[发明专利]压电陶瓷和压电器件

说明书

技术领域

本发明涉及不含铅的含有碱金属的铌酸钙钛矿结构的压电陶瓷和含有该压电陶瓷的压电器件。

背景技术

压电陶瓷被作为压电器件使用。压电器件应用能够将机械能转换为电能的压电效应作为传感器器件、发电器件等使用。另外，压电器件应用能够将电能转换为机械能的逆压电效应作为振子、发声体、致动器、超声波电动机等使用。并且，压电器件组合压电效应和逆压电效应作为电路器件、振动控制器件等使用。

一般来讲，压电器件具有将片状的压电陶瓷叠层并且在各层间配置有内部电极的结构。压电器件具有两个端子，内部电极交替地与不同的端子连接。由此，当各端子间被施加电压时，电压就施加于各压电陶瓷层。

作为高性能的压电陶瓷，众所周知由Pb（Zr，Ti）O₃－PbTiO₃的组成式表示的PZT材料和由（Pb，La）（Zr，Ti）O₃－PbTiO₃的组成式表示的PLZT材料。但是，这些压电陶瓷虽然具有高的压电特性，却都含有环境负荷高的Pb。

作为在不含Pb的无铅类压电陶瓷中具有比较良好的性能的材料，已知有含有碱金属的铌酸盐类（参照专利文献1～7和非专利文献1、2）、钛酸钡类（参照专利文献8）的钙钛矿结构的压电陶瓷。

尤其是，专利文献7中公开有，使具有K₃Nb₃O₆Si₂O₇的组成的副相分散在含有碱金属的铌酸盐类钙钛矿结构的主相中，形成均匀大小的致密的组织，由此，能够实现压电特性提高的压电陶瓷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－068825号公报

专利文献2：日本特开2003－342069号公报

专利文献3：日本特开2004－300012号公报

专利文献4：日本特开2008－207999号公报

专利文献5：国际公开2008/152851号小册子

专利文献6：日本特开2010－180121号公报

专利文献7：日本特开2010－052999号公报

专利文献8：日本特开2002－208743号公报

非专利文献

非专利文献1：Nature,432(4),2004,pp.84-87

非专利文献2：Applied Physics Letters85(18),2004,pp.4121-4123

发明内容

发明所要解决的课题

要求压电陶瓷具有高绝缘性能，即要求压电器件中的压电陶瓷层具有高绝缘性能。引用文献7中公开的压电陶瓷具有微细的组织，因此，在施加电压的方向上晶界变多。在压电陶瓷中，一般来讲，晶界的绝缘性比晶粒内的绝缘性高，因此，该压电陶瓷作为压电器件的压电陶瓷层能够获得良好的绝缘性能。

通过近年来的使用压电器件的技术的进步，要求压电器件能够耐受在更加高电场时的使用。因此，优选压电器件所使用的压电陶瓷即使施加那样的高电场也不产生绝缘性能的降低。

基于以上的情况，本发明的目的在于提供抑制由于施加高电场而绝缘性能的降低的压电陶瓷和含有该压电陶瓷的压电器件。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明的一种方式的压电陶瓷，包含以含有碱金属的铌酸盐类钙钛矿结构为主相的多晶体，镍元素和锰元素共同存在于该多晶体的晶界。

本发明的一种方式的压电器件具备第一内部电极和第二内部电极、以及压电陶瓷层。上述压电陶瓷层配置在上述第一内部电极和上述第二内部电极之间，包括以含有碱金属的铌酸盐类钙钛矿结构为主相的多晶体，镍元素和锰元素共同存在于该多晶体的晶界。

附图说明

图1是钙钛矿结构的单位晶格的示意图。

图2A是本发明的一个实施方式的压电器件的立体图。

图2B是图2A所示的压电器件的沿A－A’线的截面图。

图3是图2B所示的压电器件的局部放大图。

图4是表示图2A所示的压电器件的制造方法的流程图。

图5是图2A所示的压电器件的制造过程的示意图。

图6A是图2A所示的压电器件的截面的利用EPMA得到的锰元素的分布的观察图像。

图6B是图2A所示的压电器件的截面的利用EPMA得到的镍元素的分布的观察图像。