JP2011009269A - Piezoelectric material, laminated piezoelectric element and method of manufacturing the same, and unit junction laminated piezoelectric element - Google Patents

Piezoelectric material, laminated piezoelectric element and method of manufacturing the same, and unit junction laminated piezoelectric element Download PDF

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Etsuro Yasuda
悦朗 安田
Atsuhiro Sumiya
篤宏 角谷
Naoyuki Kawazoe
尚幸 川添
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric material excellent in displacement performance, a laminated piezoelectric element and a method of manufacturing the same, and a unit junction laminated piezoelectric element.SOLUTION: The piezoelectric material is expressed by a general a formula (1): (PbSr){ZrTi(YNbSb)}O. The general formula (1) satisfies relations of 0.90≤a+b≤0.98, 0.03≤b≤0.08, c+d+e+f+g=1, 0.980≤c+d≤0.998, 0.45≤d≤0.48, 0.001≤e+f≤0.01, and 0.001≤g≤0.009. Also provided are: the laminated piezoelectric element 2 including a piezoelectric body layer 21 made of the piezoelectric material, a ceramic laminate 20 constituted by alternately laminating a plurality of electrode disposition layers 22, 23, and a pair of side electrodes 28, 29 formed on the side surfaces thereof; and a method of manufacturing the same. The unit junction laminated piezoelectric element 1 is constituted by joining a plurality of the laminated piezoelectric elements 2 in a laminating direction.

Description

本発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電材料、該圧電材料を圧電体層とする積層型圧電素子及びその製造方法、並びに該積層型圧電素子をさらに積層してなるユニット接合積層型圧電素子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric material that can be expanded and contracted by applying a voltage, a laminated piezoelectric element using the piezoelectric material as a piezoelectric layer, a method for manufacturing the same, and a unit bonded laminated piezoelectric element obtained by further laminating the laminated piezoelectric element. About.

燃料噴射弁の駆動源及び各種電装品等には、圧電素子を用いたアクチュエータが用いられている。
一般に、圧電素子に用いられる圧電材料には、ABO3で表されるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系材料等のペロブスカイト型化合物が用いられてきた。圧電材料には、変位量の大きな材料が望まれており、これまで特定組成の複合酸化物からなる様々な圧電材料が開発されている。
An actuator using a piezoelectric element is used for a drive source of a fuel injection valve and various electrical components.
In general, a perovskite type compound such as a PZT (lead zirconate titanate) material represented by ABO 3 has been used as a piezoelectric material used for a piezoelectric element. As the piezoelectric material, a material having a large displacement is desired, and various piezoelectric materials made of complex oxides having a specific composition have been developed so far.

変位量の大きな圧電材料を得るためには、PZT結晶の分域壁の移動度を高めることが重要であると考えられている。
分域壁の移動度はPbが配置しているAサイトの欠陥量に依存し、例えばPZTのBサイトを価数の大きな元素で置換すると、電荷補償によりAサイトに欠陥が生じて変位量を増大させることができる。その一例として、Pbの一部をLaで置換し、MnO2を1.0重量%以下することにより、圧電特性を改善した組成物が開発されている(特許文献1参照)。
In order to obtain a piezoelectric material with a large displacement, it is considered important to increase the mobility of the domain wall of the PZT crystal.
The mobility of the domain wall depends on the amount of defects at the A site where Pb is arranged. For example, when the B site of PZT is replaced with an element having a large valence, defects are generated at the A site due to charge compensation, and the amount of displacement is reduced. Can be increased. As an example, a composition in which a part of Pb is replaced with La and MnO 2 is reduced to 1.0% by weight or less to improve piezoelectric characteristics has been developed (see Patent Document 1).

特公平8−728号公報Japanese Patent Publication No. 8-728

しかしながら、従来の圧電材料は、アクチュエータの用途によってはその変位性能が未だ充分ではなかった。特に、内燃機関の燃料噴射弁向けの駆動源等の用途においては、より高い変位性能が要求されていた。また、Mnを含有する圧電材料においては、副生成物が生成し、圧電特性の経時変化が大きくなり、安定な圧電特性を示すことができないという問題があった。そのため、Mnを含有する圧電材料においては、特性安定のためのさらなる対策を講じる必要があった。   However, the displacement performance of the conventional piezoelectric material has not been sufficient depending on the application of the actuator. In particular, in applications such as a drive source for a fuel injection valve of an internal combustion engine, higher displacement performance has been required. In addition, the piezoelectric material containing Mn has a problem that by-products are generated, the change in piezoelectric characteristics with time increases, and stable piezoelectric characteristics cannot be exhibited. Therefore, in the piezoelectric material containing Mn, it is necessary to take further measures for stabilizing the characteristics.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、変位性能に優れた圧電材料、積層型圧電素子及びその製造方法、並びにユニット接合積層型圧電素子を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric material excellent in displacement performance, a laminated piezoelectric element, a manufacturing method thereof, and a unit bonded laminated piezoelectric element.

第1の発明は、一般式(1):(PbaSrb){ZrcTid(YeNbfSbg)}O3で表される圧電材料であって、
0.90≦a+b≦0.98、
0.03≦b≦0.08、
c+d+e+f+g=1、
0.980≦c+d≦0.998、
0.45≦d≦0.48、
0.001≦e+f≦0.01、及び
0.001≦g≦0.009
という関係を満足することを特徴とする圧電材料にある(請求項1)。
The first invention is a piezoelectric material represented by the general formula (1): (Pb a Sr b ) {Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )} O 3 ,
0.90 ≦ a + b ≦ 0.98,
0.03 ≦ b ≦ 0.08,
c + d + e + f + g = 1,
0.980 ≦ c + d ≦ 0.998,
0.45 ≦ d ≦ 0.48,
0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0.009
The piezoelectric material is characterized by satisfying the following relationship (claim 1).

第2の発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電材料からなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に複数積層して構成したセラミック積層体、及び該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記圧電体層は、上記第1の発明の上記圧電材料を主成分とすることを特徴とする積層型圧電素にある(請求項2)。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a ceramic laminate formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric layers made of a piezoelectric material that can be expanded and contracted by applying a voltage, and electrode arrangement layers including electrode portions constituting internal electrodes, and In the multilayer piezoelectric element having a pair of side electrodes formed on the side surface of the ceramic laminate,
The piezoelectric layer is a multilayer piezoelectric element comprising the piezoelectric material of the first invention as a main component (claim 2).

第3の発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電材料からなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層して構成したセラミック積層体、及び該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極を有する積層型圧電素子の製造方法において、
Pb源、Sr源、Zr源、Ti源、Y源、Nb源、及びSb源を、一般式(1):(PbaSrb)(ZrcTid(YeNbfSbg))O3(ただし、0.90≦a+b≦0.98、0.03≦b≦0.08、c+d+e+f+g=1、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009)という配合割合で混合して原料混合物を作製する原料調合工程と、
上記原料混合物を温度1000℃以下で仮焼して仮焼粉を得る仮焼工程と、
上記仮焼粉に少なくともバインダを加えて混合してシート状に成形することにより成形体シートを得るシート成形工程と、
上記成形体シート上に、導電性金属を含有する電極材料を印刷して電極印刷シートを得る電極印刷工程と、
上記電極印刷シートを複数積層して積層体を作製する積層工程と、
上記積層体を脱脂する脱脂工程と、
該脱脂工程後の上記積層体を焼成して上記セラミック積層体を得る焼成工程と、
上記セラミック積層体に、上記側面電極を形成する側面電極形成工程とを有することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法にある(請求項3)。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a ceramic laminate formed by alternately laminating piezoelectric layers made of a piezoelectric material that can be expanded and contracted by applying a voltage, and electrode arrangement layers including electrode portions constituting internal electrodes, and In the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element having a pair of side electrodes formed on the side surface of the ceramic laminate,
The Pb source, Sr source, Zr source, Ti source, Y source, Nb source, and Sb source are expressed by the general formula (1): (Pb a Sr b ) (Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )) O 3 (provided that 0.90 ≦ a + b ≦ 0.98, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, c + d + e + f + g = 1, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48,. 001 ≦ e + f ≦ 0.01 and 0.001 ≦ g ≦ 0.009) are mixed at a mixing ratio to prepare a raw material mixture,
A calcining step of calcining the raw material mixture at a temperature of 1000 ° C. or less to obtain calcined powder;
A sheet molding step of obtaining a molded body sheet by adding at least a binder to the calcined powder and mixing to form a sheet; and
An electrode printing step of obtaining an electrode printing sheet by printing an electrode material containing a conductive metal on the molded body sheet,
A laminating step of laminating a plurality of the electrode print sheets to produce a laminate;
A degreasing step for degreasing the laminate,
A firing step of firing the laminate after the degreasing step to obtain the ceramic laminate;
A method of manufacturing a multilayer piezoelectric element, comprising: a step of forming a side electrode on the ceramic laminate, wherein the side electrode is formed.

第4の発明は、上記第2の発明の積層型圧電素子、又は上記第3の発明の製造方法により得られる上記積層型圧電素子を積層方向に複数接合して構成したユニット接合積層型圧電素子にある。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a unit bonded multilayer piezoelectric element configured by bonding a plurality of the multilayer piezoelectric elements obtained by the multilayer piezoelectric element of the second invention or the manufacturing method of the third invention in the stacking direction. It is in.

