JPH01208880A - 複合圧電体の製造方法 - Google Patents
複合圧電体の製造方法Info
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- JPH01208880A JPH01208880A JP63032873A JP3287388A JPH01208880A JP H01208880 A JPH01208880 A JP H01208880A JP 63032873 A JP63032873 A JP 63032873A JP 3287388 A JP3287388 A JP 3287388A JP H01208880 A JPH01208880 A JP H01208880A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は、例えば水中マイクロホンの送波器又は受渡
器等に用いて好適な複合圧電体の製造方法に関するもの
で、特に、圧電材料と、この圧電材料の誘電率とは異な
る誘電率を有する物質とから成り圧電特性に異方性を有
する筒状の複合圧電体の製造方法に関するものである。
器等に用いて好適な複合圧電体の製造方法に関するもの
で、特に、圧電材料と、この圧電材料の誘電率とは異な
る誘電率を有する物質とから成り圧電特性に異方性を有
する筒状の複合圧電体の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来より、音響センサの送受波器等の材料としテＰｂＺ
ｒ０ ＰｂＴｌ０３系（ＰＺＴ系）の圧電材料が使
用されているが、センサ感度の向上を図るため圧電特性
の異方性が大きい材料が望まれている。
ｒ０ ＰｂＴｌ０３系（ＰＺＴ系）の圧電材料が使
用されているが、センサ感度の向上を図るため圧電特性
の異方性が大きい材料が望まれている。
この大きな異方性を得る一つの方法として、圧電体と、
この圧電体の誘電率とは異なる誘電率を有する物質例え
ば空気或いは有機物とを複合化する技術がある。ところ
で、送受波器の形状として円筒形状を成したものがある
。この円筒形状の場合には、円筒の縦横の圧電特性の異
方性の差が太きいこと、すなわち、筒の円周方向の感度
を上げるためには空孔が円筒の横方向に均一な密度で存
在することが望まれる。このような円筒形の送受波器を
上述したような複合圧電体で形成するには、通常のセラ
ミックス作成工程によって円筒形の成形体を金型を用い
て成型し、然る後、この成形体に微小な孔を開けて焼成
するか、或いは、先に一旦焼成した後に微小な孔を開け
る等を行っていた。
この圧電体の誘電率とは異なる誘電率を有する物質例え
ば空気或いは有機物とを複合化する技術がある。ところ
で、送受波器の形状として円筒形状を成したものがある
。この円筒形状の場合には、円筒の縦横の圧電特性の異
方性の差が太きいこと、すなわち、筒の円周方向の感度
を上げるためには空孔が円筒の横方向に均一な密度で存
在することが望まれる。このような円筒形の送受波器を
上述したような複合圧電体で形成するには、通常のセラ
ミックス作成工程によって円筒形の成形体を金型を用い
て成型し、然る後、この成形体に微小な孔を開けて焼成
するか、或いは、先に一旦焼成した後に微小な孔を開け
る等を行っていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、この成形体或いは焼成体に機械的に孔を
開けるいずれの従来方法においても、これらの微小な孔
を開けるのが困難である。このため、円筒形の複合圧電
体を形成するには、多大の工数を要する等、量産的でな
く、しかも、高価となる問題があった。
開けるいずれの従来方法においても、これらの微小な孔
を開けるのが困難である。このため、円筒形の複合圧電
体を形成するには、多大の工数を要する等、量産的でな
く、しかも、高価となる問題があった。
この発明は、以上述べた従来の問題点を除去し、筒の横
方向に、異なる誘電率を有する物質を多数配列して具え
た筒状の複合圧電体を簡単かつ安価に製造する方法を提
供することを目的とするものである。
方向に、異なる誘電率を有する物質を多数配列して具え
