JP2007188963A - Conductive paste and method of manufacturing laminated ceramic element employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電ペースト及びそれを用いた積層型セラミック素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a conductive paste and a method for producing a multilayer ceramic element using the same.
セラミック素子の代表的なものの一つとして圧電素子が知られている。圧電素子は、圧電層と電極層とを含む素子であり、代表的な圧電素子としては、圧電アクチュエータ、圧電ブザー、発音体、圧電センサなどが挙げられる。そして、近年、小型であり、しかも小さな電圧で大きな機械的/物理的変位が得られるという利点が、今日の工業的要求に適合するものであるために、積層型の圧電素子の開発が急速に進められている。 A piezoelectric element is known as one of representative ceramic elements. The piezoelectric element is an element including a piezoelectric layer and an electrode layer, and typical piezoelectric elements include a piezoelectric actuator, a piezoelectric buzzer, a sound generator, a piezoelectric sensor, and the like. In recent years, the advantage of being small and providing a large mechanical / physical displacement with a small voltage is suitable for today's industrial requirements. It is being advanced.
このような積層型圧電素子(圧電アクチュエータ)は、自動車等の内燃機関の燃料噴射制御用のアクチュエータのような大きな変位量が要求されるアクチュエータにも用いられ、その際の積層数は300〜400層にも及ぶ。また、1つの圧電素子の中に個別変位部位をマトリクス状に形成した、いわゆるアレー構造の積層型圧電素子も知られている。 Such a laminated piezoelectric element (piezoelectric actuator) is also used for an actuator that requires a large amount of displacement, such as an actuator for fuel injection control of an internal combustion engine such as an automobile, and the number of laminated layers is 300 to 400. It extends to the layer. A multilayer piezoelectric element having a so-called array structure in which individual displacement portions are formed in a matrix in one piezoelectric element is also known.
以上のような積層型圧電素子を作製する一般的な方法としては、まず、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分としたセラミック粉体をスラリー化すると共にシート化して、グリーンシートを準備する。次に、このグリーンシートの上に、金属成分としてAgを含む電極ペーストを塗布する。そして、この電極ペーストが塗布された上記グリーンシートを複数枚重ねて、グリーンシートと電極ペースト層とが交互に積層された積層体を作製する。その後、得られた積層体を焼成し、最後に電圧を印加するための外部電極を設けることにより、圧電層(誘電層)と電極層とが交互に積層された積層型圧電素子の作製が完了する。 As a general method of manufacturing the multilayer piezoelectric element as described above, first, a ceramic powder mainly composed of lead zirconate titanate (PZT) is slurried and formed into a sheet to prepare a green sheet. . Next, an electrode paste containing Ag as a metal component is applied on the green sheet. Then, a plurality of the green sheets coated with the electrode paste are stacked to produce a laminate in which green sheets and electrode paste layers are alternately stacked. Thereafter, the obtained laminate is fired, and finally an external electrode for applying a voltage is provided, thereby completing the production of a laminated piezoelectric element in which piezoelectric layers (dielectric layers) and electrode layers are alternately laminated. To do.
ところが、このような圧電素子の製造方法においては、上記積層体を焼成している間に、電極ペースト中の金属成分がグリーンシート中に拡散してしまう。そして、グリーンシート中に拡散した金属成分が、焼成時におけるグリーンシートの圧電材料の粒成長を阻害して、積層型圧電素子の圧電特性を劣化させていた。特に、電極ペーストの金属成分にAgやCuが含まれている場合には、このような拡散は著しいものとなっていた。 However, in such a method for manufacturing a piezoelectric element, the metal component in the electrode paste diffuses into the green sheet while the laminate is fired. The metal component diffused in the green sheet hindered the grain growth of the piezoelectric material of the green sheet during firing, and deteriorated the piezoelectric characteristics of the multilayer piezoelectric element. In particular, when Ag or Cu is contained in the metal component of the electrode paste, such diffusion is significant.
