JP6920188B2

JP6920188B2 - Piezoelectric elements, audio generators and electronics

Info

Publication number: JP6920188B2
Application number: JP2017247893A
Authority: JP
Inventors: 完臣熊澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019114959A

Description

本開示は、例えば圧電振動装置や音響発生器として用いることのできる圧電素子およびこれを備えた音響発生器、電子機器に関するものである。 The present disclosure relates to a piezoelectric element that can be used as, for example, a piezoelectric vibration device or a sound generator, and a sound generator or an electronic device provided with the piezoelectric element.

圧電素子は、アクチュエータ、超音波モータ、センサなどに用いられることが知られている（例えば特許文献１を参照）。また、圧電素子を駆動源とした音響発生器も知られている。 Piezoelectric elements are known to be used in actuators, ultrasonic motors, sensors and the like (see, for example, Patent Document 1). Further, an acoustic generator using a piezoelectric element as a drive source is also known.

特許第６１８５９９１号Patent No. 6185991

圧電素子を駆動源とした音響発生器では、圧電素子の共振・反共振の影響により、振動が変化し、音質が悪化する傾向がある。そのため、音響発生器にはさらなる音質の向上が求められている。 In an acoustic generator using a piezoelectric element as a drive source, vibration tends to change due to the influence of resonance / antiresonance of the piezoelectric element, and sound quality tends to deteriorate. Therefore, the sound generator is required to further improve the sound quality.

本開示は上記の事情に鑑みてなされたもので、共振・反共振周波数付近での振動を抑制できる圧電素子、および音質の向上した音響発生器、電子機器を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric element capable of suppressing vibration in the vicinity of resonance / antiresonance frequencies, an acoustic generator with improved sound quality, and an electronic device.

本開示の圧電素子は、複数の第１内部電極、複数の第２内部電極、複数の第３内部電極および複数の圧電体層が積層され、長方形状の上面、長手方向の一方端に位置する第１側面および長手方向の他方端に位置する第２側面を有していて、前記複数の第１内部電極および前記複数の第２内部電極が前記第１側面に引き出され、前記複数の第３内部電極が前記第２側面に引き出されている板状の積層体と、前記上面に設けられた第１表面電極、第２表面電極および第３表面電極と、前記第１側面の左側領域に設けられ、前記第１表面電極と前記複数の第１内部電極とを電気的に接続している第１側面電極と、前記第１側面の右側領域に設けられ、前記第２表面電極と前記複数の第２内部電極とを電気的に接続している第２側面電極と、前記第２側面に設けられ、前記第３表面電極と前記複数の第３内部電極とを電気的に接続している第３側面電極とを備え、前記複数の第１内部電極は前記積層体の積層方向の上側領域に配置され、前記複数の第２内部電極は前記積層体の積層方向の下側領域に配置され、前記複数の第３内部電極は前記上側領域および前記下側領域に前記複数の第１内部電極または前記複数の第２内部電極と互い違いに配置されており、前記複数の第１内部電極および前記複数の第２内部電極は、それぞれ相対的に幅の広い長方形状の活性領域および相対的に幅の狭い引出領域を有し、前記複数の第１内部電極の引出領域と前記複数の第２内部電極の引出領域とは幅が異なっている。 The piezoelectric element of the present disclosure has a plurality of first internal electrodes, a plurality of second internal electrodes, a plurality of third internal electrodes, and a plurality of piezoelectric layer layers laminated, and is located on a rectangular upper surface and one end in the longitudinal direction. It has a first side surface and a second side surface located at the other end in the longitudinal direction, and the plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes are drawn out to the first side surface, and the plurality of third surfaces are drawn out. A plate-shaped laminate in which internal electrodes are drawn out to the second side surface, a first surface electrode, a second surface electrode, and a third surface electrode provided on the upper surface, and a left region of the first side surface are provided. A first side electrode that electrically connects the first surface electrode and the plurality of first internal electrodes, and the second surface electrode and the plurality of electrodes provided in the right region of the first side surface. A second side electrode that electrically connects the second internal electrode and a second side electrode that is provided on the second side surface and electrically connects the third surface electrode and the plurality of third internal electrodes. The plurality of first internal electrodes are arranged in the upper region of the laminated body in the stacking direction, and the plurality of second internal electrodes are arranged in the lower region of the laminated body in the stacking direction. The plurality of third internal electrodes are alternately arranged in the upper region and the lower region with the plurality of first internal electrodes or the plurality of second internal electrodes, and the plurality of first internal electrodes and the plurality of first internal electrodes. The second internal electrode of the above has a rectangular active region having a relatively wide width and a drawer region having a relatively narrow width, respectively, and has a drawer region of the plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes. The width is different from the drawer area of.

