JPH03283583A - 圧電体厚膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧電素子として用いる圧電体厚膜を製造する
方法に関し、詳しくはスクリーン印刷法を用いた圧電体
厚膜の製造方法を提供することを目的とするものである
。

（従来の技術） 近年、圧電振動子や圧電着火素子等の圧電素子が各分野
で広く用いられるようになってきており、その圧電素子
を構成する圧電体厚膜を製造する各種技術が知られてい
る（特開昭５６−１４９７１０号公報）。

このような厚膜作成技術の中でも、ハイブリッドＩＣの
１製造工程に用いられるスクリーン印刷法がよく知られ
ている。これは、原料粉末と、無機バインダ、有機バイ
ンダ、溶媒１分散剤及び可塑剤等を均一に分散混合して
なるペーストを用いて、アルミナ等の基板上にスクリー
ン印刷し、これを焼成して厚膜を作製するものである。

この方法は、任意の厚膜パターンを形成できるほか、無
機バインダの選択により焼成温度を所定の温度にコント
ロールでき、かつ、印刷を行う際のスクリーンのメツシ
ュ径により膜厚を調整できる等の利点があるので、この
方法を圧電体厚膜の製造に適用すれば所定の形状および
膜厚の圧電体厚膜を高温雰囲気を形成することなく作製
することが可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記スクリーン印刷を用いた方法は上述
した種々の長所を有するものの、作製された圧電体厚膜
の焼結密度が理論密度に対して６０％程度と低いため圧
電体の電気特性が十分に得られない。また、この焼結密
度が低いことにより圧電体厚膜の上下に電極を形成した
場合に短絡がおきるおそれがあった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、スクリーン印刷法による圧電体厚膜製造の利点
を損なうことなく焼結密度の高い圧電体厚膜を容易に製
造することのできる圧電体厚膜の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本願発明の圧電体厚膜の製造方法は、圧電体微粉末を含
むペーストを用いて基板上にスクリーン印刷する工程を
有し、その印刷工程の前後いずれかにおいて上記ペース
トに上記圧電体系の前駆体である金属アルコキシドを添
加することを特徴とするものである。

すなわち、本願発明に係る第１の圧電体厚膜の製造方法
は、圧電体の微粉末、バインダ、溶媒および該圧電体系
の前駆体である金属アルコキシドを混合してなるペース
トを用いて基板上にスクリーン印刷し、その後この基板
上のペーストを焼成することを特徴とするものである。

また、本願発明にかかる第２の圧電体厚膜の製造方法は
、圧電体の微粉末、バインダおよび溶媒を混合してなる
ペーストを用いて基板上にスクリーン印刷し、この基板
上のペースト上に前記圧電体系の前駆体である金属アル
コキシドを塗布し、その後該金属アルコキシドを塗布さ
れたペーストを焼成することを特徴とするものである。

上記圧電体としてはチタン酸鉛（Ｐｂ　Ｔｌ、０３　）
やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉ、Ｚｒ）０３）等
の種々の材料が用いられる。また、上記金属アルコキシ
ドは当該圧電体の微分末を例えばアルコキシド加水分解
法によって得る際の前駆体である。

上記バインダは無機バインダと有機バインダの両方によ
って構成することが望ましく、無機バインダとしては、
はう酸塩、珪酸塩、燐酸塩系のガラス微粉末および酸化
鉛微粉末等が使用され、有機バインダとしてはエチルセ
ルロース等が使用される。また、上記溶媒としてはブチ
ルセルロース。

チルビオネール等が使用される。なお、この溶媒には分
散剤や可塑剤を混合することが望ましい。

このように、本願発明の方法によればその圧電体系の前
駆体である金属アルコキシドを、スクリーン印刷前にペ
ースト中に配合し、またはスクリーン印刷後に基板上の
ペースト上に塗布しており、この金属アルコキシドの作
用によりペースト焼成後において緻密な圧電体厚膜を形
成できる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を比較例と比較することによって
説明する。

［実施例１コ 圧電体微粉末としてチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロ
ブスカイト系のセラミック微粉末と、その前駆体である
金属アルコキシド溶液と、無機バインダとしてのホウケ
イ酸塩鉛系ガラス微粉末と、有機バインダとしてのエチ
ルセルロース誘導体と、有機溶媒としてのα−テルピネ
オールを第１表に示す配合比（単位は部）で混合して圧
電体ペーストを生成した。

