JP6863328B2 - 圧電素子及び振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子及び振動デバイスに関する。

たとえば特許文献１には、複数の電極層と、電極層の間に介在される圧電体層と、を含む圧電素子が記載されている。この圧電素子では、各電極層が、互いに異なる極性を有する主電極と接続電極とを含んでいる。隣り合う電極層における主電極と接続電極とは、圧電体層を貫通するビアにより電気的に接続されている。この圧電素子は、圧電体層における主電極間に位置する領域が圧電的に活性な活性領域となり、活性領域に変位が発生することによって、駆動される。

特開２０１６−５１８９４号公報

上述の圧電素子では、主電極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になる。このため、駆動時の変位に伴う応力が主電極の外縁の、特に角の部分に集中し易い。したがって、主電極の角の部分が起点となり圧電体層にクラックが発生する懼れがある。

本発明の一つの態様は、クラックを抑制することが可能な圧電素子及び振動デバイスを提供する。

本発明の一つの態様に係る圧電素子は、互いに対向している第一主面及び第二主面と、第一主面及び第二主面を連結するように、第一主面及び第二主面の対向方向に延在している側面と、を有する圧電素体と、圧電素体内に設けられた電極層と、第一主面に設けられた補強層と、を備え、電極層は、第一主面と対向し、かつ、側面から離間して設けられており、対向方向から見て、電極層は角を有し、対向方向から見て、補強層は、角と重なっている。

上記一つの態様では、圧電素子の第一主面及び第二主面の対向方向から見て、電極層の角と重なっている補強層が第一主面に設けられている。したがって、たとえば、この電極層と、他の電極層との間に活性領域が形成され、この電極層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、この電極層の角の部分に、駆動時の変位に伴う応力が集中するのを抑制可能となる。これにより、圧電素体のクラックを抑制可能となる。

上記一つの態様では、対向方向から見て、補強層は、角と重なっている第一領域と、電極層の外側で角と隣り合っている第二領域と、を有していてもよい。この場合、電極層の角の部分を起点とするクラックを効果的に抑制可能となる。

上記一つの態様では、対向方向から見て、電極層は、矩形状を呈し、第一主面には、電極層の四つの角のそれぞれに対応する四つの補強層が設けられていてもよい。この場合、圧電素体のクラックを確実に抑制可能となる。

上記一つの態様では、角は、丸くてもよい。この場合、電極層の角に、駆動時の変位に伴う応力が集中するのを更に抑制可能となる。これにより、圧電素体のクラックを更に抑制可能となる。

上記一つの態様では、補強層は、圧電素体よりも硬くてもよい。この場合、圧電素体のクラックを一層抑制可能となる。

上記一つの態様では、圧電素体は、電極層と第一主面との間に配置された圧電体層を有しており、圧電体層は、電極層が圧電体層を通して視認できる程度の透明度を有していてもよい。この場合、電極層が圧電体層を通して視認できるので、補強層を角と重なる位置に設け易い。

上記一つの態様では、補強層は、第一主面から突出した第三主面と、第三主面と対向し、かつ、圧電素体に埋没した第四主面と、を有していてもよい。この場合、補強層が第一主面から剥離することを抑制可能となる。

本発明の一つの態様に係る振動デバイスは、上記圧電素子と、上記圧電素子が接合された振動部材と、を備える。

上記一つの態様に係る振動デバイスは、上記圧電素子を備えるので、圧電素体のクラックを抑制することができる。

本発明の一つの態様によれば、圧電素体のクラックを抑制することが可能な圧電素子及び振動デバイスを提供することができる。

一実施形態に係る振動デバイスの平面図である。 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の一部拡大図である。 図４のV−V線に沿っての断面図である。 第一変形例及び第二変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。 第三変形例及び第四変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。

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、一実施形態に係る振動デバイスの平面図である。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、一実施形態に係る振動デバイス１は、圧電素子１０と、振動部材６０とを備えている。圧電素子１０は、圧電素体１１と、複数の補強層１２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、四つの補強層１２と、一対の外部電極１３，１５と、を有している。

