CN102810629A - 压电/电致伸缩元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供压电/电致伸缩元件，其能够维持与以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少。一种压电/电致伸缩元件(1)，其具备由含有PNN-PZT系三成分固溶系组合物作为主要成分的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体(30)、和电极(10、10’)，PNN-PZT系三成分固溶系组合物由下述组成式表示。(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3(组成式中，0.005≤x≤0.03、0.45≤y≤0.54、0.58≤a≤0.91、0.07≤b≤0.36、0.02≤c≤0.08、0.97≤α≤1.03、0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03，其中，a+b+c＝1.000。)。
Description
技术领域
本发明涉及压电/电致伸缩元件。进一步具体涉及使用了包含PNN-PZT系压电/电致伸缩陶瓷组合物的压电/电致伸缩体的压电/电致伸缩元件。
背景技术
近年，在HD(硬盘)的磁头的动力源、手机和数码摄像机的电动机、喷墨打印机的将油墨喷出的动力源等中使用有小型的压电/电致伸缩元件。
膜型的压电/电致伸缩执行元件在同一驱动电场中使用的情况下，为了获得大的位移而将膜厚进行薄化是有效的，并且可将厚度薄化至约10μm以下。而且，对于这样的膜型的压电/电致伸缩执行元件中使用的压电/电致伸缩陶瓷组合物提出了如下特性的要求：即使电场变高也不降低位移的增加比例。
与此相对，层叠型的压电/电致伸缩执行元件中有些的厚度还为约100μm左右，驱动电场比膜型的压电/电致伸缩执行元件低。对于这样的层叠型的压电/电致伸缩执行元件，不那么要求在施加了高的电场时发生较大位移的特性，作为替代而要求在施加了低的电场时发生较大位移的特性。
以往，作为这样的层叠型的压电/电致伸缩元件中使用的压电/电致伸缩陶瓷组合物，已知有具有Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3(亦称为PMN-PZT系)、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3(亦称为PNN-PZT系)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3(亦称为PZN-PZT系)的组成式的组合物(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-302349号公报
专利文献2：日本特开2004-115346号公报
发明内容
发明要解决的课题
使用了以往的压电/电致伸缩陶瓷组合物的压电/电致伸缩执行元件，在制造初期的阶段满足所要求的位移，显示高的绝缘电阻值。但是在反复使用的情况下，存在有压电/电致伸缩执行元件的绝缘电阻值降低的情况。特别是在高湿环境下使用的情况下，存在有绝缘电阻值显著降低的情况。这样，在高湿环境下绝缘电阻值显著降低的情况，从近年的高可靠性的观点考虑是需要改善的问题。
本发明鉴于这样的现有技术中存在的问题而开发。而且其课题在于提供如下压电/电致伸缩元件，所述压电/电致伸缩元件能够维持与以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现通过使用如下PNN-PZT系的压电/电致伸缩陶瓷组合物，可解决上述课题，从而得以完成本发明，所述PNN-PZT系的压电/电致伸缩陶瓷组合物中Pb原子的极少一部分被Sr原子置换、并且由(Niβ/3Nb2/3)表示的组成的一部分被置换为由(Alγ/2Nb1/2)表示的组成。
即，根据本发明提供以下所示的压电/电致伸缩元件。
[1]一种压电/电致伸缩元件，其具备由含有Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系组合物作为主要成分的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体、和配设于前述压电/电致伸缩体的电极，并且前述三成分固溶系组合物由下述组成式表示。
(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3
(前述组成式中，0.005≤x≤0.03、0.45≤y≤0.54、0.58≤a≤0.91、0.07≤b≤0.36、0.02≤c≤0.08、0.97≤α≤1.03、0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03(其中，a+b+c＝1.000)。)