次に、この圧電体ペーストを用い、アルミナ基板上にス
クリーン印刷法でペースト状厚膜を形成し、この後この
ペースト状厚膜を７０℃で乾燥させ、さらに５００℃で
１時間焼成して圧電体厚膜を生成した。

この生成された圧電体厚膜の焼結密度（全体面積に対す
る組織充填面積（％））を第１表置下欄に、その組織の
電子顕微鏡写真（４０００倍）を第１図に示す。

［実施例２コ 圧電体微粉末としてチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロ
ブスカイト系のセラミック微粉末と、無機バインダとし
てのホウケイ酸塩鉛系ガラス微粉末と、有機バインダと
してのエチルセルロース誘導体と、有機溶媒としてのα
−テルピネオールを第１表に示す配合比（単位は部）で
混合して圧電体ペーストを生成した。

次に、この圧電体ペーストを用い、アルミナ基板上にス
クリーン印刷法でペースト状厚膜を形成する。さらに、
このペースト状厚膜上にチタン酸・ジルコニア酸鉛系複
合ペロブスカイト系前駆体である金属アルコキシドを塗
布して、厚膜内に含浸せしめ、この後、このペースト状
厚膜を、７０℃で乾燥させ、さらに５００℃で１時間焼
成して圧電体厚膜を生成した。

この生成された圧電体厚膜の焼結密度（全体面積に対す
る組織充填面積（％））を第１表置下欄に、その組織の
電子顕微鏡写真（４０００倍）を第２図に示す。

［比較例］ この比較例は従来から知られているシルク印刷法をその
まま用いたものである。すなわち、圧電体微粉末として
チタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロブスカイト系のセラ
ミック微粉末と、無機バインダとしてのホウケイ酸塩鉛
系ガラス微粉末と、有機バインダとしてのエチルセルロ
ース誘導体と、有機溶媒としてのα−テルピネオールを
第１表に示す配合比（単位は部）で混合して圧電体ペー
ストを生成した。

次に、この圧電体ペーストを用い、アルミナ基板上にス
クリーン印刷法でペースト状厚膜を形成し、この後この
ペースト状厚膜を７０℃で乾燥させ、さらに５００℃で
１時間焼成して圧電体厚膜を生成した。

この生成された圧電体厚膜の焼結密度（全体面積に対す
る組織充填面積（％））を第１表置下欄に、その組織の
電子顕微鏡写真（４０００倍）を第３図に示す。

上記第１表および図面から明らかなように、本発明の実
施例方法によれば従来技術に比べて組織が緻密で焼結密
度の高い圧電体厚膜を形成することができる。

なお、上述の圧電体としてのチタン酸・ジルコン酸鉛を
チタン酸鉛に代えても同様の効果を得ることができる。

また、圧電体前駆体である金属アルコキシドの配合は１
０部以上が可能であるが、スクリーン印刷をする上に必
要なレオロジーを確保するには１０部が適切である。

無機バインダは基板接合、膜強度を図る上で５部以上が
好ましいが、添加部数を増やすと圧電特性が低下するた
め５部が適切である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の圧電体厚膜の製造方法によ
れば、スクリーン印刷法を用いて厚膜の焼結密度を高い
ものとすることができるので、スクリーン印刷の利点を
損なうことなく、電気特性の向上した圧電体厚膜を製造
することができる。

また、焼結密度が高いことから本発明方法により製造さ
れた圧電体厚膜の上下両面に電極を配設した場合にも短
絡状態が発生するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１により製造された圧電体厚膜の組織
を示す電子顕微鏡写真、第２図は、実施例２により製造
された圧電体厚膜の組織を示す電子顕微鏡写真、第３図
は、比較例により製造された圧電体厚膜の組織を示す電
子顕微鏡写真である。 第 図 イア：′ジ　２　ｌ、°シ１ 第３図 手続補正書 （方式） ％式％ 発明の名称 圧電体厚膜の製造方法 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電体の微粉末、バインダ，溶媒および該圧電体
   系の前駆体である金属アルコキシドを混合してなるペー
   ストを用いて基板上にスクリーン印刷し、その後この基
   板上のペーストを焼成することを特徴とする圧電体厚膜
   の製造方法。
2. （２）圧電体の微粉末、バインダおよび溶媒を混合して
   なるペーストを用いて基板上にスクリーン印刷し、この
   基板上のペースト上に前記圧電体系の前駆体である金属
   アルコキシドを塗布し、その後該金属アルコキシドを塗
   布されたペーストを焼成することを特徴とする圧電体厚
   膜の製造方法。