压电元件及电子设备制造技术

技术编号:17658265 阅读:22 留言:0更新日期:2018-04-08 10:28
本发明专利技术提供能够抑制压电膜产生裂缝的压电元件及电子设备。压电元件具备:压电元件主体,是第一电极层、设于第一电极层的压电体层及设于压电体层的第二电极层的层叠体;以及金属层,隔着绝缘层而设于第二电极层,压电体层在从第一电极层、压电体层及第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,从与压电元件主体的外周缘重叠的第二电极层的外周缘的重叠部的至少一部分的内侧向外侧延伸设置,金属层和绝缘层在俯视观察下,从重叠部的至少一部分的内侧向外侧延伸设置,与比第二电极层的外周缘更靠外侧的压电体层重叠。

【技术实现步骤摘要】
压电元件及电子设备
本专利技术涉及压电元件、压电致动器、超声波探头、超声波装置、电子设备、液体喷射头及液体喷射装置。
技术介绍
以往,已知一种具备振动膜和设于振动膜上的压电元件的超声波换能器(例如专利文献1)。在如专利文献1所记载的超声波换能器中,压电元件构成为层叠下电极、压电膜及上电极。在层叠方向上,该下电极、压电膜及上电极重叠的区域是通过对电极间施加电压而变形的区域(以下,也称作“能动部”)。例如,上述超声波换能器利用与对电极间施加的电压对应的能动部的变形来使振动膜振动,从而发送超声波。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2014-195494号公报这里,在专利文献1所记载的压电元件中,当驱动时,应力集中于在从层叠方向观察的俯视观察下能动部与能动部以外的部分(非能动部)的边界位置。在该边界位置中的被上电极覆盖的位置处,利用上电极的弹性缓和能动部与非能动部之间的应力。另一方面,在以跨边界位置中的与上电极的端缘重叠的位置的方式设置压电膜的情况下,由于压电膜的对应于非能动部的位置未被上电极覆盖,因此担心由于上述应力集中,压电膜在边界位置处产生裂缝。另外,在水渗入压电膜所产生的裂缝的情况下,担心由于下电极和上电极之间通电,压电膜烧坏,压电元件的性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于,提供作为能够抑制压电膜产生裂缝的应用例和实施方式的压电元件、压电致动器、超声波探头、超声波装置、电子设备、液体喷射头及液体喷射装置。本专利技术的一应用例的压电元件,其特征在于,具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;以及金属层,隔着绝缘层而设于所述第二电极层,所述压电体层具有延伸设置部,在从所述第一电极层、所述压电体层和所述第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,从所述压电元件主体向比所述第二电极层的外周缘更靠外侧延伸设置,所述金属层和所述绝缘层设置为在所述俯视观察下从所述压电元件主体的所述第二电极层遍及所述延伸设置部。在本应用例中,压电元件具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;以及金属层,隔着绝缘层而设于第二电极层。其中,压电体层具有延伸设置部,在沿层叠方向的俯视观察下,所述延伸设置部从压电元件主体向比第二电极层的外周缘更靠外侧延伸设置。也就是说,第二电极的外周缘具有与压电元件主体重叠的叠置部。并且,压电体层以跨该叠置部的方式而设置。这里,在延伸设置部上未设置第二电极层。因而,在驱动压电元件主体时,如上述那样,应力容易集中于在俯视观察下与压电体层的叠置部重叠的位置。对此,在本应用例中,金属层和绝缘层设置为在俯视观察下从压电元件主体的第二电极层遍及延伸设置部。即,金属层以在俯视观察下跨叠置部的方式配置。在这样的构成中,利用金属层的弹性,能够缓和压电体层的应力,能够抑制上述裂缝的产生。另外,通过在与叠置部重叠的位置设置金属层,能够提高耐水性。由此,在叠置部,能够抑制因第二电极层的外周缘与第一电极层通电而压电体层出现烧坏的情况,能够抑制压电元件主体的性能下降。在本应用例的压电元件中,优选地,所述金属层使用Pt、Ir、Ti、Zr、Au、Ni、NiCr、TiW中的至少一种形成。在本应用例中,能够赋予金属层以既允许压电体层变形又能够抑制压电体层产生裂缝的程度的弹性。由此,能够更适当地抑制压电体层产生裂缝。在本应用例的压电元件中,优选地,所述绝缘层使用Al2O3、TaOx、HfOx、SiO2中的至少一种形成。在本应用例中,能够提高相对于压电体层、第二电极层及金属层的紧贴性,能够利用金属层更可靠地缓和压电体层的应力。另外,在本应用例中,例如,与使用树脂等形成绝缘层的情况相比,能够提高绝缘层的耐水性。因此,能够适当抑制上述压电体层烧坏。本专利技术的一应用例的压电致动器,其特征在于,具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;金属层,隔着绝缘层设于所述第二电极层;以及驱动部,由所述压电元件主体驱动,所述压电体层具有延伸设置部,所述延伸设置部在从所述第一电极层、所述压电体层和所述第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,从所述压电元件主体向所述第二电极层的外周缘的外侧延伸设置,所述金属层和所述绝缘层设置为在所述俯视观察下从所述压电元件主体的所述第二电极层遍及所述延伸设置部。在本应用例中,压电致动器具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;以及金属层,隔着绝缘层设于第二电极层。其中,压电体层具有延伸设置部,延伸设置部在沿层叠方向的俯视观察下从压电元件主体向第二电极层的外周缘的外侧延伸设置。另外,金属层和绝缘层设置为在俯视观察下从压电元件主体的第二电极层遍及延伸设置部。在这样构成的本应用例的压电致动器中,与上述应用例同样,利用以在俯视观察下跨叠置部与压电体层重叠的方式配置的金属层,能够缓和压电体层的应力,能够抑制上述裂缝的产生。另外,通过在与叠置部重叠的位置设置金属层,能够提高耐水性。由此,在叠置部,能够抑制因第二电极层的外周缘与第一电极层通电而压电体层出现烧坏的情况,能够抑制压电元件主体的性能下降。在本应用例的压电致动器中,优选地,所述驱动部为振动膜,所述压电元件主体设于所述振动膜。在本应用例中,压电元件主体设于振动膜,使该振动膜振动。在这样的构成中,根据压电元件主体的驱动,振动膜在层叠方向上振动。因此,压电体层的至少一部分也在层叠方向上变形,应力作用于压电体层。在本应用例中,如上述那样,金属层以跨叠置部与压电体层重叠的方式配置。因此,即使在压电体层沿层叠方向变形的情况下,也能够抑制压电体层在叠置部处的应力集中。在本应用例的压电致动器中,优选地,所述压电致动器还具备基板,所述基板具有由所述振动膜堵塞的开口部,并支撑所述振动膜,所述压电元件主体的至少一部分在所述俯视观察下与所述开口部重叠,所述延伸设置部在所述俯视观察下位于所述开口部的外侧。在本应用例中,基板支撑振动膜,并具有被该振动膜堵塞的开口部。即,振动膜中与开口部重叠的位置成为能够变形的可挠部。并且,压电元件主体的至少一部分设于该可挠部。另外,延伸设置部设于开口部的外侧,即振动膜的可挠部以外的区域(固定部)。即,叠置部位于开口部的外侧。在这样的构成中,在叠置部,压电体层设于振动膜的固定部上,在层叠方向上不变形。因而,能够进一步抑制叠置部中压电体层的应力集中。在本应用例的压电致动器中,优选地,所述金属层在所述俯视观察下位于所述开口部的外侧。在本应用例中,金属层在俯视观察下位于开口部的外侧。这里,在金属层设于振动膜的可挠部上的情况下,担心压电元件主体及振动膜在层叠方向上的变形受到该金属层的阻碍。例如,担心在驱动压电元件主体时层叠方向上的振幅下降。对此,在本应用例中,由于金属层位于开口部的外侧,因此能够抑制压电元件主体及振动膜在层叠方向上的变形受到金属层的阻碍。本专利技术的一应用例的超声波探头,其特征在于,具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;金属层,隔着绝缘层设于所述第二电极层;以及振动膜,设有所述压电元件主体,所述压电体层具有延伸设置部,所述延伸设置部在从所述第一电极层、所述压电体层和所述第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,从所述压电元件主体向所述第二电极层的本文档来自技高网...
压电元件及电子设备

