一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

层叠型压电元件的制作方法

2022-02-24 19:17:27 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及层叠型压电元件。


背景技术:

2.压电元件是利用压电效应及逆压电效应,相互转换机械位移和电位移的元件。压电元件例如作为要求精密且精确的控制的用途的致动器被用于各种产品中。具体而言,可举出透镜驱动用、hdd的头驱动用、喷墨打印机的头驱动用、燃料喷射阀驱动用等的用途。
3.另外,为了增大得到的位移,在层叠压电元件而设为层叠型压电元件的情况下,有时夹持压电体层的内部电极的端部露出于元件主体的表面。在该情况下,由于空气等中的水分,可能在极性不同的内部电极间产生迁移。
4.另外,在将这种压电元件用于例如便携式电子设备等的情况下,由于周围的环境变化,而暴露于温度变化中。
5.当暴露于这种温度变化时,热电效应引起的极化成为问题。特别是在温度降低的过程中,由于热电效应而在压电元件产生与电极化相反方向的极化,极化度会降低。该降低的极化度即使温度再次上升也不会恢复,因此,存在如下问题:当重复进行温度降低的过程时,极化度逐渐降低,得不到期望的位移,特性会劣化。
6.为了应对这种问题,在专利文献1中记载有一种压电元件,其在层叠型压电体中,利用防迁移用外包装材料覆盖露出于其侧面的内部电极,进而使导电性粒子分散于该外包装材料中。
7.另外,在专利文献1中记载了根据该压电元件,通过防迁移用外包装材料防止迁移,且抑制热电效应引起的极化度的降低。
8.但是,为了将外包装材料的电阻值设为防止迁移且能够抑制极化度的降低的范围,存在需要考虑构成外包装材料的树脂的电阻值的变动及导电性粒子的含量等,且电阻值的调整困难之类的问题。
9.为了解除这种问题,本技术人开发专利文献2所示的层叠型压电元件。但是,在专利文献2所示的层叠型压电元件中判明了,在不进行任何处理的情况下,存在电阻层暴露于外部气体而电阻层的电阻值变动的可能性。另外,在专利文献2所示的层叠型压电元件中还判明了,连接一对外部电极之间的电阻层在元件主体的角部容易变薄,电阻值容易变高。具有如下技术问题:当电阻层的电阻局部过高时,抑制热电效应引起的极化度的劣化容易不充分。
10.现有技术文献
11.专利文献
12.专利文献1:日本专利第5040649号公报
13.专利文献2:日本专利第5842635号公报


技术实现要素:

