(57)【要約】【課題】信頼性に優れた積層圧電素子を提供する。【解決手段】積層圧電素子は、セラミック素体と、一対の外部電極と、複数の内部電極と、表面電極と、を具備する。セラミック素体は、圧電セラミックスで形成され、長手方向を向いた第１及び第２端面と、長手方向に直交する厚さ方向を向いた第１及び第２主面と、第１及び第２端面と第１及び第２主面とを接続する稜部と、を有する。一対の外部電極は、第１及び第２端面を覆い、第１及び第２端面から稜部を介して第１主面に延出し、第１主面上おいて厚さ方向に突出する。複数の内部電極は、セラミック素体の内部に厚さ方向に沿って積層され、一対の外部電極に対して厚さ方向に沿って交互に接続されている。表面電極は、第１及び第２主面の少なくとも一方に設けられ、厚さ方向に隣接する内部電極とは異なる外部電極に接続されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスで形成され、長手方向を向いた第１及び第２端面と、前記長手方向に直交する厚さ方向を向いた第１及び第２主面と、前記第１及び第２端面と前記第１及び第２主面とを接続する稜部と、を有するセラミック素体と、
前記第１及び第２端面を覆い、前記第１及び第２端面から前記稜部を介して前記第１主面に延出し、前記第１主面上おいて前記厚さ方向に突出する一対の外部電極と、
前記セラミック素体の内部に前記厚さ方向に沿って積層され、前記一対の外部電極に対して前記厚さ方向に沿って交互に接続された複数の内部電極と、
前記第１及び第２主面の少なくとも一方に設けられ、前記厚さ方向に隣接する前記内部電極とは異なる前記外部電極に接続された表面電極と、
を具備する積層圧電素子。
【請求項２】
請求項１に記載の積層圧電素子であって、
前記一対の外部電極は、前記第１及び第２端面から前記稜部を介して前記第２主面に延出し、前記第２主面上おいて前記厚さ方向に突出する
積層圧電素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の積層圧電素子であって、
前記稜部は、曲面で構成されている
積層圧電素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の積層圧電素子と、
前記積層圧電素子に対して前記厚さ方向に対向する振動板と、
前記積層圧電素子と前記振動板との間に配置された接着層と、
を具備する圧電振動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動装置であって、
前記振動板は、前記積層圧電素子の前記第１主面側に配置されている
圧電振動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電振動装置であって、
前記積層圧電素子の前記一対の外部電極の一部が前記接着層内に配置されている
圧電振動装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の圧電振動装置であって、
前記接着層は、前記第１主面と前記振動板との間に充填されている
圧電振動装置。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか１項に記載の積層圧電素子と、
前記積層圧電素子が前記厚さ方向に対向した状態で接着されたパネルと、
前記パネルを保持する筐体と、
を具備する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電横効果を利用した積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧電体層が積層されて構成された圧電体を有する積層圧電素子が開示されている。この積層圧電素子は、圧電体の積層方向に直交する長手方向の寸法が大きい細長い形状を有する。このような形状の積層圧電素子では、圧電横効果が有効に得られるため、長手方向に大きく伸縮可能である。
【０００３】
また、特許文献１には、上記の積層圧電素子に振動板が接合された構成を有する圧電振動装置が開示されている。この圧電振動装置では、積層圧電素子が振動板に沿って長手方向に延在し、積層圧電素子の長手方向の伸縮が振動板に伝達される。これにより、この圧電振動装置は、振動板を振動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１００７６０号公報
