JPH03101281A - 大変位量圧電効果素子及びそれに利用する磁器組成物 - Google Patents

大変位量圧電効果素子及びそれに利用する磁器組成物

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JPH03101281A
JPH03101281A JP2007084A JP708490A JPH03101281A JP H03101281 A JPH03101281 A JP H03101281A JP 2007084 A JP2007084 A JP 2007084A JP 708490 A JP708490 A JP 708490A JP H03101281 A JPH03101281 A JP H03101281A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電縦効果素子に関し、更に詳しくは、低電
圧で大変位量を示す圧電縦効果素子と圧電縦効果素子及
びその製造に適した圧電効果を示す磁器組成物に関する
。
このような圧電縦効果素子は、インパクトドツトマトリ
ックスプリンタのワイヤ駆動素子や半導体製造用超精密
メーンテーブルの位置決め素子等として実用化され、今
後益々微細位置決め素子や微細駆動素子として発展する
と予想されている。
〔従来の技術〕
従来、アクチュエータとしては、電磁力で働くモータや
、この電磁モータの回転を歯車の組み合わせにより直進
的な動きに変換するものや、電磁コイルとバネとを組み
合わせたボイスコイル等が代表的なものである。
これらのアクチュエータは、高速の連続回転や位置決め
などのために、あらゆる機械において広く用いられてい
るが、近年、光学精密機械、半導体素子等の分野を中心
として、次第に新しいアクチュエータへのニーズが急増
している。例えば、レーザやカメラ等の光学機器の加工
精度や半導体製造機器における位置決め精度に対する要
求や、光学、天文学などにおける光路長の調整に対する
要求は、既に１ミクロン以下のレベルに達しており、そ
の要求は今後ますますシビアなものになっていくことは
明らかである。このような要求を満たすには、これまで
のような電磁モータを利用した位置決めでは、構造、制
御ともに複雑になるばかりであり、またボイスコイルで
は発生力や応答速度の点でそれぞれ問題かある。
これらの従来型アクチュエータに代わる新アクチュエー
タに要求される一般的特性は、以下のように纏めること
が出来る。
１、　変位量が大きいこと、 Ｚ　変位にヒステリシスがないか、または小さいこと、 ３３　　応答速度が速いこと、 ４、低エネルギーで駆動できること、 ５、　発生力が大きいこと、 ６、　１〜５項の特性の温度依存性が小さいこと７、　
小型でかつ軽量であること、 ８、　使用中に劣化しないこと。
近年、上記のような要求項目を満たす新アクチュエータ
候補の一つとして、セラミックスの圧電及び／又は電歪
特性を利用した電歪アクチュエータかにわかに脚光をあ
びている。
電歪特性は、広義には、物質に電場をかけた時にその物
質に歪が生じるという意味において、圧電特性を含むこ
とがあるが、狭義には歪率か、かけられた電界の強さの
自乗に比例する特性と定義される。
一方、圧電特性とは、歪率が電界の強さに一次で比例す
るものと定義される。
更に、圧電性を示す物質では自発分極が生じるため、抗
電界が非常に高く、素子として用いるには分極処理を施
こさなければならない。
本発明では、抗電界５ｋＶ／ｃｍを越える圧電材料をｈ
ａｒｄ圧電材料と定義する。一方、電歪特性を示すもの
では抗電界がＯＫＶ／ｅｍであり、自発分極が生じない
ので分極処理を必要としない。本発明ではこれらの材料
を電歪材料と定義する。
また、ｈａｒｄ圧電材料と電歪材料の中間的な圧電材料
、具体的には、抗電界が０〜５ｋＶ／ｃｍ程度の圧電材
料は分極方向が電界により容易に変化するが、このよう
な圧電材料もまた分極処理の必要がない。本発明ではこ
の・ような材料を５ｏｆｔ圧電材料と定義する。
以上述べたように、電歪材料は、■ｈａｒｄ圧電材料、
■５ｏｆｔ圧電材料、■電歪材料の３つに大別される。
これらの材料の電界−歪曲線の代表例を図１（ａ）、１
（ｂｌおよびｌ　（Ｃ）に示す。
図１　（ａ）、１　（ｂ）および１　（Ｃ）に示すよう
に、電界−歪曲線において、交番的に電界を印加した際
に残留分極のために、試料はＯｋＶ／ｃｍの時に比べて
見かけ上−旦収縮し、その後、急激に膨張する。
本発明でいう抗電界とは、この急激な膨張をはじめる電
界値と定義する。
また、本発明でいう歪率とは、焼結体にｌ０ＫＶ／印の
電界を印加した際に、電界印加方向に変位する量（ｂ１