また、本開示の音響発生器は、上記の圧電素子と、前記積層体の下面が接合された振動板とを備えている。 Further, the acoustic generator of the present disclosure includes the above-mentioned piezoelectric element and a diaphragm to which the lower surface of the laminated body is joined.

また、本開示の電子機器は、上記の圧電素子と、該圧電素子に接続された電子回路と、該電子回路および前記圧電素子を収容する筐体とを備えている。 Further, the electronic device of the present disclosure includes the above-mentioned piezoelectric element, an electronic circuit connected to the piezoelectric element, and a housing for accommodating the electronic circuit and the piezoelectric element.

本開示の圧電素子によれば、共振の対称性が崩れ、共振周波数付近にリップルを発生させることができる。このリップル発生により波形が分割するため、ピークディップの差が小さくなる。したがって、例えば音響発生器用の圧電素子として使用した場合に、音響発生器の音質を向上させることができる。 According to the piezoelectric element of the present disclosure, the symmetry of resonance is broken, and ripple can be generated in the vicinity of the resonance frequency. Since the waveform is divided by the occurrence of this ripple, the difference in peak dip becomes small. Therefore, for example, when used as a piezoelectric element for an sound generator, the sound quality of the sound generator can be improved.

圧電素子の実施形態の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of embodiment of a piezoelectric element. 圧電素子の一例の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of an example of a piezoelectric element. 圧電素子の他の例の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of another example of a piezoelectric element. 音響発生器の実施形態の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of embodiment of an acoustic generator. 音響発生器の実施形態の他の例を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the sound generator. 電子機器の実施形態の一例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an example of embodiment of an electronic device.

圧電素子の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 The embodiment of the piezoelectric element will be described in detail with reference to the drawings.

図１および図２に示す例の圧電素子１は、複数の第１内部電極１１１、複数の第２内部電極１１２、複数の第３内部電極１１３および複数の圧電体層１２が積層され、長方形状の上面、長手方向の一方端に位置する第１側面および長手方向の他方端に位置する第２側面を有している板状体からなる積層体１３を備えている。 The piezoelectric element 1 of the example shown in FIGS. 1 and 2 has a rectangular shape in which a plurality of first internal electrodes 111, a plurality of second internal electrodes 112, a plurality of third internal electrodes 113, and a plurality of piezoelectric layers 12 are laminated. The laminated body 13 is made of a plate-like body having an upper surface, a first side surface located at one end in the longitudinal direction, and a second side surface located at the other end in the longitudinal direction.

例えば、携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付けて使用される圧電素子１の場合には、積層体１３の長手方向の長さは、例えば１８ｍｍ〜２８ｍｍとされる。積層体１３の幅は、例えば１ｍｍ〜６ｍｍとされる。積層体１３の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとされる。 For example, in the case of the piezoelectric element 1 attached to the display or housing of a mobile terminal, the length of the laminate 13 in the longitudinal direction is, for example, 18 mm to 28 mm. The width of the laminated body 13 is, for example, 1 mm to 6 mm. The thickness of the laminate 13 is, for example, 0.2 mm to 2.0 mm.

積層体１３は、第１内部電極１１１、第２内部電極１１２および第３内部電極１１３のいずれかと圧電体層１２とが交互に積層された構造を含んでいる。 The laminated body 13 includes a structure in which any one of the first internal electrode 111, the second internal electrode 112, and the third internal electrode 113 and the piezoelectric layer 12 are alternately laminated.

積層体１３を構成する第１の内部電極１１１、第２の内部電極１１２および第３の内部電極１１３は、圧電体層１２を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたものである。この形成材料として、例えば銀または銀−パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。 The first internal electrode 111, the second internal electrode 112, and the third internal electrode 113 constituting the laminated body 13 are formed by simultaneous firing with the ceramics forming the piezoelectric layer 12. As the forming material, for example, a conductor containing silver or a silver-palladium alloy as a main component, or a conductor containing copper, platinum, or the like can be used, but a ceramic component or a glass component may be contained therein.

積層体１３は、平面視で長方形状の上面、長手方向の一方端に位置する第１側面１３１および長手方向の他方端に位置する第２側面１３２を有している。 The laminated body 13 has a rectangular upper surface in a plan view, a first side surface 131 located at one end in the longitudinal direction, and a second side surface 132 located at the other end in the longitudinal direction.

