JP6565588B2 - Piezoelectric composition and piezoelectric element - Google Patents

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

本発明は、インクジェットヘッド、圧電アクチュエータ及び薄膜センサ等の分野において広く利用される圧電組成物、および圧電素子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric composition and a piezoelectric element that are widely used in fields such as an ink jet head, a piezoelectric actuator, and a thin film sensor.

圧電組成物を利用した圧電素子は、外部から電圧が印加されることにより歪みが発生する効果と、外部から応力を受けることにより表面に電荷が発生する効果を有し、各種分野で幅広く利用されている。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛などの鉛系圧電組成物を利用した圧電素子は、印加電圧に比例した歪みを発生し、その変位量は1×10−10m/Vのオーダと小さく、かつ応答性にも優れるため、例えば、光学系の微調整など高精度な位置調整に利用されている。 Piezoelectric elements using piezoelectric compositions have the effect of generating distortion when voltage is applied from the outside, and the effect of generating charge on the surface when receiving external stress, and are widely used in various fields. ing. For example, a piezoelectric element using a lead-based piezoelectric composition such as lead zirconate titanate generates a strain proportional to an applied voltage, and its displacement is as small as 1 × 10 −10 m / V and has a response. For example, it is used for highly accurate position adjustment such as fine adjustment of an optical system.

圧電組成物は加えられた応力、あるいは、この応力による変形量に比例した大きさの電荷が発生することから、微少な力や変形量を読み取るためのセンサとしても利用されている。更に、圧電組成物は優れた電界応答性を有することから、交流電界を印加することで、圧電組成物自身あるいは圧電組成物と接合関係にある弾性体を励振して共振させることも可能であり、圧電トランス、超音波モータなどにも利用されている。   The piezoelectric composition generates an electric charge having a magnitude proportional to the applied stress or the amount of deformation caused by the stress, and is therefore used as a sensor for reading a minute force or amount of deformation. Furthermore, since the piezoelectric composition has excellent electric field responsiveness, it is possible to excite and resonate the piezoelectric composition itself or an elastic body bonded to the piezoelectric composition by applying an alternating electric field. It is also used for piezoelectric transformers, ultrasonic motors, etc.

一般的に圧電組成物は、強誘電体組成物を分極処理したものである。分極処理とは、自発分極の方向がランダムである焼結後の強誘電体組成物に直流電界を印加し、強誘電体の分域の方向を一定の方向に揃え、強誘電体組成物に極性を付与する操作である。特にペロブスカイト型構造においては、自発分極が三次元的に配向しやすいため、実用化されているほとんどの圧電組成物はペロブスカイト型構造を有している。   In general, a piezoelectric composition is obtained by polarizing a ferroelectric composition. Polarization treatment refers to applying a direct current electric field to a sintered ferroelectric composition in which the direction of spontaneous polarization is random, aligning the direction of the domain of the ferroelectric material in a certain direction, and forming a ferroelectric composition. This is an operation for imparting polarity. In particular, in the perovskite structure, since the spontaneous polarization is easily three-dimensionally oriented, most of the piezoelectric compositions in practical use have a perovskite structure.

ペロブスカイト型構造とは、結晶構造の一種であり、一般にはABOの組成式で表される。具体的には、イオン半径の大きなアルカリ金属イオン、またはアルカリ土類金属イオンはAサイト、イオン半径の小さな遷移金属イオンなどはBサイトに配置され、頂点共有したBO酸素八面体の三次元ネットワークの空隙にAサイトイオンが充填された構造である。 The perovskite structure is a kind of crystal structure and is generally represented by a composition formula of ABO 3 . Specifically, large alkali metal ions of the ion radius or alkaline earth metal ions A site, such as a small transition metal ions of the ionic radius is positioned at the B site, BO 6 oxygen octahedral three-dimensional networks vertex shared, In this structure, A-site ions are filled in the voids.

現在、実用化されている大半のペロブスカイト型構造を有する圧電組成物は、ジルコン酸鉛(PbZrO:PZ)とチタン酸鉛(PbTiO:PT)からなる鉛系圧電組成物であり、様々な副成分あるいは添加物を加えることによって、多種多様なニーズに応えるものが幅広く開発されている。例えば、機械的品質係数(Q)が小さい代わりに圧電定数(d33)が大きく、直流的な使い方で大きな変位量が求められる位置調整用のアクチュエータなどに用いられるものから、d33が小さい代わりにQが大きく、超音波モータなどの超音波発生素子のような交流的な使い方に向いているものまで、様々なものがある。 Currently, most piezoelectric compositions having a perovskite structure in practical use are lead-based piezoelectric compositions composed of lead zirconate (PbZrO 3 : PZ) and lead titanate (PbTiO 3 : PT). A wide variety of products have been developed to meet a wide variety of needs by adding subcomponents or additives. For example, the piezoelectric constant (d 33 ) is large instead of a small mechanical quality factor (Q m ), and d 33 is small because it is used for a position adjusting actuator or the like that requires a large amount of displacement by DC usage. large Q m instead, to what is suitable for the alternating-current use, such as ultrasonic wave generating element such as an ultrasonic motor, there are various.

また、PZT系以外にも圧電組成物として実用化されているものはあるが、それもマグネシウム酸ニオブ酸鉛(Pb(Mg1/3Nb2/3)O)などの鉛系ペロブスカイト組成を主成分とする固溶体がほとんどである。 In addition to the PZT system, there is a piezoelectric composition that has been put into practical use, but it also has a lead-based perovskite composition such as lead magnesium niobate (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ). Most of the solid solution is the main component.

ところが、これらの鉛系圧電組成物は、融点の低い酸化鉛が60〜70質量%程度含まれており、焼成時に酸化鉛(PbO)が揮発しやすい。そのため、環境への配慮から、使用される酸化鉛を低減することが望まれる。また、今後、圧電組成物及び圧電単結晶の応用分野が広がることにより、鉛系圧電組成物の使用量増大が見込まれ、酸性雨と鉛の化学反応によって生じる硫酸鉛が土壌へ溶出してしまうことにより、従来の生態系を脅かすことが懸念される。そのため、圧電組成物の無鉛化が極めて重要な課題となっている。   However, these lead-based piezoelectric compositions contain about 60 to 70% by mass of lead oxide having a low melting point, and lead oxide (PbO) is likely to volatilize during firing. Therefore, it is desired to reduce the lead oxide used in consideration of the environment. In addition, as the application fields of piezoelectric compositions and piezoelectric single crystals expand in the future, the use amount of lead-based piezoelectric compositions is expected to increase, and lead sulfate generated by the chemical reaction between acid rain and lead will elute into the soil. This threatens to threaten the traditional ecosystem. Therefore, lead-free piezoelectric compositions have become a very important issue.

鉛を全く含有しない圧電組成物としては、例えばチタン酸バリウム(BaTiO:BT)あるいはビスマス層状強誘電体などが知られている。しかし、BTは圧電特性が消失するキュリー温度(T)が120℃と低く、はんだによる接合または車載用などの高温での用途を考えると実用性に欠ける。また、ビスマス層状強誘電体は通常400℃以上のTを有しており熱的安定性に優れているが、圧電特性の異方性が大きいため、通常のセラミックプロセスでは鉛系圧電組成物に匹敵するような高いd33を得ることが困難である。ビスマス層状強誘電体において高いd33を得ようとする場合、ホットプレス法もしくはホットフォージング法などによって焼成中に自発分極を配向させる必要があり、生産性の点で問題が生じる。 Known piezoelectric compositions containing no lead include, for example, barium titanate (BaTiO 3 : BT) or a bismuth layered ferroelectric. However, BT has a low Curie temperature (T c ) at which the piezoelectric properties disappear, as low as 120 ° C., and lacks practicality when considering use at high temperatures such as soldering or in-vehicle use. Bismuth layered ferroelectrics usually have a Tc of 400 ° C. or higher and are excellent in thermal stability. However, since the anisotropy of piezoelectric characteristics is large, a lead-based piezoelectric composition is used in a normal ceramic process. It is difficult to obtain a high d 33 comparable to In order to obtain a high d 33 in a bismuth layered ferroelectric, it is necessary to orient spontaneous polarization during firing by a hot press method or a hot forging method, which causes a problem in terms of productivity.

一方、最近では、高いTを有しかつ得られるd33が良好であると期待される新たな圧電組成物として、チタン酸ナトリウムビスマス(Bi0.5Na0.5TiO:BNT)系の圧電組成物が挙げられている。例えば、特許文献1には、BNTにBTとチタン酸カルシウム(CaTiO:CT)が添加された圧電組成物が開示されている。 On the other hand, recently, as a new piezoelectric composition that has a high T c and is expected to have good d 33 , sodium bismuth titanate (Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 : BNT) system is used. The piezoelectric composition is mentioned. For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric composition in which BT and calcium titanate (CaTiO 3 : CT) are added to BNT.

特開2004−18321号公報JP 2004-18321 A

しかしながら、特許文献1に開示されている圧電組成物は鉛系圧電組成物に比べ、その圧電特性および温度特性は優れているとは言えず、更なるd33およびTの向上が求められている。 However, the piezoelectric composition disclosed in Patent Document 1 cannot be said to have superior piezoelectric characteristics and temperature characteristics compared to lead-based piezoelectric compositions, and further improvements in d 33 and T c are required. Yes.

そこで本発明は、このような従来の実状に鑑みて提案されたものであり、高いd33およびTを備える環境配慮型の圧電組成物および圧電素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide an environment-friendly piezoelectric composition and a piezoelectric element having high d 33 and T c .

本発明者は、上記の課題を解決するために、高いd33およびTを備える環境配慮型の圧電組成物を見出した。 In order to solve the above problems, the present inventor has found an environmentally friendly piezoelectric composition having high d 33 and T c .

本発明は、化学式(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO](1)
0.90≦x≦0.96
0.01≦y≦0.20
0.90≦a≦1.10
0.90≦b≦1.10
0.90≦c≦1.10
x+y=1
で表されることを特徴とする。
The present invention has the formula (1-y) x [( Bi 0.5 Na 0.5) a TiO 3] + (1-y) (1-x) [Ba b TiO 3] + y [Bi c AlO 3] (1)
0.90 ≦ x ≦ 0.96
0.01 ≦ y ≦ 0.20
0.90 ≦ a ≦ 1.10
0.90 ≦ b ≦ 1.10
0.90 ≦ c ≦ 1.10
x + y = 1
It is represented by.

上記組成範囲により、高いd33とTを備えた環境配慮型の圧電組成物を得ることができる。 With the above composition range, an environmentally friendly piezoelectric composition having high d 33 and T c can be obtained.

また、上記圧電組成物を用いた圧電素子、例えば、インクジェットヘッド、圧電アクチュエータ及び薄膜センサなどにおいても、アクチュエータ変位やセンサ感度の高い圧電素子を提供することができる。さらに、高いTを持つため、実用温度領域の広い圧電素子を提供することができる。 In addition, a piezoelectric element using the piezoelectric composition, for example, an inkjet head, a piezoelectric actuator, a thin film sensor, and the like can provide a piezoelectric element with high actuator displacement and sensor sensitivity. Furthermore, since it has a high Tc , a piezoelectric element having a wide practical temperature range can be provided.

本発明によれば、高いd33とTを備えた環境配慮型の圧電組成物及び圧電素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an environment-friendly piezoelectric composition and a piezoelectric element having a high d 33 and T c.

本発明の一実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の一構成例を表す斜視図である。It is a perspective view showing the example of 1 structure of the piezoelectric element using the piezoelectric composition concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の他の一構成例を表す断面図である。It is sectional drawing showing another structural example of the piezoelectric element using the piezoelectric composition concerning one Embodiment of this invention.

図1は、本実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の一部構成例を表すものである。この圧電素子は、本実施形態の圧電組成物よりなる圧電基板1と、この圧電基板1の一対の対向面1a、1bに、それぞれ設けられた一対の電極2、3とを備えている。電極2、3として例えば、銀(Ag)およびパラジウム(Pd)などが挙げられる。   FIG. 1 shows a partial configuration example of a piezoelectric element using the piezoelectric composition according to the present embodiment. The piezoelectric element includes a piezoelectric substrate 1 made of the piezoelectric composition of the present embodiment, and a pair of electrodes 2 and 3 provided on a pair of opposing surfaces 1a and 1b of the piezoelectric substrate 1, respectively. Examples of the electrodes 2 and 3 include silver (Ag) and palladium (Pd).

図2は本実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の他の一構成例を表すものである。この圧電素子は、例えば、本実施形態の圧電組成物よりなる複数の圧電層11と複数の内部電極12とを交互に積層した積層体10を備える。内部電極12として例えば、銀(Ag)およびパラジウム(Pd)などが挙げられる。圧電層11の一層当たりの厚さは例えば1μm〜100μm程度が好ましく、圧電層11の積層数は目的とする変位量に応じて決定される。   FIG. 2 shows another configuration example of the piezoelectric element using the piezoelectric composition according to the present embodiment. This piezoelectric element includes, for example, a laminate 10 in which a plurality of piezoelectric layers 11 and a plurality of internal electrodes 12 made of the piezoelectric composition of the present embodiment are alternately laminated. Examples of the internal electrode 12 include silver (Ag) and palladium (Pd). The thickness per layer of the piezoelectric layer 11 is preferably about 1 μm to 100 μm, for example, and the number of stacked layers of the piezoelectric layer 11 is determined according to the target displacement.

化学式(1)(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO]からわかるように、本実施形態にかかる圧電組成物は、BNT、チタン酸バリウム(BaTiO:BT)及びアルミン酸ビスマス(BiAlO:BAO)から構成されている。 From Formula (1) (1-y) x [(Bi 0.5 Na 0.5) a TiO 3] + (1-y) (1-x) [Ba b TiO 3] + y [Bi c AlO 3] As can be seen, the piezoelectric composition according to the present embodiment is composed of BNT, barium titanate (BaTiO 3 : BT), and bismuth aluminate (BiAlO 3 : BAO).

上記三成分の内、BNTが主成分であることにより、比較的高いTを有する。 Among the above three components, BNT is a main component, and thus has a relatively high Tc .

上記三成分の内、BNTとBTの二元系において、d33の最大値が0.94BNT−0.06BTで確認された。これは、菱面体晶系構造を有するBNTと正方晶系構造を有するBTが結晶相境界(Morphotropic Phase Boundary:MPB)を形成することによる。 Of the three components, in the binary system of BNT and BT, the maximum value of d 33 was confirmed by 0.94BNT-0.06BT. This is because BNT having a rhombohedral structure and BT having a tetragonal structure form a crystal phase boundary (MPB).

しかし、BTはTが約120℃と低い為に、Tが約330℃であるBNTに固溶させるとTが低下する。 However, since BT has a low Tc of about 120 ° C., Tc is lowered when dissolved in BNT having a Tc of about 330 ° C.

一方、上記三成分の内、BAOはBTと同じく正方晶系構造を有しながら、Tは520℃と高い。 On the other hand, among the above three components, BAO has a tetragonal structure similar to BT, but Tc is as high as 520 ° C.

すなわち、上記項に記載の三成分系において、BNTとBTにおけるMPBの形成により高いd33を得ることができ、かつ高いTを有するBAOによって、Tを高く保つことができる。したがって、上記組成範囲とすることにより、高いd33及びTを備える圧電組成物を得ることができる。 That is, in the ternary system according to the aforementioned item, it is possible to obtain a high d 33 by the formation of MPB in BNT and BT, and the BAO with high T c, it is possible to maintain a high T c. Therefore, by setting the composition range, a piezoelectric composition having high d 33 and T c can be obtained.

また、本実施形態にかかるBNTとBT及びBAOの三成分を主成分とする圧電組成物の組成範囲が、化学式(1)(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO]において、x、y及びaの範囲が、それぞれ0.90≦x≦0.96、0.01≦y≦0.20、0.90≦a≦1.10、0.90≦b≦1.10、0.90≦c≦1.10である場合、高いd33を備えたまま、より高いTを得ることができる。 In addition, the composition range of the piezoelectric composition mainly composed of the three components BNT, BT, and BAO according to the present embodiment is represented by the chemical formula (1) (1-y) x [(Bi 0.5 Na 0.5 ) a TiO 3] + (1-y ) (1-x) [Ba b TiO 3] + in y [Bi c AlO 3], x, y ranges and a are respectively 0.90 ≦ x ≦ 0.96,0 .01 ≦ y ≦ 0.20,0.90 ≦ a ≦ 1.10,0.90 If a ≦ b ≦ 1.10,0.90 ≦ c ≦ 1.10 , while with high d 33, A higher Tc can be obtained.

上記組成範囲において、0.90≦x≦0.96であるが、xが0.90未満の場合、Tの低いBTの含有量が多くなりTが低下する。また、MPB組成から離れることでd33も低下する。xが0.96を超える場合、MPB組成から離れる為にd33が低下する。一方、yの範囲は0.01≦y≦0.20であるが、yが0.01未満の場合はTが低下し、yが0.20を超える場合はMPB組成から離れる為にd33が低下する。 In the above composition range, 0.90 ≦ x ≦ 0.96, but when x is less than 0.90, the content of BT having a low Tc increases and Tc decreases. Further, d 33 is also reduced by away from the MPB composition. When x exceeds 0.96, d 33 decreases because it moves away from the MPB composition. On the other hand, the range of y is 0.01 ≦ y ≦ 0.20. However, when y is less than 0.01, T c decreases, and when y exceeds 0.20, the distance from the MPB composition is d. 33 decreases.

上述した領域に加え、本実施形態にかかるBNTとBTとBAOの三成分を主成分とする圧電組成物の組成が化学式(1)(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO]のx、yの範囲がそれぞれ、0.95≦x≦0.96、0.01≦y≦0.10である場合、より高いTおよびd33を得ることができ、より好ましい。 In addition to the region described above, the composition of the piezoelectric composition mainly composed of the three components BNT, BT, and BAO according to this embodiment is represented by the chemical formula (1) (1-y) x [(Bi 0.5 Na 0.5 ) a TiO 3] + (1 -y) (1-x) [Ba b TiO 3] + y [Bi c AlO 3] in the range of x, y, respectively, 0.95 ≦ x ≦ 0.96,0. In the case of 01 ≦ y ≦ 0.10, higher T c and d 33 can be obtained, which is more preferable.

化学式(1)(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO]のa、b及びcは、圧電組成物全体におけるペロブスカイト構造化合物のAサイトとBサイト原子の構成比であるA/B比を表す。a、b及びcが1.10を超える場合は、高い焼結性が得難く好ましくない。一方、a、b及びcが1.10以下であれば焼結性を高めることができ好ましく、a、b及びcが1.00以下であればより高い圧電特性を得ることができ、より好ましい。しかしながら、a、b及びcが0.90未満であると非ペロブスカイト型構造の二次相の発生により抵抗率が下がり、圧電特性を得ることができない。以上から、a、b及びcの範囲は0.90≦a≦1.10、0.90≦b≦1.10、0.90≦c≦1.10であればよいが、好ましくは、a、b及びcは同じ方が良い。 Formula (1) (1-y) x [(Bi 0.5 Na 0.5) a TiO 3] + (1-y) (1-x) [Ba b TiO 3] + y of [Bi c AlO 3] a, b, and c represent the A / B ratio that is the composition ratio of the A site and B site atom of the perovskite structure compound in the entire piezoelectric composition. When a, b, and c exceed 1.10, it is not preferable because high sinterability is difficult to obtain. On the other hand, if a, b and c are 1.10 or less, the sinterability can be improved, and if a, b and c are 1.00 or less, higher piezoelectric characteristics can be obtained, which is more preferable. . However, if a, b, and c are less than 0.90, the resistivity is lowered due to the generation of a secondary phase having a non-perovskite structure, and piezoelectric characteristics cannot be obtained. From the above, the ranges of a, b, and c may be 0.90 ≦ a ≦ 1.10, 0.90 ≦ b ≦ 1.10, 0.90 ≦ c ≦ 1.10. , B and c should be the same.

本実施形態にかかる圧電組成物は、化学式(1)(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO]に当てはまるものであれば各成分の混合形態は限定されない。すなわち、第一の化合物であるBNT、第二の化合物であるBT及び第三の化合物であるBAOの三成分を主成分として含有し、それらは固溶しているが、完全に固溶していなくてもよい。 The piezoelectric composition according to the present embodiment has a chemical formula (1) (1-y) x [(Bi 0.5 Na 0.5 ) a TiO 3 ] + (1-y) (1-x) [Ba b TiO. 3] + y [mixed forms of the components as long as it applies to Bi c AlO 3] is not limited. That is, it contains the three components of BNT as the first compound, BT as the second compound, and BAO as the third compound as main components, and they are in solid solution, but are completely in solution. It does not have to be.

また、本発明の圧電組成物は、BNTとBT及びBAOを主成分とし、副成分として、前記主成分を構成する元素以外の遷移金属元素(長周期型周期表における3族〜11族の元素)、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、長周期型周期表における12族元素及び長周期型周期表における13族の金属元素のうちの少なくとも1種以上を含有していてもよい。ここでの主成分とは、材料組成物を構成する成分の全体のモル比に対して99%以上のことを示す。
In addition, the piezoelectric composition of the present invention contains BNT, BT, and BAO as main components, and, as a subcomponent, a transition metal element other than the elements constituting the main component (elements of Groups 3 to 11 in the long-period periodic table) ), An alkali metal element, an alkaline earth metal element, a group 12 element in the long-period periodic table, and a group 13 metal element in the long-period periodic table. The main component here means 99% or more with respect to the total molar ratio of the components constituting the material composition.

具体的には、遷移金属元素(希土類元素を除く)であれば、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、タングステン(W)あるいはモリブデン(Mo)などが挙げられる。希土類元素であれば、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)あるいはイッテルビウム(Yb)などが挙げられる。   Specifically, for transition metal elements (excluding rare earth elements), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), tungsten ( W) or molybdenum (Mo). For rare earth elements, yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb) Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and the like.

アルカリ金属元素であれば、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)あるいはセシウム(Cs)などが挙げられる。アルカリ土類金属元素であれば、マグネシウム(Mg)あるいはストロンチウム(Sr)などが挙げられる。12族元素であれば、亜鉛(Zn)などが挙げられる。13族の金属元素であればガリウム(Ga)あるいはインジウム(In)などが挙げられる。
Examples of the alkali metal element include lithium (Li), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs). Examples of alkaline earth metal elements include magnesium (Mg) and strontium (Sr). If it is a group 12 element, zinc (Zn) etc. will be mentioned. Examples of the group 13 metal element include gallium (Ga) and indium (In).

なお、本実施形態にかかる圧電組成物は、不純物として鉛を含んでいてもよいが、その含有量は1質量%以下であることが好ましく、鉛を全く含まないことがより好ましい。焼成時における鉛の揮発、及び圧電部品として市場に流通し廃棄された後における環境中への鉛の放出を最小限に抑制することができ、低公害化、対環境性及び生態学的見地から好ましいためである。   In addition, although the piezoelectric composition concerning this embodiment may contain lead as an impurity, it is preferable that the content is 1 mass% or less, and it is more preferable that lead is not included at all. The volatilization of lead during firing and the release of lead into the environment after being distributed to the market as piezoelectric components and disposed of can be minimized. This is because it is preferable.

また、この圧電組成物の結晶粒径は、圧電特性の発揮や機械的強度の観点から例えば0.5μm〜20μmであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the crystal grain diameter of this piezoelectric composition is, for example, 0.5 μm to 20 μm from the viewpoint of exhibiting piezoelectric characteristics and mechanical strength.

このような構成を有する圧電組成物は、例えば、次のようにして製造することができる。   The piezoelectric composition having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.

まず出発原料として、酸化ビスマス(Bi)、炭酸ナトリウム(Na2CO)、酸化チタン(TiO)、炭酸バリウム(BaCO)、酸化アルミニウム(Al)などの粉末を必要に応じて用意し、目的とする組成に応じて秤量する。 First, as starting materials, bismuth oxide (Bi 2 O 3), sodium carbonate (Na 2 CO 3), titanium oxide (TiO 2), barium carbonate (BaCO 3), optionally a powder such as aluminum oxide (Al 2 O 3) Prepared and weighed according to the target composition.

なお、出発原料には、酸化物に代えて、炭酸塩あるいはシュウ酸塩のように焼成により酸化物となるものを用いてもよい。   In addition, it may replace with an oxide and may use what turns into an oxide by baking like carbonate or an oxalate as a starting material.

次いで、秤量した出発原料を、例えばボールミルなどで、有機溶媒中または水中で5時間〜20時間程度充分に混合したのち、充分に乾燥する。乾燥温度は、例えば90℃程度である。ただし上述した出発原料を乾式混合で行う場合は、この乾燥工程を省略してもよい。   Next, the weighed starting materials are sufficiently mixed in an organic solvent or water for about 5 to 20 hours using, for example, a ball mill, and then sufficiently dried. The drying temperature is, for example, about 90 ° C. However, this drying step may be omitted when the above-mentioned starting materials are carried out by dry mixing.

これら乾燥させた出発原料を粉末のまま、もしくはプレス成型を行った後、750℃〜950℃で1時間〜20時間程度仮焼成する。仮焼成の際の昇温及び降温速度は、共に例えば50℃/時間〜300℃/時間程度とする。本実施形態における仮焼成雰囲気は大気焼成としたが、酸素分圧の高低には限定されない。   These dried starting materials are powdered or press-molded and then calcined at 750 ° C. to 950 ° C. for about 1 hour to 20 hours. Both the temperature increase and temperature decrease rates during the preliminary firing are, for example, about 50 ° C./hour to 300 ° C./hour. Although the preliminary firing atmosphere in the present embodiment is air firing, it is not limited to high or low oxygen partial pressure.

上述した工程により、一般式ABOで示されるペロブスカイト型構造を有する組成物の仮焼成物を得る。ペロブスカイト構造を有することは後述の実施例ではXRDにて確認し、上記組成範囲内であることは誘導結合プラズマ発光分光および、蛍光X線分析で確認した。また後述の実施例ではペロブスカイト構造を有さない二次相の有無はXRDにて確認した。本実施形態において、ペロブスカイト構造を有することと、上記組成範囲であることを確認する方法は上記の方法に限定されない。一般式ABOにおけるAはBi、Na及びBaを含み、BはTi及びAlである。 By the steps described above, a pre-baked product of the composition having a perovskite structure represented by the general formula ABO 3 is obtained. In the examples described later, it was confirmed by XRD that it had a perovskite structure, and it was confirmed by inductively coupled plasma emission spectroscopy and fluorescent X-ray analysis that it was within the above composition range. In the examples described later, the presence or absence of a secondary phase having no perovskite structure was confirmed by XRD. In the present embodiment, the method for confirming that the composition has a perovskite structure and the composition range is not limited to the above method. In the general formula ABO 3 , A includes Bi, Na, and Ba, and B is Ti and Al.

上記仮焼成物を、例えばボールミルなどで、有機溶媒中または水中で5時間〜20時間程度十分に粉砕したのち、十分乾燥する。乾燥温度は、例えば90℃程度である。   The calcined product is sufficiently pulverized in an organic solvent or in water for about 5 to 20 hours using, for example, a ball mill, and then sufficiently dried. The drying temperature is, for example, about 90 ° C.

これら乾燥させた仮焼成物に有機バインダー溶液(Polyvinyl Alcohol:PVA)を加えて混合し造粒する。造粒したのち、この造粒粉を一軸プレス成形して成形体を得る。成形体の形状は限定されないが、例えば円柱、角柱、円板もしくは角板などとする。   An organic binder solution (Polyvinyl Alcohol: PVA) is added to these dried calcined products, mixed and granulated. After granulation, the granulated powder is uniaxial press molded to obtain a compact. Although the shape of a molded object is not limited, For example, it is set as a cylinder, a prism, a disk, or a square plate.

好ましくは、上記工程後に追加で冷間等方圧プレス(Cold Isostatic Pressing:CIP)を実施するとより好ましい。その際、最大負荷圧は1.0MPa〜3.5MPaで1分間〜3分間程度、等方圧プレスを実施するとより好ましい。   Preferably, it is more preferable that cold isostatic pressing (CIP) is performed after the above step. At that time, the maximum load pressure is 1.0 MPa to 3.5 MPa, and it is more preferable to perform isotropic pressure pressing for about 1 minute to 3 minutes.

上述した工程により得られた成形体を、400℃〜800℃で2時間〜4時間程度熱処理してバインダーを揮発させ、950℃〜1300℃で2時間〜4時間程度本焼成する。本焼成の際の昇温及び降温速度は、共に例えば50℃/時間〜300℃/時間程度とする。本実施形態における本焼成雰囲気は大気焼成としたが、酸素分圧の高低には限定されない。   The molded body obtained by the above-described process is heat-treated at 400 ° C. to 800 ° C. for about 2 hours to 4 hours to volatilize the binder, and then subjected to main firing at 950 ° C. to 1300 ° C. for about 2 hours to 4 hours. Both the temperature increase and the temperature decrease rate during the main firing are, for example, about 50 ° C./hour to 300 ° C./hour. Although the main firing atmosphere in this embodiment is air firing, it is not limited to high or low oxygen partial pressure.

上述した工程により得られた焼結体の結晶平均粒径は、0.5μm〜20μm程度である。   The average crystal grain size of the sintered body obtained by the above-described process is about 0.5 μm to 20 μm.

本焼成ののち、得られた焼結体の表面を必要に応じて研磨し、電極を設ける。電極形成は電極ペーストを塗布して焼き付けることの他に、蒸着やスパッタ成膜等で電極膜を形成してもよい。上述した工程により、電極付き焼結体を得る。   After the main firing, the surface of the obtained sintered body is polished as necessary to provide an electrode. In addition to applying and baking an electrode paste, an electrode film may be formed by vapor deposition, sputtering film formation, or the like. A sintered body with an electrode is obtained by the process described above.

電極付き焼結体を25℃〜200℃のシリコンオイル中で5kV/mm〜10kV/mmの電界を5分間〜1時間程度印加して分極処理を行う。上記工程により、圧電組成物が得られる。   The electroded sintered body is subjected to polarization treatment by applying an electric field of 5 kV / mm to 10 kV / mm for about 5 minutes to 1 hour in silicon oil at 25 ° C. to 200 ° C. A piezoelectric composition is obtained by the above process.

