JP7158151B2 - Laminated piezoelectric ceramic parts and piezoelectric devices - Google Patents
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Description
本発明は、圧電アクチュエータとして利用することが可能な積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a laminated piezoelectric ceramic component and a piezoelectric device that can be used as a piezoelectric actuator.
圧電アクチュエータは、圧電材料と電極を備える圧電素子から構成され、電極に電圧が印加されると、逆圧電効果により圧電材料に生じる変形を利用したアクチュエータである。圧電素子は、圧電体の内部に複数層の内部電極が積層されて構成されている。内部電極の一部は圧電体の表面に引き出され、圧電体の表面に配設された端子電極に電気的に接続されている(例えば、特許文献1乃至3)。
A piezoelectric actuator is composed of a piezoelectric element having a piezoelectric material and an electrode, and is an actuator that utilizes deformation that occurs in the piezoelectric material due to the inverse piezoelectric effect when a voltage is applied to the electrode. A piezoelectric element is constructed by laminating a plurality of layers of internal electrodes inside a piezoelectric body. A part of the internal electrode is drawn out to the surface of the piezoelectric body and electrically connected to a terminal electrode provided on the surface of the piezoelectric body (for example,
上記構造において内部電極と端子電極の電気的接続は確実になされる必要がある。内部電極と端子電極の接続不良が存在すると、圧電素子として機能しない部分(容量抜け)が発生し、変位性能が低下するためである。 In the structure described above, electrical connection between the internal electrodes and the terminal electrodes must be ensured. This is because if there is a connection failure between the internal electrode and the terminal electrode, a portion that does not function as a piezoelectric element (capacitance dropout) is generated and the displacement performance is lowered.
従来は容量計等を利用して内部電極が端子電極に接続されているかを確認することが行われていた。しかしながら、この方法では内部電極に導通を取る必要があって計測に時間を要し、また複数の内部電極のうち一つのみが端子電極に接続されていない場合等には接続不良を検出できないおそれがある。 Conventionally, a capacitance meter or the like is used to check whether the internal electrodes are connected to the terminal electrodes. However, with this method, it is necessary to establish continuity between the internal electrodes, which takes time for measurement. In addition, if only one of the plurality of internal electrodes is not connected to the terminal electrode, there is a possibility that the connection failure cannot be detected. There is
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、接続不良を高速かつ精確に検出することが可能な積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric ceramic component and a piezoelectric device capable of detecting connection failures quickly and accurately.
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セラミック部品は、圧電セラミック体と、第1の内部電極と、第2の内部電極と、第1の端子電極と、第2の端子電極とを具備する。
上記圧電セラミック体は、長さ>幅>厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第1の端面および第2の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有する。
上記第1の内部電極は、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記第1の端面に引き出されている。
上記第2の内部電極は、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記第2の端面に引き出され、上記第1の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層されている。
上記第1の端子電極は、上記第1の端面に形成され、上記第1の内部電極と電気的に接続されている。
上記第2の端子電極は、上記第2の端面に形成され、上記第2の内部電極と電気的に接続されている。
上記第1の端面において、上記第1の内部電極の一部は上記第1の端子電極に覆われ、上記第1の内部電極の上記第1の端子電極より上記側面側の部分は露出している。
To achieve the above object, a laminated piezoelectric ceramic component according to one aspect of the present invention includes a piezoelectric ceramic body, a first internal electrode, a second internal electrode, a first terminal electrode, and a second terminal. and an electrode.
The piezoelectric ceramic body has a rectangular parallelepiped shape satisfying length>width>thickness, and has upper and lower surfaces facing each other in the thickness direction, first and second end faces facing each other in the length direction, and a pair of side surfaces facing each other.
The first internal electrode is formed inside the piezoelectric ceramic body and led out to the first end surface.
The second internal electrode is formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the second end surface, and alternately laminated with the first internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction. .
The first terminal electrode is formed on the first end face and electrically connected to the first internal electrode.
The second terminal electrode is formed on the second end surface and electrically connected to the second internal electrode.
At the first end surface, a portion of the first internal electrode is covered with the first terminal electrode, and a portion of the first internal electrode closer to the side surface than the first terminal electrode is exposed. there is
この構成によれば、第1の端面において第1の内部電極のうち第1の端子電極に覆われていない部分(以下、露出部分)が露出している。このため、第1の端面を撮像した画像において画像処理により露出部分の有無を判定することによって、第1の内部電極と第1の端子電極の接続不良を検出することができ、接続不良を電気的に検出する場合に比べ、高速かつ精確に検出することが可能である。 According to this configuration, a portion of the first internal electrode that is not covered with the first terminal electrode (hereinafter referred to as an exposed portion) is exposed on the first end face. Therefore, by determining whether or not there is an exposed portion by image processing in an image of the first end surface, it is possible to detect poor connection between the first internal electrode and the first terminal electrode. Faster and more accurate detection is possible compared to the case of target detection.
