JP7293898B2 - Piezoelectric element - Google Patents

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Description

本開示は、圧電素子に関する。 The present disclosure relates to piezoelectric elements.

特許文献1には、導電性ペーストからなる電極を有する圧電素子が記載されている。このような電極では、導電性ペーストに含まれる導電粒子が互いに接することで導通が図られている。 Patent Document 1 describes a piezoelectric element having electrodes made of conductive paste. In such an electrode, conduction is achieved by the contact of the conductive particles contained in the conductive paste.

特許文献2には、導電性ペーストの焼き付けにより形成された電極を有する圧電素子が記載されている。このような電極は、導電粒子同士が互いに接続されてなる多孔質構造を有しているので、導電性ペーストに比べて電気抵抗を低下させることができる。 Patent Document 2 describes a piezoelectric element having electrodes formed by baking a conductive paste. Since such an electrode has a porous structure in which conductive particles are connected to each other, the electrical resistance can be reduced as compared with a conductive paste.

特開2016-100760号公報JP 2016-100760 A 実開平6-62700号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-62700

上述のような多孔質構造を有する電極は、脆く、壊れ易い。したがって、電極の剥離及び電極からのパーティクルが発生し易い。 Electrodes having porous structures such as those described above are fragile and fragile. Therefore, peeling of the electrode and particles from the electrode are likely to occur.

本開示の一側面は、電極の電気抵抗を低下させながら、電極の剥離及び電極からのパーティクルの発生を抑制可能な圧電素子を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a piezoelectric element capable of suppressing electrode peeling and generation of particles from the electrode while reducing the electrical resistance of the electrode.

本開示の一側面に係る圧電素子は、互いに対向する第1主面及び第2主面を有する圧電体と、第1主面に設けられた電極と、を備え、電極は、多孔質構造を有する金属部分と、金属部分に含侵された樹脂部分とを含み、第1主面は、金属部分と接する第1領域と、樹脂部分と接する第2領域と、を有している。 A piezoelectric element according to one aspect of the present disclosure includes a piezoelectric body having a first main surface and a second main surface facing each other, and an electrode provided on the first main surface, the electrode having a porous structure. and a resin portion impregnated in the metal portion, and the first main surface has a first region in contact with the metal portion and a second region in contact with the resin portion.

この圧電素子では、電極は、多孔質構造を有する金属部分を含むので、電極の電気抵抗を低下させることができる。電極は、金属部分に含侵された樹脂部分を含む。金属部分の空孔又は空隙が樹脂部分によって埋められているので、金属部分が壊れ難い。よって、電極の剥離及び電極からのパーティクルの発生を抑制することができる。第1主面は、樹脂部分と接する第2領域を有している。樹脂部分が第2領域と接合することにより、第1主面と電極との密着性を向上させることができる。 In this piezoelectric element, the electrode includes a metal portion having a porous structure, so the electrical resistance of the electrode can be reduced. The electrode includes a resin portion impregnated with a metal portion. Since the pores or voids of the metal portion are filled with the resin portion, the metal portion is hard to break. Therefore, peeling of the electrode and generation of particles from the electrode can be suppressed. The first principal surface has a second region in contact with the resin portion. By bonding the resin portion to the second region, the adhesion between the first main surface and the electrode can be improved.

樹脂部分は、第1主面と、第1主面と対向して配置される外部部材とを接合していてもよい。この場合、樹脂部分を、第1主面と外部部材とを接合する接合部材としても機能させることができる。 The resin portion may join the first main surface and an external member arranged to face the first main surface. In this case, the resin portion can also function as a joining member that joins the first main surface and the external member.

金属部分は、第1主面と対向して配置される導電性の外部部材と接していてもよい。この場合、電極と外部部材との間の電気抵抗を低下させることができる。 The metal portion may be in contact with an electrically conductive outer member disposed opposite the first major surface. In this case, electrical resistance between the electrodes and the external member can be reduced.

第1主面には、スリットが設けられていてもよい。この場合、第1主面は、スリットが設けられていない面よりも変形し易いので、電極の剥離及び電極からのパーティクルの発生の抑制効果がより有効に発揮される。 A slit may be provided in the first main surface. In this case, since the first main surface is more easily deformed than the surface on which the slits are not provided, the effect of suppressing the peeling of the electrode and the generation of particles from the electrode is exhibited more effectively.

