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JP5747685B2 - Piezoelectric element - Google Patents

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JP5747685B2 JP2011145562A JP2011145562A JP5747685B2 JP 5747685 B2 JP5747685 B2 JP 5747685B2 JP 2011145562 A JP2011145562 A JP 2011145562A JP 2011145562 A JP2011145562 A JP 2011145562A JP 5747685 B2 JP5747685 B2 JP 5747685B2
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、圧電素子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric element.

従来の積層型圧電素子として、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。特許文献1に記載の積層型圧電素子は、圧電体層と第1及び第2の駆動用内部電極とが交互に積層された駆動部、及び圧電体層と接続用内部電極とが積層された接続部とを有する積層体と、当該積層体の一方の側面に形成され、第1駆動用内部電極と導通する駆動用外部電極と、積層体の一方の側面に形成され、接続用内部電極と導通する接続用外部電極と、積層体の他方の側面に形成され、第2駆動用内部電極及び接続用内部電極のそれぞれと導通する共通外部電極とを備えている。駆動部には、圧電体層の上面側から下面側へと向かって積層方向に沿って形成されるスリットによって変位部(アクチュエータ部)が構成されている。   As a conventional multilayer piezoelectric element, for example, one described in Patent Document 1 is known. The multilayer piezoelectric element described in Patent Document 1 has a driving unit in which piezoelectric layers and first and second driving internal electrodes are alternately stacked, and a piezoelectric layer and connecting internal electrodes are stacked. A laminated body having a connection portion; a driving external electrode formed on one side of the laminated body and electrically connected to the first driving internal electrode; and a connecting internal electrode formed on one side of the laminated body; An external electrode for connection that conducts, and a common external electrode that is formed on the other side surface of the laminate and is electrically connected to each of the second drive internal electrode and the connection internal electrode. In the drive part, a displacement part (actuator part) is constituted by a slit formed along the stacking direction from the upper surface side to the lower surface side of the piezoelectric layer.

特開2003−37307号公報JP 2003-37307 A

ところで、変位部は、幅が数十μm程度となっている。そのため、変位部を形成するときや、圧電素子を扱うときなどに、変位部が基端部側から折れることがある。特に、変位部は、基端部側において、圧電体層と内部電極との接合部分で折れ易くなっている。この問題に関して、変位部の折れ防止のために変位部を幅広に形成すると、これに伴う内部電極の対向面積の増大に応じて静電容量が大きくなる。これにより、電流が増加し、消費電力が大きくなるといった問題がある。   By the way, the displacement part has a width of about several tens of μm. For this reason, when the displacement part is formed or when the piezoelectric element is handled, the displacement part may be bent from the base end side. In particular, the displacement portion is easily broken at the joint portion between the piezoelectric layer and the internal electrode on the base end side. Regarding this problem, if the displacement portion is formed wide to prevent the displacement portion from being broken, the capacitance increases in accordance with the increase in the facing area of the internal electrodes. As a result, there is a problem that current increases and power consumption increases.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、消費電力の増大を抑制しつつ、変位部の破損を防止できる圧電素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric element that can prevent the displacement portion from being damaged while suppressing an increase in power consumption.

上記課題を解決するために、本発明に係る圧電素子は、圧電体層により構成された基部と、圧電体層を介在させて第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層されて構成され且つ基部から第1内部電極及び第2内部電極の積層方向に延びる変位部とを有する積層体を備える圧電素子であって、変位部は、積層方向から見て、積層方向に直交する第1の方向の長さが第1の方向と積層方向とに直交する第2の方向の長さよりも長い形状を呈していると共に、第1の方向での一対の端部と、第1の方向で一対の端部の間に位置する中央部とを有し、少なくとも一方の端部の第2の方向の幅が、中央部の第2の方向の幅よりも広いことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a piezoelectric element according to the present invention is configured by alternately laminating a base portion constituted by a piezoelectric layer and first and second internal electrodes with the piezoelectric layer interposed therebetween. And a piezoelectric element comprising a laminate having a displacement portion extending from the base portion in the lamination direction of the first internal electrode and the second internal electrode, wherein the displacement portion is a first orthogonal to the lamination direction as seen from the lamination direction. The length of the direction is longer than the length of the second direction orthogonal to the first direction and the stacking direction, and the pair of end portions in the first direction and the first direction And a central portion located between the pair of end portions, wherein the width of at least one end portion in the second direction is wider than the width of the central portion in the second direction.

この圧電素子では、変位部が第1の方向での一対の端部と、第1の方向で一対の端部の間に位置する中央部とを有し、少なくとも一方の端部の第2の方向の幅が、中央部の第2の方向の幅よりも広い。これにより、変位部では、第1の方向の少なくとも一方の端部において、基部側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部の基端部側の強度が確保されるため、変位部の破損を防止できる。また、変位部の第1の方向の端部を幅広に形成しているため、変位部の幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、内部電極の対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   In this piezoelectric element, the displacement portion has a pair of end portions in the first direction and a central portion located between the pair of end portions in the first direction, and the second portion of at least one end portion is the second portion. The width in the direction is wider than the width in the second direction at the center. Thereby, in the displacement part, the intensity | strength of the base part side is ensured in the at least one edge part of a 1st direction. Therefore, since the strength of the proximal end side of the easily foldable displacement portion is ensured, the displacement portion can be prevented from being damaged. In addition, since the end portion of the displacement portion in the first direction is formed wide, it is possible to suppress an increase in the facing area of the internal electrodes compared to a case where the width of the displacement portion is broadened and the strength is ensured. , Increase in capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

第1内部電極及び第2内部電極は、第1の方向から見て、幅が略同一であることが好ましい。第1及び第2内部電極と圧電体層とは異なる材質からなるため、第1及び第2内部電極と圧電体層との接合強度は、圧電体層同士の接合強度に比べて低い。そのため、第1及び第2内部電極と圧電体層との接合部は折れ易くなっている。そこで、第1内部電極と第2内部電極との幅を略同一とすることにより、変位部の第1の方向における端部において、圧電体層同士の接合面積(密着面積)を大きくすることができる。したがって、変位部における接合強度をより確保でき、変位部の破損をより抑制できる。   It is preferable that the first internal electrode and the second internal electrode have substantially the same width when viewed from the first direction. Since the first and second internal electrodes and the piezoelectric layer are made of different materials, the bonding strength between the first and second internal electrodes and the piezoelectric layer is lower than the bonding strength between the piezoelectric layers. Therefore, the joint between the first and second internal electrodes and the piezoelectric layer is easily broken. Therefore, by making the widths of the first internal electrode and the second internal electrode substantially the same, it is possible to increase the bonding area (adhesion area) between the piezoelectric layers at the end of the displacement portion in the first direction. it can. Therefore, the bonding strength at the displacement portion can be further ensured, and damage to the displacement portion can be further suppressed.

本発明によれば、消費電力の増大を抑制しつつ、変位部の破損を防止できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the displacement portion from being damaged while suppressing an increase in power consumption.

