JP7374597B2 - 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 - Google Patents
積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7374597B2 JP7374597B2 JP2019046703A JP2019046703A JP7374597B2 JP 7374597 B2 JP7374597 B2 JP 7374597B2 JP 2019046703 A JP2019046703 A JP 2019046703A JP 2019046703 A JP2019046703 A JP 2019046703A JP 7374597 B2 JP7374597 B2 JP 7374597B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- laminated
- laminated piezoelectric
- mol
- internal electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 223
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 67
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 65
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 30
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 24
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 13
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 11
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 33
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 20
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 16
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 15
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 6
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001553 barium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 3
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 150000002822 niobium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003112 potassium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 150000003438 strontium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N oxomanganese Chemical compound [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- -1 purity Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 2
- YTZVWGRNMGHDJE-UHFFFAOYSA-N tetralithium;silicate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YTZVWGRNMGHDJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003251 Na K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N bismuth sodium Chemical compound [Na].[Bi] FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002115 bismuth titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 description 1
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940086066 potassium hydrogencarbonate Drugs 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Description
図1に模式的に示すように、本発明の第1の実施形態に係る積層型圧電セラミックス100(以下、単に「第1実施形態」と記載することがある。)は、圧電セラミックス層2及び内部電極層3が交互に積層されて構成される。なお、図中には、内部電極層3の位置が把握しやすいように、内部電極層3が、積層型圧電セラミックス100の複数の端面に露出する構造を示したが、第1実施形態の構造はこれに限定されず、内部電極層3が積層型圧電セラミックス100の1つの端面でのみ露出する構造や、内部電極3が積層型圧電セラミックス100の端面に露出しない構造とすることも可能である。
