JP2014208562A - 圧電磁器およびこれを用いた圧電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とした圧電磁器であって、(Pba-xBx)(TiyZr1-y)O3で表される複合酸化物を主成分とする結晶粒子と、結晶粒子の隙間に存在し、Zn元素が偏在する粒界と、を備え、Bで表される元素はCa、SrおよびBa、BiならびにLa等を含む希土類からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、a、xおよびyは、0.96≦a≦1.03、0≦x≦0.2、0.3≦y≦0.7を満たす。このような圧電磁器では、高い圧電特性を維持でき、粒界にZn元素を偏在させることで、低温で焼成した場合でも、粒界に焼結助剤に用いた元素が異相を形成しない。
【選択図】図2
Description
本発明の圧電磁器は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分としており、圧電素子の材料としてアクチュエータ、圧電ブザー、センサ、超音波モータ等に用いられる。このような圧電磁器は、結晶粒子と粒界とから形成されている。
上記のような圧電磁器を用いて圧電素子を構成することができる。図1は、圧電素子100を示す側断面図である。圧電素子は、圧電体層101と内部電極層102a、102bとが交互に積層されて形成されている。圧電体層101は、圧電磁器からなる。これにより、高い圧電特性を有し、低温焼成可能な圧電素子を実現できる。内部電極層102a、102bは、圧電体層101と一体焼成されて形成されている。
圧電磁器は、少なくとも(Pba-xBx)(TiyZr1-y)O3(BはCa、SrおよびBaからなる元素群、ならびにBi、La等を含む希土類からなる元素群より選ばれる少なくとも1種の元素を表し、a、xおよびyは0.96≦a≦1.03、0≦x≦0.2、0.3≦y≦0.7を満たす)の複合酸化物100重量部に対してZn化合物粉末をZnO換算で0.01〜1.0重量部添加したものを仮焼する。添加するZn化合物としては、ZnOやZnCO3等がある。
主成分として(Pba-xBx)(TiyZr1-y)O3、第1副成分としてPb(ZnbM1c)O3、第2副成分としてPb(M2dM3e)O3を含有するペロブスカイト型複合酸化物について、それぞれの原料PbO、SrO、ZrO2、TiO2、ZnO、Nb2O5、MnCO3、Ta2O5、NiO、MgOと、ZnOを0.1〜0.8%加えた(図2、図3参照)。そして、ボールミルで湿式混合した後、900℃で2時間仮焼した。
101 圧電体層
102a、102b 内部電極層
103a、103b 外部電極
Claims (6)
- チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とした圧電磁器であって、
(Pba-xBx)(TiyZr1-y)O3で表される複合酸化物を主成分とする結晶粒子と、
前記結晶粒子の隙間に存在し、Zn元素が偏在する粒界と、を備え、
前記Bで表される元素はCa、SrおよびBa、BiならびにLa等を含む希土類からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、
前記a、xおよびyは、0.96≦a≦1.03、0≦x≦0.2、0.3≦y≦0.7を満たすことを特徴とする圧電磁器。 - 前記結晶粒子は、第1副成分として、Pb(ZnbM1c)O3換算の複合酸化物が固溶しており、
前記第1副成分は、b+c≦1を満たし、
前記M1は、Ta、Nb、SbおよびWからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の圧電磁器。 - 前記結晶粒子は、第2副成分として、Pb(M2dM3e)O3で表される複合酸化物が固溶しており、
前記M2は、Mg、Ni、Y、Fe、Yb、Sc、Y、Co、Ho、In、Lu、Sb、ErおよびMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、
前記M3は、Ta、Nb、SbおよびWからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、
前記第2副成分は、d+e=1を満たすことを特徴とする請求項1または請求項2記載の圧電磁器。 - 前記結晶粒子の平均粒径は、0.1μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧電磁器。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧電磁器からなる圧電体層と、AgとPdを含む内部電極層と、が交互に積層されて形成されていることを特徴とする圧電素子。
- 前記内部電極層のPdの比率が10%以下であることを特徴とする請求項5記載の圧電素子。
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