JP7131924B2 - Laminated piezoelectric element, piezoelectric vibration device, and electronic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、圧電横効果を利用した積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laminated piezoelectric element, a piezoelectric vibrator, and an electronic device that utilize a piezoelectric transverse effect.

特許文献1には、圧電体層が積層されて構成された圧電体を有する積層圧電素子が開示されている。この積層圧電素子は、圧電体の積層方向に直交する長手方向の寸法が大きい細長い形状を有する。このような形状の積層圧電素子では、圧電横効果が有効に得られるため、長手方向に大きく伸縮可能である。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-201001 discloses a multilayer piezoelectric element having a piezoelectric body formed by stacking piezoelectric layers. This laminated piezoelectric element has an elongated shape with a large longitudinal dimension perpendicular to the lamination direction of the piezoelectric body. Since the piezoelectric lateral effect can be effectively obtained in the laminated piezoelectric element having such a shape, it can be greatly expanded and contracted in the longitudinal direction.

また、特許文献1には、上記の積層圧電素子に振動板が接合された構成を有する圧電振動装置が開示されている。この圧電振動装置では、積層圧電素子が振動板に沿って長手方向に延在し、積層圧電素子の長手方向の伸縮が振動板に伝達される。これにより、この圧電振動装置は、振動板を振動させることができる。 Further, Patent Literature 1 discloses a piezoelectric vibration device having a configuration in which a vibration plate is joined to the laminated piezoelectric element. In this piezoelectric vibration device, the laminated piezoelectric element extends in the longitudinal direction along the diaphragm, and the expansion and contraction of the laminated piezoelectric element in the longitudinal direction is transmitted to the diaphragm. Thereby, this piezoelectric vibration device can vibrate the diaphragm.

特開2016-100760号公報JP 2016-100760 A 国際公開2016/052582号明細書International Publication No. 2016/052582

細長い形状を有する積層圧電素子では、衝撃などによる外部からの応力が、長手方向の両端部に加わりやすい。積層圧電素子の長手方向の両端部に加わる応力は、圧電体の稜部に集中しやすい。このため、細長い形状を有する積層圧電素子では、圧電体の稜部を起点とするクラックが発生しやすい。 In a laminated piezoelectric element having an elongated shape, external stress due to impact or the like is likely to be applied to both ends in the longitudinal direction. The stress applied to both ends of the laminated piezoelectric element in the longitudinal direction tends to concentrate on the ridges of the piezoelectric body. For this reason, in a laminated piezoelectric element having an elongated shape, cracks tend to occur starting from the ridges of the piezoelectric body.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、信頼性に優れた積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a highly reliable laminated piezoelectric element, a piezoelectric vibration device, and an electronic device.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層圧電素子は、セラミック素体と、一対の外部電極と、複数の内部電極と、表面電極と、を具備する。
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。
To achieve the above object, a laminated piezoelectric element according to one aspect of the present invention includes a ceramic body, a pair of external electrodes, a plurality of internal electrodes, and surface electrodes.
The ceramic body is made of piezoelectric ceramics, and has first and second end surfaces facing the longitudinal direction, first and second main surfaces facing the thickness direction orthogonal to the longitudinal direction, and the first and second main surfaces facing the thickness direction perpendicular to the longitudinal direction. and a ridge connecting the second end surface and the first and second main surfaces.
The pair of external electrodes cover the first and second end surfaces, extend from the first and second end surfaces to the first main surface via the ridge, and have the thickness above the first main surface. protrude in the vertical direction.
The plurality of internal electrodes are stacked inside the ceramic body along the thickness direction, and are alternately connected to the pair of external electrodes along the thickness direction.
The surface electrode is provided on at least one of the first and second main surfaces, and is connected to the external electrode different from the internal electrode adjacent in the thickness direction.

この積層圧電素子の一対の外部電極には、セラミック素体の第1主面上に、厚さ方向に突出する頂部が形成されている。このため、一対の外部電極では、外部からの応力が頂部に加わりやすい。しかしながら、一対の外部電極では、第1主面に対向する頂部に加わる応力が、第1主面に沿って分散されるため、セラミック素体の稜部に集中しにくい。したがって、この積層圧電素子では、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の発生が抑制されるため、高い信頼性が得られる。 A pair of external electrodes of this laminated piezoelectric element are formed with apexes protruding in the thickness direction on the first main surface of the ceramic body. Therefore, external stress is likely to be applied to the top of the pair of external electrodes. However, in the pair of external electrodes, the stress applied to the apex facing the first main surface is dispersed along the first main surface, so that it is difficult to concentrate on the ridges of the ceramic body. Therefore, in this laminated piezoelectric element, the occurrence of cracks originating from the ridges on the first main surface side of the ceramic body is suppressed, and high reliability is obtained.

上記一対の外部電極は、上記第1及び第2端面から上記稜部を介して上記第2主面に延出し、上記第2主面上おいて上記厚さ方向に突出していてもよい。
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。
The pair of external electrodes may extend from the first and second end surfaces to the second main surface via the ridge and protrude in the thickness direction on the second main surface.
In this laminated piezoelectric element, the occurrence of cracks originating from the ridge on the second main surface side of the ceramic body is also suppressed, so that even higher reliability can be obtained.

上記稜部は、曲面で構成されていてもよい。
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。
The ridge may be configured with a curved surface.
In this laminated piezoelectric element, the stress applied to the ridge of the ceramic body is distributed along the curved surface forming the ridge. As a result, in this laminated piezoelectric element, local stress is less likely to be applied to the ridges of the ceramic body, so cracks originating from the ridges of the ceramic body are more effectively suppressed.

本発明の一形態に係る圧電振動装置は、上記積層圧電素子と、振動板と、接着層と、を具備する。
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。
A piezoelectric vibration device according to one aspect of the present invention includes the laminated piezoelectric element described above, a diaphragm, and an adhesive layer.
The vibration plate faces the laminated piezoelectric element in the thickness direction.
The adhesive layer is arranged between the laminated piezoelectric element and the diaphragm.
In this piezoelectric vibrating device, the occurrence of cracks originating from the ridges of the ceramic element in the laminated piezoelectric element is suppressed during manufacturing or driving, so that high reliability can be obtained.

上記積層圧電素子は、上記第1主面を上記振動板側に向けて配置されていてもよい。
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。
The laminated piezoelectric element may be arranged with the first main surface facing the diaphragm.
In this piezoelectric vibrating device, cracks are less likely to occur starting from the ridges on the first main surface side of the ceramic body due to stress applied from the diaphragm to the laminated piezoelectric element during driving.