そして、前記圧電セラミックス層2は、構成元素として鉛を含まず、組成式LixNayK1-x-yNbO3(ただし、0.02<x≦0.1、0.02<x+y≦1)で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とし、前記内部電極層3は、銀を80質量%以上含む金属で構成されるとともに、セラミックスからなる共材粒子を含有する。
前記組成式において、xの値、すなわちLiの含有割合は、0.02を超え0.1以下とする。xの値を0.02超とすることで、圧電セラミックスが緻密なものとなる。xの値は0.04以上とすることが好ましく、0.06以上とすることがより好ましい。他方、xの値を0.1以下とすることで、Li3NbO4等の導電性を有する化合物の生成が抑制され、絶縁性及び耐久性に優れた圧電セラミックスとなる。xの値は、0.09以下とすることが好ましく、0.08以下とすることがより好ましい。
前記組成式における、x+yの値、すなわちLiの含有割合と任意成分であるNaの含有割合との合計は、0.02を超え1以下とする。x及びyの値をこの条件を満たすものとすることで、優れた圧電特性を有する圧電セラミックスとなる。
まず、積層型圧電セラミックス100の積層方向最表面に露出する圧電セラミックス層2について、Cu-Kα線を用いたX線回折装置(株式会社リガク製、RINT2500シリーズ)で回折線プロファイルを測定し、ペロブスカイト構造由来のプロファイルが主成分として認められ、かつ他の由来と考えられる回折プロファイルにおける最強回折線強度の、前記ペロブスカイト構造由来の最強回折線強度に対する割合が10%以下となった積層型圧電セラミックスを、ペロブスカイト型化合物を主成分とするものと判定する。なお、積層型圧電セラミックスの最表面に電極が形成されており、圧電セラミックス層が露出していない場合には、測定に先立ち、研磨等により該電極を除去する。
次いで、ペロブスカイト型化合物を主成分とすると判定された積層型圧電素子100の圧電セラミックス層2に、導電性を付与するために炭素を蒸着し、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM:日立ハイテクノロジーズ社製、S-4300)に設置した、シリコンドリフト型エネルギー分散型X線検出器(アメテック社製、Appolo)によってエネルギー分散型X線スペクトル(EDS)の測定を行う。測定時の電圧は10kVとし、K-K、Na-K、及びNb-Lスペクトルを定量評価に用いる。測定は、K-Kスペクトルの線強度が5000カウント以上となるように十分な時間をかけて行う。それぞれのスペクトルには、原子番号補正、吸収補正、蛍光補正を施して(ZAF補正)、各元素の含有量を算出する。
最後に、算出されたNb含有量(モル%ないし原子%)に対するNa及びKの含有量比率をそれぞれ、前述の組成式におけるy及び1-x-yの値として組成式を決定し、該決定された組成式が前述の組成式の範囲内にあるものを、前述の組成式で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とする圧電セラミックス層2とする。
主成分100モルに対して、Liを0.2モル以上含むことで、圧電セラミックスが緻密なものとなる。該作用は、後述するSiとの併用により顕著となる。また、Liの含有により圧電特性の向上も期待できる。Liの含有量は、主成分100モルに対して0.3モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましい。
他方、主成分100モルに対するLiの含有量を3.0モル以下とすることで、Li3NbO4をはじめとする導電性を有する化合物の生成が抑制され、絶縁性及び耐久性に優れた圧電セラミックスとなる。前記Liの含有量は、2.0モル以下とすることが好ましく、1.5モル以下とすることがより好ましい。
主成分100モルに対するこれらのアルカリ土類金属元素の含有量を0.2モル以上とすることで、優れた圧電特性を有する圧電セラミックスとなることに加えて、微細な多結晶体の生成により絶縁抵抗に優れたものとなる。前記アルカリ土類金属元素の含有量は、0.4モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましい。
他方、主成分100モルに対する前記アルカリ土類金属元素の含有量を5.0モル以下とすることで、高い圧電性能を保持することができる。前記アルカリ土類金属の含有量は、4.0モル以下とすることが好ましく、3.0モル以下とすることがより好ましい。
主成分100モルに対するMnの含有量を0.2モル以上とすることで、圧電セラミックス層の電気抵抗が向上する。前記Mnの含有量は、0.3モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましい。
他方、主成分100モルに対するMnの含有量を2.0モル以下とすることで、高い圧電性能を保持することができる。前記Mnの含有量は、1.5モル以下とすることが好ましく、1.0モル以下とすることがより好ましい。
主成分100モルに対するSiの含有量を0.1モル以上とすることで、圧電セラミックスが緻密なものとなる。該作用は、前述したLiとの併用により顕著となる。また、Siは、余剰のLiとの反応によりLi2SiO3やLi4SiO4等の化合物を生成し、Li3NbO4をはじめとする導電性を有する化合物の生成を抑制する作用も有する。前記Siの含有量は、0.5モル以上とすることが好ましく、1.0モル以上とすることがより好ましい。
他方、主成分100モルに対するSiの含有量を3.0モル以下とすることで、圧電性を有さない異相の生成量が抑えられ、優れた圧電特性を有する圧電セラミックスとなる。前記Siの含有量は、2.5モル以下とすることが好ましく、2.0モル以下とすることがより好ましい。
