(57)【要約】【課題】優れた誘電特性および圧電特性を示す圧電体膜を形成することが可能な圧電体ペーストを提供する。【解決手段】Ｐｂ系圧電性結晶粉末と有機ビヒクルと２−エチルヘキサン酸鉛とを含む、圧電体ペースト。圧電体膜を形成するため、この圧電体ペーストを塗布し、これを焼成したとき、２−エチルヘキサン酸鉛の存在により液相焼結が進行し、これが焼結助剤として機能する。したがって、圧電体膜に含まれるたとえばＰＺＴ結晶粒子が与える強誘電性および圧電性が損なわれない。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｂ系圧電性結晶粉末と有機ビヒクルと２−エチルヘキサン酸鉛とを含む、圧電体ペースト。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電体ペーストを塗布し、これを焼成することによって得られた、圧電体膜。
【請求項３】
前記焼成において用いられる温度が７３０℃〜１０００℃の範囲である、請求項２に記載の圧電体膜。
【請求項４】
前記圧電体ペーストを塗布し、これを乾燥させた後に、膜厚方向に１０７  Ｐａ以上の圧力で加圧処理を施し、次いで、これを焼成することによって得られた、請求項２または３に記載の圧電体膜。
【請求項５】
絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成される下層電極と、前記下層電極上に形成される圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成される上層電極とを備え、前記圧電体膜が請求項２ないし４のいずれかに記載の圧電体膜によって与えられる、圧電体部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧電体ペーストに関するもので、特に、圧電アクチュエータ、振動子、圧力センサなどの圧電体部品において厚膜として備える圧電体膜を形成するために有利に用いられる圧電体ペーストに関するものである。
【０００２】
また、この発明は、上述のような圧電体ペーストを用いて形成される圧電体膜およびこの圧電体膜を備える圧電体部品に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
強誘電性を有し、かつ高い圧電性を示すペロブスカイト酸化物として、Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘ  Ｔｉｘ  ）Ｏ３  系セラミック、すなわちＰＺＴセラミック結晶が知られている。このようなＰＺＴ結晶を、圧電アクチュエータ、振動子、圧力センサなどの圧電体部品に用いるとき、厚膜の形態をなす圧電体膜の状態とされることがある。圧電体膜の形成のためには、ＰＺＴ結晶は粉末の状態で用意され、これにガラス粉末および有機ビヒクルを加えて圧電体ペーストとし、この圧電体ペーストによって厚膜を形成するように圧電体ペーストを塗布し焼成することが行なわれる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４６９号公報（「従来の技術」）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＺＴ結晶粒子間の焼結温度は１０００℃を超えるため、焼成工程での鉛の蒸発を無視することはできず、焼結温度をできるだけ下げるようにすることが望まれる。そのため、圧電体ペーストに加えられるガラス粉末として、焼成工程中において粘性流動を生じる低軟化点（たとえば、５００℃以下）のガラスを用い、これを焼結助剤として機能させるようにすることが行なわれている。
【０００６】
しかしながら、上述のような低軟化点ガラスを圧電体ペースト中に含有させると、焼成後の圧電体膜において、ＰＺＴ結晶粒子の周囲を低誘電率のガラス相が覆う状態となり、圧電体膜自身の強誘電性が劣化するという問題が生じる。
【０００７】
そのため、上述のような厚膜形成技術によって形成された圧電体膜の分極性が低下し、その結果、圧電特性が劣化するという問題を招く。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、ＰＺＴセラミック結晶のような圧電性結晶の強誘電性を保持し、そのため、分極性の低下を招かず、かつ高い圧電性を得ることができる、圧電体膜を形成することが可能な圧電体ペーストを提供しようとすることである。