上記積層圧電素子の上記一対の外部電極の一部が上記接着層内に配置されていてもよい。
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。
A part of the pair of external electrodes of the laminated piezoelectric element may be arranged in the adhesive layer.
The adhesive layer may be filled between the first main surface and the diaphragm.
In these configurations, since the bonding strength between the laminated piezoelectric element and the diaphragm is high, the expansion and contraction of the laminated piezoelectric element in the longitudinal direction is efficiently transmitted to the diaphragm. Therefore, this piezoelectric vibration device can vibrate the diaphragm more greatly.

本発明の一形態に係る電子機器は、上記積層圧電素子と、パネルと、筐体と、を具備する。
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。
An electronic device according to one aspect of the present invention includes the laminated piezoelectric element described above, a panel, and a housing.
The panel is bonded with the laminated piezoelectric elements facing each other in the thickness direction.
The housing holds the panel.

本発明によれば、信頼性に優れた積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated piezoelectric element, piezoelectric vibration apparatus, and electronic device which are excellent in reliability can be provided.

本発明の一実施形態に係る積層圧電素子の斜視図である。1 is a perspective view of a laminated piezoelectric element according to one embodiment of the present invention; FIG. 上記積層圧電素子の図1のA-A'線に沿った断面図である。2 is a cross-sectional view of the laminated piezoelectric element taken along line AA' in FIG. 1; FIG. 上記積層圧電素子の図1のB-B'線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the laminated piezoelectric element taken along line BB′ of FIG. 1; 上記積層圧電素子の図2の領域Cを拡大して示す部分断面図である。3 is a partial cross-sectional view showing an enlarged region C of FIG. 2 of the laminated piezoelectric element; FIG. 上記積層圧電素子の比較例1を示す部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing Comparative Example 1 of the laminated piezoelectric element. 上記積層圧電素子の比較例2を示す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing Comparative Example 2 of the laminated piezoelectric element. 上記積層圧電素子の製造方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a method for manufacturing the laminated piezoelectric element. 上記積層圧電素子の製造過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of the said laminated piezoelectric element. 上記積層圧電素子の製造過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of the said laminated piezoelectric element. 上記積層圧電素子を用いた圧電振動装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a piezoelectric vibration device using the laminated piezoelectric element; 上記圧電振動装置の製造方法を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a manufacturing method of the above-mentioned piezoelectric vibration device. 上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of the said piezoelectric vibration apparatus. 上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of the said piezoelectric vibration apparatus. 上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of the said piezoelectric vibration apparatus. 上記積層圧電素子を用いた電子機器の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an electronic device using the laminated piezoelectric element; 上記電子機器の図12AのC-C'線に沿った断面図である。12B is a cross-sectional view of the electronic device taken along line CC' of FIG. 12A. FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面には、適宜相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は全図において共通である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings show mutually orthogonal X, Y and Z axes where appropriate. The X-axis, Y-axis, and Z-axis are common in all drawings.

[積層圧電素子10の基本構成]
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。
[Basic Configuration of Laminated Piezoelectric Element 10]
1 to 3 are diagrams schematically showing the basic configuration of a laminated piezoelectric element 10 according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a laminated piezoelectric element 10. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the laminated piezoelectric element 10 taken along line AA' in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the laminated piezoelectric element 10 taken along line BB' of FIG.

積層圧電素子10は、X軸に沿った長手方向と、Y軸に沿った幅方向と、Z軸に沿った厚さ方向と、を有する。つまり、積層圧電素子10は、X軸方向に細長く形成されている。これにより、積層圧電素子10では、圧電縦効果によるZ軸方向の変形よりも、圧電横効果によるX軸方向の変形が支配的になる。 The laminated piezoelectric element 10 has a longitudinal direction along the X-axis, a width direction along the Y-axis, and a thickness direction along the Z-axis. That is, the laminated piezoelectric element 10 is elongated in the X-axis direction. As a result, in the laminated piezoelectric element 10, deformation in the X-axis direction due to the transverse piezoelectric effect is dominant over deformation in the Z-axis direction due to the longitudinal piezoelectric effect.

積層圧電素子10は、セラミック素体11と、第1外部電極14と、第2外部電極15と、を備える。セラミック素体11は、X軸方向を向いた第1及び第2端面11a,11bと、Y軸方向を向いた第1及び第2側面11c,11dと、Z軸方向を向いた第1及び第2主面11e,11fと、を有する。 The laminated piezoelectric element 10 includes a ceramic body 11 , first external electrodes 14 and second external electrodes 15 . The ceramic body 11 has first and second end faces 11a and 11b facing the X-axis direction, first and second side faces 11c and 11d facing the Y-axis direction, and first and second side faces 11c and 11d facing the Z-axis direction. It has two main surfaces 11e and 11f.

また、図2に示すように、セラミック素体11には、X軸方向に延び、端面11a,11bと主面11e,11fとを接続する4つの稜部11gが設けられている。各稜部11gは、滑らかな曲面で構成されていることが好ましい。なお、セラミック素体11の形状は、図1~3に示すような形状に限定されない。 As shown in FIG. 2, the ceramic body 11 is provided with four ridges 11g extending in the X-axis direction and connecting the end faces 11a, 11b and the main faces 11e, 11f. Each ridge 11g is preferably formed of a smooth curved surface. The shape of the ceramic body 11 is not limited to the shapes shown in FIGS.

第1外部電極14は、セラミック素体11の第1端面11aを覆い、第1端面11aから稜部11gを介して主面11e,11fに延出している。第2外部電極15は、セラミック素体11の第2端面11bを覆い、第2端面11bから稜部11gを介して主面11e,11fに延出している。 The first external electrode 14 covers the first end surface 11a of the ceramic body 11 and extends from the first end surface 11a to the main surfaces 11e and 11f via the ridge 11g. The second external electrode 15 covers the second end surface 11b of the ceramic body 11 and extends from the second end surface 11b to the main surfaces 11e and 11f via the ridge portion 11g.

したがって、外部電極14,15のいずれでも、図2に示すように、XZ平面に沿った断面がU字状である。また、外部電極14,15は、端面11a,11bから側面11c,11dにも延出している。しかしながら、積層圧電素子10では、外部電極14,15が側面11c,11dに延出する構成は必須ではない。 Therefore, both the external electrodes 14 and 15 have a U-shaped cross section along the XZ plane, as shown in FIG. The external electrodes 14 and 15 also extend from the end surfaces 11a and 11b to the side surfaces 11c and 11d. However, in the laminated piezoelectric element 10, the configuration in which the external electrodes 14 and 15 extend to the side surfaces 11c and 11d is not essential.

