JP7420063B2 - 圧電素子 - Google Patents

Description

本開示は、圧電素子に関する。

特許文献１には、少なくとも屈曲振動し、アクチュエータとして用いられる圧電素子が記載されている。この圧電素子は、圧電体層及び内部電極が交互に積層されてなる積層体と、積層体の外面に設けられた外部電極と、を備えている。この圧電素子では、外部電極に接続されるワイヤーの数を減らすことにより、圧電素子の振動阻害を抑制している。

国際公開第２００７／０９１４４３号

本開示の一態様は、変位量を向上させることができる圧電素子を提供する。

本開示の一態様に係る圧電素子は、少なくとも屈曲振動する圧電素子であって、複数の圧電体層が積層されてなり、複数の圧電体層の積層方向で互いに対向している一対の主面と、積層方向に交差する第一方向で互いに対向している一対の端面と、積層方向及び第一方向に交差する第二方向で互いに対向している一対の側面と、を有している積層体と、積層体内で積層方向において積層され、積層体に複数の活性領域を生じさせるための複数の内部電極と、複数の外部電極と、を備え、一対の主面、一対の端面、及び、一対の側面は、それぞれ研磨された研磨面であり、積層体の各稜線部は、丸められた面取り形状を呈している。

この圧電素子では、一対の主面、一対の端面、及び一対の側面は、それぞれ研磨された研磨面である。このような研磨面によれば、自然面の場合に比べて、複数の活性領域間で変位差が生じることが抑制される。これにより、圧電素子をバランスよく屈曲振動させることができる。その結果、変位量を向上させることができる。積層体の各稜線部は、丸められた面取り形状を呈している。これにより、各稜線部に駆動時の歪が集中することが抑制される。その結果、各稜線部が起点となって積層体にクラックが発生することを抑制できる。

複数の内部電極は、積層方向において圧電体層を介して交互に積層された第一内部電極及び第二内部電極を有し、第一内部電極は、複数の電極部分を含み、第二内部電極は、第一内部電極の複数の電極部分と圧電体層を介して対向しており、複数の内部電極は、一対の第二内部電極が積層方向の両端に位置するように積層されている。この場合、第一内部電極が積層方向の両端に位置している場合と比べて、複数の電極部分に起因して主面の平滑性が低下することを抑制できる。これにより、複数の活性領域間で変位差が生じることが更に抑制される。その結果、変位量を更に向上させることができる。

複数の電極部分は、第一方向及び第二方向のそれぞれに二列ずつで配列されており、第一内部電極は、対角に位置する電極部分同士を接続する接続部分を更に含んでもよい。この場合、積層体の内部で電極部分同士が接続されている。したがって、外部電極に接続される配線数を減らすことができる。また、積層体の外部に接続電極を設ける必要がなくなる。これにより、圧電素子の振動阻害が抑制されるので、変位量を更に向上させることができる。

複数の圧電体層は、積層方向の両端に配置された一対の第一圧電体層と、積層方向において一対の第一圧電体層の間に配置された第二圧電体層と、を有し、各第一圧電体層の厚さは、第二圧電体層の厚さよりも薄くてもよい。この場合、不活性層となる第一圧電体層が薄いので、変位量を更に向上させることができる。

複数の圧電体層は、積層方向の両端に配置された一対の第一圧電体層を有し、稜線部の曲率半径は、各第一圧電体層の厚さよりも大きくてもよい。この場合、積層方向の両端に配置された内部電極は、稜線部に露出する。稜線部は丸められた面取り形状を呈しているので、積層方向の両端に配置された内部電極の露出面積が増大する。よって、積層方向の両端に配置された内部電極と外部電極との接続強度が向上する。

複数の内部電極は、対応する外部電極と稜線部で接続されている内部電極を含んでいてもよい。この場合、稜線部は丸められた面取り形状を呈しているので、稜線部では内部電極の露出面積が増大する。よって、稜線部で接続されている外部電極と内部電極との接続強度が向上する。

本発明の一態様によれば、変位量を向上させることができる圧電素子が提供される。

図１は、一実施形態に係る圧電素子を示す斜視図である。 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III-III線に沿っての断面図である。 図４は、図１の圧電素子を示す分解斜視図である。 図５は、圧電体層上に配置された内部電極を示す平面図である。 図６は、圧電体層上に配置された内部電極を示す平面図である。 図７は、圧電体層上に配置された内部電極を示す平面図である。

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、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。

