JP6047317B2 - Piezoelectric element - Google Patents

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本発明は、矩形体に形成され、電圧の印加により伸縮する積層型の圧電素子に関する。   The present invention relates to a laminated piezoelectric element that is formed in a rectangular body and expands and contracts when a voltage is applied.

積層型の圧電素子は、圧電層と内部電極とが交互に積層して形成されている（特許文献１参照）。図６（ａ）、（ｂ）は、いずれも従来の圧電素子５００を示す側面図である。図６（ａ）は、電圧を印加しない状態を示し、図６（ｂ）は、電圧の印加により圧電素子５００が積層方向に伸びた状態を示している。なお、素子内の破線は内部電極の位置を示している。   A laminated piezoelectric element is formed by alternately laminating piezoelectric layers and internal electrodes (see Patent Document 1). 6A and 6B are side views showing a conventional piezoelectric element 500. FIG. 6A shows a state in which no voltage is applied, and FIG. 6B shows a state in which the piezoelectric element 500 extends in the stacking direction due to the application of voltage. In addition, the broken line in an element has shown the position of the internal electrode.

圧電素子５００は、電圧印加により積層方向（分極方向）へ伸びるが、面方向へは縮む。圧電素子５００が圧電素子の側面に内部電極が露出しない電極隠し構造を有する場合には、内部電極の周囲の不活性領域および両端の保護層５１８は変形せず、圧電層に電圧が印加される活性領域のみ伸縮する。   The piezoelectric element 500 extends in the stacking direction (polarization direction) by applying a voltage, but contracts in the plane direction. When the piezoelectric element 500 has an electrode concealment structure in which the internal electrode is not exposed on the side surface of the piezoelectric element, the inactive region around the internal electrode and the protective layers 518 at both ends are not deformed, and a voltage is applied to the piezoelectric layer. Only the active area expands and contracts.

図７（ａ）、（ｂ）は、いずれも従来の圧電素子５００を示す平断面図である。図７（ａ）、（ｂ）は、交互に印刷され積層されているそれぞれの内部電極のパターンを示している。圧電素子５００が、このような電極隠し構造を有する場合には、不活性領域５１７および保護層５１８は変形せず、活性領域５１５のみ伸縮し、電極面上では矢印で示す応力が発生する。このようにして生じる応力を緩和するために内部電極層間の内部電極が重ならない不活性領域に空隙等を設けている圧電素子が研究されている（特許文献２、３参照）。   7A and 7B are plan sectional views showing a conventional piezoelectric element 500. FIG. FIGS. 7A and 7B show patterns of internal electrodes that are alternately printed and stacked. When the piezoelectric element 500 has such an electrode concealment structure, the inactive region 517 and the protective layer 518 are not deformed, only the active region 515 is expanded and contracted, and stress indicated by an arrow is generated on the electrode surface. In order to relieve the stress generated in this way, a piezoelectric element in which a gap or the like is provided in an inactive region where internal electrodes between internal electrode layers do not overlap has been studied (see Patent Documents 2 and 3).

特開２００４−２７４０３０号公報JP 2004-274030 A 特開平８−２７４３８１号公報JP-A-8-274381 特許３８９４８６１号公報Japanese Patent No. 3894861

圧電素子５００に応力が発生する際には、矩形体をなす活性領域の各面の中央部に比べて角の方が素子外面まで距離が長くて拘束力が強く、活性領域の角付近に応力が集中する。このような原因により、過負荷な駆動や繰返しの駆動で応力集中部にクラックが入り、短絡故障が発生する。   When stress is generated in the piezoelectric element 500, the corner is longer to the element outer surface than the central portion of each surface of the active region forming a rectangular body and the binding force is strong, and stress is applied near the corner of the active region. Concentrate. Due to such a cause, a stress concentration part cracks due to overload driving or repeated driving, and a short circuit failure occurs.

これに対し、上記のように不活性領域に空隙等を設けて対応することはできるが、保護層や不活性領域の形状に起因する応力の集中を十分には解消できない。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、保護層と活性層との界面に生じる応力集中を低減し、クラックの発生を防止できる圧電素子を提供することを目的とする。   On the other hand, as described above, it is possible to provide a gap or the like in the inactive region, but the stress concentration due to the shape of the protective layer or the inactive region cannot be sufficiently eliminated. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric element capable of reducing stress concentration generated at the interface between the protective layer and the active layer and preventing the occurrence of cracks.