[2]根据前述[1]所述的压电/电致伸缩元件，其具有层叠结构，所述层叠结构具备多个前述压电/电致伸缩体及多个前述电极，并且多个前述压电/电致伸缩体和前述多个电极而交替层叠。
[3]根据前述[1]或[2]所述的压电/电致伸缩元件，其中，构成前述压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径为0.5～2μm。
发明效果
本发明的压电/电致伸缩元件起到如下效果：能够维持与以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少。
附图说明
图1是表示钙钛矿型结构的晶体结构的模式图。
图2是表示本发明的压电/电致伸缩元件的一个实施方式的切断端面的模式图。
图3是表示本发明的压电/电致伸缩元件的其它实施方式的切断端面的模式图。
图4A是表示构成实施例1的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片。
图4B是表示构成实施例11的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片。
图5A是表示构成比较例5的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片。
图5B是表示构成比较例8的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片。
附图标记说明
1，1’：压电/电致伸缩元件、2：A位离子，3：氧离子，4：B位离子，10、10’：电极、20、20’：侧面电极、30、30’、30”：压电/电致伸缩体、40、40’：内部电极、50：上部电极、50’：下部电极
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。但本发明不受限于以下的实施方式。应当理解，在不脱离本发明的宗旨的范围，基于本领域技术人员的通常知识对以下的实施方式施加适宜变更、改良等而得到的方式也包含于本发明的范围。
1.定义：
“含有Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系组合物作为主要成分”中所说的“主要成分”是指，PNN-PZT系组合物相对于压电/电致伸缩陶瓷组合物整体的比例为95质量％以上，优选为98质量％以上。
钙钛矿型结构是指由ABO3表示的理想地为立方晶系的晶体结构。但是，实际上也可取得正方晶、斜方晶、菱面体晶、单斜晶的结构。如图1所示，更具体是指，在配置于晶体结构的各顶点的部位配置有A(以下亦称为“A位离子”)2、在晶体结构的体心的位置配置有B(以下亦称为“B位离子”)4、在晶体结构的面心的位置配置有O离子(氧离子)3的结构。
本说明书中，“颗粒”是指构成压电/电致伸缩体的颗粒。另外，“压电粉末颗粒”是指构成压电/电致伸缩体之前的粉末的颗粒。即，也包括预烧(仮烧)后的粉末的颗粒、预烧后的压电粉末经粉碎而获得的粉末的颗粒。
如图3所示，层叠结构是指：具备多个压电/电致伸缩体(30’、30”)以及多个内部电极(40、40’)，并且多个压电/电致伸缩体(30’、30”)由多个内部电极(40、40’)交替夹着而层叠得到的结构。予以说明，虽然未图示，但也可将重叠多个压电/电致伸缩体(30’、30”)的压电/电致伸缩体层和重叠多个内部电极(40、40’)的内部电极层交替层叠。
2.压电/电致伸缩元件：
本发明的压电/电致伸缩元件具备：由含有Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系组合物作为主要成分的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体、和配设于压电/电致伸缩体的电极。以下进行详细说明。
2-1.压电/电致伸缩陶瓷组合物：
压电/电致伸缩陶瓷组合物含有Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系组合物作为主要成分，三成分固溶系组合物由下述组成式表示。
(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3
(前述组成式中，0.005≤x≤0.03、0.45≤y≤0.54、0.58≤a≤0.91、0.07≤b≤0.36、0.02≤c≤0.08、0.97≤α≤1.03、0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03的(其中，a+b+c＝1.000)。)
上述组成式所示的PNN-PZT系组合物具有钙钛矿型结构。即，(Pb1-xSrx)作为A位离子而配置，{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}作为B位离子而配置。而且，构成A位离子的Pb离子的极少一部分被Sr离子置换，构成B位离子的(Niβ/3Nb2/3)的一部分被(Alγ/2Nb1/2)置换。
