JP2004349688A - Ceramic substrate, piezo-electric actuator substrate, piezo-electric actuator, and manufacturing method for them - Google Patents

Ceramic substrate, piezo-electric actuator substrate, piezo-electric actuator, and manufacturing method for them Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate capable of preventing the occurrence of warp or waviness even when it is thin, and being manufactured at a low baking temperature, a piezo-electric actuator substrate and a piezo-electric actuator having stable piezo-electric characteristics, and manufacturing method for them. <P>SOLUTION: The piezo-electric actuator substrate 17 is obtained by baking a laminated body 17 wherein a plurality of green sheets 12, 13, 14, with ceramic raw material powders as main components are laminated to a thickness of not more than 100 μm. In the laminated body 17, higher contraction layers 15, 16, with electrically conductive materials as main components having an average particle diameter of not more than 2 μm, have contraction factors larger than those of the green sheets 12, 13, 14 in the direction parallel to the surface upon baking. The higher contraction layers 15, 16 are laminated with the green sheets 12, 13, 14 so that, in the cross-section in the thickness direction of the laminated body 17, the layers 15, 16 are disposed to be symmetric about a line passing through a middle point of the thickness of the laminated body 17 and parallel to the surface of the laminated body 17. The piezo-electric actuator 11 is obtained by forming individual electrodes 18 on one surface of the piezo-electric actuator substrate 17. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子工業用途で好適に用いられるセラミックス基板、微細な変位を発生させることにより各種デバイスの位置決めや加圧などに用いられ、特にインクジェット記録ヘッドに利用される圧電アクチュエータ基板および圧電アクチュエータ、並びにこれらの製造方法に関するものである。   The present invention is a ceramic substrate suitably used in the electronics industry, a piezoelectric actuator substrate and a piezoelectric actuator used for positioning or pressing various devices by generating a minute displacement, and particularly used for an ink jet recording head. And a method for producing them.

一般に、セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した積層体を焼成して得られるセラミックス基板は、電子部品基板などに用いられている。特に、近年では、パーソナルコンピュータの普及やマルチメディアの発達に伴って情報を記録媒体に出力する記録装置としてインクジェット方式のプリンタの利用が急速に拡大しており、かかるプリンタのインクジェット記録ヘッドに搭載される圧電アクチュエータにもセラミックス基板が広く利用されている。この圧電アクチュエータを用いる圧電方式のインクジェット記録ヘッドは、ヘッドの小型薄型化が容易で、しかも高精度の印字が可能になるという点で優れている。   In general, a ceramic substrate obtained by firing a laminate obtained by laminating a plurality of green sheets mainly composed of ceramic raw material powder is used for an electronic component substrate or the like. In particular, in recent years, with the spread of personal computers and the development of multimedia, the use of an ink jet printer as a recording device for outputting information to a recording medium has been rapidly expanding, and the printer is mounted on an ink jet recording head of such a printer. Ceramic substrates are also widely used for piezoelectric actuators. The piezoelectric type ink jet recording head using the piezoelectric actuator is excellent in that the head can be easily reduced in size and thickness and high-precision printing can be performed.

図5は、従来の圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。図5に示すように、このインクジェット記録ヘッドは、複数のインク流路33aが並設され、各インク流路33aを仕切る壁として隔壁33bを形成した流路部材33の上に、圧電アクチュエータ34が取り付けられた構造を有する(特許文献1参照)。   FIG. 5 is a sectional view showing an ink jet recording head provided with a conventional piezoelectric actuator. As shown in FIG. 5, in this ink jet recording head, a plurality of ink flow paths 33a are arranged in parallel, and a piezoelectric actuator 34 is provided on a flow path member 33 in which a partition wall 33b is formed as a wall separating each ink flow path 33a. It has an attached structure (see Patent Document 1).

圧電アクチュエータ34は、振動板の役割を兼ねた導電性の共通電極36上に、圧電セラミック層35を積層して圧電アクチュエータ基板34aを作製し、この圧電アクチュエータ基板34aの一方の表面に個別電極37を複数配列したものである。この圧電アクチュエータ34では、個別電極37、この個別電極37直下の圧電セラミック層35および共通電極36により複数の圧電変位部38が形成されている。さらに、圧電アクチュエータ34は、インク流路33aの上に個別電極37が位置するようにして流路部材33上に取り付けられている。   The piezoelectric actuator 34 is formed by laminating a piezoelectric ceramic layer 35 on a conductive common electrode 36 also serving as a vibration plate to form a piezoelectric actuator substrate 34a, and an individual electrode 37 is formed on one surface of the piezoelectric actuator substrate 34a. Are arranged in a plurality. In the piezoelectric actuator 34, a plurality of piezoelectric displacement portions 38 are formed by the individual electrodes 37, the piezoelectric ceramic layer 35 immediately below the individual electrodes 37, and the common electrode 36. Further, the piezoelectric actuator 34 is mounted on the flow path member 33 such that the individual electrode 37 is located on the ink flow path 33a.

上記のようなインクジェット記録ヘッドは、共通電極36と所定の個別電極37との間に電圧を印加して該個別電極37直下の圧電セラミック層35を変位させることにより、インク流路33a内のインクを加圧して、流路部材33の底面に開口したインク吐出孔33cよりインク滴を吐出する。   The ink jet recording head as described above applies a voltage between the common electrode 36 and a predetermined individual electrode 37 to displace the piezoelectric ceramic layer 35 immediately below the individual electrode 37, thereby causing the ink in the ink flow path 33a to be displaced. To discharge ink droplets from the ink discharge holes 33 c opened in the bottom surface of the flow path member 33.

しかしながら、圧電アクチュエータ基板34aなどのセラミックス基板は、焼成時において、セラミックス原料粉末が焼結緻密化することにより製造されるため、焼成前のグリーンシートの寸法に対して焼成後のセラミックス基板の寸法は収縮して小さくなる。この焼成時の収縮に伴ってセラミックス基板には反りやうねりが生じることがある。   However, since the ceramic substrate such as the piezoelectric actuator substrate 34a is manufactured by sintering and densifying the ceramic raw material powder during firing, the size of the ceramic substrate after firing is smaller than the size of the green sheet before firing. Shrinks and shrinks. With the shrinkage during firing, the ceramic substrate may be warped or undulated.

そこで、特許文献2には、焼結温度の異なる2種以上の絶縁体セラミックス基板用組成物を層状に積層し、面方向の焼成収縮率を厚み方向の焼成収縮率より小さくなるようにしたセラミックス基板用グリーンシートおよびこれを焼成して得られるセラミックス基板が提案されている。この特許文献2によれば、うねりの少ないセラミックス基板を提供できるとされている。   Therefore, Patent Document 2 discloses a ceramic in which two or more types of insulating ceramic substrate compositions having different sintering temperatures are laminated in layers so that the firing shrinkage in the surface direction is smaller than the firing shrinkage in the thickness direction. A green sheet for a substrate and a ceramic substrate obtained by firing the green sheet have been proposed. According to Patent Literature 2, it is described that a ceramic substrate with less undulation can be provided.

しかしながら、特許文献2に記載のセラミックス基板では、積層体の厚みが100μm以下と薄い場合には、反りやうねりを抑制する効果が十分ではなく、焼成収縮率の差によって反りやうねりの発生が顕著になるという問題があった。また、一般に、セラミックス基板を製造する際には非常に高い温度で焼成する必要があるため、コスト面などの観点から、焼成温度を下げることが要望されている。
特開平11−34321号公報図1 特開平6−172017号公報
However, in the ceramic substrate described in Patent Literature 2, when the thickness of the laminate is as thin as 100 μm or less, the effect of suppressing warpage and undulation is not sufficient, and warpage and undulation are significantly generated due to a difference in firing shrinkage. Was a problem. In general, when a ceramic substrate is manufactured, it is necessary to fire at a very high temperature. Therefore, it is required to lower the firing temperature from the viewpoint of cost and the like.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-34321 JP-A-6-172017

本発明の主たる目的は、薄型であっても反りやうねりの発生が抑制され、しかも低い焼成温度で製造できるセラミックス基板およびその製造方法を提供することである。   A main object of the present invention is to provide a ceramic substrate and a method of manufacturing the same, which can be manufactured at a low firing temperature while suppressing warpage and undulation even when the substrate is thin.

本発明の他の目的は、薄型であっても反りやうねりの発生が抑制され、しかも安定した圧電特性を備えた圧電アクチュエータ基板、圧電アクチュエータおよびこれらの製造方法を提供することである。   It is another object of the present invention to provide a piezoelectric actuator substrate, a piezoelectric actuator, and a method of manufacturing the same, which are thin and suppress generation of warpage and undulation and have stable piezoelectric characteristics.

