JPH1126831A - 積層型圧電体素子 - Google Patents

積層型圧電体素子

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JPH1126831A
JPH1126831A JP9177091A JP17709197A JPH1126831A JP H1126831 A JPH1126831 A JP H1126831A JP 9177091 A JP9177091 A JP 9177091A JP 17709197 A JP17709197 A JP 17709197A JP H1126831 A JPH1126831 A JP H1126831A
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JP
Japan
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electrodes
piezoelectric element
internal electrode
external electrodes
internal
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JP9177091A
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English (en)
Inventor
Keiichi Takahashi
慶一 高橋
Junichi Kato
純一 加藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電極と接続される要素の配置上の制限が
少なく、振動阻害の影響の少ない複合積層型圧電体素子
を提供する。 【解決手段】 内部電極2a、2bは、それぞれ外部電
極4a、4bに接続するように交互に配置され、内部電
極2c、2dは、それぞれ外部電極4c、4dに接続す
るように交互に配置されている。外部電極4a、4b、
4c、4dは、積層体3の同じ面に配置され、外部電極
4c、4dは、積層体3の共振の節付近に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電共振現象を利
用したセラミック発振子、セラミックフィルタ、各種セ
ンサなどに用いられる積層型圧電体素子に関するもので
あり、特に、圧電体層と内部電極との積層体の外側に、
該内部電極と接続する外部電極を配設してなる積層型圧
電体素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、積層型圧電体素子は、その駆動電
圧を低下させることができるため、アクチュエータ等の
変位素子に使われてきた。また、近年、積層型圧電体素
子は、その容量値が大きくできるため、圧電トランスや
加速度センサ等のセンサ素子にも使われている。このよ
うに積層構造をとることにより用途に応じた優れた特性
の圧電体素子を得ることができる。
【0003】図5は従来の典型的な積層型圧電体素子を
示す全体斜視図、図6はその内部電極層のいくつかを取
り出して示した部分分解斜視図である。積層体103
は、複数の圧電体層101と、内部電極102aまたは
102bのいずれかを有する複数の内部電極層とが交互
に積層されて形成されたものである。積層体103の片
側側面からその上面に回り込むように外部電極104a
が、前記片側側面の反対側の側面からその下面に回り込
むように外部電極104bが形成されている。内部電極
102aを有する内部電極層と、内部電極102bを有
する内部電極層とは、交互に配置されており、図6に示
すように、内部電極102aは外部電極104aとのみ
接続するように、外部電極104a側の端部が側面まで
引き出されており、内部電極102bは外部電極104
bとのみ接続するように、外部電極104b側の端部が
側面まで引き出されている。外部電極104a、104
bとしては内部電極102a、102bとの接続に関し
て確実な接触を保つように焼き付け銀などの圧膜電極が
用いられている。
【0004】一方、2つの異なる役割の素子をひとつの
素子で実現することを目的とした複合積層型圧電体素
子、例えば、ラダーフィルター用に、直列共振子と並列
共振子とをひとつの素子で実現するものとして、特開平
1−8711号公報および特開平5−299970号公
報がある。これらは、2つの異なる役割の素子をひとつ
の素子で実現することにより、素子数の低減と、各素子
間の電気的接続のための金属端子等の低減とを図ったも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す積層型圧電
体素子においては、外部電極104aと外部との接続、
104bと外部との接続は、それぞれ積層体103の別
の面で行わなければならず、これにより本積層型圧電体
素子を用いた装置の配置が制約を受けていた。複合積層
型圧電体素子においても、同様にそれぞれの外部電極と
外部との接続は、それぞれ積層体の別の面で行わなけれ
ばならず、複合でない積層型圧電体素子に比べて、外部
電極の数が多いため、配置の制約が更に厳しいものとな
っている。