本開示の一側面によれば、電極と圧電体との密着性を向上させながら、電極の剥離及び電極からのパーティクルの発生を抑制可能な圧電素子を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a piezoelectric element capable of suppressing separation of the electrode and generation of particles from the electrode while improving adhesion between the electrode and the piezoelectric body.

一実施形態に係る圧電素子を備える圧電デバイスを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a piezoelectric device including a piezoelectric element according to one embodiment; FIG. 図1の圧電素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the piezoelectric element of FIG. 1; 第1電極の断面構造を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the cross-section of a 1st electrode.

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、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1は、一実施形態に係る圧電素子を備える圧電デバイスを示す断面図である。図1に示されるように、圧電デバイス100は、圧電素子1と、圧電素子1が設けられた振動部材20とを備えている。圧電デバイス100は、例えば、超音波を送受信して車間距離を検知する車載用センサ、又は複写機のトナーの量を検知する粉体レベルセンサ等のセンサとして使用される。圧電デバイス100は、アクチュエータとしても使用される。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a piezoelectric device including a piezoelectric element according to one embodiment. As shown in FIG. 1, the piezoelectric device 100 includes a piezoelectric element 1 and a vibrating member 20 provided with the piezoelectric element 1. As shown in FIG. The piezoelectric device 100 is used, for example, as an in-vehicle sensor that transmits and receives ultrasonic waves to detect an inter-vehicle distance, or a sensor such as a powder level sensor that detects the amount of toner in a copying machine. The piezoelectric device 100 is also used as an actuator.

振動部材20は、導電性を有している。振動部材20は、例えば、SUS(ステンレス鋼)等の金属板である。振動部材20は、互いに対向する一対の主面20a,20bを有している。振動部材20は、圧電素子1の後述の主面2aと対向して配置されている。振動部材20は、例えば、圧電素子1を覆うケースの一部分であってもよい。 The vibration member 20 has electrical conductivity. The vibrating member 20 is, for example, a metal plate such as SUS (stainless steel). The vibrating member 20 has a pair of main surfaces 20a and 20b facing each other. The vibrating member 20 is arranged to face a main surface 2a of the piezoelectric element 1, which will be described later. The vibrating member 20 may be, for example, part of a case that covers the piezoelectric element 1 .

図2は、図1の圧電素子を示す斜視図である。図1及び図2に示されるように、圧電素子1は、例えば、振動部材20の主面20aに貼り付けられている。圧電素子1は、圧電体2と、第1電極3と、第2電極4と、を備えている。 2 is a perspective view showing the piezoelectric element of FIG. 1. FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element 1 is adhered to the main surface 20a of the vibrating member 20, for example. A piezoelectric element 1 includes a piezoelectric body 2 , a first electrode 3 and a second electrode 4 .

圧電体2は、例えば、直方体形状を呈している。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。圧電体2は、その外表面として、互いに対向する主面2a及び主面2bと、互いに対向する一対の側面2cと、互いに対向する一対の側面2dと、を有している。 The piezoelectric body 2 has, for example, a rectangular parallelepiped shape. The rectangular parallelepiped shape includes a rectangular parallelepiped shape with chamfered corners and edges, and a rectangular parallelepiped shape with rounded corners and edges. The piezoelectric body 2 has, as its outer surface, a main surface 2a and a main surface 2b facing each other, a pair of side surfaces 2c facing each other, and a pair of side surfaces 2d facing each other.

主面2a及び主面2bが互いに対向する方向D1と、一対の側面2cが互いに対向する方向D2と、一対の側面2dが互いに対向する方向D3とは、互いに交差(例えば、直交)している。圧電体2の方向D1の長さは、例えば、3mmであり、圧電体2の方向D2の長さは、例えば、8mmであり、圧電体2の方向D3の長さは、例えば8mmである。 A direction D1 in which the main surface 2a and the main surface 2b face each other, a direction D2 in which the pair of side faces 2c face each other, and a direction D3 in which the pair of side faces 2d face each other intersect (for example, orthogonally). . The length of the piezoelectric body 2 in the direction D1 is, for example, 3 mm, the length of the piezoelectric body 2 in the direction D2 is, for example, 8 mm, and the length of the piezoelectric body 2 in the direction D3 is, for example, 8 mm.