た筒状の複合圧電体を簡単かつ安価に製造する方法を提
供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明は、圧電セラミックスと、このセラミックスの
誘電率とは異なる誘電率を有する物質との複合圧電体を
製造する方法において、圧電セラミックス材料の単体圧
電グリーンシートと、この圧電セラミックス材料とは異
なる誘電率ををする物質を混合した複合圧電グリーンシ
ートを形成し、この２８のグリーンシートを交互に積層
し、これを金型で円筒状に抜きとった後、焼成するよう
にしたものである。
誘電率とは異なる誘電率を有する物質との複合圧電体を
製造する方法において、圧電セラミックス材料の単体圧
電グリーンシートと、この圧電セラミックス材料とは異
なる誘電率ををする物質を混合した複合圧電グリーンシ
ートを形成し、この２８のグリーンシートを交互に積層
し、これを金型で円筒状に抜きとった後、焼成するよう
にしたものである。
［作用］
この発明において、上記の製造方法によって得られる複
合圧電体は、ある誘電率を有する圧電体層と、この圧電
体と誘電率の異なる物質（例えば、空気、無機物）を含
む圧電体層とが交互に積層された円筒状の構造を有する
ものであり、この結果、この複合圧電体の積層方向の誘
電率と、これと直角方向の誘電率が互に異なる圧電体が
得られる。
合圧電体は、ある誘電率を有する圧電体層と、この圧電
体と誘電率の異なる物質（例えば、空気、無機物）を含
む圧電体層とが交互に積層された円筒状の構造を有する
ものであり、この結果、この複合圧電体の積層方向の誘
電率と、これと直角方向の誘電率が互に異なる圧電体が
得られる。
したがって、分極方向と力の方向とが直角の関係である
いわゆる圧電気横効果において、圧電特性の異方性が大
きくなる。さらに、この発明の製造方法によれば、この
異方性の値の設定に対する製造条件の自由度が大きい。
いわゆる圧電気横効果において、圧電特性の異方性が大
きくなる。さらに、この発明の製造方法によれば、この
異方性の値の設定に対する製造条件の自由度が大きい。
［実施例］
以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。なお
、図はこの発明を理解できる程度に概略的に示しである
にすぎず、従って、各構成成分の形状、寸法、配置関係
はもとより数値例は以下説明する実施例に限定されるも
のではない。
、図はこの発明を理解できる程度に概略的に示しである
にすぎず、従って、各構成成分の形状、寸法、配置関係
はもとより数値例は以下説明する実施例に限定されるも
のではない。
第２図はこの発明の製造方法により得られた筒状の複合
圧電体の構造説明図である。図において、１０は単体圧
電グリーンシート（第３図参照）の焼成体である単体圧
電体層、１１はポリエチレン粒子（第４図の１２ａ）と
圧電材料とからなる複合圧電グリーンシート（第４図参
照）の焼成体からなる複合圧電体層であり、１２は後記
の焼成時に上記のポリエチレン粒子が分解除去されて形
成された空孔であり、１３は筒状の複合圧電体である。
圧電体の構造説明図である。図において、１０は単体圧
電グリーンシート（第３図参照）の焼成体である単体圧
電体層、１１はポリエチレン粒子（第４図の１２ａ）と
圧電材料とからなる複合圧電グリーンシート（第４図参
照）の焼成体からなる複合圧電体層であり、１２は後記
の焼成時に上記のポリエチレン粒子が分解除去されて形
成された空孔であり、１３は筒状の複合圧電体である。
つぎに、上記の単体圧電グリーンシートと複合圧電グリ
ーンシートの作製方法について順次説明する。
ーンシートの作製方法について順次説明する。
第３図は圧電材料からなる単体圧電グリーンシートの斜
視図である。図において、１０ａは単体圧電グリーンシ
ートである。この単体圧電グリーンシートｌｏａの作製
方法は次の通りである。
視図である。図において、１０ａは単体圧電グリーンシ
ートである。この単体圧電グリーンシートｌｏａの作製
方法は次の通りである。
まず、原料として、化学的に高純度のＰｂＯ１ＺｒＯ５
ＴｉＯ２の各試薬を用い、通常のセラミツクスの製造工
程である混合、仮焼、粉砕工程を経てチタン酸ジルコン
