JP2011213580A - Piezoelectric/electrostrictive sintered compact, and piezoelectric/electrostrictive element - Google Patents

Piezoelectric/electrostrictive sintered compact, and piezoelectric/electrostrictive element Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead-free piezoelectric/electrostrictive sintered compact which exhibits a high distortion rate even under the application of a high electric field as well as a low electric field.SOLUTION: The piezoelectric/electrostrictive sintered compact 1 is obtained by firing a composition comprising: a first component including a first perovskite type oxide expressed by general formula (1): {Li(NaK)}(NbTaSb)O, a compound of one or more kinds of selective elements selected from a group consisting of Ba, Sr, Ca, La, Ce, Nd, Sm, Dy, Ho and Yb, and an Mn compound; a second component as a second perovskite type oxide expressed by general formula (2): {Ba(KNa)}(ZrNb)O; and a third component including Zn as the main component. The content of the third component in the sintered compact lies in a range where a different phase derived from Zn in the sintered compact is not caused, and also, the a, x, y, z, w, p and t satisfy prescribed conditions in the sintered body.

Description

本発明は、圧電/電歪磁器組成物の焼結体(以降、「圧電/電歪焼結体」と称する)、及び当該圧電/電歪焼結体を含んでなる圧電/電歪素子に関する。   The present invention relates to a sintered body of a piezoelectric / electrostrictive porcelain composition (hereinafter referred to as “piezoelectric / electrostrictive sintered body”) and a piezoelectric / electrostrictive element comprising the piezoelectric / electrostrictive sintered body. .

圧電/電歪焼結体は、圧電/電歪体として用いた場合、サブミクロンのオーダーで変位を精密に制御することができるという利点を有する。特に、圧電/電歪焼結体を圧電/電歪体として用いた圧電/電歪アクチュエータは、上述のように変位を精密に制御することができることに加えて、電気機械変換効率が高く、発生力が大きく、応答速度が速く、耐久性が高く、消費電力が少ないという利点をも有することから、インクジェットプリンタのヘッドやディーゼルエンジンのインジェクタ等の幅広い用途に採用されている。   When used as a piezoelectric / electrostrictive body, the piezoelectric / electrostrictive sintered body has the advantage that the displacement can be precisely controlled on the order of submicrons. In particular, a piezoelectric / electrostrictive actuator using a piezoelectric / electrostrictive sintered body as a piezoelectric / electrostrictive body has high electromechanical conversion efficiency in addition to being able to precisely control displacement as described above. Since it has the advantages of high power, fast response speed, high durability, and low power consumption, it is used in a wide range of applications such as inkjet printer heads and diesel engine injectors.

かかる圧電/電歪焼結体用の組成物としては、従来、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電/電歪磁器組成物が用いられていたが、圧電/電歪焼結体からの鉛の溶出が地球環境に与える影響が強く懸念されるようになったことから、今後、PZT系の圧電/電歪磁器組成物の主要元素である鉛の使用が規制されることも危惧されている。   As a composition for such a piezoelectric / electrostrictive sintered body, a lead zirconate titanate (PZT) -based piezoelectric / electrostrictive porcelain composition has been conventionally used. Since the impact of lead elution on the global environment has become a strong concern, there is a concern that the use of lead, the main element of PZT-based piezoelectric / electrostrictive porcelain compositions, will be regulated in the future. Yes.

そこで、非特許文献1乃至3に示されているように、鉛を含まない非鉛系の圧電/電歪磁器組成物として、ニオブ酸アルカリ系をはじめとする様々の圧電/電歪磁器組成物が検討されているものの、これら非鉛系の圧電/電歪磁器組成物を用いて得られる焼結体の圧電/電歪特性はPZT系の圧電/電歪焼結体には匹敵せず、改良が求められている。   Therefore, as shown in Non-Patent Documents 1 to 3, various piezoelectric / electrostrictive porcelain compositions including alkali niobate are used as lead-free piezoelectric / electrostrictive porcelain compositions not containing lead. However, the piezoelectric / electrostrictive characteristics of the sintered body obtained using these lead-free piezoelectric / electrostrictive porcelain compositions are not comparable to the PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered body, There is a need for improvement.

尚、PZT系の圧電/電歪焼結体の高い圧電/電歪特性は、正方晶であるチタン酸鉛(PT)と菱面体晶であるジルコン酸鉛(PZ)とがナノメートルのオーダーの微細な相として分散(以降、「ナノ分散」と称する)している結晶相境界(MPB:Morphotropic Phase Boundary)を有する構造に起因すると言われている。   The high piezoelectric / electrostrictive characteristics of PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered bodies are that tetragonal lead titanate (PT) and rhombohedral lead zirconate (PZ) are on the order of nanometers. It is said to be caused by a structure having a crystal phase boundary (MPB) that is dispersed as a fine phase (hereinafter referred to as “nanodispersion”).

一方、前述のニオブ酸アルカリ系の圧電/電歪磁器組成物を用いて得られる圧電/電歪焼結体においては、正方晶と斜方晶とのMPBを有する構造となっており、このためにPZT系の圧電/電歪焼結体と比較して、圧電/電歪特性が劣っているものと考えられている。つまり、非鉛系の圧電/電歪焼結体においても、正方晶と菱面体晶とのMPBを形成することができれば、PZT系の圧電/電歪焼結体に匹敵する高い圧電/電歪特性を得ることができるものと期待されている。   On the other hand, a piezoelectric / electrostrictive sintered body obtained by using the above-mentioned alkali niobate-based piezoelectric / electrostrictive porcelain composition has a structure having tetragonal and orthorhombic MPB. In addition, it is considered that the piezoelectric / electrostrictive characteristics are inferior to those of the PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered body. That is, even in a lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered body, if a MPB of tetragonal and rhombohedral crystals can be formed, a high piezoelectric / electrostrictive comparable to a PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered body is obtained. It is expected that characteristics can be obtained.

例えば、特許文献1には、正方晶である(Na,K)NbO−(Bi,Li)TiOと菱面体晶である(Na,K)NbO−BaZrOとの組み合わせにおいて、PZT系の圧電/電歪焼結体に匹敵する高い圧電定数(d33=420pC/N)を達成することができることが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a combination of (Na, K) NbO 3 — (Bi, Li) TiO 3 that is tetragonal and (Na, K) NbO 3 —BaZrO 3 that is rhombohedral is a PZT system. It is disclosed that a high piezoelectric constant (d 33 = 420 pC / N) comparable to that of the piezoelectric / electrostrictive sintered body can be achieved.

また、非特許文献4には、正方晶である(Ba,Ca)TiOと菱面体晶であるBa(Ti,Zr)Oとの組み合わせにおいて、PZT系の圧電/電歪焼結体を凌駕する高い圧電定数(d33=560〜620pC/N)を達成することができることが報告されている。加えて、20〜70℃の範囲での温度特性もフラットであり、望ましい。 Non-Patent Document 4 discloses a PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered body in a combination of tetragonal (Ba, Ca) TiO 3 and rhombohedral Ba (Ti, Zr) O 3. It has been reported that high piezoelectric constants (d 33 = 560-620 pC / N) can be achieved. In addition, the temperature characteristic in the range of 20 to 70 ° C. is also flat and desirable.

以上のように、正方晶と菱面体晶とのMPBを形成することにより、非鉛系の圧電/電歪焼結体においても、PZT系の圧電/電歪焼結体以上の圧電/電歪特性を達成し得る可能性が示唆されている。   As described above, by forming MPBs of tetragonal crystals and rhombohedral crystals, piezoelectric / electrostrictives more than PZT piezoelectric / electrostrictive sintered bodies can be obtained even in lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered bodies. The possibility of achieving the characteristics has been suggested.

しかしながら、これまでに得られている、正方晶と菱面体晶とのMPBを有する非鉛系の圧電/電歪焼結体においては、低電界においては高いレベルの圧電定数を達成しているものの、高電界における歪率については不明である(特許文献1、及び非特許文献4)。具体的には、低電界(0.5kV/mm)においてはPZT系の圧電/電歪焼結体を凌ぐ高い歪率を達成しているものの、その歪曲線の形状から、高電界(例えば、4kV/mm程度)における歪率の伸びは期待できないものと予想される(非特許文献4)。   However, in the lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered bodies having tetragonal and rhombohedral MPBs obtained so far, a high level of piezoelectric constant is achieved in a low electric field. The distortion rate in a high electric field is unknown (Patent Document 1 and Non-Patent Document 4). Specifically, although a high strain rate that surpasses PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered bodies has been achieved at a low electric field (0.5 kV / mm), a high electric field (for example, It is expected that an increase in distortion rate at about 4 kV / mm) cannot be expected (Non-Patent Document 4).

また、非特許文献4に記載の構成では、キュリー温度(Tc)も低く(93℃)、非実用的である。更に、当該構成においては高い焼成温度(特許文献1に記載の構成では1000〜1300℃、非特許文献4に記載の構成では1450〜1500℃)が必要とされるため、当該圧電/電歪磁器組成物を焼成して膜化する際に、一部の成分の揮発や基板との反応等に起因する組成の変化や焼結体の製造工程におけるエネルギー消費の増大等が懸念される。   In the configuration described in Non-Patent Document 4, the Curie temperature (Tc) is low (93 ° C.), which is impractical. Further, in this configuration, since a high firing temperature (1000 to 1300 ° C. in the configuration described in Patent Document 1, 1450 to 1500 ° C. in the configuration described in Non-Patent Document 4) is required, the piezoelectric / electrostrictive ceramic When the composition is fired to form a film, there is a concern about a change in the composition due to volatilization of some components, reaction with the substrate, or the like, an increase in energy consumption in the manufacturing process of the sintered body, and the like.

国際公開第2008/143160号International Publication No. 2008/143160

E. Hollenstein et. al., Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 182905E. Hollenstein et. al. , Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 182905 Y. Guo et. al., App. Phys. Lett. 85 (2004) 4121Y. Guo et. al. , App. Phys. Lett. 85 (2004) 4121 Y. Saito et. al., Nature 432, 84−87 (2004)Y. Saito et. al. , Nature 432, 84-87 (2004) W. Liu et al., Phys Rev. Lett. 103, 257602 (2009)W. Liu et al. , Phys Rev. Lett. 103, 257602 (2009)

本発明の目的は、前述の問題を解決するためになされたもので、実用的なキュリー温度(具体的には、200℃以上)を維持しつつ、低電界印加時のみならず、高電界印加時にも高い電界誘起歪率を呈する非鉛系の圧電/電歪焼結体を提供することである。本発明のもう1つの目的は、かかる圧電/電歪焼結体を含んでなる圧電/電歪素子を提供することである。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. While maintaining a practical Curie temperature (specifically, 200 ° C. or higher), not only when a low electric field is applied, but also when a high electric field is applied. The object is to provide a lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered body that sometimes exhibits a high electric field induced strain rate. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric / electrostrictive element comprising such a piezoelectric / electrostrictive sintered body.

上記目的は、
一般式(1){Li(Na1−x1−y(Nb1−z−wTaSb)Oによって表される第1のペロブスカイト型酸化物、Ba、Sr、Ca、La、Ce、Nd、Sm、Dy、Ho及びYbからなる群より選択される一種類以上の選択元素の化合物、並びにMnの化合物を含んでなる第1成分、
一般式(2){Ba(KNa1−p1−t}(ZrNb1−t)Oによって表される第2のペロブスカイト型酸化物である第2成分、並びに
Znを主成分として含む第3成分、
を含んでなる組成物を焼成することによって得られる圧電/電歪焼結体であって、
前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量が、前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相を生じない範囲にあり、かつ
前記圧電/電歪焼結体の組成において、
前記一般式(1)において、a、x、y、z及びwが、それぞれ、1<a≦1.1、0.30≦x≦0.70、0.02≦y≦0.10、0≦z≦0.5及び0.01≦w≦0.1を満たし、
前記一般式(2)において、p及びtが、それぞれ、0≦p≦1及び0<t≦0.5を満たす、
圧電/電歪焼結体によって達成される。
The above purpose is
The first perovskite oxide represented by the general formula (1) {Li y (Na 1−x K x ) 1−y } a (Nb 1−z−w Ta z Sb w ) O 3 , Ba, Sr A first component comprising a compound of one or more selective elements selected from the group consisting of Ca, La, Ce, Nd, Sm, Dy, Ho and Yb, and a compound of Mn,
A second component that is a second perovskite oxide represented by the general formula (2) {Ba t (K p Na 1-p ) 1-t } (Zr t Nb 1-t ) O 3 , and Zn A third component as a main component,
A piezoelectric / electrostrictive sintered body obtained by firing a composition comprising
In the piezoelectric / electrostrictive sintered body, the content of the third component is in a range that does not cause a Zn-derived heterogeneous phase in the piezoelectric / electrostrictive sintered body, and in the composition of the piezoelectric / electrostrictive sintered body ,
In the general formula (1), a, x, y, z and w are 1 <a ≦ 1.1, 0.30 ≦ x ≦ 0.70, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0, respectively. ≦ z ≦ 0.5 and 0.01 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied,
In the general formula (2), p and t satisfy 0 ≦ p ≦ 1 and 0 <t ≦ 0.5, respectively.
This is achieved by a piezoelectric / electrostrictive sintered body.

また、上記もう1つの目的は、本発明に係る圧電/電歪焼結体、及び少なくとも一対の電極を含んでなる圧電/電歪素子によって達成される。   The other object is achieved by a piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention and a piezoelectric / electrostrictive element comprising at least a pair of electrodes.

本発明によれば、実用的なキュリー温度を維持しつつ、低電界印加時のみならず、高電界印加時にも高い電界誘起歪率を呈する非鉛系の圧電/電歪焼結体、及びかかる圧電/電歪焼結体を含んでなる圧電/電歪素子が提供される。   According to the present invention, a lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered body that exhibits a high electric field induced strain rate not only when a low electric field is applied but also when a high electric field is applied while maintaining a practical Curie temperature, and such A piezoelectric / electrostrictive element comprising a piezoelectric / electrostrictive sintered body is provided.

圧電/電歪アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの斜視図である。It is a perspective view of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの横断面図である。It is a cross-sectional view of a piezoelectric / electrostrictive actuator. 圧電/電歪アクチュエータの一部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a part of a piezoelectric / electrostrictive actuator.