上記課題を解決するための本発明のセラミックス基板は以下の構成からなる。
(1) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成して得られるセラミックス基板であって、前記積層体には、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層が、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層されて配置されていることを特徴とするセラミックス基板。
(2) 前記高収縮層が複数配置され、前記高収縮層間の距離、最上層の前記高収縮層の上方側の表面と前記積層体の上方側の表面との距離および最下層の前記高収縮層の下方側の表面と前記積層体の下方側の表面との距離が、それぞれ30μm以下である(1)記載のセラミックス基板。
(3) 前記高収縮層の厚みが0.5〜5μmである(1)または(2)記載のセラミックス基板。
(4) 前記セラミックス原料粉末が圧電性セラミックス原料粉末である(1)〜(3)のいずれかに記載のセラミックス基板。
(5) 前記高収縮層が導体層である(1)〜(4)のいずれかに記載のセラミックス基板。
The ceramic substrate of the present invention for solving the above problems has the following configuration.
(1) A ceramic substrate obtained by firing a laminate having a thickness of 100 μm or less in which a plurality of green sheets containing a ceramic raw material powder as a main component are laminated, wherein the laminate has a conductivity of an average particle size of 2 μm or less. A high-shrink layer having a substance as a main component and having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet at the time of firing, in a cross section in the thickness direction of the laminate, a half of the thickness of the laminate. A ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is stacked on the green sheet so as to be line-symmetric with respect to a line passing through a position and parallel to a surface of the laminate.
(2) a plurality of the high shrinkage layers are arranged, a distance between the high shrinkage layers, a distance between an upper surface of the uppermost layer of the high shrinkage layer and an upper surface of the laminate, and the higher shrinkage of the lowermost layer; The ceramic substrate according to (1), wherein a distance between a lower surface of the layer and a lower surface of the laminate is 30 μm or less.
(3) The ceramic substrate according to (1) or (2), wherein the thickness of the high shrinkage layer is 0.5 to 5 μm.
(4) The ceramic substrate according to any one of (1) to (3), wherein the ceramic raw material powder is a piezoelectric ceramic raw material powder.
(5) The ceramic substrate according to any one of (1) to (4), wherein the high shrinkage layer is a conductor layer.

上記のセラミックス基板は、特に圧電アクチュエータ基板および圧電アクチュエータに好適である。すなわち、本発明の圧電アクチュエータ基板および圧電アクチュエータは以下の構成からなる。
(6) 前記(1)〜(5)のいずれかに記載のセラミックス基板において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエ―タ基板。
(7) 前記導体層がAgを80質量%以上含有する(6)記載の圧電アクチュエータ基板。
(8) (6)または(7)記載の圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
(9) 前記電極が前記表面に複数配列されている(8)記載の圧電アクチュエータ。
The above ceramic substrate is particularly suitable for a piezoelectric actuator substrate and a piezoelectric actuator. That is, the piezoelectric actuator substrate and the piezoelectric actuator of the present invention have the following configurations.
(6) In the ceramic substrate according to any one of (1) to (5), the ceramic raw material powder is a perovskite compound powder containing Pb, Zr, and Ti, and the high-shrink layer is a conductor layer containing Ag. A piezoelectric actuator substrate, characterized in that:
(7) The piezoelectric actuator substrate according to (6), wherein the conductor layer contains 80% by mass or more of Ag.
(8) A piezoelectric actuator, wherein an electrode is formed on one surface of the piezoelectric actuator substrate according to (6) or (7).
(9) The piezoelectric actuator according to (8), wherein a plurality of the electrodes are arranged on the surface.

本発明のセラミックス基板、圧電アクチュエータ基板および圧電アクチュエータの製造方法は以下の構成からなる。
(10) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、前記高収縮層による焼成収縮によって、前記グリーンシートの焼成収縮を促進せしめながら前記積層体を焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(11) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(12) 前記積層体の厚みが100μm以下であることを特徴とする(10)又は(11)記載のセラミックス基板の製造方法。
(13) 前記高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通り、かつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置してなることを特徴とする(10)〜(12)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(14) 前記高収縮層が、前記積層体の内部及び/又は表面に、複数設けられていることを特徴とする(10)〜(13)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(15) 前記積層体が、前記グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高い成分を含むことを特徴とする(10)〜(14)記載のセラミックス基板の製造方法。
(16) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成してセラミックス基板を製造する方法であって、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(17) 前記積層体を1100℃以下の温度で焼成する(10)〜(16)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(18) 前記積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも50℃以上低い温度で焼成する(10)〜(17)のいずれか記載のセラミックス基板の製造方法。
(19) 前記(10)〜(18)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板の製造方法。
(20) 前記積層体を焼成する際の焼成雰囲気中の酸素濃度を90%以上とする(19)記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法。
(21) 前記(19)または(20)記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法に加えて、さらに前記圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A method for manufacturing a ceramic substrate, a piezoelectric actuator substrate, and a piezoelectric actuator according to the present invention includes the following configurations.
(10) A green sheet having a ceramic raw material powder as a main component, and a high-shrink layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet during firing is laminated with the green sheet to form a laminate. A method for manufacturing a ceramic substrate, comprising forming and firing the laminate while accelerating firing shrinkage of the green sheet by firing shrinkage by the high shrinkage layer.
(11) A green sheet mainly composed of ceramic raw material powder, and a high-shrinkage layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet during firing is laminated with the green sheet to form a laminate. Forming a green body, and firing the laminate at a temperature lower than the firing temperature of the green sheet alone.
(12) The method for producing a ceramic substrate according to (10) or (11), wherein the thickness of the laminate is 100 μm or less.
(13) The high shrinkage layer, in a cross section in the thickness direction of the laminate, passes through a position of 1 / of the thickness of the laminate, and is symmetric with respect to a line parallel to the surface of the laminate. The method for producing a ceramic substrate according to any one of (10) to (12), wherein the ceramic substrate is arranged so as to be laminated with the green sheet.
(14) The method for producing a ceramic substrate according to any of (10) to (13), wherein a plurality of the high shrinkage layers are provided inside and / or on the surface of the laminate.
(15) The method for producing a ceramic substrate according to any one of (10) to (14), wherein the laminate includes a component having high volatility at a firing temperature of the green sheet alone.
(16) A method of manufacturing a ceramic substrate by firing a laminate having a thickness of 100 μm or less in which a plurality of green sheets mainly composed of ceramic raw material powders are laminated, wherein a conductive material having an average particle size of 2 μm or less is mainly used. And a high-shrinkage layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface of the green sheet during firing, and passing through a position corresponding to a half of the thickness of the laminate in a cross section of the laminate in the thickness direction. Laminated with the green sheet so as to be line-symmetric with respect to a line parallel to the surface of the laminate, and sintering the laminate at a temperature lower than the firing temperature of the green sheet alone. Of manufacturing a ceramic substrate.
(17) The method for producing a ceramic substrate according to any one of (10) to (16), wherein the laminate is fired at a temperature of 1100 ° C. or lower.
(18) The method for producing a ceramic substrate according to any one of (10) to (17), wherein the laminate is fired at a temperature lower by at least 50 ° C. than a firing temperature of the green sheet alone.
(19) In the method for manufacturing a ceramic substrate according to any one of (10) to (18), the ceramic raw material powder is a perovskite compound powder containing Pb, Zr, and Ti, and the high shrinkage layer is made of Ag. A method of manufacturing a piezoelectric actuator substrate, comprising:
(20) The method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to (19), wherein the oxygen concentration in the firing atmosphere at the time of firing the laminate is 90% or more.
(21) A method of manufacturing a piezoelectric actuator, further comprising forming an electrode on one surface of the piezoelectric actuator substrate in addition to the method of manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to (19) or (20).

前記(1)に記載のセラミックス基板によれば、前記積層体において、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層が、前記グリーンシートと積層されて配置されていることによって、グリーンシートの焼成駆動力が高まり、グリーンシートの焼結開始温度が低下する。これにより、積層体の焼成温度を下げることができる。また、前記積層体において、前記高収縮層が、積層体の厚み方向の断面において、積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように配置されていることによって、積層体の厚み方向における収縮量が均等になる。これにより、焼成後のセラミックス基板に反りやうねりが生じるのを抑制することができる。   According to the ceramic substrate according to the above (1), in the laminate, a conductive material having an average particle size of 2 μm or less as a main component, and a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet at the time of firing. By having the high shrinkage layer laminated on the green sheet, the driving force for firing the green sheet increases, and the sintering start temperature of the green sheet decreases. Thereby, the firing temperature of the laminate can be reduced. In the laminate, the high-shrinkage layer is line-symmetric with respect to a line that passes through a position that is a half of the thickness of the laminate and is parallel to a surface of the laminate in a cross section in a thickness direction of the laminate. By being arranged, the amount of shrinkage in the thickness direction of the laminate becomes uniform. Thereby, it is possible to prevent the ceramic substrate after firing from being warped or undulated.

なお、前記導電性物質の平均粒径を2μm以下にするのは、積層体の厚みを100μm以下と薄くしても厚みばらつきを低減することができるとともに、比表面積が大きくなるので活性エネルギーが高くなって焼結しやすくなり、焼成温度を下げることができるからである。また、グリーンシートの焼成駆動力が高まるのは、焼成時にグリーンシートに対して高収縮層の収縮力が加わることによりグリーンシートの活性エネルギーが高まるためであると推測される。   The average particle size of the conductive material is set to 2 μm or less, the thickness variation of the laminate can be reduced to 100 μm or less, and the thickness variation can be reduced. This is because sintering becomes easier and the firing temperature can be lowered. Further, it is supposed that the driving force for firing the green sheet is increased because the activation energy of the green sheet is increased by applying the shrinking force of the high shrinkage layer to the green sheet during firing.

