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公開番号2025140977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040654
出願日2024-03-15
発明の名称圧電素子およびその利用
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 30/853 20230101AFI20250919BHJP()
要約【課題】圧電素子の連続駆動耐性を向上させることのできる技術を提供する。
【解決手段】ニオブ酸アルカリ系ペロブスカイト型酸化物を主成分として含む圧電セラミック層と、内部電極と、が交互に積層された圧電素子であって、圧電セラミック層は、積層方向の最上面に位置する不活性層と、積層方向の内部に位置する活性層と、を有し、不活性層の気孔率が0.1%以上3.8%以下であり、活性層の気孔率が0.3%以上5.1%以下である、ことを特徴とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ニオブ酸アルカリ系ペロブスカイト型酸化物を主成分として含む圧電セラミック層と、内部電極と、が交互に積層された圧電素子であって、
前記圧電セラミック層は、
積層方向の端面に位置する不活性層と、
前記積層方向の内部に位置する活性層と、
を有し、
前記不活性層の気孔率が０．１％以上３．８％以下であり、
前記活性層の気孔率が０．３％以上５．１％以下である、
ことを特徴とする、圧電素子。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記内部電極は、Ｎｉを主成分として含む、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記不活性層の気孔率が０．１％以上１．１％以下であり、
前記活性層の気孔率が１．２％以上５．１％以下である、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記圧電セラミック層は、さらに、ＭｎとＴｉとを含む酸化物を含有する、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項５】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記圧電セラミック層は、さらに、ＭｎとＴｉとＳｃとを含む酸化物を含有する、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項６】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記ニオブ酸アルカリ系ペロブスカイト型酸化物は、ＭｎとＴｉとを含む、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項７】
請求項１に記載の圧電素子において、
前記ニオブ酸アルカリ系ペロブスカイト型酸化物は、ＭｎとＴｉとＳｃとを含む、
ことを特徴とする、圧電素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の圧電素子を含む、部品。
【請求項９】
請求項８に記載の部品を含む、装置。
【請求項１０】
アクチュエータ、ハプティクス、ブザー、および超音波センサのいずれかである、請求項９に記載の装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、積層型の圧電素子が知られている。このような圧電素子として、一般的には、鉛を含んだＰＺＴ系（チタン酸ジルコン酸鉛系）のセラミックを含む圧電素子が用いられる。しかしながら、鉛は、環境に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されているように、鉛を含まない無鉛積層圧電素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８６２９８３号公報
特許第６０９４６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、圧電素子は、連続駆動後においても機械的強度の低下や変位特性の悪化が少ないことが望ましい。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の圧電素子は、連続駆動耐性に関して改善の余地があった。このため、圧電素子の連続駆動耐性を向上させることのできる技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することができる。
【０００６】
（１）本開示の一形態によれば、圧電素子が提供される。この圧電素子は、ニオブ酸アルカリ系ペロブスカイト型酸化物を主成分として含む圧電セラミック層と、内部電極と、が交互に積層された圧電素子であって、前記圧電セラミック層は、積層方向の端面に位置する不活性層と、前記積層方向の内部に位置する活性層と、を有し、前記不活性層の気孔率が０．１％以上３．８％以下であり、前記活性層の気孔率が０．３％以上５．１％以下である、ことを特徴とする。この形態の圧電素子によれば、不活性層の気孔率が０．１％以上３．８％以下であり、活性層の気孔率が０．３％以上５．１％以下であることにより、圧電素子の連続駆動耐性を向上させることができる。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の圧電素子において、前記内部電極は、Ｎｉを主成分として含んでいてもよい。この形態の圧電素子によれば、内部電極がＮｉを主成分として含んでいるので、圧電素子の連続駆動耐性をより向上させることができる。
【０００８】
（３）上記（１）または上記（２）に記載の圧電素子において、前記不活性層の気孔率が０．１％以上１．１％以下であり、前記活性層の気孔率が１．２％以上５．１％以下であってもよい。この形態の圧電素子によれば、不活性層の気孔率が０．１％以上１．１％以下であり、活性層の気孔率が１．２％以上５．１％以下であるので、圧電素子の連続駆動耐性をより向上させることができる。
【０００９】
（４）上記（１）から上記（３）までのいずれか一項に記載の圧電素子において、前記圧電セラミック層は、さらに、ＭｎとＴｉとを含む酸化物を含有してもよい。この形態の圧電素子によれば、圧電セラミック層がＭｎとＴｉとを含む酸化物を含有するので、緻密で信頼性の高い圧電セラミック層とすることができ、この結果として、圧電特性の低下を抑制できる。
【００１０】
（５）上記（１）から上記（４）までのいずれか一項に記載の圧電素子において、前記圧電セラミック層は、さらに、ＭｎとＴｉとＳｃとを含む酸化物を含有してもよい。この形態の圧電素子によれば、圧電セラミック層がＭｎとＴｉとＳｃとを含む酸化物を含有するので、絶縁性の低下をより抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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