【0006】また、複合積層型圧電体素子の場合は、内
部電極のパターンや取り出し電極の配置により様々異な
る振動が発生し合成されるため、単一の共振として取り
出すことが難しかった。
【0007】本発明は、上述した従来の積層型圧電体素
子の課題を考慮し、外部電極と接続される要素の配置上
の制限が少ない積層型圧電体素子を提供することを目的
とするものである。また、外部電極と接続される要素の
配置上の制限が少なく、振動阻害の影響の少ない複合積
層型圧電体素子を提供することを目的とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項1の本発明は、内部電極を有する内部電極
層および圧電体層を交互に積層して形成された積層体
と、前記積層体の前記内部電極層に垂直なひとつの外面
上に配置された一対の第一外部電極とを備え、前記内部
電極層のうち少なくとも一部の連続して隣り合っている
内部電極層の有する前記内部電極は、前記一対の第一外
部電極のいずれかに交互に接続されていることを特徴と
する積層型圧電体素子である。
【0009】請求項2の本発明は、前記各内部電極層の
前記内部電極は、それ自身が接続されてない前記第一外
部電極の周辺には配置されていないことを特徴とする請
求項1に記載の積層型圧電体素子である。
【0010】請求項3の本発明は、前記一対の第一外部
電極は、前記積層体の前記内部電極層に垂直な別々の稜
線沿いに相対して配置されていることを特徴とする請求
項1または2に記載の積層型圧電体素子である。
【0011】請求項4の本発明は、前記ひとつの外面上
に配置されたすくなくとも一対の第二外部電極を備え、
前記第一外部電極に接続されていない前記内部電極を有
する少なくとも一部の連続して隣り合っている内部電極
層は、それ自身の有する前記内部電極が前記一対の第二
外部電極のいずれかに交互に接続されるように配置され
ていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の積層型圧電体素子である。
【0012】請求項5の本発明は、前記一対の第二外部
電極のうちのひとつの電極は、前記一対の第一外部電極
のうちのひとつの電極を兼ねることを特徴とする請求項
4に記載の積層型圧電体素子である。
【0013】請求項6の本発明は、前記一対の第二外部
電極は、前記積層体の共振の節付近に配置されているこ
とを特徴とする請求項4または5に記載の積層型圧電体
素子である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施の形態における
複合積層型圧電体素子を示す全体斜視図、図2はその内
部電極層のいくつかを取り出して示した部分分解斜視図
である。
【0016】積層体3は、複数の圧電体層1と、内部電
極2a、2b、2c、2dのいずれかを有する複数の内
部電極層とが交互に積層されて形成されたものである。
積層体3の一つの側面の相対する稜線沿いにそれぞれ、
外部電極4a、4bが形成されており、同一面内に、外
部電極4c、4dが形成されている。内部電極2aを有
する内部電極層と、内部電極2bを有する内部電極層と
は、内部電極2c、2dを有する内部電極層が存在しな
い範囲において、交互に配置されており、図2に示すよ
うに、内部電極2aは外部電極4aとのみ接続するよう
に、外部電極4b付近のみが切り欠けた平面形状をして
おり、内部電極2bは外部電極4bとのみ接続するよう
に、外部電極4a付近のみが切り欠けた平面形状をして
いる。また、内部電極2cを有する内部電極層と、内部
電極2dを有する内部電極層とは、内部電極2a、2b
を有する内部電極層が存在しない範囲において、交互に
配置されており、図2に示すように、内部電極2cは外
部電極4cとのみ接続するように、外部電極4a、4
b、4c、4dが形成されている面沿いでは外部電極4
c付近のみ突出した平面形状をしており、内部電極2d
は外部電極4dとのみ接続するように、外部電極4a、
4b、4c、4dが形成されている面沿いでは外部電極
4d付近のみ突出した平面形状をしている。
【0017】以上のような構成により、本実施の形態に
おける積層型圧電体素子は、外部電極4a、4bを電極
とするひとつの積層型圧電体素子と、外部電極4c、4
dを電極とするもうひとつの積層型圧電体素子が一体と
なった複合積層型圧電体素子として機能する。すなわ
ち、例えば、外部電極4a、4bを電極とする素子を直
列共振子とし、外部電極4c、4dを電極とする素子を
並列共振子とすることによって、本実施の形態における
積層型圧電体素子は、外部電極と接続される要素の配置
上の制限が少ない、ラダーフィルター用の複合積層型圧
電体素子として使用できる。
【0018】すなわち、内部電極を欠落部によって直接
圧電体同士を積層する部分とそうでない部分を配設する
ことにより、層間の分離を容易にし、かつ同一面からの
4端子引き出しができ、同一素子で2つの共振子部を同
時に持つことができる。これにより、従来の積層型圧電
体素子に比較して、取り出し位置の制限がない積層型圧
電体素子を得ることができる。
【0019】なお、図2に示すように、外部電極4c、
4dを積層体3の共振の節付近に配置することによっ
