JP2003238248A - 圧電磁器組成物と圧電デバイス - Google Patents
圧電磁器組成物と圧電デバイスInfo
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- JP2003238248A JP2003238248A JP2002043079A JP2002043079A JP2003238248A JP 2003238248 A JP2003238248 A JP 2003238248A JP 2002043079 A JP2002043079 A JP 2002043079A JP 2002043079 A JP2002043079 A JP 2002043079A JP 2003238248 A JP2003238248 A JP 2003238248A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ９００℃以下の温度で焼結させることがで
き、しかもセラミック粒子の粒径のできるだけ小さな機
械的強度の高い圧電磁器組成物及び圧電デバイスを提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る圧電磁器組成物は、式Ｐｂ
ａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・
（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わされるペロブ
スカイト組成物と該ペロブスカイト組成物中に含まれる
Ａｇ２Ｏとからなり、該式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・
（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎ
ｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋
ｄ＋ｅ＝１としたときに下記の範囲にあり、Ａｇ２Ｏが
０．００５〜０．０３ｗｔ％の割合で含まれている。 １．０００≦ａ≦１．０２０ ０．２６≦ｂ≦０．３１ ０．３４≦ｃ≦０．４０ ０．１０≦ｄ≦０．３５ ０．０７≦ｅ≦０．１４
き、しかもセラミック粒子の粒径のできるだけ小さな機
械的強度の高い圧電磁器組成物及び圧電デバイスを提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る圧電磁器組成物は、式Ｐｂ
ａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・
（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わされるペロブ
スカイト組成物と該ペロブスカイト組成物中に含まれる
Ａｇ２Ｏとからなり、該式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・
（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎ
ｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋
ｄ＋ｅ＝１としたときに下記の範囲にあり、Ａｇ２Ｏが
０．００５〜０．０３ｗｔ％の割合で含まれている。 １．０００≦ａ≦１．０２０ ０．２６≦ｂ≦０．３１ ０．３４≦ｃ≦０．４０ ０．１０≦ｄ≦０．３５ ０．０７≦ｅ≦０．１４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は音響素子、圧電ア
クチュエータ等の圧電デバイスの材料として好適な圧電
磁器組成物とこの圧電磁器組成物を使用した圧電デバイ
スに関するものである。
クチュエータ等の圧電デバイスの材料として好適な圧電
磁器組成物とこの圧電磁器組成物を使用した圧電デバイ
スに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音響素子、圧電アクチュエータ等の圧電
デバイスの電気機械変換材料として圧電磁器組成物が使
用されている。圧電デバイスに使用される圧電磁器組成
物の特性としては高Ｋｒ、高ε、低ヤング率、高抗破壊
強度、ある程度の電気抵抗、高キュリー温度等が必要に
なる。そして、このような特性を満足する圧電磁器組成
物として種々のものが提案されている。
デバイスの電気機械変換材料として圧電磁器組成物が使
用されている。圧電デバイスに使用される圧電磁器組成
物の特性としては高Ｋｒ、高ε、低ヤング率、高抗破壊
強度、ある程度の電気抵抗、高キュリー温度等が必要に
なる。そして、このような特性を満足する圧電磁器組成
物として種々のものが提案されている。
【０００３】例えば、圧電磁器組成物の一つの組成系と
して、Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ
２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わ
されるものが知られている。この種の組成系の圧電磁器
組成物としては、例えば特公昭４８−８４３４号公報、
特公昭６０−２２５１６号公報、特公昭６４−７０３２
号公報等に記載されているものが提案されている。
して、Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ
２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わ
されるものが知られている。この種の組成系の圧電磁器
組成物としては、例えば特公昭４８−８４３４号公報、
特公昭６０−２２５１６号公報、特公昭６４−７０３２
号公報等に記載されているものが提案されている。
【０００４】特公昭４８−８４３４号公報に記載された
圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが１．０
０、ｂが０．０１≦ｂ≦０．７、ｃが０．１≦c≦０．
