[发明专利]压电陶瓷及层叠压电陶瓷部件

说明书

技术领域

本申请主张基于日本国专利申请2011-148201号(2011年7月4日申请)的优先权，参照其内容将其整体纳入本说明书中。

本发明涉及具有不含铅等的含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷及通过将由该压电陶瓷构成的多个压电陶瓷层和电极交替层叠而得到的层叠压电陶瓷部件。

背景技术

将压电陶瓷的电能转换为机械能且将机械能转换为电能的原理(压电效果)应用在较多的电子装置中。在本说明书中，将使用了该压电效果的电子装置称为“压电装置”，将具有用于该压电装置中的压电陶瓷的电子部件称为“压电陶瓷部件”。

以往，压电陶瓷部件例如使用由PbTiO₃-PbZrO₃这两种成分构成的含铅的压电陶瓷(以下，称为“PZT”)或对该PZT进一步添加了作为第三成分的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃或Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃等的压电陶瓷。以这些PZT为主成分的压电陶瓷以高压电特性而闻名，多用于目前得到实用化的压电陶瓷部件中。然而，由于以PZT为主成分的压电陶瓷含有Pb，因此在生产工序中存在PbO挥发等环境负荷高的问题。

为此，要求使用不含铅的或者低铅的压电陶瓷。对于不含铅的压电陶瓷，近年来进行了积极的研究。例如，Nature，432(4)，2004，pp.84-87和Applied Physics Letters 85(18)，2004，pp.4121-4123中报告了如下内容，即，具有含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷能够实现可与PZT匹敌的压电效果。上述的压电陶瓷以Li、Na、K、Nb、Ta、Sb及O为主成分，由通式{Li_x[Na_1-yK_y]_1-x}_a{Nb_1-z-wTa_zSb_w}_bO₃(x、y、z、w、a及b表示摩尔比，0≤x≤0.2，0≤y≤1，0≤z≤0.4，0≤w≤0.2，0.95≤a，b≤1.05)表示。由该组成式表示的压电陶瓷虽具有较高的压电特性(例如，压电常数、机电耦合系数等)的情况通常为公众所知(参照日本特开2002-068835号公报、日本特开2003-342069号公报、日本特开2004-300012号公报)。

另外，对使用了由上述组成式表示的压电陶瓷的层叠压电陶瓷部件的研发得到了开展。例如，在日本特开2008-207999号公报中公开了通过混合作为烧结助剂的Li₂CO₃、LiBO₂或Li₂B₄O₇，从而能够在低温下进行烧成的层叠压电陶瓷部件。另外，在国际公开第2008/152851号中公开了如下的压电磁器组成物及保持了由该压电磁器组成物形成的压电陶瓷层的层叠压电陶瓷部件，所述压电磁器组成物由通式{(1-x)(K_1-a-bNa_aLi_b)(Nb_1-cTa_c)O_3-xM2ZrO₃}(其中，M2为Ca、Ba及Sr中的至少1种，x、a、b、c分别满足0.005≤x≤0.1，0≤a≤0.9，0≤b≤0.1，0≤a+b≤0.9，0≤c≤0.3。)表示，并且Mn的含量在相对于所述主成分100摩尔为2～15摩尔的范围内，而Zr的含量在相对于所述主成分100摩尔为0.1～5.0摩尔的范围内。

进一步而言，在日本特开2010-180121号公报中公开了保持有在由通式{Lix[Na_1-yK_y]_1-x}_a{Nb_1-z-wTa_zSb_w}O₃(其中，0≤x≤0.2，0≤y≤1，0≤z≤0.4，0≤w≤0.2，x+y+z＞0，0.95≤a≤1)表示的压电陶瓷中具有组成互不相同的核(core)相和壳(shell)相的压电陶瓷层的层叠压电陶瓷部件。