３２を通して接続導体２６と電気的に接続されている。接続導体２６は、電極層２３と同じ層に位置している。接続導体２６は、電極層２３の内側に位置している。電極層２３には、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３（接続導体２５）に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体２６は、電極層２３に形成されている開口内に位置している。第一方向Ｄ１から見て、接続導体２６の全縁が、電極層２３で囲まれている。

接続導体２６は、圧電体層１７ｃと圧電体層１７ｄとの間に位置している。電極層２３と接続導体２６とは、互いに離間している。接続導体２６は、第一方向Ｄ１で、電極層２２と対向している。ビア導体３３は、電極層２２と接続されていると共に、接続導体２６と接続されている。接続導体２６は、ビア導体３４を通して電極層２４と電気的に接続されている。接続導体２６は、第一方向Ｄ１で、電極層２４と対向している。ビア導体３４は、接続導体２６と接続されていると共に、電極層２４と接続されている。

外部電極１５は、ビア導体３５を通して電極層２１と電気的に接続されている。電極層２１は、第一方向Ｄ１で、外部電極１５と対向している。ビア導体３５は、外部電極１５と接続されていると共に、電極層２１と接続されている。

電極層２１は、ビア導体３６を通して接続導体２７と電気的に接続されている。接続導体２７は、電極層２２と同じ層に位置している。接続導体２７は、電極層２２の内側に位置している。電極層２２には、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１５に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体２７は、電極層２２に形成されている開口内に位置している。第一方向Ｄ１から見て、接続導体２７の全縁が、電極層２２で囲まれている。

接続導体２７は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。電極層２２と接続導体２７とは、互いに離間している。接続導体２７は、第一方向Ｄ１で、電極層２１と対向している。ビア導体３６は、電極層２１と接続されていると共に、接続導体２７と接続されている。接続導体２７は、ビア導体３７を通して電極層２３と電気的に接続されている。接続導体２７は、第一方向Ｄ１で、電極層２３と対向している。ビア導体３７は、接続導体２７と接続されていると共に、電極層２３と接続されている。

電極層２３は、ビア導体３８を通して接続導体２８と電気的に接続されている。接続導体２８は、電極層２４と同じ層に位置している。接続導体２８は、電極層２４の内側に位置している。電極層２４には、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１５に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体２８は、電極層２４に形成されている開口内に位置している。第一方向Ｄ１から見て、接続導体２８の全縁が、電極層２４で囲まれている。

接続導体２８は、圧電体層１７ｄと圧電体層１７ｅとの間に位置している。電極層２４と接続導体２８とは、互いに離間している。接続導体２８は、第一方向Ｄ１で、電極層２３と対向している。ビア導体３８は、電極層２３と接続されていると共に、接続導体２８と接続されている。

外部電極１３は、ビア導体３１、接続導体２５、ビア導体３２、電極層２２、ビア導体３３、接続導体２６、ビア導体３４、及び電極層２４と電気的に接続されている。外部電極１５は、ビア導体３５、電極層２１、ビア導体３６、接続導体２７、ビア導体３７、電極層２３、ビア導体３８、及び接続導体２８と電気的に接続されている。

接続導体２５，２６，２７，２８及びビア導体３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ−Ｐｄ合金が用いられる。接続導体２５，２６，２７，２８及びビア導体３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。接続導体２５，２６，２７，２８は、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。ビア導体３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８は、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを形成するためのセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストが焼結することにより形成される。

素体１１の主面１１ｂには、電極層２１，２３と電気的に接続されている導体と、電極層２２，２４と電気的に接続されている導体とは配置されていない。本実施形態では、主面１１ｂを第一方向Ｄ１から見たとき、主面１１ｂの全体が露出している。素体１１の各側面１１ｃ，１１ｅにも、電極層２１，２３と電気的に接続されている導体と、電極層２２，２４と電気的に接続されている導体とは配置されていない。本実施形態では、各側面１１ｃを第二方向Ｄ２から見たとき、各側面１１ｃの全体が露出している。各側面１１ｅを第三方向Ｄ３から見たとき、各側面１１ｅの全体が露出している。