６、ｄが０．０１≦ｄ≦０．５５、ｅが０．０１≦ｅ≦
０．７であり、Ｐｂの３〜１５原子％がＣａ，Ｓｒ，Ｂ
ａの少なくとも１種によって置換されたものからなる。
圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが１．０
０、ｂが０．０１≦ｂ≦０．７、ｃが０．１≦c≦０．
６、ｄが０．０１≦ｄ≦０．５５、ｅが０．０１≦ｅ≦
０．７であり、Ｐｂの３〜１５原子％がＣａ，Ｓｒ，Ｂ
ａの少なくとも１種によって置換されたものからなる。
【０００５】また、特公昭６０−２２５１６号公報に記
載された圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが
１．００、ｂが０．０１≦ｂ≦０．７、ｃが０．１≦ｃ
≦０．６、ｄが０．０１≦ｄ≦０．５５、ｅが０．０１
≦ｅ≦０．７であり、Ｐｂの３〜１５原子％がＳｒによ
って置換され、０．２５〜１．５０重量％のＬｉ２ＣＯ
３を更に含むものからなる。
載された圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが
１．００、ｂが０．０１≦ｂ≦０．７、ｃが０．１≦ｃ
≦０．６、ｄが０．０１≦ｄ≦０．５５、ｅが０．０１
≦ｅ≦０．７であり、Ｐｂの３〜１５原子％がＳｒによ
って置換され、０．２５〜１．５０重量％のＬｉ２ＣＯ
３を更に含むものからなる。
【０００６】特公昭６４−７０３２号公報に記載された
圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが０．９６
≦ａ≦０．９８５、ｂが０．０７５≦ｂ≦０．３７５、
ｃが０．２０≦ｃ≦０．４０、ｄが０≦ｄ≦０．５０、
ｅが０≦ｅ≦０．７０になっているものや、これのＰｂ
の５原子％までをＣａ，Ｓｒ，Ｂａの少なくとも１種に
よって置換されているものや、Ｌｉ２Ｏ等の金属酸化物
を更に含んでいるもの等からなる。
圧電磁器組成物は、上記組成式において、ａが０．９６
≦ａ≦０．９８５、ｂが０．０７５≦ｂ≦０．３７５、
ｃが０．２０≦ｃ≦０．４０、ｄが０≦ｄ≦０．５０、
ｅが０≦ｅ≦０．７０になっているものや、これのＰｂ
の５原子％までをＣａ，Ｓｒ，Ｂａの少なくとも１種に
よって置換されているものや、Ｌｉ２Ｏ等の金属酸化物
を更に含んでいるもの等からなる。
【０００７】圧電材料を用いた圧電素子は従来、単層構
造であった。即ち、セラミックスを焼成したあとに、Ａ
ｇ等の電極を焼きつけるなどして、デバイスを作成して
いた。従って、セラミックスの焼成温度はデバイスを作
成する上では大きな障害はなかった。
造であった。即ち、セラミックスを焼成したあとに、Ａ
ｇ等の電極を焼きつけるなどして、デバイスを作成して
いた。従って、セラミックスの焼成温度はデバイスを作
成する上では大きな障害はなかった。
【０００８】近年、圧電デバイスの性能の向上、低電圧
駆動化などから、積層構造化が進められてきた。これら
の代表的なデバイスには、積層型圧電アクチュエータが
ある。積層型素子の場合、主に積層コンデンサーなどと
同様、セラミックス材料をシート化し、そのグリーンシ
ートに電極ペーストを印刷塗布後、熱圧着で数から数十
層積層したものを焼成で焼き固めて作られる。即ち、セ
ラミックス材料の焼成温度で使用できる電極材料が決ま
ってくることになる。
駆動化などから、積層構造化が進められてきた。これら
の代表的なデバイスには、積層型圧電アクチュエータが
ある。積層型素子の場合、主に積層コンデンサーなどと
同様、セラミックス材料をシート化し、そのグリーンシ
ートに電極ペーストを印刷塗布後、熱圧着で数から数十
層積層したものを焼成で焼き固めて作られる。即ち、セ
ラミックス材料の焼成温度で使用できる電極材料が決ま
ってくることになる。
【０００９】上記のような圧電磁器組成物を用いて積層
型圧電デバイスを製造する場合、内部電極の材料として
はPt、あるいはＡｇ−Ｐｄ合金が一般的に使用されてい
る。
型圧電デバイスを製造する場合、内部電極の材料として
はPt、あるいはＡｇ−Ｐｄ合金が一般的に使用されてい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の圧
電磁器組成物はいずれも焼結温度が１１３０〜１３００
℃と高いので、同時焼成する内部電極の材料としてＰｔ
やＰｄ含有率の多いＡｇ−Ｐｄ合金を使用しなければな
らない。即ち、圧電デバイスがコスト高になるという問
題があった。
電磁器組成物はいずれも焼結温度が１１３０〜１３００
℃と高いので、同時焼成する内部電極の材料としてＰｔ
やＰｄ含有率の多いＡｇ−Ｐｄ合金を使用しなければな
らない。即ち、圧電デバイスがコスト高になるという問
題があった。
【００１１】また、上記従来の圧電磁器組成物はいずれ
も焼結温度が１１３０〜１３００℃と高いので、焼結の
ための熱エネルギーが大量に必要であり、熱エネルギー
のためにコストがかかるのみならず、環境に与える負荷
が大きいという問題があった。
も焼結温度が１１３０〜１３００℃と高いので、焼結の
ための熱エネルギーが大量に必要であり、熱エネルギー
のためにコストがかかるのみならず、環境に与える負荷
が大きいという問題があった。
【００１２】また、上記従来の圧電磁器組成物はいずれ
も焼結温度が１１３０〜１３００℃と高いので、焼成の
際のＰｂＯの蒸発量が多く、工場内における作業環境が
悪化するおそれがあるという問題があった。
も焼結温度が１１３０〜１３００℃と高いので、焼成の
際のＰｂＯの蒸発量が多く、工場内における作業環境が
悪化するおそれがあるという問題があった。
【００１３】この発明は、９００℃以下の低い温度で焼
結させることができ、しかもセラミック粒子の粒径が小
さく、機械的強度の高い（抗折強度が９００ｋｇ／ｃｍ
２以上）圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
結させることができ、しかもセラミック粒子の粒径が小
さく、機械的強度の高い（抗折強度が９００ｋｇ／ｃｍ