14.发明所要解决的问题
15.本发明是鉴于这种实际状况而研发的,其目的在于,提供一种层叠型压电元件,其热电效应所引起的特性劣化的抑制效果优异。
16.解决问题的技术手段
17.为了实现上述目的,本发明所涉及的层叠型压电元件,具有:
18.元件主体,其沿着层叠方向层叠有第一内部电极、压电体层、极性与所述第一内部电极不同的第二内部电极;
19.第一外部电极,其与所述第一内部电极电连接,且形成于所述元件主体的第一侧面;
20.第二外部电极,其与所述第二内部电极电连接,且形成于所述元件主体的第二侧面;
21.电阻层,其形成于所述第一内部电极及所述第二内部电极露出的所述元件主体的第三侧面的至少一部分,以将所述第一内部电极和所述第二内部电极连接;
22.绝缘层,其形成于所述第三侧面,以覆盖所述电阻层。
23.本发明的层叠型压电元件中,将在元件主体的第三侧面露出的极性不同的第一内部电极及第二内部电极通过电阻层连接。该电阻层的电阻率比内部电极高,而且,电阻率比绝缘层变低。因此,即使层叠型压电元件的温度环境变化而产生与电极化方向相反方向的极化,通过电阻层也能够对产生的电荷可靠地放电。其结果,根据本发明的层叠型压电元件,即使放置于产生温度变化的环境中,也能够抑制极化度的降低。
24.而且,本发明的层叠型压电元件中,电阻层被绝缘层覆盖,因此,电阻层未暴露于外部气体中,电阻层的电阻率不易变化。因此,本发明的层叠型压电元件的热电效应引起的特性劣化的抑制效果优异。另外,通过绝缘层防止迁移,且通过电阻层抑制极化度的降低,由此,得到可靠性高的层叠型压电元件。
25.也可以在所述元件主体的第三侧面以覆盖其整个面的方式形成有电阻层。或者,也可以在所述元件主体的第三侧面,不形成所述电阻层,而残留所述第一内部电极或所述第二内部电极露出的电阻体非包覆部分。在该情况下,所述绝缘层覆盖所述电阻层,并且还覆盖所述电阻体非包覆部分。在任意情况下,在元件主体的第三侧面露出的极性不同的第一内部电极及第二内部电极均被电阻层完全覆盖,或与电阻层一起被绝缘层完全覆盖。因此,能够防止水分从外部的浸入,并可靠地防止在极性不同的内部电极间产生的迁移。
26.另外,在元件主体的第三侧面具有电阻体非包覆部分的情况下,电阻层未覆盖第三侧面的整个面,因此,相对于压电元件的负荷少,能够充分发挥压电特性。另外,在元件主体的第三侧面具有电阻体非包覆部分的情况下,能够缩小电阻层的包覆面积,也有助于降低成本。
27.所述电阻层也可以具有沿着所述层叠方向连续且形成于所述元件主体的第三侧面的纵向连续部分。优选,纵向连续部分位于第三侧面的宽度方向的中央附近。通过这样构成,不需要使电阻层通过元件主体的角部,容易均匀地成形电阻层的厚度。其结果,电阻层的电阻值容易稳定,能够有效地防止热电效应引起的极化度的降低。另外,电阻层未覆盖元件主体的第三侧面的整个面,因此,相对于压电元件的负荷少,能够充分发挥压电特性。
28.所述电阻层也可以具有沿着所述层叠方向间断地形成于所述元件主体的第三侧面的岛状部分。通过间断地形成电阻层,相对于压电元件的负荷少,能够充分发挥压电特性。
29.所述电阻层也可以具有覆盖所述第一外部电极或所述第二外部电极的表面的延长部分。在本发明的层叠型压电元件中,电阻层将内部电极彼此连接,因此,不需要将外部电极彼此连接,但也可以在形成电阻层时,形成覆盖第一外部电极或第二外部电极的表面的延长部分。可能在元件主体的角部产生电阻层的厚度薄的部分,但因为不需要将外部电极彼此连接,所以电阻层的功能降低的可能性小。
30.所述绝缘层也可以以还覆盖所述延长部分的方式形成于所述元件主体。在该情况下,也能够保护电阻层的延长部分。
31.也可以在所述第一外部电极连接有第一引线,
32.也可以在所述第二外部电极连接有第二引线,
33.优选这些第一引线及第二引线向离开所述第三侧面的方向引出。
34.通过将这些引线向离开第三侧面的方向引出,引线与电阻层接触的可能性变小,能够减少产生短路缺陷等的可能性。
附图说明
35.图1是表示本发明的一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
36.图2a是沿着图1所示的ii-ii线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
37.图2b是图2a的变形例的层叠型压电元件的主要部分截面图。
38.图3是沿着图1所示的iii-iii线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
39.图4是表示本发明的另一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
40.图5是沿着图4所示的iv-iv线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
41.图6是表示本发明的又一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
42.图7是沿着图6所示的vii-vii线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
43.图8是表示本发明的又一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
44.图9是沿着图8所示的ix-ix线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
