JP2021086904A - 圧電素子および圧電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
導電性の表面を有する芯線1を準備すること、
芯線1を被覆する無機圧電体層3を形成すること、
無機圧電体層3を被覆する有機保護層5を形成すること、
有機保護層5を導電体層7で被覆すること、および要すれば、
導電体層7を絶縁体層9で被覆すること
を含み得る。より詳細には以下の通りである。
圧電セラミックス(好ましくはウルツ鉱型結晶構造を有する圧電セラミックス)を構成する元素種を含有する第1溶液(原料)を、芯線1の表面に塗布して塗布膜を形成すること、
形成された塗布膜を乾燥させること、および
乾燥させた塗布膜を焼成すること
によって、無機圧電体層3が形成される。
有機保護層5を構成する第2溶液(原料)を、無機圧電体層3の表面に塗布して塗布膜を形成すること、
形成された塗布膜を乾燥させること、および場合により、
乾燥させた塗布膜を熱処理に付すこと
によって、有機保護層5が形成される。
図1を参照して詳述した上記実施形態の圧電素子を下記の通り作製した。
ガラス製容器に、溶媒として2−メトキシエタノール(48.20g)および安定剤として2−アミノエタノール(1.83g)を入れ、大気雰囲気下、常温にて5分間撹拌した。次に、これにより得られた混合液に酢酸亜鉛二水和物(6.39g)を加えて、溶解するまで大気雰囲気下、常温にて撹拌した。次に、これにより得られた混合液に酢酸リチウム二水和物(0.095g)を加えて、大気雰囲気下、常温にて1時間撹拌した。これにより、第1溶液を調製した。
ポリアミドイミドワニス(日立化成株式会社製、HPC-1000)(22.5g)に純水(30g)を加えて、30分間撹拌して均一に混合した。これにより、第2溶液を調製した。
芯線1としてSUS製ワイヤ(SUS304、直径0.28mm)を準備した。
上記で準備した芯線1を、上記で調製した第1溶液に浸漬して塗布することにより、芯線1の表面に第1溶液の塗布膜を形成した。その後、250℃で1分間乾燥させ、このような1回の塗布および1回の乾燥を1セットとして、同条件で合計3セット繰り返した。次に、これにより得られた乾燥塗布膜を、400℃で1分間焼成した。このような「1回の塗布および1回の乾燥の3セットと1回の焼成と」を1セットとして、同条件で合計3セット繰り返した。これにより、芯線1を被覆する無機圧電体層3として、ウルツ鉱型結晶構造を有する酸化亜鉛(ZnO)からなる層を形成した。無機圧電体層3の厚さは、0.1μmであった。
上記で無機圧電体層3を形成した芯線1を、上記で調製した第2溶液に浸漬して塗布することにより、無機圧電体層3の表面に第2溶液の塗布膜を形成した。その後、200℃で1分間乾燥させ、得られた乾燥塗布膜を、350℃で3分間の熱処理に付した。このような「1回の塗布、1回の乾燥および1回の焼成」を1セットとして、同条件で合計5セット繰り返した。これにより、無機圧電体層3を被覆する有機保護層5としてポリアミドイミドから成る層を形成した。有機保護層5の厚さは、5μmであった。
上記で形成した有機保護層5の表面にアルミニウムを蒸着させて、導電体層7としてアルミニウムから成る層を形成した。導電体層7の厚さは、0.2μmであった。
有機保護層の形成において、「1回の塗布、1回の乾燥および1回の焼成」を1セットのみ実施した(繰り返さなかった)こと以外は、実施例1と同様にして、圧電素子を作製した。実施例2の圧電素子における有機保護層の厚さは、1μmであった。
有機保護層の形成において、「1回の塗布、1回の乾燥および1回の焼成」を1セットとして、同条件で合計30セット繰り返したこと以外は、実施例1と同様にして、圧電素子を作製した。実施例3の圧電素子における有機保護層の厚さは、30μmであった。
有機保護層の形成を実施せず、無機圧電体層の表面に導電体層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、圧電素子を作製した。
実施例1〜3および比較例1で作製した圧電素子を下記のようにして評価した。
3 無機圧電体層
5 有機保護層
7 導電体層(外側電極)
9 絶縁体層(シース)
10 圧電素子
Claims (8)
- 導電性の表面を有する芯線と、
前記芯線を被覆する無機圧電体層と、
前記無機圧電体層を被覆する有機保護層と、
前記有機保護層を被覆する導電体層と
を含み、前記有機保護層が、0.1〜100μmの厚さを有し、前記芯線および前記導電体層が、それらの間に前記無機圧電体層および前記有機保護層が介挿された電極としてそれぞれ機能する、圧電素子。 - 前記有機保護層が、200℃以上の耐熱温度を有する材料から成る、請求項1に記載の圧電素子。
- 前記有機保護層が、フッ素樹脂、イミド系樹脂、芳香族系ポリマー、液晶ポリマー、ポリカーボネート、シリコーン樹脂およびエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1または2に記載の圧電素子。
- 前記無機圧電体層が、ウルツ鉱型結晶構造を有する圧電セラミックスから成る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記ウルツ鉱型結晶構造を有する圧電セラミックスが、酸化亜鉛および窒化アルミニウムの少なくとも一方を含む、請求項4に記載の圧電素子。
- 前記無機圧電体層が、0.01〜3.00μmの厚さを有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記導電体層を被覆する絶縁体層を更に含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の圧電素子を含む圧電装置。
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