JP3213295B2 - 電気泳動成膜法を利用した圧電／電歪膜型素子の低温形成方法及びその圧電／電歪膜型素子 - Google Patents
電気泳動成膜法を利用した圧電／電歪膜型素子の低温形成方法及びその圧電／電歪膜型素子Info
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-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超微細セラミック
酸化物粉末と電気泳動成膜法とを使って圧電/電歪膜型
素子を低温形成する方法及びその方法によって製造され
る圧電/電歪膜型素子に関する。さらに詳しくは、クエ
ン酸を燃焼助剤として使って低温での単一工程によって
製造された反応性の優れた超微細セラミック酸化物粉末
を利用して電気泳動成膜法によって圧電/電歪膜型素子
を低温形成する方法及びこの方法によって製造される圧
電/電歪膜型素子に関する。
酸化物粉末と電気泳動成膜法とを使って圧電/電歪膜型
素子を低温形成する方法及びその方法によって製造され
る圧電/電歪膜型素子に関する。さらに詳しくは、クエ
ン酸を燃焼助剤として使って低温での単一工程によって
製造された反応性の優れた超微細セラミック酸化物粉末
を利用して電気泳動成膜法によって圧電/電歪膜型素子
を低温形成する方法及びこの方法によって製造される圧
電/電歪膜型素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】インク・ジェット・ヘッド、メモリ・チ
ップ、圧電体等のようにセラミックを利用した各種デバ
イスの原料になるセラミック酸化物粉末は、単位粒子の
微細化、粒径分布の均一化等が要求される。これは微細
粒子の場合には表面処理によって活性化エネルギーを減
らしたり、粒子を帯電させることによって反応性と応用
性とを良くさせたりすることが出来るからである。
ップ、圧電体等のようにセラミックを利用した各種デバ
イスの原料になるセラミック酸化物粉末は、単位粒子の
微細化、粒径分布の均一化等が要求される。これは微細
粒子の場合には表面処理によって活性化エネルギーを減
らしたり、粒子を帯電させることによって反応性と応用
性とを良くさせたりすることが出来るからである。
【０００３】セラミックを利用して各種の膜型デバイス
を製作する際に、基板上に圧電/電歪膜型素子を形成す
るために、従来は粘度の調節されたセラミックゾルや適
切な溶媒で改質されたセラミック酸化物粉末を基板に付
着させる方法が主に使われてきた。
を製作する際に、基板上に圧電/電歪膜型素子を形成す
るために、従来は粘度の調節されたセラミックゾルや適
切な溶媒で改質されたセラミック酸化物粉末を基板に付
着させる方法が主に使われてきた。
【０００４】最終的に得られる膜の品質を考えると、セ
ラミックゾル溶液に対して主に使われる方法としてはデ
ィップコーティング、スピンコーティング、電気化学的
な酸化還元法等が有り、セラミック酸化物粉末に対して
使われる方法としては各種の印刷法、モールディング
法、電気泳動成膜法（EPD）等が有る。
ラミックゾル溶液に対して主に使われる方法としてはデ
ィップコーティング、スピンコーティング、電気化学的
な酸化還元法等が有り、セラミック酸化物粉末に対して
使われる方法としては各種の印刷法、モールディング
法、電気泳動成膜法（EPD）等が有る。
【０００５】電気泳動成膜法（EPD）は、電気的極性に
よる各成分の極性（polarization）と固体粒子の積層特
性（stacking property）とを利用して緻密な膜を形成
する方法である。
よる各成分の極性（polarization）と固体粒子の積層特
性（stacking property）とを利用して緻密な膜を形成
する方法である。
【０００６】図2に示したような従来のセラミック酸化
物粉末を使った電気泳動成膜工程においては、固相法で
製造された平均粒径1μm以上のセラミック粒子を水或い
は有機分散媒の中から選ばれた適切な分散媒に分散させ
た後、pH調節媒体と混合して表面電荷を調節した混濁液
（colloidal suspension）を調製し、この混濁液を利用
して帯電状態にあるセラミックが陰極又は陽極へ動くこ
とによって基板に膜が形成され、この膜を1000℃以上で
の熱処理によって成膜して膜が得られる。
物粉末を使った電気泳動成膜工程においては、固相法で
製造された平均粒径1μm以上のセラミック粒子を水或い
は有機分散媒の中から選ばれた適切な分散媒に分散させ
た後、pH調節媒体と混合して表面電荷を調節した混濁液
（colloidal suspension）を調製し、この混濁液を利用
して帯電状態にあるセラミックが陰極又は陽極へ動くこ
とによって基板に膜が形成され、この膜を1000℃以上で
の熱処理によって成膜して膜が得られる。
【０００７】このような電気泳動成膜法は、簡単な装置
で面積又は厚さに制限のない高品質の膜を作成すること
ができると言う長所を有する。
で面積又は厚さに制限のない高品質の膜を作成すること
ができると言う長所を有する。
【０００８】しかしながら、粒径の大きい粉末を使うの
で、分散性を確保するために分散媒を使って粉末を分散
させる操作が別途必要であり、形成された膜の性質がバ
ルクに似ているために、所望のセラミック固有の物性を
得る為には高温での熱処理が必要であると言う問題点が
有る。
で、分散性を確保するために分散媒を使って粉末を分散
させる操作が別途必要であり、形成された膜の性質がバ
ルクに似ているために、所望のセラミック固有の物性を
得る為には高温での熱処理が必要であると言う問題点が
有る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ために、本発明は、クエン酸を燃焼助剤として使って低
温での単一工程によって製造されて粒子サイズが極めて
微細であるにもかかわらず反応性が非常に優れた超微細
セラミック酸化物粉末を使って電気泳動成膜法と低温熱
処理とによって圧電/電歪膜型素子を形成する方法、及
びこの方法によって低温形成された圧電/電歪膜型素子
を提供することを目的とする。
ために、本発明は、クエン酸を燃焼助剤として使って低
温での単一工程によって製造されて粒子サイズが極めて
微細であるにもかかわらず反応性が非常に優れた超微細
セラミック酸化物粉末を使って電気泳動成膜法と低温熱
処理とによって圧電/電歪膜型素子を形成する方法、及
びこの方法によって低温形成された圧電/電歪膜型素子
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、セラミック構成成分を含む原料を溶媒又
は分散媒に溶解又は分散させてセラミック構成原料を含
む溶液或いは分散混合物を調製するステップと、上記セ
ラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれが分散した
分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調製するステ
ップと、上記混合液を100〜500℃で熱処理して非爆発的
な酸化一還元燃焼反応を起こしてセラミック酸化物が飛
散しないように形成されて粒子サイズが1μm以下であ
り、粒径分布が均一な超微細セラミック酸化物粉末を得
るステップと、上記超微細セラミック酸化物粉末を有機
分散媒に分散させて分散液を調製するステップと、水或
いは有機溶媒をベースとして上記超微細セラミック酸化