（１）上記の目的を達成するため、本発明の圧電素子は、矩形体に形成され、電圧の印加により伸縮する積層型の圧電素子であって、電圧が印加される内部電極と、前記内部電極と交互に積層された圧電層と、を備え、前記内部電極は、取り出し部以外は、積層方向に平行な側面に露出せず、前記積層方向の両端面の周縁角部は、面取りされており、前記積層方向の両端の内部電極は、前記積層方向の中央側の内部電極より小さいことを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, the piezoelectric element of the present invention is a laminated piezoelectric element that is formed in a rectangular body and expands and contracts when a voltage is applied. And the piezoelectric layer alternately stacked with the electrodes, the internal electrode is not exposed on the side surface parallel to the stacking direction except for the take-out portion, and the peripheral corners of both end surfaces in the stacking direction are chamfered The internal electrodes at both ends in the stacking direction are smaller than the internal electrodes on the center side in the stacking direction.

これにより、内部電極から素子外面までの距離を両端の内部電極と中央側の内部電極とでなるべく均等にし、それぞれの位置で生じる応力の差を小さくすることができる。その結果、保護層と活性層との界面に生じる応力の集中を低減し、クラックの発生を防止できる。また、圧電素子を接着により連結したとき全面接着となっても応力緩和を図ることができる。   Thereby, the distance from the internal electrode to the element outer surface can be made as uniform as possible between the internal electrodes at both ends and the internal electrode on the center side, and the difference in stress generated at each position can be reduced. As a result, the concentration of stress generated at the interface between the protective layer and the active layer can be reduced, and the generation of cracks can be prevented. In addition, when the piezoelectric elements are connected by bonding, stress relaxation can be achieved even if the entire surface is bonded.

（２）また、本発明の圧電素子は、前記内部電極により形成される活性領域の前記積層方向に平行な面への投影形状と、素子本体の断面形状が概略相似していることを特徴としている。これにより、位置に応じた内部電極と素子外形との距離の相違をさらに小さくし、応力集中を低減できる。   (2) Further, the piezoelectric element of the present invention is characterized in that the projected shape of the active region formed by the internal electrode onto the plane parallel to the stacking direction is substantially similar to the cross-sectional shape of the element body. Yes. Thereby, the difference in distance between the internal electrode and the element outer shape according to the position can be further reduced, and the stress concentration can be reduced.

（３）また、本発明の圧電素子は、前記内部電極が、隅部の角が取れた略矩形状に形成され、前記側面同士により形成される柱角部は、面取りされていることを特徴としている。これにより、内部電極から素子外面までの距離を内部電極の四辺中央付近と隅部とでなるべく同じにし、それぞれの位置で生じる応力を均等にすることができる。その結果、不活性部に生じる応力集中を低減し、クラックの発生を防止できる。その結果、クラック発生部の、絶縁性の低下に伴う放電を防止できる。   (3) Further, in the piezoelectric element of the present invention, the internal electrode is formed in a substantially rectangular shape with corner corners, and the column corner formed by the side surfaces is chamfered. It is said. Thereby, the distance from the internal electrode to the outer surface of the element can be made as close as possible between the center of the four sides of the internal electrode and the corner, and the stress generated at each position can be made uniform. As a result, the stress concentration generated in the inactive portion can be reduced, and the occurrence of cracks can be prevented. As a result, it is possible to prevent electric discharge due to a decrease in insulation at the crack generation portion.

（４）また、本発明の圧電素子は、外部電極に接続する取り出し部以外の前記内部電極の形状と、前記積層方向に垂直な断面の形状とが、概略相似していることを特徴としている。これにより、内部電極と素子外形との距離の位置による相違をさらに小さくし、応力集中を低減できる。   (4) Moreover, the piezoelectric element of the present invention is characterized in that the shape of the internal electrode other than the lead-out portion connected to the external electrode and the shape of the cross section perpendicular to the stacking direction are substantially similar. . Thereby, the difference by the position of the distance between the internal electrode and the element outer shape can be further reduced, and the stress concentration can be reduced.

