[發明專利]壓電元件及電子設備

有效

• 申請號: 201710885766.6
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107887501B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 大橋幸司;小島力
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H10N30/80
• 分類號: H10N30/80;H10N30/50;H10N30/87;B41J2/14;B41J2/01;A61B8/00;A61B8/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張永明;玉昌峰

本發明提供能夠抑制壓電膜產生裂縫的壓電元件及電子設備。壓電元件具備：壓電元件主體，是第一電極層、設于第一電極層的壓電體層及設于壓電體層的第二電極層的層疊體；以及金屬層，隔著絕緣層而設于第二電極層，壓電體層在從第一電極層、壓電體層及第二電極層的層疊方向觀察的俯視觀察下，從與壓電元件主體的外周緣重疊的第二電極層的外周緣的重疊部的至少一部分的內側向外側延伸設置，金屬層和絕緣層在俯視觀察下，從重疊部的至少一部分的內側向外側延伸設置，與比第二電極層的外周緣更靠外側的壓電體層重疊。

技術領域

本發明涉及壓電元件、壓電致動器、超聲波探頭、超聲波裝置、電子設備、液體噴射頭及液體噴射裝置。

背景技術

以往，已知一種具備振動膜和設于振動膜上的壓電元件的超聲波換能器(例如專利文獻1)。

在如專利文獻1所記載的超聲波換能器中，壓電元件構成為層疊下電極、壓電膜及上電極。在層疊方向上，該下電極、壓電膜及上電極重疊的區域是通過對電極間施加電壓而變形的區域(以下，也稱作“能動部”)。例如，上述超聲波換能器利用與對電極間施加的電壓對應的能動部的變形來使振動膜振動，從而發送超聲波。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-195494號公報

這里，在專利文獻1所記載的壓電元件中，當驅動時，應力集中于在從層疊方向觀察的俯視觀察下能動部與能動部以外的部分(非能動部)的邊界位置。在該邊界位置中的被上電極覆蓋的位置處，利用上電極的彈性緩和能動部與非能動部之間的應力。

另一方面，在以跨邊界位置中的與上電極的端緣重疊的位置的方式設置壓電膜的情況下，由于壓電膜的對應于非能動部的位置未被上電極覆蓋，因此擔心由于上述應力集中，壓電膜在邊界位置處產生裂縫。另外，在水滲入壓電膜所產生的裂縫的情況下，擔心由于下電極和上電極之間通電，壓電膜燒壞，壓電元件的性能下降。

發明內容

本發明的目的之一在于，提供作為能夠抑制壓電膜產生裂縫的應用例和實施方式的壓電元件、壓電致動器、超聲波探頭、超聲波裝置、電子設備、液體噴射頭及液體噴射裝置。

本發明的一應用例的壓電元件，其特征在于，具備：壓電元件主體，由第一電極層、壓電體層及第二電極層依次層疊而成；以及金屬層，隔著絕緣層而設于所述第二電極層，所述壓電體層具有延伸設置部，在從所述第一電極層、所述壓電體層和所述第二電極層的層疊方向觀察的俯視觀察下，從所述壓電元件主體向比所述第二電極層的外周緣更靠外側延伸設置，所述金屬層和所述絕緣層設置為在所述俯視觀察下從所述壓電元件主體的所述第二電極層遍及所述延伸設置部。

在本應用例中，壓電元件具備：壓電元件主體，由第一電極層、壓電體層及第二電極層依次層疊而成；以及金屬層，隔著絕緣層而設于第二電極層。其中，壓電體層具有延伸設置部，在沿層疊方向的俯視觀察下，所述延伸設置部從壓電元件主體向比第二電極層的外周緣更靠外側延伸設置。也就是說，第二電極的外周緣具有與壓電元件主體重疊的疊置部。并且，壓電體層以跨該疊置部的方式而設置。

這里，在延伸設置部上未設置第二電極層。因而，在驅動壓電元件主體時，如上述那樣，應力容易集中于在俯視觀察下與壓電體層的疊置部重疊的位置。對此，在本應用例中，金屬層和絕緣層設置為在俯視觀察下從壓電元件主體的第二電極層遍及延伸設置部。即，金屬層以在俯視觀察下跨疊置部的方式配置。在這樣的構成中，利用金屬層的彈性，能夠緩和壓電體層的應力，能夠抑制上述裂縫的產生。

另外，通過在與疊置部重疊的位置設置金屬層，能夠提高耐水性。由此，在疊置部，能夠抑制因第二電極層的外周緣與第一電極層通電而壓電體層出現燒壞的情況，能夠抑制壓電元件主體的性能下降。

在本應用例的壓電元件中，優選地，所述金屬層使用Pt、Ir、Ti、Zr、Au、Ni、NiCr、TiW中的至少一種形成。