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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein piezoelektrisches
keramisches Material und besonders ein piezoelektrisches keramisches
Material, das charakteristische Zustände seiner kristallinen Körner hat.
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Stand der
Technik
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Piezoelektrische keramische Materialien
werden häufig
in piezoelektrischen Vorrichtungen, wie z. B. Resonatoren, Filtern,
akustischen Oberflächenwellenfiltern,
Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, piezoelektrischen Summern
und piezoelektrischen Stellern verwendet. Solche piezoelektrischen
Keramikmaterialien enthalten überwiegend
Bleititanatzirkonat-Keramikmaterial. Typischerweise werden piezoelektrische
Keramiken durch Vermischen von die überwiegenden Bestandteile bildendem
Bleioxid, Titanoxid und Zirkonoxid in vorbestimmten Anteilen, Formung
eines Blocks und Brennen des Blocks hergestellt. Die japanischen
Patentoffenlegungen (Kokai) Nummern 58-204579, 4-305057 und 5-144308
beschreiben von derartigen piezoelektrischen keramischen Materialien
einige, die einen Glasbestandteil enthalten.
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Genauer beschreibt die japanische
Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 58-204579 piezoelektrische Keramikmaterialien,
die eine Silikatglasverbindung, eine Natriumkarbonatglasverbindung
oder eine Bleiverbindung in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozenten
enthalten.
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Die japanische Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 4-305057 beschreibt piezoelektrische Keramikmaterialien,
in denen ein Glasbestandteil kristallisiert ist und eine Kristallkorngrenzphase
bildet. Die japanische Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 5-114308 beschreibt Keramikmaterialien, in denen eine
ferroelektrische Keramik in einer Glasmatrix verteilt ist.
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Allerdings enthalten derartige piezoelektrische
Keramiken Glas als Gitterbestandteil, und das Glas ist in einer
Kristallkorngrenzphase enthalten. Deshalb haben diese Keramikmaterialien
eine geringe mechanische Festigkeit, eine geringe Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien, wie z. B. Säuren
und Basen, und einen geringen Feuchtigkeitswiderstand, so dass die
Zuverlässigkeit
solcher Keramikmaterialien verbessert werden muss.
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Fernandez JF et al: "Compositional Fluctuation
and Properties of Fine-Grained Acceptor-Doped PZT Ceramics JOURNAL
OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, GB, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING,
ESSEX, vol. 18, Nr. 12, 1. November 1998 (1998-11-01 ), Seiten 1695–1705, XP004134526
ISSN: 0955-2219 beschreibt ein Bleioxid enthaltendes piezoelektrisches
Keramikmaterial, bei dem ein unter einem Durchlichtelektronenmikroskop
beobachteter geschlossener Bereich, der durch eine Vielzahl von
benachbarten Kristallkörnern
definiert ist, die das gesinterte piezoelektrisch Keramikmaterial
bilden, überwiegend
eine ein Gitter bildendes Oxid enthaltende Glasphase aufweist. Entsprechend
dieser Veröffentlichung
stellte es sich in der TEM-Beobachtung
als schwierig heraus, daraus zu schließen, ob die Schmelze an den
Korngrenzen oder nur an den Taschen liegt.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts des voranstehend beschriebenen
Sachverhalts haben die vorliegenden Erfinder eingehende Untersuchungen
ausgeführt
und herausgefunden, dass ein piezoelektrisches Keramikmaterial mit
besonderen Korngrenzeigenschaften die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt.
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Dementsprechend erzielt diese Erfindung
ein Bleioxid enthaltendes piezoelektrisches Keramikmaterial, bei
dem ein unter einem Durchlichtelektronenmikroskop beobachteter Bereich,
der durch eine Vielzahl von Kristallkörnern definiert ist, die das
gesinterte piezoelektrische Keramikmaterial bilden und einander
benachbart liegen und der nachstehend einfach als "geschlossener Bereich" bezeichnet ist, überwiegend
eine Glasphase aufweist, die ein gitterbildendes Oxid enthält. Dagegen
lässt sich
an den Korngrenzen außerhalb
des geschlossenen Bereichs unter dem Durchlichtelektronenmikroskop
keine Glasphase feststellen.
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Außerdem beträgt in dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Keramikmaterial das Gesamtgewicht des gitterbildenden Oxids bezogen
auf das Gesamtgewicht der Körner
etwa 100 bis 700 ppm.