上記第1の内部電極および上記第2の内部電極の幅と、上記一対の側面の間の距離は同一であってもよい。 The width of the first internal electrode and the second internal electrode and the distance between the pair of side surfaces may be the same.
第1の内部電極及び第2の内部電極が圧電セラミック体の内部に埋設され、側面に露出していない場合には、これらの内部電極の側面を被覆する圧電セラミック体(サイドマージン)による拘束によって積層圧電セラミック部品の変形が抑制されるが、上記構成によればサイドマージンによる拘束が生じず、変位性能の低下を防止することが可能である。 When the first internal electrode and the second internal electrode are embedded inside the piezoelectric ceramic body and are not exposed on the side surface, the piezoelectric ceramic body (side margin) covering the side surface of these internal electrodes restrains the internal electrode. Deformation of the laminated piezoelectric ceramic component is suppressed, but according to the above configuration, restraint due to side margins does not occur, and deterioration of displacement performance can be prevented.
上記積層圧電セラミック部品は、
上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記第1の端面に引き出され、上記第2の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第3の内部電極と、
上記第1の端面に形成され、上記第3の内部電極と電気的に接続され、上記第1の端子電極とは電気的に絶縁され、上記第3の内部電極に電気的に接続された第3の端子電極と
をさらに具備し、
上記第1の端面において、上記第3の内部電極の一部は上記第3の端子電極に覆われ、上記第3の内部電極の上記第3の端子電極より上記側面側の部分は露出していてもよい。
The laminated piezoelectric ceramic component is
a third internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the first end surface, and alternately laminated with the second internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction;
A third electrode formed on the first end face, electrically connected to the third internal electrode, electrically insulated from the first terminal electrode, and electrically connected to the third internal electrode. 3 terminal electrodes, and
In the first end face, a portion of the third internal electrode is covered with the third terminal electrode, and a portion of the third internal electrode closer to the side surface than the third terminal electrode is exposed. may
この構成によれば、第1の端面を撮像した画像に対する画像処理により、さらに第3の内部電極と第3の端子電極の接続不良を検出することができる。 According to this configuration, it is possible to further detect poor connection between the third internal electrode and the third terminal electrode by performing image processing on the image of the first end surface.
上記第3の内部電極の幅と、上記一対の側面の間の距離は同一であってもよい。 The width of the third internal electrode and the distance between the pair of side surfaces may be the same.
上記一対の側面は、上記圧電セラミック体とは異なる絶縁体からなる絶縁膜で覆われていてもよい。 The pair of side surfaces may be covered with an insulating film made of an insulating material different from the piezoelectric ceramic body.
上記絶縁体は、絶縁性樹脂材料であってもよい。 The insulator may be an insulating resin material.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る圧電デバイスは、積層圧電セラミック部品と振動部材とを具備する。
上記積層圧電セラミック部品は、上記振動部材に実装され、圧電セラミック体と、第1の内部電極と、第2の内部電極と、第1の端子電極と、第2の端子電極とを具備する。
上記圧電セラミック体は、長さ>幅>厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第1の端面および第2の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有する。
上記第1の内部電極は、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記第1の端面に引き出されている。
上記第2の内部電極は、上記圧電セラミック体の内部に形成され、上記第2の端面に引き出され、上記第1の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層されている。
上記第1の端子電極は、上記第1の端面に形成され、上記第1の内部電極と電気的に接続されている。
上記第2の端子電極は、上記第2の端面に形成され、上記第2の内部電極と電気的に接続されている。
To achieve the above object, a piezoelectric device according to one aspect of the present invention includes a laminated piezoelectric ceramic component and a vibrating member.
The laminated piezoelectric ceramic component is mounted on the vibrating member and includes a piezoelectric ceramic body, a first internal electrode, a second internal electrode, a first terminal electrode, and a second terminal electrode.
The piezoelectric ceramic body has a rectangular parallelepiped shape satisfying length>width>thickness, and has upper and lower surfaces facing each other in the thickness direction, first and second end faces facing each other in the length direction, and a pair of side surfaces facing each other.
The first internal electrode is formed inside the piezoelectric ceramic body and led out to the first end surface.
The second internal electrode is formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the second end surface, and alternately laminated with the first internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction. .
The first terminal electrode is formed on the first end face and electrically connected to the first internal electrode.
The second terminal electrode is formed on the second end surface and electrically connected to the second internal electrode.
