(57)【要約】【課題】焼成後の電極の連続性を低下させることがなく、圧電体セラミック層の強度低下を防止すると共に、特性バラツキを抑えた積層型圧電トランスを提供する。【解決手段】複数の、分極された圧電体セラミック層１と内部電極３とが交互に積層されている駆動部Ａを設ける。駆動部Ａに内部電極３に接続された入力外部電極２を設ける。駆動部Ａに隣接して、圧電体セラミック５と出力電極４と有する発電部Ｂを設ける。上記内部電極３は、銀およびパラジウムの少なくとも一方の第一金属と、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方の第二金属とを含む焼付内部電極である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体セラミック層が複数層積層され、一体焼結されてなる積層型圧電トランスであって、
前記積層型圧電トランスは、厚み方向に分極された圧電体セラミック層と内部電極とが複数層交互に積層され、かつ前記内部電極につながる一対の入力外部電極を備えた駆動部と長手方向に分極された圧電体セラミックと出力電極を備えた発電部とを備えており、
前記内部電極は、銀およびパラジウムの少なくとも一方の第一金属と、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方の第二金属とを含む焼付内部電極であることを特徴とする積層型圧電トランス。
【請求項２】
前記内部電極は、１００重量部の第一金属に対して、第二金属を０．０１〜５重量部含有していることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電トランス。
【請求項３】
焼付前の第二金属は、有機金属の形態であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層型圧電トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト用インバータ、蛍光管点灯用インバータ等に用いられる積層型圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トランジスタテレビや蛍光管点灯用インバータ等の高電圧を必要としている小型電子機器において、高電圧を発生するための小型電源として積層型圧電トランスが提案されている。
【０００３】
上記積層型圧電トランスは、通常、矩形状の本体を有している。上記本体は、駆動部と、上記駆動部に対して長手方向に隣接して配置された発電部とを備えている。
【０００４】
上記発電部には、長手方向に分極された圧電体部と長手方向端面に形成された出力電極とが形成されている。上記駆動部では、内部電極と圧電体セラミック層とが交互に本体の厚さ方向に積層されていると共に、互いに対面する各内部電極にそれぞれ接続された、１対の外部入力電極がそれぞれ形成されている。
【０００５】
このような駆動部は、内部電極の形状に塗布された内部電極用ペーストが形成された圧電セラミックスグリーンシートを互いにそれらの厚さ方向に積層圧着して一体化した矩形状の積層圧電体を、焼成して得られている。
【０００６】
その内部電極用ペーストの材料としては、主に導電性粉末として銀・パラジウムを用い、銀の焼結を制御するために、Ａｕからなる有機金属レジネートが添加されたものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内部電極材料を用いた積層型圧電トランスでは、積層型圧電トランスの昇圧比を調整するために圧電体セラミックス層の厚みを厚くした場合、焼成時に銀の拡散が進み、電極連続性が著しく低下し、分極後にセラミック強度が減少したり、特性値のバラツキが大きくなったりするという問題があった。
【０００８】
本発明は、圧電体セラミックス層の厚みを厚くしても、焼成後の電極連続性を保持できる内部電極材料を用いた積層型圧電トランスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の積層型圧電トランスは、圧電体セラミック層が複数層積層され、一体焼結されてなる積層型圧電トランスであって、前記積層型圧電トランスは、厚み方向に分極された圧電体セラミック層と内部電極とが複数層交互に積層され、かつ、前記内部電極につながる一対の入力外部電極を備えた駆動部と長手方向に分極された圧電体セラミックと出力電極を備えた発電部とを備えており、前記内部電極は、銀およびパラジウムの少なくとも一方の第一金属と、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方の第二金属とを含む焼付内部電極であることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、内部電極が第二金属を含むことで、第一金属が焼付時に圧電体セラミック層に拡散することを抑制でき、内部電極の連続性をより維持でき、また第一金属の拡散による圧電体セラミック層の強度低下を回避できるから、特性のバラツキを低減できる。
【００１１】
また、上記積層型圧電トランスでは、内部電極は、１００重量部の第一金属に対して、第二金属を０．０１〜５重量部含有していることが好ましい。上記構成によれば、第二金属が、０．０１重量部未満の場合は前記課題に対する効果がほとんどなく、また５重量％を超える場合、効果を得ることができるもののコスト高となる。
【００１２】