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Diese Erfindung erzielt außerdem ein
elektronisches Bauteil, das aus diesem piezoelektrischen keramischen
Material hergestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Bezogen auf die nachfolgende detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden verschiedene
andere Merkmale und viele der der Erfindung eigenen Vorteile unmittelbar
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich,
in denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines piezoelektrischen keramischen Materials
gemäß der Erfindung
zeigt, wie man sie in einer fotografischen Abbildung mittels eines
TEM (Transmissionselektronenmikroskop) erhält, und
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2 eine
schematische Ansicht eines zum Vergleich dienenden piezoelektrischen
keramischen Materials zeigt, wie sie sich aus einer fotografischen
Abbildung mittels eines TEM (Transmissionselektronenmikroskop) ergibt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In dem zuvor erwähnten piezoelektrischen keramischen
Material sind die in den geschlossenen Bereichen enthaltenen Glasphasen
diskret; d. h. dass die jeweiligen Glasphasen nicht miteinander
verbunden sind. In anderen Worten wird eine Glasphase nur in den
geschlossenen Bereichen und nicht in den anderen Kristallkorngrenzen
beobachtet. Das Vorhandensein einer Glasphase kann mittels TEM beobachtet
werden.
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Der geschlossene Bereich weist überwiegend
eine Glasphase auf, die Bleioxid, Siliciumoxid und andere Oxide
enthält
und die mikrokristalline Körner
enthalten kann. In manchen Fällen
enthalten die mikrokristallinen Körner Pb, Si und Al. Man nimmt
an, dass sich das in dem geschlossenen Bereich enthaltene Pb durch Entmischung
eines Pb-haltigen Schmelzenbestandteils ergibt, der während des
Brennens und Sinterns eines Pb-haltigen piezoelektrischen keramischen
Materials an den Korngrenzen erzeugt wird. Es kann angenommen werden,
dass die Oberflächenspannung
der Schmelzenkomponente die Entmischung am geschlossenen Bereich
verursacht. Gleichermaßen
nimmt man an, dass sich durch eine Entmischung von Si und Al, die
dem keramischen Rohmaterial zugesetzt werden und beim Brennen in
den geschlossenen Bereich eindringen, Si und Al ergeben. Si-Oxid
und Al-Oxid, z. B. SiO2 und Al2O3 sind netzbildende Oxide, die Glas bilden
können.
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Vorzugsweise ist die Gesamtmenge
der netzbildenden Oxide bezogen auf die Gesamtmenge der Keramikkörner etwa
100–700
ppm, da sowohl eine ausreichende Ausbildung von Glasphasen an den
geschlossenen Bereichen als auch ein ausreichendes Wachstum der
Keramikkörner
realisiert werden können.
Außerdem
lassen sich eine hohe mechanische Festigkeit, eine hohe Chemikalienfestigkeit
gegen Säuren
oder Basen und eine hohe Beständigkeit
gegen Feuchtigkeit sowie eine hohe Stabilität und andere Eigenschaften
erreichen.
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Wenn die Menge kleiner als 100 ppm
ist, verursacht die in den Korngrenzen vorhandene Schmelze der netzwerkbildenden
Oxide keine Entmischung an dem geschlossenen Bereich und die netzbildenden
Oxide verbleiben nach dem Brennen an den Korngrenzen, so dass sich
keine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Chemikalienwiderstandsfähigkeit
erreichen lässt.
Dagegen sinkt, wenn die Menge 700 ppm überschreitet, die mechanische
Festigkeit auf das Niveau eines eine Glasmatrix aufweisenden herkömmlichen piezoelektrischen
keramischen Materials. Dies kommt daher, dass die überschüssige Menge
der glasbildenden Oxide das Überlaufen
des entmischten Schmelzenbestandteils vom geschlossenen Bereich
in die Grenzen zwischen den Keramikkörnern verursacht. Das Vorhandensein
von glasbildenden Oxiden an den Korngrenzen ergibt eine herkömmliche
piezoelektrische Keramik, die Glas als Matrixbestandteil enthält.
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Aus dem piezoelektrischen keramischen
Material kann eine Vielfalt elektronischer Bauteile erzeugt werden.
Beispiele von aus dem piezoelektrischen Keramikmaterial erzeugten
elektronischen Teilen enthalten Resonatoren, Filter, akustische
Oberflächenwellenfilter,
Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, piezoelektrische Summer und
piezoelektrische Steller. Solche elektronischen Teile weisen einen
mit einer Elektrode ausgestatteten piezoelektrischen Keramikkörper auf.