外部電極14,15は、電気の良導体により形成されている。外部電極14,15を形成する電気の良導体としては、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)などを主成分とする金属又は合金が挙げられる。 The external electrodes 14 and 15 are made of a good electrical conductor. Good electrical conductors forming the external electrodes 14 and 15 include, for example, copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), palladium (Pd), platinum (Pt), silver (Ag), and gold (Au). and the like as a main component.

セラミック素体11は、圧電定数d31の絶対値が大きい圧電セラミックスで形成される。非鉛系の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO)系やタンタル酸リチウム(LiTaO)系が挙げられる。鉛系の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO-PbTiO)系が挙げられる。 The ceramic body 11 is made of piezoelectric ceramics having a large absolute value of the piezoelectric constant d31 . Examples of lead-free materials include lithium niobate (LiNbO 3 ) and lithium tantalate (LiTaO 3 ). Examples of lead-based materials include lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ).

セラミック素体11の内部には、第1内部電極12及び第2内部電極13が設けられている。内部電極12,13は、いずれもXY平面に沿って延びるシート状であり、Z軸方向に沿って交互に間隔をあけて配置されている。つまり、各内部電極12,13は、圧電セラミックスによって覆われている。 A first internal electrode 12 and a second internal electrode 13 are provided inside the ceramic body 11 . The internal electrodes 12 and 13 are sheet-shaped and extend along the XY plane, and are alternately spaced apart along the Z-axis direction. That is, each internal electrode 12, 13 is covered with piezoelectric ceramics.

したがって、内部電極12,13の間には、圧電セラミックスの層であるセラミック層18が形成されている。第1内部電極12は、セラミック素体11の第1端面11aに引き出され、第1外部電極14に接続されている。第2内部電極13は、セラミック素体11の第2端面11bに引き出され、第2外部電極15に接続されている。 Therefore, between the internal electrodes 12 and 13, a ceramic layer 18, which is a layer of piezoelectric ceramics, is formed. The first internal electrode 12 is drawn out to the first end surface 11 a of the ceramic body 11 and connected to the first external electrode 14 . The second internal electrode 13 is drawn out to the second end surface 11 b of the ceramic body 11 and connected to the second external electrode 15 .

図3に示すように、内部電極12,13は、側面11c,11dから間隔をあけて配置されている。つまり、セラミック素体11には、内部電極12,13と側面11c,11dとの間に間隔を形成するサイドマージン部が設けられている。これにより、側面11c,11dにおける内部電極12,13の絶縁性が確保されている。 As shown in FIG. 3, the internal electrodes 12 and 13 are spaced apart from the side surfaces 11c and 11d. That is, the ceramic element body 11 is provided with side margin portions that form spaces between the internal electrodes 12 and 13 and the side surfaces 11c and 11d. This ensures insulation of the internal electrodes 12 and 13 on the side surfaces 11c and 11d.

セラミック素体11では、第1主面11eに第1表面電極16が設けられ、第2主面11fに第2表面電極17が設けられている。これにより、Z軸方向の最上部の第2内部電極13と第1表面電極16との間、及びZ軸方向の最下部の第1内部電極12と第2表面電極17との間にもそれぞれセラミック層18が形成されている。 In the ceramic body 11, a first surface electrode 16 is provided on the first main surface 11e, and a second surface electrode 17 is provided on the second main surface 11f. As a result, between the uppermost second internal electrode 13 and the first surface electrode 16 in the Z-axis direction, and between the lowermost first internal electrode 12 and the second surface electrode 17 in the Z-axis direction. A ceramic layer 18 is formed.

第1表面電極16は、第1内部電極12と同様に、セラミック素体11の第1端面11aに引き出され、第1外部電極14に接続されている。また、第2表面電極17は、第2内部電極13と同様に、セラミック素体11の第2端面11bに引き出され、第2外部電極15に接続されている。 Like the first internal electrode 12 , the first surface electrode 16 is drawn out to the first end surface 11 a of the ceramic body 11 and connected to the first external electrode 14 . Similarly to the second internal electrode 13 , the second surface electrode 17 is drawn out to the second end surface 11 b of the ceramic body 11 and connected to the second external electrode 15 .

内部電極12,13及び表面電極16,17はそれぞれ、電気の良導体により形成されている。内部電極12,13及び表面電極16,17を形成する電気の良導体としては、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)などを主成分とする金属又は合金が挙げられる。 The internal electrodes 12, 13 and the surface electrodes 16, 17 are each made of a good electrical conductor. Examples of good electrical conductors forming the internal electrodes 12, 13 and surface electrodes 16, 17 include nickel (Ni), copper (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt), silver (Ag), and gold (Au). and the like as a main component.

上記の構成により、積層圧電素子10では、第1外部電極14と第2外部電極15との間に電圧が印加されると、すべてのセラミック層18にZ軸方向の電圧が加わる。これにより、各セラミック層18が圧電横効果によってX軸方向に収縮するため、積層圧電素子10が全体としてX軸方向に収縮する。 With the above configuration, in the laminated piezoelectric element 10 , when voltage is applied between the first external electrode 14 and the second external electrode 15 , voltage in the Z-axis direction is applied to all the ceramic layers 18 . As a result, each ceramic layer 18 contracts in the X-axis direction due to the transverse piezoelectric effect, so that the laminated piezoelectric element 10 as a whole contracts in the X-axis direction.

なお、本実施形態に係る積層圧電素子10の基本構成は、図1~3に示す構成に限定されず、適宜変更可能である。例えば、内部電極12,13の枚数やセラミック層18の厚さは、積層圧電素子10の用途などに応じて、適宜決定可能である。また、内部電極12,13の枚数は相互に異なっていてもよい。 The basic configuration of the laminated piezoelectric element 10 according to this embodiment is not limited to the configurations shown in FIGS. 1 to 3, and can be changed as appropriate. For example, the number of internal electrodes 12 and 13 and the thickness of the ceramic layer 18 can be appropriately determined according to the application of the laminated piezoelectric element 10 or the like. Also, the number of internal electrodes 12 and 13 may be different from each other.