第1実施形態に係る積層型圧電素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a multilayer piezoelectric element according to a first embodiment. 図1に示す積層型圧電素子を下方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the lamination type piezoelectric element shown in Drawing 1 from the lower part. (a)は図1におけるa−a線断面図、(b)は図1におけるb−b線断面図である。(A) is the sectional view on the aa line in FIG. 1, (b) is the sectional view on the bb line in FIG. (a)は変位部を示す斜視図であり、(b)は内部電極を示す図である。(A) is a perspective view which shows a displacement part, (b) is a figure which shows an internal electrode. (a)は第2実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。(A) is a perspective view which shows the displacement part of the multilayer piezoelectric element which concerns on 2nd Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of the internal electrode arrange | positioned at the displacement part shown to (a). (a)は第3実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。(A) is a perspective view which shows the displacement part of the laminated piezoelectric element which concerns on 3rd Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of the internal electrode arrange | positioned at the displacement part shown to (a). (a)は第4実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。(A) is a perspective view which shows the displacement part of the laminated piezoelectric element which concerns on 4th Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of the internal electrode arrange | positioned at the displacement part shown to (a). (a)は第5実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。(A) is a perspective view which shows the displacement part of the multilayer piezoelectric element which concerns on 5th Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of the internal electrode arrange | positioned at the displacement part shown to (a). (a)は第6実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。(A) is a perspective view which shows the displacement part of the multilayer piezoelectric element which concerns on 6th Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of the internal electrode arrange | positioned at the displacement part shown to (a).

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な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, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

[第1実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係る積層型圧電素子を示す斜視図である。図2は、図1に示す積層型圧電素子を下方から見た斜視図である。図3(a)は、図1におけるa−a線断面図であり、図3(b)は、図1におけるb−b線断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a multilayer piezoelectric element according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the multilayer piezoelectric element shown in FIG. 1 as viewed from below. 3A is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG.

各図に示すように、積層型圧電素子1は、積層体2と、第1外部電極3と、第2外部電極4と、第3外部電極5a,5bと、第4外部電極6とを備えている。積層型圧電素子1は、例えば、長さが36.95mm〜37.05mm程度に設定され、幅が1.85mm〜1.95mm程度に設定され、厚みが0.95mm〜1.05mm程度に設定されている。   As shown in each drawing, the multilayer piezoelectric element 1 includes a multilayer body 2, a first external electrode 3, a second external electrode 4, third external electrodes 5 a and 5 b, and a fourth external electrode 6. ing. The multilayer piezoelectric element 1 has a length set to about 36.95 mm to 37.05 mm, a width set to about 1.85 mm to 1.95 mm, and a thickness set to about 0.95 mm to 1.05 mm, for example. Has been.

積層体2は、積層体2の長手方向に向かい合って互いに平行をなす一対の第1及び第2端面2a,2bと、一対の第1及び第2端面2a,2b間を連結するように伸び且つ圧電体層30(後述)の積層方向において互いに対向する一対の第1及び第2主面2c,2dと、一対の第1及び第2主面2c,2dを連結するように伸び且つ互いに対向する一対の第1及び第2側面2e,2fとを有している。図1では、一対の第1及び第2端面2a,2bの対向方向をX方向、一対の第1及び第2側面2e,2fの対向方向をY方向、一対の第1及び第2主面2c,2dの対向方向をZ方向としている。   The laminated body 2 extends so as to connect the pair of first and second end faces 2a, 2b facing the longitudinal direction of the laminated body 2 and the pair of first and second end faces 2a, 2b. A pair of first and second main surfaces 2c, 2d facing each other in the stacking direction of the piezoelectric layer 30 (described later) and the pair of first and second main surfaces 2c, 2d extend so as to connect to each other and face each other. It has a pair of first and second side surfaces 2e, 2f. In FIG. 1, the opposing direction of the pair of first and second end faces 2a, 2b is the X direction, the opposing direction of the pair of first and second side faces 2e, 2f is the Y direction, and the pair of first and second main faces 2c. , 2d is the Z direction.

積層体2は、第1部分20と、第2部分21aと、第3部分21bとを含んでいる。第1部分20は、圧電的に活性な活性部(活性領域)を含む部分であり、積層体2において第1及び第2端面2a,2bの間に位置している。具体的には、第1部分20は、積層体2の中央部分に位置している。   The stacked body 2 includes a first portion 20, a second portion 21a, and a third portion 21b. The first portion 20 is a portion including a piezoelectrically active active portion (active region), and is positioned between the first and second end faces 2 a and 2 b in the stacked body 2. Specifically, the first portion 20 is located at the central portion of the stacked body 2.

第1部分20には、変位部50が形成されている。変位部50は、圧電体層30により構成される基部51から延びている(基部51に立設されている)。変位部50と基部51とは、一体成形されている。変位部50は、圧電体層30を介在させて第1内部電極31と第2内部電極32とが交互に積層されている。すなわち、変位部50は、基部51から第1内部電極31及び第2内部電極32の積層方向(以下、単に積層方向)に沿って延びている。各圧電体層30は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti1−x)O)を主成分とする圧電セラミックス材料からなる。実際の積層型圧電素子1では、各圧電体層30は、視認できない程度に一体化されている。本実施形態では、各圧電体層30の厚みは、10μm〜50μm程度である。 A displacement portion 50 is formed in the first portion 20. The displacement part 50 extends from the base part 51 configured by the piezoelectric layer 30 (is erected on the base part 51). The displacement part 50 and the base part 51 are integrally formed. In the displacement portion 50, the first internal electrodes 31 and the second internal electrodes 32 are alternately stacked with the piezoelectric layers 30 interposed therebetween. That is, the displacement part 50 extends from the base part 51 in the stacking direction of the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32 (hereinafter simply referred to as the stacking direction). Each piezoelectric layer 30 is made of, for example, a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ). In the actual multilayer piezoelectric element 1, the piezoelectric layers 30 are integrated so as not to be visually recognized. In the present embodiment, the thickness of each piezoelectric layer 30 is about 10 μm to 50 μm.

変位部50は、X方向において複数(ここでは8つ)並設されており、所定の間隔で離間している。変位部50は、積層方向(Z方向)から見て略I字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向(Y方向)の長さが、第1の方向と積層方向とに直交する第2の方向(X方向)の長さよりも長い。また、変位部50は、第1の方向から見て、略矩形状を呈している。   A plurality of (in this case, eight) displacement parts 50 are arranged in the X direction, and are spaced apart at a predetermined interval. The displacement part 50 is substantially I-shaped when viewed from the stacking direction (Z direction), and the length in the first direction (Y direction) orthogonal to the stacking direction is the first direction and the stacking direction. It is longer than the length in the second direction (X direction) perpendicular to each other. Moreover, the displacement part 50 is exhibiting the substantially rectangular shape seeing from the 1st direction.

変位部50は、図4(a)に示すように、その第1の方向の両端部の幅D1が中央部の幅D2よりも広い。具体的には、変位部50は、長尺状の中央部50aと、一対の端部50b,50cとから構成されている。中央部50aは、一対の端部50b,50cの間に位置している。端部50b,50cは、中央部50aの第1の方向の両端側において、中央部50aの第2の方向(幅方向)の両側に張り出している。すなわち、変位部50の両端部50b,50cの幅D1は、中央部50aの幅D2よりも広い。   As shown in FIG. 4A, the displacement portion 50 has a width D1 at both end portions in the first direction wider than a width D2 at the center portion. Specifically, the displacement part 50 is comprised from the elongate center part 50a and a pair of edge part 50b, 50c. The central portion 50a is located between the pair of end portions 50b and 50c. The end portions 50b and 50c protrude from both ends of the central portion 50a in the first direction on both sides in the second direction (width direction) of the central portion 50a. That is, the width D1 of the both ends 50b and 50c of the displacement part 50 is wider than the width D2 of the center part 50a.