上記第1の発明において、上記圧電材料は、一般式ABO3で表されるPZT系材料からなり、上記一般式(1)で表される特定の組成を有している。
そのため、上記圧電材料は、優れた変位性能を示すことができる。また、上記圧電材料は、副生成物を生成して圧電特性の安定性を低下させるMnを含有していない。そのため、上記圧電材料は、上述の優れた変位性能等の圧電特性を長期間安定して発揮することができる。
In the first invention, the piezoelectric material is made of a PZT material represented by a general formula ABO 3 and has a specific composition represented by the general formula (1).
Therefore, the piezoelectric material can exhibit excellent displacement performance. Further, the piezoelectric material does not contain Mn which generates a by-product and lowers the stability of the piezoelectric characteristics. Therefore, the piezoelectric material can stably exhibit the piezoelectric characteristics such as the above-described excellent displacement performance for a long period of time.

上記一般式(1)においては0.03≦b≦0.08である。即ち、Srの添加によりAサイトのPb結晶に欠陥が生成し、分域壁の移動度が高まり、変位性能を向上させることができる。
b<0.03の場合には、上記圧電材料のキュリー温度が例えば300℃以下にまで低下するおそれがある。その結果、例えば自動車の内燃機関等の高温環境下に上記圧電材料を適用することが困難になるおそれがある。一方、b>0.08の場合には、変位性能が低下するおそれがある。好ましくは、bは0.03以上がよく、0.07以下がよい。
In the general formula (1), 0.03 ≦ b ≦ 0.08. That is, by adding Sr, defects are generated in the Pb crystal at the A site, the mobility of the domain wall is increased, and the displacement performance can be improved.
When b <0.03, the Curie temperature of the piezoelectric material may be lowered to, for example, 300 ° C. or lower. As a result, it may be difficult to apply the piezoelectric material in a high temperature environment such as an internal combustion engine of an automobile. On the other hand, when b> 0.08, the displacement performance may be reduced. Preferably, b is 0.03 or more and 0.07 or less.

また、上記一般式(1)においては、0.90≦a+b≦0.98、c+d+e+f+g=1である。即ち、上記一般式(1)においては、Bサイトに対するAサイトの配合比を少なくしてある。そのため、上記一般式(1)で表される化合物におけるPb欠陥を増やすことができる。その結果、分域壁の移動度が高まり、変位性能を向上させることができる。
a+b<0.90の場合には、上記圧電材料の製造時に温度1100℃以上という高温での焼成が必要になるおそれがある。そして、高温での焼成時には副生成物が生成し易くなり、この副生成物により変位性能の向上効果が充分に得られなくなるおそれがある。一方、a+b>0.98の場合には、欠陥量が小さくなり、変位性能の向上効果が充分に得られなくなるおそれがある。好ましくは、a+bは0.93以上がよく、0.96以下がよい。
In the general formula (1), 0.90 ≦ a + b ≦ 0.98 and c + d + e + f + g = 1. That is, in the general formula (1), the blending ratio of the A site to the B site is reduced. Therefore, Pb defects in the compound represented by the general formula (1) can be increased. As a result, the mobility of the domain wall is increased and the displacement performance can be improved.
In the case of a + b <0.90, there is a possibility that firing at a high temperature of 1100 ° C. or higher is necessary when the piezoelectric material is manufactured. And it becomes easy to produce | generate a by-product at the time of baking at high temperature, and there exists a possibility that the improvement effect of displacement performance may not fully be acquired by this by-product. On the other hand, when a + b> 0.98, the amount of defects becomes small, and there is a possibility that the effect of improving the displacement performance cannot be obtained sufficiently. Preferably, a + b is 0.93 or more and 0.96 or less.

また、上記一般式(1)においては、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009である。
即ち、BサイトにNb及びYを添加すると共に、さらにSbを添加している。よって、電荷補償により、Aサイトに欠陥を生じさせることができる。
特に、Ti(イオン半径:60.5pm)と置換し易いイオン半径を有するSb(イオン半径:61pm)は、Nbよりも電子吸引能が大(Nbの電気陰性度:1.6、Sbの電気陰性度:2.0(ポーリング))であり、結晶格子を緩和する効果がある。そのため、変位性能を向上させることができる。
In the general formula (1), 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48, 0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0. 009.
That is, Nb and Y are added to the B site, and Sb is further added. Therefore, defects can be generated at the A site by charge compensation.
In particular, Sb (ion radius: 61 pm) having an ionic radius that easily replaces Ti (ion radius: 60.5 pm) has a higher electron withdrawing ability than Nb (Nb electronegativity: 1.6, Sb electricity) Negative degree: 2.0 (polling)), which has an effect of relaxing the crystal lattice. Therefore, the displacement performance can be improved.

e+f<0.001の場合には、欠陥量が小さくなり、変位性能の向上効果がほとんど得られなくなるおそれがある。一方、e+f>0.01の場合には、パイクロア相が残留し、変位性能が低下するおそれがある。好ましくは、e+fは0.003以上がよく、0.008以下がよい。
また、g<0.001の場合には、欠陥量が小さくなり、変位性能の向上効果がほとんど得られなくなるおそれがある。一方、g>0.009の場合には、異相が残留し、変位性能が低下するおそれがある。好ましくは、gは0.002以上がよく、0.008以下がよい。
In the case of e + f <0.001, the amount of defects becomes small, and there is a possibility that the effect of improving the displacement performance can hardly be obtained. On the other hand, when e + f> 0.01, there is a possibility that the picropore phase remains and the displacement performance deteriorates. Preferably, e + f is 0.003 or more and 0.008 or less.
In addition, when g <0.001, the amount of defects becomes small, and there is a possibility that the effect of improving the displacement performance can hardly be obtained. On the other hand, when g> 0.009, a heterogeneous phase remains, and the displacement performance may be deteriorated. Preferably, g is 0.002 or more and 0.008 or less.

c+d<0.980の場合には、異相が残留し、変位性能が低下するおそれがある。一方、c+d>0.998の場合には、欠陥量が小さくなり、変位性能の向上効果がほとんど得られなくなるおそれがある。
また、d<0.45の場合には、異相が残留し、変位性能が低下するおそれがある。一方、d>0.48の場合には、欠陥量が小さくなり、変位性能の向上効果がほとんど得られなくなるおそれがある。
In the case of c + d <0.980, a heterogeneous phase remains and the displacement performance may be deteriorated. On the other hand, when c + d> 0.998, the amount of defects becomes small, and there is a possibility that the effect of improving the displacement performance can hardly be obtained.
In addition, when d <0.45, a different phase remains, and the displacement performance may be deteriorated. On the other hand, in the case of d> 0.48, the amount of defects becomes small, and there is a possibility that the effect of improving the displacement performance is hardly obtained.

このように、上記第1の発明によれば、変位性能に優れた圧電材料を提供することができる。   Thus, according to the first aspect, a piezoelectric material having excellent displacement performance can be provided.

次に、上記第2の発明及び第3の発明においては、上記第1の発明の圧電材料からなる圧電体層を有する上記積層型圧電素子を得ることができる。
そのため、上記第1の発明の上記圧電材料の優れた特性を生かして、上記積層型圧電素子は優れた変位性能を発揮することができる。
Next, in the second and third inventions, the multilayer piezoelectric element having a piezoelectric layer made of the piezoelectric material of the first invention can be obtained.
Therefore, taking advantage of the excellent characteristics of the piezoelectric material of the first invention, the multilayer piezoelectric element can exhibit excellent displacement performance.

また、上記第4の発明のユニット接合積層型圧電素子は、上記第2の発明の積層型圧電素子及び第3の発明の製造方法によって得られる積層型圧電素子をさらに積層してなる。そのため、上記ユニット接合積層型圧電素子は、上記積層型圧電素子の優れた変位性能を生かして、優れた変位性能を発揮することができる。   The unit-bonded laminated piezoelectric element of the fourth invention is obtained by further laminating the laminated piezoelectric element of the second invention and the laminated piezoelectric element obtained by the manufacturing method of the third invention. Therefore, the unit bonded multilayer piezoelectric element can exhibit excellent displacement performance by utilizing the superior displacement performance of the multilayer piezoelectric element.

