(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有する圧電体と、
前記圧電体の長さ方向と直交する方向に配置されており、かつ長さ方向において圧電体層を介して重なり合っており、かつ長さ方向において交互に配置されたそれぞれ複数の第１，第２の内部電極を備え、
第１の内部電極が圧電体の長さ方向と直交する方向において分割された第１分割内部電極及び第２分割内部電極を有し、第１，第２の分割内部電極が電気的に接続されておらず、
前記圧電体の幅方向中心よりも第１の側面または上面側の第１の圧電体領域と、第２の側面または下面側の第２の圧電体領域とが、圧電縦効果を利用して逆相で伸縮駆動力が発生するように構成されており、前記長さ方向において隣り合う圧電体層が長さ方向かつ異なる方向に分極されており、かつ各圧電体層内においては、第１の圧電体領域と第２の圧電体領域とが同一方向になるように分極されかつ電界が第１の圧電体領域と第２の圧電体領域とで異なる方向に加えられるように構成されており、それによって、前記圧電体の長さ方向全体が長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振されるバイモルフ型の圧電装置。
【請求項２】
前記第１，第２の分割内部電極にそれぞれ電気的に接続されるように、前記圧電体の外表面に形成された第１，第２の外部電極をさらに備える、請求項１に記載の圧電装置。
【請求項３】
前記第１，第２の外部電極が、圧電体の上面または下面に形成されている、請求項２に記載の圧電装置。
【請求項４】
前記第１，第２の外部電極間に溝が形成されている、請求項３に記載の圧電装置。
【請求項５】
長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有する圧電体と、
前記圧電体内において、長さ方向と直交する方向に延ばされており、かつ前記圧電体の長さ方向において圧電体層を介して重なり合うように配置された複数の第１，第２の内部電極を備え、
隣り合う圧電体層が長さ方向において逆方向に分極されており、かつ前記第１，第２の内部電極が、圧電体の第１の側面、上面または下面側に寄せられて形成され、第１，第２の内部電極が形成されている圧電体領域が圧電縦効果を利用して長さ方向に伸縮駆動力が発生するように構成されており、それによって前記圧電体の長さ方向全体が長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振される、ユニモルフ型の圧電装置。
【請求項６】
前記圧電体の長さ方向において少なくとも一方端側に、駆動に際して電界が加わらない不活性層が配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電装置。
【請求項７】
前記圧電体の屈曲振動の振動のノード点近傍に配置されており、該圧電体に固定された保持部をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の圧電装置。
【請求項８】
前記保持部が、圧電体のノード点を通り、長さ方向と直交する方向において、ノード点近傍に配置されている、請求項７に記載の圧電装置。
【請求項９】
基板と、基板上に搭載されており、請求項１〜７のいずれかに記載の複数の圧電装置とを備え、複数の圧電装置が梯子型回路構成を実現するように電気的に接続されている、ラダー型フィルタ。
【請求項１０】
長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有し、長さ方向において分散配置されており、かつ長さ方向と直交する方向に延びる複数の第１，第２の内部電極が埋設されている圧電体であって、第１の内部電極が第１，第２の分割内部電極により構成されており、第１，第２の分割内部電極が電気的に接続されていない積層型の圧電体を用意する工程と、
前記積層型の圧電体の第１，第２の分割内部電極と、第２の内部電極との間に直流電圧を印加して、長さ方向において隣り合う圧電体層を内部電極を介して長さ方向において逆方向に分極処理し、かつ各圧電体層内を同一方向に分極処理する工程と、
前記第１の分割内部電極に電気的に接続される第１の外部電極及び前記第２の分割内部電極に電気的に接続される第２の外部電極をそれぞれ圧電体外表面に形成する工程とを備える、圧電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振子フィルタまたはアクチュエータなどに用いられる圧電装置及びその製造方法に関し、より詳細には、圧電縦効果を利用して圧電体の長さ方向屈曲振動が励振される圧電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電共振子や圧電アクチュエータとして、圧電縦効果を利用した圧電装置及び圧電横効果を利用した圧電装置が種々提案されている。圧電縦効果は、分極方向と同方向に電界を圧電体に印加した場合に、圧電効果により縦方向すなわち圧電体の電界印加方向に圧電体を伸縮させる変位を利用するものである。圧電横効果は、電界印加方向に対して直交する方向にすなわち横方向に圧電体を伸縮させる変位を利用したものである。
【０００３】
数百ｋＨｚ帯の圧電共振子としては、圧電横効果を利用した拡がり振動や長さ伸縮振動を利用したものが広く用いられている。拡がり振動を利用した圧電共振子では、正方形板の圧電板の厚み方向に電界が印加され、該圧電板が径方向に伸縮される変位が利用される。また、長さ伸縮振動を利用した圧電共振子では、厚み方向に分極処理された棒状の圧電体に分極方向と同一に電界が印加され、それによって圧電体が長さ方向に伸縮される。
【０００４】
他方、特開平１０−４３３０号公報には、圧電縦効果を利用して長さ伸縮振動を励振させる積層型の圧電共振子が開示されている。ここでは、長さ方向を有する圧電体内に、該長さ方向と直交する方向に複数の内部電極が形成されている。該長さ方向において、内部電極を介して隔てられた隣り合う圧電体層は、長さ方向において逆方向に分極処理されている。この圧電共振子では、各圧電体層に電圧を印加することにより、圧電体が長さ方向に伸縮振動される。
【０００５】
上記圧電縦効果を利用して長さ伸縮振動が励振される圧電共振子では、従来の圧電横効果利用した圧電共振子に比べて、広帯域化を図ることができる。また、この縦効果を利用した圧電共振子は積層型の構造を有するため、様々な静電容量を有するように構成され得る。また、圧電横効果を利用した圧電共振子に比べて、圧電縦効果を利用した上記圧電共振子では、小型化を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電縦効果を利用した上記圧電共振子では、従来の圧電横効果を利用した圧電共振子に比べて小型化を図り得るものの、共振周波数はその長さ寸法に依存する。従って、所望の共振周波数の圧電共振子を得ようとした場合、圧電共振子の長さ方向寸法が決定されるため、それ以上長さを小さくすることはできなかった。