JP2006137626A - Piezoelectric ceramic and piezoelectric element - Google Patents

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JP2006137626A JP2004327004A JP2004327004A JP2006137626A JP 2006137626 A JP2006137626 A JP 2006137626A JP 2004327004 A JP2004327004 A JP 2004327004A JP 2004327004 A JP2004327004 A JP 2004327004A JP 2006137626 A JP2006137626 A JP 2006137626A
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Gakuo Tsukada
岳夫 塚田
Masaru Nanao
勝 七尾
Masahito Furukawa
正仁 古川
Hideya Sakamoto
英也 坂本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric ceramic and a piezoelectric element which can be improved in electric resistance. <P>SOLUTION: A piezoelectric layer 11 contains a composition expressed by (Pb<SB>a-b</SB>Me<SB>b</SB>)[(Zn<SB>1/3</SB>Nb<SB>2/3</SB>)<SB>x</SB>Ti<SB>y</SB>Zr<SB>z</SB>]O<SB>3</SB>(1.005<a≤1.10, 0≤b≤0.1, x+y+z=1, 0.05≤x≤0.15, 0.25≤y≤0.5, 0.35≤z≤0.6, and Me is at least one kind among Sr, Ca and Ba), as the main component. Furthermore, it may contain at least one kind among Ta, Sb, Nb and W as a subcomponent within the range of 1.0 mass% or less to the main component in terms of oxide. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アクチュエータ,圧電トランスおよび超音波モータなどに適した圧電磁器および圧電素子に関する。   The present invention relates to piezoelectric ceramics and piezoelectric elements suitable for actuators, piezoelectric transformers, ultrasonic motors, and the like.

従来より、圧電効果によって発生する変位を機械的な駆動源として利用したものの一つにアクチュエータがある。特に、圧電層と内部電極とを積層した積層型アクチュエータは、電磁式のアクチュエータに比べて消費電力および発熱量が少なく、応答性も良好であると共に、小型化軽量化が可能であるので、近年では繊維編機の選針制御などの様々な分野に利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is an actuator that uses a displacement generated by a piezoelectric effect as a mechanical drive source. In particular, multilayer actuators in which a piezoelectric layer and internal electrodes are laminated have lower power consumption and heat generation than electromagnetic actuators, have good responsiveness, and can be reduced in size and weight. Is used in various fields such as needle selection control of textile knitting machines.

これらのアクチュエータに用いられる圧電磁器には、圧電特性、特に圧電歪定数が大きいことが要求される。大きな圧電歪定数が得られる圧電磁器としては、例えば、チタン酸鉛(PbTiO3 ;PT)とジルコン酸鉛(PbZrO3 ;PZ)と亜鉛・ニオブ酸鉛(Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 )との三元系(特許文献1および特許文献2参照)、あるいは、その鉛(Pb)の一部をストロンチウム(Sr),バリウム(Ba)あるいはカルシウム(Ca)などで置換したもの(特許文献3,特許文献4および特許文献5参照)などが知られている。 Piezoelectric ceramics used in these actuators are required to have a large piezoelectric characteristic, particularly a piezoelectric strain constant. Examples of piezoelectric ceramics capable of obtaining a large piezoelectric strain constant include lead titanate (PbTiO 3 ; PT), lead zirconate (PbZrO 3 ; PZ), and lead zinc niobate (Pb (Zn 1/3 Nb 2/3). ) O 3 ) ternary system (see Patent Document 1 and Patent Document 2), or a part of its lead (Pb) is replaced with strontium (Sr), barium (Ba), calcium (Ca), etc. (See Patent Literature 3, Patent Literature 4 and Patent Literature 5).

また、積層型アクチュエータとしては、これらの圧電磁器よりなる圧電層と、銀−パラジウム合金(Ag−Pd合金)よりなる内部電極とを積層したものが知られている。更に、近年では、内部電極により低価格な銅(Cu)を用いることも検討されている。
特公昭44−17344号公報 特開2001−181035号公報 特公昭45−39977号公報 特開昭61−129888号公報 特開2001−181036号公報
As a multilayer actuator, there is known a multilayer actuator in which a piezoelectric layer made of these piezoelectric ceramics and an internal electrode made of a silver-palladium alloy (Ag—Pd alloy) are laminated. Furthermore, in recent years, the use of low-cost copper (Cu) for the internal electrodes has also been studied.
Japanese Examined Patent Publication No. 44-17344 JP 2001-181035 A Japanese Patent Publication No. 45-39977 JP 61-129888 A JP 2001-181036 A

しかしながら、内部電極に銅を用いるには低酸素還元雰囲気での焼成が必要となる。ところが、従来の圧電磁器をそのまま低酸素還元雰囲気で焼成すると、電気抵抗が低下してしまうという問題があった。特に、電気抵抗の低下は高温において著しく、改善が求められていた。   However, in order to use copper for the internal electrode, firing in a low oxygen reducing atmosphere is required. However, when a conventional piezoelectric ceramic is fired as it is in a low oxygen reducing atmosphere, there is a problem that electric resistance is lowered. In particular, the decrease in electrical resistance is significant at high temperatures, and improvements have been sought.