実施例1にかかる、ユニット接合積層型圧電素子の構造を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the structure of the unit joining laminated piezoelectric element concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、積層型圧電素子の構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a multilayer piezoelectric element according to the first embodiment. 実施例1にかかる、積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional structure of the multilayer piezoelectric element according to the first embodiment. 実施例1にかかる、第1電極印刷シートを形成する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of forming the 1st electrode printing sheet concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、第2電極印刷シートを形成する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of forming the 2nd electrode printing sheet concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、消失材料印刷シートを形成する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of forming the loss | disappearance material printing sheet concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、電極印刷シート及び消失材料印刷シートを積層する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of laminating | stacking the electrode printing sheet and the loss | disappearance material printing sheet concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、予備積層体の上面図。FIG. 2 is a top view of a pre-laminated body according to Example 1. 実施例1にかかる、予備積層体の断面(図8のA−A断面)を示す説明図。Explanatory drawing which shows the cross section (AA cross section of FIG. 8) of the preliminary laminated body concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、中間積層体の断面構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of an intermediate laminate according to Example 1. 実施例1にかかる、複数の積層型圧電素子を接合してユニット接合積層型圧電素子を作製する工程を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the process concerning Example 1 which joins the several lamination type piezoelectric element, and produces a unit joining laminated type piezoelectric element. 実施例1にかかる、積層型圧電素子の製造工程の概略を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 実施例1にかかる、Sr量と変位量との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a relationship between an Sr amount and a displacement amount according to the first embodiment. 実施例1にかかる、PbとSrの合計量と、変位量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the total amount of Pb and Sr and displacement amount concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、Sb量と変位量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between Sb amount and displacement amount concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、YとNbとの合計量と、変位量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the total amount of Y and Nb concerning Example 1, and a displacement amount.

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明において、上記積層型圧電素子は、上記セラミック積層体と、該セラミック積層体の側面(積層方向と垂直な方向の面)に形成された一対の側面電極とを有する。
上記セラミック積層体は、上記一般式(1)で表される上記圧電材料からなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に複数積層して構成されている。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In the present invention, the multilayer piezoelectric element includes the ceramic laminate and a pair of side electrodes formed on a side surface (a surface in a direction perpendicular to the lamination direction) of the ceramic laminate.
The ceramic laminate is formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric layers made of the piezoelectric material represented by the general formula (1) and electrode arrangement layers including electrode portions constituting internal electrodes. Yes.

上記電極配設層は、上記電極部と、該電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周側面から内方に後退した電極非形成部を有することが好ましい。この場合には、積層方向に隣合う上記内部電極(電極部)に交互に電気的に導通する上記側面電極を容易に形成することができる。   The electrode arrangement layer preferably includes the electrode portion and an electrode non-forming portion in which an outer peripheral end portion of the electrode portion is recessed inward from an outer peripheral side surface of the ceramic laminate. In this case, the side electrodes that are alternately electrically connected to the internal electrodes (electrode portions) adjacent in the stacking direction can be easily formed.

上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に凹むスリット状の領域に応力緩和部を有することが好ましい。
上記応力緩和部は、上記セラミック積層体において、上記圧電体層を構成する結晶粒子が積層方向に分離され、上記圧電体層よりも形状を容易に変化し得る部分である。
上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の積層方向に累積する応力を緩和することができる。積層数が少ないと上記応力緩和部による応力緩和効果が小さくなってしまう。そのため、上記セラミック積層体は、20層以上の電極配設層を有することが好ましい。また、同様の理由から、上記応力緩和部は、積層方向に電極配設層10層以上50層以下の間隔を空けて形成されていることが好ましい。
上記応力緩和部が電極配設層10層未満の間隔で形成されている場合、又は電極配設層50層を超える間隔で形成されている場合には、いずれの場合においても上記応力緩和部による応力緩和効果が十分に得られなくなるおそれがある。
The ceramic laminate preferably has a stress relaxation portion in a slit-like region recessed inward from the side surface of the ceramic laminate.
The stress relieving part is a part in the ceramic laminate, in which crystal grains constituting the piezoelectric layer are separated in the stacking direction, and the shape can be changed more easily than the piezoelectric layer.
The stress relaxation part can relieve stress accumulated in the stacking direction of the ceramic laminate. When the number of stacked layers is small, the stress relaxation effect by the stress relaxation portion is reduced. Therefore, the ceramic laminate preferably has 20 or more electrode arrangement layers. For the same reason, it is preferable that the stress relaxation portions are formed with an interval of 10 to 50 electrode arrangement layers in the stacking direction.
When the stress relaxation portions are formed at an interval of less than 10 electrode arrangement layers or at intervals exceeding the electrode arrangement layer 50 layers, in any case, the stress relaxation portions The stress relaxation effect may not be obtained sufficiently.

上記応力緩和部は、具体的には、例えばスリット状の空間(溝部)、スリット状の空間に上記圧電体層の上記圧電材料よりもヤング率の低い樹脂等の材料で充填した構造、上記圧電体層の上記圧電材料と同一材料をポーラス状に形成したスリット状の脆弱層、上記圧電体層の上記圧電材料とは異なるチタン酸鉛等の材料で形成したスリット状の脆弱層、又は分極や作動により意図的に発生させたクラック状のスリット等で形成することができる。
好ましくは、上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の側面から内方に凹んだスリット状の溝部であることがよい。この場合には、比較的簡単に上記応力緩和部を形成することができる。
Specifically, the stress relaxation part is, for example, a slit-like space (groove part), a structure in which the slit-like space is filled with a material such as a resin having a lower Young's modulus than the piezoelectric material of the piezoelectric layer, and the piezoelectric A slit-like fragile layer made of the same material as the piezoelectric material of the body layer in a porous shape, a slit-like fragile layer formed of a material such as lead titanate different from the piezoelectric material of the piezoelectric layer, or polarization or It can be formed by a crack-like slit or the like intentionally generated by operation.
Preferably, the stress relaxation part is a slit-like groove part recessed inward from the side surface of the ceramic laminate. In this case, the stress relaxation part can be formed relatively easily.

上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の側面に形成される。上記応力緩和部は、例えば上記側面電極が形成される側の側面に部分的に形成することもできるが、上記セラミック積層体の外周面全周に渡って周方向に設けることもできる。   The stress relaxation part is formed on a side surface of the ceramic laminate. The stress relaxation portion can be partially formed on the side surface on which the side electrode is formed, for example, but can also be provided in the circumferential direction over the entire outer peripheral surface of the ceramic laminate.

また、上記応力緩和部は、例えば焼成時に消失する消失材料を用いて形成することができる。
上記消失材料としては、例えば粉末状のカーボン粒子、樹脂粒子、又は、パウダー状の有機物粒子等を炭化させてなる炭化有機物粒子を用いることができる。
特に、上記消失材料として上記カーボン粒子を用いた場合には、熱による形状変化が少ないという上記カーボン粒子の特性を生かして、形状精度良く上記応力緩和部を形成することができる。
一方、上記消失材料として上記炭化有機物粒子を用いた場合には、上記応力緩和部を形成するためのコストを抑制することができる。
なお、上記有機物粒子としては、例えば樹脂材料を粉砕してなる粒子等がある。
炭化有機物粒子とは、上記有機物粒子が含有する水分の一部を除去することにより、ある程度炭化させて、流動性及び分散性が良好な微粒子の状態となった粒子をいう。
Moreover, the said stress relaxation part can be formed, for example using the loss | disappearance material which lose | disappears at the time of baking.
As the disappearing material, for example, carbonized organic particles obtained by carbonizing powdered carbon particles, resin particles, powdered organic particles, or the like can be used.
In particular, when the carbon particles are used as the disappearing material, the stress relaxation portion can be formed with high shape accuracy by taking advantage of the characteristics of the carbon particles that the shape change due to heat is small.
On the other hand, when the carbonized organic particles are used as the disappearing material, the cost for forming the stress relaxation portion can be suppressed.
Examples of the organic particles include particles formed by pulverizing a resin material.
The carbonized organic particles are particles that are carbonized to some extent by removing a part of the water contained in the organic particles, and are in a state of fine particles having good fluidity and dispersibility.

また、上記応力緩和部は、スリット状の領域を、上記積層型圧電素子の分極又は駆動時に亀裂が生じる材料によって形成し、上記積層型圧電素子の分極又は駆動時に亀裂を生じさせて形成しすることもできる。   Further, the stress relaxation portion is formed by forming a slit-like region from a material that cracks when the laminated piezoelectric element is polarized or driven, and causing cracks when the laminated piezoelectric element is polarized or driven. You can also.

また、上記応力緩和部を積層方向に挟む二つの上記電極配設層は、いずれも同じ側面電極に電気的に導通されていることが好ましい。より好ましくは、正極側の側面電極に電気的に接続されていることが好ましい。
この場合には、上記積層型圧電素子の耐久性を向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the two electrode arrangement layers sandwiching the stress relaxation portion in the stacking direction are both electrically connected to the same side electrode. More preferably, it is preferably electrically connected to the side electrode on the positive electrode side.
In this case, the durability of the multilayer piezoelectric element can be improved.

次に、上記積層型圧電素子の製造にあたっては、上記原料調合工程と、上記仮焼工程と、上記シート成形工程と、上記電極印刷工程と、上記積層工程と、上記脱脂工程と、上記焼成工程と、上記側面電極形成工程とを行う。
上記原料調合工程においては、Pb源、Sr源、Zr源、Ti源、Y源、Nb源、及びSb源を、一般式(1):(PbaSrb)(ZrcTid(YeNbfSbg))O3(ただし、0.90≦a+b≦0.98、0.03≦b≦0.08、c+d+e+f+g=1、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009)という配合割合で混合して原料混合物を作製する。
このような配合割合で上記原料混合物を調整することにより、後述の焼成工程後に上記一般式(1)で表される上記圧電材料からなる上記圧電体層を形成することができる。
Next, in manufacturing the laminated piezoelectric element, the raw material preparation step, the calcining step, the sheet forming step, the electrode printing step, the laminating step, the degreasing step, and the firing step. And the side electrode forming step.
In the raw material preparation step, the Pb source, Sr source, Zr source, Ti source, Y source, Nb source, and Sb source are represented by the general formula (1): (Pb a Sr b ) (Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )) O 3 (where 0.90 ≦ a + b ≦ 0.98, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, c + d + e + f + g = 1, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d) ≦ 0.48, 0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0.009) are mixed to prepare a raw material mixture.
By adjusting the raw material mixture at such a blending ratio, the piezoelectric layer made of the piezoelectric material represented by the general formula (1) can be formed after the firing step described later.

