(57)【要約】【課題】良好な圧電特性を維持しつつ、良好な信頼性を得ることができるようにする。【解決手段】圧電セラミック素体１は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素が含有され、かつ、圧電セラミック素体１は、表層部領域１ａと該表層部領域を除く表層部外領域１ｂとに区分され、表層部領域１ａは、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、表層部外領域１ｂよりも多くなるようにしている。シート工法により表層部領域１ａを形成するセラミックグリーンシートと表層部外領域１ｂを形成するセラミックグリーンシートとの間でＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が異なるようにセラミック素原料の秤量を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック素体の表面に外部電極が形成された圧電セラミック電子部品において、
前記圧電セラミック素体は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素が含有され、
かつ、前記圧電セラミック素体は、表層部領域と該表層部領域を除く表層部外領域とに区分され、
前記表層部領域は、Ｎｂに対するＧａの含有モル比Ｇａ／Ｎｂ、Ｎｂに対するＮｄの含有モル比Ｎｄ／Ｎｂ、及びＮｂに対するＤｙの含有モル比Ｄｙ／Ｎｂの総計が、前記表層部外領域よりも多いことを特徴とする圧電セラミック電子部品。
【請求項２】
前記表層部領域は、前記圧電セラミック素体の表層面から厚み方向に５μｍ以内であることを特徴とする請求項１記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項３】
前記圧電セラミック素体は、Ｎｉを主成分とした内部電極が埋設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項４】
前記ニオブ酸アルカリ系化合物に含有されるアルカリ金属元素は、少なくともＫ及びＮａのうちのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項５】
前記主成分は、一般式Ｍ２Ｍ４Ｏ３（Ｍ２はＢａ、Ｃａ、及びＳｒのうちの少なくともいずれか一種を示し、Ｍ４はＺｒ、Ｓｎ、及びＨｆのうちの少なくとも１種を示す。）で表される化合物を含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項６】
前記副成分として、Ｍｎを含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項７】
前記副成分として、Ｚｒを含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧電セラミック電子部品。
【請求項８】
アルカリ金属化合物、Ｎｂ化合物、Ｇａ化合物、Ｎｄ化合及びＤｙ化合物のうちの少なくともいずれか一方の化合物を少なくとも含むセラミック素原料を秤量し、該秤量物に加工処理を施して第１のセラミックグリーンシートを作製する第１のセラミックグリーンシート作製工程と、
Ｎｂに対するＧａの含有モル比Ｇａ／Ｎｂ、Ｎｂに対するＮｄの含有モル比Ｎｄ／Ｎｂ、及びＮｂに対するＤｙの含有モル比Ｄｙ／Ｎｂの総計が、前記第１のセラミックグリーンシートよりも少なくなるように前記セラミック素原料を秤量し、該秤量物に加工処理を施して第２のセラミックグリーンシートを作製する第２のセラミックグリーンシート作製工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートが最外層に配されるように前記第１のセラミックグリーンシートと前記第２のセラミックグリーンシートとを所定順序で積層し、積層成形体を作製する積層成形体作製工程と、
前記積層成形体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする圧電セラミック電子部品の製造方法。
【請求項９】
Ｎｉを主成分とする導電性ペーストを前記第２のセラミックグリーンシートに塗布して所定パターンの導電膜を形成する導電膜形成工程を含み、
前記焼成工程は、前記導電膜が酸化しないような還元性雰囲気で行うことを特徴とする請求項８記載の圧電セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電セラミック電子部品、及び圧電セラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小さい電圧でも大きな変位量の取得が可能な積層圧電アクチュエータ等の積層型圧電セラミック電子部品の需要が増加している。
【０００３】
この種の圧電セラミック電子部品では、圧電セラミック層と内部電極となるべき導電層とを交互に積層し、共焼成して製造するのが一般的である。
【０００４】