物粉末と同一又は類似成分のセラミック構成成分を溶解
させてセラミックゾル溶液を調製するステップと、上記
超微細セラミック酸化物粉末を分散させた分散液と上記
セラミックゾル溶液を混合して分散させるステップと、
上記超微細セラミック酸化物粉末と上記セラミックゾル
溶液とを混合した分散液に基板を浸漬して電気泳動法に
よって成膜して圧電/電歪膜型素子を形成するステップ
と、及び上記形成された圧電/電歪膜型素子を100〜600
℃で熱処理するステップとを備えてなり、上記熱処理に
よって溶媒が除去されセラミックゾルがセラミック酸化
物粒子表面に反応媒体として作用して上記超微細セラミ
ック酸化物粒子間結合が誘導されることを特徴とする。
に、本発明は、セラミック構成成分を含む原料を溶媒又
は分散媒に溶解又は分散させてセラミック構成原料を含
む溶液或いは分散混合物を調製するステップと、上記セ
ラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれが分散した
分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調製するステ
ップと、上記混合液を100〜500℃で熱処理して非爆発的
な酸化一還元燃焼反応を起こしてセラミック酸化物が飛
散しないように形成されて粒子サイズが1μm以下であ
り、粒径分布が均一な超微細セラミック酸化物粉末を得
るステップと、上記超微細セラミック酸化物粉末を有機
分散媒に分散させて分散液を調製するステップと、水或
いは有機溶媒をベースとして上記超微細セラミック酸化
物粉末と同一又は類似成分のセラミック構成成分を溶解
させてセラミックゾル溶液を調製するステップと、上記
超微細セラミック酸化物粉末を分散させた分散液と上記
セラミックゾル溶液を混合して分散させるステップと、
上記超微細セラミック酸化物粉末と上記セラミックゾル
溶液とを混合した分散液に基板を浸漬して電気泳動法に
よって成膜して圧電/電歪膜型素子を形成するステップ
と、及び上記形成された圧電/電歪膜型素子を100〜600
℃で熱処理するステップとを備えてなり、上記熱処理に
よって溶媒が除去されセラミックゾルがセラミック酸化
物粒子表面に反応媒体として作用して上記超微細セラミ
ック酸化物粒子間結合が誘導されることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の圧電/電歪膜型素子は、セ
ラミック構成成分を含む原料を溶媒又は分散媒に溶解又
は分散させてセラミック構成原料を含む溶液或いは分散
混合物を調製するステップと、上記セラミック構成成分
が溶解した溶液或いはそれが分散した分散混合物にクエ
ン酸を添加して混合液を調製するステップと、上記混合
液を100〜150℃で熱処理して非爆発的な酸化一還元燃焼
反応を起こしてセラミック酸化物が飛散しないように形
成されて粒子サイズが1μm以下であり、粒径分布の均一
な超微細セラミック酸化物粉末を得るステップと、上記
超微細セラミック酸化物粉末を有機分散媒に分散させて
分散液を調製するステップと、水或いは有機溶媒をベー
スとして上記超微細セラミック酸化物粉末と同一又は類
似成分のセラミック構成成分を溶解させてセラミックゾ
ル溶液を調製するステップと、上記超微細セラミック酸
化物粉末を分散させた分散液と上記セラミックゾル溶液
を混合して分散させるステップと、上記超微細セラミッ
ク酸化物粉末と上記セラミックゾル溶液とを混合した分
散液に基板を浸漬して電気泳動法によって成膜して圧電
/電歪膜型素子を形成するステップと、及び上記形成さ
れた圧電/電歪膜型素子を100〜600℃で熱処理するステ
ップとを含めて製作され、上記熱処理によって溶媒が除
去されセラミックゾルがセラミック酸化物粒子表面に反
応媒体として作用して上記超微細セラミック酸化物粒子
間結合が誘導されることを特徴とする。
ラミック構成成分を含む原料を溶媒又は分散媒に溶解又
は分散させてセラミック構成原料を含む溶液或いは分散
混合物を調製するステップと、上記セラミック構成成分
が溶解した溶液或いはそれが分散した分散混合物にクエ
ン酸を添加して混合液を調製するステップと、上記混合
液を100〜150℃で熱処理して非爆発的な酸化一還元燃焼
反応を起こしてセラミック酸化物が飛散しないように形
成されて粒子サイズが1μm以下であり、粒径分布の均一
な超微細セラミック酸化物粉末を得るステップと、上記
超微細セラミック酸化物粉末を有機分散媒に分散させて
分散液を調製するステップと、水或いは有機溶媒をベー
スとして上記超微細セラミック酸化物粉末と同一又は類
似成分のセラミック構成成分を溶解させてセラミックゾ
ル溶液を調製するステップと、上記超微細セラミック酸
化物粉末を分散させた分散液と上記セラミックゾル溶液
を混合して分散させるステップと、上記超微細セラミッ
ク酸化物粉末と上記セラミックゾル溶液とを混合した分
散液に基板を浸漬して電気泳動法によって成膜して圧電
/電歪膜型素子を形成するステップと、及び上記形成さ
れた圧電/電歪膜型素子を100〜600℃で熱処理するステ
ップとを含めて製作され、上記熱処理によって溶媒が除
去されセラミックゾルがセラミック酸化物粒子表面に反
応媒体として作用して上記超微細セラミック酸化物粒子
間結合が誘導されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】まず、図1を参照しながら、本発明の圧電/
電歪膜型素子の製造に用いられる原料と超微細セラミッ
ク酸化物粉末の製造方法に関して説明する。
電歪膜型素子の製造に用いられる原料と超微細セラミッ
ク酸化物粉末の製造方法に関して説明する。
【００１４】本発明の超微細セラミック酸化物粉末の製
造方法は、セラミック構成成分を含む原料を溶媒又は分
散媒に充分に溶解或いは均一に分散させてセラミック構
成原料を含む溶液或いは分散混合物を調製するステップ
と、上記セラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれ
が分散した分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調
製するステップと、上記セラミック構成成分が溶解又は
分散された溶液又は分散混合物に対して上記セラミック
構成成分の陰イオンと酸化一還元燃焼反応を起こすため
に必要な量以上のクエン酸を添加して混合液を調製する
ステップと、及び上記混合液を100〜500℃で熱処理する
ステップとを備える。700〜900℃で熱処理して結晶性を
高めるステップとをさらに備えることができる。
造方法は、セラミック構成成分を含む原料を溶媒又は分
散媒に充分に溶解或いは均一に分散させてセラミック構
成原料を含む溶液或いは分散混合物を調製するステップ
と、上記セラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれ
が分散した分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調
製するステップと、上記セラミック構成成分が溶解又は
分散された溶液又は分散混合物に対して上記セラミック
構成成分の陰イオンと酸化一還元燃焼反応を起こすため
に必要な量以上のクエン酸を添加して混合液を調製する
ステップと、及び上記混合液を100〜500℃で熱処理する
ステップとを備える。700〜900℃で熱処理して結晶性を
高めるステップとをさらに備えることができる。