そこで、電極層の金属成分が誘電層へ進入するのを抑える技術として、WO3やMoO3といった助剤酸化物を誘電層に添加する技術が、下記特許文献1に開示されている。
しかしながら、上述した従来技術には以下に示すような問題があった。すなわち、誘電層への進入を阻まれた電極層の金属成分が、誘電層と電極層との界面に留まり、その結果、素子の駆動時にその界面の金属成分のマイグレーションが生じることがあるため、高い信頼性を有する素子を得ることができなかった。 However, the above-described prior art has the following problems. That is, the metal component of the electrode layer that is prevented from entering the dielectric layer remains at the interface between the dielectric layer and the electrode layer, and as a result, migration of the metal component at the interface may occur when the element is driven. An element having high reliability could not be obtained.
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、作製される積層型セラミック素子の特性劣化を抑制しつつ、高い信頼性を有する積層型セラミック素子を作製することが可能な導電ペースト及びそれを用いた積層型セラミック素子の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to produce a multilayer ceramic element having high reliability while suppressing deterioration of characteristics of the produced multilayer ceramic element. It is an object of the present invention to provide a conductive paste and a method for producing a multilayer ceramic element using the same.
本発明に係る導電ペーストは、Ag又はCuを主金属成分として含み、溶剤と、バインダーと、WO3及びMoO3の少なくとも一方からなる添加剤とをさらに含むことを特徴とする。 The conductive paste according to the present invention includes Ag or Cu as a main metal component, and further includes a solvent, a binder, and an additive composed of at least one of WO 3 and MoO 3 .
この導電ペーストを積層型セラミック素子の製造に用いた場合には、添加剤のWO3やMoO3が、焼成時に導電ペーストの主金属成分のAgやCuと結合して化合物を形成する。それにより、導電ペーストの主金属成分が電極層内に留まるため、主金属成分が誘電層に拡散したり誘電層と電極層との界面に留まったりする事態が抑制される。従って、本発明に係る導電ペーストによれば、作製される積層型セラミック素子の特性劣化を抑制しつつ、高い信頼性を有する積層型セラミック素子が作製される。 When this conductive paste is used in the production of a multilayer ceramic element, the additives WO 3 and MoO 3 are combined with Ag and Cu as main metal components of the conductive paste to form a compound during firing. As a result, the main metal component of the conductive paste remains in the electrode layer, so that the situation where the main metal component diffuses into the dielectric layer or stays at the interface between the dielectric layer and the electrode layer is suppressed. Therefore, according to the conductive paste according to the present invention, a multilayer ceramic element having high reliability can be fabricated while suppressing deterioration of characteristics of the multilayer ceramic element to be fabricated.
また、添加剤の添加量が0.1wt%以上30wt%以下であることが好ましい。この場合、焼成の際に十分な粒子成長が実現されると共に、良好な電極界面を得ることができる。 Moreover, it is preferable that the addition amount of an additive is 0.1 wt% or more and 30 wt% or less. In this case, sufficient particle growth is realized during firing, and a good electrode interface can be obtained.
本発明に係る積層型セラミック素子の製造方法は、セラミックグリーンシート上に、Ag又はCuを主金属成分として含み、溶剤と、バインダーと、WO3及びMoO3の少なくとも一方からなる添加剤とをさらに含む導電ペーストを塗布する工程と、導電ペーストが塗布されたセラミックグリーンシートを複数枚積層した積層体を形成する工程と、積層体を焼成する工程と、を備えることを特徴とする。 The method for producing a multilayer ceramic element according to the present invention further comprises a solvent, a binder, and an additive comprising at least one of WO 3 and MoO 3 containing Ag or Cu as a main metal component on a ceramic green sheet. A step of applying a conductive paste, a step of forming a laminate in which a plurality of ceramic green sheets coated with the conductive paste are laminated, and a step of firing the laminate.
この積層型セラミック素子の製造方法においては、焼成時に、導電ペーストの添加剤のWO3やMoO3が主金属成分のAgやCuと結合して化合物を形成する。それにより、導電ペーストの主金属成分が電極層内に留まるため、主金属成分が誘電層に拡散したり誘電層と電極層との界面に留まったりする事態が抑制される。従って、本発明に係るセラミック素子の製造方法によれば、作製される積層型セラミック素子の特性劣化を抑制しつつ、高い信頼性を有する積層型セラミック素子が作製される。 In this method for manufacturing a multilayer ceramic element, during firing, WO 3 and MoO 3 as additives of the conductive paste are combined with Ag and Cu as main metal components to form a compound. As a result, the main metal component of the conductive paste remains in the electrode layer, so that the situation where the main metal component diffuses into the dielectric layer or stays at the interface between the dielectric layer and the electrode layer is suppressed. Therefore, according to the method for manufacturing a ceramic element according to the present invention, a multilayer ceramic element having high reliability is manufactured while suppressing deterioration of characteristics of the manufactured multilayer ceramic element.