（５）また、本発明の圧電素子は、前記積層方向の端面の面積が、前記積層方向の中央側の内部電極の面積以上であることを特徴としている。これにより、十分な発生力を確保することができる。なお、発生力は、電圧印加で変位する量を収縮させるのに必要な応力である。変位一定のもとでは、圧電素子の断面積が大きい方が剛性が大きくなり発生力も大きくなる。   (5) Moreover, the piezoelectric element of the present invention is characterized in that the area of the end face in the stacking direction is equal to or larger than the area of the internal electrode on the center side in the stacking direction. Thereby, sufficient generated force can be ensured. The generated force is a stress necessary for contracting the amount displaced by voltage application. Under constant displacement, the larger the cross-sectional area of the piezoelectric element, the greater the rigidity and the greater the generated force.

本発明によれば、矩形体に形成され、電圧の印加により伸縮する積層型の圧電素子において、保護層と活性層との界面に生じる応力集中を低減し、クラックの発生を防止できる。   According to the present invention, stress concentration generated at the interface between the protective layer and the active layer can be reduced and cracks can be prevented from occurring in a multilayer piezoelectric element formed in a rectangular body and expanding and contracting by application of voltage.

第１の実施形態の圧電素子の斜視図である。1 is a perspective view of a piezoelectric element according to a first embodiment. 第１の実施形態の圧電素子の側断面図である。It is a sectional side view of the piezoelectric element of 1st Embodiment. （ａ）、（ｂ）いずれも第１の実施形態の圧電素子の平断面図である。Both (a) and (b) are plan sectional views of the piezoelectric element of the first embodiment. 第２の実施形態の圧電素子の側断面図である。It is a sectional side view of the piezoelectric element of 2nd Embodiment. （ａ）、（ｂ）いずれも第２の実施形態の圧電素子の平断面図である。Both (a) and (b) are plan sectional views of the piezoelectric element of the second embodiment. （ａ）、（ｂ）いずれも従来の圧電素子を示す側面図である。(A), (b) is a side view which shows the conventional piezoelectric element. （ａ）、（ｂ）いずれも従来の圧電素子を示す平断面図である。(A), (b) is a plane sectional view which shows the conventional piezoelectric element.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

［第１の実施形態］
（圧電アクチュエータの構成）
図１は、圧電素子１００の斜視図である。圧電素子１００は、矩形体に形成され、電圧の印加により伸縮する積層型の圧電素子である。圧電素子１００は、矩形体として形成されており、素子本体１１０に外部電極１２０が設けられている。 [First Embodiment]
(Configuration of piezoelectric actuator)
FIG. 1 is a perspective view of the piezoelectric element 100. The piezoelectric element 100 is a stacked piezoelectric element that is formed in a rectangular body and expands and contracts when a voltage is applied. The piezoelectric element 100 is formed as a rectangular body, and an external electrode 120 is provided on the element body 110.

図２は、圧電素子１００の側断面図である。素子本体１１０は、圧電層１１１と内部電極１１５とが積層方向Ｚについて交互に積層され、圧電層１１１は厚み方向の互い違いの向きに分極されている。なお、図１の破線は内部電極１１５の位置を示している。柱角部１１３は、圧電素子１００の積層方向に平行な側面同士により形成され、面取りされている。なお、柱角部１１３は、言い換えると圧電素子１００の積層方向Ｚに平行な側面四角部である。   FIG. 2 is a side sectional view of the piezoelectric element 100. In the element body 110, piezoelectric layers 111 and internal electrodes 115 are alternately stacked in the stacking direction Z, and the piezoelectric layers 111 are polarized in alternate directions in the thickness direction. The broken line in FIG. 1 indicates the position of the internal electrode 115. The column corner portion 113 is formed by chamfering formed by side surfaces parallel to the stacking direction of the piezoelectric elements 100. In other words, the column corner portion 113 is a side square portion parallel to the stacking direction Z of the piezoelectric elements 100.

圧電層１１１は、たとえばＰＺＴのような圧電材料で構成される。内部電極１１５は、対向する側面１１２上で外部電極１２０に取り出されており、隣り合う内部電極１１５に異なる電圧を印加できるように形成されている。内部電極１１５へ電圧を印加することで各圧電層１１１が伸縮し、圧電素子全体が伸縮する。   The piezoelectric layer 111 is made of a piezoelectric material such as PZT. The internal electrode 115 is taken out to the external electrode 120 on the opposite side surface 112, and is formed so that a different voltage can be applied to the adjacent internal electrode 115. By applying a voltage to the internal electrode 115, each piezoelectric layer 111 expands and contracts, and the entire piezoelectric element expands and contracts.

