JPH0319714B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0319714B2 JPH0319714B2 JP61237006A JP23700686A JPH0319714B2 JP H0319714 B2 JPH0319714 B2 JP H0319714B2 JP 61237006 A JP61237006 A JP 61237006A JP 23700686 A JP23700686 A JP 23700686A JP H0319714 B2 JPH0319714 B2 JP H0319714B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- piezoelectric
- sintering
- sheets
- sintered
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉛、ビスマス、錫などの揮発性成分
を含んだ圧電体シート焼結体の製造方法に関する
もである。特に厚さが50μｍ〜0.5mmの焼結体の焼
結に際し、揮発分の揮発を抑え、かつ、そり、う
ねりの小さい薄板を効率良く、かつ安定に製造で
きる方法を提供するものである。
を含んだ圧電体シート焼結体の製造方法に関する
もである。特に厚さが50μｍ〜0.5mmの焼結体の焼
結に際し、揮発分の揮発を抑え、かつ、そり、う
ねりの小さい薄板を効率良く、かつ安定に製造で
きる方法を提供するものである。
圧電体薄板セラミツクスは圧電ブザー、スピー
カー、アクチユエーターなどの応用分野は多岐に
恒り、生産規模も増大の一途にある。
カー、アクチユエーターなどの応用分野は多岐に
恒り、生産規模も増大の一途にある。
このため、効率的な製造方法が望まれている。
通常、圧電体薄板セラミツクスの製造は、焼結体
ブロツクを切断、研摩加工する方法と、圧電セラ
ミツク原料粉を有機結合剤、有機溶剤と混合し、
スラリーとなし、これをドクタープレード法など
の方法によりグリーンシートを作り、所望の形に
打ち抜き焼結する方法がある。前者の方法は切
断、研摩加工に工数が掛り大量生産には不利であ
る。一方、後者は焼成時の収縮のため変形、亀
裂、反り、うねりが生ずることが多い。また薄板
製造の場合は、ブロツク状の場合に比し体積当り
の外表面積が大きいため鉛、ビスマス、錫などの
揮発成分を含むものではこれら揮発分が焼結時に
揮発し焼結体に不均一を生ずる欠点があつた。
通常、圧電体薄板セラミツクスの製造は、焼結体
ブロツクを切断、研摩加工する方法と、圧電セラ
ミツク原料粉を有機結合剤、有機溶剤と混合し、
スラリーとなし、これをドクタープレード法など
の方法によりグリーンシートを作り、所望の形に
打ち抜き焼結する方法がある。前者の方法は切
断、研摩加工に工数が掛り大量生産には不利であ
る。一方、後者は焼成時の収縮のため変形、亀
裂、反り、うねりが生ずることが多い。また薄板
製造の場合は、ブロツク状の場合に比し体積当り
の外表面積が大きいため鉛、ビスマス、錫などの
揮発成分を含むものではこれら揮発分が焼結時に
揮発し焼結体に不均一を生ずる欠点があつた。
これまでに、グリーンシートを焼結する際に、
グリーンシート面に散布または塗布する粉体とし
て、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウムなどの高融点酸化物を用いる方法
（特公昭60−8990号公報、特開昭56−14476号公
報）、純度95％以上、粒径２〜7μｍで分級された
酸化ジルコニウムを用いる方法（特開昭57−
60877号公報）、シート素材と同じ組成の焼結され
た焼結材粉末を用いる方法（特開昭57−190377号
公報）及び1000〜1400℃で熱処理した10〜50μｍ
の粒子を80重量％以上含むジルコニア粉末を用い
る方法（特開昭61−31353号公報）などが提案さ
れている。
グリーンシート面に散布または塗布する粉体とし
て、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウムなどの高融点酸化物を用いる方法
（特公昭60−8990号公報、特開昭56−14476号公
報）、純度95％以上、粒径２〜7μｍで分級された
酸化ジルコニウムを用いる方法（特開昭57−
60877号公報）、シート素材と同じ組成の焼結され
た焼結材粉末を用いる方法（特開昭57−190377号
公報）及び1000〜1400℃で熱処理した10〜50μｍ
の粒子を80重量％以上含むジルコニア粉末を用い
る方法（特開昭61−31353号公報）などが提案さ
れている。
上記のうち、ジルコニア、アルミナ、マグネシ
アなどの粉末を用いるケースではこれら粉末が焼
結体に喰い込み凹凸を生じ、またジルコニア、ア
ルミナは特に酸化鉛と反応しやすく酸化鉛の外部
への拡散を助長するため、焼結体に不均一を生じ
やすいという欠点がある。
アなどの粉末を用いるケースではこれら粉末が焼
結体に喰い込み凹凸を生じ、またジルコニア、ア
ルミナは特に酸化鉛と反応しやすく酸化鉛の外部