以上のように本発明によれば、接続不良を高速かつ精確に検出することが可能な積層圧電セラミック部品及び圧電デバイスを提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laminated piezoelectric ceramic component and a piezoelectric device capable of detecting connection failures quickly and accurately.
本発明の実施形態に係る積層圧電セラミック部品について説明する。以下の各図において相互に直交する三方向をX方向、Y方向及びZ方向とする。 A laminated piezoelectric ceramic component according to an embodiment of the present invention will be described. In each figure below, the three mutually orthogonal directions are the X direction, the Y direction, and the Z direction.
[蓄電圧電セラミック部品の構成]
図1及び図2は、本実施形態に係る積層圧電セラミック部品100の斜視図であり、図2は図1の反対側から見た図である。
[Structure of storage electric ceramic component]
1 and 2 are perspective views of a laminated piezoelectric
図1及び図2に示すように、積層圧電セラミック部品100は、圧電セラミック体101、第1内部電極102、第2内部電極103、第3内部電極104、第1表面電極105、第2表面電極106、第1端面端子電極107、第2端面端子電極108、第3端面端子電極109、第1表面端子電極110及び第2表面端子電極111を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the laminated piezoelectric
圧電セラミック体101は、圧電性セラミック材料からなる。圧電セラミック体101は例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)又はチタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO3-PbTiO3)等からなるものとすることができる。
The piezoelectric
図1及び図2に示すように圧電セラミック体101は直方体形状を有する。X方向を長さ、Y方向を幅、Z方向を厚さとすると、圧電セラミック体101は長さ>幅>厚さとなる形状を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric
圧電セラミック体101の表面について、幅方向(Y方向)に対向する面を第1側面101a及び第2側面101bとし、長さ方向(X方向)に対向する面を第1端面101c及び第2端面101dとする。また、厚み方向(Z方向)に対向する面を上面101e及び下面101fとする。
Regarding the surface of the piezoelectric
図3は第1側面101aを示す平面図であり、図4は第2側面101bを示す平面図である。図5は第1端面101cを示す平面図であり、図6は第2端面101dを示す平面図である。図7は上面101eを示す平面図であり、図8は下面101fを示す平面図である。
3 is a plan view showing the
図3及び図4に示すように、圧電セラミック体101は、上面101e側の第1領域101gと、下面101f側の第2領域101hを有する。第1領域101gの厚みと第2領域101hの厚みは1:1が好適である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the piezoelectric
第1内部電極102は、第1領域101gの内部に形成され、圧電セラミック体101を介して第2内部電極103及び第1表面電極105と対向する(図3及び図4参照)。図9は第1内部電極102を示す積層圧電セラミック部品100の断面図であり、図3及び図4のA-A線での断面図である。図9に示すように第1内部電極102は第1端面101cに引き出されて第1端面101cに部分的に露出し、第1端面端子電極107に電気的に接続されている。
The first
また、第1内部電極102は、圧電セラミック体101の幅(Y方向)と同一の幅を有し、第1側面101a及び第2側面101bに露出する(図3及び図4参照)。第1内部電極102の層数は特に限定されず、一層又は複数層とすることができる。
The first
第2内部電極103は、第1領域101g及び第2領域101hの内部に形成されている。第2内部電極103は、第1領域101gの内部では第1内部電極102と厚さ方向(Z方向)に所定の距離をおいて第1内部電極102と交互に積層され、圧電セラミック体101を介して第1内部電極102と対向する(図3及び図4参照)。
The second
また、第2内部電極103は、第2領域101hの内部では第3内部電極104と厚さ方向(Z方向)に所定の距離をおいて第3内部電極104と交互に積層され、圧電セラミック体101を介して第3内部電極104と対向する(図3及び図4参照)。
In addition, the second
図10は第2内部電極103を示す積層圧電セラミック部品100の断面図であり、図3及び図4のB-B線での断面図である。図10に示すように第2内部電極103は第2端面101dに引き出され、第2端面端子電極108に電気的に接続されている。
10 is a cross-sectional view of the laminated piezoelectric
また、第2内部電極103は、圧電セラミック体101の幅(Y方向)と同一の幅を有し、第1側面101a及び第2側面101bに露出する(図3及び図4参照)。第2内部電極103の層数は第1内部電極102及び第3内部電極104の層数に応じた数とすることができる。
The second
第3内部電極104は、第2領域101hの内部に形成され、圧電セラミック体101を介して第2内部電極103及び第2表面電極106と対向する(図3及び図4参照)。図11は第3内部電極104を示す積層圧電セラミック部品100の断面図であり、図3及び図4のC-C線での断面図である。図11に示すように第3内部電極104は第1端面101c引き出されて第1端面101cに部分的に露出し、第3端面端子電極109に電気的に接続されている。
The third
