JPH02224283A - 積層電歪素子 - Google Patents
積層電歪素子Info
- Publication number
- JPH02224283A JPH02224283A JP1042929A JP4292989A JPH02224283A JP H02224283 A JPH02224283 A JP H02224283A JP 1042929 A JP1042929 A JP 1042929A JP 4292989 A JP4292989 A JP 4292989A JP H02224283 A JPH02224283 A JP H02224283A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrostrictive element
- sintering
- metals
- metal
- laminated electrostrictive
- 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.)
- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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
近年、半導体素子などの集積化が進む中で、その製造工
程においてミクロンオーダーの変位量を制御する技術が
切望されるようになってきた。圧電／電歪効果を利用す
るアクチュエータは、こうした次世代のマイクロメカト
ロニクスの中心を担う機械要素になると期待されている
０例えば光学、天文学又は精密加工などの分野において
、サブミクロンのオーダーで光路長や位置を調整する変
位素子が所望されるようになってきた。
程においてミクロンオーダーの変位量を制御する技術が
切望されるようになってきた。圧電／電歪効果を利用す
るアクチュエータは、こうした次世代のマイクロメカト
ロニクスの中心を担う機械要素になると期待されている
０例えば光学、天文学又は精密加工などの分野において
、サブミクロンのオーダーで光路長や位置を調整する変
位素子が所望されるようになってきた。
従来の技術
積層圧電素子の製造工程の一つに内部電極形成工程があ
る。この内部電極を形成する方法としては、ペーストを
用いたスクリーン印刷法が一般的である。ペーストは金
属微粉末を有機バインダーに分散させスラリー状にした
ものであり、金属微粉末の種類により貴金属ペーストと
卑金属ペーストに大別される。前者は大気中での焼成が
可能であり、後者は窒素雰囲気焼成を行う必要がある。
る。この内部電極を形成する方法としては、ペーストを
用いたスクリーン印刷法が一般的である。ペーストは金
属微粉末を有機バインダーに分散させスラリー状にした
ものであり、金属微粉末の種類により貴金属ペーストと
卑金属ペーストに大別される。前者は大気中での焼成が
可能であり、後者は窒素雰囲気焼成を行う必要がある。
積層圧電素子はセラミック（酸化物）と内部電極（金Ｗ
Ａ）をセラミクスの焼結温度で同時に焼結して製造する
ため、以下の問題が発生する。セラミックスは、窒素中
で焼結を行うと半導体化してしまうために酸素雰囲気で
の焼結が不可欠であ名。
Ａ）をセラミクスの焼結温度で同時に焼結して製造する
ため、以下の問題が発生する。セラミックスは、窒素中
で焼結を行うと半導体化してしまうために酸素雰囲気で
の焼結が不可欠であ名。
また卑金属電極を用いると酸素中での焼結により酸化さ
れてしまい、電極として必要であるところの導電性が失
われてしまう、そこで近年卑金属電極材料を内部電極と
して用いるために種々の検討がなされている０例えば焼
結雰囲気の酸素濃度を厳密に制御することによりこれを
可能としている。
れてしまい、電極として必要であるところの導電性が失
われてしまう、そこで近年卑金属電極材料を内部電極と
して用いるために種々の検討がなされている０例えば焼
結雰囲気の酸素濃度を厳密に制御することによりこれを
可能としている。
但しこの方法で実際に実用化した場合、酸素濃度の制御
が非常に困難であり、生産コストの上昇につながる。ま
た貴金属を用いる方法は以前から広く利用されている。
が非常に困難であり、生産コストの上昇につながる。ま
た貴金属を用いる方法は以前から広く利用されている。
卑金属に比べ焼結雰囲気の制御の必要はないが、金属価
格が卑金属とくらべて格段に高く、積層体素子の価格の
大半がこれらの内部電極の価格で占められているのが現
状である。
格が卑金属とくらべて格段に高く、積層体素子の価格の
大半がこれらの内部電極の価格で占められているのが現
状である。
このように従来の技術で安価でかつ簡単に積層体を製造
できる技術はなかった。
できる技術はなかった。
発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、卑金属電極を用いて酸素濃度の制御を
行わずに焼結が可能なセラミックスｍＲＷ組成物を見い
だすことである。
行わずに焼結が可能なセラミックスｍＲＷ組成物を見い
だすことである。
課題を解決するための手段
従来圧電素子としてジルコン酸チタン酸鉛等が利用され
ていたが、この圧電材料の積層体の内部電極にはＰＬ、
Ｐｄ、Ａｇ等の貴金属が利用されていた。卑金属電極材
料を用いない理由は、窒素中での焼結により磁器自体が
