JP2024058316A - 圧電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電極板の剥離の可能性を低減すること。【解決手段】圧電素子は、積層体と、導体層と、電極板と、固定材と、を備える。積層体は、圧電体と内部電極とが複数積層されている。導体層は、内部電極に接続され、積層体の積層方向に沿って位置する。電極板は、導電性の接合材を介して導体層に接合された本体部と、本体部の一端から積層体の積層方向に突出し、積層体と対向する突出部とを有する。固定材は、電極板と積層体とを固定する。圧電素子は、固定材と突出部と積層体との間に第１空隙を有する。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、圧電素子に関する。

圧電体と内部電極とが複数積層された積層体と、積層体の側面に位置し、内部電極に接続された導体層と、導体層に導電性の接合材を介して接合された電極板とを備えた圧電素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－１３０８４２号公報

しかしながら、従来技術では、積層体の伸縮動作に伴って電極板に生じる応力が電極板と導体層との接合部位の端部に集中するため、電極板が導体層から剥離してしまうという問題があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電極板の剥離の可能性を低減することができる圧電素子を提供することを目的とする。

実施形態の一態様による圧電素子は、積層体と、導体層と、電極板と、固定材と、を備える。積層体は、圧電体と内部電極とが複数積層されている。導体層は、内部電極に接続され、積層体の積層方向に沿って位置する。電極板は、導電性の接合材を介して導体層に接合された本体部と、本体部の一端から積層体の積層方向に突出し、積層体と対向する突出部とを有する。固定材は、電極板と積層体とを固定する。圧電素子は、固定材と突出部と積層体との間に第１空隙を有する。

実施形態の一態様によれば、電極板の剥離の可能性を低減することができる。

図１は、実施形態に係る圧電素子の全体構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線の矢視断面図である。 図３は、実施形態に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。 図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線の矢視断面図である。 図５は、図３に示すＶ－Ｖ線の矢視断面図である。 図６は、実施形態に係る固定材による突出部の固定態様の一例を示す拡大平面図である。 図７は、実施形態に係る固定材による突出部の固定態様の他の一例を示す拡大平面図である。 図８は、実施形態に係る固定材による突出部の固定態様の他の一例を示す拡大平面図である。 図９は、実施形態に係る固定材による突出部の固定態様の他の一例を示す拡大平面図である。 図１０は、他の実施形態１に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。 図１１は、他の実施形態１に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。 図１２は、他の実施形態２に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。 図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図である。 図１４は、他の実施形態３に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。 図１５は、他の実施形態４に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。 図１６は、図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線の矢視断面図である。 図１７は、他の実施形態５に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。 図１８は、他の実施形態６に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。 図１９は、他の実施形態７に係る電極板およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する圧電素子の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

＜圧電素子の全体構成＞
最初に、実施形態に係る圧電素子１の全体構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る圧電素子１の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線の矢視断面図である。

図１および図２に示すように、実施形態に係る圧電素子１は、積層体１０と、一対の導体層２０と、一対の電極板４０と、固定材５０とを備える。なお、一対の導体層２０は導体層２０Ａと導体層２０Ｂとを含み、一対の電極板４０は電極板４０Ａと電極板４０Ｂとを含む。

図１に示すように、積層体１０は、柱状形状を有する。積層体１０は、たとえば、縦０．５（ｍｍ）～１０（ｍｍ）、横０．５（ｍｍ）～１０（ｍｍ）、高さ１（ｍｍ）～１００（ｍｍ）の四角柱状（直方体状）である。なお、積層体１０の形状は四角柱状に限られず、六角柱状、八角柱状または円柱状などであってもよい。

図２に示すように、積層体１０は、圧電体１１と、内部電極１２と、予定破断層１３とを有する。積層体１０は、圧電体１１と、内部電極１２と、予定破断層１３とを積層方向Ｄに沿って所定の順序で積層して構成される。本開示では、積層体１０の積層方向Ｄが積層体１０の長手方向と一致している。