て、上記複合積層型圧電体素子は振動阻害の影響の少な
いものとなる。
【0020】また、本実施の形態において、外部電極4
a、4bは、積層体3の一つの側面の相対する稜線沿い
にに形成されているとして説明したが、これに限るもの
ではなく、要するに前記一つの側面内に、お互いが干渉
しないように配置されておりさえすればよい。
【0021】さらに、本実施の形態において、内部電極
2a、2b、2c、2dの形状は図2に示すとおりであ
るとして説明したが、、これに限るものではなく、要す
るに、各内部電極層で接続しない外部電極に接触しない
ような形状で有りさえすればよい。
【0022】次に、本実施の形態における積層型圧電体
素子の製造方法について説明する。出発原料は組成式Pb
(Zr0.53Ti0.47)O3+0.5重量%Cr2O3で表せる圧電セラミ
ックス仮焼粉末とし、バインダ及び可塑剤を加えスラリ
ー化したのち、これをドクターブレード法によってシー
ト成形を行う。得られたシートを所定の大きさに切断す
ることによって圧電体層1が得られる。これに内部電極
2a、2b、2c、2dを印刷し、積み重ね圧着するこ
とによりグリーン体が得られる。これを脱バインダーの
ため熱処理し、1080〜1140℃の温度で1時間本焼成す
る。得られた積層体3に、外部電極4a、4b、4c、
4dを塗布して焼き付ける。その後150℃のシリコンオ
イル中で3kV/mmの直流電界を印加して分極処理すること
によって、本実施の形態における積層型圧電体素子が得
られる。
【0023】次に、本発明の第2の実施の形態を図面を
参照して説明する。本実施の形態は、前述した第1の実
施の形態における積層型圧電体素子の外部電極4aと4
dを共通の外部電極としたものである。以下の説明にお
いて、特に記載のないものについては、第1の実施の形
態と同様であるものとする。図3は本発明の第2の実施
の形態における複合積層型圧電体素子を示す全体斜視
図、図4はその内部電極層のいくつかを取り出して示し
た部分分解斜視図である。
【0024】積層体13は、複数の圧電体層11と、内
部電極12a、12b、12c、12dのいずれかを有
する複数の内部電極層とが交互に積層されて形成された
ものである。積層体13の一つの側面の相対する稜線沿
いにそれぞれ、外部電極14a、14bが形成されてお
り、同一面内に、外部電極14cが形成されている。内
部電極12aを有する内部電極層と、内部電極12bを
有する内部電極層とは、内部電極12c、12dを有す
る内部電極層が存在しない範囲において、交互に配置さ
れており、図4に示すように、内部電極12aは外部電
極14aとのみ接続するように、外部電極14b付近の
みが切り欠けた平面形状をしており、内部電極12bは
外部電極14bとのみ接続するように、外部電極14a
付近のみが切り欠けた平面形状をしている。また、内部
電極12cを有する内部電極層と、内部電極12dを有
する内部電極層とは、内部電極12a、12bを有する
内部電極層が存在しない範囲において、交互に配置され
ており、図4に示すように、内部電極12cは外部電極
14cとのみ接続するように、外部電極14a、14
b、14cが形成されている面沿いでは外部電極14c
付近のみ突出した平面形状をしており、内部電極12d
は外部電極14aとのみ接続するように、外部電極14
a、14b、14cが形成されている面沿いでは外部電
極14a付近のみ突出した平面形状をしている。
【0025】以上のような構成により、本実施の形態に
おける積層型圧電体素子は、外部電極14a、14bを
電極とするひとつの積層型圧電体素子と、外部電極14
a、14cを電極とするもうひとつの積層型圧電体素子
が一体となった複合積層型圧電体素子として機能する。
すなわち、例えば、外部電極14a、14bを電極とす
る素子を直列共振子とし、外部電極14a、14cを電
極とする素子を並列共振子とすることによって、本実施
の形態における積層型圧電体素子は、外部電極と接続さ
れる要素の配置上の制限が少ない、ラダーフィルター用
の複合積層型圧電体素子として使用できる。
【0026】すなわち、内部電極を欠落部によって直接
圧電体同士を積層する部分とそうでない部分を配設する
ことにより、層間の分離を容易にし、かつ同一面からの
3端子引き出しができ、同一素子で2つの共振子部を同
時に持つことができる。これにより、従来の積層型圧電
体素子に比較して、取り出し位置の制限がない積層型圧
電体素子を得ることができる。
【0027】なお、図4に示すように、外部電極14c
を積層体13の共振の節付近に配置することによって、
上記複合積層型圧電体素子は振動阻害の影響の少ないも
のとなる。
【0028】また、本実施の形態において、外部電極1
4a、14bは、積層体13の一つの側面の相対する稜
線沿いに形成されているとして説明したが、これに限る
ものではなく、要するに前記一つの側面内に、お互いが
干渉しないように配置されておりさえすればよい。
【0029】さらに、本実施の形態において、内部電極
12a、12b、12c、12dの形状は図4に示すと
おりであるとして説明したが、、これに限るものではな
く、要するに、各内部電極層で接続しない外部電極に接
触しないような形状で有りさえすればよい。