また、第3内部電極104は、圧電セラミック体101の幅(Y方向)と同一の幅を有し、第1側面101a及び第2側面101bに露出する(図3及び図4参照)。第3内部電極104の層数は特に限定されず、一層又は複数層とすることができる。
The third
第1表面電極105は、上面101eに形成され(図1参照)、第2端面端子電極108に電気的に接続されている。また、第1表面電極105は、上面101eにおいて第1表面端子電極110及び第2表面端子電極111とは離間し、これらとは電気的に絶縁されている(図7参照)。
The
第2表面電極106は、下面101fに形成され、第2端面端子電極108に電気的に接続されている。(図3参照)。
The
第1端面端子電極107は、第1端面101cに形成され(図1参照)、第1内部電極102に電気的に接続されている。また、第1端面端子電極107は第3内部電極104及び第3端面端子電極109とは電気的に絶縁されている。第1端面端子電極107は、第1端面101cにおいて上面101eと下面101fの間に形成され、第1表面端子電極110に電気的に接続されている。
The first end
第2端面端子電極108は第2端面101dに形成され(図2参照)、第2内部電極103に電気的に接続されている。また、第2端面端子電極108は、第2端面101dにおいて上面101eと下面101fの間に形成され、第1表面電極105及び第2表面電極106に電気的に接続されている。
A second end
第3端面端子電極109は、第1端面101cに形成され(図1参照)、第3内部電極104に電気的に接続されている。また、第3端面端子電極109は第1内部電極102及び第1端面端子電極107とは電気的に絶縁されている。第3端面端子電極109は、第1端面101cにおいて上面101eと下面101fの間に形成され、第2表面端子電極111に電気的に接続されている。
The third end
第1表面端子電極110は、上面101eに形成されている(図1参照)。第1表面端子電極110は第1端面端子電極107に電気的に接続され、第2表面端子電極111及び第1表面電極105とは電気的に絶縁されている。
The first
第2表面端子電極111は、上面101eに形成されている(図1参照)。第2表面端子電極111は第3端面端子電極109に電気的に接続され、第1表面端子電極110及び第1表面電極105とは電気的に絶縁されている。
The second
第1内部電極102、第2内部電極103、第3内部電極104、第1表面電極105、第2表面電極106、第1端面端子電極107、第2端面端子電極108、第3端面端子電極109、第1表面端子電極110及び第2表面端子電極111は導電性材料からなる。この導電性材料は例えばAg、Ag/Pd、Pd、Cu及びNiのいずれかとすることができる。
First
積層圧電セラミック部品100は以上のような構成を有する。上記のように第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104は圧電セラミック体101の内部に形成され、圧電セラミック体101を介して第1内部電極102と第2内部電極103が対向し、第3内部電極104と第2内部電極103が対向する。第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104は互いに絶縁されている。
The laminated piezoelectric
積層圧電セラミック部品100のサイズは特に限定されないが、長さ(X方向)をL、幅(Y方向)をWとすると、L/Wは16~50程度が好適である。また厚み(Z方向)は0.5mm~1.5mm程度が好適である。
Although the size of the laminated piezoelectric
[第1端面について]
上述のように、第1端面101cには、第1内部電極102及び第3内部電極104が引き出され、それぞれ第1端面端子電極107及び第3端面端子電極109に接続されている。
[Regarding the first end face]
As described above, the first
図12は、第1端面101cにおける第1内部電極102及び第1端面端子電極107を示す平面図であり、図5の一部拡大図である。同図に示すように、第1端面101cにおいて第1内部電極102は被覆部分102aと露出部分102bを有する。
FIG. 12 is a plan view showing the first
被覆部分102aは第1端面端子電極107に被覆された部分である。露出部分102bは第1端面端子電極107に被覆されず、第1端面101cに露出する部分である。露出部分102bは被覆部分102aに対して第2側面101b側に位置する。
露出部分102bの第1端面101cにおける長さ(図中T1)は50μm以上が好適であり、100μm以上がより好適である。
The length (T1 in the figure) of the exposed
図13は、第1端面101cにおける第3内部電極104及び第3端面端子電極109を示す平面図であり、図5の一部拡大図である。同図に示すように、第1端面101cにおいて第3内部電極104は被覆部分104aと露出部分104bを有する。
FIG. 13 is a plan view showing the third
被覆部分104aは第3端面端子電極109に被覆された部分である。露出部分104bは第1端面端子電極109に被覆されず、第1端面101cに露出する部分である。露出部分104bは被覆部分104aに対して第1側面101a側に位置する。
A covered
露出部分104bの第1端面101cにおける長さ(図中T2)は50μm以上が好適であり、100μm以上がより好適である。
The length (T2 in the drawing) of the exposed
[蓄電圧電セラミック部品の動作]
積層圧電セラミック部品100は、第1内部電極102と第2内部電極103の間と、第3内部電極104と第2内部電極103の間にそれぞれ独立して電圧を印加することができる。
[Operation of storage electric ceramic parts]
The laminated piezoelectric
第1内部電極102と第2内部電極103の間に電圧を印加すると、第1内部電極102と第2内部電極103の間の圧電セラミック体101に逆圧電効果が発生し、第1領域101gにX方向において変形(伸縮)を生じる。また、第3内部電極104と第2内部電極103の間に電圧を印加すると、第3内部電極104と第2内部電極103の間の圧電セラミック体101に逆圧電効果が発生し、第2領域101hにX方向において変形(伸縮)を生じる。
When a voltage is applied between the first
