(57)【要約】      （修正有）【課題】落下時において積層型圧電素子の支持板からの剥離を抑制することができる振動体を提供する。【解決手段】積層体１７の支持板１４側の主面と支持板１４とを底面側接着剤層１５ａで接合するとともに、外部電極１３ｂの露出面と支持板１４とを側面側接着剤層１５ｂで接合してなり、かつ、側面側接着剤層１５ｂの支持板１４からの高さｈは、積層体１７の支持板１４側の主面の高さ以上で、積層体１７の厚みｔの１／２以下である。これにより、落下試験での着地する瞬間に発生する、積層型圧電素子１０、１６と支持板１４との間の引張応力に耐えることができ、振動体の落下時における積層型圧電素子１０、１６の支持板１４からの剥離を抑制することができる。【選択図】図１
2010103977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と内部電極層とを交互に積層してなり、一対の長方形状の主面と該主面の長手方向の両端側に設けられた一対の側面とを有する板状の積層体と、該積層体の前記一対の側面にそれぞれ設けられて前記内部電極層と交互に電気的に接続された一対の外部電極とを具備する積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の前記主面側が接合された支持板とを具備する振動体であって、前記積層体の前記支持板側の主面と前記支持板とを底面側接着剤層で接合するとともに、前記外部電極の露出面と前記支持板とを側面側接着剤層で接合してなり、かつ、前記側面側接着剤層の前記支持板からの高さは、前記支持板から前記積層体の前記支持板側の主面までの高さ以上で、前記積層体の厚みの１／２以下であることを特徴とする振動体。
【請求項２】
前記積層型圧電素子の前記圧電体層の積層数が７層以上であることを特徴とする請求項１に記載の振動体。
【請求項３】
前記支持板が金属または合金からなり、前記側面側接着剤層の上面に、前記外部電極と前記支持板とを導通するための導体層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動体。
【請求項４】
前記底面側接着剤層の厚みが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の振動体。
【請求項５】
前記積層体は、バレル加工されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の振動体。
【請求項６】
前記積層体の角部が６０μｍ以上のＲ面を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の振動体。
【請求項７】
前記積層体の厚みが０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の振動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体に関し、特に、コンピュータ、携帯電話機または小型端末機器用の平面スピーカ装置に用いられるバイモルフ型またはユニモルフ型の積層型圧電素子を用いた振動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極層とを交互に積層してなり、圧電体層の積層方向に形成された長方形状の一対の主面と内部電極層が長さ方向に交互に引き出された一対の側面とを有する板状の積層体と、この積層体の側面に設けられた外部電極とを具備している。
【０００３】
従来の振動体は、図６に示すように、上記のような積層型圧電素子の一方の主面を支持板に接着剤を用いて接合することにより、バイモルフ型およびユニモルフ型の振動体を作製していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の振動体は、図６（ａ）に示すように、積層型圧電素子３０、３６を支持板３４の上下面に底面側接着剤層３５だけで接合して構成されている。
【０００５】
すなわち、積層型圧電素子３０、３６は、７層の圧電体３１と６層の内部電極層３２とを交互に積層してなり、上下面に表面電極層３３ａを有する積層体と、この積層体の長さ方向の両端部にそれぞれ設けられた一対の外部電極３３ｂとを具備している。積層型圧電素子３０、３６は板状であり、上下の主面が長方形状とされ、積層体の長さ方向には、内部電極層３２が交互に引き出された一対の側面が形成され、この一対の側面には、それぞれ外部電極３３ｂが形成されている。
【０００６】
６層の内部電極層３２および２層の表面電極層３３ａは交互に電極層とされており、一対の外部電極３３ｂには、積層体の側面において３層ずつの内部電極層３２及び１層ずつの表面電極層３３ａが電気的に接続されている。
【０００７】