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、電気抵抗を改善することができる圧電磁器および圧電素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic and a piezoelectric element that can improve electrical resistance.

本発明による圧電磁器は、化1または化2で表される組成物を含むものである。
(化1)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,x,y,zは、1.005<a≦1.10、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化2において、a,b,x,y,zは、1.005<a≦1.10、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム,カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。)
The piezoelectric ceramic according to the present invention includes a composition represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2.
(Chemical formula 1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 1, a, x, y and z are 1.005 <a ≦ 1.10, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. (It is a value within a range satisfying 35 ≦ z ≦ 0.6.)
(Chemical formula 2)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 2, a, b, x, y, and z are 1.005 <a ≦ 1.10, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. (It is a value within the range satisfying 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6. Me represents at least one of the group consisting of strontium, calcium and barium.)

本発明による圧電磁器では、化1または化2で表される組成物に対して、タンタル(Ta),アンチモン(Sb),ニオブ(Nb)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を、酸化物(Ta2 5 ,Sb2 3 ,Nb2 5 ,WO3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有することが好ましい。 In the piezoelectric ceramic according to the present invention, at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta), antimony (Sb), niobium (Nb), and tungsten (W) with respect to the composition represented by chemical formula 1 or chemical formula 2. In terms of oxides (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ), each is preferably contained within a range of 1.0% by mass or less.

本発明による圧電素子は、本発明の圧電磁器を用いたものである。   The piezoelectric element according to the present invention uses the piezoelectric ceramic according to the present invention.

本発明の圧電磁器によれば、化1または化2における組成aを、1.005<a≦1.10の範囲内とするようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗の低下を抑制することができる。よって、本発明の圧電素子によれば、低酸素還元雰囲気で焼成することができるので、内部電極に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。   According to the piezoelectric ceramic of the present invention, the composition a in Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 is set in the range of 1.005 <a ≦ 1.10. Therefore, even when fired in a low oxygen reducing atmosphere, high electrical resistance is achieved. In particular, a decrease in electrical resistance at high temperatures can be suppressed. Therefore, according to the piezoelectric element of the present invention, since it can be fired in a low oxygen reducing atmosphere, excellent characteristics can be obtained even when a nonmetal such as copper is used for the internal electrode, and it is used even at a high temperature. be able to.

特に、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。   In particular, if a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium, and tungsten is contained, the piezoelectric characteristics and mechanical strength can be improved.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、化3または化4で表される組成物を主成分として含有している。   The piezoelectric ceramic according to one embodiment of the present invention contains a composition represented by Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4 as a main component.

(化3)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化3において、a,x,y,zは、1.005<a≦1.10、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。)
(Chemical formula 3)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 3, a, x, y and z are 1.005 <a ≦ 1.10, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. (It is a value within a range satisfying 35 ≦ z ≦ 0.6. The composition of oxygen is determined stoichiometrically and may deviate from the stoichiometric composition.)

(化4)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化4において、a,b,x,y,zは、1.005<a≦1.10、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム,カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。)
(Chemical formula 4)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 4, a, b, x, y and z are 1.005 <a ≦ 1.10, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. The values are within the ranges satisfying 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6, respectively, Me represents at least one selected from the group consisting of strontium, calcium and barium. Is determined stoichiometrically and may deviate from the stoichiometric composition.)

これらの組成物はペロブスカイト構造を有しており、鉛,ストロンチウム,バリウムおよびカルシウムはいわゆるペロブスカイト構造のAサイトに位置し、亜鉛(Zn),ニオブ(Nb),チタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)はいわゆるペロブスカイト構造のBサイトに位置している。   These compositions have a perovskite structure, and lead, strontium, barium and calcium are located at the A site of the so-called perovskite structure and are composed of zinc (Zn), niobium (Nb), titanium (Ti) and zirconium (Zr). Is located at the B site of the so-called perovskite structure.

なお、化4で表される組成物は、化3で表される組成物における鉛の一部をストロンチウム,バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも1種で置換することにより、圧電特性をより向上させることができるようにしたものである。その組成bを0.1以下とするのは、組成bをあまり大きくすると焼結性が低下してしまい、それにより圧電特性も低下してしまうからである。   In addition, the composition represented by the chemical formula 4 has more piezoelectric characteristics by substituting a part of lead in the composition represented by the chemical formula 3 with at least one selected from the group consisting of strontium, barium and calcium. It can be improved. The reason why the composition b is made 0.1 or less is that if the composition b is made too large, the sinterability is lowered, and thereby the piezoelectric characteristics are also lowered.