【0030】なお、本発明の積層型圧電体素子は、上述
した第1および第2の実施の形態においては、2対の外
部電極を有する複合積層型圧電体素子として説明した
が、例えば、外部電極4c、4dまたは14cを廃し、
内部電極2c、2dまたは12cを外部電極4b、4a
または14bに接続したような単独の積層型圧電体素子
であっても、外部電極と接続される要素の配置上の制限
が少ないという効果が期待できるものである。
【0031】また、本発明の積層型圧電体素子は、上述
した第1および第2の実施の形態においては、一対もし
くは片方を第一外部電極と共有する一対の第二外部電極
を備えているとして説明したが、これに限るものではな
く、複数対の第二外部電極を備え、複数群の連続して隣
り合っている内部電極層が、各群毎に、一対の第二外部
電極に対応する(内部電極が前記一対の第二外部電極の
いずれかにのみ交互に接続されている)ように配置され
ることによって、外部電極と接続される要素の配置上の
制限が少ない、3個以上の素子を複合した積層型圧電体
素子を提供することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、外部電極と接続される要素の配置上の制
限が少ない積層型圧電体素子を提供することができる。
また、外部電極と接続される要素の配置上の制限が少な
く、振動阻害の影響の少ない複合積層型圧電体素子を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における複合積層型
圧電体素子を示す全体斜視図。
【図2】図1の内部電極層のいくつかを取り出して示し
た部分分解斜視図。
【図3】本発明の第2の実施の形態における複合積層型
圧電体素子を示す全体斜視図。
【図4】図2の内部電極層のいくつかを取り出して示し
た部分分解斜視図。
【図5】従来の典型的な積層型圧電体素子を示す全体斜
視図。
【図6】図5の内部電極層のいくつかを取り出して示し
た部分分解斜視図。
【符号の説明】
1 圧電体層 2a、2b、2c、2d 内部電極 3 積層体 4a、4b、4c、4d 外部電極 11 圧電体層 12a、12b、12c、12d 内部電極 13 積層体 14a、14b、14c 外部電極 101 圧電体層 102a、102b 内部電極 103 積層体 104a、104b 外部電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部電極を有する内部電極層および圧電
    体層を交互に積層して形成された積層体と、前記積層体
    の前記内部電極層に垂直なひとつの外面上に配置された
    一対の第一外部電極とを備え、前記内部電極層のうち少
    なくとも一部の連続して隣り合っている内部電極層の有
    する前記内部電極は、前記一対の第一外部電極のいずれ
    かに交互に接続されていることを特徴とする積層型圧電
    体素子。
  2. 【請求項2】 前記各内部電極層の前記内部電極は、そ
    れ自身が接続されてない前記第一外部電極の周辺には配
    置されていないことを特徴とする請求項1に記載の積層
    型圧電体素子。
  3. 【請求項3】 前記一対の第一外部電極は、前記積層体
    の前記内部電極層に垂直な別々の稜線沿いに相対して配
    置されていることを特徴とする請求項1または2に記載
    の積層型圧電体素子。
  4. 【請求項4】 前記ひとつの外面上に配置されたすくな
    くとも一対の第二外部電極を備え、前記第一外部電極に
    接続されていない前記内部電極を有する少なくとも一部
    の連続して隣り合っている内部電極層は、それ自身の有
    する前記内部電極が前記一対の第二外部電極のいずれか
    に交互に接続されるように配置されていることを特徴と
    する請求項1〜3のいずれかに記載の積層型圧電体素
    子。
  5. 【請求項5】 前記一対の第二外部電極のうちのひとつ
    の電極は、前記一対の第一外部電極のうちのひとつの電
    極を兼ねることを特徴とする請求項4に記載の積層型圧
    電体素子。
  6. 【請求項6】 前記一対の第二外部電極は、前記積層体
    の共振の節付近に配置されていることを特徴とする請求
    項4または5に記載の積層型圧電体素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11094874B2 (en) 2015-09-10 2021-08-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric vibration device

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US11094874B2 (en) 2015-09-10 2021-08-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric vibration device

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