また、前記(2)に記載のセラミックス基板では、高収縮層間の距離、最上層の高収縮層の上方側の表面と積層体の上方側の表面との距離および最下層の高収縮層の下方側の表面と積層体の下方側の表面との距離が、それぞれ30μm以下と薄く剛性が低いので、仮に積層体の厚み方向における収縮量に差が生じると、その影響を受けて反りやうねりが生じやすいが、高収縮層が、前記したように厚み方向に対称に配置されているので、反りやうねりが生じるのを抑制することができる。   Further, in the ceramic substrate according to (2), the distance between the high-shrinkage layers, the distance between the upper surface of the uppermost high-shrinkage layer and the upper surface of the laminate, and the lower part of the lowermost high-shrinkage layer The distance between the lower surface and the lower surface of the laminate is 30 μm or less, respectively, and the rigidity is low.If there is a difference in the amount of shrinkage in the thickness direction of the laminate, warpage and undulation are affected by the difference. Although it is easy to cause, since the high shrinkage layer is arranged symmetrically in the thickness direction as described above, it is possible to suppress the occurrence of warpage and undulation.

前記(3)に記載のセラミックス基板によれば、高収縮層の厚みが上記範囲にあるので、グリーンシートの焼成駆動力を高める効果が十分に得られるとともに、適度な剛性を得ることができる。したがって、このセラミックス基板を、例えば圧電アクチュエータに適用する場合には、過度に剛性が高くなりすぎないので、大きな変位を得ることができる。   According to the ceramic substrate described in (3), since the thickness of the high shrinkage layer is within the above range, the effect of increasing the firing driving force of the green sheet can be sufficiently obtained, and the appropriate rigidity can be obtained. Therefore, when this ceramics substrate is applied to, for example, a piezoelectric actuator, the rigidity does not become excessively high, so that a large displacement can be obtained.

前記(4)および(5)に記載のように、本発明のセラミックス基板は、前記セラミックス原料粉末が圧電性セラミックス原料粉末であってもよく、前記高収縮層が導体層であってもよい。このような構成のセラミックス基板は、圧電アクチュエ―タ基板に好適である。   As described in (4) and (5), in the ceramic substrate of the present invention, the ceramic raw material powder may be a piezoelectric ceramic raw material powder, and the high shrinkage layer may be a conductor layer. The ceramic substrate having such a configuration is suitable for a piezoelectric actuator substrate.

一般に、Pbを含むペロブスカイト型化合物を原料とする圧電アクチュエータは、1100℃を超える温度で焼成して得られるが、この温度域ではPbの蒸発が顕著になるため、焼成後の圧電特性が低下したり、圧電特性にばらつきが生じたりする。特に、これらの問題は積層体の厚みが100μm以下と薄い場合に顕著となる。   In general, a piezoelectric actuator using a perovskite compound containing Pb as a raw material is obtained by firing at a temperature exceeding 1100 ° C. In this temperature range, the evaporation of Pb becomes remarkable, and the piezoelectric characteristics after firing deteriorate. Or variations occur in the piezoelectric characteristics. In particular, these problems become remarkable when the thickness of the laminate is as thin as 100 μm or less.

一方、前記(6)記載の圧電アクチュエータ基板によれば、Agを主成分とする平均粒径2μm以下の導電性物質を含む導体層である前記高収縮層が、前記ペロブスカイト型化合物粉末を主成分とする前記グリーンシートと積層されて配置されていることによって、グリーンシートの焼成駆動力が高まり、グリーンシートの焼結開始温度が低下する。これにより、積層体の焼成温度を下げることができるので、グリーンシートからPbが蒸発するのを抑制することができる。このため、圧電特性の低下やばらつきを抑制し、安定した圧電特性を備えた圧電アクチュエータ基板を得ることができる。また、前記高収縮層が、積層体の厚み方向の断面において、積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように配置されていることによって、積層体の厚み方向における収縮量が均等になる。これにより、焼成後の圧電アクチュエータ基板に反りやうねりが生じるのを抑制することができる。さらに、この圧電アクチュエータ基板では、前記ペロブスカイト型化合物を原料としているので、大きな変位を得ることができ、前記高収縮層がAgを含む導体であるので、高収縮層を共通電極としても利用することができ、製造工程を削減することができる。   On the other hand, according to the piezoelectric actuator substrate described in the above (6), the high shrinkage layer, which is a conductor layer containing a conductive substance having Ag as a main component and having an average particle diameter of 2 μm or less, contains the perovskite compound powder as a main component. The green sheet is stacked and disposed, whereby the driving force for firing the green sheet is increased, and the sintering start temperature of the green sheet is lowered. Thereby, since the firing temperature of the laminate can be lowered, the evaporation of Pb from the green sheet can be suppressed. For this reason, it is possible to obtain a piezoelectric actuator substrate having stable piezoelectric characteristics while suppressing a decrease or variation in the piezoelectric characteristics. Further, the high shrinkage layer is disposed so as to be line-symmetric with respect to a line that passes through a position equal to 2 of the thickness of the laminate and is parallel to the surface of the laminate in a cross section in the thickness direction of the laminate. Thereby, the amount of shrinkage in the thickness direction of the laminate becomes uniform. Thereby, it is possible to prevent the piezoelectric actuator substrate after firing from being warped or undulated. Further, in the piezoelectric actuator substrate, since the perovskite compound is used as a raw material, a large displacement can be obtained. Since the high shrinkage layer is a conductor containing Ag, the high shrinkage layer is also used as a common electrode. And the number of manufacturing steps can be reduced.

前記(7)記載の圧電アクチュエータ基板によれば、高収縮層である導体層がAgを80質量%以上含有しているので、焼成時のAgの拡散により圧電体の体積拡散が促進され、高収縮層の収縮がより促進されるようになるため、前記したように活性化エネルギーがより高まって焼成駆動力がさらに高まる。また、Agの比率を向上させることにより低コスト化が図れる。   According to the piezoelectric actuator substrate described in the above (7), since the conductor layer, which is the high shrinkage layer, contains 80% by mass or more of Ag, the volume diffusion of the piezoelectric body is promoted by the diffusion of Ag at the time of sintering. Since the contraction of the contraction layer is further promoted, the activation energy is further increased as described above, and the firing driving force is further increased. In addition, the cost can be reduced by increasing the ratio of Ag.

前記(8)および(9)に記載の圧電アクチュエータは、前記圧電アクチュエータ基板の一方の表面に電極を形成することにより得られるものである。この圧電アクチュエータは、薄型であっても反りやうねりの発生が抑制され、しかも安定した圧電特性を備えている。   The piezoelectric actuator according to the above (8) and (9) is obtained by forming an electrode on one surface of the piezoelectric actuator substrate. This piezoelectric actuator has a stable piezoelectric characteristic while suppressing warpage and undulation even if it is thin.

前記(10)記載のセラミックス基板の製造方法によれば、グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層をグリーンシートと積層し、高収縮層による焼成収縮によってグリーンシートの焼成収縮を促進させながら積層体を焼成するので、グリーンシートの焼成駆動力を高め、グリーンシートの焼結開始温度を低下させて積層体の焼成温度を下げることができる。   According to the method for manufacturing a ceramic substrate according to (10), a high-shrink layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet is laminated with the green sheet, and the green is shrunk by the high-shrink layer to reduce the green. Since the laminate is fired while accelerating the firing shrinkage of the sheet, the firing driving force of the green sheet can be increased, and the firing temperature of the green sheet can be lowered to lower the firing temperature of the laminate.

前記(11)記載のセラミックス基板の製造方法では、グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層をグリーンシートと積層して積層体を形成し、前記した高収縮層の焼成収縮による作用によりグリーンシートの焼結開始温度を低下させることで、積層体の焼成温度をグリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成する。これにより、セラミック基板の製造コストを削減することができる。   In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the above (11), a high-shrinkage layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet is laminated with the green sheet to form a laminate, and the high shrinkage is performed. By lowering the sintering start temperature of the green sheet by the effect of the firing shrinkage of the layer, the sintering temperature of the laminate is lower than the sintering temperature of the green sheet alone. Thereby, the manufacturing cost of the ceramic substrate can be reduced.

前記(12)記載のセラミックス基板の製造方法によれば、積層体の厚みが100μm以下に薄くされているので、高収縮層の焼成収縮による作用により各グリーンシートをより収縮させやすくなり、焼成温度のさらなる低温化を図ることができる。特に、各グリーンシートの厚みが小さいほど、収縮効果が大きくなる。   According to the method for manufacturing a ceramic substrate according to the above (12), since the thickness of the laminate is reduced to 100 μm or less, it becomes easier to shrink each green sheet by the action of firing shrinkage of the high shrinkage layer, firing temperature Can be further reduced in temperature. In particular, the smaller the thickness of each green sheet, the greater the shrinkage effect.