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In dieser Erfindung bezieht sich
die Bezeichnung "piezoelektrisches
keramisches Material" auf
ein Bleioxid enthaltendes piezoelektrisches keramisches Material.
Beispiele enthalten Bleititanat-Keramikmaterial, Bleititanatzirkonat-Keramikmaterial,
Bleimetaniobat-Keramikmaterial und Blei enthaltendes mehrkomponentiges
Perovskit-Keramikmaterial.
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Die Bleititanat enthaltenden Keramikmaterialien
enthalten ursprüngliches
und modifiziertes Bleititanat-Keramikmaterial. Beispiele von modifizierten
Keramiken enthalten Bleititanat-Keramikmaterial, denen Übergangsmetalloxide,
wie Cr2O3, Nb2O5, Ta2O5, Bi2O3 oder
MnO2 zugesetzt ist; Keramikmaterial aus
Bleititanat, in dem Pb-Atome durch Erdalkalielemente substituiert
ist (z. B. Mg, Ca, Sr oder Ba)-Oxid oder Seltenerdelementoxide,
wie z. B. La2O3,
Nd2O3 und Y2O3; zweikomponentige,
dreikomponentige und mehrkomponentige keramische Materialien oder
eine Kombination derselben, in der PbTiO3 teilweise
durch wenigstens eine Verbindung substituiert ist, die von mehrkomponentigen
Perovskitverbindungen gewählt
ist, die durch die nachfolgend beschriebenen Formeln I bis VI dargestellt
sind.
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Die Bleititanatzirkonat-Keramikmaterialien
enthalten ursprüngliche
und modifizierte Bleititanat-Keramikmaterialien. Bespiele von modifizierten
Keramiken enthalten keramisches Material aus Pb(Ti, Zr)O3, dem ein Übergangsmetalloxid, wie Cr2O3, Nb2O5, Ta2O5,
Bi2O3 oder MnO2 zugesetzt worden ist; keramisches Material
aus Bleititanatzirkonat, in dem Pb-Atome durch ein Erdalkalielement
(z. B. Mg, Ca, Sr oder Ba) oder ein Seltenerdelementoxid, wie z.
B. La2O3, Nd2O3 und Y2O3 substituiert
sind;
zweikomponentiges, dreikomponentiges und mehrkomponentiges
keramisches Material oder eine Kombination derselben, in der Pb(Ti,
Zr)O3 teilweise durch wenigstens eine Verbindung
substituiert ist, die aus mehrkomponentigen Perovskitverbindungen
gewählt
ist, die durch die nachstehend beschriebenen Formeln I bis VI dargestellt
sind.
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Die Bleimetaniobat-Keramikmaterialien
enthalten ursprüngliche
und modifizierte Bleititanat-Keramikmaterialien. Beispiele von modifizierten
Keramiken enthalten keramisches Material aus einfachem Bleimetaniobat,
dem Übergangsmetalloxid,
wie Cr2O3, Nb2O5, Ta2O5, Bi2O3 oder
MnO2 zugesetzt worden ist; keramisches Material
aus Bleimetaniobat, in dem Pb-Atome durch ein Oxid eines Erdalkalielements
(z. B. Mg, Ca, Sr oder Ba) oder ein Seltenerdelementoxid, wie La2O3, Nd2O3 und Y2O3 substituiert sind;
zweikomponentiges,
dreikomponentiges und mehrkomponentiges Keramikmaterial oder eine
Kombination derselben, in der Bleimetaniobat teilweise durch wenigstens
eine Verbindung substituiert ist, die aus mehrkomponentigen Perovskitverbindungen
gewählt
ist, die durch die nachstehend beschriebenen Formeln I bis VI dargestellt
sind.
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Die Blei enthaltenden mehrkomponentigen
Perovskit-Keramikmaterialien enthalten bleihaltige mehrkomponentige
Perovskitverbindungen, die durch die nachstehend beschriebenen Formeln
I bis VI dargestellt sind, und zweikomponentiges, dreikomponentiges
und mehrkomponentiges Keramikmaterial oder eine Kombination derselben,
die wenigstens eine der zuvor erwähnten bleihaltigen mehrkomponentigen
Perovskitverbindungen enthalten und andere mehrkomponentige Perovskitverbindungen.
Besondere Beispiele enthalten einkomponentige Keramiken, wie Pb(Fe2/3W1/3)O3 und Pb(Fe1/2Nb1/2)O3; zweikomponentige
Keramiken, z. B. Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-Pb( Fe2/3W1/3)O3; und dreikomponentige
Keramiken wie Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-Pb(Fe2/3W1/3)O3 und Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-Pb(Fe2/3W1/3)O3.