1.本発明に係る圧電/電歪焼結体の構成
本発明は、特定の組成を有する正方晶成分、特定の組成を有する菱面体晶成分、及び亜鉛を主成分として含む第3成分、焼成後の組成が特定の条件を満たすように配合して得られる圧電/電歪磁器組成物を調製すると、これを焼成して得られる圧電/電歪焼結体において正方晶/菱面体晶のMPBが形成され、これにより、非鉛系の圧電/電歪焼結体においても、低い焼成温度、高電界高歪率、及び高いキュリー温度(Tc)を兼備しつつ、PZT系の圧電/電歪焼結体を凌駕する圧電特性を達成することが出来ることを見出したことに基づいてなされたものである。
1. Configuration of Piezoelectric / Electrostrictive Sintered Body According to the Present Invention The present invention includes a tetragonal component having a specific composition, a rhombohedral component having a specific composition, and a third component containing zinc as a main component, after firing When a piezoelectric / electrostrictive porcelain composition obtained by blending so that the composition satisfies a specific condition is prepared, tetragonal / rhombohedral MPB is formed in the piezoelectric / electrostrictive sintered body obtained by firing the composition. As a result, even in a lead-free piezoelectric / electrostrictive sintered body, a PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintering is performed while having a low firing temperature, a high electric field high strain rate, and a high Curie temperature (Tc). This is based on the finding that piezoelectric characteristics that surpass the body can be achieved.

より具体的には、前述の如く、本発明に係る圧電/電歪焼結体は、
一般式(1){Li(Na1−x1−y(Nb1−z−wTaSb)Oによって表される第1のペロブスカイト型酸化物、Ba、Sr、Ca、La、Ce、Nd、Sm、Dy、Ho及びYbからなる群より選択される一種類以上の選択元素の化合物、並びにMnの化合物を含んでなる第1成分、
一般式(2){Ba(KNa1−p1−t}(ZrNb1−t)Oによって表される第2のペロブスカイト型酸化物である第2成分、並びに
Znを主成分として含む第3成分、
を含んでなる組成物を焼成することによって得られる圧電/電歪焼結体であって、
前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量が、前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相を生じない範囲にあり、かつ
前記圧電/電歪焼結体の組成において、
前記一般式(1)において、a、x、y、z及びwが、それぞれ、1<a≦1.1、0.30≦x≦0.70、0.02≦y≦0.10、0≦z≦0.5及び0.01≦w≦0.1を満たし、
前記一般式(2)において、p及びtが、それぞれ、0≦p≦1及び0<t≦0.5を満たす、
圧電/電歪焼結体である。
More specifically, as described above, the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention is
The first perovskite oxide represented by the general formula (1) {Li y (Na 1−x K x ) 1−y } a (Nb 1−z−w Ta z Sb w ) O 3 , Ba, Sr A first component comprising a compound of one or more selective elements selected from the group consisting of Ca, La, Ce, Nd, Sm, Dy, Ho and Yb, and a compound of Mn,
A second component that is a second perovskite oxide represented by the general formula (2) {Ba t (K p Na 1-p ) 1-t } (Zr t Nb 1-t ) O 3 , and Zn A third component as a main component,
A piezoelectric / electrostrictive sintered body obtained by firing a composition comprising
In the piezoelectric / electrostrictive sintered body, the content of the third component is in a range that does not cause a Zn-derived heterogeneous phase in the piezoelectric / electrostrictive sintered body, and in the composition of the piezoelectric / electrostrictive sintered body ,
In the general formula (1), a, x, y, z and w are 1 <a ≦ 1.1, 0.30 ≦ x ≦ 0.70, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0, respectively. ≦ z ≦ 0.5 and 0.01 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied,
In the general formula (2), p and t satisfy 0 ≦ p ≦ 1 and 0 <t ≦ 0.5, respectively.
A piezoelectric / electrostrictive sintered body.

2.第1成分
上記の如く、焼成によって本発明に係る圧電/電歪焼結体を得ることができる前記組成物の前記第1成分は、前記第1のペロブスカイト型酸化物、前記選択元素の化合物、及びマンガン(Mn)の化合物を含んでなる。
2. First Component As described above, the first component of the composition capable of obtaining the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention by firing includes the first perovskite oxide, the compound of the selective element, And a compound of manganese (Mn).

先ず、前記第1のペロブスカイト型酸化物は、前記一般式(1)によって表される組成を有するペロブスカイト型酸化物であり、後に詳細に説明する。   First, the first perovskite oxide is a perovskite oxide having a composition represented by the general formula (1), which will be described in detail later.

次に、前記選択元素の化合物は、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)及びイッテルビウム(Yb)からなる群より選択される一種類以上の元素(本明細書中において「選択元素」と称する)の化合物である。   Next, the compound of the selective element includes barium (Ba), strontium (Sr), calcium (Ca), lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), dysprosium (Dy), It is a compound of one or more elements selected from the group consisting of holmium (Ho) and ytterbium (Yb) (referred to herein as “selective elements”).

尚、前記第1成分において、前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対する前記選択元素の化合物の原子換算の含有量は、0.01モル部以上、0.5モル部以下であることが望ましい。選択元素の化合物の含有量がこの範囲を下回ると、高電界印加時の電界誘起歪が小さくなる傾向があるので望ましくない。逆に、選択元素の化合物の含有量がこの範囲を上回ると、結晶相が正方晶から斜方晶へ変化し、高電界印加時の電界誘起歪が小さくなる傾向があるので望ましくない。   In the first component, the atomic equivalent content of the compound of the selective element with respect to 100 mol parts of the first perovskite oxide is 0.01 mol parts or more and 0.5 mol parts or less. desirable. If the content of the compound of the selective element is below this range, the electric field induced strain when applying a high electric field tends to be small, which is not desirable. On the other hand, if the content of the compound of the selected element exceeds this range, the crystal phase changes from tetragonal to orthorhombic, which tends to reduce the electric field induced strain when a high electric field is applied, which is not desirable.

また、前記選択元素は、前記第1のペロブスカイト型酸化物に酸化物として固溶していることが望ましい。即ち、前記選択元素は、母相である前記第1のペロブスカイト型酸化物の結晶格子に取り込まれ、母相を構成する元素として焼結体の内部に存在していることが望ましい。ただし、前記選択元素を含有する異相が焼結体の内部に僅かに存在していてもよい。   The selective element is preferably dissolved as an oxide in the first perovskite oxide. That is, it is desirable that the selective element is taken into the crystal lattice of the first perovskite oxide that is a parent phase and exists in the sintered body as an element constituting the parent phase. However, the heterogeneous phase containing the selective element may be slightly present inside the sintered body.

更に、前記Mnの化合物に由来するMnは、前記第一のペロブスカイト型酸化物に酸化物として固溶している事が望ましいが、粒界部や異相、又は、後述する第2のペロブスカイト型酸化物に酸化物として固溶していても良い。   Further, it is desirable that Mn derived from the Mn compound is dissolved as an oxide in the first perovskite oxide, but it is preferable that the Mn compound is a solid boundary solution or a second perovskite oxidation described later. It may be dissolved as an oxide in the product.

尚、焼成後の前記圧電/電歪焼結体における前記第1成分において、前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対する前記Mnの化合物のMn原子換算の含有量は、5モル部以下であることが望ましい。Mnの化合物の含有量がこの範囲を上回ると、誘電損失が増加し、高電界印加時の電界誘起歪が小さくなる傾向があるので望ましくない。より好ましくは、前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対する前記Mnの化合物のMn原子換算の含有量は、3モル部以下であることが望ましい。   In addition, in the first component in the piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing, the content of the Mn compound in terms of Mn atom with respect to 100 mol parts of the first perovskite oxide is 5 mol parts or less. It is desirable to be. When the content of the Mn compound exceeds this range, the dielectric loss increases, and the electric field induced strain when applying a high electric field tends to be small, which is not desirable. More preferably, the content of the Mn compound in terms of Mn atoms with respect to 100 mol parts of the first perovskite oxide is 3 mol parts or less.

また、前記Mnの化合物の含有量は極微量でも足りる。例えば、前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対してMn原子換算で0.001モル部のMnの化合物を含有させたに過ぎない場合でも、焼結体の分極処理が容易になり、Sbによる置換との相乗効果により、高電界印加時の電界誘起歪が大きくなる。   Further, a very small amount of the Mn compound is sufficient. For example, even when only 0.001 mole part of Mn compound in terms of Mn atom is contained per 100 mole parts of the first perovskite oxide, the sintered body can be easily polarized. Due to the synergistic effect with the substitution by Sb, the electric field induced strain at the time of applying a high electric field increases.

3.第2成分
一方、上記の如く、焼成によって本発明に係る圧電/電歪焼結体を得ることができる前記組成物の前記第2成分は、前記一般式(2)によって表される組成を有する前記第2のペロブスカイト型酸化物であり、後に詳細に説明する。
3. On the other hand, as described above, the second component of the composition capable of obtaining the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention by firing has a composition represented by the general formula (2). The second perovskite oxide will be described in detail later.

4.第3成分
更に、焼成によって本発明に係る圧電/電歪焼結体を得ることができる前記組成物の前記第3成分は、上記の如く、亜鉛(Zn)を主成分として含んでなる。
4). Third Component Furthermore, the third component of the composition capable of obtaining the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention by firing contains zinc (Zn) as a main component as described above.

5.第1及び第2のペロブスカイト型酸化物の比率
尚、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率は、前記組成物の焼成が可能な範囲にあることが必要である。具体的には、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の組成に応じて当該比率を適宜調整して、最適焼成温度が上がる等の現象によって前記組成物を焼成して所望の焼結体を得ることが困難になる事態を避ける必要がある。
5. The ratio of the first and second perovskite oxides The ratio of the second perovskite oxide to the total sum of the first and second perovskite oxides is the ratio of the composition It is necessary to be within a range where firing is possible. Specifically, the ratio is appropriately adjusted according to the composition of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide, and the composition is fired by a phenomenon such as an optimum firing temperature increasing. Therefore, it is necessary to avoid a situation where it is difficult to obtain a desired sintered body.

本発明の1つの実施態様において、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率は、焼成後の前記圧電/電歪焼結体の組成として、10mol%以上、80mol%未満であることが望ましい。上記比率が10mol%未満の場合、(正方晶/菱面体晶の混晶状態を生じさせることが困難となり、所望の圧電/電歪特性を達成することが困難となるので)望ましくない。逆に、上記比率が80mol%以上の場合、最適焼成温度が上がる等の現象によって前記組成物を焼成して所望の焼結体を得ることが困難になるので望ましくない。より好ましくは、上記比率は20mol%以上、70mol%未満であることが望ましい。   In one embodiment of the present invention, the ratio of the second perovskite oxide to the sum of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide is the piezoelectric / electrostrictive firing after firing. It is desirable that the composition is 10 mol% or more and less than 80 mol% as a composition of the bonded body. When the ratio is less than 10 mol%, it is not desirable (because it is difficult to produce a tetragonal / rhombohedral mixed crystal state and it is difficult to achieve desired piezoelectric / electrostrictive characteristics). Conversely, when the ratio is 80 mol% or more, it is difficult to obtain the desired sintered body by firing the composition due to a phenomenon such as an increase in the optimum firing temperature. More preferably, the ratio is 20 mol% or more and less than 70 mol%.

6.第3成分の含有量
また、前記圧電/電歪焼結体における(Znを主成分として含む)前記第3成分の含有量は、前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相を生じない範囲にあることが必要である。前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相が生じると、誘電損失の悪化、圧電/電歪特性の悪化等の問題が発生する。従って、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の組成や前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率に応じて、前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量を適宜調整して、前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相を生じない範囲にあることが必要である。
6). The content of the third component The content of the third component (including Zn as a main component) in the piezoelectric / electrostrictive sintered body does not cause a Zn-derived heterogeneous phase in the piezoelectric / electrostrictive sintered body. Must be in range. When a heterogeneous phase derived from Zn occurs in the piezoelectric / electrostrictive sintered body, problems such as deterioration of dielectric loss and deterioration of piezoelectric / electrostrictive characteristics occur. Therefore, the composition of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide and the second perovskite oxide with respect to the sum of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide. It is necessary that the content of the third component in the piezoelectric / electrostrictive sintered body is appropriately adjusted in accordance with the ratio of the piezoelectric / electrostrictive sintered body so that a Zn-derived heterogeneous phase does not occur in the piezoelectric / electrostrictive sintered body. It is.

本発明のもう1つの実施態様において、焼成後の前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量は、Zn原子換算で、0.01mol%以上、3.00mol%未満であることが望ましい。上記含有量が0.01mol%未満の場合、高電界印加時の歪率が不十分となるので望ましくない。逆に、上記含有量が3.00mol%以上の場合、焼成後の前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相が生じ、誘電損失の悪化、圧電/電歪特性の悪化等の問題が発生するので望ましくない。より好ましくは、上記含有量は、Zn原子換算で、0.01mol%以上、1.00mol%未満であることが望ましい。   In another embodiment of the present invention, the content of the third component in the sintered piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing is 0.01 mol% or more and less than 3.00 mol% in terms of Zn atoms. Is desirable. When the content is less than 0.01 mol%, the distortion rate when a high electric field is applied becomes insufficient, which is not desirable. On the contrary, when the content is 3.00 mol% or more, a heterogeneous phase derived from Zn occurs in the sintered piezoelectric / electrostrictive sintered body, and there are problems such as deterioration of dielectric loss and deterioration of piezoelectric / electrostrictive characteristics. This is undesirable because it occurs. More preferably, the content is 0.01 mol% or more and less than 1.00 mol% in terms of Zn atoms.

7.第1のペロブスカイト型酸化物の組成
ところで、前記一般式(1)(即ち{Li(Na1−x1−y(Nb1−z−wTaSb)O)によって表される前記第1のペロブスカイト型酸化物は、焼成後の前記圧電/電歪焼結体の組成として、a、x、y、z及びwが、それぞれ、1<a≦1.1、0.30≦x≦0.70、0.02≦y≦0.10、0≦z≦0.5及び0.01≦w≦0.1を満たす必要がある。
7). The composition of the first perovskite oxide By the way, the general formula (1) (that is, {Li y (Na 1−x K x ) 1−y } a (Nb 1−z−w Ta z Sb w ) O 3 ) In the first perovskite oxide represented by the following formula: a, x, y, z and w are 1 <a ≦ 1.1, respectively, as the composition of the piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing. It is necessary to satisfy 0.30 ≦ x ≦ 0.70, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0 ≦ z ≦ 0.5, and 0.01 ≦ w ≦ 0.1.