化3における鉛の組成a、および化4における鉛とストロンチウム,バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも1種との組成aは、いわゆるBサイトに位置する元素、すなわち[(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]の組成を1とした場合におけるいわゆるAサイトに位置する元素の組成比である。組成aを1.005よりも大きく1.10以下とするのは、この範囲内において電気抵抗を高くすることができ、特に低酸素還元雰囲気中において焼成しても高温における電気抵抗の低下を抑制することができるからである。組成aのより好ましい範囲は1.005<a≦1.05であり、更に好ましい範囲は1.005<a≦1.03である。組成aを大きくすると常温の電気抵抗に対する高温の電気抵抗の比率は大きくなるが、圧電特性が低下する傾向が見られるからである。 The composition a of lead in chemical formula 3 and the composition a of lead and at least one member selected from the group consisting of strontium, barium, and calcium in chemical formula 4 are elements located at the so-called B site, that is, [(Zn 1/3 Nb 2/3) is a composition ratio of the element that is located in a so-called a-site in the case of the 1 the composition of x Ti y Zr z]. The reason why the composition a is larger than 1.005 and not larger than 1.10 is that the electric resistance can be increased within this range, and the decrease in electric resistance at high temperature is suppressed even when firing in a low oxygen reducing atmosphere. Because it can be done. A more preferable range of the composition a is 1.005 <a ≦ 1.05, and a further preferable range is 1.005 <a ≦ 1.03. This is because when the composition a is increased, the ratio of the high-temperature electric resistance to the normal-temperature electric resistance is increased, but the piezoelectric characteristics tend to be lowered.

化3および化4における亜鉛およびニオブ(Zn1/3 Nb2/3 )は圧電特性を向上させるためのものである。その組成xを0.05以上とするのは、0.05未満では十分に圧電特性を向上させることができないからである。また、組成xを0.15以下とするのは、組成xをあまり大きくすると高価な酸化ニオブを多量に用いなければならず、製造コストが高くなってしまうと共に、圧電特性も低下してしまうからである。 Zinc and niobium (Zn 1/3 Nb 2/3 ) in Chemical Formula 3 and Chemical Formula 4 are for improving the piezoelectric characteristics. The reason why the composition x is 0.05 or more is that if the composition x is less than 0.05, the piezoelectric characteristics cannot be sufficiently improved. Further, the reason why the composition x is 0.15 or less is that if the composition x is too large, a large amount of expensive niobium oxide must be used, resulting in an increase in manufacturing cost and a decrease in piezoelectric characteristics. It is.

化3および化4におけるチタンの組成yを0.25以上0.5以下、ジルコニウムの組成zを0.35以上0.6以下とするのは、この範囲内においてモルフォトロピック相境界(MPB)付近の構造を得ることができ、高い圧電特性を得ることができるからである。   In the chemical formulas 3 and 4, the titanium composition y is set to 0.25 to 0.5 and the zirconium composition z is set to 0.35 and 0.6 in the vicinity of the morphotropic phase boundary (MPB) within this range. This is because a high piezoelectric characteristic can be obtained.

この圧電磁器は、また、副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を含有していることが好ましい。圧電特性および機械的強度を向上させることができるからである。副成分の含有量は、化3または化4に示した組成物に対して、酸化物(Ta2 5 ,Sb2 3 ,Nb2 5 ,WO3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内であることが好ましい。1.0質量%を超えると焼結性が低下してしまい、圧電特性が低下してしまうからである。なお、これらの副成分は、例えば主成分の組成物に固溶しており、チタンおよびジルコニウムが存在し得るいわゆるBサイトに位置している。 The piezoelectric ceramic also preferably contains at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten as a subcomponent. This is because the piezoelectric characteristics and mechanical strength can be improved. The contents of the subcomponents are converted to oxides (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) with respect to the composition shown in Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4, respectively. It is preferably within the range of 0% by mass or less. This is because if it exceeds 1.0% by mass, the sinterability is lowered and the piezoelectric properties are lowered. These subcomponents are, for example, dissolved in the main component composition, and are located at a so-called B site where titanium and zirconium can exist.

このような構成を有する圧電磁器は、例えば、次のようにして製造することができる。   A piezoelectric ceramic having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.

まず、主成分の原料として、例えば、酸化鉛(PbO)粉末,酸化亜鉛(ZnO)粉末,酸化ニオブ(Nb2 5 )粉末,酸化チタン(TiO2 )粉末および酸化ジルコニウム(ZrO2 )粉末を用意すると共に、必要に応じて、炭酸ストロンチウム(SrCO3 )粉末,炭酸バリウム(BaCO3 )粉末または炭酸カルシウム(CaCO3 )粉末を用意する。 First, for example, lead oxide (PbO) powder, zinc oxide (ZnO) powder, niobium oxide (Nb 2 O 5 ) powder, titanium oxide (TiO 2 ) powder and zirconium oxide (ZrO 2 ) powder are used as the main component raw materials. In addition to the preparation, strontium carbonate (SrCO 3 ) powder, barium carbonate (BaCO 3 ) powder or calcium carbonate (CaCO 3 ) powder is prepared as necessary.

また、副成分の原料として、必要に応じて例えば、酸化タンタル(Ta2 5 )粉末,酸化アンチモン(Sb2 3 )粉末,酸化ニオブ粉末または酸化タングステン(WO3 )粉末を用意する。なお、これら主成分および副成分の原料には、酸化物でなく、炭酸塩,シュウ酸塩あるいは水酸化物のように焼成により酸化物となるものを用いてもよく、また、炭酸塩でなく、酸化物あるいは焼成により酸化物となる他のものを用いてもよい。 Further, for example, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) powder, an antimony oxide (Sb 2 O 3 ) powder, a niobium oxide powder, or a tungsten oxide (WO 3 ) powder is prepared as a raw material for the accessory component as necessary. The raw materials for these main components and subcomponents may not be oxides but may be those that become oxides upon firing, such as carbonates, oxalates or hydroxides. Alternatively, an oxide or another material that becomes an oxide by firing may be used.