このように積層圧電セラミック部品100では、第1領域101gと第2領域101hの変形を独立して制御することができる。第1領域101g及び第2領域101hがそれぞれX方向に変形することにより、積層圧電セラミック部品100をZ方向において変形(屈曲)させることが可能である。
Thus, in the laminated piezoelectric
図14は、積層圧電セラミック部品100に印加される電圧波形の例である。図14(a)は第1内部電極102と第2内部電極103の間の電圧(V1)の波形であり、図14(b)は第3内部電極104と第2内部電極103の間の電圧(V2)の波形である。なお、V0は、第2内部電極103の電位を示す。同図に示すように、電圧V1と電圧V2を同位相の逆バイアスとすることにより、第1領域101gと第2領域101hの一方を伸張させ、他方を縮小させることが可能である。
FIG. 14 shows an example of voltage waveforms applied to the laminated piezoelectric
なお、第1領域101gの厚みと第2領域101hの厚みを1:1とすることにより、第1領域101gと第2領域101hの変形量が対称的となり、好適である。また、電圧V1及び電圧V2の波形は図14に示すものに限られず、サイン波や三角波であってもよい。
By setting the thickness of the
[マージンレス構造について]
積層圧電セラミック部品100は、上述のように第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104が第1側面101a及び第2側面101bに露出した構造を有する。
[About marginless structure]
The laminated piezoelectric
図15は、比較例に係る積層圧電セラミック部品300の斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view of a laminated piezoelectric
同図に示すように積層圧電セラミック部品300は、圧電セラミック体301、表面電極302、第1端子電極303及び第2端子電極304を備える。また、積層圧電セラミック部品300は第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104に相当する図示しない内部電極を備える。
As shown in the figure, the laminated piezoelectric
積層圧電セラミック部品300では内部電極は側面及び端面に露出しておらず、圧電セラミック体301の内部に埋設されている。図15に示すように内部電極の側面側には、圧電材料からなるサイドマージンSが設けられ、内部電極の端面側には、圧電材料からなるエンドマージンEが設けられている。
In the laminated piezoelectric
このサイドマージンS及びエンドマージンEは、積層圧電セラミック部品300が駆動される際、積層圧電セラミック部品300の変位を抑制する拘束部として作用し、積層圧電セラミック部品300の変位性能を低下させる。
The side margins S and the end margins E act as restraints that suppress the displacement of the laminated piezoelectric
これに対し、積層圧電セラミック部品100では、サイドマージン及びエンドマージンを有しない。このため、これらのマージンによる拘束作用を受けず、大変位を生じさせることが可能であり、かつ変位性能の低下を防止することが可能である。
In contrast, the laminated piezoelectric
さらに、積層圧電セラミック部品100では、第1内部電極102及び第3内部電極104が第1端面101cから第1側面101a又は第2側面101bにかけて延伸されている(図1参照)。これにより応力の影響を軽減することができ、変位量の拡大及び素子強度の向上が実現されている。
Furthermore, in the laminated piezoelectric
[接続不良の検出について]
積層圧電セラミック部品100においては、第1端面101cの画像を用いて接続不良を検出することが可能である。図16は、積層圧電セラミック部品100の一部の斜視図である。同図に示すように、第1内部電極102に第1端面101cに到達していない第1内部電極102'が含まれているとする。
[About detection of poor connection]
In the laminated piezoelectric
図17はこの場合における第1端面101cを示す模式図である。同図に示すように第1端面101cには第1内部電極102'の露出部分102bが現れない。これにより、第1内部電極102'が第1端面端子電極107に導通していないことを検出することができる。
FIG. 17 is a schematic diagram showing the
具体的には、積層圧電セラミック部品100の検査工程において第1端面101cを撮像し、この撮像画像に対する画像処理によって露出部分102bの像を検出することができる。画像処理によって高速かつ精確に接続不良を検出することが可能である。
Specifically, in the inspection process of the laminated piezoelectric
第3内部電極104と第3端面端子電極109の導通も同様に検出することができる。なお、画像処理によって検出する際に第1端面101cにおいて露出部分102b及び露出部分104bが一定のサイズを有する必要があり、長さT1(図12参照)及び長さT2(図13参照)は50μm以上が好適であり、100μm以上がより好適である。
The continuity between the third
[絶縁膜について]
積層圧電セラミック部品100は絶縁膜を備えていてもよい。図18は、絶縁膜112を備える積層圧電セラミック部品100を示す斜視図である。
[Insulating film]
The laminated piezoelectric
同図に示すように絶縁膜112は、積層圧電セラミック部品100の外周を被覆する。絶縁膜112には第1表面端子電極110、第2表面端子電極111及び第1表面電極105の一部を露出させる開口112aが設けられており、開口112aを介して第1表面端子電極110、第2表面端子電極111及び第1表面電極105への電気的接続がなされる。
As shown in the figure, the insulating
絶縁膜112が被覆する範囲は図18に示すものに限られず、第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104が露出する第1側面101a及び第2側面101bを少なくとも被覆するものであればよい。