隣り合う変位部50の間には、等間隔で形成された複数(ここでは9本)の溝Sが形成されている。溝Sは、第1主面2c側に開口し、且つ第1側面2eと第2側面2fとの対向方向に延びるように形成されている。   A plurality (9 in this case) of grooves S formed at equal intervals are formed between the adjacent displacement portions 50. The groove S is formed so as to open to the first main surface 2c side and extend in the opposing direction of the first side surface 2e and the second side surface 2f.

第1内部電極31は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは6層)配置されている。第1内部電極31は、一端が第1側面2eに引き出されており、第1側面2eに露出している。第2内部電極32は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは7層)配置されている。第2内部電極32は、一端が第2側面2fに引き出されており、第2側面2fに露出している。第1内部電極31及び第2内部電極32は、銀(Ag)及びパラジウム(Pd)を主成分とする導電材料からなる。本実施形態では、第1内部電極31及び第2内部電極32の厚みは、0.5μm〜3μm程度である。なお、導電材料としては、Cu(銅)を用いることもできる。   A plurality (six layers here) of the first internal electrodes 31 are arranged at a predetermined interval in the stacking direction of the piezoelectric layers 30. One end of the first internal electrode 31 is drawn out to the first side surface 2e, and is exposed to the first side surface 2e. A plurality (seven layers here) of the second internal electrodes 32 are arranged at a predetermined interval in the stacking direction of the piezoelectric layers 30. One end of the second internal electrode 32 is drawn out to the second side face 2f and is exposed to the second side face 2f. The first internal electrode 31 and the second internal electrode 32 are made of a conductive material mainly composed of silver (Ag) and palladium (Pd). In the present embodiment, the thickness of the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32 is about 0.5 μm to 3 μm. Note that Cu (copper) can also be used as the conductive material.

図4(a)に示すように、第1内部電極31及び第2内部電極32は、積層方向に重なり合う第1部分Pと、積層方向において重なり合わない第2部分Qとを有している。図4(a)では、変位部50において第1部分P及び第2部分Qに対応する部分を示している。   As shown in FIG. 4A, the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32 have a first portion P that overlaps in the stacking direction and a second portion Q that does not overlap in the stacking direction. FIG. 4A shows portions corresponding to the first portion P and the second portion Q in the displacement portion 50.

図4(b)に示すように、第1内部電極31は、上面視において略T字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。第2内部電極32は、第1内部電極31と同様の構成を有している。すなわち、第2内部電極32は、上面視において略T字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。   As shown in FIG. 4B, the first internal electrode 31 has a substantially T shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion. The second internal electrode 32 has the same configuration as the first internal electrode 31. That is, the second internal electrode 32 has a substantially T shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion.

第1内部電極31と第2内部電極32とは、圧電体層30を挟んで互いに対向するように、圧電体層30の対向方向に沿って交互に配置されている。積層方向で見て、第1主面2c側及び第2主面2d側には、第2内部電極32が位置している。   The first internal electrodes 31 and the second internal electrodes 32 are alternately arranged along the facing direction of the piezoelectric layers 30 so as to face each other with the piezoelectric layers 30 interposed therebetween. The second internal electrode 32 is located on the first main surface 2c side and the second main surface 2d side when viewed in the stacking direction.

第2部分21a及び第3部分21bは、圧電的に不活性な不活性部(不活性領域)を含む部分であり、積層体2の第1端面2a側、第2端面2b側にそれぞれ位置している。すなわち、第2部分21a及び第3部分21bは、積層体2の長手方向(第1及び第2端面2a,2bの対向方向)において、第1部分20を挟むように設けられている。第2部分21a及び第3部分21bは、複数の圧電体層30と第3内部電極33とが交互に積層されている。第2部分21aと第3部分21bとは、同様の構成を有している。   The second portion 21a and the third portion 21b are portions including a piezoelectrically inactive portion (inactive region), and are located on the first end surface 2a side and the second end surface 2b side of the laminate 2, respectively. ing. That is, the second portion 21a and the third portion 21b are provided so as to sandwich the first portion 20 in the longitudinal direction of the stacked body 2 (the opposing direction of the first and second end faces 2a and 2b). In the second portion 21a and the third portion 21b, a plurality of piezoelectric layers 30 and third internal electrodes 33 are alternately stacked. The second portion 21a and the third portion 21b have the same configuration.

第3内部電極33は、圧電体層30の積層方向において所定の間隔をあけて複数(ここでは9層)配置されている。第3内部電極33は、一端が第1側面2eに引き出されていると共に、他端が第2側面2fに引き出されており、第1側面2e及び第2側面2fに露出している。第3内部電極33は、第1内部電極31及び第2内部電極32と物理的且つ電気的に絶縁されている。第3内部電極33は、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとを接続する接続用電極である。第3内部電極33は、銀(Ag)及びパラジウム(Pd)を主成分とする導電材料からなる。本実施形態では、第3内部電極33の厚みは、0.5μm〜3μm程度である。   A plurality of (in this case, nine) third internal electrodes 33 are arranged at predetermined intervals in the stacking direction of the piezoelectric layers 30. One end of the third internal electrode 33 is drawn out to the first side face 2e, and the other end is drawn out to the second side face 2f, and is exposed to the first side face 2e and the second side face 2f. The third internal electrode 33 is physically and electrically insulated from the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32. The third internal electrode 33 is a connection electrode that connects the second external electrode 4 and the third external electrodes 5a and 5b. The third internal electrode 33 is made of a conductive material containing silver (Ag) and palladium (Pd) as main components. In the present embodiment, the thickness of the third internal electrode 33 is about 0.5 μm to 3 μm.

第1外部電極3は、第1側面2eに設けられている。第1外部電極3は、第1側面2eにおいて第1部分20に対応する位置に形成されており、第1内部電極31の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第1外部電極3のそれぞれは、互いに物理的且つ電気的に独立している。第1外部電極3は、Cr,Cu/Ni,Auの3層の金属膜からなる。第1外部電極3の厚みは、0.3μm〜5.0μm程度である。この外部電極の構成は、第2〜第4外部電極4〜6についても同様である。なお、Auの金属膜の代わりに、Ag、又はAg−Pd、Ag−Snを用いることもできる。   The first external electrode 3 is provided on the first side surface 2e. The first external electrode 3 is formed at a position corresponding to the first portion 20 on the first side surface 2 e and is physically and electrically connected to one end of the first internal electrode 31. Each of the first external electrodes 3 is physically and electrically independent from each other. The first external electrode 3 is made of a three-layer metal film of Cr, Cu / Ni, and Au. The thickness of the first external electrode 3 is about 0.3 μm to 5.0 μm. The configuration of this external electrode is the same for the second to fourth external electrodes 4 to 6. Instead of the Au metal film, Ag, Ag-Pd, or Ag-Sn can be used.

第2外部電極4は、第2側面2fに設けられている。第2外部電極4は、第2側面2fの全面に亘って形成されており、第2内部電極32及び第3内部電極33の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第2外部電極4は、第2内部電極32及び第3内部電極33のいずれにも接続される共通外部電極である。第2外部電極4は、変位部50の形状に対応した形状を成しており、変位部50に対応した位置において凹凸を呈している。   The second external electrode 4 is provided on the second side surface 2f. The second external electrode 4 is formed over the entire second side surface 2 f and is physically and electrically connected to one end of the second internal electrode 32 and the third internal electrode 33. The second external electrode 4 is a common external electrode connected to both the second internal electrode 32 and the third internal electrode 33. The second external electrode 4 has a shape corresponding to the shape of the displacement portion 50, and has irregularities at a position corresponding to the displacement portion 50.