内部電極材料としては、従来より、Ａｇ−Ｐｄ合金が広く使用されているが、Ａｇ−Ｐｄ合金は卑金属材料に比べて高価である。しかも、この場合、低周波域やＤＣ電圧で駆動させると、Ａｇのマイグレーションが生じ易く、低マイグレーション性材料を使用するのが望ましい。
【０００５】
したがって、低コストでマイグレーションの発生を効果的に抑制するためには、比較的低価格で入手できるＮｉを使用するのが望ましい。
【０００６】
そして、Ｎｉは大気雰囲気中で焼成すると容易に酸化されることから、還元雰囲気で焼成する必要があり、したがって還元雰囲気での共焼成が可能な圧電材料が必要となる。
【０００７】
そこで、特許文献１には、主成分が、一般式{（1-ｘ）（Ｋ1-a-bＮａａＬｉｂ）（Ｎｂ1-ｃＴａｃ）Ｏ３−ｘＭ２Ｍ４Ｏ３}（ただし、Ｍ２はＣａ、Ｂａ、及びＳｒのうちの少なくともいずれか１種、Ｍ４はＺｒ、Ｓｎ、及びＨｆのうちの少なくともいずれか１種、ｘ、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ０．００５≦ｘ≦０．１、０≦ａ≦０．９、０≦ｂ≦０．１、０≦ａ＋ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．３である。）で表わされ、Ｍｎが前記主成分１００モルに対し２〜１５モルの範囲で含有され、かつ前記Ｍ４が前記主成分１００モルに対し０．１〜５．０モルの範囲で含有された圧電磁器組成物が提案されている。
【０００８】
この特許文献１では、圧電磁器組成物が上記組成を有することにより、還元雰囲気での焼結性を改善することができ、これによりＮｉを主成分とする内部電極材料と還元雰囲気下で共焼成しても、焼結不良を招くこともなく、良好な圧電特性を有する圧電セラミック電子部品が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開２００８／１５２８５１（請求項１、〔００２４〕）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のセラミック電子部品であっても、高い直流電圧の印加が必要な用途では、長時間使用すると比抵抗が低下し、信頼性を損なうおそれのあることが分かった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、良好な圧電特性を維持しつつ、良好な信頼性を得ることができる圧電セラミック電子部品、及び圧電セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するために、ニオブ酸アルカリ系化合物を主成分とし、Ｎｉを主成分とする内部電極が埋設された圧電セラミック素体について鋭意研究を行った。そして、圧電セラミック素体にＧａを含有させ、さらにＮｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素を含有させたところ、信頼性は向上させることができたが、圧電特性が低下した。
【００１３】
そこで、本発明者らは、更に鋭意研究を重ねた結果、圧電セラミック素体を表層部領域と表層部外領域に区分し、表層部領域におけるＧａ、Ｎｄ、及びＤｙの含有モル量を表層部外領域よりも多くすることにより、良好な圧電特性を維持しつつ、良好な信頼性を得ることができ、これにより圧電特性と信頼性とを両立させることができるという知見を得た。
【００１４】
そして、この知見は、積層型の圧電セラミック電子部品のみならず、内部電極を有さないいわゆる単板型の圧電セラミック電子部品にも応用可能と考えられる。
【００１５】
すなわち、本発明に係る圧電セラミック電子部品は、圧電セラミック素体の表面に外部電極が形成された圧電セラミック電子部品において、前記圧電セラミック素体は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素が含有され、かつ、前記圧電セラミック素体は、表層部領域と該表層部領域を除く表層部外領域とに区分され、前記表層部領域は、Ｎｂに対するＧａの含有モル比Ｇａ／Ｎｂ（以下、「Ｇａ／Ｎｂ比」という。）、Ｎｂに対するＮｄの含有モル比Ｎｄ／Ｎｂ（以下、「Ｎｄ／Ｎｂ比」という。）、及びＮｂに対するＤｙの含有モル比Ｄｙ／Ｎｂ（以下、「Ｄｙ／Ｎｂ比」という。）の総計が、前記表層部外領域よりも多いことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記表層部領域が、前記圧電セラミック素体の表層面から厚み方向に５μｍ以内であるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記圧電セラミック素体が、Ｎｉを主成分とした内部電極が埋設されているのが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記ニオブ酸アルカリ系化合物に含有されるアルカリ金属元素が、少なくともＫ及びＮａのうちのいずれか一方を含むのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記主成分が、一般式Ｍ２Ｍ４Ｏ３（Ｍ２はＢａ、Ｃａ、及びＳｒのうちの少なくともいずれか一種を示し、Ｍ４はＺｒ、Ｓｎ、及びＨｆのうちの少なくとも１種を示す。）で表される化合物を含有しているのが好ましい。