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Typische Beispiele der zuvor erwähnten mehrkomponentigen
Perovskitverbindungen enthalten:
Verbindungen dargestellt durch
die Formel (I): A2+(B1/3
2+B2/3
5+)O3, wie z. B. Ba(Zn1/3Nb2/3)O3, Ba(Cd1/3Nb2/3)O3, Ba(Mg1/3Nb2/3)O3, Sr(Cd1/3Nb2/3)O3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, Pb(Ni1/3Nb2/3)O3, Pb(Mg1/3Ta2/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3, Pb(Co1/3Nb2/3)O3, Pb(Co1/3Ta2/3)O3, Pb(Ni1/3Ta2/3)O3 und Pb(Cd1/3Nb2/3)O3;
Verbindungen dargestellt durch die
Formel (II): A2+(B1/2
3+B1/2
5+)O3, wie z. B. Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, Ba(Sc1/2Nb1/2)O3, Ca(Cr1/2Nb1/2)O3, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, Pb(Fe1/2Ta1/2)O3, Pb(Sc1/2Nb1/2)O3, Pb(Sc1/2Ta1/2)O3, Pb(Yb1/2Nb1/2)O3, Pb(Yb1/2Ta1/2)O3, Pb(Lu1/2Nb1/2)O3 und Pb(In1/2Nb1/2)O3;
Verbindungen
dargestellt durch die Formel (III): A2+(B1/2
2+B1/2
6+)O3, wie z. B.
Pb(Cd1/2W1/2)O3, P(Mn1/2W1/2)O3, Pb(Zn1/2W1/2)O3, Pb(Mg1/2W1/2)O3, Pb(Co1/2W1/2)O3, Pb(Ni1/2W1/2)O3, P(Mg1/2Te1/2)O3, Pb(Mn1/2Tb1/2)O3 und P(Co1/2Te1/2)O3;
Verbindungen dargestellt durch die
Formel (IV): A2+(B2/3
3+B1/3
6+)O3, wie z. B. P(Fe2/3W1/3)O3;
Verbindungen
dargestellt durch Formel (V): A2+(B1/2
2+B1/2
4+)O3 wie z. B. La(Mg1/2Ti1/2)O3 und Nd(Mg1/2Ti1/2)O3; und
Verbindungen
dargestellt durch Formel (VI): (A1/2
1+A1/2
3+)BO3, wie z. B. (Na1/2La1/2)TiO3 und (K1/2La1/2)TiO3.
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Das keramische Material dieser Erfindung
enthält
einen geschlossenen Bereich, der durch das keramische Material bildende
Oxidkristallkörner
definiert ist. Derartige Kristallkornanordnungen lassen sich unter anderem
durch eine Optimierung der Zusammensetzungsanteile des Rohmaterials,
der Partikelgröße des Rohmaterials,
des SiO2-Bestandteils und Al2O3-Bestandteils im Rohmaterial und durch die
Brennbedingungen optimieren. Genauer ist die Optimierung der Menge
von SiO2 und Al2O3 in einem sinterfähigen Rohmaterial am effektivsten.
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BEISPIELE
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Nachstehend wird diese Erfindung
im einzelnen anhand von Beispielen beschrieben, die jedoch die Erfindung
nicht beschränken
sollen.
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In 1 ist
ein Teil eines gesinterten piezoelektrischen Keramikkörpers 1 gezeigt,
der Bleioxid enthält. Es
lassen sich Kristallkörner 2a, 2b und 2c erkennen.
Außerdem
erkennt man einen von den Kristallkörnern 2a, 2b und 2c umgebenen
geschlossenen Bereich 3. Die Kristallkörner waren mit einer Glasphase 4 gefüllt. Die
Glasphase enthielt feine Körnchen 5,
deren Durchmesser kleiner war als der der Kristallkörner und
die in dem geschlossenen Bereich verteilt waren.
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2 zeigt
ein schematisches Diagramm eines TEM-Bildes übereinstimmend mit einer Vergleichsprobe,
der eine geringe Menge eines netzbildenden Oxids unter 100 ppm zugesetzt
worden ist. In den Korngrenzen zwischen den Körnern 12a und 12c,
zwischen den Körnern 12a und 12b und
zwischen den Körnern 12b und 12c wurden
jeweils Glasphasen beobachtet. Außerdem erkennt man eine Glasphase 14 in
einem geschlossenen Bereich 13.
