JP4841049B2 - 積層型圧電素子及び圧電トランス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部電極と圧電体とを交互に積層してなり、内部電極と圧電体が同時焼成される積層型圧電素子および圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、内部電極と圧電体とを交互に積層した、同時焼成型の積層型圧電素子としては、圧電トランス、圧電アクチュエータ、セラミック共振子あるいはセラミックフィルタ等が広く知られている。
【０００３】
この中でも、圧電トランスは、従来から用いられている電磁トランスと比較した場合、（１）巻線を一切用いないので発煙や発火の可能性が少ない、（２）発生する磁界の受渡しにより電力の伝達を行う電磁トランスに対し、機械振動を媒介として正逆の圧電効果により電力の伝達を行うため電磁ノイズの発生がない、（３）弾性的損失が少ない材料を選定することで変換効率の向上が可能である、（４）エネルギー密度の点で弾性エネルギーは磁気エネルギーに比べ１桁以上高い、という特徴があり、近年における電源の小型化や集積化において注目され、一部商品化されている。
【０００４】
図３は、圧電トランスとして広く知られているローゼン型圧電トランスを示すもので、板状の圧電磁器２における、図中左半分の上下面に入力電極４、５が形成され、右側端面には出力電極３が形成されている。圧電磁器２は図中左側半分が厚さ方向に分極され、図中右側半分が長さ方向に分極されている。圧電磁器２のうち厚さ方向に分極された部分と入力電極４、５とで電圧入力部２ａが構成され、圧電磁器２のうち長さ方向に分極された部分と出力電極３とで電圧出力部２ｂが構成されている。入力電極４、５間に交流電圧を印加すると、出力電極３から昇圧された電圧が取り出される。
【０００５】
このようなローゼン型圧電トランスでは、電圧入力部２ａを複数の圧電体と内部電極とからなる積層構造とすることで、昇圧比を高めることが行われている。
【０００６】
このように所望の昇圧比又は降圧比を得るためには、積層構造の圧電トランスが必要であり、従来、作製の容易さから、内部電極と圧電体を同時に焼成することが行われている。
【０００７】
圧電トランスに用いる圧電磁器には、ハイパワー駆動時に発熱が多くなり、それにより変換効率が低下し、また、昇圧比又は降圧比の低下が生じてしまうため、電気機械結合係数（ｋ31）が大きく、かつ機械的品質係数（Ｑｍ）が大きいことが要求される。
【０００８】
このような材料系として、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）で置換し、０．０１〜２．０重量％のＭｎＯ2を含有するものや、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを（Ｓｂ、Ｍｎ）で置換したものが知られている。特に、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを、（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）と（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）で置換した圧電材料は、電気機械結合係数や機械的品質係数が高い上、抗電界が高く、キュリー温度も高いためハイパワー用磁器材料として有望な組成系であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した圧電材料は、通常、その焼結温度が１２６０℃以上と高温のため、この圧電材料と同時焼成する電極材料としては、例えばＡｇ／Ｐｄ比率が３０／７０〜４０／６０となってしまい、Ｐｄ含有量が内部電極の全金属量のうち６０重量％以上と多く、コストなどの点で不利であるという問題があった。
【００１０】
ＰＺＴを主成分とする圧電磁器の焼成温度の低温化については、特開平１０―２３１１６９号公報に記載されているようにＭｏＯ3を添加したりすることなどが提案されているが、ＭｏＯ3の単独添加では液相を形成し粒界拡散により磁器の焼結が促進されるため、一次原料におけるＭｏＯ３の分散状態によって磁器粒径の急激な粒成長が起こってしまい、圧電磁器の機械的強度の低下を招いてしまうという問題があった。また、機械的強度が小さい圧電磁器により圧電トランスを形成した場合、共振駆動させた際に強度不足のため破損してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、電極と圧電体を低温で同時焼成することができるとともに、低温焼成しても、機械的強度が高く、高い出力電力と高い効率が得られる積層型圧電素子及び圧電トランスを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型圧電素子は、内部電極と圧電体とを積層してなり、前記内部電極と前記圧電体が同時焼成される積層型圧電素子であって、前記内部電極がＡｇを主成分とし、前記内部電極中の全金属中のＡｇ含有量が７０重量％以上であるとともに、前記圧電体が、組成式を、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、０．０１≦ａ≦０．０４、０．０３≦ｂ≦０．０８、０．０１≦ｃ≦０．０４、０．４８≦ｄ≦０．６０、ＭｅはＷ及び／又はＭｏを満足することを特徴とする。
【００１３】
このような積層型圧電素子では、圧電体を構成する圧電材料を、１１００℃以下で焼成することができ、かつ、１１００℃以下で焼成しても十分に緻密化できるため、強度を向上できるとともに、圧電トランスとして用いた場合に、高い磁器密度を有しているため、電気機械結合係数や機械的品質係数が高くなり、高い出力電力、高い効率を得ることができる。
【００１４】
また、１１００℃以下で焼成できるため、内部電極としてＡｇと貴金属を用いた場合、Ａｇ含有量を増加して貴金属含有量を低減でき、製造コストを大幅に低減できる。
【００１５】
又、本発明では、圧電体を構成するペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造が正方晶であり、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２．０μｍであることが望ましい。ペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造を正方晶とすることにより強度を向上でき、また、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２．０μｍと小さくすることにより、さらに強度を向上できる。これにより、８０ＭＰａ以上の磁器強度を有することができる。
