JPH11163433A

JPH11163433A - 積層型圧電セラミックス振動子および製造方法

Info

Publication number: JPH11163433A
Application number: JP32621897A
Authority: JP
Inventors: Junichi Watanabe; 渡辺　　純一; Hideko Fukushima; 英子福島; Hiromi Kikuchi; 広実菊池; Shigeru Sadamura; 茂定村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】焼結温度が１１００℃前後以下であり、圧電
特性が優れ、かつ耐湿性に優れた圧電セラミックス振動
子とその製造方法を提供する。【構成】ＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミック
ス組成物からなる積層型圧電セラミックス振動子におい
て、該積層型圧電セラミックス振動子の圧電セラミック
スにＡｇが１０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層型圧電セラミッ
ク振動子およびその製造方法に関するものであり、また
冷陰極管点灯回路用、特には小型液晶ディスプレーのバ
ックライト点灯用のインバータ回路部品である積層型圧
電トランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶デイスプレイにあっては液
晶自体は発光しないことから液晶表示体の背面や側面に
冷陰極管等の放電管を配置するバックライト方式が主流
となっている。この放電管を駆動するためには、使用す
る放電管の長さや直径にもよるが、通常、数百ボルト以
上の交流の高電圧が要求される。この交流の高電圧を発
生させる方法として圧電トランスを用いたインバータが
特開平５−１１４４９２号公報に開示されている。

【０００３】圧電トランスは、巻線が不要なことから構
造が非常に簡単となり、小型化、薄型化、低コスト化が
可能である。この圧電トランスの構造と特徴は、例えば
学献社発行の専門誌「エレクトロセラミックス」１９７
１年７月号の「圧電トランスの特性とその応用」に示さ
れている。

【０００４】最も一般的な圧電トランスの構成と動作を
図２を用いて以下に説明する。図２に示すものは１９５
６年に米国のＣ．Ａ．Ｒｏｓｅｎが発表したローゼン型
圧電トランスの説明用模式図である。斜線を施した部分
は特に電極部であることを示す。

【０００５】図２は単板状の圧電トランスであり、図中
の１は例えばＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃の圧電セラミッ
クスである。この圧電トランスの図中左半分の上下面に
は例えば銀焼き付けにより設けられた入力電圧３、４の
対を形成し、右側端面にも同様の方法で出力電極５を形
成する。そして圧電トランスの左半分の駆動部は厚み方
向に、右半分の発電部は長さ方向にそれぞれ矢印に示す
ように分極処理を施す。

【０００６】上述の圧電トランスの入力電極３、４間
に、圧電セラミックス１の長さ方向の共振周波数と略同
じ周波数の交流電圧を印加するとこの圧電セラミックス
１は長さ方向に強い機械振動を生じ、これにより右半分
の発電部では圧電効果により電荷を生じ、出力電極５と
入力電極の一方、例えば入力電極４との間に出力電圧Ｖ
ｏが生じる。

【０００７】上記の構成の圧電トランスで得られる昇圧
比（Ｖｏ／Ｖｉ）（ここでＶｉは、入力電圧）は、
（１）式のように表される。（Ｖｏ／Ｖｉ）＝Ａ・ｋ₃₁・ｋ₃₃・Ｑ_M・Ｌ／Ｔ（１）式ここで、ｋ₃₁：横効果の電気機械結合係数、ｋ₃₃：縦効
果の電気機械結合係数、Ｑ_M：機械的品質係数、Ｌ：圧
電トランスの長さ、Ｔ：圧電トランスの厚さ、Ａ：定数
である。ｋ₃₁、ｋ₃₃、Ｑ_Mは圧電材料により決定される
材料定数であり、Ｌ、Ｔは素子の寸法形状により決定さ
れる。

【０００８】前述のバックライト用に使用される圧電ト
ランスは数１００ボルト以上の高い交流高電圧が要求さ
れるため、高い昇圧比が必要とされる。そのためには、
（１）式からわかるように圧電トランス形状の厚さＴを
薄くするか、長さＬを大きくすることが有効であるが、
実装、素子強度の面から、とりうる値には自ずと限界が
ある。