上記積層型圧電トランスにおいては、焼付前の第二金属は、有機金属の形態であることが望ましい。上記構成によれば、第一金属が焼付時に圧電体セラミック層に拡散することをより確実に抑制できから、特性のバラツキ低減をより一層確保できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型圧電トランス１０の構造を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。上記積層型圧電トランスは、通常、矩形板状の形状を有している。上記積層型圧電トランスは、駆動部Ａと、上記駆動部Ａに対して長手方向に隣接して配置された発電部Ｂとを備えている。
【００１４】
上記発電部Ｂは、長手方向に分極（Ｐ）された圧電体セラミック５と長手方向端面に形成された出力電極４とを備えている。上記圧電体セラミック５は、伝達してくる機械振動に共振して、高電圧を効率よく発生するものである。上記出力電極４は、上記圧電体セラミック５にて発生した高電圧を、後述する一対の入力外部電極２における一方の端子との電位差として外部に取り出すためのものである。
【００１５】
上記駆動部Ａでは、内部電極３と圧電体セラミック層１とが交互に積層型圧電トランス本体の厚さ方向に積層されている。上記圧電体セラミック層１は、厚み方向に分極（Ｐ）されている。
【００１６】
また、駆動部Ａにおいては、互いに対面する各内部電極３は、積層型圧電トランス本体の短手方向の両端面に交互に露出し、かつ相互間の絶縁性が間に挟まれた圧電体セラミック層１により確保されている。さらに、駆動部Ａには、互いに対面する各内部電極３にそれぞれ接続された、１対の入力外部電極２がそれぞれ形成されている。
【００１７】
このような積層型圧電トランスにおいては、入力側を低インピーダンス、出力側を高インピーダンスにすれば、共振時にほぼインピーダンス比の平方根に等しい変圧比が得られる。
【００１８】
このような駆動部Ａは、内部電極３の形状に塗布された内部電極用ペーストが形成された圧電セラミックスグリーンシートを互いにそれらの厚さ方向に積層圧着して一体化した矩形状の積層圧電体を、焼成して得られている。
【００１９】
本発明の積層型圧電トランスでは、内部電極３が、銀およびパラジウムの少なくとも一方の第一金属と、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方の第二金属とを含む焼付内部電極であることを特徴としている。
【００２０】
以下、上記第一金属と第二金属とを種々の組み合わせにて含む内部電極用ペーストからなる内部電極３を有する本発明の各実施例について説明する。
【００２１】
【第一実施例】
第一実施例としての各実施例１〜１２は、第一金属の導電性粉末としてＡｇ／Ｐｄ＝７０／３０の重量比の共沈粉末を用いた例である。テルペン系溶剤９４重量部に、エチルセルロース樹脂６重量部を徐々に加えて、撹拌機にて２４時問撹拌して、有機ビヒクルを作製した。作製した有機ビヒクル４０重量部に、１００重量部のＡｇ／Ｐｄ＝７０／３０の重量比の共沈粉末と、表１に従った重量部の有機金属種（第二金属）となる有機金属（硫化バルサムＲｈ、または硫化バルサムＩｒ）とを加え、三本ロールにて混練し、内部電極用ペーストを得た。
【００２２】
一方、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電体セラミック材料を所定の組成に混合し、約９００℃の温度で仮焼成した粉末、バインダー、および可塑剤等の添加物を互いに混合したスラリーをドクターブレード法で成形し約１００μｍ程度の厚さのグリーンシートを得た。
【００２３】
このグリーンシート上に各実施例１〜１２の内部電極となる内部電極用ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させた。これらの内部電極用ペースト層が形成されたグリーンシートを、内部電極用ペースト層の一端が積層体の対向する側面に交互に露出するように積み重ね、熱プレスにより圧着させて一体化して積層体を作製した。
【００２４】
その後、上記積層体を、約５００℃の温度でバインダー成分を除去し、さらに１１００〜１２００℃で数時間焼成して、各圧電体セラミック層１間に内部電極３を有する駆動部Ａおよびそれに隣接した発電部Ｂからなる積層型圧電トランス本体を得た。
【００２５】
焼成後、積層型圧電トランス本体に対して、一対の入力外部電極２および出力電極４を厚膜法にて駆動部Ａおよび発電部Ｂに形成した後、駆動部Ａを厚み方向に発電部Ｂを長さ方向に所定の電圧で分極して、各実施例１〜１２の積層型圧電トランスをそれぞれ作製した。
【００２６】
また、比較例１〜２として、有機金属種を、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方からＡｕに代え、その添加量を表１に記載とした他は上記各実施例１〜１２と同様にして、比較例としての比較用積層型圧電トランスをそれぞれ作製した。
【００２７】
得られた積層型圧電トランスおよび比較用積層型圧電トランスにおいて、▲１▼分極前の一次側（駆動部Ａ）のＥＳＲ、▲２▼分極後の抗折強度、▲３▼分極後の一次側（駆動部Ａ）における容量のバラツキをそれぞれ測定した。表１に、銀・パラジウム（重量比７：３）粉末に対する有機金属種類／添加量と積層型圧電トランス特性の関係をそれぞれ示した。
【００２８】