酸鉛［Ｐｂ（Ｚｒ−ＴＩ）０３７以下、ＰＺＴと称する
。コの微細な粉末を作成する。
ＴｉＯ２の各試薬を用い、通常のセラミツクスの製造工
程である混合、仮焼、粉砕工程を経てチタン酸ジルコン
酸鉛［Ｐｂ（Ｚｒ−ＴＩ）０３７以下、ＰＺＴと称する
。コの微細な粉末を作成する。
このＰＺＴ粉末１００ｇ、水２０ｇと解こう剤［第一工
業製薬（株）製、セラモＤ−１３４（商品名）〕２．５
ｇをボールミル中にて４〜５時間混合した後、バインダ
ー［第一工業製薬（株）製、セラモＴＢ−１３（商品名
）］４０ｇ、可塑剤［第一工業製薬（株）製、セラモＰ
−１７（商品名）１５ｇ、消泡剤［第一工業製薬（株）
製、アンチフロスＰ−１０２（商品名） １０．２ ｇ
加え、ボールミル中にて２０時間混合し、ＰＺＴスラリ
ーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法に
よりＰＺＴグリーンシートを得た。これが第３図に示し
た単体圧電グリーンシートｌＯａである。
業製薬（株）製、セラモＤ−１３４（商品名）〕２．５
ｇをボールミル中にて４〜５時間混合した後、バインダ
ー［第一工業製薬（株）製、セラモＴＢ−１３（商品名
）］４０ｇ、可塑剤［第一工業製薬（株）製、セラモＰ
−１７（商品名）１５ｇ、消泡剤［第一工業製薬（株）
製、アンチフロスＰ−１０２（商品名） １０．２ ｇ
加え、ボールミル中にて２０時間混合し、ＰＺＴスラリ
ーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法に
よりＰＺＴグリーンシートを得た。これが第３図に示し
た単体圧電グリーンシートｌＯａである。
第４図は複合圧電グリーンシートの斜視図である。この
複合圧電グリーンシートｌｌａの作製方法は下記の通り
である。
複合圧電グリーンシートｌｌａの作製方法は下記の通り
である。
ＰＺＴ粉末１００ｇ、水３０ｇ１解こう剤４ｇと粒子径
１００〜５００１ＪＩ１１のポリエチレン粒子１２ａ
１３３０ｚをボールミル中にて４〜５時間混合した後、
ボールミル中にて２０時間混合し、複合スラリーとした
。
１００〜５００１ＪＩ１１のポリエチレン粒子１２ａ
１３３０ｚをボールミル中にて４〜５時間混合した後、
ボールミル中にて２０時間混合し、複合スラリーとした
。
このスラリーを用いてドクターブレード法により複合圧
電グリーンシートｌｌａを得た。 次にこの発明の製造
方法によって得られた第２図の筒状の複合圧電体１３の
製造方法について説明する。第１図（ａ） 、（ｂ）
、（ｃ）は斜視図による製造工程図であるる。
電グリーンシートｌｌａを得た。 次にこの発明の製造
方法によって得られた第２図の筒状の複合圧電体１３の
製造方法について説明する。第１図（ａ） 、（ｂ）
、（ｃ）は斜視図による製造工程図であるる。
第１図（ａ）の積層工程に示すように、第３図に示した
単体圧電グリーンシー） １０ａと第４図の複合圧電グ
リーンシートｌｌａを交互に幾重にも積み重ねたのち適
切な温度（例えば７０℃〜１００℃）下で金型で圧力を
加えて上記のグリーンシート間を接着させて積層グリー
ンシート１３ａを形成した。
単体圧電グリーンシー） １０ａと第４図の複合圧電グ
リーンシートｌｌａを交互に幾重にも積み重ねたのち適
切な温度（例えば７０℃〜１００℃）下で金型で圧力を
加えて上記のグリーンシート間を接着させて積層グリー
ンシート１３ａを形成した。
つぎに、第１図（ｂ）の成形工程に示すように、第１図
（ａ）の積層グリーンシート１３ａを径の大きさが異な
る２つの管を重ねた金型で打抜きを行い筒状積層グリー
ンシート１３ｂを作製した。
（ａ）の積層グリーンシート１３ａを径の大きさが異な
る２つの管を重ねた金型で打抜きを行い筒状積層グリー
ンシート１３ｂを作製した。
おわりに、第１図（Ｃ）の焼成工程においてこの筒状積
層グリーンシート１３ｂをまず適当な温度（例えば５０
０〜７００℃）の温度で５時間程度の熱処理を行なって
ポリエチレン粒子を分解消失させて空孔１２を形成した
後、さらにＰＺＴの中のＰｂｏの蒸発を防止するためＰ
ｂＯ雰囲気中で適当な温度（例えば１２６０〜１３５０
℃）で焼成を行い、筒状の複合圧電体１３を形成した。
