(57)【要約】【課題】絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを提供することを目的とするものである。【解決手段】鉛を含有するセラミック原料と有機物とを用いて作製したセラミック層１１ａと銀を主成分とする一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂとを交互に積層して積層体１１を作製し、次に積層体１１中の有機物を除去する。この時、積層体１１中の残留カーボン量が０．０３ｗｔ％以下となるようにする。次いで、積層体１１を焼成し、一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂと接続するように積層体１１の表面に一次側及び二次側外部電極１３ａ，１３ｂを形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含有するセラミック原料と有機物とを用いて作製したセラミック層と銀を主成分とする内部電極とを交互に積層して積層体を作製する第１の工程と、前記積層体中の有機物を除去する第２の工程と、前記積層体を焼成する第３の工程と、前記内部電極と接続するように前記積層体表面または側面に一次側外部電極を形成すると共に、前記一次側外部電極と間隔を設けて二次側外部電極を形成する第４の工程とを備え、前記第３の工程後の前記積層体中の残留カーボン量は０．０３ｗｔ％以下である積層圧電トランスの製造方法。
【請求項２】
内部電極を構成する金属成分の８５％以上は銀である請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【請求項３】
セラミック層と内部電極は、Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒのうち少なくとも一種類同じ元素を添加する請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【請求項４】
内部電極は、Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕのうち少なくとも一つを含有する請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【請求項５】
内部電極を構成する銀の平均粒径が０．５〜１０μｍである請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【請求項６】
焼成温度は９５０℃以下である請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【請求項７】
第３の工程は、空気を流入させながら行う請求項１に記載の積層圧電トランスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯情報端末、ビデオムービ等画面を有する電子機器で使用される冷陰極管インバータ回路で電圧を昇圧し、冷陰極管を点灯、調光するための積層圧電トランスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の積層圧電トランスの製造方法について図４を用いて説明する。
【０００３】
まず、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミック原料に可塑剤やバインダなどの有機物を混合して作製したセラミック層と、銀の含有量が７０ｗｔ％の銀−パラジウムなどの入力側および出力側内部電極と交互に積層した積層体１１１を作製する。
【０００４】
次に、積層体１１１を空気中で熱処理することにより積層体１１１からバインダなどの有機物を除去する。
【０００５】
次いで、積層体１１１を密閉容器中、１１００℃程度で焼成する。
【０００６】
その後、積層体１１１の長手方向の中央部から一端部に位置する複数の一次側（入力側）内部電極を交互に相対向する端面に露出するように形成し、長手方向の中央部の両端面に一次側内部電極と電気的に接続した一次側（入力側）外部電極１１２と、長手方向の他端部に二次側（出力側）外部電極を形成し、分極することにより積層圧電トランスを得る。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３２３７６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法によると、鉛の飛散を抑制するため積層体１１１を密閉容器中で焼成しなければならないため、絶縁抵抗が劣化する。
【００１０】
この絶縁抵抗が劣化する原因は現在のところ明確ではないが、おそらく、残留カーボンがセラミック層の主成分である酸化鉛を還元するか、あるいはペロブスカイト結晶格子中に酸素欠陥を構成し、半導体化するということが考えられる。
【００１１】
絶縁抵抗が劣化すると、分極時に必要な電圧が印加できず、所望の特性を有する積層圧電トランスを得ることができないという問題点を有していた。
【００１２】
そこで、本発明は、絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、以下の構成を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、焼成後の積層体中の残留カーボン量は０．