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Beispiel 1
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PbO, TiO2,
ZrO2, MnCO3, Nb2O5, Cr2O3, SiO2 und Al2O3, die als Rohmaterialien
dienen, werden gewogen, so dass eine Pb(Mn1/3Nb2/3)0,10(Zr0,40T0,50)0,90O3 aufweisende
piezoelektrische Keramik, die als vorherrschender Bestandteil dient
und als Zusatzkomponente dienendes Cr2O3 (0,10 Gewichtsprozente) erzeugt werden
konnten. Die Gesamtmenge der im piezoelektrischen Keramikmaterial
enthaltenen netzbildenden Oxide, wie SiO2 und
Al2O3, wurde in Übereinstimmung
mit den in Tabelle 1 gezeigten Proben verändert. Jedes gewogene Rohmaterial
wurde im nassen Zustand 16 bis 20 Stunden lang vermischt. Die sich
ergebende Mischung wurde entwässert,
getrocknet und bei 930°C
zwei Stunden lang calziniert. Das calzinierte Produkt wurde zerkleinert
und mit einem Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol enthaltendem
Binder gemischt. Die Mischung wurde durch Sprühen und Trocknen in ein Granulat
umgewandelt. Das auf diese Weise bereitete körnige Material wurde unter
Bildung eines Blocks gepresst. Der Block wurde bei einer Höchsttemperatur
von 1150°C
gebrannt, und auf diese Weise eine Probe eines piezoelektrischen
Keramikblocks mit den Abmessungen 5 mm × 30 mm × 0,3 mm bereitet.
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Dann wurden das Vorhandensein einer
Glasphase an den Korngrenzen, die mechanische Festigkeit und die
Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien und Feuchtigkeit der auf diese Weise bereiteten
Probe gemessen.
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Die Existenz einer Glasphase an den
Korngrenzen wurde wie folgt beobachtet.
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Erstens wurde eine piezoelektrische
Keramikprobe mechanisch poliert und eine Scheibe mit 20 μm Dicke bereitet.
Die dünne
Scheibe wurde weiterhin durch Einwirken eines Bündels Argonatome verdünnt. Diese
Scheibe wurde mittels TEM (Modell JEM-2010 von JEOL Ltd.) untersucht.
In einem durch die TEM-Analyse erzeugten
Bild hatten die meisten geschlossenen Bereiche eine Dreiecksform,
die sich durch die Korngrenzen von drei keramischen Körnern bildete.
Die Existenz einer Glasphase wird durch eine Bildanalyse mit dem
bloßen
Auge ermittelt.
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Die mechanische Festigkeit der Probe
wurde wie folgt gemessen.
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Die Probe wurde auf zwei Ständer im
Abstand von 15 mm gelegt und auf die Mitte der Probe eine Last aufgebracht,
um auf diese Weise einen Dreipunktbiegetest durchzuführen.
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Die Widerstandsfähig gegen Chemikalien wurde
wie folgt gemessen.
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Die Probe wurde 30 Minuten lang in
eine alkalische Lösungen
(pH-Wert: 11,5) eingetaucht. Nach Waschen der Probe wurde die Biegefestigkeit
gemessen.
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Der Widerstand gegen Feuchte wurde
wie folgt gemessen. Die Probe wurde 1000 Stunden lang einer Atmosphäre mit 95%-iger
relativer Feuchte ausgesetzt. Die Differenz des mechanischen Gütefaktors
vor und nach dem Test wurde durch den anfänglichen mechanischen Qualitätsfaktor
dividiert und auf diese Weise die Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit
(Änderungsverhältnis) ermittelt.
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Die Ergebnisse der Messungen sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Die Ergebnisse der mit einem TEM
ausgeführten
Untersuchungen zeigen, dass der geschlossene Bereich im allgemeinen
eine Dreiecksform annimmt, deren Seitenlänge annähernd 500 bis 500 nm beträgt und mit
einer einzigen Phase gefüllt
ist. Dabei hat sich bestätigt,
dass die Phase netzbildende Oxide und Mikrokristallkörner enthält. Aus
einer Elementanalyse ergibt sich, dass die netzbildende Phase Pb
und Si und die mikrokristallinen Körnchen Pb und Si enthalten.
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Wie Tabelle 1 zeigt, bilden die Proben
1 und 2 keine ausreichenden geschlossenen Bereiche und haben eine
schlechte mechanische Festigkeit, eine geringe Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien und eine geringe Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit.