次いで、これら原料を十分に乾燥させたのち、最終組成が上述した範囲となるように秤量し、主成分の原料と必要に応じて副成分の原料とをボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合して乾燥し、700℃〜950℃で1時間〜4時間仮焼する。続いて、例えば、この仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に粉砕し乾燥させたのち、ポリビニールアルコールやアクリル系樹脂などのバインダーを加えて造粒して、一軸プレス成形機あるいは静水圧成形機(CIP)などを用いプレス成形する。   Next, after sufficiently drying these raw materials, the final composition is weighed so as to be in the above-mentioned range, and the raw materials of the main component and, if necessary, the raw materials of the auxiliary components are sufficiently obtained in an organic solvent or water using a ball mill or the like. And dried and calcined at 700 to 950 ° C. for 1 to 4 hours. Subsequently, for example, this calcined product is sufficiently pulverized in an organic solvent or water by a ball mill or the like, dried, and then granulated by adding a binder such as polyvinyl alcohol or acrylic resin, or a uniaxial press molding machine or Press molding using a hydrostatic pressure molding machine (CIP) or the like.

成形したのち、例えば、この成形体を大気雰囲気中または低酸素還元雰囲気中において好ましくは900℃〜1100℃で1時間〜8時間焼成する。なお、焼成雰囲気は、大気よりも酸素分圧を高くするようにしてもよく、純酸素中としてもよいが、本実施の形態では組成aを1.005<a≦1.10の範囲としているので、酸素分圧が低い低酸素還元雰囲気中において焼成しても、高い電気抵抗を得ることができる。焼成したのち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、分極用電極を設け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極処理を行う。そののち、分極用電極を除去することにより、上述した圧電磁器が得られる。   After molding, for example, the molded body is preferably fired at 900 ° C. to 1100 ° C. for 1 hour to 8 hours in an air atmosphere or a low oxygen reduction atmosphere. Note that the firing atmosphere may be such that the oxygen partial pressure is higher than that in the air, or may be in pure oxygen, but in the present embodiment, the composition a is in the range of 1.005 <a ≦ 1.10. Therefore, even when firing in a low oxygen reducing atmosphere having a low oxygen partial pressure, high electrical resistance can be obtained. After firing, the obtained sintered body is polished as necessary, provided with a polarization electrode, and subjected to polarization treatment by applying an electric field in heated silicone oil. After that, the above-mentioned piezoelectric ceramic is obtained by removing the electrode for polarization.

このような圧電磁器は、例えば、アクチュエータ、圧電トランスおよび超音波モータなどの圧電素子の材料として好ましく用いられる。   Such a piezoelectric ceramic is preferably used as a material for piezoelectric elements such as actuators, piezoelectric transformers and ultrasonic motors.

図1は本実施の形態に係る圧電磁器を用いた圧電素子の一構成例を表すものである。この圧電素子は、例えば、本実施の形態の圧電磁器よりなる複数の圧電層11の間に複数の内部電極12が挿入された積層体10を備えている。圧電層11の一層当たりの厚さは例えば1μm〜100μm程度であり、内部電極12に挟まれた圧電層11よりも両端の圧電層11の厚みの方が厚く形成される場合もある。   FIG. 1 shows a configuration example of a piezoelectric element using a piezoelectric ceramic according to the present embodiment. The piezoelectric element includes a laminated body 10 in which a plurality of internal electrodes 12 are inserted between a plurality of piezoelectric layers 11 made of the piezoelectric ceramic according to the present embodiment, for example. The thickness per layer of the piezoelectric layer 11 is, for example, about 1 μm to 100 μm, and the piezoelectric layers 11 at both ends may be formed thicker than the piezoelectric layer 11 sandwiched between the internal electrodes 12.

内部電極12は、導電材料を含有している。導電材料としては、例えば、銀(Ag),金(Au),白金(Pt)あるいはパラジウム(Pd)などの貴金属、またはその合金を用いることもできるが、銅などの非金属、またはその合金を用いることが好ましい。本実施の形態では、圧電層11を低酸素還元雰囲気中において焼成しても優れた特性を得ることができるからである。内部電極12は、また、これら導電材料の他にリン(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。   The internal electrode 12 contains a conductive material. As the conductive material, for example, a noble metal such as silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt) or palladium (Pd), or an alloy thereof can be used, but a nonmetal such as copper or an alloy thereof can be used. It is preferable to use it. This is because in the present embodiment, excellent characteristics can be obtained even if the piezoelectric layer 11 is baked in a low oxygen reducing atmosphere. The internal electrode 12 may contain about 0.1% by mass or less of various trace components such as phosphorus (P) in addition to these conductive materials.