層グリーンシート１３ｂをまず適当な温度（例えば５０
０〜７００℃）の温度で５時間程度の熱処理を行なって
ポリエチレン粒子を分解消失させて空孔１２を形成した
後、さらにＰＺＴの中のＰｂｏの蒸発を防止するためＰ
ｂＯ雰囲気中で適当な温度（例えば１２６０〜１３５０
℃）で焼成を行い、筒状の複合圧電体１３を形成した。
この工程によって、ポリエチレン粒子１２ａが分解消失
し、その結果、筒状体の横方向に多数の空孔１２を有す
るＰＺＴの複合圧電体１３（第２図参照）が得られる。
し、その結果、筒状体の横方向に多数の空孔１２を有す
るＰＺＴの複合圧電体１３（第２図参照）が得られる。
この場合、複合圧電体においてＰＺＴと空孔との比は複
合グリーンシート作成時のポリエチレン粒子の添加量、
複合グリーンシートの厚さ及び重ねる枚数によって任意
に設定することが出来るので、複合圧電体の異方性を容
易に制御することが出来る。
合グリーンシート作成時のポリエチレン粒子の添加量、
複合グリーンシートの厚さ及び重ねる枚数によって任意
に設定することが出来るので、複合圧電体の異方性を容
易に制御することが出来る。
尚、上記の実施例では、複合グリーンシートの作成にお
いてポリエチレン粒子を使用したが、これを他の任意好
適な有機物を使用してもよい。また、このほか任意好適
な無機物の粒子を使用すると、焼成後も粒子が残り、空
孔とは異なる誘電率の層が得られかつ、強度も増すこと
ができる。
いてポリエチレン粒子を使用したが、これを他の任意好
適な有機物を使用してもよい。また、このほか任意好適
な無機物の粒子を使用すると、焼成後も粒子が残り、空
孔とは異なる誘電率の層が得られかつ、強度も増すこと
ができる。
さらに、上記実施例では圧電材料としてＰＺＴ系のもの
を使用した場合について説明したが、他の圧電材料であ
っても同様の製造方法が適用できるものであれば差支え
ないことはいうまでもない。
を使用した場合について説明したが、他の圧電材料であ
っても同様の製造方法が適用できるものであれば差支え
ないことはいうまでもない。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明の複合圧電体の製造方法に
よれば、焼成時に消失してしまう有機物を添加したグリ
ーンシートを重ねて打ち抜き、焼成後筒形状の横方向に
多数の空孔を持つ異方性の優れた複合圧電体を簡単かつ
容易にしかも安価に製造することが出来る。
よれば、焼成時に消失してしまう有機物を添加したグリ
ーンシートを重ねて打ち抜き、焼成後筒形状の横方向に
多数の空孔を持つ異方性の優れた複合圧電体を簡単かつ
容易にしかも安価に製造することが出来る。
また、この有機物の代りに分解消去しない絶縁物（無機
物を含む）粒子を添加すると、強度の大きい複合圧電体
が安価に得られる。
物を含む）粒子を添加すると、強度の大きい複合圧電体
が安価に得られる。
さらに、このようにして製造された異方性の優れた複合
圧電体は音響センサ等に送受波器として好適なものが得
られる。
圧電体は音響センサ等に送受波器として好適なものが得
られる。
第１図（ａ） 、（ｂ） 、（ｃ）はこの発明の一実施
例を示す複合圧電体の製造工程図、第２図はこの発明の
製造方法で得られた複合圧電体の構成説明図、第３図は
この発明の製造において用いられる単体圧電グリーンシ
ートの斜視図、第４図は同様に用いられる複合圧電グリ
ーンシートの斜視図である。 図において、１０は単体圧電体層、１０ａは単体圧電グ
リーンシート、１１は複合圧電体層、ｌＬａは複合圧電
グリーンシート、１２は空孔、１２ａはポリエチレン粒
子（絶縁物粒子）、１３は複合圧電体、１３ａは積層グ
リーンシート、１３ｂは筒状積層グリーンシートである
。 （ｏ）積層 （ｂ）成形 （ｃ）焼成 尾１図 范２図 複合圧電グリーンシート 建４図 昭和 年 月 日
例を示す複合圧電体の製造工程図、第２図はこの発明の
製造方法で得られた複合圧電体の構成説明図、第３図は
この発明の製造において用いられる単体圧電グリーンシ
ートの斜視図、第４図は同様に用いられる複合圧電グリ
ーンシートの斜視図である。 図において、１０は単体圧電体層、１０ａは単体圧電グ
リーンシート、１１は複合圧電体層、ｌＬａは複合圧電