Pb源、Sr源、Zr源、Ti源、Y源、Nb源、及びSb源等の各元素源は、それぞれPb、Sr、Zr、Ti、Y、Nb、又はSbを少なくとも含有する酸化物又は複合酸化物等の化合物を採用することができる。   Each element source such as Pb source, Sr source, Zr source, Ti source, Y source, Nb source, and Sb source is an oxide containing at least Pb, Sr, Zr, Ti, Y, Nb, or Sb, respectively. A compound such as a complex oxide can be employed.

上記仮焼工程においては、上記原料混合物を温度1000℃以下で仮焼して仮焼粉を得る。
上記仮焼工程における加熱温度(仮焼温度)が1000℃を超える場合には、主構成材料のPbが蒸発・気化し組成ずれが生じ所望組成の圧電材料が得られなくなるおそれがある。また、原料混合物を加熱して所望組成の圧電材料を得るための最低合成温度という観点から上記仮焼温度は800℃以上が好ましい。より好ましくは、上記仮焼温度は、850℃以上、950℃以下がよい。
In the calcining step, the raw material mixture is calcined at a temperature of 1000 ° C. or lower to obtain calcined powder.
When the heating temperature (calcining temperature) in the calcination step exceeds 1000 ° C., Pb of the main constituent material is evaporated and vaporized, resulting in a composition shift, and there is a possibility that a piezoelectric material having a desired composition cannot be obtained. The calcining temperature is preferably 800 ° C. or higher from the viewpoint of the lowest synthesis temperature for heating the raw material mixture to obtain a piezoelectric material having a desired composition. More preferably, the calcining temperature is 850 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.

上記シート成形工程においては、上記仮焼粉に少なくともバインダを加えて混合してシート状に成形することにより成形体シートを得る。
上記電極印刷工程においては、上記成形体シート上の例えば上記電極部を形成する領域に、導電性金属を含有する電極材料を印刷して電極印刷シートを得る。このとき、上記電極部の外周に電極材料を印刷しない上記電極非形成部を形成することができる。
また、上記応力緩和部を形成する場合には、上記成形体シートに、上記消失材料を印刷し消失材料印刷シートを得る。
In the sheet forming step, a molded body sheet is obtained by adding at least a binder to the calcined powder, mixing and forming the sheet into a sheet shape.
In the said electrode printing process, the electrode material containing a conductive metal is printed on the area | region which forms the said electrode part, for example on the said molded object sheet, and an electrode printed sheet is obtained. At this time, it is possible to form the electrode non-formation portion on which the electrode material is not printed on the outer periphery of the electrode portion.
Moreover, when forming the said stress relaxation part, the said loss | disappearance material is printed on the said molded object sheet, and a loss | disappearance material printing sheet is obtained.

次いで、上記積層工程においては、上記電極印刷シートを複数積層して積層体を作製する。このとき、上記応力緩和部を形成する場合には、所望の間隔で、上記電極印刷シート間に上記消失材料印刷シートを積層する。その後、上記脱脂工程においては、上記積層体を脱脂する。   Next, in the lamination step, a plurality of the electrode print sheets are laminated to produce a laminate. At this time, when forming the stress relaxation part, the disappearing material printing sheet is laminated between the electrode printing sheets at a desired interval. Thereafter, in the degreasing step, the laminate is degreased.

次に、上記焼成工程においては、該脱脂工程後の上記積層体を焼成する。
これにより、上記成形体シートが焼結して上記圧電材料で構成された上記圧電体層が形成されると共に、上記電極材料を印刷した領域に上記電極部が形成される。その結果、上記圧電体層と上記電極配設層とが交互に複数積層された上記セラミック積層体を得ることができる。
また、上記消失材料印刷シートを積層した場合には、上記焼成工程において上記消失材料が消失し、上記応力緩和部(溝部)を形成することができる。
Next, in the firing step, the laminated body after the degreasing step is fired.
Thereby, the molded body sheet is sintered to form the piezoelectric layer composed of the piezoelectric material, and the electrode portion is formed in a region where the electrode material is printed. As a result, it is possible to obtain the ceramic laminate in which a plurality of the piezoelectric layers and the electrode arrangement layers are alternately laminated.
Moreover, when the said loss | disappearance material printing sheet is laminated | stacked, the said loss | disappearance material lose | disappears in the said baking process, and the said stress relaxation part (groove part) can be formed.

上記側面電極形成工程においては、上記セラミック積層体に、上記側面電極を形成する。上記側面電極は、例えば、Ag、Ag合金等の導電性金属を焼付けることにより形成することができる。このようにして上記積層型圧電素子を得ることができる。   In the side electrode forming step, the side electrode is formed on the ceramic laminate. The side electrode can be formed, for example, by baking a conductive metal such as Ag or an Ag alloy. In this way, the multilayer piezoelectric element can be obtained.

また、上記積層型圧電素子を積層方向に複数接合することにより、上記ユニット接合積層型圧電素子を形成することができる。
具体的には、上記積層型圧電素子を積層方向に積み重ねると共に、接合部を接着剤等により接合する。これにより、上記ユニット接合積層型圧電素子を得ることができる。
Further, the unit bonded stacked piezoelectric element can be formed by bonding a plurality of the stacked piezoelectric elements in the stacking direction.
Specifically, the stacked piezoelectric elements are stacked in the stacking direction, and the bonding portion is bonded with an adhesive or the like. Thereby, the unit bonded laminated piezoelectric element can be obtained.

上記積層型圧電素子及び上記ユニット接合積層型圧電素子は、例えば燃料噴射弁等に用いることができる。   The laminated piezoelectric element and the unit bonded laminated piezoelectric element can be used for a fuel injection valve, for example.

(実施例1)
次に、本発明の実施例につき、図1〜図16を用いて説明する。
図1に示すごとく、本例においては、複数の積層型圧電素子2が積層方向に接合されてなるユニット接合積層型圧電素子1を製造する。各積層型圧電素子2は、その積層方向の端部で互いに接合されており、積層型圧電素子2間には接合部15が形成されている。
Example 1
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, in this example, a unit bonded stacked piezoelectric element 1 in which a plurality of stacked piezoelectric elements 2 are bonded in the stacking direction is manufactured. The stacked piezoelectric elements 2 are bonded to each other at the ends in the stacking direction, and a bonded portion 15 is formed between the stacked piezoelectric elements 2.

図2及び図3に示すごとく、積層型圧電素子2は、複数の圧電体層21と複数の電極配設層22、23とを交互に積層してなるセラミック積層体20と、その積層方向に垂直な面である側面に形成された一対の側面電極28、29とを有する。電極配設層22、23は、その電極部221、231において、それぞれいずれか一方の側面電極28、29に電気的に接続している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the multilayer piezoelectric element 2 includes a ceramic laminate 20 in which a plurality of piezoelectric layers 21 and a plurality of electrode arrangement layers 22 and 23 are alternately laminated, and in the stacking direction. It has a pair of side surface electrodes 28 and 29 formed on the side surface which is a vertical surface. The electrode arrangement layers 22 and 23 are electrically connected to one of the side electrodes 28 and 29 in the electrode portions 221 and 231, respectively.

図2及び図3に示すごとく、各電極配設層22、23は、電極非形成部222、232において、電極配設層22、23を挟む上下の圧電体層21との境界が無くなっている。即ち、圧電体層21と電極配設層22,23とは完全な層状構造で積層しているわけではない。しかし、本明細書においては、便宜上、セラミック積層体20内において、電極配設層22、23の電極部221、231を水平方向(積層方向と垂直な方向)に延長させた平面に電極非形成部222、232が存在し、電極部221、231と電極非形成部222、232とからなる電極配設層22、23が圧電体層21と積層構造を形成しているものとして取り扱う。したがって、各圧電体層21は、隣接する2つの電極配設層22、23に挟まれた領域となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the electrode arrangement layers 22 and 23 have no boundary with the upper and lower piezoelectric layers 21 sandwiching the electrode arrangement layers 22 and 23 in the electrode non-forming portions 222 and 232. . That is, the piezoelectric layer 21 and the electrode arrangement layers 22 and 23 are not laminated with a complete layered structure. However, in this specification, for convenience, in the ceramic laminate 20, no electrodes are formed on a plane in which the electrode portions 221 and 231 of the electrode arrangement layers 22 and 23 are extended in the horizontal direction (direction perpendicular to the lamination direction). The portions 222 and 232 exist, and the electrode arrangement layers 22 and 23 including the electrode portions 221 and 231 and the electrode non-formation portions 222 and 232 are handled as forming a laminated structure with the piezoelectric layer 21. Accordingly, each piezoelectric layer 21 is a region sandwiched between two adjacent electrode arrangement layers 22 and 23.