【００１５】セラミック構成成分を含む原料としては、
セラミック構成成分の酸化物、炭酸化物、窒酸化物等の
セラミック構成成分と有機物又は無機物との塩、又はセ
ラミック構成成分の錯体の中から選択して用いられる。
セラミック構成成分の酸化物、炭酸化物、窒酸化物等の
セラミック構成成分と有機物又は無機物との塩、又はセ
ラミック構成成分の錯体の中から選択して用いられる。
【００１６】上記セラミック構成成分としては、鉛(P
b)、チタニウム(Ti)を基本構成成分とする圧電/電歪セ
ラミック成分を用いるのが望ましい。
b)、チタニウム(Ti)を基本構成成分とする圧電/電歪セ
ラミック成分を用いるのが望ましい。
【００１７】特に上記セラミック構成成分としては、鉛
(Pb)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)、或いは鉛(P
b)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)/鉛(Pb)、マグ
ネシウム(Mg)、ニオーブ(Nb)を含む成分で出来たものを
用いるのが好ましい。
(Pb)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)、或いは鉛(P
b)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)/鉛(Pb)、マグ
ネシウム(Mg)、ニオーブ(Nb)を含む成分で出来たものを
用いるのが好ましい。
【００１８】セラミック構成成分を含む原料を溶解又は
分散させる為の溶媒又は分散媒としては、水或いは有機
溶媒の中から、セラミック構成成分を含む原料を溶解又
は分散させることのできるものを一つ以上が選択されて
用いられる。有機溶媒としては、酢酸、ジメチルホルム
アミド、メトキシエタノール、アルコール類、グリコー
ル類等が主に用いられる。
分散させる為の溶媒又は分散媒としては、水或いは有機
溶媒の中から、セラミック構成成分を含む原料を溶解又
は分散させることのできるものを一つ以上が選択されて
用いられる。有機溶媒としては、酢酸、ジメチルホルム
アミド、メトキシエタノール、アルコール類、グリコー
ル類等が主に用いられる。
【００１９】燃焼助剤としては、燃焼反応を起こせる有
機化合物であるクエン酸が用いられる。従来の方法にク
エン酸は燃焼助剤としてではなく錯物形成体(complexin
g agent)として反応の均質性を付与するために用いられ
たり、ペチニ方法の様な工程に応用されて来たので、ク
エン酸の可燃性と錯物形成效果とを利用することによっ
て速度調節の可能な燃焼反応を誘発させることができ
る。
機化合物であるクエン酸が用いられる。従来の方法にク
エン酸は燃焼助剤としてではなく錯物形成体(complexin
g agent)として反応の均質性を付与するために用いられ
たり、ペチニ方法の様な工程に応用されて来たので、ク
エン酸の可燃性と錯物形成效果とを利用することによっ
て速度調節の可能な燃焼反応を誘発させることができ
る。
【００２０】セラミック構成成分が溶解又は分散された
溶液又は分散混合物にクエン酸を添加して混合液が調製
される。添加されるクエン酸の量は、上記セラミック構
成成分の陰イオンと酸化一還元燃焼反応を起こすのに必
要な量以上にする。添加されるクエン酸の量に依存して
反応の進行速度が調節される。
溶液又は分散混合物にクエン酸を添加して混合液が調製
される。添加されるクエン酸の量は、上記セラミック構
成成分の陰イオンと酸化一還元燃焼反応を起こすのに必
要な量以上にする。添加されるクエン酸の量に依存して
反応の進行速度が調節される。
【００２１】クエン酸を加えて混ぜた混合液が100〜500
℃で熱処理される。熱処理温度が高いほどセラミック相
の結晶性は高まる。熱処理温度が100℃以上であれば、
クエン酸の燃焼反応は充分に始まる。また、500℃で熱
処理しても反応は起きるが、これ以上の温度で熱処理す
るのは、従来の方法と比べてほとんど無意味である。
℃で熱処理される。熱処理温度が高いほどセラミック相
の結晶性は高まる。熱処理温度が100℃以上であれば、
クエン酸の燃焼反応は充分に始まる。また、500℃で熱
処理しても反応は起きるが、これ以上の温度で熱処理す
るのは、従来の方法と比べてほとんど無意味である。
【００２２】さらに好ましくは、150〜300℃で熱処理さ
れる。この温度範囲は、相当に低温での熱処理であるに
もかかわらず、セラミック相の結晶性を適切に確保する
ことができる。
れる。この温度範囲は、相当に低温での熱処理であるに
もかかわらず、セラミック相の結晶性を適切に確保する
ことができる。
【００２３】上記混合液を熱処理して溶媒又は分散媒を
蒸発させれば、加えられたクエン酸が還元性燃焼助剤と
して作用して上記セラミック構成成分の陰イオンと共に
非爆発的な酸化一還元燃焼反応を起こして取り除かれ、
この時に発生する反応熱によってセラミック酸化物が飛
散することなく形成される。
蒸発させれば、加えられたクエン酸が還元性燃焼助剤と
して作用して上記セラミック構成成分の陰イオンと共に
非爆発的な酸化一還元燃焼反応を起こして取り除かれ、
この時に発生する反応熱によってセラミック酸化物が飛
散することなく形成される。
【００２４】このような反応にて上記セラミック構成成
分以外の成分は充分な時間の燃焼反応によって除かれる
から、不純物の残留しない高純度の超微細セラミック酸
化物粉末が形成される。
分以外の成分は充分な時間の燃焼反応によって除かれる
から、不純物の残留しない高純度の超微細セラミック酸
化物粉末が形成される。
【００２５】上記方法で作られた超微細セラミック酸化
物粉末は、粒子サイズが1μm以下、殊に0.01〜0.1μmで
ある極く微細で粒径分布の均一な粉末であって、基本粒
子(primary particles)が独立体〔弱い凝集体(soft agg
regate)〕形態で存在して完全に燃焼されたセラミック
相であるのでさらに加熱処理によっても重量が減らな
い。
物粉末は、粒子サイズが1μm以下、殊に0.01〜0.1μmで
ある極く微細で粒径分布の均一な粉末であって、基本粒
子(primary particles)が独立体〔弱い凝集体(soft agg
regate)〕形態で存在して完全に燃焼されたセラミック
相であるのでさらに加熱処理によっても重量が減らな
い。
【００２６】表面の反応性が優れているので低温熱処理
だけでも形成が可能であるから振動板の自由度が高く、
振動板に印刷する方法或いはコーティングする方法等を
様々に適用することができる。
だけでも形成が可能であるから振動板の自由度が高く、
振動板に印刷する方法或いはコーティングする方法等を
様々に適用することができる。
【００２７】作成された超微細セラミック酸化物粉末の
結晶性を高めるために、作成された超微細セラミック酸
化物粉末を700〜900℃でさらに熱処理するステップを備
えることも出来る。
結晶性を高めるために、作成された超微細セラミック酸
化物粉末を700〜900℃でさらに熱処理するステップを備
えることも出来る。
【００２８】超微細セラミック酸化物粉末を用いて電気
泳動成膜法によって圧電/電歪膜型素子を低温形成する
方法について説明する。電気泳動成膜法による圧電/電
歪膜型素子の低温形成工程が図3に図示されている。
泳動成膜法によって圧電/電歪膜型素子を低温形成する
方法について説明する。電気泳動成膜法による圧電/電
歪膜型素子の低温形成工程が図3に図示されている。
