JPH0779030A - Ｐｚｔ層の製造方法 - Google Patents
Ｐｚｔ層の製造方法Info
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- JPH0779030A JPH0779030A JP17581994A JP17581994A JPH0779030A JP H0779030 A JPH0779030 A JP H0779030A JP 17581994 A JP17581994 A JP 17581994A JP 17581994 A JP17581994 A JP 17581994A JP H0779030 A JPH0779030 A JP H0779030A
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- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead based oxides
- H10N30/8554—Lead zirconium titanate based
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、ＰＺＴ層においてＰｂＯ蒸
発および横収縮を減少させ、厚膜技術の方法によってＰ
ＺＴ層をサブストレートに形成し、厚さの約３００μｍ
までの堅固なピエゾ電気の層を製造することを可能にす
ることである。 【構成】 この課題は、ＰＺＴ層を作る方法において、
キャリヤーの上に厚膜技術によって得られたＰＺＴ層
は、単純にモデファイされたＰＺＴおよび／あるいは複
合灰チタン石のＰＺＴを含むことで解決されている。こ
の場合、ＰＺＴのＺｒ含量Ｘは、Ｘ≧＋０．０２≦Ｘp
＋０．１０である。ＸｐはＫrの最大値に依存する決定
される類似境界面の基本構成のＺｒ含量である。
発および横収縮を減少させ、厚膜技術の方法によってＰ
ＺＴ層をサブストレートに形成し、厚さの約３００μｍ
までの堅固なピエゾ電気の層を製造することを可能にす
ることである。 【構成】 この課題は、ＰＺＴ層を作る方法において、
キャリヤーの上に厚膜技術によって得られたＰＺＴ層
は、単純にモデファイされたＰＺＴおよび／あるいは複
合灰チタン石のＰＺＴを含むことで解決されている。こ
の場合、ＰＺＴのＺｒ含量Ｘは、Ｘ≧＋０．０２≦Ｘp
＋０．１０である。ＸｐはＫrの最大値に依存する決定
される類似境界面の基本構成のＺｒ含量である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械工学および厚膜技
術の領域において、例えば印刷ローラーに利用されるよ
うなＰＺＴ層の製造方法に関するものである。
術の領域において、例えば印刷ローラーに利用されるよ
うなＰＺＴ層の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉛−チタンジルコン酸塩（ＰＺＴ）をベ
ースにする薄膜は、いろいろのキャリヤー（基盤）で製
造される。これらのキャリヤーは、Ｓｉ、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2など を含んでいる。これらの薄いＰＺＴ層は、保
存用に利用され、化学的な目的に使われる。このような
層はいくつかの方法によって製造される。このようなＰ
ＺＴ層の主たる製造方法は、スパッター法およびソール
−ゲール法である。製造されている層の厚さは、１μｍ
前後である。
ースにする薄膜は、いろいろのキャリヤー（基盤）で製
造される。これらのキャリヤーは、Ｓｉ、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2など を含んでいる。これらの薄いＰＺＴ層は、保
存用に利用され、化学的な目的に使われる。このような
層はいくつかの方法によって製造される。このようなＰ
ＺＴ層の主たる製造方法は、スパッター法およびソール
−ゲール法である。製造されている層の厚さは、１μｍ
前後である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】キャリヤー材、例えば
Ａｌ2Ｏ3サブストレート、に製造されている厚膜は、要
求されているが、現在まだ存在しない。それより、厚膜
技術はＰＺＴ充填剤にまだ利用できないといえる。これ
は、ＰＺＴの特性に基づく理由がある。ＰＺＴを厚膜技
術に利用することにあたって、２つの障害がある。
Ａｌ2Ｏ3サブストレート、に製造されている厚膜は、要
求されているが、現在まだ存在しない。それより、厚膜
技術はＰＺＴ充填剤にまだ利用できないといえる。これ
は、ＰＺＴの特性に基づく理由がある。ＰＺＴを厚膜技
術に利用することにあたって、２つの障害がある。
【０００４】一方、従来の層の焼き入れに使用する約１
２００℃のシンター温度において大きなＰｂＯ損失が発
生する。このＰｂＯ損失は、特に表面に起きるため、Ｐ
ＺＴの特徴を完全に変えてしまう。他方、横収縮の影響
は、利用するにあたり不利である。ピエゾ効果の性質
は、電圧をかけることによって電極の方向に沿う伸長が
発生することである。横収縮は、この効果に対して直角
の方向に起こる。よって、ベースに形成された層がその
ベースの上で収縮するが、固定的な付着のため、これは
ある限られた範囲内でしか収縮しない。発生する力は、
場合によって大きく、サブストレートを曲げるたり、あ
るいは層が剥がれることにつながる場合がある。
２００℃のシンター温度において大きなＰｂＯ損失が発
生する。このＰｂＯ損失は、特に表面に起きるため、Ｐ