【００１６】
本発明の圧電トランスは、主面が長方形状の請求項１又は２記載の積層型圧電素子の長さ方向に、電圧入力部、電圧出力部が交互に形成されており、前記電圧入力部に入力側電極、前記電圧出力部に出力側電極がそれぞれ設けられているものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体が、組成式を、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、０．０１≦ａ≦０．０４、０．０３≦ｂ≦０．０８、０．０１≦ｃ≦０．０４、０．４８≦ｄ≦０．６０、ＭｅはＷ及び／又はＭｏを満足するものである。
【００１８】
ここで、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを置換する（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）は、機械的強度を向上させ、圧電トランス用として用いた場合、効率を向上させる効果があるが、（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）によるＢサイトの置換量ａが０．０１未満では機械的強度向上効果、効率向上効果が見られず、ａが０．０４より大きいと、焼成温度が１１００℃を越えてしまい、内部電極中のＰｄ等の貴金属が多くなり、Ａｇ含有量が少なくなるからである。（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）によるＢサイトの置換量ａは、低温焼成、及び機械的強度向上、効率向上という点から、０．０２〜０．０３であることが望ましい。
【００１９】
また、Ｂサイトを置換する（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）は、圧電トランスとして用いた場合に、出力電力を向上させる効果があるが、（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）によるＢサイトの置換量ｂが０．０３未満であれば、出力電力向上効果がなく、ｂが０．０６を超えると、焼結不良を起こし磁器の機械的強度が低下する。（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）によるＢサイトの置換量ｂは、出力電力を向上し、焼結性を向上するという点から、０．０５〜０．０７であることが望ましい。
【００２０】
また、Ｂサイトを置換する（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）は、低温焼成化に効果的であるが、（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）によるＢサイトの置換量ｃが０．０１未満では、１１００℃以下に低温焼成化できず、０．０４を超えると磁器の粗大粒成長を引き起こし、磁器の機械的強度が低下する。（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）によるＢサイトの置換量ｃは、低温焼成及び機械的強度向上という点から、０．０２〜０．０３であることが望ましい。ここで、ＭｅはＭｏ及び／又はＷであるが、特には、（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）であることが望ましい。さらに、この場合のＢサイト置換量ｃは、０．０２５〜０．０３５であることが望ましい。
【００２１】
さらに、ＢサイトのＴｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比は、圧電トランスとして用いた場合の出力電力、効率、機械的強度に影響を及ぼすが、Ｔｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比を示すｄが０．４８未満である場合、組成相境界（ＭＰＢ）近傍で結晶構造が菱面体晶となるため機械的強度が低下し、ｄが０．６０を超えた場合、出力電力が低下する。Ｔｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比を示すｄは、機械的強度、出力電力を向上するという点から、０．５０〜０．５５であることが望ましい。
【００２２】
圧電体を構成するペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造は正方晶であり、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径は０．７〜２μｍであることが望ましい。ペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造を正方晶とすることにより強度を向上でき、また、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２μｍと小さくすることにより、さらに強度を向上できる。これにより、磁器強度を８０ＭＰａ以上にすることができる。
【００２３】
このような圧電材料では、１１００℃以下で焼成でき、このような低温で焼成しても十分に緻密化でき、機械的強度を向上でき、圧電トランスとして用いた場合に、出力電力及び効率を向上できる。１１００℃以下で焼成しても良好な特性を維持できるため、内部電極として、全金属中のＡｇ含有量を７０重量％以上とすることができ、高価なＰｔ等の貴金属使用量を低減できる。
【００２４】
本発明の積層型圧電素子を圧電トランスとして用いた場合を、図１に示す。圧電トランスは、主面が長さＬ、幅Ｗの長方形状の圧電基板２１に、その長さ方向に、第１電圧入力部Ａ、電圧出力部Ｂ、第２電圧入力部Ｃが順次形成されている。
【００２５】
これらの第１電圧入力部Ａ、電圧出力部Ｂ、第２電圧入力部Ｃにおける圧電基板２１の上側の主面には、入力側電極２２ａ、出力側電極２４ａ、入力側電極２３ａがそれぞれ形成されており、これらの電極２２ａ、２３ａ、２４ａは、圧電基板２１の長さ方向に所定間隔を置いて形成されている。また、圧電基板２１の下側の主面には、入力側電極２２ｂ、出力側電極２４ｈ、入力側電極２３ｂが、圧電基板２１の長さ方向に所定間隔を置いてそれぞれ形成されている。