２以上）圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は圧電磁器組成
物とこの圧電磁器組成物を使用した圧電デバイスに関す
るものであり、該圧電磁器組成物は、式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ
・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／ ３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３
Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わされるペロブスカイト組成
物と該ペロブスカイト組成物中に含まれるＡｇ２Ｏとか
らなり、該式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎ
ｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中の
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１としたときに
１．０００≦ａ≦１．０２０、０．２６≦ｂ≦０．３、
０．３４≦ｃ≦０．４０、０．１０≦ｄ≦０．３５、
０．０７≦ｅ≦０．１４の範囲にあり、Ａｇ２Ｏが０．
００５〜０．０３ｗｔ％の割合で含まれていることを特
徴とするものである。
物とこの圧電磁器組成物を使用した圧電デバイスに関す
るものであり、該圧電磁器組成物は、式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ
・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／ ３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３
Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わされるペロブスカイト組成
物と該ペロブスカイト組成物中に含まれるＡｇ２Ｏとか
らなり、該式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎ
ｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中の
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１としたときに
１．０００≦ａ≦１．０２０、０．２６≦ｂ≦０．３、
０．３４≦ｃ≦０．４０、０．１０≦ｄ≦０．３５、
０．０７≦ｅ≦０．１４の範囲にあり、Ａｇ２Ｏが０．
００５〜０．０３ｗｔ％の割合で含まれていることを特
徴とするものである。
【００１５】ここで、Ａｇ２Ｏをペロブスカイト組成物
に対し０．００５〜０．０３ｗｔ％添加したのは、０．
００５ｗｔ％以下のＡｇ２Ｏ添加では焼結体の粒径が大
きくなり過ぎ、試料抗折力が小さくなってしまい、０．
０３ｗｔ％以上のＡｇ２Ｏ添加では焼結体中に２次相が
析出して圧電特性が低下してしまうが、０．００５〜
０．０３ｗｔ％の範囲でＡｇ２Ｏを添加した場合は９０
０℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の
小さな圧電磁器組成物が得られるからである。
に対し０．００５〜０．０３ｗｔ％添加したのは、０．
００５ｗｔ％以下のＡｇ２Ｏ添加では焼結体の粒径が大
きくなり過ぎ、試料抗折力が小さくなってしまい、０．
０３ｗｔ％以上のＡｇ２Ｏ添加では焼結体中に２次相が
析出して圧電特性が低下してしまうが、０．００５〜
０．０３ｗｔ％の範囲でＡｇ２Ｏを添加した場合は９０
０℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の
小さな圧電磁器組成物が得られるからである。
【００１６】また、ａを１．０００≦ａ≦１．０２０と
したのは、ａ＜１．０００では優れた圧電特性は得られ
るものの、Ａｇを添加しても低温焼結が不可能であり、
1100℃程度の高い焼成温度を要し、１．０２０＜ａでは
Ｐｂ２次相が大量に析出して圧電特性が低下し、実用に
耐えられなくなるが、１．０００≦ａ≦１．０２０の範
囲の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミッ
ク粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られるからで
ある。
したのは、ａ＜１．０００では優れた圧電特性は得られ
るものの、Ａｇを添加しても低温焼結が不可能であり、
1100℃程度の高い焼成温度を要し、１．０２０＜ａでは
Ｐｂ２次相が大量に析出して圧電特性が低下し、実用に
耐えられなくなるが、１．０００≦ａ≦１．０２０の範
囲の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミッ
ク粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られるからで
ある。
【００１７】また、bを０．２６≦ｂ≦０．３１とした
のは、b＜０．２６では優れた圧電特性が得られず、ま
た、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか
低温焼結が不可能となり、０．３１＜bでは結晶構造が
変化し、優れた圧電特性が得られず、また、高いａ値範
囲のみででしか低温焼結ができないが、０．２６≦ｂ≦
０．３１の範囲の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良
い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得
られるからである。
のは、b＜０．２６では優れた圧電特性が得られず、ま
た、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか
低温焼結が不可能となり、０．３１＜bでは結晶構造が
変化し、優れた圧電特性が得られず、また、高いａ値範
囲のみででしか低温焼結ができないが、０．２６≦ｂ≦
０．３１の範囲の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良
い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得
られるからである。
【００１８】また、cを０．３４≦ｃ≦０．４０とした
のは、c＜０．３４では優れた圧電特性が得られず、ま
た、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか
低温焼結ができず、０．４０＜cでは優れた圧電特性が
得られず、また、高いａ値範囲のみでしか低温焼結がで
きないが、０．３４≦ｃ≦０．４０の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られるからである。
のは、c＜０．３４では優れた圧電特性が得られず、ま
た、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか
低温焼結ができず、０．４０＜cでは優れた圧電特性が
得られず、また、高いａ値範囲のみでしか低温焼結がで
きないが、０．３４≦ｃ≦０．４０の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られるからである。
【００１９】また、dを０．１０≦ｄ≦０．３５とした
のは、d＜0.10ではキュリー温度が高く、優れた圧電特
性が得られないし、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値
範囲のみでしか低温焼結ができず、０．３５＜dではキ
ュリー温度が下がりすぎ、実用に耐えることができなく
なり、また、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲の
みでしか低温焼結が不可能となるが、０．１０≦ｄ≦
０．３５の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セ
ラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られる
からである。
のは、d＜0.10ではキュリー温度が高く、優れた圧電特
性が得られないし、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値
範囲のみでしか低温焼結ができず、０．３５＜dではキ
ュリー温度が下がりすぎ、実用に耐えることができなく
なり、また、本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲の
みでしか低温焼結が不可能となるが、０．１０≦ｄ≦
０．３５の場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セ
ラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られる
からである。
【００２０】また、ｅを０．０７≦ｅ≦０．１４とした
のは、ｅ＜０．０７では優れた圧電特性は得られるが、
本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか低温
焼結ができなくなり、また、焼成による粒成長が抑えら
れなくなり、試料抗折力が小さくなってしまい、０．１
４＜ｅでは優れた圧電特性は得られるが、本請求項のａ
値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか低温焼結ができな
くなるが、０．０７≦ｅ≦０．１４の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られるからである。
のは、ｅ＜０．０７では優れた圧電特性は得られるが、
本請求項のａ値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか低温
焼結ができなくなり、また、焼成による粒成長が抑えら
れなくなり、試料抗折力が小さくなってしまい、０．１
４＜ｅでは優れた圧電特性は得られるが、本請求項のａ
値範囲のうち高いａ値範囲のみでしか低温焼結ができな
くなるが、０．０７≦ｅ≦０．１４の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られるからである。
【００２１】
【発明の実施の形態】まず、ＰｂＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ
２，ＮｉＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，Ａｇ２Ｏからなる原
料粉末を各々準備し、これらを表１に示す割合で秤量
し、ポットミル内にジルコニアビーズ、イオン交換水と
共に入れ、１５時間湿式混合し、得られた懸濁液をバッ
トに移し、乾燥器内に入れ、１５０℃で乾燥させた。
２，ＮｉＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，Ａｇ２Ｏからなる原
料粉末を各々準備し、これらを表１に示す割合で秤量
し、ポットミル内にジルコニアビーズ、イオン交換水と
共に入れ、１５時間湿式混合し、得られた懸濁液をバッ
トに移し、乾燥器内に入れ、１５０℃で乾燥させた。
【００２２】次に、この乾燥によって得られた混合物
を、大気雰囲気下において電気炉を用いて８５０℃で２
時間焼成した。混合物内の各金属酸化物はこの焼成によ
って相互に固相反応し、ペロブスカイト化合物が形成さ
れた。
を、大気雰囲気下において電気炉を用いて８５０℃で２
時間焼成した。混合物内の各金属酸化物はこの焼成によ
って相互に固相反応し、ペロブスカイト化合物が形成さ
れた。
【００２３】次に、このペロブスカイト化合物をポット
