JP3070638B2 - 圧電セラミック板及び誘電体セラミック板の製造方法 - Google Patents
圧電セラミック板及び誘電体セラミック板の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気部品の一つとして用
いられる圧電セラミックス板及び誘電体セラミックス板
の製造方法に係るものである。
いられる圧電セラミックス板及び誘電体セラミックス板
の製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電セラミックスをアクチュエータとし
て利用する際に材料側に望まれている改良点として、変
位量の向上がある。この点に関する過去の一般的な取り
組みとしては、材料組成の検討による改良が行なわれて
いる。すなわち、チタン酸バリウムに始まり、 PbTiO3
− PbZrO3 系での大きな電気機械結合係数の発見により
実用面で飛躍的に進歩し、さらに PbTiO3 − PbZrO3 −
Pb(Mg1／ 3Nb2/3)O3系が公表された後、各種の第３成分
や添加剤の効果の調査が精力的に行なわれ、非常に成果
をあげたが、近年では特に際立った改良はなされていな
い。
て利用する際に材料側に望まれている改良点として、変
位量の向上がある。この点に関する過去の一般的な取り
組みとしては、材料組成の検討による改良が行なわれて
いる。すなわち、チタン酸バリウムに始まり、 PbTiO3
− PbZrO3 系での大きな電気機械結合係数の発見により
実用面で飛躍的に進歩し、さらに PbTiO3 − PbZrO3 −
Pb(Mg1／ 3Nb2/3)O3系が公表された後、各種の第３成分
や添加剤の効果の調査が精力的に行なわれ、非常に成果
をあげたが、近年では特に際立った改良はなされていな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、組成は変えずに
結晶の配向度を上げることによって変位量を向上させる
ことに着眼した試みもなされている。例えば、異方性形
状を持つ粒子を用いて成形すれば成形体は配向したもの
となる。ところが、これを焼成するとその配向性が下が
り性能面での向上は実現できていない。
結晶の配向度を上げることによって変位量を向上させる
ことに着眼した試みもなされている。例えば、異方性形
状を持つ粒子を用いて成形すれば成形体は配向したもの
となる。ところが、これを焼成するとその配向性が下が
り性能面での向上は実現できていない。
【０００４】そこで、本発明は圧電変位量を改善した圧
電セラミックス板の製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は比誘電率を向上したＰb 系誘電体セ
ラミックスの製造方法をも提供することを目的とする。
電セラミックス板の製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は比誘電率を向上したＰb 系誘電体セ
ラミックスの製造方法をも提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、気孔率が、２０％以上、３０％未満であ
り、ＭｇＯが９９．９％以上含有される基板間に、 PbT
iO 3 − PbZrO 3 系、又はこの２成分にPb(B 1 ，B 2 ）O
3 〔式中、Ｂ 1 はＭg ，Ｎi ，Ｙ , Ｃo 又はＭn，Ｂ 2
はＮb ，Ｔa 又はＷを示す〕を加えた３成分系よりなる
圧電セラミックス粉末からなる成形体を挟んで焼成する
ことを特徴とする圧電セラミックス板の製造方法を提供
する。
成するために、気孔率が、２０％以上、３０％未満であ
り、ＭｇＯが９９．９％以上含有される基板間に、 PbT
iO 3 − PbZrO 3 系、又はこの２成分にPb(B 1 ，B 2 ）O
3 〔式中、Ｂ 1 はＭg ，Ｎi ，Ｙ , Ｃo 又はＭn，Ｂ 2
はＮb ，Ｔa 又はＷを示す〕を加えた３成分系よりなる
圧電セラミックス粉末からなる成形体を挟んで焼成する
ことを特徴とする圧電セラミックス板の製造方法を提供
する。
【０００６】さらにまた、本発明は、上記目的を達成す
るために、基板間に誘電体セラミックス粉末からなる成
形体を挟んで焼成することを特徴とする誘電体セラミッ
クス板の製造方法を提供する。
るために、基板間に誘電体セラミックス粉末からなる成
形体を挟んで焼成することを特徴とする誘電体セラミッ
クス板の製造方法を提供する。
【０００７】この焼成方法によれば、圧電セラミックス
の変位量が顕著に改善され、また基板の重量を調整すれ
ば焼結後の形状精度も非常に高く、機械加工なしで製品
化できてコストダウンの効果も大きい。また、圧電セラ
ミックスの変位量の改善は焼結が進んだことにもとづく
