JP6277863B2 - 積層型圧電素子 - Google Patents

Description

本発明は、積層型圧電素子に関する。

特許文献１は、例えば、インクジェットプリンタが備えるインク吐出ヘッドに用いられる積層型圧電素子を開示している。当該積層型圧電素子は、圧電体層が積層された積層体と、共通外部電極と、複数の個別外部電極とを備える。積層体は、基部と、圧電体層の積層方向に沿って基部の主面から延びている複数の駆動部及び一対の非駆動部とを有する。積層体は、当該積層方向に直交する方向において対向する第１及び第２の側面を有する。第１の側面は、基部、複数の駆動部及び一対の非駆動部の一の側面をなしており、第２の側面は、基部、複数の駆動部及び一対の非駆動部の他の側面をなしている。

複数の駆動部及び一対の非駆動部は、複数の駆動部が一対の非駆動部の間に位置するように、当該積層方向と、第１及び第２の側面の対向方向との双方に直交する方向に沿って並んでいる。複数の駆動部は、圧電体層を間において第１の内部電極と第２の内部電極とが当該積層方向に沿って交互に並んでいる。一対の非駆動部は、圧電体層と第３の内部電極とが当該積層方向に沿って交互に並んでいる。

第１の内部電極の一端は第１の側面に露出しているが、第１の内部電極の他端は第２の側面に露出していない。第２の内部電極の一端は第１の側面に露出していないが、第２の内部電極の他端は第２の側面に露出している。第３の内部電極の一端及び他端はそれぞれ、第１及び第２の側面に露出している。

共通外部電極は、積層体の第１の側面に配置されており、第１の内部電極の一端及び第３の内部電極の一端と接続されている。個別外部電極は、複数の駆動部及び一対の非駆動部の他の側面に配置されており、第２の内部電極の他端及び第３の内部電極の他端と接続されている。そのため、第１及び第３の内部電極は同極である。第１及び第３の内部電極と第２の内部電極とは、異極である。

特開２００３−２５０２８１号公報（特許第４２２２５９２号）

特許文献１に記載の積層型圧電素子において、電流は、第１の内部電極、共通外部電極、第３の内部電極、非駆動部の個別外部電極の順に流れる。そのため、複数の駆動部及び一対の非駆動部が並ぶ方向において中央側に位置する駆動部の第１の内部電極から非駆動部の個別外部電極に至る第１の導電経路は、当該並ぶ方向において非駆動部寄りに位置する駆動部の第１の内部電極から非駆動部の個別外部電極に至る第２の導電経路よりも、非駆動部から離れている分だけ長くなる。そのため、第１の導電経路は、第２の導電経路よりも抵抗値が大きくなる。従って、駆動部ごとにその等価回路の時定数が異なる結果、各駆動部の応答性に差異が生じてしまい、各駆動部が駆動したときの変位にばらつきが生じうる。

そこで、本発明は、駆動部の変位のばらつきを抑制することが可能な積層型圧電素子を提供することを目的とする。

本発明の一つの観点に係る積層型圧電素子は、基部と、同じ一の方向に向けて基部からそれぞれ延びている非駆動部及び複数の駆動部とを有し、複数の圧電体層が一の方向に沿って積層されてなる積層体と、第１〜第３の外部電極とを備え、積層体は、一の方向に直交する方向において対向する第１及び第２の側面を有し、第１の側面は、基部、非駆動部及び複数の駆動部のそれぞれの一の側面をなし、第２の側面は、基部、非駆動部及び複数の駆動部のそれぞれの他の側面をなし、駆動部は、圧電体層を介して一の方向で対向する第１及び第２の内部電極を有し、基部は、一の方向と直交する面に沿って基部の一の側面から他の側面にわたるように延びている第３の内部電極を有し、複数の駆動部及び非駆動部は、一の方向と、第１及び第２の側面の対向方向との双方に直交する方向に沿って並び、第１の外部電極は、基部、複数の駆動部及び非駆動部のそれぞれの一の側面にわたるように、第１の側面に配置され、第２の外部電極は、複数の駆動部の他の側面のそれぞれに配置され、第３の外部電極は、第２の外部電極と電気的に絶縁されるように非駆動部の他の側面に配置され、第１の内部電極は、第１の外部電極と接続され、且つ、第２及び第３の外部電極と接続されておらず、第２の内部電極は、第２の外部電極と接続され、且つ、第１及び第３の外部電極と接続されておらず、第３の内部電極は、第１及び第３の外部電極と接続され、且つ、第２の外部電極と接続されていない。