圧電体層21は、一般式(1):(PbaSrb){ZrcTid(YeNbfSbg)}O3で表され、0.90≦a+b≦0.98、0.03≦b≦0.08、c+d+e+f+g=1、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009という関係を満足する圧電材料からなる。
セラミック積層体20の両端には、他よりも厚みの大きな圧電体層210(ダミー層210)が形成されている。
The piezoelectric layer 21 is represented by the general formula (1): (Pb a Sr b ) {Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )} O 3 , 0.90 ≦ a + b ≦ 0.98, 0. 03 ≦ b ≦ 0.08, c + d + e + f + g = 1, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48, 0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0 .009 made of a piezoelectric material satisfying the relationship.
A piezoelectric layer 210 (dummy layer 210) having a larger thickness than the others is formed at both ends of the ceramic laminate 20.

また、セラミック積層体20は、側面より内方に凹むスリット状の応力緩和部25(溝部25)を有する。本例において、応力緩和部25は、セラミック積層体20の側面より内方に凹むスリット状の溝部であり、セラミック積層体20の側面全周に渡って周方向に形成されている。
また、応力緩和部25を挟んで隣り合う2つの電極配設層22の電極部221は、いずれも正極側の側面電極28に電気的に接続されている。その他の電極配設層22、23は、電極部221、231において、交互に異なる側面電極28、29に電気的に接続されている。
Moreover, the ceramic laminated body 20 has the slit-shaped stress relaxation part 25 (groove part 25) dented inward from a side surface. In this example, the stress relaxation part 25 is a slit-like groove part recessed inward from the side surface of the ceramic laminated body 20, and is formed in the circumferential direction over the entire side surface of the ceramic laminated body 20.
Further, the electrode portions 221 of the two electrode arrangement layers 22 adjacent to each other with the stress relaxation portion 25 interposed therebetween are both electrically connected to the side electrode 28 on the positive electrode side. The other electrode arrangement layers 22 and 23 are electrically connected to alternately different side electrodes 28 and 29 in the electrode portions 221 and 231.

図1に示すごとく、ユニット接合積層型圧電素子1においては、各セラミック積層体20の同じ側面に形成された側面電極28、29同士をそれぞれ電気的に接続する外部電極18、19が形成されている。
なお、図1〜図3においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子を示してある。
As shown in FIG. 1, in the unit bonded multilayer piezoelectric element 1, external electrodes 18 and 19 that electrically connect the side electrodes 28 and 29 formed on the same side surface of each ceramic laminate 20 are formed. Yes.
In FIG. 1 to FIG. 3, for convenience of drawing, the multilayer piezoelectric element is shown in a form in which the actual number of layers is omitted.

本例の積層型圧電素子の製造にあたっては、原料調合工程、仮焼工程、シート成形工程、電極印刷工程、積層工程、脱脂工程、焼成工程、及び側面電極形成工程を行う。
原料調合工程においては、Pb源、Sr源、Zr源、Ti源、Y源、Nb源、及びSb源を、一般式(1):(PbaSrb)(ZrcTid(YeNbfSbg))O3(ただし、c+d+e+f=1、0.90≦a+b≦0.97、0.03≦b≦0.08、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.01)という配合割合で混合して原料混合物を作製する。
In manufacturing the laminated piezoelectric element of this example, a raw material preparation step, a calcination step, a sheet forming step, an electrode printing step, a lamination step, a degreasing step, a firing step, and a side electrode forming step are performed.
In the raw material blending step, the Pb source, Sr source, Zr source, Ti source, Y source, Nb source, and Sb source are represented by the general formula (1): (Pb a Sr b ) (Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )) O 3 (where c + d + e + f = 1, 0.90 ≦ a + b ≦ 0.97, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48, 0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0.01) to prepare a raw material mixture.

仮焼工程においては、上記原料混合物を温度1000℃以下で仮焼して仮焼粉を得る。
シート成形工程においては、上記仮焼粉に少なくともバインダを加えて混合してシート状に成形することにより成形体シートを得る。
電極印刷工程においては、成形体シート210上の上記電極部を形成する領域41に、導電性金属を含有する電極材料220、230を印刷して電極印刷シート31、32を得る(図4及び図5参照)。
In the calcining step, the raw material mixture is calcined at a temperature of 1000 ° C. or lower to obtain calcined powder.
In the sheet forming step, at least a binder is added to the calcined powder and mixed to form a sheet, thereby obtaining a formed body sheet.
In the electrode printing process, electrode materials 220 and 230 containing a conductive metal are printed on the region 41 where the electrode part is formed on the molded sheet 210 to obtain the electrode printed sheets 31 and 32 (FIGS. 4 and 4). 5).

積層工程においては、電極印刷シート31、32を複数積層して積層体40(4)を作製する(図7参照)。その後、上記脱脂工程においては、上記積層体を脱脂する。
次に、上記焼成工程においては、該脱脂工程後の上記積層体を焼成してセラミック積層体20を得る(図2及び図3参照)。
上記側面電極形成工程においては、セラミック積層体20に、側面電極28、29を形成する(図2及び図3参照)。
In the lamination step, a plurality of electrode print sheets 31 and 32 are laminated to produce a laminate 40 (4) (see FIG. 7). Thereafter, in the degreasing step, the laminate is degreased.
Next, in the firing step, the laminate after the degreasing step is fired to obtain a ceramic laminate 20 (see FIGS. 2 and 3).
In the side electrode forming step, side electrodes 28 and 29 are formed on the ceramic laminate 20 (see FIGS. 2 and 3).

また、本例においては、応力緩和部を形成するために、消失材料印刷工程を行う。
消失材料印刷工程においては、成形体シート210上における最終的に応力緩和部となる部分に、焼成によって消失する消失材料250を印刷し、消失材料印刷シート33を形成する。そして、上記積層工程においては、所定枚数積層した電極印刷シート31、32間に消失材料印刷シート33を配設して積層体40を作製する(図7参照)。
Moreover, in this example, in order to form a stress relaxation part, a loss | disappearance material printing process is performed.
In the disappearing material printing step, the disappearing material 250 that disappears by firing is printed on the part that finally becomes the stress relaxation portion on the molded body sheet 210 to form the disappearing material printing sheet 33. And in the said lamination process, the loss | disappearance material printing sheet 33 is arrange | positioned between the electrode printing sheets 31 and 32 laminated | stacked a predetermined number, and the laminated body 40 is produced (refer FIG. 7).

以下、本例の積層型圧電素子の製造方法につき、図1〜図10、及び図12を用いて詳細に説明する。本例においては、図12に示す工程図の調合1から側面電極焼付けまで行うことにより、積層型圧電素子を得る。   Hereinafter, the manufacturing method of the multilayer piezoelectric element of this example will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10 and FIG. In this example, a laminated piezoelectric element is obtained by performing from the preparation 1 of the process diagram shown in FIG. 12 to the side electrode baking.

<原料調合工程>
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてPb34、SrCO3、ZrO2、TiO2、Y23、Nb25及びSb23を準備し、これらの出発原料を上記一般式(1)(PbaSrb){ZrcTid(YeNbfSbg)}O3で示される組成となるような化学量論比で秤量した。次いで、湿式にて混合及び粉砕を行った後、温度120℃で乾燥した。
<Raw material preparation process>
First, a ceramic raw material powder such as lead zirconate titanate (PZT) serving as a piezoelectric material was prepared. Specifically, Pb 3 O 4 , SrCO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 and Sb 2 O 3 are prepared as starting materials, and these starting materials are represented by the above general formula (1 ) (Pb a Sr b ) {Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )} O 3 Weighed in a stoichiometric ratio. Next, the mixture was wet-mixed and pulverized, and then dried at a temperature of 120 ° C.

<仮焼工程>
次に、原料混合物を温度850℃で7時間仮焼した。次いで、仮焼粉をらいかい機にて粗粉砕した。次いで、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕し、この仮焼粉の粉砕物(粒径(D50値):0.65±0.05μm)を乾燥した。
<Calcination process>
Next, the raw material mixture was calcined at a temperature of 850 ° C. for 7 hours. Next, the calcined powder was coarsely pulverized with a rake machine. Next, the calcined powder was wet pulverized by a pearl mill, and the pulverized product of the calcined powder (particle diameter (D50 value): 0.65 ± 0.05 μm) was dried.

<成形工程>
次に、仮焼粉に、溶剤、バインダ、可塑剤、及び分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた仮焼粉のスラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡し、さらに粘度調整した。
次いで、ドクターブレード法により、仮焼粉のスラリーをキャリアフィルム上に塗布し、厚さ80μmの長尺の成形体シート(グリーンシート)を成形した。このグリーンシートを所定の大きさに切断して、幅広のグリーンシートを作製した(シート成形)。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
<Molding process>
Next, a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, etc. are added to the calcined powder and mixed by a ball mill, and the resulting calcined powder slurry is vacuum degassed while being stirred by a stirrer in a vacuum apparatus. The viscosity was further adjusted.
Next, a calcined powder slurry was applied onto a carrier film by a doctor blade method to form a long molded sheet (green sheet) having a thickness of 80 μm. The green sheet was cut into a predetermined size to produce a wide green sheet (sheet molding).
In addition to the doctor blade method used in this example, an extrusion molding method and various other methods can be employed as the green sheet molding method.