一般に、「共材」とは、積層型のセラミックスを製造する際に、セラミックス層と内部電極層との間の密着性の向上や熱膨張係数の整合のために、内部電極層形成用の導電性ペーストに添加される、前記セラミックス層に似た組成の材料を意味する。本実施形態では、セラミックス層がニオブ酸アルカリ系の圧電セラミックスで構成されていることから、本明細書においては、内部電極形成用の導電性ペーストに添加され、焼成によりニオブ酸アルカリ又はその置換固溶体を生成する材料を「共材」とし、該焼成により得られたニオブ酸アルカリ又はその置換固溶体を含む材料を「セラミックスからなる共材」とする。
第1実施形態は、内部電極層3中にセラミックスからなる共材粒子を含有することで、内部電極層3を銀の含有割合の高い金属で構成した場合でも、寿命の長い圧電素子を得ることができる。
圧電セラミックス層2中への銀の拡散は、銀自体が高い導電性を有することに加えて、圧電セラミックス層2中にLi3NbO4を始めとする導電性の化合物の生成を誘起するため、圧電セラミックス層2の絶縁性の低下を引き起こすと考えられる。そして、該絶縁性の低下が、積層型圧電素子における寿命の低下に繋がると解される。第1実施形態における、内部電極層3中のセラミックスからなる共材粒子の存在は、こうした圧電セラミックス層2の絶縁性の低下が抑制されたことを意味するため、内部電極層3中の銀の含有割合が高くても、寿命の長い圧電素子が得られることを示すものといえる。
圧電セラミックス層2中に接続導体41、42を備える場合には、該各接続導体中にもセラミックスからなる共材粒子を含有することが、銀の拡散を抑制する点で好ましい。
本発明の第2の実施形態に係る積層型圧電セラミックスの製造方法(以下、単に「第2実施形態」と記載することがある。)は、組成式LixNayK1-x-yNbO3(ただし、0.02<x≦0.1、0.02<x+y≦1)で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とし、構成元素として鉛を含まない原料粉末及びバインダーを含有する生シートを準備すること、銀含有量が80質量%以上の金属粉末、共材粉末及び有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを準備すること、前記生シート上に、該導電性ペーストにより導体層を形成すること、該導体層が形成された生シートを積層し、該生シート同士を接着して生成形体を得ること、並びに該生成形体からのバインダーの除去及び焼成を行って、内部電極層中にセラミックスからなる共材粒子を含有する焼成体を得ること、を含む。
使用するリチウム化合物、ナトリウム化合物、カリウム化合物及びニオブ化合物は、仮焼によって互いに反応し、前記組成式で表されるペロブスカイト型化合物を生成する粉末であれば、組成、純度及び粒径等は限定されない。Li、Na、K及びNbのうち2種類以上の元素を含む化合物であってもよく、添加元素として作用する他の元素を含む化合物であってもよい。使用できるリチウム化合物の例としては、炭酸リチウム(Li2CO3)等が挙げられる。また、使用できるナトリウム化合物の例としては、炭酸ナトリウム(Na2CO3)及び炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)等が挙げられる。また、使用できるカリウム化合物の例としては、炭酸カリウム(K2CO3)及び炭酸水素カリウム(KHCO3)等が挙げられる。また、使用できるニオブ化合物の例としては、五酸化ニオブ(Nb2O5)等が挙げられる。
これらの化合物粉末の混合方法は、不純物の混入を防ぎつつ各粉末が均一に混合されるものであれば特に限定されず、乾式混合、湿式混合のいずれを採用してもよい。混合方法としてボールミルを用いた湿式混合を採用する場合には、例えば8~24時間程度混合すればよい。
仮焼条件は、前記各化合物が反応して上述した組成式で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とする仮焼粉が得られるものであれば限定されず、例えば大気雰囲気中、700℃~1000℃で2時間~8時間とすればよい。焼成温度が低すぎたり、焼成時間が短すぎたりすると、未反応の原料や中間生成物が残存する虞がある。反対に、焼成温度が高すぎたり、焼成時間が長すぎたりすると、アルカリ成分の揮発により所期の組成の化合物が得られない虞や、生成物が固結して解砕しにくくなることで生産性が低下する虞がある。
これらの化合物は、最終的に得られる焼成体において所期の組成の圧電セラミックス層を形成できるものであれば、組成、純度及び粒径等は限定されない。Li、Ca、Sr、Ba、Mn及びSiのうち2種類以上の元素を含む化合物であってもよく、添加元素として作用する他の元素を含む化合物であってもよい。使用できるリチウム化合物の例としては、炭酸リチウム(Li2CO3)、メタケイ酸リチウム(Li2SiO3)及びオルトケイ酸リチウム(Li4SiO4)等が挙げられる。また、使用できるカルシウム化合物の例としては、炭酸カルシウム(CaCO3)、メタケイ酸カルシウム(CaSiO3)及びオルトケイ酸カルシウム(Ca2SiO4)等が挙げられる。また、使用できるストロンチウム化合物の例としては、炭酸ストロンチウム(SrCO3)等が挙げられる。また、使用できるバリウム化合物の例としては、炭酸バリウム(BaCO3)等が挙げられる。また、使用できるマンガン化合物の例としては、炭酸マンガン(MnCO3)、一酸化マンガン(MnO)、二酸化マンガン(MnO2)、四三酸化マンガン(Mn3O4)及び酢酸マンガン(Mn(OCOCH3)2)等が挙げられる。また、使用可能なケイ素化合物の例としては、二酸化ケイ素(SiO2)、メタケイ酸リチウム(Li2SiO3)、オルトケイ酸リチウム(Li4SiO4)、メタケイ酸カルシウム(CaSiO3)及びオルトケイ酸カルシウム(Ca2SiO4)等が挙げられる。