前記(13)記載のセラミックス基板の製造方法によれば、高収縮層が、積層体の厚み方向の断面において、積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように配置されていることにより、積層体の厚み方向における収縮量が均等になるので、焼成後のセラミックス基板に反りやうねりが生じるのを抑制することができる。   According to the method for manufacturing a ceramic substrate according to the above (13), in the cross section in the thickness direction of the laminate, the high shrinkage layer passes through a position that is 1 / of the thickness of the laminate and is parallel to the surface of the laminate. By being disposed so as to be line-symmetrical with respect to, the amount of shrinkage in the thickness direction of the laminate becomes uniform, so that occurrence of warpage and undulation in the fired ceramic substrate can be suppressed.

前記(14)記載のように、高収縮層を複数設けることによって、グリーンシートに作用する高収縮層の収縮力が多く得られるので、積層体を収縮させやすくでき、焼成温度のさらなる低温化を図ることができる。   As described in the above (14), by providing a plurality of high shrinkage layers, a large shrinkage force of the high shrinkage layer acting on the green sheet can be obtained, so that the laminate can be easily shrunk, and the firing temperature can be further lowered. Can be planned.

前記(15)記載のように、積層体が、グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高い成分を含んでいる場合であっても、本発明の製造方法によれば、積層体の焼成温度の低温化が図れるので、蒸発しやすい揮発性の高い成分の蒸発量を少なくでき、組成の制御が容易になる。   As described in the above (15), even when the laminate contains a highly volatile component at the firing temperature of the green sheet alone, according to the production method of the present invention, the firing temperature of the laminate , The amount of highly volatile components that are easily evaporated can be reduced, and the composition can be easily controlled.

前記(16)〜(18)に記載のセラミックス基板の製造方法によれば、グリーンシートの焼結開始温度を低下させ、積層体の焼成温度を下げることができるので、積層体の焼成温度を下げることができるとともに、積層体の厚み方向における収縮量を均等にすることができるので、焼成後のセラミックス基板に反りやうねりが生じるのを抑制することができる。これにより、低コストで高品質のセラミック基板を得ることができる。   According to the method for manufacturing a ceramic substrate according to (16) to (18), the sintering start temperature of the green sheet is reduced, and the firing temperature of the laminate can be reduced. In addition, the amount of shrinkage in the thickness direction of the laminate can be equalized, so that the ceramic substrate after firing can be prevented from warping or undulating. Thereby, a high-quality ceramic substrate can be obtained at low cost.

前記(19)記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法によれば、Agを含む導体である高収縮層が、ペロブスカイト型化合物粉末を主成分とするグリーンシートと積層されて配置されているので、グリーンシートの焼成駆動力を高めてグリーンシートの焼結開始温度を低下させ、積層体の焼成温度を下げることができる。これにより、グリ―ンシートからPbが蒸発するのを抑制して、圧電特性の低下やばらつきを抑制し、安定した圧電特性を備えた圧電アクチュエータ基板を得ることができるとともに、積層体の厚み方向における収縮量を均等にすることができるので、焼成後の圧電アクチュエータ基板に反りやうねりが生じるのを抑制することができる。これにより、高品質な圧電アクチュエータ基板を得ることができる。   According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to the above (19), the high-shrink layer, which is a conductor containing Ag, is disposed so as to be laminated with a green sheet containing a perovskite-type compound powder as a main component. , The firing temperature of the green sheet can be lowered to lower the firing temperature of the laminate. Thereby, it is possible to suppress evaporation of Pb from the green sheet, to suppress a decrease or variation in piezoelectric characteristics, to obtain a piezoelectric actuator substrate having stable piezoelectric characteristics, and to obtain a piezoelectric actuator substrate in the thickness direction of the laminate. Since the amount of shrinkage can be made uniform, it is possible to prevent the piezoelectric actuator substrate after firing from being warped or undulated. Thereby, a high quality piezoelectric actuator substrate can be obtained.

前記(20)に記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法によれば、焼成雰囲気中の酸素分圧が高くなることによって、焼成時に積層体中のPbOが分解するのを抑制することができるので、積層体からPbが蒸発するのをさらに抑制することができる。これにより、より安定した圧電特性を備えた圧電アクチュエータ基板を得ることができる。   According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to the above (20), the decomposition of PbO in the laminate at the time of firing can be suppressed by increasing the oxygen partial pressure in the firing atmosphere. Evaporation of Pb from the body can be further suppressed. Thus, a piezoelectric actuator substrate having more stable piezoelectric characteristics can be obtained.

前記(21)に記載の圧電アクチュエータの製造方法によれば、安定した圧電特性を備え、反りやうねりの発生が抑制された高品質な圧電アクチュエータを得ることができる。   According to the method of manufacturing a piezoelectric actuator described in (21), a high-quality piezoelectric actuator having stable piezoelectric characteristics and suppressing occurrence of warpage and undulation can be obtained.

以下、本発明の一実施形態にかかる圧電アクチュエータについて図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の圧電アクチュエータを示す断面図である。   Hereinafter, a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the piezoelectric actuator of the present embodiment.

図1に示すように、圧電アクチュエータ11は、セラミック層12,13,14と、これらの間に積層して配置された高収縮層15,16とを備えた圧電アクチュエータ基板における一方の表面に、個別電極18が複数配列されたものである。この圧電アクチュエータ11は、個別電極18と共通電極の役割を果たす高収縮層15との間に電圧を印加することによって、個別電極18直下のセラミック層12に圧電振動を発生させることができる。   As shown in FIG. 1, a piezoelectric actuator 11 has a ceramic actuator having a ceramic layer 12, 13, 14 and a high-shrinkage layer 15, 16 laminated and disposed between the ceramic layers. A plurality of individual electrodes 18 are arranged. The piezoelectric actuator 11 can generate piezoelectric vibration in the ceramic layer 12 immediately below the individual electrode 18 by applying a voltage between the individual electrode 18 and the high shrinkage layer 15 serving as a common electrode.

セラミック層12としては、例えばPb、ZrおよびTiを含むチタン酸ジルコン酸鉛化合物(PbZrTiO3系化合物(PZT系))、チタン酸鉛化合物、チタン酸バリウム化合物などのペロブスカイト型化合物の圧電性セラミックス原料が好適に用いられる。これらのうち、大きな変位を得られるという点で、PZT系を用いるのが好ましい。また、セラミック層13,14には、セラミック層12と同一材料を使用するのがよい。セラミック層12は厚み方向に互いに相対する方向に分極してある。 As the ceramic layer 12, for example, a piezoelectric ceramic raw material of a perovskite-type compound such as a lead zirconate titanate compound containing Pb, Zr and Ti (PbZrTiO 3 -based compound (PZT-based)), a lead titanate compound, and a barium titanate compound Is preferably used. Among these, it is preferable to use a PZT system in that a large displacement can be obtained. The ceramic layers 13 and 14 are preferably made of the same material as the ceramic layer 12. The ceramic layers 12 are polarized in directions opposite to each other in the thickness direction.

高収縮層15,16は、Ag、Cu、Pd、Pt、Rh、Au、Niの単独もしくは2種以上の組み合わせからなる導体(導電性物質)、好ましくはAgを含む導体、より好ましくはAg−Pd系合金によって形成されるのがよい。また、高収縮層15,16は、好ましくはAgを80質量%以上、より好ましくは90〜95質量%含有する導体層であるのがよい。さらに、高収縮層15,16は同一材料により形成されるのが好ましい。高収縮層15,16には、セラミック層12と同一材料を添加して用いるのがより好ましい。   The high-shrink layers 15 and 16 are made of a conductor (conductive substance) made of Ag, Cu, Pd, Pt, Rh, Au, or Ni alone or in combination of two or more, preferably a conductor containing Ag, and more preferably Ag-. It is preferably formed of a Pd-based alloy. The high shrinkage layers 15 and 16 are preferably conductor layers containing 80% by mass or more of Ag, more preferably 90 to 95% by mass. Further, it is preferable that the high shrinkage layers 15 and 16 are formed of the same material. It is more preferable to use the same material as the ceramic layer 12 for the high shrinkage layers 15 and 16.

個別電極18としては、Ag、Cu、Pd、Pt、Rh、Au系材料、Niの単独もしくは2種以上の組み合わせからなる導体などが使用され、薄層化しても高い導電性が得られるという点でAu系材料によって形成されるのがよい。   As the individual electrode 18, a conductor made of Ag, Cu, Pd, Pt, Rh, Au-based material, Ni alone or a combination of two or more kinds is used, and high conductivity can be obtained even when the thickness is reduced. It is preferable to be formed of an Au-based material.