<電極印刷工程>
次に、電極印刷工程では、図4及び図5に示すごとく、グリーンシート210上に電極部となる電極材料220,230を印刷し、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32の2種類の電極印刷シートを作製した(電極印刷)。
以下に、電極印刷シートの作製についてさらに説明する。
図4に示すごとく、第1電極印刷シート31の作製に当たっては、グリーンシート210上の印刷領域41において、最終的に電極部となる部分に電極材料220を印刷した。これにより、第1電極印刷シート31を形成した。
また、図5に示すごとく、第2電極印刷シート32の形成に当たっては、第1電極印刷シートと同様に、グリーンシート210上の印刷領域41において、電極部となる部分に電極材料230を印刷した。これにより、第2電極印刷シート32を形成した。
第1電極印刷シート及び第2電極印刷シートにおいては、電極材料220、230が印刷領域41内のそれぞれ異なる端部に露出するように電極材料220、230の印刷を行った。
なお、本例では、電極材料として、ペースト状のAg/Pd合金を用いた。また、上記以外にも、Ag、Pd、Cu、Ni等の単体、Cu/Ni等の合金を用いることができる。
<Electrode printing process>
Next, in the electrode printing step, as shown in FIGS. 4 and 5, the electrode materials 220 and 230 serving as the electrode portions are printed on the green sheet 210, and the first electrode printing sheet 31 and the second electrode printing sheet 32. Various types of electrode printing sheets were prepared (electrode printing).
Below, preparation of an electrode printing sheet is further demonstrated.
As shown in FIG. 4, in producing the first electrode printed sheet 31, the electrode material 220 was printed on a portion that finally becomes an electrode portion in the printing region 41 on the green sheet 210. Thereby, the 1st electrode printing sheet 31 was formed.
Further, as shown in FIG. 5, in forming the second electrode print sheet 32, the electrode material 230 was printed on the portion to be an electrode portion in the print region 41 on the green sheet 210 in the same manner as the first electrode print sheet. . Thereby, the 2nd electrode printing sheet 32 was formed.
In the first electrode printing sheet and the second electrode printing sheet, the electrode materials 220 and 230 were printed so that the electrode materials 220 and 230 were exposed at different ends in the printing region 41.
In this example, a pasty Ag / Pd alloy was used as the electrode material. In addition to the above, simple substances such as Ag, Pd, Cu, and Ni, and alloys such as Cu / Ni can be used.

<消失材料印刷工程>
次に、セラミック積層体20の側面に応力緩和部25(図2及び図3参照)を設けるため、図6に示すごとく、消失材料印刷シート33を形成する消失材料印刷工程を行った。
同図に示すごとく、グリーンシート210上の印刷領域41において、最終的に応力緩和部となる部分に焼成によって消失する消失材料250を印刷した。これにより、消失材料印刷シート33を作製した。
本例では、消失材料としてカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、カーボン粒子以外にも、炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、粉末状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料等を用いることができる。
<Disappearing material printing process>
Next, in order to provide the stress relaxation part 25 (refer FIG.2 and FIG.3) on the side surface of the ceramic laminated body 20, as shown in FIG. 6, the vanishing material printing process which forms the vanishing material printing sheet 33 was performed.
As shown in the figure, in the printing region 41 on the green sheet 210, a disappearing material 250 that disappears by firing was printed on a portion that finally becomes a stress relaxation portion. Thereby, the disappearance material printing sheet 33 was produced.
In this example, a material made of carbon particles was used as the disappearing material. In addition to carbon particles, carbonized organic particles can also be used. The carbonized organic particles can be obtained by carbonizing powdered organic particles, or by pulverizing the carbonized organic material. Furthermore, as the organic substance, a polymer material such as a resin can be used.

また、電極印刷工程及び消失材料印刷工程においては、後述の積層及び切断工程により複数の積層体を作製するために、一枚のグリーンシート上に複数の電極材料220、230及び消失材料250を印刷した。
また、切断工程において切断される部分を避けるように、図4〜図6に示すごとく間隙42を空けて、電極材料220、230及び消失材料層250の印刷を行った。つまり、グリーンシート210上の隣接する印刷領域41の間に間隙42を設けて印刷を行った。
Further, in the electrode printing process and the disappearing material printing process, a plurality of electrode materials 220 and 230 and the disappearing material 250 are printed on one green sheet in order to produce a plurality of laminated bodies by the laminating and cutting processes described later. did.
Further, the electrode materials 220 and 230 and the disappearing material layer 250 were printed with a gap 42 as shown in FIGS. 4 to 6 so as to avoid a portion to be cut in the cutting process. That is, printing was performed by providing a gap 42 between adjacent print areas 41 on the green sheet 210.

<積層工程>
次に、図7に示すごとく、第1電極印刷シート31、第2電極印刷シート32、及び消失材料印刷シート33を所定の順序で各印刷領域41を積層方向に揃えて積層した。
このとき、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32を交互に積層し、上記応力緩和部を形成したい位置に消失材料印刷シート33を挿入して積層した。
具体的には、本例においては、第1電極印刷シート31と第2電極印刷シート32との積層構造11層毎に消失材料印刷シート33を積層し、第1電極印刷シート31及び第2電極印刷シート32とが合計で95枚となるように積層した。
このとき、第1電極印刷シート31と第2電極印刷シート32とはその電極材料220,230が交互に印刷領域41の対向する端面に露出するように積層した。ただし、消失材料印刷シート33を隣接して挟む2つの電極印刷シートについては、電極材料の形成パターンが同じ印刷シート(第1電極印刷シート31)を用い、印刷領域41の対向する2つの端面のうち同じ端面に電極材料220が露出するように積層した。すなわち、図9に示すごとく、消失材料印刷シート33の上下には、後述の切断工程後に電極材料220が同じ側面に露出するような向きで第1電極印刷シート31を配置した。
また、積層体の両端には、電極材料や消失材料を印刷していないグリーンシート210を積層した。そして、このようにして積層したシートを100℃で加熱すると共に積層方向に50MPaで加圧し、予備積層体40を形成した。なお、図7においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体を示してある。
<Lamination process>
Next, as shown in FIG. 7, the first electrode printing sheet 31, the second electrode printing sheet 32, and the disappearing material printing sheet 33 were stacked in a predetermined order with the printing regions 41 aligned in the stacking direction.
At this time, the 1st electrode printing sheet 31 and the 2nd electrode printing sheet 32 were laminated | stacked alternately, and the loss | disappearance material printing sheet 33 was inserted and laminated | stacked in the position which wants to form the said stress relaxation part.
Specifically, in this example, the disappearance material printing sheet 33 is laminated for every 11 layers of the laminated structure of the first electrode printing sheet 31 and the second electrode printing sheet 32, and the first electrode printing sheet 31 and the second electrode are laminated. The printing sheets 32 were stacked so that the total number of sheets was 95.
At this time, the first electrode print sheet 31 and the second electrode print sheet 32 were laminated so that the electrode materials 220 and 230 were alternately exposed on the opposing end surfaces of the print region 41. However, for the two electrode print sheets sandwiching the disappearing material print sheet 33 adjacent to each other, a print sheet having the same electrode material formation pattern (first electrode print sheet 31) is used, and two opposing end surfaces of the print region 41 are used. Of these, the electrode material 220 was laminated so as to be exposed on the same end face. That is, as shown in FIG. 9, the first electrode printing sheet 31 is arranged above and below the disappearing material printing sheet 33 in such a direction that the electrode material 220 is exposed on the same side surface after the cutting process described later.
Moreover, the green sheet 210 which has not printed the electrode material or the loss | disappearance material was laminated | stacked on the both ends of the laminated body. And the sheet | seat laminated | stacked in this way was heated at 100 degreeC, and it pressurized by 50 Mpa in the lamination direction, and the preliminary | backup laminated body 40 was formed. In FIG. 7, for the convenience of drawing, the preliminary laminated body is shown in a form in which the actual number of laminated layers is omitted.

次に、図8〜図10に示すごとく、形成した予備積層体を切断位置43に沿って積層方向に切断し、中間積層体4を形成した(切断工程)。
なお、予備積層体40の切断は、中間積層体4ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体4を含んで切断してもよい。本例においては、中間積層体4ごとに切断し、各電極材料220、230及び消失材料層250が中間積層体4の側面に露出するように切断を行った。
なお、図9及び図10においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体及び中間積層体を示してある。
Next, as shown in FIGS. 8 to 10, the formed preliminary laminated body was cut in the lamination direction along the cutting position 43 to form the intermediate laminated body 4 (cutting step).
The preliminary laminated body 40 may be cut for each intermediate laminated body 4 or may be cut including a plurality of intermediate laminated bodies 4. In this example, each intermediate laminate 4 was cut and cut so that the electrode materials 220 and 230 and the disappearing material layer 250 were exposed on the side surfaces of the intermediate laminate 4.
In FIG. 9 and FIG. 10, the preliminary laminated body and the intermediate laminated body are shown in a form in which the actual number of laminated layers is omitted for the convenience of drawing.

