JP6076051B2 - 圧電素子 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、積層型の圧電素子に関する。

積層型の圧電素子は、圧電体層と内部電極層とが交互に積層され、各圧電体層に電圧が印加されるようになっている。このような圧電素子では、圧電素子の側面に内部電極層が露出し、内部電極層を構成する金属等がイオン化して電極間を移動するマイグレーション現象が生じ易い。そこで、マイグレーション現象を防止するために、表面にセラミックコーティング層が形成された圧電素子が開発されている（例えば、特許文献１等）。圧電素子の表面にセラミックコーティング層を形成することで耐湿性が向上し、マイグレーション現象が防止される。また、セラミックコーティング層を形成することで、汚れによる圧電素子の特性劣化が抑制される。

特開２００１−１３５８７２号公報

特許文献１の圧電素子では、圧電素子の全面（即ち、表面、裏面及び側面）にセラミックコーティング層が形成される。このため、セラミックコーティング層の一部を除去して開口を形成し、その開口を利用して圧電素子の表面電極と配線とを接続しなければならない。このように特許文献１の圧電素子では、セラミックコーティング層に開口を形成するための工程が別途必要となる。

本明細書は、耐湿性を確保することで特性劣化を抑制しつつ、配線接続を容易に行うことができる圧電素子を提供することを目的とする。

本明細書が開示する圧電素子は、積層された複数の圧電体層と、隣接する圧電体層の間に配置された内部電極層と、を有する。この積層型の圧電素子では、圧電素子の側面には、当該側面に露出する内部電極層の実効部分を少なくとも被覆する被覆層が形成されている。被覆層は、圧電素子の表面と裏面の少なくとも一方の所定の端部領域にまで連続して形成されている。そして、端部領域に形成された被覆層によって、圧電素子の表面と裏面の少なくとも一方に段差が形成されている。

ここで、上記の「内部電極層の実効部分」とは、圧電素子を平面視した時に、内部電極層のうち、当該内部電極層に隣接する他の電極層と対向している部分を意味する。すなわち、内部電極層と隣接する他の電極層との間に電圧を印加したときに、当該内部電極層と他の電極層の間に配置された圧電体層に対し、その圧電体層を変形させるための電界を印加する部分が「内部電極層の実効部分」となる。

この圧電素子では、圧電素子の側面に露出する内部電極層の実効部分が被覆層で被覆されている。このため、内部電極層への水分の侵入が防止され、圧電素子の信頼性を向上することができる。また、被覆層が内部電極層の実効部分を被覆するため、圧電素子の汚れが抑制され、汚れによる圧電素子の特性劣化を抑制することができる。また、被覆層は、圧電素子の表面と裏面の少なくとも一方の端部領域にまで連続して形成されている。すなわち、被覆層は、圧電素子の表面又は裏面の一部に形成されており、全体には形成されていない。このため、圧電素子の表面電極と配線との接続を容易に行うことができる。したがって、この圧電素子によると、耐湿性を確保することで特性劣化を抑制しつつ、配線接続を容易に行うことができる。

実施例に係る圧電素子１０の斜視図。 図１のII‐II線断面図。 図１のIII‐III線断面図。 圧電素子１０の平面図。 圧電素子１０の底面図。 変形例に係る圧電素子の断面図（図１のII‐II線断面図に相当）。 他の変形例に係る圧電素子の断面図（図１のII‐II線断面図に相当）。 さらに他の変形例に係る圧電素子の斜視図。 絶縁コーティング層を利用した配線接続構造を拡大して示す図。 圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その１）。 圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その２）。 圧電素子１０の製造方法を説明するための図（その３）。 積層体に絶縁コーティング層を形成する方法を説明するための図。 図１３に示す工程を実施後の積層体の状態を示す部分断面図。 変形例に係る製造方法を説明するための図。 他の変形例に係る製造方法を説明するための図（その１）。 他の変形例に係る製造方法を説明するための図（その２）。 変形例に係る圧電素子１００の斜視図。 変形例に係る圧電素子１１０の斜視図。 変形例に係る圧電素子１２０の斜視図。 変形例に係る圧電素子１３０の斜視図。

最初に、以下に説明する実施例の特徴を列記する。なお、ここに列記する特徴は、何れも独立して有効なものである。

（特徴１） 被覆層は、圧電素子の表面と裏面の両者に形成されていてもよい。この場合に、圧電素子の表面に形成された被覆層の形状と、圧電素子の裏面に形成された被覆層の形状とが相違してもよい。

このような構成によると、被覆層が圧電素子の表面及び／又は裏面まで連続して形成されるため、圧電素子の側面に露出する内部電極の端面への水分の侵入をより防止することができる。また、被覆層を圧電素子の表面と裏面の両者に形成しても、圧電素子の表面に形成される被覆層の形状と、圧電素子の裏面に形成される被覆層の形状とが相違するため、圧電素子の表面と裏面とが被覆層によって容易に区別することができる。