０３ｗｔ％以下とするものであり、絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、内部電極を構成する金属成分の８５％以上は銀とするものであり、焼成温度が下がるため、鉛の飛散が抑制され、空気を流入して積層体中の残留カーボンを効率よく除去することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、セラミック層と内部電極は、Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒのうち少なくとも一種類同じ元素を添加するものであり、銀とこれらの元素が反応し、セラミック層への銀の拡散を抑制することができるため、さらに絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを得ることができる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、内部電極は、Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕのうち少なくとも一つを含有するものであり、セラミック層への銀の拡散を抑制することができるため、さらに絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを得ることができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、内部電極を構成する銀の平均粒径は０．５〜１０μｍとするものであり、絶縁抵抗の大きな圧電トランスを得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、焼成温度を９５０℃以下とするものであり、セラミック層から鉛の飛散の抑制と残留カーボンの除去を効果的に行うことができる。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、空気を流入させながら焼成するものであり、残留カーボンを効果的に除去できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明の、特に、請求項１〜７について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は本実施の形態１における積層圧電トランスの斜視図、図２は図１に示す積層圧電トランスの外部電極形成前の分解斜視図、図３は図１に示す積層圧電トランスの製造工程図である。
【００２３】
１１は積層体、１１ａはセラミック層、１２ａ，１２ｂは一次側（入力側）内部電極、１２ｃは二次側（出力側）内部電極、１３ａは一次側（入力側）外部電極、１３ｂは二次側（出力側）外部電極である。
【００２４】
このような積層圧電トランスの製造方法を図３に示す製造工程図に従って説明する。
【００２５】
まず、セラミック層１１ａの原料としてＰｂＯ（酸化鉛）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）を主原料とし、副原料としてＺｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎからなる化合物を所定の割合に原料配分し（図３の１００）、この原料をボールミルにて所定時間混合することにより（図３の１０１）、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系圧電材料を得る。
【００２６】
次いで、この原料粉体を仮焼後（図３の１０２）、アクリル系樹脂などの有機結合剤を含む有機物を所定量配合し、スラリー配合を行い（図３の１０３）、シート成形用スラリーを得る。
【００２７】
その後、ドクターブレード法によってシート成形を行い（図３の１０４）、セラミック層１１ａを得る。
【００２８】
次に、このセラミック層１１ａ上に図４に示す形状の一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃとなるＡｇを主成分とし、副成分として少なくともＺｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕのうち少なくとも一つを含む内部電極ペーストを所望の形状に印刷した（図３の１０５）。この内部電極ペースト中の金属成分の８５ｗｔ％以上は平均粒径が０．５〜１０μｍの銀である。なぜならば、銀の含有量を多くすることにより後工程の焼成温度を９５０℃以下とすることができ、セラミック層１１ａから酸化鉛の飛散を抑制することができるからである。
【００２９】
また、内部電極ペースト中の銀の平均粒径と、完成品の積層圧電トランスの一次側内部電極間の絶縁抵抗および静電容量の関係を調べた結果を（表１）に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
（表１）に示したように、銀の粒径が０．５μｍ未満の場合、焼成工程において５００℃程度から銀のセラミック層１１ａへの拡散が促進され、一次側のセラミック層１１ａの絶縁抵抗が低下し、１０μｍより大きいと一次側および二次側内部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃに欠陥が発生、いわゆるアイランド化が起こり、静電容量が低下するからである。
【００３２】
次いで、内部電極ペーストを印刷していないセラミック層１１ａを所望の枚数積層したもの（以下無効層とする）の上に、内部電極ペーストを印刷したセラミック層１１ａを所望の特性を得るように積層し、再び無効層を形成してほぼ直方体状の積層体１１を得る（図３の１０６）。
【００３３】
この時、図２に示すように一層のセラミック層１１ａの上において、長手方向のほぼ中央部から一端部側に一次側内部電極１２ａ，１２ｂを短手方向で対向するように、かつその一端部が積層体１１の短手方向の両端面に露出するようにした。しかしながら、ショート不良を防止するための長手方向の端面には一次側内部電極１２ａ，１２ｂが露出しないようにした。つまり、長手方向の端面に一次側内部電極１２ａ，１２ｂが露出していると、水分などが付着すると一次側内部電極１２ａ間でマイグレーションが発生することにより一次側内部電極１２ａ間がショートするのを防止するためである。
【００３４】
また、二次側内部電極１２ｃは、一層のセラミック層１１ａの上において、長手方向の他端部に形成すると共に、積層体１１の短手方向の端面にそれぞれ露出するようにした。
