(57)【要約】【課題】１０００℃以下の焼成温度で低温焼結が可能であり、かつ優れた圧電特性と高い耐熱性を有する圧電磁器組成物を提供することである。【解決手段】組成式Ｐｂａ（ＺｒｂＴｉｃＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δで表される主成分であって、前記組成式中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがそれぞれ０．９７０≦ａ≦１．０３０，０．４４０≦ｂ≦０．５２０，０．４４０≦ｃ≦０．５２０，０．００８３≦ｄ≦０．０２３３，０．００６７≦ｅ≦０．０３３３，０．００３３≦ｆ≦０．０３３３，（但しｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１，δ＝（２ａ＋４ｂ＋４ｃ＋２ｄ＋５ｅ＋５ｆ）×０．５−３）となる値を有する主成分１ｍｏｌに対して、副成分として、ＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３を含有し、前記ＣｕＯをｇｍｏｌ、前記ＭｇＯをｈｍｏｌ、前記ＷＯ３をｉｍｏｌとしたとき，各ｇ，ｈ，ｉはそれぞれ、０．００４１≦ｇ≦０．０８１９，０．００８１≦ｈ≦０．０８０８，０．００１４≦ｉ≦０．０１４０の範囲で含有してなる圧電磁器組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式Ｐｂａ（ＺｒｂＴｉｃＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δで表される主成分であって、前記組成式中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがそれぞれ
０．９７０≦ａ≦１．０３０
０．４４０≦ｂ≦０．５２０
０．４４０≦ｃ≦０．５２０
０．００８３≦ｄ≦０．０２３３
０．００６７≦ｅ≦０．０３３３
０．００３３≦ｆ≦０．０３３３
（但しｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１，δ＝（２ａ＋４ｂ＋４ｃ＋２ｄ＋５ｅ＋５ｆ）×０．５−３）
となる値を有する主成分１ｍｏｌに対して、副成分として、ＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３を含有し、前記ＣｕＯをｇｍｏｌ、前記ＭｇＯをｈｍｏｌ、前記ＷＯ３をｉｍｏｌとしたとき，各ｇ，ｈ，ｉはそれぞれ、
０．００４１≦ｇ≦０．０８１９
０．００８１≦ｈ≦０．０８０８
０．００１４≦ｉ≦０．０１４０
の範囲で含有してなることを特徴とする、圧電磁器組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電磁器組成物の主成分におけるＰｂの一部がＳｒ，Ｌａのうち少なくとも１種類の元素で置換されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電磁器組成物。
【請求項３】
前記Ｐｂの一部は、４ｍｏｌ％以下（但し、０ｍｏｌ％を含まず）であることを特徴とする、請求項２に記載の圧電磁器組成物。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電磁器組成物を用いて構成されていることを特徴とする、圧電トランス。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電トランスを用いて構成されていることを特徴とする、圧電トランスインバータ回路。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３に記載の圧電磁器組成物の製造方法であって、
前記圧電磁器組成物の主成分である化合物原料、及び前記圧電磁器組成物の副成分であるＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料のうち少なくとも１種類を所定量もしくはその所定量の一部を差し引いて秤量したものを混合した後に、前記混合物を仮焼する工程と、
前記仮焼工程で得られた仮焼物に、前記副成分であるＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料うち少なくとも１種類を所定量に対して補充すべき量を秤量・添加したものを混合した後に、成形・焼成する工程と、
を備えることを特徴とする、圧電磁器組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電磁器組成物、圧電トランス，圧電トランスインバータ回路，及び圧電磁器組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧電フィルタ、圧電アクチュエータ、圧電トランス、圧電センサなどに使用される圧電磁器組成物として、チタン酸ジルコン酸鉛系磁器組成物がよく知られている。また、この圧電磁器組成物に種々の添加物を加えて、圧電特性の向上がなされている。