（特徴２） 圧電素子は、積層された複数の圧電体層の表面に配置された表面電極と、積層された複数の圧電体層の裏面に配置された裏面電極と、をさらに有していてもよい。この場合に、圧電素子の裏面に形成される被覆層は裏面電極上に形成され、被覆層と裏面電極の間には段差が形成されていてもよい。

このような構成によると、圧電素子の裏面側に被覆層が形成され、その被覆層が裏面電極上に形成されている。このため、圧電素子の取り扱い時（例えば、圧電素子を保管場所に載置する時等）に、裏面電極が載置面に直接接触することが防止され、裏面電極の汚れを抑制することができる。

（特徴３） 圧電素子は、平面視すると短辺と長辺を有する矩形状に形成され、長辺と平行となる方向の変形がアクチュエータとして利用されてもよい。この場合に、被覆層は、圧電素子の長辺に沿って形成されていてもよい。

このような構成によると、被覆層によって圧電素子の変形（詳細には、アクチュエータとして利用する方向の変形）が阻害されることが抑制することができる。

（特徴４） 被覆層は、圧電素子の両側面に形成されると共に、圧電素子の表面及び／又は裏面において、圧電素子の２つの長辺に沿って形成されていてもよい。この場合に、圧電素子の表面及び／又は裏面において、一方の長辺に沿って形成された被覆層の短辺方向の幅と、他方の長辺に沿って形成された被覆層の短辺方向の幅との和は、圧電素子の短辺の長さの１／２より小さくてもよい。

このような構成によると、圧電素子の表面及び／又は裏面に形成される被覆層の幅（圧電素子の短辺方向の幅）が制限される。これにより、圧電素子の変形（詳細には、アクチュエータとして利用する方向（長辺方向）の変形）が阻害されることを好適に抑制することができると共に圧電素子の角のカケ発生を有効に防止すると共に効果的に厚みアップさせる事となり、圧電素子の曲げ強度を向上することができる。

（特徴５） 圧電素子は、平面視すると矩形状に形成されており、第１方向に伸びる一対の第１端辺と、第１方向と直交する第２方向に伸びる一対の第２端辺を有していてもよい。この場合、被覆層は、圧電素子の表面の一対の第１端辺に沿って形成されていてもよい。また、圧電素子は、圧電素子の表面の一対の第２端辺の一方に沿って配置されている第１表面電極と、第１表面電極と第１方向に離間して配置されており、圧電素子の表面の一対の第２端辺の他方に沿って配置されている第２表面電極と、第１表面電極の第２表面電極側の端部と第２表面電極の第１表面電極側の端部の少なくとも一方を被覆する第２被覆層をさらに有していてもよい。

このような構成によると、第１表面電極と圧電体層の境界及び／又は第２表面電極と圧電体層の境界が被覆層で保護されるため、圧電素子の信頼性をより向上することができる。

図１〜３に示すように、本実施例に係る圧電素子１０は、圧電体層１６，１８，２０と、内部電極層２６，２８と、表面電極２２，２４と、絶縁コーティング層１２，１４を備えている。圧電素子１０は、積層型の圧電素子であり、圧電体層１６，１８，２０と内部電極層２６，２８とが交互に積層されている。圧電体層１６，１８，２０と内部電極層２６，２８が積層された積層体の表面に、表面電極２２，２４と絶縁コーティング層１２，１４が形成されている。

圧電体層１６，１８，２０は、公知の圧電材料により形成されている。圧電材料には、例えば、ＰＺＴ系セラミックス（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス等を用いることができる。各圧電体層１６，１８，２０は、平面視すると長方形の板状に成形されている。具体的には、図中のｘ方向が長辺となり、ｙ方向が短辺となる長方形状に成形されている。各圧電体層１６，１８，２０は、同一形状に成形されている。

内部電極層２６，２８は、公知の電極材料によって形成されている。電極材料としては、例えば、白金（等）、銀、Ａｇ−Ｐｄ合金、金、ニッケル、銅等を用いることができる。圧電材料との同時焼成の場合は、白金を主成分とする材料とすることが望ましい。内部電極層２６，２８の形成方法も、公知の方法を用いることができ、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷及び焼成法、スパッタリング法、真空蒸着法等を用いることができる。

図２，３に示すように、内部電極層２６は、隣接する圧電体層１６，１８の間に配置されている。すなわち、内部電極層２６は、圧電体層１６の下面（すなわち、圧電体層１８の上面）に形成されている。図２に示すように、内部電極層２６は、圧電体層１６の下面のうち、ｘ方向負（−）側の短辺に沿った領域には形成されていない。このため、内部電極層２６は、圧電体層１６，１８のｘ方向の正（＋）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）には露出し、圧電体層１６，１８のｘ方向の負（−）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）には露出していない。一方、図３に示すように、内部電極層２６は、圧電体層１６，１８のｙ方向の両側に位置する２つの側面（ｘ−ｚ平面）に露出している。なお、内部電極層２６が形成されていない領域では、圧電体層１６と圧電体層１８とが接触している。

