(57)【要約】【課題】従来よりも低温でも焼成でき、しかも耐電圧が下がることのないる積層圧電セラミックスの製造方法を提供する。【解決手段】複数枚の圧電セラミックス層からなる積層圧電セラミックスの製造方法であって、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する工程と、前記Ａｇイオンを含む溶液を塗付した圧電セラミックス原料シートに電極を印刷する工程と、前記電極を印刷した複数枚の圧電セラミックス原料シートを圧着して圧着体を得る工程と、前記圧着体を焼成する焼成工程と、外部電極焼付け工程とを含むことを積層圧電セラミックスの製造方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の圧電セラミックス層からなる積層圧電セラミックスの製造方法であって、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する工程と、前記Ａｇイオンを含む溶液を塗付した圧電セラミックス原料シートに電極を印刷する工程と、前記電極を印刷した複数枚の圧電セラミックス原料シートを圧着して圧着体を得る工程と、前記圧着体を焼成する焼成工程と、外部電極焼付け工程とを含むことを積層圧電セラミックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電アクチュエータ、超音波モータ等に用いられる積層圧電セラミックスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、圧電アクチュエータ、超音波モータ等に用いられる積層圧電セラミックスの製造方法として量産性と信頼性向上の面から種々の方法が鋭意検討されている。
例えば、積層体側面に付着する水分による電気絶縁性の劣化を防ぎ、従来より高信頼性の素子を提供する方法としては、外部電極が設けられていない面に、メッキと絶縁層塗布と研磨工程を施す積層圧電セラミックスの製造方法が提案されている。（たとえば、特許文献１参照。）
【０００３】
ところが、近年、電子部品の小型化と薄型化に伴い、１枚の圧電セラミックス層の厚みが１００μｍ程度と薄い積層圧電セラミックスが要求されてきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開Ｈ０６−１１２５４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、積層圧電セラミックス中の内部電極として一般的に使用されるＡｇ−Ｐｄ電極のうちのＡｇは焼成中に圧電体内部に拡散するため電極が縞状となり導通不良となる課題を有している。
さらにはコスト面から、圧電セラミックスをより低温で焼成することが要求されている。このため圧電セラミックス原料シート中に酸化銀を添加することが検討されているが、焼成中にセラミックス粒界にＡｇが偏析し、圧電セラミックス層の厚みが１００μｍ程度と薄い積層圧電セラミックスの耐電圧が劣るという課題もある。
【０００６】
本発明は、これらの課題を解決するために鋭意検討して完成したもので、その目的は、より低温でも焼成でき、しかも耐電圧が下がることのないる積層圧電セラミックスの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的は、複数枚の圧電セラミックス層からなる積層圧電セラミックスの製造方法であって、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する工程と、前記Ａｇイオンを含む溶液を塗付した圧電セラミックス原料シートに電極を印刷する工程と、前記電極を印刷した複数枚の圧電セラミックス原料シートを圧着して圧着体を得る工程と、前記圧着体を焼成する焼成工程と、外部電極焼付け工程とを含むことを積層圧電セラミックスの製造方法によって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、圧電セラミックスをより低温で焼成できる方法について鋭意検討を行い、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布することにより、粒界でのＡｇ粒子の偏析を防ぎ、粒内格子にＡｇが取り込まれるようになり、耐電圧を低下させずに低温で焼成できるのではないかとの着想により本発明を完成した。
【０００９】
すなわち本発明では、複数枚の圧電セラミックス層からなる積層圧電セラミックスの製造方法であって、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する工程と、前記Ａｇイオンを含む溶液を塗付した圧電セラミックス原料シートに電極を印刷する工程と、前記電極を印刷した複数枚の圧電セラミックス原料シートを圧着して圧着体を得る工程と、前記圧着体を焼成する焼成工程と、外部電極焼付け工程とを含むことを積層圧電セラミックスの製造方法を提案している。
【００１０】
ここで、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する理由は、前記したように、従来よりも低温でも焼成できるようにしたためである。
