用導電性糊劑,在規定 溫度750°C~850°C進行烘賠處理,如圖3所示那樣形成外部電極2a、2b。而且,之后,進行規 定的分極處理,由此制造層疊型壓電陶瓷。需要說明的是,外部電極2a、2b只要密合性良好 即可,例如可W利用瓣射法、真空蒸鍛法等薄膜形成方法來形成。
[0079] 運樣,上述層疊型壓電陶瓷電子部件的制造方法包括:稱量工序,準備包含化化合 物、K化合物、Li化合物、Nb化合物、選自Nd化合物及Dy化合物中的至少一種化合物、W及選 自Ga化合物及A1化合物中的至少一種化合物的陶瓷素原料,并稱量上述各陶瓷素原料W使 Ga及A1中的至少一種元素在燒成后相對于師1摩爾份達到0.071摩爾份W下;生片制作工 序,W上述陶瓷素原料作為起始原料制作陶瓷生片;導電膜形成工序,將WNi為主成分的導 電性糊劑涂布于上述陶瓷生片,形成規定圖案的導電膜;成形工序,按照規定順序層疊形成 有導電膜的陶瓷生片,制作層疊成形體;和燒成工序,對上述層疊成形體進行燒成,制作層 疊燒結體;上述燒成工序中,在抑制上述導電膜的氧化的還原性氣氛中進行上述陶瓷生片 與所述導電性糊劑的共燒成,因此,即使在還原性氣氛下對陶瓷生片和為主成分的導 電膜進行共燒成,也能得到確保可耐受實用性的壓電特性且具有良好可靠性的層疊型壓電 陶瓷電子部件。
[0080] 需要說明的是,本發明并不限定為上述實施方式。例如,在上述實施方式中,進行 溶解處理而使其溶解,提取試樣,對其進行組成分析,但即使在W交替層疊有壓電陶瓷層、 內部電極和壓電陶瓷層的層疊燒結體、W及作為完成品的層疊型壓電陶瓷電子部件作為試 樣的情況下,WNb 1摩爾份為基準限定元素 M2的含量,因此元素 M2相對于Nb 1摩爾份的元 素 M2的含量不發生變動,能夠發揮與上述同樣的效果。
[0081] 另外,主成分只要是屬于妮酸堿系化合物的范疇的物質即可,在將Nb的一部分用 化置換的情況下,也能得到與上述同樣的作用效果。
[0082] 另外,在上述實施方式中,元素 Ml設為Nd和/或Dy,但是只要包含Nd和/或Dy即可, 例如,Nd或Dy的一部分可W置換為Κ、化的離子半徑與NcUDy的離子半徑的差異同等或同等 W上的稀±元素例如5(3、1]1、¥、化、6(1、5111、化、61'、化等。
[0083] 另外,在上述實施方式中,元素 M2設為Ga和/或A1,但是只要包含Ga和/或A1即可, Ga或A1的一部分可W置換成具有可固溶于B位點的離子半徑且為3價元素的化、Fe等元素。
[0084] 接著,對本發明的實施例進行具體說明。
[0085] 實施例
[0086] 首先,作為陶瓷素原料,準備 K2CO3、化 2C〇3、Li2C〇3、抓2〇5、BaC〇3、Zr〇2、MnC〇3、Dy2〇3、 Nd2〇3、Ga2〇3 及 AI2O3。
[0087] 而且,在通式〔100化o.49Nao.49Lio.o2)Nb03+xM103/2+yM203/2+zMnO+uBaO+vZr02)中,進 行稱量而使Ml、M2、x、y、z、u、v成為表l所示的組成。
[0088] 接著,將運些稱量物與PSZ球一起投入到球磨機中,W乙醇作為分散介質充分進行 濕式混合。然后,將所得的混合物干燥后,在大氣氣氛中W850°C的溫度般燒2小時,得到般 燒物。
[0089] 接著,將運些般燒物粉碎后,將該般燒物與粘合劑、分散劑及純水一起投入到球磨 機中,充分進行濕式混合,之后,使用刮板法實施成形加工,得到厚度120WI1的陶瓷生片。
[0090] 接著,準備WNi為主成分的導電性糊劑,使用絲網印刷法,向陶瓷生片涂布上述導 電性糊劑,形成規定圖案的導電膜。
[0091] 然后,按照規定順序層疊形成有導電膜的陶瓷生片,在25MPa的壓力下進行加壓, 壓接后,在抑制Ni的氧化的還原性氣氛下(試樣編號1~23及26~32)或大氣氣氛(試樣編號 24~25及33)下W1000~1100°C的溫度燒成2小時,由此制作壓電陶瓷層和內部電極交替層 疊而成的層疊燒結體。
[0092] 而且,用切塊機切斷上述層疊燒結體而是內部電極從層疊燒結體的兩端面交替露 出,接著,對兩端面進行瓣射處理,形成由Ni-化合金及Ni-化合金構成的二層結構的外部電 極,由此得到試樣編號1~33的試樣。需要說明的是,各試樣的外形尺寸為長度8.0mm、寬度 2.0mm、厚度1.0mm,層畳數為11層。
[0093] 〔試樣的評價)