圧電素体１１は、直方体形状を呈している。圧電素体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、角及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角及び稜線部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（圧電素体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。

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。圧電素体１１の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば、１０ｍｍである。圧電素体１１の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば、２０ｍｍである。圧電素体１１の第一方向Ｄ１での長さは、たとえば、２００μｍ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。

圧電素体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。圧電素体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、圧電素体１１は、五つの圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを有している。圧電素体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、圧電素体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］、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。実際の圧電素体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、１６μｍである。電極層２１と主面１１ａとの間に配置された圧電体層１７ａは、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、圧電素体１１内に設けられた複数の電極層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、圧電素体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。

電極層２１は、第一方向Ｄ１から見て、四つの角Ａを有している。各角Ａは、第一方向Ｄ１から見て、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。第一方向Ｄ１から見て、電極層２１の丸い角Ａは、電極層２１の外縁のうち、側面１１ｃ及び側面１１ｅに沿う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である。本実施形態では、各電極層２２，２３，２４は、電極層２１と同様に、第一方向Ｄ１から見て、四つの丸い角Ａを有している。なお、各角Ａは、２つの直線の交わりからなる角であってもよい。角Ａが丸い角の場合、角Ａは、角Ａを構成する曲線の一部又は全部を少なくとも含んでいる。角Ａが２つの直線の交わりからなる角である場合、角Ａは、角Ａを構成する２つの直線の交点、及び２つの直線の端部を少なくとも含んでいる。

補強層１２は、主面１１ａに設けられている。補強層１２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、主面１１ａには、電極層２１の四つの角Ａのそれぞれに対応する四つの補強層１２が設けられている。四つの補強層１２は、互いに離間している。補強層１２は、第一方向Ｄ１から見て、角Ａと重なるように設けられている。補強層１２は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３，１５から離間し、角Ａ及び角Ａの近傍のみと重なるように設けられている。つまり、補強層１２は、主面１１ａの中央部には設けられていない。主面１１ａの中央部は、補強層１２から露出している。このため、外部電極１３，１５と電気的に接続される配線部材（不図示）が主面１１ａ上に設けられる場合でも、補強層１２は配線部材と接触し難い。

図４は、図１の一部拡大図である。図５は、図４のV−V線に沿っての断面図である。図４及び図５では、振動部材６０及び後述する樹脂層６１の図示が省略されている。図４及び図５に示されるように、補強層１２は、第一方向Ｄ１から見て、三角形状を呈している。補強層１２は、第一方向Ｄ１で互いに対向する主面１２ａ及び主面１２ｂを有している。補強層１２の厚さ方向（第一方向Ｄ１）の一部が圧電素体１１に埋まっている。主面１２ａは、圧電素体１１の主面１１ａから突出している。主面１２ｂは、圧電素体１１に埋没している。主面１２ｂは、主面１１ａよりも圧電素体１１の内側に位置している。

補強層１２における主面１１ａから突出した突出部分の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）は、補強層１２における主面１１ａから圧電素体１１内に埋没した埋没部分の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）よりも厚く設定されている。埋没部分の厚さは、たとえば、突出部分の厚さと埋没部分の厚さとの和の２〜１５％に設定される。補強層１２が圧電素体１１に埋まりすぎると、すなわち、埋没部分の厚さが大きすぎると、圧電素体１１内に設けられた電極層２１，２２，２３，２４の変形により、信頼性の低下及び圧電特性のばらつきなどが生じる懼れがある。埋没部分の厚さが小さすぎると、補強層１２の剥離が生じる懼れがある。

補強層１２は、第一方向Ｄ１から見て、角Ａと重なっている第一領域Ｒ１と、電極層２１の外側で角Ａと隣り合っている第二領域Ｒ２とを有している。第一領域Ｒ１及び第二領域Ｒ２は、互いに連続している。補強層１２は、圧電素体１１よりも硬い。たとえば、補強層１２のヤング率は、圧電素体１１のヤング率よりも高い。補強層１２は、たとえば、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。補強層１２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。