すなわち、圧電縦効果を利用した長さ伸縮振動を利用した圧電共振子では、さらなる小型化が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、圧電縦効果を利用しているにもかかわらず、目的とする特性に応じて柱状体の長さ方向に平行な半分の領域の長さ方向寸法を変化させることができ、かつ長さ方向寸法をより一層小さくし得る、圧電装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明によれば、長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有する圧電体と、前記圧電体の長さ方向と直交する方向に配置されており、かつ長さ方向において圧電体層を介して重なり合っており、かつ長さ方向において交互に配置されたそれぞれ複数の第１，第２の内部電極を備え、第１の内部電極が圧電体の長さ方向と直交する方向において分割された第１分割内部電極及び第２分割内部電極を有し、第１，第２の分割内部電極が電気的に接続されておらず、前記圧電体の幅方向中心よりも第１の側面または上面側の第１の圧電体領域と、第２の側面または下面側の第２の圧電体領域とが、圧電縦効果を利用して逆相で伸縮駆動力が発生するように構成されており、前記長さ方向において隣り合う圧電体層が長さ方向かつ異なる方向に分極されており、かつ各圧電体層内においては、第１の圧電体領域と第２の圧電体領域とが同一方向になるように分極されかつ電界が第１の圧電体領域と第２の圧電体領域とで異なる方向に加えられるように構成されており、それによって、前記圧電体の長さ方向全体が長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振されるバイモルフ型の圧電装置が提供される。
【００１３】
第１の発明のより限定的な局面では、前記第１，第２の分割内部電極にそれぞれ電気的に接続されるように、前記圧電体の外表面に形成された第１，第２の外部電極がさらに備えられる。
【００１４】
第１の発明の他の特定の局面では、前記第１，第２の外部電極が、圧電体の上面または下面に形成されている。
第１の発明のさらに別の特定の局面では、第１，第２の外部電極間に溝が形成されている。
【００１８】
第２の発明は、長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有する圧電体と、前記圧電体内において、長さ方向と直交する方向に延ばされており、かつ前記圧電体の長さ方向において圧電体層を介して重なり合うように配置された複数の第１，第２の内部電極を備え、隣り合う圧電体層が長さ方向において逆方向に分極されており、かつ前記第１，第２の内部電極が、圧電体の第１の側面、上面または下面側に寄せられて形成され、第１，第２の内部電極が形成されている圧電体領域が圧電縦効果を利用して長さ方向に伸縮駆動力が発生するように構成されており、それによって前記圧電体の長さ方向全体が長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振される、ユニモルフ型の圧電装置である。
【００１９】
本発明（第１，第２の発明）では、好ましくは、圧電体と圧電体内に形成される複数の内部電極は、セラミックス一体焼成技術を用いて得られる。すなわち、好ましくは、複数の内部電極は、圧電体と一体焼成されている。
【００２０】
本発明（第１，第２の発明）の特定の局面では、前記圧電体の長さ方向において少なくとも一方端側に、駆動に際して電界が加わらない不活性層が配置されている。
【００２１】
本発明の他の特定の局面では、前記圧電体の屈曲振動のノード点近傍に配置されており、該圧電体に固定された保持部がさらに備えられる。
本発明のより限定的な局面では、前記保持部が、圧電体のノード点を通り、長さ方向と直交する方向において、ノード点近傍に配置されている。
【００２２】
本発明に係る圧電装置は、様々な圧電共振部品として用いられるが、本発明の特定の局面では、基板と、基板上に搭載されており、本発明に従って構成された複数の圧電装置とを備え、複数の圧電装置が梯子型回路構成を実現するように電気的に接続されているラダー型フィルタが提供される。
【００２３】
第３の発明は、長さ方向両端に配置された第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ上面、下面及び第１，第２の側面とを有し、長さ方向において分散配置されており、かつ長さ方向と直交する方向に延びる複数の第１，第２の内部電極が埋設されている圧電体であって、第１の内部電極が第１，第２の分割内部電極により構成されており、第１，第２の分割内部電極が電気的に接続されていない積層型の圧電体を用意する工程と、前記積層型の圧電体の第１，第２の分割内部電極と、第２の内部電極との間に直流電圧を印加して、長さ方向において隣り合う圧電体層を内部電極を介して長さ方向において逆方向に分極処理し、かつ各圧電体層内を同一方向に分極処理する工程と、前記第１の分割内部電極に電気的に接続される第１の外部電極及び前記第２の分割内部電極に電気的に接続される第２の外部電極をそれぞれ圧電体外表面に形成する工程とを備える、圧電装置の製造方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る圧電装置を示す斜視図である。圧電装置１は、圧電縦効果を利用して長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動モードを励振させるバイモルフ型の圧電共振子である。
【００２８】
圧電装置１では、圧電体２が用いられる。圧電体２としては、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスが用いられる。圧電体２は、長さ方向を有する略直方体状の形状を有する。すなわち、圧電体２では、長さ方向の両端に長さ方向と直交する方向に延びる第１，第２の端面２ａ，２ｂが配置されている。また、圧電体２は、上面２ｃ、下面２ｄ及び第１，第２の側面２ｅ，２ｆを有する。
【００２９】
圧電体２の上面２ｃにおいては、長さ方向に延びる溝２ｇが形成されている。溝２ｇは、上面２ｃの幅方向中央において、長さ方向に延びるように形成されている。
【００３０】
なお、第３図を参照して後述されるように、圧電装置１では、溝２ｇの下方の一部が中央不活性領域２ｈを構成しており、中央不活性領域の両側が第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊを構成している。第１の圧電体領域２ｉは、中央不活性領域２ｈと第１の側面２ｅとの間の部分であり、第２の圧電体領域２ｊは、中央不活性領域２ｈと第２の側面２ｆとの間の領域である。
【００３１】
本実施例の圧電装置１では、第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊが逆相で長さ方向に伸縮駆動力が発生し、それによって圧電体２の長さ方向全体が、その長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振されるバイモルフ型の圧電振動装置が構成されている。
【００３２】
図１に示すように、圧電体２内には、長さ方向と直交する方向に延びる複数の第１，第２の内部電極３，４が形成されている。第１，第２の内部電極３，４は、圧電体２の長さ方向において、交互に配置されている。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、第１の内部電極３は、第１分割内部電極３ａと第２分割内部電極３ｂとを有する。すなわち、第１の内部電極３は、圧電体２の長さ方向と直交する断面において、幅方向中央において第１，第２の分割内部電極３ａ，３ｂに分割されている。第１，第２の分割内部電極３ａ，３ｂ間には、ギャップ３ｃが形成されている。
【００３４】
第１分割内部電極３ａは、圧電体２の上面２ｃ、第１の側面２ｅ及び下面２ｄに至るように形成されている。第２分割内部電極３ｂは、上面２ｃ、第２の側面２ｆ及び下面２ｄに至るように形成されている。
【００３５】