【０００９】このような問題点を解決する一方法として
薄手の圧電セラミックス１を積層し、駆動部側を並列接
続するような積層型の圧電トランスが例えば特公昭５２
−４５４７６号公報に開示されている。このような駆動
部側が積層された積層型の圧電トランスの説明用模式図
を図１に示す。なお、斜線を施した部分は特に電極部で
あることを示す。ここで駆動部は、圧電セラミックス１
と内部電極２が交互に積層され、並列に接続された構造
となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の薄手の圧電セラ
ミックス１と内部電極２とを交互に積層した積層型圧電
トランスは、一般的には積層セラミックコンデンサと同
様の製造方法により製造される。すなわち、圧電セラミ
ックス組成物のグリーンシートの表面に内部電極２とな
る貴金属ペーストを、例えばスクリーンで印刷した後、
その何枚かを積層、圧着し一体化して、その後焼結され
る。

【００１１】このような積層型圧電トランスの内部電極
２に使用される貴金属は、積層型圧電トランスの焼結温
度で酸化されず、かつ溶解しないことが必要である。し
たがって積層セラミックコンデンサと同様に、Ａｇ・Ｐ
ｄ合金を内部電極材料として用いる。このＡｇ・Ｐｄ合
金は、Ｐｄの融点が１５５４℃と高いので、Ｐｄの比率
が高い程高温での焼結に耐える一方、Ｐｄは焼結途中で
体積変化し易いので、Ｐｄの比率が高すぎると焼結途中
でセラミック素子との剥離を発生し易いという不具合が
あった。

【００１２】一方、Ｐｄの比率を抑えると融点が下がる
ので焼結温度も下げなくてはならない。一般に積層セラ
ミックコンデンサでは、内部電極材料としてＡｇ・Ｐｄ
＝７０・３０の合金を使用するが、該Ａｇ・Ｐｄ合金を
積層型圧電トランスの内部電極材料とするには、１１０
０℃前後の温度で焼結を行わなければならない。しかし
ながら、従来の圧電セラミックス組成物は焼結温度が１
２５０℃前後であり、従来よりも１５０℃前後も低温で
焼結可能な圧電セラミックス組成物はなく、早急なる発
明が強く求められていた。

【００１３】本発明者等は鋭意研究するなかで、圧電セ
ラミックス組成物に焼結助剤としてＡｇを添加し焼結す
ることで、横効果の電気機械結合係数や縦効果の電気機
械結合係数、機械的品質係数が大きく、かつ焼結温度が
１１００℃前後以下である圧電セラミックス組成物を得
ることを見出した。Ａｇの添加量は、焼結後の圧電セラ
ミックスに５０〜１０００ｐｐｍ含有するのが好ましい
としている。

【００１４】しかしながら、該圧電セラミックス組成物
を実際に圧電トランスに適用した場合、入力電極間に電
圧を印加し駆動すると、圧電セラミックスに含有するＡ
ｇを介してマイグレーションが発生し、圧電トランスの
絶縁性の劣化や短絡を招き、特に高温高湿度環境での駆
動（耐湿性）に問題があった。

【００１５】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたもので、焼結温度が１１００℃前後以下であり、
圧電特性が優れ圧電トランスとして変換効率が高く、か
つ耐湿性に優れた圧電セラミックス振動子とその製造方
法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め鋭意研究の結果、発明者らは著しく構成を改善した圧
電セラミックス振動子およびその製造方法に想到したも
のである。すなわち第１の発明は、表面に導体層を形成
したＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミックス組成
物からなる複数のグリーンシートを積層し一体焼結した
積層型圧電セラミックス振動子において、該積層型圧電
セラミックス振動子の圧電セラミックスにＡｇが１０ｐ
ｐｍ以上５０ｐｐｍ未満含有する積層型圧電セラミック
ス振動子である。

【００１７】第２の発明は、第１の発明においてＰｂＴ
ｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミックス組成物が、一般
式（Ｐｂ_x-yＭ_y）（Ｚｒ_zＴｉ_1-z）Ｏ₃（ただしＭは、
Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの群からなる少なくとも１種、かつ
１．００５≦ｘ≦１．０３０、０．０１≦ｙ≦０．１
０、０．９５５≦（ｘ−ｙ）≦０．９８０、０．５１≦
ｚ≦０．５６）で表される主成分組成に、ＦｅをＦｅ₂
Ｏ₃に換算して０．０５〜１．０重量％含有してなる積
層型圧電セラミックス振動子である。