45.图10是表示本发明的又一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
46.图11是沿着图10所示的xi-xi线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
47.图12是表示本发明的又一实施方式的层叠型压电元件的概略立体图。
48.图13是沿着图12所示的xiii-xiii线的层叠型压电元件的主要部分截面图。
具体实施方式
49.以下,基于附图所示的实施方式说明本发明。
50.第一实施方式
51.如图1所示,本实施方式的层叠型压电元件1具有四棱柱形状的元件主体10。在元件主体10的内部,沿着z轴方向(层叠方向)多次重复层叠有第一内部电极3、压电体层2、极性与第一内部电极3不同的第二内部电极4。此外,在附图中,x轴、y轴和z轴相互正交,且z轴与层叠方向一致。
52.如图2a所示,在元件主体10的第一侧面10a,第一内部电极3的x轴方向的前端露出,以与这些第一内部电极3电连接的方式形成有第一外部电极5。另外,在元件主体10的第二侧面10b,第二内部电极4的x轴方向的前端露出,以与这些第二内部电极4电连接的方式形成有第二外部电极6。
53.第一内部电极3的x轴方向的后端未露出于元件主体10的第二侧面10b,与第二外部电极6电绝缘。同样,第二内部电极4的x轴方向的后端未露出于元件主体10的第一侧面10a,与第一外部电极5电绝缘。
54.如图3所示,第一内部电极3和第二内部电极4从作为层叠方向的z轴方向观察进行重复的压电体层2的部分是在对压电元件1的外部电极5、6施加电压的情况下产生机械位移的部分(压电活性部)。另外,除此以外的部分是即使对压电元件1的外部电极5、6施加电压也不会产生机械位移的部分(压电不活性部)。此外,未被第一内部电极3和第二内部电极4夹持的与元件主体10的z轴方向的两端部分对应的压电体层2的外装区域2a也成为压电不活性部。压电活性部与被第一内部电极3和第二内部电极4夹持的压电体层2的部分对应。
55.压电体层2的材质只要是呈现压电效应或逆压电效应的材料,就没有特别限制,例如可举出:pbzrxti1-xo3、batio3、pbtio3、knbo3、linbo3、litao3、nawo3、bifeo3、(kxna1-x)nbo3等。另外,也可以含有用于提高特性等的成分,其含量只要根据期望的特性适当确定即可。各压电体层2的厚度没有特别限制,但在本实施方式中,优选为5~50μm左右。
56.另外,作为构成各内部电极层3、4的导电材料,没有特别限制,例如,由ag、pd、au、pt等贵金属及它们的合金(ag-pd等)、或cu、ni等贱金属及它们的合金等构成。各内部电极层3、4的厚度优选为1~5μm。
57.外部电极5、6的材质也没有特别限定,能够使用与构成内部电极的导电材料一样的材料。此外,也可以在外侧进一步形成上述各种金属的镀层或溅射层。
58.如图1及图2a所示,在元件主体10的第三侧面10c,内部电极3及4的y轴方向的一端露出,这些内部电极3及4的y轴方向的露出端被电阻层20覆盖。即,内部电极层3及4在元件主体10的第三侧面10c上经由电阻层20相互连接。
59.电阻层20具有沿着z轴方向连续且形成于元件主体10的第三侧面10c的纵向连续部分22,并且具有覆盖第一外部电极5及第二外部电极6的y轴方向的一端侧表面的延长部分24。在本实施方式中,电阻层20的纵向连续部分22覆盖元件主体10的第三侧面10c的整个面。
60.另外,延长部24与纵向连续部分22连续地形成,在z轴方向上连续地覆盖元件主体10的第一侧面10a与第三侧面10c的角部、和元件主体10的第二侧面10b与第三侧面10c的角部。此外,如图2b所示,电阻层20可以仅由纵向连续部分22构成,图2a所示的一对延长部分24内的至少一方也可以不形成于电阻层20。
61.另外,图1中,在电阻层20的z轴方向的两端部未形成延长部分24,但也可以在电阻层20的z轴方向的至少任一端部形成延长部分24。
62.在本实施方式中,以覆盖电阻层20的全部表面的方式形成有绝缘层30。即,绝缘层30形成为从元件主体10的第三侧面10c遍及至第一侧面10a的一部分和从第三侧面10c遍及至第二侧面10b的一部分,使得不仅覆盖电阻层20的纵向连续部分22,而且还覆盖延长部分24。此外,图1中,也可看到电阻层20的z轴方向的两端未被绝缘层30覆盖,但优选电阻层20
的z轴方向的两端也被绝缘层30覆盖。
63.在本实施方式中,通过形成电阻层20,如以下所示,能够对由于热电效应而在与电极化的方向相反方向的极化中产生的电荷进行放电。
64.通常,压电元件1在其制造工序中,以施加电压而伸缩的方式进行极化处理,并确定电极化的方向。当将这种压电元件1放置于温度变化的环境中时,特别是在温度降低的情况下,由于热电效应而在与电极化的方向相反方向上产生极化。由该极化产生的电荷以抵消电极化中产生的电荷的方式发挥作用,因此,电极化的极化度会降低。
65.为了抑制这种极化度的降低,在本实施方式中,通过将电阻层20主要形成于第三侧面10c,能够通过电阻层20将露出于第三侧面10c的第一内部电极3和第二内部电极4连接。其结果,能够使由于热电效应而产生的电荷放电。