また、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布することで、内部電極として用いるＡｇ−Ｐｄ電極のうちのＡｇ成分の圧電体内部への拡散を抑制し導通不良を防ぐ作用がある。
また、Ａｇ粉末を添加するのではなく、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する理由は、粒界でのＡｇ粒子の偏析を防ぎ、粒内格子にＡｇが取り込まれるようになり、耐電圧を低下させない作用があるからである。
【００１１】
次に、Ａｇイオンを含む溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布する方法としては、溶液を刷毛塗り塗付しても良いし、スプレー塗付しても良い。また、印刷により塗付しても良い。さらには、原料シートが溶解しない溶媒にＡｇイオンを含ませ、これに原料シートを浸漬してから乾燥させても良い。
【００１２】
本発明における圧電セラミックスとは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなど圧電性に優れたものが適用できる。
また、本発明における原料シートとは、圧電原料セラミックス原料粉末を樹脂に分散してドクターブレード法など公知の方法でシート状としたものである。
【００１３】
次に、本発明の電極を印刷する工程とは、一般的にはＡｇ−Ｐｄ電極ペーストを公知のスクリーン印刷により原料シートに印刷する工程である。ここで、低温で焼成できれば、電極ペースト中で高価なＰｄ量を減らすことができ経済的となる。
【００１４】
以上のようにして得られた電極を印刷した複数枚の圧電セラミックス原料シートを圧着して圧着体を得て、この圧着体を焼成して、次に、得られた焼成体に外部電極を焼付けて形成すれば本発明の積層圧電セラミックスが得られる。
【００１５】
次に、本発明を具体的な実施例と比較例により説明する。
（１）積層圧電セラミックスの製造
（実施例）
チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス原料粉末を樹脂に分散してドクターブレード法により圧電セラミックス原料シートを得た。
次に、予め調整したＡｇイオンを含む溶液として硝酸銀飽和水溶液を圧電セラミックス原料シートに塗布した後、乾燥させた。
次に、得られたＡｇイオンを含む溶液を塗付した圧電セラミックス原料シートにスクリーン印刷法によりＡｇ−Ｐｄ電極を印刷した。電極を印刷した１０枚の圧電セラミックス原料シートを重ねて、１００℃で３０ＭＰａで圧着して圧着体を得た。この圧着体を１１２０℃で２時間焼成し、焼成体に外部電極としてＡｇ電極を焼き付けて本発明の実施例である積層圧電セラミックスを得た。
【００１６】
（比較例１）
次に、本発明の比較例として、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス原料粉末に予め０．５％の酸化銀粉末を添加して、この粉末を樹脂に分散してドクターブレード法により厚さ８０ｍμの圧電セラミックス原料シートを得た。
次に、得られた原料シートにＡｇ−Ｐｄ電極を印刷した。電極を印刷した１０枚の圧電セラミックス原料シートを重ねて、１００℃で３０ＭＰａで圧着して圧着体を得た。この圧着体を１１２０℃で２時間焼成し、外部電極としてＡｇ電極を焼き付けて本発明の比較例である積層圧電セラミックスを得た。
【００１７】
（比較例２）
Ａｇを添加しない原料シートにＡｇ−Ｐｄ電極を印刷し、電極を印刷した１０枚の圧電セラミックス原料シートを重ねて、１００℃で３０ＭＰａで圧着して圧着体を得て、この圧着体を従来よりも８０℃低い本発明の実施例と同じ１１２０℃で２時間焼成した。
その結果、焼成体の素地にＡｇが拡散していた。さらに、焼結は十分でなく、従来の焼成温度（１２００℃）で焼成したものと比較して相対的に破壊強度が低下した。
【００１８】
（２）相対密度と耐電圧の評価
本発明の実施例の積層圧電セラミックスについてアルキメデス法により相対密度を評価した結果、７．７５ｇ／ｃｍ３と従来例によるＡｇを添加しない原料シートを１２００℃で焼成したときと同程度に十分焼成していた。
また、１２０℃のシリコンオイル中で耐電圧を測定した結果、８．２ＭＶ／ｍ−１と従来例のＡｇイオンを添加しない積層圧電セラミックスと比較して遜色は無かった。また、内部電極の導通不良は観察されなかった。
【００１９】
次に、本発明の比較例１の積層圧電セラミックスについてアルキメデス法により相対密度を評価した結果、７．７５ｇ／ｃｍ３と実施例と同程度に十分焼成していた。しかし、１２０℃のシリコンオイル中で耐電圧を測定した結果、０．５ＭＶ／ｍ−１と実施例と比較して極端に耐電圧が低下した。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来よりも低温でも焼成でき、しかも耐電圧が低下することのないる積層圧電セラミックスの製造方法を提供することができる効果がある。さらに、内部電極の導通不良を防ぐ効果がある。