JP2009046376A - Ceramic sheet, method for producing the same, and method for producing crystallographically-oriented ceramic - Google Patents

Ceramic sheet, method for producing the same, and method for producing crystallographically-oriented ceramic Download PDF

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JP2009046376A JP2007283184A JP2007283184A JP2009046376A JP 2009046376 A JP2009046376 A JP 2009046376A JP 2007283184 A JP2007283184 A JP 2007283184A JP 2007283184 A JP2007283184 A JP 2007283184A JP 2009046376 A JP2009046376 A JP 2009046376A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic sheet having a higher degree of orientation of crystals. <P>SOLUTION: The ceramic sheet is self-supported and planar and has a thickness of 10 μm or less, wherein a surface of the sheet includes a specific crystal plane; the number of crystal grains having an aspect ratio of 3 or more present in the thickness direction of the sheet is one; and the degree of orientation of the sheet measured by the Lotgering method is 30% or more. The crystal grains are composed of an oxide which has a perovskite structure and grows into crystal grains with an isotropic shape and represented by the general formula, ABO<SB>3</SB>, wherein the site A contains at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, Bi, and Ag; and the site B contains at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, and Ti. The sheet contains an oxide which grows into crystal grains with an isotropic and polyhedral shape during firing. However, since grain growth in the thickness direction of the sheet is limited and grain growth in the surface direction of the sheet is promoted, it is possible to obtain crystal grains having a high aspect ratio and a high degree of orientation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミックスシート、その製造方法及び結晶配向セラミックスの製造方法に関し、詳しくは、圧電・電歪体のセラミックスシートに関する。   The present invention relates to a ceramic sheet, a method for producing the same, and a method for producing a crystallographically oriented ceramic, and more particularly to a piezoelectric / electrostrictive ceramic sheet.

従来、圧電セラミックスとしては、板状粒子の方向を揃えることによりその特性を向上させるものが提案されている。例えば、厚さ方向の断面において観察される結晶粒子が幅方向に長い粒子径を有するものなどが提案されている(特許文献1,2)。また、結晶に含まれる特定の結晶面の配向度を高めることにより更に圧電特性を向上させたものが提案されている。例えば、板状かつ特定の結晶面が成長したホスト材料にゲスト材料及び添加剤を加えてホスト材料が配向するように成形し、加熱焼結するものなどが提案されている(特許文献3,4)。
特開2006−185940号公報 特開2006−185950号公報 特開平11−60333号公報 特開2003−12373号公報
Conventionally, piezoelectric ceramics have been proposed that improve their characteristics by aligning the direction of the plate-like particles. For example, the crystal grains observed in the cross section in the thickness direction have a long particle diameter in the width direction (Patent Documents 1 and 2). In addition, there has been proposed one in which the piezoelectric characteristics are further improved by increasing the degree of orientation of a specific crystal plane included in the crystal. For example, a plate-like host material on which a specific crystal plane has grown is proposed by adding a guest material and an additive so that the host material is oriented and heat-sintered (Patent Documents 3 and 4). ).
JP 2006-185940 A JP 2006-185950 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-60333 JP 2003-12373 A

しかしながら、この特許文献1,2に記載された圧電セラミックスでは、目的とする圧電材料が扁平である点は記載されているが、配向度を高める点については考慮されていなかった。また、特許文献3では、板状且つ特定の結晶面が発達した材料が層状ペロブスカイト構造を有する組成であり、その他の組成については考慮されていないため、望ましい組成を実現できないことがあった。特許文献4では、層状ペロブスカイト構造を有する組成において板状結晶を得たあと、この組成の一部を置換させることにより、望ましい元素から成るホスト材料を合成するものであるが、この置換反応が十分に進まないことがあり、最終的に得られる圧電材料に望ましくない元素が残留することがあった。また、処理が煩雑であった。   However, in the piezoelectric ceramics described in Patent Documents 1 and 2, the point that the target piezoelectric material is flat is described, but the point of increasing the degree of orientation has not been considered. In Patent Document 3, a plate-like material with a specific crystal plane developed is a composition having a layered perovskite structure, and other compositions are not taken into consideration, so that a desirable composition may not be realized. In Patent Document 4, after obtaining a plate-like crystal in a composition having a layered perovskite structure, a part of this composition is substituted to synthesize a host material composed of a desired element. In some cases, undesirable elements may remain in the finally obtained piezoelectric material. Moreover, the process was complicated.

また、その他の結晶の配向度を高める技術としては、スパッタリング、CVD、ゾルゲルなどの方法で基板上に薄膜を作製することや、基板表面との格子整合性を利用するエピタキシー、基板の結晶方位とは無関係に表面エネルギーの差異や原子の供給の差異などによって特定の結晶面を配向させるセルフ・テクスチャーなどが知られている。しかし、これらの方法では、得ようとする圧電材料が基板上に密着しているため、この圧電材料を基板から剥離するのが極めて困難であった。このように、従来の方法では、平板状で且つ結晶面が配向し組成が均質な圧電セラミックスを容易に得ることはできなかった。   Other techniques for increasing the degree of crystal orientation include the production of a thin film on a substrate by sputtering, CVD, sol-gel, etc., epitaxy utilizing lattice matching with the substrate surface, and the crystal orientation of the substrate. Regardless of this, self-texture that orients a specific crystal plane by surface energy difference or atomic supply difference is known. However, in these methods, since the piezoelectric material to be obtained is in close contact with the substrate, it is extremely difficult to peel the piezoelectric material from the substrate. Thus, in the conventional method, it was not possible to easily obtain a piezoelectric ceramic having a flat plate shape, crystal plane orientation, and a uniform composition.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、結晶の配向度がより高いセラミックスシート、その製造方法及び結晶配向セラミックスの製造方法を提供することを目的の一つとする。また、組成がより均質なセラミックスシート、その製造方法及び結晶配向セラミックスの製造方法を提供することを目的の一つとする。また、より簡単な処理で結晶の配向度を高めることができるセラミックスシート、その製造方法及び結晶配向セラミックスの製造方法を提供することを目的の一つとする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and makes it one of the objectives to provide the ceramic sheet with the higher degree of crystal orientation, its manufacturing method, and the manufacturing method of crystal orientation ceramics. Another object of the present invention is to provide a ceramic sheet having a more uniform composition, a method for producing the same, and a method for producing crystal-oriented ceramics. Another object of the present invention is to provide a ceramic sheet capable of increasing the degree of orientation of crystals by a simpler process, a method for producing the same, and a method for producing crystal oriented ceramics.

上述した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明者らは、無機粒子をシート厚さが10μm以下の自立した平板状の成形体に成形し、この成形体を該成形体と実質的に反応しない不活性層に隣接させ又は、該成形体のまま焼成したところ、シートに含まれる結晶の配向度をより高めることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   In order to achieve at least a part of the object described above, the present inventors formed inorganic particles into a self-supporting flat plate-shaped molded body having a sheet thickness of 10 μm or less, and this molded body is substantially the same as the molded body. When it was made to adjoin the inactive layer which does not react to, or it baked with the said molded object, it discovered that the orientation degree of the crystal | crystallization contained in a sheet | seat could be raised more, and came to complete this invention.

即ち、本発明のセラミックスシートは、
自立した平板状のセラミックスシートであって、
シート厚さが10μm以下に形成され、
シート面に特定の結晶面を含んだ結晶粒子をシート厚さ方向に実質的に1個有するものである。
That is, the ceramic sheet of the present invention is
A self-supporting plate-shaped ceramic sheet,
The sheet thickness is 10 μm or less,
The sheet surface has substantially one crystal particle including a specific crystal plane in the sheet thickness direction.

あるいは、本発明のセラミックスシートは、
自立した平板状のセラミックスシートであって、
シート厚さが10μm以下に形成され、
シート面に特定の結晶面を含み、アスペクト比が3以上である結晶粒子をシート厚さ方向に1個有し、
シートの配向度がロットゲーリング法で30%以上であるものとしてもよい。
Alternatively, the ceramic sheet of the present invention is
A self-supporting plate-shaped ceramic sheet,
The sheet thickness is 10 μm or less,
Having one crystal grain in the sheet thickness direction including a specific crystal plane on the sheet surface and having an aspect ratio of 3 or more,
The orientation degree of the sheet may be 30% or more by the Lotgering method.

また、本発明のセラミックスシートの製造方法は、
自立した平板状のセラミックスシートの製造方法であって、
無機粒子をシート厚さが10μm以下の自立した平板状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を該成形体と実質的に反応しない不活性層に隣接させ又は、該成形体のまま焼成する焼成工程と、
を含むものである。
Moreover, the method for producing the ceramic sheet of the present invention comprises:
A method of manufacturing a self-supporting flat ceramic sheet,
A molding step of molding the inorganic particles into a self-supporting flat molded body having a sheet thickness of 10 μm or less;
A firing step in which the molded body is adjacent to an inert layer that does not substantially react with the molded body, or is fired as the molded body;
Is included.

また、本発明の結晶配向セラミックスの製造方法は、
上述したセラミックスシートを解砕して得た前記結晶粒子を含む粉体と、原料粉体とを混合する混合工程と、
前記混合した粉体のうち前記結晶粒子を含む粉体を所定方向に配向させ所定の2次成形体に成形する第2成形工程と、
前記結晶粒子を含む粉体が配向している方向に前記原料粉体を配向させるよう前記2次成形体を焼成する第2焼成工程と、
を含むものである。
Moreover, the method for producing the crystallographically-oriented ceramic of the present invention is as follows.
A mixing step of mixing the powder containing the crystal particles obtained by crushing the ceramic sheet described above and the raw material powder;
A second forming step of orienting a powder containing the crystal particles among the mixed powders in a predetermined direction to form a predetermined secondary compact;
A second firing step of firing the secondary molded body so as to orient the raw material powder in a direction in which the powder containing crystal particles is oriented;
Is included.

あるいは、本発明の結晶配向セラミックスの製造方法は、
上述したセラミックスシートと、原料粉体を含む原料粉体シートとを積層して2次成形体を作製する積層工程と、
前記セラミックスシートに含まれる結晶粒子が配向している方向に前記原料粉体を配向させるよう前記積層した2次成形体を焼成する第2焼成工程と、
を含むものとしてもよい。
Alternatively, the method for producing a crystallographically-oriented ceramic of the present invention is as follows:
A laminating step of laminating the above-described ceramic sheet and the raw material powder sheet containing the raw material powder to produce a secondary compact;
A second firing step of firing the laminated secondary compact so as to orient the raw material powder in a direction in which the crystal particles contained in the ceramic sheet are oriented;
May be included.

本発明のセラミックスシート、その製造方法及び結晶配向セラミックスの製造方法によれば、無機粒子をシート厚さが10μm以下の自立した平板状の成形体に成形しこれを焼成すればよいため、より簡単な処理で結晶の配向度を高めることができる。また、添加剤などを加えたり、望まない元素を含んだ組成を経由する必要がないため、より組成が均質なセラミックスシートを得ることができる。なお、「添加剤などを加える必要がない」とは、本発明に添加剤を加えて配向度を更に高めることを排除する趣旨ではない。   According to the ceramic sheet of the present invention, its manufacturing method, and crystal-oriented ceramic manufacturing method, it is simpler to form inorganic particles into a self-supporting flat plate-shaped body having a sheet thickness of 10 μm or less and to fire this. The degree of crystal orientation can be increased by simple treatment. Moreover, since it is not necessary to add an additive or the like or go through a composition containing an undesired element, a ceramic sheet having a more uniform composition can be obtained. Note that “no need to add an additive or the like” does not exclude the addition of an additive to the present invention to further increase the degree of orientation.

本発明のセラミックスシートは、シート厚さが10μm以下に形成され、面積の大きい側の面であるシート面の方向に特定の結晶面を含み、結晶粒子をシート厚さ方向に実質的に1個有するものである。このセラミックスシートは、シート厚さが10μm以下に形成されているが、シート厚さが5μm以下に形成されていることがより好ましく、2μm以下に形成されていることが更に好ましい。また、シート厚さが0.1μm以上に形成されていることが好ましい。シート厚さが0.1μm以上であれば、自立した平板状のシートを作成しやすいし、5μm以下であれば一層配向度を高めることができる。ここで、「自立したシート」とは、本明細書において、シート厚さを10μm以下に成形したシート状の成形体を焼成して得たものをいい、他のシートに積層して焼成された状態であるものや、なんらかの基板に貼り付けて焼成された状態であるもの、スパッタ、ゾルゲル、エアロゾルデポジション法、印刷法などによりなんらかの基板に成膜され支持された状態の膜を含まない趣旨である。なお、「自立したシート」は、なんらかの基板に貼り付けたり成膜したりして、焼成前、又は焼成後に、この基板から剥離したものをも含む。   The ceramic sheet of the present invention is formed to have a sheet thickness of 10 μm or less, includes a specific crystal plane in the direction of the sheet surface that is the surface with the larger area, and includes substantially one crystal particle in the sheet thickness direction. It is what you have. The ceramic sheet has a sheet thickness of 10 μm or less, more preferably a sheet thickness of 5 μm or less, and even more preferably 2 μm or less. The sheet thickness is preferably 0.1 μm or more. If the sheet thickness is 0.1 μm or more, it is easy to produce a self-supporting flat sheet, and if it is 5 μm or less, the degree of orientation can be further increased. Here, the “self-supporting sheet” refers to a sheet obtained by firing a sheet-like molded body having a sheet thickness of 10 μm or less, and is laminated and fired on another sheet. It does not include a film that is in a state of being supported on a substrate by being sputtered, sol-gel, aerosol deposition method, printing method, etc. is there. The “self-supporting sheet” includes a sheet that is attached to a certain substrate or formed into a film and peeled off from the substrate before or after firing.