【００３５】
一次側内部電極１２ａ，１２ｂ間に挟まれたセラミック層１１ａの厚みは９６μｍで、一次側内部電極１２ａ，１２ｂの厚みは４μｍとし、セラミック層１１ａは一次側内部電極１２ａ，１２ｂの８倍〜３０倍、好ましくは２０〜２５倍の厚みを有するようにした。
【００３６】
次に、この積層体１１を空気中、２４０〜３００℃で５〜１５時間熱処理した後、３２０〜４００℃で５〜１５時間熱処理することによりアクリル系樹脂などの有機物を除去した（図３の１０７）。
【００３７】
続いて、炉内で空気を２リットル／分、流入しながら積層体１１を空気中、８００〜９５０℃で２時間焼成した（図３の１０８）。この時、焼成温度が９５０℃以下と低いので、たとえ、空気を流入しながら焼成しても、セラミック層１１ａから鉛の飛散を抑制することができる。また、空気を流入することにより、効率よくかつセラミック層１１ａの主成分である酸化鉛を還元することなく、積層体１１中の残留カーボンを除去することができる。この時、焼成後の積層体１１中の残留カーボン量は、０．０１ｗｔ％以下であった。そして完成品として、絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを得ることができた。
【００３８】
なお、上記の熱処理条件および焼成条件を決定するに先立ち、熱処理条件および焼成条件を種々変え、焼成後の積層体１１中の残留カーボン量と完成品の積層圧電トランスの一次側内部電極間の絶縁抵抗の関係を調べた結果を（表２）に示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
（表２）に示したように、焼成後の積層体１１中の残留カーボン量が０．０３ｗｔ％以下の場合、一次側のセラミック層１１ａの絶縁抵抗が１０８Ω以上と大きく、より好ましくは０．０２ｗｔ％以下の場合、絶縁抵抗が１０９Ω以上とさらに大きいため、分極時に十分な電圧を印加することができる。そして完成品として、絶縁抵抗の大きな積層圧電トランスを得ることができる。
【００４１】
次に、積層体１１の外表面全体を研磨して端部が曲面状となるように加工すると共に、一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが積層体１１の短手方向の端面に完全に露出するように加工した。
【００４２】
次いで、一次側内部電極１２ａ，１２ｂが露出した積層体１１の短手方向の両端面に一次側外部電極１３ａを、二次側内部電極１２ｃの露出した積層体１１の短手方向の一端面に二次側外部電極１３ｂをそれぞれ形成した（図３の１０９）。
【００４３】
次に、一次側外部電極１３ａ間に電圧を印加することにより、一次側内部電極１２ａ間のセラミック層１１ａを分極し、その後、一次側外部電極１３ａをマイナス側、二次側外部電極１３ｂをプラス側として電圧を印加して、二次側内部電極１２ｃと一次側内部電極１２ａ，１２ｂ間のセラミック層１１ａ全体を分極して（図３の１１０）、図１に示す積層圧電トランスを得た。
【００４４】
このようにして得た、積層圧電トランスは、十分な電圧を印加して分極されたものであるので、優れた特性を有するものとなる。
【００４５】
なお、一般的に、一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃを銀を用いて形成した場合、焼成時に銀がセラミック層１１ａに拡散し、絶縁抵抗を低下させる傾向にある。この傾向は、銀の含有量が多ければ多いほど顕著になる。しかしながら、現在のところ理由は分からないが、一次側及び二次側内部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの副成分としてＺｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕのうち少なくとも一つを含有することにより、銀の拡散が抑制されることが分かった。このうちＺｎ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒはセラミック層１１ａに含まれる副成分でもある。
【００４６】
また、銀の拡散を抑制し、絶縁抵抗の低下を制御する方法としては、一次側内部電極１２ａ，１２ｂ間に挟まれたセラミック層１１ａの厚みは、一次側内部電極１２ａ，１２ｂの厚みの８〜３０倍、好ましくは２０〜２５倍とすることがある。
【００４７】
さらに、有機結合剤としてはアクリル系樹脂以外にもポリビニルブチラール樹脂などが有るが、分解エネルギーの小さいアクリル系樹脂を用いることにより、積層体１１の残留カーボンを少なくすることができる。
【００４８】
さらに、また上記実施の形態において、一次側外部電極１３ａと二次側外部電極１３ｂは積層体１１の側面のみに設けたが表面に設けてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態においてはローゼン型の圧電トランスについてのみ説明したが、中央駆動型の圧電トランスについても同様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
以上本発明によると、絶縁抵抗が高く、優れた特性を有する積層圧電トランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における積層圧電トランスの斜視図
【図２】図１に示す積層圧電トランスの外部電極形成前の分解斜視図
【図３】図１に示す積層圧電トランスの製造工程図
【図４】従来の積層圧電トランスの斜視図
【符号の説明】
１１　積層体
１１ａ　セラミック層
１２ａ　一次側内部電極
１２ｂ　一次側内部電極
１２ｃ　二次側内部電極
１３ａ　一次側外部電極
１３ｂ　二次側外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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