【０００９】
この発明の他の目的は、上述のような圧電体ペーストを用いて形成される圧電体膜およびこの圧電体膜を備える圧電体部品を提供しようとすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を解決するため、この発明に係る圧電体ペーストは、Ｐｂ系圧電性結晶粉末と有機ビヒクルと２−エチルヘキサン酸鉛とを含むことを特徴としている。
【００１１】
この発明は、また、上述したようなこの発明に係る圧電体ペーストを塗布し、これを焼成することによって得られた、圧電体膜にも向けられる。
【００１２】
この発明に係る圧電体膜において、好ましくは、上述の焼成温度が、７３０℃〜１０００℃の範囲に選ばれる。
【００１３】
また、この発明に係る圧電体膜は、この発明に係る圧電体ペーストを塗布し、これを乾燥させた後に、膜厚方向に１０７  Ｐａ以上の圧力で加圧処理を施し、次いで、これを焼成することによって得られたものであることが好ましい。
【００１４】
この発明は、さらに、絶縁基板と、この絶縁基板上に形成される下層電極と、この下層電極上に形成される圧電体膜と、この圧電体膜上に形成される上層電極とを備える、圧電体部品にも向けられる。このような圧電体部品において、圧電体膜がこの発明に係る圧電体膜によって与えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明による圧電体ペーストは、前述したように、Ｐｂ系圧電性結晶粉末と有機ビヒクルと２−エチルヘキサン酸鉛とを含むものである。２−エチルヘキサン酸鉛は、液状であり、圧電体ペースト中に均一に分散させることができる。この２−エチルヘキサン酸鉛による作用を評価するため、２−エチルヘキサン酸鉛を含んだ圧電体ペーストとこれを含まない圧電体ペーストとの各々の収縮開始温度を熱機械的分析（ＴＭＡ）によって測定すると、図１に示すような結果が得られた。
【００１６】
図１を参照して、２−エチルヘキサン酸鉛を含んだ圧電体ペーストにあっては、これを含まない圧電体ペーストに比べて、収縮開始温度がより低くなっている。これは、２−エチルヘキサン酸鉛の存在により、液相焼結が進行し、これが焼結助剤として機能していることを示すものである。
【００１７】
さらに、２−エチルヘキサン酸鉛の焼成後の生成物は、Ｐｂ系圧電性結晶粉末の構成物であり、たとえば５００℃以下といった低軟化点のガラスを圧電体ペースト中に含有させた場合に焼成後の圧電体膜において生じる、たとえばＰＺＴ結晶粒子の周囲を低誘電率のガラス相が覆い、圧電体膜自身の強誘電性および圧電性が劣化するという現象も発生し得ない。
【００１８】
なお、圧電体膜を作製するため、圧電体ペーストを塗布し、これを焼成することが行なわれるが、圧電体膜の焼結性を上げるため、圧電体ペーストを塗布し、これを乾燥させた後に、膜厚方向に１０７  Ｐａ以上の圧力で加圧処理を施し、次いで、これを焼成することが望ましい。
【００１９】
また、圧電体膜の作製において、焼成時の鉛の蒸発を低減し、焼結不良をより確実に防ぐため、焼成温度は７３０℃〜１０００℃の範囲に選ばれることが望ましい。
【００２０】
次に、この発明に係る圧電体ペースト、圧電体膜および圧電体部品を評価するために実施した実験例について説明する。
【００２１】
（実施例）
圧電体ペースト中に含まれるＰｂ系圧電性結晶粉末として、８５モル％Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）−１５モル％Ｐｂ（Ｚｎ１／３  Ｎｂ２／３  ）Ｏ３  の粉末を用いた。有機ビヒクルとして、エチルセルロース系のバインダと有機溶剤（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）とを混合したものを用いた。また、２−エチルヘキサン酸鉛を用意した。
【００２２】
次に、上述したＰｂ系圧電性結晶粉末と有機ビヒクルと２−エチルヘキサン酸鉛とを、重量比で１００：１３：１となるように、それぞれ秤量し、有機溶剤を加えた状態で、これらを十分に混合した後、粘度調整することによって、実施例に係る圧電体ペーストを作製した。