【００２０】
また、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記副成分として、Ｍｎを含有しているのが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明の圧電セラミック電子部品は、前記副成分として、Ｚｒを含有しているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る圧電セラミック電子部品の製造方法は、アルカリ金属化合物、Ｎｂ化合物、Ｇａ化合物、Ｎｄ化合及びＤｙ化合物のうちの少なくともいずれか一方の化合物を少なくとも含むセラミック素原料を出発原料として第１のセラミックグリーンシートを作製する第１のグリーンシート作製工程と、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、前記第１のセラミックグリーンシートよりも少なくなるように前記セラミック素原料を秤量調整して第２のセラミックグリーンシートを作製する第２のグリーンシート作製工程と、前記第１のセラミックグリーンシートが最外層に配されるように前記第１及び第２のセラミックグリーンシートを積層する積層体形成工程と、前記積層体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の圧電セラミック電子部品の製造方法は、Ｎｉを主成分とする導電性ペーストを前記第２のセラミックグリーンシートに塗布して所定パターンの導電膜を形成する導電膜形成工程を含み、前記焼成工程は、前記導電膜が酸化しないような還元性雰囲気で行うのが好ましい。
【００２４】
これにより還元性雰囲気下、Ｎｉを主成分とする内部電極材料と共焼成しても、圧電特性と信頼性の両立が可能な積層型の圧電セラミック電子部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の圧電セラミック電子部品によれば、圧電セラミック素体の表面に外部電極が形成された圧電セラミック電子部品において、前記圧電セラミック素体は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素が含有され、かつ、前記圧電セラミック素体は、表層部領域と該表層部領域を除く表層部外領域とに区分され、前記表層部領域は、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、前記表層部外領域よりも多いので、良好な圧電特性を維持しつつ、良好な信頼性を得ることができ、これにより圧電特性と信頼性とを両立させることができる。
【００２６】
本発明の圧電セラミック電子部品の製造方法によれば、アルカリ金属化合物、Ｎｂ化合物、Ｇａ化合物、Ｎｄ化合及びＤｙ化合物のうちの少なくともいずれか一方の化合物を少なくとも含むセラミック素原料を出発原料として第１のセラミックグリーンシートを作製する第１のグリーンシート作製工程と、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、前記第１のセラミックグリーンシートよりも少なくなるように前記セラミック素原料を秤量調整して第２のセラミックグリーンシートを作製する第２のグリーンシート作製工程と、前記第１のセラミックグリーンシートが最外層に配されるように前記第１及び第２のセラミックグリーンシートを積層する積層体形成工程と、前記積層体を焼成する焼成工程とを含むので、いわゆるシート工法により表層部領域と表層部外領域とでＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が異なるセラミックグリーンシートを製造でき、前記総計を容易に制御できることから、圧電特性と信頼性の両立が可能な圧電セラミック電子部品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る圧電セラミック電子部品の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す断面図である。
【図２】上記圧電セラミック電子部品のＡ部拡大断面図である。
【図３】圧電セラミック素体の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る圧電セラミック電子部品の第２の実施の形態としての積層型圧電セラミック電子部品の断面図である。
【図５】積層型の圧電セラミック素体の分解斜視図である。
【図６】積層型圧電セラミック電子部品の斜視図である
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２９】