ＺＴの特徴を完全に変えてしまう。他方、横収縮の影響
は、利用するにあたり不利である。ピエゾ効果の性質
は、電圧をかけることによって電極の方向に沿う伸長が
発生することである。横収縮は、この効果に対して直角
の方向に起こる。よって、ベースに形成された層がその
ベースの上で収縮するが、固定的な付着のため、これは
ある限られた範囲内でしか収縮しない。発生する力は、
場合によって大きく、サブストレートを曲げるたり、あ
るいは層が剥がれることにつながる場合がある。
【０００５】本発明の目的は、ＰＺＴ層のＰｂＯ蒸発お
よび横収縮を減少させ、厚膜技術の方法によって、この
ようなＰＺＴ層をサブストレートに形成し、それによっ
て、厚さの約３００μｍまでの強固なピエゾ電気の層を
製造することを可能にすることである。
よび横収縮を減少させ、厚膜技術の方法によって、この
ようなＰＺＴ層をサブストレートに形成し、それによっ
て、厚さの約３００μｍまでの強固なピエゾ電気の層を
製造することを可能にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求項
に解説されている発明によって実現されている。本発明
は、キャリヤーの上に厚膜技術によってＰＺＴ層を作る
方法である。これによって得られたＰＺＴ層は、単純に
モデファイされたＰＺＴおよび／または複合灰チタン石
（錯化灰チタン石）を含む。本発明によるＰＺＴのＺｒ
含量Ｘは、Ｘ≧Ｘｐ＋０．０２≦Ｘp＋０．１０であ
る。この場合、Ｘｐは、Ｋrの最大値によって決定され
る、類似の位相境界面の基本構成のＺｒ含量が用いられ
る。
に解説されている発明によって実現されている。本発明
は、キャリヤーの上に厚膜技術によってＰＺＴ層を作る
方法である。これによって得られたＰＺＴ層は、単純に
モデファイされたＰＺＴおよび／または複合灰チタン石
（錯化灰チタン石）を含む。本発明によるＰＺＴのＺｒ
含量Ｘは、Ｘ≧Ｘｐ＋０．０２≦Ｘp＋０．１０であ
る。この場合、Ｘｐは、Ｋrの最大値によって決定され
る、類似の位相境界面の基本構成のＺｒ含量が用いられ
る。
【０００７】特に、５０Ｈｚにおいて、５μｃ／ｃｍ2
以上のの残留分極Ｐrを示す柔らかいＰＺＴがＰＺＴと
して使用されている。また、特にシンター温度が１０５
０℃以下のＰＺＴが利用される。本発明によるＰＺＴ層
の製造において利用されている単純にモデファイされた
ＰＺＴおよび／あるいは複合灰チタン石のＰＺＴは、三
成分系として状態図に類似の境界面、即ち正方晶系から
斜方６面体（疑似立方）の境界面を示す。この境界面
は、構成によって定量的に変化する場合があるが、定性
的な行動は常に一定している。
以上のの残留分極Ｐrを示す柔らかいＰＺＴがＰＺＴと
して使用されている。また、特にシンター温度が１０５
０℃以下のＰＺＴが利用される。本発明によるＰＺＴ層
の製造において利用されている単純にモデファイされた
ＰＺＴおよび／あるいは複合灰チタン石のＰＺＴは、三
成分系として状態図に類似の境界面、即ち正方晶系から
斜方６面体（疑似立方）の境界面を示す。この境界面
は、構成によって定量的に変化する場合があるが、定性
的な行動は常に一定している。
【０００８】このような類似の境界面の近くでは、ピエ
ゾデータは、独特の挙動を示す。この独特の挙動は、Ｓ
／Ｘと言うモデル系において検討され、図１および図２
に示されている。これらの図面から、重大なピエゾ特
性、例えば結合定数Ｋr、無極性の ＤＫεr、極性のＤ
ＫεT33、厚さの伸びＳ3、横収縮Ｓ1および残留分極Ｐr
が最大値「ピーク」を示ているのが分かる。しかし、こ
の関係は従来から知られているものである。
ゾデータは、独特の挙動を示す。この独特の挙動は、Ｓ
／Ｘと言うモデル系において検討され、図１および図２
に示されている。これらの図面から、重大なピエゾ特
性、例えば結合定数Ｋr、無極性の ＤＫεr、極性のＤ
ＫεT33、厚さの伸びＳ3、横収縮Ｓ1および残留分極Ｐr
が最大値「ピーク」を示ているのが分かる。しかし、こ
の関係は従来から知られているものである。
【０００９】しかし、全く驚くことには、横収縮Ｓ1が
斜方６面体領域では厚さの伸びＳ3に比して急激に減少
し、異方性比率Ａが７を越えている。さらに驚くこと
は、高い異方性比率と共に残留分極Ｐrが比較的に高い
値を保っている。それから驚くことは、５０Ｈｚにおけ
るヒステレシス曲線がほとんど２５秒のヒステレシス曲
線と一致することである。それによって本発明による材
料は、短時間領域において分極可能である。図面は、こ
れらの特に有効な特性が界面の領域だけで一緒に現れ
る。
斜方６面体領域では厚さの伸びＳ3に比して急激に減少
し、異方性比率Ａが７を越えている。さらに驚くこと
は、高い異方性比率と共に残留分極Ｐrが比較的に高い
値を保っている。それから驚くことは、５０Ｈｚにおけ
るヒステレシス曲線がほとんど２５秒のヒステレシス曲
線と一致することである。それによって本発明による材
料は、短時間領域において分極可能である。図面は、こ
れらの特に有効な特性が界面の領域だけで一緒に現れ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明は、実施例をもってさらに詳し
く説明されている。Ａｌ2Ｏ3のサブストレ−トに、Ｐｂ
（ＺｒxＴｉ0.795-x（Ｚｎ1/2Ｗ1/2）0.067（Ｚ ｎ1/3
Ｎｂ2/3）0.138）Ｏ3＋Ｚ、と言う構成の複合灰チタン
石（錯化灰チタン石）がスラリあるいはペーストとして
塗布され、１０５０℃で約１時間焼き入れされ、および
カバー電極が設置される。上の式のＺは重量百分率１