補強層１２は、たとえば、圧電体層１７ａとなるグリーンシートに付与された導電性ペーストが、グリーンシートと一体焼成されることによって形成される。導電性ペーストは、たとえば、スクリーン印刷によってグリーンシートに付与される。グリーンシートは、積層体グリーンの状態で焼成される。積層体グリーンは、グリーンシートが積層され、積層方向にプレスされることによって、形成される。プレスにより、補強層１２となる導電性ペーストの厚さ方向の一部が、グリーンシートに埋め込まれる。プレスは、たとえば、温間等方圧プレス（Warm Isostatic Press：ＷＩＰ）により行うことができる。温間等方圧プレスの条件は、たとえば、水温６５℃程度であり、圧力８０ＭＰａ程度である。プレスは、温間等方圧プレスに限られず、金型を用いた一軸プレス機などを用いて行うようにしてもよい。

図１〜図３に示されるように、各外部電極１３，１５は、主面１１ａ上に配置されている。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。矩形状も、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。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３３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。補強層１２は、外部電極１３，１５、電極層２１，２２，２３，２４、接続導体２５，２６，２７，２８、及びビア導体３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８のいずれからも離間しており、これらのいずれとも電気的に接続されていない。

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。

圧電素体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。主面１１ａ，１１ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。

圧電素体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。本実施形態では、各側面１１ｃ，１１ｅも、自然面である。

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、圧電素体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、圧電素体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、圧電素体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。

振動部材６０は、互いに対向している主面６０ａ，６０ｂを有している。本実施形態では、振動部材６０は、板状の部材である。振動部材６０は、たとえば、金属からなる。振動部材６０は、たとえば、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、又はステンレス鋼からなる。各主面６０ａ，６０ｂ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、振動部材６０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。本実施形態では、主面６０ａ，６０ｂの長辺方向は、第三方向Ｄ３と一致する。主面６０ａ，６０ｂの短辺方向は、第二方向Ｄ２と一致する。振動部材６０の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば、１５ｍｍである。振動部材６０の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば、３０ｍｍである。振動部材６０の第一方向Ｄ１での長さは、たとえば、１００μｍである。

圧電素子１０は、樹脂層６１によって振動部材６０に接合されている。圧電素体１１の主面１１ｂと振動部材６０の主面６０ａとが互いに対向している。樹脂層６１は、主面１１ｂと主面６０ａとの間に位置している。主面１１ｂと主面６０ａとが、樹脂層６１によって接合されている。樹脂層６１は、樹脂（たとえば、エポキシ樹脂又はアクリル系樹脂）からなる。樹脂層６１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。圧電素子１０が振動部材６０に接合された状態では、第一方向Ｄ１と、主面６０ａと主面６０ｂとが対向している方向とは略同じである。第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０は、振動部材６０（主面６０ａ）の略中央に配置されている。

以上説明したように、圧電素体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。このため、圧電素子１０の駆動時の変位に伴う応力は、電極層２１，２２，２３，２４の外縁の、特に角Ａの部分に集中し易い。しかしながら、圧電素子１０では、第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４の角Ａと重なっている補強層１２が主面１１ａに設けられている。これにより、角Ａが補強層１２により補強されるので、圧電素子１０の駆動時の変位に伴う応力が、角Ａの部分に集中するのを抑制可能となる。したがって、圧電素体１１のクラックを抑制可能となる。

補強層１２は、たとえば、圧電素体１１の分極処理前に設けられる。第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４の外縁が分極領域と、未分極領域との境界となる。このため、電極層２１，２２，２３，２４の外縁の、特に角Ａの部分には分極処理に伴う応力が集中し易い。補強層１２が分極処理前に設けられていれば、分極処理に伴う応力が、角Ａの部分に集中するのを抑制可能となる。これにより、圧電素体１１のクラックを一層抑制可能となる。