）を電界印加方向のＳａｍｐ　Ｉ　ｅの長さ（１）で割
った値であり、Δβ、＃Ｘｌ００（％）で示される値で
ある。
現在、一般に知られている電歪／圧電縦効果素子用材料
としては、 Ｐｂ（Ｍｇ＋ｚｓＮｂｔ７ｚ）Ｏｓ があり、更に（Ｐｂ、　ＢａＸＺｒ、　Ｔｉ）０３（以
下、ＰＢＺＴと略記する）系セラミックス等があげられ
る。
ＰＢＺＴ系セラミックスについては、既にＨＡＮＥＹ　
ＷＥＬＬ社のに、Ｍ、　ＬＥＵＮＧらによる（Ｐｂｏ、
　ｔｓＢａｏ、　２７）Ｏ，ｓＪ！ｏ、　ｏｚＺｒｏ、
　ｔｏＴＩｏ、　ｚｏｏｓなる組成の研究がある（Ｆｅ
ｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ、　１９８０．　Ｖ。
１２７、　ｐｐ４１〜４３）。
彼らの報告によれば、この組成のものは電歪特性を示し
、抗電界はＯＫＶ／ｃｍであり、ｌ０ｋＶ／ｃｍの電場
をかけても上記組成のセラミックスは０．０６９６にす
ぎない。後述の実施例４０で本発明者らもそれを確認し
ている。本発明者らの追試によれば、その比誘電率は５
０００〜６０００であった。
このような組成のセラミックスは、大変位を得る為には
大電圧を必要とし、又高誘電率であるため、高周波電圧
で駆動する時は電気消費量か多いという欠点を持つこと
になり、到底、アクチュエータに利用することはできな
い。
更に又、この組成のセラミックスを焼結すると、その焼
結時における重量減が著しく、減少率は１０％にも達す
る。この重量減少はＰｂの揮故によるものと推定され、
工業的に製造する場合においては、このようなｐｂの揮
散は重大な問題となる。
一方、特開昭６０−１４４９８４号には、ＰＢＺＴ十Ｐ
ｂ−Ｂａ−Ｂｉ−Ｗ系（Ｗ十Ｂｉの添加量は１．５ａｔ
Ｏｍ％以下である）が圧電横効果を利用したアクチュエ
ータ用磁器組成物をして開示されている。
圧電横効果とは電界印加方向に対して垂直な方向の変位
を利用するものであり、例えば、バイモルフ素子等に用
いられている。
これに対し、圧電縦効果とは電界印加に対して平行な方
向の変位を利用するものであり、本発明に示すような積
層圧電素子等として用いられている。特開昭６０−１４
４９８４号の組成の磁器組成物は抗電界が５ｋＶ／ｃｍ
を越えるようにハードな圧電材料であり、該公開公報中
の実施例にも述へられているように使用する前に分極処
理を必要とする。しかも、実施例４１．４２に示す通り
１ＯｋＶ／ｃｍの電場においても、歪率は０．０７％に
過ぎず、大変位を示す素子用の磁器組成物として到底用
いることはできないものであった。
更に、ＰＢＺＴに各種金属を添加した磁器組成物につい
て多数の特許出願かなされており、またｐｂをアルカリ
金属、アルカリ土類金属で置き換えた磁器組成物につい
て幾つかの特許出願かなされているが、いずれも高誘電
率素子もしくはフィルターとして用いられたものであり
、大変位量を特徴とするものではない。
尚、電歪縦効果素子としては日本電気（掬から積層型圧
電縦効果素子が市販されているが、そのカタログによる
と、抗電界が６ｋＶ／ａｍで電界をｌ５ｋＶ／ｃｍ印加
した場合の変位率はｏ、ｏ９ｏ６であり、ｌ０ｋＶ／　
ａｍにおいては０．０６％程度とかなり小さい値を示す
。したがって、大変位を得るには複雑な変位拡大機構を
備えたり、高電圧発生装置を備えたりしなければならず
、まだまだ改良しなければならない点は多い。
他にも論文等で発表されている電歪縦効果素子はあるが
、いずれも変位率は前記の日本電気（Φ並のものである
。
以上より明らかなように圧電縦効果素子として大変位量
を示すものは未だ十分開発されていないのが現状である
。
〔発明か解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上記事情に鑑み歪率の大きい圧電縦効
果素子、積層圧電縦効果素子及びそれに用いる５ｏｆｔ
な圧電材料を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上述の目的を達成するために鋭意検討し
た結果、ｈａ　ｒｄ圧電材料（＝抗電界５　ｋＶ／口以
上）及び電歪材料（＝抗電界ＯｋＶ／ａｍ）を用いても
大変位量素子は得られず、５ｏｆｔ圧電材料（＝抗電界
０〜５ｋＶ／ａｎ）においてのみ大変位量の圧電縦効果
素子を得ることが可能であること、更に５ｏｆｔ圧電材
料を得るためにＰＢＺＴ組成及び？Ｉｉ量添加物の種類
及び添加量を最適化することか重要であること、さらに
抗電界が０〜５ｋＶ／ａｎ、より好ましくは１〜４ｋＶ
／ａｍになるような電歪磁器組成物を利用する時に、極
めて大きな歪率を示す圧電縦効果素子を実現することが