表面電極16,17の構成は、内部電極12,13の構成に応じて変更可能である。つまり、表面電極16,17は、外部電極14,15のうち、Z軸方向に隣接する内部電極12,13が接続されていない方に接続される。また、積層圧電素子10では、表面電極16,17のいずれか一方が設けられていなくてもよい。 The configuration of surface electrodes 16 and 17 can be changed according to the configuration of internal electrodes 12 and 13 . That is, the surface electrodes 16 and 17 are connected to one of the external electrodes 14 and 15 to which the adjacent internal electrodes 12 and 13 in the Z-axis direction are not connected. Moreover, in the laminated piezoelectric element 10, either one of the surface electrodes 16 and 17 may not be provided.

[外部電極14,15の詳細構成]
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。
[Detailed Configuration of External Electrodes 14 and 15]
As shown in FIG. 2, the external electrodes 14 and 15 are provided with top portions 14a and 15a on the main surfaces 11e and 11f of the ceramic body 11, respectively. That is, the external electrodes 14 and 15 protrude downward in the Z-axis direction from the top portions 14a and 15a on the first main surface 11e, and protrude upward in the Z-axis direction from the top portions 14a and 15a on the second main surface 11f.

外部電極14,15の第1主面11e上の頂部14a,15aは、積層圧電素子10のZ軸方向の最下部を構成するため、Z軸方向下側からの応力を受けやすい。また、外部電極14,15の第2主面11f上の頂部14a,15aは、積層圧電素子10のZ軸方向の最上部を構成するため、Z軸方向上側からの応力を受けやすい。 The apexes 14a and 15a of the external electrodes 14 and 15 on the first main surface 11e form the lowest part of the laminated piezoelectric element 10 in the Z-axis direction, and thus are likely to receive stress from below in the Z-axis direction. In addition, since the apexes 14a and 15a of the external electrodes 14 and 15 on the second main surface 11f form the uppermost part of the laminated piezoelectric element 10 in the Z-axis direction, they are likely to receive stress from above in the Z-axis direction.

図4は、積層圧電素子10の図2の一点鎖線で囲んだ領域Cを拡大して示す部分断面図である。第1外部電極14では、頂部14aがセラミック素体11の稜部11gよりもX軸方向内側に配置されているため、頂部14aに加わる応力が、稜部11gに集中することなく、主面11e,11fに沿って分散される。 FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an enlarged region C surrounded by a dashed line in FIG. 2 of the laminated piezoelectric element 10. As shown in FIG. In the first external electrode 14, the top portion 14a is arranged inside the edge portion 11g of the ceramic body 11 in the X-axis direction. , 11f.

これと同様に、第2外部電極15でも、頂部15aがセラミック素体11の稜部11gよりもX軸方向内側に配置されているため、頂部15aに加わる応力が、稜部11gに集中することなく、主面11e,11fに沿って分散される。このように、積層圧電素子10では、セラミック素体11の稜部11gに応力が集中しにくい。 Similarly, since the top portion 15a of the second external electrode 15 is also arranged inside the edge portion 11g of the ceramic body 11 in the X-axis direction, the stress applied to the top portion 15a is concentrated on the edge portion 11g. distributed along the main surfaces 11e and 11f. Thus, in the laminated piezoelectric element 10, the stress is less likely to concentrate on the ridges 11g of the ceramic body 11. FIG.

また、セラミック素体11では、稜部11gが曲面で構成されているため、稜部11gに加わる応力が、稜部11gを構成する曲面に沿って分散される。これにより、積層圧電素子10では、セラミック素体11の稜部11gに局所的な応力が加わることを抑制することができる。 Further, in the ceramic element body 11, since the edge portion 11g is composed of a curved surface, the stress applied to the edge portion 11g is dispersed along the curved surface forming the edge portion 11g. As a result, in the laminated piezoelectric element 10, application of local stress to the ridges 11g of the ceramic body 11 can be suppressed.

このように、積層圧電素子10は、セラミック素体11の稜部11gに大きい応力が加わりにくい構成となっている。このため、積層圧電素子10では、セラミック素体11の稜部11gを起点とするクラックの発生を抑制することができる。これにより、積層圧電素子10では、高い信頼性が得られる。 In this manner, the laminated piezoelectric element 10 has a structure in which a large stress is less likely to be applied to the ridges 11g of the ceramic body 11. As shown in FIG. Therefore, in the laminated piezoelectric element 10, it is possible to suppress the occurrence of cracks originating from the ridges 11g of the ceramic body 11. FIG. As a result, the laminated piezoelectric element 10 is highly reliable.

[比較例]
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。
[Comparative example]
FIG. 5A is a partial cross-sectional view of a laminated piezoelectric element 510 according to Comparative Example 1. FIG. The laminated piezoelectric element 510 according to Comparative Example 1 is provided with an external electrode 514 having a configuration different from that of the laminated piezoelectric element 10 according to the present embodiment. The external electrode 514 is provided with a top portion 514a protruding in the Z-axis direction outside the main surfaces 11e and 11f of the ceramic body 11 in the X-axis direction.

比較例1に係る積層圧電素子510では、外部電極514の頂部514aがセラミック素体11の稜部11gと対向しているため、頂部514aに加わる応力が稜部11gに集中しやすい。このため、積層圧電素子510では、セラミック素体11の稜部11gを起点とするクラックが発生しやすい。 In the laminated piezoelectric element 510 according to Comparative Example 1, since the top portion 514a of the external electrode 514 faces the edge portion 11g of the ceramic body 11, the stress applied to the top portion 514a tends to concentrate on the edge portion 11g. For this reason, in the laminated piezoelectric element 510, cracks starting from the ridges 11g of the ceramic body 11 are likely to occur.

図5Bは、比較例2に係る積層圧電素子610の部分断面図である。比較例2に係る積層圧電素子610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614が設けられている。外部電極614は、Z軸方向上下面がXY平面に沿った平面として構成されている。 5B is a partial cross-sectional view of a laminated piezoelectric element 610 according to Comparative Example 2. FIG. The laminated piezoelectric element 610 according to Comparative Example 2 is provided with an external electrode 614 having a configuration different from that of the laminated piezoelectric element 10 according to the present embodiment. The external electrode 614 is configured such that the upper and lower surfaces in the Z-axis direction are planes along the XY plane.