本発明の一つの観点に係る積層型圧電素子では、基部は、一の方向と直交する面に沿って基部の一の側面から他の側面にわたるように延びている第３の内部電極を有する。第３の内部電極は、第１及び第３の外部電極と接続されている。そのため、基部が有する第３の内部電極を経由して、各駆動部の第１の外部電極と第３の外部電極との間で電流が流れる。すなわち、積層体の外表面に位置する共通外部電極を電流が流れる従来の積層型圧電素子と比較して、本発明の一つの観点に係る積層型圧電素子では、各駆動部の第１の内部電極から第３の外部電極に至る各導電経路がいずれも短くなる。その結果、各導電経路における抵抗値の差が小さくなる。以上より、各駆動部の等価回路の時定数がいずれも同等となる結果、各駆動部の応答性が同等となるので、駆動部の変位のばらつきを抑制することが可能となる。

積層体は、第１の主面を有し、第１の主面は、基部の一の側面と基部の他の側面とを連結するように延びている、基部の外表面の一部をなす面であり、第１及び第２の内部電極のうち基部に最も近い電極を含む第１の仮想平面と、第３の内部電極を含むと共に一の方向から見て第１の仮想平面と重なり合う第２の仮想平面との一の方向における直線距離は、第１の主面と第２の仮想平面との一の方向における直線距離よりも小さくてもよい。この場合、第３の内部電極の位置が、駆動部に近寄ることとなる。そのため、各導電経路がより短くなるので、駆動部の変位のばらつきをより抑制することが可能となる。また、この場合、第３の内部電極と第１の主面との一の方向における直線距離がより大きくなるので、基部のうち第３の内部電極と第１の主面との間の一の方向における厚さが大きくなる。そのため、基部の強度が高くなるので、積層型圧電素子に反りが生ずることを抑制することが可能となる。

基部は、圧電体層を介して一の方向で対向する複数の第３の内部電極を有していてもよい。この場合、加工により駆動部を形成する際に複数の第３の内部電極のうちいずれかが切断されてしまっても、切断されていない他の第３の内部電極により各導電経路が構成される。従って、積層型圧電素子の歩留まりを向上することが可能となる。また、基部が複数の第３の内部電極を有するので、基部の強度が高くなる。そのため、積層型圧電素子に反りが生ずることを抑制することが可能となる。

基部は、圧電体層を介して一の方向で対向する複数の第３の内部電極を有し、積層体は、一の方向において対向する第１及び第２の主面を有し、第１の主面は、基部の一の側面と基部の他の側面とを連結するように延びている、基部の外表面の一部をなす面であり、第２の主面は、非駆動部の一の側面と非駆動部の他の側面とを連結するように延びている、非駆動部の外表面の一部をなす面であると共に、複数の駆動部の一の側面と複数の駆動部の他の側面とを連結するように延びている、複数の駆動部の外表面の一部をなす面であり、複数の第３の内部電極のうち第１の主面に最も近い電極を含む第１の仮想平面と、複数の第３の内部電極のうち第２の主面に最も近い電極を含むと共に一の方向から見て第１の仮想平面と重なり合う第２の仮想平面との一の方向における直線距離は、第１及び第２の内部電極のうち第１の主面に最も近い電極を含む第３の仮想平面と、第１及び第２の内部電極のうち第２の主面に最も近い電極を含むと共に一の方向から見て第３の仮想平面と重なり合う第４の仮想平面との一の方向における直線距離の３０％〜５５％であってもよい。積層型圧電素子に生じうる反りの抑制のためには、一の方向における基部の厚さが厚いほど、また、基部が第３の内部電極を多く有するほど、効果的であるが、積層型圧電素子の大型化やコスト増に繋がる。一方、基部が多数の第３の内部電極を有していたとしても、各導電経路における抵抗値を抑制する効果が飽和してくる。そこで、上記３０％〜５５％の数値範囲に設定することで、反りの抑制、各導電経路における抵抗値の抑制、小型化やコストという各要素のバランスをとることが可能となる。