【０００３】
例えば、圧電磁器組成物として、Ｐｂ（Ｍｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３からなる主成分に副成分としてＳｂ２Ｏ３を含有させたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電磁器組成物として、Ｐｂ１−ａ−ｂＳｒａ（ＺｒｍＴｉｎＭｎｘＮｂｙＳｂｚ）Ｏ１＋２ｍ＋２ｎ＋２ｘ＋２．５ｙ＋１．５ｚ−ｂであり、結晶構造がペロブスカイト型構造のものがある（特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、圧電磁器組成物として、ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）Ｏ３系からなる主成分に、副成分としてＶ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＰｂＯ、ＷＯ３のうち少なくとも１種とＭｏＯ３を含有させたものがある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０２−０７７１８０号公報
【特許文献２】
特開平０８−２８３０６９号公報
【特許文献３】
特開２００１−０５８８７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された圧電磁器組成物はその焼成温度が１２００〜１３００℃である。また、特許文献２に記載された圧電磁器組成物はその焼成温度が１２００℃である。これら圧電磁器組成物の主成分の一つであるＰｂＯは蒸発温度が１０００℃付近から急激に増加することが知られている。
【０００８】
したがって、焼成温度が１２００〜１３００℃であると、ＰｂＯが多量に蒸発するという問題点があった。また、内部電極を有する積層型圧電セラミック素子を焼成する場合、焼成温度より高い融点を有する電極材料を用いなければならない。このような高融点金属としては白金やパラジウムなど高価な金属を用いる必要があり、製造コストが非常に高くなる。
【０００９】
また、特許文献３に記載の圧電磁器組成物は、焼成温度が１０００℃以下であり、ＰｂＯの蒸発を回避でき、積層型圧電セラミック素子の内部電極としてパラジウム量を減らすことができるので製造コストを低減することができる。
【００１０】
しかしながら、この圧電磁器組成物はキュリー温度（Ｔｃ）が約２５０℃程度であり、圧電セラミック素子を用いた圧電応用製品が表面実装時のハンダリフロー工程で高温にさらされると、圧電特性が大きく劣化し、耐熱性が不十分であるという問題点がある。
【００１１】
したがって、高耐熱性をもたせるためには、圧電セラミック素子に用いられている圧電磁器組成物のキュリー温度を少なくとも２８０℃にする必要がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するものであり、その目的は、１０００℃以下の焼成温度で低温焼結可能であり、かつ高水準の電気機械結合係数（Ｋ）や機械的品質係数（Ｑｍ）等の圧電特性を有する圧電磁器組成物を提供することである。さらに、キュリー温度が高く、表面実装時のハンダリフロー等の加熱処理による圧電特性の劣化が小さい高耐熱性を有する圧電磁器組成物を提供することである。
【００１３】
また、この発明の他の目的は、従来の場合よりも優れた圧電特性及び高耐熱性を高い水準で両立させた圧電磁器組成物を用いた圧電トランス、及びその圧電トランスを備えたインバータ回路を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この本発明に係る圧電磁器組成物の要旨は以下の通りである。
【００１５】
すなわち、本発明の請求項１に記載の圧電磁器組成物は、下記に示す組成式（１）で表される主成分であって、前記組成式中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがそれぞれ０．９７０≦ａ≦１．０３０，０．４４０≦ｂ≦０．５２０，０．４４０≦ｃ≦０．５２０，０．００８３≦ｄ≦０．０２３３，０．００６７≦ｅ≦０．０３３３，０．００３３≦ｆ≦０．０３３３となる値を有する主成分１ｍｏｌに対して、副成分として、ＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３を含有し、前記ＣｕＯをｇｍｏｌ、前記ＭｇＯをｈｍｏｌ、前記ＷＯ３をｉｍｏｌとしたとき，各ｇ，ｈ，ｉはそれぞれ、０．００４１≦ｇ≦０．０８１９，０．００８１≦ｈ≦０．０８０８，０．００１４≦ｉ≦０．０１４０の範囲で含有してなることを特徴としている。
【００１６】