これらの化合物は、不純物の混入を防ぎつつ均一な原料粉末が得られる方法により、前記仮焼粉に混合される。混合方法としては、乾式混合、湿式混合のいずれを採用してもよい。また、混合は、仮焼粉の解砕を兼ねることもできる。混合方法としてボールミルを用いた湿式混合を採用する場合には、例えば8~24時間程度混合すればよい。さらに、これらの化合物は、後述する成形用組成物を得る際に、バインダーと共に原料粉末に添加・混合されてもよい。
バインダーの使用量も特に限定されないが、後工程で除去されるものであるため、所期の成形性・保形性が得られる範囲内で極力少なくすることが、原料コストを低減する点で好ましい。
成形用組成物には、成形用粉末及びバインダーに加えて、成形性を向上させる可塑剤や、成形用組成物がスラリー状である場合に、成形用粉末を均一分散させるための分散剤等の各種添加剤を混合してもよい。
シートの成形方法としては、ドクターブレード法、押出成形法等の慣用されている方法を採用できる。
なお、上述したような、圧電セラミックス層中に接続導体を備える積層型圧電セラミックスを製造する場合には、得られた生シートに、パンチングやレーザー光の照射等により、接続導体を充填するための貫通孔(スルーホール又はビアと呼ばれることもある)を形成する。
前記共材粉末は、上述した生シート中の原料粉末と同一の組成を有するものとすることが、両粉末の組成差に起因する、導体層ないしこれから生成する内部電極層側から、生シートないしこれから生成する圧電セラミックス層側への拡散流束の発生を抑え、該流束により銀が運ばれることを防止できる点で好ましい。
平均粒径を1μm以下とすることで、得られる積層型圧電セラミックスにおいて、内部電極層中の金属部分と圧電セラミックス層との接触不良を抑制し、積層型圧電素子とした際に、圧電セラミックス層全体に電圧を印加することができる。この点からは、平均粒径は0.8μm以下とすることがより好ましく、0.6μm以下とすることがさらに好ましい。
平均粒径の下限値については、入手ないし調製の容易性の点で、0.005μm程度とすることが好ましく、0.01μm程度とすることがより好ましい。
前記共材粉末の含有量を、前記金属粉末100質量部に対して5質量部以上とすることで、前述した焼成時における銀の拡散抑制効果を高めることができる。この点からは、前記共材の含有量を7質量部以上とすることがより好ましい。
他方、前記金属粉末に対する前記共材の含有量を15質量部以下とすることで、内部電極層の導電性の低下を僅かなものとすることができる。この点からは、前記共材の含有量は、12質量部以下とすることがより好ましい。
前記有機ビヒクルに用いられるバインダーは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、アクリル等の慣用されている各種バインダーから適宜選択すればよい。
また、前記有機ビヒクルに用いられる有機溶剤は、上述した生シート上に前記導電性ペーストで導体層を形成した際に、該生シートの膨潤が小さいものであれば特に限定されず、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン、MEK(メチルエチルケトン)、ターピネオール等から適宜選択すればよい。
前記導電性ペースト中の前記有機ビヒクルの含有量は、特に限定されず、例えば、バインダーは5質量%~10質量%程度、有機溶剤は10質量%~50質量%程度とすることができる。
また、導電性ペースト中には、必要に応じて、各種分散剤及び可塑剤、並びに焼成後の圧電セラミックス層への付着強度を向上させるためガラスフリット等を含有してもよい。
導体層の形成には、慣用されている方法が採用できる。中でも、導電性ペーストを印刷又は塗布する方法が、コストの点で好ましい。
なお、上述したような、圧電セラミックス層中に接続導体を備える積層型圧電セラミックスを製造する場合には、導体層の形成に前後して、焼成後に接続導体となる電極材料を、生シートに形成した貫通孔に充填する。充填方法は特に限定されないが、電極材料を含むペーストを印刷する方法が、コストの点で好ましい。
積層及び接着は慣用されている方法で行えば良い。中でも、生シート同士をバインダーの作用で熱圧着する方法が、コストの点で好ましい。
バインダーの除去と焼成とは同じ焼成装置を用いて連続して行ってもよい。バインダーの除去及び焼成の条件は、バインダーの揮発温度及び含有量、並びに圧電磁器組成物の焼結性及び内部電極材料の耐久性等を考慮して適宜設定すればよい。焼成条件の例としては、大気雰囲気中、850℃~1100℃で1時間~5時間が挙げられる。1つの生成形体から複数の積層型圧電セラミックスを得る場合には、焼成に先立って生成形体を幾つかのブロックに分割してもよい。
第1実施形態に係る積層型圧電セラミックス、又は第2実施形態で得られた積層型圧電セラミックスは、表面に電極を形成し、分極処理されて、第3実施形態に係る積層型圧電素子(以下、単に「第3実施形態」と記載することがある。)となる。以下、第3実施形態について、図3を参照しながら説明する。
第3実施形態に係る圧電素子は、圧電振動装置に好適に用いられる。そこで、本発明の第4実施形態として、圧電素子を用いた振動装置について説明する。
第4実施形態に係る振動装置は、圧電素子に電気信号を加えることで振動させ、それによって振動板を振動させることで作動する。
使用する振動板の材質としては、圧電素子の振動により振動するものであれば特に限定されず、例えばポリカーボネートやアクリル等の樹脂、SUSや黄銅等の金属、又はガラス等が使用できる。また、振動板の寸法及び形状についても特に限定されず、例えば厚さ10~500μmの矩形板、多角形板、円形板又は楕円形板等が利用できる。
圧電素子を振動板に接合する手段は、圧電素子の振動を振動板に対して効率よく伝達できるものであれば特に限定されず、エポキシ系樹脂等の接着剤又は両面テープ等が利用できる。
[生シートの製造]
出発原料として、粉末状の高純度の炭酸リチウム(Li2CO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)及び五酸化ニオブ(Nb2O5)を使用した。