半導体化してしまうためである０本発明者らは上述の欠
点を鋭意検討した結果、セラミックスアクチュエータ用
積層電歪素子であって内部電極として主にＮｉ含有金属
を用いることを特徴とし、また、 ＰｂＴｉ０ｓ−ＰｂＺｒＯｓ系の圧電磁器（ただしＰｂ
の一部がＳｒ、Ｂａ、Ｃａのうち一種以上により置換さ
れ、そのＷｔＡ量が２０ａ ｔ％以上である。）である
ことを特徴とする電歪素子を見いだし発明を完成させる
に至った。
ていたが、この圧電材料の積層体の内部電極にはＰＬ、
Ｐｄ、Ａｇ等の貴金属が利用されていた。卑金属電極材
料を用いない理由は、窒素中での焼結により磁器自体が
半導体化してしまうためである０本発明者らは上述の欠
点を鋭意検討した結果、セラミックスアクチュエータ用
積層電歪素子であって内部電極として主にＮｉ含有金属
を用いることを特徴とし、また、 ＰｂＴｉ０ｓ−ＰｂＺｒＯｓ系の圧電磁器（ただしＰｂ
の一部がＳｒ、Ｂａ、Ｃａのうち一種以上により置換さ
れ、そのＷｔＡ量が２０ａ ｔ％以上である。）である
ことを特徴とする電歪素子を見いだし発明を完成させる
に至った。
本発明でＮｉ金属を主成分と限定した理由は、上記の磁
器の焼結温度は１２００−１３５０°Ｃであり、Ｎｉ以
外の卑金属においては金属の融点が焼結温度よりも低い
ために、焼結中に溶解、揮散してしまう恐れがあるため
である。Ｎｉ金属は融点が１４５０°Ｃ程度で本発明で
示す磁器の焼結温度よりも高い、また融点が高い金属と
して貴金属があるが、この場合価格が非常に高いために
コストの上昇につながる。ただし本発明で言うＮｉ含有
金属とはＮｉと固溶体を作るものでかつ融点が焼結温度
よりも高いものであれば使用できる。またＮｉを主成分
とする限りにおいては、貴金属を含んでいてもコストダ
ウンになるために本発明の一部となりうる０本発明で言
う電歪素子の組成は基本的にはジルコン酸チタン酸鉛で
あるが、ｐｂの一部にアルカリ土類金属を少なくとも２
０ａｔ％置換することにより窒素雰囲気においても半導
体化しない磁器が発見された。
器の焼結温度は１２００−１３５０°Ｃであり、Ｎｉ以
外の卑金属においては金属の融点が焼結温度よりも低い
ために、焼結中に溶解、揮散してしまう恐れがあるため
である。Ｎｉ金属は融点が１４５０°Ｃ程度で本発明で
示す磁器の焼結温度よりも高い、また融点が高い金属と
して貴金属があるが、この場合価格が非常に高いために
コストの上昇につながる。ただし本発明で言うＮｉ含有
金属とはＮｉと固溶体を作るものでかつ融点が焼結温度
よりも高いものであれば使用できる。またＮｉを主成分
とする限りにおいては、貴金属を含んでいてもコストダ
ウンになるために本発明の一部となりうる０本発明で言
う電歪素子の組成は基本的にはジルコン酸チタン酸鉛で
あるが、ｐｂの一部にアルカリ土類金属を少なくとも２
０ａｔ％置換することにより窒素雰囲気においても半導
体化しない磁器が発見された。
実施例
実施例Ｉ
Ｐ ｂ Ｏ、Ｂ ａ ＣＯｚ、ＺｒＯ，、Ｔ ｉ Ｏｚ
の各原料を（Ｐ ｂｌ−ｘＢ ａａ＋） （Ｚ ｒ＊
、ｓｓＴ ｉｅ、＊ｓ） Ｏｓとなるように秤量配合し
、ボールミルで１０時間混合した。得られた混合物を８
００〜９００°Ｃで２時間仮焼した。その後、再度ボー
ルミルで微粉砕した。乾燥後、溶媒、バインダーを添加
し、ドクタープレイドにより薄膜を作成した。このＴｉ
１ｅにＮｉペーストを印刷塗布し、各薄膜を積み重ね熱
圧着を行い積層化した。これを１２００〜１３５０°Ｃ
で３時間窒素中で焼結した。焼結した磁器の形状は電極
間距離が１００ミクロンでｌ１００ｒとした。焼結した
ｉｆｆ器の両端から一層おきに電極を取り出し、これを
外部電極とした。外部電極に電圧を印加し、１０ｋＶ／
ｃｍでの変位量、絶縁抵抗（ＤＣ２０Ｖ）を測定した。
の各原料を（Ｐ ｂｌ−ｘＢ ａａ＋） （Ｚ ｒ＊
、ｓｓＴ ｉｅ、＊ｓ） Ｏｓとなるように秤量配合し
、ボールミルで１０時間混合した。得られた混合物を８
００〜９００°Ｃで２時間仮焼した。その後、再度ボー
ルミルで微粉砕した。乾燥後、溶媒、バインダーを添加
し、ドクタープレイドにより薄膜を作成した。このＴｉ
１ｅにＮｉペーストを印刷塗布し、各薄膜を積み重ね熱
圧着を行い積層化した。これを１２００〜１３５０°Ｃ
で３時間窒素中で焼結した。焼結した磁器の形状は電極
間距離が１００ミクロンでｌ１００ｒとした。焼結した
ｉｆｆ器の両端から一層おきに電極を取り出し、これを
外部電極とした。外部電極に電圧を印加し、１０ｋＶ／
ｃｍでの変位量、絶縁抵抗（ＤＣ２０Ｖ）を測定した。
変位量の測定はポテンシヨメータにより行った。測定結
果の一例を第１表に示す。
果の一例を第１表に示す。
第１表
Ｎｏ、 ｘ 変位量 絶縁抵抗（ミクロ
ン） （オームセンチ） 本２ ０ 率比較例 ５．３ ６ｘｌＯ” ３ｘｌＯ’ ６ｘｌＯ” 発明の効果 上述したように、本発明のＰＺＴ系にアルカリ土類金属
を添加することにより、窒素中で焼結しても半導体化せ
ず、絶縁抵抗が１０１３オームセンチ以上もある磁器組
成物を見いだした。これはこれまで−船釣に用いられて
いたジルコン酸チタン酸鉛にアルカリ土類金属を添加す
ることにより達成されるものである。窒素中で焼結が可
能になったことにより、内部電極として雰囲気制御を必
要としないでＮｉ金属を用いるこ、とが可能となった。
ン） （オームセンチ） 本２ ０ 率比較例 ５．３ ６ｘｌＯ” ３ｘｌＯ’ ６ｘｌＯ” 発明の効果 上述したように、本発明のＰＺＴ系にアルカリ土類金属