第3外部電極5a,5bは、第1側面2eに設けられている。第3外部電極5a,5bは、第1側面2eにおいて第2部分21a及び第3部分21bに対応する位置、すなわち第1側面2eの長手方向の両端側に形成されており、第3内部電極33の一端に物理的且つ電気的に接続されている。第3外部電極5a,5bと第1外部電極3とは、第1側面2e上において互いに電気的に絶縁されている。   The third external electrodes 5a and 5b are provided on the first side surface 2e. The third external electrodes 5a and 5b are formed at positions corresponding to the second portion 21a and the third portion 21b on the first side surface 2e, that is, at both ends in the longitudinal direction of the first side surface 2e. Is physically and electrically connected to one end of the. The third external electrodes 5a and 5b and the first external electrode 3 are electrically insulated from each other on the first side surface 2e.

第4外部電極6は、第2主面2dに設けられている。第4外部電極6は、第2主面2dの全面に亘って形成されており、第2外部電極4及び第3外部電極5a,5bに物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、第4外部電極6は、第2外部電極4及び第3外部電極5a,5bを電気的に接続している。第4外部電極6は、第1外部電極3と電気的に絶縁されている。第4外部電極6は、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとを接続する接続用電極である。また、第4外部電極6は、基板(支持体)等に導電性接着剤にて接続される際の接続面となる。   The fourth external electrode 6 is provided on the second main surface 2d. The fourth external electrode 6 is formed over the entire surface of the second main surface 2d, and is physically and electrically connected to the second external electrode 4 and the third external electrodes 5a and 5b. That is, the fourth external electrode 6 electrically connects the second external electrode 4 and the third external electrodes 5a and 5b. The fourth external electrode 6 is electrically insulated from the first external electrode 3. The fourth external electrode 6 is a connection electrode that connects the second external electrode 4 and the third external electrodes 5a and 5b. The fourth external electrode 6 serves as a connection surface when connected to a substrate (support) or the like with a conductive adhesive.

第1外部電極3と第3外部電極5a,5bとの間には、溝34,35がそれぞれ形成されている。すなわち、溝34,35は、第1部分20と第2部分21a及び第3部分21bとの境界部分に形成されている。溝34,35は、積層体2の第1側面2eにおいて、圧電体層30の積層方向に沿って形成されている。この溝34,35により、第1外部電極3と第3外部電極5a,5bとは、物理的且つ電気的に絶縁されている。   Grooves 34 and 35 are formed between the first external electrode 3 and the third external electrodes 5a and 5b, respectively. That is, the grooves 34 and 35 are formed at the boundary between the first portion 20, the second portion 21a, and the third portion 21b. The grooves 34 and 35 are formed on the first side surface 2 e of the stacked body 2 along the stacking direction of the piezoelectric layers 30. By the grooves 34 and 35, the first external electrode 3 and the third external electrodes 5a and 5b are physically and electrically insulated.

積層体2の第1部分20において、側面2eと主面2dとの角部分には、切欠部36が設けられている。切欠部36は、側面2eと主面2dとの角部分において積層体2の長手方向に沿って形成されており、溝34と溝35との間に設けられている。切欠部36は、側面2e及び主面2dに対して傾斜する傾斜面である。この切欠部36により、第1外部電極3と第4外部電極6とは、物理的且つ電気的に絶縁されている。   In the first portion 20 of the stacked body 2, a notch 36 is provided at a corner portion between the side surface 2 e and the main surface 2 d. The notch 36 is formed along the longitudinal direction of the laminate 2 at the corner between the side surface 2e and the main surface 2d, and is provided between the groove 34 and the groove 35. The notch 36 is an inclined surface that is inclined with respect to the side surface 2e and the main surface 2d. The first external electrode 3 and the fourth external electrode 6 are physically and electrically insulated by the notch 36.

積層型圧電素子1では、第1外部電極3と第2外部電極4との間に電圧を印加すると、第1内部電極31と第2内部電極32との間にも電圧が印加される。そして、変位部50(第1部分20)では、圧電体層30において、第1内部電極31と第2内部電極32との間の領域に電界が生じ、当該領域が変位する。このとき、第2部分21a及び第3部分21bでは、圧電体層30において第3内部電極33の間に電界が生じないため、変位が生じない。   In the multilayer piezoelectric element 1, when a voltage is applied between the first external electrode 3 and the second external electrode 4, a voltage is also applied between the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32. In the displacement portion 50 (first portion 20), an electric field is generated in a region between the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32 in the piezoelectric layer 30, and the region is displaced. At this time, in the second portion 21 a and the third portion 21 b, no electric field is generated between the third internal electrodes 33 in the piezoelectric layer 30, so that no displacement occurs.

続いて、上述の構成を有する積層型圧電素子1の製造方法について説明する。   Then, the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element 1 which has the above-mentioned structure is demonstrated.

まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製し、その基体ペーストを用いて圧電体層30となるグリーンシートをドクターブレード法により成形する。また、所定比率の銀とパラジウムとからなる金属材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して電極パターン形成用の導電ペーストを作製する。   First, a base paste is prepared by mixing an organic binder, an organic solvent, or the like with a piezoelectric ceramic material mainly composed of lead zirconate titanate, and a green sheet to be the piezoelectric layer 30 is formed using the base paste using a doctor blade method. Molded by Moreover, an organic binder, an organic solvent, etc. are mixed with the metal material which consists of silver and palladium of a predetermined ratio, and the electrically conductive paste for electrode pattern formation is produced.

次に、導電ペーストを用いて、第1〜第3内部電極31〜33に対応する電極パターンのそれぞれをグリーンシート上にスクリーン印刷法により形成する。そして、第1内部電極31及び第3内部電極33に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、第2内部電極32及び第3内部電極33に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、及び圧電体層30となるグリーンシートを積層して、積層体グリーンを作製する。   Next, each of the electrode patterns corresponding to the first to third internal electrodes 31 to 33 is formed on the green sheet by screen printing using a conductive paste. A green sheet on which electrode patterns corresponding to the first internal electrode 31 and the third internal electrode 33 are formed, a green sheet on which electrode patterns corresponding to the second internal electrode 32 and the third internal electrode 33 are formed, and piezoelectric A green sheet to be the body layer 30 is laminated to produce a laminate green.

続いて、積層体グリーンを所定の温度(例えば、60℃程度)で加熱しながら、積層方向に所定の圧力でプレスした後、積層体グリーンを所定の大きさに切断する。そして、積層体グリーンを所定の温度(例えば、400℃程度)で脱脂した後、所定の温度(例えば、1100℃程度)で所定時間焼成して、積層体2を得る。   Subsequently, the laminate green is pressed at a predetermined pressure in the stacking direction while being heated at a predetermined temperature (for example, about 60 ° C.), and then the stacked green is cut into a predetermined size. The laminate green is degreased at a predetermined temperature (for example, about 400 ° C.) and then fired at a predetermined temperature (for example, about 1100 ° C.) for a predetermined time to obtain the stack 2.