【００１８】第３の発明は、表面に導体層を形成したＰ
ｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミックス組成物から
なる複数のグリーンシートを積層し一体焼結した積層型
圧電セラミックス振動子において、前記積層型圧電セラ
ミックス振動子の圧電セラミックスが、一般式（Ｐｂ
_1-yＭ_y）（Ｚｒ_zＴｉ_1-z）Ｏ₃（ただしＭは、Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｃａの群からなる少なくとも１種、かつ０．０１≦
ｙ≦０．１０、０．５１≦ｚ≦０．５６）にＦｅをＦｅ
₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１．０重量％含有するととも
に、Ａｇを１０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満含有してなる
積層型圧電セラミックス振動子である。

【００１９】第４の発明は第１の発明ないし第３の発明
において、積層型圧電セラミックス振動子の圧電セラミ
ックスに含有するＡｇが、ＡｇもしくはＡｇ合金ないし
Ａｇ化合物として前記圧電セラミックスの結晶粒界に濃
化し析出する積層型圧電セラミックス振動子である。

【００２０】第５の発明は第１の発明から第４の発明に
おいて、積層型圧電セラミックス振動子の圧電セラミッ
クスの空孔率が３％未満である積層型圧電セラミックス
振動子である。

【００２１】第６の発明は第１の発明ないし第５の発明
において、積層型圧電セラミックス振動子の導体層がＡ
ｇないしＡｇ合金である積層型圧電セラミックス振動子
である。

【００２２】第７の発明は、表面にＡｇないしＡｇ合金
で導体層を形成したＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セ
ラミックス組成物からなる複数のグリーンシートを積層
し一体焼結した積層型圧電セラミックス振動子の製造方
法において、焼結時の炉内酸素濃度により積層型圧電セ
ラミックス振動子の圧電セラミックスに含有するＡｇ量
を制御する積層型圧電セラミックス振動子の製造方法で
ある。

【００２３】

【発明の実施の形態】積層型圧電セラミックス振動子の
耐湿性を改善するには、圧電セラミックス中に含有する
導電性物質であるＡｇを低減しなければならない。本願
発明者等は種々実験を行うなかで、焼結助剤となるＡｇ
を添加しない圧電セラミックス組成物を用い積層型圧電
トランスを作製したところ、その圧電セラミックスには
１００ｐｐｍを超えるＡｇが含有していた。さらに検討
を進めるなかで該圧電セラミックス中のＡｇは、Ａｇな
いしＡｇ・Ｐｄ合金からなる内部電極から該圧電セラミ
ックスに拡散していることが判明した。したがって積層
型圧電セラミックス振動子の耐湿性を改善するために
は、内部電極からのＡｇの拡散を低減することが重要で
ある。

【００２４】しかしながら圧電セラミックス中へのＡｇ
の拡散を低減すると、該圧電セラミックスの焼結が不十
分となり圧電トランスとして必要な機械的強度、圧電特
性が得られない。本発明者等は研究において種々試行し
た結果、圧電セラミック中に拡散するＡｇを低減しても
十分な焼結性を得るには、圧電セラミックス中のＰｂが
焼結時に飛散・消失するのを抑止、もしくは補填すれば
よいと知見した。

【００２５】Ｐｂは融点が低く焼結時に飛散し消失す
る。このため化学量論的にＰｂが不足し十分な焼結性を
得られず、圧電セラミックスの焼結密度が低下し、空孔
率が増加するため十分な機械的強度や圧電特性が得られ
ない。これを防止するには、セッター等の焼結治具によ
り密閉状態としＰｂが飛散し難い雰囲気で焼結を行うこ
とでも、ある程度の抑止は出来るが、好ましくは圧電セ
ラミックス組成物の組成中、（Ｐｂ_x-yＭ_y）（Ｚｒ_zＴ
ｉ_1-z）Ｏ₃の（ｘ−ｙ）を０．９５５≦（ｘ−ｙ）≦
０．９８０、ｘを１．００５≦ｘ≦１．０３０、ｙを
０．０１≦ｙ≦０．１０とし、Ｐｂを過剰に添加するこ
とによって、Ｐｂの消失分を補填しＰｂが化学量論的に
不足することなく、圧電セラミックスの密度低下、空孔
率の増加を防止できる。