外部電極614では、Z軸方向上下面のX軸方向外側の稜部614aに応力が加わりやすい。外部電極614の稜部614aに加わる応力は、セラミック素体11の稜部11gに集中しやすい。このため、積層圧電素子610では、セラミック素体11の稜部11gを起点とするクラックが発生しやすい。 In the external electrode 614, stress is likely to be applied to the ridges 614a on the outer side in the X-axis direction of the upper and lower surfaces in the Z-axis direction. The stress applied to the edge portion 614a of the external electrode 614 tends to concentrate on the edge portion 11g of the ceramic body 11 . Therefore, in the laminated piezoelectric element 610, cracks tend to occur starting from the ridges 11g of the ceramic body 11. As shown in FIG.

[積層圧電素子10の製造方法]
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。
[Manufacturing Method of Laminated Piezoelectric Element 10]
FIG. 6 is a flow chart showing a method for manufacturing the laminated piezoelectric element 10. As shown in FIG. 7 and 8 are diagrams showing the manufacturing process of the laminated piezoelectric element 10. FIG. Hereinafter, a method for manufacturing the laminated piezoelectric element 10 will be described along FIG. 6 and with appropriate reference to FIGS.

(ステップS01:セラミック素体作製)
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。
(Step S01: Fabrication of ceramic body)
In step S01, a ceramic body 11 is produced. In step S01, first, ceramic sheets 101, 102, 103 and 104 shown in FIG. 7 are prepared. The ceramic sheets 101, 102, 103, and 104 are piezoelectric green sheets containing piezoelectric ceramics as a main component.

圧電体グリーンシートは、圧電セラミックスの仮焼粉末と、有機高分子材料からなるバインダと、可塑剤と、を混合して得られるセラミックスラリーをシート状に成形することにより得られる。圧電体グリーンシートの成形には、例えば、ロールコーターやドクターブレードなどを用いることができる。 A piezoelectric green sheet is obtained by molding a ceramic slurry obtained by mixing calcined powder of piezoelectric ceramics, a binder made of an organic polymer material, and a plasticizer into a sheet. A roll coater, a doctor blade, or the like, for example, can be used to form the piezoelectric green sheet.

各セラミックシート101,102,103,104には、所定のパターンで導電性ペーストが塗布され、未焼成の内部電極12,13及び表面電極16,17が形成されている。導電性ペーストの塗布には、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法などを用いることができる。 A conductive paste is applied in a predetermined pattern to each of the ceramic sheets 101, 102, 103, 104, and unfired internal electrodes 12, 13 and surface electrodes 16, 17 are formed. For example, a screen printing method, a gravure printing method, or the like can be used to apply the conductive paste.

具体的に、セラミックシート101には、第1内部電極12が形成されている。セラミックシート102には、第2内部電極13が形成されている。セラミックシート103には、第1表面電極16が形成されている。セラミックシート104には、第1内部電極12及び第2表面電極17が形成されている。 Specifically, the first internal electrodes 12 are formed on the ceramic sheet 101 . A second internal electrode 13 is formed on the ceramic sheet 102 . A first surface electrode 16 is formed on the ceramic sheet 103 . A first internal electrode 12 and a second surface electrode 17 are formed on the ceramic sheet 104 .

そして、セラミックシート101,102,103,104を図7に示す順番でZ軸方向に積層して熱圧着することにより、未焼成のセラミック素体11が得られる。セラミックシート101,102,103,104の熱圧着には、例えば、一軸加圧や静水圧加圧などを用いることができる。 Then, the ceramic sheets 101, 102, 103 and 104 are laminated in the Z-axis direction in the order shown in FIG. For thermocompression bonding of the ceramic sheets 101, 102, 103, 104, for example, uniaxial pressurization or hydrostatic pressure pressurization can be used.

続いて、未焼成のセラミック素体11を、例えば300~500℃に加熱することにより脱バインダ処理を行う。そして、脱バインダ処理後のセラミック素体11を、例えば900~1200℃に加熱することにより焼結させる。これにより、図8に示すセラミック素体11が得られる。 Subsequently, the unfired ceramic body 11 is heated to, for example, 300 to 500° C. to remove the binder. Then, the ceramic body 11 after the binder removal treatment is sintered by heating to, for example, 900 to 1200.degree. Thereby, the ceramic body 11 shown in FIG. 8 is obtained.

セラミック素体11の稜部11gを滑らか曲面にするために、例えば、セラミック素体11にバレル研磨を施すことができる。この場合、バレル研磨の条件によって、セラミック素体11の稜部11gの曲率を調整することができる。セラミック素体11のバレル研磨は、焼成前に行っても、焼成後に行ってもよい。 In order to form the ridges 11g of the ceramic body 11 into smooth curved surfaces, the ceramic body 11 can be barrel-polished, for example. In this case, the curvature of the ridge portion 11g of the ceramic body 11 can be adjusted depending on the barrel polishing conditions. The barrel polishing of the ceramic body 11 may be performed before firing or after firing.

(ステップS02:外部電極形成)
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。
(Step S02: External electrode formation)
In step S02, external electrodes 14 and 15 are formed on the ceramic body 11 obtained in step S01, thereby producing the laminated piezoelectric element 10 shown in FIGS. In step S02, for example, the external electrodes 14 and 15 can be formed by baking the conductive paste applied to both ends of the ceramic body 11 in the X-axis direction.

導電性ペーストの塗布には、例えば、印刷法やディップ法などを用いることができる。導電性ペーストの成分や塗布条件は、焼き付け後の外部電極14,15が図1,2に示す形状となるように適宜決定可能である。また、導電性ペーストをセラミック素体11に塗布した後に、導電性ペーストの形状を調整してもよい。 For example, a printing method, a dipping method, or the like can be used to apply the conductive paste. The components and application conditions of the conductive paste can be appropriately determined so that the external electrodes 14 and 15 after baking have the shapes shown in FIGS. Alternatively, the shape of the conductive paste may be adjusted after applying the conductive paste to the ceramic body 11 .

なお、ステップS02における処理を、ステップS01で行うこともできる。例えば、未焼成のセラミック素体11のX軸方向両端部に未焼成の導電性ペーストを塗布してもよい。これにより、セラミック素体11の焼成と外部電極14,15の焼き付けとを同時に行うことができる。 Note that the processing in step S02 can also be performed in step S01. For example, unfired conductive paste may be applied to both ends of the unfired ceramic body 11 in the X-axis direction. Thereby, the firing of the ceramic body 11 and the firing of the external electrodes 14 and 15 can be performed at the same time.

(ステップS03:分極処理)
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。
(Step S03: Polarization processing)
In step S03, the laminated piezoelectric element 10 is subjected to a polarization process. Specifically, in the polarization process, by applying a DC high electric field in the Z-axis direction to the laminated piezoelectric element 10, the direction of spontaneous polarization of the piezoelectric ceramics constituting the ceramic layer 18 is aligned. As a result, piezoelectric activity is imparted to the piezoelectric ceramics, and the laminated piezoelectric element 10 can exhibit its function.