圧電体層１７ｂにおける電極層２１と電極層２２とで挟まれた領域と、圧電体層１７ｃにおける電極層２２と電極層２３とで挟まれた領域と、圧電体層１７ｄにおける電極層２３と電極層２４とで挟まれた領域とは、圧電的に活性な活性領域を構成する。すなわち、素体１１では、電極層２１と電極層２２との間、電極層２２と電極層２３との間、及び、電極層２３と電極層２４との間に活性領域が形成される。第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４の外縁が活性領域と、圧電的に不活性な不活性領域との境界となる。

本実施形態では、活性領域は、第一方向Ｄ１から見て、複数の外部電極１３，１５を囲むように位置している。第一方向Ｄ１から見て、素体１１は、外部電極１３と外部電極１５との間に位置している領域に、活性領域を含んでいる。第一方向Ｄ１から見て、素体１１は、外部電極１３と外部電極１５とが位置している領域の外側にも、活性領域を含んでいる。

図４は、図１の素体の平面図である。図４に示されるように、素体１１の主面１１ａは、第一領域Ｒ１、第二領域Ｒ２、第三領域Ｒ３、及び第四領域Ｒ４を有している。本実施形態では、主面１１ａは、一対の第一領域Ｒ１、一対の第二領域Ｒ２、一つの第三領域Ｒ３、及び一つの第四領域Ｒ４を有している。

各第一領域Ｒ１には、各外部電極１３，１５が配置されている。各第一領域Ｒ１は、第一方向Ｄ１から見て、各外部電極１３，１５と重なっている。各第一領域Ｒ１は、矩形状を呈している。矩形状は、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。一対の第一領域Ｒ１は、第三方向Ｄ３に並んでいる。一対の第一領域Ｒ１は、第三方向Ｄ３で隣り合っている。一対の第一領域Ｒ１は、互いに離間している。各第一領域Ｒ１は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａの全ての縁（四辺）から離間している。

本実施形態では、各第一領域Ｒ１の外縁は、第一方向Ｄ１から見て、各外部電極１３，１５の外側に位置している。すなわち、第一方向Ｄ１から見て、各第一領域Ｒ１の面積は、各外部電極１３，１５の面積よりも大きい。

各第二領域Ｒ２は、各第一領域Ｒ１を囲んでいる。各第二領域Ｒ２は、各第一領域Ｒ１の全体を囲んでいる。各第二領域Ｒ２は、枠状（例えば、矩形枠状）を呈している。各第二領域Ｒ２の幅は、各第二領域Ｒ２の全周にわたって略一定である。各第二領域Ｒ２の幅（第二領域Ｒ２の内縁と外縁との間の長さ）は、例えば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、例えば０．４ｍｍである。各第二領域Ｒ２の内縁は、各第一領域Ｒ１の外縁と一致している。一対の第二領域Ｒ２は、互いに離間している。第二領域Ｒ２は、第一領域Ｒ１と第三領域Ｒ３との間に配置されている。

第三領域Ｒ３は、一対の第二領域Ｒ２の両方を囲んでいる。第三領域Ｒ３の外縁は、矩形状を呈している。第三領域Ｒ３の外縁は、主面１１ａの外縁から離間している。第三領域Ｒ３は、第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４の間と、隣り合う一対の第二領域Ｒ２の間と、に配置されている。第三領域Ｒ３は、第一方向Ｄ１から見て、電極層２１と重なっている。第三領域Ｒ３は、第一方向Ｄ１から見て、各圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの活性領域と重なっている。第三領域Ｒ３は、第一方向Ｄ１から見て、各圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの活性領域と同形状を呈している。

第四領域Ｒ４は、第三領域Ｒ３の全体を囲んでいる。第四領域Ｒ４は、枠状（例えば、矩形枠状）を呈している。第四領域Ｒ４の幅は、第四領域Ｒ４の全周にわたって略一定である。第四領域Ｒ４の幅（第四領域Ｒ４の内縁と外縁との間の長さ）は、例えば０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、例えば０．３ｍｍである。第四領域Ｒ４の内縁は、第三領域Ｒ３の外縁と一致している。第四領域Ｒ４の外縁は、主面１１ａの外縁と一致している。第四領域Ｒ４は、主面１１ａの外縁部である。