複数の第１内部電極１１１および複数の第２内部電極１１２は積層体１３の第１側面１３１に引き出され、複数の第３内部電極１１３は積層体１３の第２側面１３２に引き出されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付けて使用される圧電素子の場合には、それぞれの内部電極の主電極領域および引出領域を含んだ最大長さは、例えば１７ｍｍ〜２５ｍｍとされる。それぞれの内部電極の最大幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍとされる。それぞれの内部電極の厚みは、例えば０．１μｍ〜５．０μｍとされる。 The plurality of first internal electrodes 111 and the plurality of second internal electrodes 112 are drawn out to the first side surface 131 of the laminated body 13, and the plurality of third internal electrodes 113 are drawn out to the second side surface 132 of the laminated body 13. In the case of a piezoelectric element used by being attached to a display or a housing of a mobile terminal, the maximum length including the main electrode region and the extraction region of each internal electrode is, for example, 17 mm to 25 mm. The maximum width of each internal electrode is, for example, 1 mm to 5 mm. The thickness of each internal electrode is, for example, 0.1 μm to 5.0 μm.

積層体１３を構成する圧電体層１２は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例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）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などを用いることができる。圧電体層１２の１層の厚
みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定される。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ３１定数を有することができる。 The piezoelectric layer 12 constituting the laminate 13 is formed of ceramics having piezoelectric properties, and examples of such ceramics include perovskite-type oxides made of _{lead zirconate titanate (PbZrO 3-} PbTIO _3). Lithium niobate (LiNbO ₃ ), lithium tantalate (LiTaO ₃ ) and the like can be used. The thickness of one layer of the piezoelectric layer 12 is set to, for example, 0.01 to 0.1 mm in order to drive at a low voltage. Further, in order to obtain a large bending vibration, it is possible to have a piezoelectric d31 constant of 200 pm / V or more.

積層体１３の上面には、第１表面電極１４１、第２表面電極１４２および第３表面電極１４３が設けられている。第１表面電極１４１および第２表面電極１４２は、第３表面電極１４３と比べて小さい面積とされていて、最終的にこれらは例えば一つのリード部材で電気的に接続されるようになっている。また、相対的に大きな第３表面電極１４３には、他の一つのリード部材が電気的に接続されるようになっている。 A first surface electrode 141, a second surface electrode 142, and a third surface electrode 143 are provided on the upper surface of the laminated body 13. The first surface electrode 141 and the second surface electrode 142 have a smaller area than the third surface electrode 143, and finally they are electrically connected by, for example, one lead member. .. Further, another lead member is electrically connected to the relatively large third surface electrode 143.

第１側面１３１の左側領域には第１側面電極１５１が設けられ、当該第１側面電極１５１が第１表面電極１４１と複数の第１内部電極１１１とを電気的に接続している。積層体１３の第１側面１３１の右側領域には第２側面電極１５２が設けられ、第２表面電極１４２と複数の第２内部電極１１２とを電気的に接続している。 A first side surface electrode 151 is provided in the left side region of the first side surface 131, and the first side surface electrode 151 electrically connects the first surface electrode 141 and the plurality of first internal electrodes 111. A second side surface electrode 152 is provided in the right side region of the first side surface 131 of the laminated body 13, and the second surface electrode 142 and the plurality of second internal electrodes 112 are electrically connected to each other.

ここで、第１側面１３１の左側領域とは、第１側面１３１を正面に見たときの左半分の領域のことである。また、第１側面１３１の左側領域に第１側面電極１５１が設けられているとは、左側領域の中に第１側面電極１５１があることを意味している。一方、第１側面１３１の右側領域とは、第１側面１３１を正面に見たときの右半分の領域のことである。また、第１側面１３１の右側領域に第２側面電極１５２が設けられているとは、右側領域の中に第２側面電極１５２があることを意味している。 Here, the left side region of the first side surface 131 is a region of the left half when the first side surface 131 is viewed from the front. Further, the fact that the first side surface electrode 151 is provided in the left side region of the first side surface 131 means that the first side surface electrode 151 is located in the left side region. On the other hand, the right side region of the first side surface 131 is the region of the right half when the first side surface 131 is viewed from the front. Further, the fact that the second side surface electrode 152 is provided in the right side region of the first side surface 131 means that the second side surface electrode 152 is in the right side region.

また、積層体１３の第２側面１３２には第３側面電極１５３が設けられ、第３表面電極１４３と複数の第３内部電極１１３とを電気的に接続している。第３側面電極１５３は第２側面１３２の左側や右側に偏らずに設けられている。 A third side electrode 153 is provided on the second side surface 132 of the laminated body 13, and the third surface electrode 143 and the plurality of third internal electrodes 113 are electrically connected to each other. The third side surface electrode 153 is provided without being biased to the left side or the right side of the second side surface 132.

そして、複数の第１内部電極１１１は積層体１３の積層方向の上側領域に配置され、複数の第２内部電極１１２は積層体１３の積層方向の下側領域に配置されている。ここで、積層体１３の積層方向の上側領域とは積層体の上半分の領域のことであり、積層体１３の積層方向の下側領域とは積層体の下半分の領域のことである。 The plurality of first internal electrodes 111 are arranged in the upper region of the laminated body 13 in the stacking direction, and the plurality of second internal electrodes 112 are arranged in the lower region of the laminated body 13 in the stacking direction. Here, the upper region of the laminated body 13 in the laminating direction is the upper half region of the laminated body, and the lower region of the laminated body 13 in the laminating direction is the lower half region of the laminated body.