続いて、積層体2の側面2e,2f及び主面2dに対応する面に、Cr,Cu/Ni,Auの順に3層の金属膜をスパッタリング法により形成して外部電極を形成する。そして、積層体2において側面2eに対応する面に積層方向に沿って溝34,35を形成することにより、外部電極を分断して第1外部電極3及び第3外部電極5a,5bを形成する。また、積層体2の側面2eと主面2dとの角部分に切欠部36を形成することにより、外部電極を分断して第1外部電極3と第4外部電極6とを形成する。   Subsequently, three layers of metal films of Cr, Cu / Ni, and Au are formed in this order on the surfaces corresponding to the side surfaces 2e and 2f and the main surface 2d of the multilayer body 2 to form external electrodes. Then, by forming grooves 34 and 35 along the stacking direction on the surface corresponding to the side surface 2e in the multilayer body 2, the external electrodes are divided to form the first external electrode 3 and the third external electrodes 5a and 5b. . In addition, by forming a notch 36 at the corner between the side surface 2e and the main surface 2d of the laminate 2, the external electrode is divided to form the first external electrode 3 and the fourth external electrode 6.

続いて、第1部分20に溝Sを例えばレーザ光の照射によって形成する。これにより、第1部分20に変位部50が構成される。以上により、積層型圧電素子1が得られる。   Subsequently, the groove S is formed in the first portion 20 by, for example, laser light irradiation. Thereby, the displacement part 50 is comprised in the 1st part 20. As shown in FIG. Thus, the multilayer piezoelectric element 1 is obtained.

以上説明したように、積層型圧電素子1では、変位部50は、積層方向から見て略I字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向の長さが当該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、第1の方向の両端部50b,50cの幅D1が中央部50aの幅D2よりも広い。   As described above, in the multilayer piezoelectric element 1, the displacement portion 50 has a substantially I shape when viewed from the stacking direction, and the length in the first direction orthogonal to the stacking direction is the first direction. The width D1 of both end portions 50b and 50c in the first direction is longer than the width D2 of the central portion 50a.

これにより、変位部50では、第1の方向の端部50b,50cにおいて、基部51側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部50の基端部側の強度が確保されるため、変位部50の破損を防止できる。また、変位部50の第1の方向の端部50b,50cを幅広に形成しているため、変位部50の幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、第1内部電極31及び第2内部電極32の対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   Thereby, in the displacement part 50, the intensity | strength by the side of the base 51 is ensured in the edge parts 50b and 50c of a 1st direction. Therefore, since the strength of the proximal end portion side of the easily deformable displacement portion 50 is ensured, the displacement portion 50 can be prevented from being damaged. In addition, since the end portions 50b and 50c in the first direction of the displacement portion 50 are formed wide, the first internal electrode 31 is larger than the case where the width of the displacement portion 50 is widened to ensure the strength. And the increase in the opposing area of the 2nd internal electrode 32 can be suppressed, and the increase in an electrostatic capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

[第2実施形態]
続いて、第2実施形態について説明する。図5(a)は、第2実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。図5に示すように、第1部分20に形成される変位部50Aは、第1内部電極31及び第2内部電極32Aの構成が第1実施形態と異なっている。変位部50Aは、中央部50Aaと、端部50Ab,50Acとから構成されている。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described. FIG. 5A is a perspective view showing a displacement portion of the multilayer piezoelectric element according to the second embodiment, and FIG. 5B is a view of an internal electrode arranged in the displacement portion shown in FIG. It is a figure which shows a structure. As shown in FIG. 5, the displacement portion 50A formed in the first portion 20 is different from the first embodiment in the configuration of the first internal electrode 31 and the second internal electrode 32A. The displacement portion 50A includes a central portion 50Aa and end portions 50Ab and 50Ac.

第1内部電極31Aは、変位部50Aの第1の方向から見て、その幅が略同一である。すなわち、第1内部電極31Aは、略長方形状を呈しており、第1内部電極31Aの両端部は、積層方向において略一直線上に揃っている。第2内部電極32Aは、変位部50Aの第1の方向から見て、その幅が略同一である。すなわち、第1内部電極32Aは、略長方形状を呈しており、第2内部電極32Aの両端部は、積層方向において略一直線上に揃っている。なお、ここで言う略同一は、第1内部電極31A及び第2内部電極32Aの幅が一致していてもよいし、例えば0.01〜0.1μm程度の寸法差があってもよい。   The first internal electrode 31A has substantially the same width when viewed from the first direction of the displacement portion 50A. That is, the first internal electrode 31A has a substantially rectangular shape, and both end portions of the first internal electrode 31A are aligned on a substantially straight line in the stacking direction. The second internal electrode 32A has substantially the same width when viewed from the first direction of the displacement portion 50A. That is, the first internal electrode 32A has a substantially rectangular shape, and both end portions of the second internal electrode 32A are aligned on a substantially straight line in the stacking direction. In addition, the substantially same thing said here may have the width | variety of 1st internal electrode 31A and 2nd internal electrode 32A, for example, and there may be a dimensional difference of about 0.01-0.1 micrometer, for example.

変位部50Aでは、端部50Ab,50Acにおいて、第1内部電極31A及び第2内部電極32の幅が端部50Ab,50Acの幅よりも狭い。つまり、変位部50Aの端部50Ab,50Acでは、第2方向の中央部では圧電体層30を介在させて第1内部電極31A及び第2内部電極32Aが交互に積層されており、第2方向の両端部では圧電体層30が積層されている。   In the displacement portion 50A, the widths of the first internal electrode 31A and the second internal electrode 32 are narrower than the widths of the end portions 50Ab and 50Ac at the end portions 50Ab and 50Ac. That is, in the end portions 50Ab and 50Ac of the displacement portion 50A, the first internal electrodes 31A and the second internal electrodes 32A are alternately stacked with the piezoelectric layer 30 interposed at the center in the second direction, and the second direction. The piezoelectric layer 30 is laminated at both ends of the.

ここで、第1内部電極31A及び第2内部電極32Aと圧電体層30とは異なる材質であるため、第1内部電極31A及び第2内部電極32Aと圧電体層30との接合強度は、圧電体層30同士の接合強度に比べて低い。そこで、第1内部電極31A及び第2内部電極32Aの幅を略同一とすることにより、変位部50Aの端部50Ab,50Acでは、圧電体層30同士の接合面積が大きくなる。したがって、変位部50Aでは、端部50Ab,50Acの接合強度を確保することができ、破損を防止することができる。   Here, since the first internal electrode 31A and the second internal electrode 32A and the piezoelectric layer 30 are made of different materials, the bonding strength between the first internal electrode 31A and the second internal electrode 32A and the piezoelectric layer 30 is piezoelectric. The bonding strength between the body layers 30 is low. Therefore, by making the widths of the first internal electrode 31A and the second internal electrode 32A substantially the same, the joining area between the piezoelectric layers 30 is increased at the end portions 50Ab and 50Ac of the displacement portion 50A. Therefore, in the displacement part 50A, the joining strength of the end parts 50Ab, 50Ac can be ensured, and damage can be prevented.

[第3実施形態]
続いて、第3実施形態について説明する。図6(a)は、第3実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、図6(b)は、図6(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。図6に示すように、第1部分20に形成される変位部50Bは、積層方向(Z方向)から見て略T字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向(Y方向)の長さが、第1の方向と積層方向とに直交する第2の方向(X方向)の長さよりも長い。また、変位部50Bは、第1の方向から見て、略矩形状を呈している。
[Third Embodiment]
Subsequently, the third embodiment will be described. FIG. 6A is a perspective view showing a displacement portion of the multilayer piezoelectric element according to the third embodiment, and FIG. 6B is a view of an internal electrode arranged in the displacement portion shown in FIG. It is a figure which shows a structure. As shown in FIG. 6, the displacement portion 50 </ b> B formed in the first portion 20 has a substantially T shape when viewed from the stacking direction (Z direction), and a first direction (Y direction) orthogonal to the stacking direction. ) Is longer than the length in the second direction (X direction) orthogonal to the first direction and the stacking direction. Moreover, the displacement part 50B is exhibiting the substantially rectangular shape seeing from the 1st direction.