内部電極層２８は、内部電極層２６と略同様に形成されている。すなわち、内部電極層２８は、隣接する圧電体層１８，２０の間に配置されている。ただし、内部電極層２８は、内部電極層２６と相違し、圧電体層１８の下面（圧電体層２０の上面）のうち、ｘ方向正（＋）側の短辺に沿った領域には形成されていない。このため、内部電極層２８は、圧電体層１８，２０のｘ方向の負（−）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）には露出し、圧電体層１８，２０のｘ方向の正（＋）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）には露出していない。なお、内部電極層２８は、内部電極層２６と同様、圧電体層１８，２０のｙ方向の両側に位置する２つの側面（ｘ−ｚ平面）に露出している。また、内部電極層２８が形成されていない領域では、圧電体層１８と圧電体層２０とが接触している。

表面電極２２，２４は、内部電極層２６，２８と同様、公知の電極材料（例えば、白金）を用いて形成することができる。表面電極２２，２４の形成方法については、後で説明する。

表面電極２２は、圧電体層１６，１８，２０のｘ方向の負（−）側に位置する側面（圧電素子１０の一方のｙ−ｚ平面）の全体に形成されている（符号２２ａに示す部分）。表面電極２２は、圧電体層１６の表面（圧電素子１０の表面）及び圧電体層２０の下面（圧電素子１０の裏面）にも連続して形成されている。具体的には、圧電体層１６の表面においては、表面電極２２は、ｘ方向の正（＋）側の短辺に沿った領域を除いた領域に形成されている（符号２２ｂに示す部分）。また、圧電体層２０の下面においては、表面電極２２は、ｘ方向の負（−）側の短辺に沿った領域にのみ形成されている（符号２２ｃに示す部分）。上述したように、内部電極層２８は圧電体層１６，１８，２０のｘ方向の負（−）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）に露出し、この露出した部分上に表面電極２２が形成される。このため、表面電極２２と内部電極層２８とが電気的に接続され、これらには同一の電圧が印加される。

表面電極２４は、圧電体層１６，１８，２０のｘ方向の正（＋）側に位置する側面（圧電素子１０の他方のｙ−ｚ平面）の全体（符号２４ａに示す部分）に形成されている。また、表面電極２２と相違し、表面電極２４は、圧電体層１６の表面のうち、ｘ方向の正（＋）側の短辺に沿った領域に形成されている（符号２４ｂに示す部分）。また、圧電体層２０の下面においては、表面電極２４は、ｘ方向の負（−）側の短辺に沿った領域を除いた領域に形成されている（符号２４ｃに示す部分）。図１，３に示すように、圧電体層１６の表面と圧電体層２０の下面において、表面電極２２と表面電極２４の間には間隔が形成され、両者の間には圧電体層１６又は２０が配置されている。これによって、表面電極２２，２４が短絡することが防止されている。上述したように、内部電極層２６は圧電体層１６，１８，２０のｘ方向の正（正）側に位置する側面（ｙ−ｚ平面）に露出し、この露出した部分上に表面電極２４が形成される。このため、表面電極２４と内部電極層２６とは電気的に接続され、これらには同一の電圧が印加される。

上述した説明から明らかなように、各圧電体層１６，１８，２０は、表面電極２２，２４と内部電極層２６，２８によって挟まれる。すなわち、圧電体層１６は、表面電極２２の一部２２ｂと内部電極層２６によって挟まれ、圧電体層１８は、内部電極層２６と内部電極層２８によって挟まれ、圧電体層２０は、内部電極層２８と表面電極２４の一部２４ｃによって挟まれる。このため、表面電極２２と表面電極２４の間に電圧を印加することで、各圧電体層１６，１８，２０の上面と下面の間に電圧が印加される。これによって、各圧電体層１６，１８，２０の内部にｚ方向の電界が生じ、各圧電体層１６，１８，２０が変形する。なお、本実施例では、各圧電体層１６，１８，２０のｘ方向の変形（変位）を利用するアクチュエータとして圧電素子１０を説明するが、これに限定されるわけでは無く、構造を適宜設定することにより、Ｚ方向の変形を利用することも可能である。