【特許文献２】国際公開２０１６／０５２５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
細長い形状を有する積層圧電素子では、衝撃などによる外部からの応力が、長手方向の両端部に加わりやすい。積層圧電素子の長手方向の両端部に加わる応力は、圧電体の稜部に集中しやすい。このため、細長い形状を有する積層圧電素子では、圧電体の稜部を起点とするクラックが発生しやすい。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、信頼性に優れた積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層圧電素子は、セラミック素体と、一対の外部電極と、複数の内部電極と、表面電極と、を具備する。
上記セラミック素体は、圧電セラミックスで形成され、長手方向を向いた第１及び第２端面と、上記長手方向に直交する厚さ方向を向いた第１及び第２主面と、上記第１及び第２端面と上記第１及び第２主面とを接続する稜部と、を有する。
上記一対の外部電極は、上記第１及び第２端面を覆い、上記第１及び第２端面から上記稜部を介して上記第１主面に延出し、上記第１主面上おいて上記厚さ方向に突出する。
上記複数の内部電極は、上記セラミック素体の内部に上記厚さ方向に沿って積層され、上記一対の外部電極に対して上記厚さ方向に沿って交互に接続されている。
上記表面電極は、上記第１及び第２主面の少なくとも一方に設けられ、上記厚さ方向に隣接する上記内部電極とは異なる上記外部電極に接続されている。
【０００８】
この積層圧電素子の一対の外部電極には、セラミック素体の第１主面上に、厚さ方向に突出する頂部が形成されている。このため、一対の外部電極では、外部からの応力が頂部に加わりやすい。しかしながら、一対の外部電極では、第１主面に対向する頂部に加わる応力が、第１主面に沿って分散されるため、セラミック素体の稜部に集中しにくい。したがって、この積層圧電素子では、セラミック素体の第１主面側の稜部を起点とするクラックの発生が抑制されるため、高い信頼性が得られる。
【０００９】
上記一対の外部電極は、上記第１及び第２端面から上記稜部を介して上記第２主面に延出し、上記第２主面上おいて上記厚さ方向に突出していてもよい。
この積層圧電素子では、セラミック素体の第２主面側の稜部を起点とするクラックの発生も抑制されるため、更に高い信頼性が得られる。
【００１０】
上記稜部は、曲面で構成されていてもよい。
この積層圧電素子では、セラミック素体の稜部に加わる応力が、稜部を構成する曲面に沿って分散される。これにより、この積層圧電素子では、セラミック素体の稜部に局所的な応力が加わりにくくなるため、セラミック素体の稜部を起点とするクラックの発生が更に効果的に抑制される。
【００１１】
本発明の一形態に係る圧電振動装置は、上記積層圧電素子と、振動板と、接着層と、を具備する。
上記振動板は、上記積層圧電素子に対して上記厚さ方向に対向する。
上記接着層は、上記積層圧電素子と上記振動板との間に配置されている。
この圧電振動装置では、製造時や駆動時などに、積層圧電素子におけるセラミック素体の稜部を起点とするクラックの発生が抑制されるため、高い信頼性が得られる。
【００１２】
上記積層圧電素子は、上記第１主面を上記振動板側に向けて配置されていてもよい。
この圧電振動装置では、駆動時などに、振動板から積層圧電素子に加わる応力によって、セラミック素体の第１主面側の稜部を起点とするクラックが発生しにくい。
【００１３】
上記積層圧電素子の上記一対の外部電極の一部が上記接着層内に配置されていてもよい。
上記接着層は、上記第１主面と上記振動板との間に充填されていてもよい。
これらの構成では、積層圧電素子と振動板との間の接着強度が高くなるため、積層圧電素子の長手方向の伸縮が効率よく振動板に伝達される。このため、この圧電振動装置は、振動板をより大きく振動させることができる。
【００１４】
本発明の一形態に係る電子機器は、上記積層圧電素子と、パネルと、筐体と、を具備する。