通常、支持板３４に接着剤を塗布し、この接着剤層に積層型圧電素子３０、３６を押し当て、接合されるが、図６（ｂ）に示すように、接着剤層を広く形成し、この接着剤層に積層型圧電素子３０、３６を押し当てて、底面側接着剤層３５と側面側接着剤層３９とで接合したとしても、積層体よりも外側に位置する側面側接着剤層３９の支持板３４からの高さｈは、積層体の支持板３４側の主面よりも低い。なお、図６（ｂ）では、便宜上底面側接着剤層３５と側面側接着剤層３９とを別体として表したが、同一材料の場合は、一体物となる。
【０００８】
また、従来、支持板に凹凸を形成し、積層型圧電素子と支持板との接着剤による接合面積を増加させた振動体や、支持板に貫通孔を形成し、接着剤を貫通孔内にも充填し、積層型圧電素子と支持板との接合強度を向上させた振動体が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２９４３１号公報
【特許文献２】特開平８−２９３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の振動体では、積層体の一方の主面が支持板３４に底面側接着剤層３５だけで接合されており、このような振動体では、積層型圧電素子３０、３６の支持板３４からの剥離が発生し易いという問題があった。
【００１１】
すなわち、振動体が床等に落下した場合には、振動体が着地した瞬間に、支持板３４の下面側に位置する積層型圧電素子３６に、積層型圧電素子３６の重量に応じた重力方向の強い力が作用し、この力が底面側接着剤層３５による接合力を超えると、積層型圧電素子３６の支持板３４からの剥離が発生しやすいという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２では、支持板に凹凸または貫通孔を形成し、積層体の一方の主面だけ、接着剤で凹凸や貫通孔を介して支持板に接合しており、引張試験による接合強度は向上するものの、振動体の落下等の衝撃により、支持板から積層型圧電素子が未だ剥離しやすいという問題があった。
【００１３】
本発明は、落下時において積層型圧電素子の支持板からの剥離を抑制することができる振動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の振動体は、圧電体層と内部電極層とを交互に積層してなり、一対の長方形状の主面と該主面の長手方向の両端側に設けられた一対の側面とを有する板状の積層体と、該積層体の前記一対の側面にそれぞれ設けられて前記内部電極層と交互に電気的に接続された一対の外部電極とを具備する積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の前記主面側が接合された支持板とを具備する振動体であって、前記積層体の前記支持板側の主面と前記支持板とを底面側接着剤層で接合するとともに、前記外部電極の露出面と前記支持板とを側面側接着剤層で接合してなり、かつ、前記側面側接着剤層の前記支持板からの高さは、前記支持板から前記積層体の前記支持板側の主面までの高さ以上で、前記積層体の厚みの１／２以下であることを特徴とする。
【００１５】
底面側接着剤層だけで積層型圧電素子を支持板に接合すると、落下試験で、着地した瞬間に、支持板の落下方向に位置する積層型圧電素子に、積層型圧電素子の重量に応じた重力方向の強い力が作用し、この力が底面側接着剤層による接合力を超えると、積層型圧電素子の支持板からの剥離が発生しやすいが、本発明の振動体では、底面側接着剤層だけでなく、支持板からの高さが積層体の支持板側の主面の高さ以上である側面側接着剤層によっても積層型圧電素子を支持板に接合することにより、言い換えれば、支持板からの高さが積層体の主面の高さ以上である側面側接着剤層により、積層型圧電素子の外部電極が支持板に強固に接合され、落下試験時の着地する瞬間に発生する、積層型圧電素子と支持板との間の引張応力に耐えることができ、振動体の落下時における積層型圧電素子の支持板からの剥離を抑制することができる。
【００１６】
さらに、側面側接着剤層の支持板からの高さが積層型圧電素子の厚みの１／２以下であるため、積層体からの外部電極の剥離を有効に抑制することができる。すなわち、側面側接着剤層の支持板からの高さが高い場合には、積層型圧電素子が支持板に強固に接合され、落下試験における積層型圧電素子の支持板からの剥離を抑制できる。一方で、積層型圧電素子の圧電体層、内部電極層、および外部電極よりも側面側接着剤層の熱膨張係数が大きいため、温度サイクル試験において、側面側接着剤層の収縮により積層体の側面と側面側接着剤層が接合している外部電極との間に主面の長さ方向の引張応力が発生し、この間で剥離しやすくなるが、側面側接着剤層の支持板からの高さ位置が、積層型圧電素子の厚みの１／２以下である場合には、積層体の側面と外部電極との間の長さ方向の引張応力を小さくでき、積層体からの外部電極の剥離を有効に抑制することができる。