Ｐｂａ（ＺｒｂＴｉｃＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δ…（１）
（但しｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１，δ＝（２ａ＋４ｂ＋４ｃ＋２ｄ＋５ｅ＋５ｆ）×０．５−３）
また、本発明の請求項２及び請求項３に記載の圧電磁器組成物は、前記圧電磁器組成物の主成分におけるＰｂの一部がＳｒ、Ｌａのうち少なくとも１種類以上の元素で置換されていることを特徴としており、その置換量は前記Ｐｂの４ｍｏｌ％以下（但し、０ｍｏｌ％を含まず）であることを特徴としている。
【００１７】
すなわち、請求項１に係る圧電磁器組成物の主成分中におけるＰｂの含有モル量が０．９７０〜１．０３０である時、上記組成式（１）を変形した下記組成式（２）からなる主成分を用いた圧電磁器組成物であることを特徴としている。
【００１８】
ＰｂαＭβ（ＺｒｂＴｉＣＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δ…（２）
（但し、ＭはＳｒ，Ｌａのうち少なくとも１種以上、β≦０．０４、α＋β＝０．９７０〜１．０３０）
また、本発明の請求項４に記載の圧電トランスは、請求項１ないし請求項３の圧電磁器組成物を用いて構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載の圧電トランスインバータ回路は、請求項４に記載の圧電トランスを用いて構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、本発明の請求項６に記載の圧電磁器組成物の製造方法は、以下に示す製造方法を用いて請求項１ないし請求項３に記載の圧電磁器組成物を製造することである。
【００２１】
すなわち、前記圧電磁器組成物の主成分である化合物原料、及び前記圧電磁器組成物の副成分であるＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料のうち少なくとも１種類を所定量もしくはその所定量の一部を差し引いて秤量したものを混合した後に、前記混合物を仮焼する工程と、前記仮焼工程で得られた仮焼物に、前記副成分であるＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料うち少なくとも１種類を所定量に対して補充すべき量を秤量・添加したものを混合した後に、成形・焼成する工程と、を備える圧電磁器組成物の製造方法を用いて圧電磁器組成物を製造するものである。
【００２２】
本発明に係る圧電磁器組成物によれば、前記主成分に焼結助剤として所定量の前記副成分であるＣｕＯ、ＭｇＯ、及びＷＯ３を含有させることにより、焼結初期段階で主成分のセラミック粒界に液相が形成されるので、粒子間の結合の形成速度が増加し焼結を促進させることが可能となる。
【００２３】
低温焼結化に関するメカニズムは以下のようになる。すなわち、焼結初期段階でセラミック粒界に前述の液相が生成すると、その液相は固相粒子を濡らし若干溶解させて広がりを見せるが、この濡れ性液相が十分量に存在すると、粒子の再配列により緻密化させることができる。そしてさらに、溶解−析出プロセス（具体的には、拡散、粒成長及び形状緩和）を経て、固相粒子に対して気孔を消滅させ、ネック成長と粒成長を起こさせることが可能となる。したがって、本発明に係る圧電磁器組成物は１０００℃以下という低い焼成温度でも十分な焼結性を有することが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る圧電磁器組成物によれば、焼結の終了段階では上述の液相はセラミックの粒内に吸収されるか、もしくはセラミックの粒子間の三重点に集中するので、セラミックの粒界には未反応物が残留しにくくなる。したがって、高水準の電気機械結合係数（Ｋ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を得ることが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る圧電磁器組成物によれば、Ｐｂの化学量論組成をより少なくする場合では、機械的品質係数（Ｑｍ）をさらに向上することができ、またより多くする場合では、低温焼結性をさらに向上させることができるため、材料設計の自由度は高くなる。
【００２６】
また、本発明に係る圧電磁器組成物によれば、含有モル量が０．９７０〜１．０３０の範囲にあるＰｂの４ｍｏｌ％以下をＳｒ，Ｌａの少なくとも１種以上で置換することによっても、高水準の電気機械結合係数（Ｋ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を得ることが可能となる。特に、比誘電率（ε）を高くすることができるので、材料設計の自由度は高くなる。
【００２７】