本発明のセラミックスシートにおいて、含まれている結晶粒子は、シート面方向の結晶粒子の長さが結晶粒子の厚さ方向の長さ以上であることが好ましい。こうすれば、結晶粒子を配向させやすい。また、結晶粒子のアスペクト比は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましく4以上であることが更に好ましい。アスペクト比が2以上では、結晶粒子を配向させやすい。このアスペクト比は100以下であることが好ましい。このアスペクト比は、以下のようにして求めるものとする。まず、走査型電子顕微鏡を用いてSEM写真を撮影し、このSEM写真からセラミックスシートの厚さを求める。次に、セラミックスシートのシート面を観察し、結晶粒子が20〜40個程度含まれる視野において、{(視野の面積)/(粒子の個数)}から粒子1個あたりの面積Sを算出し、更に粒子形態を円と仮定し、次式(1)によって粒径を算出し、この粒径をシートの厚さで除算した値をアスペクト比とした。
In the ceramic sheet of the present invention, it is preferable that the crystal grains contained in the ceramic grains have a length of crystal grains in the sheet surface direction that is greater than or equal to the length in the thickness direction of the crystal grains. This makes it easy to orient the crystal grains. The aspect ratio of the crystal grains is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and further preferably 4 or more. When the aspect ratio is 2 or more, the crystal grains are easily oriented. This aspect ratio is preferably 100 or less. This aspect ratio is obtained as follows. First, an SEM photograph is taken using a scanning electron microscope, and the thickness of the ceramic sheet is obtained from the SEM photograph. Next, the sheet surface of the ceramic sheet is observed, and the area S per particle is calculated from {(area of the visual field) / (number of particles)} in a visual field including about 20 to 40 crystal particles. Further, assuming that the particle form is a circle, the particle diameter was calculated by the following equation (1), and the value obtained by dividing the particle diameter by the thickness of the sheet was defined as the aspect ratio.

本発明のセラミックスシートにおいて、特定の結晶面の配向度は、ロットゲーリング法で25%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。配向度が30%以上であると、例えばこのセラミックスシートを解砕し更に2次配向させて成形し結晶配向セラミックスを得るのに十分な配向度であるといえる。これは、2次配向させる際にも結晶の配向度を更に高めることが可能であるためである。この配向度は、60%以上であることが一層好ましい。こうすれば、より高い特性を得ることができる。この特定の結晶面は、セラミックスシートのシート面内にある擬立方(100)面としてもよい。この擬立方(100)とは、等方性ペロブスカイト型の酸化物は正方晶、斜方晶及び三方晶など、立方晶からわずかに歪んだ構造をとるがその歪みがわずかであるため立方晶とみなしてミラー指数により表示することを意味する。ここで、ロットゲーリング法による配向度は、目的とするセラミックスシートのXRD回折パターンを測定し、次式(2)により求めるものとした。この数式(2)において、ΣI(HKL)がセラミックスシートで測定されたすべての結晶面(hkl)のX線回折強度の総和であり、ΣI0(hkl)がセラミックスシートと同一組成であり無配向のものについて測定されたすべての結晶面(hkl)のX線回折強度の総和であり、Σ’I(HKL)がセラミックスシートで測定された結晶学的に等価な特定の結晶面(例えば(100)面)のX線回折強度の総和であり、Σ’I0(HKL)がセラミックスシートと同一組成であり無配向のものについて測定された特定の結晶面のX線回折強度の総和である。ここで、XRD回折パターンの測定であるが、セラミックスシートにうねりが生じている場合は、最もうねりの小さい部分を用いて面出しした状態で測定するものとする。また、セラミックスシートがロール状になっているものなど、面出しが困難なものでは、アスペクト比が3を下回らない程度に解砕して解砕物を得て、アルコールなどの溶媒に1〜10重量%の解砕物を入れ、例えば30分間の超音波などを用いて分散させ、この分散液を1000〜4000rpmの条件でスピンコートしガラスなどの基板上にコートすることにより、できるだけ重ならないように、且つ解砕物に含まれる結晶面が基板面に対して平行になるように薄層に分散させ、この状態でXRD回折パターンを測定するものとする。
In the ceramic sheet of the present invention, the degree of orientation of a specific crystal plane is preferably 25% or more, and more preferably 30% or more, according to the Lotgering method. When the degree of orientation is 30% or more, for example, it can be said that the degree of orientation is sufficient to obtain crystal-oriented ceramics by crushing the ceramic sheet and further performing secondary orientation. This is because it is possible to further increase the degree of crystal orientation even in the secondary orientation. This degree of orientation is more preferably 60% or more. In this way, higher characteristics can be obtained. This specific crystal plane may be a pseudo cubic (100) plane in the sheet plane of the ceramic sheet. This pseudo-cubic (100) is an isotropic perovskite type oxide, which has a slightly distorted structure such as tetragonal, orthorhombic and trigonal crystals, but the distortion is slight. It means to display with Miller index. Here, the degree of orientation by the Lotgering method was determined by measuring the XRD diffraction pattern of the target ceramic sheet and using the following equation (2). In this equation (2), ΣI (HKL) is the sum of X-ray diffraction intensities of all crystal planes (hkl) measured on the ceramic sheet, and ΣI0 (hkl) is the same composition as the ceramic sheet and is not oriented. Is the sum of the X-ray diffraction intensities of all the crystal planes (hkl) measured for the object, and Σ′I (HKL) is a specific crystallographically equivalent crystal plane (for example (100)) measured on the ceramic sheet Surface)), and the sum of the X-ray diffraction intensities of a specific crystal plane measured for a non-oriented sheet having the same composition as that of the ceramic sheet. Here, the XRD diffraction pattern is measured. When waviness is generated in the ceramic sheet, measurement is performed in a state where the surface of the ceramic sheet is exposed using the smallest waviness. In addition, when the surface is difficult to be surfaced such as a ceramic sheet in a roll shape, the crushed material is obtained by crushing it to an extent that the aspect ratio is not less than 3, and 1 to 10 weights in a solvent such as alcohol. % Of the crushed material is dispersed using, for example, ultrasonic waves for 30 minutes, and this dispersion is spin-coated under a condition of 1000 to 4000 rpm and coated on a substrate such as glass so that they do not overlap as much as possible. Further, the crystal plane contained in the pulverized product is dispersed in a thin layer so as to be parallel to the substrate surface, and the XRD diffraction pattern is measured in this state.

本発明のセラミックスシートは、シート厚さ方向に結晶粒子を実質的に1個有している。これは、セラミックスシートの厚さが10μm以下であるため、シート厚さ方向の全体に粒成長したためである。このセラミックスシートは、シート厚さ方向に存在する材料が限られているため、焼成などにより粒成長すると、シート厚さ方向に結晶粒子を実質的に1個有することになる。また、シート厚さ方向よりもシート面の方向に粒成長が促されるため、シート面の方向に、扁平な結晶粒子が配列すると共に、特定の結晶面が配向するのである。ここで、「厚さ方向に結晶粒子が実質的に1個」とは、一部で結晶粒子が重なり合う部分があっても、他の大部分では結晶粒子が重なり合わずに、厚さ方向に結晶粒子を1個だけ含むことをいう。また、中心部分などセラミックスシートの大部分が2個以上の結晶粒子が重なり合う状態であり、端部のみ厚さ方向に1個であるようなものは含まない趣旨である。このセラミックスシートは、粒成長時に、結晶粒子の粒成長がセラミックスシートの厚さまで達しないものや、結晶面の向く方向が異なるものが存在することがあるため、結晶粒子が重なり合う部分や結晶粒子の結晶面の向いている方向が異なるものなどが局所的に存在するが、概して厚さ方向に結晶粒子を1個だけ含むものである。このセラミックスシートは、結晶粒子を1個だけ含む部分が、セラミックスシートの面積割合で70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが最も好ましい。このセラミックスシートは、結晶粒子が重なるような部分は全体の一部分(例えば面積割合で30%以下など)であり、結晶粒子同士が結合する粒界部で比較的簡単に解砕することができる。   The ceramic sheet of the present invention has substantially one crystal particle in the sheet thickness direction. This is because the ceramic sheet has a thickness of 10 μm or less, and thus the grains have grown throughout the sheet thickness direction. Since this ceramic sheet has a limited number of materials present in the sheet thickness direction, when grains are grown by firing or the like, the ceramic sheet has substantially one crystal grain in the sheet thickness direction. Further, since grain growth is promoted in the direction of the sheet surface rather than in the sheet thickness direction, flat crystal particles are arranged in the direction of the sheet surface, and a specific crystal surface is oriented. Here, “substantially one crystal grain in the thickness direction” means that even if there is a portion where the crystal particles overlap in part, the crystal grain does not overlap in most of the other parts. It means to contain only one crystal grain. Further, most of the ceramic sheet such as the central portion is in a state in which two or more crystal particles are overlapped, and only one end portion is not included in the thickness direction. In this ceramic sheet, there are cases in which the grain growth of crystal grains does not reach the thickness of the ceramic sheet during grain growth, and there are cases in which the direction of the crystal plane is different. Although the thing in which the direction where the crystal plane is facing differs locally exists, it generally contains only one crystal grain in the thickness direction. In this ceramic sheet, the portion containing only one crystal particle is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and most preferably 90% or more in terms of the area ratio of the ceramic sheet. In this ceramic sheet, the portion where the crystal particles overlap is a part of the whole (for example, 30% or less by area ratio) and can be crushed relatively easily at the grain boundary where the crystal particles are bonded.

本発明のセラミックスシートにおいて、結晶粒子は、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、このAサイトがLi,Na,K,Bi及びAgから選ばれる1種以上を含み、BサイトがNb,Ta及びTiから選ばれる1種以上を含む粒子であるものとしてもよく、このうち(LiXNaYZ)NbMTaN3や(BiXNaYZAgN)TiO3など(X,Y,Z,M,Nは任意の数を表す)が特に好ましい。こうすれば、10μm以下の厚さにおいて、結晶粒子として得られやすい。なお、ここに挙げた元素以外を含んでいても構わない。このとき、結晶粒子は、焼成前(後述する焼成工程前をいう)のA/Bが1.0以上1.1以下であることが好ましい。一般式ABO3で表される酸化物のA/Bが1.0以上1.1以下の範囲では、アスペクト比や配向度を大きいものとすることができる。ここでは、化学式ABO3で表される酸化物の一例について示したが、本発明はこれ以外にも、例えば、Al23、ZrO2、TiO2、MgO、CaO、Y23、SnO2、ZnO、SiO2などの酸化物およびPZT、BaTiO3、BiFeO3、YBa2Cu37などの複合酸化物、AlN、Si34、BNなどの窒化物、CaB6、MgB2、LaB6などのほう化物、TiC、SiC、WCなどの炭化物、さらには、Bi2Te3、Bi2Sb8Te15、PbTeなどのテルル系化合物や、CrSi2、MnSi1.73、FeSi2、CoSi2などのシリサイド系材料、その他、金属、合金、金属間化合物等としてもよい。あるいは、結晶粒子は、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、AサイトがPbを含み、BサイトがMg,Zn,Nb,Ni,Ti及びZrから選ばれる1種以上を含む粒子であるものとしてもよい。 In the ceramic sheet of the present invention, the crystal particles are mainly composed of an oxide represented by the general formula ABO 3 , and the A site contains one or more selected from Li, Na, K, Bi and Ag, and the B site. There may be as a particle containing at least one selected from Nb, Ta and Ti, the out (Li X Na Y K Z) Nb M Ta N O 3 and (Bi X Na Y K Z Ag N) TiO 3 and the like (X, Y, Z, M, and N represent arbitrary numbers) are particularly preferable. If it carries out like this, it will be easy to be obtained as a crystal grain in the thickness of 10 micrometers or less. Note that elements other than those listed here may be included. At this time, it is preferable that A / B of the crystal particles is 1.0 or more and 1.1 or less before firing (referred to before the firing step described later). When the A / B of the oxide represented by the general formula ABO 3 is 1.0 or more and 1.1 or less, the aspect ratio and the degree of orientation can be increased. Here, although an example of an oxide represented by the chemical formula ABO 3 was shown, the present invention is not limited to this example, but includes, for example, Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , MgO, CaO, Y 2 O 3 , SnO. 2 , oxides such as ZnO and SiO 2 and composite oxides such as PZT, BaTiO 3 , BiFeO 3 and YBa 2 Cu 3 O 7 , nitrides such as AlN, Si 3 N 4 and BN, CaB 6 , MgB 2 , Borides such as LaB 6 , carbides such as TiC, SiC, and WC, and tellurium compounds such as Bi 2 Te 3 , Bi 2 Sb 8 Te 15 , and PbTe, CrSi 2 , MnSi 1.73 , FeSi 2 , CoSi 2 Other materials such as silicide-based materials, metals, alloys, and intermetallic compounds may be used. Alternatively, the crystal particle contains an oxide represented by the general formula ABO 3 as a main component, the A site contains Pb, and the B site contains one or more selected from Mg, Zn, Nb, Ni, Ti, and Zr. It may be a particle.