への拡散を助長するため、焼結体に不均一を生じ
やすいという欠点がある。
他方、シート素材と同じ組成の焼結された焼結
粉末では上記のような問題はないが、１度高温で
焼結されたものを粉砕することは極めて困難な作
業であり、粉砕工程で不純物などの混入の危検性
が多い。さらに焼結体を粉砕できたとしてもこの
粉体は一度、焼結温度に加熱されており、もはや
収縮しない。このためグリーンシート間にある粉
末に角部があれば焼結体表面に凹凸部が出来易
い。したがつてグリーンシートの間に散布粉末の
大きさに限定が生ずる。特開昭57−190377号公報
ではこの粒径を１〜5μｍとしている。しかし、
１〜5μｍの粉末を効率良く作ることは極めて困
難であると考えられる。
粉末では上記のような問題はないが、１度高温で
焼結されたものを粉砕することは極めて困難な作
業であり、粉砕工程で不純物などの混入の危検性
が多い。さらに焼結体を粉砕できたとしてもこの
粉体は一度、焼結温度に加熱されており、もはや
収縮しない。このためグリーンシート間にある粉
末に角部があれば焼結体表面に凹凸部が出来易
い。したがつてグリーンシートの間に散布粉末の
大きさに限定が生ずる。特開昭57−190377号公報
ではこの粒径を１〜5μｍとしている。しかし、
１〜5μｍの粉末を効率良く作ることは極めて困
難であると考えられる。
本発明は、以上の従来技術における問題を解決
して均一な圧電体薄板セラミツクスを効率良く、
安定に製造する方法を提供することを目的とす
る。
して均一な圧電体薄板セラミツクスを効率良く、
安定に製造する方法を提供することを目的とす
る。
本発明は、焼結することにより圧電特性を示す
圧電体原料粉末より製造したグリーンシートと重
ねて焼結するに際し、該グリーンシート間にグリ
ーンシートを製造する際に使用した圧電体原料粉
末と同一組成の600〜900℃で仮焼された粒度１〜
50μｍの粉末を散布もしくは塗布して重ね焼きす
る方法である。
圧電体原料粉末より製造したグリーンシートと重
ねて焼結するに際し、該グリーンシート間にグリ
ーンシートを製造する際に使用した圧電体原料粉
末と同一組成の600〜900℃で仮焼された粒度１〜
50μｍの粉末を散布もしくは塗布して重ね焼きす
る方法である。
本発明者らは、前記諸問題を解決すべく鋭意研
究した結果、グリーンシートの製造に用いたのと
同じ圧電体原料粉末を600〜900℃で仮焼し、これ
を１〜50μｍの範囲内の大きさに粉砕もしくは微
粉砕した粉末をグリーンシートの間に散布もしく
は塗布した後グリーンシートを重ね焼きすること
により効率良く、かつ安定して焼結薄板を製造し
うることを見いだし本発明をなすに至つた。
究した結果、グリーンシートの製造に用いたのと
同じ圧電体原料粉末を600〜900℃で仮焼し、これ
を１〜50μｍの範囲内の大きさに粉砕もしくは微
粉砕した粉末をグリーンシートの間に散布もしく
は塗布した後グリーンシートを重ね焼きすること
により効率良く、かつ安定して焼結薄板を製造し
うることを見いだし本発明をなすに至つた。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明に用いられる圧電体セラミツクス素材は
鉛、ビスマス、錫などの揮発性成分を含むペロブ
スカイト型、タングステンブロンズ型結晶化合物
からなるものであれば単成分、多成分いずれでも
良い。
鉛、ビスマス、錫などの揮発性成分を含むペロブ
スカイト型、タングステンブロンズ型結晶化合物
からなるものであれば単成分、多成分いずれでも
良い。
上記素材を構成する原料粉をボールミルなどに
より混合し600〜900℃で仮焼する。この仮焼粉の
一部を取り、粉砕機により１〜50μｍに粉砕する
か、あるいは湿式ボールミルなどにより微粉砕
し、スプレー乾燥により１〜50μｍの粉末を得
る。
より混合し600〜900℃で仮焼する。この仮焼粉の
一部を取り、粉砕機により１〜50μｍに粉砕する
か、あるいは湿式ボールミルなどにより微粉砕
し、スプレー乾燥により１〜50μｍの粉末を得
る。
粒径が1μｍ以下となると粉末の流動性が悪く
なり取り扱いが困難となり、また50μｍ以上では
焼結体薄板の表面性状が悪くなる。
なり取り扱いが困難となり、また50μｍ以上では
焼結体薄板の表面性状が悪くなる。
粉砕方法または造粒方法については何ら限定す
るものはない。
るものはない。
他方、仮焼粉の大部分は有機結合剤、可塑剤、
揮発性有機溶剤と混合されボールミル、チユーブ
ミル、振動ミルなどにより混合され、ドクターブ
レード法などによる製造に適した粘度に調整しつ
つ脱泡される。ここに用いられる有機結合剤、可
塑剤等およびそれらの混合率は通常用いられてい
る比率で特に問題はない。また、ドクターブレー
ド用スラリーの調製は有機溶剤法に限定するもの
でなく、水溶液法でも良い。
揮発性有機溶剤と混合されボールミル、チユーブ
ミル、振動ミルなどにより混合され、ドクターブ
レード法などによる製造に適した粘度に調整しつ
つ脱泡される。ここに用いられる有機結合剤、可
塑剤等およびそれらの混合率は通常用いられてい
る比率で特に問題はない。また、ドクターブレー