【００１７】
本発明の振動体は、前記積層型圧電素子の前記圧電体層の積層数が７層以上であることを特徴とする。
【００１８】
積層型圧電素子を高変位及び低電圧駆動させるために、圧電体層の積層数を増やすことが考えられるが、圧電体層の積層数を７層以上と増加させると積層型圧電素子の重量が重くなり、落下試験において、支持板と積層型圧電素子との間が剥離しやすくなるため、本発明を特に好適に用いることができる。
【００１９】
本発明の振動体は、前記支持板が金属または合金からなり、前記側面側接着剤層の上面に、前記外部電極と前記支持板とを導通するための導体層が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の振動体によれば、側面側接着剤層の上面に導体層を形成する場合には、側面側接着剤層の接着剤及び導体層の金属成分の熱膨張係数が積層型圧電素子の圧電体層の熱膨張係数よりも大きいため、積層体の側面と外部電極との間により大きな引張応力がかかるため、本発明を特に好適に用いることができる。
【００２１】
本発明の振動体は、底面側接着剤層の厚みが１μｍ以上であることを特徴とする。底面側接着剤層の厚みが１μｍ以上である場合には、積層型圧電素子と支持板とをより強固に接合することができるため、振動板が落下衝撃等を受けた場合にも積層型圧電素子と支持板との剥離を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明の振動体は、前記積層体がバレル加工されていることを特徴とする。このような振動体では、板状の積層体を、例えば、メディアと研磨粉末を同封した容器に投入して回転バレル加工することにより、積層体の１２の辺（角部）、およびこれらの辺のうち３つが交わって作成される８の角部が全て丸く研磨されており、例えば、積層体の角部が６０μｍ以上のＲ面を有しており、底面側接着剤層から側面側接着剤層にかけての接着剤層の連続性が良好となり、振動体の落下時における積層型圧電素子の支持板からの剥離をさらに抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の振動体は、前記積層体の厚みが０．７ｍｍ以下であることを特徴とする。このような薄い形状の積層型圧電素子の場合、外部電極にかかる引張応力が大きいだけでなく、落下等で積層型圧電素子に加わる応力も大きいため、本発明をより好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の振動体は、底面側接着剤層だけでなく、支持板からの高さが積層体の主面の高さ以上である側面側接着剤層によっても積層型圧電素子を支持板に接合することにより、積層型圧電素子の外部電極が支持板に強固に接合され、落下試験の着地する瞬間に発生する、積層型圧電素子と支持板との間の引張応力に耐えることができ、振動体の落下時における積層型圧電素子の支持板からの剥離を抑制することができるとともに、側面側接着剤層の支持板からの高さが積層型圧電素子の厚みの１／２以下であるため、積層体からの外部電極の剥離を有効に抑制することができ、信頼性の高い振動体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のバイモルフ型の振動体の断面図である。
【図２】本発明のバイモルフ型の振動体の平面図である。
【図３】側面側接着剤層の表面に導体層を有する本発明の振動体の断面図である。
【図４】本発明のバイモルフ型の振動体の他の形態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は図４の積層型圧電素子を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図６】従来のバイモルフ型の振動体を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は接着剤層を広く形成し、この接着剤層に積層型圧電素子を押し当てて接合した場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は本発明のバイモルフ型の振動体の断面図を、図２は平面図を示す。なお、図２では理解を容易にするため、斜線等を記載した。
【００２７】
本発明のバイモルフ型の振動体は、図１、２に示すように、積層型圧電素子１０、１６を支持板１４の上下面に接着剤により接合して構成されている。尚、本発明は、バイモルフ型の積層型圧電素子に限定されるものではなく、支持板の片側に積層型圧電素子が接合されたユニモルフ型であっても本発明の効果は得られる。尚、図１は理解を容易にするため、積層型圧電素子１０、１６の厚みを拡大して記載した。