【００２９】セラミック酸化物粉末は、それ自体の反応
性を考慮して低温形成が可能なシステムを確保する為に
は微細な粉末を用いるのが效果的であるから、上記方法
によって作られた超微細セラミック酸化物粉末を用い
る。
性を考慮して低温形成が可能なシステムを確保する為に
は微細な粉末を用いるのが效果的であるから、上記方法
によって作られた超微細セラミック酸化物粉末を用い
る。
【００３０】上記方法によって作られた超微細セラミッ
ク酸化物粉末は、セラミック粒子のサイズが小さく、粒
度分布が均一であるにもかかわらず、空隙が無いから粒
子間の結合力の最大である理想的な成膜結果を得ること
ができる。
ク酸化物粉末は、セラミック粒子のサイズが小さく、粒
度分布が均一であるにもかかわらず、空隙が無いから粒
子間の結合力の最大である理想的な成膜結果を得ること
ができる。
【００３１】ここで、超微細セラミック酸化物粉末とし
ては、PZT、PMN、或いはこれらの固溶体(PZT−PMN)複合
酸化物を用いるのが好ましい。
ては、PZT、PMN、或いはこれらの固溶体(PZT−PMN)複合
酸化物を用いるのが好ましい。
【００３２】また、上記超微細セラミック酸化物粉末
は、ニッケル(Ni)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、亜鉛
(Zn)、リチウム(Li)、コバルト(Co)、カドミウム(Cd)、
セリウム(Ce)、クロム(Cr)、アンチモン(Sb)、鉄(Fe)、
イットリウム(Y)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ス
トロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、蒼鉛(Bi)、錫(S
n)、及びマンガン(Mn)の中から選ばれた一つ以上の成分
をさらに含むことができる。
は、ニッケル(Ni)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、亜鉛
(Zn)、リチウム(Li)、コバルト(Co)、カドミウム(Cd)、
セリウム(Ce)、クロム(Cr)、アンチモン(Sb)、鉄(Fe)、
イットリウム(Y)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ス
トロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、蒼鉛(Bi)、錫(S
n)、及びマンガン(Mn)の中から選ばれた一つ以上の成分
をさらに含むことができる。
【００３３】理想的な成膜状態へ近づくけれども粒子間
の空隙は存在するはずであるから、これに従って起る様
になる緻密性問題を改善する為に、超微細セラミック酸
化物粉末を有機分散媒に分散させた分散液と、その超微
細セラミック酸化物粉末と同一又は類似組成のセラミッ
クゾル溶液とを別々に調剤する。
の空隙は存在するはずであるから、これに従って起る様
になる緻密性問題を改善する為に、超微細セラミック酸
化物粉末を有機分散媒に分散させた分散液と、その超微
細セラミック酸化物粉末と同一又は類似組成のセラミッ
クゾル溶液とを別々に調剤する。
【００３４】超微細セラミック酸化物粉末は有機分散媒
に分散されて用いられるので、この時に有機分散媒とし
てはメトキシエタノール等のアルコール類やアセチルア
セトン等のアセトン類等が主に用いられる。
に分散されて用いられるので、この時に有機分散媒とし
てはメトキシエタノール等のアルコール類やアセチルア
セトン等のアセトン類等が主に用いられる。
【００３５】この時に用いられる有機分散媒の含量は、
超微細セラミック酸化物粉末1グラムに対して1〜500ml
とするのが望ましい。これは、有機分散媒の含量は超微
細セラミック酸化物粉末1グラムに対して1ml未満であれ
ば適切に分散されないし、その含量が500m1を超えれば
超微細セラミック酸化物粉末が稀釈されて粘度が非常に
低くなるからである。
超微細セラミック酸化物粉末1グラムに対して1〜500ml
とするのが望ましい。これは、有機分散媒の含量は超微
細セラミック酸化物粉末1グラムに対して1ml未満であれ
ば適切に分散されないし、その含量が500m1を超えれば
超微細セラミック酸化物粉末が稀釈されて粘度が非常に
低くなるからである。
【００３６】セラミックゾル溶液は水或いは有機溶媒を
ベースにして作られるので、この時にベースにされる有
機溶媒としては様々なものが用いられるが、主として酢
酸、ジメチルホルムアミド、メトキシエタノール、アル
コール類、グリコール類等を用いることが好ましい。
ベースにして作られるので、この時にベースにされる有
機溶媒としては様々なものが用いられるが、主として酢
酸、ジメチルホルムアミド、メトキシエタノール、アル
コール類、グリコール類等を用いることが好ましい。
【００３７】別途作成された超微細セラミック酸化物粉
末の分散液と上記セラミックゾル溶液とが混合される。
これら二つの液を混合する時上記セラミックゾル溶液の
含量は超微細セラミック酸化物粉末に対して1〜500重量
部にするのが望ましい。
末の分散液と上記セラミックゾル溶液とが混合される。
これら二つの液を混合する時上記セラミックゾル溶液の
含量は超微細セラミック酸化物粉末に対して1〜500重量
部にするのが望ましい。
【００３８】超微細セラミック酸化物粉末をセラミック
ゾル溶液と共に混ぜれば、成膜後に生ずる空隙の大部が
セラミックゾルによって充たされるようになる。成膜後
の熱処理過程において、ゾルがセラミック粒子に変換さ
れるために、空隙が大幅に減る。
ゾル溶液と共に混ぜれば、成膜後に生ずる空隙の大部が
セラミックゾルによって充たされるようになる。成膜後
の熱処理過程において、ゾルがセラミック粒子に変換さ
れるために、空隙が大幅に減る。
【００３９】セラミックゾルはそれ自体が電荷を帯びて
おり、超微細セラミック酸化物粉末と溶媒もろに対して
親和性あるために、別の操作或いはpH調節媒体のない場
合でも分散液の安定化と超微細セラミック酸化物粉末の
表面処理とが可能である。
おり、超微細セラミック酸化物粉末と溶媒もろに対して
親和性あるために、別の操作或いはpH調節媒体のない場
合でも分散液の安定化と超微細セラミック酸化物粉末の
表面処理とが可能である。
【００４０】超微細セラミック酸化物粉末とセラミック
ゾル溶液とを混ぜた混濁液中に、基板を取り付けた作業
電極と対向電極とを浸たして通電させると、混濁液の分
極された超微細セラミック酸化物粉末とセラミックゾル
とが作業電極へ移動して作業電極に付着された基板に膜
が形成される。
ゾル溶液とを混ぜた混濁液中に、基板を取り付けた作業
電極と対向電極とを浸たして通電させると、混濁液の分
極された超微細セラミック酸化物粉末とセラミックゾル
とが作業電極へ移動して作業電極に付着された基板に膜
が形成される。
【００４１】振動板としては金属、樹脂類の高分子性有
機化合物又はセラミックを用いることができる。
機化合物又はセラミックを用いることができる。
【００４２】ここで、金属としてはニッケル又はステン
レススチールが主に用いられ、樹脂類の高分子性有機化
合物としてはポリエステル系、ポリイミド系、又はテフ
ロン系樹脂が主に用いられ、セラミックとしてはアルミ
ナ(A12O3)、ジルコニア(ZrO2)、珪素(Si)、炭化珪素(Si
C)、窒化珪素(Si3N4)、二酸化珪素(SiO2)、又はガラス
系が主に用いられる。