ド用スラリーの調製は有機溶剤法に限定するもの
でなく、水溶液法でも良い。
上記スラリーをドクターブレード法などにより
グリーンシートにする。
グリーンシートにする。
このグリーンシートを所定の寸法に切断後、先
に調整した１〜50μｍの仮焼粉をグリーンシート
表面に散布または塗布し、これを重ねる。重ねる
枚数はグリーンシートの厚みによるが、50μｍで
10〜300枚100μｍで10〜200枚、0.5mmで５〜40枚
程度が好ましい。
に調整した１〜50μｍの仮焼粉をグリーンシート
表面に散布または塗布し、これを重ねる。重ねる
枚数はグリーンシートの厚みによるが、50μｍで
10〜300枚100μｍで10〜200枚、0.5mmで５〜40枚
程度が好ましい。
前記重ねる枚数の下限値以下の枚数の場合重ね
焼結による工業的効果が小さく、また重ねた際の
全体の厚みが小さい場合には外表面積が大きくな
り過ぎて揮発成分の揮発が問題となつてくるため
雰囲気制御に特別な工夫が必要となつてくる。
焼結による工業的効果が小さく、また重ねた際の
全体の厚みが小さい場合には外表面積が大きくな
り過ぎて揮発成分の揮発が問題となつてくるため
雰囲気制御に特別な工夫が必要となつてくる。
他方、上記の重ねる枚数の上限以上となる場
合、焼結時に下部のシート同志が融着する傾向が
みられるので好ましくない。
合、焼結時に下部のシート同志が融着する傾向が
みられるので好ましくない。
粉の散布または塗布方法については特に限定は
ない。例えばグリーンシートを並べておき、フル
イを通し、グリーンシート表面に散布する方法、
粉を水に懸濁させておきグリーンシートに塗布す
る方法などがある。
ない。例えばグリーンシートを並べておき、フル
イを通し、グリーンシート表面に散布する方法、
粉を水に懸濁させておきグリーンシートに塗布す
る方法などがある。
以上のように粉体を散布または塗布されたグリ
ーンシートを重ね電気炉内で500℃程度の温度で
十分脱脂し室温まで徐冷する。ついでこのもの
を、積み重ねた状態でさや詰し、密閉し、焼結す
る。焼結温度は用いる圧電体素材に適した温度で
行われるが、通常は1000℃〜1350℃の範囲内の温
度が用いられる。
ーンシートを重ね電気炉内で500℃程度の温度で
十分脱脂し室温まで徐冷する。ついでこのもの
を、積み重ねた状態でさや詰し、密閉し、焼結す
る。焼結温度は用いる圧電体素材に適した温度で
行われるが、通常は1000℃〜1350℃の範囲内の温
度が用いられる。
本発明によれば反り、うねりが少なく、反り戻
し焼結はまつたく不要で、均質で良好な圧電特性
を示す薄板焼結体が得られる。
し焼結はまつたく不要で、均質で良好な圧電特性
を示す薄板焼結体が得られる。
以下、本発明について実施例により説明する。
実施例 １
Pb（Zr0.535 Ti0.465）O3の組成比になるよう
配合された原料粉末を湿式ボールミル粉砕し、
850℃で仮焼した。この１部を取り、１〜50μｍ
にメノウ乳鉢で粉砕、融着防止用粉末を得た。次
に、残りの仮焼粉に結合剤３重量％、可塑剤２重
量％、分散剤0.2重量％、湿潤剤２重量％を加え、
さらに溶剤としてエタノール、MEK、イソプロ
パノール、ブタノールを合せて40重量％を加え、
ボールミルにて24時間混合した。この混合物を真
空脱泡機に入れ粘度が30000cpになるよう粘度調
整しつつ脱泡し、シート用スラリーを得た。この
スラリーをドクターブレード法により乾燥膜厚
0.1mmの生シートを得た。これを30mmφの円板に
打抜き、100メツシユの振動機付フルイ下をコン
ベヤーで流し、円板上に前記粉体を散布した。こ
の円板を150枚重ね電気炉内で500℃で脱脂したの
ち、アルミナ製匣鉢に密閉し、1200℃で３時間焼
結した。
配合された原料粉末を湿式ボールミル粉砕し、
850℃で仮焼した。この１部を取り、１〜50μｍ
にメノウ乳鉢で粉砕、融着防止用粉末を得た。次
に、残りの仮焼粉に結合剤３重量％、可塑剤２重
量％、分散剤0.2重量％、湿潤剤２重量％を加え、
さらに溶剤としてエタノール、MEK、イソプロ
パノール、ブタノールを合せて40重量％を加え、
ボールミルにて24時間混合した。この混合物を真
空脱泡機に入れ粘度が30000cpになるよう粘度調
整しつつ脱泡し、シート用スラリーを得た。この
スラリーをドクターブレード法により乾燥膜厚
0.1mmの生シートを得た。これを30mmφの円板に
打抜き、100メツシユの振動機付フルイ下をコン
ベヤーで流し、円板上に前記粉体を散布した。こ
の円板を150枚重ね電気炉内で500℃で脱脂したの
ち、アルミナ製匣鉢に密閉し、1200℃で３時間焼
結した。
得られた薄板焼結体は反りうねりが少なく、電
極印刷時の割れは皆無であつた。
極印刷時の割れは皆無であつた。
実施例 ２
実施例１で用いたスラリーから乾燥膜厚0.6mm
の生シートを得た。これを40mm×70mmに打ち抜
き、実施例１と同様に生シート上に粉を散布し
た。この矩形板を30枚重ね、実施例１の方法で脱
脂、焼結した。得られた薄板焼結体は反り、うね
りが少なく電極印刷時の割れは皆無であつた。
の生シートを得た。これを40mm×70mmに打ち抜