複数の第３内部電極１１３は、上側領域および下側領域に配置されていて、複数の第１内部電極１１１または複数の第２内部電極１１２と互い違いに配置されている。 The plurality of third internal electrodes 113 are arranged in the upper region and the lower region, and are arranged alternately with the plurality of first internal electrodes 111 or the plurality of second internal electrodes 112.

複数の第１内部電極１１１および複数の第２内部電極１１２は、それぞれ相対的に幅の広い長方形状の主電極領域および相対的に幅の狭い引出領域を有している。第１内部電極１１１は、相対的に幅の広い長方形状の主電極領域１１１１と相対的に幅の狭い引出領域１１１２とを有している。一方、第２内部電極１１２は、相対的に幅の広い長方形状の主電極領域１１２１と相対的に幅の狭い引出領域１１２２とを有している。なお、第３内部電極１１３は特に幅の狭い引出領域を有する必要はなく、長方形状の主電極領域と同じ幅の引出領域を有している。 The plurality of first internal electrodes 111 and the plurality of second internal electrodes 112 each have a relatively wide rectangular main electrode region and a relatively narrow drawer region. The first internal electrode 111 has a rectangular main electrode region 1111 having a relatively wide width and a drawer region 1112 having a relatively narrow width. On the other hand, the second internal electrode 112 has a rectangular main electrode region 1121 having a relatively wide width and a drawer region 1122 having a relatively narrow width. The third internal electrode 113 does not need to have a particularly narrow drawer region, and has a drawer region having the same width as the rectangular main electrode region.

ここで、第１内部電極１１１および複数の第２内部電極１１２の主電極領域とは、積層方向に隣り合う第３内部電極１１３と対向する面積を大きくとれるように幅広とされた領域のことである。また、第１内部電極１１１および複数の第２内部電極１１２の引出領域とは、主として第１側面１３１に設けられた第１側面電極１４１または第２側面電極１４２との接続のために設けられた領域であり、相対的に主電極領域よりも幅を狭くされた領域のことをいう。 Here, the main electrode region of the first internal electrode 111 and the plurality of second internal electrodes 112 is a region widened so as to have a large area facing the third internal electrode 113 adjacent to each other in the stacking direction. be. Further, the extraction regions of the first internal electrode 111 and the plurality of second internal electrodes 112 are provided mainly for connection with the first side electrode 141 or the second side electrode 142 provided on the first side surface 131. It is a region, and refers to a region whose width is relatively narrower than that of the main electrode region.

複数の第１内部電極１１１の主電極領域１１１１と複数の第２内部電極１１２の主電極
領域１１２１の幅は例えば２．７〜５．４ｍｍとされ、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２と複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅はそれぞれ主電極領域１１１１、主電極領域１１２１の例えば０．１〜０．４倍とされる。 The width of the main electrode region 1111 of the plurality of first internal electrodes 111 and the main electrode region 1121 of the plurality of second internal electrodes 112 is, for example, 2.7 to 5.4 mm, and the extraction region 1112 of the plurality of first internal electrodes 111. The width of the extraction region 1122 of the plurality of second internal electrodes 112 is set to, for example, 0.1 to 0.4 times the main electrode region 1111 and the main electrode region 1121, respectively.

そして、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２と複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２とは幅が異なっている。図２においては、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２の幅が、複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅よりも狭くなっている。 The widths of the drawer regions 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 and the drawer regions 1122 of the plurality of second internal electrodes 112 are different. In FIG. 2, the width of the extraction region 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 is narrower than the width of the extraction region 1122 of the plurality of second internal electrodes 112.

従来、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２と複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２とは、同じ幅で設計されていた。これに対し、積層体１３の積層方向の上側領域に配置された複数の第１内部電極１１１の引出領域と、積層体１３の積層方向の下側領域に配置された複数の第２内部電極１１２の引出領域との幅を異ならせることで、共振の対称性が崩れ、共振周波数付近にリップルを発生させることができる。このリップル発生により波形が分割するため、ピークディップの差が小さくなる。したがって、例えば音響発生器に使用した場合に、当該音響発生器の音質を向上させることができる。 Conventionally, the extraction region 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 and the extraction region 1122 of the plurality of second internal electrodes 112 have been designed to have the same width. On the other hand, the drawer region of the plurality of first internal electrodes 111 arranged in the upper region of the laminated body 13 in the stacking direction and the plurality of second internal electrodes 112 arranged in the lower region of the laminated body 13 in the stacking direction. By making the width different from the extraction region of, the symmetry of resonance is broken, and ripple can be generated in the vicinity of the resonance frequency. Since the waveform is divided by the occurrence of this ripple, the difference in peak dip becomes small. Therefore, for example, when used in a sound generator, the sound quality of the sound generator can be improved.