【００２６】また上記組成物中のＰｂ原子の１〜１０原
子％をＳｒ、ＢａおよびＣａの少なくとも１種で置換す
ること、とりわけＳｒで置換することによって横効果の
電気機械結合係数や縦効果の電気機械結合係数および機
械的品質係数をさらに高くでき優れた昇圧比、変換効率
を得る。また、キュリー温度Ｔｃを下げることができる
とともに、分極を容易にすることができる。なお、置換
量が１０原子％を超えるとキュリー温度の低下が過剰と
なり積層型圧電トランスとして温度安定性が不足する。

【００２７】圧電セラミックス中のＡｇの含有量は耐湿
性において、極力少なくすることが望ましいが、Ａｇの
含有量が１０ｐｐｍ未満であると、圧電セラミックスと
内部電極との濡れ性が不足しデラミネーションが発生す
るため、Ａｇの含有量は１０ｐｐｍ以上が好ましい。５
０ｐｐｍ以上であると積層型セラミックス振動子の耐湿
性が劣化し、絶縁性の劣化や短絡を招くので５０ｐｐｍ
未満が好ましい。

【００２８】また種々検討を行う中で、内部電極から圧
電セラミックス中へ拡散するＡｇの拡散量は、焼結時の
炉内酸素濃度とほぼ線形の正の相関があることが判明し
た。従って圧電セラミックス中のＡｇの含有量を１０ｐ
ｐｍ以上５０ｐｐｍ未満とするには焼結時の炉内酸素濃
度を１〜１０％とするのが好ましい。

【００２９】酸素濃度が低下すると、グリーンシートに
含まれる有機バインダーが圧電セラミックスに炭素とし
て残留し諸特性に悪影響を与えるため、７５０℃までの
温度では焼結を大気中で行うことが好ましい。より好ま
しくは、脱バインダーを別工程として焼結前に行うのが
望ましい。

【００３０】また上記組成物は、Ｆｅ₂Ｏ₃に換算して
０．０５〜１．０重量％相当のＦｅを含有させることで
機械的品質係数Ｑ_Mをさらに高くすることができ高い昇
圧比、変換効率を得る。０．０５重量％未満ではＦｅ含
有の効果が不十分であり、１．０重量％超では焼結性が
不足する。

【００３１】圧電セラミックス組成物の、（Ｐｂ
_x-yＭ_y）（Ｚｒ_zＴｉ_1-z）Ｏ₃のｚのところを０．５１
≦ｚ≦０．５６の範囲とすることによって、当該圧電セ
ラミックス組成物は横効果の電気機械結合係数や横効果
の電気機械結合係数が改善され、ひいては昇圧比、変換
効率に優れた積層型圧電トランスを得ることができるも
のである。

【００３２】なお、上記説明においては各組成成分の効
果と特徴を端的に記述したが、これらの組成成分は単独
でかかる効果や特徴を奏するものではなく、本発明の構
成通りの範囲とすることで、各成分の相乗効果によって
初めて奏せられるものであることは言うまでもない。か
かる知見をもとに発明の実施を行った。

【００３３】

【実施例】（実施例１）初めに試料の作成方法について
説明する。まず、各出発原料の粉末である酸化鉛、酸化
チタン、酸化ジルコニウム、炭酸ストロンチウムを所定
量秤量し、湿式ボールミルで混合した後、これを乾燥
し、解砕し、さらに８５０℃で２時間仮焼して仮焼粉を
作成した。この仮焼粉をライカイ機で解砕した後ボール
ミルに投入し、湿式で粉砕した後この原料を乾燥して仮
焼原料粉を作成した。

【００３４】さらにこの仮焼原料粉にバインダーとして
ＰＶＢを、可塑剤としてＢＰＢＧをそれぞれ４重量％添
加し、エチルアルコールを溶媒として、ボールミルにて
２４時間混練した。