66.电阻层20的材质只要是电阻率比内部电极层3、4高、电阻率比绝缘层低、能够将由于热电效应而产生的电荷放电的材料,就没有特别限制。作为电阻层20的具体的材料,可举出:具有规定的电阻率的树脂、包含碳等导电性粒子的绝缘性树脂、金属氧化物等。另外,也可以在元件主体的侧面卷绕具有规定的电阻率的薄膜而形成电阻层20。另外,电阻层20也可以由溅射膜等形成。另外,也可以使绝缘层30中使用的绝缘性树脂等中含有导电性粒子等,降低电阻率而设为电阻层20。
67.优选电阻层20由分散有碳粒子等导电性粒子的酚醛树脂构成。与环氧树脂相比,从无卤且廉价的方面来看,优选为酚醛树脂,但也可以使用环氧树脂。
68.电阻层20的电阻率只要根据压电元件的特性等适当确定即可,但本实施方式中,优选为103~106ωm左右。电阻层20的电阻可以通过变更材料的种类或组合多个材料而调整,也可以通过变更电阻层20的形状及厚度等尺寸而调整。因此,在本实施方式中,能够根据期望的值容易地调整电阻层的电阻。在本实施方式中,电阻层20的厚度没有特别限制,例如优选为5~20μm。
69.此外,电阻层20在第三侧面10c上直接覆盖内部电极3及4的y轴方向端部,并将它们连接,但电阻层20具有比内部电极3及4充分高的电阻,因此,不可能在极性不同的内部电极间3、4间产生短路。优选电阻层20的电阻率比内部电极3及4高102ωm以上,比绝缘层30低102ωm以上。
70.在本实施方式中,如图1及图2a所示,在沿着y轴与元件主体10的第三侧面10c相反侧的第四侧面10d,内部电极3及4的y轴方向的另一端露出。在元件主体10的第四侧面10d上,内部电极3及4的y轴方向的露出端被绝缘层40覆盖。绝缘层40防止迁移。
71.极性不同的内部电极3、4间的距离越小,越容易产生迁移,因此,通过利用绝缘层40覆盖第四侧面10d,防止水分向内部电极露出的部分的浸入,能够防止迁移。
72.在本实施方式中,绝缘层40优选覆盖第一内部电极3及第二内部电极4露出于元件主体10的第四侧面10d的表面的部分的全部。由此,能够更可靠地防止迁移。另外,绝缘层40也可以覆盖包含内部电极露出的部分在内的第四侧面的全部。另外,也可以设置多个绝缘层40。绝缘层40的厚度没有特别限制,例如为1~20μm左右。
73.绝缘层40的材质只要是绝缘性高、防止水分的浸入、且能够防止内部电极3、4间的迁移的材料,就没有特别限制。作为具体的材料,可举出树脂、玻璃等,但优选由环氧树脂、密胺树脂、dlc(类金刚石碳)等构成。另外,如果能够确保绝缘性,则绝缘层40的电阻率没有
特别限制,但在本实施方式中,优选为109ωm以上。
74.位于绝缘层40的y轴方向的相反侧的绝缘层30优选由构成绝缘层40的绝缘材料构成,但未必需要是相同的材料。另外,绝缘层30的厚度是与绝缘层40的厚度相同的程度,但可以比绝缘层40厚,也可以比绝缘层40薄。
75.此外,如图1所示,在第一外部电极5的z轴方向的上部连接有第一引线50。另外,在第二外部电极6的z轴方向的上部连接有第二引线52。这些第一引线50及第二引线52向离开第三侧面10c的方向(第四侧面10d侧)引出。形成于第四侧面10d的绝缘层40优选不具有覆盖第一外部电极5及第二外部电极6的一部分的延长部。引线50及52连接至外部电极5及6的可靠性提高。
76.接着,说明本实施方式的层叠型压电元件1的制造方法的一例。作为制造层叠型压电元件1的方法,没有特别限制,但在以下的说明中,示例采用薄片法的情况。
77.首先,准备形成有在烧成后成为第一内部电极3及第二内部电极4的规定图案的内部电极膏膜的生片和不具有内部电极膏膜的生片。
78.生片包含构成上述的压电体层2的材料。此外,该材料中也可以包含不可避免的杂质。然后,使用该材料,通过公知的技术制造生片。具体而言,例如,首先,将构成压电体层的材料的原料通过湿式混合等方式均匀地混合后,使其干燥。接着,在适当选定的烧成条件下进行预烧成,对预烧粉进行湿式粉碎。然后,向粉碎的预烧粉末添加粘合剂进行浆料化。接着,通过刮刀法或丝网印刷法等方法将浆料进行薄片化,然后使其干燥,得到生片。
79.接着,将包含上述的导电材料的内部电极膏通过印刷法等方法涂布于生片之上,由此,得到形成有规定图案的内部电极膏膜的生片。
80.接着,使这些生片重叠,施加压力进行压接,经由干燥工序等必要的工序后,进行切断,得到生坯的元件主体的集合体。
81.接着,在规定条件下对该集合体进行烧成,得到集合体的烧结体后,使用切割锯等将该烧结体切断成短片状。在得到的短片状烧结体形成成为第一外部电极5及第二外部电极6的电极,对该电极施加直流电压,进行压电体的极化处理。然后,将极化处理后的短片状烧结体切断成各个元件主体10,得到在侧面露出了内部电极3或4的端部的元件主体10。在本实施方式中,对得到的元件主体10进行滚筒研磨,并对元件主体10的角部及棱线部进行r面加工。
82.接着,在元件主体10的第三侧面10c形成电阻层20。此时,元件主体10的角部及棱线部带圆角,因此,例如当增加包含导电性粒子的绝缘性树脂的涂布量并涂布于元件主体10的第三侧面10c时,成为电阻层20的树脂的一部分垂下。因此,具有覆盖第一外部电极5及第二外部电极6的一部分的延长部24的电阻层20形成于第三侧面10c。其结果,电阻层20将露出于第三侧面10c的内部电极3及4的露出端彼此连接。
83.然后,以覆盖包含延长部24的电阻层20的整个面的方式将绝缘层30形成于元件主体10的第三侧面10c。绝缘层30也可以具有覆盖位于接近第三侧面10c的一侧的第一外部电极5及第二外部电极6的表面的一部分的延长部。另外,绝缘层30也可以具有覆盖位于接近第三侧面10c的一侧的元件主体10的z轴方向的上表面及下表面的一部分的延长部。作为用于形成绝缘层30的方法,没有特别限定,例如示例涂布绝缘性树脂的方法。