主面2a及び主面2bは、一対の側面2cの間を連結するように方向D2に延びている。主面2a及び主面2bは、一対の側面2dの間を連結するように方向D3にも延びている。一対の側面2cは、主面2a及び主面2bの間を連結するように方向D1に延びている。一対の側面2cは、一対の側面2dの間を連結するように方向D3にも延びている。一対の側面2dは、主面2a及び主面2bの間を連結するように方向D1に延びている。一対の側面2dは、一対の側面2cの間を連結するように方向D2にも延びている。 The main surface 2a and the main surface 2b extend in the direction D2 so as to connect between the pair of side surfaces 2c. The main surface 2a and the main surface 2b also extend in the direction D3 so as to connect between the pair of side surfaces 2d. The pair of side surfaces 2c extends in the direction D1 so as to connect between the principal surfaces 2a and 2b. The pair of side surfaces 2c also extend in the direction D3 so as to connect the pair of side surfaces 2d. The pair of side surfaces 2d extends in the direction D1 so as to connect between the principal surfaces 2a and 2b. The pair of side surfaces 2d also extend in the direction D2 so as to connect the pair of side surfaces 2c.

主面2aは、第1電極3を介して外部部材と対向する面である。本実施形態では、外部部材は、振動部材20である。主面2aには、複数(ここでは3つ)のスリット5が設けられている。複数のスリット5は、方向D3において等間隔で並んでいる。スリット5は、方向D2に延び、一方の側面2cから他方の側面2cに至っている。スリット5は、例えば、圧電素子1がセンサに使用される場合に、センシングのための共振周波数及びインピーダンス波形等を調整するために設けられている。 The main surface 2a is a surface facing an external member with the first electrode 3 interposed therebetween. In this embodiment, the external member is the vibrating member 20 . A plurality of (here, three) slits 5 are provided on the main surface 2a. The multiple slits 5 are arranged at regular intervals in the direction D3. The slit 5 extends in the direction D2 and extends from one side surface 2c to the other side surface 2c. The slit 5 is provided, for example, to adjust the resonance frequency and impedance waveform for sensing when the piezoelectric element 1 is used as a sensor.

スリット5の底面は、方向D1において主面2bと対向している。スリット5の底面は、例えば、主面2a,2bと平行に設けられている。複数のスリット5の底面と主面2bとの間隔は、互いに同等である。すなわち、複数のスリット5の方向D1の長さは、互いに同等である。 The bottom surface of the slit 5 faces the main surface 2b in the direction D1. The bottom surface of the slit 5 is provided parallel to the main surfaces 2a and 2b, for example. The distances between the bottom surfaces of the plurality of slits 5 and the main surface 2b are equal to each other. That is, the lengths of the plurality of slits 5 in the direction D1 are equal to each other.

スリット5の方向D1の長さ(スリット5の深さ)は、例えば2.6mmである。スリット5の方向D2の長さは、圧電体2の方向D2の長さと一致しており、例えば8mmである。スリット5の方向D3の長さ(スリット5の幅)は、例えば0.3mmである。方向D1におけるスリット5と主面2bとの離間距離は、例えば0.4mmである。 The length of the slit 5 in the direction D1 (the depth of the slit 5) is, for example, 2.6 mm. The length of the slit 5 in the direction D2 matches the length of the piezoelectric body 2 in the direction D2, and is, for example, 8 mm. The length of the slit 5 in the direction D3 (the width of the slit 5) is, for example, 0.3 mm. The distance between the slit 5 and the main surface 2b in the direction D1 is, for example, 0.4 mm.

