JP2002208743A - Laminate displacement element - Google Patents

Laminate displacement element

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JP2002208743A
JP2002208743A JP2001002783A JP2001002783A JP2002208743A JP 2002208743 A JP2002208743 A JP 2002208743A JP 2001002783 A JP2001002783 A JP 2001002783A JP 2001002783 A JP2001002783 A JP 2001002783A JP 2002208743 A JP2002208743 A JP 2002208743A
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piezoelectric
displacement element
oxide
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健 増田
Shogo Murosawa
尚吾 室澤
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正仁 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate displacement element excellent in piezoelectric properties, in restriction of pollution, and in environmental and ecological aspects. SOLUTION: The displacement element has a laminate 10 composed of a plurality of piezoelectric layers 11 and a plurality of inner electrodes 2 alternately laminated. The piezoelectric layers 11 contain BaTiO3 as a main component and are laminated to obtain a high displacement quantity and make the displacement quantity adjustable by the number of the laminated layers. The piezoelectric layer 11 may contain at least one element selected as a sub-component among rare elements such as Mn, Y, etc., or Si, Li and B. This improves the breakdown voltage and the drive reliability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば精密機器あ
るいは精密装置の位置決めに用アクチュエータに用いら
れる積層体変位素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated body displacement element used for an actuator for positioning precision equipment or precision equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電材料は、従来より、電気エネルギー
と機械エネルギーとを変換する素子の材料として用いら
れている。中でも、チタン酸鉛(PbTiO3 ;PT)
とジルコン酸鉛(PbZrO3 ;PZ)との固溶体系
(PZT系)の圧電材料は、高い電気機械結合係数を有
しており、フィルタあるいはアクチュエータなどに広く
利用されている。
2. Description of the Related Art Piezoelectric materials have conventionally been used as materials for elements that convert electric energy and mechanical energy. Among them, lead titanate (PbTiO 3 ; PT)
A solid solution type (PZT) piezoelectric material composed of lead and zirconate (PbZrO 3 ; PZ) has a high electromechanical coupling coefficient, and is widely used for a filter or an actuator.

【0003】ところが、このようなPZT系の圧電材料
は、低温でも揮発性の極めて高い酸化鉛(PbO)を多
量に含んでいる。よって、PZT系の圧電材料を製造す
る際には、磁器であれば焼成工程、単結晶品であれば溶
融工程などの熱処理工程において、工業レベルで極めて
多量の酸化鉛が大気中に揮発し拡散してしまう。また、
製造段階で放出される酸化鉛については回収することも
可能であるが、工業製品として市場に出された圧電製品
に含有される酸化鉛については現状では回収が難しく、
これらが広く環境中に放出されると、酸性雨による鉛の
溶出などが心配される。従って、今後圧電磁器および単
結晶の応用分野が広がり、使用量が増大すると、無鉛化
の問題が極めて重要な課題となる。
However, such PZT-based piezoelectric materials contain a large amount of highly volatile lead oxide (PbO) even at low temperatures. Therefore, when manufacturing a PZT-based piezoelectric material, an extremely large amount of lead oxide is volatilized and diffused into the atmosphere at an industrial level in a firing step for a porcelain and a heat treatment step for a single crystal product such as a melting step. Resulting in. Also,
Although it is possible to recover lead oxide released during the manufacturing stage, it is currently difficult to recover lead oxide contained in piezoelectric products marketed as industrial products.
When these are widely released into the environment, there is concern about elution of lead due to acid rain. Therefore, as the application fields of piezoelectric ceramics and single crystals expand in the future and the amount of use increases, the problem of lead-free becomes a very important issue.

【0004】鉛を全く含有しない圧電材料としては、例
えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )、タンタル酸
リチウム(LiTaO3 )、チタン酸バリウム(BaT
iO 3 )、ビスマス層状化合物、あるいはチタン酸ビス
マスナトリウム(Na0.5 Bi0.5 TiO3 )が挙げら
れる。
Examples of piezoelectric materials containing no lead include:
For example, lithium niobate (LiNbO)Three), Tantalic acid
Lithium (LiTaO)Three), Barium titanate (BaT)
iO Three), Bismuth layered compound, or bis titanate
Mass sodium (Na0.5Bi0.5TiOThree)
It is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の鉛を含まない圧電材料は、鉛系の圧電材料に比べて圧
電特性が低く、大きな変位量を得るに至っていない。中
でも、チタン酸バリウムは比較的高い圧電特性を有し、
圧電材料として有望であるが、破壊電圧が低く、連続駆
動による信頼性が低いという問題もあった。
However, these lead-free piezoelectric materials have lower piezoelectric characteristics than lead-based piezoelectric materials, and have not yet obtained a large displacement. Among them, barium titanate has relatively high piezoelectric properties,
Although promising as a piezoelectric material, there are problems that the breakdown voltage is low and the reliability by continuous driving is low.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、優れた圧電特性を示し、低公害化、
対環境性および生態学的見地からも優れた積層体変位素
子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to show excellent piezoelectric characteristics, reduce pollution,
It is an object of the present invention to provide a laminated body displacement element which is excellent in terms of environmental friendliness and ecological aspects.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による積層体変位
素子は、交互に積層された複数の圧電層と複数の内部電
極とを備え、圧電層は、バリウム(Ba)とチタン(T
i)と酸素とを含む酸化物を含有するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A laminate displacement element according to the present invention includes a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrodes alternately laminated, and the piezoelectric layers are made of barium (Ba) and titanium (T).
It contains an oxide containing i) and oxygen.

【0008】本発明による積層体変位素子では、バリウ
ムとチタンと酸素とを含む酸化物を含有する圧電層が複
数積層されているので、大きな変位量が得られる。
In the laminated body displacement element according to the present invention, a large displacement can be obtained because a plurality of piezoelectric layers containing an oxide containing barium, titanium and oxygen are laminated.

【0009】なお、圧電層は、マンガン(Mn)を酸化
物100molに対して1mol以下の範囲内で含むこ
とが好ましく、これにより破壊電圧または駆動信頼性の
向上が図られる。圧電層は、また、希土類元素を、酸化
物100molに対して20molよりも少ない範囲内
で含むことが好ましく、これにより電気機械結合係数ま
たは駆動信頼性の向上が図られる。
It is preferable that the piezoelectric layer contains manganese (Mn) in a range of 1 mol or less with respect to 100 mol of the oxide, thereby improving the breakdown voltage or driving reliability. The piezoelectric layer preferably contains the rare earth element in a range of less than 20 mol per 100 mol of the oxide, whereby the electromechanical coupling coefficient or the driving reliability is improved.