[圧電振動装置20の構成]
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。
[Configuration of Piezoelectric Vibration Device 20]
The laminated piezoelectric element 10 can be widely used as a piezoelectric actuator that operates in the X-axis direction by the piezoelectric lateral effect. An example of the application of the laminated piezoelectric element 10 is a piezoelectric vibration device that generates vibration. A unimorph-type piezoelectric vibration device 20 configured using the laminated piezoelectric element 10 will be described below.

図9は、圧電振動装置20の断面図である。圧電振動装置20は、積層圧電素子10と、振動板21と、接着層22と、を備える。振動板21は、XY平面に沿って延びる平板として構成され、積層圧電素子10の第1主面11eに対向して配置されている。接着層22は、積層圧電素子10と振動板21との間に配置されている。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibration device 20. As shown in FIG. The piezoelectric vibration device 20 includes a laminated piezoelectric element 10 , a vibration plate 21 and an adhesive layer 22 . The vibration plate 21 is configured as a flat plate extending along the XY plane and arranged to face the first main surface 11e of the laminated piezoelectric element 10 . The adhesive layer 22 is arranged between the laminated piezoelectric element 10 and the vibration plate 21 .

振動板21は、例えば、金属やガラスなどで形成され、Z軸方向に可撓性を有する。接着層22は、樹脂材料などによって形成され、積層圧電素子10と振動板21とを接合している。接着層22は、積層圧電素子10のZ軸方向下部に密着し、振動板21のZ軸方向上面に密着している。 The diaphragm 21 is made of, for example, metal or glass, and has flexibility in the Z-axis direction. The adhesive layer 22 is formed of a resin material or the like, and bonds the laminated piezoelectric element 10 and the vibration plate 21 together. The adhesive layer 22 is in close contact with the lower portion of the laminated piezoelectric element 10 in the Z-axis direction and in close contact with the upper surface of the vibration plate 21 in the Z-axis direction.

接着層22は、セラミック素体11の第1主面11eと振動板21との間に充填され、セラミック素体11と振動板21とを広範囲で接合している。これにより、圧電振動装置20では、積層圧電素子10と振動板21との間における接着層22を介した高い接合強度が得られる。 The adhesive layer 22 is filled between the first main surface 11e of the ceramic body 11 and the diaphragm 21, and bonds the ceramic body 11 and the diaphragm 21 over a wide range. As a result, in the piezoelectric vibration device 20, a high bonding strength can be obtained between the laminated piezoelectric element 10 and the vibration plate 21 via the adhesive layer 22. As shown in FIG.

また、外部電極14,15では、第1主面11eからZ軸方向下側に突出する頂部14a,15aを含む部分が接着層22内に食い込んでいる。これにより、外部電極14,15と接着層22との接着面積が大きくなるとともに、アンカー効果が得られるため、外部電極14,15と振動板21との間の接合強度が高くなる。 In the external electrodes 14 and 15 , portions including top portions 14 a and 15 a projecting downward in the Z-axis direction from the first main surface 11 e bite into the adhesive layer 22 . As a result, the bonding area between the external electrodes 14 and 15 and the adhesive layer 22 is increased, and an anchor effect is obtained, so that the bonding strength between the external electrodes 14 and 15 and the diaphragm 21 is increased.

圧電振動装置20では、特に、積層圧電素子10におけるX軸方向の変位が最も大きいX軸方向両端部に配置された外部電極14,15と振動板21との接合強度が高いため、積層圧電素子10のX軸方向の伸縮が振動板21に伝達されやすくなる。このため、圧電振動装置20では、振動板21をより大きく振動させることができる。 In the piezoelectric vibration device 20, the bonding strength between the external electrodes 14 and 15 arranged at both ends in the X-axis direction of the laminated piezoelectric element 10 where the displacement in the X-axis direction is the largest and the vibration plate 21 is particularly high. The expansion and contraction of 10 in the X-axis direction is easily transmitted to diaphragm 21 . Therefore, in the piezoelectric vibration device 20, the vibration plate 21 can be vibrated more greatly.

また、圧電振動装置20では、外部電極14,15と振動板21との接合強度が高いため、積層圧電素子10が大きく伸縮することにより、外部電極14,15がX軸方向に大きく変位しても、外部電極14,15が振動板21から剥がれにくい。このため、圧電振動装置20では、振動板21の大きい振動が維持される。 In the piezoelectric vibration device 20, since the bonding strength between the external electrodes 14 and 15 and the vibration plate 21 is high, the external electrodes 14 and 15 are greatly displaced in the X-axis direction due to the expansion and contraction of the laminated piezoelectric element 10. Also, the external electrodes 14 and 15 are less likely to peel off from the diaphragm 21 . Therefore, in the piezoelectric vibration device 20, the large vibration of the vibration plate 21 is maintained.

圧電振動装置20の駆動時には、積層圧電素子10のX軸方向への伸縮が、主にX軸方向両端部に配置された外部電極14,15から振動板21に伝達される。このため、圧電振動装置20の駆動時には、外部電極14,15において振動板21に最も近接している頂部14aに、振動板21から大きい応力が加わる。 When the piezoelectric vibration device 20 is driven, the expansion and contraction of the laminated piezoelectric element 10 in the X-axis direction is mainly transmitted to the diaphragm 21 from the external electrodes 14 and 15 arranged at both ends in the X-axis direction. Therefore, when the piezoelectric vibrator 20 is driven, a large stress is applied from the diaphragm 21 to the apexes 14a of the external electrodes 14 and 15 that are closest to the diaphragm 21 .

しかしながら、上記のとおり、積層圧電素子10では、外部電極14,15の頂部14a,15aに加わる応力が、セラミック素体11の稜部11gに集中しにくい。このため、圧電振動装置20では、積層圧電素子10におけるセラミック素体11の稜部11gを起点するクラックによる故障が発生しにくく、高い信頼性が得られる。 However, as described above, in the laminated piezoelectric element 10, the stress applied to the tops 14a and 15a of the external electrodes 14 and 15 is less likely to concentrate on the edge 11g of the ceramic body 11. FIG. Therefore, in the piezoelectric vibrator 20, failure due to cracks originating from the ridges 11g of the ceramic body 11 in the laminated piezoelectric element 10 is unlikely to occur, and high reliability can be obtained.