この内部電極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。端子電極21,22は、例えば、金などの金属をスパッタリングすることにより形成されてもよく、端子電極用ペーストを焼き付けることにより形成されてもよい。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、導電材料としては、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種を含むものが好ましい。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。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〜50μm程度である。   For example, the internal electrodes 12 are alternately extended in opposite directions, and a pair of terminal electrodes 21 and 22 electrically connected to the internal electrode 12 are provided in the extending direction. The terminal electrodes 21 and 22 may be formed, for example, by sputtering a metal such as gold, or may be formed by baking a terminal electrode paste. The terminal electrode paste contains, for example, a conductive material, a glass frit, and a vehicle. As the conductive material, for example, at least one selected from the group consisting of silver, gold, copper, nickel, palladium, and platinum is used. The inclusion is preferred. Examples of the vehicle include an organic vehicle and 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 thicknesses of the terminal electrodes 21 and 22 are appropriately determined according to the application and the like, but are usually about 10 μm to 50 μm.

この圧電素子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上述した圧電磁器の製造方法と同様にして仮焼成粉を形成し、これにビヒクルを加えて混練して圧電層用ペーストを作製する。次いで、内部電極12を形成するための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し、内部電極用ペーストを作製する。なお、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。   This piezoelectric element can be manufactured as follows, for example. First, a pre-fired powder is formed in the same manner as in the piezoelectric ceramic manufacturing method described above, and a vehicle is added thereto and kneaded to prepare a piezoelectric layer paste. Next, the above-described conductive material for forming the internal electrode 12 or various oxides, organometallic compounds, resinates, or the like that become the above-described conductive material after firing are kneaded with a vehicle to prepare an internal electrode paste. Note that additives such as a dispersant, a plasticizer, a dielectric material, and an insulator material may be added to the internal electrode paste as necessary.

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10の前駆体であるグリーンチップを作製する。そののち、脱バインダ処理を行い、焼成して積層体10を形成する。その際、内部電極12の導電材料として銅などの非金属を用いる場合には、焼成雰囲気を低酸素還元雰囲気とすることが好ましい。   Subsequently, using these piezoelectric layer paste and internal electrode paste, a green chip which is a precursor of the laminate 10 is manufactured by, for example, a printing method or a sheet method. After that, a binder removal process is performed, and the laminate 10 is formed by firing. At that time, when a nonmetal such as copper is used as the conductive material of the internal electrode 12, the firing atmosphere is preferably a low oxygen reduction atmosphere.

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、金などの金属をスパッタリングすることにより、あるいは、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ることにより端子電極21,22を形成する。これにより、図1に示した圧電素子が得られる。   After the laminated body 10 is formed, terminal polishing is performed by, for example, barrel polishing or sand blasting and sputtering of a metal such as gold, or printing or transferring a terminal electrode paste produced in the same manner as the internal electrode paste. Then, terminal electrodes 21 and 22 are formed by baking. Thereby, the piezoelectric element shown in FIG. 1 is obtained.

このように本実施の形態によれば、化3または化4における組成aを1.005<a≦1.10の範囲内とするようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗を向上させることができる。よって、内部電極12に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。   As described above, according to the present embodiment, the composition a in Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4 is set in the range of 1.005 <a ≦ 1.10. Resistance can be obtained, and electrical resistance at high temperatures can be improved. Therefore, even if a nonmetal such as copper is used for the internal electrode 12, excellent characteristics can be obtained and the internal electrode 12 can be used even at a high temperature.

特に、副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。   In particular, if a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is contained as a subcomponent, the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved.

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。   Further, specific examples of the present invention will be described.

(実施例1−1〜1−6)
化5に示した組成物を主成分とし、副成分としてタンタルを含む圧電磁器を作製した。まず、主成分の原料として酸化鉛粉末,炭酸ストロンチウム粉末,酸化亜鉛粉末,酸化ニオブ粉末,酸化チタン粉末および酸化ジルコニウム粉末を用意し、化5に示した組成となるように秤量した。その際、実施例1−1〜1−6で、化5におけるaの値を表1に示したように変化させた。また、副成分の原料として酸化タンタル粉末を用意し、酸化物(Ta2 5 )に換算した主成分に対する割合が0.4質量%となるように秤量した。
(Examples 1-1 to 1-6)
A piezoelectric ceramic containing the composition shown in Chemical Formula 5 as a main component and tantalum as a subcomponent was produced. First, lead oxide powder, strontium carbonate powder, zinc oxide powder, niobium oxide powder, titanium oxide powder, and zirconium oxide powder were prepared as raw materials of the main components, and weighed to have the composition shown in Chemical formula 5. At that time, in Examples 1-1 to 1-6, the value of a in Chemical Formula 5 was changed as shown in Table 1. Further, tantalum oxide powder was prepared as a raw material for the auxiliary component, and weighed so that the ratio relative to the main component converted to oxide (Ta 2 O 5 ) was 0.4% by mass.