また、添加剤の添加量が0.1wt%以上30wt%以下であることが好ましい。この場合、焼成の際に十分な粒子成長が実現されると共に、良好な電極界面を得ることができる。 Moreover, it is preferable that the addition amount of an additive is 0.1 wt% or more and 30 wt% or less. In this case, sufficient particle growth is realized during firing, and a good electrode interface can be obtained.
また、セラミックグリーンシートはPb酸化物を主成分の一つとする圧電磁器を含んでいてもよい。 Further, the ceramic green sheet may include a piezoelectric ceramic whose main component is Pb oxide.
本発明によれば、作製される積層型セラミック素子の特性劣化を抑制しつつ、高い信頼性を有する積層型セラミック素子を作製することが可能な導電ペースト及びそれを用いた積層型セラミック素子の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the characteristic deterioration of the produced multilayer ceramic element, the electrically conductive paste which can produce the highly reliable multilayer ceramic element, and manufacture of a multilayer ceramic element using the same A method is provided.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments that are considered to be the best in carrying out the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same or equivalent element, and the description is abbreviate | omitted when description overlaps.
図1に、本発明の実施形態に係る積層型セラミック素子の概略断面図を示す。図1に示すように、積層型セラミック素子の一種である積層型圧電アクチュエータ10は、最外層である2層の表層11,11と、表層11,11に挟まれた20層の圧電層(機能層)12と、上下に配置された圧電層12のそれぞれの間に介在する内部電極層14とを有する六面体形状のアクチュエータ素体16を備えている。すなわち、アクチュエータ素体16は積層構造を有しており、圧電層12と内部電極層14とが交互に積層されている。また、アクチュエータ素体16の端面のうち、アクチュエータ素体16の厚さ方向に延在し、互いに対向する一対の端面16a,16bそれぞれには、その端面16a,16bの全領域を覆うように一対の外部電極18,18が設けられている。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a multilayer ceramic element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a multilayer
さらに、上下に配置された内部電極層14同士は、圧電層12により互いに電気的に絶縁されており、また、互いに異なる一方の外部電極18に接続されている。従って、一対の外部電極18,18間に所定の電圧を印加した場合には、上下で対向する内部電極層14の間に挟まれた各圧電層12には圧電効果によりその厚さ方向の変形が生じる。そして、圧電アクチュエータ10においては、複数の圧電層12がその厚さ方向に重ねられているため、大きな変形が得られるようになっている。
Further, the
表層11及び圧電層12は共に、一般式がPb[(Zn1/3Nb2/3)0.1Ti0.435Zr0.465]O3で表される圧電材料を主成分とする層であり、各表層11の厚さはおよそ60μm、各圧電層12の厚さは5〜200μm(例えば、30μm)である。これら表層11及び圧電層12は、後述するグリーンシートを焼成して形成される。
Both the
内部電極層14は、Agを主金属成分として含有する金属層であり、その厚さは0.1〜5μm(例えば、2μm)である。なお、電極層14の厚さが5μmを超えると、焼成時における電極層14と圧電層12との間の収縮差に起因して、デラミネーションが生じやすくなる。また、厚さが0.1μm未満であると、電極の十分な被覆状態を確保することが困難になる。
The
各外部電極18は、Auをスパッタ成膜したものであるが、その他の構成材料として、Auの他に、AgやCuを用いることもできる。
Each
以下、上述した圧電アクチュエータ10を作製する方法について、図2〜図5を参照しつつ説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the above-described
まず、圧電アクチュエータ10を作製する手順の説明に先立ち、圧電アクチュエータ10の作製に必要なセラミック粉体を準備する手順について、図2のフロー図を参照しつつ説明する。
First, prior to the description of the procedure for manufacturing the
セラミック粉体(圧電磁器)の準備には、主原料としてPbO、ZrO2、TiO2、ZnO及びNb2O5を用意して、所定量だけ秤量する。そして、これらの酸化物原料をボールミルで湿式混合した後(ステップ1)、乾燥させる(ステップ2)。その後、仮焼成をおこない(ステップ3)、仮焼成後にボールミルにて湿式粉砕による微粉砕をおこなう(ステップ4)。最後に、混合され微粉砕化された上記酸化物原料を乾燥させることで(ステップ5)、圧電アクチュエータ10の作製に必要な一般式Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.1Ti0.435Zr0.465]O3で表されるセラミック粉体が得られる。