【0010】圧電層は、更に、ケイ素(Si),リチウ
ム(Li)およびホウ素(B)からなる群のうちの少な
くとも1種を、酸化物100molに対して15mol
以下の範囲内で含むことが好ましく、これらは焼結助剤
として機能する。
The piezoelectric layer further comprises at least one member selected from the group consisting of silicon (Si), lithium (Li) and boron (B) in an amount of 15 mol per 100 mol of oxide.
It is preferable to include them in the following ranges, and these function as sintering aids.

【0011】また、内部電極は、ニッケル(Ni),銅
(Cu),金(Au),白金(Pt),パラジウム(P
d)および銀(Ag)からなる群のうちの少なくとも1
種を含むことが好ましい。
The internal electrodes are made of nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), palladium (P
at least one of the group consisting of d) and silver (Ag)
Preferably, it contains a species.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】[積層体変位素子の構成]図1は、本発明
の一実施の形態に係る積層体変位素子の断面構造を表す
ものである。この積層体変位素子は、例えば、複数の圧
電層11と複数の内部電極12とを交互に積層した積層
体10を備えている。内部電極12は例えば交互に逆方
向に延長されており、その延長方向には内部電極12と
電気的に接続された一対の端子電極21,22がそれぞ
れ設けられている。
FIG. 1 shows a sectional structure of a laminated body displacement element according to an embodiment of the present invention. The laminate displacement element includes, for example, a laminate 10 in which a plurality of piezoelectric layers 11 and a plurality of internal electrodes 12 are alternately laminated. The internal electrodes 12 are alternately extended in, for example, opposite directions, and a pair of terminal electrodes 21 and 22 electrically connected to the internal electrodes 12 are provided in the extending direction.

【0014】圧電層11は、複数の粒子の焼結体である
圧電磁器により構成されており、圧電層11の一層当た
りの厚さは例えば1μm〜100μm程度が好ましい。
圧電層11の積層数は目的とする変位量に応じて決定さ
れる。圧電層11を構成する圧電磁器は、バリウムとチ
タンと酸素とを含む酸化物を主成分として含み、更に、
例えば表1に示した副成分のうちの少なくとも1種を含
むことが好ましい。圧電磁器の平均結晶粒子径は、例え
ば1μm〜50μmが好ましい。
The piezoelectric layer 11 is composed of a piezoelectric ceramic which is a sintered body of a plurality of particles, and the thickness of one layer of the piezoelectric layer 11 is preferably, for example, about 1 μm to 100 μm.
The number of stacked piezoelectric layers 11 is determined according to the desired displacement. The piezoelectric ceramic constituting the piezoelectric layer 11 contains, as a main component, an oxide containing barium, titanium, and oxygen.
For example, it is preferable to include at least one of the subcomponents shown in Table 1. The average crystal particle diameter of the piezoelectric ceramic is preferably, for example, 1 μm to 50 μm.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】主成分である酸化物はペロブスカイト構造
を有しており、バリウムの一部がストロンチウム(S
r),カルシウム(Ca)あるいはマグネシウム(M
g)などの他の元素により置換されていてもよく、また
はチタンの一部がジルコニウム(Zr),ハフニウム
(Hf)あるいはスズ(Sn)などの他の元素により置
換されていてもよい。この酸化物は、化学量論組成であ
れば下記の化1に示したように表されるが、化学量論組
成からずれていているものでもよい。
The oxide as a main component has a perovskite structure, and a part of barium is strontium (S
r), calcium (Ca) or magnesium (M
g), or a part of titanium may be replaced by another element such as zirconium (Zr), hafnium (Hf) or tin (Sn). This oxide has a stoichiometric composition, and is represented as shown in the following chemical formula 1, but may be different from the stoichiometric composition.

【0017】[0017]

【化1】(Bax MI1-x )(Tiy MII1-y )O3 式中、MIはバリウムと置換可能な元素を表し、MIIは
チタンと置換可能な元素を表す。xおよおびyはそれぞ
れ0<x≦1,0<y≦1の範囲内の値である。
## STR1 ## (Ba x MI 1-x) (Ti y MII 1-y) O 3 wherein, MI represents a substitutable element barium, MII represents a substitutable element and titanium. x and y are values within the range of 0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1.

【0018】副成分のうちマンガンは破壊電圧または駆
動信頼性を向上させるためのものであり、希土類元素は
電気機械結合係数または駆動信頼性を向上させるための
ものである。特に、マンガンと希土類元素とを共に含む
ようにすれば、駆動信頼性を向上させることができるの
で好ましい。これらマンガンおよび希土類元素は、主成
分である酸化物の粒界に単独または複数で酸化物などと
して存在していることもあるが、主成分である酸化物の
結晶粒子の一部に拡散して存在していることもある。ま
た、副成分のうちケイ素,リチウムおよびホウ素からな
る群のうちの少なくとも1種は、焼結助剤として機能す
るものである。これらは、主として、主成分である酸化
物の粒界に単独または複数で酸化物などとして存在して
いる。
Manganese among the subcomponents is for improving the breakdown voltage or driving reliability, and the rare earth element is for improving the electromechanical coupling coefficient or driving reliability. In particular, it is preferable to include both manganese and a rare earth element because driving reliability can be improved. These manganese and rare earth elements may be present alone or in plural as oxides at the grain boundaries of the oxide as the main component, but are diffused into some of the crystal grains of the oxide as the main component. It may be present. Further, at least one of the sub-components of the group consisting of silicon, lithium and boron functions as a sintering aid. These are mainly present alone or in a plurality as oxides at the grain boundaries of the oxide as the main component.

【0019】これら副成分の含有量は、主成分の酸化物
100molに対してそれぞれ、 Mn :1mol以下、 希土類元素 :20molよりも少ない Si,Li,B:15mol以下 の範囲内であることが好ましく、 Mn :0.01mol〜0.5mol、 希土類元素 :0.02mol〜12mol、 Si,Li,B:0.01mol〜15mol の範囲内であればより好ましい。
The content of these subcomponents is preferably in the range of Mn: 1 mol or less, and rare earth element: less than 20 mol, Si, Li, B: 15 mol or less, relative to 100 mol of the main component oxide. , Mn: 0.01 mol to 0.5 mol, Rare earth element: 0.02 mol to 12 mol, Si, Li, B: 0.01 mol to 15 mol, more preferably.