【００２６】
電圧出力部Ｂ２における圧電基板２１の内部には、出力側電極２４ｂ〜２４ｇが形成されている。出力側電極２４ａ〜２４ｈは同一寸法とされ、入力側電極２３ａ、２３ｂは同一寸法とされている。入力側電極２２ａ、２３ａ、出力側電極２４ａが圧電基板２１の上側の主面において同一平面上に設けられ、入力側電極２２ｂ、２３ｂ、出力側電極２４ｈが圧電基板２１の下側の主面において同一平面上に設けられている。尚、図１の出力側電極については一部のみ符号を付した。
出力側電極２４ａ〜２４ｈは一対の外部電極２５ｂ１、２５ｂ２により交互に接続されている。
【００２７】
そして、本発明の圧電トランスは、圧電体の間に出力側電極２４ｂ〜２４ｇを介装して構成されており、出力側電極２４ｂ〜２４ｇがＡｇとＰｄからなり、ＡｇとＰｄの合量に対するＡｇ量が７０重量％以上とされ、圧電体が、上記組成から構成されている。
【００２８】
このような圧電トランスは、先ず、圧電体を形成するグリーンシートを作製する。出発原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ3、Ｆｅ2Ｏ3の各粉末を所定の割合で秤量し、湿式混合する。所定の時間混合した後スラリーを排出し、乾燥後整粒を行い、Ａｌ2Ｏ3製坩堝等に投入し、８００〜９５０の温度で３〜５時間仮焼し、仮焼粉を得る。
【００２９】
この粉末を所定の粉体粒径となるよう湿式粉砕し、乾燥後整粒を行い粉砕粉体を得る。得られた粉砕物にバインダー、可塑剤を添加し、有機溶剤中に分散させスラリーを作製する。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１００〜１８０μｍのセラミックグリーンシートを作製する。
【００３０】
このグリーンシートの片面に、所定の比率で配合されたＡｇ／Ｐｄペーストを所定の形状となるようスクリーン印刷する。印刷されたグリーンシートを積層し、これを熱間プレス等により圧着し一体化させ、４００〜５００℃で加熱により脱脂を行った後、１０００〜１１００℃の温度で２〜６時間焼成することによって積層体磁器を得る。
【００３１】
この積層体磁器の両主面に銀とガラスを主成分とする電極ペーストをスクリーン印刷して焼き付けたり、蒸着後所望の形状にエッチングしたりして、表面の入力側電極、出力側電極を形成し、また、積層体の側面に導電性ペーストを塗布して内部電極との接続を行い、外部電極を形成する。
【００３２】
次に、得られた積層体の両主面に形成された入力側電極及び出力側電極に、それぞれ８０〜２００℃の絶縁性オイル中で１．０〜３．０ｋＶ／ｍｍの直流電界を１０〜６０ｍｉｎ印加し分極処理を行い、圧電トランスを得る。
【００３３】
また、本発明の圧電トランスの圧電磁器においては、原料粉末などに微少量含まれるＲｂやＨｆ、Ｓｉ、Ａｌ、積層体の内部電極から磁器内部に拡散するＡｇなどの不可避不純物が混入したり、共振周波数の温度安定性を向上させるために、ＰｂのサイトをＢａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属若しくはＬａ、Ｎｄ等の希土類金属で４モル％以下置換したりする場合があるが、特性に影響のない範囲であれば何ら差し支えない。
【００３４】
以上のように構成された圧電トランスは、１１００℃以下の焼成温度において、圧電磁器自体が高強度となり、緻密体であるため圧電定数が向上し、出力電力及び変換効率を向上でき、優れた電気的特性と高い機械的強度を同時に得ることができる。
【００３５】
尚、本発明では、液相を形成し易いＷやＭｏは、単独で添加するのではなく、所定のＦｅを加えて合成し、Ｐｂ（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）Ｏ３等の複合化合物としてＢサイトへ置換することが、液相形成を抑制するという点から、望ましいが、素原料を秤量してボールミル等で混合する際、的確なスラリー条件を設定することでＷやＭｏの酸化物が均一に分散されていれば良い。
【００３６】
【実施例】
実施例１
まず、出発原料として、Ｐｂ3Ｏ4、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＭｎＯ2、ＭｏＯ3，ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3を用意し、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｍｅが表１を満足するように、上記原料を秤量し、２４時間湿式混合した。
尚、表１中ではＭｅの構成がＭｅ＝Ｍｏ0.5Ｗ0.5の場合、５０モル％Ｍｏ，５０モル％Ｗ、Ｍｅ＝Ｍｏ0.25Ｗ0.75の場合、２５モル％Ｍｏ，７５モル％Ｗのように表記した。
【００３７】
次いで、上述の各混合物を、それぞれ、排出、乾燥して、９５０℃の温度で３時間、仮焼した。当該仮焼物を再びボールミルで粉砕し、Ｄ５０が０．７μｍ，Ｄ９０が１．３μｍの粒度分布で、比表面積が２．０ｃｍ2／ｇを有する粉砕粉体を得た。
【００３８】
得られた粉砕粉体にバインダー、可塑剤を添加し、有機溶剤中に分散させスラリーを作製する。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１８０μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００３９】
このグリーンシートの片面に、配合比７０／３０のＡｇ／Ｐｄペースト（Ａｇ含有量が７０重量％）を図１に示す出力側電極の位置にスクリーン印刷した。Ａｇ／Ｐｄペーストが印刷されたグリーンシートを積層し、これを熱間プレスにより圧着し一体化させ、４００〜５００℃で加熱により脱脂を行った後、１１００℃の温度で３時間焼成することによって積層体磁器を得た。得られた積層体磁器の嵩密度をアルキメデス法により求めた。
【００４０】
続いて、得られた積層体磁器の両主面に、Ａｇを主成分としガラスフリットを５重量％含有する電極ペーストをスクリーン印刷し、焼き付けて、表面に入力側電極、出力側電極を形成し、積層部分の側面に導電性ペーストを塗布し、焼き付けて内部の入力側電極、出力側電極との接続を行い、外部電極を形成し、図１に示したような圧電トランスを作製した。作製した圧電トランスの形状は、長さ４２ｍｍ×幅３３ｍｍ×厚み３．０ｍｍ、電圧入力部と電圧出力部の間隔は１．２ｍｍ、電圧入力部及び電圧出力部の長さはともに１３．２ｍｍ、電圧出力部の圧電体の総数は７層とした。
【００４１】