次に、本発明の圧電アクチュエータ11の製造方法について説明する。図2は、圧電アクチュエータ11の製造工程を示す断面図である。まず、前記したチタン酸ジルコン酸鉛化合物、チタン酸鉛化合物、チタン酸バリウム化合物などを主成分とする圧電性セラミックス原料粉末を準備する。このセラミックス原料粉末は、平均粒径が2μm以下、好ましくは0.7μm以下、より好ましくは0.5μm以下であるのがよい。セラミックス原料粉末の平均粒径を2μm以下にすることにより焼結時の均一な焼成収縮が得られるので焼成により均質なセラミック層12,13,14を得ることができる。このセラミック原料粉末と有機バインダ成分を混合しスラリを調製する。ついで、このスラリを用いてロ―ルコータ法、スリットコータ法、ドクターブレード法等の一般的なシート成形法によって、焼成後にセラミック層12,13,14となる3枚のグリーンシートを作製する(図2(a):成形工程)。なお、図2では、便宜上これらのグリーンシートをそれぞれグリーンシート12,13,14という。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 11 of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the piezoelectric actuator 11. First, a piezoelectric ceramic raw material powder containing the above-described lead zirconate titanate compound, lead titanate compound, barium titanate compound or the like as a main component is prepared. This ceramic raw material powder has an average particle size of 2 μm or less, preferably 0.7 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. By setting the average particle size of the ceramic raw material powder to 2 μm or less, uniform firing shrinkage during sintering can be obtained, so that uniform ceramic layers 12, 13 and 14 can be obtained by firing. The ceramic raw material powder and the organic binder component are mixed to prepare a slurry. Then, three green sheets that become the ceramic layers 12, 13, and 14 after firing are manufactured by using the slurry by a general sheet forming method such as a roll coater method, a slit coater method, and a doctor blade method (FIG. 2 (a): molding step). In FIG. 2, these green sheets are referred to as green sheets 12, 13, and 14, respectively, for convenience.

ついで、成形工程で得られたグリーンシート12,13,14を加圧する(加圧工程)。加圧法として公知の手法を採用することができるが、均一な厚みにすることが容易である点で、加圧には特にロール加圧法、平面加圧法、静水圧加圧法等を用いることができる。このように、シート成形後にグリーンシートの加圧処理を行うことで、シートの密度を高め、厚みばらつきや密度ばらつきを低減することができる。加圧圧力は、材料組成、有機バインダ量、グリーンシート厚み等によって異なるが10〜100MPa、特に、20〜50MPa、更には、30〜40MPaの圧力で加圧するのが好ましい。   Next, the green sheets 12, 13, and 14 obtained in the forming step are pressed (pressing step). Although a known method can be employed as the pressing method, a roll pressing method, a flat pressing method, a hydrostatic pressing method, and the like can be particularly used for pressing in that it is easy to obtain a uniform thickness. . As described above, by performing the pressing process on the green sheet after the sheet is formed, the density of the sheet can be increased, and the thickness variation and the density variation can be reduced. The pressing pressure varies depending on the material composition, the amount of the organic binder, the thickness of the green sheet and the like, but is preferably 10 to 100 MPa, particularly preferably 20 to 50 MPa, and more preferably 30 to 40 MPa.

上述したように、本発明によれば、セラミック原料粉末を主成分とするグリーンシート12,13,14と、焼成温度においてグリーンシート12,13,14よりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層15,16とを、塗布層やグリーンシートとして形成し、これらを積層した積層体を形成し、焼成することが重要である。焼成においては、高収縮層15,16がグリーンシート12,13,14よりも収縮が大きいため、グリーンシート12,13,14の収縮を促進し、グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することができる。   As described above, according to the present invention, the green sheets 12, 13, and 14 mainly composed of the ceramic raw material powder and the shrinkage greater in the direction parallel to the surface than the green sheets 12, 13, and 14 at the firing temperature. It is important to form the high-shrink layers 15 and 16 having a high modulus as a coating layer or a green sheet, form a laminate of these layers, and fire it. In firing, since the high shrinkage layers 15 and 16 shrink more than the green sheets 12, 13, and 14, the shrinkage of the green sheets 12, 13, and 14 is promoted, and the firing is performed at a temperature lower than the firing temperature of the green sheet alone. Can be fired.

本発明における焼成状態を、図3に示すグラフを用いて説明する。図3は、グリーンシートおよび高収縮層の収縮曲線を示すグラフである。図3に示す収縮曲線は、粉末成形体を特定温度に昇温するとともに、該特定温度で一定時間保持した後に冷却し、その試料寸法を測定して得ることができる。図3に示すように、破線で示すグリーンシートの収縮率よりも実線で示す高収縮層の収縮率の方が大きい。例えば、高収縮層の収縮率は温度T1以上で一定となるが、グリーンシートの収縮率はT0まで一定にならない。従って、高収縮層を含まない積層体の場合、その焼成温度をT0以上に設定する必要があるが、グリーンシートと高収縮層を複数積層した積層体を作製して焼成することにより、グリーンシートをT0よりも低い温度、例えばT1で焼結させることができる。 The firing state in the present invention will be described with reference to the graph shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing shrinkage curves of the green sheet and the high shrinkage layer. The shrinkage curve shown in FIG. 3 can be obtained by elevating the temperature of the powder compact to a specific temperature, holding the powder at the specific temperature for a certain period of time, cooling the powder, and measuring the sample size. As shown in FIG. 3, the shrinkage rate of the high shrinkage layer shown by the solid line is larger than that of the green sheet shown by the broken line. For example, shrinkage of the high shrinkage layer is constant at a temperature above T 1, shrinkage of the green sheet does not become constant until T 0. Therefore, in the case of a laminate that does not include a high shrinkage layer, it is necessary to set the firing temperature to T 0 or higher. it can be sintered sheet temperature lower than T 0, for example, T 1.

このような積層体を得るためには、例えばグリーンシートや高収縮層の粉末成形体密度を調整することにより達成できる。粉末成形体密度は、バインダー量、成形時の加圧圧力、乾燥温度、乾燥時間等に依存し、これらの製造条件を調整する。また、焼成温度の設定は、高収縮層の収縮とグリーンシートの収縮とを勘案し決定するが、グリーンシートを含み、高収縮層を含まない積層体の焼成温度よりも低く、高収縮層単独の焼成温度よりも高い温度で焼成するのが好ましい。   In order to obtain such a laminate, for example, it can be achieved by adjusting the density of the green compact or the powder compact of the high shrink layer. The density of the powder compact depends on the amount of the binder, the pressure applied during molding, the drying temperature, the drying time, and the like, and the production conditions thereof are adjusted. The setting of the firing temperature is determined in consideration of the shrinkage of the high shrinkage layer and the shrinkage of the green sheet, but is lower than the firing temperature of the laminate including the green sheet and not including the high shrinkage layer. It is preferable to fire at a temperature higher than the firing temperature.

また、焼成温度に達する前に、焼成温度よりも低い温度、例えば図3において、高収縮層の収縮開始温度T3よりも大きく、収縮完了温度T1の間の温度T2で一定時間保持することがグリーンシートの収縮、すなわち積層体の収縮を安定化するために好ましい処理である。特に、T2は、T1に近く高収縮層の収縮率が大きく、かつ、グリーンシートの収縮率が小さい温度に設定するのが望ましい。 Also, before reaching the firing temperature, the firing temperature lower temperatures than, for example, in FIG. 3, larger than the shrinkage starting temperature T 3 of the high-shrink layer, a certain holding time at temperature T 2 between shrinkage completion temperature T 1 of This is a preferable treatment for stabilizing the shrinkage of the green sheet, that is, the shrinkage of the laminate. In particular, T 2 is greater shrinkage near T 1 high shrink layer, and is preferably set shrinkage of the green sheet is small temperature.

上記のような収縮曲線は、グリーンシートや積層体等のバルク体であれば容易に得ることができるが、高収縮層がグリーンシートへの塗布層等からなる場合には、塗布層単独の収縮曲線を得るのが難しいことがある。その場合には、グリーンシート単体または高収縮層を含まない積層体の収縮率を測定し、高収縮層とグリーンシートとの積層体の収縮率を測定し、高収縮層の付加によって収縮率が大きくなった場合に、グリーンシートよりも塗布層(高収縮層)が大きな収縮率を有していると判断できる。   The above-described shrinkage curve can be easily obtained in the case of a bulk body such as a green sheet or a laminate, but when the high shrinkage layer is formed of a coating layer or the like on the green sheet, the shrinkage of the coating layer alone. It can be difficult to get a curve. In that case, the shrinkage of the green sheet alone or the laminate not including the high shrink layer is measured, and the shrinkage of the laminate of the high shrink layer and the green sheet is measured. When it becomes larger, it can be determined that the coating layer (high shrinkage layer) has a larger shrinkage ratio than the green sheet.

次に、前記した電極材料(導電性物質)からなる導体ペーストを用いて、加圧工程で得られたグリーンシートのうち、焼成後にセラミック層13およびセラミック層14となるグリーンシート13,14の一方の表面に高収縮層15および高収縮層16をそれぞれ形成する(図2(b))。導体ペースト中の電極材料の平均粒径は2μm以下であるのがよい。   Next, one of the green sheets 13 and 14 that become the ceramic layer 13 and the ceramic layer 14 after firing among green sheets obtained in the pressing step using the conductor paste made of the above-described electrode material (conductive substance). A high shrinkage layer 15 and a high shrinkage layer 16 are formed on the surface of (FIG. 2 (b)). The average particle size of the electrode material in the conductive paste is preferably 2 μm or less.