変位部50Bは、長尺状の中央部50Baと、端部50Bb,50Bcとから構成されている。端部50Bbは、中央部50Baの第1の方向の一方の端側(第1側面2e又は第2側面2f側)において、中央部50Baの第2の方向(幅方向)の両側に張り出している。すなわち、変位部50Bの端部50Bbの幅D1は、中央部50Baの幅D2よりも広い。変位部50Bにおいて、中央部50Baは、第1内部電極31Bと第2内部電極32Bとが積層方向において重なり合う第1部分Pに対応する部分である。また、端部50Bb,50Bcは、第1内部電極31Bと第2内部電極32Bとが積層方向において重なり合わない第2部分Qに対応する部分である。   The displacement part 50B is composed of a long central part 50Ba and end parts 50Bb and 50Bc. The end portion 50Bb protrudes on both sides in the second direction (width direction) of the central portion 50Ba on one end side (first side surface 2e or second side surface 2f side) in the first direction of the central portion 50Ba. . That is, the width D1 of the end portion 50Bb of the displacement portion 50B is wider than the width D2 of the center portion 50Ba. In the displacement portion 50B, the central portion 50Ba is a portion corresponding to the first portion P where the first internal electrode 31B and the second internal electrode 32B overlap in the stacking direction. Further, the end portions 50Bb and 50Bc are portions corresponding to the second portion Q where the first internal electrode 31B and the second internal electrode 32B do not overlap in the stacking direction.

図6(b)に示すように、第1内部電極31Bは、変位部50Bの形状に対応した形状を呈している。すなわち、第1内部電極31Bは、上面視において略T字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。第2内部電極32Bは、第1内部電極31Bと同様の構成を有している。すなわち、第2内部電極32Bは、上面視において略T字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。   As shown in FIG. 6B, the first internal electrode 31B has a shape corresponding to the shape of the displacement portion 50B. That is, the first internal electrode 31B has a substantially T shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion. The second internal electrode 32B has the same configuration as the first internal electrode 31B. That is, the second internal electrode 32B has a substantially T shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion.

以上説明したように、変位部50Bでは、積層方向から見て略T字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向の長さが当該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、第1の方向において、端部50Bbの幅D1が中央部50Baの幅D2よりも広い。   As described above, the displacement portion 50B has a substantially T-shape when viewed from the stacking direction, and the length of the first direction orthogonal to the stacking direction is the second direction orthogonal to the first direction. In the first direction, the width D1 of the end portion 50Bb is wider than the width D2 of the central portion 50Ba.

これにより、変位部50Bでは、第1の方向の端部50Bbにおいて、基部51側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部50Bの基端部側の強度が確保されるため、変位部50Bの破損を防止できる。また、変位部50Bの第1の方向の端部50Bbを幅広に形成しているため、変位部50Bの幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、第1内部電極31B及び第2内部電極32Bの対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   Thereby, in the displacement part 50B, the intensity | strength by the side of the base 51 is ensured in edge part 50Bb of a 1st direction. Therefore, since the strength of the proximal end portion side of the easily deformable displacement portion 50B is ensured, the displacement portion 50B can be prevented from being damaged. In addition, since the end portion 50Bb in the first direction of the displacement portion 50B is formed wide, the first internal electrode 31B and the first inner electrode 31B and the first inner electrode 31B are compared with the case where the width of the displacement portion 50B is widened to ensure the strength. 2 An increase in the facing area of the internal electrode 32B can be suppressed, and an increase in capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

[第4実施形態]
続いて、第4実施形態について説明する。図7は、図7(a)は、第4実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。図7に示すように、変位部50Cは、積層方向(Z方向)から見て略L字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向(Y方向)の長さが、第1の方向と積層方向とに直交する第2の方向(X方向)の長さよりも長い。また、変位部50Cは、第1の方向から見て、略矩形状を呈している。
[Fourth Embodiment]
Subsequently, a fourth embodiment will be described. FIG. 7A is a perspective view showing a displacement portion of the multilayer piezoelectric element according to the fourth embodiment, and FIG. 7B is arranged at the displacement portion shown in FIG. It is a figure which shows the structure of an internal electrode. As shown in FIG. 7, the displacement portion 50 </ b> C has a substantially L shape when viewed from the stacking direction (Z direction), and the length in the first direction (Y direction) orthogonal to the stacking direction is first. This is longer than the length in the second direction (X direction) orthogonal to the direction and the stacking direction. Further, the displacement portion 50C has a substantially rectangular shape when viewed from the first direction.

変位部50Cは、長尺状の中央部50Caと、端部50Cb,50Ccとから構成されている。端部50Cbは、中央部50Caの第1の方向の一方の端側(第1側面2e又は第2側面2f側)において、中央部50Caの第2の方向(幅方向)の一方側に張り出している。すなわち、変位部50の端部50Cbの幅D1は、中央部50Caの幅D2よりも広い。変位部50Cにおいて、中央部50Caは、第1内部電極31Cと第2内部電極32Cとが積層方向において重なり合う第1部分Pに対応する部分である。また、端部50Cbは、第1内部電極31Cと第2内部電極32Cとが積層方向において重なり合わない第2部分Qに対応する部分である。   The displacement portion 50C is composed of a long central portion 50Ca and end portions 50Cb and 50Cc. The end portion 50Cb protrudes to one side in the second direction (width direction) of the central portion 50Ca on one end side (first side surface 2e or second side surface 2f side) of the central portion 50Ca in the first direction. Yes. That is, the width D1 of the end 50Cb of the displacement part 50 is wider than the width D2 of the central part 50Ca. In the displacement part 50C, the central part 50Ca is a part corresponding to the first part P where the first internal electrode 31C and the second internal electrode 32C overlap in the stacking direction. Further, the end portion 50Cb is a portion corresponding to the second portion Q where the first internal electrode 31C and the second internal electrode 32C do not overlap in the stacking direction.

図7(b)に示すように、第1内部電極31Cは、変位部50Cの形状に対応した形状を呈している。すなわち、第1内部電極31Cは、上面視において略L字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。第2内部電極32Cは、第1内部電極31Cと同様の構成を有している。すなわち、第2内部電極32Cは、上面視において略L字状を呈しており、第1の方向の一端部の幅が中央部の幅よりも広い。   As shown in FIG. 7B, the first internal electrode 31C has a shape corresponding to the shape of the displacement portion 50C. That is, the first internal electrode 31C has a substantially L shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion. The second internal electrode 32C has the same configuration as the first internal electrode 31C. That is, the second internal electrode 32C has a substantially L shape in a top view, and the width of one end portion in the first direction is wider than the width of the central portion.

以上説明したように、変位部50Cでは、積層方向から見て略L字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向の長さが当該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、第1の方向において、端部50Cbの幅D1が中央部50Caの幅D2よりも広い。   As described above, the displacement portion 50C has a substantially L shape when viewed from the stacking direction, and the length of the first direction orthogonal to the stacking direction is the second direction orthogonal to the first direction. In the first direction, the width D1 of the end portion 50Cb is wider than the width D2 of the center portion 50Ca.