これらの出発原料を、得られる仮焼粉の組成式がLi0.06Na0.52K0.42NbO3となるように秤量し、ボールミルにて湿式混合を行った。
混合後のスラリーを乾燥して得た混合粉について、大気中、900℃で3時間の条件で仮焼を行い、仮焼粉を得た。
得られた原料粉末にポリビニルブチラール系バインダーを混合して、成形用組成物を得た。
得られた成形用組成物をドクターブレードにて成形し、厚さ40μmの生シートを得た。
Ag-Pd合金ペースト(Ag/Pd比=9/1)に対し、平均粒径を0.1μmに調整した前述の原料粉末を、該ペースト中の合金粉末に対して10質量%となるように添加・混合した後、三本ロールミルを用いて混練し、導電性ペーストを得た。
得られた生シート上に、調製した導電性ペーストをスクリーン印刷し、所定形状の導体層を形成した後、該生シートを積層し、加熱しながら圧着して生成形体を得た。
得られた成形体に対して、大気中で脱バインダー処理を行った後、大気中、1000℃で2時間の焼成を行い、積層型圧電セラミックスを得た。なお、該積層型圧電セラミックスは、積層方向に平行な、対向する一対の端面に、内部電極層が交互に露出する構造を有する。
得られた積層型圧電セラミックスについて、上述した方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、図4中に(a)として示す結果が得られた。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、上述した方法により算出したところ、Imax/Imin=6.8となった。
得られた積層型圧電セラミックスについて、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層の表面に白金を蒸着した後、走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4300)にて該表面を観察したところ、図5(a)に示す結果が得られた。
また、得られた積層型圧電セラミックスを積層方向に平行な面で切断し、該切断面について、表面と同様にSEM観察したところ、図6(a)に模式的に示す結果が得られた。
得られた積層型圧電セラミックスの内部電極が露出する端面及び積層方向最表面に、Agペーストを塗布した後、ベルト炉内を通過させて焼き付けることで、接続導体及び表面電極をそれぞれ形成した。
電極形成後の積層型圧電セラミックスを、100℃の恒温槽で、3kV/mmの電界強度で15分間分極処理して積層型圧電素子を得た。
得られた積層型圧電素子について、圧電定数d31の値を測定・算出した。測定は、2~5kV/mm、10Hzで駆動させた積層型圧電素子の長手方向の変位を、レーザー変位計(aixACCT Systems TF Analyzer 2000)で測定することで行い、得られた変位と駆動電圧とから圧電定数d31を算出した。得られたd31と印加電圧との関係を図7に(a)として示す。
得られた積層型圧電素子に対してHALT試験を行った。HALT試験においては、85℃の環境下において5kV/mmの電圧を印加し、電流値1mAを超えるまでの時間をそのサンプルの寿命として測定した。
得られた結果を、図8中に(a)として示す。
[積層型圧電セラミックスの製造とそのX線回折強度比測定]
導電性ペーストとして、共材を含有しないものを使用した以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る積層型圧電セラミックスを得た。
得られた積層型圧電セラミックスについて、実施例1と同様の方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、図4中に(b)として示す結果が得られた。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、実施例1と同様の方法で算出したところ、Imax/Imin=8.5となった。
得られた積層型圧電セラミックスについて、表面及び断面の観察を、実施例1と同様の方法で行ったところ、それぞれ図5(b)及び図6(b)に示す結果が得られた。
この結果を、図4に示すX線回折測定結果と合わせて考察すると、最表面で観察された暗色部分は、Li3NbO4であると解される。
さらに、図6において、内部電極層3の厚さに着目すると、比較例1に比べて実施例1の方が、内部電極層3が厚いことも判る。
これらの結果から、実施例1に係る積層型圧電セラミックスは、焼成時に、電極ペースト中に含有される共材粉末ないしこれから生成したセラミックスからなる共材粒子が、自身の周囲に銀を引き寄せることにより、導体層ないしこれから生成した内部電極層から、生シートないしこれから生成した圧電セラミックス層への銀の拡散が抑えられたものと解される。
得られた積層型圧電セラミックスから、実施例1と同様の手順により、積層型圧電素子を製造した。
得られた積層型圧電素子の圧電定数d31を、実施例1と同様の方法で測定・算出したところ、図7に(b)として示す結果が得られた。
また、得られた積層型圧電素子について、実施例1と同様の方法でHALT試験を行った。得られた結果を、図8中に(b)として示す。
この結果を、図4に示すX線回折測定結果及び図6に示す断面観察結果と合わせて考察すると、実施例1では、電極ペースト中の共材粉末の作用により、焼成時の銀の拡散が抑えられることで、圧電セラミックス層におけるLi3NbO4の生成量が低減され、比較例1に比べて素子寿命が大幅に延びたと解される。
[積層型圧電セラミックスの製造とそのX線回折強度比測定]
焼成温度を980℃とした以外は実施例1と同様にして、実施例2に係る積層型圧電セラミックスを得た。