次に、積層体の両主面に形成された入力側電極、出力側電極に、それぞれ２００℃のシリコンオイル中で１．１ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分印加し分極処理を行い、入力側電極と出力側電極にそれぞれリード線をハンダ付けし、図３に示すような同時焼成型積層圧電トランスを得た。
【００４２】
測定回路は、図２に示すように、圧電トランスの第１電圧入力部Ａ、第２電圧入力部Ｃ、電圧出力部Ｂとして、この電圧出力部Ｂに負荷抵抗ＲＬとして１０Ωを接続した。入力電圧として振幅７０．７Ｖの正弦波に７０．７Ｖのオフセット電圧を加えたものを直流電源から増幅器を介して第１電圧入力部Ａ、第２電圧入力部Ｃの入力側電極に印加した。この時、入力側電極に投入される電流Ｉin、電圧Ｖin及び電圧出力部Ｂの出力側電極から出力される電圧Ｖout、電流Ｉoutを測定した。出力電力Ｐout、変換効率ηは以下の式から算出した。
Ｐout＝Ｖout×Ｉout （単位：Ｗ）
η＝（Ｖout×Ｉout）÷（Ｖin×Ｉin）×１００ （単位：％）
また、強度試験（３点曲げ強度）を行うため、長さ３０ｍｍ×幅４ｍｍ×厚み３ｍｍになるように加工した。この試験片をＪＩＳ（Ｒ１６０１）に従い抗折強度試験を行った。なお、試験片は、上記した内部電極を有する積層体作製工程に従って作製した。また、磁器破断面を電子顕微鏡にて観察し、インターセプト法にてペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径を求めた。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
本発明の試料では、１１００℃で焼成したにも拘わらず、出力電力Ｐoutが２０Ｗ以上、効率が８０％以上、抗折強度が８０ＭＰａ以上であり、通常焼成温度より１００℃以上低温で焼成しても高い電気特性と高い機械的強度を兼ね備えるものであることが分かる。
【００４５】
特に、Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3を添加しない比較例の試料Ｎｏ．１の場合、１１００℃で焼成しても相対密度が９０％で、抗折強度が５０ＭＰａであったものが、本発明範囲内である例えば、試料Ｎｏ．４では９０ＭＰａと飛躍的に向上することが分かる。また、比較例である試料Ｎｏ．１では出力電力が８Ｗで効率６５％であった電気特性が、試料Ｎｏ．４においては出力電力３０Ｗ、効率８５％に、また試料Ｎｏ．２０においては出力電力３２Ｗ、効率８５％に向上した。また、Ｍｅ部をＭｏとＷで複合置換することで出力電力３２．５Ｗ、効率９０％の電気特性が得られた。
【００４６】
一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１、２、１０では、緻密化が進まず、出力電力及び効率が低く、抗折強度も６５ＭＰａ以下と低い。また、試料Ｎｏ．６、７、１１の場合、圧電定数の向上効果が少なかったり、所定の量を超えた置換で圧電定数の低下を招くことで、出力電力、効率が低いものとなる。さらに、試料Ｎｏ．１４では、緻密化が進まず抗折強度が低い。また、試料Ｎｏ．１５では、組成相境界近傍で、抗折強度が低く、試料Ｎｏ．１９では圧電定数が低く、出力電力が低い。
【００４７】
実施例２
まず、Ｐｂ3Ｏ4、ＭｏＯ3，ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3をＰｂ｛（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）1/3Ｆｅ2/3｝Ｏ3の組成になるよう秤量、湿式混合し原料（以下ＰＭＷＦ原料と称する）を作製する。得られたＰＭＷＦ原料を９５０℃で３時間仮焼し、ＰＭＷＦ仮焼粉体を得る。得られたＰＭＷＦ仮焼原料とＰｂ3Ｏ4、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＭｎＯ2を以下の組成となるよう秤量し原料を得た。
Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）0.02（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）0.06｛（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）1/3Ｆｅ2/3｝0.02（Ｔｉ0.50Ｚｒ0.50）0.90］Ｏ3
圧電トランスの作製及び電気特性の評価、抗折試験等の工程条件、試料寸法等は実施例１に従った。
【００４８】
ＰＭＷＦ仮焼原料を用いた場合、磁器密度は７．８ｇ／ｃｍ３、磁器粒径は１．５μｍ、出力電力は３３Ｗ、効率９０％、抗折強度は１０５ＭＰａであった。
表１の試料Ｎｏ．２５と比較して、抗折強度が１０％向上した。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の積層型圧電素子は、圧電体を構成する圧電材料を、１１００℃以下で焼成することができ、かつ、１１００℃以下で焼成しても十分に緻密化できるため、強度を向上できるとともに、圧電トランスとして用いた場合に、高い磁器密度を有しているため、電気機械結合係数や機械的品質係数が高くなり、高い出力電力、高い効率を得ることができるとともに、内部電極材料としてＡｇ含有量を増加でき、安価な圧電トランスを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】圧電トランスの測定回路を示す説明図である。
【図３】従来の圧電トランスを示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｃ・・・電圧入力部
Ｂ・・・電圧出力部
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ・・・入力側電極
２４ａ〜２４ｈ・・・出力側電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部電極と圧電体とを交互に積層してなり、内部電極と圧電体が同時焼成される積層型圧電素子および圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、内部電極と圧電体とを交互に積層した、同時焼成型の積層型圧電素子としては、圧電トランス、圧電アクチュエータ、セラミック共振子あるいはセラミックフィルタ等が広く知られている。
【０００３】