が、従ってセラミックスの比誘電率も向上し、この焼成
方法はコンデンサ用のＰｂ系誘電体セラミックスの製造
にも有用である。基板として、ＭｇＯを採用しているの
で、Ｐｂ雰囲気に対する耐蝕性が良好とすることができ
る。 さらに、基板は、ＭｇＯが９９．９重量％以上含有
されることによって、基板に含まれる不純物（例えばＳ
ｉ）等が焼成時に圧電体へ熱拡散して圧電体特性を損な
うことを防止することかできる。さらに、不純物成分の
介在による基板と素子の焼付きを防止することかでき
る。 さらにまた、基板の気孔率は、２０％以上３０％未
満である。基板の気孔率が２０％より小である場合に
は、基板に挟まれる成形体に含有するバインダーが、熱
分解して蒸発する際に、分解ガスが成形体より放出され
にくくなり、素子内部で熱膨張を起こして、成形体に割
れを生じてしまう。 そして、この気孔率が３０％以上で
ある場合には、基板の面粗度が焼結体に転写されるた
め、基板自体の表面粗さが気孔率とは相反し、強いては
焼結体の表面粗さを悪化させることになってしまう。そ
のため、基板の気孔率は、３０％未満が好ましい。
の変位量が顕著に改善され、また基板の重量を調整すれ
ば焼結後の形状精度も非常に高く、機械加工なしで製品
化できてコストダウンの効果も大きい。また、圧電セラ
ミックスの変位量の改善は焼結が進んだことにもとづく
が、従ってセラミックスの比誘電率も向上し、この焼成
方法はコンデンサ用のＰｂ系誘電体セラミックスの製造
にも有用である。基板として、ＭｇＯを採用しているの
で、Ｐｂ雰囲気に対する耐蝕性が良好とすることができ
る。 さらに、基板は、ＭｇＯが９９．９重量％以上含有
されることによって、基板に含まれる不純物（例えばＳ
ｉ）等が焼成時に圧電体へ熱拡散して圧電体特性を損な
うことを防止することかできる。さらに、不純物成分の
介在による基板と素子の焼付きを防止することかでき
る。 さらにまた、基板の気孔率は、２０％以上３０％未
満である。基板の気孔率が２０％より小である場合に
は、基板に挟まれる成形体に含有するバインダーが、熱
分解して蒸発する際に、分解ガスが成形体より放出され
にくくなり、素子内部で熱膨張を起こして、成形体に割
れを生じてしまう。 そして、この気孔率が３０％以上で
ある場合には、基板の面粗度が焼結体に転写されるた
め、基板自体の表面粗さが気孔率とは相反し、強いては
焼結体の表面粗さを悪化させることになってしまう。そ
のため、基板の気孔率は、３０％未満が好ましい。
【０００８】
【０００９】本発明が適用できるコンデンサ用のＰｂ系
誘電体セラミックスとしては、例えばPb(Zn ，Nb)03 ，
Pb(Mg ，Nb)03 ，Pb(Mg ，W)03，Pb(Fe ，W)03，Pb(Ni,
W)03系の組合せによる２成分、３成分系などを挙げるこ
とができる。
誘電体セラミックスとしては、例えばPb(Zn ，Nb)03 ，
Pb(Mg ，Nb)03 ，Pb(Mg ，W)03，Pb(Fe ，W)03，Pb(Ni,
W)03系の組合せによる２成分、３成分系などを挙げるこ
とができる。
【００１０】さらにまた、上記組成分を構成するPb成分
の一部をＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｂｉ，Ｌａのうち１種
または２種以上の組み合わせで置換してもよい。本発明
の焼成方法が適用できるセラミックスは、常誘電体、強
誘電体、反強誘電体セラミックスである。特に、Ｐｂを
含む系は、焼成中にPbO の蒸発が激しい為に、鉛雰囲気
コントロールを厳密に行わないと組成比を崩して特性の
低下を来す。本焼成方法ではPbO の蒸発を抑制しかつこ
の作用によって固−液相反応状態になるので、グレイン
の成長を促進し特性の向上につながるので、本発明の効
果が顕著である。
の一部をＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｂｉ，Ｌａのうち１種
または２種以上の組み合わせで置換してもよい。本発明
の焼成方法が適用できるセラミックスは、常誘電体、強
誘電体、反強誘電体セラミックスである。特に、Ｐｂを
含む系は、焼成中にPbO の蒸発が激しい為に、鉛雰囲気
コントロールを厳密に行わないと組成比を崩して特性の
低下を来す。本焼成方法ではPbO の蒸発を抑制しかつこ
の作用によって固−液相反応状態になるので、グレイン
の成長を促進し特性の向上につながるので、本発明の効
果が顕著である。
【００１１】これらのセラミックスのグリーンシートの
作成方法は慣用法に従うことができる。すなわち、セラ
ミックス粉末としては圧電セラミックス又は誘電体セラ
ミックスの粉末のほか、焼成してこのような組成のセラ
ミックスになる金属化合物（特に酸化物）の混合物を用