図１は本発明に係る圧電セラミック電子部品の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す断面図である。
【００３０】
この圧電セラミック電子部品は、圧電セラミック素体１の両主面に一対の外部電極２ａ、２ｂが形成され、これら外部電極２ａと外部電極２ｂとの間に電圧が印加されると、矢印Ａ方向に変位する。
【００３１】
圧電セラミック素体１は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物（ＡＮｂＯ３：Ａはアルカリ金属元素）で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素Ｍが含有されている。
【００３２】
尚、アルカリ金属元素としては、通常、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉが使用され、特に、Ｋ、Ｎａを好んで使用することができる。
【００３３】
図２は、Ａ部拡大断面図であって、外部電極２ａと圧電セラミック素体１の接合界面近傍領域を示している。尚、図示は省略するが、外部電極２ｂと圧電セラミック素体１の接合界面近傍領域も同様である。
【００３４】
すなわち、この圧電セラミック素体１は、外部電極２ａと接する厚み方向の厚みｔの表層部領域１ａと前記表層部領域以外の表層部外領域１ｂとに区分されている。そして、前記表層部領域１ａは、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、表層部外領域１ｂよりも多くなるように形成されており、これにより良好な圧電特性を維持しつつ信頼性の向上を図ることができる。
【００３５】
このように良好な圧電特性を維持しつつ、信頼性が向上したのは以下の理由によるものと考えられる。
【００３６】
圧電セラミック素体１は、通常、セラミック成形体を焼成して作製されるが、主成分をニオブ酸アルカリ系化合物で形成する場合、ニオブ酸アルカリ系化合物に含有されるアルカリ金属元素は、焼成時にセラミック成形体の表面から蒸発し、その結果、焼成後の圧電セラミック素体１の表層部領域１ａに欠陥が生じ、これが信頼性低下の原因になっていると思われる。
【００３７】
そして、本発明者らは、主成分であるニオブ酸アルカリ系化合物に副成分としてＧａ、及び元素Ｍ（Ｎｄ及び／又はＤｙ）を含有させて特性を評価したところ、信頼性は向上したものの、圧電特性の低下を招いた。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、圧電セラミック素体１を信頼性低下の原因となる表面欠陥の生じやすい表層部領域１ａと、表面欠陥が生じない表層部外領域１ｂとに区分し、両者でＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計に差を設け、表層部領域１ａのＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計を表層部外領域１ｂよりも多くしている。そしてこれにより直流電圧が長時間印加された場合であっても、表層部外領域１ｂで良好な圧電特性を確保しつつ、表層部領域１ａで表面欠陥の発生を抑制し、圧電特性の低下を招くことなく、信頼性の向上が可能となる。
【００３９】
尚、表層部領域１ａの厚みｔは、特に限定されるものではなく、主成分中のアルカリ金属元素の含有量や焼成条件等によっても異なり、例えば、５μｍ程度とされる。
【００４０】
このように本実施の形態では、圧電セラミック素体１は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分としてＧａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素が含有され、かつ、圧電セラミック素体１は、表層部領域１ａと該表層部領域１ａを除く表層部外領域１ｂとに区分され、表層部領域１ａは、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、表層部外領域１ｂよりも多いので、良好な圧電特性を維持しつつ、良好な信頼性を得ることができ、これにより圧電特性と信頼性とを両立させることができる。
【００４１】
尚、本圧電セラミック素体１には、圧電特性の改善等を目的に種々の成分を含有させるのも好ましい。例えば、一般式Ｍ２Ｍ４Ｏ３（Ｍ２はＢａ、Ｃａ、及びＳｒのうちの少なくともいずれか一種を示し、Ｍ４はＺｒ、Ｓｎ、及びＨｆのうちの少なくとも１種を示す。）で表される化合物をＡＮｂＯ３に適量含有させて主成分であるニオブ酸アルカリ系化合物を形成するのも好ましく、これにより、より一層の圧電特性の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
次に、上記圧電セラミック電子部品の製造方法を説明する。
【００４３】