この中でも、圧電トランスは、従来から用いられている電磁トランスと比較した場合、（１）巻線を一切用いないので発煙や発火の可能性が少ない、（２）発生する磁界の受渡しにより電力の伝達を行う電磁トランスに対し、機械振動を媒介として正逆の圧電効果により電力の伝達を行うため電磁ノイズの発生がない、（３）弾性的損失が少ない材料を選定することで変換効率の向上が可能である、（４）エネルギー密度の点で弾性エネルギーは磁気エネルギーに比べ１桁以上高い、という特徴があり、近年における電源の小型化や集積化において注目され、一部商品化されている。
【０００４】
図３は、圧電トランスとして広く知られているローゼン型圧電トランスを示すもので、板状の圧電磁器２における、図中左半分の上下面に入力電極４、５が形成され、右側端面には出力電極３が形成されている。圧電磁器２は図中左側半分が厚さ方向に分極され、図中右側半分が長さ方向に分極されている。圧電磁器２のうち厚さ方向に分極された部分と入力電極４、５とで電圧入力部２ａが構成され、圧電磁器２のうち長さ方向に分極された部分と出力電極３とで電圧出力部２ｂが構成されている。入力電極４、５間に交流電圧を印加すると、出力電極３から昇圧された電圧が取り出される。
【０００５】
このようなローゼン型圧電トランスでは、電圧入力部２ａを複数の圧電体と内部電極とからなる積層構造とすることで、昇圧比を高めることが行われている。
【０００６】
このように所望の昇圧比又は降圧比を得るためには、積層構造の圧電トランスが必要であり、従来、作製の容易さから、内部電極と圧電体を同時に焼成することが行われている。
【０００７】
圧電トランスに用いる圧電磁器には、ハイパワー駆動時に発熱が多くなり、それにより変換効率が低下し、また、昇圧比又は降圧比の低下が生じてしまうため、電気機械結合係数（ｋ31）が大きく、かつ機械的品質係数（Ｑｍ）が大きいことが要求される。
【０００８】
このような材料系として、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）で置換し、０．０１〜２．０重量％のＭｎＯ2を含有するものや、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを（Ｓｂ、Ｍｎ）で置換したものが知られている。特に、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを、（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）と（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）で置換した圧電材料は、電気機械結合係数や機械的品質係数が高い上、抗電界が高く、キュリー温度も高いためハイパワー用磁器材料として有望な組成系であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した圧電材料は、通常、その焼結温度が１２６０℃以上と高温のため、この圧電材料と同時焼成する電極材料としては、例えばＡｇ／Ｐｄ比率が３０／７０〜４０／６０となってしまい、Ｐｄ含有量が内部電極の全金属量のうち６０重量％以上と多く、コストなどの点で不利であるという問題があった。
【００１０】
ＰＺＴを主成分とする圧電磁器の焼成温度の低温化については、特開平１０―２３１１６９号公報に記載されているようにＭｏＯ3を添加したりすることなどが提案されているが、ＭｏＯ3の単独添加では液相を形成し粒界拡散により磁器の焼結が促進されるため、一次原料におけるＭｏＯ３の分散状態によって磁器粒径の急激な粒成長が起こってしまい、圧電磁器の機械的強度の低下を招いてしまうという問題があった。また、機械的強度が小さい圧電磁器により圧電トランスを形成した場合、共振駆動させた際に強度不足のため破損してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、電極と圧電体を低温で同時焼成することができるとともに、低温焼成しても、機械的強度が高く、高い出力電力と高い効率が得られる積層型圧電素子及び圧電トランスを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型圧電素子は、内部電極と圧電体とを積層してなり、前記内部電極と前記圧電体が同時焼成される積層型圧電素子であって、前記内部電極がＡｇを主成分とし、前記内部電極中の全金属中のＡｇ含有量が７０重量％以上であるとともに、前記圧電体が、組成式を、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、０．０１≦ａ≦０．０４、０．０３≦ｂ≦０．０８、０．０１≦ｃ≦０．０４、０．４８≦ｄ≦０．６０、ＭｅはＷ及び／又はＭｏを満足することを特徴とする。
【００１３】
このような積層型圧電素子では、圧電体を構成する圧電材料を、１１００℃以下で焼成することができ、かつ、１１００℃以下で焼成しても十分に緻密化できるため、強度を向上できるとともに、圧電トランスとして用いた場合に、高い磁器密度を有しているため、電気機械結合係数や機械的品質係数が高くなり、高い出力電力、高い効率を得ることができる。
【００１４】
また、１１００℃以下で焼成できるため、内部電極としてＡｇと貴金属を用いた場合、Ａｇ含有量を増加して貴金属含有量を低減でき、製造コストを大幅に低減できる。
【００１５】
又、本発明では、圧電体を構成するペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造が正方晶であり、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２．０μｍであることが望ましい。ペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造を正方晶とすることにより強度を向上でき、また、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２．０μｍと小さくすることにより、さらに強度を向上できる。これにより、８０ＭＰａ以上の磁器強度を有することができる。
【００１６】
本発明の圧電トランスは、主面が長方形状の請求項１又は２記載の積層型圧電素子の長さ方向に、電圧入力部、電圧出力部が交互に形成されており、前記電圧入力部に入力側電極、前記電圧出力部に出力側電極がそれぞれ設けられているものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体が、組成式を、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、０．０１≦ａ≦０．０４、０．０３≦ｂ≦０．０８、０．０１≦ｃ≦０．０４、０．４８≦ｄ≦０．６０、ＭｅはＷ及び／又はＭｏを満足するものである。