【技术保护点】
一种压电元件,其特征在于,具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;以及金属层,隔着绝缘层而设于所述第二电极层,所述压电体层具有延伸设置部,在从所述第一电极层、所述压电体层和所述第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,所述延伸设置部从所述压电元件主体向比所述第二电极层的外周缘更靠外侧延伸设置,所述金属层和所述绝缘层设置为在所述俯视观察下从所述压电元件主体的所述第二电极层遍及所述延伸设置部。

【技术特征摘要】
2016.09.29 JP 2016-1917431.一种压电元件,其特征在于,具备:压电元件主体,由第一电极层、压电体层及第二电极层依次层叠而成;以及金属层,隔着绝缘层而设于所述第二电极层,所述压电体层具有延伸设置部,在从所述第一电极层、所述压电体层和所述第二电极层的层叠方向观察的俯视观察下,所述延伸设置部从所述压电元件主体向比所述第二电极层的外周缘更靠外侧延伸设置,所述金属层和所述绝缘层设置为在所述俯视观察下从所述压电元件主体的所述第二电极层遍及所述延伸设置部。2.根据权利要求1所述的压电元件,其特征在于,所述金属层使用Pt、Ir、Ti、Zr、Au、Ni、NiCr、...

【专利技术属性】
技术研发人员:大桥幸司小岛力
申请(专利权)人:精工爱普生株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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