図１は、一実施形態に係る圧電素子を示す斜視図である。図１に示される圧電素子１は、圧電アクチュエータとして用いられる。圧電素子１は、交流電圧が印加されることによって、少なくとも屈曲振動し、被駆動体を移動させる機能を有している。圧電素子１は、積層体２と、複数の外部電極４，５，６，７，８，９と、を備えている。積層体２は、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。積層体２は、互いに対向している一対の端面２ａ，２ｂと、互いに対向している一対の側面２ｃ，２ｄと、互いに対向している一対の主面２ｅ，２ｆと、を有している。

端面２ａ，２ｂの対向する方向Ｄ１と、側面２ｃ，２ｄの対向する方向Ｄ２と、主面２ｅ，２ｆの対向する方向Ｄ３とは、互いに交差している。本実施形態では、方向Ｄ１と、方向Ｄ２と、方向Ｄ３とは、互いに直交している。方向Ｄ１は、積層体２の長さ方向である。方向Ｄ２は、積層体２の幅方向である。方向Ｄ３は、積層体２の厚さ方向である。主面２ｅ，２ｆは、長方形状を呈している。主面２ｅ，２ｆの長辺方向は、方向Ｄ１と一致している。主面２ｅ，２ｆの短辺方向は、方向Ｄ２と一致している。

一対の端面２ａ，２ｂは、側面２ｃ，２ｄの間を連結するように、積層体２の幅方向（方向Ｄ２）に延びている。端面２ａ，２ｂは、一対の主面２ｅ，２ｆの間を連結するように、積層体２の厚さ方向（方向Ｄ３）にも延びている。側面２ｃ，２ｄは、端面２ａ，２ｂの間を連結するように、積層体２の長さ方向（方向Ｄ１）に延びている。側面２ｃ，２ｄは、主面２ｅ，２ｆの間を連結するように、積層体２の厚さ方向にも延びている。主面２ｅ，２ｆは、端面２ａ，２ｂの間を連結するように、積層体２の長さ方向に延びている。主面２ｅ，２ｆは、側面２ｃ，２ｄの間を連結するように、積層体２の幅方向にも延びている。

積層体２の幅（方向Ｄ２の長さ）は、例えば、２．５ｍｍである。積層体２の長さ（方向Ｄ１の長さ）は、例えば、９ｍｍである。積層体２の厚さ（方向Ｄ３の長さ）は、例えば、１ｍｍである。積層体２の幅は、積層体２の厚さよりも長く、積層体２の長さよりも短い。

積層体２の各面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、例えば、バレル研磨により研磨された研磨面である。各面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆのうち、隣り合う二つの面の間に位置している各稜線部２ｇは、丸められた面取り形状を呈している。各稜線部２ｇは、湾曲面により構成されている。各面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆのうち、隣り合う三つの面の間に位置している各角部２ｈは、丸められた面取り形状を呈している。各角部２ｈは、湾曲面により構成されている。稜線部２ｇ及び角部２ｈの曲率半径は、例えば、０．０３ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。

外部電極４，５，６は、積層体２の側面２ｃに配置されている。外部電極４，５，６は、互いに離間している。外部電極４，５，６は、方向Ｄ１において並んで配置されている。外部電極４は、端面２ａ側に配置されている。外部電極４は、端面２ａから離間している。外部電極５は、端面２ｂ側に配置されている。外部電極５は、端面２ｂから離間している。外部電極６は、外部電極４と外部電極５との間に配置されている。外部電極６は、外部電極４及び外部電極５のそれぞれから離間している。

外部電極４，５，６は、互い同形状を呈している。外部電極４，５，６は、方向Ｄ２から見て、矩形状を呈している。各外部電極４，５，６は、主面２ｅと主面２ｆとを接続するように方向Ｄ３に延在している。各外部電極４，５，６は、側面２ｃの方向Ｄ３の全体に形成されている。各外部電極４，５，６は、側面２ｃと主面２ｅとの間の稜線部２ｇ、及び、側面２ｃと主面２ｆとの間の稜線部２ｇのそれぞれにも設けられている。

外部電極７，８，９は、積層体２の側面２ｄに配置されている。外部電極７，８，９は、互いに離間している。外部電極７，８，９は、方向Ｄ１において並んで配置されている。外部電極７は、端面２ａ側に配置されている。外部電極７は、端面２ａから離間している。外部電極８は、端面２ｂ側に配置されている。外部電極８は、端面２ｂから離間している。外部電極９は、外部電極７と外部電極８との間に配置されている。外部電極９は、外部電極７及び外部電極８のそれぞれから離間している。