For preparation of ceramic powder (piezoelectric ceramic), PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO and Nb 2 O 5 are prepared as main raw materials and weighed by a predetermined amount. Then, these oxide raw materials are wet mixed by a ball mill (step 1) and then dried (step 2). Thereafter, temporary firing is performed (step 3), and after the preliminary firing, fine pulverization is performed by wet pulverization using a ball mill (step 4). Finally, by drying the mixed and pulverized oxide raw material (step 5), the general formula Pb [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti necessary for manufacturing the
続いて、圧電アクチュエータ10を作製する手順について、図3のフロー図を参照しつつ説明する。
Next, a procedure for manufacturing the
まず、上記セラミック粉体と有機バインダ・有機溶剤等とを混合してスラリー化する(ステップ11)。そのスラリー化により得られたペーストを、例えばPETフィルム等のキャリアフィルム上にドクターブレード法を用いてシート成形し、所定厚さのグリーンシート20を20枚作製する(ステップ12)。併せて、グリーンシート20よりも厚さの厚い、表層11となるべきグリーンシート21を2枚準備する。
First, the ceramic powder and an organic binder / organic solvent are mixed to form a slurry (step 11). The paste obtained by the slurrying is formed into a sheet on a carrier film such as a PET film by using a doctor blade method to produce 20
なお、グリーンシート20,21の作製と並行して、内部電極層14となるべき電極ペースト(導電ペースト)22も準備しておく。この電極ペースト22は、金属粉体と、有機バインダ、有機溶剤、共材、添加剤等とを混合したものである。
In parallel with the production of the
金属粉体は、Ag−Pb合金であり、AgとPdとを7:3の割合で配合して作製したものである。この金属粉体はAg−Pd合金の他、AgのみやCuのみのものに適宜変更してもよい。なお、金属粉体の平均粒径は、0.1〜2μm(例えば、0.8μm)であることが好ましい。なお、金属粉体の平均粒径が2μmを超えると、焼成時におけるデラミネーションが生じやすくなる。また、金属粉体の平均粒径が0.1μm未満であると、粒径が細かすぎるため、電極の十分な被覆状態を確保することが困難になる。 The metal powder is an Ag—Pb alloy and is prepared by blending Ag and Pd at a ratio of 7: 3. The metal powder may be appropriately changed to an Ag-Pd alloy, Ag alone, or Cu alone. In addition, it is preferable that the average particle diameter of metal powder is 0.1-2 micrometers (for example, 0.8 micrometer). If the average particle size of the metal powder exceeds 2 μm, delamination is likely to occur during firing. If the average particle size of the metal powder is less than 0.1 μm, the particle size is too fine, and it is difficult to ensure a sufficient covering state of the electrode.
共材は、上述したセラミック粉体と同様のものであり、このように、電極ペースト22へのセラミック粉体の添加により、電極ペースト22とグリーンシート20との間における収縮率及び焼結開始温度の相違が緩和される。なお、セラミック粉体の添加量は、金属粉体の総重量に対して10wt%の量である。
The common material is the same as the ceramic powder described above. Thus, by adding the ceramic powder to the
添加剤はWO3であり、その添加量は、金属粉体の総重量に対して0.1wt%以上30wt%以下であることが好ましい。なお、添加剤は、WO3のみで構成することの他、MoO3のみで構成することや、WO3とMoO3とで構成することも可能である。 The additive is WO 3 and the amount added is preferably 0.1 wt% or more and 30 wt% or less with respect to the total weight of the metal powder. Incidentally, additives, other be composed only of WO 3, can also be configured with or be composed only MoO 3, and WO 3 and MoO 3.