圧電素子１００は、加工代として積層方向Ｚの両端部に設けられた保護層１１８と電圧の印加により駆動する活性層１１９とに区分できる。さらに、活性層１１９は、内部電極１１５の積層方向Ｚへの投影が重なり合う中央の活性領域１１４と内部電極１１５が外部とショートしないように設けられた周囲の不活性領域１１７とに区分できる。活性領域１１４は、圧電素子１００において実際に駆動する領域である。活性領域１１４は電圧により駆動するが、その周囲の不活性領域１１７は、電圧の印加により変形せず応力が生じる。   The piezoelectric element 100 can be divided into a protective layer 118 provided at both ends in the stacking direction Z as a processing allowance and an active layer 119 driven by applying a voltage. Further, the active layer 119 can be divided into a central active region 114 where projections in the stacking direction Z of the internal electrodes 115 overlap and a surrounding inactive region 117 provided so that the internal electrodes 115 do not short-circuit with the outside. The active region 114 is a region that is actually driven in the piezoelectric element 100. The active region 114 is driven by a voltage, but the inactive region 117 around the active region 114 is not deformed by the application of the voltage, and stress is generated.

また、積層方向の両端面の周縁角部１１３ａは、面取りされている。そして、積層方向の両端の内部電極１１６（保護層１１８の界面の内部電極を含む電極）は、積層方向の中央側の内部電極１１５より小さい。これにより、両端の内部電極１１６から素子外面までの距離と中央側の内部電極１１５から素子外面までの距離とをなるべく均等にし、それぞれの位置で生じる応力の差を小さくすることができる。その結果、保護層１１８と活性層１１９との界面に生じる応力集中を低減し、クラックの発生を防止できる。また、圧電素子を接着により連結したとき全面接着となっても応力緩和を図ることができる。   Further, the peripheral corner portions 113a on both end surfaces in the stacking direction are chamfered. The internal electrodes 116 at both ends in the stacking direction (electrodes including the internal electrode at the interface of the protective layer 118) are smaller than the internal electrodes 115 on the center side in the stacking direction. Thereby, the distance from the internal electrode 116 at both ends to the element outer surface and the distance from the central internal electrode 115 to the element outer surface can be made as uniform as possible, and the difference in stress generated at each position can be reduced. As a result, the stress concentration generated at the interface between the protective layer 118 and the active layer 119 can be reduced, and the generation of cracks can be prevented. In addition, when the piezoelectric elements are connected by bonding, stress relaxation can be achieved even if the entire surface is bonded.

図２に示すように、積層方向の端面１１８ａの面積は、積層方向の中央側の内部電極１１５の面積以上である事が好ましい。これにより、十分な発生力を確保できる。   As shown in FIG. 2, the area of the end surface 118a in the stacking direction is preferably equal to or larger than the area of the internal electrode 115 on the center side in the stacking direction. Thereby, sufficient generated force can be secured.

図３（ａ）、（ｂ）は、いずれも圧電素子１００を示す平断面図であり、内部電極１１５が設けられている断面を示した図である。   FIGS. 3A and 3B are both plan sectional views showing the piezoelectric element 100, and are diagrams showing a section in which the internal electrode 115 is provided.

内部電極１１５は、外部電極１２０が設けられた側面１１２の取り出し部１１５ａ以外の側面には露出せず、電極隠し構造として形成されている。内部電極１１５は、隅部１１５ｂの角が取れた略矩形状に形成されている。これにより、内部電極１１５から素子外面までの距離を、圧電素子１００の四辺中央付近と隅部１１５ｂとにおいてなるべく同じにし、それぞれの位置で生じる応力を均等にすることができる。その結果、隅部１１５ｂに発生する引っ張り応力で生じるクラックを低減できる。その結果、クラック発生部の絶縁性の低下に伴う放電を防止できる。   The internal electrode 115 is not exposed on the side surface of the side surface 112 provided with the external electrode 120 other than the extraction portion 115a, and is formed as an electrode concealment structure. The internal electrode 115 is formed in a substantially rectangular shape with a corner 115b. Thereby, the distance from the internal electrode 115 to the outer surface of the element can be made as close as possible in the vicinity of the center of the four sides of the piezoelectric element 100 and the corner 115b, and the stress generated at each position can be made uniform. As a result, it is possible to reduce cracks caused by tensile stress generated at the corner 115b. As a result, it is possible to prevent electric discharge associated with a decrease in the insulating properties of the crack generating portion.