【００２８】
積層型圧電素子１０、１６は、厚みが１０〜６０μｍの７層の圧電体層１１と６層の内部電極層１２とを交互に積層してなり、上下面に表面電極層１３ａを有する積層体１７と、この積層体１７の長さ方向の両端部にそれぞれ設けられた一対の外部電極１３ｂとを具備している。
【００２９】
積層体１７は板状であり、上下の主面が長方形状とされ、積層体１７の主面の長さ方向ｘには、内部電極層１２が交互に引き出された一対の側面を有している。積層体１７の長方形状の主面は、幅が５ｍｍ以下で、長さが１０ｍｍ以上であることが望ましい。このような積層型圧電素子では、特に、主面の長さ方向ｘの変位が大きくなり、積層体１７の側面と外部電極１３ｂとの間に主面の長さ方向ｘの引張応力が発生し易くなるため、本発明を好適に用いることができる。積層体１７の長方形状の主面は、特に幅が５ｍｍ以下で、長さが１７ｍｍ以上の場合に、本発明を好適に用いることができる。
【００３０】
また、積層体１７の圧電体層１１の積層数が７層以上である場合には、積層型圧電素子１０、１６の重量が重くなるため、落下試験において、支持板１４と積層型圧電素子１０、１６との間が剥離しやすくなるため、本発明をより好適に用いることができる。
【００３１】
内部電極層１２としては、銀とパラジウムからなる金属成分と圧電体層１１を構成する材料成分を含有することが望ましい。内部電極層１２に圧電体層１１を構成する材料成分を含有することにより、圧電体層１１と内部電極層１２の熱膨張差による応力を低減することができ、積層不良のない積層型圧電素子１０、１６を得ることができる。内部電極層１２は、特に、銀とパラジウムからなる金属成分に限定されるものではなく、また、セラミック成分として、圧電体層１１を構成する材料成分に限定されるものではなく、他のセラミック成分であっても良い。
【００３２】
表面電極層１３ａと外部電極１３ｂは、銀からなる金属成分にガラス成分を含有することが望ましい。ガラス成分を含有することにより、圧電体層１１や内部電極層１２と、表面電極層１３ａまたは外部電極１３ｂとの間に強固な密着力を得ることができる。
【００３３】
積層体１７の長さ方向ｘの両端部には、積層体１７の側面から上下の主面の長さ方向ｘ端部まで被覆する外部電極１３ｂがそれぞれ設けられている。積層型圧電素子１０、１６は、６層の内部電極層１２および２層の表面電極層１３ａが交互に電極層とされており、一対の外部電極１３ｂには、積層体１７の対向する側面において３層ずつの内部電極層１２及び１層ずつの表面電極層１３ａが電気的に接続されている。
【００３４】
そして、本発明の振動体は、積層体１７の支持板１４側の主面と支持板１４とが底面側接着剤層１５ａで接合され、かつ外部電極１３ｂの露出面の一部と支持板１４とが側面側接着剤層１５ｂで接合されている。言い換えれば、側面側接着剤層１５ｂは、外部電極１３ｂの露出面に付着し、裾が広がるようにして支持板１４の表面にも付着している。この側面側接着剤層１５ｂは、高さｈが積層体１７の支持板１４側の主面の高さ以上とされ、側面側接着剤層１５ｂの支持板１４からの高さｈは、積層体１７の厚みｔの１／２以下とされている。
【００３５】
本発明では、底面側接着剤層１５ａだけでなく、支持板１４からの高さｈが積層体１７の支持板１４側の主面の高さ以上の側面側接着剤層１５ｂにより、落下試験の着地時に発生する、積層型圧電素子１０、１６と支持板１４との間に発生する引張応力に対して、外部電極１３ｂの露出面と側面側接着剤層１５ｂとの間に発生する剪断応力が対抗して耐えることができ、積層型圧電素子１０、１６の支持板１４からの剥離を抑制することができる。
【００３６】
一方、側面側接着剤層１５ｂの高さｈが積層体１７の主面の高さよりも低い場合には、落下試験の着地時に発生する、積層型圧電素子１０、１６と支持板１４との間の引張応力に耐えきれず、積層型圧電素子１０、１６の支持板１４からの剥離抑制効果が殆どない。
【００３７】
また、側面側接着剤層１５ｂの支持板１４からの高さｈが、積層体１７の厚みｔの１／２より大きくなると、積層型圧電素子１０、１６、支持板１４及び側面側接着剤層１５ｂの熱膨張係数の違いにより、温度サイクルや高温高湿放置試験等の信頼性試験において、積層体１７の内部電極層１２と外部電極１３ｂとの接合部が剥離し、電気的接続がとれず、積層型圧電素子１０、１６が変位せず、振動体が振動しなくなるという問題があるが、本発明のように、側面側接着剤層１５ｂの支持板１４からの高さｈを、積層体１７の厚みｔの１／２以下とすることにより、積層体１７の側面からの外部電極１３ｂの剥離を抑制し、積層体１７の内部電極層１２と外部電極１３ｂとを確実に接合でき、電気的接続を維持できる。
【００３８】
