[发明专利]层叠型压电陶瓷及其制造方法、层叠型压电元件和压电振动装置

说明书

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种压电陶瓷层不含铅作为构成元素、内部电极层中的银的含有比例高、绝缘性优异的层叠型压电元件。本发明解决技术问题的方案在于：提供一种层叠型压电陶瓷，压电陶瓷层不含铅作为构成元素，以组成式Li_xNa_yK_1－x－yNbO₃(其中，0.02＜x≤0.1，0.02＜x+y≤1)所示的钙钛矿型化合物为主要成分，相对于该主要成分100摩尔含有0.2～3.0摩尔的Li，由含有80质量％以上的银的金属构成上述内部电极层，上述主要成分以外的Li化合物非均匀分布于层叠型压电陶瓷中。

技术领域

本发明涉及层叠型压电陶瓷及其制造方法、层叠型压电元件和压电振动装置。

背景技术

压电陶瓷利用由其形成的压电元件因机械位移而产生电荷或因电极间的电位差而产生机械位移的性质，已被广泛利用于传感器、致动器等。

作为构成压电元件的压电陶瓷的组成，广泛使用了钛酸锆酸铅(Pb(Zr，Ti)O₃、PZT)及其固溶体。PZT系的压电陶瓷由于具有高的居里温度，即使在高温环境下也能使用，并且由于具有高的机电耦合系数，所以具有能够将电能和机械能高效地进行转换这样的优点。另外，通过选择适当的组成，能够以低于1000℃的温度进行烧制，因此，也具有能够降低压电元件的制造成本的优点。特别是在层叠型压电陶瓷中，与压电陶瓷同时烧制的内部电极可以使用减少了铂或钯等高价材料的含量的低熔点的材料，这产生了大的成本降低效果。然而，PZT系的压电陶瓷含有作为有害物质的铅，这已被视为问题，要求取而代之的不含铅的压电陶瓷。

迄今为止，作为不含铅的压电陶瓷的组成，已报告了碱金属铌酸盐((Li，Na，K)NbO₃)系、钛酸铋钠((Bi_0.5Na_0.5)TiO₃、BNT)系、铋层状化合物系和钨青铜系等各种压电陶瓷。这些之中，碱金属铌酸盐系的压电陶瓷由于居里点高，机电耦合系数也比较大，因此作为代替PZT系的压电陶瓷备受关注(专利文献1)。

碱金属铌酸盐系的压电陶瓷在与内部电极交替层叠而形成层叠型压电陶瓷的情况下，使用含有银的电极作为内部电极时，该银在烧制中向压电陶瓷中扩散而电阻降低，从而有时损害压电元件的可靠性。对此，在专利文献2中报告了将碱金属铌酸盐系的压电陶瓷的组成设为含有碱土金属和银的组成，由此即使是利用Ag_0.7Pd_0.3的内部电极的情况下，也能够得到高的电阻率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/094115号

专利文献2：日本特开2017－163055号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，强烈要求降低层叠型压电元件的成本，作为内部电极，要求使用抑制了高价的Pd的使用量的Ag:Pd＝8:2的合金或纯银那样的银的含有比例更高的电极。

在这样的具有银的含有比例高的内部电极的层叠型压电元件中，即使采取专利文献2所记载的对策时，有时绝缘性也会变低。

因此，本发明的目的在于：提供压电陶瓷层不含铅作为构成元素、内部电极层中的银的含有比例高且绝缘性优异的层叠型压电元件。

用于解决技术问题的技术方案

本发明人为了解决上述技术问题，进行各种研究后发现，在制造以碱金属铌酸盐为主要成分的层叠型压电陶瓷时，通过使烧制时间变长，在层叠型压电陶瓷中使主要成分以外的锂化合物非均匀分布(偏倚)，能够解决该技术问题，从而完成了本发明。