次いで、これら原料をボールミルを用いて16時間湿式混合したのち、大気中において700℃〜900℃で2時間仮焼した。続いて、この仮焼物をボールミルを用いて16時間湿式粉砕して乾燥させたのち、バインダーとしてアクリル系樹脂を加えて造粒し、一軸プレス成型機を用いて約445MPaの圧力で直径17mm、厚み1mmの円板状に成形した。成形したのち、熱処理を行ってバインダーを揮発させ、次いで、低酸素還元雰囲気中において950℃で2時間〜8時間焼成した。そののち、得られた焼結体をスライス加工およびラップ加工により厚み0.6mmの円板状とし、両面に銀ペーストを印刷して350℃で焼き付け、120℃のシリコーンオイル中で3kV/mmの電界を15分間印加して分極処理を行った。これにより、実施例1−1〜1−6の圧電磁器を得た。   Next, these raw materials were wet-mixed for 16 hours using a ball mill and then calcined at 700 ° C. to 900 ° C. for 2 hours in the air. Subsequently, the calcined product was wet pulverized for 16 hours using a ball mill, dried, granulated by adding an acrylic resin as a binder, and a diameter of 17 mm and a thickness of about 445 MPa using a uniaxial press molding machine. Molded into a 1 mm disk. After the molding, heat treatment was performed to volatilize the binder, and then it was fired at 950 ° C. for 2 to 8 hours in a low oxygen reduction atmosphere. After that, the obtained sintered body was made into a disk shape having a thickness of 0.6 mm by slicing and lapping, and silver paste was printed on both sides and baked at 350 ° C., and 3 kV / mm in 120 ° C. silicone oil. An electric field was applied for 15 minutes to perform polarization treatment. This obtained the piezoelectric ceramic of Examples 1-1 to 1-6.

また、本実施例に対する比較例1−1〜1−3として、化5におけるaの値を表1に示したように変えたことを除き、実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。   Further, as Comparative Examples 1-1 to 1-3 for the present example, the same as Example 1-1 to 1-6 except that the value of a in Chemical Formula 5 was changed as shown in Table 1. A piezoelectric ceramic was produced.

作製した実施例1−1〜1−6および比較例1−1〜1−3の圧電磁器について、24時間放置したのち、50℃における電気抵抗IR50および100℃における電気抵抗IR100 、並びに径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。電気機械結合係数krの測定にはインピーダンスアナライザー(ヒューレット・パッカード社製HP4194A)を用いた。それらの結果を表1に示す。なお、電気抵抗比は、50℃における電気抵抗IR50に対する100℃における電気抵抗IR100 の比率、すなわちIR100 /IR50を示した。 About the produced piezoelectric ceramics of Examples 1-1 to 1-6 and Comparative Examples 1-1 to 1-3, after being left for 24 hours, the electrical resistance IR 50 at 50 ° C., the electrical resistance IR 100 at 100 ° C., and the diameter The electromechanical coupling coefficient kr of directional vibration was measured. An impedance analyzer (HP4194A manufactured by Hewlett-Packard Company) was used to measure the electromechanical coupling coefficient kr. The results are shown in Table 1. The electrical resistance ratio is the ratio of the electrical resistance IR 100 at 100 ° C. to the electrical resistance IR 50 at 50 ° C., that is, IR 100 / IR 50 .

(化5)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 5)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3

Figure 2006137626
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表1に示したように、組成aを大きくするに従いIR100 /IR50は大きくなり、a=1.10において極大値を示したのち、低下する傾向が見られた。また、電機機械結合係数krは組成aを大きくするに従い、低下する傾向が見られた。 As shown in Table 1, as the composition a was increased, IR 100 / IR 50 increased, and showed a tendency to decrease after showing a maximum value at a = 1.10. Further, the electromechanical coupling coefficient kr tended to decrease as the composition a was increased.

すなわち、組成aを1.005<a≦1.10の範囲内とすれば、高温における電気抵抗IRの低下を抑制することができ、高温においても高い電気抵抗IRを得ることができると共に、優れた圧電特性も得ることができることが分かった。特に、組成aを1.005<a≦1.05の範囲内、更には1.005<a≦1.03の範囲内とすれば、より高い圧電特性を得ることができ好ましいことも分かった。   That is, if the composition a is in the range of 1.005 <a ≦ 1.10, a decrease in the electrical resistance IR at high temperature can be suppressed, a high electrical resistance IR can be obtained even at a high temperature, and excellent It was also found that piezoelectric characteristics can be obtained. In particular, it was found that if the composition a is in the range of 1.005 <a ≦ 1.05, and further in the range of 1.005 <a ≦ 1.03, higher piezoelectric characteristics can be obtained. .

(実施例2−1〜2−6)
実施例2−1〜2−4では化6に示した組成物を主成分とし、実施例2−5,2−6では化7に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−1〜2−4では主成分の組成bを表2に示したように変化させ、実施例2−5,2−6では主成分の組成Meを表3に示したように変化させた。また、実施例2−1〜2−4に対する比較例2−1として、主成分の組成bを表2に示したように変化させたことを除き、実施例2−1〜2−4と同様にして圧電磁器を作製した。
(Examples 2-1 to 2-6)
In Examples 2-1 to 2-4, the composition shown in Chemical Formula 6 was the main component, and in Examples 2-5 and 2-6, the composition shown in Chemical Formula 7 was the main component. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in 1-2. At that time, in Examples 2-1 to 2-4, the composition b of the main component was changed as shown in Table 2, and in Examples 2-5 and 2-6, the composition Me of the main component was shown in Table 3. It was changed as follows. Moreover, as Comparative Example 2-1 with respect to Examples 2-1 to 2-4, it was the same as Examples 2-1 to 2-4, except that the composition b of the main component was changed as shown in Table 2 Thus, a piezoelectric ceramic was produced.