これにより、変位部50Cでは、第1の方向の端部50Cbにおいて、基部51側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部50Cの基端部側の強度が確保されるため、変位部50Cの破損を防止できる。また、変位部50Cの第1の方向の端部50Cbを幅広に形成しているため、変位部50Cの幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、第1内部電極31C及び第2内部電極32Cの対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   Thereby, in the displacement part 50C, the strength on the base 51 side is ensured at the end part 50Cb in the first direction. Therefore, since the strength of the proximal end portion side of the easily deformable displacement portion 50C is ensured, the displacement portion 50C can be prevented from being damaged. In addition, since the end portion 50Cb in the first direction of the displacement portion 50C is formed wide, the first internal electrode 31C and the first inner electrode 31C and the first inner electrode 31C are compared with the case where the overall width of the displacement portion 50C is increased to ensure strength. 2 An increase in the facing area of the internal electrode 32C can be suppressed, and an increase in capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

[第5実施形態]
続いて、第5実施形態について説明する。図8(a)は、第5実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、図8(b)は、図8(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。図8に示すように、変位部50Dは、積層方向(Z方向)から見て略台形字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向(Y方向)の長さが、第1の方向と積層方向とに直交する第2の方向(X方向)の長さよりも長い。また、変位部50Dは、第1の方向から見て、略矩形状を呈している。
[Fifth Embodiment]
Subsequently, a fifth embodiment will be described. FIG. 8A is a perspective view showing a displacement portion of the multilayer piezoelectric element according to the fifth embodiment, and FIG. 8B is a view of an internal electrode arranged in the displacement portion shown in FIG. It is a figure which shows a structure. As shown in FIG. 8, the displacement part 50D has a substantially trapezoidal shape when viewed from the stacking direction (Z direction), and the length in the first direction (Y direction) orthogonal to the stacking direction is the first. This is longer than the length in the second direction (X direction) orthogonal to the direction and the stacking direction. Further, the displacement portion 50D has a substantially rectangular shape when viewed from the first direction.

変位部50Dは、中央部50Daと、端部50Db,50Dcとから構成されている。変位部50Dは、第1の方向の一方の端部50Dc側から他方の端部50Db側に向かうにつれて幅広になる。すなわち、変位部50Dでは、端部50Dbの幅D1は、中央部50Daの幅D2よりも広く、端部50Dbの反対側の端部50Dcの幅は、中央部50Daの幅D2よりも狭い(D1>D2>D3)。変位部50Dにおいて、中央部50Daは、第1内部電極31Dと第2内部電極32Dとが積層方向において重なり合う第1部分Pに対応する部分である。また、端部50Db,50Dcは、第1内部電極31Dと第2内部電極32Dとが積層方向において重なり合わない第2部分Qに対応する部分である。   The displacement part 50D is comprised from center part 50Da and edge part 50Db, 50Dc. The displacement portion 50D becomes wider from the one end portion 50Dc side in the first direction toward the other end portion 50Db side. That is, in the displacement part 50D, the width D1 of the end part 50Db is wider than the width D2 of the center part 50Da, and the width of the end part 50Dc opposite to the end part 50Db is narrower than the width D2 of the center part 50Da (D1 > D2> D3). In the displacement part 50D, the central part 50Da is a part corresponding to the first part P where the first internal electrode 31D and the second internal electrode 32D overlap in the stacking direction. Further, the end portions 50Db and 50Dc are portions corresponding to the second portion Q where the first internal electrode 31D and the second internal electrode 32D do not overlap in the stacking direction.

図8(b)に示すように、第1内部電極31Dは、変位部50Dの形状に対応した形状を呈している。すなわち、第1内部電極31Dは、上面視において略台形字状を呈しており、第1の方向の一方の端部側から他方の端部側に向かうにつれて幅広になる。第2内部電極32Dは、第1内部電極31Dと同様の構成を有している。すなわち、第2内部電極32Dは、上面視において略台形字状を呈しており、第1の方向の一方の端部側から他方の端部側に向かうにつれて幅広になる。   As shown in FIG. 8B, the first internal electrode 31D has a shape corresponding to the shape of the displacement portion 50D. That is, the first internal electrode 31D has a substantially trapezoidal shape in a top view, and becomes wider from one end side in the first direction toward the other end side. The second internal electrode 32D has the same configuration as the first internal electrode 31D. That is, the second internal electrode 32D has a substantially trapezoidal shape in a top view, and becomes wider from one end side in the first direction toward the other end side.

以上説明したように、変位部50Dでは、積層方向から見て略台形状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向の長さが当該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、第1の方向において、端部50Dbの幅D1が中央部50Daの幅D2よりも広い。   As described above, the displacement portion 50D has a substantially trapezoidal shape when viewed from the stacking direction, and the length in the first direction orthogonal to the stacking direction is in the second direction orthogonal to the first direction. The width D1 of the end portion 50Db is wider than the width D2 of the center portion 50Da in the first direction.

これにより、変位部50Dでは、第1の方向の端部50Dbにおいて、基部51側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部50Dの基端部側の強度が確保されるため、変位部50Dの破損を防止できる。また、変位部50Dの第1の方向の端部50Dbを幅広に形成しているため、変位部50Dの幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、第1内部電極31D及び第2内部電極32Dの対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   Thereby, in the displacement part 50D, the strength on the base part 51 side is secured at the end part 50Db in the first direction. Therefore, since the strength of the proximal end portion side of the easily deformable displacement portion 50D is ensured, the displacement portion 50D can be prevented from being damaged. Further, since the end portion 50Db in the first direction of the displacement portion 50D is formed wide, the first internal electrode 31D and the first inner electrode 31D and the first inner electrode 31D are compared with the case in which the width of the displacement portion 50D is widened to ensure strength. 2 An increase in the facing area of the internal electrode 32D can be suppressed, and an increase in capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

[第6実施形態]
続いて、第6実施形態について説明する。図9(a)は、第6実施形態に係る積層型圧電素子の変位部を示す斜視図であり、図9(b)は、図9(a)に示す変位部に配置される内部電極の構成を示す図である。図9に示すように、変位部50Eは、変位部50Eは、長尺状の中央部50Eaと、端部50Eb,50Ecとから構成されている。
[Sixth Embodiment]
Subsequently, a sixth embodiment will be described. FIG. 9A is a perspective view showing a displacement portion of the multilayer piezoelectric element according to the sixth embodiment, and FIG. 9B shows an internal electrode arranged in the displacement portion shown in FIG. 9A. It is a figure which shows a structure. As shown in FIG. 9, the displacement part 50E is comprised from the elongate center part 50Ea and edge part 50Eb, 50Ec.

端部50Ebは、中央部50Eaの第1の方向の一方の端側(第2側面2f側)において、中央部50Eaの第2の方向(幅方向)の両側に張り出しており、隣接する変位部50Eの端部50Ebと連結している。すなわち、変位部50Eの端部50Bbの幅D1は、中央部50Baの幅D2よりも広い。変位部50Eの端部50Bcの幅は、中央部50Baの幅D2と同じである。変位部50Eにおいて、中央部50Eaは、第1内部電極31Eと第2内部電極32Eとが積層方向において重なり合う第1部分Pに対応する部分である。また、端部50Eb,50Ecは、第1内部電極31Eと第2内部電極32Eとが積層方向において重なり合わない第2部分Qに対応する部分である。 The end portion 50Eb protrudes on both sides in the second direction (width direction) of the central portion 50Ea on one end side (second side surface 2f side) in the first direction of the central portion 50Ea, and the adjacent displacement portion It is connected to the end portion 50Eb of 50E. That is, the width D1 of the end portion 50Bb of the displacement portion 50E is wider than the width D2 of the center portion 50Ba. The width of the end portion 50Bc of the displacement portion 50E is the same as the width D2 of the central portion 50Ba. In the displacement portion 50E, the central portion 50Ea is a portion corresponding to the first portion P where the first internal electrode 31E and the second internal electrode 32E overlap in the stacking direction. The end portions 50Eb and 50Ec are portions corresponding to the second portion Q where the first internal electrode 31E and the second internal electrode 32E do not overlap in the stacking direction.