外部電極７，８，９は、互い同形状を呈している。外部電極７，８，９は、方向Ｄ２から見て、矩形状を呈している。各外部電極７，８，９は、主面２ｅと主面２ｆとを接続するように方向Ｄ３に延在している。各外部電極７，８，９は、側面２ｄの方向Ｄ３の全体に形成されている。各外部電極７，８，９は、側面２ｄと主面２ｅとの間の稜線部２ｇ、及び、側面２ｄと主面２ｆとの間の稜線部２ｇのそれぞれにも設けられている。

外部電極４及び外部電極７は、方向Ｄ２において互いに対向している。外部電極４及び外部電極７は、方向Ｄ２から見て、互いに重なるように設けられている。外部電極５及び外部電極８は、方向Ｄ２において互いに対向している。外部電極５及び外部電極８は、方向Ｄ２から見て、互いに重なるように設けられている。外部電極６及び外部電極９は、方向Ｄ２において互いに対向している。外部電極６及び外部電極９は、方向Ｄ２から見て、互いに重なるように設けられている。

外部電極４，５，６，７，８，９は、例えば、スパッタリング法により側面２ｃ，２ｄに形成されている。外部電極４，５，６，７，８，９は、蒸着法により形成されていてもよい。外部電極４，５，６，７，８，９を構成する膜構造として、例えば、Ｃｒ／Ｎｉ、ＮｉＣｕ／Ａｇ、ＳｎＡｇ、又はＡｕなどが挙げられる。外部電極４，５，６，７，８，９の厚さは、例えば、０．５μｍ以上２．５μｍ以下である。外部電極４，５，６，７，８，９の方向Ｄ１の長さは、例えば、１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

外部電極４，５，６，７，８，９は、導電性ペーストの焼き付けにより形成された焼付電極層であってもよい。導電性ペーストとしては、Ａｇを主成分とした導電材料を含む導電性ペーストを用いることができる。外部電極４，５，６，７，８，９は、電気めっきにより形成されためっき層を更に有していてもよい。めっき層としては、Ｎｉ／Ａｕめっき層などが挙げられる。

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III－III線に沿っての断面図である。図４は、図１の圧電素子を示す分解斜視図である。図４に示されるように、積層体２は、方向Ｄ３において積層された圧電体層１０～１９を有している。積層体２は、圧電体層１０～１９が方向Ｄ３において積層されて構成されている。圧電体層１０～１９の積層方向は、主面２ｅ，２ｆの対向方向と一致している。圧電体層１０～１９は、矩形板状を呈している。

圧電体層１０，１９は、積層方向（方向Ｄ３）の両端に配置されている。圧電体層１０の外表面は、主面２ｅを構成している。圧電体層１９の外表面は、主面２ｆを構成している。圧電体層１１～１８は、積層方向において、圧電体層１０，１９の間に配置されている。積層方向の両端に配置された各圧電体層１０，１９の厚さ（方向Ｄ３における長さ）は、圧電体層１０，１９の間に配置された各圧電体層１１～１８の厚さ（方向Ｄ３における長さ）よりも薄い。各圧電体層１１～１８の厚さは、例えば、各圧電体層１０，１９の厚さの４倍以上８倍以下である。

圧電体層１０，１９の厚さは、稜線部２ｇの曲率半径よりも小さい。稜線部２ｇの曲率半径は、例えば、各圧電体層１０，１９の厚さの１倍よりも大きく、５倍以下である。圧電体層１０，１９の厚さは、例えば、０．０２μｍ以上０．０３μｍ以下である。積層方向において、圧電体層１１～１８の厚さは、例えば、０．１２μｍ以上０．２μｍ以下である。本実施形態では、圧電体層１０，１９は、互いに同等の厚さを有しているが、互いに異なっていてもよい。複数の圧電体層１１～１８は、互いに同等の厚さを有しているが、互いに異なっていてもよい。

各圧電体層１０～１９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、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）などが挙げられる。各圧電体層１０～１９は、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である。実際の積層体２では、各圧電体層１０～１９は、各圧電体層１０～１９の間の境界が視認できない程度に一体化されている。