他方、図２（ｂ）に示すように、第２の内部電極４は、第１の側面２ｅから第２の側面２ｆに至るように形成されている。第２の内部電極４は、幅方向中央に下方に開いた切欠４ａを有する。また、第２の内部電極４は、圧電体２の上面２ｃには至らないように形成されている。第２の内部電極４は、第１，第２の側面２ｅ，２ｆ及び下面２ｄに至るように形成されている。
【００３６】
第１の内部電極３と第２の内部電極４とは、圧電体２の長さ方向において圧電体層を介して重なり合っている。
本実施例では、上記ギャップ３ｃの幅と、切欠４ａの幅がほぼ等しくされている。従って、圧電体２内においては、圧電体層を介して第１の内部電極３の第１分割内部電極３ａ，３ｂが、第２の内部電極４に対して重なり合っている。また、上記ギャップ３ｃ及び切欠４ａが重なり合っている部分が、前述した中央不活性領域を構成している。もっとも、上記切欠４ａは必ずしも形成される必要はない。
【００３７】
ところで、第１，第２の内部電極３，４間の各圧電体層は、長さ方向に分極処理されている。もっとも、図３に略図的平面図で示すように、長さ方向において隣り合う圧電体層が逆方向に分極処理されている。例えば、図３に略図的に平面図で示されている構造において、第２の内部電極４の両側に配置されている圧電体層２ｍ，２ｎを例にとると、圧電体層２ｍは分極方向Ｐの方向に分極処理されており、圧電体層２ｎは、−Ｐで示す矢印の方向に分極処理されている。
【００３８】
また、圧電体層２ｍを代表して説明すると、圧電体層２ｍ内においては、第１の圧電体領域２ｉ及び第２の圧電体領域２ｊのいずれもが矢印Ｐ方向に、すなわち同一方向に分極処理されている。
【００３９】
すなわち、各圧電体層内においては、第１，第２の圧電体領域は同一方向に分極処理されており、かつ第１の内部電極３と第２の内部電極４とで挟まれた圧電体層は、長さ方向において隣り合う圧電体層が逆方向に分極されている。
【００４０】
圧電体２にこのような分極構造を導入するに際しては、例えば、以下のような製造方法が採用される。すなわち、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスを主体とするマザーのセラミックグリーンシートを用意する。次にマザーのセラミックグリーンシート上に複数の第１の内部電極３が印刷される。他のマザーのセラミックグリーンシート上に複数の第２の内部内部電極４が印刷される。このようにして、第１，第２の内部電極３，４が印刷された第１，第２のマザーのセラミックグリーンシートを積層し、積層方向外側に無地のマザーのセラミックグリーンシートを適宜の枚数積層する。
【００４１】
上記のようにして得られたマザーの積層体を、個々の圧電装置１単位の積層体が得られるように厚み方向に切断する。得られた積層体を焼成することにより、一体焼成型の積層型の圧電体が得られる。
【００４２】
しかる後、積層型の圧電体の下面において、第１の内部電極３の下面に至っている部分を絶縁ペースト等を用いて被覆する。この状態で、圧電体の上面及び下面の全面にそれぞれ分極用電極を形成する。上面及び下面に形成された分極用電極間に直流電圧を印加することにより、内部電極３，４間で挟まれた各圧電体層が上記のように分極される。しかる後、圧電体２の上面において前述した溝２ｇが形成される。また、圧電体２の下面においては、分極用電極が除去される。このようにして、圧電装置１が得られる。なお、上記圧電体２の下面に形成された分極用電極と、第１の内部電極３との電気的接続を遮断するためには、上記絶縁ペーストを用いる必要は必ずしもない。すなわち、内部電極３の下端が下面２ｄに至らないように下面２ｄと分割内部電極３ａ，３ｂとの間にギャップを形成するように分割内部電極３ａ，３ｂを形成してもよい。
【００４３】
上記溝２ｇの形成により、上面に形成された分極用電極が分割されて、図１に示されている第１，第２の外部電極６，７が形成される。
また、上記分極処理においては、内部電極３，４が重なり合っている部分のみが分極処理されるため、内部電極３，４が重なり合っている部分の長さ方向外側の圧電体部分は分極処理されない。
【００４４】
なお、内部電極３，４や外部電極６，７を形成する電極材料については特に限定されない。例えば内部電極３，４は、Ａｇペーストなどの導電ペーストの印刷及び焼成に際しての焼付により形成され、外部電極６，７は、導電ペーストの塗布・焼付または蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成方法により形成され得る。
【００４５】
なお、図１及び図３から明らかなように、第１，第２の内部電極３，４間で挟まれた圧電体層が圧電体２において長さ方向において複数形成されているが、第１，第２の内部電極３，４が重なり合っている部分の長さ方向両側には、第１，第２の不活性層９，１０が形成されている。第１，第２の不活性層９，１０は、上記製造方法から明らかなように、第１，第２の内部電極３，４に挟まれていない。従って、積極的に駆動に際して励振される部分ではない。また、前述したように、圧電体２の幅方向中央においては、第１，第２の内部電極３，４が重なり合っていない中央不活性領域２ｈが形成されている。
【００４６】
次に、上記圧電装置１の動作を説明する。駆動に際しては、第１，第２の外部電極６，７間に交流電圧を印加する。その結果、図３に矢印Ｆ及び矢印−Ｆで示すように、長さ方向において隣り合う圧電体層、例えば圧電体層２ｍ，２ｎには逆極性の電界が加わる。しかしながら、圧電体層２ｍ，２ｎは長さ方向において逆方向に分極処理されているので、第１の圧電体領域２ｉでは、各圧電体層は長さ方向において同一方向に伸縮する。
【００４７】
他方、第２の圧電体領域２ｊ側においても、例えば圧電体層２ｍと２ｎとを代表して示すように、長さ方向において隣り合う圧電体層２ｍ，２ｎには、長さ方向において逆方向に電界が印加される。
【００４８】
よって、第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊは逆相で振動する。
従って、第１の圧電体領域２ｉと第２の圧電体領域２ｊとが長さ方向において逆相で伸縮するため、圧電体２は、全体として破線Ａで示される姿態と、破線Ａで示される姿態とは逆方向に屈曲した姿態との間で振動を繰り返す、いわゆる圧電体の長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動モードで励振されることになる。
【００４９】
言い換えれば、圧電装置１では、幅方向において中央不活性領域２ｈを介して配置された第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊが逆相で振動するため、バイモルフ型の圧電振動装置が構成され、この圧電装置１は、上記のように圧電縦効果により長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲モードを励振するものである。
【００５０】
なお、上記中央不活性領域２ｈは必ずしも必須ではないが、第１の駆動領域２ｉと第２の駆動領域２ｊにおける分極構造を構成する上では、上記製造方法からも明らかなように、第１の内部電極３において、ギャップ３ｃを形成する必要がある。従って、中央不活性領域２ｈは必然的に形成される。もっとも、中央不活性領域２ｈが設けられている方が、第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊ間の界面における逆方向の応力を吸収することができ、好ましい。
【００５１】
中央不活性領域２ｈの幅方向寸法については、上記のような応力緩和効果を発現し得る限り、適宜の大きさに選ばれる。