図２に示すように、表面電極２２，２４及び内部電極層２６，２８は、圧電体層１６，１８，２０の上面又は下面に部分的に形成されている。このため、表面電極２２，２４の間に電圧を印加すると、各圧電体層１６，１８，２０の一部だけが変形に実質的に寄与する。具体的には、圧電体層１６については幅Ｄ１で示す部分が圧電体層１６の変形に実質的に寄与し、圧電体層１８については幅Ｄ３で示す部分が圧電体層１６の変形に実質的に寄与し、圧電体層２０については幅Ｄ２で示す部分が圧電体層１６の変形に実質的に寄与する。すなわち、圧電体層１６，１８，２０（圧電素子１０）を平面視したときに、当該圧電体層１６，１８，２０を挟む電極（２２ｂ，２６；２６，２８；２８，２４ｃ）同士が重複する範囲（対向する範囲）には、当該圧電体層１６，１８，２０を変形させるための電界が発生し、この部分が当該圧電体層１６，１８，２０の実質的な変形に寄与する。したがって、内部電極層２６は、圧電体層１６については幅Ｄ１で示す範囲が実効部分となり、圧電体層１８については幅Ｄ３で示す範囲が実効部分となる。また、内部電極層２８は、圧電体層１８については幅Ｄ３で示す範囲が実効部分となり、圧電体層２０については幅Ｄ２で示す範囲が実効部分となる。

絶縁コーティング層１２，１４は、公知の絶縁材料によって形成されている。絶縁材料としては、圧電素子１０に耐湿性を付与できる材料であればよく、例えば、ＰＺＴ系セラミックス（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス等を用いることができる。絶縁コーティング層１２，１４の材料として圧電体層１６，１８，２０の材料と同一の材料を用いることで、絶縁コーティング層１２，１４と圧電体層１６，１８，２０の機械的特性が一致し、圧電体層１６，１８，２０と絶縁コーティング層１２，１４を同時焼成する際に問題が発生する事を効果的に抑制できる。

図１，３に示すように、絶縁コーティング層１２は、圧電体層１６，１８，２０のｙ方向の負（−）側に位置する側面（圧電素子１０の一方のｘ−ｚ平面）の全体に形成されている（符号１２ａに示す部分）。圧電体層１６，１８，２０の側面（ｘ−ｚ平面）には内部電極層２６，２８の端面が露出するため、これら内部電極層２６，２８の端面が絶縁コーティング層１２によって被覆される。また、絶縁コーティング層１２は、圧電体層１６の表面側（圧電素子１０の表面）にも連続して形成されている。具体的には、絶縁コーティング層１２は、圧電体層１６の表面側において、ｙ方向の負（−）側の長辺に沿った領域に形成されている（符号１２ｂに示す部分）。なお、絶縁コーティング層１２は、圧電体層２０の下面（圧電素子１０の裏面）の端部にさらに設けられていてもよい。

なお、圧電体層１６の上面には表面電極２２，２４が部分的に形成され、表面電極２２，２４が形成されている部分においては、表面電極２２，２４上に絶縁コーティング層１２が形成されている。また、表面電極２２，２４が形成されていない部分においては、圧電体層１６上に絶縁コーティング層１２が形成されている。このため、表面電極２２，２４及び圧電体層１６と絶縁コーティング層１２の間に段差が形成される（図３参照）。なお、この段差は５０μｍ以下で、かつ、０μｍより大きくすることが好ましい。段差が５０μｍを超えると、絶縁コーティング層１２，１４が厚くなり過ぎて、圧電素子１０の変形（変位）を阻害する可能性が生じるためである。絶縁コーティング層１２，１４を表面端部（圧電素子１０の表面端部）に部分的に形成することで、表面全面を形成する場合に比較して、圧電素子１０の変位低下の不具合を軽減できると共に、表面端部に形成した絶縁コーティング層１２，１４の厚み分だけ、圧電素子１０の機械的強度を向上させる事ができる。なお、絶縁コーティング層１２，１４の厚みは、５μｍ以下で、かつ、０μｍより大きくすることが更に望ましい。これらの主目的が、水分の浸入防止、不要付着物の汚染防止であることによる。

一方、絶縁コーティング層１４は、圧電体層１６，１８，２０のｙ方向の正（＋）側に位置する側面（圧電素子１０の他方のｘ−ｚ平面）の全体に形成されている（符号１４ａに示す部分）。これによって、圧電体層１６，１８，２０の側面（ｘ−ｚ平面）に露出する内部電極層２６，２８が絶縁コーティング層１４によって被覆される。また、絶縁コーティング層１４は、圧電体層１６の表面側にも連続して形成されている。具体的には、圧電体層１６，２０のｙ方向の正（＋）側の長辺（ｘ方向に伸びる辺）に沿った領域に形成されている（符号１２ｂに示す部分）。また、絶縁コーティング層１４と表面電極２２，２４及び圧電体層１６との間にも段差が形成されている（図３参照）。また、この段差は５０μｍ以下で、かつ、０μｍより大きくすることが好ましく、より好ましくは５μｍ以下で、かつ、０μｍより大きくすることが好ましい。

なお、上述した説明から明らかなように、圧電体層１６の表面側に形成される絶縁コーティング層１２，１４の幅の和は２×Ｗ２となり、この値は圧電体層１６の幅Ｗ１（ｙ方向の幅）の１／２よりも小さくされている。なお、圧電体層１６の表面側に形成される絶縁コーティング層１２，１４の幅は同じである必要ない。

上述した圧電素子１０では、表面電極２２と表面電極２４の間に電圧を印加すると、圧電体層１６，１８，２０の厚み方向（ｚ方向）に電界が印加される。すると、圧電体層１６，１８，２０が、厚み方向に膨張するとともに、平面方向に収縮（変形）する。上述したように圧電素子１０は、平面方向の歪み（詳細には、ｘ方向の変形（変位））を利用したアクチュエータとして使用されるが、Ｚ方向の変形を利用することもできる。

ここで、上述した圧電素子１０では、圧電素子１０の側面に露出する内部電極層２６，２８が絶縁コーティング層１２，１４で被覆されている。このため、内部電極層２６，２８の近傍への水分の侵入が抑制され、圧電素子１０にマイグレーションが生じることを抑制することができる。これによって、圧電素子１０の信頼性を向上することができる。また、使用中の汚れを効果的に防止できるので、汚染による絶縁低下も防止することができる。

また、図４，５に示すように、圧電素子１０の表面には、幅Ｗ２の絶縁コーティング層１２，１４が形成される一方、圧電素子１０の裏面には絶縁コーティング層が形成されていない。このため、絶縁コーティング層１２，１４の有無によって、圧電素子１０が表面を向いているのか裏面を向いているのかを容易に区別することができる。このため、作業者が表面と裏面を誤って圧電素子１０を載置面に載置してしまうことを防止することができる。なお、圧電素子１０の裏面に絶縁コーティング層を形成した場合は、圧電素子１０の表面に形成される絶縁コーティング層の形状と、圧電素子１０の裏面に形成される絶縁コーティング層の形状（例えば、幅等）を変えることで、圧電素子１０の表面と裏面とを容易に識別することができる。

また、圧電素子１０では、絶縁コーティング層１２，１４と表面電極２２，２４との間に段差が形成されている。このため、圧電素子１０の段差が形成されている面側を載置面に当接させれば、表面電極２２，２４が載置面に直接接触することが防止される。これによって、表面電極２２，２４の汚れを抑制することができる。

さらに、圧電素子１０では、絶縁コーティング層１２，１４が圧電素子１０の両側面（ｘ−ｚ平面）の全体と、表面及び／又は裏面のｘ方向に伸びる長辺に沿った領域にのみ形成される。また、圧電素子１０の表面及び／又は裏面に形成される絶縁コーティング層１２，１４の幅の和（２×Ｗ２）又は（２×Ｗ３）［ｙ方向の幅の和］は、圧電素子１０の幅Ｗ１（ｙ方向の幅）の１／２以下とされる。これらによって、圧電素子１０の強度を向上しながら、圧電素子１０のＸ方向の変位（変形）が阻害されることを抑制することができる。

次に、圧電素子１０の製造方法について説明する。なお、圧電素子に絶縁コーティング層及び側面の電極を形成する工程以外については、従来公知の方法と同様の方法で行うことができる。このため、特に圧電素子１０に絶縁コーティング層１２，１４を形成する工程について詳細に説明し、それ以外の工程については簡単に説明する。

まず、３枚の圧電体シート（すなわち、圧電体層１６，１８，２０となる）と、隣接する圧電体シート間に配置される導電体層（すなわち、内部電極層２６，２８となる導電体層）とが積層された積層シート６０を準備する（図１０参照）。積層シート６０の作製は、従来公知の方法で作製することができる。例えば、グリーンシート（典型的には、ＰＺＴ系セラミックス（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃等を主原料とするグリーンシート）を打抜き加工で形を整えて圧電体シートを作製し、打抜き加工で形が整えられた圧電体シートと導電体層及び接着層とを交互に積層する。次いで、積層された圧電体シート、導電体層及び接着層をプレス機で加圧し、積層シート６０を作製する。作製された積層シート６０には、複数の積層体６２（すなわち、圧電素子１０となる部分）が作り込まれている。図１０に示すように、作製された積層シート６０は粘着シート６４上に貼り付けられる。また、積層シート６０には、圧電素子１０となる複数の積層体６２がｘ方向及びｙ方向に連続して配置されている。