主面2aは、複数のスリット5により分割された複数(ここでは4つ)の主面部分2a1を有している。方向D3で隣り合う一対の主面部分2a1は、スリット5を介して互いに離間している。複数の主面部分2a1は、方向D3において等間隔で並んでいる。複数の主面部分2a1は、互いに同形状を呈している。 The main surface 2a has a plurality of (here, four) main surface portions 2a1 divided by a plurality of slits 5. As shown in FIG. A pair of main surface portions 2a1 adjacent in the direction D3 are separated from each other with a slit 5 interposed therebetween. The plurality of main surface portions 2a1 are arranged at regular intervals in the direction D3. The plurality of main surface portions 2a1 have the same shape.

圧電体2は、圧電材料からなる。本実施形態では、圧電体2は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とし、Nb、Zn、Ni又はSr等の元素が添加されたものが挙げられる。 The piezoelectric body 2 is made of a piezoelectric material. In this embodiment, the piezoelectric body 2 is made of a piezoelectric ceramic material. Piezoelectric ceramic materials include, for example, those containing lead zirconate titanate (PZT) as a main component to which an element such as Nb, Zn, Ni or Sr is added.

第1電極3及び第2電極4は、圧電体2の外表面に設けられている。具体的には、第1電極3は、主面2aに設けられている。第1電極3は、スリット5を除く主面2aの略全面に設けられている。第2電極4は、主面2bに設けられている。第2電極4は、主面2bの略全面に設けられている。第1電極3及び第2電極4の厚さ(方向D1の長さ)は、例えば同等である。第1電極3及び第2電極4の厚さは、例えば5μmである。 The first electrode 3 and the second electrode 4 are provided on the outer surface of the piezoelectric body 2 . Specifically, the first electrode 3 is provided on the main surface 2a. The first electrode 3 is provided on substantially the entire main surface 2a except for the slits 5 . The second electrode 4 is provided on the main surface 2b. The second electrode 4 is provided on substantially the entire main surface 2b. The thicknesses (lengths in the direction D1) of the first electrode 3 and the second electrode 4 are, for example, the same. The thickness of the first electrode 3 and the second electrode 4 is, for example, 5 μm.

第1電極3は、複数のスリット5により分割された複数(ここでは4つ)の電極部分31を有している。方向D3で隣り合う一対の電極部分31は、スリット5を介して互いに離間している。複数の電極部分31は、複数の主面部分2a1にそれぞれ設けられている。複数の電極部分31は、複数の主面部分2a1の略全面にそれぞれ設けられている。 The first electrode 3 has a plurality of (here, four) electrode portions 31 divided by a plurality of slits 5 . A pair of electrode portions 31 adjacent in the direction D3 are separated from each other via the slit 5 . The plurality of electrode portions 31 are provided on each of the plurality of main surface portions 2a1. The plurality of electrode portions 31 are provided on substantially the entire surfaces of the plurality of main surface portions 2a1.

図3は、第1電極の断面構造を示す写真図である。図3は、方向D1に平行な面による断面写真である。図3に示されるように、第1電極3(具体的には、図1に示される各電極部分31)は、金属部分3mと、樹脂部分3rと、を含んでいる。金属部分3mは、複数の空孔又は空隙を含む多孔質構造を有している。この多孔質構造は、第1電極3の全体にわたって3次元的に形成されている。金属部分3mは、第1電極3の全体にわたって三次元的に形成されたメッシュ(網目)構造を有しているとも言える。 FIG. 3 is a photograph showing the cross-sectional structure of the first electrode. FIG. 3 is a cross-sectional photograph taken along a plane parallel to the direction D1. As shown in FIG. 3, the first electrode 3 (specifically, each electrode portion 31 shown in FIG. 1) includes a metal portion 3m and a resin portion 3r. The metal portion 3m has a porous structure containing a plurality of holes or voids. This porous structure is three-dimensionally formed over the entire first electrode 3 . It can also be said that the metal portion 3m has a three-dimensional mesh structure formed over the entire first electrode 3 .