上記パネルは、上記積層圧電素子が上記厚さ方向に対向した状態で接着されている。
上記筐体は、上記パネルを保持する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、信頼性に優れた積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層圧電素子の斜視図である。
【図２】上記積層圧電素子の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。
【図３】上記積層圧電素子の図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
【図４】上記積層圧電素子の図２の領域Ｃを拡大して示す部分断面図である。
【図５Ａ】上記積層圧電素子の比較例１を示す部分断面図である。
【図５Ｂ】上記積層圧電素子の比較例２を示す部分断面図である。
【図６】上記積層圧電素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】上記積層圧電素子の製造過程を示す斜視図である。
【図８】上記積層圧電素子の製造過程を示す斜視図である。
【図９】上記積層圧電素子を用いた圧電振動装置の断面図である。
【図１０】上記圧電振動装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。
【図１１Ｃ】上記圧電振動装置の製造過程を示す斜視図である。
【図１２Ａ】上記積層圧電素子を用いた電子機器の平面図である。
【図１２Ｂ】上記電子機器の図１２ＡのＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。
【００１８】
［積層圧電素子１０の基本構成］
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層圧電素子１０の基本構成を模式的に示す図である。図１は、積層圧電素子１０の斜視図である。図２は、積層圧電素子１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層圧電素子１０の図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
【００１９】
積層圧電素子１０は、Ｘ軸に沿った長手方向と、Ｙ軸に沿った幅方向と、Ｚ軸に沿った厚さ方向と、を有する。つまり、積層圧電素子１０は、Ｘ軸方向に細長く形成されている。これにより、積層圧電素子１０では、圧電縦効果によるＺ軸方向の変形よりも、圧電横効果によるＸ軸方向の変形が支配的になる。
【００２０】
積層圧電素子１０は、セラミック素体１１と、第１外部電極１４と、第２外部電極１５と、を備える。セラミック素体１１は、Ｘ軸方向を向いた第１及び第２端面１１ａ，１１ｂと、Ｙ軸方向を向いた第１及び第２側面１１ｃ，１１ｄと、Ｚ軸方向を向いた第１及び第２主面１１ｅ，１１ｆと、を有する。
【００２１】
また、図２に示すように、セラミック素体１１には、Ｘ軸方向に延び、端面１１ａ，１１ｂと主面１１ｅ，１１ｆとを接続する４つの稜部１１ｇが設けられている。各稜部１１ｇは、滑らかな曲面で構成されていることが好ましい。なお、セラミック素体１１の形状は、図１〜３に示すような形状に限定されない。
【００２２】
第１外部電極１４は、セラミック素体１１の第１端面１１ａを覆い、第１端面１１ａから稜部１１ｇを介して主面１１ｅ，１１ｆに延出している。第２外部電極１５は、セラミック素体１１の第２端面１１ｂを覆い、第２端面１１ｂから稜部１１ｇを介して主面１１ｅ，１１ｆに延出している。
【００２３】
したがって、外部電極１４，１５のいずれでも、図２に示すように、ＸＺ平面に沿った断面がＵ字状である。また、外部電極１４，１５は、端面１１ａ，１１ｂから側面１１ｃ，１１ｄにも延出している。しかしながら、積層圧電素子１０では、外部電極１４，１５が側面１１ｃ，１１ｄに延出する構成は必須ではない。
【００２４】
外部電極１４，１５は、電気の良導体により形成されている。外部電極１４，１５を形成する電気の良導体としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などを主成分とする金属又は合金が挙げられる。