（ｗｔ％）のＮｉＯで、Ｘは４２（Ｍｏｌ％）が指定さ
れている。
く説明されている。Ａｌ2Ｏ3のサブストレ−トに、Ｐｂ
（ＺｒxＴｉ0.795-x（Ｚｎ1/2Ｗ1/2）0.067（Ｚ ｎ1/3
Ｎｂ2/3）0.138）Ｏ3＋Ｚ、と言う構成の複合灰チタン
石（錯化灰チタン石）がスラリあるいはペーストとして
塗布され、１０５０℃で約１時間焼き入れされ、および
カバー電極が設置される。上の式のＺは重量百分率１
（ｗｔ％）のＮｉＯで、Ｘは４２（Ｍｏｌ％）が指定さ
れている。
【００１１】Ｘの値は、いくつかの複合灰チタン石の構
成において３８、５から４０（Ｍｏｌ％）の範囲で０．
５（Ｍｏｌ％）ごとに等級されことによって予め決めら
れている。これらの値で結合定数Ｋrが測定された。こ
の結合定数Ｋrが３９．５（Ｍｏｌ％）で最大値に達し
た。この値に最低２（Ｍｏｌ％）が加算され、算出され
たＸ値を構成に用いた。
成において３８、５から４０（Ｍｏｌ％）の範囲で０．
５（Ｍｏｌ％）ごとに等級されことによって予め決めら
れている。これらの値で結合定数Ｋrが測定された。こ
の結合定数Ｋrが３９．５（Ｍｏｌ％）で最大値に達し
た。この値に最低２（Ｍｏｌ％）が加算され、算出され
たＸ値を構成に用いた。
【００１２】このように製造された層は、以下の特徴を
示した。 εT33 ８００ Ｐr（静止の） １０．７μｃ／ｃｍ2（２ｋＶ／ｍｍ
変調） Ｐr50（５０Ｈｚ）１０．７μｃ／ｃｍ2（２ｋＶ／ｍｍ
変調） 抗電界 ８００Ｖ／ｍｍ Ｓ3値 ５ｘ１０-4 横収縮Ｓ1 ８ｘ１０-5（１枚の円盤に測定され
た） 接着強さ 分極する際に決まる。
示した。 εT33 ８００ Ｐr（静止の） １０．７μｃ／ｃｍ2（２ｋＶ／ｍｍ
変調） Ｐr50（５０Ｈｚ）１０．７μｃ／ｃｍ2（２ｋＶ／ｍｍ
変調） 抗電界 ８００Ｖ／ｍｍ Ｓ3値 ５ｘ１０-4 横収縮Ｓ1 ８ｘ１０-5（１枚の円盤に測定され
た） 接着強さ 分極する際に決まる。
【図１】 Ｚｒ含有量に対する特性値の変化を示すグラ
フである。
フである。
【図２】 ５０ＨｚのＺｒ含有量に対する特性値の変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
Ａ 異方性比率 Ｋｒ 結合定数 Ｐｒ 残留分極 Ｓ１ 横収縮 Ｓ３ 厚さの伸び
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーリン・フォルカー ドイツ国・01689・ヴァインボーラ・バー トシュゲルストラッセ・19
Claims (3)
- 【請求項１】 厚膜技術によって、キャリヤーの上にＰ
ＺＴ層を製造する方法であって、前記ＰＺＴ層は、単純
にモデファイされたＰＺＴ、および／または、複合灰チ
タン石のＰＺＴを含み、ＰＺＴのＺｒ含量Ｘは、Ｘ≧Ｘ
ｐ＋０．０２≦Ｘp＋０．１０であり、前記Ｘｐは、Ｋr
の最大値によって決定される、類似の位相境界の基本構
成のＺｒ含量であることを特徴とするＰＺＴ層の製造方
法。 - 【請求項２】 前記方法は、５０Ｈｚにおいて、５μｃ
／ｃｍ2の残留分極Ｐrを示す柔らかいＰＺＴを使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記方法は、シンター温度が１０５０℃
以下のＰＺＴを利用することを特徴とする請求項１に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4325167.6 | 1993-07-27 | ||
| DE4325167A DE4325167C1 (de) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Verfahren zur Herstellung von PZT-Schichten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779030A true JPH0779030A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=6493824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17581994A Pending JPH0779030A (ja) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | Ｐｚｔ層の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5501876A (ja) |
| EP (1) | EP0637089B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0779030A (ja) |
| CA (1) | CA2128311C (ja) |
| DE (2) | DE4325167C1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19503517C1 (de) * | 1995-02-03 | 1996-06-27 | Fraunhofer Ges Forschung | PZT-Dickschicht und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP3125624B2 (ja) * | 1995-04-21 | 2001-01-22 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器 |