84.另外,也可以同时或在其前后,在元件主体10的第四侧面10d形成绝缘层40。绝缘
层40可以与绝缘层30同样地形成,也可以通过不同的方法形成。然后或在其前后,将第一引线50及第二引线52与各个外部电极5及6连接。各引线50及52相对于各外部电极5及6的连接通过例如焊料、热压接、激光熔接、电阻熔接等进行,其连接位置没有特别限定,引出方向优选为远离第三侧面10c的方向。经由以上的工序,得到图1所示的层叠型压电元件1。
85.在本实施方式的层叠型压电元件1中,通过电阻层20将在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4连接。该电阻层20的电阻值比内部电极3及4高,而且,电阻值比绝缘层30低。因此,即使层叠型压电元件1的温度环境变化且产生与电极化的方向相反方向的极化,也能够通过电阻层20将产生的电荷可靠地放电。其结果,根据本实施方式的层叠型压电元件1,即使放置于产生温度变化的环境中,也能够抑制极化度的降低。
86.而且,在本实施方式的层叠型压电元件1中,电阻层20被覆盖绝缘层30,因此,电阻层20不会暴露于外部气体中,电阻层20的电阻值不易变化。因此,本实施方式的层叠型压电元件1的热电效应引起的特性劣化的抑制效果优异。另外,通过绝缘层30及40防止迁移,通过电阻层20抑制极化度的降低,由此,能够得到可靠性高的层叠型压电元件1。
87.另外,在本实施方式中,电阻层20具有覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面的延长部分24。在本实施方式的层叠型压电元件1中,电阻层20将内部电极3、4彼此连接,因此,不需要将外部电极5、6彼此连接,但也可以在形成电阻层20时,形成覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面的延长部分24。可能在元件主体10的角部或棱线产生电阻层20的厚度薄的部分,但不需要将外部电极5、6彼此连接,因此,电阻层20的功能降低的可能性小。
88.另外,在本实施方式中,绝缘层30以还覆盖电阻层20的延长部分24的方式形成于元件主体10,因此,也能够有效地保护电阻层20的延长部分24。
89.另外,在本实施方式中,通过将第一引线50及第二引线52向离开第三侧面10c的方向引出,引线50、52与电阻层20接触的可能性变小,能够减少产生短路缺陷等的可能性。
90.第二实施方式
91.如图4及图5所示,本实施方式的层叠型压电元件1a除了以下所示以外,与上述的第一实施方式的层叠型压电元件1一样,对共同的部件标注共同的符号,并省略共同的部分的说明。
92.在本实施方式中,与第一实施方式不同,未以覆盖元件主体10的第三侧面10c的整个面的方式形成电阻层,而形成仅覆盖第三侧面10c的x轴方向的两侧部分的电阻层20a。在本实施方式中,形成于第三侧面10c的电阻层20a具有一对纵向连续部分22a、22a,在各纵向连续部分22a、22a分别一体形成有延长部分24a、24a。
93.一纵向连续部分22a沿着z轴条纹状地延伸,以在第三侧面10c和第一侧面10a的角部附近,将露出于第三侧面10c的第一内部电极3的x轴方向的前端部附近和第二内部电极4的x轴方向的后端部附近连接。另外,另一纵向连续部分22a沿着z轴条纹状地延伸,以在第三侧面10c和第二侧面10b的角部附近,将露出于第三侧面10c的第一内部电极3的x轴方向的后端部附近和第二内部电极4的x轴方向的前端部附近连接。这些纵向连续部分22a、22a遍及第三侧面10c的z轴方向的全长而连续,且覆盖第三侧面10c的x轴方向的两侧。
94.在本实施方式中,在第三侧面10c形成有未被电阻层20a覆盖的电阻体非包覆部分
23a。电阻体非包覆部分23a在一对纵向连续部分22a、22a之间,沿着z轴连续地形成于第三侧面10c的x轴方向的大致中央部。各纵向连续部分22a、22a的x轴方向的宽度优选为能够将在第三侧面10c露出的第一内部电极3及第二内部电极4的各露出端经由电阻层20a可靠地连接的程度。具体而言,各纵向连续部分22a、22a的x轴方向的各宽度优选在元件主体10的x轴方向的宽度的1/6~1/2的范围内确定。
95.电阻层20a的其它结构(材质及厚度等)与第一实施方式中的电阻层20一样。与构成电阻层20的各纵向连续部分22a连续地形成的延长部分24a的结构与第一实施方式的延长部分24一样。
96.在本实施方式中,绝缘层30a完全覆盖电阻层20a,并且还覆盖残留于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分23a。即,在本实施方式中,在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4的一部分被电阻层20a覆盖,另一部分被绝缘层30a完全覆盖。
97.因此,能够防止水分从元件1a的外部的浸入,并可靠地防止在极性不同的内部电极3及4间产生的迁移。另外,相对于元件主体10的陶瓷面,绝缘层30a直接接触的面积变大,因此,绝缘层30a相对于元件主体10的连接可靠性提高。同时,电阻层20a相对于元件主体10的连接可靠性也提高。此外,本实施方式的绝缘层30a的其它的结构与上述的第一实施方式的绝缘层30一样。