本発明のセラミックスシートにおいて、結晶粒子は、等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長する無機粒子により構成されていてもよいし、異方的な結晶粒子に成長する無機粒子により構成されていてもよいが、このうち等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長する無機粒子により構成されているのが好ましい。等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長するということは、状況によっては特定の結晶面を成長させることが可能であると考えられる。ここでは、等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長する無機粒子を含んでいても、シート厚さ方向への粒成長が限られており、シート面の方向に粒成長がより促されるため、特定の結晶面がシート面内に成長することにより、アスペクト比が大きく配向度の高いものとなる。多面体形状の中でも、6面体形状が最も好ましい。6面体であれば、シート面に平行な表面を持った粒子は、その2面を除く他の4面が成長面として成形体内の全方位に含まれるからシート内で等方的に粒成長し、シート表面に存在する残りの2面が無理なく拡がるため、アスペクト比の大きな粒子が得られやすく、好ましい。また、結晶粒子は、ペロブスカイト構造を有する酸化物により構成されているのが好ましい。ペロブスカイト構造を有する酸化物は、擬立方晶のサイコロ状に粒成長するものがあり、シート面内に(100)面が成長することによりシート面の垂直方向に結晶面(100)が配向しやすく、好ましい。一方、結晶粒子が異方的な結晶粒子に成長する無機粒子によって構成されている場合であっても、シート厚さ方向への粒成長は限られており、シート面方向へ粒成長するから、アスペクト比が大きく配向度の高いものとなる。   In the ceramic sheet of the present invention, the crystal particles may be composed of inorganic particles that grow into isotropic and polyhedral crystal particles, or may be composed of inorganic particles that grow into anisotropic crystal particles. However, among these, it is preferable to be composed of inorganic particles that grow into isotropic and polyhedral crystal particles. Growing into isotropic and polyhedral crystal grains is considered to be possible to grow a specific crystal plane depending on the situation. Here, even if inorganic particles that grow into isotropic and polyhedral crystal grains are included, grain growth in the sheet thickness direction is limited, and grain growth is further promoted in the sheet surface direction. When the specific crystal plane grows in the sheet plane, the aspect ratio is large and the degree of orientation is high. Of the polyhedral shapes, the hexahedral shape is most preferable. In the case of a hexahedron, particles having a surface parallel to the sheet surface are grown isotropically in the sheet because the other four surfaces except for the two surfaces are included as growth surfaces in all directions in the molded body. The remaining two surfaces existing on the surface of the sheet are expanded without difficulty, so that particles having a large aspect ratio can be easily obtained, which is preferable. The crystal particles are preferably composed of an oxide having a perovskite structure. Some oxides having a perovskite structure grow in the form of pseudocubic dice, and the (100) plane grows in the sheet plane, so that the crystal plane (100) is easily oriented in the direction perpendicular to the sheet plane. ,preferable. On the other hand, even when the crystal particles are composed of inorganic particles that grow into anisotropic crystal particles, grain growth in the sheet thickness direction is limited, and grain growth in the sheet surface direction, The aspect ratio is large and the degree of orientation is high.

本発明のセラミックスシートの製造方法は、(1)セラミックスシートの原料である無機粒子の調製工程、(2)無機粒子からシートへの成形工程、(3)成形したシートの焼成工程を含み、これら各工程の順に説明する。   The method for producing a ceramic sheet of the present invention includes (1) a step of preparing inorganic particles as a raw material of the ceramic sheet, (2) a step of forming inorganic particles into a sheet, and (3) a step of firing the formed sheet. It demonstrates in order of each process.

(1)無機粒子の調製工程
セラミックスシートに用いる無機粒子としては、所定焼成条件において異方形状の結晶粒子に成長するもの、即ち、所定焼成条件における成長形が異方形状の結晶粒子に成長するものや、所定焼成条件において等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長するもの、即ち、所定焼成条件における成長形が等方的且つ多面体形状の結晶粒子であるものを用いることができる。この点について、本発明では、厚さが10μm以下のシート状の成形体を焼成させ粒成長させるので、成形体の厚さ方向への粒成長は限られており、シート面方向に、より粒成長が促進されるから、所定焼成条件において等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長するもの、例えば立方体に成長するものでも、これを用いてセラミックスシートを作製することができるのである。ここで、「所定焼成条件における成長形」とは、与えられた熱処理条件下で無機粒子の結晶が平衡に達したときに見られるモルフォロジーと定義され、例えば、バルクを焼成し結晶化を進めた際に表面の粒子の形状を観察することにより得られるものである。また、「異方形状」とは、例えば板状、短冊状、柱状、針状及び鱗状など、長軸長さと短軸長さとの比(アスペクト比)が大きいもの(例えばアスペクト比が2以上など)をいう。また、「等方的且つ多面体形状」とは、例えば立方体形状などをいう。ここで、一般的に、粒成長によって生成する結晶粒子のモルフォロジーは、固体の融点もしくは分解温度に対し、例えば400℃以下など粒成長する温度が十分に低ければ、ほとんど球状となる。本来、原子の配列に異方性があり、結晶面によって成長速度に差があるにもかかわらず、球状に粒成長するのは、固体原子が非常に動きにくいからである。一方、固体の融点もしくは分解温度と、粒成長する温度とが近い場合、例えば両者の温度差が200℃以内となると、粒成長する際の粒子表面の原子の動きが活発となり、結晶構造に起因した表面形態が現れる。すなわち、粒成長において、結晶面による成長速度の差が出るようになり、成長の遅い結晶面は発達するが、成長の速い結晶面は、小さくなるか消滅してしまう。このように面成長速度の差で定まるモルフォロジーを成長形という。成長形として、異方形状や多面形状となるのは、先に述べたように、固体の融点、もしくは分解温度と、粒成長する温度が近い材料の他に、ガラスなどの低融点化合物をフラックスとして添加し、フラックスを介した粒成長を行わせるようにした系が好ましく選ばれる。フラックスを介することで、粒子表面での固体構成元素の動きが活発となるためである。なお、無機粒子は、多面体形状に成長するものの中で、6面体形状に成長するものを利用することができる。6面体であれば、平板形状としたときに、この平板形状のシート面に平行な表面を持った粒子は、その2面を除く他の4面が成長面として成形体内の全方位に含まれるから、成形体内で等方的に粒成長したときには、2つのシート面が無理なく拡がるため、アスペクト比の大きな粒子が得られやすく、好ましい。同様の理由で6角柱や8角柱など、柱形状を用いることもできる。なお、アスペクト比の大きな結晶粒子を得る目的で、粒成長を促進する添加剤を添加してもよい。この無機粒子は、ペロブスカイト構造を有する酸化物となるものが好ましく、更に、焼成後の結晶が一般式ABO3で表される酸化物であり、このAサイトがLi,Na,K,Bi及びAgから選ばれる1種以上を含み、BサイトがNb,Ta及びTiから選ばれる1種以上を含むものとなるものを用いるのが好ましい。例えば、無機粒子として、NaNbO3のAサイトの一部をLi,Kなどで置換し、Bサイトの一部をTaなどで置換したもの((LiXNaYZ)NbMTaN3:X,Y,Z,M,Nは任意の数を表す)となるようなものとすると、900℃〜1300℃での成長形が立方体形状となるため、好ましい。なお、ここに挙げた元素以外を添加しても構わない。また、(Bi0.5Na0.5-xx)TiO3 を主組成とするものにおいては、X>0.01とすることで成長形が立方体形状となるため、好ましい。また、AサイトとしてPbを主成分として含み、Bサイトとして、Mg、Zn、Nb、Ni、Ti、Zrから選ばれる1種以上を含むものとなるものも好ましい。さらにフラックスとして、鉛ホウ酸系ガラス、亜鉛ホウ酸系ガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛−珪酸ガラス、亜鉛−珪酸ガラス及びビスマス−珪酸ガラスなど、融点が1000℃以下のガラスを、0.1wt%以上添加したものとすると、900℃〜1300℃での成長形がより立方体形状となりやすいため好ましい。この場合、ガラスの分散性の観点から、ガラス粉末をそのままシート状にするのではなく、一度仮焼しガラスを十分拡散したあとこの仮焼した材料を粉砕し、この粉砕した粉末を用いてセラミックスシートを作製するものとするのが好ましい。ABO3で表される酸化物となるものを用いるとき、AサイトとBサイトの比であるA/Bが1.0以上1.1以下となるよう原料を調製することが好ましい。A/Bが1.0以上1.1以下の範囲では、焼成後のセラミックスシートに含まれる結晶のアスペクト比や配向度を大きいものとすることができる。また、A/Bが1.0以上1.1以下の範囲では、焼成時に揮発するアルカリ成分などを補償する点で好ましい。なお、得られたセラミックスシートから、結晶粒子を得る場合に、A/Bが1.0以上1.1以下の範囲にあるとセラミックスシートを水に入れた際などに粒界部に存在するアルカリリッチ相が溶解し結晶粒子が各粒子単位に簡単に分離することがあるため、好ましい。更に、成形シートの厚みが3μm以下のように極めて薄い場合や、焼成時の鞘内部の雰囲気(アルカリ成分や鉛成分の蒸気など)が薄い場合など、焼成時における成形シートからのアルカリ成分や鉛成分などの揮発による組成変化が大きくなることがあるため、A/Bが1.1以上1.3以下の範囲も好ましい。
(1) Preparation Step of Inorganic Particles As inorganic particles used for the ceramic sheet, those that grow into anisotropic shaped crystal particles under a predetermined firing condition, that is, the growth forms under the predetermined firing condition grow into anisotropic shaped crystal particles. And those that grow into isotropic and polyhedral crystal grains under predetermined firing conditions, that is, those that are isotropic and polyhedral crystal grains grown under predetermined firing conditions can be used. In this regard, in the present invention, since a sheet-like molded body having a thickness of 10 μm or less is fired to cause grain growth, grain growth in the thickness direction of the molded body is limited, and more grains are formed in the sheet surface direction. Since the growth is promoted, a ceramic sheet can be produced by using an isotropic and polyhedral crystal particle grown under a predetermined firing condition, for example, a cube. Here, the “growth form in a predetermined firing condition” is defined as a morphology that is observed when crystals of inorganic particles reach an equilibrium under a given heat treatment condition. For example, the bulk is fired to promote crystallization. In this case, it is obtained by observing the shape of the surface particles. Further, the “anisotropic shape” means, for example, a plate shape, a strip shape, a column shape, a needle shape, a scale shape, or the like having a large ratio (aspect ratio) between the major axis length and the minor axis length (for example, an aspect ratio of 2 or more) ). Further, “isotropic and polyhedral shape” refers to a cubic shape, for example. Here, in general, the morphology of crystal grains produced by grain growth is almost spherical when the grain growth temperature is sufficiently low, such as 400 ° C. or less, with respect to the melting point or decomposition temperature of the solid. Originally, although the atomic arrangement is anisotropic and there is a difference in the growth rate depending on the crystal plane, the spherical grains grow because the solid atoms are very difficult to move. On the other hand, when the melting point or decomposition temperature of the solid is close to the temperature at which the grain grows, for example, when the temperature difference between them is within 200 ° C., the movement of the atoms on the grain surface during grain growth becomes active, resulting in the crystal structure. Surface morphology appears. That is, in the grain growth, a difference in the growth rate due to the crystal plane comes out, and the slow growth crystal plane develops, but the fast growth crystal plane becomes smaller or disappears. The morphology determined by the difference in the plane growth rate is called a growth type. As described above, the growth shape is anisotropic or multi-faceted, and as described above, in addition to materials with a solid melting point or decomposition temperature close to the temperature at which grains grow, low melting point compounds such as glass are fluxed. A system is preferably selected which is added to cause grain growth via a flux. This is because the movement of solid constituent elements on the particle surface becomes active through the flux. In addition, among inorganic particles that grow in a polyhedral shape, inorganic particles that grow in a hexahedral shape can be used. If it is a hexahedron, when it is made into a flat plate shape, the particles having a surface parallel to the flat plate-like sheet surface are included in all orientations in the molded body as growth surfaces other than the two surfaces. Therefore, when the grains grow isotropically in the molded body, the two sheet surfaces expand without difficulty, which is preferable because it is easy to obtain particles having a large aspect ratio. For the same reason, a column shape such as a hexagonal column or an octagonal column can be used. An additive for promoting grain growth may be added for the purpose of obtaining crystal grains having a large aspect ratio. This inorganic particle is preferably an oxide having a perovskite structure. Further, the crystal after firing is an oxide represented by the general formula ABO 3 , and this A site is Li, Na, K, Bi and Ag. It is preferable to use one that includes one or more selected from the group B and the B site includes one or more selected from Nb, Ta, and Ti. For example, as inorganic particles, a part of the NaNbO 3 A site is substituted with Li, K, etc., and a part of the B site is substituted with Ta ((Li X Na Y K Z ) Nb M Ta N O 3 : X, Y, Z, M, and N represent an arbitrary number), since the growth shape at 900 ° C. to 1300 ° C. becomes a cubic shape. Note that elements other than those listed here may be added. In the case of using (Bi 0.5 Na 0.5-x K x ) TiO 3 as the main composition, X> 0.01 is preferable because the growth shape becomes a cubic shape. Moreover, what contains Pb as a main component as an A site and contains 1 or more types chosen from Mg, Zn, Nb, Ni, Ti, and Zr as a B site is also preferable. Further, as a flux, glass having a melting point of 1000 ° C. or lower, such as lead borate glass, zinc borate glass, borosilicate glass, lead-silicate glass, zinc-silicate glass, and bismuth-silicate glass, is 0.1 wt% or more. If added, the growth form at 900 ° C. to 1300 ° C. is more likely to be a cubic shape, which is preferable. In this case, from the viewpoint of the dispersibility of the glass, the glass powder is not made into a sheet as it is, but after calcination once the glass is sufficiently diffused, the calcined material is pulverized, and the pulverized powder is used to make ceramics. It is preferable to produce a sheet. When an oxide that is represented by ABO 3 is used, it is preferable to prepare the raw material so that A / B, which is the ratio of the A site to the B site, is 1.0 or more and 1.1 or less. When A / B is in the range of 1.0 or more and 1.1 or less, the aspect ratio and the degree of orientation of the crystals contained in the fired ceramic sheet can be increased. Moreover, when A / B is in the range of 1.0 or more and 1.1 or less, it is preferable in terms of compensating for an alkali component that volatilizes during firing. In addition, when obtaining crystal particles from the obtained ceramic sheet, if A / B is in the range of 1.0 or more and 1.1 or less, the alkali present in the grain boundary part when the ceramic sheet is put in water or the like. This is preferable because the rich phase dissolves and the crystal particles may be easily separated into individual particle units. Furthermore, when the thickness of the molded sheet is extremely thin, such as 3 μm or less, or when the atmosphere inside the sheath during baking (vapor of alkali component or lead component, etc.) is thin, the alkaline component or lead from the molded sheet during firing Since composition change due to volatilization of components and the like may be large, a range where A / B is 1.1 or more and 1.3 or less is also preferable.