なお、第１内部電極１１１の引出領域１１１２の幅に対して第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅が広い場合の比率（引出領域１１２２／引出領域１１１２）は、例えば１．１〜２．０とされる。逆に、第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅に対して第１内部電極１１１の引出領域１１１２の幅が広い場合の比率（引出領域１１１２／引出領域１１２２）も、例えば１．１〜２．０とされる。 The ratio (drawing area 1122 / drawing area 1112) when the width of the drawing area 1122 of the second internal electrode 112 is wide with respect to the width of the drawing area 1112 of the first internal electrode 111 is, for example, 1.1 to 2. It is set to 0. On the contrary, the ratio (drawing area 1112 / drawing area 1122) when the width of the drawing area 1112 of the first internal electrode 111 is wider than the width of the drawing area 1122 of the second internal electrode 112 is also, for example, 1.1 to 2. It is set to 0.0.

ここで、図３に示すように、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２のそれぞれの幅が異なっているとともに、複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２のそれぞれの幅が異なっていてもよい。なお、複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２の幅が複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅よりも小さい場合においては、この小さい範囲内においてそれぞれの引出領域１１１２の幅を異ならせる。複数の第１内部電極１１１の引出領域１１１２の幅が複数の第２内部電極１１２の引出領域１１２２の幅よりも小さい場合においては、この小さい範囲内においてそれぞれの引出領域１１１２の幅を異ならせる。この構成によれば、さらに共振の対称性が崩れ、共振周波数付近にリップルを発生させ、音響発生器に使用した場合に、当該音響発生器の音質を向上させることができる。 Here, as shown in FIG. 3, the widths of the extraction regions 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 are different, and the widths of the extraction regions 1122 of the plurality of second internal electrodes 112 are different. May be good. When the width of the drawer region 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 is smaller than the width of the drawer region 1122 of the plurality of second internal electrodes 112, if the widths of the respective drawer regions 1112 are different within this small range. Let me. When the width of the drawer region 1112 of the plurality of first internal electrodes 111 is smaller than the width of the drawer region 1122 of the plurality of second internal electrodes 112, the widths of the respective drawer regions 1112 are made different within this small range. According to this configuration, the symmetry of resonance is further broken, ripple is generated in the vicinity of the resonance frequency, and when used in an acoustic generator, the sound quality of the acoustic generator can be improved.

次に、本実施形態の圧電素子１の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the piezoelectric element 1 of the present embodiment will be described.

まず、圧電体層１２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からなるバインダーと、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、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を用いて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、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等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）等を用いることができる。 First, a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 12 is produced. Specifically, a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramics, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer. Then, a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using a tape molding method such as a doctor blade method or a calendar roll method. The piezoelectric ceramic may be any one having piezoelectric properties, and for example, _{a perovskite-type oxide made of lead titanate (PbZrO 3-} PbTIO ₃ ) or the like can be used. Further, as the plasticizer, dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP) and the like can be used.

次に、第１内部電極１１１、第２内部電極１１２および第３内部電極１１３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第１内部電極１１１、第２内部電極１１２および第３内部電極１１３のパターンで塗布する。ここで、第１内部電
極１１１および第２内部電極１１２のパターンにおいては、それぞれの引出領域の幅を互いに異ならせるように塗布する。 Next, a conductive paste to be the first internal electrode 111, the second internal electrode 112, and the third internal electrode 113 is produced. Specifically, a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to a metal powder of a silver-palladium alloy. This conductive paste is applied onto the ceramic green sheet in the pattern of the first internal electrode 111, the second internal electrode 112, and the third internal electrode 113 by a screen printing method. Here, in the patterns of the first internal electrode 111 and the second internal electrode 112, the widths of the drawer regions are applied so as to be different from each other.

さらに、この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し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００〜１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、第１内部電極１１１、第２内部電極１１２および第３内部電極１１３と圧電体層１２とを備えた積層体１３を作製する。 Further, a plurality of ceramic green sheets on which this conductive paste is printed are laminated, debindered at a predetermined temperature, fired at a temperature of 900 to 1200 ° C., and then fired at a predetermined temperature using a surface grinding machine or the like. By performing a grinding process so as to have a shape, a laminated body 13 including the first internal electrode 111, the second internal electrode 112, the third internal electrode 113, and the piezoelectric layer 12 is produced.