圧電体１１は、圧電特性を有する圧電材料で構成され、たとえば、圧電セラミックスで構成される。かかる圧電セラミックスの材質は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３－ＰｂＴｉＯ_３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）またはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などである。

かかる圧電セラミックスの平均粒径は、たとえば、１．６（μｍ）～２．８（μｍ）である。また、圧電体１１の厚みは、たとえば、３（μｍ）～２５０（μｍ）である。

内部電極１２は、導電性材料で構成され、複数の第１電極１２ａと複数の第２電極１２ｂとを含む。第１電極１２ａは、積層体１０の１つの側面１０ａに配置される導体層２０Ａに電気的に接続される。第１電極１２ａには、かかる導体層２０Ａを介して、所定の正電圧が印加される。

第２電極１２ｂは、積層体１０における側面１０ａとは反対側の側面１０ｂに配置される導体層２０Ｂに電気的に接続される。第２電極１２ｂには、かかる導体層２０Ｂを介して、所定の負電圧（またはグランド電圧）が印加される。

図２に示すように、積層体１０の内部では、第１電極１２ａと第２電極１２ｂとの間に圧電体１１が配置されるように、第１電極１２ａ、第２電極１２ｂおよび圧電体１１が積層される。これにより、積層体１０では、第１電極１２ａおよび第２電極１２ｂによって圧電体１１に駆動電圧を印加することができる。

そして、実施形態に係る積層体１０は、圧電体１１と内部電極１２とを交互に複数積層して構成される活性部と、かかる活性部における積層方向Ｄの両端側に配置され、圧電体１１を有しかつ内部電極１２を有さない不活性部とで構成される。

活性部は、外部から積層体１０に駆動電圧が印加されることによって、積層方向Ｄに伸長または収縮（以下、伸縮とも呼称する。）する部位である。一方で、不活性部は、外部から積層体１０に駆動電圧が印加された場合でも伸縮しない部位である。

また、本開示では、図１および図２の下側の端部を積層体１０の基端部１０ｅとし、図１および図２の上側の端部を積層体１０の先端部１０ｆとする。

そして、実施形態に係る圧電素子１では、積層体１０の基端部１０ｅが固定されるとともに、積層体１０の先端部１０ｆが積層方向Ｄに沿って変位する。

内部電極１２の材質は、たとえば、銀、銀－パラジウム、銀－白金または銅などを主成分とする金属である。内部電極１２は、たとえば、圧電体１１との同時焼成により形成することができる。内部電極１２の厚みは、たとえば、０．１（μｍ）～５（μｍ）である。

予定破断層１３は、積層体１０の駆動によって生じる応力を緩和するための層である。予定破断層１３としては、たとえば、内部電極１２として機能しない多孔質な金属層、またはあらかじめ亀裂の入った金属層などが挙げられる。なお、実施形態に係る積層体１０において、予定破断層１３は省略されてもよい。

一対の導体層２０は、上述したように、積層体１０の側面１０ａに位置する導体層２０Ａと、積層体１０の側面１０ｂに位置する導体層２０Ｂとを含む。導体層２０は、積層体１０の活性部全体に渡るように配置される。導体層２０は、積層体１０の積層方向Ｄに沿って位置している。

導体層２０の材質は、たとえば、銀または銅などを主成分とする金属である。導体層２０には、たとえば、上記の金属とガラスとの焼結体からなるメタライズ層を用いることができる。導体層２０の厚みは、たとえば、５（μｍ）～５００（μｍ）である。

一対の電極板４０は、電極板４０Ａと電極板４０Ｂとを含み、一対の導体層２０にそれぞれ電気的に接続される。具体的には、電極板４０Ａは、導体層２０Ａに電気的に接続され、電極板４０Ｂは、導体層２０Ｂに電気的に接続される。