| DE19521187C2 (de) * | 1995-06-10 | 1997-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verwendung eines ferroelektrischen keramischen Werkstoffs für die Informationsspeicherung bei elektrostatischen Druckverfahren |
| DE19540203A1 (de) * | 1995-10-28 | 1997-04-30 | Fraunhofer Ges Forschung | Großflächige piezokeramische Bauelemente |
| JP3399785B2 (ja) * | 1997-05-27 | 2003-04-21 | 富士通株式会社 | 圧電体装置及びその製造方法 |
| TW555895B (en) * | 2000-09-11 | 2003-10-01 | Ii Vi Inc | Single crystals of lead magnesium niobate-lead titanate |
| DE102004001696A1 (de) * | 2004-01-12 | 2005-10-27 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen einer Korrelation zwischen einem ersten Zustand eines piezoelektrischen Bauteils und einem zweiten Zustand des Bauteils sowie Verwendung der Korrelation |
Citations (8)
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| JPH01264279A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 微細位置決め用電歪素子 |
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| JPH01264280A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 微細位置決め用電歪素子 |
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| GB8809608D0 (en) * | 1988-04-22 | 1988-05-25 | Alcan Int Ltd | Sol-gel method of making ceramics |
| US4963390A (en) * | 1988-10-05 | 1990-10-16 | The Aerospace Corporation | Metallo-organic solution deposition (MOSD) of transparent, crystalline ferroelectric films |
| EP0526048B1 (en) * | 1991-07-18 | 1997-11-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia |
| US5271955A (en) * | 1992-04-06 | 1993-12-21 | Motorola, Inc. | Method for making a semiconductor device having an anhydrous ferroelectric thin film |
-
1993
- 1993-07-27 DE DE4325167A patent/DE4325167C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-14 EP EP94110936A patent/EP0637089B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-14 DE DE59402721T patent/DE59402721D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-18 CA CA002128311A patent/CA2128311C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-27 JP JP17581994A patent/JPH0779030A/ja active Pending
- 1994-07-27 US US08/281,580 patent/US5501876A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59402721D1 (de) | 1997-06-19 |
| EP0637089A1 (de) | 1995-02-01 |
| CA2128311C (en) | 1999-09-28 |
| DE4325167C1 (de) | 1994-09-22 |
| EP0637089B1 (de) | 1997-05-14 |
| US5501876A (en) | 1996-03-26 |
| CA2128311A1 (en) | 1995-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000307 |