金属部分3mは、例えば、Ag等の導電性材料からなる。導電性材料として、Pd、Ag-Pd合金、Au、Pt、又はNi等が用いられてもよい。金属部分3mは、例えば、導電性材料を含む導電性ペーストを主面2aに付与し、焼き付けることにより導電性粒子同士が互いに接続されて形成される。この場合、金属部分3mは、焼結金属である。焼き付け温度は、例えば、600℃以上800℃以下とすることができる。金属部分3mの多孔質構造は、焼き付け処理以外の方法で形成されてもよい。したがって、金属部分3mは、必ずしも焼結金属でなくてもよい。 The metal portion 3m is made of a conductive material such as Ag, for example. Pd, Ag—Pd alloy, Au, Pt, Ni, or the like may be used as the conductive material. The metal portion 3m is formed by connecting conductive particles to each other by, for example, applying a conductive paste containing a conductive material to the main surface 2a and baking the paste. In this case, the metal portion 3m is sintered metal. The baking temperature can be, for example, 600° C. or higher and 800° C. or lower. The porous structure of the metal portion 3m may be formed by methods other than baking. Therefore, the metal portion 3m does not necessarily have to be sintered metal.

樹脂部分3rは、金属部分3mに含侵されている。樹脂部分3rは、多孔質構造に浸透し、その空孔又は空隙に充填されている。樹脂部分3rは、例えば、エポキシ等の樹脂からなる。樹脂部分3rは、例えば、所定の粘度に調整された樹脂を金属部分3m上に塗布して含侵させた後、硬化させることにより形成される。所定の圧力で加圧することにより、樹脂を金属部分3mに含侵させてもよい。 The resin portion 3r is impregnated into the metal portion 3m. The resin portion 3r permeates the porous structure and fills the pores or voids thereof. The resin portion 3r is made of resin such as epoxy, for example. The resin portion 3r is formed, for example, by applying a resin adjusted to a predetermined viscosity onto the metal portion 3m to impregnate the resin and then curing the resin. The resin may be impregnated into the metal portion 3m by applying a predetermined pressure.

上述のように、金属部分3mの多孔質構造は、第1電極3の全体にわたっており、樹脂部分3rは、その多孔質構造の全体にわたって含侵されているので、圧電体2の主面2aは、金属部分3mと接する第1領域R1と、樹脂部分3rと接する第2領域R2とを有している。また、振動部材20の主面20aは、金属部分3mと接する第3領域R3と、樹脂部分3rと接する第4領域R4とを有している。樹脂部分3rは、主面2aと主面20aとを接合しており、接着剤として機能している。 As described above, the porous structure of the metal portion 3m extends over the entire first electrode 3, and the resin portion 3r impregnates the entire porous structure, so that the main surface 2a of the piezoelectric body 2 is , a first region R1 in contact with the metal portion 3m and a second region R2 in contact with the resin portion 3r. Further, the main surface 20a of the vibration member 20 has a third region R3 in contact with the metal portion 3m and a fourth region R4 in contact with the resin portion 3r. The resin portion 3r joins the main surface 2a and the main surface 20a and functions as an adhesive.

第1電極3において金属部分3mが占める割合は、例えば、30%以上95%以下である。第1電極3において樹脂部分3rが占める割合は、例えば、5%以上70%以下である。金属部分3mの空孔又は空隙において樹脂部分3rが占める割合は、例えば、30%以上である。このような割合は、例えば、方向D1に平行な面による断面写真における面積割合として求められる。 The proportion of the metal portion 3m in the first electrode 3 is, for example, 30% or more and 95% or less. The ratio of the resin portion 3r in the first electrode 3 is, for example, 5% or more and 70% or less. The proportion of the pores or voids in the metal portion 3m occupied by the resin portion 3r is, for example, 30% or more. Such a ratio is obtained, for example, as an area ratio in a cross-sectional photograph of a plane parallel to the direction D1.

金属部分3m及び樹脂部分3rの割合は、それぞれ第1電極3の厚さ方向(方向D1)の位置によって大きく変化しない。 The ratio of the metal portion 3m and the resin portion 3r does not change greatly depending on the position in the thickness direction (direction D1) of the first electrode 3, respectively.

図示を省略するが、第2電極4は、例えば、第1電極3と同様の多孔質構造の金属部分を含む。第2電極4の金属部分は、例えば、第1電極3と同様の導電性材料からなり、当該導電性材料を含む導電性ペーストを主面2bに付与し、焼き付けることにより形成される。本実施形態では、第2電極4は樹脂部分を含まないが、第2電極4は樹脂部分を含んでもよい。 Although illustration is omitted, the second electrode 4 includes, for example, a metal portion with a porous structure similar to that of the first electrode 3 . The metal portion of the second electrode 4 is made of, for example, the same conductive material as that of the first electrode 3, and is formed by applying a conductive paste containing the conductive material to the main surface 2b and baking it. Although the second electrode 4 does not contain a resin portion in this embodiment, the second electrode 4 may contain a resin portion.