続いて、図4に示すように、グリーンシート20の表面20aに、スクリーン印刷法により所定パターンの電極ペースト22を塗布して乾燥させる(ステップ13)。すなわち、グリーンシート表面20aの、1個の圧電アクチュエータに対応する矩形領域24(例えば、3mm×12mm)のうち3辺の縁領域以外の領域に、電極ペースト22が塗布される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, a predetermined pattern of
以上のような電極ペースト22が塗布されたグリーンシート20を、図5(a)に示すように、電極ペースト22が上になるようにしてグリーンシート21上に積層する。また、同様の製法で作製された20枚のグリーンシート20を、電極ペースト22の位置が交互に変わるように順次積層する(図5(b)参照)。そして、積層されたグリーンシート20上に何も塗布されていないグリーンシート21を被せると共に、積層方向からおよそ60℃、100MPaの条件下でプレスして、隣り合うグリーンシート21、グリーンシート20及び電極ペースト22を互いに圧着させる。このようにして、グリーンシート20と電極ペースト22とが交互に積層された積層体26が作製される(ステップ14)。
As shown in FIG. 5A, the
そして、この積層体26に対して、大気雰囲気中で、400℃、10時間の脱脂処理(脱バインダ処理)をおこなう。続いて、1個の圧電アクチュエータに対応する矩形領域24ごとに切断してチップ化する(図5(c)参照)。その後、チップ化した積層体26を密閉匣鉢(さや)中で800〜1150℃(例えば、1050℃)で2時間焼成することにより、グリーンシート21、グリーンシート20及び電極ペースト22はそれぞれ上述した表層11、圧電層12及び内部電極層14になり、積層体26は圧電層12と内部電極層14とが交互に積層されたアクチュエータ素体16になる。なお、焼成温度が1150℃を超えると、融点の問題等により十分な被覆がおこなえないため、AgやCuを電極ペーストに使用することができない。また、焼成温度が800℃未満であると、AgやCuの圧電層12への顕著な拡散が生じない。
Then, a degreasing process (debinding process) is performed on the
なお、電極ペースト22の金属成分がCuである場合には、積層体26を低酸素雰囲気中で脱脂/焼成する必要がある。
When the metal component of the
続いて、アクチュエータ素体16の端面のうち、積層方向に延在し互いに対向する一対の端面16a,16bを覆うように、外部電極18をスパッタ成膜して、圧電アクチュエータ10を完成させる(図5(d)参照)。なお、外部電極18の形成には、焼付や蒸着、無電解メッキ法などを用いることも可能である。
Subsequently, the
外部電極18を形成した後、所定の条件下で分極処理(例えば、120℃の温度条件下で、3分間程度、電界強度2〜3kV/mmの電界を印加)することにより、圧電アクチュエータ10が圧電素子として機能するようになる。
After the
以上で説明した圧電アクチュエータ10の製造方法に用いる電極ペースト22について説明する。
The
上述したとおり、電極ペースト22には、添加剤としてWO3が添加されている。発明者らは、鋭意研究の末、電極ペースト22にこのような添加剤を添加することで、積層体26の焼成時に電極ペースト22中のAgが圧電層12(グリーンシート21)中に拡散する事態が抑制されることを新たに見出した。これは、積層体26の焼成時に添加剤のWO3と主金属成分のAgとが結合してAgWO4といった化合物を形成して、Agが電極ペースト22中に留まるためであると考えられる。なお、従来は、Agが圧電層に拡散すると共に圧電層中に固溶して、圧電層中のPb成分量(Aサイト成分量)が見かけ過剰の状態になり、その結果、圧電層の圧電材料の粒成長が阻害されて素子の圧電特性が劣化していた。
As described above, WO 3 is added to the
すなわち、圧電アクチュエータ10の作製に上記添加剤が添加された電極ペースト22を用いることで、主金属成分が圧電層12中に拡散する事態が抑制され、圧電アクチュエータ10の圧電特性の劣化が抑制される。なお、添加剤として、MoO3、又はWO3とMoO3との両方を用いた場合にも、WO3を添加剤として用いた場合と同様の上記効果が得られることも確認された。
That is, by using the
また、誘電層中にWO3やMoO3を添加する従来技術においては、電極ペーストの金属成分は、誘電層と電極層との界面に留まって、素子の駆動時にその界面の金属成分のマイグレーションが生じるため、素子の信頼性低下につながっていた。ところが、圧電アクチュエータ10の作製に上記添加剤が添加された電極ペースト22を用いた場合には、Agが電極ペースト22中に留まるため、そのような不具合も有意に解消される。
In addition, in the prior art in which WO 3 or MoO 3 is added to the dielectric layer, the metal component of the electrode paste stays at the interface between the dielectric layer and the electrode layer, and the migration of the metal component at the interface during the driving of the element As a result, the reliability of the element was reduced. However, when the