【００２５】
セラミック素体１１は、圧電定数ｄ３１の絶対値が大きい圧電セラミックスで形成される。非鉛系の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）系やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）系が挙げられる。鉛系の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）系が挙げられる。
【００２６】
セラミック素体１１の内部には、第１内部電極１２及び第２内部電極１３が設けられている。内部電極１２，１３は、いずれもＸＹ平面に沿って延びるシート状であり、Ｚ軸方向に沿って交互に間隔をあけて配置されている。つまり、各内部電極１２，１３は、圧電セラミックスによって覆われている。
【００２７】
したがって、内部電極１２，１３の間には、圧電セラミックスの層であるセラミック層１８が形成されている。第１内部電極１２は、セラミック素体１１の第１端面１１ａに引き出され、第１外部電極１４に接続されている。第２内部電極１３は、セラミック素体１１の第２端面１１ｂに引き出され、第２外部電極１５に接続されている。
【００２８】
図３に示すように、内部電極１２，１３は、側面１１ｃ，１１ｄから間隔をあけて配置されている。つまり、セラミック素体１１には、内部電極１２，１３と側面１１ｃ，１１ｄとの間に間隔を形成するサイドマージン部が設けられている。これにより、側面１１ｃ，１１ｄにおける内部電極１２，１３の絶縁性が確保されている。
【００２９】
セラミック素体１１では、第１主面１１ｅに第１表面電極１６が設けられ、第２主面１１ｆに第２表面電極１７が設けられている。これにより、Ｚ軸方向の最上部の第２内部電極１３と第１表面電極１６との間、及びＺ軸方向の最下部の第１内部電極１２と第２表面電極１７との間にもそれぞれセラミック層１８が形成されている。
【００３０】
第１表面電極１６は、第１内部電極１２と同様に、セラミック素体１１の第１端面１１ａに引き出され、第１外部電極１４に接続されている。また、第２表面電極１７は、第２内部電極１３と同様に、セラミック素体１１の第２端面１１ｂに引き出され、第２外部電極１５に接続されている。
【００３１】
内部電極１２，１３及び表面電極１６，１７はそれぞれ、電気の良導体により形成されている。内部電極１２，１３及び表面電極１６，１７を形成する電気の良導体としては、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などを主成分とする金属又は合金が挙げられる。
【００３２】
上記の構成により、積層圧電素子１０では、第１外部電極１４と第２外部電極１５との間に電圧が印加されると、すべてのセラミック層１８にＺ軸方向の電圧が加わる。これにより、各セラミック層１８が圧電横効果によってＸ軸方向に収縮するため、積層圧電素子１０が全体としてＸ軸方向に収縮する。
【００３３】
なお、本実施形態に係る積層圧電素子１０の基本構成は、図１〜３に示す構成に限定されず、適宜変更可能である。例えば、内部電極１２，１３の枚数やセラミック層１８の厚さは、積層圧電素子１０の用途などに応じて、適宜決定可能である。また、内部電極１２，１３の枚数は相互に異なっていてもよい。
【００３４】
表面電極１６，１７の構成は、内部電極１２，１３の構成に応じて変更可能である。つまり、表面電極１６，１７は、外部電極１４，１５のうち、Ｚ軸方向に隣接する内部電極１２，１３が接続されていない方に接続される。また、積層圧電素子１０では、表面電極１６，１７のいずれか一方が設けられていなくてもよい。
【００３５】
［外部電極１４，１５の詳細構成］
図２に示すように、外部電極１４，１５には、セラミック素体１１の主面１１ｅ，１１ｆ上に、頂部１４ａ，１５ａが設けられている。つまり、外部電極１４，１５は、第１主面１１ｅ上の頂部１４ａ，１５ａにおいてＺ軸方向下側に突出し、第２主面１１ｆ上の頂部１４ａ，１５ａにおいてＺ軸方向上側に突出している。
【００３６】