<脱脂工程>
次に、中間積層体のグリーンシートに含有されているバインダ樹脂を90%以上加熱除去した(脱脂)。加熱は、80時間かけて徐々に500℃まで昇温して10時間保持した。
<Degreasing process>
Next, 90% or more of the binder resin contained in the green sheet of the intermediate laminate was removed by heating (degreasing). In heating, the temperature was gradually raised to 500 ° C. over 80 hours and held for 10 hours.

<焼成工程>
次に、脱脂した中間積層体を焼成した。焼成は、温度1070℃まで18時間かけて徐々に昇温させ、2時間保持後、徐々に冷却することで行った。
このようにして、図2及び図3に示すごとく、圧電体層21と電極配設層22、23とが交互に積層されてなり、スリット状の応力緩和部25を有するセラミック積層体20を得た。
<Baking process>
Next, the degreased intermediate laminate was fired. Firing was performed by gradually raising the temperature to 1070 ° C. over 18 hours, holding for 2 hours, and then gradually cooling.
In this way, as shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric laminate 21 and the electrode arrangement layers 22 and 23 are alternately laminated, and the ceramic laminate 20 having the slit-like stress relaxation portions 25 is obtained. It was.

<側面電極形成工程>
そして、焼成後、全面研磨を行って縦6mm×横6mm×高さ4.4mmのセラミック積層体20を作製し、その両側面を挟むように、一対の側面電極28、29を焼付けた。
このとき、各電極配設層22、23の電極部221、222は、それぞれ交互に異なる側面の側面電極28、29に電気的に接続される。ただし、応力緩和部25を挟む2つの電極配設層22の電極部221は、同じ側の側面電極28に電気的に接続される。そして、本例においては、応力緩和部を挟む2つの電極配設層22の電極部221が接続されている側の側面電極28を正極とした。
<Side electrode formation process>
After firing, the entire surface was polished to produce a ceramic laminate 20 having a length of 6 mm, a width of 6 mm, and a height of 4.4 mm, and a pair of side electrodes 28 and 29 were baked so as to sandwich both side surfaces thereof.
At this time, the electrode portions 221 and 222 of the electrode arrangement layers 22 and 23 are electrically connected to the side electrodes 28 and 29 on the different side surfaces alternately. However, the electrode portions 221 of the two electrode arrangement layers 22 sandwiching the stress relaxation portion 25 are electrically connected to the side electrode 28 on the same side. In this example, the side electrode 28 on the side where the electrode portions 221 of the two electrode arrangement layers 22 sandwiching the stress relaxation portion are connected as the positive electrode.

以上のようにして、図2及び図3に示すごとく、複数の圧電体層21と複数の電極配設層22、23とを交互に積層してなるセラミック積層体20と、その側面に形成された応力緩和部25と、一対の側面電極28、29とを有する積層型圧電素子2を作製した。   As described above, as shown in FIGS. 2 and 3, the ceramic laminate 20 is formed by alternately laminating the plurality of piezoelectric layers 21 and the plurality of electrode arrangement layers 22 and 23, and is formed on the side surface thereof. The multilayer piezoelectric element 2 having the stress relaxation portion 25 and the pair of side surface electrodes 28 and 29 was produced.

次に、このようにして得られた積層型圧電素子を複数接合し、ユニット接合積層型圧電素子を作製する。
まず、積層型圧電素子を接合させる接着剤として、シリコーン樹脂系接着剤を準備した。このシリコーン樹脂系接着剤は、ビニル基を含有する直鎖状のオルガノポリシロキサンをシリコーンゴム組成物の主剤として含有し、オルガノハイドロジェンポリシロキサンを架橋剤として含有する。本例においては、シリコーン樹脂系接着剤として硬化後の接着強度が1.3MPa以上のものを採用した。
Next, a plurality of multilayer piezoelectric elements obtained in this way are bonded to produce a unit bonded multilayer piezoelectric element.
First, a silicone resin adhesive was prepared as an adhesive for joining the laminated piezoelectric elements. This silicone resin adhesive contains a linear organopolysiloxane containing a vinyl group as a main ingredient of a silicone rubber composition, and contains an organohydrogenpolysiloxane as a crosslinking agent. In this example, a silicone resin adhesive having an adhesive strength after curing of 1.3 MPa or more was employed.

図11に示すごとく、積層型圧電素子2の接合面に厚さ1μm以下で接着剤5を塗布し、積層型圧電素子2同士を積層方向に接合した。本例においては、6個の積層型圧電素子2を接合させた。その後、積層方向から圧力をかけて圧着させ、温度180℃で1時間保持して接着剤を硬化させた。
このようにして、積層型圧電素子2が積層方向に6個接合されたユニット接合積層型圧電素子1を作製した。なお、図11においては、図面作成の便宜のため、ユニット接合積層型圧電素子内の積層型圧電素子の数を省略して示すと共に、積層型圧電素子内の圧電体層の数及び応力緩和部を省略してある。
As shown in FIG. 11, the adhesive 5 was applied to the bonding surface of the multilayer piezoelectric element 2 with a thickness of 1 μm or less, and the multilayer piezoelectric elements 2 were bonded to each other in the stacking direction. In this example, six laminated piezoelectric elements 2 were joined. Thereafter, pressure was applied from the stacking direction, and the adhesive was cured by holding at a temperature of 180 ° C. for 1 hour.
In this way, a unit bonded multilayer piezoelectric element 1 in which six multilayer piezoelectric elements 2 were bonded in the stacking direction was produced. In FIG. 11, for convenience of drawing, the number of stacked piezoelectric elements in the unit-bonded stacked piezoelectric element is omitted, and the number of piezoelectric layers in the stacked piezoelectric element and the stress relaxation portion are shown. Is omitted.

また、同図に示すごとく、積層型圧電素子2の接合後に、各積層型圧電素子2に形成された正極側の側面電極28同士を電気的に導通させる外部電極18と、負極側の側面電極29同士をそれぞれ電気的に導通させる外部電極19を形成した。外部電極28、29は、Ag等の導電性金属を焼付けることにより形成した。
このようにして、図1に示すごとく、積層型圧電素子2が複数接合されてなるユニット接合積層型圧電素子1を作製した。
Further, as shown in the figure, after the laminated piezoelectric elements 2 are joined, the external electrodes 18 for electrically connecting the positive side electrodes 28 formed on each laminated piezoelectric element 2 to each other, and the negative side electrodes External electrodes 19 were formed to electrically connect 29 to each other. The external electrodes 28 and 29 were formed by baking a conductive metal such as Ag.
In this way, as shown in FIG. 1, a unit bonded laminated piezoelectric element 1 in which a plurality of laminated piezoelectric elements 2 were bonded was produced.

本例においては、原料調合工程における配合を変えて、組成の異なる複数の圧電材料で構成する圧電体層を形成した。
具体的には、まず、一般式:(Pb0.94Srb)(Zr0.529Ti0.454(Y0.0025Nb0.0025Sb0.006))O3におけるbの値(Sr量)を変えて出発原料を秤量し、その他は上述と同様の操作を行って11種類のユニット接合積層型圧電素子(試料E1〜E7及び試料C1〜C4)を作製した。bの値を後述の表1に示す。
In this example, the composition in the raw material blending process was changed to form a piezoelectric layer composed of a plurality of piezoelectric materials having different compositions.
Specifically, first, the starting material is weighed by changing the value of b (Sr amount) in the general formula: (Pb 0.94 Sr b ) (Zr 0.529 Ti 0.454 (Y 0.0025 Nb 0.0025 Sb 0.006 )) O 3 . Performed the same operation as described above to produce 11 types of unit-bonded laminated piezoelectric elements (samples E1 to E7 and samples C1 to C4). The value of b is shown in Table 1 described later.

また、一般式:(PbaSr0.05)(Zr0.529Ti0.454(Y0.0025Nb0.0025Sb0.006))O3におけるa+0.05の値(Pb+Sr量)を変えて出発原料を秤量し、その他は上述と同様の操作を行って13種類のユニット接合積層型圧電素子(試料E8〜E16及び試料C5〜C8)を作製した。a+0.05の値を後述の表2に示す。 In addition, the starting material was weighed by changing the value of a + 0.05 (Pb + Sr amount) in O 3 in the general formula: (Pb a Sr 0.05 ) (Zr 0.529 Ti 0.454 (Y 0.0025 Nb 0.0025 Sb 0.006 )). The same operation was performed to produce 13 types of unit-bonded laminated piezoelectric elements (samples E8 to E16 and samples C5 to C8). The value of a + 0.05 is shown in Table 2 below.

また、一般式:(Pb0.94Sr0.05)(Zr0.529Ti0.454(Y0.0025Nb0.0025Sbg))O3におけるgの値(Sb量)を変えて出発原料を秤量し、その他は上述と同様の操作を行って14種類のユニット接合積層型圧電素子(試料E17〜E25及び試料C9〜C13)を作製した。gの値を後述の表3に示す。 In addition, the starting material was weighed by changing the value of g (Sb amount) in the general formula: (Pb 0.94 Sr 0.05 ) (Zr 0.529 Ti 0.454 (Y 0.0025 Nb 0.0025 Sb g )) O 3 , and the others were the same as above Operation was performed to produce 14 types of unit-bonded laminated piezoelectric elements (samples E17 to E25 and samples C9 to C13). The value of g is shown in Table 3 below.