電極板４０は、図１に示すように、積層体１０の積層方向Ｄに延びる板状部材であり、本体部４１と、突出部４２とを有する。本体部４１は、積層体１０の積層方向Ｄに延びる部位であり、導体層２０に電気的に接続される。

本体部４１は、導電性の接合材３０を介して導体層２０に接合される。かかる接合材３０としては、たとえば、Ａｇ粉末やＣｕ粉末などの高い導電性を有する金属粉末を含んだエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などが用いられる。

突出部４２は、本体部４１の一端４１ａから積層体１０の積層方向Ｄに突出する部位である。突出部４２は、図２に示すように、積層体１０と対向している。

電極板４０の材質は、たとえば、銅、鉄、ステンレス、リン青銅などの金属である。電極板４０の幅は、たとえば、０．５（ｍｍ）～１０（ｍｍ）であり、電極板４０の厚みは、たとえば、０．０１（ｍｍ）～１．０（ｍｍ）である。電極板４０の表面には、電気伝導性や熱伝導性を向上させるため、スズめっきまたは銀めっきなどのめっき膜が施されていてもよい。

固定材５０は、電極板４０と積層体１０とを固定する。たとえば、固定材５０は、電極板４０の少なくとも突出部４２を積層体１０に固定する。

固定材５０は、たとえば、耐熱性および柔軟性を有する絶縁材料で構成される。この固定材５０となる絶縁材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、ガラス、セラミックスまたはエポキシ樹脂とセラミックスの複合材料などが用いられる。固定材５０となる絶縁材料として、セラミックスまたはエポキシ樹脂とセラミックスの複合材料が用いられる場合、セラミックスの材質は、圧電体１１となる圧電セラミックスと同様の材質であってもよい。

＜電極板および固定材の構成＞
つづいて、実施形態に係る電極板４０および固定材５０の詳細な構成について、図３～図９を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線の矢視断面図である。図５は、図３に示すＶ－Ｖ線の矢視断面図である。

上述したように、電極板４０は、積層体１０の積層方向Ｄに延びる板状部材であり、導体層２０に導電性の接合材３０を介して接合された本体部４１と、本体部４１の一端４１ａから積層方向Ｄに突出し、積層体１０と対向する突出部４２とを有する。

本体部４１は、接合材３０に接する第１部分４１１と、第１部分４１１の幅方向（すなわち、積層方向Ｄと交差する方向）の両側に位置し、接合材３０に接することなく導体層２０と対向する第２部分４１２とを有する。

そして、図３に示すように、実施形態では、電極板４０の本体部４１が、複数のスリットＳを有する。かかるスリットＳは、たとえば、本体部４１の幅方向（すなわち、積層方向Ｄと交差する方向）に沿って延びるように切り欠かれる。

複数のスリットＳは、本体部４１における両方の側部（つまり、一対の第２部分４１２の側部）から交互に切り欠かれるとともに、積層方向Ｄに沿って略均等な間隔で並んで配置される。また、複数のスリットＳは、すべて略等しい長さを有する。なお、スリットＳの長さとは、スリットＳの切り欠き方向（すなわち、本体部４１の幅方向）における長さのことである。

さらに、複数のスリットＳでは、積層方向Ｄに見て先端同士が重なり合うように長さが設定される。ここで、重なり合うとは、積層方向Ｄに見た場合において、互いに隣接するスリットＳ同士が互いに対向する領域を有することを意味している。

実施形態では、電極板４０の本体部４１に複数のスリットＳを配置することにより、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、本体部４１を積層方向Ｄに伸縮させることができる。したがって、実施形態によれば、積層体１０または導体層２０から電極板４０が剥離する可能性を低減することができる。

電極板４０の突出部４２は、第１空隙Ｇ_１を挟んで積層体１０と対向している。固定材５０は、電極板４０の少なくとも突出部４２を積層体１０に固定する。

ここで、図４および図５に示すように、実施形態では、固定材５０が、電極板４０の少なくとも突出部４２を突出部４２と積層体１０との間の第１空隙Ｇ_１が維持された状態で積層体１０に固定する。言い換えると、実施形態では、圧電素子１は、固定材５０と突出部４２と積層体１０との間に第１空隙Ｇ_１を有している。