【0020】マンガンの含有量が少なすぎると破壊電圧
を十分に改善することができず、多すぎると破壊電圧が
小さくなってしまい、寿命が短くなってしまうからであ
る。希土類元素の含有量が少なすぎると駆動信頼性を十
分に改善することができず、多すぎると電気機械結合係
数および駆動信頼性が低下してしまうからである。ケイ
素,リチウムおよびホウ素からなる群のうちの少なくと
も1種の含有量が少なすぎると焼成温度を十分に低くす
ることができず、多すぎると破壊電圧および駆動信頼性
が低下してしまうからである。
If the manganese content is too small, the breakdown voltage cannot be sufficiently improved, and if the manganese content is too large, the breakdown voltage becomes small and the life is shortened. If the content of the rare earth element is too small, the driving reliability cannot be sufficiently improved, and if the content is too large, the electromechanical coupling coefficient and the driving reliability decrease. If the content of at least one of the group consisting of silicon, lithium and boron is too small, the firing temperature cannot be lowered sufficiently, and if it is too large, the breakdown voltage and the driving reliability decrease. .

【0021】内部電極12は、導電材料を含有してい
る。導電材料は特に限定されないが、例えば、ニッケ
ル,銅,金,白金,パラジウムおよび銀からなる群のう
ちの少なくとも1種、あるいはその合金が好ましい。中
でも、ニッケルあるいはニッケル合金が特に好ましい。
ニッケル合金としては、マンガン,クロム(Cr),コ
バルト(Co)およびアルミニウム(Al)などから選
択される1種以上の元素とニッケルとの合金が好まし
く、合金中におけるニッケルの含有量は95質量%以上
であることが好ましい。なお、内部電極12は、それら
の他にリン(P)などの各種微量成分を0.1質量%程
度以下含有していても良い。内部電極12の厚さは例え
ば0.5μm〜3μm程度であることが好ましい。0.
5μmよりも薄いと内部電極12が途切れてしまい、十
分な圧電特性を得ることができず、3μmよりも厚いと
焼成後の積層体10の歪みが大きくなってしまうからで
ある。
The internal electrode 12 contains a conductive material. Although the conductive material is not particularly limited, for example, at least one of a group consisting of nickel, copper, gold, platinum, palladium, and silver, or an alloy thereof is preferable. Among them, nickel or nickel alloy is particularly preferable.
As the nickel alloy, an alloy of nickel and one or more elements selected from manganese, chromium (Cr), cobalt (Co), aluminum (Al) and the like is preferable, and the content of nickel in the alloy is 95% by mass. It is preferable that it is above. The internal electrode 12 may contain various trace components such as phosphorus (P) at about 0.1% by mass or less. It is preferable that the thickness of the internal electrode 12 is, for example, about 0.5 μm to 3 μm. 0.
If the thickness is less than 5 μm, the internal electrodes 12 are interrupted, and sufficient piezoelectric characteristics cannot be obtained. If the thickness is more than 3 μm, the distortion of the fired laminate 10 increases.

【0022】端子電極21,22は、例えば、端子電極
用ペーストを焼き付けることにより形成されたものであ
る。この端子電極用ペーストは、例えば、導電材料と、
ガラスフリットと、ビヒクルとを含有している。導電材
料は、例えば、銀,金,銅,ニッケル,パラジウムおよ
び白金からなる群のうちの少なくとも1種を含んでい
る。ビヒクルには有機ビヒクルあるいは水系ビヒクルな
どがあり、有機ビヒクルはバインダを有機溶媒に溶解さ
せたもの、水系ビヒクルは水に水溶性バインダおよび分
散剤などを溶解させたものである。バインダは特に限定
されず、エチルセルロースあるいはポリビニルブチラー
ルなどの各種バインダから選択して用いられる。有機溶
媒も特に限定されず、成形方法に応じて選択される。例
えば、印刷法あるいはシート法などにより成形する場合
には、テルピネオール,ブチルカルビトール,アセトン
あるいはトルエンなどが選択される。水溶性バインダも
特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール,セル
ロース,水溶性アクリル樹脂あるいはエマルションなど
から選択して用いられる。端子電極21,22の厚さは
用途等に応じて適宜決定されるが、通常10μm〜50
μm程度である。
The terminal electrodes 21 and 22 are formed, for example, by baking a paste for terminal electrodes. This terminal electrode paste is, for example, a conductive material,
Contains glass frit and vehicle. The conductive material includes, for example, at least one member from the group consisting of silver, gold, copper, nickel, palladium, and platinum. The vehicle includes an organic vehicle or an aqueous vehicle. The organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent, and the aqueous vehicle is obtained by dissolving a water-soluble binder and a dispersant in water. The binder is not particularly limited, and may be selected from various binders such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. The organic solvent is not particularly limited, either, and is selected according to the molding method. For example, when molding by a printing method or a sheet method, terpineol, butyl carbitol, acetone, toluene or the like is selected. The water-soluble binder is not particularly limited, and is selected from, for example, polyvinyl alcohol, cellulose, water-soluble acrylic resin, emulsion, and the like. The thickness of the terminal electrodes 21 and 22 is appropriately determined according to the application and the like.
It is about μm.

【0023】[積層体変位素子の製造方法]このような
構成を有する積層体変位素子は、例えば、次のようにし
て製造することができる。
[Method of Manufacturing Laminated Body Displacement Element] The laminated body displacement element having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.

【0024】まず、圧電層11を形成するための圧電層
用ペーストを作製する。例えば、上述した主成分および
副成分の原料としてそれらを含む酸化物または複合酸化
物を用意し、この原料粉末を、主成分に対する副成分の
割合が上述した範囲内となるように混合したのち、この
原料混合粉末にビヒクルを加えて混練する。その際、原
料粉末には、酸化物に代えて、焼成により酸化物となる
炭酸塩,硫酸塩,硝酸塩,シュウ酸塩,水酸化物あるい
は有機金属化合物などを用いてもよい。なお、主成分の
原料として例えば酸化バリウム粉末と酸化チタン粉末と
いうように複数種の原料粉末を用いる場合には、これら
を混合して仮焼したのち、この仮焼粉に副成分の原料粉
末を混合するようにしてもよく、仮焼することなく、主
成分の複数種の原料粉末と副成分の原料粉末とを混合す
るようにしてもよい。
First, a piezoelectric layer paste for forming the piezoelectric layer 11 is prepared. For example, an oxide or a composite oxide containing them as a raw material of the above-mentioned main component and sub-components is prepared, and after mixing this raw material powder such that the ratio of the sub-component to the main component is within the above-described range, A vehicle is added to this raw material mixed powder and kneaded. At that time, a carbonate, a sulfate, a nitrate, an oxalate, a hydroxide, an organometallic compound, or the like, which becomes an oxide upon firing, may be used in place of the oxide. When a plurality of types of raw material powders such as barium oxide powder and titanium oxide powder are used as the main component raw materials, these are mixed and calcined. Mixing may be carried out, or plural kinds of raw material powders of the main component and raw material powders of the sub-components may be mixed without calcining.