外部電極１４，１５の第１主面１１ｅ上の頂部１４ａ，１５ａは、積層圧電素子１０のＺ軸方向の最下部を構成するため、Ｚ軸方向下側からの応力を受けやすい。また、外部電極１４，１５の第２主面１１ｆ上の頂部１４ａ，１５ａは、積層圧電素子１０のＺ軸方向の最上部を構成するため、Ｚ軸方向上側からの応力を受けやすい。
【００３７】
図４は、積層圧電素子１０の図２の一点鎖線で囲んだ領域Ｃを拡大して示す部分断面図である。第１外部電極１４では、頂部１４ａがセラミック素体１１の稜部１１ｇよりもＸ軸方向内側に配置されているため、頂部１４ａに加わる応力が、稜部１１ｇに集中することなく、主面１１ｅ，１１ｆに沿って分散される。
【００３８】
これと同様に、第２外部電極１５でも、頂部１５ａがセラミック素体１１の稜部１１ｇよりもＸ軸方向内側に配置されているため、頂部１５ａに加わる応力が、稜部１１ｇに集中することなく、主面１１ｅ，１１ｆに沿って分散される。このように、積層圧電素子１０では、セラミック素体１１の稜部１１ｇに応力が集中しにくい。
【００３９】
また、セラミック素体１１では、稜部１１ｇが曲面で構成されているため、稜部１１ｇに加わる応力が、稜部１１ｇを構成する曲面に沿って分散される。これにより、積層圧電素子１０では、セラミック素体１１の稜部１１ｇに局所的な応力が加わることを抑制することができる。
【００４０】
このように、積層圧電素子１０は、セラミック素体１１の稜部１１ｇに大きい応力が加わりにくい構成となっている。このため、積層圧電素子１０では、セラミック素体１１の稜部１１ｇを起点とするクラックの発生を抑制することができる。これにより、積層圧電素子１０では、高い信頼性が得られる。
【００４１】
［比較例］
図５Ａは、比較例１に係る積層圧電素子５１０の部分断面図である。比較例１に係る積層圧電素子５１０には、本実施形態に係る積層圧電素子１０とは異なる構成の外部電極５１４が設けられている。外部電極５１４には、セラミック素体１１の主面１１ｅ，１１ｆよりもＸ軸方向外側に、Ｚ軸方向に突出する頂部５１４ａが設けられている。
【００４２】
比較例１に係る積層圧電素子５１０では、外部電極５１４の頂部５１４ａがセラミック素体１１の稜部１１ｇと対向しているため、頂部５１４ａに加わる応力が稜部１１ｇに集中しやすい。このため、積層圧電素子５１０では、セラミック素体１１の稜部１１ｇを起点とするクラックが発生しやすい。
【００４３】
図５Ｂは、比較例２に係る積層圧電素子６１０の部分断面図である。比較例２に係る積層圧電素子６１０には、本実施形態に係る積層圧電素子１０とは異なる構成の外部電極６１４が設けられている。外部電極６１４は、Ｚ軸方向上下面がＸＹ平面に沿った平面として構成されている。
【００４４】
外部電極６１４では、Ｚ軸方向上下面のＸ軸方向外側の稜部６１４ａに応力が加わりやすい。外部電極６１４の稜部６１４ａに加わる応力は、セラミック素体１１の稜部１１ｇに集中しやすい。このため、積層圧電素子６１０では、セラミック素体１１の稜部１１ｇを起点とするクラックが発生しやすい。
【００４５】
［積層圧電素子１０の製造方法］
図６は、積層圧電素子１０の製造方法を示すフローチャートである。図７，８は、積層圧電素子１０の製造過程を示す図である。以下、積層圧電素子１０の製造方法について、図６に沿って、図７，８を適宜参照しながら説明する。
【００４６】
（ステップＳ０１：セラミック素体作製）
ステップＳ０１では、セラミック素体１１を作製する。ステップＳ０１では、まず、図７に示すセラミックシート１０１，１０２，１０３，１０４を準備する。セラミックシート１０１，１０２，１０３，１０４は、圧電セラミックスを主成分とする圧電体グリーンシートである。
【００４７】
圧電体グリーンシートは、圧電セラミックスの仮焼粉末と、有機高分子材料からなるバインダと、可塑剤と、を混合して得られるセラミックスラリーをシート状に成形することにより得られる。圧電体グリーンシートの成形には、例えば、ロールコーターやドクターブレードなどを用いることができる。
【００４８】
各セラミックシート１０１，１０２，１０３，１０４には、所定のパターンで導電性ペーストが塗布され、未焼成の内部電極１２，１３及び表面電極１６，１７が形成されている。導電性ペーストの塗布には、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法などを用いることができる。