得られた積層型圧電セラミックスについて、実施例1と同様の方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、実施例1と同様に、2θ=25.5°~26.5°の範囲にピークが観察された。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、実施例1と同様の方法で算出したところ、Imax/Imin=5.5となった。
得られた積層型圧電セラミックスから、実施例1と同様の手順により、実施例2に係る積層型圧電素子を得た。
得られた積層型圧電素子について、実施例1と同様の方法でHALT試験を行ったところ、実施例1と同様の結果が得られた。
[積層型圧電セラミックスの製造とそのX線回折強度比測定]
導電性ペーストとして、共材を含有しないものを使用した以外は実施例2と同様にして、比較例2に係る積層型圧電セラミックスを得た。
得られた積層型圧電セラミックスについて、実施例1と同様の方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、比較例1と同様に、2θ=25.5°~26.5°の範囲にピークが観察された。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、実施例1と同様の方法で算出したところ、Imax/Imin=6.5となった。
得られた積層型圧電セラミックスから、実施例1と同様の手順により、比較例2に係る積層型圧電素子を得た。
得られた積層型圧電素子について、実施例1と同様の方法でHALT試験を行ったところ、比較例1と同様の結果が得られた。
[積層型圧電セラミックスの製造とそのX線回折強度比測定]
焼成温度を1020℃とした以外は実施例1と同様にして、実施例3に係る積層型圧電セラミックスを得た。
得られた積層型圧電セラミックスについて、実施例1と同様の方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、実施例1と同様に、2θ=25.5°~26.5°の範囲にピークが観察された。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、実施例1と同様の方法で算出したところ、Imax/Imin=7.2となった。
[積層型圧電素子の製造、及びそのHALT試験]
得られた積層型圧電セラミックスから、実施例1と同様の手順により、実施例3に係る積層型圧電素子を得た。
得られた積層型圧電素子について、実施例1と同様の方法でHALT試験を行ったところ、実施例1と同様の結果が得られた。
導電性ペーストとして、共材を含有しないものを使用した以外は実施例3と同様にして、比較例3に係る積層型圧電セラミックスを得た。
得られた積層型圧電セラミックスについて、実施例1と同様の方法で、積層方向最表面に位置する圧電セラミックス層のX線回折測定を行ったところ、比較例1と同様に、2θ=25.5°~26.5°の範囲にピークが観察された。この結果を基に、2θ=25.5°~26.5°の範囲での回折線強度の最大値(Imax)と最小値(Imin)の比(Imax/Imin)を、実施例1と同様の方法で算出したところ、Imax/Imin=9.2となった。
得られた積層型圧電セラミックスから、実施例1と同様の手順により、比較例3に係る積層型圧電素子を得た。
得られた積層型圧電素子について、実施例1と同様の方法でHALT試験を行ったところ、比較例1と同様の結果が得られた。
110 積層型圧電素子
2 圧電セラミックス層
3 内部電極層
31 共材粒子
41、42 接続導体
51、52 表面電極
Claims (8)
- 圧電セラミックス層及び内部電極層が交互に積層された積層型圧電セラミックスであって、
前記圧電セラミックス層は、
構成元素として鉛を含まず、
組成式LixNayK1-x-yNbO3(ただし、0.02<x≦0.1、0.02<x+y≦1)で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とし、
前記主成分100モルに対して、
Liを0.2~3.0モル、
Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元素を0.2~5.0モル、
Mnを0.2~2.0モル、並びに
Siを0.1~3.0モル
含有し、
前記内部電極層は、
銀を90質量%以上含む金属で構成されるとともに、
ニオブ酸アルカリ又はその置換固溶体を含む材料である共材粒子を含有する
ことを特徴とする積層型圧電セラミックス。 - 前記共材粒子が、前記圧電セラミックス層と同様の組成を有する、請求項1に記載の積層型圧電セラミックス。
- 圧電セラミックス層及び内部電極層が交互に積層された積層型圧電セラミックスの製造方法であって、
組成式LixNayK1-x-yNbO3(ただし、0.02<x≦0.1、0.02<x+y≦1)で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とし、構成元素として鉛を含まず、前記主成分100モルに対して、Liを0.2~3.0モル、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元素を0.2~5.0モル、Mnを0.2~2.0モル、並びにSiを0.1~3.0モル含有する原料粉末及びバインダーを含有する生シートを準備すること、
銀含有量が90質量%以上の金属粉末、焼成によりニオブ酸アルカリ又はその置換固溶体を生成する材料である共材粉末及び有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを準備すること、
前記生シート上に、該導電性ペーストにより導体層を形成すること、
該導体層が形成された生シートを積層し、該生シート同士を接着して生成形体を得ること、並びに
該生成形体からのバインダーの除去及び焼成を行って、内部電極層中にセラミックスからなる共材粒子を含有する焼成体を得ること