できるということを知見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、（１）組成式（以下、単に組成式
と言う） （Ｐｂｘ）ａＭｅｂ（ＺｒｙＴｉ１−ｘ）−Ｍｅｂ（Ｚ
ｒ　ｙＴｔ　＋−ｙ）ｃｏｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、ｂ及
びＣは、それぞれ０．７０＜　ｘ　＜０．８０．０．４
５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５、 ｏ、ｏｏｔ≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸の条件を
満足する数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、　Ｎｂ、　Ｎｄ、
Ｙ　、　Ｔｈ、　ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた
少なくとも１種の金属である）で表され、かつ抗電界が
Ｏより大きく５ｋＶ／（２）以下である電歪効果を示す
磁器組成物の薄膜または薄膜の上下両面に電極を設ける
ことから実質的になる大変位量圧電効果素子であり、 また、（２）上記の組成式において、ｘ、　　ｙ、　　
ａ、　　ｂ及びＣがそれぞれ ０．７０＜　ｘ　＜０．７５． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．００１　≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である（ｄおよびＭｅは前記と同
じである。以下同様）上記（１１記載の大変位量圧電効
果素子であり、 さらに、（３）上記の組成式において、ｘ、　　ｙ、　
　ａ。
ｂ及びＣがそれぞれ ０．７５≦ｘ＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１８１５． ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である上記（１）記載の大変位量
圧電効果素子であり、 つぎに、（４）上記の組成式でｘ、　　ｙ、　　ａ、　
　ｂ及びＣがそれぞれ、 ０．７０＜　ｘ　＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．００＋≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表され、かつ抗電
界か０より大きく５ｋＶ／ｃｍ以下である電歪効果を示
す磁器組成物と電極板とを交互に積み重ね、さらに外部
電極を設けることから実質的になる大変位量積層圧電効
果素子であり、 また、（５）上記の組成式でｘ、　　ｙ、　　ａ、　　
ｂ及びＣかそれぞれ ０．７０＜　ｘ　＜０．７５． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦０．Ｉ５、 ｏ、ｏｏｔ　≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表されることを特
徴とする上記（４）の大変位量積層圧電効果素子であり
、 さらに、（６）上記の組成式でｘ、　　ｙ、　　ａ、　
　ｂ及びＣがそれぞれ ０．７５≦ｘ　＜　０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表されることを特
徴とする上記（４）の大変位量積層圧電効果素子であり
、 さらにまた、（７）上記の組成式でｘ、　　ｙ、　　ａ
、　　ｂ及びＣかそれぞれ、 ０．７０＜　Ｘ　＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５、 ｏ、ｏｏｔ≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表される大変位量
圧電磁器組成物であり、 また、（８）上記の組成式でｘ、　　ｙ、　　ａ、　　
ｂ及びＣがそれぞれ ０．７０＜　Ｘ　＜０．７５． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦０．１５． ０．００１　≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表されることを特
徴とする上記（７）の大変位量圧電磁器組成物であり、 （９）式ｌの組成式でｘ、　ｙ、　ａ、　　ｂ及びＣか
それぞれ ０．７５≦ｘ＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値である組成式で表されることを特