【００４９】
具体的に、セラミックシート１０１には、第１内部電極１２が形成されている。セラミックシート１０２には、第２内部電極１３が形成されている。セラミックシート１０３には、第１表面電極１６が形成されている。セラミックシート１０４には、第１内部電極１２及び第２表面電極１７が形成されている。
【００５０】
そして、セラミックシート１０１，１０２，１０３，１０４を図７に示す順番でＺ軸方向に積層して熱圧着することにより、未焼成のセラミック素体１１が得られる。セラミックシート１０１，１０２，１０３，１０４の熱圧着には、例えば、一軸加圧や静水圧加圧などを用いることができる。
【００５１】
続いて、未焼成のセラミック素体１１を、例えば３００〜５００℃に加熱することにより脱バインダ処理を行う。そして、脱バインダ処理後のセラミック素体１１を、例えば９００〜１２００℃に加熱することにより焼結させる。これにより、図８に示すセラミック素体１１が得られる。
【００５２】
セラミック素体１１の稜部１１ｇを滑らか曲面にするために、例えば、セラミック素体１１にバレル研磨を施すことができる。この場合、バレル研磨の条件によって、セラミック素体１１の稜部１１ｇの曲率を調整することができる。セラミック素体１１のバレル研磨は、焼成前に行っても、焼成後に行ってもよい。
【００５３】
（ステップＳ０２：外部電極形成）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で得られたセラミック素体１１に外部電極１４，１５を形成することにより、図１〜３に示す積層圧電素子１０を作製する。ステップＳ０２では、例えば、セラミック素体１１のＸ軸方向両端部に塗布した導電性ペーストを焼き付けることにより外部電極１４，１５を形成することができる。
【００５４】
導電性ペーストの塗布には、例えば、印刷法やディップ法などを用いることができる。導電性ペーストの成分や塗布条件は、焼き付け後の外部電極１４，１５が図１，２に示す形状となるように適宜決定可能である。また、導電性ペーストをセラミック素体１１に塗布した後に、導電性ペーストの形状を調整してもよい。
【００５５】
なお、ステップＳ０２における処理を、ステップＳ０１で行うこともできる。例えば、未焼成のセラミック素体１１のＸ軸方向両端部に未焼成の導電性ペーストを塗布してもよい。これにより、セラミック素体１１の焼成と外部電極１４，１５の焼き付けとを同時に行うことができる。
【００５６】
（ステップＳ０３：分極処理）
ステップＳ０３では、積層圧電素子１０に分極処理を行う。具体的に、分極処理では、積層圧電素子１０にＺ軸方向の直流高電界を加えることにより、セラミック層１８を構成する圧電セラミックスの自発分極の向きを揃える。これにより、圧電セラミックスに圧電活性が付与され、積層圧電素子１０がその機能を発揮可能となる。
【００５７】
［圧電振動装置２０の構成］
積層圧電素子１０は、圧電横効果によってＸ軸方向に動作する圧電アクチュエータとして広く利用可能である。積層圧電素子１０の用途の一例として、振動を発生させる圧電振動装置が挙げられる。以下、積層圧電素子１０を用いて構成されたユニモルフ型の圧電振動装置２０について説明する。
【００５８】
図９は、圧電振動装置２０の断面図である。圧電振動装置２０は、積層圧電素子１０と、振動板２１と、接着層２２と、を備える。振動板２１は、ＸＹ平面に沿って延びる平板として構成され、積層圧電素子１０の第１主面１１ｅに対向して配置されている。接着層２２は、積層圧電素子１０と振動板２１との間に配置されている。
【００５９】
振動板２１は、例えば、金属やガラスなどで形成され、Ｚ軸方向に可撓性を有する。接着層２２は、樹脂材料などによって形成され、積層圧電素子１０と振動板２１とを接合している。接着層２２は、積層圧電素子１０のＺ軸方向下部に密着し、振動板２１のＺ軸方向上面に密着している。
【００６０】
接着層２２は、セラミック素体１１の第１主面１１ｅと振動板２１との間に充填され、セラミック素体１１と振動板２１とを広範囲で接合している。これにより、圧電振動装置２０では、積層圧電素子１０と振動板２１との間における接着層２２を介した高い接合強度が得られる。