以上で詳細に説明したように、上記圧電アクチュエータ10の製造方法においては、積層体26の焼成時に、電極ペースト22の添加剤のWO3が主金属成分のAgと結合して化合物(AgWO4)を形成する。それにより、電極ペースト22のAgが電極層14内に留まるため、Agが圧電層12に拡散したり圧電層12と電極層14との界面に留まったりする事態が抑制されている。従って、電極ペースト22を用いた上記圧電アクチュエータ10の製造方法によれば、圧電アクチュエータ10の圧電特性の劣化が抑制されており、且つ、圧電アクチュエータ10の高い信頼性が実現されている。
As described in detail above, the method of manufacturing a
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、積層型セラミック素子は、圧電アクチュエータに限らず、その他の圧電素子(例えば、圧電ブザー、圧電センサ、発音体など)であってもよく、また圧電層の代わりに誘電層を機能層として含む素子(例えば、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、NTCサーミスタなど)であってもよい。また、セラミック粉体は、Pb酸化物を含むものであればよく、その構造はパイロクロア構造(例えば、Pb2Nb2O7など)であってもよい。さらに、素子の積層数は、20層に限定されず、2〜400層の間で適宜増減させることができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the multilayer ceramic element is not limited to a piezoelectric actuator, and may be other piezoelectric elements (for example, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric sensor, a sound generator, etc.), and includes a dielectric layer as a functional layer instead of the piezoelectric layer. It may be an element (for example, a capacitor, an inductor, a varistor, an NTC thermistor, etc.). The ceramic powder only needs to contain Pb oxide, and its structure may be a pyrochlore structure (for example, Pb 2 Nb 2 O 7 or the like). Further, the number of stacked elements is not limited to 20 layers, and can be appropriately increased or decreased between 2 and 400 layers.
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例を用いて説明する。 Hereinafter, in order to further clarify the effects of the present invention, description will be made using examples.
実施例に用いた圧電アクチュエータ試料は、上述した圧電アクチュエータ10と同様の製造方法により作製した12mm×3mmの角板状のものであり、厚さ30μmの圧電層を20層積層したものである。
The piezoelectric actuator sample used in the examples is a 12 mm × 3 mm square plate produced by the same manufacturing method as the
試料としては、電極ペーストに添加した添加剤がWO3のみで構成された試料1〜6、添加剤がMoO3のみで構成された試料7〜11、添加剤がWO3及びMoO3で構成された試料12〜17の3種類を準備した。
As a sample, the sample 7-11 Sample 1-6 additive added to the electrode paste consisting only of WO 3, additive consisting only of MoO 3, the additive is composed of WO 3 and MoO 3 Three types of
そして、上記試料それぞれについて、粒子成長と電極界面の状態とを調べた。なお、粒子成長は、材料単体(単板)で焼成した場合と同等以上の粒子成長が認められるか否かで判定した。また、電極界面の状態は、電極層と圧電層との界面に所定大きさ以上の空隙が認められるか否かで判定した。 Then, for each of the above samples, the particle growth and the state of the electrode interface were examined. Note that the particle growth was determined by whether or not particle growth equal to or greater than that obtained when firing with a single material (single plate) was observed. Further, the state of the electrode interface was determined by whether or not a gap of a predetermined size or larger was observed at the interface between the electrode layer and the piezoelectric layer.
下記表1は、WO3の添加量が異なる試料1〜6の結果を示した表である。
この表1から明らかなように、試料1では十分な粒子成長が認められなかった。これは、添加剤の量が少な過ぎるために、電極ペーストの金属成分が圧電層へ拡散して、圧電層の粒子成長を阻害したためであると考えられる。また、試料6では空隙が認められ、デラミネーションなどの不具合があった。 As is apparent from Table 1, Sample 1 did not have sufficient particle growth. This is thought to be because the metal component of the electrode paste diffused into the piezoelectric layer and the particle growth of the piezoelectric layer was inhibited because the amount of the additive was too small. In sample 6, voids were observed, and there were problems such as delamination.
一方、添加剤の量が0.1wt%以上30wt%以下である試料2〜試料5では、「粒子成長」、「電極界面の状態」ともに良好な結果が得られた。 On the other hand, Sample 2 to Sample 5 in which the amount of the additive was 0.1 wt% or more and 30 wt% or less gave good results for both “particle growth” and “electrode interface state”.
下記表2は、MoO3の添加量が異なる試料7〜11の結果を示した表である。
この表2から明らかなように、試料7では十分な粒子成長が認められなかった。これは、添加剤の量が少な過ぎるために、電極ペーストの金属成分が圧電層へ拡散して、圧電層の粒子成長を阻害したためであると考えられる。また、試料11では空隙が認められ、デラミネーション等の不具合があった。
As is apparent from Table 2, sufficient particle growth was not observed in Sample 7. This is thought to be because the metal component of the electrode paste diffused into the piezoelectric layer and the particle growth of the piezoelectric layer was inhibited because the amount of the additive was too small. Further, in
一方、添加剤の量が0.1wt%以上30wt%以下である試料8〜試料10では、「粒子成長」、「電極界面の状態」ともに良好な結果が得られた。
On the other hand, Sample 8 to
下記表3は、WO3及びMoO3の添加量が異なる試料12〜17の結果を示した表である。なお、添加量の項のカッコ内には、WO3とMoO3のそれぞれの添加量を示している。
この表3から明らかなように、試料12では十分な粒子成長が認められなかった。これは、添加剤の量が少な過ぎるために、電極ペーストの金属成分が圧電層へ拡散して、圧電層の粒子成長を阻害したためであると考えられる。また、試料17では空隙が認められ、デラミネーション等の不具合があった。
As is apparent from Table 3, the
一方、添加剤の量が0.1wt%以上30wt%以下である試料13〜試料16では、「粒子成長」、「電極界面の状態」ともに良好な結果が得られた。
On the other hand, Sample 13 to
以上の結果から、電極ペーストの添加剤として、「WO3のみ」、「MoO3のみ」及び「WO3及びMoO3」のいずれを用いた場合であっても、添加剤の量を0.1wt%以上30wt%以下とすることで、「粒子成長」、「電極界面の状態」ともに良好な結果が得られることが確認された。 From the above results, even when any of “WO 3 only”, “MoO 3 only” and “WO 3 and MoO 3 ” is used as an additive for the electrode paste, the amount of the additive is 0.1 wt. It was confirmed that good results were obtained for both “particle growth” and “state of electrode interface” by setting the content to not less than 30% and not more than 30 wt%.
10…圧電アクチュエータ、12…圧電層、14…内部電極層、18…外部電極、20,21…グリーンシート、22…電極ペースト、26…積層体。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記導電ペーストが塗布された前記セラミックグリーンシートを複数枚積層した積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、
を備える、積層型セラミック素子の製造方法。 A step of applying a conductive paste that contains Ag or Cu as a main metal component on the ceramic green sheet, and further includes a solvent, a binder, and an additive composed of at least one of WO 3 and MoO 3 ;
Forming a laminate in which a plurality of the ceramic green sheets coated with the conductive paste are laminated;
Firing the laminate;
A method for manufacturing a multilayer ceramic element.
5. The method for manufacturing a multilayer ceramic element according to claim 3, wherein the ceramic green sheet includes a piezoelectric ceramic mainly composed of a Pb oxide.
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