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、取り出し部１１５ａ以外の内部電極１１５の形状と、素子本体１１０の積層方向に垂直な断面の形状とは、概略相似していることが好ましい。これにより、内部電極１１５と素子外面との距離の位置による相違を小さくし、応力集中を低減できる。なお、辺中央部における内部電極１１５と素子外面との距離ｄ０を基準としたとき、最大となる内部電極１１５と素子外面との距離ｄから基準の距離ｄ０を引いた値が、基準の距離ｄ０の２０％以下であることが好ましい。この範囲内となるように圧電素子１００が形成されることで、十分に隅部１１５ｂにおける応力の集中を低減できる。なお、以上の特徴をまとめると、活性領域１１４の形状と素子本体１１０の外面の形状とは相似していることが好ましい。 As shown in FIGS. 3A and 3B, it is preferable that the shape of the internal electrode 115 other than the extraction portion 115a and the shape of the cross section perpendicular to the stacking direction of the element body 110 are substantially similar. Thereby, the difference due to the position of the distance between the internal electrode 115 and the element outer surface can be reduced, and the stress concentration can be reduced. When the distance d 0 between the internal electrode 115 and the element outer surface at the center of the side is used as a reference, a value obtained by subtracting the reference distance d 0 from the maximum distance d between the internal electrode 115 and the element outer surface is the reference it is preferable that the distance d is less than 20% 0. By forming the piezoelectric element 100 so as to fall within this range, the stress concentration at the corner 115b can be sufficiently reduced. In summary, it is preferable that the shape of the active region 114 and the shape of the outer surface of the element body 110 are similar.

（圧電素子の製造方法）
次に、上記のように構成された圧電素子１００の製造方法について説明する。まず、圧電体を含むスラリーを用い、引き上げ成形、ドクターブレード成形、押出成形等の方法によってグリーンシートを形成する。 (Piezoelectric element manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric element 100 configured as described above will be described. First, using a slurry containing a piezoelectric body, a green sheet is formed by a method such as pulling molding, doctor blade molding, or extrusion molding.

このような圧電体のグリーンシートを準備し、グリーンシートには内部電極１１５、１１６用のパターンをスクリーン印刷等により塗布する。内部電極１１５、１１６用として電極ペースト（Ａｇ−Ｐｄ合金等）を塗布し、その後、乾燥させて焼成前電極膜を形成する。このとき、内部電極１１５となる領域として角のとれた矩形を印刷でき、かつ両端の内部電極１１６となる領域として、内部電極１１５と中心が同一軸上で相似形の小さい印刷領域を印刷できるスクリーンを設計し準備しておく。   A piezoelectric green sheet is prepared, and patterns for the internal electrodes 115 and 116 are applied to the green sheet by screen printing or the like. An electrode paste (Ag—Pd alloy or the like) is applied for the internal electrodes 115 and 116, and then dried to form an electrode film before firing. At this time, a screen capable of printing a rectangle with a corner as the area to be the internal electrode 115 and printing a print area having a small similar shape on the same axis as the center of the internal electrode 115 as the area to be the internal electrodes 116 at both ends. Design and prepare.

次に、電極膜が形成された複数のグリーンシートを印刷領域の小さいものが両端になる順序で積層し、プレス成形した後、加熱して、グリーンシート、電極ペーストおよび非焼結材料ペースト中の有機成分を脱脂する。有機成分は加熱によって分解され気体となってグリーンシートやペースト膜から抜ける。   Next, a plurality of green sheets on which electrode films are formed are stacked in the order in which the one with the smallest printing area is at both ends, press-molded, and then heated, in the green sheet, electrode paste, and non-sintered material paste Degrease organic components. The organic component is decomposed by heating to become a gas and escapes from the green sheet or paste film.

このようにして脱脂された積層体を焼成し、得られた素子本体１１０を適宜加工し、外部電極１２０を印刷、焼き付けする。加工の際には、隣り合う側面により形成される素子本体１１０の柱角部１１３および端面の周縁角部１１３ａを面取りし、側断面および平断面の角が取れた形状に整える。たとえば、内部電極１１５の柱角部１１３が側面に対して４５°の直線で角を取っているに場合には、素子本体１１０の隅部１１５ｂも側面に対して４５°の平面で角を取る。すなわち、各断面形状が互いに相似していることが好ましい。   The laminated body thus degreased is fired, the obtained element body 110 is appropriately processed, and the external electrode 120 is printed and baked. At the time of processing, the column corner portion 113 and the edge corner portion 113a of the element body 110 formed by the adjacent side surfaces are chamfered to prepare a shape in which the corners of the side cross section and the flat cross section are taken. For example, when the column corner portion 113 of the internal electrode 115 has a 45 ° straight line with respect to the side surface, the corner portion 115b of the element body 110 also has a corner with a 45 ° plane with respect to the side surface. . That is, it is preferable that the cross-sectional shapes are similar to each other.