ミル内にジルコニアビーズ、イオン交換水と共に入れ、
１５時間湿式解砕し、得られた懸濁液をバットに移し、
乾燥器内に入れ、１５０℃で乾燥させ、完成粉体を得
た。
ミル内にジルコニアビーズ、イオン交換水と共に入れ、
１５時間湿式解砕し、得られた懸濁液をバットに移し、
乾燥器内に入れ、１５０℃で乾燥させ、完成粉体を得
た。
【００２４】次に、この完成粉体に有機バインダーを少
量混合し、加圧プレス機を用い、圧力１．５ＭＰａで圧
縮成型し、直径８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形の試料
を得た。
量混合し、加圧プレス機を用い、圧力１．５ＭＰａで圧
縮成型し、直径８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形の試料
を得た。
【００２５】次に、この試料を電気炉内に入れ、大気雰
囲気下において９００℃で２時間焼成し、その後この試
料を電気炉から取り出し、試料の両面にフリットレスＡ
ｇペーストを印刷し、大気雰囲気下において７００℃で
焼き付け、これを外部電極とした。
囲気下において９００℃で２時間焼成し、その後この試
料を電気炉から取り出し、試料の両面にフリットレスＡ
ｇペーストを印刷し、大気雰囲気下において７００℃で
焼き付け、これを外部電極とした。
【００２６】次に、この外部電極付きの試料に、１００
℃の下で、１．５ｋＶ／ｍｍの電圧を３分間印加し、試
料を分極させた。
℃の下で、１．５ｋＶ／ｍｍの電圧を３分間印加し、試
料を分極させた。
【００２７】次に、この分極させた試料の圧電特性Ｋｒ
を測定したところ、表１に示す通りであった。圧電特性
Ｋｒ測定は、日本電子材料工業会標準規格（EMAS規格）
にのっとり、インピーダンス測定を行い、算出した。
を測定したところ、表１に示す通りであった。圧電特性
Ｋｒ測定は、日本電子材料工業会標準規格（EMAS規格）
にのっとり、インピーダンス測定を行い、算出した。
【００２８】また、試料を形成しているセラミック粒子
の粒径を測定したところ、表１に示す通りであった。粒
径測定は、電子顕微鏡を用い、試料の表面を５０００倍
に拡大した写真をもとに、写真の一定方向に各粒子の最
長の長さを測定してその粒子の粒径とみなし、各試料に
つき２００粒を測定、その平均を試料粒径とした。
の粒径を測定したところ、表１に示す通りであった。粒
径測定は、電子顕微鏡を用い、試料の表面を５０００倍
に拡大した写真をもとに、写真の一定方向に各粒子の最
長の長さを測定してその粒子の粒径とみなし、各試料に
つき２００粒を測定、その平均を試料粒径とした。
【００２９】また、焼結体試料の抗折力は３点曲げ測定
破壊荷重値から計算により求めた。３点曲げ測定法と破
壊強度計算式はＪＩＳ規格Ｒ−１６０１にのっとり行っ
た。３点曲げ測定用試料形状は上記Ｋｒ測定用形状とは
異なる。圧力１．５ＭＰａで圧縮成型し、長さ３０ｍ
ｍ、幅３．５ｍｍ、厚み２．７ｍｍの直方形とした。焼
成後、ＪＩＳ規格Ｒ−１６０１に沿うよう研磨し試料サ
イズをあわせた。
破壊荷重値から計算により求めた。３点曲げ測定法と破
壊強度計算式はＪＩＳ規格Ｒ−１６０１にのっとり行っ
た。３点曲げ測定用試料形状は上記Ｋｒ測定用形状とは
異なる。圧力１．５ＭＰａで圧縮成型し、長さ３０ｍ
ｍ、幅３．５ｍｍ、厚み２．７ｍｍの直方形とした。焼
成後、ＪＩＳ規格Ｒ−１６０１に沿うよう研磨し試料サ
イズをあわせた。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１に示す結果から、試料Ｎｏ．１に示す
ようにＡｇ２Ｏの添加がない場合は焼結体の粒径が大き
くなって抗折力が小さくなり、試料Ｎｏ．５に示すよう
に０．０４ｗｔ％のＡｇ２Ｏ添加では焼結体中に二次相
が析出して圧電特性が低下してしまうが、試料Ｎｏ．２
〜４に示すように０．００５〜０．０３ｗｔ％の範囲で
Ａｇ２Ｏを添加した場合は９００℃の焼成で圧電特性の
良い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が
得られることがわかる。
ようにＡｇ２Ｏの添加がない場合は焼結体の粒径が大き
くなって抗折力が小さくなり、試料Ｎｏ．５に示すよう
に０．０４ｗｔ％のＡｇ２Ｏ添加では焼結体中に二次相
が析出して圧電特性が低下してしまうが、試料Ｎｏ．２
〜４に示すように０．００５〜０．０３ｗｔ％の範囲で
Ａｇ２Ｏを添加した場合は９００℃の焼成で圧電特性の
良い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電磁器組成物が
得られることがわかる。
【００３２】また、試料Ｎｏ．６に示すようにａが０．
９９５では焼結温度が１０５０50℃と高くなり、試料Ｎ
ｏ．１０に示すようにａが１．０２５では圧電特性が５
１％と悪くなるが、試料Ｎｏ．７〜９に示すように１．
０００≦ａ≦１．０２０の範囲の場合は９００℃の焼成
で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電
磁器組成物が得られることがわかる。
９９５では焼結温度が１０５０50℃と高くなり、試料Ｎ
ｏ．１０に示すようにａが１．０２５では圧電特性が５
１％と悪くなるが、試料Ｎｏ．７〜９に示すように１．
０００≦ａ≦１．０２０の範囲の場合は９００℃の焼成
で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな圧電
磁器組成物が得られることがわかる。
【００３３】また、試料Ｎｏ．１１に示すようにbが
０．２４では圧電特性が５２％と悪くなり、また、焼結
温度が９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．１５に示すよう
にbが０．３３では圧電特性が５０％と悪くなり、ま
た、焼結温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎｏ．１２
〜１４に示すように０．２６≦ｂ≦０．３１の範囲の場