98.另外,在本实施方式中,元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分23a,因此,电阻层20a未覆盖第三侧面10c的整个面,因此,相对于压电元件1a的负荷小,能够充分发挥压电特性。另外,在元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分23a,因此,能够缩小电阻层20a的包覆面积,也有助于降低成本。
99.第三实施方式
100.如图6及图7所示,本实施方式的层叠型压电元件1b除了以下所示的以外,与上述的第二实施方式的层叠型压电元件1a一样,对共同的部件标注共同的符号,并省略共同的部分的说明。
101.在本实施方式中,电阻层20b由至少一对纵向连续部分22b和至少一个横向连续部分26b构成。也可以在各纵向连续部分22b形成延长部分24b。
102.在本实施方式中,与第二实施方式不同,在元件主体10的第三侧面10c的x轴方向的两侧形成的条纹状的纵向连续部分22b通过至少一个横向连续部分26b而一体连接。在本实施方式中,一对纵向连续部分22b在z轴方向的两端,分别通过横向连续部分26b连接。由这些一对纵向连续部分22b和一对横向连续部分26b包围的电阻层20b的单一开口部在第三侧面10c成为电阻体非包覆部分23b。
103.此外,图6中,在第三侧面10c形成有单一电阻体非包覆部分23b,但通过在第三侧面10c形成3个以上的横向连续部分26b,也可以形成分离为多个的电阻体非包覆部分23b。
104.在本实施方式中,绝缘层30b完全覆盖电阻层20b,并且还覆盖残留于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分23b。即,在本实施方式中,在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4的一部分被电阻层20b覆盖,另一部分被绝缘层30b完全覆盖。
105.因此,能够防止水分从元件1b的外部的浸入,并可靠地防止在极性不同的内部电
极3及4间产生的迁移。另外,相对于元件主体10的陶瓷面,绝缘层30a直接接触的面积变大,因此,绝缘层30a相对于元件主体10的连接可靠性提高。同时,电阻层20a相对于元件主体10的连接可靠性也提高。
106.本实施方式的电阻层20b及绝缘层30b与第二实施方式的电阻层20a及绝缘层30a对应,省略共同的部分的说明。
107.第四实施方式
108.如图8及图9所示,本实施方式的层叠型压电元件1c除了以下所示的以外,与上述的第一~第三实施方式的层叠型压电元件1、1a、1b一样,对共同的部件标注共同的符号,并省略共同的部分的说明。
109.在本实施方式中,电阻层20c由沿着z轴方向间断地形成于元件主体10的第三侧面10c的多个岛状部分27c构成。各岛状部分27c在露出于第三侧面10c的第一内部电极3的前端附近或第二内部电极4的前端附近,经由电阻层20c将第一内部电极3和第二内部电极4连接。
110.在本实施方式中,优选在电阻层20c不形成上述的实施方式的延长部分24、24a、24b,但也可以形成上述的实施方式的延长部分24、24a、24b。在本实施方式中,将构成电阻层20c的多个岛状部分27c在x轴方向上以2列(也可以为1列或3列以上),且在z轴方向上间断地形成,但也可以在z轴方向上连续地形成。
111.在本实施方式中,绝缘层30c完全覆盖电阻层20c,并且还覆盖残留于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分。即,在本实施方式中,在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4的一部分被电阻层20c覆盖,另一部分被绝缘层30c完全覆盖。
112.因此,能够防止水分从元件1c的外部的浸入,且可靠地防止在极性不同的内部电极3及4间产生的迁移。另外,相对于元件主体10的陶瓷面,绝缘层30a直接接触的面积变大,因此,绝缘层30a相对于元件主体10的连接可靠性提高。同时,电阻层20a相对于元件主体10的连接可靠性也提高。
113.另外,在本实施方式中,电阻层20c具有沿着z轴方向间断地形成于第三侧面10c的岛状部分27c,因此,相对于压电元件1c的负荷小,能够充分发挥压电特性。另外,形成于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分的面积比电阻层20c的总面积大,因此,第三侧面10c的大部分被绝缘层30c直接覆盖,防迁移效果变大。另外,能够使电阻层20c的涂布量为最小必要限度,因此,也有助于降低成本。
114.此外,在本实施方式中,电阻层20c未覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,因此,绝缘层30c也不需要覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,但也可以构成为在绝缘层30c的x轴方向的两侧设置延长部,并覆盖这些表面的一部分。
115.本实施方式的电阻层20c及绝缘层30c与第一~第三实施方式的电阻层20、20a或20b及绝缘层30、30a或30b分别对应,省略共同的部分的说明。
116.第五实施方式
117.如图10及图11所示,本实施方式的层叠型压电元件1d除了以下所示的以外,与上述的第四实施方式的层叠型压电元件1c一样,对共同的部件标注共同的符号,并省略共同的部分的说明。