【００１８】
ここで、Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3のＢサイトを置換する（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）は、機械的強度を向上させ、圧電トランス用として用いた場合、効率を向上させる効果があるが、（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）によるＢサイトの置換量ａが０．０１未満では機械的強度向上効果、効率向上効果が見られず、ａが０．０４より大きいと、焼成温度が１１００℃を越えてしまい、内部電極中のＰｄ等の貴金属が多くなり、Ａｇ含有量が少なくなるからである。（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）によるＢサイトの置換量ａは、低温焼成、及び機械的強度向上、効率向上という点から、０．０２〜０．０３であることが望ましい。
【００１９】
また、Ｂサイトを置換する（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）は、圧電トランスとして用いた場合に、出力電力を向上させる効果があるが、（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）によるＢサイトの置換量ｂが０．０３未満であれば、出力電力向上効果がなく、ｂが０．０６を超えると、焼結不良を起こし磁器の機械的強度が低下する。（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）によるＢサイトの置換量ｂは、出力電力を向上し、焼結性を向上するという点から、０．０５〜０．０７であることが望ましい。
【００２０】
また、Ｂサイトを置換する（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）は、低温焼成化に効果的であるが、（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）によるＢサイトの置換量ｃが０．０１未満では、１１００℃以下に低温焼成化できず、０．０４を超えると磁器の粗大粒成長を引き起こし、磁器の機械的強度が低下する。（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）によるＢサイトの置換量ｃは、低温焼成及び機械的強度向上という点から、０．０２〜０．０３であることが望ましい。ここで、ＭｅはＭｏ及び／又はＷであるが、特には、（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）であることが望ましい。さらに、この場合のＢサイト置換量ｃは、０．０２５〜０．０３５であることが望ましい。
【００２１】
さらに、ＢサイトのＴｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比は、圧電トランスとして用いた場合の出力電力、効率、機械的強度に影響を及ぼすが、Ｔｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比を示すｄが０．４８未満である場合、組成相境界（ＭＰＢ）近傍で結晶構造が菱面体晶となるため機械的強度が低下し、ｄが０．６０を超えた場合、出力電力が低下する。Ｔｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）比を示すｄは、機械的強度、出力電力を向上するという点から、０．５０〜０．５５であることが望ましい。
【００２２】
圧電体を構成するペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造は正方晶であり、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径は０．７〜２μｍであることが望ましい。ペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造を正方晶とすることにより強度を向上でき、また、ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２μｍと小さくすることにより、さらに強度を向上できる。これにより、磁器強度を８０ＭＰａ以上にすることができる。
【００２３】
このような圧電材料では、１１００℃以下で焼成でき、このような低温で焼成しても十分に緻密化でき、機械的強度を向上でき、圧電トランスとして用いた場合に、出力電力及び効率を向上できる。１１００℃以下で焼成しても良好な特性を維持できるため、内部電極として、全金属中のＡｇ含有量を７０重量％以上とすることができ、高価なＰｔ等の貴金属使用量を低減できる。
【００２４】
本発明の積層型圧電素子を圧電トランスとして用いた場合を、図１に示す。圧電トランスは、主面が長さＬ、幅Ｗの長方形状の圧電基板２１に、その長さ方向に、第１電圧入力部Ａ、電圧出力部Ｂ、第２電圧入力部Ｃが順次形成されている。
【００２５】
これらの第１電圧入力部Ａ、電圧出力部Ｂ、第２電圧入力部Ｃにおける圧電基板２１の上側の主面には、入力側電極２２ａ、出力側電極２４ａ、入力側電極２３ａがそれぞれ形成されており、これらの電極２２ａ、２３ａ、２４ａは、圧電基板２１の長さ方向に所定間隔を置いて形成されている。また、圧電基板２１の下側の主面には、入力側電極２２ｂ、出力側電極２４ｈ、入力側電極２３ｂが、圧電基板２１の長さ方向に所定間隔を置いてそれぞれ形成されている。
【００２６】
電圧出力部Ｂ２における圧電基板２１の内部には、出力側電極２４ｂ〜２４ｇが形成されている。出力側電極２４ａ〜２４ｈは同一寸法とされ、入力側電極２３ａ、２３ｂは同一寸法とされている。入力側電極２２ａ、２３ａ、出力側電極２４ａが圧電基板２１の上側の主面において同一平面上に設けられ、入力側電極２２ｂ、２３ｂ、出力側電極２４ｈが圧電基板２１の下側の主面において同一平面上に設けられている。尚、図１の出力側電極については一部のみ符号を付した。
出力側電極２４ａ〜２４ｈは一対の外部電極２５ｂ１、２５ｂ２により交互に接続されている。
【００２７】