【0025】ビヒクルは、上述した端子電極用ペースト
において説明したものと同様である。圧電層用ペースト
におけるビヒクルの含有量は特に限定されず、通常はバ
インダが1〜5質量%程度、溶剤が10〜50質量%程
度となるように調整する。また、圧電層用ペーストに
は、必要に応じて分散剤または可塑剤などの添加物を添
加してもよい。その添加量は、合計で10質量%以下と
することが好ましい。
The vehicle is the same as that described for the terminal electrode paste described above. The content of the vehicle in the piezoelectric layer paste is not particularly limited, and is usually adjusted so that the binder is about 1 to 5% by mass and the solvent is about 10 to 50% by mass. Further, an additive such as a dispersant or a plasticizer may be added to the piezoelectric layer paste as needed. It is preferable that the total amount be 10% by mass or less.

【0026】次いで、内部電極12を形成するための内
部電極用ペーストを作成する。例えば、上述した導電材
料または焼成後に上述した導電材料となる各種酸化物,
有機金属化合物あるいはレジネートなどをビヒクルと混
練する。ビヒクルは圧電層用ペーストと同様であり、内
部電極用ペーストにおけるビヒクルの含有量も圧電層用
ペーストと同様である。また、内部電極用ペーストに
は、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体材料、絶縁体
材料などの添加物を添加してもよい。その添加量は、合
計で10質量%以下とすることが好ましい。
Next, an internal electrode paste for forming the internal electrodes 12 is prepared. For example, the above-described conductive material or various oxides that become the above-described conductive material after firing,
An organic metal compound or a resinate is kneaded with the vehicle. The vehicle is the same as the piezoelectric layer paste, and the content of the vehicle in the internal electrode paste is also the same as the piezoelectric layer paste. Further, additives such as a dispersant, a plasticizer, a dielectric material, and an insulator material may be added to the internal electrode paste as needed. It is preferable that the total amount be 10% by mass or less.

【0027】続いて、これら圧電層用ペーストと内部電
極用ペーストとを用い、例えば、印刷法あるいはシート
法により、積層体体10の前駆体であるグリーンチップ
を作製する。例えば、印刷法を用いる場合には、圧電層
用ペーストおよび内部電極用ペーストをポリエチレンテ
レフタレート製の基板(以下、PET基板と言う)など
の上に交互に印刷し、熱圧着したのち、所定形状に切断
し、基板から剥離してグリーンチップとする。また、シ
ート法を用いる場合には、圧電層用ペーストを用いてグ
リーンシートを形成し、このグリーンシートの上に内部
電極用ペースト層を印刷したのち、これらを積層して圧
着し、所定形状に切断してグリーンチップとする。
Subsequently, using the paste for the piezoelectric layer and the paste for the internal electrode, a green chip as a precursor of the laminate 10 is manufactured by, for example, a printing method or a sheet method. For example, when a printing method is used, a paste for a piezoelectric layer and a paste for an internal electrode are alternately printed on a substrate made of polyethylene terephthalate (hereinafter, referred to as a PET substrate) and the like, thermocompression-bonded, and then formed into a predetermined shape. It is cut and peeled from the substrate to form a green chip. When the sheet method is used, a green sheet is formed by using a paste for a piezoelectric layer, and a paste layer for an internal electrode is printed on the green sheet. Cut into green chips.

【0028】グリーンチップを作製したのち、脱バイン
ダ処理を行う。脱バインダ処理条件は通常のもので良
く、例えば、内部電極12にニッケルあるいはニッケル
合金などの卑金属を用いる場合には、下記のように調整
することが好ましい。 昇温速度 : 5℃/h〜300℃/h 保持温度 : 180℃〜400℃ 保持時間 : 0.5時間〜24時間 雰囲気 : 空気中
After manufacturing the green chip, binder removal processing is performed. The conditions for the binder removal treatment may be ordinary conditions. For example, when a base metal such as nickel or a nickel alloy is used for the internal electrode 12, it is preferable to adjust as follows. Heating rate: 5 ° C / h to 300 ° C / h Holding temperature: 180 ° C to 400 ° C Holding time: 0.5 to 24 hours Atmosphere: In air

【0029】脱バインダ処理を行ったのち、焼成を行い
積層体10を形成する。焼成時の雰囲気は内部電極12
の構成材料に応じて適宜選択すれば良いが、内部電極1
2にニッケルあるいはニッケル合金などの卑金属を用い
る場合には、還元性雰囲気とすることが好ましい。例え
ば、雰囲気ガスとしては窒素ガスに水素ガスを1〜10
体積%混合して加湿したものが好ましく、酸素分圧は1
×10-2Pa〜1×10-8Paとすることが好ましい。
酸素分圧がこの範囲未満であると、内部電極12が異常
焼結して途切れてしまうことがあるからであり、酸素分
圧がこの範囲を超えると、内部電極12が酸化してしま
う傾向があるからである。また、内部電極12に貴金属
を用いる場合には、空気中で焼成することが好ましい。
After performing the binder removal treatment, firing is performed to form the laminate 10. The atmosphere during firing is the internal electrode 12
May be appropriately selected according to the constituent material of the internal electrode 1.
When a base metal such as nickel or a nickel alloy is used for 2, it is preferable to use a reducing atmosphere. For example, as an atmosphere gas, hydrogen gas is added to nitrogen
It is preferable that the mixture is humidified by mixing with volume%, and the oxygen partial pressure is 1
× It is preferable that the 10 -2 Pa~1 × 10 -8 Pa.
If the oxygen partial pressure is less than this range, the internal electrode 12 may be abnormally sintered and may be interrupted. If the oxygen partial pressure exceeds this range, the internal electrode 12 tends to be oxidized. Because there is. When a noble metal is used for the internal electrode 12, it is preferable to perform firing in air.