き、実施例１と同様に生シート上に粉を散布し
た。この矩形板を30枚重ね、実施例１の方法で脱
脂、焼結した。得られた薄板焼結体は反り、うね
りが少なく電極印刷時の割れは皆無であつた。
実施例 ３
実施例１で用いたと同じ仮焼粉を用い、その１
部を取り、1.5wt％の結合剤、0.2wt％の分散材、
少量の消泡材と水を加え16時間ボールミルしたの
ち、スプレードライヤーにて１〜50μｍの粉体を
得た。次に、実施例１、２で得た生シート上に上
記粉体を散布し0.1mmの厚さのものについては200
枚、0.6mmの厚さのものについては40枚重ね、実
施例１、２と同様に脱脂、焼結した。
部を取り、1.5wt％の結合剤、0.2wt％の分散材、
少量の消泡材と水を加え16時間ボールミルしたの
ち、スプレードライヤーにて１〜50μｍの粉体を
得た。次に、実施例１、２で得た生シート上に上
記粉体を散布し0.1mmの厚さのものについては200
枚、0.6mmの厚さのものについては40枚重ね、実
施例１、２と同様に脱脂、焼結した。
得られた薄板は実施例１、２と同様、良好であ
つた。
つた。
600〜900℃で仮焼した粉体を用いることにより
600〜900℃では粉体同志の固着が弱く容易に
１〜5μｍに粉砕できるため、粉砕コストも安
く、不純物も混入されにくい。
１〜5μｍに粉砕できるため、粉砕コストも安
く、不純物も混入されにくい。
微粉砕も容易であり、スプレードライヤーな
どにより１〜50μｍの造粒粉を得やすい。
どにより１〜50μｍの造粒粉を得やすい。
焼結時、粉自体が部分焼結し、粒径が小さく
なるため散布または塗布する粒径の範囲を広く
取つても反り、うねり等に対してもまつたく問
題ない。
なるため散布または塗布する粒径の範囲を広く
取つても反り、うねり等に対してもまつたく問
題ない。
以上、散布または塗布する粉末の調製が極め
て容易である。
て容易である。
など実用値価値が大きい。
Claims (1)
- １ 焼結することにより圧電特性を示す圧電体原
料粉末より製造したグリーンシートを重ねて焼結
するに際し、該グリーンシート間にグリーンシー
トを製造する際に使用する圧電体原料粉末と同一
組成の600〜900℃で仮焼された粒径１〜50μｍの
粉末を散布もしくは塗布して重ね焼きすることを
特徴とする圧電セラミツク薄板焼結体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237006A JPS6392069A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 圧電セラミツク薄板焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237006A JPS6392069A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 圧電セラミツク薄板焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6392069A JPS6392069A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0319714B2 true JPH0319714B2 (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=17008989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61237006A Granted JPS6392069A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 圧電セラミツク薄板焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6392069A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6715192B2 (en) * | 1998-12-28 | 2004-04-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing a piezoelectric/electrostrictive device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61208880A (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-17 | Nec Corp | 電歪効果素子の製造方法 |
-
1986
- 1986-10-07 JP JP61237006A patent/JPS6392069A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6392069A (ja) | 1988-04-22 |
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