也就是，压电/电致伸缩陶瓷组合物是将B位离子的一部分用Al离子置换的物质。构成B位离子的元素之中Al的离子半径最小。因此，通过在A位离子上置换离子半径比Pb离子小的Sr离子从而使晶体结构的稳定性增加。通过这样地置换A位离子以及B位离子，使得压电/电致伸缩陶瓷组合物能制造出如下压电/电致伸缩元件，所述压电/电致伸缩元件能够维持与以往同程度的所希望的位移量、并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少。
在上述组成式中，α的值不限于1.00。因此，PNN-PZT系组合物不仅包括特别规定为A位离子与B位离子是1∶1的比例的化学计量的PNN-PZT系组合物，也包括非化学计量的PNN-PZT系组合物。
在上述组成式中，表示A位离子与B位离子的比例的α的范围为0.97≤α≤1.03。通过使α的值处于此范围，从而能制造出如下压电/电致伸缩元件，所述压电/电致伸缩元件能维持与以往同程度的位移量、并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少。
另外，表示置换Pb离子的Sr离子的比例的x的范围为0.005≤x≤0.03，优选为0.005≤x≤0.02。通过使x处于此范围，从而能够将构成由压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径的值设计为较小，能制造出即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也较少的压电/电致伸缩元件。
进一步，表示Ti离子与Zr离子的比例的y的范围为0.45≤y≤0.54，优选为0.47≤y≤0.52，更加优选为0.48≤y≤0.50。通过使y处于此范围，从而可制造出能够维持与以往同程度的所希望的位移量的压电/电致伸缩元件。
另外，表示B位离子中的由(Ti1-yZry)表示的组成的比例的a的范围为0.58≤a≤0.91，优选为0.58≤a≤0.86。进一步，表示B位离子中的由(Niβ/3Nb2/3)表示的组成的比例的b的范围为0.07≤b≤0.36，优选为0.07≤b≤0.20。通过使b的范围处于此范围，从而即使在高湿环境下使用压电/电致伸缩元件，也能够抑制绝缘电阻值的降低。b＜0.07时，在高湿环境下使用压电/电致伸缩元件的情况下，存在有绝缘电阻值降低的情况。
进一步，表示B位离子中的由(Alγ/2Nb1/2)表示的组成的比例的c的范围为0.02≤c≤0.08。通过使c的范围处于此范围，从而能将构成由压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径的值设计为较小，即使在高湿环境下使用压电/电致伸缩元件，也能抑制绝缘电阻值的降低。c＜0.02时，在高湿环境下使用压电/电致伸缩元件的情况下，存在有绝缘电阻值降低的情况。另一方面，0.08＜c时存在有压电/电致伸缩元件的位移量降低的情况。
另外，表示Ni离子相对于Nb离子的比例的β的范围和表示Al相对于Nb的比例的γ的范围分别为0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03。
上述组成式中的各参数为如下操作而算出的值。首先，利用荧光X射线装置对压电/电致伸缩陶瓷组合物进行分析，测定各元素的重量比例。将其结果进行氧化物换算后，转换为组成式而算出。
(压电/电致伸缩陶瓷组合物的制备方法)
接着，对制备压电/电致伸缩陶瓷组合物的方法进行说明。在制备压电/电致伸缩陶瓷组合物时，首先，按照成为上述组成式(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3的方式混合各种原料化合物而获得混合原料。作为原料化合物的具体例子，可列举出：Pb、Ni、Nb、Zr、Ti、Al或Sr的各元素单质、这些各元素的氧化物(PbO、Pb3O4、NiO、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、SrO等)、碳酸盐(SrCO3等)、或含有多种这些各元素的化合物(NiNb2O6等)等。
作为原料化合物的混合方法，可使用一般的方法。例如可举出球磨机。具体而言，向球磨机装置内放入规定量的各种原料化合物、圆石(玉石)、水，旋转规定时间而制备混合浆料。接着，通过使用干燥器、或通过过滤等操作对所制备的混合浆料进行干燥，从而可获得混合原料。
在750～1100℃将所获得的混合原料预烧，然后在950℃以上且不足1300℃进行烧成，从而可获得压电/电致伸缩陶瓷组合物。
也可根据需要将所获得的压电/电致伸缩陶瓷组合物进行粉碎。粉碎可通过球磨机等方法来进行。粉碎而获得的压电/电致伸缩陶瓷组合物的压电粉末颗粒的平均粒径优选为0.1～1.0μm，更加优选为0.2～0.7μm。予以说明，压电粉末颗粒的平均粒径的调整可通过如下而进行：在400～750℃对粉碎而获得的压电/电致伸缩陶瓷组合物的粉末进行热处理。在此时，越是微细的粉末颗粒，则越可通过与其它的粉末颗粒一体化而制成压电粉末颗粒的平均粒径一致的粉末、可制成颗粒的平均粒径一致的压电/电致伸缩体，因此优选。另外，压电/电致伸缩陶瓷组合物也可通过例如醇盐法(alkoxide method)、共沉淀法等来制备。