これにより、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、第１空隙Ｇ_１上の突出部４２に積層方向Ｄに沿った伸縮が生じ、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面に逃がすことができる。したがって、実施形態によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性を低減することができる。

図６は、実施形態に係る固定材５０による突出部４２の固定態様の一例を示す拡大平面図である。図６に示すように、実施形態に係る固定材５０は、突出部４２の周縁の全周（つまり、突出部４２の先端４２ａ側の周縁および側部４２ｂ側の周縁）を積層体１０に固定してもよい。これにより、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面により効率的に逃がすことができる。

したがって、実施形態によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部に発生する応力をより効率的に分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性をより低減することができる。

また、実施形態では、固定材５０は、突出部４２の周縁によって囲まれる所定領域が突出部４２に残された状態で突出部４２の周縁の全周を積層体１０に固定してもよい。これにより、突出部４２に残された所定領域を電極板４０への給電を行うリード端子を接合するための領域として用いることができる。

なお、実施形態に係る固定材５０は、必ずしも突出部４２の周縁の全周を積層体１０に固定していなくてもよい。要するに、固定材５０は、突出部４２の周縁の少なくとも一部が積層体１０に固定されていればよい。図７～図９は、実施形態に係る固定材５０による突出部４２の固定態様の他の一例を示す拡大平面図である。

図７に示すように、実施形態に係る固定材５０は、突出部４２の先端４２ａ側の周縁のみを積層体１０に固定してもよい。

また、図８に示すように、実施形態に係る固定材５０は、突出部４２の側部４２ｂ側の周縁のみを積層体１０に固定してもよい。

さらに、図９に示すように、実施形態に係る固定材５０は、突出部４２の先端４２ａ側の周縁を積層体１０に固定する部位と、突出部４２の側部４２ｂ側の周縁を積層体１０に固定する部位とを互いに分離して配置してもよい。

このように、実施形態に係る固定材５０は、突出部４２の周縁の少なくとも一部が積層体１０に固定されてもよい。かかる場合、突出部４２は、突出部４２の周縁よりも内側に露出領域を有していてもよい。ここで、露出領域とは、突出部４２上に固定材５０が位置していない領域のことである。突出部４２に露出領域を設けることにより、露出領域を電極板４０への給電を行うリード端子を接合するための領域として用いることができる。

＜他の実施形態１＞
つづいて、各種の他の実施形態について、図１０～図１９を参照しながら説明する。なお、以下に示す各種の他の実施形態では、実施形態と同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略することがある。

図１０および図１１は、他の実施形態１に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。図１０は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線の矢視断面図に相当し、図１１は、図３に示すＶ－Ｖ線の矢視断面図に相当する。

図１０および図１１に示す他の実施形態１では、固定材５０の構成が上述の実施形態と異なる。具体的には、他の実施形態１では、固定材５０が、張出部５１を有する。張出部５１は、突出部４２の周縁よりも内側に張り出して位置し、積層体１０に接している。ここで、突出部４２の周縁よりも内側とは、突出部４２（電極板４０）の中心軸に近づく方向と言い換えることもできる。張出部５１は、第１張出部の一例である。

他の実施形態１では、固定材５０に張出部５１を設けることで、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面により効率的に逃がすことができる。したがって、他の実施形態１によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部に発生する応力をより効率的に分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性をより低減することができる。

＜他の実施形態２＞
図１２は、他の実施形態２に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図である。

図１２および図１３に示すように、他の実施形態２では、固定材５０は、本体部４１の一端４１ａ側に位置する導体層２０の一端において、本体部４１および導体層２０を積層体１０に固定する。

これにより、他の実施形態２では、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面により効率的に逃がすことができる。したがって、他の実施形態２によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部に発生する応力をより効率的に分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性をより低減することができる。