また、本発明に係る圧電磁器組成物によれば、キュリー温度（Ｔｃ）が高いことにより、表面実装時の無鉛ハンダリフロー等の加熱処理による圧電特性の劣化が小さい高耐熱性を有する。
【００２８】
したがって、上述の本発明に係る圧電磁器組成物を備えた圧電トランス、及び圧電トランスインバータ回路も、優れた圧電特性と高耐熱性を有する。特に、無鉛ハンダ等のリフロー実装を行う上で非常に好適である。
【００２９】
また、本発明に係る圧電磁器組成物の製造方法によれば、あらかじめ仮焼前に所定の化合物原料をすべて秤量・混合して圧電磁器組成物を製造する方法と比べると、以下の点で優れている。すなわち、仮焼後に所定量もしくはその一部のＣｕＯ、ＭｇＯ、及びＷＯ３の化合物原料うち少なくとも１種類を、得られた仮焼粉末に添加することにより、主成分のセラミック粒界に、より選択的に液相を形成することができるため、より低温で焼結させることができ、しかも圧電磁器組成物の圧電特性を同等レベル以上にすることが可能となる。
【００３０】
したがって、高水準の電気機械結合係数（Ｋ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を維持しつつ、焼成温度が９００℃〜１０００℃という低温での焼成が可能となる。また、キュリー温度（Ｔｃ）が高いことにより、表面実装時における無鉛ハンダリフロー等の加熱処理による圧電特性の劣化が小さくなるので、高耐熱性を有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００３２】
はじめに、本発明に係る圧電磁器組成物を用いた圧電トランス及び圧電トランスインバータ回路について、実施の形態を詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明に係る圧電磁器組成物を用いた圧電トランスの一実施の形態を示す断面図である。
【００３４】
図１において、圧電トランス１０は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、積層構造を有するローゼン型圧電トランスであり、複数枚の圧電セラミックのグリーンシートを積層圧着し一体焼成した矩形平板状の圧電セラミック板１１を備えている。ここで、前記圧電セラミックには本発明に係る圧電磁器組成物が含有されている。
【００３５】
前記圧電セラミック板１１の長手方向の片側半部（図における左側）の内部及び上下面の略全面に、対になる入力電極１２，１３が対向して形成され、他方側の長手方向の端面に出力電極１４が形成されている。入力電極１２，１３は、前記圧電セラミックの層間に形成された内部電極１２ｉ，１３ｉ及び外部電極１２ｅ，１３ｅからなり、外部電極１２ｅ，１３ｅはそれぞれ幅方向の一方側面に延設して形成されており、各内部電極１２ｉは外部電極１２ｅに、内部電極１３ｉは外部電極１３ｅに、それぞれ側面で接続されている。入力電極が１２，１３が形成された部分は厚み方向に分極されて駆動部Ａが構成され、他方の部分は長手方向に分極されて発電部Ｂが構成される。通常、一方の入力電極１３は共通電極（アース電極）として接地される。
【００３６】
前記圧電トランス１０において、入力電極１２，１３間に、圧電トランス１０の長手方向の固有共振周波数と略等しい周波数の交流電圧が印加されると、圧電トランス１０は長手方向に強い機械振動が生じ、これにより発電部Ｂでは圧電効果により電荷が発生し、出力電極１４とアース電極との間に昇圧された出力電圧が生じる。
【００３７】
なお、ここでは積層構造を有するローゼン型圧電トランスの例を示したが、もちろん単板構造の圧電トランスも同様の作用効果を有している。
【００３８】
図２は本発明に係る圧電磁器組成物を備えた圧電トランスを用いて構成された圧電トランスインバータ回路の一実施の形態を示すブロック図である。
【００３９】
圧電トランスインバータ回路２０は、図２の一例のように、圧電トランス１と冷陰極管２と電流電圧変換回路３と誤差増幅回路４と電圧周波数変換回路５と駆動回路６と制御回路７と第２の制御回路８と負荷９で構成される。
【００４０】
圧電トランス１は駆動回路６から一次側電極に入力された交流電圧を電圧変換して冷陰極管２に印加する。冷陰極管２は圧電トランス１の出力電圧によって点灯する。冷陰極管２に流れる電流は電流電圧変換回路３に与えられて電圧に変換されて誤差増幅回路４に与えられ、管電流を制御するための基準電圧Ｖ１との差電圧が増幅される。
【００４１】
誤差増幅回路４の出力は電圧周波数変換回路５に与えられて駆動周波数が決定される。駆動回路６はその駆動周波数によって圧電トランス１を駆動させる。制御回路７は制御用トランジスタ（図は略）を含み、内部からの間欠駆動制御信号Ｓ１によって制御用トランジスタが駆動回路６のＭＯＳＦＥＴ（図は略）をオン，オフさせる。
【００４２】
また、冷陰極管２が消灯して制御回路７が間欠駆動制御信号Ｓ１によって駆動回路６の出力を停止させているときに、誤差増幅回路４の出力電流が負荷９に流れるように制御回路８によって制御される。