The range covered by the insulating
絶縁膜112の材料は絶縁性材料であれば特に限定されないが、例えばSiNやアクリル樹脂等の絶縁性樹脂が好適である。なお、絶縁膜112は圧電セラミック体101とは異なる材料であり、軟らかい材料を利用することが可能であるため、絶縁膜112による拘束作用は極めて小さいものとすることができる。
The material of the insulating
[製造方法について]
積層圧電セラミック部品100の製造方法について説明する。
[About manufacturing method]
A method of manufacturing the laminated piezoelectric
積層圧電セラミック部品100はシート部材を積層することによって製造することができる。図19はシート部材を示す模式図である。図19(a)は第1表面電極105、第1表面端子電極110、第2表面端子電極111及び圧電セラミック体201からなるシート部材210を示し、図19(b)は、第1内部電極102及び圧電セラミック体201からなるシート部材220を示す。
The laminated piezoelectric
図19(c)は、第2内部電極103及び圧電セラミック体201からなるシート部材230を示し、図19(d)は、第3内部電極104及び圧電セラミック体201からなるシート部材240を示す。図19(e)は第2表面電極106及び圧電セラミック体201からなるシート部材250を示す。
19(c) shows a
まず、シート部材250上に、圧電セラミック体のみからなるシート部材(以下、圧電体シート部材)を積層し、その上にシート部材240、圧電体シート部材、シート部材230を順に積層する。さらに、圧電体シート部材を介してシート部材240とシート部材230を交互に積層する。
First, a sheet member made of only a piezoelectric ceramic body (hereinafter referred to as a piezoelectric sheet member) is laminated on the
続いて、圧電体シート部材を介してシート部材220とシート部材230を交互に積層し、その上に圧電体シート部材及びシート部材210を順に積層する。続いてこの積層体を圧着し、加熱等によりバインダーを除去する。
Subsequently, the
続いて、焼成を行う。この段階では各内部電極は圧電セラミック体201に埋設され、サイドマージンが形成される。続いて熱処理により第1端面101cに第1端面端子電極107及び第3端面端子電極109を形成し、第2端面101dに第2端面端子電極108を形成する。
Firing is then performed. At this stage, each internal electrode is embedded in the piezoelectric
続いて、サイドマージンをカットし、除去する。これにより、圧電セラミック体201から圧電セラミック体101が形成される。サイドマージンのカットはダイシングやレーザ照射により行うことができる。サイドマージンのカットにより、第1側面101a及び第2側面101bが形成され、第1内部電極102、第2内部電極103及び第3内部電極104が第1側面101a及び第2側面101bから露出する(図1参照)。
Then cut and remove the side margins. As a result, the piezoelectric
続いて、開口112aを除いて絶縁膜112を形成する(図18参照)。絶縁膜112はミストデポジッション、スパッタ又はディップ等の方法で形成することができる。その後、第1表面端子電極110及び第2表面端子電極111と電気的導通をとり、直流電圧を印加する。これにより分極処理がなされ、圧電セラミック体101が活性化する。
Subsequently, the insulating
積層圧電セラミック部品100は以上のようにして製造することが可能である。なお、積層圧電セラミック部品100の製造方法はここに示すものに限られない。
The laminated piezoelectric
[圧電デバイスについて]
積層圧電セラミック部品100は振動部材に実装され、圧電デバイスを構成することができる。図20は積層圧電セラミック部品100を備える圧電デバイス400の模式図である。同図に示すように圧電デバイス400は積層圧電セラミック部品100、振動部材410及び接合部420を備える。
[About piezoelectric devices]
The laminated piezoelectric
振動部材410はディスプレイのガラスパネルや金属板であり特に限定されない。接合部420は樹脂等であり、積層圧電セラミック部品100を振動部材410に接合する。
The vibrating
積層圧電セラミック部品100は、上面101eのうち、第1端面101c側の領域が接合部420に接合されている。第1表面端子電極110、第2表面端子電極111及び第1表面電極105には接合部420を介して図示しない配線が接続されている。
In the laminated piezoelectric
各電極に電圧が印加されると、上述のように積層圧電セラミック部品100にはZ方向に変形を生じる(図中矢印)。これにより、振動部材410を振動させることが可能である。なお、積層圧電セラミック部品100の実装方法はここに示すものに限られず、例えば上面101eの全体を接合部420に接合してもよい。
When a voltage is applied to each electrode, the laminated piezoelectric
[変形例]
上記説明において積層圧電セラミック部品100は、第1内部電極102と第2内部電極103の間で圧電素子が形成され、かつ第3内部電極104と第2内部電極103の間で圧電素子が形成されるバイモルフ積層型圧電アクチュエータとしたがこれに限られない。積層圧電セラミック部品100は第3内部電極104を備えず、第1内部電極102と第2内部電極103のみを備えるものであってもよい。
[Modification]
In the above description, the laminated piezoelectric
図21は、第3内部電極104を備えない積層圧電セラミック部品100を示す斜視図である。同図に示すように、第1内部電極102は、第1端面101cにおいて第1端面端子電極107に接続されている。この構成においても第1端面101cにおける第1内部電極102の像の有無から第1内部電極102と第1端面端子電極107の接続不良を検出することが可能である。
FIG. 21 is a perspective view showing the laminated piezoelectric