＜他の実施形態３＞
図１４は、他の実施形態３に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。図１４は、図１２に示すＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図に相当する。

上述したように、本体部４１は、接合材３０に接する第１部分４１１と、第１部分４１１の幅方向（すなわち、積層方向Ｄと交差する方向）の両側に位置し、接合材３０に接することなく導体層２０と対向する第２部分４１２とを有する。そして、第２部分４１２は、第２空隙Ｇ_２を挟んで導体層２０と対向している。

図１４に示す他の実施形態３では、固定材５０の構成が上述の他の実施形態２と異なる。具体的には、他の実施形態３では、固定材５０が、張出部５２を有する。張出部５２は、第２部分４１２の側部よりも内側に張り出して位置し、導体層２０に接している。ここで、第２部分４１２の側部よりも内側とは、突出部４２（電極板４０）の中心軸に近づく方向と言い換えることもできる。張出部５２は、第２張出部の一例である。

他の実施形態３では、固定材５０に張出部５２を設けることにより、張出部５２を設けない場合と比べて、固定材５０と導体層２０との密着力が向上するため、固定材５０と積層体１０との密着力が向上する。したがって、他の実施形態１によれば、導体層２０が積層体１０から剥離する可能性を低減することができる。

＜他の実施形態４＞
図１５は、他の実施形態４に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。図１６は、図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線の矢視断面図である。

図１５に示すように、他の実施形態４では、本体部４１および導体層２０を被覆する被覆層６０が積層体１０の側面（積層体１０の積層方向Ｄに沿って位置する面の一例）１０ａに位置している。また、図１５には図示されていないが、積層体１０の側面（積層体１０の積層方向Ｄに沿って位置する面の一例）１０ｂにも本体部４１および導体層２０を被覆する被覆層６０が位置している。かかる被覆層６０を側面１０ａ、１０ｂに配置することにより、本体部４１および導体層２０を保護することができる。

被覆層６０は、たとえば、絶縁体で構成される。この被覆層６０となる絶縁体としては、たとえば、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂などが用いられる。

そして、他の実施形態４では、図１５および図１６に示すように、被覆層６０の端部は、本体部４１の一端４１ａ側に位置する固定材５０の端部を被覆している。

これにより、他の実施形態４では、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面および被覆層６０と積層体１０との界面に逃がすことができる。したがって、他の実施形態４によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部に発生する応力をより効率的に分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性をより低減することができる。

＜他の実施形態５＞
図１７は、他の実施形態５に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。図１７は、図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線の矢視断面図に相当する。

図１７に示す他の実施形態５では、被覆層６０の構成が、上述した他の実施形態４と異なる。具体的には、他の実施形態５では、被覆層６０が、積層体１０の側面１０ａを含む側面全周に位置している。すなわち、被覆層６０は、積層体１０の側面１０ａ、側面１０ｂだけでなく、側面１０ａと側面１０ｂとの間に位置する側面１０ｃ（図１参照）および側面１０ｄ（図１参照）にも配置されている。

これにより、他の実施形態５では、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、被覆層６０に発生する応力を積層体１０の側面全周に分散することができる。

＜他の実施形態６＞
図１８は、他の実施形態６に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す拡大平面図である。上述したように、積層体１０は、圧電体１１と内部電極１２とを交互に複数積層して構成される活性部１０Ａと、かかる活性部における積層方向Ｄの両端側に配置され、圧電体１１を有しかつ内部電極１２を有さない不活性部１０Ｂとで構成される。

図１８に示すように、他の実施形態６では、電極板４０が、少なくとも突出部４２において平面視で不活性部１０Ｂと重なる位置に、他の部分よりも幅が大きい幅広部分４３を有している。そして、他の実施形態６では、固定材５０が、幅広部分４３を積層体１０に固定してもよい。