【００３５】混練後脱泡と粘度調整を行い、ドクターブ
レード法により８０ミクロンのグリーンシートを作製し
た。その後、スクリーン印刷法によりＡｇ・Ｐｄ＝７０
・３０のペーストを用いてグリーンシート上に内部電極
を印刷し、２５層を積層、圧着し、所定形状に切断して
成形体とし、この成形体をアルミナもしくはマグネシア
からなる焼成治具に配列し、これを脱脂後１１００℃で
２時間焼成した。焼結は焼結雰囲気を精度よく制御可能
なバッチ炉にて行い、焼結時の炉内酸素濃度はＮ₂で置
換することにより適宜調整している。さらに入出力電極
を印刷し焼付して、１４０℃、２ｋＶ／ｍｍの分極電界
を印加し分極処理を施して２５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍの
積層型圧電トランスとした。

【００３６】なお、本発明に係る積層型圧電トランスの
圧電セラミックス中のＡｇ含有量は焼結体中のＡｇの含
有量を定量分析して確認することが必要である。本実施
例においては上記定量分析の手法としてＩＣＰ発光分析
（Inductively Coupled Plasma Emission Spectros
copy）を採用し、発電部の圧電セラミックスを切り出し
て分析した。また焼結後の圧電セラミックスの組成につ
いても、同様にして分析を行った。

【００３７】また温度６０℃、相対湿度９０％の恒温槽
中にて積層型圧電トランスを定格２．５Ｗで５００時間
連続稼働する耐湿試験を実施後、ＤＣ１００Ｖで積層型
圧電トランスの入力側絶縁抵抗を測定し、Ａｇのマイグ
レーションを評価した。なお絶縁抵抗は１００ＭΩ以上
が望ましく、これを評価の基準値とした。

【００３８】抗折強度は、前記手順で作製し分極処理を
施した２５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍの積層型圧電トランス
を試験片とし三点曲げ強度試験により、支点間距離１２
ｍｍ、加重速度０．１ｍｍ／ｍｉｎの条件で積層型圧電
トランスの積層方向から荷重を加え破断点から算出し
た。圧電トランスとして高い昇圧比を得るには大きな変
位に耐えうる強度が必要であり、その抗折強度は１０ｋ
ｇｆ／ｍｍ²以上が望ましく、これを評価の基準値とし
た。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１において、試料のＮｏ．２〜４、７〜
９、１２、１３、１６、１７、２０〜２２は、本発明に
係る積層型圧電セラミック振動子すなわち実施例であ
る。試料のＮｏ．１、５、６、１０、１１、１４、１
５、１８、１９および２３は、本発明の範囲外すなわち
比較例であり、実施例と区別するために試料番号に（）
を付した。以下、この実施例と比較例とを対比しながら
説明する。

【００４１】表１中のＮｏ．１から５の試料は、圧電セ
ラミックス組成物が、（Ｐｂ_x-0.05Ｓｒ_0.05）（Ｚｒ
_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃にＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０．７
重量％含有する組成で炉内酸素濃度を５％とし焼結した
積層型圧電トランスである。ｘ＝１．００５〜１．０３
０（Ｐｂ・Ｓｒの総原子％が１００．５〜１０３．０）
であるＮｏ．２から４の試料では、空孔率は１．４〜
１．７％と充分な焼結性が得られ、変換効率は９２〜９
３％と高い値となり、耐湿試験後の絶縁抵抗が１５１０
〜１９５０ＭΩ、抗折強度が１３．０〜１４．１ｋｇｆ
／ｍｍ²と、ともに高く良好な特性を示した。一方ｘ＝
１．００（Ｐｂ・Ｓｒの総原子％が１００．０）のＮ
ｏ．１の試料では空孔率が３．２％と十分な焼結性が得
られず、機械的強度が劣化した。またｘ＝１．０３５
（Ｐｂ・Ｓｒの総原子％が１０３．５）のＮｏ．５の試
料では、Ａｇの含有量が８０ｐｐｍであって耐湿試験後
の絶縁抵抗が著しく劣化した。