100…積層圧電セラミック部品
101…圧電セラミック体
101a…第1側面
101b…第2側面
101c…第1端面
101d…第2端面
101e…上面
101f…下面
101g…第1領域
101h…第2領域
102…第1内部電極
103…第2内部電極
104…第3内部電極
105…第1表面電極
106…第2表面電極
107…第1端面端子電極
108…第2端面端子電極
109…第3端面端子電極
110…第1表面端子電極
111…第2表面端子電極
112…絶縁膜
400…圧電デバイス
410…振動部材
420…接合部
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第1の端面に引き出された第1の内部電極と、
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第2の端面に引き出され、前記第1の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第2の内部電極と、
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第1の端面に引き出され、前記第2の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第3の内部電極と、
前記第1の端面に形成され、前記第1の内部電極と電気的に接続された第1の端子電極と、
前記第2の端面に形成され、前記第2の内部電極と電気的に接続された第2の端子電極と、
前記第1の端面に形成され、前記第3の内部電極と電気的に接続され、前記第1の端子電極とは電気的に絶縁され、前記第3の内部電極に電気的に接続された第3の端子電極と
を具備し、
前記第1の端面において、前記第1の内部電極の一部は前記第1の端子電極に覆われ、前記第1の内部電極の前記第1の端子電極より前記側面側の部分は露出しており、前記第1の端面に露出する前記第1の内部電極の前記幅方向に沿った長さは50μm以上であり、
前記第1の端面において、前記第3の内部電極の一部は前記第3の端子電極に覆われ、前記第3の内部電極の前記第3の端子電極より前記側面側の部分は露出しており、前記第1の端面に露出する前記第3の内部電極の前記幅方向に沿った長さは50μm以上である
積層圧電セラミック部品。 It has a rectangular parallelepiped shape with length>width>thickness, and has upper and lower surfaces facing in the thickness direction, first and second end surfaces facing in the length direction, and a pair of side surfaces facing in the width direction. a piezoelectric ceramic body having
a first internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body and led out to the first end surface;
a second internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the second end surface, and alternately stacked with the first internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction;
a third internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the first end surface, and alternately laminated with the second internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction;
a first terminal electrode formed on the first end surface and electrically connected to the first internal electrode;
a second terminal electrode formed on the second end face and electrically connected to the second internal electrode;
A third electrode formed on the first end face, electrically connected to the third internal electrode, electrically insulated from the first terminal electrode, and electrically connected to the third internal electrode. 3 terminal electrodes and
At the first end surface, a part of the first internal electrode is covered with the first terminal electrode, and a portion of the first internal electrode closer to the side surface than the first terminal electrode is exposed. the length along the width direction of the first internal electrode exposed at the first end surface is 50 μm or more,
In the first end face, a part of the third internal electrode is covered with the third terminal electrode, and a portion of the third internal electrode closer to the side than the third terminal electrode is exposed. and a length along the width direction of the third internal electrode exposed at the first end face is 50 μm or more.