圧電素子1及び圧電デバイス100の製造方法の一例について説明する。まず、圧電セラミック材料の粉末に、ポリビニール系バインダ及び水等を加え、圧電セラミックスのペーストを形成する。次に、圧電セラミックスのペーストを所定の大きさの金型に充填し、例えば、40MPaの圧力でプレス成形する。これにより、セラミックグリーンが得られる。続いて、セラミックグリーンに脱バインダ処理を施す。脱バインダ処理は、例えば、400℃で12時間かけて行われる。続いて、セラミックグリーンを焼成する。焼成は、例えば、1250℃で4時間かけて行われる。これにより、圧電体が得られる。 An example of a method for manufacturing the piezoelectric element 1 and the piezoelectric device 100 will be described. First, a polyvinyl-based binder, water, and the like are added to a piezoelectric ceramic material powder to form a piezoelectric ceramic paste. Next, a die of a predetermined size is filled with a piezoelectric ceramic paste, and press-molded at a pressure of, for example, 40 MPa. Ceramic green is thus obtained. Subsequently, the ceramic green is subjected to binder removal treatment. The binder removal treatment is performed at 400° C. for 12 hours, for example. Subsequently, the ceramic green is fired. Firing is performed, for example, at 1250° C. for 4 hours. A piezoelectric body is thus obtained.

次に、圧電体をラップ研磨し、例えば、厚さ3.2mmの板状に成形する。続いて、導電性ペーストを圧電体の両主面に付与する。導電性ペーストは、例えば、Ag等の導電性材料の粉末にバインダ、可塑剤及び有機溶剤等を加えることにより形成される。導電性ペーストは、ガラス成分(例えば、主にSi)も含む。導電性ペーストは、例えばスクリーン印刷により20μmの厚さで付与される。続いて、圧電体の外周研削、及び、スリット加工を施す。その後、導電性ペーストの焼き付け処理を行う。焼き付け処理は、例えば、500℃で10分間かけて行われる。 Next, the piezoelectric body is lap-polished and shaped into a plate having a thickness of 3.2 mm, for example. Subsequently, a conductive paste is applied to both main surfaces of the piezoelectric body. The conductive paste is formed, for example, by adding a binder, a plasticizer, an organic solvent, and the like to powder of a conductive material such as Ag. The conductive paste also contains a glass component (eg, primarily Si). The conductive paste is applied in a thickness of 20 μm, for example by screen printing. Subsequently, the outer periphery of the piezoelectric body is ground and slit processing is performed. After that, the conductive paste is baked. The baking process is performed at 500° C. for 10 minutes, for example.

次に、圧電素子に分極処理を施す。分極処理は、例えば、150℃で、電界強度3.5kV/mmの電圧を圧電素子の電極に5分間印加することにより行われる。これにより、第1電極及び第2電極の金属部分が形成される。続いて、第1電極の金属部分上に樹脂を塗布した後、含侵させる。樹脂は、例えば、スクリーン印刷により約1000μmの厚さで塗布される。樹脂の粘度は、例えば、10Pa・sであり、40℃で15分間かけて樹脂を金属部分に含侵させる。 Next, the piezoelectric element is subjected to polarization treatment. The polarization treatment is performed, for example, by applying a voltage having an electric field strength of 3.5 kV/mm at 150° C. to the electrodes of the piezoelectric element for 5 minutes. Thereby, metal portions of the first electrode and the second electrode are formed. Subsequently, a resin is applied onto the metal portion of the first electrode and then impregnated. The resin is applied, for example, by screen printing to a thickness of about 1000 μm. The viscosity of the resin is, for example, 10 Pa·s, and the metal portion is impregnated with the resin at 40° C. for 15 minutes.