いることができ、これにバインダー、溶剤、さらに必要
に応じて離型剤、消泡剤、分散剤等の添加剤を混合して
スラリーを作成する。その組成は通常用いられている比
率で特に問題はない。
作成方法は慣用法に従うことができる。すなわち、セラ
ミックス粉末としては圧電セラミックス又は誘電体セラ
ミックスの粉末のほか、焼成してこのような組成のセラ
ミックスになる金属化合物（特に酸化物）の混合物を用
いることができ、これにバインダー、溶剤、さらに必要
に応じて離型剤、消泡剤、分散剤等の添加剤を混合して
スラリーを作成する。その組成は通常用いられている比
率で特に問題はない。
【００１２】また、仮焼粉でなく構成成分の混合物を用
いる場合、Ｐｂ等は蒸気圧が高く、焼成時に蒸発し易い
ので、化学量論比よりも過剰に、より好ましくは0.5 〜
2.0重量％過剰に用いることが好ましい。
いる場合、Ｐｂ等は蒸気圧が高く、焼成時に蒸発し易い
ので、化学量論比よりも過剰に、より好ましくは0.5 〜
2.0重量％過剰に用いることが好ましい。
【００１３】上記スラリーはドクターブレード等により
成形してグリーンシートを作成して、ペレット形状に打
ち抜いてもよいし、上記スラリーをスプレードライヤー
で乾燥して得られた粉末をプレス機で０．５０〜１．０
mmの厚みのペレットに加圧成形してもよい。
成形してグリーンシートを作成して、ペレット形状に打
ち抜いてもよいし、上記スラリーをスプレードライヤー
で乾燥して得られた粉末をプレス機で０．５０〜１．０
mmの厚みのペレットに加圧成形してもよい。
【００１４】またグリーンシートの厚みは一般に０．０
５〜０．５０ｍｍが可能である。厚すぎるとスラリー粘
度が高くなるために、グリーンシート中に気泡が残留す
る。その後、それぞれに製法によって得られた成形体を
基板間に挟んで焼成炉内に保持する。
５〜０．５０ｍｍが可能である。厚すぎるとスラリー粘
度が高くなるために、グリーンシート中に気泡が残留す
る。その後、それぞれに製法によって得られた成形体を
基板間に挟んで焼成炉内に保持する。
【００１５】
【００１６】基板の重さはグリーンシートの単位面積当
り０．０３〜０．１５ｇ／ｍｍ2 の範囲が好ましい。図
１に示す如く、これよりも軽いと焼き上りの素子形状精
度が劣り、重くなると焼成割れを引き起こし、良好な素
子を得ることができない。
り０．０３〜０．１５ｇ／ｍｍ2 の範囲が好ましい。図
１に示す如く、これよりも軽いと焼き上りの素子形状精
度が劣り、重くなると焼成割れを引き起こし、良好な素
子を得ることができない。
【００１７】この条件とすることによって、焼成後のセ
ラミック板の素子表面を所望の精度をすることができ、
特に、素子平面度を１０μｍとすることができる。ここ
で、素子平面度とは、触針を素子の直径に沿って走ら
せ、その時のそりの高さの最少値と最高値との差をい
う。
ラミック板の素子表面を所望の精度をすることができ、
特に、素子平面度を１０μｍとすることができる。ここ
で、素子平面度とは、触針を素子の直径に沿って走ら
せ、その時のそりの高さの最少値と最高値との差をい
う。
【００１８】
【００１９】
【００２０】焼成条件は、通常のセラミックスグリーン
シートの場合と基本的に同じ条件でよいが、内部焼結状
態を均一に焼き上げる為には、最高温度付近の保持時間
を長めにする必要がある。
シートの場合と基本的に同じ条件でよいが、内部焼結状
態を均一に焼き上げる為には、最高温度付近の保持時間
を長めにする必要がある。
【００２１】典型的には、 600℃で脱脂後、1150〜1250
℃で４〜10時間程度加熱する。尚、本発明者らは、さら
に鋭意研究した結果、以下のことを見出した。即ち、Ｐ
ｂを少なくとも含有するセラミック体においては、圧電
体の焼結収縮特性は、温度域によって異なるので、昇温
速度を各温度域で適宜制御する必要がある。そのため、
上記条件を満たしたとしても、焼結収縮特性の相違によ
る、焼成割れを生じる可能性があるため、単位温度あた
りの収縮率が大きい領域は、他の領域よりも昇温速度を
遅くすることが好ましい。
℃で４〜10時間程度加熱する。尚、本発明者らは、さら
に鋭意研究した結果、以下のことを見出した。即ち、Ｐ
ｂを少なくとも含有するセラミック体においては、圧電
体の焼結収縮特性は、温度域によって異なるので、昇温
速度を各温度域で適宜制御する必要がある。そのため、
上記条件を満たしたとしても、焼結収縮特性の相違によ
る、焼成割れを生じる可能性があるため、単位温度あた
りの収縮率が大きい領域は、他の領域よりも昇温速度を
遅くすることが好ましい。
【００２２】また、焼成雰囲気は、大気中もしくは酸素
雰囲気中であるが、蒸気圧の高い成分（Ｐｂ等）の蒸発
を抑え、焼結状態を均一化するために、雰囲気を密閉型