圧電素子１は、積層体２内に配置され、積層体２に複数の活性領域を生じさせるための複数の内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂを備えている。圧電素子１では、第一内部電極としての内部電極３０Ａ，３０Ｂと、第二内部電極としての内部電極２０とが、各圧電体層１０～１９を介して交互に配置されている。第一内部電極は内部電極３０Ａ，３０Ｂのいずれでもよい。ただし、圧電素子１は、内部電極３０Ａ，３０Ｂを少なくとも一層ずつ有する必要がある。複数の内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂは、一対の内部電極２０が積層方向（方向Ｄ３）の両端に位置するように積層されている。

本実施形態では、圧電素子１は、複数の内部電極２０と、複数の内部電極３０Ａと、複数の内部電極３０Ｂと、を備えている。圧電素子１は、具体的には、圧電体層１０，１２，１４，１６，１８上にそれぞれ配置されている５つの内部電極２０と、圧電体層１１，１５上にそれぞれ配置されている２つの内部電極３０Ａと、圧電体層１３，１７上にそれぞれ配置されている２つの内部電極３０Ｂと、を備えている。

複数の内部電極２０は、圧電体層１０と圧電体層１１との間、圧電体層１２と圧電体層１３との間、圧電体層１４と圧電体層１５との間、圧電体層１６と圧電体層１７との間、及び、圧電体層１８と圧電体層１９との間にそれぞれ配置されている。複数の内部電極３０Ａは、圧電体層１１と圧電体層１２との間、及び、圧電体層１５と圧電体層１６との間にそれぞれ配置されている。複数の内部電極３０Ｂは、圧電体層１３と圧電体層１４との間、及び、圧電体層１７と圧電体層１８との間にそれぞれ配置されている。

圧電体層１１上に配置された内部電極３０Ａは、圧電体層１１を介して内部電極２０と対向していると共に、圧電体層１２を介して内部電極２０と対向している。圧電体層１３上に配置された内部電極３０Ｂは、圧電体層１３を介して内部電極２０と対向していると共に、圧電体層１４を介して内部電極２０と対向している。圧電体層１５上に配置された内部電極３０Ａは、圧電体層１５を介して内部電極２０と対向していると共に、圧電体層１６を介して内部電極２０と対向している。圧電体層１７上に配置された内部電極３０Ｂは、圧電体層１７を介して内部電極２０と対向していると共に、圧電体層１８を介して内部電極２０と対向している。

各内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂは、導電性材料（例えば、Ａｇ／Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｄ又はＣｕなど）からなる。各内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂは、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る。

図５は、圧電体層１０上に配置された内部電極２０を示す平面図である。図５に示されるように、内部電極２０は、主電極部２０ａと、接続部２０ｂ，２０ｃと、を有している。主電極部２０ａは、積層体２の長手方向を主電極部２０ａの長手方向とする長方形状を呈している。主電極部２０ａは、端面２ａ，２ｂ及び側面２ｃ，２ｄから離間して設けられている。

図２にも示されるように、接続部２０ｂは、主電極部２０ａの長手方向（方向Ｄ１）に沿う一方の側面から積層体２の側面２ｃ側に延在し、積層体２の側面２ｃと主面２ｅとの間の稜線部２ｇに露出している。接続部２０ｂは、積層体２の長手方向（方向Ｄ１）の中央に位置している。接続部２０ｃは、主電極部２０ａの長手方向に沿う他方の側面から積層体２の側面２ｄ側に延在し、積層体２の側面２ｄと主面２ｅとの間の稜線部２ｇに露出している。接続部２０ｃは、積層体２の長手方向の中央に位置している。

圧電体層１２，１４，１６，１８上にも圧電体層１０上と同形状の内部電極２０が配置されている。各内部電極２０は、内部電極３０Ａ，３０Ｂに含まれる複数の電極部分３１，３２，３３，３４（図６及び図７参照）と圧電体層１１～１８を介して対向し、共通電極として機能している。

圧電体層１２，１４，１６上に配置された内部電極２０では、接続部２０ｂは積層体２の側面２ｃに露出し、接続部２０ｃは積層体２の側面２ｄに露出している。圧電体層１８上に配置された内部電極２０では、接続部２０ｂは積層体２の側面２ｃと主面２ｆとの間の稜線部２ｇに露出し、接続部２０ｃは積層体２の側面２ｄと主面２ｆとの間の稜線部２ｇに露出している。各内部電極２０の接続部２０ｂは、外部電極６と接続されている。各内部電極２０の接続部２０ｃは、外部電極９と接続されている。圧電体層１０，１８上に配置された内部電極２０は、稜線部２ｇにおいて、対応する外部電極６，９に接続されている。圧電体層１２，１４，１６上に配置された内部電極２０は、側面２ｃ，２ｄにおいて、外部電極６，９に接続されている。