【００２３】
図２は、上述の圧電体ペーストを用いて形成された圧電体膜を備える圧電体部品の断面構造を示す図である。
【００２４】
図２に示すように、圧電体部品１は、絶縁基板２と、この絶縁基板２の上方に向く主面上に形成される下層電極３と、この下層電極３上に形成される圧電体膜４と、この圧電体膜４上に形成される上層電極５とを備えている。また、絶縁基板２の下方に向く主面上には裏面電極６が形成され、この裏面電極６と上記下層電極３とは、絶縁基板２の端面上に形成された端面電極７によって互いに導通されている。
【００２５】
この実験例において、図２に示すような圧電体部品１を作製するため、まず、ＺｒＯ２  からなる絶縁基板２上に、スパッタリング法を用いて、Ｐｔからなる下層電極３およびＰｔからなる裏面電極６をそれぞれ形成した。
【００２６】
次に、下層電極３上に、上述の実施例に係る圧電体ペーストをスクリーン印刷により塗布した。次いで、この圧電体ペースト膜を１５０℃の温度で乾燥させた後、膜厚方向に２×１０７  Ｐａの圧力で加圧処理した。次に、圧電体ペースト膜を、９５０℃の温度で焼成することにより、圧電体膜４を形成した。
【００２７】
次に、圧電体膜４上に、スパッタリング法を用いて、Ｐｔからなる上層電極５を形成した。そして、端面電極７を、Ａｇを含むペーストを塗布した後、これを１５０℃の温度で硬化させることにより形成した。
【００２８】
（比較例１）
圧電体ペースト中に含まれるものとして、実施例における２−エチルヘキサン酸鉛の代わりに、５００℃以下の低軟化点のガラスを用いたことを除いて、実施例と同様にして、圧電体ペースト、圧電体膜および圧電体部品を作製した。
【００２９】
（比較例２）
圧電体ペーストの作製にあたって、２−エチルヘキサン酸鉛を用いなかったことを除いて、実施例と同様にして、圧電体ペースト、圧電体膜および圧電体部品を作製した。
【００３０】
（評価）
以上のようにして得られた実施例ならびに比較例１および２に係る圧電体部品の誘電特性および圧電特性を評価した。その結果が表１に示されている。
【００３１】
【表１】
2004244287.tif 000002
【００３２】
表１からわかるように、実施例では、比較例１および２と比較して、比誘電率および圧電定数がともに高いものが得られていることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る圧電体ペーストによれば、２−エチルヘキサン酸鉛を含んでいるので、この圧電体ペーストを用いて圧電体膜を形成するにあたって、焼成工程を実施したとき、２−エチルヘキサン酸鉛の存在により液相焼結が進行し、これが焼結助剤として機能する。
【００３４】
したがって、たとえば１０００℃以下といった比較的低温での焼成によって、圧電体膜を形成することが可能になる。また、低融点のガラスを圧電体ペースト中に含有させた場合のように、たとえばＰＺＴ結晶粒子の周囲を低誘電率のガラス相が覆い、圧電体膜自身の強誘電性および圧電性が劣化するという問題を回避でき、誘電特性および圧電特性に優れた圧電体部品を得ることができる。
【００３５】
この発明に係る圧電体膜を得るにあたって、焼成温度を７３０℃〜１０００℃の範囲に選ぶと、圧電体ペースト中のＰｂ系圧電性結晶粉末に含まれる鉛の蒸発を低減し、かつ焼結不良を確実に防止することができる。
【００３６】
また、この発明に係る圧電体膜を得るにあたって、圧電体ペーストを塗布し、これを乾燥させた後に、膜厚方向に１０７  Ｐａ以上の圧力で加圧処理を施せば、得られた圧電体膜の焼結性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２−エチルヘキサン酸鉛を含んだ圧電体ペーストとこれを含まない圧電体ペーストとの各々についてのＴＭＡ測定結果を比較して示す図である。
【図２】この発明による圧電体ペーストを用いて形成された圧電体膜４を備える圧電体部品１の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１  圧電体部品
２  絶縁基板
３  下層電極
４  圧電体膜
５  上層電極
６  裏面電極
７  端面電極
【図１】
2004244287.tif 000003
【図２】
2004244287.tif 000004