補強層１２は、たとえば、圧電体層１７ａとなるグリーンシートに付与された導電性ペーストが、グリーンシートと一体焼成されることによって形成される。電極層２１，２２，２３，２４となる導電性ペーストを、圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅとなるグリーンシートと一体焼成する場合、導電性ペースト及びグリーンシートの熱収縮率の違いによる応力が、導電性ペーストの外縁の、特に角の部分に集中する懼れがある。しかしながら、焼成前に補強層１２となる導電性ペーストがグリーンシートに設けられていると、熱収縮率の違いによる応力が、導電性ペーストの角の部分に集中することが抑制可能となる。これにより、圧電素体１１のクラックを一層抑制可能となる。

第一方向Ｄ１から見て、補強層１２は、電極層２１，２２，２３，２４の角Ａと重なっている第一領域Ｒ１と、電極層２１，２２，２３，２４の外側で角Ａと隣り合っている第二領域Ｒ２と、を有している。これにより、補強層１２は、電極層２１，２２，２３，２４の角Ａを起点とするクラックを効果的に抑制可能となる。

第一方向Ｄ１から見て、各電極層２１，２２，２３，２４は、矩形状を呈し、主面１１ａには、各電極層２１，２２，２３，２４の四つの角のそれぞれに対応する四つの補強層１２が設けられている。このため、圧電素体１１のクラックを確実に抑制可能となる。

電極層２１，２２，２３，２４の角Ａは、丸い。このため、圧電素子１０の駆動時の変位等に伴う応力が、角Ａの部分に集中するのを更に抑制可能となる。これにより、圧電素体１１のクラックを更に抑制可能となる。

補強層１２は、圧電素体１１よりも硬い。このため、圧電素体１１のクラックを一層抑制可能となる。

電極層２１と主面１１ａとの間に配置された圧電体層１７ａは、電極層２１が圧電体層１７ａを通して視認できる程度の透明度を有している。このため、補強層１２を電極層２１の角Ａと重なる位置に設け易い。

振動デバイス１は、圧電素子１０を備えるので、圧電素体１１のクラックを抑制することができる。

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。

図６（ａ）は、第一変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。実施形態に係る圧電素子１０は、図４に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、三角形状を呈している補強層１２を備えるのに対し、第一変形例に係る圧電素子１０Ａは、図６（ａ）に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、円形状を呈している補強層１２Ａを備える。補強層１２Ａ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。補強層１２Ａは、角を含んでいない。このため、圧電素子１０Ａによれば、たとえば、補強層１２Ａとなる導電性ペースト及び圧電素体１１となるグリーンシートの熱収縮率の違いによる応力が補強層１２Ａの外縁に集中することを抑制可能となる。これにより、圧電素体１１のクラックを抑制可能となる。

図６（ｂ）は、第二変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。実施形態に係る圧電素子１０は、図４に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、三角形状を呈している補強層１２を備えるのに対し、第二変形例に係る圧電素子１０Ｂは、図６（ｂ）に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している補強層１２Ｂを備える。第一方向Ｄ１から見て、補強層１２Ｂは、たとえば正方形状を呈している。第一方向Ｄ１から見て、補強層１２Ｂの外縁の隣り合う二辺は、角Ａを構成する二辺の直線部分とそれぞれ重なっている。補強層１２Ｂ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。電極層２１となる導電性ペーストは、たとえば圧電体層１７ｂとなるグリーンシートにスクリーン印刷により付与される。印刷されたパターンが変形し、電極層２１の角Ａが大きなＲ形状となった場合でも、補強層１２Ｂによれば、角Ａと重なり易い。

図７（ａ）は、第三変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。実施形態に係る圧電素子１０は、図４に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、三角形状を呈している補強層１２を備えるのに対し、第三変形例に係る圧電素子１０Ｃは、図７（ａ）に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、楕円形状を呈している補強層１２Ｃを備える。第一方向Ｄ１から見て、補強層１２Ｃは、楕円の長軸が電極層２１の外縁と交差するように配置されている。補強層１２Ｃ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。補強層１２Ｃによれば、主面１１ａの角の近傍まで補強することができる。