合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子
の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
０．２４では圧電特性が５２％と悪くなり、また、焼結
温度が９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．１５に示すよう
にbが０．３３では圧電特性が５０％と悪くなり、ま
た、焼結温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎｏ．１２
〜１４に示すように０．２６≦ｂ≦０．３１の範囲の場
合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子
の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
【００３４】また、試料Ｎｏ．１６に示すようにcが
０．３２では圧電特性が５３％と悪くなり、焼結温度が
９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．２０に示すようにcが
０．４２では圧電特性が５２％と悪くなり、また、焼結
温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎｏ．１７〜１９に
示すように０．３４≦ｃ≦０．４０の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られることがわかる。
０．３２では圧電特性が５３％と悪くなり、焼結温度が
９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．２０に示すようにcが
０．４２では圧電特性が５２％と悪くなり、また、焼結
温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎｏ．１７〜１９に
示すように０．３４≦ｃ≦０．４０の場合は９００℃の
焼成で圧電特性の良い、セラミック粒子の粒径の小さな
圧電磁器組成物が得られることがわかる。
【００３５】また、試料Ｎｏ．２１に示すようにdが
０．０５では圧電特性が４９％と悪くなり、焼結温度が
９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．２５に示すようにdが
０．４０では焼結温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎ
ｏ．２２〜２４に示すように０．１０≦ｄ≦０．３５の
場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒
子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
０．０５では圧電特性が４９％と悪くなり、焼結温度が
９５０℃と高くなり、試料Ｎｏ．２５に示すようにdが
０．４０では焼結温度が９５０℃と高くなるが、試料Ｎ
ｏ．２２〜２４に示すように０．１０≦ｄ≦０．３５の
場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒
子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
【００３６】また、試料Ｎｏ．２６に示すようにeが
０．０２では焼結温度が９５０℃と高くなり、焼成によ
る粒成長が抑えられなくなり、粒径が大きくなって抗折
力が小さくなり、試料Ｎｏ．３０に示すようにeが０．
２０では焼結温度が１０００℃と高くなるが、試料Ｎ
ｏ．２７〜２９に示すように０．０７≦ｅ≦０．１４の
場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒
子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
０．０２では焼結温度が９５０℃と高くなり、焼成によ
る粒成長が抑えられなくなり、粒径が大きくなって抗折
力が小さくなり、試料Ｎｏ．３０に示すようにeが０．
２０では焼結温度が１０００℃と高くなるが、試料Ｎ
ｏ．２７〜２９に示すように０．０７≦ｅ≦０．１４の
場合は９００℃の焼成で圧電特性の良い、セラミック粒
子の粒径の小さな圧電磁器組成物が得られることがわか
る。
【００３７】なお、本実施例では出発原料をＰｂＯ、Ｚ
ｒＯ2、ＴｉＯ2、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5及びＡｇ2
Ｏとし、これらを全て一緒に混合、仮焼して圧電材料粉
を作成したが、ＰｂＺｒＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｎｉ
１／３Ｎｂ２／３)Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎ
ｂ２／３）Ｏ3などを一部又は全部に用いても、最終組
成比率が同じものになるように調整されていればよい。
又、Ａｇ2Ｏは酢酸Ａｇ、炭酸Ａｇあるいは金属Ａｇパ
ウダーを使用することもできる。
ｒＯ2、ＴｉＯ2、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5及びＡｇ2
Ｏとし、これらを全て一緒に混合、仮焼して圧電材料粉
を作成したが、ＰｂＺｒＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｎｉ
１／３Ｎｂ２／３)Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎ
ｂ２／３）Ｏ3などを一部又は全部に用いても、最終組
成比率が同じものになるように調整されていればよい。
又、Ａｇ2Ｏは酢酸Ａｇ、炭酸Ａｇあるいは金属Ａｇパ
ウダーを使用することもできる。
【００３８】
【発明の効果】この発明によれば、焼成温度を９００℃