【0030】その他の焼成条件は、例えば下記のように
することが好ましい。 昇温速度 : 50℃/h〜500℃/h 保持温度 : 1100℃〜1400℃ 保持時間 : 0.5時間〜8時間 冷却速度 : 50℃/h〜500℃/h
The other firing conditions are preferably as follows, for example. Heating rate: 50 ° C./h to 500 ° C./h Holding temperature: 1100 ° C. to 1400 ° C. Holding time: 0.5 to 8 hours Cooling rate: 50 ° C./h to 500 ° C./h

【0031】なお、焼成を還元雰囲気で行った場合に
は、焼成ののちにアニールを施すことが好ましい。アニ
ールは圧電層11を再酸化するための処理である。アニ
ール時の雰囲気ガスには加湿した窒素ガスを用いること
が好ましく、その酸素分圧は1×10-3Pa以上、特に
1×10-2Pa〜10Paとすることが好ましい。
When firing is performed in a reducing atmosphere, it is preferable to perform annealing after firing. Annealing is a process for reoxidizing the piezoelectric layer 11. It is preferable to use a humidified nitrogen gas as an atmosphere gas at the time of annealing, and its oxygen partial pressure is preferably 1 × 10 −3 Pa or more, particularly preferably 1 × 10 −2 Pa to 10 Pa.

【0032】その他のアニール条件は、例えば下記のよ
うにすることが好ましい。 保持温度 : 1100℃以下 保持時間 : 0時間〜20時間 冷却速度 : 50℃/h〜500℃/h
The other annealing conditions are preferably, for example, as follows. Holding temperature: 1100 ° C or less Holding time: 0 to 20 hours Cooling rate: 50 ° C / h to 500 ° C / h

【0033】なお、アニールは昇温過程および降温過程
だけから構成してもよく、保持時間を零としてもよい。
この場合、保持温度は最高温度と同義である。ちなみ
に、上述した脱バインダ処理工程、焼成工程およびアニ
ール工程において、雰囲気ガスを加湿する場合には、例
えば、ウエッタなどを使用すればよい。その場合の水温
は0℃〜75℃程度とすることが好ましい。
Incidentally, the annealing may be constituted only by the temperature raising process and the temperature lowering process, and the holding time may be set to zero.
In this case, the holding temperature is synonymous with the maximum temperature. Incidentally, when the atmospheric gas is humidified in the above-described binder removing step, baking step and annealing step, for example, a wetter may be used. In this case, the water temperature is preferably set to about 0 ° C to 75 ° C.

【0034】また、脱バインダ処理工程、焼成工程およ
びアニール工程は連続して行うようにしてもよく、互い
に独立して行うようにしてもよい。これらを連続して行
う場合には、脱バインダ処理後、冷却せず雰囲気を変更
して焼成の保持温度まで昇温して焼成を行い、次いでア
ニール工程の保持温度まで冷却し、雰囲気を変更してア
ニールを行うことが好ましい。これらを独立して行う場
合には、焼成工程において、脱バインダ処理時の保持温
度までは窒素ガスまたは加湿した窒素ガス雰囲気下で昇
温し、そののち焼成時の雰囲気に変更して昇温を続ける
ことが好ましく、アニール時の保持温度まで冷却した後
は、再び窒素ガスあるいは加湿した窒素ガス雰囲気に変
更して冷却を続けることが好ましい。また、アニールに
際しては、窒素ガス雰囲気下で保持温度まで昇温したの
ちに雰囲気を変更してもよく、アニールの全工程を加湿
した窒素ガス雰囲気としても良い。
The binder removing step, the firing step, and the annealing step may be performed continuously or independently of each other. When performing these steps continuously, after removing the binder, the atmosphere is changed without cooling, the temperature is raised to the holding temperature of firing, firing is performed, and then the temperature is cooled to the holding temperature of the annealing step, and the atmosphere is changed. Preferably, annealing is performed. If these steps are performed independently, in the firing step, the temperature is increased in a nitrogen gas or humidified nitrogen gas atmosphere until the holding temperature during the binder removal treatment, and then the temperature is changed to the firing atmosphere to increase the temperature. After cooling to the holding temperature at the time of annealing, it is preferable to change to a nitrogen gas or humidified nitrogen gas atmosphere again and continue cooling. At the time of annealing, the atmosphere may be changed after the temperature is raised to the holding temperature in a nitrogen gas atmosphere, or the entire annealing process may be performed in a humidified nitrogen gas atmosphere.

【0035】積層体10を形成したのち、例えばバレル
研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、内部
電極用ペーストと同様にして作製した端子電極用ペース
トを印刷または転写して焼き付け、端子電極21,22
を形成する。その際、雰囲気は例えば加湿した窒素ガス
と水素ガスとの混合ガス中とし、焼き付け温度は600
℃〜800℃、保持温度は10分間〜1時間程度とする
ことが好ましい。これにより、図1に示した積層体変位
素子が得られる。
After the laminate 10 is formed, the end face is polished by, for example, barrel polishing or sand blasting, and the terminal electrode paste prepared in the same manner as the internal electrode paste is printed or transferred and baked.
To form At that time, the atmosphere is, for example, a mixed gas of humidified nitrogen gas and hydrogen gas, and the baking temperature is 600
C. to 800.degree. C. and the holding temperature are preferably about 10 minutes to 1 hour. Thereby, the laminated body displacement element shown in FIG. 1 is obtained.

【0036】このように本実施の形態によれば、バリウ
ムとチタンと酸素とを含む酸化物を主成分として含有す
る圧電層11を複数積層するようにしたので、大きな変
位量を得ることができると共に、積層数により変位量を
任意に調節することもできる。よって、鉛の含有量が少
なく、低公害化、対環境性および生態学的見地から極め
て優れた積層体変位素子の活用を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, a large amount of displacement can be obtained because a plurality of piezoelectric layers 11 mainly containing an oxide containing barium, titanium and oxygen are laminated. At the same time, the displacement can be arbitrarily adjusted depending on the number of layers. Therefore, it is possible to use a laminate displacement element which has a low lead content and is extremely excellent in terms of low pollution, environmental friendliness and ecological aspects.

【0037】特に、圧電層11が副成分としてマンガン
を含むようにすれば、破壊電圧を向上させることがで
き、圧電層11が副成分として希土類元素を含むように
すれば、電気機械結合係数を向上させることができ、両
方を含むようにすれば、駆動信頼性を向上させることが
できる。
In particular, if the piezoelectric layer 11 contains manganese as a subcomponent, the breakdown voltage can be improved, and if the piezoelectric layer 11 contains a rare earth element as a subcomponent, the electromechanical coupling coefficient can be reduced. If both are included, the drive reliability can be improved.