図５は、図４のV−V線に沿っての断面図である。図６は、図４のVI−VI線に沿っての断面図である。図５及び図６では、基準面の傾き、ノイズ、欠点、及びうねり成分が補正された断面図が模式的に示されている。図５及び図６に示されるように、主面１１ｂ（図２参照）を基準面とした場合に、基準面からの第一領域Ｒ１の高さは、基準面からの第二領域Ｒ２の高さよりも高い。以下、基準面からの各領域Ｒ１〜Ｒ４の高さを、単に、各領域Ｒ１〜Ｒ４の高さとも言う。各領域Ｒ１〜Ｒ４の高さは、基準面から各領域Ｒ１〜Ｒ４までの第一方向Ｄ１での長さである。

基準面は、例えば、主面１１ｂの断面曲線の平均線（ＪＩＳ−Ｂ０６０１（１９９４））を含む面であってもよい。基準面は、例えば、主面１１ｂに接する平面であってもよく、主面１１ｂが平面と接するように圧電素子１０を平面上に載置した場合に、その平面を基準面としてもよい。各領域Ｒ１〜Ｒ４の高さは、例えば、各領域Ｒ１〜Ｒ４の断面曲線の平均線（ＪＩＳ−Ｂ０６０１（１９９４））の基準面からの高さである。

第三領域Ｒ３の高さは、第一領域Ｒ１の高さよりも低く、第二領域Ｒ２の高さよりも高い。第一領域Ｒ１の高さは、第四領域Ｒ４の高さよりも高い。第二領域Ｒ２の高さは、第四領域Ｒ４の高さと同等である。第一領域Ｒ１の高さと、第二領域のＲ２の高さとの差は、例えば１０μｍ以上１５μｍ以下である。第一領域Ｒ１の高さと、第三領域のＲ３の高さとの差は、例えば２μｍ以上８μｍ以下であり、例えば５μｍである。

各領域Ｒ１〜Ｒ４の形状は、例えば、三次元測定機を用いて主面１１ａの形状を測定することにより確認できる。第二領域Ｒ２は、第一領域Ｒ１よりも低く、第一領域Ｒ１を囲む枠状の領域として確認できる。外部電極１３，１５は、上述のように、主面１１ａの形状に沿った形状を呈するので、第一領域Ｒ１に外部電極１３，１５が形成されている場合、三次元測定機の測定結果から外部電極１３，１５の厚さ（例えば、平均厚さ）を引いた形状を、簡易的に第一領域Ｒ１の形状として扱ってもよい。

第一領域Ｒ１の粗さ（Ｒａ）は、第三領域Ｒ３の粗さ（Ｒａ）よりも大きい。第二領域Ｒ２の粗さ（Ｒａ）は、第三領域Ｒ３の粗さ（Ｒａ）よりも小さい。第四領域Ｒ４の粗さ（Ｒａ）は、第二領域Ｒ２の粗さ（Ｒａ）と同等である。主面１１ｂの粗さ（Ｒａ）は、第三領域Ｒ３の粗さ（Ｒａ）と同等である。第一領域Ｒ１の粗さ（Ｒａ）は、例えば２．２μｍ以上２．８μｍ以下である。第三領域Ｒ３の粗さ（Ｒａ）は、例えば１．２μｍ以上１．８μｍ以下である。第二領域Ｒ２、第四領域Ｒ４、及び主面１１ｂの粗さ（Ｒａ）は、例えば０．９μｍ以上１．５μｍ以下である。

図７は、図１の圧電素子に配線部材を接続した状態を示す断面図である。図７に示されるように、圧電素子１０には、配線部材５０が接続される。配線部材５０は、たとえば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。配線部材５０は、外部電極１３，１５と電気的に接続されている。配線部材５０は、帯状のベース５１と、一対の導体層５３，５５と、を備えている。