以下にすることができるので、内部電極の貴金属比率を
減らして製品のコストダウンを図ることができるという
効果がある。
以下にすることができるので、内部電極の貴金属比率を
減らして製品のコストダウンを図ることができるという
効果がある。
【００３９】また、この発明によれば、焼成温度を９０
０℃以下にすることができるので、焼成時の熱量低減に
より熱エネルギーコストを減らすとともに、環境負荷を
減らすことができるという効果がある。
０℃以下にすることができるので、焼成時の熱量低減に
より熱エネルギーコストを減らすとともに、環境負荷を
減らすことができるという効果がある。
【００４０】また、この発明によれば、焼成温度を９０
０℃以下にすることができるので、焼成の際のＰｂＯの
蒸発を少なくすることができ、工場内における作業環境
を良好ならしめることができるという効果がある。
０℃以下にすることができるので、焼成の際のＰｂＯの
蒸発を少なくすることができ、工場内における作業環境
を良好ならしめることができるという効果がある。
【００４１】また、この発明によれば、圧電特性ｋｒを
５５％以上と実用可能なエネルギー変換効率を有する圧
電磁器組成物を得ることができるという効果がある。
５５％以上と実用可能なエネルギー変換効率を有する圧
電磁器組成物を得ることができるという効果がある。
【００４２】また、この発明によれば、焼成による粒成
長を抑え、粒径が１．６μｍ以下と小さくて緻密な、強
度の高い、薄層の積層素子の材料として好適な圧電磁器
組成物を得ることができるという効果がある。
長を抑え、粒径が１．６μｍ以下と小さくて緻密な、強
度の高い、薄層の積層素子の材料として好適な圧電磁器
組成物を得ることができるという効果がある。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 茶園 広一
東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘
電株式会社内
Ｆターム(参考） 4G031 AA11 AA12 AA14 AA23 AA24
AA26 AA32 BA10
Claims (2)
- 【請求項１】 式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ
１／３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝
Ｏ３で表わされるペロブスカイト組成物と該ペロブスカ
イト組成物中に含まれるＡｇ２Ｏとからなり、該式Ｐｂ
ａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉ ｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・
（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中のａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１としたときに下記の範囲に
あり、Ａｇ２Ｏが０．００５〜０．０３ｗｔ％の割合で
含まれていることを特徴とする圧電磁器組成物。 １．０００≦ａ≦１．０２０ ０．２６≦ｂ≦０．３１ ０．３４≦ｃ≦０．４０ ０．１０≦ｄ≦０．３５ ０．０７≦ｅ≦０．１４ - 【請求項２】 圧電磁器組成物からなる１又は２以上の
圧電磁器と、該圧電磁器を挟持する２以上の電極とを備
え、該圧電磁器組成物は、式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・
（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎ
ｂ２／３）ｅ｝Ｏ３で表わされるペロブスカイト組成物
と該ペロブスカイト組成物中に含まれるＡｇ２Ｏとから
なり、該式Ｐｂａ｛Ｚｒｂ・Ｔｉｃ・（Ｎｉ１／３Ｎｂ
２／３）ｄ・（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）ｅ｝Ｏ３中の
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１としたときに
下記の範囲にあり、Ａｇ２Ｏが０．００５〜０．０３ｗ
ｔ％の割合で含まれていることを特徴とする圧電デバイ
ス。 １．０００≦ａ≦１．０２０ ０．２６≦ｂ≦０．３１ ０．３４≦ｃ≦０．４０ ０．１０≦ｄ≦０．３５ ０．０７≦ｅ≦０．１４
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043079A JP4202657B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 圧電磁器組成物と圧電デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043079A JP4202657B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 圧電磁器組成物と圧電デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003238248A true JP2003238248A (ja) | 2003-08-27 |
| JP4202657B2 JP4202657B2 (ja) | 2008-12-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002043079A Expired - Fee Related JP4202657B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 圧電磁器組成物と圧電デバイス |
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|---|---|