【００４３】
図２に示す圧電トランス１は、圧電トランス固有の共振周波数で最大の周波数昇圧特性を持ち、その共振周波数より離れると昇圧が小さくなるという周波数昇圧特性を持っている。この周波数昇圧特性を利用して、誤差増幅回路４によって冷陰極管電流を電圧に変換した値と、管電流を設定する基準電圧Ｖ１とを比較し、その比較電圧を周波数に変換し、圧電トランス１を駆動することにより、圧電トランス１の昇圧を変えて管電流を一定にするように動作している。
【００４４】
ここで、図２の圧電トランス１には、本発明に係る圧電磁器組成物を備えている。
【００４５】
以下、本発明に係る圧電磁器組成物、及びその製造方法を詳述する。
【００４６】
【第１の実施例】
まず、出発原料として、ＰｂＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、及びＷＯ３の化合物を、表１に示すように、所定量に秤量した。この秤量物に水及びジルコニアボール等の粉砕媒体を加え、所定の粉砕粒径になるように湿式混合・粉砕・乾燥を行い、混合粉末を得た。なお、出発原料として上記酸化物に限らず、酸化数の異なる酸化物、金属、炭酸塩、水酸化物、金属アルコキシドなどを適宜使用してもよい。
【００４７】
その後、得られた混合粉末を６００℃〜１０００℃の温度で、０．５〜２時間保持して仮焼を行い、セラミック仮焼粉末を得た。
【００４８】
次に、得られたセラミック仮焼粉末に対し、有機バインダを添加し、溶媒として水を用いてスラリーを作製し、そのスラリーを乾燥し造粒することによりセラミック造粒粉末を得た。得られたセラミック造粒粉末を板状にプレス成形してセラミック圧粉体を作製した。
【００４９】
次いで、該セラミック圧粉体を匣鉢に収容し、脱脂処理を行った後、９９０℃の温度で焼成し、セラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体を研磨及び切り出し加工を施して、一辺が１５ｍｍで肉厚が０．５ｍｍのセラミック焼結体の正方板を作製した。
【００５０】
次に、得られたセラミック焼結体の正方板にＡｇ系の導電性ペーストを焼き付けて外部電極を形成した。その後、６０℃の絶縁オイル中、４ｋＶ／ｍｍの電界を負荷して３０分間分極処理を施し、試料番号１〜２９の試験片を作製した。
【００５１】
次に、上述の各試験片について、電気機械結合係数（Ｋｓ）、機械的品質係数（Ｑｍ）、比誘電率（εｒ）及びキュリー温度（Ｔｃ）を算出した。
【００５２】
ここで、電気機械結合係数（Ｋｓ）、機械的品質係数（Ｑｍ）、及び比誘電率（εｒ）はＲＦインピーダンスアナライザを使用し、共振−反共振法により測定した。また、キュリー温度（Ｔｃ）については、比誘電率（εｒ）の温度特性を測定し、該比誘電率（εｒ）の極大温度をキュリー温度（Ｔｃ）として算出した。
【００５３】
表１には試料番号１〜２９の各成分組成、及びそれぞれの測定結果を示している。なお、試料番号欄の＊印を付したものは、本発明の範囲外であり、それ以外はすべて本発明の範囲内である。
【００５４】
【表１】
2004203629.tif 000002
【００５５】
表１からも明らかなように、本発明の範囲内の圧電磁器組成物は、Ｋｓ＞４５％、かつＱｍ＞７５０の優れた圧電特性を示している。また、Ｔｃは２８０℃より大きい値を示している。
【００５６】
ここで、表１を参照しながら、下記に示す本発明に係る請求項１の圧電磁器組成物の数値限定の理由を以下に説明する。
【００５７】
すなわち、主成分のＰｂａ（ＺｒｂＴｉｃＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δの１ｍｏｌに対して副成分のＣｕＯ（ｇｍｏｌ），ＭｇＯ（ｈｍｏｌ），及びＷＯ３（ｉｍｏｌ）を含有してなる請求項１の圧電磁器組成物において、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの値をそれぞれ０．９７０≦ａ≦１．０３０，０．４４０≦ｂ≦０．５２０，０．４４０≦ｃ≦０．５２０，０．００８３≦ｄ≦０．０２３３，０．００６７≦ｅ≦０．０３３３，０．００３３≦ｆ≦０．０３３３，０．００４１≦ｇ≦０．０８１９，０．００８１≦ｈ≦０．０８０８，０．００１４≦ｉ≦０．０１４０の範囲に限定した理由を詳説する。
【００５８】
まず、ａについて、０．９７０≦ａ≦１．０３０としたのは、ａ＜０．９７０の場合では試料番号２のようにＫｓが４５％よりも低くなり、また、ａ＞１．０３０の場合では試料番号５のようにＱｍが７５０より低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００５９】