前記「a」は、前記第1成分由来の正方晶におけるBサイトに対するAサイトの化学量論比に対応するパラメータであり、本発明に係る圧電/電歪焼結体においては、1<a≦1.1を満足するように当該パラメータを厳密に管理することにより、所望の圧電/電歪特性が達成される。具体的には、a≦1の範囲においては、焼結体が十分に緻密化する焼成温度が高くなり、アルカリ成分の蒸発が起こり易くなるため、その結果として焼結体の組成が変動し易くなるので望ましくない。また、製造コスト削減、省エネルギーの観点からも、焼成温度の上昇は望ましくない。逆に、1.1<aの範囲においては、結果として得られる焼結体の誘電損失が増大し、高電界印加時の電界誘起歪を大きくすることができなくなるので望ましくない。より好ましくは、1.00<a≦1.05の範囲にあることが望ましい。   The “a” is a parameter corresponding to the stoichiometric ratio of the A site to the B site in the tetragonal crystal derived from the first component. In the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, 1 <a ≦ By strictly controlling the parameters so as to satisfy 1.1, desired piezoelectric / electrostrictive characteristics are achieved. Specifically, in the range of a ≦ 1, the sintering temperature at which the sintered body is sufficiently densified becomes high and the alkali component is likely to evaporate. As a result, the composition of the sintered body is likely to fluctuate. This is not desirable. Also, from the viewpoint of manufacturing cost reduction and energy saving, it is not desirable to raise the firing temperature. On the contrary, in the range of 1.1 <a, the dielectric loss of the resultant sintered body is increased, and the electric field induced strain when a high electric field is applied cannot be increased, which is not desirable. More preferably, it is desirable to be in the range of 1.00 <a ≦ 1.05.

次に、前記「x」は、前記第1成分由来の正方晶におけるAサイトのLi(リチウム)ではない金属元素(具体的には、カリウム(K)及びナトリウム(Na))中のKの存在比率(モル比率)を表し、前記「y」は、前記第1成分由来の正方晶におけるAサイトのリチウム(Li)ではない金属元素(K及びNa)に対するLiの存在比率(モル比率)を表すパラメータである。本発明に係る圧電/電歪焼結体においては、0.30≦x≦0.70及び0.02≦y≦0.10を満足するように当該パラメータを厳密に管理することにより、所望の圧電/電歪特性が達成される。   Next, “x” represents the presence of K in a metal element (specifically, potassium (K) and sodium (Na)) that is not Li (lithium) at the A site in the tetragonal crystal derived from the first component. The “y” represents the abundance ratio (molar ratio) of Li to metal elements (K and Na) that are not lithium (Li) at the A site in the tetragonal crystal derived from the first component. It is a parameter. In the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, by strictly controlling the parameters so as to satisfy 0.30 ≦ x ≦ 0.70 and 0.02 ≦ y ≦ 0.10, a desired value can be obtained. Piezoelectric / electrostrictive properties are achieved.

具体的には、x<0.30の範囲においては、結果として得られる焼結体の高電界印加時の電界誘起歪が急激に小さくなるので望ましくない。逆に、0.70<xの範囲においては、焼結体が十分に緻密化する焼成温度が高くなり、その結果として焼結体の組成が変動し易くなる、製造時のコストやエネルギー消費が増大する等の問題が発生するので望ましくない。一方、y<0.02の範囲においては、焼結体が十分に緻密化する焼成温度が高くなり、前述のような問題が発生するので望ましくない。逆に、0.10<yの範囲においては、結果として得られる焼結体に含まれる異相が多くなり、焼結体の絶縁性が低下するので望ましくない。より好ましくは、0.04≦y≦0.08の範囲にあることが望ましい。   Specifically, in the range of x <0.30, the electric field induced strain at the time of applying a high electric field of the resultant sintered body is rapidly reduced, which is not desirable. On the other hand, in the range of 0.70 <x, the firing temperature at which the sintered body is sufficiently densified becomes high, and as a result, the composition of the sintered body is likely to fluctuate. This is not desirable because problems such as an increase occur. On the other hand, in the range of y <0.02, the firing temperature at which the sintered body is sufficiently densified becomes high and the above-described problems occur, which is not desirable. On the contrary, in the range of 0.10 <y, the resulting sintered body contains a large number of different phases, which is not desirable because the insulating properties of the sintered body are lowered. More preferably, it is desirable to be in the range of 0.04 ≦ y ≦ 0.08.

また、前記「z」は、前記第1成分由来の正方晶におけるBサイトの総金属元素中のTa(タンタル)の存在比率(モル比率)を表し、前記「w」は、前記第1成分由来の正方晶におけるBサイトの総金属元素中のアンチモン(Sb)の存在比率(モル比率)を表すパラメータである。本発明に係る圧電/電歪焼結体においては、0≦z≦0.5及び0.01≦w≦0.1を満足するように当該パラメータを厳密に管理することにより、所望の圧電/電歪特性が達成される。   The “z” represents the abundance ratio (molar ratio) of Ta (tantalum) in the total metal elements of the B site in the tetragonal crystal derived from the first component, and the “w” is derived from the first component. Is a parameter representing the abundance ratio (molar ratio) of antimony (Sb) in the total metallic elements at the B site in tetragonal crystals. In the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, the desired piezoelectric / electrostrictive sintered body is controlled by strictly controlling the parameters so as to satisfy 0 ≦ z ≦ 0.5 and 0.01 ≦ w ≦ 0.1. Electrostrictive properties are achieved.

具体的には、0.5<zの範囲においては、焼結体が十分に緻密化する焼成温度が高くなるので望ましくない。より好ましくは、0≦z≦0.3の範囲にあることが望ましい。一方、0.1<wの範囲においては、正方晶−斜方晶相転移温度(以下では「相転移温度」という)TOTが室温から遠ざかり、高電界印加時の電界誘起歪が小さくなるので望ましくない。より好ましくは、0.02≦w≦0.08の範囲にあることが望ましい。因みに、相転移温度TOTは、50℃以下であることが望ましく、10℃以下であることが更に望ましい。 Specifically, in the range of 0.5 <z, the firing temperature at which the sintered body becomes sufficiently dense becomes high, which is not desirable. More preferably, it is desirable that the range is 0 ≦ z ≦ 0.3. On the other hand, in the range of 0.1 <w, the tetragonal to orthorhombic phase transition temperature (hereinafter referred to as “phase transition temperature”) TOT moves away from room temperature, and the electric field induced strain when a high electric field is applied is reduced. Not desirable. More preferably, it is desirable to be in the range of 0.02 ≦ w ≦ 0.08. Incidentally, the phase transition temperature TOT is preferably 50 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or lower.

8.第2のペロブスカイト型酸化物の組成
一方、前記一般式(2)(即ち{Ba(KNa1−p1−t}(ZrNb1−t)O)によって表される前記第2のペロブスカイト型酸化物は、焼成後の前記圧電/電歪焼結体の組成として、p及びtが、それぞれ、0≦p≦1及び0<t≦0.5を満たす必要がある。
8). The composition whereas the second perovskite-type oxide, the represented by the general formula (2) (i.e. {Ba t (K p Na 1 -p) 1-t} (Zr t Nb 1-t) O 3) In the second perovskite-type oxide, p and t must satisfy 0 ≦ p ≦ 1 and 0 <t ≦ 0.5, respectively, as the composition of the sintered piezoelectric / electrostrictive sintered body.

前記「p」は、前記第2成分由来の菱面体晶におけるAサイトのBaではない金属元素(具体的には、K及びNa)中のKの存在比率(モル比率)を表し、前記「t」は、前記第2成分由来の菱面体晶におけるAサイトの総金属元素中のバリウム(Ba)の存在比率(モル比率)及びBサイトの総金属元素(具体的には、ジルコニウム(Zr)及びニオブ(Nb))中のZrの存在比率(モル比率)を表すパラメータである。本発明に係る圧電/電歪焼結体においては、0≦p≦1及び0<t≦0.5を満足するように当該パラメータを厳密に管理することにより、所望の圧電/電歪特性が達成される。   The “p” represents an abundance ratio (molar ratio) of K in a metal element (specifically, K and Na) that is not Ba at the A site in the rhombohedral crystal derived from the second component, and the “t” ”Means the abundance ratio (molar ratio) of barium (Ba) in the total metal element at the A site in the rhombohedral crystal derived from the second component and the total metal element at the B site (specifically, zirconium (Zr) and This is a parameter representing the abundance ratio (molar ratio) of Zr in niobium (Nb). In the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, the desired piezoelectric / electrostrictive characteristics can be obtained by strictly managing the parameters so as to satisfy 0 ≦ p ≦ 1 and 0 <t ≦ 0.5. Achieved.

具体的には、前記第2成分由来の菱面体晶におけるAサイトのBaではない金属元素はK及びNaのいずれか一方であってもよいし、又はこれらの両方であってもよく、後者の場合、KとNaとの存在比率(モル比率)は特に限定されない。一方、0.5<tの範囲においては、第2成分が室温で立方晶になるので望ましくない。より好ましくは、0<t≦0.4の範囲にあることが望ましい。   Specifically, the metal element that is not Ba at the A site in the rhombohedral crystal derived from the second component may be either K or Na, or both of them. In this case, the abundance ratio (molar ratio) between K and Na is not particularly limited. On the other hand, in the range of 0.5 <t, the second component becomes cubic at room temperature, which is not desirable. More preferably, it is desirable that 0 <t ≦ 0.4.

9.本発明に係る圧電/電歪焼結体の製造方法
本発明に係る圧電/電歪焼結体は、圧電/電歪焼結体の製法として当業者に周知の一般的な方法によって製造することができる。即ち、以下に記載する製造方法は、本発明に係る圧電/電歪焼結体の製造方法の一例であって、本発明の技術範囲は以下の製造方法に何ら限定されるものではない。
9. Manufacturing Method of Piezoelectric / Electrostrictive Sintered Body According to the Present Invention The piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention is manufactured by a general method well known to those skilled in the art as a manufacturing method of a piezoelectric / electrostrictive sintered body. Can do. That is, the manufacturing method described below is an example of a method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following manufacturing method.

(1)原料粉末の製造
先ず、本発明に係る圧電/電歪焼結体を製造するための圧電/電歪磁器組成物の原料粉末が以下のように調製される。それぞれのペロブスカイト型酸化物の構成元素(Li,Na,K,Nb,Ta,Sb等)を含む素原料を、構成元素の所定のモル比を満たすように秤量し、混合する。混合方法は、特に制限されないが、乳鉢混合、ボールミル、ポットミル、ビーズミル、ハンマーミル、ジェットミル等が用いられる。ペロブスカイト型酸化物の構成元素の素原料としては、酸化物又は仮焼過程において酸化物となる炭酸塩、酒石酸塩等の化合物が用いられる。混合時に素原料に分散媒(例えば、有機溶剤)を加えてもよい。分散媒としては、エタノール、トルエン、アセトン等の有機溶剤が用いられる。混合時に溶媒を加えなかった場合は、混合により、そのまま混合原料粉末が得られるが、混合時に溶媒を加えた場合は、得られた混合スラリーから蒸発乾燥や濾過等により分散媒が除去され、乾燥した混合原料が得られる。
(1) Production of raw material powder First, a raw material powder of a piezoelectric / electrostrictive porcelain composition for producing a piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention is prepared as follows. The raw materials containing the constituent elements (Li, Na, K, Nb, Ta, Sb, etc.) of each perovskite oxide are weighed and mixed so as to satisfy a predetermined molar ratio of the constituent elements. The mixing method is not particularly limited, and mortar mixing, ball mill, pot mill, bead mill, hammer mill, jet mill and the like are used. As the raw material of the constituent element of the perovskite oxide, an oxide or a compound such as carbonate or tartrate that becomes an oxide in the calcination process is used. A dispersion medium (for example, an organic solvent) may be added to the raw material during mixing. As the dispersion medium, an organic solvent such as ethanol, toluene, or acetone is used. When the solvent is not added during mixing, the mixed raw material powder is obtained as it is by mixing. However, when the solvent is added during mixing, the dispersion medium is removed from the obtained mixed slurry by evaporation, filtration, etc. The mixed raw material obtained is obtained.

上記乾燥した混合原料は、400〜1300℃で仮焼され、ペロブスカイト型酸化物の粉末が合成される。仮焼は、1回だけ行ってもよいし、2回以上行ってもよい。2回以上の仮焼を行う場合は、各仮焼の条件は同じであってもよいし異なっていてもよい。仮焼のときの雰囲気は、大気雰囲気であってもよいし、酸素雰囲気であってもよい。仮焼の際の昇温速度及び降温速度は20〜2000℃/時であることが望ましく、仮焼温度を保持する時間は30秒〜20時間であることが望ましい。   The dried mixed raw material is calcined at 400 to 1300 ° C. to synthesize a perovskite oxide powder. The calcination may be performed only once or may be performed twice or more. When performing calcination twice or more, the conditions of each calcination may be the same or different. The atmosphere at the time of calcination may be an air atmosphere or an oxygen atmosphere. The temperature raising rate and the temperature lowering rate during calcination are desirably 20 to 2000 ° C./hour, and the time for maintaining the calcination temperature is desirably 30 seconds to 20 hours.

混合原料の粉末は、一般的に用いられる1段階の仮焼スケジュール(台形型の温度プロファイル)で仮焼することができる。例えば、
[1]20〜2000℃/時の昇温速度で室温から第1の仮焼温度の800〜1000℃まで昇温し第1の仮焼温度を保持する第1の段階;
の終了後直ぐに20〜2000℃/時の降温速度で室温まで降温する1段階の仮焼スケジュールにより混合原料の粉末が仮焼される。
The powder of the mixed raw material can be calcined by a commonly used one-stage calcining schedule (trapezoidal temperature profile). For example,
[1] A first stage in which the temperature is raised from room temperature to a first calcination temperature of 800 to 1000 ° C. at a temperature increase rate of 20 to 2000 ° C./hour to maintain the first calcination temperature;
The mixed raw material powder is calcined by a one-stage calcining schedule in which the temperature is lowered to room temperature at a temperature lowering rate of 20 to 2000 ° C./hour immediately after the completion of the step.

また、混合原料の粉末は、多段階の仮焼スケジュールで仮焼されてもよい。例えば、
[1]室温から第1の仮焼温度の400〜800℃まで昇温し第1の仮焼温度を保持する第1の段階;及び
[2]第1の仮焼温度から第2の仮焼温度の800〜1000℃まで昇温し第2の仮焼温度を保持する第2の段階;
の終了後に室温まで降温する2段階の仮焼スケジュールにより混合原料の粉末が仮焼される。
Further, the mixed raw material powder may be calcined in a multi-stage calcining schedule. For example,
[1] a first stage in which the temperature is raised from room temperature to a first calcining temperature of 400 to 800 ° C. and maintained at the first calcining temperature; and [2] the first calcining temperature to the second calcining A second stage of raising the temperature to 800-1000 ° C. and maintaining the second calcining temperature;
The powder of the mixed raw material is calcined by a two-stage calcining schedule in which the temperature is lowered to room temperature after the completion of.