図６は、圧電体層１１上に配置された内部電極３０Ａを示す平面図である。図６に示されるように、内部電極３０Ａは、電極部分３１，３２，３３，３４、及び、接続部分３５を含んでいる。圧電体層１５上にも、圧電体層１１上と同形状の内部電極３０Ａが配置されている。

電極部分３１，３２，３３，３４は、方向Ｄ１及び方向Ｄ２のそれぞれに二列ずつで行列状に配列されている。電極部分３１，３３は、側面２ｃ側において、方向Ｄ１に沿って並んで配置されている。電極部分３２，３４は、側面２ｄ側において、方向Ｄ１に沿って並んで配置されている。電極部分３１，３４は、端面２ａ側において、方向Ｄ２に沿って並んで配置されている。電極部分３２，３３は、端面２ｂ側において、方向Ｄ２に沿って並んで配置されている。

電極部分３１，３２，３３，３４は、圧電体層１１を方向Ｄ１及び方向Ｄ２にそれぞれ二分割してなる四つの分割領域に一つずつ配置されている。電極部分３１，３２は、互いに対角に位置している。電極部分３３，３４は、互いに対角に位置している。電極部分３１，３２は、圧電体層１１上において、互いに離間して配置されている。電極部分３３，３４は、圧電体層１１上において、接続部分３５により互いに接続されている。

電極部分３１は、圧電体層１１上において、積層体２の端面２ａと側面２ｃとが形成する角部側に配置されている。電極部分３１は、主電極部３１ａと、接続部３１ｂと、を有している。主電極部３１ａと接続部３１ｂとは、一体に形成されている。主電極部３１ａは、略矩形状を呈し、各端面２ａ，２ｂ及び各側面２ｃ，２ｄから離間している。接続部３１ｂは、主電極部３１ａから側面２ｃ側に延在し、側面２ｃに露出している。

電極部分３２は、圧電体層１１上において、電極部分３１が配置された角部と対角の角部、すなわち積層体２の端面２ｂと側面２ｄとが形成する角部側に配置されている。電極部分３２は、主電極部３２ａと、接続部３２ｂと、を有している。主電極部３２ａと接続部３２ｂとは、一体に形成されている。主電極部３２ａは、略矩形状を呈し、各端面２ａ，２ｂ及び各側面２ｃ，２ｄから離間している。接続部３２ｂは、主電極部３２ａから側面２ｄ側に延在し、側面２ｄに露出している。

電極部分３３は、圧電体層１１上において、積層体２の端面２ｂと側面２ｃとが形成する角部側に配置されている。電極部分３３は、主電極部３３ａと、接続部３３ｂと、を有している。主電極部３３ａと接続部３３ｂとは、一体に形成されている。主電極部３３ａは、略矩形状を呈し、各端面２ａ，２ｂ及び各側面２ｃ，２ｄから離間している。接続部３３ｂは、主電極部３３ａから側面２ｃ側に延在し、側面２ｃに露出している。

電極部分３４は、圧電体層１１上において、電極部分３３が配置された角部と対角の角部、すなわち積層体２の端面２ａと側面２ｄとが形成する角部側に配置されている。電極部分３４は、主電極部３４ａと、接続部３４ｂと、を有している。主電極部３４ａと接続部３４ｂとは、一体に形成されている。主電極部３４ａは、略矩形状を呈し、各端面２ａ，２ｂ及び各側面２ｃ，２ｄから離間している。接続部３４ｂは、主電極部３４ａから側面２ｄ側に延在し、側面２ｄに露出している。

接続部分３５は、電極部分３３と電極部分３４とを電気的に接続している。具体的には、接続部分３５は、電極部分３３の主電極部３３ａと電極部分３４の主電極部３４ａとを電気的に接続している。接続部分３５は、圧電体層１１上において方向Ｄ１及び方向Ｄ２の中央部に配置されている。接続部分３５は、所定の間隔をあけて対角に配置された電極部分３１と電極部分３２との間に配置されている。接続部分３５は、電極部分３１及び電極部分３２から離間している。接続部分３５は、方向Ｄ３から見て、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に対して傾斜した方向に延在している。