レススチールが主に用いられ、樹脂類の高分子性有機化
合物としてはポリエステル系、ポリイミド系、又はテフ
ロン系樹脂が主に用いられ、セラミックとしてはアルミ
ナ(A12O3)、ジルコニア(ZrO2)、珪素(Si)、炭化珪素(Si
C)、窒化珪素(Si3N4)、二酸化珪素(SiO2)、又はガラス
系が主に用いられる。
【００４３】ここで、基板上に全体的に膜を形成した後
に後加工することも出来、基板上にスクリーン、モール
ド、或いはマスクを設置してから、所望の形態をした圧
電/電歪膜型素子を形成することも出来る。
に後加工することも出来、基板上にスクリーン、モール
ド、或いはマスクを設置してから、所望の形態をした圧
電/電歪膜型素子を形成することも出来る。
【００４４】ここで、圧電/電歪膜型素子は、1〜100μm
厚さで形成するのが望ましく、5〜30μm厚さで形成する
のがさらに好ましい。
厚さで形成するのが望ましく、5〜30μm厚さで形成する
のがさらに好ましい。
【００４５】形成された膜は100〜600℃で熱処理して、
残存した溶媒を取り除き、含有ゾルをセラミック微細粒
子へ変換させる。このような熱処理によって溶媒が取り
除かれ、セラミックゾルが酸化物粒子の表面に反応媒体
として作用して上記超微細セラミック酸化物粒子間の結
合が誘導される。
残存した溶媒を取り除き、含有ゾルをセラミック微細粒
子へ変換させる。このような熱処理によって溶媒が取り
除かれ、セラミックゾルが酸化物粒子の表面に反応媒体
として作用して上記超微細セラミック酸化物粒子間の結
合が誘導される。
【００４６】100〜600℃の低温熱処理だけでも反応が充
分に起るのは、超微細セラミック酸化物粉末とセラミッ
クゾル溶液のセラミック構成原料とが結合する様な相互
間の反応によって焼成と同じ様な反応が起りうるからで
ある。又加えられた有機物質等もこのような熱処理過程
中に除かれる。
分に起るのは、超微細セラミック酸化物粉末とセラミッ
クゾル溶液のセラミック構成原料とが結合する様な相互
間の反応によって焼成と同じ様な反応が起りうるからで
ある。又加えられた有機物質等もこのような熱処理過程
中に除かれる。
【００４７】特に、高分子性有機化合物の場合、500℃
以上で熱処理すると基板が損傷してしまう。そのため
に、基板として高分子性有機化合物を用いる場合には10
0〜300℃の熱処理が望ましい。
以上で熱処理すると基板が損傷してしまう。そのため
に、基板として高分子性有機化合物を用いる場合には10
0〜300℃の熱処理が望ましい。
【００４８】150〜300℃で熱処理することがさらに好ま
しい。この温度範囲は相当に低温での熱処理であるにも
かかわらず、圧電/電歪膜型素子の結晶性と形成性とを
適切に確保することができる。
しい。この温度範囲は相当に低温での熱処理であるにも
かかわらず、圧電/電歪膜型素子の結晶性と形成性とを
適切に確保することができる。
【００４９】圧電/電歪膜型素子を形成した後に熱処理
前に、形成された圧電/電歪膜型素子を乾燥するステッ
プとを追加することも出来る。この時の圧電/電歪膜型
素子の乾燥は70〜100℃でするのが望ましい。
前に、形成された圧電/電歪膜型素子を乾燥するステッ
プとを追加することも出来る。この時の圧電/電歪膜型
素子の乾燥は70〜100℃でするのが望ましい。
【００５０】このような方法で作られた圧電/電歪膜型
素子は、低温で熱処理したにもかかわらずセラミックと
しての本来の特性を有する。
素子は、低温で熱処理したにもかかわらずセラミックと
しての本来の特性を有する。
【００５１】以下に、本発明の実施形態を詳細に説明す
る。ただし、以下の実施形態は本発明を例示するもので
あって、本発明の範囲を限定するものではない。
る。ただし、以下の実施形態は本発明を例示するもので
あって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５２】(実施例1）PZT/PMN微細粉末1グラムをメト
キシエタノール300m1とアセチル・アセトン20m1とに加
え、この混合液にPZTゾル1グラムを加えた後に、超音波
発生器で30分間分散させた。その後、これを磁気撹拌機
(magnetic stirrer)で撹拌した。
キシエタノール300m1とアセチル・アセトン20m1とに加
え、この混合液にPZTゾル1グラムを加えた後に、超音波
発生器で30分間分散させた。その後、これを磁気撹拌機
(magnetic stirrer)で撹拌した。
【００５３】シリコン基板とマスクとが取り付けたSUS-
316L板を作業電極とし、これと同じ面積のSUS板を対向
電極として準備する。作業電極と対向電極とを分散液に
入れたあと、電源に連結して70V、0.03Aで10分間電気泳
動させて、成膜を行った。
316L板を作業電極とし、これと同じ面積のSUS板を対向
電極として準備する。作業電極と対向電極とを分散液に
入れたあと、電源に連結して70V、0.03Aで10分間電気泳
動させて、成膜を行った。
【００５４】成膜の完了した作業電極を回収して、基板
をSUS板から離してマスクを除いた。
をSUS板から離してマスクを除いた。
【００５５】パターンの形成された基板をチャンバーに
入れて100℃で加熱乾燥し、その乾燥された基板を300
℃、2時間の条件で熱処理する。その後、上部電極でア
ルミニウムを真空成膜し、電圧を印加して圧電現象によ
る基板(振動板)変位を測った。
入れて100℃で加熱乾燥し、その乾燥された基板を300
℃、2時間の条件で熱処理する。その後、上部電極でア
ルミニウムを真空成膜し、電圧を印加して圧電現象によ
る基板(振動板)変位を測った。
【００５６】振動板変位で代表される圧電特性は、従来
の方法によって作られた圧電/電歪膜型素子と比べて優
れていた。
の方法によって作られた圧電/電歪膜型素子と比べて優
れていた。
【００５７】(実施例2)PZT/PMN微細粉末1グラムをメト
キシエタノール300m1とアセチル・アセトン20m1とに加
える。この混合液にPZTゾル4グラムを加えた後、超音波
発生器で30分間分散させた。この後、これを磁気撹拌機
で撹拌した。
キシエタノール300m1とアセチル・アセトン20m1とに加
える。この混合液にPZTゾル4グラムを加えた後、超音波
発生器で30分間分散させた。この後、これを磁気撹拌機
で撹拌した。
【００５８】ニッケル基板とマスクとが取り付けられた
SUS-316L板を作業電極とし、これと同じ面積のSUS板を
対向電極として準備した。作業電極と対向電極とを分散
液に入れたあと、電源に連結して70V、0.03Aで10分間電
気泳動させて、成膜を行った。
SUS-316L板を作業電極とし、これと同じ面積のSUS板を
対向電極として準備した。作業電極と対向電極とを分散
液に入れたあと、電源に連結して70V、0.03Aで10分間電
気泳動させて、成膜を行った。
【００５９】成膜の完了した作業電極を回収して基板を
SUS板から離して、マスクを取り除いた。
SUS板から離して、マスクを取り除いた。
【００６０】パターンの形成された基板をチャンバに入
れて70℃で加熱乾燥する。その乾燥された基板を300℃
で2時間熱処理した後、上部電極でアルミニウムを真空
成膜し電圧を印加して圧電現象に依る基板(振動板)変位
を測った。
れて70℃で加熱乾燥する。その乾燥された基板を300℃
で2時間熱処理した後、上部電極でアルミニウムを真空
成膜し電圧を印加して圧電現象に依る基板(振動板)変位
を測った。