また、内部電極１１６およびこれと隣り合う内部電極１１５で形成される活性領域１１４の傾斜と端面の周縁角部１１３ａの傾斜も同じであることが好ましい。なお、両端面の内部電極１１６として、保護層界面の内部電極のみを小さくして活性領域の両端面に傾斜をつけることが好ましいが、保護層界面の内部電極含む連続した数枚の内部電極で活性領域１１４の両端面に傾斜をつけてもよい。   In addition, it is preferable that the inclination of the active region 114 formed by the internal electrode 116 and the internal electrode 115 adjacent thereto is the same as the inclination of the peripheral corner portion 113a of the end face. As the internal electrodes 116 on both end faces, it is preferable to make only the internal electrodes at the protective layer interface small and to incline the both end faces of the active region. The both end surfaces of the active region 114 may be inclined.

ポジショナ用アクチュエータを作製する場合には、作製した複数の圧電素子１００を積層方向に直列に連結し、いわゆる多連化を行なう。多連化された圧電素子１００は分極処理を行ない、キャップを被せることでポジショナ用アクチュエータを作製できる。   When a positioner actuator is manufactured, a plurality of manufactured piezoelectric elements 100 are connected in series in the stacking direction to perform so-called multiple connection. The piezo-electric elements 100 that are connected in series are polarized, and a positioner actuator can be produced by covering the caps.

このように、内部電極１１５の四つの隅部１１５ｂを角の取れた形状とし、かつ素子本体１１０の外形の側面が形成する柱角部１１３を面取りした圧電素子１００を製造することができる。その結果、内部電極１１５と素子表面の距離を周囲で同一にすることができ、素子変形時に内部電極１１５の隅部１１５ｂに発生する応力集中を低減させることでクラックによる故障を軽減する。   As described above, the piezoelectric element 100 can be manufactured in which the four corners 115b of the internal electrode 115 have a rounded shape and the columnar corner 113 formed by the outer side surface of the element body 110 is chamfered. As a result, the distance between the internal electrode 115 and the surface of the element can be made equal around the periphery, and failure due to cracks can be reduced by reducing the stress concentration generated at the corner 115b of the internal electrode 115 when the element is deformed.

［第２の実施形態］
上記の実施形態では、素子本体１１０の面取りとして、端面の周縁角部１１３ａおよび柱角部１１３の角を側面１１２に対して４５°の面に研削しているが、丸面取りで加工してもよい。図４は、圧電素子２００の側断面図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、素子本体２１０および内部電極２１５の隅部２１５ｂがいずれも丸く形成された圧電素子２００を示す平断面図である。図４、５に示す圧電素子２００は、基本的には圧電素子１００と同様の構造を有している。素子本体２１０は、矩形体であり、側面が形成する柱角部２１３は丸く形成されている。また、両端面の周縁角部２１３ａも丸面取りされ、丸く形成されている。 [Second Embodiment]
In the above embodiment, as the chamfering of the element body 110, the corners of the edge corner 113a and the column corner 113 are ground to a surface of 45 ° with respect to the side surface 112. Good. FIG. 4 is a side sectional view of the piezoelectric element 200. 5A and 5B are plan sectional views showing the piezoelectric element 200 in which the element main body 210 and the corners 215b of the internal electrode 215 are both rounded. The piezoelectric element 200 shown in FIGS. 4 and 5 basically has the same structure as the piezoelectric element 100. The element main body 210 is a rectangular body, and the column corner portion 213 formed by the side surface is rounded. The peripheral corners 213a on both end faces are also rounded and rounded.