無機粒子の調製工程では、無機粒子の原料を粉砕混合し、混合した粉体を仮焼し、得られた無機粒子を更に粉砕することが好ましい。無機粒子の原料としては、目的の成分の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩及び酒石酸塩などを用いることができるが、主として酸化物、炭酸塩を用いることが好ましい。また、無機粒子の粉砕では、シートの厚さに応じた粒径とすることが好ましく、無機粒子のメディアン径(D50)をシート厚さの2%以上とすることが好ましく、5%以上とすることがより好ましい。また、無機粒子のメディアン径(D50)をシート厚さの60%以下とすることが好ましい。メディアン径がシート厚さの2%以上であれば粉砕処理が容易であり、5%以上であれば更に粉砕処理が容易であるし、60%以下であればシート厚さを調整しやすい。この粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて分散媒(有機溶剤や水など)に分散させて測定した値を用いるものとする。無機粒子の粉砕は、湿式粉砕することが好ましく、例えばボールミルやビーズミル、トロンメル、アトライターなどを用いてもよい。   In the step of preparing the inorganic particles, it is preferable to pulverize and mix the raw materials of the inorganic particles, calcine the mixed powder, and further pulverize the obtained inorganic particles. As the raw material of the inorganic particles, oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, and tartrates of the target component can be used, but it is preferable to mainly use oxides and carbonates. In the pulverization of the inorganic particles, the particle diameter is preferably set according to the thickness of the sheet, and the median diameter (D50) of the inorganic particles is preferably 2% or more of the sheet thickness, and is preferably 5% or more. It is more preferable. Further, it is preferable that the median diameter (D50) of the inorganic particles is 60% or less of the sheet thickness. If the median diameter is 2% or more of the sheet thickness, the pulverization process is easy, if it is 5% or more, the pulverization process is easier, and if it is 60% or less, the sheet thickness is easy to adjust. As this particle diameter, a value measured by dispersing in a dispersion medium (such as an organic solvent or water) using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus is used. The inorganic particles are preferably pulverized by wet pulverization. For example, a ball mill, a bead mill, a trommel, or an attritor may be used.

(2)シートの成形工程
無機粒子をシート厚さが10μm以下の自立した平板状の成形体に成形する。シートの成形方法としては、例えば、無機粒子を含むスラリーを用いたドクターブレード法や、無機粒子を含む坏土を用いた押出成形法などによって行うことができる。ドクターブレード法を用いる場合、可撓性を有する板(例えばPETフィルムなどの有機ポリマー板など)にスラリーを塗布し、塗布したスラリーを乾燥固化して成形体とし、この成形体と板とを剥がすことによりセラミックスシートの焼成前の成形体を作製してもよい。成形前にスラリーや坏土を調製するときには、無機粒子を適当な分散媒に分散させ、バインダーや可塑剤などを適宜加えてもよい。また、スラリーは、粘度が500〜700cPとなるように調製するのが好ましく、減圧下で脱泡するのが好ましい。シートの厚さとしては、10μm以下とするが、5μm以下に形成することがより好ましく、2μm以下とすることが最も好ましい。10μm以下では高い配向度を得ることができ、5μm以下であればより一層高い配向度を得ることができる。また、シート厚さは、0.1μm以上とするのが好ましい。シート厚さが0.1μm以上であれば、自立した平板状のシートを作成しやすい。その他の方法としては、エアロゾルデポジション法などの、粒子の高速吹き付け法や、スパッタ、CVD、PVDなどの気相法などにより、樹脂、ガラス、セラミックス及び金属などの基板へ膜付けし、基板から剥離することでセラミックスシートの焼成前の成形体を作製してもよい。この場合、焼成前の成形体の密度を高くすることができるため、低温での粒成長、構成元素の揮発防止、得られるセラミックスシートが高い密度である、などの利点がある。
(2) Sheet Forming Step Inorganic particles are formed into a self-supporting flat plate-shaped body having a sheet thickness of 10 μm or less. As a method for forming the sheet, for example, a doctor blade method using a slurry containing inorganic particles, an extrusion method using a clay containing inorganic particles, or the like can be used. When using the doctor blade method, a slurry is applied to a flexible plate (for example, an organic polymer plate such as a PET film), and the applied slurry is dried and solidified to form a molded body, and the molded body and the board are peeled off. Thus, a molded body before firing the ceramic sheet may be produced. When preparing a slurry or clay before molding, inorganic particles may be dispersed in a suitable dispersion medium, and a binder, a plasticizer, or the like may be added as appropriate. Moreover, it is preferable to prepare the slurry so that the viscosity is 500 to 700 cP, and it is preferable to defoam under reduced pressure. The thickness of the sheet is 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and most preferably 2 μm or less. When it is 10 μm or less, a high degree of orientation can be obtained, and when it is 5 μm or less, a higher degree of orientation can be obtained. The sheet thickness is preferably 0.1 μm or more. If the sheet thickness is 0.1 μm or more, it is easy to create a self-supporting flat sheet. Other methods include film deposition on substrates such as resin, glass, ceramics and metals by high-speed spraying of particles, such as aerosol deposition methods, and vapor phase methods such as sputtering, CVD, and PVD. You may produce the molded object before baking of a ceramic sheet by peeling. In this case, since the density of the molded body before firing can be increased, there are advantages such as grain growth at a low temperature, prevention of volatilization of constituent elements, and the resulting ceramic sheet has a high density.

(3)成形体の焼成工程
成形工程で得られた成形体をこの成形体と実質的に反応しない不活性層(例えば、焼成済みのセラミック板やPt板、カーボン板、黒鉛板、モリブデン板、タングステン板など)に隣接させた状態で焼成するか、又は、この成形体のままの状態で焼成する。例えば、アルミナ、ジルコニア、スピネル、カーボン、黒鉛、モリブデン、タングステン、白金など、成形体の焼成温度では不活性な層の上にグリーンシートを交互に積層して焼成するものとしてもよい。あるいは、成形体シートと不活性シートとを重ねた状態でロール状に巻いて焼成してもよい。あるいは、不活性層の上にシート状に成形体を形成し、焼成後にこの不活性層から剥離させるものとしてもよい。あるいは、不活性層にシート状成形体を成膜し、焼成後に不活性層を除去するものとしてもよい。例えば、不活性層に黒鉛を用いる場合などでは、非酸化性雰囲気(例えば窒素中)で焼成し、不活性層の存在下で所望のセラミックスシートを得たあと、その温度より低い酸化雰囲気(例えば大気中)で再び熱処理し、黒鉛を燃焼させることで除去するものとしてもよい。また、成形体に含まれる特定成分(例えばアルカリなど)の揮発を抑制する揮発抑制状態で成形体を焼成することが好ましい。こうすれば、成形体からの特定の元素が揮発してしまうのを抑制することにより、焼成後のセラミックスシートの組成がずれてしまうのを抑制することができる。例えば、揮発抑制状態として、成形体とは別の無機粒子を共存させた状態でこの成形体を焼成してもよい。こうすれば、共存した無機粒子から特定成分を揮発させることにより、比較的容易に成形体から特定成分が揮発してしまうのを抑制することができる。このとき、「別の無機粒子」は、粉末状であってもよいし成形体状であってもよい。あるいは、揮発抑制状態として蓋付きの鞘などに入れ密閉状態でこの成形体を焼成するものとしてもよい。このとき、鞘内部の空間はできる限り小さくすることが好ましい。ここで、鞘内部の雰囲気を濃くしすぎる、例えば鞘内部に共存させる別の無機粒子の量を多くしすぎると、成形体の焼結及び粒成長が活発化したりして、シートのうねりを生じたり、粒成長が粒子表面積を小さくする方向、即ち厚肉化し、アスペクト比が小さくなることがある。このため、鞘内部の雰囲気が最適な状態となるように、鞘内部の容積や、成形体の量、共存させる無機粒子の量などを適切な状態に経験的に設定することが重要である。なお、無機粒子を共存させて焼成する際には、成形体と同一組成の無機粒子を共存させることが好ましいが、成形体を構成する無機粒子よりも特定成分が揮発しやすい粒子を共存させておくことにより、セラミックスシートへ特定成分を補充することもできる。また、焼成工程の中で、最適なタイミングで最適な雰囲気を提供することがより重要であり、例えば、第1の雰囲気に制御した鞘内において第1の焼成温度で焼成し、室温に戻したあと、第2の雰囲気に制御した鞘内において第1の焼成温度よりも高い第2の焼成温度で焼成してもよい。また、焼成雰囲気は、大気中としてもよいが、構成元素の揮発抑制、不活性層との反応性などの点で、酸素雰囲気や、窒素などの中性雰囲気、水素や炭化水素の共存下などの還元雰囲気、真空中などとしてもよい。また、面内の粒成長を促進する観点から、ホットプレスなど加重焼成してもよい。
(3) Firing step of molded body An inactive layer (for example, a fired ceramic plate or Pt plate, a carbon plate, a graphite plate, a molybdenum plate, a non-reactive layer which does not substantially react with the molded body in the molding step) It fires in the state which adjoined the tungsten plate etc.), or it fires in the state as this molded object. For example, alumina sheets, zirconia, spinel, carbon, graphite, molybdenum, tungsten, platinum, and the like may be fired by alternately laminating green sheets on layers that are inactive at the firing temperature of the molded body. Alternatively, the molded body sheet and the inert sheet may be wound in a roll shape and fired. Or it is good also as what forms a molded object in a sheet form on an inactive layer, and makes it peel from this inactive layer after baking. Or it is good also as what forms a sheet-like molded object into an inactive layer, and removes an inactive layer after baking. For example, when using graphite for the inert layer, after firing in a non-oxidizing atmosphere (for example, in nitrogen) and obtaining a desired ceramic sheet in the presence of the inert layer, an oxidizing atmosphere (for example, lower than that temperature) The heat treatment may be performed again in the atmosphere) and the graphite may be burned to be removed. Moreover, it is preferable to bake a molded object in the volatilization suppression state which suppresses volatilization of the specific components (for example, alkali etc.) contained in a molded object. If it carries out like this, it can suppress that the composition of the ceramic sheet after baking shift | deviates by suppressing that a specific element from a molded object volatilizes. For example, the compact may be fired in a state where inorganic particles different from the compact are coexisting as a volatilization-suppressed state. If it carries out like this, it can suppress that a specific component volatilizes from a molded object comparatively easily by volatilizing a specific component from the coexisting inorganic particle. At this time, “another inorganic particle” may be in the form of a powder or a molded body. Alternatively, the compact may be fired in a sealed state in a sheath with a lid as a volatilization-suppressed state. At this time, it is preferable to make the space inside the sheath as small as possible. Here, if the atmosphere inside the sheath is too thick, for example, if the amount of other inorganic particles coexisting inside the sheath is excessively large, sintering and grain growth of the molded body are activated, resulting in sheet undulation. Or, the grain growth may reduce the surface area of the particle, that is, increase the thickness and reduce the aspect ratio. For this reason, it is important to empirically set the volume inside the sheath, the amount of the molded body, the amount of inorganic particles to coexist, etc. to an appropriate state so that the atmosphere inside the sheath is in an optimal state. In addition, when firing with inorganic particles coexisting, it is preferable to coexist inorganic particles having the same composition as the molded body, but coexist with particles that easily volatilize a specific component than the inorganic particles constituting the molded body. It is possible to replenish the ceramic sheet with a specific component. In the firing process, it is more important to provide an optimum atmosphere at an optimum timing. For example, firing is performed at the first firing temperature in a sheath controlled to the first atmosphere, and the temperature is returned to room temperature. Then, firing may be performed at a second firing temperature higher than the first firing temperature in the sheath controlled to the second atmosphere. The firing atmosphere may be in the air, but in terms of suppressing volatilization of constituent elements, reactivity with the inert layer, etc., in an oxygen atmosphere, a neutral atmosphere such as nitrogen, in the coexistence of hydrogen or hydrocarbons, etc. The reducing atmosphere may be in a vacuum. Further, from the viewpoint of promoting in-plane grain growth, weighted firing such as hot pressing may be performed.