| JP (1) | JP4202657B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007223840A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Fujifilm Corp | ジルコンチタン酸鉛系組成物とその製造方法、圧電体、及び圧電素子 |
| JP2007230839A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Tdk Corp | 圧電磁器組成物、積層型圧電素子及びその製造方法 |
| JP2007243154A (ja) * | 2006-12-27 | 2007-09-20 | Tdk Corp | 積層型圧電素子 |
| JP2007258301A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Tdk Corp | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
| US7507347B2 (en) | 2006-03-22 | 2009-03-24 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition and laminated piezoelectric element |
| JPWO2013094368A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2015-04-27 | 太陽誘電株式会社 | 圧電デバイス及び圧電磁器組成物 |
| US9786833B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-10-10 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing same, and piezoelectric ceramic speaker using same |
| US10181556B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-01-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive material, piezoelectric/electrostrictive body, and resonance driving device |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002043079A patent/JP4202657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102007012916B4 (de) | 2006-03-22 | 2018-06-21 | Tdk Corp. | Laminiertes piezoelektrisches Element und Herstellungsverfahren hierfür |
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| US9406866B2 (en) | 2011-12-20 | 2016-08-02 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric device with piezoelectric ceramic layer having AG segregated in voids in sintered body of perovskite composition |
| US9614142B2 (en) | 2011-12-20 | 2017-04-04 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition constituted by Ag-segregated sintered body of zirconate-titanate type perovskite composition |
| US9755137B2 (en) | 2011-12-20 | 2017-09-05 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric device with piezoelectric ceramic layer constituted by alkali-containing niobate type perovskite composition |
| US9786833B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-10-10 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing same, and piezoelectric ceramic speaker using same |
| US10418542B2 (en) | 2013-11-08 | 2019-09-17 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic speaker using vibration sheet formed with piezoelectric ceramic |
| US10181556B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-01-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive material, piezoelectric/electrostrictive body, and resonance driving device |
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