[0094] 對試樣編號1~33的各試樣,在室溫下施加10分鐘3.OkV/mm的電場,進行分極處理 后,使用激光多普勒(laser Dopp 1 er)振動計,施加0.5~11 kV/mm的電場,在測定頻率1曲Z 下測定元件的寬度方向的位移量S,將該位移量S除W元件寬度(2.0mm),求得應變,再將該 應變除W電場E,計算各電場的S/E值,用S/E值的最大值Smax/Emax評價位移特性。
[00M] 接著,將試樣編號1~33的各試樣投入到85°C的恒溫槽中,施加2kV/mm的DC電場, 分別在投入后、經過1小時、24小時、100小時、200小時、300小時、400小時及500小時的時刻 從恒溫槽中取出試樣,測定電阻率。而且,將電阻率達到1 〇3 Ω . cmW下的時刻作為DC電場 施加的可靠性壽命。
[0096] 另外,對試樣編號1~33的各試樣,將除去外部電極后的層疊燒結體用酸溶解,使 用ICP-AES(電感禪合等離子體發光分光分析裝置)進行組成分析。
[0097] 表1表示試樣編號1~33的成分組成及燒成氣氛,表2表示各成分相對于師1摩爾 份的摩爾份、Smax/Emax值及可靠性壽命。
[009引[表1]
[0099]
[0100] *1)處于權利要求1范圍之外
[0101] *2)處于權利要求7范圍之外
[0102] *3)處于權利要求8范圍之外
[0103] *4)處于權利要求9范圍之外
[0104] [表 2]
[0105]
[0106] *1)處于權利要求1范圍之外
[0107] *2)處于權利要求7范圍之外
[010引 *3)處于權利要求8范圍之外
[0109] *4)處于權利要求9范圍之外
[0110] 可知:在試樣編號1中,壓電陶瓷層不包含元素 Ml及元素 M2中的任一者,因此Smax/ Emax值為120pm/V而位移特性良好,但是可靠性壽命為24小時,可靠性差。
[0111] 在試樣編號2及3中,雖然包含元素 Ml,但是不包含元素 M2,因此無法使其在1000~ iiocrc的溫度充分燒結,無法測定位移特性及可靠性壽命。
[0112] 確認到:在試樣編號4中,雖然包含元素 M2,但是不包含元素 Ml,因此Smax/Emax值 為7pm/V而位移特性差,而且可靠性壽命也短至24小時,可靠性也差。
[0113] 在試樣編號20中,雖然包含元素 Ml及元素 M2,但是元素 M2的含量相對于Nb 1摩爾 份為0.073摩爾份而過量。因此,無法使其W1000~iiocrc的溫度充分燒結,并且無法測定 位移特性及可靠性壽命。
[0114] 同樣,在試樣編號31中,雖然包含元素 Ml及元素 M2,但是元素 M2的含量相對于Nb 1 摩爾份為0.074摩爾份而過量,因此,與試樣編號20同樣無法使其充分燒結,并且無法測定 位移特性及可靠性壽命。
[0115] 試樣編號24~25及33在大氣氣氛中進行燒成,因此作為內部電極的主成分的Ni發 生氧化,因此無法測定位移特性及可靠性壽命。
[0116] 對此,可知:試樣編號5~19、21~23、26~30及32W相對于師1摩爾份為0.071摩 爾份W下的范圍含有元素 M2,并且還含有元素 Ml,因此能夠確保300小時W上的可靠性壽 命,并且可W得到良好的可靠性。
[0117] 但是,可知:在試樣編號10中,Ba的含量相對于Nb 1摩爾份為0.067摩爾份而過量, 因此Smax/Emax值成為lOpm/V而位移特性降低。即,由試樣編號8可W明確:若除元素 Ml外W 相對于師1摩爾份為0.071摩爾份W下的范圍含有元素 M2,則即使不含有Ba,也可W確保 Smax/Emax值為30pm/V W上。然而,可知:若Ba的含量相對于Nb 1摩爾份超過0.063摩爾份, 則雖然可靠性良好,但是位移特性降低,因此在含有Ba的情況下,Ba的含量優選相對于Nb 1 摩爾份為0.063摩爾份W下。
[0118] 另外,可知:在試樣編號13中,由于化的含量相對于師1摩爾份為0.091摩爾份而 過量,因此Smax/Emax值為19pm/V而位移特性降低。即,由試樣編號7可W明確:若除元素 Ml 外還W相對于Nb 1摩爾份為0.071摩爾份W下的范圍含有元素 M2,則即使不含有Zr,也能確 保Smax/Emax值為30pm/V W上。然而可知:若Zr的含量相對于Nb 1摩爾份超過0.088摩爾份, 則雖然可靠性良好,但是位移特性降低,因此在含有Zr的情況下,將Nb設為1摩爾份時,優選 為0.08