内部電極２１５は、外部電極に接続される取り出し部２１５ａ以外は概略矩形に形成されており、隅部２１５ｂは丸くなっている。また、内部電極２１５の周囲には、不活性領域２１７が設けられている。取り出し部２１５ａ以外の内部電極２１５の形状と、素子本体の積層方向に垂直な断面の形状とは、相似していることが好ましい。また、活性領域２１４の形状と素子本体２１０の外面の形状とは相似していることが好ましい。   The internal electrode 215 is formed in a substantially rectangular shape except for the extraction portion 215a connected to the external electrode, and the corner portion 215b is rounded. In addition, an inactive region 217 is provided around the internal electrode 215. It is preferable that the shape of the internal electrode 215 other than the extraction portion 215a is similar to the shape of the cross section perpendicular to the stacking direction of the element body. The shape of the active region 214 and the shape of the outer surface of the element body 210 are preferably similar.

なお、上記の実施形態において、保護層界面の２層の電極面積を小さくして保護層を面取りし応力緩和を図っているのは、面取りすることで電極隠し構造で電極の端部と外形の距離が近くなることの対応策として取り入れているものであり、面取りを伴わない従来技術とは相違している。   In the above embodiment, the protective layer is chamfered by chamfering the protective layer by reducing the electrode area of the two layers of the protective layer interface. This is taken as a countermeasure against the short distance, and is different from the prior art without chamfering.

１００ 圧電素子
１１０ 素子本体
１１１ 圧電層
１１２ 側面
１１３ 柱角部
１１３ａ 周縁角部
１１４ 活性領域
１１５ 中央側の内部電極
１１５ａ 取り出し部
１１５ｂ 内部電極の隅部
１１６ 両端の内部電極
１１７ 不活性領域
１１８ 保護層
１１８ａ 積層方向の端面
１１９ 活性層
１２０ 外部電極
２００ 圧電素子
２１３ 柱角部
２１５ 内部電極
２１５ａ 取り出し部
２１５ｂ 内部電極の隅部
２１７ 不活性領域
２１８ 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Piezoelectric element 110 Element main body 111 Piezoelectric layer 112 Side surface 113 Column corner part 113a Peripheral corner part 114 Active region 115 Inner electrode 115a in the center side Extraction part 115b Internal electrode corner 116 Internal electrode 117 at both ends Inactive region 118 Protective layer 118a End surface 119 in the laminating direction Active layer 120 External electrode 200 Piezoelectric element 213 Column corner 215 Internal electrode 215a Extraction part 215b Internal electrode corner 217 Inactive region 218 Protective layer

Claims (4)

矩形体に形成され、電圧の印加により伸縮する積層型の圧電素子であって、
電圧が印加される内部電極と、
前記内部電極と交互に積層された圧電層と、を備え、
前記内部電極は、取り出し部以外は、積層方向に平行な側面に露出せず、
前記積層方向の両端面の周縁角部は、面取りされており、
前記積層方向の両端の内部電極は、前記積層方向の中央側の内部電極より小さく、
前記内部電極により形成される活性領域の前記積層方向に平行な面への投影形状と、素子本体の断面形状とが概略相似していることを特徴とする圧電素子。 A laminated piezoelectric element that is formed in a rectangular body and expands and contracts by application of voltage,
An internal electrode to which a voltage is applied;
Piezoelectric layers alternately stacked with the internal electrodes,
The internal electrode is not exposed on the side surface parallel to the stacking direction except for the takeout part,
The peripheral corners of both end faces in the laminating direction are chamfered,
Internal electrodes at both ends of the stacking direction, rather smaller than the internal electrodes on the center side of the stacking direction,
A piezoelectric element characterized in that a projection shape of an active region formed by the internal electrode onto a plane parallel to the stacking direction is substantially similar to a cross-sectional shape of the element body . 前記内部電極は、隅部の角が取れた略矩形状に形成され、
前記側面同士により形成される柱角部は、面取りされていることを特徴とする請求項１記載の圧電素子。 The internal electrode is formed in a substantially rectangular shape with corners removed,
The pillar angle portion formed by side surfaces, the piezoelectric element according to claim 1, characterized in that it is chamfered. 外部電極に接続する取り出し部以外の前記内部電極の形状と、前記積層方向に垂直な断面の形状とが、概略相似していることを特徴とする請求項２記載の圧電素子。 3. The piezoelectric element according to claim 2 , wherein the shape of the internal electrode other than the lead-out portion connected to the external electrode is substantially similar to the shape of the cross section perpendicular to the stacking direction. 前記積層方向の端面の面積は、前記積層方向の中央側の内部電極の面積以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電素子。 The area of the end face of the stacking direction, the piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3, wherein the at least the area of the stacking direction of the center side of the inner electrode.
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