この焼成工程を図を用いて説明する。図1は、焼成器10の説明図であり、図1(a)が側面図、図1(b)が(a)のA−A断面図である。この焼成器10は、図示しない焼成炉でシート成形体20を焼成するときに用いられるものであり、未焼成のシート成形体20を載置する焼成済みのセラミック板であるセッター12と、シート成形体20と同一の無機粒子により形成されシート成形体20よりも厚さの大きい未焼成の共存用未焼成シート成形体14と、共存用未焼成シート成形体14上に配置されシート成形体20の蓋となる焼成済みのセラミック板である角板16とによって構成されている。図1に示すように、シート成形体20の四方を共存用未焼成シート成形体14により囲み込むことによりシート成形体20から特定成分(例えばアルカリなど)が揮発して組成が変化してしまうのを防止するのである。ここでは、セッター12は、平板状であるものとしたが、シートの載置面の表面を粗くしたセッターや、シートの載置面に貫通孔を複数設けたハニカム状のセッター、ディンプル加工されたセッターなどシート成形体20との接触面積が小さくなるようにし、セッターとシート成形体20とが溶着してしまうのを防止するものとしてもよい。また、セッター12の載置面にシート成形体20の焼成温度で安定なアルミナ粉やジルコニア粉などを敷きその上にシート成形体20を載置して焼成するものとしてもよい。ここで、未焼成シート成形体を共存させる代わりに、鞘内部に粉末状態で共存させる場合には、鞘内部でのセッターの置き方やサイズ、段積みの方法、粉末の置く位置などを調整することにより、鞘内部の雰囲気を均一に調整することができ、シートを複数枚焼成する場合に、各シートが均一な結晶粒子構造となるようにすることができる。   This firing process will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are explanatory diagrams of the firing device 10, in which FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The firing device 10 is used when firing the sheet molded body 20 in a firing furnace (not shown). The setter 12 is a fired ceramic plate on which the unfired sheet molded body 20 is placed, and sheet molding. An unfired co-fired unfired sheet molded body 14 formed of the same inorganic particles as the body 20 and having a thickness larger than that of the sheet molded body 20, and the sheet molded body 20 disposed on the coexisting unfired sheet molded body 14 It is comprised by the square plate 16 which is a baked ceramic board used as a lid | cover. As shown in FIG. 1, by enclosing the four sides of the sheet molded body 20 with a coexisting unfired sheet molded body 14, a specific component (for example, alkali) is volatilized from the sheet molded body 20 and the composition changes. Is prevented. Here, the setter 12 is assumed to be a flat plate, but a setter having a rough surface on the sheet mounting surface, a honeycomb setter having a plurality of through holes on the sheet mounting surface, and dimple processing. The contact area with the sheet molded body 20 such as a setter may be reduced to prevent the setter and the sheet molded body 20 from being welded. Further, alumina powder or zirconia powder that is stable at the firing temperature of the sheet molded body 20 may be placed on the mounting surface of the setter 12, and the sheet molded body 20 may be placed thereon and fired. Here, instead of coexisting the green sheet compact, in the case of coexisting in the powder inside the sheath, adjust the setting method and size of the setter inside the sheath, the method of stacking, the position of placing the powder, etc. Thus, the atmosphere inside the sheath can be adjusted uniformly, and when a plurality of sheets are fired, each sheet can have a uniform crystal particle structure.

また、焼成条件について、シート成形体20は、焼成により平衡形の結晶が得られる焼成温度、例えばバルクを焼成することにより緻密化、粒成長する焼成温度に比べて1割以上高い温度で焼成することが好ましい。1割以上高い温度では、10μm以下のシート成形体20の粒成長を十分進めることができる。なお、成形体の材料が分解しない程度に高い温度で焼成することが好ましい。特に、シートの厚さがより薄くなると、粒成長がしにくくなるため、焼成温度をより高くする傾向とすることが好ましい。例えば、無機粒子として、NaNbO3のAサイトにLi,Kなどを添加し、BサイトにTaを添加したもの((LiXNaYZ)NbMTaN3)の焼成工程では、成形体の焼成温度を900℃以上1250℃以下とすることが好ましい。焼成温度が900℃以上では、粒子の結晶の成長が促されるため好ましく、1250℃以下では、アルカリ成分などの揮発を少なく抑えることができ、材料が分解してしまうのを抑制することができる。このように、焼成することにより、シート成形体20に含まれる無機粒子が、シート面方向の長さが厚さ方向の長さ以上であり配向度が30%以上である結晶粒子に成長するのである。 Regarding the firing conditions, the sheet molded body 20 is fired at a firing temperature at which an equilibrium crystal is obtained by firing, for example, at a temperature higher by 10% or more than the firing temperature at which densification and grain growth occur by firing the bulk. It is preferable. At a temperature higher by 10% or more, the grain growth of the sheet molded body 20 of 10 μm or less can be sufficiently advanced. In addition, it is preferable to bake at a high temperature so as not to decompose the material of the molded body. In particular, when the thickness of the sheet becomes thinner, the grain growth becomes difficult, so it is preferable to set the firing temperature to be higher. For example, as inorganic particles, in the firing process of LiN, K, etc. added to the A site of NaNbO 3 and Ta added to the B site ((Li X Na Y K Z ) Nb M Ta N O 3 ) The body firing temperature is preferably 900 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower. When the firing temperature is 900 ° C. or higher, the growth of particle crystals is promoted, and when the firing temperature is 1250 ° C. or lower, volatilization of alkali components and the like can be suppressed to a low level and the material can be prevented from being decomposed. Thus, by firing, the inorganic particles contained in the sheet molded body 20 grow into crystal particles whose length in the sheet surface direction is not less than the length in the thickness direction and the degree of orientation is not less than 30%. is there.

得られたセラミックスシートは、アスペクト比が2以下、より好ましくは3以下にならない程度に解砕して結晶粒子の粉体とし、結晶配向セラミックスの原料としてもよい。この結晶配向セラミックスは、例えば厚み方向が10μmを超えるような任意の形状とすることができる。即ち、セラミックスシートは、結晶配向セラミックスの製造工程で用いられる結晶粒子を得るために作製されるものとしてもよい。この結晶配向セラミックスの製造方法の一例を以下に説明する。結晶配向セラミックスは、セラミックスシートから得られた結晶粒子を含む粉体と、その他の原料粉体(例えば配向していない無機粒子など)と、適宜バインダーや可塑剤などを混合する混合工程を経て、結晶粒子が一定方向を向くような配向成形(2次配向)を行うことにより所定形状の2次成形体に成形する2次成形工程を行うものとしてもよい。なお、結晶粒子を含む粉体は、結晶粒子がばらばらであるものであってもよいし、ある程度の個数が結合したものであってもよい。配向成形は、上述したドクターブレード法や押出成型法などにより行うことができる。そして、結晶粒子粉体が配向している方向に他の原料粉体も配向させるようこの2次成形体を焼成する2次焼成工程を行い結晶配向セラミックスを得るのである。この2次焼成工程での焼成温度は、上述した所定焼成条件における平衡形の結晶が得られる焼成温度としてもよいし、この温度よりも1割以上高い温度としてもよい。なお、上述したシート成形体20の焼成時に揮発抑制状態で焼成しない場合であっても、混合工程や2次成型工程時に揮発した成分を添加することにより、結晶配向セラミックスを目的とする組成比とすることができる。また、セラミックスシートの配向度は、より高い方が好ましいが、この2次配向後の焼成によっても高めることができるため、30%以上あればよいのである。   The obtained ceramic sheet may be crushed to an extent that the aspect ratio does not become 2 or less, more preferably 3 or less, to obtain powder of crystal particles, and may be used as a raw material for crystal oriented ceramics. This crystallographically-oriented ceramic can have an arbitrary shape whose thickness direction exceeds 10 μm, for example. That is, the ceramic sheet may be produced in order to obtain crystal particles used in the process for producing crystal-oriented ceramics. An example of a method for producing this crystal oriented ceramic will be described below. The crystal-oriented ceramic is subjected to a mixing step in which powder containing crystal particles obtained from a ceramic sheet, other raw material powder (for example, non-oriented inorganic particles), and a binder, a plasticizer, and the like are appropriately mixed. It is good also as what performs the secondary shaping | molding process shape | molded into the secondary molded object of a predetermined shape by performing orientation shaping | molding (secondary orientation) so that a crystal grain may face a fixed direction. Note that the powder containing the crystal particles may be one in which the crystal particles are separated or may be a combination of a certain number. Orientation molding can be performed by the above-described doctor blade method, extrusion molding method, or the like. Then, a secondary firing step of firing the secondary compact is performed so that other raw material powders are oriented in the direction in which the crystal particle powders are oriented, thereby obtaining crystal oriented ceramics. The firing temperature in the secondary firing step may be a firing temperature at which an equilibrium crystal is obtained under the above-mentioned predetermined firing conditions, or may be a temperature higher by 10% or more than this temperature. In addition, even when it is a case where it does not bake in the volatilization suppression state at the time of baking of the sheet | seat molded object 20 mentioned above, by adding the component volatilized at the mixing process or the secondary shaping | molding process, the composition ratio aiming at crystal orientation ceramics and can do. The degree of orientation of the ceramic sheet is preferably higher, but it can be increased by firing after this secondary orientation, so that it may be 30% or more.

あるいは、結晶配向セラミックスは、セラミックスシートを解砕することなく用いて作製するものとしてもよい。例えば、上述したセラミックスシートと、原料粉体を含む原料粉体シートとを積層して2次成形体を作製する積層工程と、セラミックスシートに含まれる結晶粒子が配向している方向に原料粉体を配向させるよう積層した2次成形体を焼成する第2焼成工程と、を含む製造工程を経て作製することができる。図8は、セラミックスシートを積層して結晶配向セラミックスを作製する一例の説明図である。具体的には、その他の原料粉体(例えば配向していない無機粒子など)と、適宜バインダーや可塑剤などを混合して原料粉体を含む原料ペーストを作製し、この原料ペーストを所定の厚さ、例えば10μm〜20μm厚などのシート状の原料粉体シート32に、スクリーン印刷やドクターブレード法などにより成形する。この原料粉体シート32に、面方向に成長した結晶粒子31を含むセラミックスシート30を積層し(図8(a))、この積層したものを適宜乾燥温度80〜150℃で乾燥する。セラミックスシート30と原料粉体シート32とが交互になるよう積層する工程を、結晶配向セラミックスの必要とされる厚さになるまで繰り返し(図8(b))、2次成形体40(積層体)を作製する(図8(c))。続いて、この2次成形体40を所定の焼成温度で焼成し、結晶粒子31の結晶方向に原料粉体シート32に含まれる原料を粒成長させ、配向結晶52を多数含む結晶配向セラミックス50を得る(図8(d))。この焼成前に所定の仮焼温度(例えば600℃など)で仮焼して脱脂してもよい。この第2焼成工程では、加圧しながら焼成する例えばホットプレスにより、2次成形体40を焼成することが、粒成長及び緻密化をより促進させるためには好ましい。このようにしても、上記と同様に、セラミックスシートを利用して、結晶粒子が配向している方向に他の原料粉体も配向することができるから、結晶配向セラミックスを容易に作製することができる。   Alternatively, the crystallographically-oriented ceramic may be produced using a ceramic sheet without crushing. For example, the above-described ceramic sheet and the raw material powder sheet containing the raw material powder are laminated to produce a secondary compact, and the raw material powder is oriented in the direction in which the crystal particles contained in the ceramic sheet are oriented. And a second firing step in which the secondary molded body laminated so as to be oriented is fired. FIG. 8 is an explanatory view of an example of producing a crystal-oriented ceramic by laminating ceramic sheets. Specifically, a raw material paste containing raw material powder is prepared by mixing other raw material powders (for example, non-oriented inorganic particles, etc.) and a binder or a plasticizer as appropriate, and this raw material paste has a predetermined thickness. For example, the raw material powder sheet 32 having a thickness of 10 μm to 20 μm is formed by screen printing or a doctor blade method. The raw material powder sheet 32 is laminated with a ceramic sheet 30 containing crystal particles 31 grown in the plane direction (FIG. 8A), and this laminated one is dried at a drying temperature of 80 to 150 ° C. as appropriate. The process of laminating the ceramic sheets 30 and the raw powder sheets 32 alternately is repeated until the required thickness of the crystallographically oriented ceramics is reached (FIG. 8B), and the secondary compact 40 (laminate). ) Is produced (FIG. 8C). Subsequently, the secondary compact 40 is fired at a predetermined firing temperature, the raw material contained in the raw material powder sheet 32 is grown in the crystal direction of the crystal particles 31, and the crystal oriented ceramics 50 including many oriented crystals 52 is obtained. Is obtained (FIG. 8D). Prior to the firing, degreasing may be performed by calcining at a predetermined calcining temperature (for example, 600 ° C.). In the second firing step, firing the secondary compact 40 by, for example, hot pressing, which is performed while pressing, is preferable in order to further promote grain growth and densification. Even in this case, similarly to the above, other raw material powders can be oriented in the direction in which the crystal particles are oriented using the ceramic sheet, so that the crystal oriented ceramics can be easily produced. it can.