を含むことを特徴とする、積層型圧電セラミックスの製造方法。 - 前記共材粉末が、前記生シート中の原料粉末と同一の組成を有する、請求項3に記載の積層型圧電セラミックスの製造方法。
- 前記共材粉末の平均粒径が1μm以下である、請求項3又は4に記載の積層型圧電セラミックスの製造方法。
- 前記導電性ペースト中の前記共材粉末の含有量が、前記金属粉末100質量部に対して5~15質量部である、請求項3~5のいずれか1項に記載の積層型圧電セラミックスの製造方法。
- 圧電セラミックス層及び内部電極層が交互に積層された積層型圧電セラミックスと、
前記内部電極層に対して、一層おきに電気的に接続された一対の接続導体と、
前記積層型圧電セラミックスの表面に設けられ、前記一対の接続導体にそれぞれ電気的に接続された表面電極と、
を備える積層型圧電素子であって、
前記積層型圧電セラミックスが、請求項1又は2に記載の積層型圧電セラミックスであることを特徴とする、積層型圧電素子。 - 請求項7に記載の積層型圧電素子と、該圧電素子に接合された振動板とを含む圧電振動装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019046703A JP7374597B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 |
US16/814,804 US11889767B2 (en) | 2019-03-14 | 2020-03-10 | Multilayer piezoelectric ceramic and method for manufacturing same, multilayer piezoelectric element, as well as piezoelectric vibration apparatus |
CN202010169370.3A CN111689775B (zh) | 2019-03-14 | 2020-03-12 | 层叠型压电陶瓷及其制造方法、压电元件和压电振动装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019046703A JP7374597B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020147466A JP2020147466A (ja) | 2020-09-17 |
JP7374597B2 true JP7374597B2 (ja) | 2023-11-07 |
Family
ID=72430319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019046703A Active JP7374597B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7374597B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022074304A (ja) * | 2020-11-04 | 2022-05-18 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子及びその製造方法、並びに圧電振動装置 |
CN113140667A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-20 | 广东奥迪威传感科技股份有限公司 | 一种压电振动装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002164248A (ja) | 2000-11-29 | 2002-06-07 | Tdk Corp | 積層型電子部品及び積層型電子部品の製造方法 |
JP2004146774A (ja) | 2002-08-27 | 2004-05-20 | Kyocera Corp | 積層圧電体、アクチュエータ及び印刷ヘッド |
JP2005244090A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 積層圧電体、圧電アクチュエータおよび印刷ヘッド |
JP2010180121A (ja) | 2009-01-12 | 2010-08-19 | Denso Corp | 圧電セラミックス、その製造方法、積層型圧電素子、及びその製造方法 |
JP2013014470A (ja) | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電セラミッックス及び積層圧電セラミックス部品 |
JP2014026998A (ja) | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電素子及びその製造方法 |
JP2015163576A (ja) | 2014-01-29 | 2015-09-10 | キヤノン株式会社 | 圧電セラミックス、その製造方法、圧電素子、積層圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、超音波モータ、光学機器、振動装置、塵埃除去装置、撮像装置および電子機器 |
JP2017163055A (ja) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子及びその製造方法 |
JP2019009414A (ja) | 2017-06-22 | 2019-01-17 | 太陽誘電株式会社 | 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器 |
-
2019
- 2019-03-14 JP JP2019046703A patent/JP7374597B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002164248A (ja) | 2000-11-29 | 2002-06-07 | Tdk Corp | 積層型電子部品及び積層型電子部品の製造方法 |