とし、さらに密閉雰囲気中に蒸気圧の高い成分の源（例
えばPbO)を配置することが望ましい。
雰囲気中であるが、蒸気圧の高い成分（Ｐｂ等）の蒸発
を抑え、焼結状態を均一化するために、雰囲気を密閉型
とし、さらに密閉雰囲気中に蒸気圧の高い成分の源（例
えばPbO)を配置することが望ましい。
【００２３】こうして得られるセラミックス板は、破断
面の焼結グレインの形状が識別できないような状態（粒
内破壊状態）に焼結し、同一組成では圧電変位量あるい
は比誘電率が向上し、さらに基板重量をコントロールす
ると焼成後の形状精度（平面度、真円度、面粗度、等）
が優れている。
面の焼結グレインの形状が識別できないような状態（粒
内破壊状態）に焼結し、同一組成では圧電変位量あるい
は比誘電率が向上し、さらに基板重量をコントロールす
ると焼成後の形状精度（平面度、真円度、面粗度、等）
が優れている。
【００２４】
【作用】本発明の焼成方法で圧電変位量（及び比誘電
率）が向上する理由は、理論に限定される意図はない
が、以下のように考えられる。
率）が向上する理由は、理論に限定される意図はない
が、以下のように考えられる。
【００２５】圧電セラミックスのような多結晶体は、グ
レイン境界（不純物あるいは格子欠陥）が自発分極回転
を拘束して変位束縛をすると一般的に言われている。一
方、結晶軸が配向した単結晶は変位束縛が無いために、
その材料の持つ変位量を最大限に発生できると予測され
る。しかし現在のところ実用に適うほどの大きな単結晶
を作製することは困難である。
レイン境界（不純物あるいは格子欠陥）が自発分極回転
を拘束して変位束縛をすると一般的に言われている。一
方、結晶軸が配向した単結晶は変位束縛が無いために、
その材料の持つ変位量を最大限に発生できると予測され
る。しかし現在のところ実用に適うほどの大きな単結晶
を作製することは困難である。
【００２６】本発明品は、その破断面観察より従来の固
相反応で出来た焼結グレインよりも大きなグレインが生
成されていることが確認された。ここで、グレインサイ
ズが大きくなるほど、焼結品体積中に占めるグレイン境
界は小さくなるはずであるから、つまり自発分極回転を
拘束する量も少なくなり、結果的によく変位するように
なる。したがって、本発明品も高い変位量が得られてい
る。
相反応で出来た焼結グレインよりも大きなグレインが生
成されていることが確認された。ここで、グレインサイ
ズが大きくなるほど、焼結品体積中に占めるグレイン境
界は小さくなるはずであるから、つまり自発分極回転を
拘束する量も少なくなり、結果的によく変位するように
なる。したがって、本発明品も高い変位量が得られてい
る。
【００２７】つぎに、本発明の焼結品がこのような焼結
状態になる理由であるが、これは気孔率が、２０％以
上、３０％未満であり、ＭｇＯ が９９．９％以上含有
される基板に挟み込むことによって、組成成分中の鉛化
合物が（特にPbO にＺr ，Ｔiなどの他の成分を含んだ
相）昇華せずに溶融してグレイン境界に析出し、ここで
固−液相反応によって物質の拡散が容易となり、従来の
固相反応よりも大きなグレインが生成されるからであ
る。
状態になる理由であるが、これは気孔率が、２０％以
上、３０％未満であり、ＭｇＯ が９９．９％以上含有
される基板に挟み込むことによって、組成成分中の鉛化
合物が（特にPbO にＺr ，Ｔiなどの他の成分を含んだ
相）昇華せずに溶融してグレイン境界に析出し、ここで
固−液相反応によって物質の拡散が容易となり、従来の
固相反応よりも大きなグレインが生成されるからであ
る。
【００２８】
【実施例】実施例１ 圧電板の材質としては、例えば PbTiO3 ，PbZrO3にPb(C
o1／３Nb2/3 )O3 ，Pb(Zn1／３Nb2/3 )O3 ，Pb(Ni1／３
Nb2/3 )O3 ，Pb(Y1/2 Nb2 ／３)O3 ，等を固溶したも
の、またはNb2O5 ，WO3 等をドープしたもの、あるいは
これらのＰｂの一部をＳｒに置換した組成を用いる。ま
た、Ｐｂの蒸発を考慮して上記組成の化学量論比よりも
１〜２Wt％リッチになるように調合する。
o1／３Nb2/3 )O3 ，Pb(Zn1／３Nb2/3 )O3 ，Pb(Ni1／３
Nb2/3 )O3 ，Pb(Y1/2 Nb2 ／３)O3 ，等を固溶したも
の、またはNb2O5 ，WO3 等をドープしたもの、あるいは
これらのＰｂの一部をＳｒに置換した組成を用いる。ま
た、Ｐｂの蒸発を考慮して上記組成の化学量論比よりも
１〜２Wt％リッチになるように調合する。
【００２９】これを混合機（日清エンジニアリング社製
Hi−X200）にて乾式混合し、これを800 〜 950℃で仮焼
する。仮焼粉にイオン交換水を等重量加えてスラリーと