次に、第1電極上に振動部材を貼り付けた後、樹脂を硬化させる。これにより、金属部分及び樹脂部分を含む第1電極が形成され、圧電素子及び圧電デバイスが得られる。 Next, after the vibrating member is attached onto the first electrode, the resin is cured. Thereby, a first electrode including a metal portion and a resin portion is formed, and a piezoelectric element and a piezoelectric device are obtained.

以上説明したように、圧電素子1では、第1電極3は、多孔質構造を有する金属部分3mを含む。よって、第1電極3によれば、導電性ペーストからなる電極に比べて、電気抵抗を低下させることができる。第1電極3は、金属部分3mに含侵された樹脂部分3rを含む。金属部分3mの空孔又は空隙が樹脂部分3rによって埋められているので、金属部分3mが樹脂部分3rによって補強される。その結果、金属部分3mが壊れ難い。よって、金属部分3mが壊れることによって生じる第1電極3の剥離及び第1電極3からのパーティクルの発生を抑制することができる。圧電素子は変位するので、変位しない他の電子部品に比べて、電極の剥離及び電極からのパーティクルの発生を抑制することが特に重要である。 As described above, in the piezoelectric element 1, the first electrode 3 includes the metal portion 3m having a porous structure. Therefore, according to the 1st electrode 3, compared with the electrode which consists of a conductive paste, an electrical resistance can be reduced. The first electrode 3 includes a resin portion 3r impregnated with a metal portion 3m. Since the holes or voids of the metal portion 3m are filled with the resin portion 3r, the metal portion 3m is reinforced by the resin portion 3r. As a result, the metal portion 3m is hard to break. Therefore, peeling of the first electrode 3 and generation of particles from the first electrode 3 caused by breakage of the metal portion 3m can be suppressed. Since the piezoelectric element is displaced, it is particularly important to suppress the peeling of the electrode and the generation of particles from the electrode compared to other electronic components that are not displaced.

主面2aは、樹脂部分3rと接する第2領域R2を有している。主面2aが第2領域R2を有さない場合、つまり、主面2aが樹脂部分3rと接していない場合として、例えば、主面2a近傍で樹脂部分3rが金属部分3mに含侵されていない場合が考えられる。このような場合に比べて、本実施形態では、樹脂部分3rが第2領域R2と接合することにより、主面2aと第1電極3との密着性を向上させることができる。 The principal surface 2a has a second region R2 in contact with the resin portion 3r. When the main surface 2a does not have the second region R2, that is, when the main surface 2a is not in contact with the resin portion 3r, for example, the resin portion 3r is not impregnated with the metal portion 3m in the vicinity of the main surface 2a. case is conceivable. Compared to such a case, in the present embodiment, the adhesion between the main surface 2a and the first electrode 3 can be improved by joining the resin portion 3r to the second region R2.

主面2aは、金属部分3mと接する第1領域R1を有している。導電性ペーストの焼き付け処理により、第1領域R1と金属部分3mとの界面部分では、圧電体2と導電性ペーストの金属の成分とが反応する。また、導電性ペーストのガラス成分(例えば、主にSi)が溶けて、圧電体2の主面2aにおける粒界に入り込むことによって、圧電体2と第1電極3との密着性が向上する。これにより、導電性ペーストからなり、焼き付け処理されていない電極に比べて、主面2aと第1電極3との密着性が向上する。粒界に入り込んだガラス成分として、Siの他にZn及びAlが検出される場合がある。 Main surface 2a has first region R1 in contact with metal portion 3m. By baking the conductive paste, the piezoelectric body 2 reacts with the metal component of the conductive paste at the interface between the first region R1 and the metal portion 3m. Further, the glass component (mainly Si, for example) of the conductive paste melts and enters the grain boundary on the main surface 2a of the piezoelectric body 2, thereby improving the adhesion between the piezoelectric body 2 and the first electrode 3. As a result, the adhesion between the main surface 2a and the first electrode 3 is improved compared to an electrode made of a conductive paste and not baked. In addition to Si, Zn and Al may be detected as glass components that have entered grain boundaries.