【００６１】振動板変位で代表される圧電特性は、従来
の方法によって作られた圧電/電歪膜型素子と比べて優
れた。
の方法によって作られた圧電/電歪膜型素子と比べて優
れた。
【００６２】
【発明の効果】上述したように、本発明は、超微細セラ
ミック酸化物粉末を用いているために電気泳動成膜工程
で必要なエネルギーが減り、低温処理だけでも粒子が極
めて緻密に充填された圧電/電歪膜型素子の形成が可能
であるから、製作工程の低エネルギー化を達成すること
ができる。
ミック酸化物粉末を用いているために電気泳動成膜工程
で必要なエネルギーが減り、低温処理だけでも粒子が極
めて緻密に充填された圧電/電歪膜型素子の形成が可能
であるから、製作工程の低エネルギー化を達成すること
ができる。
【図１】 本発明に用いられる超微細セラミック酸化物
粉末の製造工程図である。
粉末の製造工程図である。
【図２】 従来の電気泳動成膜法を利用する圧電/電歪
膜型素子の作成工程図である。
膜型素子の作成工程図である。
【図３】 本発明に係る電気泳動成膜法を利用する圧電
/電歪膜型素子の低温形成法の工程図である。
/電歪膜型素子の低温形成法の工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−91809（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−24842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−86884（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−306985（ＪＰ，Ａ) 特開2000−119009（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/24 C01B 13/32 C04B 35/49 C25D 13/02
Claims (57)
- 【請求項１】 セラミック構成成分を含む原料を溶媒又
は分散媒に溶解又は分散させてセラミック構成原料を含
む溶液或いは分散混合物を調製するステップと、 上記セラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれが分
散した分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調製す
るステップと、 上記混合液を100〜500℃で熱処理して非爆発的な酸化一
還元燃焼反応を起こしてセラミック酸化物が飛散しない
ように形成されて粒子サイズが1μm以下であり、粒径分
布の均一な超微細セラミック酸化物粉末を得るステップ
と、 上記超微細セラミック酸化物粉末を有機分散媒に分散さ
せて分散液を調製するステップと、 水或いは有機溶媒をベースとして上記超微細セラミック
酸化物粉末と同一又は類似成分のセラミック構成成分を
溶解させてセラミックゾル溶液を調製するステップと、 上記超微細セラミック酸化物粉末を分散させた分散液と
上記セラミックゾル溶液を混合して分散させるステップ
と、 上記超微細セラミック酸化物粉末と上記セラミックゾル
溶液とを混合した分散液に基板を浸漬して電気泳動法に
よって成膜して圧電/電歪膜型素子を形成するステップ
と、 上記形成された圧電/電歪膜型素子を100〜600℃で熱処
理するステップとを備えてなり、 上記熱処理によって溶媒が除去され、セラミックゾルが
セラミック酸化物粒子表面に反応媒体として作用して上
記超微細セラミック酸化物粒子間結合が誘導されること
を特徴とする、電気泳動成膜法を利用する圧電/電歪膜
型素子の低温形成方法。 - 【請求項２】 上記製造された超微細セラミック酸化物
粉末を分散させる前に700〜900℃で加熱処理するステッ
プをさらに備えることを特徴とする、請求項1記載の圧
電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項３】 上記圧電/電歪膜型素子を形成するステ
ップと熱処理するステップとの間に、形成された膜を乾
燥するステップとをさらに備えることを特徴とする、請
求項1又は2記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項４】 上記形成された膜を70〜100℃で乾燥す
ることを特徴とする、請求項3記載の圧電/電歪膜型素子
の低温形成方法。 - 【請求項５】 上記超微細セラミック酸化物粉末の粒子
サイズが0.01〜0.1μmであることを特徴とする、請求項
1又は2記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項６】 上記基板としては、金属、高分子性有機
化合物、又はセラミックを用いることを特徴とする、請
求項1記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項７】 上記金属としては、ニッケル又はステン
レススチールを用いることを特徴とする、請求項6記載
の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項８】 上記高分子性有機化合物としては、ポリ
エステル系、ポリイミド系、又はテフロン系樹脂を用い
ることを特徴とする、請求項6記載の圧電/電歪膜型素子
の低温形成方法。 - 【請求項９】 上記セラミックとしては、アルミナ(Al2
O3)、ジルコニア(ZrO2）、珪素(Si)、炭化珪素(SiC)、
窒化珪素(Si3N4)、二酸化珪素(SiO2)、又はガラス系の
中から選択されたものを用いることを特徴とする、請求
項6記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１０】 上記超微細セラミック酸化物は、鉛(P
b)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)を含む成分から
できていることを特徴とする、請求項1記載の圧電/電歪
膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１１】 上記超微細セラミック酸化物は、PZ
T、PMN、或いはこれらの固溶体(PZT−PMN)複合酸化物で
あることを特徴とする、請求項10記載の圧電/電歪膜型
素子の低温形成方法。 - 【請求項１２】 上記セラミック酸化物粉末は、ニッケ
ル(Ni)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、リチ
ウム(Li)、コバルト(Co)、カドミウム(Cd)、セリウム(C
e)、クロム(Cr)、アンチモン(Sb)、鉄(Fe)、イットリウ
ム(Y)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ストロンチウ
ム(Sr)、カルシウム(Ca)、蒼鉛(Bi)、錫(Sn)、及びマン
ガン(Mn)の中から選ばれた少なくとも一つの成分をさら
に含む組成からできていることを特徴とする、請求項11
記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１３】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒としては、アルコール類又はアセト
ン類を用いることを特徴とする、請求項1記載の圧電/電
歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１４】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒の含量は、セラミック酸化物粉末1
グラムに対して1〜500ｍｌであることを特徴とする、請
求項1記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１５】 上記セラミックゾル溶液のベースにな
る有機溶媒としては、酢酸、ジメチルホルムアミド、メ
トキシエタノール、アルコール類、又はグリコール類の
中から選択されたものを用いることを特徴とする、請求
項1記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１６】 上記超微細セラミック酸化物粉末の分
散液と上記セラミックゾル溶液とを混合するときにおけ
る上記セラミックゾル溶液の含量は、セラミック酸化物
粉末に対して1〜500重量部であることを特徴とする、請
求項1記載の圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１７】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは1〜10
0μmであることを特徴とする、請求項1記載の圧電/電歪
膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１８】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは5〜30
μmであることを特徴とする、請求項17記載の圧電/電歪
膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項１９】 上記圧電/電歪膜型素子の熱処理温度
は150〜300℃であることを特徴とする、請求項1記載の
圧電/電歪膜型素子の低温形成方法。 - 【請求項２０】 セラミック構成成分を含む原料を溶媒
又は分散媒に溶解又は分散させてセラミック構成原料を
含む溶液或いは分散混合物を調製するステップと、 上記セラミック構成成分が溶解した溶液或いはそれが分
散した分散混合物にクエン酸を添加して混合液を調製す
るステップと、 上記混合液を100〜150℃で熱処理して非爆発的な酸化一
還元燃焼反応を起こしてセラミック酸化物が飛散しない
ように形成されて粒子サイズが1μm以下であり、粒径分
布が均一な超微細セラミック酸化物粉末を得るステップ
と、 上記超微細セラミック酸化物粉末を有機分散媒に分散さ
せて分散液を調製するステップと、 水或いは有機溶媒をベースとして上記超微細セラミック
酸化物粉末と同一又は類似成分のセラミック構成成分を
溶解させてセラミックゾル溶液を調製するステップと、 上記超微細セラミック酸化物粉末を分散させた分散液と
上記セラミックゾル溶液を混合して分散させるステップ
と、 上記超微細セラミック酸化物粉末と上記セラミックゾル
溶液とを混合した分散液に基板を浸漬して電気泳動法に
よって成膜して圧電/電歪膜型素子を形成するステップ
と、 上記形成された圧電/電歪膜型素子を100〜600℃で熱処
理するステップとによって作成され、 上記熱処理によって溶媒が除去されて、セラミックゾル
がセラミック酸化物粒子表面に反応媒体として作用して
上記超微細セラミック酸化物粒子間結合が誘導されるこ
とを特徴とする圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２１】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる前に、700〜900℃で加熱処理するステップをさ
らに備えることを特徴とする、請求項20記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項２２】 上記圧電/電歪膜型素子を形成するス
テップと熱処理するステップとの間に、形成された膜を
乾燥するステップをさらに備えることを特徴とする、請
求項20又は21記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２３】 上記形成された膜を70〜100℃で乾燥
することを特徴とする、請求項22記載の圧電/電歪膜型
素子。 - 【請求項２４】 上記超微細セラミック酸化物粉末の粒
子サイズは0.01〜0.1μｍであることを特徴とする、請
求項20記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２５】 上記基板は、金属、高分子性有機化合
物、又はセラミックであることを特徴とする、請求項20
記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２６】 上記金属は、ニッケル又はステンレス
スチールであることを特徴とする、請求項25記載の圧電
/電歪膜型素子。 - 【請求項２７】 上記高分子性有機化合物は、ポリエス
テル系、ポリイミド系、又はテフロン系樹脂であること
を特徴とする、請求項25記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２８】 上記セラミックは、アルミナ(A1
2O3)、ジルコニア(ZrO2)、珪素(Si)、炭化珪素(SiC)、
窒化珪素(Si3N4)、二酸化珪素(SiO2)、又はガラス系の
中から選択されたものであることを特徴とする、請求項
25記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項２９】 上記超微細セラミック酸化物は、鉛(P
b)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)を含む組成であ
ることを特徴とする、請求項20記載の圧電/電歪膜型素
子。 - 【請求項３０】 上記超微細セラミック酸化物は、PZ
T、PMN、或いはこれらの固溶体(PZT−PMN)複合酸化物で
あることを特徴とする、請求項29記載の圧電/電歪膜型
素子。 - 【請求項３１】 上記セラミック酸化物粉末は、ニッケ
ル(Ni)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、リチ
ウム(Li)、コバルト(Co)、カドミウム(Cd)、セリウム(C
e)、クロム(Cr)、アンチモン(Sb)、鉄(Fe)、イットリウ
ム(Y)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ストロンチウ
ム(Sr)、カルシウム(Ca)、蒼鉛(Bi)、錫(Sn)、及びマン
ガン(Mn)の中から選択された少なくとも一つの成分をさ
らに備えることを特徴とする、請求項30記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項３２】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒としては、アルコール類又はアセト
ン類を用いることを特徴とする、請求項20記載の圧電/
電歪膜型素子。 - 【請求項３３】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒の含量は、セラミック酸化物粉末1
グラムに対して1〜500m1であることを特徴とする請求項