あるいは、
[1]室温から第1の仮焼温度の900〜1300℃まで500℃/時以上の昇温速度で昇温し第1の仮焼温度を保持する第1の段階;及び
[2]第1の仮焼温度から第2の仮焼温度の600〜1000℃まで200℃/時以上の降温速度で降温し第2の仮焼温度を保持する第2の段階;
の終了後に室温まで降温する2段階の仮焼スケジュールにより混合原料の粉末が仮焼される。
更に、混合原料の粉末は、上記の2通りの2段階の仮焼スケジュールを組み合わせた3段階の仮焼スケジュールにより仮焼されてもよい。
Or
[1] a first stage in which the temperature is raised from room temperature to a first calcining temperature of 900 to 1300 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour or more to maintain the first calcining temperature; and [2] first A second stage in which the temperature is lowered at a temperature lowering rate of 200 ° C./hour or more from the calcining temperature of 600 to 1000 ° C. of the second calcining temperature to maintain the second calcining temperature;
The powder of the mixed raw material is calcined by a two-stage calcining schedule in which the temperature is lowered to room temperature after the completion of.
Furthermore, the powder of the mixed raw material may be calcined by a three-stage calcining schedule obtained by combining the above two-stage calcining schedules.

合成されたペロブスカイト型酸化物の粉末に対して粉砕、分級等を行って、ペロブスカイト型酸化物の粉末の粒子径を所望の大きさに調整してもよい。粉砕が行われる場合は、乳鉢粉砕、ポットミル、ビーズミル、ハンマーミル、ジェットミル、メッシュ又はスクリーンに押し当てる方法等の粉砕方法が用いられる。   The synthesized perovskite oxide powder may be pulverized and classified to adjust the particle size of the perovskite oxide powder to a desired size. When pulverization is performed, pulverization methods such as mortar pulverization, pot mill, bead mill, hammer mill, jet mill, mesh or screen pressing are used.

また、固相反応法ではなくアルコキシド法や共沈法により、ペロブスカイト型酸化物の粉末を合成してもよい。尚、前記第1のペロブスカイト型酸化物(正方晶)及び前記第2のペロブスカイト型酸化物(菱面体晶)のそれぞれの固溶体を個別に合成した後に、これらを所定の比率で混合して焼成してもよい。更に、それぞれのペロブスカイト型酸化物について、予めBサイト元素同士の固溶体(例えば、複数のBサイト元素の複合酸化物等)を合成した後、Aサイト元素と混合、仮焼しペロブスカイト型酸化物の粉末を合成してもよい。   Alternatively, the perovskite oxide powder may be synthesized by an alkoxide method or a coprecipitation method instead of a solid phase reaction method. The first perovskite type oxide (tetragonal crystal) and the second perovskite type oxide (rhombohedral crystal) were separately synthesized and then mixed at a predetermined ratio and fired. May be. Further, for each perovskite type oxide, a solid solution of B site elements (for example, a composite oxide of a plurality of B site elements) is synthesized in advance, and then mixed with the A site element and calcined perovskite type oxide. Powders may be synthesized.

ペロブスカイト型酸化物の粉末の平均粒子径は、0.07〜3μmであることが望ましく、0.1〜1μmであることが更に望ましい。また、ペロブスカイト型酸化物の粉末の粒子径の調整のために、ペロブスカイト型酸化物の粉末を400〜850℃で熱処理してもよい。微細な粒子ほど他の粒子と一体化しやすいので、この熱処理を行うと、粒子径が均一なペロブスカイト型酸化物の粉末が得られ、粒径が均一な焼結体が得られる。   The average particle diameter of the perovskite oxide powder is preferably 0.07 to 3 μm, and more preferably 0.1 to 1 μm. In order to adjust the particle size of the perovskite oxide powder, the perovskite oxide powder may be heat-treated at 400 to 850 ° C. Finer particles are easier to be integrated with other particles. Therefore, when this heat treatment is performed, a perovskite oxide powder having a uniform particle size is obtained, and a sintered body having a uniform particle size is obtained.

前記第1成分において、前記第1のペロブスカイト型酸化物の粉末には、選択元素の化合物及びMnの化合物の素原料の粉末が添加される。また、発明に係る圧電/電歪焼結体を製造するための圧電/電歪磁器組成物は、前記第1成分及び前記第2成分(前記第2のペロブスカイト型酸化物)に加えて、Znを主成分として含む第3成分をも含んでなる。選択元素の化合物、Mnの化合物、及び第3成分の素原料の粉末の添加は、例えば、上述の如く合成されたペロブスカイト型酸化物の粉末並びに選択元素の化合物、Mnの化合物、及び第3成分の素原料の粉末を、構成元素の所定のモル比を満たすように秤量し、混合することによって行うことができる。混合方法は、特に制限されないが、乳鉢混合、ボールミル、ポットミル、ビーズミル、ハンマーミル、ジェットミル等が用いられる。混合時に素原料に分散媒を加えてもよい。分散媒としては、例えば、エタノール、トルエン、アセトン等の有機溶剤が用いられる。混合時に溶媒を加えなかった場合は、混合により、そのまま混合原料粉末が得られるが、混合時に溶媒を加えた場合は、得られた混合スラリーから蒸発乾燥や濾過等により分散媒が除去され、乾燥した混合原料が得られる。   In the first component, a powder of a raw material of a compound of a selective element and a compound of Mn is added to the powder of the first perovskite oxide. In addition, the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition for producing the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the invention includes Zn in addition to the first component and the second component (the second perovskite oxide). A third component containing as a main component. Addition of the compound of the selective element, the compound of Mn, and the powder of the raw material of the third component is, for example, the powder of the perovskite oxide synthesized as described above, the compound of the selective element, the compound of Mn, and the third component The raw material powder can be weighed and mixed so as to satisfy a predetermined molar ratio of the constituent elements. The mixing method is not particularly limited, and mortar mixing, ball mill, pot mill, bead mill, hammer mill, jet mill and the like are used. A dispersion medium may be added to the raw material during mixing. As the dispersion medium, for example, an organic solvent such as ethanol, toluene, or acetone is used. When the solvent is not added during mixing, the mixed raw material powder is obtained as it is by mixing. However, when the solvent is added during mixing, the dispersion medium is removed from the obtained mixed slurry by evaporation, filtration, etc. The mixed raw material obtained is obtained.

選択元素の化合物及びMnの化合物の素原料としては、酸化物又は焼成過程において酸化物となる炭酸塩、酒石酸塩等の化合物が用いられる。Mnの素原料としては、Mnの原子価が4価の二酸化マンガン(MnO)や2価の炭酸マンガン(MnCO)が主に用いられる。 As a raw material for the compound of the selective element and the compound of Mn, an oxide or a compound such as carbonate or tartrate that becomes an oxide in the firing process is used. As a raw material of Mn, tetravalent manganese dioxide (MnO 2 ) having a valence of Mn or divalent manganese carbonate (MnCO 3 ) is mainly used.

尚、選択元素の化合物、Mnの化合物、及び第3成分(以降、これらを「マイナー成分」と総称する場合がある)の素原料の粉末の添加は、以下に説明する焼成工程の前の適当なタイミング(例えば、ペロブスカイト型酸化物の粉末の仮焼後)において行われ得る。   The addition of the raw material powder of the selected element compound, the Mn compound, and the third component (hereinafter may be collectively referred to as “minor component”) is suitable before the firing step described below. Can be performed at a suitable timing (for example, after calcination of the perovskite oxide powder).

(圧電/電歪磁器組成物の焼結体の製造)
本発明に係る圧電/電歪磁器組成物の焼結体の製造にあたっては、前述のペロブスカイト型酸化物の粉末及び上記マイナー成分の粉末等を、構成元素の所定のモル比を満たすように秤量し、混合する。混合方法は、特に制限されないが、乳鉢混合、ボールミル、ポットミル、ビーズミル、ハンマーミル、ジェットミル等が用いられる。混合時に、これらの粉末に分散媒を加えてもよい。分散媒としては、例えば、エタノール、トルエン、アセトン等の有機溶剤が用いられる。混合時に溶媒を加えなかった場合は、混合により、そのまま混合原料粉末が得られるが、混合時に溶媒を加えた場合は、得られた混合スラリーから蒸発乾燥や濾過等により分散媒が除去され、乾燥した混合原料が得られる。
(Production of sintered body of piezoelectric / electrostrictive porcelain composition)
In the production of the sintered body of the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition according to the present invention, the above-mentioned perovskite oxide powder and the minor component powder are weighed so as to satisfy a predetermined molar ratio of the constituent elements. , Mix. The mixing method is not particularly limited, and mortar mixing, ball mill, pot mill, bead mill, hammer mill, jet mill and the like are used. A dispersion medium may be added to these powders during mixing. As the dispersion medium, for example, an organic solvent such as ethanol, toluene, or acetone is used. When the solvent is not added during mixing, the mixed raw material powder is obtained as it is by mixing. However, when the solvent is added during mixing, the dispersion medium is removed from the obtained mixed slurry by evaporation, filtration, etc. The mixed raw material obtained is obtained.

得られた混合原料(以降、当該原料を「コンポジット原料粉末」と称する場合がある)は、先ず、プレス成形、テープ成形、鋳込み成形等により原料粉末が成形され、焼成される。得られた原料粉末の成形体の焼成温度は、600〜1300℃であることが望ましい。焼成のときの雰囲気は、大気雰囲気であってもよいし、酸素雰囲気であってもよい。また、コンポジット原料粉末が含有する元素と同一の元素からなる雰囲気調整用の粉末をコンポジット原料粉末の周辺に置いた状態で焼成を行ってもよい。焼成のときの昇温速度及び降温速度は20〜2000℃/時であることが望ましく、焼成温度を維持する時間は30秒〜10時間であることが望ましい。   The obtained mixed raw material (hereinafter, the raw material may be referred to as “composite raw material powder”) is first formed into a raw material powder by press molding, tape molding, casting molding, or the like and fired. The firing temperature of the obtained raw material powder compact is desirably 600 to 1300 ° C. The atmosphere during firing may be an air atmosphere or an oxygen atmosphere. Alternatively, firing may be performed in a state in which an atmosphere adjusting powder composed of the same element as the element contained in the composite raw material powder is placed around the composite raw material powder. The temperature raising rate and the temperature lowering rate during firing are desirably 20 to 2000 ° C./hour, and the time for maintaining the firing temperature is desirably 30 seconds to 10 hours.

コンポジット原料粉末に微量の焼結助剤を含有させることも望ましい。焼結助剤は、Liを含む酸化物であることが望ましく、LiO、Li、LiNbO、LiNbO、LiTaO、LiTaO、LiSbO、LiSbO、Li(Nb,Ta,Sb)O、及びLi(Nb,Ta,Sb)Oからなる群より選択される1種以上であることが更に望ましい。コンポジット原料粉末に焼結助剤を含有させると、圧電/電歪磁器組成物の焼結体の焼結密度が向上する。 It is also desirable to include a small amount of sintering aid in the composite raw material powder. The sintering aid is preferably an oxide containing Li, Li 2 O, Li 2 O 2 , LiNbO 3 , Li 3 NbO 4 , LiTaO 3 , Li 3 TaO 4 , LiSbO 3 , Li 3 SbO 4 , It is more desirable that it is at least one selected from the group consisting of Li (Nb, Ta, Sb) O 3 and Li 3 (Nb, Ta, Sb) O 4 . When a sintering aid is contained in the composite raw material powder, the sintered density of the sintered body of the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition is improved.

コンポジット原料粉末の成形体は、一般的に用いられる焼成スケジュールで焼成される。例えば、
[1]20〜2000℃/時の昇温速度で室温から第1の焼成温度の950〜1300℃まで昇温し第1の焼成温度を保持する第1の段階;
の終了後すぐに20〜2000℃/時の降温速度で室温まで降温する1段階の焼成スケジュール(台形型の温度プロファイル)により焼成される。
The molded body of the composite raw material powder is fired on a commonly used firing schedule. For example,
[1] A first stage in which the temperature is raised from room temperature to a first firing temperature of 950 to 1300 ° C. at a heating rate of 20 to 2000 ° C./hour and the first firing temperature is maintained;
Immediately after the completion of the above, firing is performed according to a one-stage firing schedule (trapezoidal temperature profile) in which the temperature is lowered to room temperature at a rate of temperature reduction of 20 to 2000 ° C./hour.

あるいは、コンポジット原料粉末の成形体は、以下に示す多段階の焼成スケジュールにより焼成される。例えば、
[1]室温から第1の焼成温度の600〜950℃まで昇温し第1の焼成温度を保持する第1の段階;及び
[2]第1の焼成温度から第2の焼成温度の950〜1300℃まで昇温し第2の焼成温度を保持する第2の段階;
の終了後に室温まで降温する2段階の焼成スケジュールによりコンポジット原料粉末の成形体が焼成される。
Alternatively, the molded body of the composite raw material powder is fired according to the following multi-stage firing schedule. For example,
[1] A first stage of raising the temperature from room temperature to a first firing temperature of 600 to 950 ° C. and maintaining the first firing temperature; and [2] 950 to 950 of the second firing temperature from the first firing temperature. A second stage of raising the temperature to 1300 ° C. and maintaining the second firing temperature;
After completion of the step, the composite raw material powder compact is fired according to a two-stage firing schedule in which the temperature is lowered to room temperature.

あるいは、コンポジット原料粉末の成形体は、
[1]室温から第1の焼成温度の1000〜1300℃まで500℃/時以上の昇温速度で昇温し第1の焼成温度を保持する第1の段階;及び
[2]第1の焼成温度から第2の焼成温度の600〜1000℃まで200℃/時以上の降温速度で降温し第2の焼成温度を保持する第2の段階;
の終了後に室温まで降温する2段階の焼成スケジュールにより焼成される。
Alternatively, the molded body of the composite raw material powder is
[1] a first stage in which the temperature is raised from room temperature to a first firing temperature of 1000 to 1300 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour or more to maintain the first firing temperature; and [2] first firing A second stage in which the temperature is lowered from a temperature to a second firing temperature of 600 to 1000 ° C. at a rate of temperature fall of 200 ° C./hour or more to maintain the second firing temperature;
Is fired by a two-stage firing schedule in which the temperature is lowered to room temperature.

コンポジット原料粉末の成形体は、上記の2通りの2段階の焼成スケジュールを組み合わせた3段階の焼成スケジュールで焼成されてもよい。   The molded body of the composite raw material powder may be fired according to a three-stage firing schedule that combines the two two-stage firing schedules described above.

かかる多段階の焼成スケジュールでは、圧電/電歪磁器組成物の焼結体が十分に緻密化し、圧電/電歪磁器組成物の焼結体の相対密度も90〜95%になり95〜98%に達する場合もある。   In such a multi-stage firing schedule, the sintered body of the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition is sufficiently densified, and the relative density of the sintered body of the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition is also 90 to 95%, which is 95 to 98%. May be reached.