【0038】また、圧電層11が副成分としてケイ素,
リチウムおよびホウ素からなる群のうちの少なくとも1
種を含むようにすれば、低温で焼結しても高い焼結性を
得ることができる。
The piezoelectric layer 11 is composed of silicon,
At least one of the group consisting of lithium and boron
If a seed is included, high sinterability can be obtained even when sintering at a low temperature.

【0039】[0039]

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について図1
を参照して説明する。
FIG. 1 shows a specific embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.

【0040】実施例1〜52として、まず、圧電層11
における主成分の原料であるチタン酸バリウム粉末と、
副成分の原料である炭酸マンガン(MnCO3 )粉末,
酸化イットリウム(Y2 3 )粉末および二酸化ケイ素
(SiO2 )ガラス粉末をそれぞれ用意した。次いで、
これら原料粉末を必要に応じてボールミルにより16時
間湿式混合し、乾燥して原料混合粉末を得た。その際、
実施例1〜52で、チタン酸バリウム粉末100mol
に対する副成分の含有量が表2または表3に示した値と
なるようにその混合量を調整した。
As Examples 1 to 52, first, the piezoelectric layer 11
Barium titanate powder which is a raw material of the main component in,
Manganese carbonate (MnCO 3 ) powder,
Yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder and silicon dioxide (SiO 2 ) glass powder were prepared. Then
These raw material powders were wet-mixed for 16 hours by a ball mill as required, and dried to obtain a raw material mixed powder. that time,
In Examples 1 to 52, barium titanate powder 100 mol
Was adjusted so that the content of the auxiliary component with respect to the values shown in Table 2 or Table 3 was obtained.

【0041】なお、表2および表3に示した副成分の含
有量は、マンガン原子、イットリウム原子およびケイ素
原子をそれぞれ基準とした値である。よって、酸化マン
ガンおよび二酸化ケイ素の添加モル数は表2または表3
に示した値と同一となるが、酸化イットリウムの添加モ
ル数は表2または表3に示した値の1/2となる。
The contents of the subcomponents shown in Tables 2 and 3 are values based on manganese, yttrium, and silicon atoms, respectively. Therefore, the number of moles of manganese oxide and silicon dioxide added is shown in Table 2 or Table 3.
However, the number of moles of yttrium oxide added is と of the value shown in Table 2 or Table 3.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】続いて、この原料混合粉末100質量部に
対して、アクリル樹脂を5.0質量部、フタル酸ベンジ
ルブチルを2.5質量部、ミネラルスピリットを6.5
質量部、アセトンを4.0質量部、トリクロロエタンを
20.5質量部、および塩化メチレンを41.5質量部
の割合でそれぞれ添加し、ボールミルにより混合して圧
電層用ペーストを作製した。
Subsequently, 5.0 parts by mass of an acrylic resin, 2.5 parts by mass of benzyl butyl phthalate, and 6.5 parts of mineral spirit are added to 100 parts by mass of the raw material mixed powder.
Parts by mass, 4.0 parts by mass of acetone, 20.5 parts by mass of trichloroethane, and 41.5 parts by mass of methylene chloride were added and mixed by a ball mill to prepare a paste for a piezoelectric layer.

【0045】また、ニッケル粒子44.6質量部に対し
て、テルピネオール52質量部、エチルセルロース3質
量部、およびベンゾトリアゾール0.4質量部の割合で
それぞれ添加し、3本ロールにより混練して内部電極用
ペーストを作製した。
Further, terpineol 52 parts by mass, ethyl cellulose 3 parts by mass, and benzotriazole 0.4 part by mass were added to nickel particles 44.6 parts by mass, and kneaded with a three-roll mill to form an internal electrode. Paste was prepared.

【0046】更に、銅粒子に内部電極用ペーストと同様
にして有機ビヒクルを添加し、3本ロールにより混練し
て端子電極用ペーストを作製した。
Further, an organic vehicle was added to the copper particles in the same manner as the internal electrode paste, and kneaded with a three-roll mill to prepare a terminal electrode paste.

【0047】これら圧電層用ペースト、内部電極用ペー
ストおよび端子電極用ペーストをそれぞれ作製したの
ち、フィルム状のPET基板の上に圧電層用ペーストを
用いてグリーンシートを形成し、このグリーンシートの
上に内部電極用ペーストを印刷した。次いで、内部電極
用ペーストを印刷したグリーンシートをPET基板から
剥離し、複数枚積層して圧着し、所定の大きさに切断し
てグリーンチップを得た。その際、グリーンシートの積
層数は、内部電極12に挟まれた圧電層11の層数が3
0層となるようにした。
After each of the piezoelectric layer paste, the internal electrode paste and the terminal electrode paste is prepared, a green sheet is formed on the film-shaped PET substrate by using the piezoelectric layer paste. Was printed with an internal electrode paste. Next, the green sheet on which the internal electrode paste was printed was peeled from the PET substrate, a plurality of the green sheets were laminated and pressed, and cut into a predetermined size to obtain a green chip. At this time, the number of green sheets laminated is such that the number of piezoelectric layers 11 sandwiched between the internal electrodes 12 is three.
It was made to have zero layer.

【0048】続いて、このグリーンーンチップについて
脱バインダ処理、焼成およびアニールをそれぞれ下記の
条件で行い、積層体10を作製した。 <脱バインダ処理条件> 昇温速度 : 20℃/h 保持温度 : 300℃ 保持時間 : 2時間 雰囲気 : 空気中
Subsequently, the green chip was subjected to binder removal processing, firing and annealing under the following conditions, respectively, to produce a laminate 10. <Binder removal processing conditions> Heating rate: 20 ° C / h Holding temperature: 300 ° C Holding time: 2 hours Atmosphere: In air

【0049】<焼成条件> 昇温速度 : 200℃/h 保持温度 : 表2または表3に示した温度 保持時間 : 2時間 冷却速度 : 300℃/h 雰囲気 : 加湿した窒素と水素との混合ガス 酸素分圧は1×10-3Pa なお、保持温度はそれぞれの場合における最適温度であ
る。
<Firing conditions> Temperature rising rate: 200 ° C./h Holding temperature: Temperature shown in Table 2 or Table 3 Holding time: 2 hours Cooling rate: 300 ° C./h Atmosphere: Mixed gas of humidified nitrogen and hydrogen The oxygen partial pressure is 1 × 10 −3 Pa. The holding temperature is the optimum temperature in each case.