徴とする上記（７）の大変位量圧電磁器組成物である。
本発明においては、まずＰＢＺＴ骨格組成か重要であり
、上述の組成式において、ｘ、　　ｙ、　　ａ、　　ｃ
はおのおの ０、７０＜　ｘ　＜　０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１，１５． ０．８５≦ｃ≦１．１５ である。
Ｘの値か０．７０より小さいか、ｙの値か０．６５を越
える場合、ａの値が０．８５未満であるか、１．１５を
越える場合、あるいはＣの値か０．８５未満であるか、
１．１５を越える場合は、電歪材料となるため、抗電界
がＯｋＶ／ａｍになり且つ歪が小さくなる為に不適当で
ある。一方、Ｘの値か０．８０より太きいか、ｙの値が
０．４５未満の時にはｈａｒｄ圧電材料となるため、抗
電界が５ｋＶ／ａｍを越え、分極処理が必要になり、得
られる歪も小さくなり、これも又不適当である。
本発明においては、ＰＢＺＴ骨格組成に微量成分として
（即ち、上記の組成式におけるＭｅとして）、Ｔｈ、　
Ｔａ、　Ｎｂ、　Ｎｄ、　Ｙ、　ＢｉおよびＷよりなる
群より選ばれた少なくとも一種の元素を添加しなければ
ならない。ＵＳ−９９６３９３，ＵＳ−８３３８３４号
にはＡｔ２２０’ａを添加することを特徴とする特許が
出願されているが、本発明者らか見い出した以外の元素
を添加しても歪を大きくするのに何の役も立たないばか
りか、実施例４３．４４に示す通りＡＡ’やＦｅのよう
なものは抗電界を大巾に増大させ歪を小さくするので有
害ですらある。
微量添加物の添加量は、上記組成式においてＰＢＺＴ骨
格組成のＸ、　　Ｖ、　　ａ、　　Ｃがそれぞれ０．７
０＜　ｘ　＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．８５≦ｃ≦１．１５ の時、 ｏ、ｏｏｔ　≦ｂ≦０．ＩＯ である。
ｂの値か０．ｌＯを越えると電歪材料となり、抗電界か
ＯｋＶ／　ｃｍとなり歪が著しく小さくなる為不適当で
ある。逆にｂの値が０．００１未満では、抗電界は５ｋ
Ｖ／ｃ＋ｎを越えるハードな圧電特性を示しやはり歪が
小さい為に不適当である。
ｂの値は、好ましくは ０．７０＜　Ｘ　＜０．７５． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．８５≦ｃ≦１．１５ の時 ０．００１　　≦ｂ≦０．０６ であり、 ０．７５≦ｘ＜０．８０． ０．４５≦ｙ≦０．６５． ０．８５≦ａ≦１．１５． ０．８５≦ｃ≦ｌ、１５ の時 ０．０２≦ｂ≦０．ＩＯ である。
本発明による大変位量積層圧電縦効果素子の構造として
は、図３ａ）および３ｂ）に例示したように、本発明に
よる磁器組成物の膜または薄板と内部電極板とが交互に
積層されており、その内部電極板は一層毎に正、負の極
か変わるように配線され、外部回路と接続できるように
リード線や外部接続端子等を備えている。
素子の大きさは任意であり、その素子が組み込まれるシ
ステムに規定される。
磁器組成物の膜または薄板の厚みもまた任意であるが、
低電圧で大変位量を示す素子にするには薄い方が好まし
く、通常は２０００μｍ以下、より好ましくは５００μ
ｍ以下、更に好ましくは２００μｍ以下である。但し、
あまりに薄Ｘなると、駆動時に割れが生じやす（なった
り、各電極間の絶縁ができなくなる等の好ましくない効
果も現われる。
その意味で磁器組成物の膜または薄膜の厚みは、好まし
くは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上、更に好ま
しくは６μｍ以上である。
内部電極板材料としては、金、銀、パラジウム、白金、
銅、ニッケル等およびそれらの合金が通常用いられる。
内部電極板は図２に示すように素子断面の一部分を覆う
だけでも良いが、この場合は内部電極板のある部分とな
い部分の境界付近に駆動時に応力か集中して破壊するこ
とがあるので、素子全断面に内部電極板が存在する方が
好ましい。
この内部電極板と前記磁器組成物の膜または薄板の積層
枚数は任意である。積層の枚数が１枚、即ち単板であっ
てもよい。また積層の仕方としては、厚みの異なる磁器
組成物を積層しても良いし、組成の異なる磁器組成物を
積層しても良い。特に後者の場合、素子の変位量以外の
特性値（例えば、誘電率ｔａｎδ、温度特性等）をその
素子が組み込まれるシステムの要求に合わせることかで
きる点で有利である。
また、本発明による素子は内部電極板とリード線または
外部接続端子との接続部を保護するために、封止される
こともある。封止材料は可撓性の樹脂か好ましい。封止
部分は内部電極板に垂直な４面であり、内部電極板に並