そして、本発明の圧電トランスは、圧電体の間に出力側電極２４ｂ〜２４ｇを介装して構成されており、出力側電極２４ｂ〜２４ｇがＡｇとＰｄからなり、ＡｇとＰｄの合量に対するＡｇ量が７０重量％以上とされ、圧電体が、上記組成から構成されている。
【００２８】
このような圧電トランスは、先ず、圧電体を形成するグリーンシートを作製する。出発原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ3、Ｆｅ2Ｏ3の各粉末を所定の割合で秤量し、湿式混合する。所定の時間混合した後スラリーを排出し、乾燥後整粒を行い、Ａｌ2Ｏ3製坩堝等に投入し、８００〜９５０の温度で３〜５時間仮焼し、仮焼粉を得る。
【００２９】
この粉末を所定の粉体粒径となるよう湿式粉砕し、乾燥後整粒を行い粉砕粉体を得る。得られた粉砕物にバインダー、可塑剤を添加し、有機溶剤中に分散させスラリーを作製する。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１００〜１８０μｍのセラミックグリーンシートを作製する。
【００３０】
このグリーンシートの片面に、所定の比率で配合されたＡｇ／Ｐｄペーストを所定の形状となるようスクリーン印刷する。印刷されたグリーンシートを積層し、これを熱間プレス等により圧着し一体化させ、４００〜５００℃で加熱により脱脂を行った後、１０００〜１１００℃の温度で２〜６時間焼成することによって積層体磁器を得る。
【００３１】
この積層体磁器の両主面に銀とガラスを主成分とする電極ペーストをスクリーン印刷して焼き付けたり、蒸着後所望の形状にエッチングしたりして、表面の入力側電極、出力側電極を形成し、また、積層体の側面に導電性ペーストを塗布して内部電極との接続を行い、外部電極を形成する。
【００３２】
次に、得られた積層体の両主面に形成された入力側電極及び出力側電極に、それぞれ８０〜２００℃の絶縁性オイル中で１．０〜３．０ｋＶ／ｍｍの直流電界を１０〜６０ｍｉｎ印加し分極処理を行い、圧電トランスを得る。
【００３３】
また、本発明の圧電トランスの圧電磁器においては、原料粉末などに微少量含まれるＲｂやＨｆ、Ｓｉ、Ａｌ、積層体の内部電極から磁器内部に拡散するＡｇなどの不可避不純物が混入したり、共振周波数の温度安定性を向上させるために、ＰｂのサイトをＢａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属若しくはＬａ、Ｎｄ等の希土類金属で４モル％以下置換したりする場合があるが、特性に影響のない範囲であれば何ら差し支えない。
【００３４】
以上のように構成された圧電トランスは、１１００℃以下の焼成温度において、圧電磁器自体が高強度となり、緻密体であるため圧電定数が向上し、出力電力及び変換効率を向上でき、優れた電気的特性と高い機械的強度を同時に得ることができる。
【００３５】
尚、本発明では、液相を形成し易いＷやＭｏは、単独で添加するのではなく、所定のＦｅを加えて合成し、Ｐｂ（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）Ｏ３等の複合化合物としてＢサイトへ置換することが、液相形成を抑制するという点から、望ましいが、素原料を秤量してボールミル等で混合する際、的確なスラリー条件を設定することでＷやＭｏの酸化物が均一に分散されていれば良い。
【００３６】
【実施例】
実施例１
まず、出発原料として、Ｐｂ3Ｏ4、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＭｎＯ2、ＭｏＯ3，ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3を用意し、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ｍｅが表１を満足するように、上記原料を秤量し、２４時間湿式混合した。
尚、表１中ではＭｅの構成がＭｅ＝Ｍｏ0.5Ｗ0.5の場合、５０モル％Ｍｏ，５０モル％Ｗ、Ｍｅ＝Ｍｏ0.25Ｗ0.75の場合、２５モル％Ｍｏ，７５モル％Ｗのように表記した。
【００３７】
次いで、上述の各混合物を、それぞれ、排出、乾燥して、９５０℃の温度で３時間、仮焼した。当該仮焼物を再びボールミルで粉砕し、Ｄ５０が０．７μｍ，Ｄ９０が１．３μｍの粒度分布で、比表面積が２．０ｃｍ2／ｇを有する粉砕粉体を得た。
【００３８】
得られた粉砕粉体にバインダー、可塑剤を添加し、有機溶剤中に分散させスラリーを作製する。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１８０μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００３９】
このグリーンシートの片面に、配合比７０／３０のＡｇ／Ｐｄペースト（Ａｇ含有量が７０重量％）を図１に示す出力側電極の位置にスクリーン印刷した。Ａｇ／Ｐｄペーストが印刷されたグリーンシートを積層し、これを熱間プレスにより圧着し一体化させ、４００〜５００℃で加熱により脱脂を行った後、１１００℃の温度で３時間焼成することによって積層体磁器を得た。得られた積層体磁器の嵩密度をアルキメデス法により求めた。
【００４０】
続いて、得られた積層体磁器の両主面に、Ａｇを主成分としガラスフリットを５重量％含有する電極ペーストをスクリーン印刷し、焼き付けて、表面に入力側電極、出力側電極を形成し、積層部分の側面に導電性ペーストを塗布し、焼き付けて内部の入力側電極、出力側電極との接続を行い、外部電極を形成し、図１に示したような圧電トランスを作製した。作製した圧電トランスの形状は、長さ４２ｍｍ×幅３３ｍｍ×厚み３．０ｍｍ、電圧入力部と電圧出力部の間隔は１．２ｍｍ、電圧入力部及び電圧出力部の長さはともに１３．２ｍｍ、電圧出力部の圧電体の総数は７層とした。
【００４１】
次に、積層体の両主面に形成された入力側電極、出力側電極に、それぞれ２００℃のシリコンオイル中で１．１ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分印加し分極処理を行い、入力側電極と出力側電極にそれぞれリード線をハンダ付けし、図３に示すような同時焼成型積層圧電トランスを得た。
【００４２】
測定回路は、図２に示すように、圧電トランスの第１電圧入力部Ａ、第２電圧入力部Ｃ、電圧出力部Ｂとして、この電圧出力部Ｂに負荷抵抗ＲＬとして１０Ωを接続した。入力電圧として振幅７０．７Ｖの正弦波に７０．７Ｖのオフセット電圧を加えたものを直流電源から増幅器を介して第１電圧入力部Ａ、第２電圧入力部Ｃの入力側電極に印加した。この時、入力側電極に投入される電流Ｉin、電圧Ｖin及び電圧出力部Ｂの出力側電極から出力される電圧Ｖout、電流Ｉoutを測定した。出力電力Ｐout、変換効率ηは以下の式から算出した。