また、圧電装置1では、長さ方向両端に不活性層９，１０が構成されている。不活性層９、１０は分極されておらず、かつ使用時に電界が印加されない。従って、圧電的に不活性である。
【００５２】
このような不活性領域９，１０は必ずしも必須ではない。もっとも、好ましくは、不活性層９，１０が両端に設けられる。すなわち、例えば、図３に略図的に示されているように、駆動に際しては、第１の圧電体領域２ｉが縮み、第２の圧電体領域２ｊが伸びた状態と、その逆の状態とが繰り返される。この場合、圧電体２の長さ方向中央部分と長さ方向両端部分とでは、上記振動姿態を実現した際の歪みの大きさが異なる。すなわち、破線Ａで示すような振動姿態と、逆の振動姿態とを実現する場合、圧電体２の端部は積極的に圧電縦効果により駆動されない方が上記振動姿態を無理なく実現することができる。従って、不活性層９，１０を設けることが好ましい。
【００５３】
不活性層９，１０の大きさ、すなわち長さ方向寸法については、後程、具体的な実験例に基づき説明する。
本実施例の圧電装置１では、長さ方向に対して直交方向の屈曲振動を用いているため、従来から用いられていた拡がり振動や長さ伸縮振動を用いた圧電共振子に比べて、小型化を図ることができる。これは、拡がり振動では圧電板の径、長さ伸縮振動では圧電体の長さにより共振周波数が決定されていたのに対し、本実施例の圧電装置１では、共振周波数は（圧電体の幅寸法）／（圧電体の長さ寸法）2に比例する。従って、この比を保ちつつ幅寸法及び長さ方向寸法を小さくすることができる。すなわち、所望の周波数の圧電共振子を得ようとした場合、従来に比べてより小型の圧電共振子を構成することができる。
【００５４】
なお、本願発明者の実験によれば、４５０ｋＨｚの共振周波数を得ようとした場合、本実施例の圧電装置１では、圧電体２の長さ寸法は、例えば１．８ｍｍ、幅方向寸法は０．５ｍｍとすることができることが確かめられた。これに対して、従来の長さ伸縮振動を利用した圧電共振子では、同じ材料で４５０ｋＨｚの共振周波数を得るには、長さ寸法が４．０ｍｍとなる。
【００５５】
従って、本実施例によれば、圧電共振子の小型化を図り得ることがわかる。
また、圧電縦効果を利用しているため、圧電横効果を利用した従来の圧電共振子に比べ、本実施例の圧電装置１では、帯域幅が大きくなる。さらに、圧電横効果を利用したバイモルフ型の圧電共振子においても、小型化は図られ得るものの、本実施例では、分極構造の工夫により、圧電縦効果が利用されている。従って、小型化を図り得るだけでなく、帯域幅の拡大を容易に図ることが可能とされている。
【００５６】
また、本実施例の圧電装置１は、複数の内部電極３，４と圧電体層とを積層した積層型の構造を有するので、静電容量の設計範囲を広くすることも可能である。
【００５７】
加えて、上記不活性層９，１０の存在により、長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲モードの振動が円滑に励振されるので、より一層帯域幅の拡大を図ることができる。
【００５８】
また、圧電装置１では、圧電体２の上面２ｃに第１，第２の外部電極６，７が形成されているため、回路基板などに圧電体２の上面２ｃを利用して容易に実装することができる。すなわち、圧電装置１は、例えばフェースダウンボンディング方式により回路基板やケース基板に容易に実装され得る。
【００５９】
また、第１，第２の圧電体領域２ｉ，２ｊを利用したバイモルフ型の圧電装置であるため、圧電装置１では、ユニモルフ型の圧電装置に比べて帯域幅を大きくすることができる。
【００６０】
さらに、第２の内部電極４は、圧電体２の上面２ｃに至らないように形成されているため、内部電極４と、内部電極４が接続されてはならない外部電極６，７との絶縁処理を圧電体２の外表面に形成する必要もない。
【００６１】
上記実施例の圧電装置１では、第１の内部電極３を構成する第１分割内部電極３ａ及び第２分割内部電極３ｂは、圧電体２の幅方向中央で分割され、圧電体２の上面２ｃ、下面２ｄ及び第１または第２の側面２ｅ，２ｆに至るように形成されていたが、図４（ａ）に示す変形例のように、第１の内部電極１３が、上下方向に２分割された第１，第２分割内部電極１３ａ，１３ｂを有するように構成されてもよい。この場合には、第１の分割内部電極１３ａが、第２の側面２ｆに至るように形成されており、第２分割内部電極１３ｂが第１の側面２ｅに至るように形成されており、第１，第２の外部電極６，７が側面２ｆ，２ｅにそれぞれ形成される。また、この場合、図４（ｂ）に示すように、共通内部電極としての第２の内部電極１４は圧電体２の側面２ｅ，２ｆに至らないように形成すればよい。内部電極１４は、圧電体２の上面２ｃ及び下面２ｄに至るように形成される。分極に際しては、第１，第２の側面に設けられた外部電極６，７と、内部電極１４との間に直流電界を印加すればよい。
【００６２】
従って、図４（ａ），（ｂ）に示した電極構造を用いた場合には、圧電体２の上方と下方とに第１，第２の圧電体領域が形成され、中間高さ位置に中間不活性領域が配置されることになる。
【００６３】
また、図５（ａ），（ｂ）は、第１の実施例の圧電装置のさらに他の変形例を説明するための各横断面図である。ここでは、第１の内部電極２３が、幅方向中央で分割された第１分割内部電極２３ａ，２３ｂを有する。第１，第２分割内部電極２３ａ，２３ｂは、いずれも、圧電体２の上面２ｃ、下面２ｄ及び第１または第２の側面２ｅ，２ｆに至るように形成されている。第１，第２分割内部電極２３ａ，２３ｂ間には、ギャップ２３ｃが形成されている。
【００６４】
他方、図５（ｂ）に示すように、共通内部電極としての第２の内部電極２４は、圧電体２の上面及び下面に至るように形成されているが、第１，第２の側面２ｅ，２ｆには至らないように形成されている。また、第１，第２の外部電極６，７は、圧電体２の側面２ｅ，２ｆにそれぞれ形成されている。
【００６５】
なお、第１，第２の外部電極６，７と、第２の内部電極２４との電気的絶縁を図るために、絶縁層２５，２６が側面２ｅ，２ｆ上に形成されている。絶縁層２５，２６は、圧電体２の側面２ｅ，２において上下方向に伸びる帯状の形状を有するように形成されている。
【００６６】
図４及び図５から明らかなように、第１の内部電極の第１，第２分割内部電極の分割態様は、圧電体２の上下方向及び幅方向のいずれであってもよい。
【００６７】
次に、上記圧電装置１を用いた圧電共振部品を図６を参照して説明する。図６に示す圧電共振部品３１では、第１の実施例の圧電装置１が上下逆転されて、ケース基板３２に取り付けられる。ケース基板３２上には、第１，第２の外部電極６，７（図１参照）にそれぞれ電気的に接続される接続電極３３，３４が所定の距離を隔てて配置されている。
【００６８】
他方、圧電振動子２の上面２ｃには、図７（ａ），（ｂ）に示す保持部３５〜３８が形成されている。保持部３５〜３８は、長さ方向に平行な断面形状が略Ｔ字型の形状を有し、Ａｇフィラー入りの導電性樹脂で構成されている。また、保持部３５，３７が第１の外部電極６に、保持部３６，３８が第２の外部電極７に電気的に接続されて、かつ接合されている。
【００６９】
実装に際しては、上記保持部３５，３７が基板３２上の接続電極３３に半田などの導電性接合材により接合され、保持部３６，３８が接続電極３４に半田などの導電性接合材により接合される。
【００７０】
すなわち、圧電装置１は、フェースダウンボンディングにより基板３２上に容易に実装される。
ところで、上記保持部３５〜３８は、圧電装置１をフェースダウンボンディングにより接合するための接合部材として機能する。すなわち、電気的接続と、ケース基板３２上への圧電装置１の機械的固定の双方の機能を果たす。
【００７１】
もっとも、保持部３５〜３８は、駆動に際しての圧電装置１の振動を妨げないように取り交えられることが必要である。そこで、本実施例では、圧電体２の長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動が励振された場合の振動のノード点近傍に保持部３５〜３８が配置されている。
【００７２】
長さ方向に対して直交方向に屈曲する屈曲振動の振動のノードは、圧電体２の長さ方向寸法をＬとした時、圧電体２の幅方向中央を通り、長さ方向に平行な面内において、長さ方向において所定の距離を隔てた２つの位置に存在する。この２つのノード、すなわち第１，第２のノードの間隔は、０．５４Ｌである。
【００７３】
従って、本実施例では、上記保持部３５，３６は、一方のノード近傍に、保持部３７，３８は他方のノード近傍に配置されている。もっとも、保持部３５〜３８は電気的接続機能をも果たすものであるため、ノード上ではなく、ノードと圧電体２の長さ方向においては同じ位置ではあるが、ノードから幅方向において外側に若干ずれた位置に配置されている。すなわち、保持部３５，３６は第１のノードの幅方向両側に、保持部３６，３８は第２のノードの幅方向両側に配置されている。
【００７４】
上記のように、保持部３５〜３８が必ずしもノード上ではなく、ノードから幅方向に若干ずれた位置に配置されている場合であっても、本実施例によれば、長さ屈曲モードをあまり阻害することなく、圧電装置１を基板３２上に保持することができる。
【００７５】
なお、保持部３５〜３８に代えて、圧電装置１を基板３２上に機械的に保持するためにのみ保持部材を用いてもよい。その場合には、該保持部材を振動のノードに固定すればよく、それによって長さ屈曲振動の機械的支持による阻害をより一層小さくすることができる。もっとも、その場合には、第１，第２の外部電極６，７と基板３２上の接続電極３３，３４との電気的接続のために、他の電気的接続部材を必要とする。
【００７６】
前述したように、本実施例の圧電装置１では、中央不活性領域２ｈが形成されていたが、この中央不活性領域２ｈの幅方向寸法を調整することにより、帯域幅を調整することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００７７】
図８は、圧電装置１の略図的斜視図である。ここでは、理解を容易とするために、外部電極は省略されており、かつ両端の不活性層についても略図的に示されている。
【００７８】
長さ２．０×幅０．５２ｍｍ×厚み０．４２ｍｍのチタン酸ジルコン酸鉛セラミックスからなる圧電体２を用意した。圧電体２内には第１，第２の内部電極間に挟まれた厚み０．１ｍｍの圧電体層を１８層構成した。このような圧電体２を用いて、第１の実施例の圧電装置１を構成し、ここで、中央不活性領域２ｈの幅をあえて２ｍｍから０．９ｍｍまで変化させ、種々の圧電装置１を作成し、帯域幅を測定した。結果を図９に示す。図９の横軸は、中央不活性領域２ｈの幅Ｇの圧電体２の幅方向寸法Ｗに対する比、Ｇ／Ｗであり、縦軸は比帯域幅ｄｆ／ｆｒ（但し、ｄｆは共振周波数と反共振周波数の差、ｆｒは共振周波数を示す。）を示す。図９から明らかなように、中央不活性領域２ｈの幅Ｇの圧電体２の幅方向寸法Ｗに対する比を０．３８〜０．５７の範囲とすれば、比帯域幅を効果的に広げ得ることがわかる。従って、好ましくは、Ｇ／Ｗが上記特定の範囲となるように、中央不活性領域２ｈの幅を設定することが望ましい。
【００７９】
また、圧電体２の両端の不活性層９，１０を設けることにより帯域幅が広げられることを前述したが、これを具体的な実験例に基づき説明する。
上記実験例と同様に、図１０に略図的に示すように、長さ２．０ｍｍ、幅０．５２ｍｍ×厚さ０．４２の圧電体２を用意した。但し、圧電体２内には、一層の厚みが０．１ｍｍの圧電体層を複数形成し、この圧電体層の数を２〜２０層の間で変化させ、結果的に不活性領域９，１０の長さ方向寸法を変化させた。このようにして種々の圧電装置１を作成し、活性層の長さ方向寸法Ｘの比率と比帯域幅ｄｆ／ｆｒとの関係を調べた。結果を図１１に示す。
【００８０】
図１１の横軸は、活性層の長さ寸法Ｘの比率（％）を示すが、該比率とは、圧電装置１の長さ方向寸法２．０ｍｍに対する複数の圧電体層が設けられている部分の長さ方向寸法Ｘの割合である。従って、この比率が大きい程不活性層９，１０の長さ方向寸法が短いことを意味する。
【００８１】
図１１から明らかなように、Ｘの比率が５０〜８０％の範囲内において、比帯域幅が０．２以上と大きくなることがわかる。言い換えれば、不活性層９，１０の長さ方向寸法比率は、（１００−５０）／２〜（１００−８０）／２（％）の範囲とすればよいことがわかる。従って、圧電体２の長さ方向寸法Ｌとした時、不活性層９，１０の長さ方向寸法は、それぞれ、０．１Ｌ〜０．２５Ｌの範囲とすれば、帯域幅を効果的に拡大し得ることがわかる。
【００８２】
図１２は、参考例に係る圧電装置を示す斜視図である。
圧電装置４１は、第１の実施例と同様に、略直方体状の圧電体４２を有する。圧電体４２は、長さ方向両端に配置された第１，第２の端面４２ａ，４２ｂと、第１，第２の端面の上面４２ｃと、下面４２ｄと、第１，第２の側面４２ｅ，４２ｆとを有する。本参考例においても、上面４２ｃには、長さ方向に延びる溝を４２ｇが上面４２ｃの幅方向中央に形成されている。
【００８３】
圧電体４２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスにより構成されている。
圧電体４２内には、長さ方向と直交する方向に延び、かつ長さ方向において圧電体層を介して重なり合うように配置された第１，第２の内部電極４３，４４が形成されている。第１，第２の内部電極４３，４４は、圧電体４２の長さ方向において交互に配置されている。
【００８４】
図１３（ａ）は、第１の内部電極４３が形成されている部分の圧電体４２の横断面図である。第１の内部電極４３は、第１分割内部電極４３ａと第２分割内部電極４３ｂとを有する。第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂは、圧電体４２の幅方向において所定のギャップ４３ｃを隔てて配置されている。
【００８５】
他方、図１３（ｂ）は、第２の内部電極４４が形成されている部分の圧電体４２の横断面図である。第２の内部電極４４は、第１の内部電極４３と同様に、第１，第２の分割内部電極４４ａ，４４ｂを有する。第１，第２分割内部電極４４ａ，４４ｂは、ギャップ４４ｃを隔てて配置されている。
【００８６】
第１の内部電極４３の第１分割内部電極４３ａと、第２の内部電極４４の第１分割内部電極４４ａが圧電体層を介して重なり合っており、同様に、分割内部電極４３ｂが分割内部電極４４ｂと圧電体層を介して重なり合っている。
【００８７】
第１内部電極４３の第１分割内部電極４３ａは、圧電体４２の上面に至るように形成されており、第２分割内部電極４３ｂは上面に至らないように形成されている。
【００８８】
他方、第２の内部電極４４では、第２分割内部電極４４ｂが圧電体４２の上面４２ｃに至るように形成されており、第１分割内部電極４４ａは上面４２ｃに至らないように形成されている。
【００８９】
従って、図１２から明らかなように、溝４２ｇの第１の側面４２ｅ側において、第１の内部電極４３の第１分割内部電極４３ａが上面４２ｃに露出している。また、第２の内部電極４４の第２分割内部電極４４ｂは、溝４２ｇよりも第２の側面４２ｆ側において、圧電体４２の上面４２ｃに露出している。
【００９０】
圧電体４２の上面４２ｃにおいては、溝４２ｇよりも第１の側面４２ｅ側において、第１の外部電極４６が形成されており、第２の溝４２ｆ側において、第２の外部電極４７が形成されている。
【００９１】
他方、圧電体４２の下面においては、図１４に示すように、複数の中継電極４８が形成されている。中継電極４８は、第１，第２の内部電極４３，４４のそれぞれ第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを電気的に接続するために設けられている。
【００９２】
従って、第１の外部電極４６は、第１の内部電極４３の第１分割内部電極４３ａに電気的に接続されているが、中継電極４８を介して第２分割内部電極４３ｂにも電気的に接続されている。
【００９３】
同様に、第２の外部電極４６は、第２の内部電極４４の第２分割内部電極４４ｂの上端に接続されているが、中継電極４８を介して第１分割内部電極４４ａにも電気的に接続されている。
【００９４】
他方、図１５に略図的平面図で示すように、第１，第２の内部電極４３，４４で挟まれた圧電体層は、圧電体４２の長さ方向に分極処理されている。もっとも、図１５の矢印Ｐ及び−Ｐで示すように、第１の内部電極４３と第２の内部電極４４とで挟まれた圧電体層においては、第１の側面４２ｅ側の第１の圧電体領域４２ｉと、第２の側面４２ｆ側の第２の圧電体領域４２ｊとは逆方向に分極処理されている。言い換えれば、第１分割内部電極４３ａ，４３ｂが重なり合っている領域と、第２分割内部電極４３ｂ，４４ｂが重なっている領域は、同じ圧電体層内において上記長さ方向において逆方向に分極処理されている。
【００９５】
また、圧電体４２の長さ方向において隣り合う圧電体層の対応する圧電体領域は長さ方向において逆方向に分極処理されている。すなわち、１つの分割内部電極４３ａの長さ方向両側の第１の圧電体領域同士は、上記長さ方向において逆方向に分極処理されている。同様に、１つの分割内部電極４３ｂの上記長さ方向両側の第２の圧電体領域も、逆方向に分極処理されている。
【００９６】
上記のような圧電体４２における分極構造は、圧電体４２を以下のようにして分極処理することにより得られる。
すなわち、まず、上述した第１，第２の内部電極４３，４４が形成された直方体状の圧電体を用意する。しかる後、圧電体４２の上面の全面に第１の分極用電極を形成する。この第１の分極用電極は、第１，第２の内部電極４３，４４の第１分割内部電極４３ａ及び第２分割内部電極４４ｂに電気的に接続されることになる。
【００９７】
他方、第１の内部電極４３の第２分割内部電極４３ｂ及び第２の内部電極４４の第１分割内部電極４４ａに接続される第２の分極用電極を形成する。
上記第１，第２の分極用電極間に電界を印加することより、上記分極構造が得られる。
【００９８】
しかる後、第２の分極用電極を除去した後、圧電体４２の下面に前述した中継電極４８を形成する。また、圧電体４２の上面においては、第１の分極用電極の中央を分断するように、溝４２ｇを形成すればよい。
【００９９】
このようにして、圧電装置４１を得ることができる。
圧電装置４１の駆動に際しては、第１，第２の外部電極４６，４７間に交流電圧を印加する。この場合、図１５の矢印Ｅ及び−Ｅで示すように各圧電体層の圧電体領域に電界が印加される。すなわち、第１，第２の内部電極４３，４４で挟まれた１つの圧電体層においては、第１の圧電体領域及び第２の圧電体領域のいずれにおいても長さ方向において同方向に電界が印加される。もっとも、長さ方向において隣り合う圧電体層では、逆方向に電界が印加される。
【０１００】
従って、圧電装置４１は、バイモルフ型の振動装置を構成しており、図１５の破線Ａで示す振動姿態と、該振動姿態とは逆の振動姿態との間で振動を繰り返す。すなわち、圧電縦効果を利用して長さ方向屈曲振動が励振される。
【０１０１】
参考例の圧電装置においても、長さ方向屈曲振動を用いるため、従来の拡がり振動や長さ伸縮振動を用いた圧電共振子に比べて、圧電共振子を構成した場合に小型化を図ることができる。すなわち、長さ屈曲振動では、前述したように、共振周波数 は（素子幅）／（素子長さ）2に比例するため、圧電共振子の小型化を図ることができる。参考例においても、長さ１．８ｍｍ×幅０．５ｍｍの圧電体２を用いて、共振周波数４５０ｋＨｚの圧電共振子を構成することができる。前述したように、長さ伸縮振動を利用した圧電共振子では、同じ圧電材料を用いた場合４５０ｋＨｚの共振周波数を得るには、４．０ｍｍの長さの圧電体を必要とする。
【０１０２】
また、圧電縦効果を利用しているため、圧電横効果を利用した場合に比べて、帯域幅を大きくすることができる。さらに、内部電極４３，４４と圧電体層とを積層した積層型の圧電装置であるため、静電容量の設計範囲が広いという効果も有する。
【０１０３】
加えて、参考例においても、第１，第２の内部電極４３，４４に挟まれた圧電体層が積層されている部分の長さ方向両端に不活性層４８，４９（図１５参照）が配置されており、従って、第１の実施例と同様に、不活性層４８，４９の存在により、帯域幅を拡大することができる。
【０１０４】
また、参考例の圧電装置４１においても、圧電体４２の上面に第１，第２の外部電極４５，４６が形成されているため、第１の実施例の圧電装置１と同様に、フェースダウンボンディング方式により基板上に実装されることができる。
【０１０５】
また、参考例も、第１，第２の圧電体領域が逆相で駆動されるバイモルフ型の振動装置であるため、ユニモルフ型の圧電装置に比べて、帯域幅を大きくすることができる。
【０１０６】
参考例の圧電装置４１も、第１の実施例の圧電装置１と同様に、振動のノード点近傍に保持部を設けることにより、長さ方向に対する直交方向の屈曲振動を阻害することなく基板上に固定され得る。
【０１０７】
バイモルフ型振動装置で長さ方向に対する直交方向の屈曲振動を励振するには、圧電体内部において、長さ方向に延びる第１の圧電体領域と第２の圧電体領域とが逆位相で駆動されねばならない。圧電体の伸縮歪みの向きは、分極の向きと印加される電界の向きの関係で決定される。参考例では、第１，第２の内部電極４３，４４間の圧電体層の第１，第２の圧電体領域の分極方向が逆方向とされており、従って、１つの圧電体層における第１，第２の圧電体領域に対して同一の向きの電界を加えた場合に、該第１，第２の圧電体領域が逆位相で駆動されるように構成されている。従って、各圧電体層の第１，第２の圧電体領域が全て並列に接続されることになるため、圧電装置の大容量化を図ることができる。言い換えれば、要求される容量値を実現するのに必要な電極枚数を少なくすることができ、それによって製造コストを低減することができる。
【０１０８】
図１６（ａ），（ｂ）は、参考例の圧電装置の変形例を示す各横断面図である。
圧電装置４１では、第１，第２の外部電極４６，４７を圧電体４２の上面に形成されていたが、すなわち１つの側面において所定のギャップを隔てて形成されていたが、図１６に示す変形例のように、異なる面に第１，第２の外部電極が形成されていてもよい。図１６（ａ）は、第１の内部電極４３の変形例の内部電極４３Ａが形成されている部分を示す圧電体の横断面図であり、図１６（ｂ）は、第２の内部電極４４の変形例である内部電極４４Ａが形成されている部分の圧電体の横断面図である。
【０１０９】
この変形例では、第１の内部電極４３Ａ及び第２の内部電極４４Ａは、それぞれ、参考例と同様に、第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを有する。もっとも、第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂは、いずれも、圧電体４２の上面４２ｃ及び下面４２ｄに至るように形成されている。第１分割内部電極４３ａ，４４ａは、側面４２ｅに至るように形成されており、かつ第１分割内部電極４３ａ，４４ａが対向されている部分が第１の圧電体領域を構成している。他方、第２分割内部電極４３ｂ，４４ｂは、側面４２ｆに至るように形成されており、第２分割内部電極４３ｂ，４４ｂが重なり合っている部分が第２圧電体領域を構成している。