予以说明，Al成分存在有难以固溶于压电/电致伸缩体中、作为异相而残存的情况。因此，在制备压电/电致伸缩陶瓷组合物时，优选使用通过预先将Nb2O5和Al2O3进行混合、预烧、粉碎而得到的物质。
2-2.压电/电致伸缩体：
压电/电致伸缩体由上述压电/电致伸缩陶瓷组合物形成。另外，构成压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径优选为0.5～2μm，更加优选为1～1.7μm。通过使颗粒的平均粒径处于此范围，从而能制造出如下压电/电致伸缩元件，所述压电/电致伸缩元件能够维持与以往同程度的所希望的位移量，且即使在高湿环境下使用也能够抑制绝缘电阻值的降低。构成压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径不足0.5μm时，存在有压电/电致伸缩元件的位移量降低的情况。另一方面，超过2μm时，在高湿环境下使用的情况下，存在有压电/电致伸缩元件的绝缘电阻值降低的情况。
通常，陶瓷的颗粒的平均粒径越小则陶瓷的强度越优异。但是，压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径小的情况下，如被称为“尺寸效应”那样，位移量倾向于降低。但是，由上述压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体即使是颗粒的平均粒径为0.5～2μm之小，也能发挥与以往同程度的位移量。
即，由上述压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体能够维持所希望的位移量、并实现强度的提高。予以说明，通过在上述压电/电致伸缩陶瓷组合物中使B位离子的一部分被(Alγ/2Nb1/2)置换，从而能够将构成压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径设计为较小。由于颗粒的平均粒径为小，因此能制造出：水分难以浸入于晶界中产生的微细的间隙、并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少的压电/电致伸缩元件。
另外，通过使A位离子的一部分被Sr置换，也能将构成压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径设计为较小。进一步，通过使A位离子的一部分被Sr置换，并且使B位离子的一部分被(Alγ/2Nb1/2)置换，从而能容易地将构成压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径设计为较小。
颗粒的平均粒径是指如下操作而算出的值。首先，使用扫描型电子显微镜，按照可以以5～10mm左右观察颗粒的粒径的方式以约8000倍左右的倍率来观测压电/电致伸缩体。接着，在所观测的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片之中，测定100个以上的颗粒的粒径。然后，将这些粒径的平均值作为颗粒的平均粒径。
压电/电致伸缩体的厚度优选为1～200μm，更加优选为3～100μm。压电/电致伸缩体的厚度不足1μm时，即使是由上述压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体也存在有致密化变得不充分的情况。予以说明，压电/电致伸缩元件为层叠结构的情况下，多个压电/电致伸缩体各自的厚度也可以说是相同的。
压电/电致伸缩元件为层叠结构的情况下，压电/电致伸缩体的合计的厚度优选为20μm～5mm，更加优选为40μm～1mm。压电/电致伸缩体的合计的厚度不足20μm时，强度低，因此存在有难以处理的情况。另一方面，在超过5mm的情况下，存在有难以进行脱脂、烧成的情况。
(压电/电致伸缩体的制备方法)
对制备压电/电致伸缩体的方法进行说明。压电/电致伸缩体可通过将压电/电致伸缩陶瓷组合物进行预烧、粉碎，然后进行烧成来制备。予以说明，预烧温度通常为750～1100℃，烧成温度通常为950℃以上且不足1300℃。
2-3.压电/电致伸缩元件：
如图2中例示的那样，压电/电致伸缩元件1具备上述压电/电致伸缩体30和配设于压电/电致伸缩体30的电极(10、10’)。由于压电/电致伸缩体由具有规定的组成式的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成，因而即使在高湿环境下使用，也能抑制绝缘电阻值的降低。
另外，如图3所示，压电/电致伸缩元件1’优选具有如下层叠结构，所述层叠结构进一步具有多个压电/电致伸缩体(30’、30”)和多个内部电极(40、40’)，并且压电/电致伸缩体(30’、30”)和内部电极(40、40’)交替层叠。压电/电致伸缩元件具有层叠结构时，则即使在施加了小的电场的情况下，也可获得大的位移量。