次に、グリーンシート12,13,14を図2(c)に示す順に積層し、密着させて積層体を得る(積層工程)。なお、図2では、便宜上この積層体を積層体17という。密着を行う手法としては、接着成分の含まれた密着液使用による方法、加熱によりグリーンシート中の有機バインダ成分に接着性を持たせて密着する方法、加圧だけで密着させる方法等を例示できる。   Next, the green sheets 12, 13, and 14 are laminated in the order shown in FIG. 2C and are brought into close contact with each other to obtain a laminate (lamination step). In FIG. 2, this laminate is referred to as a laminate 17 for convenience. Examples of the method of performing the adhesion include a method using an adhesion liquid containing an adhesive component, a method of applying adhesiveness to an organic binder component in a green sheet by heating, and a method of applying adhesion only by applying pressure. .

本発明では、積層体17の厚みZは、圧電アクチュエータ11の変位量を大きくするという点で、100μm以下、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下であるのがよい。一方、厚みZの下限値は、取扱中や作動中に破損しない程度の機械的強度を有し、印加される電圧に耐えうるようにするために、好ましくは20μm以上、より好ましくは25μm以上、さらに好ましくは30μm以上であるのがよい。   In the present invention, the thickness Z of the laminate 17 is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and more preferably 50 μm or less, in that the displacement of the piezoelectric actuator 11 is increased. On the other hand, the lower limit of the thickness Z has a mechanical strength that does not break during handling or operation, and is preferably 20 μm or more, more preferably 25 μm or more, so as to withstand the applied voltage. More preferably, it is 30 μm or more.

また、積層体17では、高収縮層15,16は、積層体17の厚み方向の断面において、積層体17の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体17の表面に平行な線に関して線対称となるようにグリーンシート12,13,14と積層されて配置されている。すなわち、高収縮層15,16は、積層体17の厚み方向の断面において、積層体17の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体17の表面に平行な線からそれぞれtの距離を隔てて配置されている。   In the laminate 17, the high shrinkage layers 15, 16 are located on a line that passes through a position の of the thickness of the laminate 17 and is parallel to the surface of the laminate 17 in a cross section in the thickness direction of the laminate 17. The green sheets 12, 13, and 14 are stacked so as to be symmetrical. That is, the high shrinkage layers 15 and 16 are each separated by a distance t from a line that passes through a position that is の of the thickness of the laminate 17 and is parallel to the surface of the laminate 17 in a cross section in the thickness direction of the laminate 17. Is arranged.

高収縮層15,16間の距離、最上層の高収縮層15の上方側の表面と積層体17の上方側の表面との距離および最下層の高収縮層16の下方側の表面と積層体17の下方側の表面との距離(すなわち、グリーンシート12,13,14の厚み)は、特に限定されないが、圧電体として大きな変位量を得ることができるという点で、好ましくは30μm以下、より好ましくは10〜30μmであるのがよい。各グリーンシートの厚みばらつきは15%以下、特に10%以下にするのがよい。これにより、焼成後に形成されるセラミック層12,13,14の厚みばらつきを低減して反りやうねりをより確実に抑制することができる。また、より低温で収縮を得るという点で、グリーンシート12,13,14の厚みは、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であるのよい。さらに、高収縮層の駆動力を十分に発揮させるために、高収縮層15,16とグリーンシート12,13,14の厚みを同程度にしてもよい。   The distance between the high-shrinkage layers 15 and 16, the distance between the upper surface of the uppermost high-shrinkage layer 15 and the upper surface of the laminate 17, and the lower surface of the lowermost high-shrinkage layer 16 and the laminate The distance from the lower surface 17 (that is, the thickness of the green sheets 12, 13, 14) is not particularly limited, but is preferably 30 μm or less, since a large displacement can be obtained as a piezoelectric body. Preferably, the thickness is 10 to 30 μm. The thickness variation of each green sheet is preferably 15% or less, particularly preferably 10% or less. Thereby, the thickness variation of the ceramic layers 12, 13, and 14 formed after firing can be reduced, and warpage and undulation can be suppressed more reliably. Further, in order to obtain shrinkage at a lower temperature, the thickness of the green sheets 12, 13, 14 is preferably 20 μm or less, preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less. Further, in order to sufficiently exert the driving force of the high shrinkage layer, the thicknesses of the high shrinkage layers 15 and 16 and the green sheets 12, 13 and 14 may be approximately the same.

高収縮層15,16の厚みは0.5〜5μm、好ましくは1〜2μmであるのがよい。高収縮層15,16の厚みが0.5μm未満になると、この高収縮層15,16の収縮力が小さくなり、グリーンシート12,13,14の焼成駆動力を高めて焼成開始温度を下げる効果が十分に得られないおそれがある。一方、高収縮層15,16が5μmを超えると、焼成後のセラミック層12,13,14のコンプライアンス(ヤング率の逆数)が小さくなり、十分な変位量が得られなくなるおそれがある。   The thickness of the high shrinkage layers 15 and 16 is 0.5 to 5 μm, preferably 1 to 2 μm. When the thickness of the high shrinkage layers 15 and 16 is less than 0.5 μm, the shrinkage force of the high shrinkage layers 15 and 16 decreases, and the effect of lowering the firing start temperature by increasing the firing driving force of the green sheets 12, 13 and 14. There is a possibility that it cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the thickness of the high shrinkage layers 15 and 16 exceeds 5 μm, the compliance (reciprocal of the Young's modulus) of the fired ceramic layers 12, 13 and 14 becomes small, and a sufficient displacement amount may not be obtained.

高収縮層15,16の収縮率は、特に限定されず、グリーンシート12,13,14よりも大きければよい。例えば、前記したペロブスカイト型化合物の収縮率は85%〜95%程度であるので、この場合の高収縮層15,16の収縮率は85%未満であればよい。また、高収縮層15,16は、グリーンシートの形態に成形した後、該グリーンシート(高収縮層15,16)をグリーンシート13,14の表面にそれぞれ配置するようにしてもよいが、焼成時の収縮率がグリーンシート12,13,14よりも大きければ、これには限定されず、印刷等による塗布層であっても、その他の形態であってもよい。なお、収縮率は、高収縮層となるシートもしくはバルク体を加熱し、加熱温度とそのときの収縮量のカーブを取ることで測定できる。   The shrinkage ratios of the high shrinkage layers 15 and 16 are not particularly limited, and may be larger than those of the green sheets 12, 13 and 14. For example, the shrinkage of the perovskite-type compound is about 85% to 95%, so that the shrinkage of the high shrink layers 15 and 16 in this case may be less than 85%. The high-shrink layers 15 and 16 may be formed into green sheets, and then the green sheets (high-shrink layers 15 and 16) may be disposed on the surfaces of the green sheets 13 and 14, respectively. The present invention is not limited to this as long as the shrinkage ratio at the time is larger than that of the green sheets 12, 13, and 14, and may be a coating layer formed by printing or the like or another form. The shrinkage ratio can be measured by heating a sheet or a bulk body to be a high shrinkage layer and taking a curve of a heating temperature and a shrinkage amount at that time.

次に、積層工程で得られた積層体17は、脱脂処理して積層体17中の有機成分の除去を行った後、酸素雰囲気中において焼成される。この積層体17の焼成時には、高収縮層15,16による焼成収縮によってグリーンシート12,13,14の焼成収縮が促進されるので、グリーンシート12,13,14の焼結開始温度を低下させて積層体17の焼成温度を下げることができる。焼成温度は、グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度、好ましくは50℃以上低い温度、より好ましくは70〜100℃低い温度であるのがよい。具体的には、Pbを含むペロブスカイト型化合物を原料とする場合には、一般に1100℃を超える温度で焼成されるが、本発明では1100℃以下で焼成することができる。これにより、積層体17が、グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高いPbを含んでいる場合であっても、上記のように積層体17の焼成温度の低温化が図れるので、Pbの蒸発量を少なくでき、組成の制御が容易になる。このようにして圧電アクチュエータ基板17を得ることができる(焼成工程)。この焼成工程では、酸素濃度を90%以上、好ましくは95〜99%とするのがよい。   Next, the laminate 17 obtained in the lamination step is degreased to remove organic components in the laminate 17, and then fired in an oxygen atmosphere. During firing of the laminate 17, the firing shrinkage of the green sheets 12, 13, 14 is accelerated by firing shrinkage by the high shrinkage layers 15, 16, so that the sintering start temperature of the green sheets 12, 13, 14 is lowered. The firing temperature of the laminate 17 can be reduced. The sintering temperature is lower than the sintering temperature of the green sheet alone, preferably 50 ° C. or lower, more preferably 70 to 100 ° C. lower. Specifically, when a perovskite-type compound containing Pb is used as a raw material, firing is generally performed at a temperature exceeding 1100 ° C., but in the present invention, firing can be performed at 1100 ° C. or lower. Thereby, even if the laminate 17 contains Pb, which is highly volatile at the firing temperature of the green sheet alone, the firing temperature of the laminate 17 can be lowered as described above. The amount of evaporation can be reduced, and the composition can be easily controlled. Thus, the piezoelectric actuator substrate 17 can be obtained (firing step). In this firing step, the oxygen concentration is set to 90% or more, preferably 95 to 99%.