また、一般式:(Pb0.94Sr0.05)(Zr0.529Ti0.454(YeNbfSb0.006))O3におけるe+fの値(Y+Nb量、ただしe:f=1:1)を変えて出発原料を秤量し、その他は上述と同様の操作を行って14種類のユニット接合積層型圧電素子(試料E26〜E35及び試料C14〜C17)を作製した。e+fの値を後述の表4に示す。 Also, the starting material is changed by changing the value of e + f (Y + Nb amount, e: f = 1: 1) in the general formula: (Pb 0.94 Sr 0.05 ) (Zr 0.529 Ti 0.454 (Y e Nb f Sb 0.006 )) O 3 Weighed and performed the other operations in the same manner as above to produce 14 types of unit-bonded laminated piezoelectric elements (samples E26 to E35 and samples C14 to C17). The value of e + f is shown in Table 4 described later.

次に、上記のようにして得られたユニット接合積層型圧電素子(試料E1〜E35及び試料C1〜C17)について、変位量を測定した。
具体的には、積層方向に500Nの荷重をかけながら各試料(ユニット接合積層型圧電素子)に150Vの電圧を印加した。このときの各試料の変位は、レーザー変位計により測定した。測定は2点について行い、これらの平均をもって各試料の変位量とした。
なお、変位量の測定は室温で行うが、予め各試料を駆動している状態で20程度エージングした後に測定を行った。その結果を表1〜4及び図13〜図16に示す。
Next, the displacement amount was measured for the unit bonded laminated piezoelectric elements (samples E1 to E35 and samples C1 to C17) obtained as described above.
Specifically, a voltage of 150 V was applied to each sample (unit bonded stacked piezoelectric element) while applying a load of 500 N in the stacking direction. The displacement of each sample at this time was measured with a laser displacement meter. The measurement was performed on two points, and the average of these was used as the displacement amount of each sample.
The displacement was measured at room temperature, but was measured after aging for about 20 with each sample being driven in advance. The results are shown in Tables 1 to 4 and FIGS.

Figure 2011009269
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Figure 2011009269
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Figure 2011009269
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表1〜表4及び図13〜図16に示すごとく、一般式(1):(PbaSrb){ZrcTid(YeNbfSbg)}O3(c+d+e+f+g=1、0.90≦a+b≦0.98、0.03≦b≦0.08、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009)で表される組成の圧電材料で構成する圧電体層を形成した試料E1〜試料E35は、40μm以上という大きな変位量を示し、変位性能に優れていた。これに対し、上述の組成の範囲外にある試料C1〜試料C17は、変位性能が不充分であった。 As shown in Tables 1 to 4 and FIGS. 13 to 16, the general formula (1): (Pb a Sr b ) {Zr c T i d (Y e Nb f Sb g )} O 3 (c + d + e + f + g = 1, 0. 90 ≦ a + b ≦ 0.98, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48, 0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0 Sample E1 to Sample E35 on which a piezoelectric layer composed of a piezoelectric material having a composition represented by .001 ≦ g ≦ 0.009) showed a large displacement amount of 40 μm or more and was excellent in displacement performance. On the other hand, Sample C1 to Sample C17 outside the above composition range were insufficient in displacement performance.

したがって、本例によれば、一般式(1)で表される圧電材料は、優れた変位性能を示すことができ、かかる圧電材料を用いた積層型圧電素子及びユニット接合積層型圧電素子は、実用上優れた変位性能を発揮できることがわかる。   Therefore, according to this example, the piezoelectric material represented by the general formula (1) can exhibit excellent displacement performance, and the laminated piezoelectric element and the unit bonded laminated piezoelectric element using such a piezoelectric material are: It can be seen that the displacement performance excellent in practical use can be exhibited.

1 ユニット接合積層型圧電素子
15 接合部
18 外部電極
19 外部電極
2 積層型圧電素子
21 圧電体層
22 電極配設層
23 電極配設層
25 応力緩和部
28 側面電極
29 側面電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit junction laminated type piezoelectric element 15 Junction part 18 External electrode 19 External electrode 2 Laminated type piezoelectric element 21 Piezoelectric layer 22 Electrode arrangement layer 23 Electrode arrangement layer 25 Stress relaxation part 28 Side electrode 29 Side electrode

Claims (4)

一般式(1):(PbaSrb){ZrcTid(YeNbfSbg)}O3で表される圧電材料であって、
0.90≦a+b≦0.98、
0.03≦b≦0.08、
c+d+e+f+g=1、
0.980≦c+d≦0.998、
0.45≦d≦0.48、
0.001≦e+f≦0.01、及び
0.001≦g≦0.009
という関係を満足することを特徴とする圧電材料。
A piezoelectric material represented by the general formula (1): (Pb a Sr b ) {Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )} O 3 ,
0.90 ≦ a + b ≦ 0.98,
0.03 ≦ b ≦ 0.08,
c + d + e + f + g = 1,
0.980 ≦ c + d ≦ 0.998,
0.45 ≦ d ≦ 0.48,
0.001 ≦ e + f ≦ 0.01, and 0.001 ≦ g ≦ 0.009
A piezoelectric material characterized by satisfying this relationship.
電圧の印加により伸縮可能な圧電材料からなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に複数積層して構成したセラミック積層体、及び該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記圧電体層は、上記請求項1に記載の上記圧電材料を主成分とすることを特徴とする積層型圧電素子。
A ceramic laminate formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric layers made of a piezoelectric material that can be expanded and contracted by applying a voltage and an electrode arrangement layer including an electrode portion constituting an internal electrode, and a side surface of the ceramic laminate In a laminated piezoelectric element having a pair of side electrodes formed in
The multilayer piezoelectric element, wherein the piezoelectric layer is mainly composed of the piezoelectric material according to claim 1.
電圧の印加により伸縮可能な圧電材料からなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層して構成したセラミック積層体、及び該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極を有する積層型圧電素子の製造方法において、
Pb源、Sr源、Zr源、Ti源、Y源、Nb源、及びSb源を、一般式(1):(PbaSrb)(ZrcTid(YeNbfSbg))O3(ただし、0.90≦a+b≦0.98、0.03≦b≦0.08、c+d+e+f+g=1、0.980≦c+d≦0.998、0.45≦d≦0.48、0.001≦e+f≦0.01、及び0.001≦g≦0.009)という配合割合で混合して原料混合物を作製する原料調合工程と、
上記原料混合物を温度1000℃以下で仮焼して仮焼粉を得る仮焼工程と、
上記仮焼粉に少なくともバインダを加えて混合してシート状に成形することにより成形体シートを得るシート成形工程と、
上記成形体シート上に、導電性金属を含有する電極材料を印刷して電極印刷シートを得る電極印刷工程と、
上記電極印刷シートを複数積層して積層体を作製する積層工程と、
上記積層体を脱脂する脱脂工程と、
該脱脂工程後の上記積層体を焼成して上記セラミック積層体を得る焼成工程と、
上記セラミック積層体に、上記側面電極を形成する側面電極形成工程とを有することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
A ceramic laminate formed by alternately laminating a piezoelectric layer made of a piezoelectric material that can be expanded and contracted by applying a voltage and an electrode arrangement layer including an electrode portion constituting an internal electrode, and a side surface of the ceramic laminate In a method for manufacturing a laminated piezoelectric element having a pair of side electrodes formed,
The Pb source, Sr source, Zr source, Ti source, Y source, Nb source, and Sb source are expressed by the general formula (1): (Pb a Sr b ) (Zr c Ti d (Y e Nb f Sb g )) O 3 (provided that 0.90 ≦ a + b ≦ 0.98, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, c + d + e + f + g = 1, 0.980 ≦ c + d ≦ 0.998, 0.45 ≦ d ≦ 0.48,. 001 ≦ e + f ≦ 0.01 and 0.001 ≦ g ≦ 0.009) are mixed at a mixing ratio to prepare a raw material mixture,
A calcining step of calcining the raw material mixture at a temperature of 1000 ° C. or less to obtain calcined powder;
A sheet molding step of obtaining a molded body sheet by adding at least a binder to the calcined powder and mixing to form a sheet; and
An electrode printing step of obtaining an electrode printing sheet by printing an electrode material containing a conductive metal on the molded body sheet,
A laminating step of laminating a plurality of the electrode print sheets to produce a laminate;
A degreasing step for degreasing the laminate,
A firing step of firing the laminate after the degreasing step to obtain the ceramic laminate;
A method for producing a multilayer piezoelectric element, comprising: a step of forming a side electrode on the ceramic laminate.
請求項2に記載の上記積層型圧電素子、又は請求項3に記載の製造方法により得られる上記積層型圧電素子を積層方向に複数接合して構成したユニット接合積層型圧電素子。   A unit-bonded stacked piezoelectric element comprising a plurality of the stacked piezoelectric elements according to claim 2 or a plurality of the stacked piezoelectric elements obtained by the manufacturing method according to claim 3 bonded in a stacking direction.
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