【００６１】
また、外部電極１４，１５では、第１主面１１ｅからＺ軸方向下側に突出する頂部１４ａ，１５ａを含む部分が接着層２２内に食い込んでいる。これにより、外部電極１４，１５と接着層２２との接着面積が大きくなるとともに、アンカー効果が得られるため、外部電極１４，１５と振動板２１との間の接合強度が高くなる。
【００６２】
圧電振動装置２０では、特に、積層圧電素子１０におけるＸ軸方向の変位が最も大きいＸ軸方向両端部に配置された外部電極１４，１５と振動板２１との接合強度が高いため、積層圧電素子１０のＸ軸方向の伸縮が振動板２１に伝達されやすくなる。このため、圧電振動装置２０では、振動板２１をより大きく振動させることができる。
【００６３】
また、圧電振動装置２０では、外部電極１４，１５と振動板２１との接合強度が高いため、積層圧電素子１０が大きく伸縮することにより、外部電極１４，１５がＸ軸方向に大きく変位しても、外部電極１４，１５が振動板２１から剥がれにくい。このため、圧電振動装置２０では、振動板２１の大きい振動が維持される。
【００６４】
圧電振動装置２０の駆動時には、積層圧電素子１０のＸ軸方向への伸縮が、主にＸ軸方向両端部に配置された外部電極１４，１５から振動板２１に伝達される。このため、圧電振動装置２０の駆動時には、外部電極１４，１５において振動板２１に最も近接している頂部１４ａに、振動板２１から大きい応力が加わる。
【００６５】
しかしながら、上記のとおり、積層圧電素子１０では、外部電極１４，１５の頂部１４ａ，１５ａに加わる応力が、セラミック素体１１の稜部１１ｇに集中しにくい。このため、圧電振動装置２０では、積層圧電素子１０におけるセラミック素体１１の稜部１１ｇを起点するクラックによる故障が発生しにくく、高い信頼性が得られる。
【００６６】
［圧電振動装置２０の製造方法］
図１０は、圧電振動装置２０の製造方法を示すフローチャートである。まず、図１１Ａに示すように、振動板１１０上に、接着層２２を形成するための接着剤１２２を配置する（ステップＳ１１）。次に、図１１Ｂに示すように、接着剤１２２上に積層圧電素子１０を配置する（ステップＳ１２）。
【００６７】
続いて、図１１Ｃに示すように、押圧部材Ｐによって積層圧電素子１０をＺ軸方向上側から下方に向けて押圧する（ステップＳ１３）。これにより、外部電極１４，１５における第１主面１１ｅからＺ軸方向下側に突出する頂部１４ａを含む部分が、接着剤１２２内に入り込み、接着剤１２２が積層圧電素子１０の表面に沿って密着する。
【００６８】
そして、接着剤１２２を硬化させる（ステップＳ１４）。これにより、接着層２２が形成され、図９に示す圧電振動装置２０が得られる。このように、この製造方法では、接着剤１２２を用いて積層圧電素子１０と振動板２１とを接合することにより、容易に圧電振動装置２０を製造可能である。
【００６９】
この製造方法のステップＳ１３では、積層圧電素子１０を押圧する際に、Ｚ軸方向上側に突出する頂部１４ａ，１５ａに、押圧部材Ｐからの応力が加わる。また、ステップＳ１３では、接着剤１２２内に入り込むＺ軸方向下側に突出する頂部１４ａ，１５ａにも、接着剤１２２からの応力が加わる。
【００７０】
しかしながら、上記のとおり、積層圧電素子１０では、外部電極１４，１５の頂部１４ａ，１５ａに加わる応力が、セラミック素体１１の稜部１１ｇに集中しにくい。このため、この製造方法では、積層圧電素子１０におけるセラミック素体１１の稜部１１ｇを起点するクラックの発生を抑制することができる。
【００７１】
また、圧電振動装置２０の積層圧電素子１０では、外部電極１４，１５がセラミック素体１１の第１主面１１ｅからＺ軸方向下側に突出しているため、外部電極１４，１５の間にはＺ軸方向上側に窪む凹状の領域が形成される。ステップＳ１３では、外部電極１４，１５の間の凹状の領域に接着剤１２２が充填される
【００７２】
このため、ステップＳ１３では、セラミック素体１１の第１主面１１ｅと振動板２１との間における接着剤１２２の厚さが、外部電極１４，１５のＺ軸方向下側への突出量よりも小さくはならない。これにより、圧電振動装置２０では、接着層２２の充分な厚さが確保されるため、高い信頼性が得られる。