を添加することにより、窒素中で焼結しても半導体化せ
ず、絶縁抵抗が１０１３オームセンチ以上もある磁器組
成物を見いだした。これはこれまで−船釣に用いられて
いたジルコン酸チタン酸鉛にアルカリ土類金属を添加す
ることにより達成されるものである。窒素中で焼結が可
能になったことにより、内部電極として雰囲気制御を必
要としないでＮｉ金属を用いるこ、とが可能となった。
また貴金属を用いないために大幅なコストダウンにつな
がる。
がる。
特許出願人 三井東圧化学株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）セラミクスアクチュエータ用積層電歪素子であって
内部電極として主にＮｉ含有金属を用いることを特徴と
する積層電歪素子。 ２）電歪素子がＰｂＴｉＯ＿３−ＰｂＺｒＯ＿３系の圧
電磁器（ただしＰｂの一部がＳｒ、Ｂａ、Ｃａのうち一
種以上によって置換され、その置換量が２０ａｔ％以上
である。）である請求項１記載の積層電歪素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042929A JPH02224283A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 積層電歪素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042929A JPH02224283A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 積層電歪素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224283A true JPH02224283A (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=12649709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1042929A Pending JPH02224283A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 積層電歪素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02224283A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001024287A3 (de) * | 1999-09-30 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Innenelektroden für einen piezostapelaktor und zugehöriges herstellung-verfahren |
| WO2002004379A3 (de) * | 2000-07-11 | 2002-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Gesinterter, elektrisch leitfähiger werkstoff, keramisches mehrlagenbauteil mit diesem werkstoff, und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2004349688A (ja) * | 2003-04-28 | 2004-12-09 | Kyocera Corp | セラミックス基板、圧電アクチュエータ基板、圧電アクチュエータおよびこれらの製造方法 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1042929A patent/JPH02224283A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001024287A3 (de) * | 1999-09-30 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Innenelektroden für einen piezostapelaktor und zugehöriges herstellung-verfahren |
| WO2002004379A3 (de) * | 2000-07-11 | 2002-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Gesinterter, elektrisch leitfähiger werkstoff, keramisches mehrlagenbauteil mit diesem werkstoff, und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2004349688A (ja) * | 2003-04-28 | 2004-12-09 | Kyocera Corp | セラミックス基板、圧電アクチュエータ基板、圧電アクチュエータおよびこれらの製造方法 |
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