JP2004146774A (ja) | 2002-08-27 | 2004-05-20 | Kyocera Corp | 積層圧電体、アクチュエータ及び印刷ヘッド |
JP2005244090A (ja) | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 積層圧電体、圧電アクチュエータおよび印刷ヘッド |
JP2010180121A (ja) | 2009-01-12 | 2010-08-19 | Denso Corp | 圧電セラミックス、その製造方法、積層型圧電素子、及びその製造方法 |
JP2013014470A (ja) | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電セラミッックス及び積層圧電セラミックス部品 |
JP2014026998A (ja) | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電素子及びその製造方法 |
JP2015163576A (ja) | 2014-01-29 | 2015-09-10 | キヤノン株式会社 | 圧電セラミックス、その製造方法、圧電素子、積層圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、超音波モータ、光学機器、振動装置、塵埃除去装置、撮像装置および電子機器 |
JP2017163055A (ja) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子及びその製造方法 |
JP2019009414A (ja) | 2017-06-22 | 2019-01-17 | 太陽誘電株式会社 | 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020147466A (ja) | 2020-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5576365B2 (ja) | 圧電セラミックスおよびその製造方法ならびに圧電デバイス | |
JP2012148954A (ja) | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置 | |
JP7426875B2 (ja) | 圧電素子及びその製造方法 | |
JP7374597B2 (ja) | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 | |
CN111689775B (zh) | 层叠型压电陶瓷及其制造方法、压电元件和压电振动装置 | |
CN111662082A (zh) | 压电陶瓷及其制造方法以及压电元件 | |
CN110683844A (zh) | 压电陶瓷组合物及其制造方法、压电陶瓷、压电元件和压电振动装置 | |
US9786833B2 (en) | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing same, and piezoelectric ceramic speaker using same | |
JP7261047B2 (ja) | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 | |
US20230391675A1 (en) | Piezoelectric element and method for manufacturing same, as well as piezoelectric vibration device | |
CN111747744B (zh) | 层叠型压电陶瓷及其制造方法、层叠型压电元件和压电振动装置 | |
JP2007258301A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
JP4868881B2 (ja) | 圧電磁器組成物、圧電磁器、圧電アクチュエータ素子および回路モジュール | |
JP2014185061A (ja) | 圧電素子 | |
JP2020167407A (ja) | 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置 | |
WO2024029278A1 (ja) | 積層型圧電素子 | |
JP6601151B2 (ja) | 圧電組成物および圧電素子 | |
WO2023032326A1 (ja) | 圧電磁器組成物、圧電セラミックス、圧電素子及び触覚用モジュール | |
WO2023063007A1 (ja) | 積層型圧電素子 | |
JP6432329B2 (ja) | 圧電組成物および圧電素子 | |
JP5894222B2 (ja) | 積層型電子部品およびその製法 | |
CN113451496B (zh) | 压电元件及其制造方法 | |
JP2012178584A (ja) | 積層型圧電素子 | |
JP6375955B2 (ja) | 圧電組成物および圧電素子 | |
JP2021158249A (ja) | 圧電素子及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230705 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231025 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7374597 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |