JP3671081B2 - 圧電セラミックの電極材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電セラミックの電極材料に関し、特に圧電セラミックを金属振動板にアクリル系接着剤を用いて接着する際に、その接着が良好に成される圧電セラミックの電極材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電ブザー或いは圧電スピーカとして使用されている圧電振動板は、両面に電極が形成された圧電セラミックを、黄銅或いはステンレス等の金属振動板に接着剤を用いて接着し、製造されている。
【０００３】
ここで従来、上記圧電セラミックの両面に形成される電極の材料としては、Ａｇペースト〔Ａｇ粉末と少量のガラス粉末（フリット）とを、有機ビヒクル中に分散させ、ペースト状としたもの〕が一般的に用いられ、該Ａｇペーストをセラミック上に塗布し、焼結させて電極を形成することが成されている。
【０００４】
また、上記圧電セラミックと金属振動板との接着には、アクリル系接着剤、例えば嫌気性硬化型アクリル接着剤を用いて成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電極材料を用いて電極を形成した圧電セラミックにあっては、アクリル系接着剤を用いて金属振動板に接着する際、その接着性が悪いと言う課題を有していたために、接着時において１００℃前後に加熱することが成され、その加熱による熱歪等が原因となって、得られた圧電振動板の共振周波数が、理論共振周波数から大きくズレると言う課題が生じていた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の電極材料を用いて電極を形成した圧電セラミックの接着性の悪さに鑑み成されたものであって、その目的は、アクリル系接着剤を用いて金属振動板に良好に接着できる圧電セラミックの電極材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するため、金属振動板にアクリル系接着剤を用いて接着する圧電セラミックの電極材料において、Ａｇを主体とし、Ｃｕを、前記Ａｇに対してＣｕＯ換算で０．１〜１０．０ｗｔ％含有する圧電セラミックの電極材料とした。
【０００８】
上記した本発明にかかる圧電セラミックの電極材料によれば、該電極材料により形成した圧電セラミックの電極には、Ｃｕイオンが存在することとなり、該Ｃｕイオンが、アクリル系接着剤を用いて圧電セラミックを金属振動板に接着する際にプライマー（接着性を向上させるための下地処理材）としての役割を果たし、アクリル系接着剤の反応を促進させる。
これにより、接着時においてさほど加熱しなくとも両者の接着がアクリル系接着剤により良好に成され、加熱による熱歪等が原因の共振周波数のズレを低減できる。
【０００９】
ここで、上記電極材料中のＣｕの含有量は、Ａｇに対してＣｕＯ換算で０．１〜１０．０ｗｔ％である。
これは、０．１ｗｔ％に満たない含有量では、接着性改善の効果が少なく、また、１０．０ｗｔ％を越える含有量では、該電極材料により形成した電極へのハンダ濡れ性が悪くなり、リード線等のハンダによる電極への接続が困難となるためである。
【００１０】
なお、上記Ｃｕは、Ａｇと合金状態或いは複合状態で存在しても良く、また、例えば従来より電極材料として存在するＡｇペースト〔Ａｇ粉末と少量のガラス粉末（フリット）とを、有機ビヒクル中に分散させ、ペースト状としたもの〕に、酸化銅、或いは焼結時の加熱により銅酸化物になる金属銅粉、或いは銅アセチルアセトナート、ジエトキシ銅、ジメトキシ銅等の有機銅、更には他のＣｕを含む化合物を添加する等の方法で含有させても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明にかかる圧電セラミックの電極材料を使用して作製した圧電振動板の実施の形態につき説明し、本発明にかかる圧電セラミックの電極材料を使用した場合の効果を記載する。
【００１２】
−電極ペーストの作製−
Ａｇ粉末〔昭栄化学工業株式会社製：Ag-102（比表面積 1.2m²/g）〕と、前記Ａｇ粉末に対して 0.5wt％の量のフリット（ホウケイ酸ガラス）と、前記Ａｇ粉末に対し、表１に示した種々の量の CuO粉末〔関東化学株式会社製 酸化第二銅（平均粒径 0.8μｍ）〕とを、各々有機ビヒクル（エチルセルロースをオクチルアルコールに溶かした23％溶液のもの）中に分散させ、三本ロール（アシザワ株式会社製：３インチロール）にて練り混ぜ、Ｃｕの含有量の異なる（Ｃｕを含有しないものも含む：試験例１）９種類の電極ペーストを作製した。
【００１３】
−圧電セラミックの作製−
ＰＺＴ系セラミックス〔株式会社メガセラ製：Ｄ材（比表面積５m²/g）〕で製造した直径15mm、厚さ0.05mmの圧電セラミックス焼結体の表裏面に、上記Ｃｕの含有量の異なる９種類の電極ペーストを各々スクリーン印刷し、常法によって焼き付けて膜厚３μｍの電極を形成した後、該電極を利用して圧電セラミックス焼結体を分極し、電極材料の異なる９種類の圧電セラミックを作製した。
【００１４】
−圧電振動板の作製−
42Ni-Feアロイ〔東洋精箔株式会社製〕で製造した直径20mm、厚さ0.05mmの金属振動板に、上記電極材料の異なる９種類の圧電セラミックを、各々アクリル系接着剤〔スリーボンド株式会社製 3000シリーズ（紫外線硬化型接着剤）〕を用いて、70℃−20秒で接着し、圧電ブザー或いは圧電スピーカ等として使用される９種類の圧電振動板を作製した。
【００１５】
−評価試験−
▲１▼ハンダ濡れ試験
表裏面に電極が形成された９種類の上記圧電セラミックに、各々フラックスを塗布、乾燥後、 230℃の共晶ハンダに２秒間浸漬し、ハンダの濡れ面積を各々測定した（判定基準：80％以上の濡れ面積が確認できれば良好）。
【００１６】
▲２▼接着性試験
圧電セラミックを金属振動板にアクリル系接着剤にて接着して作製した９種類の上記圧電振動板を、手によってその中央付近において折り曲げ、接着されている圧電セラミックを割り、その際の圧電セラミックの金属振動板からの剥がれを各々測定した（判定基準：１mm□以上の剥がれが存在する場合＝× １mm□に満たない剥がれの場合＝○）。
【００１７】
▲２▼共振周波数試験
圧電セラミックを金属振動板にアクリル系接着剤にて接着して作製した９種類の上記圧電振動板を、ノード支持の状態でインピーダンス フェズゲイン アナライザー（横河・ヒューレット・パッカード株式会社製：４１９４Ａ）によって各々共振周波数を測定した（表１には、下記した式１によって計算した理論共振周波数に対する、測定した上記各々共振周波数のズレを記載した）。
【式１】