118.在本实施方式中,电阻层20d由沿着z轴方向间断地形成于元件主体10的第三侧面10c的多个岛状部分27d构成。各岛状部分27d在第三侧面10c的x轴方向的大致中央部,将从该表面露出的第一内部电极3和第二内部电极4经由电阻层20d连接。
119.在本实施方式中,优选在电阻层20d不形成上述的实施方式的延长部分24、24a、24b,但也可以形成。在本实施方式中,构成电阻层20d的多个岛状部分27d在x轴方向上以1列且在z轴方向上间断地形成,但也可以在z轴方向上连续地形成。本实施方式的岛状部分27d的x轴方向宽度形成为比第四实施方式的岛状部分27c宽。
120.在本实施方式中,绝缘层30d完全覆盖电阻层20d,并且还覆盖残留于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分。即,在本实施方式中,在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4的一部分被电阻层20d覆盖,另一部分被绝缘层30d完全覆盖。因此,能够防止水分从元件1d的外部的浸入,并可靠地防止在极性不同的内部电极3及4间产生的迁移。
121.另外,在本实施方式中,元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分,因此,电阻层20d未覆盖第三侧面10c的整个面,因此,相对于压电元件1d的负荷小,能够充分发挥压电特性。另外,在元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分,因此,能够缩小电阻层20d的包覆面积,也有助于降低成本。
122.此外,在本实施方式中,电阻层20d未覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,因此,绝缘层30d也不需要覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,但也可以构成为在绝缘层30d的x轴方向的两侧设置延长部,并覆盖这些表面的一部分。
123.本实施方式的电阻层20d及绝缘层30d与第四实施方式的电阻层20c及绝缘层30c分别对应,省略共同的部分的说明。
124.第六实施方式
125.如图12及图13所示,本实施方式的层叠型压电元件1e除了以下所示的以外,与上述的第五实施方式的层叠型压电元件1d一样,对共同的部件标注共同的符号,并省略共同的部分的说明。
126.在本实施方式中,电阻层20e由沿着z轴方向连续地形成于元件主体10的第三侧面10c的纵向连续部分22e构成。纵向连续部分27e在第三侧面10c的x轴方向的大致中央部,将从该表面露出的第一内部电极3和第二内部电极4经由电阻层20e连接。
127.在本实施方式中,在电阻层20e未形成上述的实施方式的延长部分24、24a、24b。在本实施方式中,构成电阻层20e的纵向连续部分22e优选在x轴方向上以1列且在z轴方向上连续地形成,但也可以在z轴方向上间断地形成。在本实施方式中,电阻层20e的x轴方向宽度优选为元件主体10的x轴方向宽度的1/16~4/5左右。
128.在本实施方式中,绝缘层30e完全覆盖电阻层20d,并且还覆盖残留于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分。即,在本实施方式中,在元件主体10的第三侧面10c露出的极性不同的第一内部电极3及第二内部电极4的一部分被电阻层20e覆盖,另一部分被绝缘层30e完全覆盖。因此,能够防止水分从元件1e的外部的浸入,并可靠地防止在极性不同的内部电极3及4间产生的迁移。
129.另外,在本实施方式中,元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分,因此,电阻层20e未覆盖第三侧面10c的整个面,因此,相对于压电元件1e的负荷小,能够充分发挥
压电特性。另外,在元件主体10的第三侧面10c具有电阻体非包覆部分,因此,能够缩小电阻层20d的包覆面积,也有助于降低成本。
130.此外,在本实施方式中,电阻层20e未覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,因此,绝缘层30e也不需要覆盖第一外部电极5或第二外部电极6的表面,但也可以构成为在绝缘层30e的x轴方向的两侧设置延长部,并覆盖这些表面的一部分。
131.在本实施方式中,纵向连续部分22e位于第三侧面10c的x轴宽度方向的中央附近。通过这样构成,不需要使电阻层20e通过元件主体10的角部,容易均匀地成形电阻层20e的厚度。其结果,电阻层20e的电阻值容易稳定,能够有效地防止热电效应引起的极化度的降低。
132.另外,在本实施方式中,通过缩小电阻层20e的x轴方向宽度,也能够使形成于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分的面积比电阻层20e的总面积增大。在该情况下,第三侧面10c的大部分被绝缘层30c直接覆盖,防迁移效果变大。另外,能够使电阻层20c的涂布量为最小必要限度,因此,降低成本的效果也变大。
133.另外,在本实施方式中,通过增大电阻层20e的x轴方向宽度,也能够使形成于元件主体10的第三侧面10c的电阻体非包覆部分的面积比电阻层20e的总面积缩小。在该情况下,通过电阻层20e的第一内部电极3和第二内部电极4的连接可靠性提高。