これにより、他の実施形態６では、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に追従して、電極板４０と導体層２０との接合部位の端部（一端４１ａ付近）に発生する応力を固定材５０と積層体１０との界面により効率的に逃がすことができる。したがって、他の実施形態６によれば、積層体１０の積層方向Ｄへの伸縮に起因して電極板４０と導体層２０との接合部位の端部に発生する応力をより効率的に分散させることができ、導体層２０から電極板４０が剥離する可能性をより低減することができる。

＜他の実施形態７＞
図１９は、他の実施形態７に係る電極板４０およびその周辺の構成の一例を示す断面図である。図１９は、図１５に示すＸＩＸ－ＸＩＸ線の矢視断面図に相当する。

図１９に示す他の実施形態７では、突出部４２が、突出部４２と積層体１０との間隔が突出部４２の先端４２ａに向かって狭くなるように傾斜している。言い換えると、突出部４２は、突出部４２の先端４２ａに向かって下り傾斜である。

これにより、他の実施形態７では、未硬化状態の固定材５０の一部が突出部４２の先端４２ａと積層体１０との間の隙間に適度に充填されることから、固定材５０の硬化後における突出部４２の先端４２ａと積層体１０との間の密着強度を向上させることができる。

＜圧電素子の製造方法＞
次に、本実施形態の圧電素子１の一例の製造方法について説明する。まず、圧電体層（圧電体１１）となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系、ブチラール系等の有機高分子を有するバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、周知のドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーからセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては、圧電特性を有するものであればよく、例えば、ＰｂＺｒＯ₃－ＰｂＴｉＯ₃を有するペロブスカイト型酸化物などを用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）などを用いることができる。

次に、内部電極１２となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀－パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって、導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法を用いて印刷し、次に、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層するとともに積層方向の両端部に導電性ペーストが印刷されていないセラミックグリーンシートを複数枚積層して積層成形体を得る。この積層成形体を所定の温度で脱バインダー処理した後、９００～１２００℃で焼成することによって積層体１０が得られる。

その後、積層体１０の側面に、銀とガラスからなる導電性ペーストを塗布し、焼き付けて導体層２０を形成する。導電性ペーストは、主に銀からなる金属粉末にバインダー、可塑剤、ガラス粉末等を添加混合してなるもので、積層体１０の側面にスクリーン印刷法等によって印刷して６００～８００℃で焼成することにより導体層２０を形成することができる。

次に、導体層２０の上面に、接合材３０を塗布し、この上に電極板４０を貼り合わせた後、１００～１４０℃の温度で乾燥させ、その後１８０～２２０℃の温度で硬化させることにより電極板４０を接合する。その後、固定材５０を電極板４０の上に設ける。

なお、電極板４０の固定方法は、以下に記載する。固定材５０をスクリーン印刷でマスクを用いて塗布するが、このとき、固定材５０は、電極板４０の突出部４２と積層体１０との間に第１空隙Ｇ_１を形成できる程度の粘度を有する樹脂を用いる。これにより、固定材５０が電極板４０の直下に流れこまないことにより、電極板４０を固定することができるとともに、第１空隙Ｇ_１を形成できる。

また、他の方法として、平面透視において電極板４０に重なる位置の積層体１０の所望の場所に堰となる突起を設ければ、上述したものより粘度の低い樹脂を用いたスクリーン印刷が可能となり、第１空隙Ｇ_１を形成できる。なお、ここで用いる樹脂として、熱硬化性樹脂が挙げられるが、光硬化性樹脂も使用可能である。電極板４０を固定する固定材５０の中にボイドが形成されることがあるが、このボイドは固定材５０に囲まれているものであり、固定材５０と突出部４２と積層体１０とに囲まれた第１空隙Ｇ_１と異なるものである。以上の方法により、本例の圧電素子１が作製される。