表１に示した総合評価に関する、「×」の記載は、従来と同様であり、改善が見られなかったことを示し、「△」の記載は改善が見られたが小さいことを示し、「○」は十分な改善が見られたことを示す。この総合評価は、以下の表２でも同様である。
【００２９】
表１から明らかなように、本発明により、分極前の一次側（駆動部Ａ）のＥＳＲが低く、抗折強度が高く、かつ、容量バラツキが小さい積層型圧電体を得ることができる。分極前の一次側（駆動部Ａ）のＥＳＲの低い理由は電極の連続性が高く、内外電極の接続状態が良くなり接続でのロスが低いことと、内部電極の均一性向上により電極での抵抗が低くなったためである。また、抗折強度の高い理由は内部電極端部に欠陥ができないことで分極歪により発生する応力集中を分散することができるためである。さらに、容量バラツキの小さい理由は内部電極の均一性が高まることで電極面積が均一となるためである。
【００３０】
その上、上記内部電極３は、銀・パラジウム粉末１００重量部に対して、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方を０．０１〜５重量部含有していることがより好ましいことが分かる。
【００３１】
また、各実施例１〜１２および各比較例１〜２の内部電極をそれぞれ断面観察した結果、本発明に係る各実施例１〜１２では内部電極３の連続性が従来と比べて向上していることを確認した。本発明に係る積層型圧電トランスの内部電極３の状態を図４に、従来品である比較例の比較用積層型圧電トランスにおける内部電極２３の状態を図５に示す。図５から明らかなように、比較用積層型圧電トランスでは、その内部電極３に、内部電極３の金属成分が拡散して薄くなった拡散部２３が多数認められ、これが特性劣化の原因となっていることが分かる。
【００３２】
【表１】
2004031737.tif 000003
【００３３】
【第二実施例】
第二実施例としての各実施例１３〜２４は、第一金属の導電性粉末としてＡｇ単体粉末を用いた例である。第一実施例で作製した有機ビヒクル４０重量部に、Ａｇ粉末を１００重量部と、表２に従った有機金属種（第二金属）となる量の有機金属（硫化バルサムＲｈ、または硫化バルサムＩｒ）を加え、三本ロールにて混練し、内部電極用ペーストを得た。
【００３４】
以下、第一実施例と同様に積層型圧電トランスを作製した。また、比較例３〜４として、有機金属種をＡｕに代え、その添加量を表２に記載とした他は上記各実施例１３〜２４と同様にして比較用積層型圧電トランスをそれぞれ作製した。以下、第一実施例と同様にして特性を評価した。表２に、銀単体粉末に対する有機金属種類／添加量と各特性値をそれぞれ示した。
【００３５】
銀（Ａｇ）の内部電極材料にロジウムおよびイリジウムの少なくとも一種を添加した内部電極用ペーストを使用した、本発明の積層型圧電トランスにおいては、表２から明らかなように、本発明により分極前の一次側（駆動部Ａ）のＥＳＲが低く、抗折強度が高く、かつ、容量バラツキが小さい積層型圧電体が得られることが分かる。
【００３６】
さらに、上記内部電極３は、銀粉末１００重量部に対して、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方を０．０１〜５重量部含有していることがより好ましいことが分かる。
【００３７】
また、各実施例１３〜２４および比較例３〜４の内部電極をそれぞれ断面観察した結果、各実施例１３〜２４では、内部電極３の連続性が向上していることを確認した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【発明の効果】
本発明の積層型圧電トランスは、以上のように、分極された複数の圧電体セラミック層と内部電極とが交互に積層されている駆動部、および発電部を備え、上記内部電極は、銀およびパラジウムの少なくとも一方の第一金属と、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも一方の第二金属とを含む焼付内部電極である構成である。
【００４０】
上記構成によれば、内部電極に上記第二金属を含んでいることにより、焼成時の内部電極の圧電体セラミック層への拡散を防いで、内部電極の連続性を確保できる。
【００４１】
したがって、上記構成では、内部電極の拡散による圧電体セラミック層の強度低下を防止できると共に、特性バラツキを抑えた積層型圧電トランスを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型圧電トランスの概略斜視図である。
【図２】上記積層型圧電トランスの、図１に示すＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】上記積層型圧電トランスの、図１に示すＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【図４】上記積層型圧電トランスの内部電極の形態を示す平面図である。
【図５】比較例の比較用積層型圧電トランスの内部電極の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　圧電体セラミック層
２　　入力外部電極
３　　内部電極
４　　出力電極
５　　圧電体セラミック
１０　　積層型圧電トランス
Ａ　　駆動部
Ｂ　　発電部
【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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