【0050】<アニール条件> 保持温度 : 1000℃ 保持時間 : 3時間 冷却速度 : 300℃/h 雰囲気 : 加湿した窒素ガス 酸素分圧は1×10-2Pa なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿に
は、水温を35℃としたウェッターを用いた。
<Annealing conditions> Holding temperature: 1000 ° C. Holding time: 3 hours Cooling rate: 300 ° C./h Atmosphere: Humidified nitrogen gas Oxygen partial pressure: 1 × 10 −2 Pa Atmosphere gas during firing and annealing For the humidification, a wetter with a water temperature of 35 ° C. was used.

【0051】積層体10を作製したのち、端面をサンド
ブラストにて研磨し、この端面に端子電極用ペーストを
転写して、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気中に
おいて800℃で10分間焼成し、端子電極21,22
を形成した。これにより、実施例1〜52について図1
に示した積層体変位素子をそれぞれ得た。得られた積層
体変位素子の大きさは3.2mm×1.6mm×0.6
mmであり、内部電極12に挟まれた圧電層11の厚さ
は10μm、内部電極12の厚さは1.5μmであっ
た。
After the laminate 10 is manufactured, the end face is polished by sandblasting, the terminal electrode paste is transferred to the end face, and baked at 800 ° C. for 10 minutes in a mixed gas atmosphere of nitrogen gas and hydrogen gas. , Terminal electrodes 21 and 22
Was formed. As a result, FIG.
Were obtained, respectively. The size of the obtained laminated body displacement element is 3.2 mm × 1.6 mm × 0.6.
mm, the thickness of the piezoelectric layer 11 sandwiched between the internal electrodes 12 was 10 μm, and the thickness of the internal electrodes 12 was 1.5 μm.

【0052】また、実施例1〜52について、積層体変
位素子の他に、圧電層11の特性を測定するための円板
状サンプルを作製した。この円板状サンプルは、上述し
た圧電層用ペーストを用い、積層体コンデンサと同一の
条件で脱バインダ処理、焼成、およびアニールをそれぞ
れ行い、直径25mm、厚さ1.2mmの円盤状に加工
したのち、銀ペーストを印刷し、600℃で焼き付けた
ものである。
For Examples 1 to 52, disk-shaped samples for measuring the characteristics of the piezoelectric layer 11 were prepared in addition to the laminated body displacement elements. This disk-shaped sample was processed into a disk having a diameter of 25 mm and a thickness of 1.2 mm by performing binder removal processing, firing, and annealing under the same conditions as for the multilayer capacitor, using the above-described piezoelectric layer paste. Thereafter, a silver paste was printed and baked at 600 ° C.

【0053】作製した実施例1〜52の積層体変位素子
および円板状サンプルについて特性の評価を行った。 <電気機械結合係数(Kr)>円板状サンプルについ
て、50℃のオイル中で電界強度5kV/mmで2分間
分極処理をし、1日エージングしたのち、インピーダン
スアナライザーを用い共振反共振法により広がり方向に
電気機械結合係数Krを測定した。
The characteristics of the laminated body displacement elements and disk samples of Examples 1 to 52 thus produced were evaluated. <Electromechanical Coupling Coefficient (Kr)> A disc-shaped sample is polarized in an oil at 50 ° C. at an electric field strength of 5 kV / mm for 2 minutes, aged for 1 day, and then spread by a resonance anti-resonance method using an impedance analyzer. The electromechanical coupling coefficient Kr was measured in the directions.

【0054】<破壊電圧>積層体変位素子に直流電圧を
100V/secの昇圧速度で印加し、0.1mAの漏
洩電流を検出するか、または素子が破壊した時の電圧を
測定した。
<Destruction Voltage> A DC voltage was applied to the laminated body displacement element at a step-up rate of 100 V / sec, and a leakage current of 0.1 mA was detected, or a voltage when the element was broken was measured.

【0055】<駆動信頼性>積層体変位素子について、
70℃、電界強度Vp-p 5kV/mm、sin波2kH
zの環境下において10億回駆動させ、絶縁抵抗および
素子の変位量を測定した。10億回後の抵抗値が初期の
抵抗値よりも3桁以上低下した場合、あるいは10億回
後の変位量が初期の変位量よりも10%以上低下した場
合に、駆動信頼性なしと判断した。
<Driving Reliability> Regarding the laminated body displacement element,
70 ° C., electric field intensity V pp 5 kV / mm, sin wave 2 kHz
It was driven 1 billion times under the environment of z, and the insulation resistance and the displacement of the element were measured. It is determined that there is no drive reliability when the resistance value after one billion times drops by three digits or more from the initial resistance value, or when the displacement amount after one billion times drops by more than 10% from the initial displacement value. did.

【0056】それらの結果を表2または表3に合わせて
示す。表2または表3には示していないが、いずれの実
施例についても、圧電層11を単層とした場合に比べて
大きな変位量を得ることができた。また、表2に示した
ように、圧電層11にマンガンを添加した実施例2〜7
によれば、マンガンを添加していない実施例1に比べて
大きな破壊電圧を得ることができ、圧電層にイットリウ
ムを添加した実施例8〜10によれば、イットリウムを
添加していない実施例1に比べて大きな電気機械結合係
数を得ることができた。
The results are shown in Table 2 or Table 3. Although not shown in Table 2 or Table 3, a large amount of displacement could be obtained in any of the examples as compared with the case where the piezoelectric layer 11 was a single layer. Further, as shown in Table 2, Examples 2 to 7 in which manganese was added to the piezoelectric layer 11 were used.
According to Examples 8 to 10 in which yttrium was added to the piezoelectric layer, a higher breakdown voltage can be obtained as compared with Example 1 in which manganese was not added, and Example 1 in which yttrium was not added was used. As a result, a larger electromechanical coupling coefficient could be obtained.

【0057】更に、表2に示した実施例11〜28から
分かるように、圧電層11にマンガンおよびイットリウ
ムの両方を添加すれば、大きな破壊電圧および高い駆動
信頼性を得ることができた。加えて、マンガンの含有量
は、チタン酸バリウム100molに対して1mol以
下、更には0.01mol〜0.5molの範囲内が好
ましく、イットリウムの含有量は、チタン酸バリウム1
00molに対して20molよりも少なく、更には
0.02mol〜12molの範囲内が好ましいことも
分かった。
Further, as can be seen from Examples 11 to 28 shown in Table 2, when both manganese and yttrium were added to the piezoelectric layer 11, a large breakdown voltage and high driving reliability could be obtained. In addition, the content of manganese is preferably 1 mol or less, more preferably in the range of 0.01 mol to 0.5 mol with respect to 100 mol of barium titanate. The content of yttrium is preferably 1 mol of barium titanate.
It was also found that the amount is preferably less than 20 mol and more preferably 0.02 mol to 12 mol with respect to 00 mol.