2-4.电极：
电极配设于压电/电致伸缩体。为了方便，在图3的形态中，将交替夹着多个压电/电致伸缩体(30’、30”)而成的多个电极(40、40’)称为内部电极。另外，将配设于压电/电致伸缩元件1’的表面并且配设于其上部及下部的电极分别称为上部电极50及下部电极50’。进一步，将配设于压电/电致伸缩元件1’的表面并且配设于其侧面的电极称为侧面电极(20、20’)。予以说明，如图2的形态那样，压电/电致伸缩体30为1个的情况下，一对电极(10、10’)配设于压电/电致伸缩体30的上部及下部的表面。
作为电极的材质，可列举出选自由Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Cu、Ni以及它们的合金组成的组中的至少一种金属。其中，从烧成压电/电致伸缩体时的耐热性高的观点考虑，优选铂、或以铂为主要成分的合金。另外，从成本的观点考虑可优选使用Ag-Pd等合金、Cu、Ni作为电极的材质。
如图3所示，本发明的压电/电致伸缩元件1’具有柱状的层叠结构的情况下，优选进一步具备配设于其侧面并且将上部电极50及下部电极50’与内部电极(40、40’)电连接的侧面电极(20、20’)。由此，对上部电极50及下部电极50’施加了电压的情况下，可对内部电极(40、40’)施加互不相同的电压，可容易地将所希望的电场施加于内部电极(40、40’)。
(内部电极)
优选的是，内部电极电连接于压电/电致伸缩体，配设于各压电/电致伸缩体之间。另外，内部电极优选在包含实质性有助于压电/电致伸缩体的位移等的区域的状态下配设。具体而言，如图3所示，优选在多个压电/电致伸缩体(30’、30”)的各自包含中央部分附近的80面积％以上的区域配设内部电极(40、40’)。
内部电极的厚度优选为5μm以下，更加优选为2μm以下。超过5μm时则存在有内部电极作为缓和层起作用，位移变小的情况。予以说明，从发挥作为内部电极的实质性功能这样的观点考虑，内部电极的厚度为0.05μm以上即可
作为形成内部电极的方法，例如可列举出离子束、溅射、真空蒸镀、PVD、离子镀、CVD、镀敷、丝网印刷、喷雾、或浸没等方法。其中，从与压电/电致伸缩体的接合性的观点考虑优选溅射法、或丝网印刷法。所形成的内部电极可通过600～1400℃左右的烧成(热处理)，从而与压电/电致伸缩体一体化。此烧成可在每次形成内部电极时进行，但是也可与对未烧成的压电/电致伸缩体进行的热处理一并进行。
3.压电/电致伸缩元件的制造方法：
将通过上述压电/电致伸缩陶瓷组合物的制备方法中记载的方法获得的混合粉末预烧后，进行粉碎从而制备压电/电致伸缩陶瓷组合物的粉末。使用此粉末，利用刮刀法成型出所希望的厚度的压电/电致伸缩胶带，在该压电/电致伸缩胶带的单面，按照在烧成后成为所希望的厚度的方式形成内部电极。按照压电/电致伸缩胶带和内部电极交替地配置的方式层叠规定的层数，在露出于表面的内部电极侧进一步层叠没有形成内部电极的1层压电/电致伸缩胶带而制作层叠体。烧成此层叠体后，以规定的位置以及尺寸切断，最后，通过在层叠体的外部形成一对电极及侧面电极，从而能够制造压电/电致伸缩元件。
实施例
以下，基于实施例来具体说明本发明，但是本发明不受限于这些实施例。予以说明，只要是没有特别说明，实施例、比较例中的“份”以及“％”就是指质量基准。另外，在下面给出各种物性值的测定方法、以及诸特性的评价方法。
[高湿绝缘性(Ω)]：在湿度85％、温度85℃的环境下，施加了500小时的电场0-2.4kV/mm的正弦波(频率数1kHz)。测定了其后的绝缘电阻值。予以说明，将不足1.0×108Ω的情况评价为“不良”，将1.0×108～9.5×109Ω的情况评价为“良”，将超过9.5×109Ω的情况评价为“优”。
[位移(nm)]：施加了2.4kV/mm的电场时的位移通过利用激光多普勒(laserDoppler)(商品名“NLV-2500”，Polytec Japan Corporation制)来测定。予以说明，将不足200nm的情况评价为“不良”，将200～230nm的情况评价为“良”，将超过230nm的情况评价为“优”。
[平均粒径(μm)]：使用扫描型电子显微镜(JSM-7000F、日本电子公司制)，以8000倍的倍率来观测压电/电致伸缩体。而且，测定电子显微镜照片之中的100个颗粒的粒径，算出其平均值。
(实施例1)
按照成为组成式(Pb0.980Sr0.020)1.000{(Ti0.512Zr0.488)0.850(Ni1/3Nb2/3)0.070(Al1/2Nb1/2)0.080}O3的方式，计量了PbO、TiO2、ZrO2、NiO、Nb2O5、Al2O3、NiO、SrCO3各原料。在球磨机中将它们与规定量的水一同进行24小时的混合而获得了制备浆料。将所获得的制备浆料放入热风干燥机内而使水分蒸发，进行干燥从而获得了原料粉末。