接続部２０ｂ，２０ｃ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂの方向Ｄ１の長さは、例えば、互いに同等であり、０．９ｍｍ以上１．４ｍｍ以下である。接続部２０ｂ，２０ｃ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂの方向Ｄ１の長さは、外部電極４，５，６，７，８，９の方向Ｄ１の長さ以下である。これにより内部電極の露出部が外部電極で保護されるので、外部電極にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等を接続する際に使用される半田が内部電極側へ浸透する(内部電極の半田喰われ)ことを防止できる。

図７は、圧電体層１３上に配置された内部電極３０Ｂを示す平面図である。図７に示されるように、内部電極３０Ｂは接続部分３５（図６参照）の代わりに接続部分３６を含んでいる点で、内部電極３０Ａと相違している。接続部分３６は、電極部分３１と電極部分３２とを電気的に接続している。具体的には、接続部分３６は、電極部分３１の主電極部３１ａと電極部分３２の主電極部３２ａとを電気的に接続している。接続部分３６は、圧電体層１３上において方向Ｄ１及び方向Ｄ２の中央部に配置されている。接続部分３６は、所定の間隔をあけて対角に配置された電極部分３３と電極部分３４との間に配置されている。接続部分３６は、電極部分３３及び電極部分３４から離間している。接続部分３６は、方向Ｄ３から見て、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に対して傾斜した方向に延在している。圧電体層１７上にも、圧電体層１３上と同形状の内部電極３０Ｂが配置されている。

各内部電極３０Ａ，３０Ｂにおいて、複数の接続部３１ｂは、側面２ｃにおいて外部電極４とそれぞれ接続されている。複数の電極部分３１は、外部電極４を介して互いに電気的に接続されている。複数の接続部３２ｂは、側面２ｄにおいて外部電極８とそれぞれ接続されている。複数の電極部分３２は、外部電極８を介して互いに電気的に接続されている。複数の接続部３３ｂは、側面２ｃにおいて外部電極５とそれぞれ接続されている。複数の電極部分３３は、外部電極５を介して互いに電気的に接続されている。複数の接続部３４ｂは、側面２ｄにおいて外部電極７とそれぞれ接続されている。複数の電極部分３４は、外部電極７を介して互いに電気的に接続されている。

上述のように、内部電極３０Ａでは、電極部分３３，３４が接続部分３５を介して互いに接続されている。内部電極３０Ｂでは、電極部分３１，３２が接続部分３６を介して互いに接続されている。よって、全ての電極部分３１，３２は、接続部分３６、外部電極４及び外部電極８を通じ、互いに電気的に接続されている。全ての電極部分３３，３４は、接続部分３５、外部電極５及び外部電極７を通じ、互いに電気的に接続されている。

圧電素子１の製造方法の一例について説明する。まず、圧電体層１０～１９を形成するためのセラミックペーストと、内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂを形成するための導電性ペーストとを準備する。セラミックペーストは、例えば、上述した圧電セラミック材料と、有機ビヒクルとを含んでいる。導電性ペーストは、例えば、上述した導電性材料の粉末と、有機ビヒクルとを含んでいる。有機ビヒクルは、バインダと溶剤とを含んでいる。溶剤は、例えば、有機溶剤である。

次に、上述したセラミックペーストを用い、セラミックグリーンシートを形成する。本過程では、例えば、キャリアフィルム上に、セラミックペーストをシート状に付与した後、シート状のセラミックペーストを乾燥させる。これにより、セラミックグリーンシートが得られる。セラミックペーストは、例えば、ドクターブレード法により付与される。次に、導電性ペーストを用い、セラミックグリーンシート上に複数の内部電極パターンを形成する。本過程では、例えば、セラミックグリーンシート上に導電性ペーストをパターン化して付与した後に、導電性ペーストを乾燥させる。これにより、複数の内部電極パターンが得られる。内部電極ペーストは、例えば、スクリーン印刷法により付与される。

次に、内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、グリーン積層体を形成する。その後、グリーン積層体を焼成する。これにより、積層体基板が形成される。次に、積層体基板を個片化する。本過程では、例えば、切断機により積層体基板をチップ状に切断する。これにより、所定の大きさを有する複数の積層体が得られる。次に、積層体にＲ面取り加工を施す。Ｒ面取り加工は、例えば、バレル研磨である。これにより、Ｒ面取りされた稜線部２ｇ及び角部２ｈを有する積層体２が得られる。

次に、側面２ｃ，２ｄに外部電極４，５，６，７，８，９を形成する。本過程では、例えば、スパッタリング法により外部電極４，５，６，７，８，９が形成される。その後、積層体２に対して分極処理を行う。これにより、圧電素子１が完成する。