し、これをパールミル（アシザワ社製）で平均粒径が0.
５μｍ以下になるまで湿式粉砕する。
Hi−X200）にて乾式混合し、これを800 〜 950℃で仮焼
する。仮焼粉にイオン交換水を等重量加えてスラリーと
し、これをパールミル（アシザワ社製）で平均粒径が0.
５μｍ以下になるまで湿式粉砕する。
【００３０】ここに水溶性バインダー（セラモＴＢ：第
一工業製薬製）をセラミック粉体重量に対して２〜10wt
％固形分添加して、さらにポリエステルフィルムとグリ
ーンシートとの剥離性を上げるために離型剤（セラモ
Ｒ：第一工業製薬製）を0.5 〜１wt％、またスラリーの
脱泡を容易にするために消泡剤（アンチフォーム：ダウ
コーニング社製）を0.01〜0.05wt％加えてパールミルに
よって混合分散する。
一工業製薬製）をセラミック粉体重量に対して２〜10wt
％固形分添加して、さらにポリエステルフィルムとグリ
ーンシートとの剥離性を上げるために離型剤（セラモ
Ｒ：第一工業製薬製）を0.5 〜１wt％、またスラリーの
脱泡を容易にするために消泡剤（アンチフォーム：ダウ
コーニング社製）を0.01〜0.05wt％加えてパールミルに
よって混合分散する。
【００３１】その後、真空装置内で攪拌機によって攪拌
しながら真空脱泡をする。そしてこのスラリーをドクタ
ーブレード装置によってポリエステルフィルム上にグリ
ーンシートを成膜する。
しながら真空脱泡をする。そしてこのスラリーをドクタ
ーブレード装置によってポリエステルフィルム上にグリ
ーンシートを成膜する。
【００３２】このグリーンシートを所定の形状にプレス
機で打ち抜いて素子とする。これを図２に示すように、
高純度MgO 基板（宇部興産製）２の間に素子１を５枚挟
み込んで焼成する。
機で打ち抜いて素子とする。これを図２に示すように、
高純度MgO 基板（宇部興産製）２の間に素子１を５枚挟
み込んで焼成する。
【００３３】なおこの基板材質であると焼成中に素子と
反応することがなく、素子が組成変動をおこさないので
良好な焼成ができる。また基板の重さは、素子面積に対
して0.03〜0.15（ｇ／mm2 ）の範囲が適当である。これ
よりも軽くなると焼き上がりの素子形状精度が劣るし、
重くなると焼成割れを引き起こす。また、この基板を構
成するＭｇＯの含有量は、９９．９重量％を含有し、か
つその気孔率は、２５％を有する。
反応することがなく、素子が組成変動をおこさないので
良好な焼成ができる。また基板の重さは、素子面積に対
して0.03〜0.15（ｇ／mm2 ）の範囲が適当である。これ
よりも軽くなると焼き上がりの素子形状精度が劣るし、
重くなると焼成割れを引き起こす。また、この基板を構
成するＭｇＯの含有量は、９９．９重量％を含有し、か
つその気孔率は、２５％を有する。
【００３４】なお５枚の素子のＰｂの蒸発を抑制するた
めにＰｂ雰囲気コントロール用として、 PbZrO3 にPbO
を１：１の重量比で添加したもの３をコーバチ４，５内
に配置した。そしてこの雰囲気を外部に漏らさないため
に、コーバチを二重構造としている。この内部のコーバ
チ４は、Ｐｂの吸収を防ぐためにＭｇコーバチを使用し
ている。（外側のコーバチ５の材質は特に問わないが、
ここではコスト的に安価なＡ１コーバチを用いてい
た。）焼成最高温度は、1180〜1250℃である。
めにＰｂ雰囲気コントロール用として、 PbZrO3 にPbO
を１：１の重量比で添加したもの３をコーバチ４，５内
に配置した。そしてこの雰囲気を外部に漏らさないため
に、コーバチを二重構造としている。この内部のコーバ
チ４は、Ｐｂの吸収を防ぐためにＭｇコーバチを使用し
ている。（外側のコーバチ５の材質は特に問わないが、
ここではコスト的に安価なＡ１コーバチを用いてい
た。）焼成最高温度は、1180〜1250℃である。
【００３５】このようにして得られた圧電素子につい
て、その破断面をＳＥＭで観察したものを図４（Ａ）に
示す。なお比較例として、同一組成において一般的なバ
ルク焼成方法で作製した素子についてのＳＥＭも図４
（Ｂ）にあわせて示す。
て、その破断面をＳＥＭで観察したものを図４（Ａ）に
示す。なお比較例として、同一組成において一般的なバ
ルク焼成方法で作製した素子についてのＳＥＭも図４
（Ｂ）にあわせて示す。
【００３６】通常バルク焼成においてその破断面は、こ
の写真のように焼結グレインの形状やその粒界が明瞭に
確認されたのだが、本焼成方法においてはこの区別が全
くできず、粒内破壊の様相を呈している。
の写真のように焼結グレインの形状やその粒界が明瞭に
確認されたのだが、本焼成方法においてはこの区別が全
くできず、粒内破壊の様相を呈している。
【００３７】そこで、実施例の焼成品を最高温度を1180
〜1200℃として、保持時間は１ｈ〜２ｈとした。こうし