まず、セラミック素原料として、アルカリ金属元素を含有したアルカリ金属化合物、Ｎｂを含有したＮｂ化合物、Ｇａを含有したＧａ化合物、元素Ｍ（を含有したＭ化合物を用意し、さらに必要に応じＢａ化合物やＺｒ化合物等を用意する。尚、化合物の形態は、酸化物、炭酸塩、水酸化物いずれであってもよい。
【００４４】
次に、前記セラミック素原料を所定量秤量した後、これら秤量物をＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等の粉砕媒体が内有されたボールミルに投入し、エタノール等の溶媒下、十分に湿式粉砕し混合物を得る。
【００４５】
そして、この混合物を乾燥させた後、所定温度（例えば、８５０〜９００℃）で仮焼して合成し、仮焼物を得る。
【００４６】
次に、このようにして得られた仮焼物を解砕し、その後、有機バインダ、分散剤を加え、純水等を溶媒としてボールミル中で湿式混合し、セラミックスラリーを得る。そしてその後、ドクターブレード法等を使用して成形加工を施し、焼成後の厚みｔが、例えば５μｍとなるように、図３に示すような第１のセラミックグリーンシート３を作製する。
【００４７】
次いで、Ｇａ／Ｎｂ比及びＭ／Ｎｂ比の総量が第１のセラミックグリーンシート３よりも少なくなるようにセラミック素原料を秤量した以外は、第１のセラミックグリーンシート３と同様の方法・手順で、焼成後の厚みｔが、例えば５μｍとなるように、図３に示すような第２のセラミックグリーンシート４を作製する。
【００４８】
次いで、所定枚数の第２のセラミックグリーンシート４を積層した後、積層された第２のセラミックグリーンシート４を前記第１のセラミックグリーンシート３で挟持し、圧着する。そしてこれにより第１のセラミックグリーンシート３が最外層に配された積層成形体が作製される。
【００４９】
次いで、積層成形体を所定寸法に切断してアルミナ製の匣（さや）に収容し、所定温度（例えば、２５０〜５００℃）で脱バインダ処理を行った後、還元雰囲気下、所定温度（例えば、１０００〜１１００℃）で焼成し、圧電セラミック素体１を形成する。
【００５０】
次いで、圧電セラミック素体１の表面にＡｇ等からなる外部電極用導電性ペーストを塗布し、所定温度（例えば、７５０℃〜８５０℃）で焼付け処理を行い、外部電極２ａ、２ｂを形成する。そしてこの後、所定の分極処理を行ない、これにより圧電セラミック電子部品が製造される。尚、外部電極２ａ、２ｂは、密着性が良好であればよく、例えばスパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜形成方法で形成してもよい。
【００５１】
このように本圧電セラミック電子部品の製造方法によれば、アルカリ金属化合物、Ｎｂ化合物、Ｇａ化合物、Ｎｄ化合及びＤｙ化合物のうちの少なくともいずれか一方の化合物を少なくとも含むセラミック素原料を出発原料として第１のセラミックグリーンシートを作製する第１のグリーンシート作製工程と、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、前記第１のセラミックグリーンシートよりも少なくなるように前記セラミック素原料を秤量調整して第２のセラミックグリーンシートを作製する第２のグリーンシート作製工程と、前記第１のセラミックグリーンシートが最外層に配されるように前記第１及び第２のセラミックグリーンシートを積層する積層体形成工程と、前記積層体を焼成する焼成工程とを含むので、いわゆるシート工法により表層部領域と表層部外領域とでＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が異なるセラミックグリーンシートを製造でき、前記総計を容易に制御できることから、圧電特性と信頼性の両立が可能な圧電セラミック電子部品を容易に得ることができる。
【００５２】
図２は本発明に係る圧電セラミック電子部品の第２の実施の形態としての積層型圧電セラミック電子部品の断面図である。
【００５３】
第１の実施の形態は、内部電極を有さない単板型であったが、本第２の実施の形態は、圧電セラミック素体５に内部電極６が埋設された積層型とされている。
【００５４】
すなわち、この積層型圧電セラミック電子部品は、圧電セラミック素体５と、該圧電セラミック素体５の両端部に形成されたＡｇ等の導電性材料からなる外部電極６ａ（６ａ、６ｂ）とを備えている。セラミック素体５は、セラミックグリーンシートが焼成された圧電セラミック層とＮｉを主成分とする導電性材料で形成された内部電極７（７ａ〜７ｇ）とが交互に積層され焼結されてなる。
【００５５】
この積層型圧電セラミック電子部品は、内部電極７ａ、７ｃ、７ｅ、７ｇの一端が一方の外部電極６ａと電気的に接続され、内部電極７ｂ、７ｄ、７ｆの一端は他方の外部電極７ｂと電気的に接続されている。そして、該圧電セラミック電子部品では、外部電極６ａと外部電極６ｂとの間に電圧が印加されると、矢印Ｙで示す積層方向に変位する。
【００５６】
そして、本第２の実施の形態においても、圧電セラミック素体５は、主成分がペロブスカイト型構造を有するニオブ酸アルカリ系化合物で形成され、副成分として、Ｇａが含有されると共に、Ｎｄ及びＤｙのうちの少なくともいずれか一方の元素Ｍが含有されている。