(圧電/電歪素子の製造)
上述のようにして得られた焼結体の表面には、スクリーン印刷、抵抗加熱蒸着、スパッタリング等により少なくとも一対の電極が形成され、本発明に係る圧電/電歪素子が得られる。即ち、本発明に係る圧電/電歪素子は、本発明に係る前述の圧電/電歪焼結体及び少なくとも一対の電極を含んでなる圧電/電歪素子である。また、原料粉末の成形体と電極とを一体的に焼成してもよく、焼結体の内部に電極を形成してもよい。更に、焼結体に対して研磨、切断等の加工を行ってもよい。
(Manufacture of piezoelectric / electrostrictive elements)
On the surface of the sintered body obtained as described above, at least a pair of electrodes is formed by screen printing, resistance heating vapor deposition, sputtering or the like, and the piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention is obtained. That is, the piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention is a piezoelectric / electrostrictive element comprising the aforementioned piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention and at least a pair of electrodes. Further, the raw material powder compact and the electrode may be integrally fired, or the electrode may be formed inside the sintered compact. Furthermore, processing such as polishing and cutting may be performed on the sintered body.

電極が形成された焼結体には、望ましくは、分極処理及びエージング処理が順次行われる。エージング処理は省略される場合もある。   Preferably, the sintered body on which the electrodes are formed is sequentially subjected to polarization treatment and aging treatment. The aging process may be omitted.

分極処理を行う場合、電極が形成された焼結体がシリコンオイル等の絶縁油に浸漬され、電極に電圧が印加される。このとき、焼結体を50〜150℃に加熱する高温分極処理を行うことが望ましい。高温分極処理を行うときには、焼結体に2〜10kV/mmの電界が印加される。   When performing the polarization treatment, the sintered body on which the electrode is formed is immersed in an insulating oil such as silicon oil, and a voltage is applied to the electrode. At this time, it is desirable to perform a high temperature polarization treatment in which the sintered body is heated to 50 to 150 ° C. When performing the high temperature polarization treatment, an electric field of 2 to 10 kV / mm is applied to the sintered body.

エージング処理を行う場合、電極が開放された状態で焼結体が大気中で、キュリー温度(Tc)以下の100〜300℃に加熱される。   When performing an aging process, a sintered compact is heated in air | atmosphere to 100-300 degreeC below Curie temperature (Tc) in the state with the electrode open | released.

上記のように製造された、本発明に係る圧電/電歪素子は、所謂アクチュエータとして使用することができる。かかるアクチュエータは、例えばインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドに用いることができる。また、前記圧電/電歪素子は、例えばセンサとしても使用することができる。   The piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention manufactured as described above can be used as a so-called actuator. Such an actuator can be used, for example, in an inkjet head in an inkjet printer. The piezoelectric / electrostrictive element can also be used as a sensor, for example.

そこで、本発明に係る第2〜5の実施形態として、単層型、積層型、多層型、及びオフセット型の圧電/電歪アクチュエータの構成及び製造方法につき、図面を参照しながら、それぞれ以下に説明する。   Accordingly, as the second to fifth embodiments according to the present invention, the configuration and manufacturing method of single-layer, multilayer, multilayer, and offset-type piezoelectric / electrostrictive actuators will be described below with reference to the drawings. explain.

(第2実施形態)
第2実施形態は、前述の圧電/電歪磁器組成物を用いた単層型の圧電/電歪アクチュエータ1に関する。
(Second Embodiment)
The second embodiment relates to a single-layer piezoelectric / electrostrictive actuator 1 using the above-described piezoelectric / electrostrictive porcelain composition.

(圧電/電歪アクチュエータ1の概略)
図1は、第2実施形態の圧電/電歪アクチュエータ1の模式図である。図1は、圧電/電歪アクチュエータ1の断面図である。
(Outline of piezoelectric / electrostrictive actuator 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a piezoelectric / electrostrictive actuator 1 according to a second embodiment. FIG. 1 is a sectional view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 1.

図1に示されているように、圧電/電歪アクチュエータ1は、基体11の上面に、電極膜121、圧電/電歪体膜122及び電極膜123をこの順序で積層した構造を有する。圧電/電歪体膜122の両主面上の電極膜121,123は、圧電/電歪体膜122を挟んで対向する。電極膜121、圧電/電歪体膜122及び電極膜123を積層した積層体12は基体11に固着される。   As shown in FIG. 1, the piezoelectric / electrostrictive actuator 1 has a structure in which an electrode film 121, a piezoelectric / electrostrictive film 122 and an electrode film 123 are laminated in this order on the upper surface of a substrate 11. The electrode films 121 and 123 on both main surfaces of the piezoelectric / electrostrictive film 122 face each other with the piezoelectric / electrostrictive film 122 interposed therebetween. The laminate 12 in which the electrode film 121, the piezoelectric / electrostrictive film 122 and the electrode film 123 are laminated is fixed to the substrate 11.

「固着」とは、有機接着剤や無機接着剤を用いることなく、基体11と積層体12との界面における固相反応により、積層体12を基体11に接合することをいう。なお、基体と積層体の最下層の圧電/電歪体膜との界面における固相反応により積層体を基体に接合してもよい。   “Fixing” refers to bonding the laminate 12 to the substrate 11 by a solid phase reaction at the interface between the substrate 11 and the laminate 12 without using an organic adhesive or an inorganic adhesive. The laminate may be bonded to the substrate by a solid phase reaction at the interface between the substrate and the piezoelectric / electrostrictive film at the bottom layer of the laminate.

圧電/電歪アクチュエータ1では、電極膜121,123に電圧が印加されると、印加された電圧に応じて圧電/電歪体122が電界と垂直な方向に伸縮し、その結果として屈曲変位を生じる。   In the piezoelectric / electrostrictive actuator 1, when a voltage is applied to the electrode films 121 and 123, the piezoelectric / electrostrictive body 122 expands and contracts in a direction perpendicular to the electric field according to the applied voltage, and as a result, bending displacement occurs. Arise.

(圧電/電歪体膜122)
圧電/電歪体膜122は、第1実施形態の圧電/電歪磁器組成物の焼結体である。
(Piezoelectric / electrostrictive film 122)
The piezoelectric / electrostrictive film 122 is a sintered body of the piezoelectric / electrostrictive ceramic composition of the first embodiment.

圧電/電歪膜122の膜厚は、0.5〜50μmであることが望ましく、0.8〜40μmであることがさらに望ましく、1〜30μmであることが特に望ましい。圧電/電歪膜122の膜厚がこの範囲を下回ると、緻密化が不十分になる傾向があるからである。また、圧電/電歪膜122の膜厚がこの範囲を上回ると、焼結時の収縮応力が大きくなるため、基体11の板厚を厚くする必要が生じ、圧電/電歪アクチュエータ1の小型化が困難になるからである。   The film thickness of the piezoelectric / electrostrictive film 122 is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 0.8 to 40 μm, and particularly preferably 1 to 30 μm. This is because if the thickness of the piezoelectric / electrostrictive film 122 falls below this range, densification tends to be insufficient. Further, if the thickness of the piezoelectric / electrostrictive film 122 exceeds this range, the shrinkage stress during sintering increases, so that it is necessary to increase the thickness of the substrate 11, and the piezoelectric / electrostrictive actuator 1 is downsized. This is because it becomes difficult.

(電極膜121,123)
電極膜121,123の材質は、白金、パラジウム、ロジウム、金若しくは銀等の金属又はこれらの合金である。中でも、焼成時の耐熱性が高い点で白金又は白金を主成分とする合金が好ましい。また、焼成温度によっては、銀−パラジウム等の合金も好適に用いられる。
(Electrode films 121, 123)
The material of the electrode films 121 and 123 is a metal such as platinum, palladium, rhodium, gold or silver, or an alloy thereof. Among these, platinum or an alloy containing platinum as a main component is preferable in terms of high heat resistance during firing. Depending on the firing temperature, an alloy such as silver-palladium is also preferably used.

電極膜121,123の膜厚は、15μm以下であることが望ましく、5μm以下であることがさらに望ましい。電極膜121,123の膜厚がこの範囲を上回ると、電極膜121,123が緩和層として機能し、屈曲変位が小さくなる傾向があるからである。また、電極膜121,123がその役割を適切に果たすためには、電極膜121,123の膜厚は、0.05μm以上であることが望ましい。   The film thicknesses of the electrode films 121 and 123 are desirably 15 μm or less, and more desirably 5 μm or less. This is because if the film thickness of the electrode films 121 and 123 exceeds this range, the electrode films 121 and 123 function as a relaxation layer and the bending displacement tends to be small. In addition, in order for the electrode films 121 and 123 to appropriately perform their roles, the film thickness of the electrode films 121 and 123 is desirably 0.05 μm or more.

電極膜121,123は、圧電/電歪体膜122の屈曲変位に実質的に寄与する領域を覆うように形成されることが望ましい。例えば、圧電/電歪体膜122の中央部分を含み、圧電/電歪体膜122の両主面の80%以上の領域を覆うように形成されることが望ましい。   The electrode films 121 and 123 are desirably formed so as to cover regions that substantially contribute to the bending displacement of the piezoelectric / electrostrictive film 122. For example, it is desirable that the piezoelectric / electrostrictive film 122 is formed so as to cover a region including 80% or more of both main surfaces of the piezoelectric / electrostrictive film 122 including the central portion.

(基体11)
基体11の材質は、セラミックスであるが、その種類に制限はない。もっとも、耐熱性、化学的安定性及び絶縁性の観点から、安定された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ムライト、窒化アルミニウム、窒化ケイ素及びガラスからなる群より選択される少なくとも1種類を含むセラミックスであることが望ましい。中でも、機械的強度及び靭性の観点から安定化された酸化ジルコニウムがさらに望ましい。「安定化された酸化ジルコニウム」とは、安定化剤の添加によって結晶の相転移を抑制した酸化ジルコニウムをいい、安定化酸化ジルコニウムの他、部分安定化酸化ジルコニムを包含する。
(Substrate 11)
The material of the base body 11 is ceramics, but there is no limitation on the type thereof. However, ceramics including at least one selected from the group consisting of stabilized zirconium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, mullite, aluminum nitride, silicon nitride and glass from the viewpoints of heat resistance, chemical stability, and insulation. It is desirable that Among these, stabilized zirconium oxide is more desirable from the viewpoint of mechanical strength and toughness. “Stabilized zirconium oxide” refers to zirconium oxide in which the phase transition of the crystal is suppressed by the addition of a stabilizer, and includes partially stabilized zirconium oxide in addition to stabilized zirconium oxide.

安定化された酸化ジルコニウムとしては、例えば、1〜30mol%の酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリニウム、酸化イッテルビウム若しくは酸化セリウム又は希土類金属の酸化物を安定化剤として含有させた酸化ジルコニウムがあげられる。中でも、機械的強度が特に高い点で、酸化イットリニウムを安定化剤として含有させた酸化ジルコニウムが望ましい。酸化イットリニウムの含有量は、1.5〜6mol%であることが望ましく、2〜4mol%であることがさらに望ましい。また、酸化イットリニウムに加えて、0.1〜5mol%の酸化アルミニウムを含有させることもさらに望ましい。安定化された酸化ジルコニウムの結晶相は、立方晶と単斜晶との混合晶、正方晶と単斜晶との混合晶又は立方晶と正方晶と単斜晶との混合晶等であってもよいが、主たる結晶相が正方晶と立方晶との混合晶又は正方晶となっていることが、機械的強度、靭性及び耐久性の観点から好ましい。   Examples of the stabilized zirconium oxide include zirconium oxide containing 1 to 30 mol% of calcium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, cerium oxide, or a rare earth metal oxide as a stabilizer. Among these, zirconium oxide containing yttrium oxide as a stabilizer is desirable because of its particularly high mechanical strength. The content of yttrium oxide is desirably 1.5 to 6 mol%, and more desirably 2 to 4 mol%. In addition to yttrium oxide, it is further desirable to contain 0.1 to 5 mol% of aluminum oxide. The stabilized zirconium oxide crystal phase is a mixed crystal of cubic and monoclinic, a mixed crystal of tetragonal and monoclinic, or a mixed crystal of cubic, tetragonal and monoclinic, etc. However, it is preferable from the viewpoint of mechanical strength, toughness, and durability that the main crystal phase is a mixed crystal of tetragonal crystals and cubic crystals or a tetragonal crystal.

基体11の板厚は均一になっている。基体11の板厚は、1〜1000μmであることが望ましく、1.5〜500μmであることがさらに望ましく、2〜200μmであることが特に望ましい。基体11の板厚がこの範囲を下回ると、圧電/電歪アクチュエータ1の機械的強度が低下する傾向にあるからである。また、基体11の板厚がこの範囲を上回ると、基体11の剛性が高くなり、電圧を印加した場合の圧電/電歪体膜122の伸縮による屈曲変位が小さくなる傾向があるからである。   The plate thickness of the substrate 11 is uniform. The plate thickness of the substrate 11 is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 1.5 to 500 μm, and particularly preferably 2 to 200 μm. This is because the mechanical strength of the piezoelectric / electrostrictive actuator 1 tends to decrease when the thickness of the substrate 11 is less than this range. Further, if the thickness of the substrate 11 exceeds this range, the rigidity of the substrate 11 increases, and the bending displacement due to expansion / contraction of the piezoelectric / electrostrictive film 122 when a voltage is applied tends to decrease.

基体11の表面形状(積層体が固着される面の形状)は、特に制限されず、三角形、四角形(長方形や正方形)、楕円形又は円形とすることができ、三角形及び四角形については角丸めを行ってもよい。これらの基本形を組み合わせた複合形としてもよい。   The surface shape of the substrate 11 (the shape of the surface to which the laminate is fixed) is not particularly limited, and may be a triangle, a rectangle (rectangle or square), an ellipse, or a circle. You may go. It is good also as a compound form which combined these basic forms.

(圧電/電歪アクチュエータ1の製造)
圧電/電歪アクチュエータ1の製造にあたっては、基体11の上に電極膜121が形成される。電極膜121は、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、PVD(PhysicalVapor Deposition)、イオンプレーティング、CVD(Chemical Vapor Deposition)、メッキ、エアロゾルデポジション、スクリーン印刷、スプレー、ディッピング等の方法で形成される。中でも、基体11及び圧電/電歪体膜122との接合性の観点から、スパッタリング法又はスクリーン印刷法が望ましい。形成された電極膜121は、熱処理により、基体11及び圧電/電歪体膜122と固着される。熱処理の温度は、電極膜121の材質や形成方法に応じて異なるが、概ね500〜1400℃である。
(Manufacture of piezoelectric / electrostrictive actuator 1)
In manufacturing the piezoelectric / electrostrictive actuator 1, the electrode film 121 is formed on the substrate 11. The electrode film 121 is formed by a method such as ion beam, sputtering, vacuum deposition, PVD (Physical Vapor Deposition), ion plating, CVD (Chemical Vapor Deposition), plating, aerosol deposition, screen printing, spraying, or dipping. Among these, from the viewpoint of bondability between the substrate 11 and the piezoelectric / electrostrictive film 122, a sputtering method or a screen printing method is desirable. The formed electrode film 121 is fixed to the substrate 11 and the piezoelectric / electrostrictive film 122 by heat treatment. The temperature of the heat treatment is approximately 500 to 1400 ° C., although it varies depending on the material of the electrode film 121 and the formation method.