次に、複数の積層体６２のｘ方向に伸びる辺６６ａとｙ方向に伸びる辺６６ｂに沿って積層シート６０を切断することで、積層シート６０から複数の積層体６２に分割する。積層シート６０の切断は、ダイシングブレードによって行うことができる。なお、積層シート６０をダイシングブレードによって切断すると、隣接する積層体６２の間には、ダイシングブレード分の間隔が形成される。なお、積層シート６０を切断して複数の積層体６２に分割した状態では、隣接する積層体６２の間に充分な間隔が形成されない。このため、積層体６２の側面に、電極層（すなわち、表面電極２２，２４となる）や絶縁コーティング層を塗布することができない。したがって、積層体６２の側面にスペースを形成する必要が生じる。

そこで、図１１に示すように、粘着シート６４上に複数の積層体６２が千鳥配置状に配置されるように、粘着シート６４から積層体６２を部分的に抜き取る。これによって、各積層体６２のｘ方向に伸びる側面及びｙ方向に伸びる側面にスペースが形成される。なお、粘着シート６４から抜き取られた積層体６２は、図１２に示すように、他の粘着シート６８上に千鳥配置状に配置することができる。これによって、他の粘着シート６８上に配置された複数の積層体６２についても、その側面に充分なスペースを形成することができる。

積層体６２の側面にスペースが形成されると、まず、各積層体６２の表面及びｙ方向に伸びる側面（ｙ−ｚ平面）に、表面電極２２，２４となる電極層７６，７８を形成する。電極層７６，７８の形成は、後述する絶縁コーティング層８８の形成方法と同様な方法で形成することができる。具体的には、後述する絶縁コーティング層８８の形成方法において絶縁コーディング材料として用いられるペースト状絶縁体の代わりに、電極層７６，７８を形成する金属をペースト状にし、そのペースト状の金属を積層体６２の表面側から落下させて、積層体６２の表面の一部及び側面に印刷することで形成することができる。これによって、表面電極２２，２４となる部分が形成される。

次に、各積層体６２の表面及びｘ方向に伸びる側面（ｘ−ｚ平面）に、絶縁コーティング層８８を形成する。絶縁コーティング層８８の形成方法について、図１３を参照して説明する。図１３に示すように、まず、積層体６２に対してスクリーン版８２を位置決めする。スクリーン版８２には開口８４が形成されており、開口８４では、絶縁コーティング層１２，１４の材料となるペースト状の絶縁体（例えば、ＰＺＴ系セラミックス（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３等））が落下可能となっている。積層体６２に対してスクリーン版８２を位置決めした状態では、開口８４は、積層体６２の表面の一部に重なると共に、積層体６２の端面を超えて側方にまで位置している。すなわち、スクリーン版８２及び積層体６２を平面視すると、開口８４が、積層体６２の長辺から側方にはみ出している。次いで、スクリーン版８２上にペースト状とした絶縁体８６を供給し、スクリーン版８２上でスキージ（図示省略）を駆動する。スキージを駆動することで、スクリーン版８２の開口８４からペースト状の絶縁体８６が落下する。上述したように、開口８４が積層体６２の側面（圧電素子１０のｘ−ｚ平面）からはみ出しているため、スクリーン版８２の開口８４から落下したペースト状の絶縁体８６は、積層体６２の表面の一部及び側面（圧電素子１０のｘ−ｚ平面）に印刷される。これによって、図１４に示す状態となり、積層体６２の表面の一部及び側面に絶縁コーティング層８８（絶縁コーティング層１２，１４となる部分）が形成される。なお、電極層７６，７８の形成及び絶縁コーティング層８８の形成は、粘着シート６４，６８に貼り付けられた各積層体６２に対して行われる（図１１,１２参照）。最後に、絶縁コーティング層８８が形成された積層体６２を焼成して、圧電素子１０を製造する。

なお、圧電素子１０を製造する場合においては、伸縮性のある粘着シート７０上に積層シート６０（すなわち、複数の積層体６２が作り込まれた積層シート）を貼り付けてもよい。そして、図１５に示すように、積層シート６０をダイシングラインに沿って切断し、複数の積層体６２に分割する（図１５の左側に示す状態）。この状態では、隣接する積層体６２の間に充分な間隔が形成されておらず、積層体６２の側面に電極層又は絶縁コーティング層を形成するスペースが形成されていない。このため、粘着シート７０を伸長することで、各積層体６２の間の間隔を広げる（図１５の右側に示す状態）。これによって、隣接する積層体６２の間にスペースを確保する。粘着シート７０を伸長するだけなので、スペースを確保するために積層体６２を部分的に抜き取ったり、抜き取った積層体６２を他の粘着シートに配置し直す必要は無い。