以上のように構成された圧電素子１では、例えば、側面２ｃに設けられた配線部材により、外部電極４，５，６に互いに異なる電圧が印加される。一例として、外部電極６をグラウンドに接続すると共に、外部電極４，５に位相を９０°ずらした電圧をそれぞれ印加する。これにより、積層体２には圧電的に活性な複数の活性領域が生じる。複数の活性領域は、電極部分３１，３２，３３，３４に対応して形成される。

具体的には、圧電体層１１～１８のうち、方向Ｄ３から見て、電極部分３１，３２，３３，３４と重なる領域が活性領域となる。圧電体層１１～１８のうち、電極部分３１の主電極部３１ａと内部電極２０の主電極部２０ａとの間、電極部分３２の主電極部３２ａと内部電極２０の主電極部２０ａとの間、電極部分３３の主電極部３３ａと内部電極２０の主電極部２０ａとの間、及び、電極部分３４の主電極部３４ａと内部電極２０の主電極部２０ａとの間に挟まれた領域が活性領域となる。

圧電素子１は、駆動時においては２つの共振モードを有している。圧電素子１は、方向Ｄ１に振動する縦振動モードと、方向Ｄ２への屈曲振動モードとの重ね合わせによって振動する。圧電素子１では、例えば、電極部分３１，３２に対応する活性領域と、電極部分３３，３４に対応する活性領域とを方向Ｄ１に沿って逆方向に変位させる。すなわち、一方の活性領域を方向Ｄ１に沿って伸ばし、他方の活性領域を方向Ｄ１に沿って縮ませる。これにより、方向Ｄ３から見て、圧電素子１はＳ字状に屈曲振動する。

以上説明したように、圧電素子１では、端面２ａ，２ｂ、側面２ｃ，２ｄ、及び、主面２ｅ，２ｆは、それぞれ研磨された研磨面である。このような研磨面によれば、自然面特有のうねり又は凹凸が解消されるので、自然面の場合に比べて、複数の活性領域間で変位差が生じることが抑制される。これにより、圧電素子１をバランスよく屈曲振動させることができる。その結果、圧電素子１の変位量を向上させることができる。

積層体２の各稜線部２ｇは、丸められた面取り形状を呈している。これにより、各稜線部２ｇに駆動時の歪が集中することが抑制される。その結果、各稜線部２ｇが起点となって、積層体２にクラックが発生することが抑制される。積層端に配置された圧電体層１０，１９は、圧電的に不活性な不活性層であり、変位を阻害する。主面２ｅ，２ｆと隣り合う稜線部２ｇが面取り形状であることにより、変位を阻害する圧電体層１０，１９の体積を減らすことができる。よって、変位量を向上させ易い。

積層体２において、方向Ｄ３から見て、内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂの外側の領域、すなわち、端面２ａ，２ｂ及び側面２ｃ，２ｄの近傍領域では、電界は、内部電極３０Ａ，３０Ｂの端部から隣り合う内部電極２０の端部に対し、曲線状に回り込むように形成されている。稜線部２ｇは、丸められた面取り形状であるため、平面状の面取り形状である場合に比べて、このような曲線状の電界の回り込みを阻害し難い。

複数の内部電極２０，３０Ａ，３０Ｂは、一対の内部電極２０が積層方向（方向Ｄ３）の両端に位置するように積層されている。つまり、一対の内部電極２０が圧電体層１０，１９と隣り合っている。仮に、複数の電極部分３１，３２，３３，３４を含む内部電極３０Ａ，３０Ｂが積層端に配置され、圧電体層１０，１９と隣り合う場合、複数の電極部分３１，３２，３３，３４に起因して、主面２ｅ，２ｆの平滑性が低下するおそれがある。特に、圧電体層１０，１９は、他の圧電体層１１～１８に比べて薄いので、複数の電極部分３１，３２，３３，３４の形状が主面２ｅ，２ｆに反映されるおそれがある。これに対し、内部電極２０は、共通電極であり、圧電体層１０，１９の略全体にわたって一体的に設けられている。よって、圧電素子１では、主面２ｅ，２ｆの平滑性の低下が抑制される。この結果、複数の活性領域間で変位差が生じることが抑制され、変位量を更に向上させることができる。

一対の内部電極２０が積層方向の両端に配置されているので、内部電極３０Ａ，３０Ｂの電界が積層体２の外部に漏れ、ノイズとなることが抑制される。これにより、圧電素子１の動作を安定させることができる。