行な２面は通常封止をしない。
本発明の磁器組成物を製−造するための出発原料として
、Ｐｂ、　ＢａＳＭｅ（Ｔａ　、　Ｎｂ、　Ｎｄ、　Ｙ
　、　Ｔｈ、　ＢｉおよびＷからなる群から選ばれる金
属）　、Ｚｒ及びＴｉの化合物のうち、加熱により各々
の酸化物になるものであれば、いかなる化合物であって
も良い。
そのような化合物としては各々の金属元素の酸化物、水
酸化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、オキシ硝酸塩、オ
キシ硫酸塩、オキシ塩化物、塩化、弗化、臭化もしくは
沃化物等のハロゲン化物、炭酸塩、しゅう酸、酢酸、ク
エン酸等の有機カルボン酸の塩等が例示される。
これらの原料は計量され、所定の割合で混合される。混
合にはボールミルを用いることが推奨されるが、他の装
置、例えば、ホモミキサー、アトライター、振動ミル等
の粉末の混合に常用されている装置を利用することも可
能である。混合時間は、混合装置や原料の性状にもよる
が、通常２時間以上２０時間以下である。勿論この混合
時間は特に限定されるものではない。
次に、この原料粉末を仮焼する。仮焼温度は、６００〜
１０００°Ｃ１好ましくは、８００〜９００℃で、大気
中で１時間〜ＩＯ時間程度仮焼することが望ましい。
仮焼温度が６００°Ｃ未満では、所定の歪み率が得られ
ず、また、逆に１０００°Ｃを越えると結晶粒子が粗大
となり過ぎる。また、１０時間を越えて仮焼しても、見
るべき効果がなく、これ以上長時間の仮焼は経済的観点
からも望ましくない。また、この仮焼は大気中のほか、
窒素中、酸素中またはアルゴンガス中等でも行うことが
できる。
仮焼した粉末は、次の工程で微粉砕される。この微粉砕
には、例えば、ボールミル、振動ミル、アトライタが用
いられ、原料は約８０メツシユ程度まで粉砕される。こ
のような微粉砕を行うのは、仮焼工程で生じた結晶粒成
長の悪影響を除去するためである。
このようにして得られた仮焼粉末から本発明の素子を製
造する方法としては、前述の構成を満たす方法であれば
どのような方法であっても良い。
通常行なわれている方法はドクターブレード成形法であ
る。この方法では、まず、この仮焼粉に適当なバインダ
及び溶剤を混合し、この混合物を用いてドクターブレー
ド法により薄膜を作成する。
この薄膜に金属電極を印刷し、積層後、熱圧着する。次
いで成形体中のバインダ等の有機成分を除去した後、１
０００〜１３５０°Ｃ１好ましくは、１２００〜１３２
０°Ｃで焼結し、内部電極板と磁器組成物の積層体を得
る。最後に、この積層体の側端面に出ている内部電極板
とリード線等外部回路と接続するものをつけ、封止を行
なう。
上記の方法は、比較的低コストで大量に素子を作る時に
は有利であるが、別の方法としてはあらかじめ磁器組成
物を焼結しておき、これを必要な厚みに切り出した後、
その薄片状磁器組成物と電極板とを接着剤で貼り合せて
作ることもできる。
勿論単板の場合は貼り合せる必要はない。更に又、ＣＶ
ＤやＰＶＤによって電極板上に磁器組成物を析出させた
後、その上面に接着剤等で電極板を貼り、再びＣＶＤ、
　ＰＶＤ等で磁器組成物を析出させることを繰り返して
、製造することも可能である。
（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例ｌ Ｐｂ０２６．０６ｇ、　ＢａＣ０ｚ　８．５２３ｇ、　
Ｚｒ０ｔ　１１．１７８ｇ。
Ｔｉ１ｔ　５．９３ｇ、　ＢＬＯｉ　０．７３６ｇを秤
量し、ボールミルでｌＯ時間混合した。得られた混合物
を空気中で、８５０℃、２時間仮焼した。その後、仮焼
物を湿式で微粉砕した。粉砕時のスラリー濃度は３０重
量％とじた。乾燥した後２ｔ／ｃ１１の圧力で円板状に
成型した。これを１２５０°Ｃで５時間焼結した。焼結
体密度は７〜７．２ｇ／ａｄであった。
焼結した円板を厚さ０．３ｍ＋＊に切断し、その表面に
銀電極を焼きつけた。
この様にして得られた試料について、両端に電界を印加
しｌ０ｋＶ／ａｍでの歪率及び抗電界を測定した。歪率
及び抗電界の測定はポテンショメータにより行った。測
定結果を表１に示す。
実施例２〜４５ 実施例１と同様にして実験を行った。但し、ｐｂ、Ｂａ
、　Ｚｒ、　Ｔｉ及び微量添加物の仕込量は、表１に示
す組成になるようにした。またＰｂＳＢａ、　Ｚｒ、　
Ｔｉの出発原料は実施例１と同様のものとし、微量添加
物については、それぞれ、７ａ２０ｓ、Ｎｂ２０ｉ、Ｔ
ｈＯ□、ＹＯ，，８口、０３、ＷＯｔ、Ｎｄ２Ｏ５を用
いた。
結果を表１に示す。表中に本印を付けたものは比較例で
ある。
実施例４６ Ｐｂ０２７１ｇ、　ＢａＣ０ｚ　８８ｇ、　Ｚｒ０ｚ　