樹脂部分3rは、主面2aと、主面2aと対向して配置される外部部材としての振動部材20とを接合する。このため、樹脂部分3rを、金属部分3mの補強部材として機能させるだけでなく、主面2aと振動部材20とを接合する接合部材としても機能させることができる。 The resin portion 3r joins the main surface 2a and a vibrating member 20 as an external member arranged to face the main surface 2a. Therefore, the resin portion 3r can function not only as a reinforcing member for the metal portion 3m, but also as a joining member that joins the main surface 2a and the vibration member 20 together.

金属部分3mは、主面2aと対向して配置される導電性の外部部材としての振動部材20と接する。これにより、第1電極3と振動部材20との間の電気抵抗を低下させることができる。 The metal portion 3m is in contact with a vibrating member 20 as an electrically conductive external member arranged to face the main surface 2a. Thereby, the electrical resistance between the first electrode 3 and the vibrating member 20 can be reduced.

主面2aには、スリット5が設けられている。主面2aは、スリット5が設けられていない主面2bよりも変形し易い。第1電極3は、このように変形し易い主面2aに設けられている。このため、第1電極3が、スリットが形成されていない主面2bに設けられている場合に比べて、第1電極3の剥離及び第1電極3からのパーティクルの発生の抑制効果がより有効に発揮される。 A slit 5 is provided in the main surface 2a. The main surface 2a deforms more easily than the main surface 2b on which the slits 5 are not provided. The first electrode 3 is provided on the main surface 2a that is easily deformed in this way. For this reason, compared with the case where the first electrode 3 is provided on the main surface 2b on which no slits are formed, the effect of suppressing the separation of the first electrode 3 and the generation of particles from the first electrode 3 is more effective. is demonstrated in

以上、実施形態について説明してきたが、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。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、第2電極4が多孔質構造の金属部分に加えて、金属部分に含侵された樹脂部分を有していてもよい。この場合、第2電極4の剥離及び第2電極4からのパーティクルの発生を抑制することができる。 For example, the second electrode 4 may have a resin portion impregnated in the metal portion in addition to the porous metal portion. In this case, peeling of the second electrode 4 and generation of particles from the second electrode 4 can be suppressed.

主面2aには、スリット5が設けられていなくてもよい。第1電極3には、振動部材20が貼り付けられていなくてもよい。 The slit 5 may not be provided on the main surface 2a. The vibrating member 20 may not be attached to the first electrode 3 .

1…圧電素子、2…圧電体、2a…主面、3…第1電極、5…スリット、3m…金属部分、3r…樹脂部分、20…振動部材(外部部材)、R1…第1領域、R2…第2領域。 Reference Signs List 1 Piezoelectric element 2 Piezoelectric body 2a Principal surface 3 First electrode 5 Slit 3m Metal portion 3r Resin portion 20 Vibration member (external member) R1 First region R2 . . . second area.

Claims (4)

互いに対向する第1主面及び第2主面を有する圧電体と、
前記第1主面に設けられた電極と、を備え、
前記電極は、三次元的に形成された網目構造である多孔質構造を有する金属部分と、前記金属部分に含侵された樹脂部分とを含み、
前記第1主面は、前記金属部分と接する第1領域と、前記樹脂部分と接する第2領域と、を有し、
前記金属部分は、前記第1主面に焼き付けられた焼結金属であり、
前記樹脂部分は、硬化されている、圧電素子。
a piezoelectric body having a first main surface and a second main surface facing each other;
and an electrode provided on the first main surface,
The electrode includes a metal portion having a porous structure that is a three-dimensionally formed network structure, and a resin portion impregnated in the metal portion,
The first main surface has a first region in contact with the metal portion and a second region in contact with the resin portion,
The metal part is a sintered metal baked on the first main surface ,
The piezoelectric element , wherein the resin portion is hardened .
前記樹脂部分は、前記第1主面と、前記第1主面と対向して配置される外部部材とを接合する、請求項1に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein said resin portion joins said first main surface and an external member arranged to face said first main surface. 前記金属部分は、前記第1主面と対向して配置される導電性の外部部材と接する、請求項1又は2に記載の圧電素子。 3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein said metal portion is in contact with a conductive external member arranged opposite said first main surface. 前記第1主面には、スリットが設けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3, wherein the first main surface is provided with slits.
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