20記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項３４】 上記セラミックゾル溶液のベースにな
る有機溶媒は、酢酸、ジメチルホルムアミド、メトキシ
エタノール、アルコール類、又はグリコール類の中から
選ばれたものであることを特徴とする、請求項20記載の
圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項３５】 上記超微細セラミック酸化物粉末の分
散液と上記セラミックゾル溶液とを混合するときにおけ
る上記セラミックゾル溶液の含量は、セラミック酸化物
粉末に対して1〜500重量部であることを特徴とする、請
求項20記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項３６】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは1〜10
0μmであることを特徴とする、請求項20記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項３７】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは5〜30
μmであることを特徴とする、請求項36記載の圧電/電歪
膜型素子。 - 【請求項３８】 上記形成された圧電/電歪膜型素子の
熱処理温度は150〜300℃であることを特徴とする、請求
項20記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項３９】 100〜500℃の低温に非爆発性酸化一還
元燃焼反応によって作られるとともに粒子サイズが1μm
以下であり鉛とチタニウムとを基本構成成分とする超微
細セラミック酸化物粉末を有機分散媒に分散させて得た
分散液と、水或いは有機溶媒をベースとして調剤される
上記超微細セラミック酸化物粉末と同一又は類似成分の
セラミックゾル溶液とを、混合及び分散させた分散混合
物に基板を浸漬して電気泳動法によって成膜して、これ
を100〜600℃で熱処理することにより溶媒を取り除き、
セラミックゾルがセラミック酸化物粒子表面に反応媒体
として作用して上記超微細セラミック酸化物粒子間結合
が誘導されて低温形成されることを特徴とする圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項４０】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる前に、700〜900℃で加熱処理するステップをさ
らに備えることを特徴とする、請求項39記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項４１】 上記圧電/電歪膜型素子を形成するス
テップと熱処理するステップとの間に、形成された膜を
乾燥するステップとをさらに備えることを特徴とする、
請求項39又は40記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項４２】 上記形成された膜を70〜100℃で乾燥
することを特徴とする請求項41記載の圧電/電歪膜型素
子。 - 【請求項４３】 上記超微細セラミック酸化物粉末の粒
子サイズが0.01〜0.1μmであることを特徴とする、請求
項39記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項４４】 上記基板は金属、高分子性有機化合
物、又はセラミックであることを特徴とする、請求項39
記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項４５】 上記金属はニッケル又はステンレスス
チールであることを特徴とする、請求項44記載の圧電/
電歪膜型素子。 - 【請求項４６】 上記高分子性有機化合物は、ポリエス
テル系、ポリイミド系、又はテフロン系樹脂であること
を特徴とする、請求項44記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項４７】 上記セラミックは、アルミナ(A1
2O3)、ジルコニア(ZrO2)、珪素(Si)、炭化珪素(SiC)、
窒化珪素(Si3N4)、二酸化珪素(SiO2)、又はガラス系の
中から選ばれたものであることを特徴とする、請求項44
記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項４８】 上記超微細セラミック酸化物は、鉛(P
b)、ジルコニウム(Zr)、チタニウム(Ti)を含む組成から
できていることを特徴とする、請求項39記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項４９】 上記超微細セラミック酸化物は、PZ
T、PMN、或いはこれらの固溶体(PZT−PMN)複合酸化物で
あることを特徴とする、請求項48記載の圧電/電歪膜型
素子。 - 【請求項５０】 上記セラミック酸化物粉末は、ニッケ
ル(Ni)、ランタン(La)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、リチ
ウム(Li)、コバルト(Co)、カドミウム(Cd)、セリウム(C
e)、クロム(Cr)、アンチモン(Sb)、鉄(Fe)、イットリウ
ム(Y)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ストロンチウ
ム(Sr)、カルシウム(Ca)、蒼鉛(Bi)、錫(Sn)、及びマン
ガン(Mn)の中から選ばれた少なくとも一つの成分をさら
に備えることを特徴とする、請求項49記載の圧電/電歪
膜型素子。 - 【請求項５１】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒としては、アルコール類又はアセト
ン類を用いることを特徴とする、請求項39記載の圧電/
電歪膜型素子。 - 【請求項５２】 上記超微細セラミック酸化物粉末を分
散させる有機分散媒の含量は、セラミック酸化物粉末1
グラムに対して1〜500mlであることを特徴とする、請求
項39記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項５３】 上記セラミックゾル溶液のベースにな
る有機溶媒は、酢酸、ジメチルホルムアミド、メトキシ
エタノール、アルコール類、又はグリコール類の中から
選ばれることを特徴とする、請求項39記載の圧電/電歪
膜型素子。 - 【請求項５４】 上記超微細セラミック酸化物粉末の分
散液と上記セラミックゾル溶液とを混合するときにおけ
る上記セラミックゾル溶液の含量は、セラミック酸化物
粉末に対して1〜500重量部であることを特徴とする、請
求項39記載の圧電/電歪膜型素子。 - 【請求項５５】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは1〜10
0μmであることを特徴とする、請求項39記載の圧電/電
歪膜型素子。 - 【請求項５６】 上記圧電/電歪膜型素子の厚さは5〜30
μmであることを特徴とする、請求項55記載の圧電/電歪
膜型素子。 - 【請求項５７】 上記形成された圧電/電歪膜型素子の
熱処理温度は150〜300℃であることを特徴とする、請求
項39記載の圧電/電歪膜型素子。
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