側面側接着剤層１５ｂは、底面側接着剤層１５ａと連続しており、本発明では、一対の外部電極１３ｂの支持板１４側に突出した部分間の接着剤層を底面側接着剤層１５ａとし、さらに詳細に説明すると、積層体１７の側面間に位置する接着剤層を底面側接着剤層１５ａとし、それよりも外側に位置する接着剤層を側面側接着剤層１５ｂと定義した。
【００３９】
また、積層型圧電素子１０、１６と支持板１４との接合強度を高めるべく、積層型圧電素子１０、１６と支持板１４との間の底面側接着剤層１５ａの厚みが、１μｍ以上とされている。このように、底面側接着剤層１５ａの厚みが１μｍ以上である場合には、接着剤の熱膨張係数が大きいため、特に、温度変化のサイクルによって積層体１７と外部電極１３ｂとの間に長さ方向ｘの引張・圧縮応力が発生し外部電極１３ｂが剥離し易いため、本発明をより好適に用いることができる。
【００４０】
また、積層型圧電素子１０、１６の幅方向の側面にも、幅方向側面側接着剤層１８が形成され、この幅方向側面側接着剤層１８の支持板１４からの高さも、積層体１７の支持板１４側の主面の高さ以上とされ、積層体１７の厚みｔの１／２以下とされている。これにより、積層型圧電素子１０、１６の幅方向の側面も強固に接合されている。
【００４１】
底面側接着剤層１５ａ、側面側接着剤層１５ｂを形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂等公知のものを使用することができる。接着剤に使用する樹脂の硬化方法としては、熱硬化性、光硬化性、嫌気性硬化等いずれを用いても振動体を作製することができる。
【００４２】
本発明の振動体は、外部電極１３ｂを絶縁性の支持板１４に形成された電極パターン、または導電性の支持板１４そのものに導通せしめ、これらの外部電極１３ｂ間に電圧を印加し、積層型圧電素子が駆動することになる。また、積層型圧電素子１０と積層型圧電素子１６とは、支持板１４に対してそれぞれ同じ側に変位するように、電圧が印加される。これにより、図１、２に示すようなバイモルフ型の振動体は、大きく振動することになる。
【００４３】
尚、図３に示すように、支持板１４が金属または合金からなり、側面側接着剤層１５ｂの上面に、一方の外部電極１３ｂと支持板１４とを導通するための導体層５５が形成されている。このように側面側接着剤層１５ｂの上面に導体層５５を形成した場合には、側面側接着剤層１５ｂの接着剤及び導体層５５の金属の熱膨張係数が積層型圧電素子１０、１６の熱膨張係数よりも大きいため、積層型圧電素子１０、１６の内部電極層１２と外部電極層１３ｂとの間により大きな引張応力がかかるため、本発明をより好適に用いることができる。
【００４４】
次に、本発明の振動体の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を混練し、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。
【００４６】
次に、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを得ることができ、グリーンシートに内部電極ペーストを印刷して内部電極パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを所望の枚数積層し、最上層にはグリーンシートのみ積層して、積層成形体を作製する。
【００４７】
次に、この積層成形体を脱脂、焼成することにより積層体１７を得ることができる。積層体１７は、必要に応じて外周部を加工し、積層体１７の圧電体層１１の積層方向の両主面に表面電極層１３ａのペーストを印刷し、引き続き、積層体１７の長さ方向ｘの両側面に外部電極１３ｂのペーストを印刷し、所定の温度で電極の焼付けを行うことにより積層型圧電素子１０、１６を得ることができる。
【００４８】
次に、積層型圧電素子１０、１６に圧電性を付与するために表面電極層１３ａ又は外部電極１３ｂを通じて直流電圧を印加して、積層型圧電素子１０、１６の分極を行う。
【００４９】
次に、支持板１４に接着剤を塗布して、その支持板１４上に積層型圧電素子１０、１６を押し当て、その後、側面側接着剤層の高さを高くするため、外部電極１３ｂの露出面の側面側接着剤層に接着剤を筆等で重ね塗りし、この後、接着剤を熱や紫外線を照射することにより硬化させ、本発明の振動体を得ることができる。
【００５０】
図４は、本発明の振動体の他の形態を示すもので、この振動体では、図１と異なる点は、図５に示すように、積層体１７がバレル加工されて作製されている点である。
【００５１】
すなわち、積層体１７は板状であり、上下の主面は外周部が研磨された擬長方形状とされ、積層体１７の主面の長さ方向ｘには、内部電極層１２が交互に引き出された一対の側面を有している。
【００５２】