続いて、電極膜121の上に圧電/電歪体膜122が形成される。圧電/電歪体膜122は、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、PVD(Physical Vapor Deposition)、イオンプレーティング、CVD(Chemical Vapor Deposition)、メッキ、ゾルゲル、エアロゾルデポジション、スクリーン印刷、スプレー、ディッピング等の方法で形成される。中でも、平面形状や膜厚の精度が高く、圧電/電歪体膜を連続して形成することができる点で、スクリーン印刷法が望ましい。   Subsequently, a piezoelectric / electrostrictive film 122 is formed on the electrode film 121. The piezoelectric / electrostrictive film 122 is formed by ion beam, sputtering, vacuum deposition, PVD (Physical Vapor Deposition), ion plating, CVD (Chemical Vapor Deposition), plating, sol-gel, aerosol deposition, screen printing, spraying, dipping, etc. It is formed by the method. Among these, the screen printing method is desirable in that the accuracy of the planar shape and film thickness is high and the piezoelectric / electrostrictive film can be formed continuously.

さらに続いて、圧電/電歪体膜122の上に電極膜123が形成される。電極膜123は、電極膜121と同様に形成される。   Subsequently, an electrode film 123 is formed on the piezoelectric / electrostrictive film 122. The electrode film 123 is formed in the same manner as the electrode film 121.

電極膜123を形成した後に、積層体12が形成された基体11が一体的に焼成される。この焼成により、圧電/電歪体膜122の焼結が進行するとともに、電極膜121,123が熱処理される。圧電/電歪体膜122の焼成温度は、800〜1250℃が望ましく、900〜1200℃がさらに望ましい。圧電/電歪体膜122の焼成の温度がこの範囲を下回ると、圧電/電歪体膜122の緻密化が不十分になり、基体11と電極膜121との固着や電極膜121,123と圧電/電歪体膜122との固着が不完全になる傾向があるからである。また、圧電/電歪体膜122の焼成の温度がこの範囲を上回ると、圧電/電歪体膜122の圧電/電歪特性が低下する傾向にあるからである。また、焼成時の最高温度の保持時間は、1分〜10時間が望ましく、5分〜4時間がさらに望ましい。この範囲を下回ると、圧電/電歪体膜122の緻密化が不十分になる傾向があるからである。また、この範囲を上回ると、圧電/電歪体膜122の圧電/電歪特性が低下する傾向にあるからである。   After forming the electrode film 123, the base body 11 on which the laminate 12 is formed is integrally fired. By this firing, the piezoelectric / electrostrictive film 122 is sintered and the electrode films 121 and 123 are heat-treated. The firing temperature of the piezoelectric / electrostrictive film 122 is desirably 800 to 1250 ° C, and more desirably 900 to 1200 ° C. When the firing temperature of the piezoelectric / electrostrictive film 122 falls below this range, the piezoelectric / electrostrictive film 122 is not sufficiently densified, and the substrate 11 and the electrode film 121 are fixed to each other, and the electrode films 121 and 123. This is because the adhesion with the piezoelectric / electrostrictive film 122 tends to be incomplete. In addition, if the firing temperature of the piezoelectric / electrostrictive film 122 exceeds this range, the piezoelectric / electrostrictive characteristics of the piezoelectric / electrostrictive film 122 tend to deteriorate. Further, the maximum temperature holding time during firing is desirably 1 minute to 10 hours, and more desirably 5 minutes to 4 hours. This is because if the thickness falls below this range, the piezoelectric / electrostrictive film 122 tends to be insufficiently densified. In addition, if it exceeds this range, the piezoelectric / electrostrictive characteristics of the piezoelectric / electrostrictive film 122 tend to deteriorate.

なお、電極膜121,123の熱処理を焼成とともに行うことが生産性の観点から好ましいが、このことは、電極膜121,123を形成するごとに熱処理を行うことを妨げない。ただし、電極膜123の熱処理の前に圧電/電歪体膜122の焼成を行っている場合は、圧電/電歪体膜122の焼成温度より低い温度で電極膜123を熱処理する。   Note that the heat treatment of the electrode films 121 and 123 is preferably performed together with the baking from the viewpoint of productivity, but this does not prevent the heat treatment from being performed every time the electrode films 121 and 123 are formed. However, when the piezoelectric / electrostrictive film 122 is fired before the heat treatment of the electrode film 123, the electrode film 123 is heat treated at a temperature lower than the firing temperature of the piezoelectric / electrostrictive film 122.

焼成の終了後、圧電/電歪アクチュエータに対して、分極処理及びエージング処理が行われる。   After the completion of firing, a polarization process and an aging process are performed on the piezoelectric / electrostrictive actuator.

圧電/電歪アクチュエータ1は、積層セラミック電子部品の製造において常用されているグリーンシート積層法によっても製造される。グリーンシート積層法においては、原料粉末にバインダ、可塑剤、分散剤及び分散媒が加えられ、セラミックス、バインダ、可塑剤及び分散媒がボールミル等で混合される。得られたスラリーはドクターブレード法等でシート形状に成形され、成形体が得られる。   The piezoelectric / electrostrictive actuator 1 is also manufactured by a green sheet laminating method that is commonly used in the production of multilayer ceramic electronic components. In the green sheet laminating method, a binder, a plasticizer, a dispersant, and a dispersion medium are added to a raw material powder, and ceramics, a binder, a plasticizer, and a dispersion medium are mixed by a ball mill or the like. The obtained slurry is formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like to obtain a formed body.

続いて、スクリーン印刷法等で成形体の両主面に電極ペーストの膜が印刷される。ここで用いる電極ペーストは、上述の金属又は合金の粉末に、溶媒、ビヒクル及びガラスフリット等を加えたものである。   Subsequently, an electrode paste film is printed on both main surfaces of the molded body by a screen printing method or the like. The electrode paste used here is obtained by adding a solvent, vehicle, glass frit, or the like to the above-described metal or alloy powder.

さらに続いて、電極ペーストの膜が両主面に印刷された成形体と基体とが圧着される。   Subsequently, the molded body on which the electrode paste film is printed on both main surfaces is bonded to the substrate.

しかる後に、積層体が形成された基体が一体的に焼成され、焼成が終わった後に適当な条件下で分極処理及びエージング処理が行われる。   Thereafter, the substrate on which the laminate is formed is integrally fired, and after the firing is finished, polarization treatment and aging treatment are performed under appropriate conditions.

(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態の圧電/電歪磁器組成物を用いた多層型の圧電/電歪アクチュエータ2に関する。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to a multilayer piezoelectric / electrostrictive actuator 2 using the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition of the first embodiment.

図2は、第3実施形態の圧電/電歪アクチュエータ2の模式図である。図2は、圧電/電歪アクチュエータ2の断面図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of the piezoelectric / electrostrictive actuator 2 of the third embodiment. FIG. 2 is a sectional view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 2.

図2に示すように、圧電/電歪アクチュエータ2は、基体21の上面に、電極膜221、圧電/電歪体膜222、電極膜223、圧電/電歪体膜224及び電極膜225をこの順序で積層した構造を有する。圧電/電歪体膜222の両主面上の電極膜221,223は、圧電/電歪体膜222を挟んで対向し、圧電/電歪体膜224の両主面上の電極膜223,225は、圧電/電歪体膜224を挟んで対向する。電極膜221、圧電/電歪体膜222、電極膜223、圧電/電歪体膜224及び電極膜225を積層した積層体22は基体21に固着される。なお、図2には、圧電/電歪体膜が2層である場合が図示されているが、圧電/電歪体膜が3層以上となってもよい。   As shown in FIG. 2, the piezoelectric / electrostrictive actuator 2 has an electrode film 221, a piezoelectric / electrostrictive film 222, an electrode film 223, a piezoelectric / electrostrictive film 224, and an electrode film 225 on the upper surface of the base 21. It has a stacked structure in order. The electrode films 221 and 223 on both main surfaces of the piezoelectric / electrostrictive film 222 face each other with the piezoelectric / electrostrictive film 222 interposed therebetween, and the electrode films 223 and 223 on both main surfaces of the piezoelectric / electrostrictive film 224 are opposed to each other. 225 opposes with the piezoelectric / electrostrictive film 224 interposed therebetween. The laminate 22 in which the electrode film 221, the piezoelectric / electrostrictive film 222, the electrode film 223, the piezoelectric / electrostrictive film 224, and the electrode film 225 are laminated is fixed to the substrate 21. 2 shows a case where the piezoelectric / electrostrictive film has two layers, the piezoelectric / electrostrictive film may have three or more layers.

圧電/電歪アクチュエータ2の基体21の板厚は積層体22が接合される中央部215が周縁部216よりも薄肉化されている。これにより、基体21の機械的強度を保ちつつ、屈曲変位を大きくすることができる。基体21を第2実施形態の圧電/電歪アクチュエータ1に用いてもよい。   As for the plate thickness of the base 21 of the piezoelectric / electrostrictive actuator 2, the central portion 215 to which the laminate 22 is bonded is thinner than the peripheral portion 216. As a result, the bending displacement can be increased while maintaining the mechanical strength of the base 21. The substrate 21 may be used for the piezoelectric / electrostrictive actuator 1 of the second embodiment.

圧電/電歪アクチュエータ2も、形成すべき圧電/電歪膜及び電極膜の数が増える点を除いては、単層型の圧電/電歪アクチュエータ1と同様に製造される。   The piezoelectric / electrostrictive actuator 2 is also manufactured in the same manner as the single-layer piezoelectric / electrostrictive actuator 1 except that the number of piezoelectric / electrostrictive films and electrode films to be formed is increased.

(第4実施形態)
第4実施形態は、前述の圧電/電歪磁器組成物を用いた多層型の圧電/電歪アクチュエータ3に関する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a multilayer piezoelectric / electrostrictive actuator 3 using the above-described piezoelectric / electrostrictive porcelain composition.

図3は、第4実施形態の圧電/電歪アクチュエータ3の模式図である。図3は、圧電/電歪アクチュエータ3の断面図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of the piezoelectric / electrostrictive actuator 3 of the fourth embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 3.

図3に示すように、圧電/電歪アクチュエータ3は、第3実施形態の基体21と同様の構造を有する単位構造が繰り返される基体31を備える。基体31の単位構造の各々の上には、第3実施形態の積層体22と同様の構造を有する積層体32が固着される。   As shown in FIG. 3, the piezoelectric / electrostrictive actuator 3 includes a base body 31 in which a unit structure having the same structure as the base body 21 of the third embodiment is repeated. On each of the unit structures of the base 31, a laminate 32 having the same structure as the laminate 22 of the third embodiment is fixed.

圧電/電歪アクチュエータ3も、形成すべき積層体の数並びに圧電/電歪膜及び電極膜の数が増える点を除いては、単層型の圧電/電歪アクチュエータ1と同様に製造される。   The piezoelectric / electrostrictive actuator 3 is also manufactured in the same manner as the single-layer piezoelectric / electrostrictive actuator 1 except that the number of laminated bodies to be formed and the number of piezoelectric / electrostrictive films and electrode films are increased. .

(第5実施形態)
第5実施形態は、第1実施形態の圧電/電歪磁器組成物を用いた圧電/電歪アクチュエータ4に関する。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment relates to a piezoelectric / electrostrictive actuator 4 using the piezoelectric / electrostrictive porcelain composition of the first embodiment.

図4〜図6は、第5実施形態の圧電/電歪アクチュエータ4の模式図である。図4は、圧電/電歪アクチュエータ4の斜視図、図5は、圧電/電歪アクチュエータ4の縦断面図、図6は、圧電/電歪アクチュエータ4の横断面図である。   4 to 6 are schematic views of the piezoelectric / electrostrictive actuator 4 of the fifth embodiment. 4 is a perspective view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 4, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 4, and FIG. 6 is a transverse sectional view of the piezoelectric / electrostrictive actuator 4.

図4〜図6に示すように、圧電/電歪アクチュエータ4は、圧電/電歪体膜402と内部電極膜404とを軸Aの方向に交互に積層し、圧電/電歪体膜402と内部電極膜404とを積層した積層体410の端面412,414に外部電極膜416,418を形成した構造を有する。   As shown in FIGS. 4 to 6, the piezoelectric / electrostrictive actuator 4 includes the piezoelectric / electrostrictive film 402 and the internal electrode film 404 that are alternately stacked in the direction of the axis A. It has a structure in which external electrode films 416 and 418 are formed on end faces 412 and 414 of a laminate 410 in which an internal electrode film 404 is laminated.

圧電/電歪アクチュエータ4の一部を軸Aの方向に分解した状態を示す図7の分解斜視図に示すように、内部電極膜404には、端面412に達しているが端面414には達していない第1の内部電極膜406と、端面414に達しているが端面412には達していない第2の内部電極膜408とがある。第1の内部電極膜406と第2の内部電極膜408とは交互に設けられる。第1の内部電極膜406は、端面412において外部電極膜416と接し、外部電極膜416と電気的に接続される。第2の内部電極膜408は、端面414において外部電極膜418と接し、外部電極膜418と電気的に接続される。したがって、外部電極膜416を駆動信号源のプラス側に接続し、外部電極膜418を駆動信号源のマイナス側に接続すると、圧電/電歪体膜402を挟んで対向する第1の内部電極膜406と第2の内部電極膜408とに駆動信号が印加され、圧電/電歪体膜402の厚さ方向に電界が印加される。この結果、圧電/電歪体膜402は厚さ方向に伸縮し、積層体410は全体として図4において破線で示す形状に変形する。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 7 showing a state in which a part of the piezoelectric / electrostrictive actuator 4 is disassembled in the direction of the axis A, the internal electrode film 404 reaches the end surface 412 but reaches the end surface 414. There is a first internal electrode film 406 that does not reach, and a second internal electrode film 408 that reaches the end face 414 but does not reach the end face 412. The first internal electrode film 406 and the second internal electrode film 408 are provided alternately. The first internal electrode film 406 is in contact with the external electrode film 416 at the end surface 412 and is electrically connected to the external electrode film 416. The second internal electrode film 408 is in contact with the external electrode film 418 at the end face 414 and is electrically connected to the external electrode film 418. Therefore, when the external electrode film 416 is connected to the positive side of the drive signal source and the external electrode film 418 is connected to the negative side of the drive signal source, the first internal electrode film facing the piezoelectric / electrostrictive film 402 is sandwiched. A drive signal is applied to 406 and the second internal electrode film 408, and an electric field is applied in the thickness direction of the piezoelectric / electrostrictive film 402. As a result, the piezoelectric / electrostrictive film 402 expands and contracts in the thickness direction, and the laminated body 410 as a whole is deformed into a shape indicated by a broken line in FIG.