【００５７】
そして、圧電セラミック素体５は、第１の実施の形態と同様、表層部領域と表層部外領域とに区分されており、表層部領域は、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が、表層部外領域よりも多くなるように形成され、これにより第１の実施の形態と同様、良好な圧電特性を維持しつつ信頼性の向上を図っている。
【００５８】
また、本第２の実施の形態においても、圧電セラミック素体５には、種々の添加物を含有させるのが好ましい。
【００５９】
例えば、第１の実施の形態と同様、一般式Ｍ２Ｍ４Ｏ３で表される化合物をＡＮｂＯ３に適量含有させて主成分であるニオブ酸アルカリ系化合物を形成するのも好ましく、これにより、より一層の圧電特性の向上を図ることが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、内部電極材料として、低コストでマイグレーションの発生を抑制できるＮｉを主成分とした材料を使用していることから、還元性雰囲気で焼成する必要があり、そのためには副成分としてＭｎやＺｒを含有させ、還元雰囲気での焼結性を向上させるのが望ましい。
【００６１】
この積層型圧電型セラミック電子部品は、第１の実施の形態と略同様の方法により、以下のようにして製造することができる。
【００６２】
すなわち、まず、第１の実施の形態と同様の方法・手順で、図５に示すように、第１のセラミックグリーンシート８ａ、８ｂ、及び第２のセラミックグリーンシート９ａ〜９ｇを作製する。
【００６３】
次いで、Ｎｉを主成分とした内部電極用導電性ペーストを使用し、第２のセラミックグリーンシート９（９ａ〜９ｇ）上にスクリーン印刷によって所定形状の導電膜１０（１０ａ〜１０ｇ）を形成する。
【００６４】
次に、これら導電膜１０ａ〜１０ｇが形成された第２のセラミックグリーンシート９ａ〜９ｇを積層した後、これを第１のセラミックグリーンシート８ａ、８ｂで挟持し、圧着する。そしてこれにより第１のセラミックグリーンシート８ａ、８ｇが最外層に配された積層成形体を作製する。
【００６５】
次いで、積層成形体を所定寸法に切断してアルミナ製の匣（さや）に収容し、所定温度（例えば、２５０〜５００℃）で脱バインダ処理を行った後、導電膜が酸化されないような還元性雰囲気下、所定温度（例えば、１０００〜１１００℃）で焼成し、圧電セラミック素体５を形成する。
【００６６】
次いで、圧電セラミック素体５の両端部にＡｇ等からなる外部電極用導電性ペーストを塗布し、所定温度（例えば、７５０℃〜８５０℃）で焼付け処理を行って図６に示すように外部電極６ａ、６ｂを形成する。そしてこの後、所定の分極処理を行ない、これにより積層型圧電セラミック電子部品が製造される。
【００６７】
このように第２の実施の形態では、第１の実施の形態に加え、Ｎｉを主成分とする導電性ペーストを第２のセラミックグリーンシート９に塗布して所定パターンの導電膜１０を形成する導電膜形成工程を含み、焼成工程は、導電膜１０が酸化しないような還元性雰囲気で行うので、還元性雰囲気下、Ｎｉを主成分とする内部電極材料と共焼成しても、圧電特性と信頼性の両立が可能な積層型の圧電セラミック電子部品を得ることができる。
【００６８】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００６９】
〔試料の作製〕
（セラミックグリーンシートの作製）
まず、セラミック素原料として、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＢａＣＯ３、及びＺｒＯ２を用意した。そして、組成式〔１００{０．９５（Ｋ0.５Ｎａ0.5）ＮｂＯ３−０．０５ＢａＺｒＯ３}＋０．５ＺｒＯ２〕となるように、前記セラミック素原料を秤量した。次いで、これら秤量物を、ＰＳＺボールが内有されたボールミルに投入し、エタノールを溶媒にして約９０時間湿式で混合した。そして、得られた混合物を乾燥した後、大気雰囲気中、８５０℃の温度で仮焼し、仮焼物を得た。
【００７０】
次いで、別のセラミック素原料として、ＭｎＣＯ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、及びＤｙ２Ｏ３を用意し、これら仮焼物１モル部に対し０．０５モル部のＭｎＣＯ３を添加し、さらにＧａ、Ｎｄ、及びＤｙの含有モル量が仮焼物１モル部に対し表１に示すモル部となるように、Ｇａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、及びＤｙ２Ｏ３を添加して粉砕し、混合物を得た。そして、該混合物にバインダ、分散剤、及びエタノールと共にボールミルに投入して十分に湿式で混合し、その後ドクターブレード法を使用して成形加工を施し、厚みが５μｍの試料番号Ａ〜Ｆのセラミックグリーンシートを所定枚数作製した。
【００７１】