次に、ｂとｃについて、０．４４０≦ｂ≦０．５２０，０．４４０≦ｃ≦０．５２０としたのは、ｂ＜０．４４０，ｃ＞０．５２０の場合では試料番号６のようにＫｓが４５％よりも低くなり、また、ｂ＞０．５２０，ｃ＜０．４４０の場合では試料番号９のようにＫｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０より低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６０】
次に、ｄとｅについて、０．００８３≦ｄ≦０．０２３３，０．００６７≦ｅ≦０．０３３３としたのは、ｄ＜０．００８３，ｅ＜０．００６７の場合には試料番号１０のように、Ｋｓが４５％よりも低くなり、また、ｄ＞０．０２３３，ｅ＞０．０３３３の場合には試料番号１３のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＴｃが２８０℃よりも低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６１】
次に、ｆについて、０．００３３≦ｆ≦０．０３３３としたのは、ｆ＜０．００３３の場合には試料番号１４のように、Ｋｓが４５％よりも低くなり、また、ｆ＞０．０３３３の場合には試料番号１７のように、Ｋｓが４５％より低く、しかもＴｃが２８０℃よりも低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６２】
次に、ｇについて、０．００４１≦ｇ≦０．０８１９としたのは、ｇ＜０．００４１の場合には試料番号１８のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなり、また、ｇ＞０．０８１９の場合には試料番号２１のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６３】
次に、ｈについて、０．００８１≦ｈ≦０．０８０８としたのは、ｈ＜０．００８１の場合には試料番号２２のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなり、また、ｇ＞０．０８０８の場合には試料番号２５のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６４】
最後に、ｉについて、０．００１４≦ｉ≦０．０１４０としたのは、ｉ＜０．００１４の場合には試料番号２６のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなり、また、ｉ＞０．０１４０の場合には試料番号２９のように、Ｋｓが４５％よりも低く、しかもＱｍが７５０よりも低くなるため、本発明の目的を達成することができないからである。
【００６５】
【第２の実施例】
まず、出発原料として、ＰｂＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＭｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，ＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物を準備した。
【００６６】
次に、主成分を構成するＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｎｂ，及びＳｂの含有モル量がそれぞれ１．０００ｍｏｌ，０．４８０ｍｏｌ，０．４８０ｍｏｌ，０．０１３３ｍｏｌ，０．０１３３ｍｏｌ，及び０．０１３３ｍｏｌとなるようにＰｂＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＭｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，及びＳｂ２Ｏ３の化合物原料を秤量し、副成分を構成するＣｕ，Ｍｇ，及びＷの含有モル量が主成分１ｍｏｌに対して、それぞれ０．０２０５ｍｏｌ，０．０４０４ｍｏｌ，及び０．００７０ｍｏｌとなるようにＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３を秤量した。
【００６７】
ここで、上記で秤量した副成分のうち、表２に示す“仮焼前に添加する副成分の量”となる各酸化物と上記で秤量した主成分を構成する各酸化物を、水及びジルコニア等の粉砕媒体に加え、所定の粉砕粒径になるように湿式混合・粉砕・乾燥を行い、混合粉末を得た。
【００６８】
そしてその後、得られた混合粉末を６００℃〜１０００℃で、０．５〜２時間保持して仮焼を行い、セラミック仮焼粉末を得た。
【００６９】
次に、このようにして生成されたセラミック仮焼粉末と、上記で秤量した副成分のうち表２に示す“仮焼後に添加する副成分の量”となる各酸化物とを合わせた物に対し、有機バインダを添加し、溶媒として水を用いてスラリーを作製し、そのスラリーを乾燥し造粒することによりセラミック造粒粉末を得た。そしてその後、得られたセラミック造粒粉末を板状にプレス成形してセラミック圧粉体を作製した。
【００７０】