なお、圧電アクチュエータ基板17を作製する焼成工程においては、積層工程で得られた積層体をジルコニアもしくはマグネシアからなる試料台板を介して複数段積みにし、さらに、この段積みされた積層体上に重しを置いて焼成することが望ましい。このようにすることにより、圧電アクチュエータ基板17の反り変形がさらに抑制される。   In the firing step of manufacturing the piezoelectric actuator substrate 17, the laminate obtained in the laminating step is stacked in a plurality of stages via a sample base plate made of zirconia or magnesia, and further stacked on the stacked body. It is desirable to bake with a weight. By doing so, the warpage of the piezoelectric actuator substrate 17 is further suppressed.

最後に、圧電アクチュエータ基板17における一方の表面に導電ペーストをスクリーン印刷や蒸着などによって印刷し、600〜800℃程度で焼成することにより個別電極18を形成することができる。これにより、図2(d)に示す圧電アクチュエータ11を得ることができる。上記のように、積層体17に対称性を持たせた状態で焼成して圧電アクチュエータ基板17を得る方法は、焼成時の反りやうねりを防止するのに有効である。   Finally, an individual electrode 18 can be formed by printing a conductive paste on one surface of the piezoelectric actuator substrate 17 by screen printing, vapor deposition, or the like, and baking it at about 600 to 800 ° C. Thereby, the piezoelectric actuator 11 shown in FIG. 2D can be obtained. As described above, the method of obtaining the piezoelectric actuator substrate 17 by firing the laminated body 17 in a state of having symmetry is effective for preventing warpage and undulation at the time of firing.

以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態のみに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to a modified or improved one without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、積層体中に高収縮層を2層設けた場合について説明したが、1層あるいは3層以上設けることもできる。ただし、これらの場合にも、高収縮層は積層体中において前記した線対称の位置に配置されることが必要である。   For example, in the above embodiment, the case where two layers of the high shrinkage layer are provided in the laminate has been described, but one layer or three or more layers may be provided. However, also in these cases, the high shrinkage layer needs to be arranged at the above-mentioned line-symmetric position in the laminate.

また、上記実施形態では、圧電アクチュエータ基板を例に挙げて説明したが、本発明は電子工業用途で好適に用いられる各種セラミックス基板にも同様に適用することができる。   Further, in the above embodiment, the piezoelectric actuator substrate has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to various ceramic substrates suitably used in the electronics industry.

[実施例1]
まず、セラミックス原料として、平均粒径(D50)が0.5μmのチタン酸ジルコン酸鉛化合物粉末と、有機溶剤と、有機バインダーと、界面活性剤とを混合したスラリを準備し、このスラリをロールコーター法にて厚み20μmのグリーンシートに成形した。次に、予め、導電ペースト単体での収縮率を測定し、グリーンシートよりも収縮率を大きくするように有機バインダと有機溶剤を調整した平均粒径1μmのAg−Pd(Ag:Pd=80:20)からなる導体ペーストを用いて、前記グリーンシートのうち、2枚のグリーンシ―トの一方の表面に厚み5μmの高収縮層をスクリーン印刷法にて形成した。次に、高収縮層が形成されていないグリーンシートを上層に、高収縮層を形成したグリーンシートを中層および下層に配置して積層し、加圧密着を行い積層体を得た。次に、この積層体を大気中において600℃で3時間脱脂処理を行い、ついで酸素濃度95%の雰囲気中において温度1100℃で2時間焼成を行い、圧電アクチュエータ基板を得た。
[Example 1]
First, as a ceramic raw material, a slurry prepared by mixing a lead zirconate titanate compound powder having an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, an organic solvent, an organic binder, and a surfactant is prepared. A green sheet having a thickness of 20 μm was formed by a method. Next, the shrinkage ratio of the conductive paste alone was measured in advance, and an organic binder and an organic solvent were adjusted so that the shrinkage ratio was larger than that of the green sheet. Ag-Pd (Ag: Pd = 80: A high-shrink layer having a thickness of 5 μm was formed on one surface of two green sheets of the green sheet by a screen printing method using the conductive paste of 20). Next, the green sheet on which the high shrinkage layer was not formed was placed on the upper layer, and the green sheet on which the high shrinkage layer was formed was placed on the middle layer and the lower layer, and laminated. Next, the laminated body was subjected to a degreasing treatment at 600 ° C. for 3 hours in the air, and then baked at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours in an atmosphere having an oxygen concentration of 95% to obtain a piezoelectric actuator substrate.

得られた圧電アクチュエータ基板の一方の表面に蒸着にて導体パターンを10点形成することにより圧電アクチュエータを得た。この圧電アクチュエータについて、静電容量測定機(LCRメーター)を用いて各点の静電容量の測定を行い、 画像認識測長機を用いて導体パターン面積および圧電体厚みを測定し、これらのデータから比誘電率を算出した。   A piezoelectric actuator was obtained by forming 10 conductor patterns on one surface of the obtained piezoelectric actuator substrate by vapor deposition. For this piezoelectric actuator, the capacitance at each point was measured using a capacitance measuring device (LCR meter), and the conductor pattern area and the piezoelectric material thickness were measured using an image recognition length measuring device. The relative permittivity was calculated from.

その結果、10点の比誘電率の平均値は2030で、最大値は2110、最小値は1940であり、比誘電率のばらつきは±5%以内であった。また、非接触式レーザー3次元形状測定機を用いて圧電アクチュエータ基板の反り量の測定を行った。その結果、反り量は16μmと小さかった。ここで、反り量とは、基準面に対する基板面内の最大高さと最小高さの差を示している。   As a result, the average value of the relative dielectric constants at 10 points was 2030, the maximum value was 2110, the minimum value was 1940, and the variation in the relative dielectric constant was within ± 5%. In addition, the amount of warpage of the piezoelectric actuator substrate was measured using a non-contact laser three-dimensional shape measuring instrument. As a result, the amount of warpage was as small as 16 μm. Here, the amount of warpage indicates a difference between the maximum height and the minimum height in the substrate plane with respect to the reference plane.

[実施例2]
まず、セラミックス原料として、平均粒径(D50)が0.5μmのチタン酸ジルコン酸鉛化合物粉末と、有機溶剤と、有機バインダーと、界面活性剤とを混合したスラリを準備し、このスラリをロールコーター法にて厚み15μmのグリーンシートに成形した。次に、平均粒径1μmのAg−Pd(Ag:Pd=80:20)からなるスラリを用いて、同様にロールコーター法にて厚み5μmの高収縮シートを成形した。この高収縮シートの収縮曲線を測定し、グリーンシートよりも大きな収縮率を有することを確認した。ついで、図4に示すように、4層の高収縮層(高収縮シート)21と5層のグリーンシート22とを積層し、加圧密着を行い積層体を得た。次に、この積層体を大気中において600℃で3時間脱脂処理を行い、ついで酸素濃度95%の雰囲気中において温度1100℃で2時間焼成を行い、圧電アクチュエータ基板を得た。
[Example 2]
First, as a ceramic raw material, a slurry prepared by mixing a lead zirconate titanate compound powder having an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, an organic solvent, an organic binder, and a surfactant is prepared. It was formed into a green sheet having a thickness of 15 μm by the method. Next, using a slurry made of Ag-Pd (Ag: Pd = 80: 20) having an average particle diameter of 1 μm, a high-shrink sheet having a thickness of 5 μm was similarly formed by a roll coater method. The shrinkage curve of the high shrinkage sheet was measured, and it was confirmed that the high shrinkage sheet had a larger shrinkage ratio than the green sheet. Then, as shown in FIG. 4, four high-shrink layers (high-shrink sheets) 21 and five green sheets 22 were laminated, and pressed and adhered to obtain a laminate. Next, the laminated body was subjected to a degreasing treatment at 600 ° C. for 3 hours in the air, and then baked at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours in an atmosphere having an oxygen concentration of 95% to obtain a piezoelectric actuator substrate.

得られた圧電アクチュエータ基板を実施例1と同様の手法で評価を行った。その結果、10点の比誘電率の平均値は2075で、最大値は2167、最小値は1980であり、比誘電率のばらつきは±5%以内であった。また、非接触式レーザー3次元形状測定機を用いて圧電アクチュエータ基板の反り量の測定を行った。その結果、反り量は21μmと小さかった。   The obtained piezoelectric actuator substrate was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the average value of the relative permittivity at 10 points was 2075, the maximum value was 2167, the minimum value was 1980, and the variation of the relative permittivity was within ± 5%. In addition, the amount of warpage of the piezoelectric actuator substrate was measured using a non-contact laser three-dimensional shape measuring instrument. As a result, the amount of warpage was as small as 21 μm.

[比較例1]
グリーンシートの表面に高収縮層を形成せず、焼成温度を1200℃とした他は、実施例1と同様にして圧電アクチュエータ基板を作製し、得られた圧電アクチュエータ基板の一方の表面に蒸着にて導体パターンを10点形成し、他方の表面に高収縮層を形成することにより圧電アクチュエータを得た。この圧電アクチュエータについて、実施例と同様にして比誘電率および反り量の測定を行った。
[Comparative Example 1]
A piezoelectric actuator substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that a high shrinkage layer was not formed on the surface of the green sheet and the sintering temperature was 1200 ° C., and vapor deposition was performed on one surface of the obtained piezoelectric actuator substrate. Thus, a piezoelectric actuator was obtained by forming 10 conductor patterns and forming a high shrinkage layer on the other surface. The relative permittivity and the amount of warpage of this piezoelectric actuator were measured in the same manner as in the example.