表１は、試料番号Ａ〜Ｆの各セラミックグリーンシート中のＧａ、Ｎｄ、及びのＤｙの仮焼物１モル部に対する含有モル量を示している。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
（評価試料の作製）
Ｎｉを主成分とする導電性ペーストを用意し、前記セラミックグリーンシート中、一部のセラミックグリーンシートに対し、スクリーン印刷法を使用して前記導電性ペーストを塗布し、所定パターンの導電膜を形成した。
【００７４】
そして、表層部領域のセラミックグリーンシートと、表層部領域以外の表層部外領域のセラミックグリーンシートとの組み合わせが、表２となるようにセラミックグリーンシートＡ〜Ｆを適宜積層し、積層成形体を形成した。すなわち、表２は、試料番号１〜７における表層部領域と表層部外領域のセラミックグリーンシートＡ〜Ｆの組み合わせを示している。尚、積層数は１９層であった。
【００７５】
【表２】
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【００７６】
次に、この積層成形体を、２５ＭＰａの圧力で加圧し、圧着した後、Ｎｉ／ＮｉＯの平衡酸素分圧の０．５桁還元側となるよう調整された還元性雰囲気で約１０００〜１０８０℃の温度で２時間焼成し、これにより内部電極が埋設された圧電セラミック素体を作製した。
【００７７】
そして、圧電セラミック素体の両端面から内部電極が交互に露出するように前記圧電セラミック素体をダイサーで切断して、次いで、両端面にスパッタリング処理を行い、Ｎｉ−Ｃｒ合金及びＮｉ−Ｃｕ合金からなる二層構造の外部電極を形成し、さらに室温で３．０ｋＶ／ｍｍの電界を１０分間印加して分極処理を行い、これにより試料番号１〜７の試料を得た。尚、各試料の外形寸法は長さ８ｍｍ、幅２ｍｍ、厚み０．１ｍｍであった。
【００７８】
〔試料の評価〕
試料番号１〜７の各試料の一部を鏡面研磨し、ＦＥ−ＷＤＸ（電界放射式波長分散型Ｘ線回折装置）を使用し、表層部５μｍ以内及び中央部５μｍ以内の任意の点での組成を５点ずつ分析し、Ｇａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、Ｄｙ／Ｎｂ比の平均値を求めた。
【００７９】
また、試料番号１〜７の各試料について、レーザードップラー振動計を使用し、０．５〜１１ｋＶ／ｍｍの電界を印加し、測定周波数１ｋＨｚで素子の幅方向の変位量Ｓを測定し、この変位量Ｓを素子幅(２ｍｍ)で除算して歪みを求め、更にこの歪みを電界Ｅで除算して各電界のＳ／Ｅ値を算出し、Ｓ／Ｅ値の最大値Ｓmax／Ｅmaxで変位特性を評価した。
【００８０】
さらに、試料番号１〜７の各試料を８５℃の恒温槽に投入して２ｋＶ／ｍｍのＤＣ電界を印加し、投入後、１時間、２４時間、１００時間、２００時間、３００時間、４００時間、及び５００時間がそれぞれ経過した時点で恒温槽から試料を取り出し、比抵抗を測定した。そして、比抵抗が１０３Ω・cm以下になった時点をＤＣ電界印加の信頼性寿命とした。
【００８１】
表３は試料番号１〜７の表層部及び中央部のＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比、Ｄｙ／Ｎｂ比（平均値）、Ｓmax／Ｅmax値、及び信頼性寿命を示している。
【００８２】
【表３】
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【００８３】
試料番号７は、表層部領域にＧａ、Ｎｄ、及びＤｙのいずれも含有されておらず、このためＳmax／Ｅmax値は１２０ｐｍ／Ｖと良好であるが、信頼性寿命が２４時間と短く、信頼性に劣ることが分かった。
【００８４】
また、試料番号６は、表層部領域にＧａ及びＤｙが含有されているものの、Ｇａ／Ｎｂ比及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が表層部外領域と同一であり、表層部領域と表層部外領域とで実質的な濃度差が生じておらず、このため信頼性寿命は５００時間と良好であるが、Ｓmax／Ｅmax値が６０ｐｍ／Ｖと低く、変位特性に劣ることが分かった。
【００８５】
これに対し試料番号１〜５は、表層部領域におけるＧａ／Ｎｂ比、Ｎｄ／Ｎｂ比及びＤｙ／Ｎｂ比の総計が表層部外領域よりも大きいので、Ｓmax／Ｅmax値は８０〜１０７ｐｍ／Ｖとなって良好な変位特性を確保でき、さらに信頼性寿命も４００〜５００時間となって良好な信頼性が得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
圧電特性と信頼性の両立が可能な圧電セラミック電子部品を実現する。
【符号の説明】
【００８７】
１  圧電セラミック素体
２ａ、２ｂ  外部電極
５  圧電セラミック素体
６ａ、６ｂ  外部電極
７ａ〜７ｇ  内部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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