作製した実施例2−1〜2−6および比較例2−1の圧電磁器についても、実施例1−2と同様にして、電気抵抗比IR100 /IR50および径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表2,3に示す。 For the produced piezoelectric ceramics of Examples 2-1 to 2-6 and Comparative Example 2-1, the electrical resistance ratio IR 100 / IR 50 and the electromechanical coupling coefficient of radial vibration were also obtained in the same manner as in Example 1-2. kr was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.

(化6)
(Pb1.01-bSrb )[(Zn1/3 Nb2/3 0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 6)
(Pb 1.01-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3

Figure 2006137626
Figure 2006137626

(化7)
(Pb1.01-0.03 Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 7)
(Pb 1.01-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3

Figure 2006137626
Figure 2006137626

表2に示したように、主成分の組成bを大きくすると、電機機械結合係数krは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、組成bは0.1以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。また、表3に示したように、鉛の一部をカルシウムまたはバリウムで置換するようにしても優れた特性が得られることが分かった。   As shown in Table 2, when the composition b of the main component was increased, the electromechanical coupling coefficient kr was improved, and a tendency to decrease after showing the maximum value was observed. That is, it was found that the composition b is preferably within the range of 0.1 or less. Further, as shown in Table 3, it was found that excellent characteristics can be obtained even if a part of lead is replaced with calcium or barium.

(実施例3−1〜3−17)
化8に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−1〜3−17で主成分の組成x,y,zを表4〜6に示したように変化させた。また、実施例3−1〜3−17に対する比較例3−1〜3−9として、主成分の組成x,y,zを表4〜7に示したように変化させたことを除き、実施例3−1〜3−17と同様にして圧電磁器を作製した。
(Examples 3-1 to 3-17)
A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 1-2 except that the composition shown in Chemical Formula 8 was used as the main component. At that time, in Examples 3-1 to 3-17, the composition x, y, z of the main component was changed as shown in Tables 4-6. Further, as Comparative Examples 3-1 to 3-9 with respect to Examples 3-1 to 3-17, except that the composition x, y, z of the main component was changed as shown in Tables 4 to 7, Piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Examples 3-1 to 3-17.

作製した実施例3−1〜3−17および比較例3−1〜3−9の圧電磁器についても、実施例1−2と同様にして、電気抵抗比IR100 /IR50および径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表4〜7に示す。 For the produced piezoelectric ceramics of Examples 3-1 to 3-17 and Comparative Examples 3-1 to 3-9, the electrical resistance ratio IR 100 / IR 50 and the radial vibrations were the same as in Example 1-2. The electromechanical coupling coefficient kr was measured. The results are shown in Tables 4-7.

(化8)
(Pb1.01-0.03 Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(Chemical Formula 8)
(Pb 1.01-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3

Figure 2006137626
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Figure 2006137626
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Figure 2006137626
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Figure 2006137626
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表4〜7に示したように、主成分の組成x,y,zをそれぞれ大きくすると、いずれについても電機機械結合係数krは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、組成x,y,zは、それぞれ0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6の範囲内とすることが好ましいことが分かった。   As shown in Tables 4 to 7, when each of the main component compositions x, y, and z was increased, the electromechanical coupling coefficient kr was improved, and after showing the maximum value, it tended to decrease. That is, it is preferable that the compositions x, y, and z are in the ranges of 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, and 0.35 ≦ z ≦ 0.6, respectively. I understood.

(実施例4−1〜4−9)
実施例4−1〜4−4では副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例4−5〜4−9では副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例1−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−1〜4−4では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(Ta2 5 )に換算して表8に示したように変化させ、実施例4−5〜4−9では副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 5 ,Nb2 5 ,WO3 )に換算して表9に示したように変化させた。なお、表9では副成分の種類を酸化物で表示している。主成分の組成は化5に示した通りである。また、実施例4−1〜4−4に対する比較例4−1として、主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(Ta2 5 )に換算して表8に示したように変化させたことを除き、実施例4−1〜4−4と同様にして圧電磁器を作製した。
(Examples 4-1 to 4-9)
In Examples 4-1 to 4-4, the content of tantalum, which is a subcomponent, was changed, and in Examples 4-5 to 4-9, the type and content of the subcomponent were changed. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example-2. At that time, in Examples 4-1 to 4-4, the content of tantalum relative to the main component was converted to oxide (Ta 2 O 5 ) and changed as shown in Table 8, and Examples 4-5 to 4 were changed. In -9, the types of subcomponents and the content relative to the main component were converted into oxides (Sb 2 O 5 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) and changed as shown in Table 9. In Table 9, the types of subcomponents are represented by oxides. The composition of the main component is as shown in Chemical formula 5. Moreover, as Comparative Example 4-1 with respect to Examples 4-1 to 4-4, the content of tantalum relative to the main component was converted to oxide (Ta 2 O 5 ) and changed as shown in Table 8. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Examples 4-1 to 4-4.