次いで、該セラミック圧粉体を匣鉢に収容し、脱脂処理を行った後、表２に示すように９００℃〜１０００℃の焼成温度で焼成処理を施し、セラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体を研磨及び切り出し加工を施して、一辺が１５ｍｍで肉厚が０．５ｍｍのセラミック焼結体の正方板を作製した。
【００７１】
次に、得られたセラミック焼結体の正方板に導電性ペーストなどのＡｇ系導体を使用して外部電極を形成し、その後、６０℃の絶縁オイル中、４ｋＶ／ｍｍの電界を負荷して３０分間分極処理を施し、試料番号３１〜４１の試験片を作製した。
【００７２】
次に、上述の各試験片について、電気機械結合係数（Ｋｓ）、機械的品質係数（Ｑｍ）、及びキュリー温度（Ｔｃ）を算出した。算出方法は第１の実施例と同様である。
【００７３】
表２には試料番号３０〜４１における仮焼前及び仮焼後に添加する副成分の量を示し、それぞれの焼成温度、及び上記測定結果を示している。
【００７４】
【表２】
2004203629.tif 000003
【００７５】
表２によれば、試料番号３１〜４１のように、副成分のＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料において所定の全量もしくはその一部を仮焼後に秤量・混合して圧電磁器組成物を製造する方法では、試料番号３０のように、副成分のＣｕＯ，ＭｇＯ，及びＷＯ３の化合物原料をあらかじめ仮焼前にすべて秤量・混合して圧電磁器組成物を製造する方法と比べて、最大約９０℃程も低温で焼成することが可能であり、しかも圧電特性（具体的には、Ｋｓ，Ｑｍ）と耐熱特性（具体的にはＴｃ）が同等レベル以上維持できることがわかった。これは、仮焼後に副成分の化合物原料を添加することにより、主成分のセラミック粒界により選択的に液相を形成することができるためと考えられる。
【００７６】
特に、試料番号３２，３３，３９，４０からわかるように、仮焼後にＣｕＯの化合物原料を所定全量分添加する場合、もしくは、仮焼後にＣｕＯ及びＷＯ３の化合物原料を所定全量分添加する場合が圧電磁器組成物の低温焼結化には非常に効果的であり、より好ましい製造方法である。
【００７７】
【第３の実施例】
圧電磁器組成物の主成分におけるＰｂの一部をＳｒ，Ｌａで置換した圧電磁器組成物を作製し、圧電特性及び比誘電率の評価を行った。
【００７８】
ここで、第１の実施例及び第２の実施例では、主成分を組成式（１）で表し、Ｐｂ成分の含有モル量ａは０．９７０〜１．０３０の範囲であるが、本実施例では、主成分は上記組成式（１）を変形した上記組成式（２）で表されるものを用いている。但し、Ｓｒの配合モル比をβ１、Ｌａの配合モル比をβ２とすると、β１＋β２＝βである。
【００７９】
なお、試料番号４２は試料番号１と同一のセラミック組成である。
【００８０】
（試料番号４３〜４６）
表３の試料番号４２においてＰｂの一部をＳｒで置換し、Ｐｂの配合モル比（α）を０．９９０〜０．９４０とし、Ｓｒの配合モル比（β１）が０．０１０〜０．０６００となるように、ＰｂＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＷＯ３、及びＳｒＯの化合物原料をそれぞれ所定量秤量し、第１の実施例と同様の方法・手順で試験片を作製した。
【００８１】
（試料番号４７〜５０）
表３の試料番号４２においてＰｂの一部をＬａで置換し、Ｐｂの配合モル比（α）を０．９９０〜０．９４０とし、Ｌａの配合モル比（β２）が０．０１０〜０．０６０となるように、ＰｂＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＷＯ３、及びＬａ２Ｏ３の化合物原料をそれぞれ所定量秤量し、第１の実施例と同様の方法・手順で試験片を作製した。
【００８２】
（試料番号５１）
表３の試料番号５１においてＰｂの一部をＳｒ及びＬａで置換し、Ｐｂの配合モル比（α）を０．９８０とし、Ｓｒの配合モル比（β１）が０．０１０で、かつＬａの配合モル比（β２）が０．０１０となるように、ＰｂＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＷＯ３、ＳｒＯ及びＬａ２Ｏ３の化合物原料をそれぞれ所定量秤量し、第１の実施例と同様の方法・手順で試験片を作製した。
【００８３】
次に、上述の各試験片について、電気機械結合係数（Ｋｓ）、機械的品質係数（Ｑｍ）、キュリー温度（Ｔｃ）、及び比誘電率（εｒ）を算出した。算出方法は第１の実施例と同様である。
【００８４】
表３には試料番号４２〜５１におけるＰｂに対するＳｒ，Ｌａの置換量、及びそれぞれの測定結果を示している。
【００８５】
【表３】
2004203629.tif 000004
【００８６】
試料番号４３〜４５に示すように、Ｐｂの一部をＳｒと置換した場合では、Ｓｒの配合モル比（β１）が増加するにつれて、圧電特性の劣化をほとんど引き起こさずに、かつ比誘電率（ε）が向上している。しかしながら、Ｓｒの配合モル比（β２）が０．０６０と多くなると、Ｔｃの劣化を引き起こす。