以上のように、実施形態に係る圧電素子（例えば、圧電素子１）は、積層体（例えば、積層体１０）と、導体層（例えば、導体層２０）と、電極板（例えば、電極板４０）と、固定材（例えば、固定材５０）とを備える。積層体は、圧電体（例えば、圧電体１１）と内部電極（例えば、内部電極１２）とが複数積層されている。導体層は、内部電極に接続され、積層体の積層方向（例えば、積層方向Ｄ）に沿って位置する。電極板は、導電性の接合材（例えば、接合材３０）を介して導体層に接合された本体部（例えば、本体部４１）と、本体部の一端（例えば、一端４１ａ）から積層体の積層方向に突出し、積層体と対向する突出部（例えば、突出部４２）とを有する。固定材は、電極板と積層体とを固定する。圧電素子は、固定材と突出部と積層体との間に第１空隙（例えば、第１空隙Ｇ_１）を有する。これにより、電極板の剥離の可能性を低減することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 圧電素子
１０ 積層体
１０Ａ 活性部
１０Ｂ 不活性部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 側面
１０ｅ 基端部
１０ｆ 先端部
１１ 圧電体
１２ 内部電極
１２ａ 第１電極
１２ｂ 第２電極
１３ 予定破断層
２０，２０Ａ，２０Ｂ 導体層
３０ 接合材
４０，４０Ａ，４０Ｂ 電極板
４１ 本体部
４１ａ 一端
４２ 突出部
４２ａ 先端
４２ｂ 側部
４３ 幅広部分
５０ 固定材
５１，５２ 張出部
６０ 被覆層
４１１ 第１部分
４１２ 第２部分
Ｄ 積層方向
Ｇ_１ 第１空隙
Ｇ_２ 第２空隙
Ｓ スリット

Claims (9)

1. 圧電体と内部電極とが複数積層された積層体と、
   前記内部電極に接続され、前記積層体の積層方向に沿って位置する導体層と、
   導電性の接合材を介して前記導体層に接合された本体部と、前記本体部の一端から前記積層体の積層方向に突出し、前記積層体と対向する突出部とを有する電極板と、
   前記電極板と前記積層体とを固定する固定材と
   を備え、
   前記固定材と前記突出部と前記積層体との間に第１空隙を有する、圧電素子。
2. 前記固定材は、前記突出部の周縁の少なくとも一部が前記積層体に固定されており、
   前記突出部は、前記周縁よりも内側に露出領域を有する、請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記固定材は、前記突出部の周縁よりも内側に張り出して位置し、前記積層体に接する第１張出部を有する、請求項１に記載の圧電素子。
4. 前記固定材は、前記本体部の一端側に位置する前記導体層の一端において、前記本体部および前記導体層を前記積層体に固定する、請求項１に記載の圧電素子。
5. 前記本体部は、前記接合材に接する第１部分と、前記第１部分の幅方向の両側に位置し、前記接合材に接することなく前記導体層と対向する第２部分とを有し、
   前記固定材は、前記第２部分の側部よりも内側に張り出して位置し、前記導体層に接する第２張出部を有する、請求項４に記載の圧電素子。
6. 前記積層体の前記積層体の積層方向に沿って位置する面には、前記本体部および前記導体層を被覆する被覆層が位置しており、
   前記被覆層の端部は、前記本体部の一端側に位置する前記固定材の端部を被覆している、請求項４に記載の圧電素子。
7. 前記被覆層は、前記積層体の積層方向に沿って位置する面の全周に位置している、請求項６に記載の圧電素子。
8. 前記積層体は、
   前記圧電体と前記内部電極とが交互に積層された活性部と、
   前記活性部の積層方向の両端側に位置し、前記圧電体を有しかつ前記内部電極を有さない不活性部と
   を有し、
   前記電極板は、少なくとも前記突出部において平面視で前記不活性部と重なる位置に、他の部分よりも幅が大きい幅広部分を有し、
   前記固定材は、前記幅広部分を前記積層体に固定する、請求項１に記載の圧電素子。
9. 前記突出部は、前記突出部の先端に向かって下り傾斜である、請求項１に記載の圧電素子。

Images