【0058】また、表3に示した実施例29〜52から
分かるように、圧電層11にケイ素を添加すれば、焼成
温度を低くしても、電気機械結合係数および破壊電圧に
ついてそれぞれ高い値を得ることができ、駆動信頼性も
高めることができた。更に、ケイ素の含有量は、チタン
酸バリウム100molに対して15mol以下、更に
は0.01mol〜15molの範囲内が好ましいこと
も分かった。
Further, as can be seen from Examples 29 to 52 shown in Table 3, if silicon is added to the piezoelectric layer 11, even if the firing temperature is lowered, the electromechanical coupling coefficient and the breakdown voltage each increase. As a result, the driving reliability was improved. Furthermore, it was also found that the content of silicon is preferably 15 mol or less, more preferably 0.01 mol to 15 mol based on 100 mol of barium titanate.

【0059】なお、ここでは詳細に説明しないが、主成
分および副成分に実施の形態において説明した他のもの
を用いても、同様の結果を得ることができる。
Although not described in detail here, similar results can be obtained by using other components described in the embodiment as main components and subcomponents.

【0060】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されるものではなく、種々変形することがで
きる。例えば、上記実施の形態および実施例では、圧電
層11が主成分の酸化物に加えて副成分を含む場合につ
いて説明したが、本発明は、主成分の酸化物を含んでい
ればこれらの副成分を含まない場合についても広く適用
することができる。また、圧電層11が他の副成分を含
む場合についても適用することができる。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where the piezoelectric layer 11 includes the sub-components in addition to the main component oxides has been described. It can be widely applied to the case where no component is contained. Further, the present invention can be applied to a case where the piezoelectric layer 11 includes another subcomponent.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項5のいずれか1に記載の積層体変位素子によれば、
バリウムとチタンと酸素とを含む酸化物を含有する圧電
層を複数積層するようにしたので、大きな変位量を得る
ことができると共に、積層数により変位量を任意に調節
することもできる。よって、鉛の含有量が少なく、低公
害化、対環境性および生態学的見地から極めて優れた積
層体変位素子の活用を図ることができるという効果を奏
する。
As described above, according to the laminate displacement element according to any one of claims 1 to 5,
Since a plurality of piezoelectric layers containing an oxide containing barium, titanium, and oxygen are stacked, a large amount of displacement can be obtained, and the amount of displacement can be arbitrarily adjusted depending on the number of layers. Therefore, the content of lead is small, and there is an effect that it is possible to use the laminate displacement element which is extremely excellent in terms of low pollution, environmental friendliness and ecological viewpoint.

【0062】特に、請求項2ないし請求項5のいずれか
1に記載の積層体変位素子によれば、圧電層がマンガン
を含むようにしたので、破壊電圧または駆動信頼性を向
上させることができるという効果を奏する。
In particular, according to the laminated body displacement element according to any one of claims 2 to 5, since the piezoelectric layer contains manganese, the breakdown voltage or the drive reliability can be improved. This has the effect.

【0063】また、請求項3ないし請求項5のいずれか
1に記載の積層体変位素子によれば、圧電層が希土類元
素を含むようにしたので、電気機械結合係数または駆動
信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
According to the laminated body displacement element of any one of claims 3 to 5, the piezoelectric layer contains a rare earth element, so that the electromechanical coupling coefficient or the drive reliability is improved. It has the effect that it can be done.

【0064】更に、請求項4または請求項5記載の積層
体変位素子によれば、圧電層がケイ素,リチウムおよび
ホウ素からなる群のうちの少なくとも1種を含むように
したので、低温で焼結しても高い焼結性を得ることがで
きるという効果を奏する。
Furthermore, according to the laminated body displacement element according to claim 4 or 5, since the piezoelectric layer includes at least one of the group consisting of silicon, lithium and boron, it is sintered at a low temperature. Even so, there is an effect that high sinterability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係る積層体変位素子の
構成を表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laminate displacement element according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…積層体、11…圧電層、12…内部電極、21,
22…端子電極。
10: laminated body, 11: piezoelectric layer, 12: internal electrode, 21,
22 ... Terminal electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室澤 尚吾 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 古川 正仁 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 4G031 AA01 AA06 AA07 AA11 AA19 AA28 AA30 AA39 BA10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shogo Murosawa 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (72) Inventor Masahito Furukawa 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo F-term in DK Corporation (reference) 4G031 AA01 AA06 AA07 AA11 AA19 AA28 AA30 AA39 BA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交互に積層された複数の圧電層と複数の
内部電極とを備え、 前記圧電層は、バリウム(Ba)とチタン(Ti)と酸
素とを含む酸化物を含有することを特徴とする積層体変
位素子。
1. A semiconductor device comprising: a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrodes alternately stacked; wherein the piezoelectric layer contains an oxide containing barium (Ba), titanium (Ti), and oxygen. The laminated body displacement element described above.
【請求項2】 前記圧電層は、マンガン(Mn)を、前
記酸化物100molに対して1mol以下の範囲内で
含むことを特徴とする請求項1記載の積層体変位素子。
2. The stacked body displacement element according to claim 1, wherein the piezoelectric layer contains manganese (Mn) in a range of 1 mol or less based on 100 mol of the oxide.
【請求項3】 前記圧電層は、希土類元素を、前記酸化
物100molに対して20molよりも少ない範囲内
で含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
積層体変位素子。
3. The multilayer displacement element according to claim 1, wherein the piezoelectric layer contains a rare earth element in a range of less than 20 mol with respect to 100 mol of the oxide.
【請求項4】 前記圧電層は、珪素(Si),リチウム
(Li)およびホウ素(B)からなる群のうちの少なく
とも1種を、前記酸化物100molに対して15mo
l以下の範囲内で含むことを特徴とする請求項1ないし
請求項3のいずれか1に記載の積層体変位素子。
4. The piezoelectric layer comprises at least one selected from the group consisting of silicon (Si), lithium (Li), and boron (B) in an amount of 15 mol per 100 mol of the oxide.
The laminated body displacement element according to any one of claims 1 to 3, wherein the element is included within a range of 1 or less.
【請求項5】 前記内部電極は、ニッケル(Ni),銅
(Cu),金(Au),白金(Pt),パラジウム(P
d)および銀(Ag)からなる群のうちの少なくとも1
種を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項4のい
ずれか1に記載の積層体変位素子。
5. The internal electrode includes nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), and palladium (P).
at least one of the group consisting of d) and silver (Ag)
The laminated body displacement element according to claim 1, further comprising a seed.
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