積層体１７は、例えば、メディアと研磨粉末を同封した容器に投入して回転バレル加工することにより、積層体１７の２つの主面および４つの側面で形成される１２の辺（角部）、およびこれらの辺のうち３つが交わって形成される８の角部が全て丸く研磨されており、例えば、積層体１７の角部が６０μｍ以上のＲ面（曲率半径）を有している。積層体１７の角部の曲率半径は８０μｍ以上が望ましい。
【００５３】
積層体をバレル加工することにより、積層体１７の両主面に表面電極１３ａをそれぞれ形成し、内部電極層１２が露出した側面に外部電極１３ｂを形成する際に、丸く研磨されている部分に、確実に外部電極１３ｂ、表面電極層１３ａを形成できる。すなわち、積層体１７をバレル加工しない場合には、主面と側面とでなす角部に外部電極や表面電極層を形成する必要があり、角部で電極ペーストの塗布量が少なくなり、角部で電極切れを起すおそれがあったが、本発明では、１２の辺、およびこれらの辺のうち３つが交わって形成される８の角部が全て丸く研磨されているため、丸く研磨された部分に電極ペーストを多く塗布することができ、外部電極１３ｂと表面電極１３ａとの接続を確実に行うことができる。
【００５４】
Ｒ面の大きさは、用いたメディアの直径、研磨剤の平均粒径、加工時間によって変化する。例えば、研磨時間を１０時間とし、研磨剤の平均粒径を８μｍに固定して、メディア径を直径４ｍｍと直径２ｍｍとした結果、直径４ｍｍのメディアを用いた場合にはコーナー部の曲率半径（以下、アールということがある）は１２０μｍ、直径２ｍｍのメディアを用いた場合にはコーナー部のアールは８５μｍであった。また、メディア径を直径４ｍｍとし、研磨剤の平均粒径を８μｍに固定して、研磨時間を５Ｈｒと１５Ｈｒとした場合、コーナー部のアールはそれぞれ、１００μｍ，１４０μｍであった。なお、メディア径が直径２ｍｍを用いて時間を５Ｈｒとした場合、コーナー部のアールは６０μｍであった。
【００５５】
積層体１７の厚みが０．７ｍｍ以下、特に０．５５ｍｍ以下である場合には、本発明を好適に用いることができる。このような薄い板状の積層型圧電素子の場合、外部電極にかかる引張応力が大きいだけでなく、落下等で素子に加わる応力も大きいため、本発明をより好適に用いることができる。積層体１７の主面の面積が５０ｍｍ２以上である場合には、積層体１７の強度が低下し、破損し易いため、本発明をより好適に用いることができる。なお、積層体１７の主面の面積は、対向する一対の側面間の距離で定義される幅と、他の一対の側面間の距離で定義される長さとの積で表される。
【００５６】
破損は、磁器の有する強度以上の応力発生にて生じる。磁器強度が低いＰＺＴ薄板では、バレル加工すると破損し易いと考えられており、従来ではバレル加工は採用されていなかった。一方、積層型圧電素子は落下時の衝撃でクラックが発生して破損し、支持板から剥離することもあるが、クラックの原因となる脱粒は、大量生産していく上で発生が一定しておらず、積層体の面と面の交わる１２の辺（角部）および８の角部のどこかで発生していたため、脱粒のおそれがある箇所全てを予め除去することで、積層型圧電素子におけるクラックを抑制し、破損を抑制できる。
【００５７】
セラミックスのバレル加工には、通常高硬度のジルコニアボールがメディアとして用いられるが、本発明では、メディアとして柔らかいガラスビーズを採用し、また、研磨粉末としてＡｌ２Ｏ３を用いる。なお、メディア径、研磨粉末の粒度分布はセラミックス素子に衝突した際の破壊力を高めるため、ガラスビーズとして直径２ｍｍ以上を採用し、研磨粉末は平均粒径１５．５μｍ以下の細かいものを用いる。このようにして、角部の丸い積層型圧電素子を容易に作製できる。
【００５８】
そして、角部が全て丸く研磨された積層体１７に表面電極１３ａ、外部電極１３ｂを形成した積層型圧電素子１０を、図１に示すような底面側接着剤層１５ａおよび側面側接着剤層１５ｂを用いて支持板１４に接合すると、積層体１７に表面電極１３ａ、外部電極１３ｂが滑らかに形成されるため、図４に示すように、底面側接着剤層１５ａから側面側接着剤層１５ｂにかけての接着剤層の連続性が良好となり、振動体の落下時における積層型圧電素子１０、１６の支持板１４からの剥離をさらに抑制することができる。
【実施例１】
【００５９】
Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含有する圧電粉末と、バインダーと、分散剤と、可塑剤と、溶剤とをボールミル混合により２４時間混練してスラリーを作製した。
【００６０】
得られたスラリーを用いてドクターブレード法により厚み約５０μｍのグリーンシートを作製した。このグリーンシートに電極材料としてＡｇおよびＰｄを含有する電極ペーストをスクリーン印刷法により所定形状に塗布し、該電極ペーストが塗布されたグリーンシートを６層もしくは１２層積層し、最上層には電極ペーストが塗布されていないグリーンシートを１層重ね合わせて加圧し、積層数の異なる２種類の積層成形体を作製した。そして、これらの積層成形体を５００℃、１時間、大気中で脱脂し、その後、１１００℃、３時間、大気中で焼成し、積層焼結体を得た。
【００６１】
次に、得られた積層体１７の長さ方向ｘの両端面部をダイシング加工によりカットし、内部電極層１２の先端を積層体の側面に露出させ、積層体１７の両主面に電極層を形成すべく、電極材料としてＡｇとガラスを含有する電極ペーストを、積層体の主面にスクリーン印刷法により塗布し、その後、長さ方向ｘの両端部に、外部電極材料としてＡｇとガラスを含有する電極ペーストをディップ法により塗布し、７００℃、１０分、大気中で焼き付け、積層型圧電素子１０、１６を作製した。
【００６２】
作製された積層体１７の主面の寸法は幅３．５ｍｍ、長さ２６ｍｍであり、圧電体層１１の厚みは４０μｍ、内部電極層１２の厚みは３μｍであった。
【００６３】
次に、積層型圧電素子１０、１６の表面電極１３ａを通して内部電極層１２間及び内部電極層１２と表面電極１３ａ間に、圧電体層１１が７層、１３層の積層型圧電素子１０、１６とも、１００Ｖ、２分間電圧を印加し分極を行った。
【００６４】
次に、厚み０．２ｍｍの４２アロイ（合金製）の支持板１４を準備し、支持板１４の両主面に熱硬化型のエポキシ樹脂からなる接着剤を塗布し、接着剤を塗布した支持板１４の部分に積層型圧電素子１０、１６を押し付け、さらに、外部電極１３ｂの露出面の側面側接着剤層に接着剤を筆等で重ね塗りし、１２０℃、１時間、空気中で接着剤を硬化させ、この側面側接着剤層の表面に導体層５５を形成し外部電極１３ｂと支持板１４とを電気的に接合し、図３に示すようなバイモルフ型の振動体を作製した。一方、接着剤の塗布面積を狭くし、この部分に積層型圧電素子１０、１６を押し付け、積層体の主面を底面側接着剤層だけで接合し、図６（ａ）に示すような比較例の試料を作製した。
【００６５】
作製されたバイモルフ型振動体は、インピーダンスアナライザーにより電気容量を測定し、表２に記載した。また、作製されたバイモルフ型振動体について、−４０℃〜８５℃、各温度での保持時間３０分の温度サイクルを１００サイクル行う温度サイクル試験を行い、静電容量が初期値から５％以上低下したものを不良とし、不良数／試験数を不良率とし、表２に記載した。
【００６６】
さらに、作製されたバイモルフ型振動体は、温度６０℃、湿度９０％の雰囲気中で１０００時間で高温高湿放置試験を行い、静電容量が初期値から５％以上低下したものを不良とし、不良数／試験数で不良率とし、表２に記載した。
【００６７】
また、振動体の支持板と積層型圧電素子との接合強度について、落下試験で確認した。試験条件は、振動体の支持板の一端部を実装部材に固定し、この実装部材を１００ｇの落下試験治具に固定し、落下高さ１００ｃｍから大理石から成る落下地点へ合計３回自由落下させ、振動体を４０倍の顕微鏡で観察し、積層型圧電素子と支持板との間に剥離が発生し、または積層型圧電素子にクラックが発生したものを不良とし、不良数／試験数で不良率とした。
【００６８】
【表１】
2010103977.tif 000003
【００６９】
【表２】
2010103977.tif 000004
【００７０】
表１、２から、底面側接着剤層と、支持板からの高さが積層体の支持板側の主面の高さ以上で、積層体の厚みの１／２以下である側面側接着剤層で、積層型圧電素子を支持板に接合した本発明の試料では、温度サイクル試験、高温高湿放置試験及び落下衝撃試験において不良率が低く、良好な結果となった。
【００７１】
一方、底面側接着剤層だけで積層型圧電素子と支持板を接合した試料Ｎｏ．１（７層品）、試料Ｎｏ．９（１３層品）では、温度サイクル試験、高温高湿放置試験及び落下衝撃試験において不良率が高く、また、側面側接着剤層の支持板からの高さが積層体の厚みの１／２を超える試料Ｎｏ．４、５（７層品）、試料Ｎｏ．１２、１３（１３層品）では、側面側接着剤層の高さが高くなるほど、不良率が高くなることがわかる。
【実施例２】
【００７２】
上記実施例１で作製した積層体をバレル加工した。積層体１７の主面の寸法は幅３．５ｍｍ、長さ２６ｍｍであり、主面の面積が９１ｍｍ２のものと、積層体１７の主面の寸法を変化させ、表３に示すような主面の面積の積層体１７を作製した。積層体１７の厚さを表３に示した。
【００７３】
バレル加工には、３Ｌのポリエチレン製ポットを用い、メディアとして直径２ｍｍのガラス製ボールを用いた。研磨粉末としては平均粒径８μｍのアルミナ研磨材（ＷＡ）を採用し、ポットにメディアと積層体１７と研磨剤と溶媒として純水を入れて、６〜４０時間混合し、積層体１７をバレル加工した。なお、バレル加工しない試料として、表１、２の試料Ｎｏ．６〜８を、表３、４の試料Ｎｏ．１７、１９、２１として記載した。
【００７４】