【００４２】表１中のＮｏ．６から１１の試料は、圧電
セラミックス組成物が、（Ｐｂ_0.97Ｓｒ_0.05）（Ｚｒ
_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃にＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０．７
重量％含有する組成で炉内酸素濃度を０〜８０％とし焼
結した積層型圧電トランスである。焼結時の炉内酸素濃
度が1〜１０％であるＮｏ．７から９の試料は、空孔率
が１．６〜２．４％と十分な焼結性が得られ、その他の
諸特性も高く良好な特性を示した。一方炉内酸素濃度が
０％（Ｎ₂で全置換）であるＮｏ．６の試料は、デラミ
ネーションが発生し評価することが出来なかった。また
炉内酸素濃度が２０、８０％であるＮｏ．１０、１１の
試料は、耐湿試験後の絶縁抵抗が著しく劣化した。ま
た、圧電セラミックス中のＡｇの含有量は炉内酸素濃度
が０〜８０％と増すにつれ３〜３３０ｐｐｍと増加し
た。

【００４３】表１中のＮｏ．１２から１４の試料は、圧
電セラミックス組成物が、（Ｐｂ_1.020-yＳｒ_y）（Ｚｒ
_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃にＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０．７
重量％含有する組成で炉内酸素濃度を５％とし焼結した
積層型圧電トランスである。Ｐｂの一部を置換したＳｒ
の置換量が１．０および９．０原子％、すなわちｙ＝
０．０１および０．０９のＮｏ．１２、１３の試料で
は、ともに良好な変換効率が得られ、その他の諸特性も
高く良好な特性を示した。またキュリー温度（Ｔｃ）は
それぞれ３４５、２６０℃で、置換量の増加とともに低
温度側にシフトしていることがわかる。

【００４４】一方ｙ＝０．１１（Ｓｒの置換量が１１．
０原子％）であるＮｏ．１４の試料では、キュリー温度
（Ｔｃ）が２３５℃まで下がり、積層型圧電トランスと
しての高温での信頼性に問題を生じ実用的でない。一
方、ｙ＜０．０１（Ｓｒの置換量が１．０原子％未満）
の範囲では傾向を見る限り、変換効率が不充分となる。

【００４５】表１中のＮｏ．１５から１８の試料は、圧
電セラミックス組成物が、（Ｐｂ_0.97Ｓｒ_0.05）（Ｚｒ
_zＴｉ_1-z）Ｏ₃にＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０．７重量
％含有する組成で炉内酸素濃度を５％とし焼結した積層
型圧電トランスである。ｚ＝０．５１〜０．５６（Ｚｒ
が５１〜５６原子％）であるＮｏ．１６、１７の試料で
は、変換効率は高く、その他の諸特性も良好な特性を示
した。一方、ｚ＝０．５０（Ｚｒが５０原子％）である
Ｎｏ．１５の試料及び、Ｚ＝０．５７（Ｚｒが５７原子
％）であるＮｏ．１８の試料では変換効率が８９、８８
％と劣化し圧電トランスとして特性が不十分である。

【００４６】表１中のＮｏ．１９から２３の試料は、表
１中のＮｏ．１５から１８の試料は、圧電セラミックス
組成物が、（Ｐｂ_0.97Ｓｒ_0.05）（Ｚｒ_0.52Ｔｉ_0.48）
Ｏ₃にＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０〜１．１重量％含有
する組成で炉内酸素濃度を５％とし焼結した積層型圧電
トランスである。Ｆｅ₂Ｏ₃添加量が０．１〜０．９重量
％であるＮｏ．２０〜２２の試料では良好な変換効率
で、その他の諸特性も高く良好な特性を示した。一方、
Ｆｅ₂Ｏ₃を添加しないＮｏ．１９の試料は変換効率が劣
化し、Ｆｅ₂Ｏ₃添加量が１．１ｗｔ％のＮｏ．２３の試
料は、空孔率が３．１％と大きくなり充分な焼結性が得
られず、抗折強度も劣化した。

【００４７】またこれらの試料を分析した結果、圧電セ
ラミックス中のＡｇは結晶粒界にＰｂ等とともに濃化し
析出していた。その状態は、Ａｇ、ＡｇＯ、Ａｇ・Ｐｂ
合金であった。