このような構成により、変位部50Eは、積層方向から見て略コ字状を呈している。また、変位部50Eは、第1の方向(第1側面2e側)から見て、略矩形状を呈している。図9(b)に示すように、第1内部電極31Dは、上面視において長方形状を呈している。第2内部電極32Dは、上面視において長方形状を呈している。   With such a configuration, the displacement portion 50E has a substantially U-shape when viewed from the stacking direction. Moreover, the displacement part 50E is exhibiting substantially rectangular shape seeing from the 1st direction (1st side surface 2e side). As shown in FIG. 9B, the first internal electrode 31D has a rectangular shape in a top view. The second internal electrode 32D has a rectangular shape in a top view.

以上説明したように、変位部50Eでは、積層方向から見て略コ字状を呈しており、積層方向に直交する第1の方向の長さが当該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長い形状を呈しており、第1の方向において、端部50Ebの幅D1が中央部50Eaの幅D2よりも広い。   As described above, the displacement portion 50E has a substantially U shape when viewed from the stacking direction, and the length of the first direction orthogonal to the stacking direction is the second direction orthogonal to the first direction. The width D1 of the end portion 50Eb is wider than the width D2 of the central portion 50Ea in the first direction.

これにより、変位部50Eでは、第1の方向の端部50Ebにおいて、基部51側の強度が確保されている。したがって、折れ易い変位部50Eの基端部側の強度が確保されるため、変位部50Eの破損を防止できる。また、変位部50Eの第1の方向の端部50Ebを幅広に形成しているため、変位部50Eの幅を全体的に広げて強度を確保する場合に比べて、第1内部電極31E及び第2内部電極32Eの対向面積の増大を抑制でき、静電容量の増大を抑制できる。その結果、電流の増大を抑制でき、消費電力の増大を抑制できる。   Thereby, in the displacement part 50E, the intensity | strength by the side of the base 51 is ensured in the edge part 50Eb of a 1st direction. Therefore, since the strength of the proximal end portion side of the easily deformable displacement portion 50E is ensured, the displacement portion 50E can be prevented from being damaged. Further, since the end portion 50Eb in the first direction of the displacement portion 50E is formed wide, the first internal electrode 31E and the first inner electrode 31E and the first inner electrode 31E are compared with the case where the entire width of the displacement portion 50E is widened to ensure strength. 2 An increase in the facing area of the internal electrode 32E can be suppressed, and an increase in capacitance can be suppressed. As a result, an increase in current can be suppressed, and an increase in power consumption can be suppressed.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、積層体2が第1部分20、第2部分21a及び第3部分21bを含む構成としているが、積層体2の構成はこれに限定されない。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the said embodiment, although the laminated body 2 is set as the structure containing the 1st part 20, the 2nd part 21a, and the 3rd part 21b, the structure of the laminated body 2 is not limited to this.

また、上記実施形態では、積層体2の第2主面2dに、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとを接続する第4外部電極6を形成しているが、第4外部電極6は設けられなくてもよい。つまり、第2外部電極4と第3外部電極5a,5bとの接続は、第3内部電極33だけであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 4th external electrode 6 which connects the 2nd external electrode 4 and the 3rd external electrodes 5a and 5b is formed in the 2nd main surface 2d of the laminated body 2, The electrode 6 may not be provided. That is, the connection between the second external electrode 4 and the third external electrodes 5a and 5b may be only the third internal electrode 33.

また、第2実施形態〜第5実施形態では、第1及び第2内部電極の形状を変位部の形状に対応させているが、第1及び第2内部電極の形状は、第1の方向から見て略同一のものであってもよい。つまり、第1及び第2内部電極は、上面視において略矩形状であってもよい。この場合、変位部の第1の方向における端部において、圧電体層同士の接合面積(密着面積)を大きくすることができる。   In the second to fifth embodiments, the shape of the first and second internal electrodes is made to correspond to the shape of the displacement portion, but the shape of the first and second internal electrodes is from the first direction. It may be substantially the same as viewed. That is, the first and second internal electrodes may be substantially rectangular in top view. In this case, the bonding area (contact area) between the piezoelectric layers can be increased at the end of the displacement part in the first direction.

1…積層型圧電素子、2…積層体、2…積層体、30…圧電体層、31,31A,31B,31C,31D,31E…第1内部電極、32,32A,32B,32C,32D,32E…第2内部電極、50,50A,50B,50C,50D,50E…変位部、51…基部、D1…端部の幅、D2…中央部の幅。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated piezoelectric element, 2 ... Laminated body, 2 ... Laminated body, 30 ... Piezoelectric layer, 31, 31A, 31B, 31C, 31D, 31E ... 1st internal electrode, 32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E: second internal electrode, 50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E: displacement part, 51: base part, D1: end width, D2: central part width.

Claims (3)

圧電体層により構成された基部と、圧電体層を介在させて第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層されて構成され且つ前記基部から前記第1内部電極及び前記第2内部電極の積層方向に延びる複数の変位部とを有する積層体を備える圧電素子であって、
前記変位部のそれぞれは、前記積層方向から見て、前記積層方向に直交する第1の方向の長さが前記第1の方向と前記積層方向とに直交する第2の方向の長さよりも長い形状を呈していると共に、前記第1の方向での一対の端部と、前記第1の方向で前記一対の端部の間に位置する中央部とを有し、
複数の前記変位部は、前記第2の方向において並設されており、
少なくとも一方の前記端部の前記第2の方向の幅が、前記中央部の前記第2の方向の幅よりも広いことを特徴とする圧電素子。
A base portion configured by a piezoelectric layer, and first internal electrodes and second internal electrodes are alternately stacked with the piezoelectric layer interposed therebetween, and the first internal electrode and the second internal electrode are formed from the base portion. A piezoelectric element comprising a laminate having a plurality of displacement portions extending in the laminating direction,
Each of the displacement portions has a length in a first direction orthogonal to the stacking direction, as viewed from the stacking direction, longer than a length in a second direction orthogonal to the first direction and the stacking direction. Having a shape and having a pair of end portions in the first direction and a central portion located between the pair of end portions in the first direction;
The plurality of displacement portions are juxtaposed in the second direction,
The piezoelectric element, wherein a width of at least one of the end portions in the second direction is wider than a width of the central portion in the second direction.
前記第1の方向から見て、前記第1内部電極の幅と前記第2内部電極の幅とは、略同一であることを特徴とする請求項1記載の圧電素子。 Wherein when viewed from a first direction, said the width of the width and the second inner electrodes of the first internal electrode, the piezoelectric element according to claim 1, wherein the substantially identical. 前記変位部は、前記積層方向から見て、前記第1の方向での一方の前記端部から他方の前記端部に向かうにつれて幅広になることを特徴とする請求項1記載の圧電素子。2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the displacement portion becomes wider from one end portion in the first direction toward the other end portion as viewed from the stacking direction.
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