その結果、10点の比誘電率の平均値は1880で、最大値は2090、最小値は1740であり、比誘電率のばらつきは±10%以上であった。また、反り量は16μmと小さかった。   As a result, the average value of the relative permittivity at 10 points was 1880, the maximum value was 2090, the minimum value was 1740, and the variation of the relative permittivity was ± 10% or more. The amount of warpage was as small as 16 μm.

[比較例2]
1枚のグリーンシートにのみ高収縮層を形成し、高収縮層を形成していないグリーンシートを上層および下層に、高収縮層を形成したグリーンシートを中層に配置して積層した他は、実施例1と同様にして圧電アクチュエータを作製し、比誘電率および反り量の測定を行った。
[Comparative Example 2]
A high-shrinkage layer was formed only on one green sheet, a green sheet having no high-shrinkage layer was arranged on the upper and lower layers, and a green sheet having the high-shrinkage layer was arranged on the middle layer. A piezoelectric actuator was manufactured in the same manner as in Example 1, and the relative permittivity and the amount of warpage were measured.

その結果、10点の比誘電率の平均値は1990で、最大値は2070、最小値は1900であり、比誘電率のばらつきは±5%以内であった。また、反り量は100μm以上と大きいものであった。   As a result, the average value of the relative dielectric constants at 10 points was 1990, the maximum value was 2070, the minimum value was 1900, and the variation in the relative dielectric constant was within ± 5%. The warpage was as large as 100 μm or more.

以上のように、実施例1,2の圧電アクチュエータでは、圧電特性のばらつきが小さく、しかも反りやうねりも小さいことがわかった。   As described above, in the piezoelectric actuators of Examples 1 and 2, it was found that the dispersion of the piezoelectric characteristics was small and the warpage and undulation were also small.

本発明の一実施形態にかかる圧電アクチュエータを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a piezoelectric actuator according to one embodiment of the present invention. 図1の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the piezoelectric actuator of FIG. 1. グリーンシートおよび高収縮層の収縮曲線を示すグラフである。It is a graph which shows a contraction curve of a green sheet and a high contraction layer. 実施例2において作製した積層体の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laminate manufactured in Example 2. 従来の圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an inkjet recording head including a conventional piezoelectric actuator.

符号の説明Explanation of reference numerals

11 圧電アクチュエータ
12,13,14 セラミック層
15,16 高収縮層
17 圧電アクチュエータ基板
18 個別電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Piezoelectric actuator 12, 13, 14 Ceramic layer 15, 16 High shrinkage layer 17 Piezoelectric actuator board 18 Individual electrode

Claims (21)

セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成して得られるセラミックス基板であって、前記積層体には、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層が、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層されて配置されていることを特徴とするセラミックス基板。   A ceramic substrate obtained by firing a laminate having a thickness of 100 μm or less in which a plurality of green sheets mainly composed of ceramic raw material powder are laminated, wherein the laminate mainly includes a conductive material having an average particle size of 2 μm or less. As a component, the high shrinkage layer having a larger shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet at the time of firing passes through a position corresponding to a half of the thickness of the laminate in a cross section in the thickness direction of the laminate. A ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is disposed so as to be line-symmetric with respect to a line parallel to a surface of the laminate, with the green sheet being laminated. 前記高収縮層が複数配置され、前記高収縮層間の距離、最上層の前記高収縮層の上方側の表面と前記積層体の上方側の表面との距離および最下層の前記高収縮層の下方側の表面と前記積層体の下方側の表面との距離が、それぞれ30μm以下である請求項1記載のセラミックス基板。   A plurality of the high shrinkage layers are arranged, a distance between the high shrinkage layers, a distance between an upper surface of the uppermost layer of the high shrinkage layer and an upper surface of the laminate, and a lower side of the lowermost high shrinkage layer. 2. The ceramic substrate according to claim 1, wherein a distance between the first surface and the lower surface of the laminate is 30 μm or less. 前記高収縮層の厚みが0.5〜5μmである請求項1または2記載のセラミックス基板。   The ceramic substrate according to claim 1, wherein the thickness of the high shrinkage layer is 0.5 to 5 μm. 前記セラミックス原料粉末が圧電性セラミックス原料粉末である請求項1〜3のいずれかに記載のセラミックス基板。   The ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic raw material powder is a piezoelectric ceramic raw material powder. 前記高収縮層が導体層である請求項1〜4のいずれかに記載のセラミックス基板。   The ceramic substrate according to claim 1, wherein the high shrinkage layer is a conductor layer. 請求項1〜5のいずれかに記載のセラミックス基板において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板。   6. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the ceramic raw material powder is a perovskite compound powder containing Pb, Zr, and Ti, and the high shrinkage layer is a conductor layer containing Ag. Piezoelectric actuator substrate. 前記導体層がAgを80質量%以上含有する請求項6記載の圧電アクチュエータ基板。   7. The piezoelectric actuator substrate according to claim 6, wherein the conductor layer contains 80% by mass or more of Ag. 請求項6または7記載の圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。   8. A piezoelectric actuator, wherein an electrode is formed on one surface of the piezoelectric actuator substrate according to claim 6. 前記電極が前記表面に複数配列されている請求項8記載の圧電アクチュエータ。   9. The piezoelectric actuator according to claim 8, wherein a plurality of the electrodes are arranged on the surface. セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、前記高収縮層による焼成収縮によって、前記グリーンシートの焼成収縮を促進せしめながら前記積層体を焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。   A green sheet containing a ceramic raw material powder as a main component, and a high-shrink layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet during firing is laminated with the green sheet to form a laminate, A method for manufacturing a ceramic substrate, comprising firing the laminate while accelerating firing shrinkage of the green sheet by firing shrinkage by the high shrinkage layer. セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。   A green sheet containing a ceramic raw material powder as a main component, and a high-shrink layer having a large shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet during firing is laminated with the green sheet to form a laminate, A method for manufacturing a ceramic substrate, comprising firing the laminate at a temperature lower than the firing temperature of the green sheet alone. 前記積層体の厚みが100μm以下であることを特徴とする請求項10又は11記載のセラミックス基板の製造方法。   The method according to claim 10, wherein the thickness of the laminate is 100 μm or less. 前記高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通り、かつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置してなることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。   The green is formed such that the high shrinkage layer is line-symmetric with respect to a line parallel to the surface of the laminate and passing through a position corresponding to a half of the thickness of the laminate in a cross section in a thickness direction of the laminate. The method for manufacturing a ceramic substrate according to any one of claims 10 to 12, wherein the ceramic substrate is arranged so as to be laminated with a sheet. 前記高収縮層が、前記積層体の内部及び/又は表面に、複数設けられていることを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 10, wherein a plurality of the high shrinkage layers are provided inside and / or on the surface of the laminate. 前記積層体が、前記グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高い成分を含むことを特徴とする請求項10〜14記載のセラミックス基板の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 10, wherein the laminate includes a component having high volatility at a firing temperature of the green sheet alone. セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成してセラミックス基板を製造する方法であって、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。   This is a method of manufacturing a ceramic substrate by firing a laminate having a thickness of 100 μm or less in which a plurality of green sheets mainly composed of ceramic raw material powders are laminated. Forming a high-shrinkage layer having a higher shrinkage ratio in a direction parallel to the surface than the green sheet, in a cross section in the thickness direction of the laminate, at a position which is 1 / of the thickness of the laminate, and A ceramic laminated on the green sheet so as to be symmetrical with respect to a line parallel to the surface of the green sheet, and firing the laminated body at a temperature lower than a firing temperature of the green sheet alone. Substrate manufacturing method. 前記積層体を1100℃以下の温度で焼成する請求項10〜16のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。   The method for producing a ceramic substrate according to claim 10, wherein the laminate is fired at a temperature of 1100 ° C. or lower. 前記積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも50℃以上低い温度で焼成する請求項10〜17のいずれか記載のセラミックス基板の製造方法。   The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 10, wherein the laminate is fired at a temperature lower by at least 50 ° C. than a firing temperature of the green sheet alone. 請求項10〜18のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板の製造方法。   19. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 10, wherein the ceramic raw material powder is a perovskite compound powder containing Pb, Zr, and Ti, and the high shrinkage layer is a conductor layer containing Ag. A method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate, comprising: 前記積層体を焼成する際の焼成雰囲気中の酸素濃度を90%以上とする請求項19記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法。   20. The method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to claim 19, wherein the oxygen concentration in the firing atmosphere when firing the laminate is 90% or more. 請求項19または20記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法に加えて、さらに前記圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
21. A method for manufacturing a piezoelectric actuator, further comprising forming an electrode on one surface of the piezoelectric actuator substrate in addition to the method for manufacturing a piezoelectric actuator substrate according to claim 19.
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