【００７３】
［電子機器３０］
図１２Ａ，１２Ｂは、積層圧電素子１０を用いた電子機器３０を模式的に示す図である。図１２Ａは、電子機器３０の平面図である。図１２Ｂは、電子機器３０の図１２ＡのＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。電子機器３０は、一般的にスマートフォンと呼ばれる多機能型の携帯通信端末として構成される。
【００７４】
電子機器３０は、積層圧電素子１０と、筐体３１と、パネル３２と、を有する。筐体３１は、ＸＹ平面に沿って矩形に延びる底板３１ａと、底板３１ａの周縁からＺ軸方向上方に延びる枠体３１ｂと、を有し、Ｚ軸方向上方に開放された箱型に形成されている。パネル３２は、ＸＹ平面に沿って矩形に延び、筐体３１をＺ軸方向上方から閉塞している。
【００７５】
筐体３１は、電子機器３０の様々な機能を実現するための回路基板や電子部品などの各構成（不図示）を収容する。パネル３２は、タッチパネルとして構成されている。つまり、パネル３２は、画像を表示する画像表示機能と、ユーザの手指などによる入力操作を検出する入力機能と、を兼ね備えている。
【００７６】
なお、パネル３２は、タッチパネルに限定されず、上記のような構成を有さなくてもよい。例えば、パネル３２は、画像表示機能を有さず、入力機能のみを有するタッチパッドであってもよい。また、パネル３２は、電子機器３０に別途設けられたタッチパネルを保護する保護パネルであってもよい。
【００７７】
積層圧電素子１０は、パネル３２のＺ軸方向下面に接着され、筐体３１内において底板３１ａに対向している。パネル３２のＺ軸方向下面における積層圧電素子１０の位置は任意に決定可能である。電子機器３０では、パネル３２が、図９に示す圧電振動装置２０における振動板２１の機能を果たす。
【００７８】
つまり、電子機器３０は、積層圧電素子１０のＸ軸方向への伸縮により、パネル３２を振動させることができる。このため、パネル３２は、良好に振動可能なガラスやアクリル樹脂などを主原料とすることが好ましい。また、積層圧電素子１０とパネル３２とを接着する接着層は、圧電振動装置２０の接着層２２と同様の構成であることが好ましい。
【００７９】
電子機器３０は、パネル３２を振動させて、気導や骨伝導などによって音を発生させることによって、ユーザに音声情報を提供することができる。また、電子機器３０は、パネル３２を振動させることによって、例えばパネル３２に対して入力操作を行うユーザに対して、触覚を提示することもできる。
【００８０】
なお、パネル３２のＺ軸方向上面は、典型的には平面であるが、例えば、湾曲面などであってもよい。また、電子機器３０は、スマートフォンに限定されず、例えば、タブレット端末、ノートパソコン、携帯電話、腕時計、フォトスタンド、各種機器のリモコンや操作部などとして構成されていてもよい。
【００８１】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８２】
例えば、積層圧電素子１０の外部電極１４，１５は、上記実施形態では主面１１ｅ，１１ｆの両方に延出しているが、第１主面１１ｅのみに延出し、第２主面１１ｆには延出していなくてもよい。この場合にも、セラミック素体１１の第１主面１１ｅ側の稜部１１ｇを起点とするクラックの発生を抑制する効果が得られる。
【符号の説明】
【００８３】
１０…積層圧電素子
１１…セラミック素体
１１ａ，１１ｂ…端面
１１ｃ，１１ｄ…側面
１１ｅ，１１ｆ…主面
１１ｇ…稜部
１２，１３…内部電極
１４，１５…外部電極
１４ａ，１５ａ…頂部
１６，１７…表面電極
１８…セラミック層
２０…圧電振動装置
２１…振動板
２２…接着層
３０…電子機器
３１…筐体
３２…パネル
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
2019033242.tif 000008
【図６】
2019033242.tif 000009
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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