図1は、本実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の一部構成例を表すものである。この圧電素子は、本実施形態の圧電組成物よりなる圧電基板1と、この圧電基板1の一対の対向面1a、1bにそれぞれ設けられた一対の電極2、3とを備えている。圧電基板1は、例えば、厚さ方向、すなわち電極2、3の対向方向に分極されており電極2、3を介して電圧が印加されることにより、厚み方向に縦振動するようになっている。電極2、3は、例えば、金(Au)などの金属によりそれぞれ構成されており、圧電基板1の対向面1a、1bの全面それぞれに設けられている。これら電極2、3には、例えば図示しないワイヤなどを介して図示しない外部電源が電気的に接続される。   FIG. 1 shows a partial configuration example of a piezoelectric element using the piezoelectric composition according to the present embodiment. The piezoelectric element includes a piezoelectric substrate 1 made of the piezoelectric composition of the present embodiment, and a pair of electrodes 2 and 3 provided on a pair of opposing surfaces 1a and 1b of the piezoelectric substrate 1, respectively. The piezoelectric substrate 1 is polarized, for example, in the thickness direction, that is, in the direction opposite to the electrodes 2 and 3, and is longitudinally vibrated in the thickness direction when a voltage is applied via the electrodes 2 and 3. . The electrodes 2 and 3 are made of metal such as gold (Au), for example, and are provided on the entire opposing surfaces 1 a and 1 b of the piezoelectric substrate 1. An external power source (not shown) is electrically connected to the electrodes 2 and 3 via, for example, a wire (not shown).

本実施形態にかかる圧電素子は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、上述したように圧電組成物を作製したのち、必要に応じて所定の大きさに加工し、圧電基板1を形成する。次に、この圧電基板1に電極2、3を例えば蒸着することにより、図1に示した圧電素子が得られる。   The piezoelectric element according to the present embodiment can be manufactured as follows, for example. First, after preparing a piezoelectric composition as described above, it is processed into a predetermined size as necessary to form the piezoelectric substrate 1. Next, the electrodes 2 and 3 are deposited on the piezoelectric substrate 1, for example, to obtain the piezoelectric element shown in FIG.

また、図2は本実施形態にかかる圧電組成物を用いた圧電素子の他の一構成例を表すものである。この圧電素子は、例えば、本実施形態の圧電組成物よりなる複数の圧電層11と複数の内部電極12とを交互に積層した積層体10を備える。圧電層11の一層当たりの厚さは例えば1μm〜100μm程度が好ましく、圧電層11の積層数は目的とする変位量に応じて決定される。   FIG. 2 shows another configuration example of the piezoelectric element using the piezoelectric composition according to the present embodiment. This piezoelectric element includes, for example, a laminate 10 in which a plurality of piezoelectric layers 11 and a plurality of internal electrodes 12 made of the piezoelectric composition of the present embodiment are alternately laminated. The thickness per layer of the piezoelectric layer 11 is preferably about 1 μm to 100 μm, for example, and the number of stacked layers of the piezoelectric layer 11 is determined according to the target displacement.

内部電極12は、導電材料を含有している。導電材料は特に限定されないが、例えば、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)及びパラジウム(Pd)からなる群の内の少なくとも1種、あるいはその合金が好ましい。なお、内部電極12は、これらの他にリン(P)などの各種微量成分を0.1質量%程度以下含有していてもよい。内部電極12の厚さは例えば0.5μm〜3μm程度であることが好ましい。   The internal electrode 12 contains a conductive material. The conductive material is not particularly limited, but for example, at least one of the group consisting of silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt) and palladium (Pd), or an alloy thereof is preferable. The internal electrode 12 may contain various trace components such as phosphorus (P) in addition to these in an amount of about 0.1% by mass or less. The thickness of the internal electrode 12 is preferably about 0.5 μm to 3 μm, for example.

この内部電極12は例えば交互に逆方向に延長されており、その延長方向には内部電極12と電気的に接続された一対の端子電極21、22がそれぞれ設けられている。端子電極21、22は、例えば、端子電極用ペーストを焼き付けることにより形成される。この端子電極用ペーストは、例えば、導電材料と、ガラスフリットと、ビヒクルとを含有している。導電材料は、例えば、Ag、Au、Cu、Ni、Pd及びPtからなる群のうちの少なくとも一種を含んでいる。ビヒクルには、有機ビヒクルあるいは水系ビヒクルなどがあり、有機ビヒクルはバインダーを有機溶媒に溶解させたもの、水系ビヒクルは水に水溶性バインダー及び分散剤などを溶解させたものである。   For example, the internal electrodes 12 are alternately extended in opposite directions, and a pair of terminal electrodes 21 and 22 electrically connected to the internal electrode 12 are provided in the extending direction. The terminal electrodes 21 and 22 are formed by baking terminal electrode paste, for example. This terminal electrode paste contains, for example, a conductive material, glass frit, and a vehicle. The conductive material includes, for example, at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Cu, Ni, Pd, and Pt. Examples of the vehicle include an organic vehicle and an aqueous vehicle. The organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent, and the aqueous vehicle is obtained by dissolving a water-soluble binder and a dispersant in water.

本実施形態にかかる圧電素子は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、上述した圧電組成物の製造方法と同様にして仮焼成粉を形成したのち、ビヒクルを加えて混合し圧電層用ペーストを作製する。次に、内部電極12を形成するために上述した導電材料、または焼成後に上述した導電材料となる各種酸化物、有機金属化合物などをビヒクルと混合し、内部電極用ペーストを作製する。尚、内部電極用ペーストには、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体材料、絶縁体材料などの添加物を添加してもよい。   The piezoelectric element according to the present embodiment can be manufactured as follows, for example. First, after the pre-fired powder is formed in the same manner as the method for manufacturing the piezoelectric composition described above, a vehicle is added and mixed to prepare a piezoelectric layer paste. Next, the conductive material described above for forming the internal electrode 12 or various oxides, organometallic compounds, and the like that become the conductive material described above after firing are mixed with a vehicle to prepare a paste for internal electrodes. Note that additives such as a dispersant, a plasticizer, a dielectric material, and an insulator material may be added to the internal electrode paste as necessary.

上記工程により得られた圧電層用ペーストを、例えばPETフィルム上に塗布し、圧電層用グリーンシートを得る。この上に内部電極用ペーストを印刷し、所定の大きさに切断、交互積層することで、積層体10の前駆体であるグリーンチップを作製する。上記工程により得られたグリーンチップに脱バインダー処理を施し、焼成して積層体10を形成する。   The piezoelectric layer paste obtained by the above process is applied onto, for example, a PET film to obtain a piezoelectric layer green sheet. The internal electrode paste is printed thereon, cut to a predetermined size, and alternately laminated to produce a green chip that is a precursor of the laminate 10. The green chip obtained by the above process is subjected to binder removal treatment and fired to form the laminate 10.

上述した工程により得られた積層体10に、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、内部電極用ペーストと同様にして作製した端子電極用ペーストを印刷または転写して焼き付け、端子電極21、22を形成する。これにより、図2に示した圧電素子が得られる。   The laminated body 10 obtained by the above-described process is subjected to end face polishing by, for example, barrel polishing or sand blasting, and printed or transferred with a terminal electrode paste produced in the same manner as the internal electrode paste, 22 is formed. Thereby, the piezoelectric element shown in FIG. 2 is obtained.

本実施形態にかかる圧電組成物は、例えば圧電発音体、圧電センサ、圧電アクチュエータ、圧電トランス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータまたは圧電超音波モータ等に使用できるが、圧電組成物を使用できる圧電素子であればこれら以外のものに適用してもよい。   The piezoelectric composition according to the present embodiment can be used for, for example, a piezoelectric sounding body, a piezoelectric sensor, a piezoelectric actuator, a piezoelectric transformer, a thin film sensor, a thin film actuator, or a piezoelectric ultrasonic motor. For example, you may apply to things other than these.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example at all.

(実施例1〜17及び比較例1〜16)
酸化ビスマス(Bi)、炭酸ナトリウム(NaCO)、酸化チタン(TiO)、炭酸バリウム(BaCO)、酸化アルミニウム(Al)粉末を表1記載の配合比となるように秤量した。このときa、b及びcは同じ値にした。そして、秤量した出発原料をボールミルにより水中で16時間湿式混合したのち、120℃で乾燥して混合粉を得た。これをプレス成型して、大気中において800℃で2時間仮焼し仮焼成体を得た。そして、この仮焼成体をボールミルにより水中で16時間粉砕したのち、120℃で乾燥して粉砕粉を得た。
(Examples 1-17 and Comparative Examples 1-16)
Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), barium carbonate (BaCO 3 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder have the mixing ratios shown in Table 1. Weighed as follows. At this time, a, b, and c were set to the same value. Then, the weighed starting materials were wet mixed in water for 16 hours by a ball mill and then dried at 120 ° C. to obtain mixed powder. This was press-molded and calcined at 800 ° C. for 2 hours in the air to obtain a calcined product. The calcined product was pulverized in water for 16 hours with a ball mill and then dried at 120 ° C. to obtain a pulverized powder.

上記工程により得られた粉砕粉に、例えばPVA水溶液などのバインダーを加えて造粒した。そして得られた造粒粉をプレス成型機により3.2MPaの荷重を加えてプレス成型し、平板状成型体を得た。得られた平板状成型体に700℃で熱処理を施し、さらに1180℃にて本焼成し、焼結体を得た。そして、得られた焼結体の表面を研磨して、厚さ0.6mm程度の平行平板状とし、その平行平板状焼結体の両面に蒸着によって、対向銀電極を設けた。さらに、50℃のシリコンオイル中で5kV/mmの電界を15分間印加し分極処理を行った。上記工程により、表1に示す実施例1〜17及び比較例1〜16の圧電特性評価用の試験片を得た。   For example, a binder such as a PVA aqueous solution was added to the pulverized powder obtained by the above process and granulated. And the obtained granulated powder was press-molded by applying a load of 3.2 MPa with a press molding machine to obtain a flat molded body. The obtained flat molded body was subjected to a heat treatment at 700 ° C., and further fired at 1180 ° C. to obtain a sintered body. And the surface of the obtained sintered compact was grind | polished, it was set as the parallel plate shape of thickness about 0.6 mm, and the opposing silver electrode was provided by vapor deposition on both surfaces of the parallel plate-shaped sintered compact. Furthermore, an electric field of 5 kV / mm was applied in silicon oil at 50 ° C. for 15 minutes for polarization treatment. By the said process, the test piece for the piezoelectric property evaluation of Examples 1-17 and Comparative Examples 1-16 shown in Table 1 was obtained.

上記工程により得られた実施例1〜17及び比較例1〜16の圧電特性評価用の試験片(圧電素子)圧電組成物について、d33及びTを測定した。その際、d33の測定は室温にてPIEZO d33 METER MODEL ZJ−4B(INSTITUTE OF ACOUSTIC SACADEMIASINICA製)により行った。Tの測定は、ゴールドファーネス炉(石川産業製)中に上記試験片を入れ、昇温しながら各温度でPRECISION LCR METER(HEWLETT PACKARD製)により静電容量を測定し、そのピーク温度から決定した。得られた結果を表1に示す。 The d 33 and T c of the test pieces (piezoelectric element) piezoelectric compositions for piezoelectric property evaluation of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 16 obtained by the above steps were measured. At that time, the measurement of d 33 was carried out by PIEZO d 33 METER MODEL ZJ-4B at room temperature (manufactured INSTITUTE OF ACOUSTIC SACADEMIASINICA). Tc is measured by placing the above test piece in a gold furnace (made by Ishikawa Sangyo), measuring the capacitance with PRECISION LCR METER (made by HEWLETT PACKARD) at each temperature while raising the temperature, and determining from the peak temperature. did. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 0006565588
Figure 0006565588

圧電組成物の圧電特性評価結果を、○×として表1に示す。この評価では、実用上の圧電特性を保証するため、d33は120pC/N以上、Tは250℃以上を良好と判断した。これらを共に満足している場合を好適として○、どちらかまたは両方を満足していない場合を不適として×とした。 The results of evaluating the piezoelectric properties of the piezoelectric composition are shown in Table 1 as Ox. In this evaluation, it was determined that d 33 was 120 pC / N or higher and T c was 250 ° C. or higher in order to guarantee practical piezoelectric characteristics. The case where both of these were satisfied was determined as “good”, and the case where either or both were not satisfied was determined as “inadequate”.

表1からわかるように、本実施形態にかかるBNTとBTとBAOの三成分を主成分とする圧電組成物の組成が化学式(1)のx、y、a、b及びcの範囲がそれぞれ、0.90≦x≦0.96、0.01≦y≦0.20、0.90≦a≦1.10、0.90≦b≦1.10、0.90≦c≦1.10である場合、d33及びTの両方が良好であった。 As can be seen from Table 1, the composition of the piezoelectric composition mainly composed of the three components BNT, BT, and BAO according to this embodiment is in the ranges of x, y, a, b, and c in the chemical formula (1). 0.90 ≦ x ≦ 0.96, 0.01 ≦ y ≦ 0.20, 0.90 ≦ a ≦ 1.10, 0.90 ≦ b ≦ 1.10, 0.90 ≦ c ≦ 1.10. In some cases, both d33 and Tc were good.

(実施例18〜19、及び比較例17〜18)
化学式(1)のx、yを、x=0.94、y=0.10とし、a、b及びcを同じ値とし、表1に示した組成になるように出発原料の配合比を変化させたことを除き、他は上述した実施例1と同一の条件で圧電組成物を作製した。また、実施例18〜19、及び比較例17〜18についても同様に、d33及びTを測定した。また得られた圧電組成物の二次相の有無をXRD(SmartLab :Rigaku製)にて確認した。その結果も表2に示す。
(Examples 18 to 19 and Comparative Examples 17 to 18)
In formula (1), x and y are set to x = 0.94, y = 0.10, a, b, and c are set to the same value, and the mixing ratio of the starting materials is changed so that the composition shown in Table 1 is obtained. Except for the above, a piezoelectric composition was produced under the same conditions as in Example 1 described above. Similarly, for Example 18-19 and Comparative Examples 17-18 were measured d 33 and T c. Moreover, the presence or absence of the secondary phase of the obtained piezoelectric composition was confirmed by XRD (SmartLab: manufactured by Rigaku). The results are also shown in Table 2.

Figure 0006565588
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表2からわかるように、a、b及びcが0.90より小さい比較例17においては、非ペロブスカイト構造の二次相の顕著な出現により、抵抗率が著しく低下した。そのため分極処理中に絶縁破壊が生じ、d33測定に至らなかった。また、a、b及びcが1.10より大きい比較例18では、高い焼結性が得られず、低結晶性から起因する、d33の低下がみられた。以上から、a、b及びcは0.90≦a≦1.10、0.90≦b≦1.10、0.90≦c≦1.10の範囲が好ましい。 As can be seen from Table 2, in Comparative Example 17 in which a, b and c are smaller than 0.90, the resistivity was remarkably lowered due to the remarkable appearance of the secondary phase having a non-perovskite structure. Therefore, dielectric breakdown occurred during the polarization treatment, and d 33 measurement was not achieved. Further, in Comparative Example 18 in which a, b and c were larger than 1.10, high sinterability was not obtained, and d 33 was lowered due to low crystallinity. From the above, a, b, and c are preferably in the range of 0.90 ≦ a ≦ 1.10, 0.90 ≦ b ≦ 1.10, and 0.90 ≦ c ≦ 1.10.

以上、実施の形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。上述した実施形態及び実施例では、BNT、BT及びBAOを含む場合についてのみ説明したが、BNT、BT及びBAOで表される三成分に加えて、他の化合物を含んでいる圧電組成物または圧電素子についても容易に想起しうるため、本発明の範囲とする。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. In the above-described embodiments and examples, only the case where BNT, BT, and BAO are included has been described. However, in addition to the three components represented by BNT, BT, and BAO, a piezoelectric composition or piezoelectric that includes other compounds. Since elements can be easily recalled, they are included in the scope of the present invention.

本発明の圧電組成物は、例えばインクジェットヘッド、圧電アクチュエータ、薄膜センサなどにおいてもアクチュエータ変位やセンサ感度の高い圧電素子を提供することができる。さらに、高いTを持つため、実用温度領域の広い圧電素子を提供することができる。 The piezoelectric composition of the present invention can provide a piezoelectric element having high actuator displacement and sensor sensitivity even in, for example, an inkjet head, a piezoelectric actuator, a thin film sensor, and the like. Furthermore, since it has a high Tc , a piezoelectric element having a wide practical temperature range can be provided.

1 圧電基板
2、3 電極
1a、1b 対向面
10 積層体
11 圧電層
12 内部電極
21、22 端子電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2, 3 Electrode 1a, 1b Opposite surface 10 Laminated body 11 Piezoelectric layer 12 Internal electrode 21, 22 Terminal electrode

Claims (2)

圧電組成物に含まれるBi、Na、Ba、AlおよびTiを、化学式(1)で表したとき、
化学式(1−y)x[(Bi0.5Na0.5TiO]+(1−y)(1−x)[BaTiO]+y[BiAlO](1)
0.90≦x≦0.96
0.10≦y≦0.20
0.90≦a≦1.10
0.90≦b≦1.10
0.90≦c≦1.10
x+y=1
で表されることを特徴とする圧電組成物。
When Bi, Na, Ba, Al and Ti contained in the piezoelectric composition are represented by the chemical formula (1),
Formula (1-y) x [( Bi 0.5 Na 0.5) a TiO 3] + (1-y) (1-x) [Ba b TiO 3] + y [Bi c AlO 3] (1)
0.90 ≦ x ≦ 0.96
0.10 ≤ y ≤ 0.20
0.90 ≦ a ≦ 1.10
0.90 ≦ b ≦ 1.10
0.90 ≦ c ≦ 1.10
x + y = 1
The piezoelectric composition characterized by these.
請求項1に記載の圧電組成物を備える圧電素子。
A piezoelectric element comprising the piezoelectric composition according to claim 1.
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