本発明に係る積層型圧電素子によれば、駆動部の変位のばらつきを抑制することが可能となる。

図１は、積層型圧電素子を上方から見た斜視図である。 図２は、積層型圧電素子を下方から見た斜視図である。 図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た積層型圧電素子の正面図である。 図４は、図１の矢印ＩＶ方向から見た積層型圧電素子の背面図である。 図５の（ａ）は、図１のＶＡ−ＶＡ線断面を示し、図５の（ｂ）は、図１のＶＢ−ＶＢ線断面を示す。 図６は、駆動部を拡大して示す斜視図である。 図７は、図５の（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は、導電経路を説明するための図である。 他の例に係る積層型圧電素子において、図９の（ａ）は、図１のＶＡ−ＶＡ線での断面を示し、図９の（ｂ）は、図１のＶＢ−ＶＢ線での断面を示す。

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

積層型圧電素子１は、積層体２と、外部電極３〜５とを備える。積層型圧電素子１の長さ（図１〜図４のＸ軸方向における大きさ）は、例えば、３６．９５ｍｍ〜３７．０５ｍｍ程度に設定されていてもよい。積層型圧電素子１の幅（図１〜図４のＹ軸方向における大きさ）は、１．８５ｍｍ〜１．９５ｍｍ程度に設定されていてもよい。積層型圧電素子１の厚さ（図１〜図４のＺ軸方向における大きさ）は、０．９５ｍｍ〜１．０５ｍｍ程度に設定されていてもよい。

積層体２は、複数の圧電体層３０が積層されてなる。積層体２は、一対の端面２ａ，２ｂと、一対の主面２ｃ，２ｄと、一対の側面２ｅ，２ｆとを有する。端面２ａ，２ｂは、積層体２の長手方向において対向している。端面２ａ，２ｂの対向方向は、積層体２の長手方向であり、図１〜図４のＸ軸方向である。端面２ａ，２ｂは、互いに略平行に延び且つＸ軸方向に略直交している。

主面２ｃ，２ｄは、積層体２の厚さ方向において対向している。主面２ｃ，２ｄの対向方向は、積層体２の厚さ方向であり、図１〜図４のＺ軸方向である。主面２ｃ，２ｄは、互いに略平行に延び且つＺ軸方向に略直交している。主面２ｃ，２ｄは、端面２ａ，２ｂを連結している。

側面２ｅ，２ｆは、積層体２の幅方向において対向している。側面２ｅ，２ｆの対向方向は、積層体２の幅方向であり、図１〜図４のＹ軸方向である。側面２ｅ，２ｆは、互いに略平行に延び且つＹ軸方向に略直交している。側面２ｅ，２ｆは、端面２ａ，２ｂ及び主面２ｃ，２ｄを連結している。

積層体２は、８つの第１の部分１０と、２つの第２の部分１１とを有する。第１及び第２の部分１０，１１は、Ｘ軸方向に沿って並んでいる。第１の部分１０は、Ｘ軸方向において第２の部分１１の間に位置している。すなわち、第２の部分１１は、Ｘ軸方向において両端側に位置している。第１及び第２の部分１０，１１は、互いに離間している。第１及び第２の部分１０，１１の数は、上述の数に限られず、それぞれ少なくとも一つずつであってもよい。

第１の部分１０は、図１及び図２に示されるように、駆動部５０と、基部５１の一部とからなる。いずれの第１の部分１０においても、駆動部５０は、Ｚ軸方向に沿うように基部５１から同一方向に向けて延びている。駆動部５０と基部５１とは、一体成形されている。駆動部５０は、圧電的に活性な活性部（活性領域）を含む。

駆動部５０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれから見て、矩形状を呈している。駆動部５０のうちＹ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、側面２ｅの一部をなしている。駆動部５０のうちＹ軸方向において対向する側面のうち他方の側面は、側面２ｆの一部をなしている。駆動部５０のうちＺ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、駆動部５０の一方の側面と他方の側面とを連結しており、主面２ｃの一部をなしている。

Ｙ軸方向における駆動部５０の長さは、Ｘ軸方向における駆動部５０の長さよりも長い。隣り合う駆動部５０の間には、略等しい間隔をもってスリットＳが形成されている。従って、本実施形態においては、９本のスリットＳが存在する。スリットＳは、主面２ｃ側に開口し、且つ、Ｚ軸方向において延びている。

図５の（ａ）及び図６に詳しく示されるように、駆動部５０は、複数の圧電体層３０と、矩形状を呈する複数の内部電極３１，３２とを含む。圧電体層３０及び内部電極３１，３２は、Ｚ軸方向において積層されている。圧電体層３０及び内部電極３１，３２の積層方向（以下、積層方向という。）は、主面２ｃ，２ｄの対向方向であり、積層体２の厚さ方向であり、図１〜図４のＺ軸方向である。

圧電体層３０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３）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程度に設定されていてもよい。

複数の内部電極３１は、積層方向で対向するように積層方向に沿って並んでいる。内部電極３１は、互いに略平行に延び且つＺ軸方向に略直交している。内部電極３１の数は特に限定されないが、図５の（ａ）及び図６では１０枚である。内部電極３１の一端は、側面２ｅまで延びており、側面２ｅに露出している。内部電極３１の他端は、側面２ｆの近傍にまで延びているが、側面２ｅ，２ｆの対向方向において側面２ｆから離れている。そのため、内部電極３１の他端は、側面２ｆには露出していない。

複数の内部電極３２は、積層方向で対向するように積層方向に沿って並んでいる。内部電極３２は、互いに略平行に延び且つＺ軸方向に略直交している。内部電極３２の数は、特に限定されないが、図５の（ａ）及び図６では１０枚である。内部電極３２の一端は、側面２ｆまで延びており、側面２ｆに露出している。内部電極３２の他端は、側面２ｅの近傍にまで延びているが、側面２ｅ，２ｆの対向方向において側面２ｅから離れている。そのため、内部電極３２の他端は、側面２ｅには露出していない。

内部電極３１，３２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っていてもよい。内部電極３１，３２の厚みは、例えば、０．５μｍ〜３μｍ程度に設定されていてもよい。導電材料として、Ｃｕ（銅）を用いてもよい。積層方向において隣り合う内部電極３１と内部電極３２との間隔は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度、すなわち隣り合う内部電極３１と内部電極３２との間に位置する圧電体層３０の厚みと同程度に設定されていてもよく、２０μｍ程度に設定されていてもよい。

内部電極３１と内部電極３２とは、積層方向において交互に並んでいる。図６に示されるように、内部電極３１，３２は、積層方向において重なり合う部分Ｐと、積層方向において重なり合わない部分Ｑとを有する。部分Ｐは、駆動部５０のうち活性部に対応する部分である。部分Ｑは、駆動部５０のうち不活性部に対応する部分である。

第２の部分１１は、図１及び図２に示されるように、非駆動部５２と、基部５１の一部とからなる。いずれの第２の部分１１においても、非駆動部５２は、Ｚ軸方向に沿うように基部５１から同一方向に向けて延びている。非駆動部５２が基部５１から延びる方向は、駆動部５０が基部５１から延びる方向と同じである。非駆動部５２と基部５１とは、一体成形されている。非駆動部５２は、圧電的に不活性な不活性部（不活性領域）を含む。

非駆動部５２のうちＹ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、側面２ｅの一部をなしている。非駆動部５２のうちＹ軸方向において対向する側面のうち他方の側面は、側面２ｆの一部をなしている。非駆動部５２のうちＺ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、非駆動部５２の一方の側面と他方の側面とを連結しており、主面２ｃの一部をなしている。非駆動部５２のうち側面２ｅ側には、Ｚ軸方向に延びる溝３５が形成されている。

図５の（ｂ）に詳しく示されるように、非駆動部５２は、複数の圧電体層３０と、矩形状を呈する複数の内部電極３３とを含む。圧電体層３０及び内部電極３３は、Ｚ軸方向において積層されている。圧電体層３０及び内部電極３３の積層方向は、圧電体層３０及び内部電極３１，３２の積層方向と略同一である。

複数の内部電極３３は、積層方向で対向するように積層方向に沿って並んでいる。内部電極３３同士は、圧電体層３０を介して隣り合い且つ対向している。内部電極３３は、互いに略平行に延び且つＺ軸方向に略直交している。内部電極３３の数は、特に限定されないが、図５の（ｂ）では２０枚である。内部電極３３の一端は、側面２ｆまで延びており、側面２ｆに露出している。内部電極３３の他端は、側面２ｅまで延びており、側面２ｅに露出している。

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っていてもよい。内部電極３３の厚みは、例えば、０．５μｍ〜３μｍ程度に設定されていてもよい。導電材料として、Ｃｕ（銅）を用いてもよい。積層方向において隣り合う内部電極３３の直線距離は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度、すなわち隣り合う内部電極３３間に位置する圧電体層３０の厚みと同程度に設定されていてもよく、２０μｍ程度に設定されていてもよい。

基部５１は、直方体形状を呈している。基部５１のうちＸ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、端面２ａの一部をなしている。基部５１のうちＸ軸方向において対向する側面のうち他方の側面は、端面２ｂの一部をなしている。基部５１のうちＹ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、側面２ｅの一部をなしている。基部５１のうちＹ軸方向において対向する側面のうち他方の側面は、側面２ｆの一部をなしている。基部５１のうちＺ軸方向において対向する側面のうち一方の側面は、基部５１の一方の側面と他方の側面とを連結しており、主面２ｄの一部をなしている。

図２、図３、図５及び図６に示されるように、基部５１は、複数の圧電体層３０と、内部電極３４とを含む。圧電体層３０及び内部電極３４は、Ｚ軸方向において積層されている。圧電体層３０及び内部電極３４の積層方向は、圧電体層３０及び内部電極３１，３２の積層方向と略同一である。

本実施形態では、内部電極３４の数は１つである。図７に詳しく示されるように、内部電極３４は、基部５１内において、積層方向と直交する面に沿って基部５１の一方の側面から他方の側面にわたるように延びている。本実施形態では、内部電極３４は、積層方向と直交する面に沿って基部５１のほぼ全域にわたって延びている。内部電極３４は、積層方向から見て、駆動部５０及び非駆動部５２と重なり合っている。

図５の（ａ）に示されるように、内部電極３１，３２のうち基部５１に最も近い電極（本実施形態では内部電極３１）を含む第１の仮想平面と、内部電極３４を含む第２の仮想平面とが積層方向から見て重なり合っていると仮定した場合に、第１の仮想平面と第２の仮想平面との積層方向における直線距離Ｌ１は、例えば、５０μｍ〜３００μｍに設定されていてもよい。主面２ｄと第２の仮想平面とが積層方向から見て重なり合っていると仮定した場合に、主面２ｄと第２の仮想平面との積層方向における直線距離Ｌ２は、例えば、５０μｍ〜３００μｍに設定されていてもよい。直線距離Ｌ１は、直線距離Ｌ２よりも小さく設定されていてもよい。この場合、直線距離Ｌ１は例えば５０μｍ〜２５０μｍ程度に設定されていてもよく、直線距離Ｌ２は例えば１００μｍ〜３００μｍ程度に設定されていてもよい。

図７に示されるように、内部電極３４のうち端面２ａ，２ｂ寄りの両端は、端面２ａ，２ｂのそれぞれから露出していない。内部電極３４のうち側面２ｅ寄りの端は、側面２ｅ，２ｆのうち非駆動部５２の側面を構成する部分から露出している。内部電極３４のうち側面２ｆ寄りの端は、側面２ｆから露出している。

図１〜図３及び図５の（ａ）に示されるように、外部電極３は、駆動部５０における側面２ｅのそれぞれに配置されている。外部電極３は、内部電極３１のうち側面２ｅに露出している端と物理的且つ電気的に接続されている。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。外部電極３は、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ａｕの３層の金属膜からなっていてもよい。外部電極３の厚みは、例えば、０．３μｍ〜５．０μｍ程度に設定されていてもよい。Ａｕの金属膜の代わりに、例えばＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｓｎ等を用いてもよい。

図１、図２、図４、図５及び図７に示されるように、外部電極４は、側面２ｆの全面にわたって配置されている。外部電極４は、内部電極３２，３３，３４のうち側面２ｆに露出している端と物理的且つ電気的に接続されている。外部電極４は、駆動部５０の形状に対応した形状を成しており、駆動部５０に対応した位置において突出している（図４参照）。外部電極４の構成は、外部電極３の構成と同様である。

図１〜図３、図５の（ｂ）及び図７に示されるように、外部電極５は、非駆動部５２における側面２ｅのそれぞれに配置されている。外部電極５は、内部電極３３，３４のうち側面２ｅに露出している端と物理的且つ電気的に接続されている。外部電極５のそれぞれは、互いに物理的且つ電気的に独立している。外部電極４の構成は、外部電極３の構成と同様である。

Ｘ軸方向において、積層体２のうち２つの溝３５の間に位置する部分であって、側面２ｅと主面２ｄとがなす角部分には、積層体２が切り欠かれた切欠部３６が形成されている。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。

以上のように構成されている積層型圧電素子１においては、内部電極３１と外部電極３とが電気的に接続されており、これらが同極である。内部電極３２〜３４と、外部電極４と、外部電極５とが電気的に接続されており、これらが同極である。内部電極３１及び外部電極３と、内部電極３２〜３４及び外部電極４，５とは、電気的に接続されていない。

外部電極３と外部電極４，５との間に電圧が印加されると、内部電極３１と内部電極３２との間にも電圧が印加される。そのため、駆動部５０のうち活性部に位置する圧電体層３０に電界が生じ、駆動部５０が変位する。一方、非駆動部５２においては、圧電体層３０が内部電極３３の間に位置しているので、圧電体層３０に電界が生じない。そのため、非駆動部５２は変位しない。

続いて、積層型圧電素子１の製造方法の一例について説明する。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。

次に、導電ペーストを用いて、内部電極３１〜３４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、内部電極３１及び内部電極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、内部電極３２及び内部電極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、内部電極３４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。

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。

続いて、積層体２の側面２ｅ，２ｆ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３５を形成することにより、外部電極を分断する。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。

続いて、スリットＳを例えばダイシングブレードによって形成する。以上により、積層型圧電素子１が得られる。

以上のような本実施形態では、基部５１が、積層方向と直交する面に沿って基部５１の一方の側面から他方の側面にわたるように延びている内部電極３４を有する。内部電極３４は、外部電極４，５と接続されている。そのため、基部５１が有する内部電極３４を経由して、各駆動部５０の内部電極３２と外部電極５との間で電流が流れる。すなわち、図８に示されるように、内部電極３２から、外部電極４を回り込んで内部電極３３を経由し、外部電極５に至る導電経路Ｄ２に沿って電流が流れる従来の積層型圧電素子と比較して、本実施形態に係る積層型圧電素子１では、各駆動部５０の内部電極３２から外部電極５に至る各導電経路Ｄ１が全体として短くなる。その結果、各導電経路Ｄ１における抵抗値の差が小さくなる。以上より、各駆動部５０の等価回路の時定数がいずれも同等となる結果、各駆動部の応答性が同等となるので、駆動部５０の変位のばらつきを抑制することが可能となる。

本実施形態のように、直線距離Ｌ１が直線距離Ｌ２よりも小さく設定されている場合、内部電極３４の位置が、駆動部５０に近寄ることとなる。そのため、各導電経路Ｄ１がより短くなるので、駆動部５０の変位のばらつきをより抑制することが可能となる。また、この場合、内部電極３４と主面２ｄとの積層方向における直線距離がより大きくなるので、基部５１のうち内部電極３４と主面２ｄとの間の積層方向における厚さが大きくなる。そのため、基部５１の強度が高くなるので、積層型圧電素子１に反りが生ずることを抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、図９に示されるように、基部５１は、圧電体層３０を介して積層方向で対向する複数の内部電極３４を有していてもよい。この場合、スリットＳの加工により駆動部５０を形成する際に複数の内部電極３４のうちいずれかが切断されてしまっても、切断されていない他の内部電極３４により各導電経路Ｄ１が構成される。従って、積層型圧電素子１の歩留まりを向上することが可能となる。また、基部５１が複数の内部電極３４を有するので、基部５１の強度が高くなる。そのため、積層型圧電素子１に反りが生ずることを抑制することが可能となる。積層方向において隣り合う内部電極３４の直線距離は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度、すなわち隣り合う内部電極３４間に位置する圧電体層３０の厚みと同程度に設定されていてもよく、４０μｍ程度に設定されていてもよい。基部５１が有する内部電極３４の数は特に限定されないが、例えば、駆動部が有する内部電極３１，３２の数の０．２倍〜０．３倍程度であってもよいし、４〜６枚程度であってもよい。

基部５１に複数の内部電極３４が配置されている場合、複数の内部電極３４のうち主面２ｃに最も近い電極を含む第３の仮想平面と、複数の内部電極３４のうち主面２ｄに最も近い電極を含む第４の仮想平面とが重なり合うと仮定した場合に、第３の仮想平面と第４の仮想平面との積層方向における直線距離Ｌ３は、例えば、３０μｍ〜３００μｍに設定されていてもよい。内部電極３１，３２のうち主面２ｃに最も近い電極を含む第５の仮想平面と、内部電極３１，３２のうち主面２ｄに最も近い電極を含む第６の仮想平面とが重なり合うと仮定した場合に、第５の仮想平面と第６の仮想平面との積層方向における直線距離Ｌ４は、例えば、１００μｍ〜５００μｍに設定されていてもよい。直線距離Ｌ３は、直線距離Ｌ４の３０％〜５５％であってもよい。積層型圧電素子１に生じうる反りの抑制のためには、積層方向における基部５１の厚さが厚いほど、また、基部５１が内部電極３４を多く有するほど、効果的であるが、積層型圧電素子１の大型化やコスト増に繋がる。一方、基部５１が多数の内部電極３４を有していたとしても、各導電経路Ｄ１における抵抗値を抑制する効果が飽和してくる。そこで、上記３０％〜５５％の数値範囲に設定することで、反りの抑制、各導電経路Ｄ１における抵抗値の抑制、小型化やコストという各要素のバランスをとることが可能となる。

１…積層型圧電素子、２…積層体、２ａ，２ｂ…端面、２ｃ，２ｄ…主面、２ｅ，２ｆ…側面、３〜５…外部電極、３０…圧電体層、３１〜３４…内部電極、５０…駆動部、５１…基部、５２…非駆動部、Ｌ１〜Ｌ４…直線距離。

Claims (4)

1. 基部と、同じ一の方向に向けて前記基部からそれぞれ延びている非駆動部及び複数の駆動部とを有し、複数の圧電体層が前記一の方向に沿って積層されてなる積層体と、
   第１〜第３の外部電極とを備え、
   前記積層体は、前記一の方向に直交する方向において対向する第１及び第２の側面を有し、
   前記第１の側面は、前記基部、前記非駆動部及び前記複数の駆動部のそれぞれの一の側面をなし、
   前記第２の側面は、前記基部、前記非駆動部及び前記複数の駆動部のそれぞれの他の側面をなし、
   前記駆動部は、前記圧電体層を介して前記一の方向で対向する第１及び第２の内部電極を有し、
   前記基部は、前記一の方向と直交する面に沿って前記基部の前記一の側面から前記他の側面にわたるように延びている第３の内部電極を有し、
   前記複数の駆動部及び前記非駆動部は、前記一の方向と、前記第１及び第２の側面の対向方向との双方に直交する方向に沿って並び、
   前記第１の外部電極は、前記基部、前記複数の駆動部及び前記非駆動部のそれぞれの前記一の側面にわたるように、前記第１の側面に配置され、
   前記第２の外部電極は、前記複数の駆動部の前記他の側面のそれぞれに配置され、
   前記第３の外部電極は、前記第２の外部電極と電気的に絶縁されるように前記非駆動部の前記他の側面に配置され、
   前記第１の内部電極は、前記第１の外部電極と接続され、且つ、前記第２及び第３の外部電極と接続されておらず、
   前記第２の内部電極は、前記第２の外部電極と接続され、且つ、前記第１及び第３の外部電極と接続されておらず、
   前記第３の内部電極は、前記第１及び第３の外部電極と接続され、且つ、前記第２の外部電極と接続されていない、積層型圧電素子。
2. 前記積層体は、第１の主面を有し、
   前記第１の主面は、前記基部の前記一の側面と前記基部の前記他の側面とを連結するように延びている、前記基部の外表面の一部をなす面であり、
   前記第１及び第２の内部電極のうち前記基部に最も近い電極を含む第１の仮想平面と、前記第３の内部電極を含むと共に前記一の方向から見て前記第１の仮想平面と重なり合う第２の仮想平面との前記一の方向における直線距離は、前記第１の主面と前記第２の仮想平面との前記一の方向における直線距離よりも小さい、請求項１に記載の積層型圧電素子。
3. 前記基部は、前記圧電体層を介して前記一の方向で対向する複数の前記第３の内部電極を有する、請求項１又は２に記載の積層型圧電素子。
4. 前記基部は、前記圧電体層を介して前記一の方向で対向する複数の前記第３の内部電極を有し、
   前記積層体は、前記一の方向において対向する第１及び第２の主面を有し、
   前記第１の主面は、前記基部の前記一の側面と前記基部の前記他の側面とを連結するように延びている、前記基部の外表面の一部をなす面であり、
   前記第２の主面は、前記非駆動部の前記一の側面と前記非駆動部の前記他の側面とを連結するように延びている、前記非駆動部の外表面の一部をなす面であると共に、前記複数の駆動部の前記一の側面と前記複数の駆動部の前記他の側面とを連結するように延びている、前記複数の駆動部の外表面の一部をなす面であり、
   複数の前記第３の内部電極のうち前記第１の主面に最も近い電極を含む第１の仮想平面と、複数の前記第３の内部電極のうち前記第２の主面に最も近い電極を含むと共に前記一の方向から見て前記第１の仮想平面と重なり合う第２の仮想平面との前記一の方向における直線距離は、前記第１及び第２の内部電極のうち前記第１の主面に最も近い電極を含む第３の仮想平面と、前記第１及び第２の内部電極のうち前記第２の主面に最も近い電極を含むと共に前記一の方向から見て前記第３の仮想平面と重なり合う第４の仮想平面との前記一の方向における直線距離の３０％〜５５％である、請求項１又は２に記載の積層型圧電素子。

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