ｆｌｏｇ、　Ｔｉ１ｔ　５８ｇ及びＴａｍｅｓ　７．３
ｇを秤量し、ボールミルでＩＯ時間混合した。得られた
混合物を８５０℃で空気中２時間仮焼した。この仮焼物
を再度ボールミルに仕込み水５０ｇを添加して１８時間
粉砕した後乾燥した。
この仮焼粉砕粉末＋００ｇにポリビニルブチラール１０
ｇ、ブチルフタルグリコール２ｇ、キシレン２０ｇを加
えたものをボールミルに入れ、粉末が溶液に十分分散し
、ポリビニルブチラールが十分溶解するまで混合した。
得られたスラリーの粘度は、６０００ｃｐであった。こ
のスラリーを利用してドクターブレード成膜を行ない厚
み１２０μｍのセラミックスの膜を得た。
この膜の片面に内部電極用白金ペーストを印刷した後、
巾３０ｍｅ＋、長さ５０ｍｍになるように切り出した。
次いで、その切り出したちの５０枚をセラミックスの膜
と膜の間に上記のように印刷して電極用ペーストがはさ
まれるように積層し、さらに、むき出しになっている電
極用ペーストを覆うために、更に一枚印刷をしてない膜
を積層した後、８０°Ｃて熱プレスを行った。得られた
積層体を空気気流中で室温から４５０°Ｃまで約３日間
かけて徐々に昇温し脱脂を行った。得られた脱脂体を１
２５０°Ｃで５時間焼結した。この焼結体のセラミック
ス膜−層の厚みは約１００μ、電極層の厚みは約３μで
あった。この焼結体の積層枚数を保持したまま、セラミ
ックス膜に垂直な方向に切り出し５ｍｍＸ５ｍｍの小片
を得た。
この小片の側面に露出している内部電極を、図３ａ）、
３ｂ）に概念的に示すように隣りあう電極同士か互いに
正、負反対の電極になるようにガラス質絶縁層を設け、
更に銀ペーストを外部電極として付は最後にリード線を
取りつけて、積層型圧電縦効果素子を作った。
この積層素子の歪率及び抗電界を実施例１と全く同様に
して測定した。
結果は、歪率０．１２％、抗電界１．４ｋＶ／ａｎであ
った。
（以下余白） 表＝１ 表−Ｉ（つづき） ０、９７５０ ０、９９３８ ０、８７５０ ０．９００ ０．９２５０ ０、０６２５ ０、９９９４ ０．９“而 ０．６５ ０、８７５ ３．３ ６．２ 〔発明の効果〕 以上の実施例により明らかなように、本発明の圧電縦効
果素子は、１ＯｋＶ／ａｍの電界の下で歪率が０．１０
％以上であり中には０．１３％に達するものがある。こ
れは、市販品が０．０６％程度であることを考慮すると
予想される応用範囲の広さは莫大であり画期的なものと
言える。
【図面の簡単な説明】
図１　（ａ）、図１（ｂ）およヒ図１　（Ｃ１１；ｉ、
ツレツレ電歪材料、ｈａｒｄ圧電材料および５ｏｆｔ圧
電材料での電界−歪曲線である。 図１（ａ）、図１　（ｂ）および図１　（Ｃ）中、Ａは
ｌ０ｋＶ／ｃｍにおける変位量ΔＩＩ／ｌを示し、Ｂは
抗電界を示す。 図２は内部電極板が素子断面の一部を覆っている形の積
層圧電縦効果素子である。 図２中、ｌは磁器組成物、２は外部電極、３は内部電極
、４はリード線を示す。 図３（ａ）は、内部電核板が素子全断面を覆っている形
の積層圧電縦効果素子である。この図は簡単に示す為に
外部電極、リード線は省略しである。 図３（ａ）中、５は磁器組成物、６は絶縁層、７は、内
部電極を示す。 図３（ｂ）は、内部電極板が素子全断面をおおっている
形の積層−圧電縦効果素子であり、図３（ａ）のＡ面、
Ｂ面を垂直に切った断面図である。 図３（ｂ）中、８は外部電極、９は絶縁層、１０は内部
電極、１１はリード線、１２は磁器組成物を示す。 図４は、単板の圧電縦効果素子である。図４中、　１３
は磁器組成物、１４は電極を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｙ
    、Ｔｈ、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくと
    も１種の金属である）で表され、かつ抗電界が０より大
    きく５ｋＶ／ｃｍ以下である電歪効果を示す磁器組成物
    の薄膜の上下両面に電極を設けることから実質的になる
    大変位量圧電効果素子。 ２）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．７５、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｄ、Ｙ
    、Ｔｈ、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくと
    も１種の金属である）で表されることを特徴とする請求