Ｐout＝Ｖout×Ｉout （単位：Ｗ）
η＝（Ｖout×Ｉout）÷（Ｖin×Ｉin）×１００ （単位：％）
また、強度試験（３点曲げ強度）を行うため、長さ３０ｍｍ×幅４ｍｍ×厚み３ｍｍになるように加工した。この試験片をＪＩＳ（Ｒ１６０１）に従い抗折強度試験を行った。なお、試験片は、上記した内部電極を有する積層体作製工程に従って作製した。また、磁器破断面を電子顕微鏡にて観察し、インターセプト法にてペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径を求めた。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
本発明の試料では、１１００℃で焼成したにも拘わらず、出力電力Ｐoutが２０Ｗ以上、効率が８０％以上、抗折強度が８０ＭＰａ以上であり、通常焼成温度より１００℃以上低温で焼成しても高い電気特性と高い機械的強度を兼ね備えるものであることが分かる。
【００４５】
特に、Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3を添加しない比較例の試料Ｎｏ．１の場合、１１００℃で焼成しても相対密度が９０％で、抗折強度が５０ＭＰａであったものが、本発明範囲内である例えば、試料Ｎｏ．４では９０ＭＰａと飛躍的に向上することが分かる。また、比較例である試料Ｎｏ．１では出力電力が８Ｗで効率６５％であった電気特性が、試料Ｎｏ．４においては出力電力３０Ｗ、効率８５％に、また試料Ｎｏ．２０においては出力電力３２Ｗ、効率８５％に向上した。また、Ｍｅ部をＭｏとＷで複合置換することで出力電力３２．５Ｗ、効率９０％の電気特性が得られた。
【００４６】
一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１、２、１０では、緻密化が進まず、出力電力及び効率が低く、抗折強度も６５ＭＰａ以下と低い。また、試料Ｎｏ．６、７、１１の場合、圧電定数の向上効果が少なかったり、所定の量を超えた置換で圧電定数の低下を招くことで、出力電力、効率が低いものとなる。さらに、試料Ｎｏ．１４では、緻密化が進まず抗折強度が低い。また、試料Ｎｏ．１５では、組成相境界近傍で、抗折強度が低く、試料Ｎｏ．１９では圧電定数が低く、出力電力が低い。
【００４７】
実施例２
まず、Ｐｂ3Ｏ4、ＭｏＯ3，ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3をＰｂ｛（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）1/3Ｆｅ2/3｝Ｏ3の組成になるよう秤量、湿式混合し原料（以下ＰＭＷＦ原料と称する）を作製する。得られたＰＭＷＦ原料を９５０℃で３時間仮焼し、ＰＭＷＦ仮焼粉体を得る。得られたＰＭＷＦ仮焼原料とＰｂ3Ｏ4、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＭｎＯ2を以下の組成となるよう秤量し原料を得た。
Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）0.02（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）0.06｛（Ｍｏ0.5Ｗ0.5）1/3Ｆｅ2/3｝0.02（Ｔｉ0.50Ｚｒ0.50）0.90］Ｏ3
圧電トランスの作製及び電気特性の評価、抗折試験等の工程条件、試料寸法等は実施例１に従った。
【００４８】
ＰＭＷＦ仮焼原料を用いた場合、磁器密度は７．８ｇ／ｃｍ３、磁器粒径は１．５μｍ、出力電力は３３Ｗ、効率９０％、抗折強度は１０５ＭＰａであった。
表１の試料Ｎｏ．２５と比較して、抗折強度が１０％向上した。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の積層型圧電素子は、圧電体を構成する圧電材料を、１１００℃以下で焼成することができ、かつ、１１００℃以下で焼成しても十分に緻密化できるため、強度を向上できるとともに、圧電トランスとして用いた場合に、高い磁器密度を有しているため、電気機械結合係数や機械的品質係数が高くなり、高い出力電力、高い効率を得ることができるとともに、内部電極材料としてＡｇ含有量を増加でき、安価な圧電トランスを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】圧電トランスの測定回路を示す説明図である。
【図３】従来の圧電トランスを示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｃ・・・電圧入力部
Ｂ・・・電圧出力部
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ・・・入力側電極
２４ａ〜２４ｈ・・・出力側電極
Claims (3)
- 内部電極と圧電体とを積層してなり、前記内部電極と前記圧電体が同時焼成される積層型圧電素子であって、前記内部電極がＡｇを主成分とし、前記内部電極中の全金属中のＡｇ含有量が７０重量％以上であるとともに、前記圧電体が、組成式を、Ｐｂ［（Ｎｂ1/2Ｓｂ1/2）a（Ｎｂ2/3Ｍｎ1/3）b（Ｍｅ1/3Ｆｅ2/3）c（ＴｉdＺｒ1-d）1-a ― b ― c］Ｏ3と表したとき、
０．０１≦ａ≦０．０４
０．０３≦ｂ≦０．０８
０．０１≦ｃ≦０．０４
０．４８≦ｄ≦０．６０
ＭｅはＷ及び／又はＭｏ
を満足することを特徴とする積層型圧電素子。 - 圧電体を構成するペロブスカイト型結晶粒子の結晶構造が正方晶であり、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が０．７〜２μｍであることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子。
- 主面が長方形状の請求項１又は２記載の積層型圧電素子の長さ方向に、電圧入力部、電圧出力部が交互に形成されており、前記電圧入力部に入力側電極、前記電圧出力部に出力側電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする圧電トランス。
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