て撮影した焼成品の破断面を図５に示す。実施例の焼成
品のグレインがバルク焼成品〔図４（Ｂ）〕と比較して
２倍以上になっていることが認められる。
〜1200℃として、保持時間は１ｈ〜２ｈとした。こうし
て撮影した焼成品の破断面を図５に示す。実施例の焼成
品のグレインがバルク焼成品〔図４（Ｂ）〕と比較して
２倍以上になっていることが認められる。
【００３８】この素子を用いて特願昭61−200111号に示
されるような積層型のアクチュエータを作製して、その
変位量の温度特性を測定した結果を図３に示す。ここで
も比較のためにバルク焼成素子によるアクチュエータの
変位量も示す。
されるような積層型のアクチュエータを作製して、その
変位量の温度特性を測定した結果を図３に示す。ここで
も比較のためにバルク焼成素子によるアクチュエータの
変位量も示す。
【００３９】これより全温度範囲において、本焼成素子
は平均1.3 倍程度の変位量の向上が可能であることが判
明した。また比誘電率も2000から2800に向上した。さら
に本焼成方法によれば、焼成後の形状精度として平面度
10μm ／真円度200 μｍ／面粗度３μｍＲｚ（いずれも
直径φ16mm・厚さｔ0.25mmに対して）が得られ、機械加
工を施さなくても十分アクチュエータ用の素子として実
用に適う精度が得られた。実施例２ コンデンサ材料として、PbLaZrTiO3を用いて、ＰＺＴ系
圧電板と同様にグリーンシートを成膜しMgO 基板間に挟
み込み、焼成ｍａｘ温度は1100〜1200℃で焼結した。
は平均1.3 倍程度の変位量の向上が可能であることが判
明した。また比誘電率も2000から2800に向上した。さら
に本焼成方法によれば、焼成後の形状精度として平面度
10μm ／真円度200 μｍ／面粗度３μｍＲｚ（いずれも
直径φ16mm・厚さｔ0.25mmに対して）が得られ、機械加
工を施さなくても十分アクチュエータ用の素子として実
用に適う精度が得られた。実施例２ コンデンサ材料として、PbLaZrTiO3を用いて、ＰＺＴ系
圧電板と同様にグリーンシートを成膜しMgO 基板間に挟
み込み、焼成ｍａｘ温度は1100〜1200℃で焼結した。
【００４０】このようにして焼結されたPLZT素子11は、
図６の如く、その片面に銀ペースト12を印刷し、これを
控え部分が交互になるように積層し、温度600 〜650 ℃
・圧力２〜４Kg／cm2 の条件でホットプレスして固着し
た。
図６の如く、その片面に銀ペースト12を印刷し、これを
控え部分が交互になるように積層し、温度600 〜650 ℃
・圧力２〜４Kg／cm2 の条件でホットプレスして固着し
た。
【００４１】さらに、図７の如く、この積層体の側面に
銀ペースト13を印刷して600 〜 650℃で焼き付けて、こ
こにリード線14を半田付け15する。これをエポキシ樹脂
等で絶縁被覆16することによって、図８に示す本実施例
のコンデンサを得る。
銀ペースト13を印刷して600 〜 650℃で焼き付けて、こ
こにリード線14を半田付け15する。これをエポキシ樹脂
等で絶縁被覆16することによって、図８に示す本実施例
のコンデンサを得る。
【００４２】このコンデンサの比誘電率は3000でMgO 基
板に挟まないで同様に作成したものと比べて1.5 倍の向
上が認められた。実施例３ 本実施例においては、仮焼成を湿式粉砕するまでは、上
記実施例１と同じである。
板に挟まないで同様に作成したものと比べて1.5 倍の向
上が認められた。実施例３ 本実施例においては、仮焼成を湿式粉砕するまでは、上
記実施例１と同じである。
【００４３】さらに本願発明では、有機バインダである
ＰＶＡ（ポリピニルアルコール）を１０％濃度に溶解し
た水溶液を湿式粉砕したスラリーに対して、２〜５重量
％添加し、ボールミルでよく混合粉砕させる。
ＰＶＡ（ポリピニルアルコール）を１０％濃度に溶解し
た水溶液を湿式粉砕したスラリーに対して、２〜５重量
％添加し、ボールミルでよく混合粉砕させる。
【００４４】このスラリーをスプレードライヤーで乾燥
し、得られた粉体をプレス成形機で所望の大きさのペレ
ットに成形する。その後は、実施例１と同様の方法に
て、本実施例のセラミック板を得る。
し、得られた粉体をプレス成形機で所望の大きさのペレ
ットに成形する。その後は、実施例１と同様の方法に
て、本実施例のセラミック板を得る。
【００４５】上記方法にてもまた、実施例１と同様、優
れた効果を有したセラミック板を得ることができた。上
記実施例においては、基板間に素子を５枚挟み込んで焼
成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基
板間に素子を１枚のみ挟み込んでもよい。特に、１枚の
みを挟み込むことによって、単一の寸法公差を設定する