【０１１０】
他方、第１，第２の外部電極４６，４７は、圧電体４２の第１の側面４２ｅ及び第２の側面４２ｆに分けて形成されている。
第２分割内部電極４３ｂは、第２の外部電極４７と電気的に接続されないように、絶縁層４９を介して隔てられている。また、第２の内部電極４４Ａの第１分割内部電極４４ａは、絶縁層５０を介して第１の外部電極４６に対して絶縁されている。
【０１１１】
このように、第１の外部電極４６と第２の内部電極４４の第１分割内部電極４４ａ、第２の外部電極４７と第１の内部電極４３の第２分割内部電極４３ｂの電気的接続を遮断するための絶縁層４９，５０を設けることにより、参考例の圧電装置４１と同様に、外部電極４６，４７間に交流電圧を印加した場合に、同様に駆動することができる。
【０１１２】
なお、上記絶縁層４９，５０の形成に際しては、圧電体４２の側面において、上下方向に延びるように絶縁ペーストを付与し、しかる後第１，第２の外部電極４６，４７を形成すればよい。
【０１１３】
図１７（ａ），（ｂ）は、参考例の圧電装置４１の他の変形例を示す各横断面図であり、図１７（ａ）は、第１の内部電極４３Ｂが形成されている部分の横断面を、（ｂ）が第２の内部電極４４Ｂが形成されている部分を示す横断面図である。
【０１１４】
この変形例では、第１，第２の内部電極４３Ｂ，４４Ｂは、それぞれ、圧電体４２内において、上下方向に電極を分割することにより形成されている。例えば、第１の内部電極４３Ｂは、第１分割内部電極４３ａ及び第２分割内部電極４３ｂを有するが、ここでは第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂは、所定のギャップを隔てて上下方向に分割されている。
【０１１５】
他方、第１の内部電極４３Ｂの第１，第２分割内部電極４３ａ，４３ｂは、第１の側面４２ｅに至っており、第２の側面４２ｆには至っていない。
逆に、第２の内部電極４４Ｂの第１，第２分割内部電極４４ａ，４４ｂは、第１の側面４２ｅには至らず、第２の側面４２ｆに至っている。
【０１１６】
従って、第１，第２の側面４２ｅ，４２ｆに、それぞれ第１，第２の外部電極４６，４７を形成することにより、参考例と同様に駆動することができる。
【０１１７】
なお、図１７に示した変形例では、圧電体４２内における分極構造は、第１，第２の圧電体領域が上下方向に分割されていることを除いては参考例と同様である。
【０１１８】
従って、第１，第２の外部電極４６，４７から交流電圧を印加することにより、圧電体４２を上下方向において撓むように長さ方向に対して直交方向の屈曲振動で励振することができる。
【０１１９】
第２の変形例では、上記のように第１，第２の外部電極４６，４７により、第１分割内部電極４３ａ，４４ａと第２分割内部電極４３ｂ，４４ｂがそれぞれ電気的に接続されているので、圧電装置４１における中継電極４８を必要としない。
【０１２０】
図１８は、第２の実施例に係る圧電装置を示す斜視図である。第２の実施例の圧電装置５１は、ユニモルフ型圧電振動装置である。
圧電装置５１は、略直方体状の圧電体５２を有する。圧電体５２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスにより構成され得る。
【０１２１】
圧電体５２は、長さ方向両端に配置された第１，第２の端面５２ａ，５２ｂと、上面５２ｃ、下面５２ｄ及び第１，第２の側面５２ｅ，５２ｆを有する。
圧電体５２には、長さ方向と直交する方向に延び、かつ圧電体５２の長さ方向において圧電体層を介して重なり合うように配置された第１，第２の内部電極５３，５４が交互に配置されている。図１９は、第１の内部電極５３が形成されている部分の圧電体５２の横断面を示す。なお、第２の内部電極５４もまた、第１の内部電極５３と同様に構成されている。内部電極５３，５４は、圧電体５２の上面５２ｃに上端縁が露出しており、かつ第１，第２の側面５２ｅ，５２ｆの長さ方向中央より上部に露出している。すなわち、圧電体５２の横断面の上半分を占めるように内部電極５３，５４が形成されている。
【０１２２】
従って、内部電極５３，５４が積層されている圧電体領域は、圧電体５２の上半分を占めており、圧電体５２の下半分には内部電極は形成されていない。
言い換えれば、第１，第２の内部電極は、圧電体の上面に寄せられて形成されている。
【０１２３】
そして、第１，第２の内部電極５３，５４で挟まれいてる圧電体層は、長さ方向に分極処理されている。もっとも、長さ方向において隣り合う圧電体層は長さ方向において逆方向に分極処理されている。
【０１２４】
他方、圧電体５２の側面５２ｅ，５２ｆには、複数の絶縁体層５５，５６が形成されている。複数の絶縁体層５５は側面５２ｅにおいて、第２の内部電極５４の側面５２ｅに露出している部分を被覆するように形成されている。他方、複数の絶縁体層５６は、第２の側面５２ｆにおいて、第１の内部電極５３の側面５２ｆに露出している部分を被覆するように形成されている。
【０１２５】
そして、第１，第２側面５２ｅ，５２ｆには、それぞれ、第１，第２の外部電極５７，５８が形成されている。第１の外部電極５７は、第１の内部電極５３に電気的に接続され、第２の外部電極５８は、第２の内部電極５４に電気的に接続される。すなわち、第１，第２の外部電極５７，５８は、上記絶縁体層５５，５６を形成した後に形成される。
【０１２６】
従って、第１，第２の外部電極５７，５８間に交流電圧を印加することにより、圧電体５２の上半分の圧電体領域が、圧電縦効果を利用して長さ方向に伸縮駆動力が振動発生する。この場合、圧電体５２の上方の圧電体領域に対して、下方の圧電体領域は拘束層として作用する。従って、圧電装置５１は、長さ方向中央が上下に撓む振動姿態で、つまり、圧電体５２の長さ方向全体が長さ方向に対して直交方向に屈曲振動が励振されるユニモルフ型の振動装置として動作する。
【０１２７】
このように、本発明に係る圧電装置では、長さ方向を有する圧電体５２において、上面５２ｃ側に寄せられた圧電体領域のみを駆動領域として、ユニモルフ型の圧電振動装置を構成することができる。
【０１２８】
なお、本実施例では、圧電体５２の上半分の領域が駆動領域とされていたが、図２０（ａ），（ｂ）に示す第１，第２の内部電極５３Ａ，５４Ａを形成することにより、圧電体５２の下半分を駆動領域とするユニモルフ型の圧電装置を構成してもよい。
【０１２９】
図２０（ａ），（ｂ）に示す第１，第２の内部電極５３Ａ，５４Ａは、圧電体５２の横断面において下半分において圧電体層を介して重なり合っている。
なお、内部電極５３，５４は、それぞれ、側面５２ｅ，５２ｆ側で上面に露出しており、第１，第２の外部電極５７，５８に電気的に接続されている。すなわち、圧電体５２の上面５２ｃには、第１の実施例と同様に、中央に長さ方向に延びる溝５２ｇが形成されており、その両側に第１，第２の外部電極５７，５８が形成されている。ここでは、第１，第２の外部電極５７，５８から交流電圧を印加することにより、圧電装置５１と同様にユニモルフ型の振動装置として駆動することができる。
【０１３０】
なお、ユニモルフ型の振動装置を構成する場合、駆動領域は、長さ方向を有する圧電体の上半分の領域または下半分の領域に限定されない。