圧電/電歪アクチュエータ4は、既に説明した圧電/電歪アクチュエータ1〜3と異なり、積層体410が固着される基体を有さない。また、圧電/電歪アクチュエータ4は、パターンが異なる第1の内部電極膜406と第2の内部電極膜408とを交互に設けることから、「オフセット型の圧電/電歪アクチュエータ」とも呼ばれる。   Unlike the piezoelectric / electrostrictive actuators 1 to 3 already described, the piezoelectric / electrostrictive actuator 4 does not have a base to which the multilayer body 410 is fixed. The piezoelectric / electrostrictive actuator 4 is also referred to as an “offset type piezoelectric / electrostrictive actuator” because the first internal electrode film 406 and the second internal electrode film 408 having different patterns are alternately provided.

圧電/電歪体膜402は、第1実施形態の圧電/電歪磁器組成物の焼結体である。圧電/電歪体膜402の膜厚は、5〜500μmであることが好ましい。この範囲を下回ると、後述のグリーンシートの製造が困難になるからである。また、この範囲を上回ると、圧電/電歪体膜402に十分な電界を印加することが困難になるからである。   The piezoelectric / electrostrictive film 402 is a sintered body of the piezoelectric / electrostrictive ceramic composition of the first embodiment. The film thickness of the piezoelectric / electrostrictive film 402 is preferably 5 to 500 μm. This is because, if it falls below this range, it will be difficult to produce a green sheet described later. Further, if it exceeds this range, it is difficult to apply a sufficient electric field to the piezoelectric / electrostrictive film 402.

内部電極膜404及び外部電極膜416,418の材質は、白金、パラジウム、ロジウム、金若しくは銀等の金属又はこれらの合金である。内部電極膜404の材質は、これらの中でも、焼成時の耐熱性が高く圧電/電歪体膜402との共焼結が容易な点で白金又は白金を主成分とする合金であることが好ましい。ただし、焼成温度によっては、銀−パラジウム等の合金も好適に用いられる。   The material of the internal electrode film 404 and the external electrode films 416 and 418 is a metal such as platinum, palladium, rhodium, gold or silver, or an alloy thereof. Among these, the material of the internal electrode film 404 is preferably platinum or an alloy containing platinum as a main component from the viewpoint of high heat resistance during firing and easy co-sintering with the piezoelectric / electrostrictive film 402. . However, an alloy such as silver-palladium is also preferably used depending on the firing temperature.

内部電極膜402の膜厚は、10μm以下であることが望ましい。この範囲を上回ると、内部電極膜402が緩和層として機能し、変位が小さくなる傾向があるからである。また、内部電極膜402がその役割を適切に果たすためには、膜厚は、0.1μm以上であることが望ましい。   The film thickness of the internal electrode film 402 is desirably 10 μm or less. This is because if the thickness exceeds this range, the internal electrode film 402 functions as a relaxation layer and the displacement tends to be small. Further, in order for the internal electrode film 402 to properly fulfill its role, the film thickness is desirably 0.1 μm or more.

なお、図4〜図6には、圧電/電歪体膜402が10層である場合が図示されているが、圧電/電歪体膜402が9層以下又は11層以上であってもよい。   4 to 6 illustrate the case where the piezoelectric / electrostrictive film 402 has 10 layers, the piezoelectric / electrostrictive film 402 may have 9 layers or less or 11 layers or more. .

圧電/電歪アクチュエータ4の製造にあたっては、第1実施形態の圧電/電歪磁器組成物の原料粉末にバインダ、可塑剤、分散剤及び分散媒が加えられ、これらがボールミル等で混合される。得られたスラリーは、ドクターブレード法等でシート形状に成形され、グリーンシートが得られる。   In manufacturing the piezoelectric / electrostrictive actuator 4, a binder, a plasticizer, a dispersant, and a dispersion medium are added to the raw material powder of the piezoelectric / electrostrictive ceramic composition of the first embodiment, and these are mixed by a ball mill or the like. The obtained slurry is formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like to obtain a green sheet.

続いて、パンチやダイを使用してグリーンシートが打ち抜き加工され、グリーンシートに位置合わせ用の孔等が形成される。   Subsequently, the green sheet is punched using a punch or die to form alignment holes or the like in the green sheet.

さらに続いて、グリーンシートの表面にスクリーン印刷等により電極ペーストが塗布され、電極ペーストのパターンが形成されたグリーンシートが得られる。電極ペーストのパターンには、焼成後に第1の内部電極膜406となる第1の電極ペーストのパターンと焼成後に第2の内部電極膜408となる第2の電極ペーストのパターンとの2種類がある。もちろん、電極ペーストのパターンを1種類だけとして、グリーンシートの向きをひとつおきに180°回転させることにより、焼成後に内部電極膜406,408が得られるようにしてもよい。   Subsequently, an electrode paste is applied to the surface of the green sheet by screen printing or the like, and a green sheet on which an electrode paste pattern is formed is obtained. There are two types of electrode paste patterns: a first electrode paste pattern that becomes the first internal electrode film 406 after firing and a second electrode paste pattern that becomes the second internal electrode film 408 after firing. . Of course, the internal electrode films 406 and 408 may be obtained after firing by using only one type of electrode paste pattern and rotating the orientation of the green sheets every other 180 °.

次に、第1の電極ペーストのパターンが形成されたグリーンシートと第2の電極ペーストのパターンが形成されたグリーンシートが交互に重ね合わされるとともに、電極ペーストが塗布されていないグリーンシートが最上部にさらに重ね合わされ後に、重ね合わされたグリーンシートが厚さ方向に加圧され圧着される。このとき、グリーンシートに形成された位置合わせ用の孔の位置が揃うようにする。また、重ね合わせたグリーンシートの圧着にあたっては、圧着に使用する金型を加熱しておくことにより、加熱しながらグリーンシートを圧着するようにすることも望ましい。   Next, the green sheet on which the pattern of the first electrode paste is formed and the green sheet on which the pattern of the second electrode paste is formed are alternately stacked, and the green sheet to which no electrode paste is applied is the uppermost part. After further overlapping, the stacked green sheets are pressed and pressure-bonded in the thickness direction. At this time, the positions of the alignment holes formed in the green sheet are aligned. Further, when the stacked green sheets are pressure-bonded, it is also desirable to heat the mold used for pressure bonding so that the green sheets are pressure-bonded while being heated.

このようにして得られたグリーンシートの圧着体は焼成され、得られた焼結体はダイシングソー等で加工され、積層体410が得られる。そして、焼き付け、蒸着、スパッタリング等により積層体410の端面412,414に外部電極膜416,418が形成され、分極処理及びエージング処理が行われることにより、圧電/電歪アクチュエータ4が得られる。   The green sheet pressure-bonded body thus obtained is fired, and the obtained sintered body is processed with a dicing saw or the like to obtain a laminated body 410. Then, the external electrode films 416 and 418 are formed on the end faces 412 and 414 of the laminate 410 by baking, vapor deposition, sputtering, etc., and the piezoelectric / electrostrictive actuator 4 is obtained by performing polarization treatment and aging treatment.

上記第2〜5の実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を制限することを意図するものではない。即ち、本発明の範囲を超えない範疇で、上記第2〜5の実施形態以外の種々の変形が想定される。   The above second to fifth embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. That is, various modifications other than the above second to fifth embodiments are envisaged within the scope of the present invention.

10.評価方法
後に説明する実施例において行われる、本発明に係る実験例および比較例の圧電/電歪特性の評価方法につき、以下に説明する。
10. Evaluation Methods Evaluation methods for piezoelectric / electrostrictive characteristics of experimental examples and comparative examples according to the present invention performed in examples described later will be described below.

(1)圧電定数
圧電定数d31(pm/V)は、圧電/電歪素子の周波数−インピーダンス特性及び静電容量をインピーダンスアナライザで測定するとともに、圧電/電歪素子の寸法をマイクロメータで測定し、長辺方向伸び振動の基本波の共振周波数及び反共振周波数、静電容量並びに寸法から算出することにより得た。
(1) Piezoelectric constant The piezoelectric constant d 31 (pm / V) is measured by measuring the frequency-impedance characteristics and capacitance of the piezoelectric / electrostrictive element with an impedance analyzer and measuring the dimensions of the piezoelectric / electrostrictive element with a micrometer. Then, it was obtained by calculating from the resonance frequency and antiresonance frequency of the fundamental wave of the longitudinal vibration in the long side direction, the capacitance and the dimensions.

(2)歪率
高電界印加時の歪率S4000(ppm)は、両主面の金電極に4kV/mmの電圧を印加したときの長辺方向の電界誘起歪を接着剤で電極に貼り付けた歪ゲージで測定することにより得た。
(2) Strain rate The strain rate S 4000 (ppm) when a high electric field is applied is applied to the electrode with an adhesive by applying an electric field induced strain in the long side direction when a voltage of 4 kV / mm is applied to the gold electrodes on both main surfaces. It was obtained by measuring with an attached strain gauge.

(3)キュリー温度
キュリー点測定装置(東京工業(株)製、LCZメーター)を用い、周波数1kHz、昇温速度5℃/分の条件で、室温から500℃までの誘電率を測定し、誘電率が最も高くなった温度をキュリー温度(Tc)とした。
(3) Curie temperature Using a Curie point measuring device (manufactured by Tokyo Kogyo Co., Ltd., LCZ meter), the dielectric constant was measured from room temperature to 500 ° C. under conditions of a frequency of 1 kHz and a heating rate of 5 ° C./min. The temperature at which the rate was the highest was taken as the Curie temperature (Tc).

以下に記載する実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

本実施例においては、本発明に係る圧電/電歪焼結体において所望の圧電/電歪特性を得るための、前記第3成分由来のZnの好適な含有量について確認、検証する。   In this example, a suitable content of Zn derived from the third component for obtaining desired piezoelectric / electrostrictive characteristics in the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention is confirmed and verified.

(評価用の圧電/電歪素子の製造)
評価用の圧電/電歪素子の製造にあたり、先ず、炭酸リチウム(LiCO)、酒石酸水素ナトリウム一水和物(CNa・HO)、酒石酸水素カリウム(CK)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化アンチモン(Sb)、二酸化マンガン(MnO)、(前記選択元素の源としての)炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化亜鉛(ZnO)等の素原料の粉末を、焼成後の酸化物において所定の組成となるように秤量した。
(Manufacture of piezoelectric / electrostrictive element for evaluation)
In producing a piezoelectric / electrostrictive element for evaluation, first, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium hydrogen tartrate monohydrate (C 4 H 5 O 6 Na · H 2 O), potassium hydrogen tartrate (C 4) H 5 O 6 K), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), antimony oxide (Sb 2 O 3 ), manganese dioxide (MnO 2 ), (as a source of the selective element) Powders of raw materials such as strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and zinc oxide (ZnO) were weighed so as to have a predetermined composition in the fired oxide.

具体的には、本実施例においては、焼成後の酸化物(圧電/電歪焼結体)における前述の第1及び第2のペロブスカイト型酸化物の組成に関する各パラメータにつき、a=1.010、x=0.36、y=0.07、z=0.082、w=0.040、p=0.50、及びt=0.10で固定となるようにし、また、焼成後の酸化物における前記第1成分中の前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対し、Mnの原子換算の含有量は0.02モル部で固定とし、Srの原子換算の含有量は0.10モル部で固定とした。更に、焼成後の酸化物(圧電/電歪焼結体)における前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率は20mol%で固定となるようにした。   Specifically, in this example, for each parameter relating to the composition of the first and second perovskite oxides in the fired oxide (piezoelectric / electrostrictive sintered body), a = 1.010. , X = 0.36, y = 0.07, z = 0.082, w = 0.040, p = 0.50, and t = 0.10, and oxidation after firing In 100 parts by mole of the first perovskite oxide in the first component of the product, the atomic equivalent of Mn is fixed at 0.02 molar part, and the atomic equivalent of Sr is 0.10. Fixed in the mole part. Furthermore, the ratio of the second perovskite oxide to the sum of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide in the sintered oxide (piezoelectric / electrostrictive sintered body) is 20 mol%. It became fixed with.

尚、前記Znを主成分として含む第3成分(本実施例ではZnO)については、表1に示すように、焼成後の酸化物における含有量が、Zn原子換算で、0.00mol%(比較例1)、0.01mol%、0.10mol%、0.50mol%、1.00mol%、及び2.50mol%(実験例1〜5)、並びに3.00mol%(比較例2)となるように調整した。   In addition, about the 3rd component (ZnO in a present Example) which contains the said Zn as a main component, as shown in Table 1, content in the oxide after baking is 0.00 mol% in conversion of Zn atom (comparison). Example 1), 0.01 mol%, 0.10 mol%, 0.50 mol%, 1.00 mol%, and 2.50 mol% (Experimental Examples 1 to 5), and 3.00 mol% (Comparative Example 2) Adjusted.

続いて、秤量した素原料(但し、第1成分中のMnO及びSrCO、並びにZnを主成分として含む第3成分(本実施例ではZnO)を除く)の粉末に、分散媒としてアルコールを加え、ボールミルを使用して16時間にわたって混合した。 Subsequently, alcohol as a dispersion medium is added to the powder of the weighed raw materials (excluding MnO 2 and SrCO 3 in the first component, and the third component containing Zn as a main component (ZnO in this example)). In addition, it was mixed for 16 hours using a ball mill.

さらに続いて、得られた混合原料を乾燥し、950℃で5時間仮焼してボールミルで粉砕することを2回繰り返した。この過程において、1回目の仮焼後にSrCOを、2回目の仮焼後にMnO及びZnOを追加した。以上のようにして、本発明に係る圧電/電歪焼結体を得るための組成物の粉末を得た。得られた粉末を粗粉砕した後、500メッシュのふるいに通して粒度調整を行った。 Subsequently, the obtained mixed raw material was dried, calcined at 950 ° C. for 5 hours, and pulverized with a ball mill twice. In this process, SrCO 3 was added after the first calcination, and MnO 2 and ZnO were added after the second calcination. As described above, a powder of a composition for obtaining a piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention was obtained. The obtained powder was coarsely pulverized and then passed through a 500 mesh sieve to adjust the particle size.