【００４８】（実施例２）実施例１におけるＳｒのとこ
ろを、Ｓｒの全量を１００原子％としたときの比率で、
全量Ｂａに置換した試料、全量Ｃａに置換した試料、Ｓ
ｒ４０原子％Ｂａ６０原子％に置換した試料、Ｓｒ４０
原子％、Ｃａ６０原子％に置換した試料、Ｂａ５０原子
％、Ｃａ５０原子％に置換した試料、およびＳｒ５０原
子％、Ｂａ３０原子％、Ｃａ２０原子％に置換した試料
をそれぞれ作成した。

【００４９】実施例１の場合と同様の方法と手順で評価
確認したところ、いずれの試料においても、実施例１場
合とほぼ同様の結果と効果を得た。

【００５０】なお、これら実施例においてローゼン型の
積層型圧電トランスについて記載したが、本願発明は特
にこれに限定されるものではなく、積層技術によってな
る他の積層型圧電セラミック振動子においても本発明の
効果が変わらないことは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、焼
結温度が１１００℃前後以下であり、圧電特性が優れ圧
電トランスとして変換効率が高く、かつ耐湿性に優れた
圧電セラミックス振動子とその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層型圧電トランスの構造を模式的に示した斜
視図である。

【図２】ローゼン型圧電トランスの構造を模式的に示し
た斜視図である。

【符号の説明】１圧電セラミックス、２内部電極、３、４入力電
極、５出力電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者定村茂鳥取県鳥取市南栄町33番地12号日立金属株式会社鳥取工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に導体層を形成したＰｂＴｉＯ₃−
ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミックス組成物からなる複数の
グリーンシートを積層し一体焼結した積層型圧電セラミ
ックス振動子において、該積層型圧電セラミックス振動
子の圧電セラミックスにＡｇが１０ｐｐｍ以上５０ｐｐ
ｍ未満含有することを特徴とする積層型圧電セラミック
ス振動子。
【請求項２】ＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミ
ックス組成物が、一般式（Ｐｂ_x-yＭ_y）（Ｚｒ_zＴ
ｉ_1-z）Ｏ₃（ただしＭは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの群からな
る少なくとも１種、かつ１．００５≦ｘ≦１．０３０、
０．０１≦ｙ≦０．１０、０．９５５≦（ｘ−ｙ）≦
０．９８０、０．５１≦ｚ≦０．５６）で表される主成
分組成に、ＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換算して０．０５〜１．０
重量％含有してなることを特徴とする請求項１に記載の
積層型圧電セラミックス振動子。
【請求項３】表面に導体層を形成したＰｂＴｉＯ₃−
ＰｂＺｒＯ₃系圧電セラミックス組成物からなる複数の
グリーンシートを積層し一体焼結した積層型圧電セラミ
ックス振動子において、前記積層型圧電セラミックス振
動子の圧電セラミックスが、一般式（Ｐｂ_1-yＭ_y）（Ｚ
ｒ_zＴｉ_1-z）Ｏ₃（ただしＭは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの群
からなる少なくとも１種、かつ０．０１≦ｙ≦０．１
０、０．５１≦ｚ≦０．５６）に、ＦｅをＦｅ₂Ｏ₃に換
算して０．０５〜１．０重量％含有するとともに、Ａｇ
を１０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満含有することを特徴と
する積層型圧電セラミックス振動子。
【請求項４】積層型圧電セラミックス振動子の圧電セ
ラミックスに含有するＡｇが、ＡｇもしくはＡｇ合金な
いしＡｇ化合物として前記圧電セラミックスの結晶粒界
に濃化し析出することを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の積層型圧電セラミックス素子。
【請求項５】積層型圧電セラミックス振動子の圧電セ
ラミックスの空孔率が３％未満であることを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層型圧電
セラミックス振動子。
【請求項６】積層型圧電セラミックス振動子の導体層
がＡｇないしＡｇ合金であることを特徴とする請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載の積層型圧電セラミッ
クス振動子。
【請求項７】表面にＡｇないしＡｇ合金で導体層を形
成した圧電セラミックス組成物からなる複数のグリーン
シートを積層し一体焼結した積層型圧電セラミックス振
動子において、焼結時の炉内酸素濃度により積層型圧電
セラミックス振動子の圧電セラミックスに含有するＡｇ
量を制御することを特徴とする積層型圧電セラミックス
振動子の製造方法。