【００１８】
−評価試験結果−
上記した各評価試験の結果を、表１に併記する。
【表１】

【００１９】
表１より、Ｃｕを含有していない従来より使用されているＡｇペースト（試験例１）によって形成した電極では、70℃−20秒の加熱接着ではその接着性が悪く、また共振周波数のズレも大きいことが判る。
また、表１より、Ｃｕが含まれていたとしてもその含有量が、Ａｇに対し、ＣｕＯ換算で 0.1wt％に満たない量（試験例２）では、接着性改善の効果が少なく、また10.0wt％を越える含有量（試験例９）では、該電極材料により形成した電極へのハンダ濡れ性が悪くなり、リード線等のハンダによる電極への接続が困難となることが判る。
これに対し、Ｃｕの含有量が、Ａｇに対し、ＣｕＯ換算で 0.1〜10.0wt％である場合（試験例３〜８）には、ハンダ濡れ性及び接着性が共に良好で、共振周波数のズレも僅かであることが判る。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明した本発明にかかる圧電セラミックの電極材料によれば、該電極材料により形成した圧電セラミックの電極には、Ｃｕイオンが存在することとなり、該Ｃｕイオンが、アクリル系接着剤を用いて圧電セラミックを金属振動板に接着する際にプライマー（接着性を向上させるための下地処理材）としての役割を果たし、アクリル系接着剤の反応を促進させる。
これにより、接着時においてさほど加熱しなくとも両者の接着がアクリル系接着剤により良好に成され、加熱による熱歪等が原因の共振周波数のズレを低減できる効果がある。
また、本発明にかかる圧電セラミックの電極材料によれば、上記効果を奏するＣｕの含有量が、Ａｇに対してＣｕＯ換算で０．１〜１０．０ｗｔ％であるため、上記接着性改善の効果と共に、ハンダ濡れ性の良好な電極を形成できる効果がある。

Claims (1)

1. 金属振動板にアクリル系接着剤を用いて接着する圧電セラミックの電極材料において、Ａｇを主体とし、Ｃｕを、前記Ａｇに対してＣｕＯ換算で０．１〜１０．０ｗｔ％含有することを特徴とする圧電セラミックの電極材料。