以上詳述した本実施形態の自立した平板状のセラミックスシートによれば、シート厚さが10μm以下に形成され、シート面に特定の結晶面(擬立方(100))を含んだ結晶粒子をシート厚さ方向に1個有し、シートの配向度がロットゲーリング法で30%以上であるため、圧電/電歪体としてより高い特性を得ることができる。また、セラミックスシートの製造方法によれば、厚さを10μm以下に成形して焼成するだけで、配向度を高めるための添加剤を入れずに、また焼成後に成分の置換などを行うことなく配向度の高い結晶粒子を得ることができるため、より簡単な処理で組成が均質なものを得ることができる。   According to the self-supporting flat plate-like ceramic sheet of the present embodiment described in detail above, the sheet thickness is 10 μm or less, and crystal grains including a specific crystal plane (pseudocubic (100)) are included in the sheet surface. Since there is one sheet in the thickness direction and the orientation degree of the sheet is 30% or more by the Lotgering method, higher characteristics can be obtained as a piezoelectric / electrostrictive body. In addition, according to the method for producing a ceramic sheet, it is possible to align without forming an additive for increasing the degree of orientation and without substituting components after firing only by forming the thickness to 10 μm or less and firing. Since highly crystalline grains can be obtained, a homogeneous composition can be obtained by a simpler treatment.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、セラミックスシートは、解砕して結晶配向セラミックスの原料として用いるものとしたが、これ以外の用途に利用するものとしてもよい。例えば、本発明のセラミックスシートは、誘電体材料、焦電体材料、圧電体材料、強誘電体材料、磁性材料、イオン伝導材料、電子伝導性材料、熱伝導材料、熱電材料、超伝導材料、耐摩耗性材料等の機能や特性が結晶方位依存性を有する物質よりなる多結晶材料へ用いることができる。具体的には、加速度センサ、焦電センサ、超音波センサ、電界センサ、温度センサ、ガスセンサ、ノッキングセンサ、ヨーレートセンサ、エアバックセンサ、圧電ジャイロセンサ等の各種センサ、圧電トランス等のエネルギー変換素子、圧電アクチュエータ、超音波モータ、レゾネータ等の低損失アクチュエータ又は低損失レゾネータ、キャパシタ、バイモルフ圧電素子、振動ピックアップ、圧電マイクロホン、圧電点火素子、ソナー、圧電ブザー、圧電スピーカ、発振子、フィルタ、誘電素子、マイクロ波誘電素子、熱電変換素子、焦電素子、磁気抵抗素子、磁性素子、超伝導素子、抵抗素子、電子伝導素子、イオン伝導素子、PTC素子、NTC素子等に応用すれば、高い性能を有する各種素子を得ることができる。このとき、結晶粒子のアスペクト比は、用途に合わせた値を適宜設定するものとする。   For example, in the above-described embodiment, the ceramic sheet is crushed and used as a raw material for crystal-oriented ceramics, but may be used for other purposes. For example, the ceramic sheet of the present invention includes a dielectric material, a pyroelectric material, a piezoelectric material, a ferroelectric material, a magnetic material, an ion conductive material, an electron conductive material, a heat conductive material, a thermoelectric material, a superconductive material, It can be used for a polycrystalline material made of a substance whose function and characteristics such as wear-resistant material have crystal orientation dependency. Specifically, various sensors such as acceleration sensors, pyroelectric sensors, ultrasonic sensors, electric field sensors, temperature sensors, gas sensors, knocking sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, piezoelectric gyro sensors, energy conversion elements such as piezoelectric transformers, Low-loss actuators or low-loss resonators such as piezoelectric actuators, ultrasonic motors, and resonators, capacitors, bimorph piezoelectric elements, vibration pickups, piezoelectric microphones, piezoelectric ignition elements, sonar, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, oscillators, filters, dielectric elements, High performance when applied to microwave dielectric elements, thermoelectric conversion elements, pyroelectric elements, magnetoresistive elements, magnetic elements, superconducting elements, resistance elements, electron conducting elements, ion conducting elements, PTC elements, NTC elements, etc. Various elements can be obtained. At this time, the aspect ratio of the crystal grains is appropriately set to a value according to the application.

以下には、セラミックスシートを具体的に製造した例を、実験例として説明する。   Below, the example which manufactured the ceramic sheet concretely is demonstrated as an experiment example.

[実験例1]
(無機粒子の合成工程)
Li0.07(Na0.50.50.93Nb0.9Ta0.13の組成比となるように、各粉末(Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Nb25、Ta25)を秤量した。ポリポットに、秤量物と、ジルコニアボールと、分散媒としてエタノールを入れ、ボールミルで16h湿式混合、粉砕を行った。得られたスラリーをエバポレータ及び乾燥機によって乾燥した後、850℃,5hの条件化で仮焼成した。この仮焼粉末と、ジルコニアボールと、分散媒としてエタノールを入れ、ボールミルで5h湿式粉砕し、エバポレータ及び乾燥機によって乾燥して、Li0.07(Na0.50.50.93Nb0.9Ta0.13の無機粒子粉体を得た。この粉体をHORIBA製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−750を用い、水を分散媒として平均粒径を測定したところ、メディアン径(D50)は、0.6μmであった。
(自立シートの成形工程)
分散媒としてのトルエン、イソプロパノールを等量混合したものに、上記の無機粒子粉体と、バインダーとしてポリビニルブチラール(BM−2、積水化学製)、可塑剤(DOP、黒金化成製)と、分散剤(SP−O30、花王製)とを混合し、スラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、無機粒子100重量部に対して、分散媒100重量部、バインダー10重量部、可塑剤4重量部及び分散剤2重量部とした。次に、得られたスラリーを、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度500〜700cPとなるように調製した。スラリーの粘度は、ブルックフィールド社製LVT型粘度計で測定した。得られたスラリーをドクターブレード法によってPETフィルムの上にシート状に成形した。乾燥後の厚さを10μmとした。
(自立シートの焼成工程)
PETフィルムからはがしたシート状の成形体を、カッターで50mm角に切り出し、ジルコニアからなるセッター(寸法70mm角、高さ5mm)の中央に載置した。このセッターに、シート状の成形体と同じ成形原料からなる未焼成のシート成形体(寸法5mm×40mm、厚さ100μm)をシート状の成形体の四辺の外側に載置してこれを囲い、その上に更にジルコニアの角板(寸法70mm角、高さ5mm)を載置した。こうして、シート状の成形体の空間をできるだけ小さくすると共に、同じ成形原料を共存させる焼成条件とした。そして、600℃、2h脱脂後、1000℃で5h焼成を行った。焼成後、セッターに溶着していない部分を取り出し、これを実験例1のセラミックスシートとした。
[Experimental Example 1]
(Inorganic particle synthesis process)
Each powder (Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 so as to have a composition ratio of Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 0.93 Nb 0.9 Ta 0.1 O 3 ) Was weighed. A weighed product, zirconia balls, and ethanol as a dispersion medium were placed in a polypot, and wet mixing and pulverization were performed for 16 hours with a ball mill. The obtained slurry was dried with an evaporator and a dryer, and then pre-fired under conditions of 850 ° C. and 5 hours. This calcined powder, zirconia balls, ethanol as a dispersion medium, wet pulverized with a ball mill for 5 hours, dried with an evaporator and a dryer, and Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 0.93 Nb 0.9 Ta 0.1 O 3 inorganic Particle powder was obtained. When the average particle diameter of this powder was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-750 manufactured by HORIBA using water as a dispersion medium, the median diameter (D50) was 0.6 μm.
(Self-standing sheet forming process)
Into a mixture of equal amounts of toluene and isopropanol as a dispersion medium, the above inorganic particle powder, polyvinyl butyral (BM-2, manufactured by Sekisui Chemical) as a binder, a plasticizer (DOP, manufactured by Kurokin Kasei), and dispersion An agent (SP-O30, manufactured by Kao) was mixed to prepare a slurry-like forming raw material. The amount of each raw material used was 100 parts by weight of the dispersion medium, 10 parts by weight of the binder, 4 parts by weight of the plasticizer, and 2 parts by weight of the dispersant with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles. Next, the obtained slurry was stirred and defoamed under reduced pressure to prepare a viscosity of 500 to 700 cP. The viscosity of the slurry was measured with an LVT viscometer manufactured by Brookfield. The obtained slurry was formed into a sheet on a PET film by a doctor blade method. The thickness after drying was 10 μm.
(Standing sheet firing process)
A sheet-like molded body peeled off from the PET film was cut into a 50 mm square with a cutter and placed on the center of a setter (dimension 70 mm square, height 5 mm) made of zirconia. In this setter, an unsintered sheet molded body (dimensions 5 mm × 40 mm, thickness 100 μm) made of the same molding raw material as the sheet-shaped molded body is placed outside the four sides of the sheet-shaped molded body, and enclosed. A zirconia square plate (size 70 mm square, height 5 mm) was further placed thereon. Thus, the space for the sheet-like molded body was made as small as possible, and the firing conditions were set such that the same molding raw material coexisted. Then, after degreasing at 600 ° C. for 2 hours, baking was performed at 1000 ° C. for 5 hours. After firing, the part not welded to the setter was taken out, and this was used as the ceramic sheet of Experimental Example 1.

[実験例2,3]
焼成工程において焼成温度を1050℃,1100℃とした以外は上述した実験例1と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートをそれぞれ実験例2,3とした。
[Experimental Examples 2 and 3]
Except for setting the firing temperature to 1050 ° C. and 1100 ° C. in the firing step, the same steps as in Experimental Example 1 were performed, and the obtained ceramic sheets were referred to as Experimental Examples 2 and 3, respectively.

[実験例4,5]
成形工程において、シート状の成形体の厚さを5μm,15μmとし、焼成温度を1100℃とした以外は上述した実験例1と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートをそれぞれ実験例4,5とした。
[Experimental Examples 4 and 5]
In the molding step, the same steps as in Experimental Example 1 were performed except that the thickness of the sheet-like molded body was 5 μm and 15 μm and the firing temperature was 1100 ° C. It was set to 5.

[実験例6〜10]
合成工程において、無機粒子の組成をLi0.07(Na0.50.50.93NbO3,Li0.07(Na0.50.50.97NbO3.02 ,Li0.07(Na0.50.51.03NbO3.05,Li0.1(Na0.50.51.1NbO3.1,Li0.07(Na0.50.50.91NbO2.99の組成比、即ち、一般式ABO3においてA/B=1.00,1.04,1.10,1.20,0.98となるように無機粒子粉体を調製し、焼成温度を1100℃とした以外は上述した実験例1と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートをそれぞれ実験例6〜10とした。
[Experimental Examples 6 to 10]
In the synthesis step, the composition of the inorganic particles is Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 0.93 NbO 3 , Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 0.97 NbO 3.02 , Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 1.03 NbO 3.05 , Li 0.1 (Na 0.5 K 0.5 ) 1.1 NbO 3.1 , Li 0.07 (Na 0.5 K 0.5 ) 0.91 NbO 2.99 , that is, A / B = 1.00, 1.04, 1.10, 1.20, 0 in the general formula ABO 3 Inorganic particle powder was prepared so as to be .98, and the same process as in Experimental Example 1 was performed except that the firing temperature was set to 1100 ° C., and the obtained ceramic sheets were set as Experimental Examples 6 to 10, respectively.

[実験例11]
(Bi0.5Na0.350.1Ag0.05)TiO3の組成比となるように各粉末(Bi23、Na2CO3、K2CO3、Ag2O、TiO2)を秤量し実験例1と同様に湿式混合、粉砕、乾燥を行ったあと、900℃、2hの条件で仮焼し、この得られた仮焼粉末を実験例1と同様に粉砕、乾燥して(Bi0.5Na0.350.1Ag0.05)TiO3の無機粒子粉体を得た。この粉体を、成形工程においてシートの厚さを5μmとし、焼成工程において600℃、2hの脱脂及び焼成温度を1250℃,3hとした以外は上述した実験例1と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートを実験例11とした。
[Experimental Example 11]
Experimental Example 1 in which each powder (Bi 2 O 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Ag 2 O, TiO 2 ) was weighed so that the composition ratio of (Bi 0.5 Na 0.35 K 0.1 Ag 0.05 ) TiO 3 was obtained. After wet mixing, pulverization and drying in the same manner as in Example 1, the mixture was calcined at 900 ° C. for 2 hours, and the obtained calcined powder was pulverized and dried in the same manner as in Experimental Example 1 (Bi 0.5 Na 0.35 K). 0.1 Ag 0.05 ) TiO 3 inorganic particle powder was obtained. This powder was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that the thickness of the sheet was 5 μm in the molding step, the degreasing temperature was 600 ° C. for 2 hours, and the firing temperature was 1250 ° C. for 3 hours in the firing step. The obtained ceramic sheet was used as Experimental Example 11.

[実験例12]
0.2Pb(Mg0.33Nb0.67)O3−0.35PbTiO3−0.45PbZrO3に1重量%のNiOを添加した組成比となる合成粉末へ、ZnO−B23−SiO2系ガラス粉末(旭硝子(AGG)製ASF1891)を1重量%添加し、ポリポットにこの秤量物とジルコニアボールと分散媒としてイオン交換水とを入れ、ボールミルで16h、湿式混合を行った。得られたスラリーを乾燥機で乾燥したあと、800℃、2hの条件下で仮焼した。この仮焼粉末と、ジルコニアボールと分散媒としてイオン交換水とを入れ、ボールミルで5h湿式粉砕し、乾燥機によって乾燥し、無機粒子粉体を得た。この粉体を、成形工程において、シート厚さを1μmとして成形した。得られたシートを、アルミナの鞘内に配置したジルコニア角板に載置した。この鞘内には、焼成雰囲気を調整する粉体として、0.2Pb(Mg0.33Nb0.67)O3−0.35PbTiO3−0.45PbZrO3の組成からなる無機粒子粉体を少量共存させ、焼成工程において、600℃、2hの脱脂及び1100℃、5hの焼成条件とした以外は実験例1と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートを実験例12とした。
[Experimental example 12]
ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 glass powder to a synthetic powder having a composition ratio of 0.2 Pb (Mg 0.33 Nb 0.67 ) O 3 −0.35 PbTiO 3 −0.45 PbZrO 3 with 1 wt% NiO added. 1% by weight (ASF 1891 manufactured by Asahi Glass (AGG)) was added, and this weighed product, zirconia balls and ion-exchanged water as a dispersion medium were placed in a polypot, and wet-mixed for 16 hours with a ball mill. The obtained slurry was dried with a dryer and calcined at 800 ° C. for 2 hours. This calcined powder, zirconia balls, and ion-exchanged water as a dispersion medium were added, wet-ground by a ball mill for 5 hours, and dried by a drier to obtain inorganic particle powder. This powder was molded at a sheet thickness of 1 μm in the molding process. The obtained sheet was placed on a zirconia square plate placed in an alumina sheath. Within this sheath, as a powder for adjusting the firing atmosphere, 0.2Pb (Mg 0.33 Nb 0.67) O 3 -0.35PbTiO 3 coexist small amount of inorganic particles powder having a composition of -0.45PbZrO 3, firing The process was the same as in Experimental Example 1 except that the degreasing conditions were 600 ° C., 2 h and 1100 ° C., 5 h, and the obtained ceramic sheet was used as Experimental Example 12.

[実験例13]
0.2Pb(Mg0.33Nb0.67)O3−0.35PbTiO3−0.45PbZrO3にとなる組成の無機粒子粉体を用い、NiO及びガラス粉末を添加せず、シート厚さを2μmとして成形した以外は実験例12と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートを実験例13とした。
[Experimental Example 13]
An inorganic particle powder having a composition of 0.2Pb (Mg 0.33 Nb 0.67 ) O 3 −0.35PbTiO 3 −0.45PbZrO 3 was used, NiO and glass powder were not added, and the sheet thickness was formed to 2 μm. Except for this, the same steps as in Experimental Example 12 were performed, and the obtained ceramic sheet was determined as Experimental Example 13.

[実験例14]
実験例12の0.2Pb(Mg0.33Nb0.67)O3−0.35PbTiO3−0.45PbZrO3のA/Bが1.1となるようにした以外は実験例12と同様の工程を行い、得られたセラミックスシートを実験例14とした。
[Experimental Example 14]
Except that the A / B of Experimental Example 12 0.2Pb (Mg 0.33 Nb 0.67 ) O 3 −0.35PbTiO 3 −0.45PbZrO 3 was 1.1, the same steps as in Experimental Example 12 were performed, The obtained ceramic sheet was used as Experimental Example 14.

[電子顕微鏡撮影]
上記実験例1〜14について、走査型電子顕微鏡(日本電子製JSM−6390)を用いてSEM写真を撮影した。この撮影結果であるSEM写真からセラミックスシートの厚さを求めた。また、セラミックスシートのシート面を観察し、結晶粒子が20〜40個程度含まれる視野において、{(視野の面積)/(粒子の個数)}から粒子1個あたりの面積Sを算出し、更に粒子形態を円と仮定し、上述の式(1)によって粒径を算出し、この粒径を厚さで除算した値をアスペクト比とした。
[Electron micrograph]
About the said Experimental Examples 1-14, the SEM photograph was image | photographed using the scanning electron microscope (JEOL JSM-6390). The thickness of the ceramic sheet was determined from the SEM photograph as a result of the photographing. Further, by observing the sheet surface of the ceramic sheet, the area S per particle is calculated from {(area of the visual field) / (number of particles)} in a visual field including about 20 to 40 crystal particles. Assuming that the particle form is a circle, the particle diameter was calculated by the above formula (1), and the value obtained by dividing the particle diameter by the thickness was defined as the aspect ratio.

[配向性]
上記実験例1〜14について、XRD回折装置(リガク社製RAD−IB)を用い、シート面に対してX線を照射したときのXRD回折パターンを測定し、ロットゲーリング法によって擬立方(100)面の配向度を、擬立方(100),(110),(111)のピークを使用して上述の式(2)を用いて計算した。
[Orientation]
About the said Experimental Examples 1-14, the XRD diffraction pattern when X-rays were irradiated with respect to a sheet | seat surface was measured using the XRD diffraction apparatus (RAD-IB made from Rigaku), and pseudo cubic (100) was measured by the Lotgering method. The degree of orientation of the plane was calculated using the above formula (2) using the pseudo cubic (100), (110), and (111) peaks.

このようにして得られた実験例1〜14の評価結果を表1及び図2〜7に示す。表1には、サンプル名、無機粒子、メディアン径(D50)による平均粒度、焼成温度、シート厚さ、アスペクト比、配向度を示した。図2は、実験例4のX線回折パターンであり、図3は、実験例4のSEM写真であり、図4は、セラミックスシートに含まれる結晶のアスペクト比とロットゲーリング法による配向度との関係を表す図であり、図5は、配向度及びアスペクト比と、A/B値との関係を表す図である。なお、図4では、焼成温度又は厚さを変化させた実験例1〜5を三角で、組成比を変化させた実験例6〜10を丸で、実験例11を四角で、実験例12〜14を菱形で示した。また、図4,5では、各々に実験例の番号を付し、セラミックスシートの好適範囲(配向度が25%以上)を網掛け領域で示し、より好適範囲(アスペクト比が3以上、配向度が30%以上)を点線で示した。また、図6は、実験例12のX線回折パターンであり、図7は、実験例12のSEM写真である。本実施例の結果によると、図3及び図7に示すように、本発明のセラミックスシートは、シートの面方向に結晶が成長すると共に、シートの厚さ方向に1個の粒子が含まれるように粒成長した。これらのセラミックスシートは、結晶粒子を1個だけ含む部分が、セラミックスシートの面積割合で90%以上であった。図3及び図7に示すように、セラミックスシートは、結晶が重なるような凝集がほとんど存在せず、結晶粒子同士が接する粒界部で比較的簡単に解砕することができる。また、図4,5に示すように、ニオブ酸ソーダカリにおいて、実験例1〜3によれば、焼成温度を1100℃以上とすると好適範囲となることがわかった。また、実験例1〜14によれば、シート厚さが10μm以下とすると、より好適範囲となることがわかった。また、実験例6〜10,12,14によれば、A/Bが1.0以上1.2以下の範囲とすると、より好適範囲となることがわかった。   The evaluation results of Experimental Examples 1 to 14 thus obtained are shown in Table 1 and FIGS. Table 1 shows the sample name, inorganic particles, average particle size according to median diameter (D50), firing temperature, sheet thickness, aspect ratio, and degree of orientation. FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of Experimental Example 4, FIG. 3 is an SEM photograph of Experimental Example 4, and FIG. 4 is a graph showing the aspect ratio of the crystals contained in the ceramic sheet and the degree of orientation by the Lotgering method. FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the degree of orientation, the aspect ratio, and the A / B value. In FIG. 4, Experimental Examples 1 to 5 in which the firing temperature or thickness is changed are triangular, Experimental Examples 6 to 10 in which the composition ratio is changed are round, Experimental Example 11 is square, and Experimental Examples 12 to 12 14 is indicated by a rhombus. 4 and 5, the numbers of the experimental examples are assigned to each, and the preferred range (orientation degree of 25% or more) of the ceramic sheet is indicated by a shaded region, and the more preferred range (the aspect ratio is 3 or more, the orientation degree). Is indicated by a dotted line. 6 is an X-ray diffraction pattern of Experimental Example 12, and FIG. 7 is an SEM photograph of Experimental Example 12. According to the result of this example, as shown in FIGS. 3 and 7, the ceramic sheet of the present invention grows crystals in the surface direction of the sheet and includes one particle in the thickness direction of the sheet. Grown into grains. In these ceramic sheets, the portion containing only one crystal particle was 90% or more in terms of the area ratio of the ceramic sheet. As shown in FIG. 3 and FIG. 7, the ceramic sheet has almost no agglomeration such that crystals overlap each other, and can be crushed relatively easily at the grain boundary where the crystal particles are in contact with each other. In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, in the soda potassium niobate, according to Experimental Examples 1 to 3, it was found that a preferable range was obtained when the firing temperature was 1100 ° C. or higher. Moreover, according to Experimental Examples 1-14, it turned out that it will become a more suitable range if sheet | seat thickness shall be 10 micrometers or less. In addition, according to Experimental Examples 6 to 10, 12, and 14, it was found that when A / B is in a range of 1.0 to 1.2, a more preferable range is obtained.

[結晶配向セラミックスの作製]
分散媒としてのトルエン、イソプロパノールを等量混合したものに、焼成後の結晶配向セラミックスの組成がLi0.03Na0.4750.475Nb0.82Ta0.183となるように実験例4の仮焼後の無機粒子粉体と、実験例4のセラミックスシートをアスペクト比が3以上となるように解砕した解砕物(結晶粒子を含む粉体)と、バインダーとしてポリビニルブチラール(BM−2、積水化学製)と、可塑剤(DOP、黒金化成製)と、分散剤(SP−O30、花王製)とを混合し、スラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、無機粒子100重量部に対して、結晶粒子を含む解砕物30重量部、分散媒100重量部、バインダー10重量部、可塑剤4重量部及び分散剤2重量部とした。次に、得られたスラリーを、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度2500〜3000cPとなるように調製した。スラリーの粘度は、ブルックフィールド社製LVT型粘度計で測定した。得られたスラリーをドクターブレード法によって、結晶粒子が一方向に配向し、且つ乾燥後の厚さが100μmとなるように平板状に成形した。この平板を室温で乾燥したのち、600℃、2h脱脂後、1100℃で5h焼成を行い上記無機粒子粉体の粒成長を行い、結晶配向セラミックスを得た。
[Production of crystal-oriented ceramics]
Inorganic particles after calcination of Experimental Example 4 so that the composition of the crystal-oriented ceramic after firing is equal to Li 0.03 Na 0.475 K 0.475 Nb 0.82 Ta 0.18 O 3 in a mixture of equal amounts of toluene and isopropanol as a dispersion medium Powder, a crushed material (powder containing crystal particles) obtained by pulverizing the ceramic sheet of Experimental Example 4 to have an aspect ratio of 3 or more, and polyvinyl butyral (BM-2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) as a binder, A plasticizer (DOP, manufactured by Kurokin Kasei) and a dispersant (SP-O30, manufactured by Kao) were mixed to prepare a slurry-like molding raw material. The amount of each raw material used was 30 parts by weight of the pulverized product containing crystal particles, 100 parts by weight of the dispersion medium, 10 parts by weight of the binder, 4 parts by weight of the plasticizer, and 2 parts by weight of the dispersant with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles. . Next, the obtained slurry was stirred and defoamed under reduced pressure to prepare a viscosity of 2500 to 3000 cP. The viscosity of the slurry was measured with an LVT viscometer manufactured by Brookfield. The obtained slurry was formed into a flat plate shape by a doctor blade method so that crystal grains were oriented in one direction and the thickness after drying was 100 μm. This flat plate was dried at room temperature, degreased at 600 ° C. for 2 hours, and then fired at 1100 ° C. for 5 hours to grow the inorganic particle powder, thereby obtaining crystal oriented ceramics.

また、セラミックスシートを解砕せずに結晶配向セラミックスを作製した。まず、分散媒としてのテルピネオールに、焼成後の結晶配向セラミックスの組成がLi0.03Na0.4750.475Nb0.82Ta0.183となるように実験例6の仮焼後の無機粒子粉体と、バインダーとしてポリビニルブチラール(BM−2、積水化学製)と、可塑剤(DOP、黒金化成製)とを混合し、ペースト状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、無機粒子100重量部に対して、分散媒25重量部、バインダー3重量部、可塑剤1重量部とした。得られたペーストをスクリーン印刷法によって厚さ15μmの原料粉体シートとなるように成形し、乾燥前の段階で、この成形原料粉体シート上に実験例4のセラミックスシートを載置したあと、150℃の乾燥機で3分乾燥させた。この工程を100回繰り返し、厚さがおよそ2mmの2次成形体(積層体)を作製した。これを600℃、3hで仮焼して脱脂したのち、焼成温度1050℃、圧力30MPa、キープ時間3hの条件で大気ホットプレスを実施し、結晶配向セラミックスを得た。図9は、積層体により作製した結晶配向セラミックスのSEM写真である。このように作製した結晶配向セラミックスは、緻密度98%、配向度90%であった。このように、10μm以下の厚さで作製したセラミックスシートを利用するという、極めて簡単な方法で高い配向度の結晶配向セラミックスを作製することができた。 Moreover, the crystal-oriented ceramic was produced without crushing the ceramic sheet. First, the terpineol as the dispersion medium is mixed with the inorganic particle powder after the calcination of Experimental Example 6 so that the composition of the crystal-oriented ceramic after firing is Li 0.03 Na 0.475 K 0.475 Nb 0.82 Ta 0.18 O 3 , and the binder Polyvinyl butyral (BM-2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and a plasticizer (DOP, manufactured by Kurokin Kasei) were mixed to prepare a paste-like molding raw material. The amount of each raw material used was 25 parts by weight of the dispersion medium, 3 parts by weight of the binder, and 1 part by weight of the plasticizer with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles. The obtained paste was formed into a raw material powder sheet having a thickness of 15 μm by a screen printing method, and after placing the ceramic sheet of Experimental Example 4 on this forming raw material powder sheet in a stage before drying, It was dried for 3 minutes with a dryer at 150 ° C. This process was repeated 100 times to produce a secondary molded body (laminate) having a thickness of about 2 mm. This was calcined at 600 ° C. for 3 hours, degreased, and then subjected to atmospheric hot pressing under the conditions of a firing temperature of 1050 ° C., a pressure of 30 MPa, and a keep time of 3 hours, to obtain a crystallographically oriented ceramic. FIG. 9 is an SEM photograph of the crystallographically-oriented ceramic produced from the laminate. The crystal-oriented ceramic produced in this way had a density of 98% and an orientation degree of 90%. Thus, it was possible to produce a crystallographically-oriented ceramic with a high degree of orientation by a very simple method of using a ceramic sheet produced with a thickness of 10 μm or less.

本発明は、結晶が配向したセラミックス、例えば、圧電・電歪体の製造分野に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the field of manufacturing ceramics with oriented crystals, for example, piezoelectric / electrostrictive bodies.

焼成器10の説明図であり、図1(a)が側面図、図1(b)が(a)のA−A断面図である。It is explanatory drawing of the baking apparatus 10, FIG. 1 (a) is a side view, FIG.1 (b) is AA sectional drawing of (a). 実験例4のX線回折パターンである。7 is an X-ray diffraction pattern of Experimental Example 4. 実験例4のSEM写真であり図3(a)がシート面、図3(b)が破断面である。It is a SEM photograph of Experimental example 4, Fig.3 (a) is a sheet | seat surface, FIG.3 (b) is a torn surface. セラミックスシートに含まれる結晶のアスペクト比とロットゲーリング法による配向度との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the aspect-ratio of the crystal | crystallization contained in a ceramic sheet, and the orientation degree by a Lotgering method. 配向度及びアスペクト比と、A/B値との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between orientation degree and an aspect-ratio, and A / B value. 実験例11のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of Experimental Example 11. 実験例11のSEM写真である。14 is a SEM photograph of Experimental Example 11. セラミックスシートを積層して結晶配向セラミックスを作製する説明図である。It is explanatory drawing which produces a crystal orientation ceramics by laminating | stacking a ceramic sheet. 積層体により作製した結晶配向セラミックスのSEM写真である。It is a SEM photograph of crystal orientation ceramics produced with a layered product.

符号の説明Explanation of symbols

10 焼成器、12 セッター、14 共存用未焼成シート成形体、16 角板、20 シート成形体、30 セラミックスシート、31 結晶粒子、32 原料粉体シート、40 2次成形体、50 結晶配向セラミックス、52 配向結晶。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sintering machine, 12 setters, 14 Unsintered sheet molded object for coexistence, 16 square plate, 20 sheet molded object, 30 ceramic sheet, 31 crystal particle, 32 raw material powder sheet, 40 secondary molded object, 50 crystal oriented ceramics, 52 Oriented crystal.

Claims (24)

自立した平板状のセラミックスシートであって、
シート厚さが10μm以下に形成され、
シート面に特定の結晶面を含んだ結晶粒子をシート厚さ方向に実質的に1個有する、
セラミックスシート。
A self-supporting plate-shaped ceramic sheet,
The sheet thickness is 10 μm or less,
Having substantially one crystal grain including a specific crystal face on the sheet surface in the sheet thickness direction;
Ceramic sheet.
前記結晶粒子は、シート面方向の該結晶粒子の長さが該結晶粒子の厚さ方向の長さ以上である、請求項1に記載のセラミックスシート。   2. The ceramic sheet according to claim 1, wherein a length of the crystal particles in the sheet surface direction is equal to or longer than a length in the thickness direction of the crystal particles. 前記シートの配向度がロットゲーリング法で30%以上である、請求項1又は2に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to claim 1 or 2, wherein the degree of orientation of the sheet is 30% or more by the Lotgering method. 前記シート厚さが0.1μm以上5μm以下に形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the sheet thickness is 0.1 μm or more and 5 μm or less. 前記結晶粒子は、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、AサイトがLi,Na,K,Bi及びAgから選ばれる1種以上を含み、BサイトがNb,Ta及びTiから選ばれる1種以上を含む粒子である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミックスシート。 The crystal grains are mainly composed of an oxide represented by the general formula ABO 3 , the A site includes one or more selected from Li, Na, K, Bi and Ag, and the B site is composed of Nb, Ta and Ti. The ceramic sheet according to any one of claims 1 to 4, which is a particle containing one or more selected. 前記結晶粒子は、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、AサイトがPbを含み、BサイトがMg,Zn,Nb,Ni,Ti及びZrから選ばれる1種以上を含む粒子である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミックスシート。 The crystal grains are mainly composed of an oxide represented by the general formula ABO 3 , the A site contains Pb, and the B site contains one or more selected from Mg, Zn, Nb, Ni, Ti and Zr. The ceramic sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記結晶粒子は、焼成前のA/Bが1.0以上1.3以下である、請求項5又は6に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to claim 5 or 6, wherein the crystal particles have an A / B before firing of 1.0 or more and 1.3 or less. 前記結晶粒子は、等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長する無機粒子により構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to claim 1, wherein the crystal particles are composed of inorganic particles that grow into isotropic and polyhedral crystal particles. 前記結晶粒子は、異方的な結晶粒子に成長する無機粒子により構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the crystal particles are composed of inorganic particles that grow into anisotropic crystal particles. 前記結晶粒子は、ペロブスカイト構造を有する酸化物により構成されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載のセラミックスシート。   The ceramic sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein the crystal particles are made of an oxide having a perovskite structure. 自立した平板状のセラミックスシートの製造方法であって、
無機粒子をシート厚さが10μm以下の自立した平板状の成形体に成形する成形工程と、
前記成形体を該成形体と実質的に反応しない不活性層に隣接させ又は、該成形体のまま焼成する焼成工程と、
を含むセラミックスシートの製造方法。
A method of manufacturing a self-supporting flat ceramic sheet,
A molding step of molding the inorganic particles into a self-supporting flat molded body having a sheet thickness of 10 μm or less;
A firing step in which the molded body is adjacent to an inert layer that does not substantially react with the molded body, or is fired as the molded body;
The manufacturing method of the ceramic sheet containing this.
前記成形工程では、所定焼成条件において等方的且つ多面体形状の結晶粒子に成長する無機粒子を用いる、請求項11に記載のセラミックスシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to claim 11, wherein the forming step uses inorganic particles that grow into isotropic and polyhedral crystal particles under predetermined firing conditions. 前記成形工程では、所定焼成条件において異方的な結晶粒子に成長する無機粒子を用いる、請求項11に記載のセラミックスシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to claim 11, wherein the forming step uses inorganic particles that grow into anisotropic crystal particles under predetermined firing conditions. 前記成形工程では、ペロブスカイト構造となる無機粒子を用いる、請求項11〜13のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to claim 11, wherein inorganic particles having a perovskite structure are used in the forming step. 前記成形工程では、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、AサイトがLi,Na,K,Bi及びAgから選ばれる1種以上を含み、BサイトがNb,Ta及びTiから選ばれる1種以上を含む酸化物となる無機粒子を用いる、請求項11〜14のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。 In the molding step, the oxide represented by the general formula ABO 3 is a main component, the A site includes one or more selected from Li, Na, K, Bi and Ag, and the B site is composed of Nb, Ta and Ti. The manufacturing method of the ceramic sheet of any one of Claims 11-14 using the inorganic particle used as the oxide containing 1 or more types chosen. 前記成形工程では、一般式ABO3で表される酸化物のAサイトがLi,Na及びKから選ばれる1種以上を含み、BサイトがNb及びTaから選ばれる1種以上を含む酸化物となる無機粒子を用い、
前記焼成工程では、前記成形体の焼成温度を900℃以上1250℃以下とする、請求項15に記載のセラミックスシートの製造方法。
In the molding step, the oxide A site represented by the general formula ABO 3 contains one or more selected from Li, Na and K, and the B site contains one or more selected from Nb and Ta; Using inorganic particles
The method for producing a ceramic sheet according to claim 15, wherein in the firing step, a firing temperature of the formed body is set to 900 ° C. or more and 1250 ° C. or less.
前記成形工程では、一般式ABO3で表される酸化物を主成分とし、AサイトがPbを含み、BサイトがMg,Zn,Nb,Ni,Ti及びZrから選ばれる1種以上を含む酸化物となる無機粒子を用いる、請求項11〜14のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。 In the molding step, an oxide containing the oxide represented by the general formula ABO 3 as a main component, the A site containing Pb, and the B site containing one or more selected from Mg, Zn, Nb, Ni, Ti and Zr. The manufacturing method of the ceramic sheet of any one of Claims 11-14 using the inorganic particle used as a thing. 前記成形工程では、A/Bが1.0以上1.3以下である酸化物の無機粒子を用いる、請求項15〜17のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to any one of claims 15 to 17, wherein in the forming step, inorganic particles of an oxide having an A / B of 1.0 or more and 1.3 or less are used. 前記成形工程では、メディアン径が前記シート厚さの2%以上60%以下である前記無機粒子を用いて前記成形体を成形する、請求項11〜18のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。   The ceramic sheet according to any one of claims 11 to 18, wherein in the forming step, the formed body is formed using the inorganic particles having a median diameter of 2% to 60% of the sheet thickness. Production method. 前記焼成工程では、前記成形体に含まれる特定成分の揮発を抑制する揮発抑制状態で前記成形体を焼成する、請求項11〜19のいずれか1項に記載のセラミックスシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to any one of claims 11 to 19, wherein, in the firing step, the compact is fired in a volatilization-suppressed state that suppresses volatilization of a specific component contained in the compact. 前記焼成工程では、前記揮発抑制状態として前記成形体とは別の前記無機粒子を共存させた状態で該成形体を焼成する、請求項20に記載のセラミックスシートの製造方法。   21. The method for producing a ceramic sheet according to claim 20, wherein in the firing step, the compact is fired in a state where the inorganic particles different from the compact are coexisting as the volatilization-suppressed state. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のセラミックスシートを解砕して得た前記結晶粒子を含む粉体と、原料粉体とを混合する混合工程と、
前記混合した粉体のうち前記結晶粒子を含む粉体を所定方向に配向させ所定の2次成形体に成形する第2成形工程と、
前記結晶粒子を含む粉体が配向している方向に前記原料粉体を配向させるよう前記2次成形体を焼成する第2焼成工程と、
を含む結晶配向セラミックスの製造方法。
A mixing step of mixing the powder containing the crystal particles obtained by crushing the ceramic sheet according to any one of claims 1 to 10 and a raw material powder,
A second forming step of orienting a powder containing the crystal particles among the mixed powders in a predetermined direction to form a predetermined secondary compact;
A second firing step of firing the secondary molded body so as to orient the raw material powder in a direction in which the powder containing crystal particles is oriented;
The manufacturing method of the crystal orientation ceramics containing this.
請求項1〜10のいずれか1項に記載のセラミックスシートと、原料粉体を含む原料粉体シートとを積層して2次成形体を作製する積層工程と、
前記セラミックスシートに含まれる結晶粒子が配向している方向に前記原料粉体を配向させるよう前記積層した2次成形体を焼成する第2焼成工程と、
を含む結晶配向セラミックスの製造方法。
A laminating step of laminating the ceramic sheet according to any one of claims 1 to 10 and a raw material powder sheet containing a raw material powder to produce a secondary compact,
A second firing step of firing the laminated secondary compact so as to orient the raw material powder in a direction in which the crystal particles contained in the ceramic sheet are oriented;
The manufacturing method of the crystal orientation ceramics containing this.
前記第2焼成工程では、前記2次成形体を加圧しながら焼成することにより前記結晶粒子が配向している方向に前記原料粉体を配向させる、請求項23に記載の結晶配向セラミックスの製造方法。   24. The method for producing a crystallographically-oriented ceramic according to claim 23, wherein in the second firing step, the raw material powder is oriented in a direction in which the crystal particles are oriented by firing the secondary compact while applying pressure. .
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