積層体１３は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、第１内部電極１１１、第２内部電極１１２および第３内部電極１１３と圧電体層１２とを複数積層してなる積層体１３を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。 The laminated body 13 is not limited to the one produced by the above manufacturing method, and a plurality of the first internal electrode 111, the second internal electrode 112, the third internal electrode 113, and the piezoelectric layer 12 are laminated. As long as the laminate 13 can be produced, any production method may be used.

その後、銀を主成分とする導電粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、第１表面電極１４１、第２表面電極１４２および第３表面電極１４３のパターンで積層体１３の上面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させる。また、同様に作製された銀ガラス含有導電性ペーストを、第１側面電極１５１、第２側面電極１５２および第３側面電極１５３のパターンで積層体１３の側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させる。その後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、第１表面電極１４１、第２表面電極１４２および第３表面電極１４３と、第１側面電極１５１、第２側面電極１５２および第３側面電極１５３とを形成する。 After that, a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles containing silver as a main component and glass was prepared by using the first surface electrode 141, the second surface electrode 142, and the like. The pattern of the third surface electrode 143 is printed on the upper surface of the laminated body 13 by a screen printing method or the like and dried. Further, the similarly produced silver glass-containing conductive paste is printed on the side surface of the laminate 13 with the pattern of the first side electrode 151, the second side electrode 152 and the third side electrode 153 by a screen printing method or the like and dried. Let me. After that, a baking process is performed at a temperature of 650 to 750 ° C., and the first surface electrode 141, the second surface electrode 142 and the third surface electrode 143, the first side electrode 151, the second side electrode 152 and the third side electrode 153 are performed. And form.

以上の方法により、本実施形態の圧電素子１を作製することができる。 By the above method, the piezoelectric element 1 of the present embodiment can be manufactured.

次に、本実施形態の音響発生器について説明する。本実施形態の音響発生器１０は、図４に示すように、上述の圧電素子１と、圧電素子１が取り付けられた振動板２とを備えているものである。 Next, the sound generator of this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the sound generator 10 of the present embodiment includes the above-mentioned piezoelectric element 1 and a diaphragm 2 to which the piezoelectric element 1 is attached.

振動板２は、例えば矩形状の薄板である。振動板２は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を用いることができる。また、振動板２の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。 The diaphragm 2 is, for example, a rectangular thin plate. For the diaphragm 2, a material having high rigidity and elasticity such as acrylic resin or glass can be used. The thickness of the diaphragm 2 is set to, for example, 0.4 mm to 1.5 mm.

圧電素子１の下面が接合材３を介して振動板２に接合されている。接合材３の上面（図の＋ｚ方向側の主面）には圧電素子１の下面（図の−ｚ方向側の主面）が全体的に固着され、接合材３の下面（図の−ｚ方向側の主面）には振動板２の上面（図の＋ｚ方向側の主面）の一部が固着されている。接合材３を介して、振動板２に圧電素子１の下面の全面が接合されていてもよく、ほぼ全面が接合されていてもよい。 The lower surface of the piezoelectric element 1 is joined to the diaphragm 2 via the joining material 3. The lower surface of the piezoelectric element 1 (main surface on the -z direction side in the figure) is entirely fixed to the upper surface of the bonding material 3 (main surface on the + z direction side in the figure), and the lower surface of the bonding material 3 (-z in the figure). A part of the upper surface (main surface on the + z direction side in the figure) of the diaphragm 2 is fixed to the main surface on the direction side). The entire lower surface of the piezoelectric element 1 may be bonded to the diaphragm 2 via the bonding material 3, or almost the entire surface may be bonded.

接合材３は、例えばフィルム状の形状を有している。また、接合材３は、振動板２よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板２よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。変形可能な接合材３で圧電素子１と振動板２とを接合することで、圧電素子１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合材３が振動板２よりも大きく変形する。このとき、振動板２から反射される逆位相の振動を変形可能な接合材３で緩和することができるので、圧電素子１が周囲の振動の影響を受けずに振動板２へ強い振動を伝達させることができる。 The bonding material 3 has, for example, a film-like shape. Further, the bonding material 3 is formed of a material that is softer and more easily deformed than the vibrating plate 2, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk modulus than the vibrating plate 2. By joining the piezoelectric element 1 and the diaphragm 2 with the deformable joining material 3, when vibration is transmitted from the piezoelectric element 1, the deformable joining material 3 is deformed more than the diaphragm 2. At this time, since the anti-phase vibration reflected from the diaphragm 2 can be alleviated by the deformable bonding material 3, the piezoelectric element 1 transmits strong vibration to the diaphragm 2 without being affected by the surrounding vibration. Can be made to.

接合材３としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含むものを用いることができる。これらの厚みは、例えば
１０μｍ〜２０００μｍとされる。 As the bonding material 3, for example, a double-sided tape in which an adhesive is adhered to both sides of a base material made of a non-woven fabric or the like, or a material containing an elastic adhesive can be used. These thicknesses are, for example, 10 μm to 2000 μm.