[圧電振動装置20の製造方法]
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)。
[Manufacturing Method of Piezoelectric Vibration Device 20]
FIG. 10 is a flow chart showing a method for manufacturing the piezoelectric vibration device 20. As shown in FIG. First, as shown in FIG. 11A, the adhesive 122 for forming the adhesive layer 22 is placed on the diaphragm 110 (step S11). Next, as shown in FIG. 11B, the laminated piezoelectric element 10 is placed on the adhesive 122 (step S12).

続いて、図11Cに示すように、押圧部材Pによって積層圧電素子10をZ軸方向上側から下方に向けて押圧する(ステップS13)。これにより、外部電極14,15における第1主面11eからZ軸方向下側に突出する頂部14aを含む部分が、接着剤122内に入り込み、接着剤122が積層圧電素子10の表面に沿って密着する。 Subsequently, as shown in FIG. 11C, the pressing member P presses the laminated piezoelectric element 10 downward in the Z-axis direction (step S13). As a result, portions of the external electrodes 14 and 15 including the apex 14a protruding downward in the Z-axis direction from the first main surface 11e enter the adhesive 122, and the adhesive 122 spreads along the surface of the laminated piezoelectric element 10. In close contact.

そして、接着剤122を硬化させる(ステップS14)。これにより、接着層22が形成され、図9に示す圧電振動装置20が得られる。このように、この製造方法では、接着剤122を用いて積層圧電素子10と振動板21とを接合することにより、容易に圧電振動装置20を製造可能である。 Then, the adhesive 122 is cured (step S14). Thereby, the adhesive layer 22 is formed, and the piezoelectric vibration device 20 shown in FIG. 9 is obtained. Thus, in this manufacturing method, the piezoelectric vibration device 20 can be easily manufactured by bonding the laminated piezoelectric element 10 and the vibration plate 21 using the adhesive 122 .

この製造方法のステップS13では、積層圧電素子10を押圧する際に、Z軸方向上側に突出する頂部14a,15aに、押圧部材Pからの応力が加わる。また、ステップS13では、接着剤122内に入り込むZ軸方向下側に突出する頂部14a,15aにも、接着剤122からの応力が加わる。 In step S13 of this manufacturing method, when the laminated piezoelectric element 10 is pressed, stress from the pressing member P is applied to the top portions 14a and 15a projecting upward in the Z-axis direction. Further, in step S13, stress from the adhesive 122 is also applied to the top portions 14a and 15a that enter the adhesive 122 and protrude downward in the Z-axis direction.

しかしながら、上記のとおり、積層圧電素子10では、外部電極14,15の頂部14a,15aに加わる応力が、セラミック素体11の稜部11gに集中しにくい。このため、この製造方法では、積層圧電素子10におけるセラミック素体11の稜部11gを起点するクラックの発生を抑制することができる。 However, as described above, in the laminated piezoelectric element 10, the stress applied to the tops 14a and 15a of the external electrodes 14 and 15 is less likely to concentrate on the edge 11g of the ceramic body 11. FIG. Therefore, in this manufacturing method, it is possible to suppress the occurrence of cracks originating from the ridges 11g of the ceramic body 11 in the laminated piezoelectric element 10 .

また、圧電振動装置20の積層圧電素子10では、外部電極14,15がセラミック素体11の第1主面11eからZ軸方向下側に突出しているため、外部電極14,15の間にはZ軸方向上側に窪む凹状の領域が形成される。ステップS13では、外部電極14,15の間の凹状の領域に接着剤122が充填される In addition, in the laminated piezoelectric element 10 of the piezoelectric vibration device 20, the external electrodes 14 and 15 protrude downward in the Z-axis direction from the first main surface 11e of the ceramic body 11. A concave region that is depressed upward in the Z-axis direction is formed. In step S13, the recessed area between the external electrodes 14, 15 is filled with an adhesive 122.

このため、ステップS13では、セラミック素体11の第1主面11eと振動板21との間における接着剤122の厚さが、外部電極14,15のZ軸方向下側への突出量よりも小さくはならない。これにより、圧電振動装置20では、接着層22の充分な厚さが確保されるため、高い信頼性が得られる。 Therefore, in step S13, the thickness of the adhesive 122 between the first main surface 11e of the ceramic body 11 and the diaphragm 21 is larger than the amount of protrusion of the external electrodes 14 and 15 downward in the Z-axis direction. should not be small. Thereby, in the piezoelectric vibrating device 20, a sufficient thickness of the adhesive layer 22 is ensured, so high reliability can be obtained.

[電子機器30]
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。
[Electronic device 30]
12A and 12B are diagrams schematically showing an electronic device 30 using the laminated piezoelectric element 10. FIG. 12A is a plan view of the electronic device 30. FIG. FIG. 12B is a cross-sectional view of the electronic device 30 taken along line CC' of FIG. 12A. The electronic device 30 is configured as a multifunctional mobile communication terminal generally called a smart phone.

電子機器30は、積層圧電素子10と、筐体31と、パネル32と、を有する。筐体31は、XY平面に沿って矩形に延びる底板31aと、底板31aの周縁からZ軸方向上方に延びる枠体31bと、を有し、Z軸方向上方に開放された箱型に形成されている。パネル32は、XY平面に沿って矩形に延び、筐体31をZ軸方向上方から閉塞している。 The electronic device 30 has a laminated piezoelectric element 10 , a housing 31 and a panel 32 . The housing 31 has a rectangular bottom plate 31a extending along the XY plane and a frame 31b extending upward in the Z-axis direction from the periphery of the bottom plate 31a, and is formed in a box shape that is open upward in the Z-axis direction. ing. The panel 32 extends rectangularly along the XY plane and closes the housing 31 from above in the Z-axis direction.

筐体31は、電子機器30の様々な機能を実現するための回路基板や電子部品などの各構成(不図示)を収容する。パネル32は、タッチパネルとして構成されている。つまり、パネル32は、画像を表示する画像表示機能と、ユーザの手指などによる入力操作を検出する入力機能と、を兼ね備えている。 The housing 31 accommodates components (not shown) such as circuit boards and electronic components for realizing various functions of the electronic device 30 . The panel 32 is configured as a touch panel. In other words, the panel 32 has both an image display function of displaying an image and an input function of detecting an input operation by a user's finger or the like.