積層体１７のバレル加工後、流水超音波洗浄によって、付着した研磨剤を除去した。積層体１７の両主面と４側面とで形成される８つの辺（角部）のアールを測定し、それらの平均を角部のアールとして表３に記載した。アールは、角部を３次元形状測定器（メジャーリングスコープ：日商精密光学株式会社製）で測定することにより求めた。なお、アールの制御はバレル加工時間によって調整した。
【００７５】
積層体１７の両主面に表面電極層を形成すべく、電極材料としてＡｇとガラスを含有する電極ペーストを、積層体の主面にスクリーン印刷法により塗布し、その後、長さ方向ｘの両端部に、外部電極材料としてＡｇとガラスを含有する電極ペーストをディップ法により塗布し、７００℃、１０分、大気中で焼き付け、積層体のＲ面において表面電極層と外部電極が重畳する、図５（ａ）に示すような積層型圧電素子１０、１６を作製した。
【００７６】
また、バレル加工を施した積層型圧電素子１０、１６について、積層体の側面の外部電極の電極厚みと、積層体の角部の電極厚み（外部電極の厚み、または表面電極の厚み、または外部電極と表面電極の重畳部の厚み）の厚みを断面観察したところ、積層体の角部の電極厚みは、積層体の側面の外部電極の厚みの１／２以上であり、十分な厚みを有しており、バレル加工を施した積層体の角部での電極厚みは十分であり、表面電極層と外部電極との電気接続性は良好であった。
【００７７】
次に、積層型圧電素子１０、１６の表面電極１３ａを通して内部電極層１２間及び内部電極層１２と表面電極１３ａ間に、１００Ｖ、２分間電圧を印加し分極を行った。
【００７８】
次に、厚み０．２ｍｍの４２アロイ（合金製）の支持板１４を準備し、支持板１４の両主面に熱硬化型のエポキシ樹脂からなる接着剤を塗布し、接着剤を塗布した支持板１４の部分に積層型圧電素子１０、１６を押し付け、さらに、外部電極１３ｂの露出面の側面側接着剤層に接着剤を筆等で重ね塗りし、１２０℃、１時間、空気中で接着剤を硬化させ、この側面側接着剤層の表面に導体層５５を形成して外部電極１３ｂと支持板１４とを電気的に接合し、図４に示すようなバイモルフ型の振動体を作製した。側面側接着剤層の高さｈと、底面側接着剤層の厚みを測定し、表３に記載した。側面側接着剤層の高さｈは支持板からの高さであり、積層体の厚みｔに対する比で記載した。
【００７９】
これらのバイモルフ型振動体についてインピーダンスアナライザーにより静電容量を測定し、表４に記載した。作製したバイモルフ型振動体について、実施例１と同様にして温度サイクル試験、高温高湿放置試験を行い、不良率を表４に記載した。
【００８０】
また、振動体の支持板と積層型圧電素子との接合強度について、落下試験で確認した。試験条件は、振動体の支持板の一端部を実装部材に固定し、この実装部材を１００ｇの落下試験治具に固定し、落下高さ１００ｃｍから大理石から成る落下地点へ合計３回自由落下させ、振動体を４０倍の顕微鏡で観察し、積層型圧電素子と支持板との間に剥離が発生し、または積層型圧電素子にクラックが発生したものを不良とし、不良数／試験数で不良率とし、表４に記載した。また、落下高さを１５０ｃｍとする以外は、上記と同様とした落下試験も行い、結果を表４の高度落下試験の欄に記載した。
【００８１】
高度落下試験後に、不良となった振動体を４０倍の顕微鏡で観察したところ、バレル加工した試料では積層型圧電素子に殆どクラックは見られず、積層型圧電素子と支持板との間に剥離が発生して不良となるものが殆どであった。一方、バレル加工しなかった試料では、殆どの試料の積層型圧電素子にクラックが発生していた。
【００８２】
【表３】
2010103977.tif 000005
【００８３】
【表４】
2010103977.tif 000006
【００８４】
これらの表３、４から、積層体をバレル加工すると、図４に示したように、底面側接着剤層から側面側接着剤層にかけての接着剤層の連続性が良好となり、振動体の落下時における積層型圧電素子の支持板からの剥離をさらに抑制できることがわかる。さらに、バレル加工を施すことにより積層型圧電素子における脱粒を抑制して、クラックの発生を抑制し、高度落下試験における不良率を低下できることがわかる。
【符号の説明】
【００８５】
１０、１６・・・積層型圧電素子
１１・・・圧電体層
１２・・・内部電極層
１３ａ・・・表面電極層
１３ｂ・・・外部電極
１４・・・支持板
１５ａ・・・底面側接着剤層
１５ｂ・・・側面側接着剤層
ｘ・・・主面の長さ方向
ｈ・・・側面側接着剤層の支持板からの高さ
ｔ・・・積層体の厚み
【図１】
2010103977.tif 000007
【図２】
2010103977.tif 000008
【図３】
2010103977.tif 000009
【図４】
2010103977.tif 000010
【図５】
2010103977.tif 000011
【図６】
2010103977.tif 000012