上記のようにして得られた原料粉末を、2×10Paの圧力で直径18mm、板厚5mmの円板形状にプレス成形した。そして、得られた成形体をアルミナ容器内に収納し、1150℃で3時間焼成して、焼結体を得た。 The raw material powder obtained as described above was press-molded into a disk shape having a diameter of 18 mm and a plate thickness of 5 mm at a pressure of 2 × 10 8 Pa. And the obtained molded object was accommodated in the alumina container, and it baked at 1150 degreeC for 3 hours, and obtained the sintered compact.

続いて、上記焼結体を長辺12mm×短辺3mm×厚み1mmの矩形形状に加工し、600〜900℃で熱処理を行った。その後、矩形試料の両主面にスパッタリングにより金電極を形成した。そして、これらの試料を70〜100℃のシリコンオイル中に浸漬し、両主面の金電極に5kV/mmの電圧を15分間印加して厚さ方向に分極処理を行った。   Subsequently, the sintered body was processed into a rectangular shape having a long side of 12 mm, a short side of 3 mm, and a thickness of 1 mm, and heat treatment was performed at 600 to 900 ° C. Thereafter, gold electrodes were formed on both main surfaces of the rectangular sample by sputtering. And these samples were immersed in 70-100 degreeC silicon oil, the voltage of 5 kV / mm was applied to the gold electrode of both main surfaces for 15 minutes, and the polarization process was performed in the thickness direction.

(圧電/電歪特性)
上記のようにして調製された評価用の圧電/電歪素子を用いて、圧電定数d31(pm/V)及び高電界印加時の歪率S4000(ppm)を測定した。それらの測定結果を以下の表1に示す。
(Piezoelectric / electrostrictive properties)
Using the piezoelectric / electrostrictive element for evaluation prepared as described above, the piezoelectric constant d 31 (pm / V) and the strain rate S 4000 (ppm) when a high electric field was applied were measured. The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 2011213580
Figure 2011213580

表1に示されているように、Znが全く添加されていない比較例1においては高電界印加時の歪率(S4000)が不十分である。これに対し、Zn添加量が0.01〜2.50mol%である実験例1〜5においては、圧電定数(d31)及び高電界印加時の歪率(S4000)がいずれも向上した。特に、比較例1を対象標準とした場合の高電界印加時の歪率(S4000)の向上率が顕著である。しかしながら、Zn添加量が3.00mol%である比較例2においては、Znが全く添加されていない比較例1と比較しても、圧電定数(d31)及び高電界印加時の歪率(S4000)がいずれも大幅に低下した。これは、焼成後の酸化物において、Zn由来の異相が生じたことに起因するものと考えられる。尚、キュリー温度については、本実施例にかかる実験例及び比較例のいずれにおいても、実用的な温度(具体的には、200℃以上)が達成されていた。 As shown in Table 1, in Comparative Example 1 in which no Zn was added, the distortion rate (S 4000 ) when a high electric field was applied was insufficient. On the other hand, in Experimental Examples 1 to 5 in which the Zn addition amount is 0.01 to 2.50 mol%, the piezoelectric constant (d 31 ) and the distortion rate (S 4000 ) when a high electric field is applied are improved. In particular, the improvement rate of the distortion rate (S 4000 ) when a high electric field is applied when the comparative example 1 is used as a target standard is remarkable. However, in Comparative Example 2 in which the Zn addition amount is 3.00 mol%, the piezoelectric constant (d 31 ) and the strain rate (S) when a high electric field is applied are compared with Comparative Example 1 in which no Zn is added. 4000 ) were significantly reduced. This is considered to be due to the occurrence of a heterogeneous phase derived from Zn in the oxide after firing. In addition, about Curie temperature, practical temperature (specifically, 200 degreeC or more) was achieved in both the experiment example and comparative example concerning a present Example.

以上の結果から、本発明に係る圧電/電歪結晶体において所望の圧電/電歪特性を得るための、前記第3成分由来のZnの好適な含有量は、0.01〜2.50mol%であると結論付けられる。   From the above results, the suitable content of Zn derived from the third component for obtaining desired piezoelectric / electrostrictive characteristics in the piezoelectric / electrostrictive crystal according to the present invention is 0.01 to 2.50 mol%. It is concluded that

本実施例においては、本発明に係る圧電/電歪焼結体において所望の圧電/電歪特性を得るための、前記第1のペロブスカイト型酸化物と前記第2のペロブスカイト型酸化物との好適な比率について確認、検証する。   In this example, the first perovskite oxide and the second perovskite oxide are suitable for obtaining desired piezoelectric / electrostrictive characteristics in the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention. Check and verify the correct ratio.

(評価用の圧電/電歪素子の製造)
焼成後の酸化物(圧電/電歪焼結体)において、前記Znを主成分として含む第3成分(本実施例ではZnO)の含有量をZn原子換算で0.50mol%で固定とし、かつ、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率(α)を、0.0(比較例3)、0.1、0.3、0.5、及び0.75(実験例6〜9)、並びに0.8(比較例4)となるように調整したことを除き、前述の実施例1と同様にして、本実施例において使用される評価用の圧電/電歪素子を調製した。
(Manufacture of piezoelectric / electrostrictive element for evaluation)
In the sintered oxide (piezoelectric / electrostrictive sintered body), the content of the third component (ZnO in this example) containing Zn as a main component is fixed at 0.50 mol% in terms of Zn atoms, and The ratio (α) of the second perovskite oxide to the total sum of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide is 0.0 (Comparative Example 3), 0.1, 0 .3, 0.5, and 0.75 (Experimental Examples 6 to 9) and 0.8 (Comparative Example 4). An evaluation piezoelectric / electrostrictive element used in the examples was prepared.

(圧電/電歪特性)
上記のようにして調製された評価用の圧電/電歪素子を用いて、圧電定数d31(pm/V)及び高電界印加時の歪率S4000(ppm)を測定した。それらの測定結果を以下の表2に示す。
(Piezoelectric / electrostrictive properties)
Using the piezoelectric / electrostrictive element for evaluation prepared as described above, the piezoelectric constant d 31 (pm / V) and the strain rate S 4000 (ppm) when a high electric field was applied were measured. The measurement results are shown in Table 2 below.

Figure 2011213580
Figure 2011213580

表2に示されているように、前記第2のペロブスカイト型酸化物(菱面体晶)が焼結体中に全く含まれていない比較例3においては、圧電定数(d31)が著しく小さく、また(上記実施例1において確認された)好適な量のZnが添加されているにもかかわらず、高電界印加時の歪率(S4000)の改善効果が不十分である。これに対し、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率(α)が0.1mol%以上、0.8mol%未満の範囲にある実験例6〜9においては、所望のレベル以上の圧電定数(d31)を達成しつつ、高電界印加時の歪率(S4000)が更に向上された。しかしながら、上記比率αが0.8である比較例4においては、焼結体の密度が不十分等の現象が発生し、これらの比較例に対応する前記組成物を焼成して所望の焼結体を得ることが出来ず、これらの組成における圧電/電歪特性を評価することは出来なかった。更に、比較例4においては、実用的なキュリー温度(具体的には、200℃以上)を達成することができなかった。 As shown in Table 2, in Comparative Example 3 in which the second perovskite oxide (rhombohedral crystal) is not contained in the sintered body, the piezoelectric constant (d 31 ) is remarkably small. In addition, despite the addition of a suitable amount of Zn (confirmed in Example 1 above), the effect of improving the distortion rate (S 4000 ) when a high electric field is applied is insufficient. On the other hand, the ratio (α) of the second perovskite oxide to the total sum of the first perovskite oxide and the second perovskite oxide is 0.1 mol% or more and less than 0.8 mol%. In Experimental Examples 6 to 9 in the range, the strain rate (S 4000 ) when a high electric field was applied was further improved while achieving a piezoelectric constant (d 31 ) of a desired level or higher. However, in Comparative Example 4 in which the ratio α is 0.8, a phenomenon such as insufficient density of the sintered body occurs, and the composition corresponding to these Comparative Examples is fired to obtain a desired sintered material. No body could be obtained and the piezoelectric / electrostrictive properties of these compositions could not be evaluated. Furthermore, in Comparative Example 4, a practical Curie temperature (specifically, 200 ° C. or higher) could not be achieved.

以上の結果から、本発明に係る圧電/電歪結晶体において所望の圧電/電歪特性を得るための、前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率(α)は、0.1mol%以上、0.8mol%未満の範囲にあると判断される。   From the above results, the first perovskite type oxide and the second perovskite type oxide with respect to the sum total of the first perovskite type oxide to obtain desired piezoelectric / electrostrictive characteristics in the piezoelectric / electrostrictive crystal according to the present invention. The ratio (α) of the perovskite oxide 2 is determined to be in the range of 0.1 mol% or more and less than 0.8 mol%.

前述のように、特定の組成を有する正方晶成分、特定の組成を有する菱面体晶成分、及び酸化亜鉛を、焼成後の組成が特定の条件を満たすように配合して得られる圧電/電歪磁器組成物を調製し、これを焼成して得られる、本発明に係る圧電/電歪焼結体は、非鉛系の圧電/電歪焼結体であるにもかかわらず、低い焼成温度、高電界高歪率、及び高いキュリー温度(Tc)を兼備しつつ、PZT系の圧電/電歪焼結体を凌駕する圧電特性を達成することが出来る。   As described above, a piezoelectric / electrostrictive obtained by blending a tetragonal component having a specific composition, a rhombohedral component having a specific composition, and zinc oxide so that the composition after firing satisfies a specific condition The piezoelectric / electrostrictive sintered body according to the present invention, which is obtained by preparing a porcelain composition and firing it, is a non-leaded piezoelectric / electrostrictive sintered body, but has a low firing temperature, While having a high electric field and high strain rate and a high Curie temperature (Tc), it is possible to achieve piezoelectric properties that surpass PZT-based piezoelectric / electrostrictive sintered bodies.

尚、上記の説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。   In addition, said description is an illustration in all the phases, Comprising: This invention is not limited to it. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention.

以上のように、本発明によれば、実用的なキュリー温度を維持しつつ、低電界印加時のみならず、高電界印加時にも高い電界誘起歪率を呈する非鉛系の圧電/電歪焼結体、及びかかる圧電/電歪焼結体を含んでなる圧電/電歪素子が提供される。   As described above, according to the present invention, a lead-free piezoelectric / electrostrictive firing exhibiting a high electric field induced strain rate not only when a low electric field is applied but also when a high electric field is applied while maintaining a practical Curie temperature. There are provided a bonded body and a piezoelectric / electrostrictive element comprising the piezoelectric / electrostrictive sintered body.

Claims (5)

一般式(1){Li(Na1−x1−y(Nb1−z−wTaSb)Oによって表される第1のペロブスカイト型酸化物、Ba、Sr、Ca、La、Ce、Nd、Sm、Dy、Ho及びYbからなる群より選択される一種類以上の選択元素の化合物、並びにMnの化合物を含んでなる第1成分、
一般式(2){Ba(KNa1−p1−t}(ZrNb1−t)Oによって表される第2のペロブスカイト型酸化物である第2成分、並びに
Znを主成分として含む第3成分、
を含んでなる組成物を焼成することによって得られる圧電/電歪焼結体であって、
前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量が、前記圧電/電歪焼結体においてZn由来の異相を生じない範囲にあり、かつ
前記圧電/電歪焼結体の組成において、
前記一般式(1)において、a、x、y、z及びwが、それぞれ、1<a≦1.1、0.30≦x≦0.70、0.02≦y≦0.10、0≦z≦0.5及び0.01≦w≦0.1を満たし、
前記一般式(2)において、p及びtが、それぞれ、0≦p≦1及び0<t≦0.5を満たす、
圧電/電歪焼結体。
The first perovskite oxide represented by the general formula (1) {Li y (Na 1−x K x ) 1−y } a (Nb 1−z−w Ta z Sb w ) O 3 , Ba, Sr A first component comprising a compound of one or more selective elements selected from the group consisting of Ca, La, Ce, Nd, Sm, Dy, Ho and Yb, and a compound of Mn,
A second component that is a second perovskite oxide represented by the general formula (2) {Ba t (K p Na 1-p ) 1-t } (Zr t Nb 1-t ) O 3 , and Zn A third component as a main component,
A piezoelectric / electrostrictive sintered body obtained by firing a composition comprising
In the piezoelectric / electrostrictive sintered body, the content of the third component is in a range that does not cause a Zn-derived heterogeneous phase in the piezoelectric / electrostrictive sintered body, and in the composition of the piezoelectric / electrostrictive sintered body ,
In the general formula (1), a, x, y, z and w are 1 <a ≦ 1.1, 0.30 ≦ x ≦ 0.70, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0, respectively. ≦ z ≦ 0.5 and 0.01 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied,
In the general formula (2), p and t satisfy 0 ≦ p ≦ 1 and 0 <t ≦ 0.5, respectively.
Piezoelectric / electrostrictive sintered body.
請求項1に記載の圧電/電歪焼結体であって、焼成後の前記圧電/電歪焼結体における前記第1のペロブスカイト型酸化物及び前記第2のペロブスカイト型酸化物の総和に対する前記第2のペロブスカイト型酸化物の比率が10mol%以上、80mol%未満である、圧電/電歪焼結体。   2. The piezoelectric / electrostrictive sintered body according to claim 1, wherein the first perovskite oxide and the second perovskite oxide in the piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing are combined with each other. A piezoelectric / electrostrictive sintered body in which the ratio of the second perovskite oxide is 10 mol% or more and less than 80 mol%. 請求項1又は2に記載の圧電/電歪焼結体であって、焼成後の前記圧電/電歪焼結体における前記第3成分の含有量が、Zn原子換算で、0.01mol%以上、3.00mol%未満である、圧電/電歪焼結体。   The piezoelectric / electrostrictive sintered body according to claim 1 or 2, wherein the content of the third component in the piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing is 0.01 mol% or more in terms of Zn atoms. The piezoelectric / electrostrictive sintered body is less than 3.00 mol%. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧電/電歪焼結体であって、焼成後の前記圧電/電歪焼結体における前記第1成分中の前記第1のペロブスカイト型酸化物100モル部に対する前記Mnの化合物のMn原子換算の含有量が5モル部以下である、圧電/電歪焼結体。   The piezoelectric / electrostrictive sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the first perovskite oxide in the first component in the piezoelectric / electrostrictive sintered body after firing. The piezoelectric / electrostrictive sintered body, wherein a content of the Mn compound with respect to 100 mol parts in terms of Mn atoms is 5 mol parts or less. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の圧電/電歪焼結体、及び少なくとも一対の電極を含んでなる圧電/電歪素子。   A piezoelectric / electrostrictive element comprising the piezoelectric / electrostrictive sintered body according to any one of claims 1 to 4, and at least a pair of electrodes.
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