あるいは、図１６に示すように、積層シートに複数の積層板材９０（すなわち、複数の積層体６２が幅方向（ｙ方向）に連続する板材）が形成されるように、積層シートを作製してもよい。この際、複数の積層板材９０は、積層シートにｘ方向に間隔を空けて作り込まれる。そして、この積層シートは粘着シート６４に貼り付けられ、積層シートから不要な部分が除去される（図１６に示す状態）。図１６に示す状態では、積層板材９０はｘ方向に間隔を空けられているため、各積層体６２の側面（圧電素子１０のｙ−ｚ平面）が露出し、各積層体６２のｙ方向に伸びる辺に沿って電極層を形成するスペースが確保される。その後、各積層体６２の表面及び側面（ｙ−ｚ平面）に電極層を形成する（図１７に示す状態）。その後、積層板材９０から各積層体６２を分割し、各積層体６２をｙ方向に間隔を空けて配置（例えば、抜き取り配置）し、各積層体６２に絶縁コーティング層を形成する。このような方法によっても、圧電素子１０を製造することができる。

以上に説明したように、本実施例の圧電素子１０の製造方法では、積層体６２の表面の一部及び積層体６２の表面からはみ出した部分にペースト状の絶縁体８６を落下させ、積層体６２の表面の一部及び側面に対して同時に絶縁体８６を印刷する。１回の印刷処理で積層体６２の複数の面に同時に絶縁コーティング層を形成するため、少ない処理回数で効率的に圧電素子１０を製造することができる。また、スクリーン版８２を用いて印刷処理するため、積層体６２の所望の位置に精度よく絶縁コーティング層を印刷することができる。

本実施例の構成と請求項の記載との対応関係を記載しておく。絶縁コーティング層１２，１４が「被覆層」の一例であり、表面電極２２の一部２２ｂと表面電極の一部２４ｂが「表面電極」の一例であり、表面電極２２の一部２２ｃと表面電極の一部２４ｃが「裏面電極」の一例である。

なお、上述した実施例の圧電素子１０は、３層の圧電体層１６，１８，２０を備えていたが、圧電体層の数は圧電素子１０に求められる機械的特性に応じて適宜調整することができる。例えば、図６に示すように、４層の圧電体層３０ａ〜３０ｄにより構成してもよい。この場合でも、隣接する圧電体層３０ａ〜３０ｄの間には内部電極層３６，３８，４０が形成され、これら内部電極層３６，３８，４０は表面電極３２，３４の一方に接続される。これによって、各圧電体層３０ａ〜３０ｄに厚さ方向（ｚ方向）の電圧を印加することができる。あるいは、図７に示すように、２層の圧電体層４２ａ，４２ｄにより構成し、これら圧電体層４２ａ，４２ｂの間に内部電極層４８を形成してもよい。なお、内部電極層４８は一方の表面電極４４に接続される。

また、上述した実施例の圧電素子１０では、圧電素子１０の両側面（ｘ−ｚ平面）の全体に絶縁コーティング層１２，１４を形成したが、例えば、図８に示す圧電素子のように、絶縁コーティング層５０，５２を、圧電素子１０の両側面（ｘ−ｚ平面）の一部に形成してもよい。なお、絶縁コーティング層５０，５２は、内部電極層の実効部分（圧電体層を変形させるための電界を発生させる部分）を被覆するように形成されることが好ましい。内部電極層の実効部分を被覆するだけでも、マイグレーションを好適に抑制することができる。

さらには、図１８に示すように、表面電極２４と圧電体層１６の境界部（表面電極２４の端部２３）を絶縁コーティング層９６で被覆するようにしてもよい。このような構成によると、表面電極２４の端面と圧電体層１６の間から水分等が浸入することが抑制され、圧電素子１００の信頼性を向上することができる。また、図１９に示すように、表面電極２２と圧電体層１６の境界部（表面電極２２の端部２１）を絶縁コーティング層９７ｂで被覆すると共に、表面電極２４と圧電体層１６の境界部（表面電極２４の端部２３）を絶縁コーティング層９７ａで被覆するようにしてもよい。このような構成によると、より水分の浸入が抑制され、圧電素子１１０の信頼性を向上することができる。さらに、図２０に示すように、表面電極２２と表面電極２４の間に露出する圧電体層１６の全てを絶縁コーティング層９８で被覆するようにしてもよい。この場合も、絶縁コーティング層９８は、表面電極２２，２４の端部２１，２３を被覆している。かかる構成によると、表面電極２２，２４の端部２１，２３が露出することがなくなるため、圧電素子１２０の信頼性をより向上することができる。又、表面に露出する表面電極の端部間の距離を大きくする為、圧電素子の変位を大きく阻害しない限りにおいて、より広く任意の範囲に絶縁コーティング層を形成することができる。例えば、図２１に示すように、絶縁コーティング層９９は、表面電極２２を広範囲にわたって被覆するようにしてもよい。このような構成によると、表面電極２４に接続される配線と、表面電極２２に接続される配線との間の距離が長くなり、両者の短絡を好適に防止することができる。なお、図１８〜２１に示すように、圧電素子１００，１１０，１２０，１３０の表面に絶縁コーティング層９６，９７，９８，９９を形成する場合、圧電素子１００，１１０，１２０，１３０の表面及び側面に形成する絶縁コーティング層１２，１４と同一の工程で形成することができる。すなわち、絶縁コーティング層９６，９７，９８，９９に対応する開口をさらに有するスクリーン版を用意し、このスクリーン版の開口からペースト状の絶縁体を落下させればよい。また、上述の例では、絶縁コーティング層９６，９７，９８，９９を圧電素子１００，１１０，１２０，１３０の表面に形成された例であったが、このような絶縁コーティング層は、圧電素子の裏面に形成されていてもよいし、圧電素子の表面及び裏面に形成されていてもよい。