接合材３は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であってもよい。このような接合材３としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合材３の厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。 The joining material 3 may be a single material or a composite material composed of several members. As such a bonding material 3, for example, a double-sided tape in which adhesives are attached to both sides of a base material made of a non-woven fabric or the like, various elastic adhesives which are elastic adhesives, and the like can be preferably used. The thickness of the joining material 3 is set to, for example, 0.1 mm to 0.6 mm.

なお、振動板２の周縁部は、例えばステンレスなどの金属、樹脂などからなる枠状の支持体で固定されていてもよい。この場合、振動板２として、例えば厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムを用いることもできる。 The peripheral edge of the diaphragm 2 may be fixed by a frame-shaped support made of, for example, a metal such as stainless steel or a resin. In this case, as the diaphragm 2, for example, a resin film having a thickness of 10 to 200 μm, such as polyethylene, polyimide, or polypropylene, can be used.

また、音響発生器１０は、図５に示すように、上述の圧電素子１と、圧電素子１を収容する筐体４とを備えているものでもよい。このとき、筐体４の一部が振動板として機能する。筐体４は、音響発生器の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体４に形成された開口から音響を外部へ放射する。このような筐体４を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 5, the sound generator 10 may include the above-mentioned piezoelectric element 1 and a housing 4 for accommodating the piezoelectric element 1. At this time, a part of the housing 4 functions as a diaphragm. The housing 4 resonates the sound emitted by the sound generator internally, and radiates the sound to the outside through the opening formed in the housing 4. By having such a housing 4, for example, the sound pressure in a low frequency band can be increased.

このような構成の音響発生器１０は、電気信号を加えることによって圧電素子１を屈曲振動させ、それによって、振動板２を振動させる。本開示の音響発生器１０によれば、リップル発生により波形が分割され、ピークディップの差が小さくなった圧電素子１を用いていることから、音質に優れたものとすることができる。 The acoustic generator 10 having such a configuration bends and vibrates the piezoelectric element 1 by applying an electric signal, thereby vibrating the diaphragm 2. According to the sound generator 10 of the present disclosure, since the piezoelectric element 1 in which the waveform is divided by the ripple generation and the difference in peak dip is small is used, the sound quality can be improved.

次に、本実施形態の電子機器について、説明する。本実施形態の電子機器１００は、図６に示すように、上述の圧電素子１と、圧電素子１に接続された電子回路５と、圧電素子１および電子回路５を収容する筐体４とを備えている。なお、図６には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。 Next, the electronic device of this embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the electronic device 100 of the present embodiment includes the above-mentioned piezoelectric element 1, the electronic circuit 5 connected to the piezoelectric element 1, and the housing 4 accommodating the piezoelectric element 1 and the electronic circuit 5. I have. Note that FIG. 6 shows only the components necessary for explanation, and the description of general components is omitted.

電子機器１００は、電子回路５を備える。電子回路５は、たとえば、コントローラ５１と、送受信部５２と、キー入力部５３と、マイク入力部５４とから構成される。電子回路５は、圧電素子１に接続されており、圧電素子１へ音声信号を出力する機能を有している。圧電素子１は電子回路５から入力された音声信号に基づいて振動し、音響を発生させる。 The electronic device 100 includes an electronic circuit 5. The electronic circuit 5 includes, for example, a controller 51, a transmission / reception unit 52, a key input unit 53, and a microphone input unit 54. The electronic circuit 5 is connected to the piezoelectric element 1 and has a function of outputting an audio signal to the piezoelectric element 1. The piezoelectric element 1 vibrates based on an audio signal input from the electronic circuit 5 to generate sound.

また、電子機器１００は、表示部６１と、アンテナ６２とを備える。電子機器１００は、これら各デバイスを収容する筐体４を備えており、図では、１つの筐体にコントローラをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路５と圧電素子１とが、１つの筐体４に収容されていればよい。 Further, the electronic device 100 includes a display unit 61 and an antenna 62. The electronic device 100 includes a housing 4 for accommodating each of these devices. In the figure, the electronic device 100 shows a state in which all the devices including the controller are housed in one housing. It does not limit the accommodation form. In the present embodiment, at least the electronic circuit 5 and the piezoelectric element 1 need only be housed in one housing 4.

コントローラ５１は、電子機器１００の制御部である。送受信部５２は、コントローラ５１の制御に基づき、アンテナ６２を介してデータの送受信などを行う。キー入力部５３は、電子機器１００の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５４は、同じく電子機器１００の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部は、電子機器１００の表示出力デバイスであり、コントローラの制御に基づき、表示情報の出力を行う。 The controller 51 is a control unit of the electronic device 100. The transmission / reception unit 52 transmits / receives data via the antenna 62 based on the control of the controller 51. The key input unit 53 is an input device of the electronic device 100, and accepts a key input operation by an operator. The microphone input unit 54 is also an input device of the electronic device 100, and receives a voice input operation or the like by an operator. The display unit is a display output device of the electronic device 100, and outputs display information based on the control of the controller.