グリーンシート、１２は空孔、１２ａはポリエチレン粒
子（絶縁物粒子）、１３は複合圧電体、１３ａは積層グ
リーンシート、１３ｂは筒状積層グリーンシートである
。 （ｏ）積層 （ｂ）成形 （ｃ）焼成 尾１図 范２図 複合圧電グリーンシート 建４図 昭和 年 月 日
Claims (2)
- （１）圧電セラミックスと、この圧電セラミックスとは
異なる誘電率を有する物質との筒状の複合圧電体の製造
方法において、 上記圧電セラミックス材料の単体圧電グリーンシートと
、この圧電セラミックスと誘電率の異なる粒子を添加し
た上記圧電セラミックスの複合圧電グリーンシートとを
交互に積層し且つ圧接して積層グリーンシートを形成し
、 この積層グリーンシートを打ち抜いて筒状積層体を形成
し、 この筒状積層体を焼成することにより筒状の複合圧電体
を形成する各工程を有することを特徴とする複合圧電体
の製造方法。 - （２）前記粒子として有機物を用い、前記焼成工程によ
り当該有機物粒子を分解消失させ、空孔を形成すること
を特徴とする請求項１記載の複合圧電体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032873A JPH01208880A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 複合圧電体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032873A JPH01208880A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 複合圧電体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208880A true JPH01208880A (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=12370987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63032873A Pending JPH01208880A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 複合圧電体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01208880A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191687A (en) * | 1990-09-28 | 1993-03-09 | Caterpillar Inc. | Process for making piezoelectric stacks |
| WO1995005136A1 (en) * | 1993-08-12 | 1995-02-23 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Active foam for noise and vibration control |
| US6481074B1 (en) * | 1993-08-15 | 2002-11-19 | Aprion Digital Ltd. | Method of producing an ink jet print head |
| US7419252B2 (en) | 2004-07-13 | 2008-09-02 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink jet head, piezo-electric actuator, and method of manufacturing them |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP63032873A patent/JPH01208880A/ja active Pending
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