また、上述した実施例に係る圧電素子１０の製造方法では、積層体に表面電極２２，２４となる部分を形成した後に、絶縁コーティング層１２，１４となる部分を形成したが、このような方法には限られない。例えば、積層体に絶縁コーティング層１２，１４となる部分を形成した後に、表面電極２２，２４となる部分を形成してもよい。

なお、圧電素子の表面に形成される絶縁コーティング層を利用して電極に配線を接続することで、配線間の短絡を防止しながら、配線間の間隔を狭くすることができる。例えば、図９に示すように、圧電体層５４上に電極５６を形成し、その電極５６上に絶縁コーティング層５８ａ〜５８ｄを間隔を空けて形成し、隣接する絶縁コーティング層５８ａ〜５８ｄの間に開口を形成する。そして、絶縁コーティング層５８ａ，５８ｂの間の開口を利用して配線５９ａを電極５６に接続し、絶縁コーティング層５８ｃ，５８ｄの間の開口を利用して配線５９ｂを接続する。絶縁コーティング層５８ｂと絶縁コーティング層５８ｃの間に間隔が設けられているため、配線５９ａ，５９ｂの短絡を防止しながら、配線５９ａ，５９ｂ間の間隔を狭くすることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：圧電素子
１２，１４：絶縁コーティング層
１６，１８，２０：圧電体層
２２，２４：表面電極

Claims (6)

1. 積層された複数の圧電体層と、
   隣接する前記圧電体層の間に配置された内部電極層と、を有する積層型の圧電素子であって、
   前記圧電素子は、平面視すると矩形状に形成されており、第１方向に伸びる一対の第１端辺と、前記第１方向と直交する第２方向に伸びる一対の第２端辺を有しており、
   前記圧電素子は、前記圧電素子の表面の前記一対の第２端辺の一方に沿って配置されている第１電極と、
   前記第１電極と前記第１方向に離間して配置されており、前記圧電素子の表面の前記一対の第２端辺の他方に沿って配置されている第２電極と、を有しており、
   前記圧電素子の前記一対の第１端辺に沿った側面には、当該側面に露出する前記内部電極層の実効部分を少なくとも被覆する第１被覆層が形成されており、
   前記第１被覆層が、前記圧電素子の表面と裏面の少なくとも一方の所定の端部領域にまで連続して形成されており、
   前記端部領域に形成された前記第１被覆層によって、前記圧電素子の表面と裏面の少なくとも一方に段差が形成されており、
   前記第１電極の前記第２電極側の端部と前記第２電極の前記第１電極側の端部の少なくとも一方には、第２被覆層が形成されていることを特徴とする圧電素子。
2. 前記第１被覆層は、前記圧電素子の表面と裏面の両者に形成され、
   前記圧電素子の表面に形成された前記第１被覆層の形状と、前記圧電素子の裏面に形成された前記第１被覆層の形状とが相違する、請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記第１電極は、前記積層された複数の圧電体層の裏面に配置された第１裏面電極を有しており、
   前記第２電極は、前記積層された複数の圧電体層の裏面に配置された第２裏面電極を有しており、
   前記圧電素子の裏面に形成される前記第１被覆層は前記第１及び第２裏面電極上に形成され、前記第１被覆層と前記第１及び第２裏面電極の間には段差が形成されている、請求項1又は２に記載の圧電素子。
4. 前記圧電素子は、平面視すると短辺となる前記第２端辺と長辺となる前記第１端辺を有する矩形状に形成され、長辺と平行となる方向の変形がアクチュエータとして利用される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
5. 前記第１被覆層は、前記圧電素子の両側面に形成されると共に、前記圧電素子の表面及び／又は裏面において、前記圧電素子の２つの長辺となる前記一対の第１端辺に沿って形成されており、
   前記圧電素子の表面及び／又は裏面において、一方の長辺に沿って形成された前記第１被覆層の短辺方向の幅と、他方の長辺に沿って形成された前記第１被覆層の短辺方向の幅との和は、前記圧電素子の短辺の長さの１／２より小さい、請求項４に記載の圧電素子。
6. 前記第２被覆層は、前記第１電極の前記第２電極側の端部と前記第２電極の前記第１電極側の端部に形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子。

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