ベース５１は、たとえば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなり、電気絶縁性を有する樹脂層である。各導体層５３，５５は、ベース５１の主面上に接合されている。各導体層５３，５５は、たとえば、Ｃｕからなる。各導体層５３，５５は、たとえば、Ｃｕ層上にＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層がこの順に設けられた構成であってもよい。導体層５３と導体層５５とは、互いに離間して配置されている。

配線部材５０は、各導体層５３，５５が各外部電極１３，１５と対向するように、主面１１ａ上に配置されている。配線部材５０は、接合部材６１によって主面１１ａに接合されている。接合部材６１は、第一方向Ｄ１から見て、図４に示される一対の第一領域Ｒ１の全体と、一対の第一領域Ｒ１の間に配置された一対の第二領域Ｒ２及び第三領域Ｒ３の一部とを少なくとも覆っている。接合部材６１は、複数の導電性粒子（不図示）を含む樹脂層である。導電性粒子は、例えば、金属粒子、金めっき粒子である。接合部材６１は、例えば熱硬化性エラストマーを含んでいる。接合部材６１は、例えば、異方性導電ペースト又は異方性導電性膜が硬化することにより形成される。接合部材６１は、各導体層５３，５５と各外部電極１３，１５とを電気的に接続している。

配線部材５０は、接合部材６２によっても主面１１ａに接合されている。接合部材６２は、導電性のフィラーを含んでおらず、電気絶縁性を有している。接合部材６２は、主面１１ａの一方の短辺に沿って配置されている。接合部材６２は、配線部材５０の幅方向（第二方向Ｄ２）の全体を主面１１ａに接合している。接合部材６２は、接合部材６１から第三方向Ｄ３で離間している。接合部材６２は、たとえば、ニトリルゴムを含んでいる。接合部材６２は、接合部材６１に含まれる樹脂材料と同じ樹脂材料を含んでいてもよい。

以上説明したように、圧電素子１０において、第一領域Ｒ１の高さは、第一領域Ｒ１を囲む第二領域Ｒ２の高さよりも高い。外部電極１３，１５は、第一領域Ｒ１に配置されているので、外部電極１３，１５が周りの第二領域Ｒ２から突出した状態となる。仮に、外部電極１３，１５が周りの第二領域Ｒ２から窪んだ状態になっている場合は、配線部材５０が第二領域Ｒ２に阻害され、外部電極１３，１５に対する配線部材５０の接合強度を容易に高め難い。これに対して、圧電素子１０では、外部電極１３，１５に対する配線部材５０の接合強度を容易に高めることができる。この結果、外部電極１３，１５と配線部材５０との接続信頼性を向上させることができる。配線部材５０として、ＦＰＣ又はＦＦＣのような帯状の配線部材を用いているので、外部電極１３，１５の外表面に反映された主面１１ａのうねりに沿って、配線部材５０が滑らかに変形する。これにより、配線部材５０と外部電極１３，１５との密着性が更に向上する。

圧電素子１０では、第三領域Ｒ３の高さは、第一領域Ｒ１の高さよりも低い。このため、外部電極１３，１５が第三領域Ｒ３からも突出した状態となる。したがって、配線部材５０が第三領域Ｒ３（特に、一対の第一領域Ｒ１の間に配置された部分）によっても阻害され難い。よって、外部電極１３，１５と配線部材５０との接続信頼性を更に向上させることができる。

第一領域Ｒ１の粗さ（Ｒａ）は、第三領域Ｒ３の粗さ（Ｒａ）よりも大きい。このため、外部電極１３，１５と第一領域Ｒ１との接合強度が向上する。この結果、外部電極１３，１５と配線部材５０との接続信頼性を更に向上させることができる。

主面１１ａのうねりは、主面１１ｂのうねりよりも大きい。このように、主面１１ｂのうねりが比較的小さいので、主面１１ｂに被振動体を接触させた場合、被振動体に振動を伝え易い。上述のように、うねりは、例えば、主面１１ａの長辺方向（第三方向Ｄ３）の粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）であり、主面１１ａは、第三方向Ｄ３に沿って山谷が形成された面である。これにより、主面１１ａが第三方向Ｄ３に容易に伸縮するので、圧電素子１０の屈曲振動が阻害され難い。