将所获得的混合粉末预烧后，进行粉碎而制备出压电/电致伸缩陶瓷组合物的粉末。使用此粉末并利用刮刀法成型出厚度12μm的压电/电致伸缩胶带。在此压电/电致伸缩胶带的单面，按照在烧成后厚度成为1μm的方式形成了Pt电极。将其层叠3层而制作出层叠体后，在所露出的内部电极侧进一步层叠没有形成内部电极的1层压电/电致伸缩胶带而制作出层叠体。在1170℃将此层叠体烧成。接着，在层叠体的外部形成Ag电极，从而制作出层叠型的压电/电致伸缩执行元件(压电/电致伸缩元件)。予以说明，将构成实施例1的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片示于图4A。
(实施例2～10、比较例1～7)
按照组成式中的参数成为表1的方式变更了原料的用量，除此以外，与实施例1同样地操作，制作出层叠型的压电/电致伸缩执行元件(压电/电致伸缩元件)。予以说明，将构成比较例5的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片示于图5A。
予以说明，在表1中各参数对应于下述组成式的参数。
(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3
表1
表2
根据表2的结果可知，对于由规定的组成式所示的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体而言，颗粒的平均粒径小，压电/电致伸缩元件维持与以往同程度的所希望的位移量，并且在高湿环境下的绝缘电阻性优异(参照实施例1～10)。特别是，颗粒的平均粒径为1.7μm以下时，在高湿环境下的绝缘电阻性为特优异(参照实施例1、2、4、6、8、10)。
另一方面，对于由不用规定的组成式表示的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体而言，在颗粒的平均粒径小的情况下，压电/电致伸缩元件的位移量较大地变差，或者绝缘电阻性低劣(参照比较例1～4)。另外，对于由以往的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体而言，颗粒的平均粒径大，压电/电致伸缩元件在高湿环境下的绝缘电阻性低劣(参照比较例5)。进一步，对于由在A位离子中没有将Pb离子的一部分置换为Sr离子的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体而言，颗粒的平均粒径变大，压电/电致伸缩元件在高湿环境下的绝缘电阻性低劣(参照比较例6)。
(实施例11)
将烧成温度设为1100℃，除此以外，与实施例1同样地操作，制作出层叠型的压电/电致伸缩执行元件(压电/电致伸缩元件)。予以说明，将构成实施例11的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片示于图4B。
(比较例8)
将烧成温度设为1100℃，除此以外，与比较例5同样地操作，制作出层叠型的压电/电致伸缩执行元件(压电/电致伸缩元件)。予以说明，将构成比较例8的压电/电致伸缩元件的压电/电致伸缩体的电子显微镜照片示于图5B。
从图4A和图4B可知，构成由规定的组成式所示的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径与温度条件无关，为大致相同尺寸。另一方面，从图5A和图5B可知，构成由以往的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径较大地依存于温度条件。
产业上的可利用性
本发明的压电/电致伸缩元件具有与以往同程度的所希望的位移量、并且即使在高湿环境下使用绝缘电阻值的降低也少，因而能够用于近年要求的具有高可靠性的制品。
Claims (3)
1.一种压电/电致伸缩元件，其具备由含有Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系组合物作为主要成分的压电/电致伸缩陶瓷组合物形成的压电/电致伸缩体、和配设于所述压电/电致伸缩体的电极，
所述三成分固溶系组合物由下述组成式表示，
(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3
所述组成式中，0.005≤x≤0.03、0.45≤y≤0.54、0.58≤a≤0.91、0.07≤b≤0.36、0.02≤c≤0.08、0.97≤α≤1.03、0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03，其中a+b+c＝1.000。
2.根据权利要求1所述的压电/电致伸缩元件，其具有层叠结构，所述层叠结构具备多个所述压电/电致伸缩体及多个所述电极，且多个所述压电/电致伸缩体和多个所述电极交替层叠。
3.根据权利要求1或2所述的压电/电致伸缩元件，其中，构成所述压电/电致伸缩体的颗粒的平均粒径为0.5～2μm。
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