内部電極３０Ａは、対角に位置する電極部分３３，３４同士を接続する接続部分３５を含んでいる。内部電極３０Ｂは、対角に位置する電極部分３１，３２同士を接続する接続部分３６を含んでいる。これにより、外部電極４～９に電圧を印加するために、外部電極４～９に接続される配線数を減らすことができる。加えて、電極部分３１，３２同士を接続する接続電極、及び、電極部分３３，３４同士を接続する接続電極を積層体２の外部に設ける必要がない。これにより、配線及び接続電極による圧電素子１の振動阻害が抑制されるので、変位量を更に向上させることができる。

積層端に配置された圧電体層１０，１９の厚さは、圧電体層１０と圧電体層１９との間に配置された圧電体層１１～１８の厚さよりも薄い。上述のように、圧電体層１０，１９は、圧電的に不活性な不活性層であり、変位を阻害する。変位を阻害する圧電体層１０，１９の厚さが薄いので、変位量を更に向上させることができる。

稜線部２ｇの曲率半径は、圧電体層１０，１９の厚さよりも大きい。このため、積層端に配置された内部電極２０が稜線部２ｇに露出し、稜線部２ｇにおいて外部電極６，９と接続される。稜線部２ｇは丸められた面取り形状を呈しているので、積層端に配置された内部電極２０の露出面積が増大する。よって、積層端に配置された内部電極２０と外部電極６，９との接続強度が向上する。

以上、本発明の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。

上記実施形態では、圧電体層１０～１９が積層されることで積層体２が形成される形態を一例に説明した。しかし、圧電体層の積層数はこれに限定されず、設計に応じて適宜設定される。上記実施形態では、積層端に一対の内部電極２０が配置されているが、内部電極３０Ａ，３０Ｂが配置されていてもよい。内部電極３０Ａ，３０Ｂが稜線部２ｇに露出していてもよい。圧電体層１０～１９の厚さは、互いに同等であってもよい。

１…圧電素子、２…積層体、２ａ，２ｂ…端面、２ｃ，２ｄ…側面、２ｅ，２ｆ…主面、２ｇ…稜線部、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９…圧電体層、２０…内部電極，３０Ａ，３０Ｂ…内部電極、３１，３２，３３，３４…電極部分、３５，３６…接続部分。

Claims (5)

1. 少なくとも屈曲振動する圧電素子であって、
   複数の圧電体層が積層されてなり、前記複数の圧電体層の積層方向で互いに対向している一対の主面と、前記積層方向に交差する第一方向で互いに対向している一対の端面と、前記積層方向及び前記第一方向に交差する第二方向で互いに対向している一対の側面と、を有している積層体と、
   前記積層体内で前記積層方向において積層され、前記積層体に複数の活性領域を生じさせるための複数の内部電極と、
   複数の外部電極と、を備え、
   前記一対の主面、前記一対の端面、及び、前記一対の側面は、それぞれ研磨された研磨面であり、
   前記積層体の各稜線部は、丸められた面取り形状を呈しており、
   前記複数の圧電体層は、前記積層方向の両端に配置された一対の第一圧電体層を有し、
   前記稜線部の曲率半径は、各前記第一圧電体層の厚さの１．２倍よりも大きい、
   圧電素子。
2. 前記複数の内部電極は、前記積層方向において前記圧電体層を介して交互に積層された第一内部電極及び第二内部電極を有し、
   前記第一内部電極は、複数の電極部分を含み、
   前記第二内部電極は、前記第一内部電極の前記複数の電極部分と前記圧電体層を介して対向しており、
   前記複数の内部電極は、一対の前記第二内部電極が前記積層方向の両端に位置するように積層されている、
   請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記複数の電極部分は、前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれに二列ずつで配列されており、
   前記第一内部電極は、対角に位置する前記電極部分同士を接続する接続部分を更に含んでいる、
   請求項２に記載の圧電素子。
4. 前記複数の圧電体層は、前記積層方向の両端に配置された一対の第一圧電体層と、前記積層方向において前記一対の第一圧電体層の間に配置された第二圧電体層と、を有し、
   各前記第一圧電体層の厚さは、前記第二圧電体層の厚さよりも薄い、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電素子。
5. 前記複数の内部電極は、対応する前記外部電極と前記稜線部で接続されている内部電極を含んでいる、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の圧電素子。

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