ことができるので、より所望の正確な寸法を有するセラ
ミック板を得ることができる。
れた効果を有したセラミック板を得ることができた。上
記実施例においては、基板間に素子を５枚挟み込んで焼
成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基
板間に素子を１枚のみ挟み込んでもよい。特に、１枚の
みを挟み込むことによって、単一の寸法公差を設定する
ことができるので、より所望の正確な寸法を有するセラ
ミック板を得ることができる。
【００４６】以上の製法を採用することにより、後工程
である機械加工を省略さえすることができた。
である機械加工を省略さえすることができた。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、圧電セラミックスの圧
電変位量及びコンデンサ用セラミックスの比誘電率が向
上する。また焼成後の形状精度を向上させることができ
る。
電変位量及びコンデンサ用セラミックスの比誘電率が向
上する。また焼成後の形状精度を向上させることができ
る。
【図１】圧電体素子負荷荷重と基板の素子平面度との関
係を示す関係図である。
係を示す関係図である。
【図２】実施例の焼成の様子を示す図である。
【図３】焼成した圧電セラミックスの変位量を示すグラ
フである。
フである。
【図４】実施例及び比較例の焼成品の結晶構造を示す断
面ＳＥＭ写真である。
面ＳＥＭ写真である。
【図５】実施例の焼成品を再加熱処理して撮影した結晶
構造を示す断面ＳＥＭ写真である。
構造を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図６】積層コンデンサを形成する素子を示す斜視図で
ある。
ある。
【図７】積層コンデンサの断面図である。
【図８】完成した積層コンデンサの斜視図である。
１ グリーンシート ２ MgO 基板 ３ PbZrO3＋PbO ４ MgO コーバチ ５ アルミナコーバチ 11 素子 12 内部銀ペースト 13 側面銀ペースト 14 リード線 15 半田 16 絶縁被覆
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 弘芝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 中山 慶則 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 脇本 道弘 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 富田 正弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−30308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−37001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−36370（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−154315（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/42
Claims (9)
- 【請求項１】 気孔率が、２０％以上、３０％未満であ
り、ＭｇＯが９９．９％以上含有される基板間に、 PbT
iO 3 − PbZrO 3 系、又はこの２成分にPb(B 1 ，B 2 ）O
3 〔式中、Ｂ 1 はＭg ，Ｎi ，Ｙ , Ｃo 又はＭn ，Ｂ
2 はＮb ，Ｔa 又はＷを示す〕を加えた３成分系よりな
る圧電セラミックス粉末からなる成形体を挟んで焼成す
ることを特徴とする圧電セラミックス板の製造方法。 - 【請求項２】 前記成形体は、圧電体セラミック粉末か
らなるグリーンシートまたは、粉末プレス成形体よりな
ることを特徴とする請求項１記載の圧電体セラミック板
の製造方法。 - 【請求項３】 前記３成分系の圧電体セラミック粉末の
一部を構成するＰｂの一部を、Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，
Ｂｉ，Ｌａのうち少なくとも１種と置換することを特徴
とする請求項１記載の圧電セラミックス板の製造方法。 - 【請求項４】 前記基板の重さがグリーンシートの単位
面積当り０．０３〜０．１５ｇ／ｍｍ2 であることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の圧電セラミッ
クス板の製造方法。 - 【請求項５】 前記成形体の焼成を密閉雰囲気中で行な
い、かつ該密閉零囲気中にＰb 源を存在させて焼成を行
なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の
圧電セラミックス板の製造方法。 - 【請求項６】 気孔率が、２０％以上、３０％未満であ
り、ＭｇＯが９９．９％以上含有される基板間に、Ｐb
系誘電体セラミックス粉末のグリーンシートまたは、粉
末プレスを挟んで焼成することを特徴とする誘電体セラ
ミックス板の製造方法。 - 【請求項７】 前記基板の重さがグリーンシートの単位
面積当り０．０３〜０．１５ｇ／ｍｍ 2 であることを特
徴とする請求項６の誘電体セラミック板の製造方法。 - 【請求項８】 前記Ｐb 系誘電体セラミックスは、Pb(Z
n ，Nb)O3 ，Pb(Mg，Nb)O3 ，Pb(Mg ，W)O3，Pb(Fe ，
W)O3，Pb(Ni ，W)O3系の少なくとも一種よりなることを
特徴とする請求項６〜７のいずれか１記載の誘電体セラ
ミックス板の製造方法。 - 【請求項９】 前記Ｐb 系誘電体セラミックスを構成す
るPb成分の一部をＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｂｉ，Ｌａの
うち少なくとも一種と置換することを特徴とする請求項
８記載の誘電体セラミックス板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16742092A JP3070638B2 (ja) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | 圧電セラミック板及び誘電体セラミック板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-179017 | 1991-06-25 | ||
| JP17901791 | 1991-06-25 | ||
| JP4-144177 | 1992-06-04 | ||
| JP14417792 | 1992-06-04 | ||
| JP16742092A JP3070638B2 (ja) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | 圧電セラミック板及び誘電体セラミック板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653076A JPH0653076A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3070638B2 true JP3070638B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=27318781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16742092A Expired - Fee Related JP3070638B2 (ja) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | 圧電セラミック板及び誘電体セラミック板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3070638B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL85581A (en) * | 1987-05-21 | 1992-05-25 | Technicon Instr | Substrate for beta-galactosidase comprising derivatives of 4-nitrophenyl-beta-d-galactopyranoside and beta-galactosidase immunoassay containing said substrate |
| JP4889197B2 (ja) * | 2002-10-17 | 2012-03-07 | 京セラ株式会社 | アクチュエータ及びその製造方法並びに印刷ヘッド |
| JP4749065B2 (ja) * | 2004-08-25 | 2011-08-17 | 日本碍子株式会社 | 電子放出素子 |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP16742092A patent/JP3070638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0653076A (ja) | 1994-02-25 |
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