実施例4−1〜4−9および比較例4−1の圧電磁器についても、実施例1−2と同様にして、電気抵抗比IR100 /IR50および径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例4−1〜4−9および実施例1−2の圧電磁器について、電極を印刷する前の焼結体から2mm×4mm×0.6mmの角板を切り出し、3点曲げ測定法により抗折強度を測定した。測定条件は、支点間距離を2.0mm、荷重速度を0.5mm/minとした。それらの結果を表8,9に示す。 For the piezoelectric ceramics of Examples 4-1 to 4-9 and Comparative Example 4-1, the electrical resistance ratio IR 100 / IR 50 and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were set in the same manner as in Example 1-2. It was measured. For the piezoelectric ceramics of Examples 4-1 to 4-9 and Example 1-2, a 2 mm × 4 mm × 0.6 mm square plate was cut out from the sintered body before printing the electrodes, and a three-point bending measurement method was used. Then, the bending strength was measured. The measurement conditions were a distance between fulcrums of 2.0 mm and a load speed of 0.5 mm / min. The results are shown in Tables 8 and 9.

Figure 2006137626
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Figure 2006137626
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表8に示したように、副成分の含有量を増加させると、電機機械結合係数krおよび抗折強度が向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。また、表9に示したように、副成分として、アンチモン,ニオブまたはタングステンを添加するようにしても、電機機械結合係数krおよび抗折強度を向上させることができることが分かった。   As shown in Table 8, when the content of the subcomponent was increased, the electromechanical coupling coefficient kr and the bending strength were improved, and after showing the maximum value, a tendency to decrease was observed. Further, as shown in Table 9, it was found that the electromechanical coupling coefficient kr and the bending strength can be improved even when antimony, niobium or tungsten is added as a subcomponent.

すなわち、副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を、酸化物(Ta2 5 ,Sb2 3 ,Nb2 5 ,WO3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 That is, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) as a subcomponent, It was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.

なお、上記実施例では、いくつかの例を挙げて具体的に説明したが、主成分および副成分の組成を変化させても、上記実施の形態で説明した範囲内であれば、同様の結果を得ることができる。   In the above-described examples, specific examples have been given. However, similar results can be obtained as long as the composition of the main component and subcomponents is within the range described in the above-described embodiment. Can be obtained.

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、化3あるいは化4に示した主成分と、必要に応じてタンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種とを含有する場合について説明したが、これらに加えて、他の成分を含んでいてもよい。その場合、その他の成分は、主成分に固溶していてもよく、固溶していなくてもよい。   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 various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where the main component shown in Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4 and at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium, and tungsten is included as necessary is described. However, in addition to these, other components may be included. In that case, the other components may or may not be dissolved in the main component.

また、上記実施の形態では、積層型の圧電素子について説明したが、単板型などの他の構造を有する圧電素子についても同様に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the multilayer piezoelectric element has been described. However, the present invention can be similarly applied to a piezoelectric element having another structure such as a single plate type.

アクチュエータ,圧電トランスおよび超音波モータなどの分野において広く用いることができる。   It can be widely used in fields such as actuators, piezoelectric transformers and ultrasonic motors.

本発明の一実施の形態に係る圧電磁器を用いた圧電素子の一構成例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the example of 1 structure of the piezoelectric element using the piezoelectric ceramic which concerns on one embodiment of this 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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laminated body, 11 ... Piezoelectric layer, 12 ... Internal electrode, 21, 22 ... Terminal electrode.

Claims (5)

化1または化2で表される組成物を含むことを特徴とする圧電磁器。
(化1)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,x,y,zは、1.005<a≦1.10、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 x Tiy Zrz ]O3
(化2において、a,b,x,y,zは、1.005<a≦1.10、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム(Sr),カルシウム(Ca)およびバリウム(Ba)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。)
A piezoelectric ceramic comprising a composition represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2.
(Chemical formula 1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 1, a, x, y and z are 1.005 <a ≦ 1.10, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. (It is a value within a range satisfying 35 ≦ z ≦ 0.6.)
(Chemical formula 2)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 2, a, b, x, y, and z are 1.005 <a ≦ 1.10, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6, and Me is a value selected from the group consisting of strontium (Sr), calcium (Ca), and barium (Ba). Represents at least one).
前記組成物に対して、タンタル(Ta),アンチモン(Sb),ニオブ(Nb)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を、酸化物(Ta2 5 ,Sb2 3 ,Nb2 5 ,WO3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有する
ことを特徴とする請求項1記載の圧電磁器。
For the composition, at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta), antimony (Sb), niobium (Nb), and tungsten (W) is used as an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic is contained in a range of 1.0% by mass or less in terms of Nb 2 O 5 and WO 3 ).
請求項1または請求項2記載の圧電磁器を用いたことを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element using the piezoelectric ceramic according to claim 1. 前記圧電磁器よりなる複数の圧電層と、この圧電層の間に挿入された複数の内部電極とを備えたことを特徴とする請求項3記載の圧電素子。   4. The piezoelectric element according to claim 3, comprising a plurality of piezoelectric layers made of the piezoelectric ceramic and a plurality of internal electrodes inserted between the piezoelectric layers. 前記内部電極は銅(Cu)を含むことを特徴とする請求項4記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 4, wherein the internal electrode contains copper (Cu).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101059750B1 (en) * 2009-09-03 2011-08-26 한국과학기술연구원 Manufacturing method of high density piezoelectric thick film

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