134.本实施方式的电阻层20e及绝缘层30e与第五实施方式的电阻层20d及绝缘层30d分别对应,省略共同的部分的说明。
135.此外,本发明不限定于上述的实施方式,能够在本发明的范围内进行各种改变。
136.例如,在上述的实施方式中,元件主体10的形状设为四棱柱形状,但没有特别限制。例如,元件主体10的形状可以是多棱柱形状,也可以是圆柱形状或椭圆柱形状。另外,在上述的实施方式中,第一~第四侧面10a~10d全部为平面形状,但任一面也可以是凸或凹的曲面形状。
137.另外,如果外部电极与内部电极电连接,则形成的场所没有特别限制,也可以在元件主体的各面中形成于相邻的面。另外,可以在同一面上形成多个极性相同的外部电极,也可以形成多个极性不同的外部电极。
138.实施例
139.以下,基于详细的实施例进一步说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
140.实施例1及2
141.制作图1及图12所示的层叠型压电元件的样品。电阻层20、20e设为含有碳黑作为导电性粒子的酚醛树脂。将构成绝缘层30、30e的树脂设为环氧树脂,不含有导电粒子。
142.在所有的样品中,内部电极3及4由以pd/ag为主成分的金属构成,它们的层叠数为90,外部电极5及6以ag为主成分而构成。另外压电体层2利用由pb(zrxti1-x)o3构成的压电材料构成,其平均厚度为20~22μm。内部电极3及4的平均厚度为2~3μm。
143.在这些样品中,在温度160℃的环境下进行1小时的加热处理后,降低至常温,进行由于温度变化引起的热电劣化的产生而产生的极化劣化的改善效果的确认。将各样品的压电k常数的平均值、最大值、最小值、标准偏差的值在表1中表示。将加热处理前后的样品的压电k常数的标准偏差作为极化劣化的指标进行评价。
144.关于加热处理前后的样品,将相对于设计值(50%)保持100%~105%的压电k常
数的样品设为评价a,将保持95%~100%的压电k常数的样品设为评价b,将保持90%~95%的压电k常数的样品设为评价c,将保持低于90%的压电k常数的样品设为评价d,将与各评价符合的样品的比例在表1中表示。评价a~d与热电效应引起的特性劣化对应,a~d的评价内,通过a~d的顺序表示特性变差。
145.另外,在进行了极化劣化的改善评价的样品中,计算加热前后的电阻值的自然对数,比较标准偏差,进行由于元件主体的角部变薄而产生的电阻值的差异的改善效果的确认、以及由于暴露于外部气体中而产生的电阻层的电阻值的变动的改善效果的确认。将加热前后的样品的平均值、最大值、最小值、标准偏差的值在表1中表示。此外,电阻值的自然对数的意思是说,例如在电阻值为1
×
105ω的情况下,其自然对数是指5。
146.[表1]
[0147][0148][0149]
﹡绝缘电阻为采取自然对数的值
[0150]
参考例1
[0151]
制作日本专利第5842635号公报(专利文献2)的图1所示的样品,在与实施例1一样的条件下进行试验,将结果在表1中表示。即,与实施例1的样品不同,将电阻层20和绝缘层30的层叠顺序颠倒,利用电阻层20覆盖绝缘层30的一部分,进而将电阻层20的x轴方向的两端分别与第一外部电极5及第二外部电极6连接,以如上方式构成而制作参考例1的样品。
[0152]
评价
[0153]
根据表1确认了,在参考例1的样品中,压电k常数的标准偏差在加热处理后变大,评价b~d的比例增加,因此,产生温度变化引起的热电劣化。另外,确认了在实施例1及2的样品中,在加热处理后,压电k常数的标准偏差没有变动,评价b~d的比例也不比参考例1的样品增加,因此,能够抑制温度变化引起的热电劣化。
[0154]
根据表1确认了,实施例1及2的样品的、绝缘电阻的自然对数的标准偏差比参考例1的样品小,因此,能够实现电阻值更稳定的元件的制作。另外,根据表1确认了,参考例1的
样品的、加热处理后的绝缘电阻的标准偏差变大,因此,产生由于电阻层暴露于外部气体中而产生的电阻层的电阻值的变动。另外,确认了在实施例1及2的样品中,在加热处理前后,绝缘电阻的标准偏差没有变动,因此,能够抑制由于电阻层暴露于外部气体中而产生的电阻层的电阻值的变动。
[0155]
符号的说明
[0156]
1、1a~1e

层叠型压电元件
[0157]2…
压电体层
[0158]
2a

外装区域
[0159]3…
第一内部电极
[0160]4…
第二内部电极
[0161]5…
第一外部电极
[0162]6…
第二外部电极
[0163]
10

元件主体
[0164]
10a

第一侧面
[0165]
10b

第二侧面
[0166]
10c

第三侧面
[0167]
10d

第四侧面
[0168]
20、20a~20e

电阻层
[0169]
22、22a、22b、22e

纵向连续部分
[0170]
23a、23b

电阻体非包覆部分
[0171]
24、24a、22b

延长部分
[0172]
26b

横向连续部分
[0173]
27c、27d

岛状部分
[0174]
30、30a~30e、40

绝缘层
[0175]
50、52

引线。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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