【００８７】
すなわち、試料番号４３〜４６より、Ｐｂの含有モル量のうち、４ｍｏｌ％以下をＳｒで置換した場合には、第１の実施例において得られた圧電特性と同等レベル以上を維持しつつ、比誘電率（ε）を向上させることができることがわかった。これにより、材料設計の自由度が高くなる。
【００８８】
同様に、試料番号４７〜４９及び試料番号５１の場合も、Ｐｂの含有モル量のうち、４ｍｏｌ％以下をＬａで置換した場合、及びＰｂの含有モル量のうち、Ｓｒ，Ｌａをともに１ｍｏｌ％の含有モル量で置換した場合には、第１の実施例において得られた圧電特性と同等レベル以上を維持しつつ、比誘電率（ε）を向上させることができることがわかった。これにより、材料設計の自由度が高くなる。
【００８９】
なお、この発明に係る圧電磁器組成物は、圧電トランス及びそれを用いた圧電トランスインバータ回路に限定されない。
【００９０】
すなわち、高調波共振子、高調波フィルタ、ブザー、アクチュエータ及び超音波モータなどの圧電素子とその圧電素子を用いた発振回路、及びフィルタ回路などのモジュール部品に用いることにより、従来の場合よりも圧電特性及び耐熱性を高水準で両立させることができ、本発明の目的を達成することが可能となる。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、この本発明に係る圧電磁器組成物では、組成式Ｐｂａ（ＺｒｂＴｉｃＭｎｄＮｂｅＳｂｆ）Ｏ３＋δ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがそれぞれ０．９７０≦ａ≦１．０３０，０．４４０≦ｂ≦０．５２０，０．４４０≦ｃ≦０．５２０，０．００８３≦ｄ≦０．０２３３，０．００６７≦ｅ≦０．０３３３，０．００３３≦ｆ≦０．０３３３，（但しｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１，またδ＝（２ａ＋４ｂ＋４ｃ＋２ｄ＋５ｅ＋５ｆ）×０．５−３）となる値を有する）を主成分とするＰＺＴ系の圧電磁器組成物に、副成分として、ＣｕＯ、ＭｇＯ、及びＷＯ３とを合わせて最適量を含有させることにより、従来の場合よりもキュリー温度（Ｔｃ）が高く、高水準の電気機械結合係数（Ｋ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を維持しつつ、焼成温度が１０００℃以下という低温で焼成が可能となる。また、キュリー温度（Ｔｃ）が高いことにより、表面実装時において、無鉛ハンダリフロー等の加熱処理による圧電特性の劣化が小さくなるので、高耐熱性を有する。
【００９２】
さらに、この発明に係る圧電磁器組成物の製造方法では、仮焼後に所定量もしくはその一部のＣｕＯ、ＭｇＯ、及びＷＯ３の化合物原料うち少なくとも１種類を、得られた仮焼粉末に添加することにより、主成分のセラミック粒界に、より選択的に液相を形成することができるため、より低温で焼結させることができ、しかも圧電磁器組成物の圧電特性を同等レベル以上にすることが可能となる。
【００９３】
したがって、上述の本発明に係る圧電磁器組成物を用いた圧電トランス、及び圧電トランスインバータ回路も、表面実装時の無鉛ハンダリフロー等の加熱処理による圧電特性の劣化が小さい高耐熱性と優れた圧電特性を、高い水準で両立させることが可能となる。
【００９４】
また、低温での焼成が可能となるため、圧電トランス、及びその圧電トランスを用いたインバータ回路では、電極材料として比較的高価なパラジウムや白金などの希少金属の含有比率を低く抑えた、銀を主成分とする導体を使用できるので、製造コスト面でも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明に係る圧電磁器組成物を備えた圧電トランスの一実施の形態を示す斜視図である。
図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線（長手方向）断面図である。
図１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線（幅方向）断面図である。
【図２】図２は本発明に係る圧電磁器組成物を備えた圧電トランスを用いて構成された圧電トランスインバータ回路の一実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１０  圧電トランス
２        冷陰極管
３        電流電圧変換回路
４        誤差増幅回路
５        電圧周波数変換回路
６        駆動回路
７，８    制御回路
９        負荷
【図１】
2004203629.tif 000005
【図２】
2004203629.tif 000006