そして、圧電素子１は、電子機器における音響出力デバイスとして動作する。なお、圧電素子１は、電子回路５のコントローラ５１に接続されており、コントローラ５１によって制御された電圧の印加を受けて振動し、音響を発することとなる。 Then, the piezoelectric element 1 operates as an acoustic output device in an electronic device. The piezoelectric element 1 is connected to the controller 51 of the electronic circuit 5, vibrates in response to the application of the voltage controlled by the controller 51, and emits sound.

なお、ここでは、電子機器１００が携帯端末であるものとして説明を行ったが、電子機器１００の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。 Although the description has been made here assuming that the electronic device 100 is a mobile terminal, the type of the electronic device 100 does not matter, and it may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound. For example, flat-screen TVs and car audio devices may of course be used in various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, and the like, which have a function of emitting sound.

このような電子機器１００は、リップル発生により波形が分割され、ピークディップの差が小さくなった圧電素子１を用いていることから、音質に優れたものとすることができる。また、筐体４を備えることで、低周波数の音圧を上昇させることができる。 Since such an electronic device 100 uses the piezoelectric element 1 in which the waveform is divided by the generation of ripples and the difference in peak dip is small, the sound quality can be improved. Further, by providing the housing 4, the sound pressure at a low frequency can be increased.

１圧電素子
１１１第１内部電極
１１１１主電極領域
１１１２引出領域
１１２第２内部電極
１１２１主電極領域
１１２２引出領域
１２圧電体層
１３積層体
１３１第１側面
１３２第２側面
１４１第１表面電極
１４２第２表面電極
１４３第３表面電極
１５１第１側面電極
１５２第２側面電極
１５３第３側面電極
１０音響発生器
２振動板
３接合材
４筐体
１００電子機器
５電子回路
５１コントローラ
５２送受信部
５３キー入力部
５４マイク入力部
６１表示部
６２アンテナ 1 piezoelectric element 111 1st internal electrode 1111 main electrode region 1112 drawing region 112 2nd internal electrode 1121 main electrode region 1122 drawing region 12 piezoelectric layer 13 laminate 131 1st side surface 132 2nd side surface 141 1st surface electrode 142 2nd Surface electrode 143 Third surface electrode 151 First side electrode 152 Second side electrode 153 Third side electrode 10 Sound generator 2 Vibration plate 3 Joint material 4 Housing 100 Electronic device 5 Electronic circuit 51 Controller 52 Transmission / reception unit 53 Key input unit 54 Microphone input 61 Display 62 Antenna

Claims

A plurality of first internal electrodes, a plurality of second internal electrodes, a plurality of third internal electrodes, and a plurality of piezoelectric layers are laminated, and a rectangular upper surface, a first side surface located at one end in the longitudinal direction, and a longitudinal direction. It has a second side surface located at the other end, the plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes are drawn out to the first side surface, and the plurality of third internal electrodes are the second side surface. The plate-shaped laminate pulled out to the
The first surface electrode, the second surface electrode, and the third surface electrode provided on the upper surface thereof
A first side surface electrode provided in the left side region of the first side surface and electrically connecting the first surface electrode and the plurality of first internal electrodes.
A second side surface electrode provided in the right side region of the first side surface and electrically connecting the second surface electrode and the plurality of second internal electrodes.
A third side electrode provided on the second side surface and electrically connecting the third surface electrode and the plurality of third internal electrodes is provided.
The plurality of first internal electrodes are arranged in an upper region of the laminated body in the stacking direction, the plurality of second internal electrodes are arranged in a lower region of the laminated body in the stacking direction, and the plurality of third internal electrodes are arranged. Are staggered with the plurality of first internal electrodes or the plurality of second internal electrodes in the upper region and the lower region.
The plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes each have a relatively wide rectangular main electrode region and a relatively narrow drawer region.
A piezoelectric element characterized in that the widths of the extraction regions of the plurality of first internal electrodes and the extraction regions of the plurality of second internal electrodes are different.

The piezoelectric element according to claim 1, wherein the widths of the extraction regions of the plurality of first internal electrodes are different, and the widths of the extraction regions of the plurality of second internal electrodes are different.

A sound generator comprising the piezoelectric element according to claim 1 or 2, and a diaphragm to which the piezoelectric element is attached.

An electronic device comprising the piezoelectric element according to claim 1 or 2, an electronic circuit connected to the piezoelectric element, and a housing for accommodating the piezoelectric element and the electronic circuit.