実施例として、実施形態に対応する圧電素子を作製し、外部電極、第二領域、及び第三領域の粗さ（Ｒａ）を測定した。素体は、主面のサイズを２０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さを５００μｍとして形成した。素体の材料は、ＰＺＴを主成分にＰＺＮ［Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ_３］を１２．８％添加した圧電素体とした。外部電極は、厚さを２．０μｍとして形成した。外部電極並びに内部電極を構成する電極層、接続導体及びビア導体の材料は、ＡｇＰｄ合金（比率９５：５）とした。各領域の粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１（２００１）に従い、三次元測定機（キーエンスＶＫ−Ｘ２５０）を用いて測定した。測定方向を主面の長辺方向（第三方向）として、１５ライン測定した。

図８（ａ）は、外部電極の測定断面曲線を示すグラフである。ここでは、第二領域の内縁から約４００μｍ内側の位置を、第二領域の内縁に沿って測定した。外部電極の粗さ（Ｒａ）は、２．４４９μｍであった。外部電極は、外部電極が形成されている主面の形状に沿った形状を呈するので、外部電極の粗さには、第一領域の粗さが反映されている。図８（ｂ）は、第二領域の測定断面曲線を示すグラフである。ここでは、第二領域の内縁から約２００μｍ外側の位置を、第二領域の内縁に沿って測定した。第二領域の粗さ（Ｒａ）は、１．２７５μｍであった。図８（ｃ）は、第三領域の測定断面曲線を示すグラフである。ここでは、第二領域の外縁から約２００μｍ外側の位置を、第二領域の外縁に沿って測定した。第三領域の粗さ（Ｒａ）は、１．５７７μｍであった。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では、高さ位置（第一方向の位置）が最も低い位置が縦軸の０として示されている。図８（ａ）〜図８（ｃ）の測定断面曲線では、基準面の傾き、ノイズ、欠点、及びうねり成分が補正されている。

本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第一領域Ｒ１の高さは、少なくとも第二領域Ｒ２の高さよりも高ければよく、第三領域Ｒ３及び第四領域Ｒ４の高さよりも低くてもよい。外部電極１３，１５は、第一領域Ｒ１に配置されていればよく、第一領域Ｒ１の外縁は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３，１５の外縁と一致していてもよい。第一領域Ｒ１の外縁は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３，１５の外縁の内側に位置していてもよい。つまり、外部電極１３，１５が第一領域Ｒ１の外縁からはみ出して、第二領域Ｒ２、又は第二領域Ｒ２及び第三領域にも配置されていてもよい。第二領域Ｒ２の幅は、第二領域Ｒ２の周方向の位置によって異なっていてもよい。

１０…圧電素子、１１…素体、１１ａ…主面（第一主面）、１１ｂ…主面（第二主面、基準面）、１３，１５…外部電極、２１〜２４…電極層（内部電極）、Ｒ１…第一領域、Ｒ２…第二領域、Ｒ３…第三領域。

Claims

互いに対向する第一主面及び第二主面を有する素体と、
前記素体内に配置された内部電極と、
前記第一主面に配置された外部電極と、を備え、
前記第一主面は、前記外部電極が配置された第一領域と、前記第一領域を囲む枠状の第二領域と、を有し、
前記第二主面を基準面とした場合に、前記基準面からの前記第一領域の高さは、前記基準面からの前記第二領域の高さよりも高い、圧電素子。
前記第一主面は、前記第二領域を囲む第三領域を更に有し、
前記基準面からの前記第三領域の高さは、前記基準面からの前記第一領域の高さよりも低く、前記基準面からの前記第二領域の高さよりも高い、請求項１に記載の圧電素子。
前記第一主面は、前記第二領域を囲む第三領域を更に有し、
前記第一領域の粗さは、前記第三領域の粗さよりも大きい、請求項１又は２に記載の圧電素子。
前記第一主面のうねりは、前記第二主面のうねりよりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。