図７（ｂ）は、第四変形例に係る圧電素子を一部拡大して示す平面図である。実施形態に係る圧電素子１０は、図４に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、三角形状を呈している補強層１２を備えるのに対し、第四変形例に係る圧電素子１０Ｄは、図７（ｂ）に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、Ｖ字状を呈している補強層１２Ｄを備える。第一方向Ｄ１から見て、補強層１２Ｄは、角Ａを構成する二辺に沿って延在し、当該二辺と重なっている一対の延在部１２ｅを有している。補強層１２Ｄによれば、角Ａを構成する二辺についても補強することができる。

圧電素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄでは、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が、互いに異なる形状を呈していてもよいし、互いにずれて配置されていてもよい。この場合、補強層１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、少なくとも電極層２１，２２，２３，２４のいずれか一つ以上の角Ａと重なるよう設けられていてもよい。

圧電素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄでは、第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４が矩形状を呈し、各電極層２１，２２，２３，２４の四つの角のそれぞれに対応する四つの補強層１２が設けられているが、一つ以上の補強層１２が設けられていればよい。第一方向Ｄ１から見て、電極層２１，２２，２３，２４は、一つ以上の角Ａを有していればよい。

１…振動デバイス、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…圧電素子、１１ａ，１１ｂ…主面、１１ｃ，１１ｅ…側面、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…補強層、１２ａ，１２ｂ…主面、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ…圧電体層、２１…電極層、６０…振動部材、Ａ…角、Ｒ１…第一領域、Ｒ２…第二領域。

Claims (8)

1. 互いに対向している第一主面及び第二主面と、前記第一主面及び前記第二主面を連結するように、前記第一主面及び前記第二主面の対向方向に延在している側面と、を有する圧電素体と、
   前記圧電素体内に設けられた電極層と、
   前記第一主面に設けられた補強層と、を備え、
   前記電極層は、前記第一主面と対向し、かつ、前記側面から離間して設けられており、
   前記対向方向から見て、前記電極層は角を有し、
   前記対向方向から見て、前記補強層は、前記角と重なっており、
   前記補強層は、前記第一主面の縁から離間している、圧電素子。
2. 互いに対向している第一主面及び第二主面と、前記第一主面及び前記第二主面を連結するように、前記第一主面及び前記第二主面の対向方向に延在している側面と、を有する圧電素体と、
   前記圧電素体内に設けられた電極層と、
   前記第一主面に設けられた補強層と、を備え、
   前記電極層は、前記第一主面と対向し、かつ、前記側面から離間して設けられており、
   前記対向方向から見て、前記電極層は角を有し、
   前記対向方向から見て、前記補強層は、前記角と重なっており、
   前記補強層は、導電性材料を含み、前記圧電素体よりも硬い、圧電素子。
3. 互いに対向している第一主面及び第二主面と、前記第一主面及び前記第二主面を連結するように、前記第一主面及び前記第二主面の対向方向に延在している側面と、を有する圧電素体と、
   前記圧電素体内に設けられた電極層と、
   前記第一主面に設けられた補強層と、を備え、
   前記電極層は、前記第一主面と対向し、かつ、前記側面から離間して設けられており、
   前記対向方向から見て、前記電極層は角を有し、
   前記対向方向から見て、前記補強層は、前記角と重なっており、
   前記補強層は、前記第一主面から突出した第三主面と、前記第三主面と対向し、かつ、前記圧電素体に埋没した第四主面と、を有している、圧電素子。
4. 前記対向方向から見て、前記補強層は、前記角と重なっている第一領域と、前記電極層の外側で前記角と隣り合っている第二領域と、を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
5. 前記対向方向から見て、前記電極層は、矩形状を呈し、
   前記第一主面には、前記電極層の四つの前記角のそれぞれに対応する四つの前記補強層が設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子。
6. 前記角は、丸い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子。
7. 前記圧電素体は、前記電極層と前記第一主面との間に配置された圧電体層を有しており、
   前記圧電体層は、前記電極層が前記圧電体層を通して視認できる程度の透明度を有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子と、前記圧電素子が接合された振動部材と、を備える、振動デバイス。

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