なお、パネル32は、タッチパネルに限定されず、上記のような構成を有さなくてもよい。例えば、パネル32は、画像表示機能を有さず、入力機能のみを有するタッチパッドであってもよい。また、パネル32は、電子機器30に別途設けられたタッチパネルを保護する保護パネルであってもよい。 Note that the panel 32 is not limited to a touch panel, and may not have the above configuration. For example, the panel 32 may be a touch pad that has only an input function without an image display function. Also, the panel 32 may be a protection panel that protects a touch panel separately provided on the electronic device 30 .

積層圧電素子10は、パネル32のZ軸方向下面に接着され、筐体31内において底板31aに対向している。パネル32のZ軸方向下面における積層圧電素子10の位置は任意に決定可能である。電子機器30では、パネル32が、図9に示す圧電振動装置20における振動板21の機能を果たす。 The laminated piezoelectric element 10 is adhered to the lower surface of the panel 32 in the Z-axis direction and faces the bottom plate 31a inside the housing 31 . The position of the laminated piezoelectric element 10 on the lower surface of the panel 32 in the Z-axis direction can be determined arbitrarily. In the electronic device 30, the panel 32 functions as the diaphragm 21 in the piezoelectric vibration device 20 shown in FIG.

つまり、電子機器30は、積層圧電素子10のX軸方向への伸縮により、パネル32を振動させることができる。このため、パネル32は、良好に振動可能なガラスやアクリル樹脂などを主原料とすることが好ましい。また、積層圧電素子10とパネル32とを接着する接着層は、圧電振動装置20の接着層22と同様の構成であることが好ましい。 That is, the electronic device 30 can vibrate the panel 32 by expanding and contracting the laminated piezoelectric element 10 in the X-axis direction. For this reason, it is preferable that the panel 32 is mainly made of glass, acrylic resin, or the like, which can vibrate satisfactorily. Moreover, the adhesive layer that bonds the laminated piezoelectric element 10 and the panel 32 preferably has the same configuration as the adhesive layer 22 of the piezoelectric vibration device 20 .

電子機器30は、パネル32を振動させて、気導や骨伝導などによって音を発生させることによって、ユーザに音声情報を提供することができる。また、電子機器30は、パネル32を振動させることによって、例えばパネル32に対して入力操作を行うユーザに対して、触覚を提示することもできる。 The electronic device 30 can provide audio information to the user by vibrating the panel 32 and generating sound through air conduction, bone conduction, or the like. Further, the electronic device 30 can present a tactile sensation to a user who performs an input operation on the panel 32, for example, by vibrating the panel 32. FIG.

なお、パネル32のZ軸方向上面は、典型的には平面であるが、例えば、湾曲面などであってもよい。また、電子機器30は、スマートフォンに限定されず、例えば、タブレット端末、ノートパソコン、携帯電話、腕時計、フォトスタンド、各種機器のリモコンや操作部などとして構成されていてもよい。 Although the top surface of the panel 32 in the Z-axis direction is typically flat, it may be curved, for example. Further, the electronic device 30 is not limited to a smart phone, and may be configured as, for example, a tablet terminal, a notebook computer, a mobile phone, a wristwatch, a photo stand, a remote controller or an operation unit of various devices.

[その他の実施形態]
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。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways.

例えば、積層圧電素子10の外部電極14,15は、上記実施形態では主面11e,11fの両方に延出しているが、第1主面11eのみに延出し、第2主面11fには延出していなくてもよい。この場合にも、セラミック素体11の第1主面11e側の稜部11gを起点とするクラックの発生を抑制する効果が得られる。 For example, although the external electrodes 14 and 15 of the laminated piezoelectric element 10 extend to both the main surfaces 11e and 11f in the above embodiment, they extend only to the first main surface 11e and extend to the second main surface 11f. You don't have to put it out. Also in this case, the effect of suppressing the occurrence of cracks originating from the ridge portion 11g on the first main surface 11e side of the ceramic body 11 can be obtained.

10…積層圧電素子
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Laminated piezoelectric element 11... Ceramic element body 11a, 11b... End surface 11c, 11d... Side surface 11e, 11f... Main surface 11g... Ridge part 12, 13... Internal electrode 14, 15... External electrode 14a, 15a... Top part 16, 17 ... Surface electrode 18 ... Ceramic layer 20 ... Piezoelectric vibration device 21 ... Diaphragm 22 ... Adhesion layer 30 ... Electronic device 31 ... Case 32 ... Panel

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主面上おいて前記稜部より前記長手方向内側に配置され前記厚さ方向に突出する頂部を有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。
First and second end surfaces made of piezoelectric ceramics and oriented in the longitudinal direction; a ridge connecting the first and second principal surfaces;
covering the first and second end surfaces, extending from the first and second end surfaces to the first main surface via the ridge, and being longitudinally inward of the ridge on the first main surface; a pair of external electrodes having top portions arranged in the thickness direction and protruding in the thickness direction;
a plurality of internal electrodes stacked along the thickness direction inside the ceramic body and alternately connected to the pair of external electrodes along the thickness direction;
a surface electrode provided on at least one of the first and second main surfaces and connected to the external electrode different from the internal electrode adjacent in the thickness direction;
A laminated piezoelectric element comprising:
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主面上おいて前記稜部より前記長手方向内側に配置され前記厚さ方向に突出する頂部を有する
積層圧電素子。
The laminated piezoelectric element according to claim 1,
The pair of external electrodes extend from the first and second end surfaces to the second main surface via the ridge and are arranged on the second main surface inside the ridge in the longitudinal direction . having a top protruding in the thickness direction
Laminated piezoelectric element.
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。
The laminated piezoelectric element according to claim 1 or 2,
The laminated piezoelectric element, wherein the ridge portion is formed of a curved surface.
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。
A laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3;
a diaphragm facing the laminated piezoelectric element in the thickness direction;
an adhesive layer disposed between the laminated piezoelectric element and the diaphragm;
A piezoelectric vibration device comprising:
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。
The piezoelectric vibration device according to claim 4,
The piezoelectric vibration device, wherein the vibration plate is arranged on the first main surface side of the laminated piezoelectric element.
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。
The piezoelectric vibration device according to claim 5,
A piezoelectric vibration device, wherein a part of the pair of external electrodes of the laminated piezoelectric element is arranged in the adhesive layer.
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。
The piezoelectric vibration device according to claim 5 or 6,
The piezoelectric vibration device, wherein the adhesive layer is filled between the first main surface and the vibration plate.
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。
A laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3;
a panel to which the laminated piezoelectric elements are bonded while facing each other in the thickness direction;
a housing that holds the panel;
An electronic device comprising
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