前記第1の内部電極および前記第2の内部電極の幅と、前記一対の側面の間の距離は同一である
積層圧電セラミック部品。 The laminated piezoelectric ceramic component according to claim 1,
A multilayer piezoelectric ceramic component, wherein widths of the first internal electrode and the second internal electrode and a distance between the pair of side surfaces are the same.
前記第3の内部電極の幅と、前記一対の側面の間の距離は同一である
積層圧電セラミック部品。 The laminated piezoelectric ceramic component according to claim 1 ,
A multilayer piezoelectric ceramic component, wherein the width of the third internal electrode and the distance between the pair of side surfaces are the same.
前記一対の側面は、前記圧電セラミック体とは異なる絶縁体からなる絶縁膜で覆われている
積層圧電セラミック部品。 The laminated piezoelectric ceramic component according to any one of claims 1 to 3 ,
A laminated piezoelectric ceramic component, wherein the pair of side surfaces are covered with an insulating film made of an insulating material different from the piezoelectric ceramic body.
前記絶縁体は、絶縁性樹脂材料である
積層圧電セラミック部品。 The laminated piezoelectric ceramic component according to claim 4 ,
The laminated piezoelectric ceramic component, wherein the insulator is an insulating resin material.
前記振動部材に実装された積層圧電セラミック部品とを具備し、
前記積層圧電セラミック部品は、
長さ>幅>厚さである直方体形状であり、厚さ方向に対向する上面および下面と、長さ方向に対向する第1の端面および第2の端面と、幅方向に対向する一対の側面とを有する圧電セラミック体と、
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第1の端面に引き出された第1の内部電極と、
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第2の端面に引き出され、前記第1の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第2の内部電極と、
前記圧電セラミック体の内部に形成され、前記第1の端面に引き出され、前記第2の内部電極と厚さ方向に所定の距離をおいて交互に積層された第3の内部電極と、
前記第1の端面に形成され、前記第1の内部電極と電気的に接続された第1の端子電極と、
前記第2の端面に形成され、前記第2の内部電極と電気的に接続された第2の端子電極と、
前記第1の端面に形成され、前記第3の内部電極と電気的に接続され、前記第1の端子電極とは電気的に絶縁され、前記第3の内部電極に電気的に接続された第3の端子電極と
を具備し、
前記第1の端面において、前記第1の内部電極の一部は前記第1の端子電極に覆われ、前記第1の内部電極の前記第1の端子電極より前記側面側の部分は露出しており、前記第1の端面に露出する前記第1の内部電極の前記幅方向に沿った長さは50μm以上であり、
前記第1の端面において、前記第3の内部電極の一部は前記第3の端子電極に覆われ、前記第3の内部電極の前記第3の端子電極より前記側面側の部分は露出しており、前記第1の端面に露出する前記第3の内部電極の前記幅方向に沿った長さは50μm以上である
圧電デバイス。 a vibrating member;
a laminated piezoelectric ceramic component mounted on the vibrating member;
The laminated piezoelectric ceramic component is
It has a rectangular parallelepiped shape with length>width>thickness, and has upper and lower surfaces facing in the thickness direction, first and second end surfaces facing in the length direction, and a pair of side surfaces facing in the width direction. a piezoelectric ceramic body having
a first internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body and led out to the first end surface;
a second internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the second end surface, and alternately stacked with the first internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction;
a third internal electrode formed inside the piezoelectric ceramic body, led out to the first end surface, and alternately laminated with the second internal electrode at a predetermined distance in the thickness direction;
a first terminal electrode formed on the first end surface and electrically connected to the first internal electrode;
a second terminal electrode formed on the second end face and electrically connected to the second internal electrode;
A third electrode formed on the first end face, electrically connected to the third internal electrode, electrically insulated from the first terminal electrode, and electrically connected to the third internal electrode. 3 terminal electrodes and
At the first end surface, a part of the first internal electrode is covered with the first terminal electrode, and a portion of the first internal electrode closer to the side surface than the first terminal electrode is exposed. the length along the width direction of the first internal electrode exposed at the first end surface is 50 μm or more,
In the first end face, a part of the third internal electrode is covered with the third terminal electrode, and a portion of the third internal electrode closer to the side than the third terminal electrode is exposed. and a length along the width direction of the third internal electrode exposed at the first end face is 50 μm or more.
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