Die Proben 10, 11 und 12 bilden einen mit netzbildenden Oxiden gefüllten geschlossenen
Bereich, aber die Oxide stehen mit einer anderen in einer Grenze
zwischen den Kristallkörnern
enthaltenen Glasphase in Verbindung. Deshalb hat die Probe eine
geringe mechanische Festigkeit, eine geringe Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien und einen geringen Feuchtigkeitswiderstand.
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Beispiele 2 bis 8
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PbO, TiO2,
ZrO2, MnCo3, Nb2O5, NiO, Co2O3, SnO2,
Sb2O3, MgO, SiO2 und Al2O3, die als Rohmaterialien dienen, wurden
gewogen, so dass sich eine piezoelektrische Keramik ergab, die aufweist
Pb(Mn1/3Nb2/3)0,10(Zr0,40Ti0,50)0,90O3 (Beispiel 2),
Pb(Co1/3Nb2/3)0,10(Zr0,40Ti0,50)0,90O3 (Beispiel
3),
Pb(Sn1/3Sb1/2)0,10(Zr0,40T0,50)0,90O3 (Beispiel 4),
Pb(Mn1/3Nb1/3Sb1/3)0,10(Zr0,40Ti0,50)0,90O3 (Beispiel 5),
Pb(Mg1/3Nb2/3)0,10(Zr0,40Ti0,50)0,90O3 (Beispiel
6) und
PbTiO3 (Beispiel 7) konnten
erzeugt werden. Die Gesamtmenge der netzbildenden Oxide, wie SiO2 und Al2O3, in der piezoelektrischen Keramik ist in
Tabelle 2 gezeigt.
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Jedes gewogene Rohmaterial wurde
16 bis 20 Stunden lang in nassem Zustand vermischt. Die sich ergebende
Mischung wurde entwässert,
getrocknet und bei der in Tabelle 2 gezeigten Temperatur zwei Stunden
lang calziniert. Das calzinierte Produkt wurde zerkleinert und mit
einem Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol enthaltendem Binder
vermischt. Die Mischung wurde durch Sprühen und Trocknen granuliert.
Das auf diese Weise erzeugte körnige
Material wurde unter Bildung eines Blocks gepresst. Der Block wurde
bei der in Tabelle 2 gezeigten Höchsttemperatur
gebrannt und auf diese Weise eine Probe eines piezoelektrischen
Keramikblatts mit Abmessungen von 5 mm × 30 mm × 0,3 mm hergestellt.
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Die mechanische Festigkeit, die Chemikalienwiderstandsfähigkeit
und der Feuchtigkeitswiderstand der auf diese Art erzeugten Probe
wurden in einer mit der des Beispiels 1 übereinstimmenden Art untersucht. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Jede piezoelektrische Keramikprobe
wurde unter dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 beobachtet, um einen durch nebeneinander
liegende Kristallkörner
definierten geschlossenen Bereich zu untersuchen.
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Die Beobachtung mittels des TEM ergab,
dass der geschlossene Bereich eine allgemein dreieckige Form annimmt
und mit einer einzigen Phase gefüllt
ist. Es hat sich bestätigt,
dass die Phase netzbildende Oxide und mikrokristalline Körnchen enthält. Aus
einer Elementanalyse ergab sich, dass die Oxide Pb und Si und die
mikrokristallinen Körnchen
Pb, Si und Al2O3 enthalten.
Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Bildung von Kristallkörnern und
des geschlossenen Bereichs sichergestellt ist und dadurch die mechanische
Festigkeit, die Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien, wie Säuren
und Basen, der Feuchtigkeitswiderstand und die Zuverlässigkeit
des erzeugten piezoelektrischen Keramikmaterials gesteigert wurden.
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An dem mit der Erfindung übereinstimmenden
piezoelektrischen Keramikkörper
wird eine Ansteuerelektrode und eine Erfassungselektrode gebildet,
um dadurch piezoelektrische Vorrichtungen zu erzeugen, wie Resonatoren,
Filter, akustische Oberflächenwellenfilter,
Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, piezoelektrische Summer und
piezoelektrische Stellglieder.
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Nach der obigen Beschreibung hat
das piezoelektrische Keramikmaterial der Erfindung eine hohe mechanische
Festigkeit, eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien und
gegen Feuchtigkeit.
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Die aus den piezoelektrischen Keramikmaterial
hergestellten elektronischen Teile zeigen eine verbesserte mechanische
Festigkeit, erhöhte
Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien und gegen Feuchte. Deshalb widerstehen die elektronischen
Teile dieser Erfindung einer Verschlechterung ihrer Kennwerte.