例えば、図２１（ａ），（ｂ）に示すように、第１の内部電極及び第２の内部電極と重なり合う駆動領域を、側面５２ｆ側に寄せて形成することによりユニモルフ型の振動装置を構成してもよい。図２１（ａ）に示す第１の内部電極５３Ｂと、図２１（ｂ）に示す第２の内部電極５４Ｂは、圧電体５２の横断面において、第２の側面５２ｆ側に寄せられた領域で重なり合っている。従って、駆動領域が側面５２ｆ側に寄せられて構成されているため、圧電体５２の右半分の領域が圧電縦効果を利用して長さ方向伸縮振動モードで励振され、第２の実施例の圧電装置５１と同様にユニモルフ型の振動装置を構成する。
【０１３１】
なお、ここでは、第１の内部電極５３Ｂは、第１の側面５２ｅに引き出されており、第２の内部電極５４Ｂが第２の側面５２ｆに引き出されている。従って、第１，第２の外部電極５７，５８は、側面５２ｅ，５２ｆにそれぞれ形成されている。
【０１３２】
上記のように、ユニモルフ型の圧電装置５１を構成するにあたっては、駆動領域は圧電体５２の上面側に寄せられていてもよく、下面側に寄せられていてもよく、第１，第２の側面のいずれか一方側に寄せられていてもよい。
【０１３３】
また、第１，第２の実施例では、圧電共振子を例に取り説明したが、本発明に係る圧電装置は、アクチュエータなどの圧電変位素子にも用いることができる。
また、本発明に係る圧電装置を圧電共振子として用いる場合、該複数の圧電共振子を梯子型回路構成を有するように電気的に接続し、ラダー型フィルタを構成してもよい。すなわち、図２２に示す回路図で示すように、梯子型回路構成を有するように、複数の圧電共振子を接続し、ラダー型フィルタを構成してもよい。この場合、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とで静電容量を異ならせることが求められるが、本発明に従って構成された圧電装置では、上述したように静電容量の設計範囲が非常に広いため、要求に応え得る並列腕共振子及び直列腕共振子を容易に構成することができる。
【０１３４】
【発明の効果】
【０１３５】
第１の発明に係る圧電装置では、圧電体の幅方向中心よりも第１の側面または上面側の第１の圧電体領域と、第２の側面または下面側の圧電体領域とが、圧電縦効果を利用して逆相で伸縮振動するように構成されており、それによって圧電体の長さ方向全体が長さ方向に対して直交する方向に屈曲する振動が励振されるバイモルフ型の振動装置が構成されている。従って、第１の発明と同様に、圧電共振子として用いた場合に帯域幅を広げることができ、かつ小型化を図ることができ、さらに静電容量の設計範囲が広いだけでなく、ユニモルフ型の振動装置の場合に比べて帯域幅をさらに広げることができる。
【０１３６】
また、第１，第２の外部電極が、第１，第２の分割内部電極にそれぞれ電気的に接続されるように圧電体の外表面に形成されるが、この外表面に形成された第１，第２の外部電極から動作に際しての駆動電圧を印加することにより、圧電装置を容易に駆動することができる。特に、第１，第２の外部電極が圧電体の上面または下面に形成されている場合、フェースダウンボンディング方式により、基板等に容易に実装することができ、圧電装置の製造コストを低減することができる。
【０１３７】
第１，第２の外部電極間に溝が形成されている場合には、第１，第２の外部電極間の短絡を確実に防止することができる。また、全面に外部電極を形成した後に溝を加工することにより、第１，第２の外部電極を容易に分離・形成することができる。
【０１３９】
第２の発明に係る圧電装置では、圧電体の第１の側面、上面または下面側に寄せられて第１，第２の内部電極が形成されており、それによって、第１，第２の内部電極が形成されている圧電体領域が圧電縦効果を利用して長さ方向に伸縮振動を励振するように構成されている。従って、該圧電体領域が駆動領域となり、他の領域が拘束領域となるため、ユニモルフ型の圧電装置が構成される。
【０１４０】
このユニモルフ型の圧電装置においても、第１の発明と同様に、圧電縦効果を利用して圧電体の長さ方向全体が、その長さ方向に対して直交方向に屈曲する振動が励振されるので、帯域幅の拡大及び圧電装置の小型化を図ることができる。また、圧電体の一部の領域にのみ駆動力が発生される、ユニモルフ構造を有するため、帯域幅を小さくすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例に係る圧電装置の斜視図。
【図２】  （ａ），（ｂ）は、第１の実施例の圧電装置に用いられている圧電体の横断面図であり、（ａ）は第１の内部電極が形成されている部分の横断面図、（ｂ）は第２の内部電極が形成されている部分の横断面図。
【図３】  第１の実施例の圧電装置の原理を説明するための模式的平面図。
【図４】  （ａ），（ｂ）は、第１の実施例の変形例において、第１の内部電極が形成されている部分の横断面図及び第２の内部電極が形成されている部分の横断面図。
【図５】  （ａ），（ｂ）は、第１の実施例の他の変形例において、第１の内部電極が形成されている部分の横断面図及び第２の内部電極が形成されている部分の横断面図。
【図６】  第１の実施例の圧電装置を基板上に実装する構造を説明するための分解斜視図。
【図７】  （ａ），（ｂ）は、図６に示した、保持部が設けられている圧電装置の側面図及び底面図。
【図８】  第１の実施例の圧電装置における外形寸法と第１，第２の圧電体領域間のギャップＧを説明するための模式図。
【図９】  図８に示した圧電装置におけるギャップＧの圧電体の幅Ｗに対する比Ｇ／Ｗと、比帯域幅ｄｆ／ｆｒとの関係を示す図。
【図１０】  第１の実施例の圧電装置において、両端の不活性層と、圧電体の寸法との関係を説明するための模式的斜視図。
【図１１】  図１０に示した圧電装置において、両端の不活性層を除いた活性層すなわち駆動領域の比率と、比帯域幅との関係を示す図。
【図１２】  参考例に係る圧電装置の外観を示す斜視図。
【図１３】  （ａ），（ｂ）は、参考例で用いられている圧電体における、第１，第２の内部電極が形成されている部分の各横断面図。
【図１４】  参考例の圧電装置の底面図。
【図１５】  参考例の圧電装置の原理を説明するための模式的平面図。
【図１６】  （ａ），（ｂ）は、参考例の圧電装置の変形例における第１，第２の内部電極が形成されている部分を示す各横断面図。
【図１７】  （ａ），（ｂ）は、参考例の圧電装置の他の変形例における第１，第２の内部電極が形成されている部分を示す各横断面図。
【図１８】  第２の実施例に係る圧電装置の外観を示す斜視図。
【図１９】  第２の実施例で用いられる第１の内部電極を示す横断面図。
【図２０】  （ａ），（ｂ）は、第２の実施例の圧電装置の変形例における第１，第２の内部電極が形成されている部分を示す各横断面図。
【図２１】  （ａ），（ｂ）は、第２の実施例の圧電装置の他の変形例における第１，第２の内部電極が形成されている部分を示す各横断面図。
【図２２】  ラダー型フィルタの回路構成を示す図。
【符号の説明】
１…圧電装置
２…圧電体
２ａ，２ｂ…第１，第２の端面
２ｃ…上面
２ｄ…下面
２ｅ，２ｆ…第１，第２の側面
２ｇ…溝
３，４…第１，第２の内部電極
３ａ，３ｂ…第１，第２の分割内部電極
４ａ，４ｂ…第１，第２の分割内部電極
６，７…第１，第２の外部電極
５１…圧電装置
５２…圧電体
５２ａ，５２ｂ…第１，第２の端面
５２ｃ…上面
５２ｄ…下面
５２ｅ，５２ｆ…第１，第２の側面
５３，５３Ａ，５３Ｂ，５４，５４Ａ，５４Ｂ…第１，第２の内部電極
５７，５８…第１，第２の外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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