    項１記載の大変位量圧電効果素子。 ３）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７５≦ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｙ
    、Ｔｈ、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくと
    も１種の金属である）で表されることを特徴とする請求
    項１記載の大変位量圧電効果素子。 ４）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ
    、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種
    の金属である）で表され、かつ抗電界が０より大きく５
    ｋＶ／ｃｍ以下である電歪効果を示す磁器組成物と電極
    板とを交互に積み重ね、さらに外部電極を設けることか
    ら実質的になる大変位量積層圧電効果素子。 ５）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．７５、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ
    、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種
    の金属である）で表されることを特徴とする請求項４記
    載の大変位量積層圧電効果素子。 ６）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７５≦ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ
    、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種
    の金属である）で表されることを特徴とする請求項４記
    載の大変位量積層圧電効果素子。 ７）　組成式 （Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿ｙ
    Ｔｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、ｂ
    及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値あり、ｄは各元素の酸化状態によ
    り定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ、
    ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の
    金属である）で表される大変位量圧電磁器組成物。 ８）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７０＜ｘ＜０．７５、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．００１≦ｂ≦０．０６及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値あり、ｄは各元素の酸化状態によ
    り定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ，Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ、
    ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種の
    金属である）で表される請求項７記載の大変位量圧電磁
    器組成物。 ９）　組成式 　（Ｐｂ＿ｘＢａ＿１＿−＿ｘ）＿ａＭｅ＿ｂ（Ｚｒ＿
    ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＯ＿ｙ（式中、ｘ、ｙ、ａ、
    ｂ及びｃは、それぞれ ０．７５≦ｘ＜０．８０、 ０．４５≦ｙ≦０．６５、 ０．８５≦ａ≦１．１５、 ０．０２≦ｂ≦０．１及び ０．８５≦ｃ≦１．１５ の条件を満足する数値であり、ｄは各元素の酸化状態に
    より定まる数値であり、Ｍｅは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｔｈ
    、ＢｉおよびＷからなる群から選ばれた少なくとも１種
    の金属である）で表される請求項７記載の大変位量圧電
    磁器組成物。
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