JPH11284244A

JPH11284244A - 圧電／電歪膜型アクチュエータ

Info

Publication number: JPH11284244A
Application number: JP10087579A
Authority: JP
Inventors: Takuya Gendoshi; 拓哉源通
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉のセラミック基板１上に形成する圧電／電
歪膜との密着性を高めるとともに、圧電／電歪膜４を緻
密化させて所望の圧電／電歪特性が得られる圧電／電歪
膜アクチュエータを提供する。【解決手段】薄肉のセラミック基板１上にＰｔからなる
第一導電膜２を形成するとともに、該第一導電膜２上に
第一導電膜２より融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、あ
るいはＲｈからなる第二導電膜３を積層するか、あるい
は上記第一導電膜３上に第一導電膜２より融点の低いＰ
ｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、あるいはＰｔ−Ｐｄからなる第
二導電膜３を積層し、該第二導電膜３上に圧電／電歪膜
４及び電極膜５を順次積層一体化して圧電／電歪膜型ア
クチュエータを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉のセラミック
基板上にＰｔからなる第一導電膜とＰｔを含む合金から
なる第二導電膜を介して圧電／電歪膜及び電極膜を順次
積層一体化してなる圧電／電歪膜型アクチュエータに関
するものであり、例えば、インクジェット記録ヘッド、
マイクロホン、振動体、発振体、各種変位センサー、ポ
ンプ、スイッチなどに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
精密加工分野や光学分野においては、サブミクロンオー
ダーでの位置制御が求められており、この位置制御に強
誘電体等の圧電／電歪材料に電界を加えたときに起こる
逆圧電効果や電歪効果に基づく変位あるいはその逆の現
象を利用した圧電／電歪膜型アクチュエータが使用され
ている。

【０００３】例えば、インクジェット記録ヘッドにおい
ては、ユニモルフ型やバイモルフ型等の圧電／電歪膜型
アクチュエータが使用されており、小型化、高密度化、
低電圧駆動、高速応答性等の特性が要求されている。

【０００４】図４に一般的な圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの構造を示すように、このアクチュエータはユニモ
ルフ型と呼ばれるもので、薄肉の絶縁性セラミック基板
１上に該セラミック基板１と密着性の高いＰｔからなる
下側電極膜６を形成するとともに、該下側電極膜６上に
ジルコン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッ
ケルニオブ酸鉛、アンチモンスズ鉛等の圧電材料からな
る圧電／電歪膜４を積層し、さらに上記圧電／電歪膜４
上にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の高融点金属からなる上側電極
膜５を積層一体化したものがあった（特開平６−２６０
６９４号公報参照）。

【０００５】このようなセラミック基板１上に下側電極
膜６、圧電／電歪膜４、上側電極膜５からなる圧電／電
歪駆動部７を形成したものは、低電圧駆動で高速応答性
を有するとともに、電界誘起歪みの横効果による大きな
屈曲変位が得られるという利点があった。

【０００６】しかしながら、Ｐｔからなる下側電極膜６
上に直接圧電／電歪膜４を積層一体化すると、圧電／電
歪膜４を十分に緻密化させることができないために下側
電極膜６と上側電極膜５に通電して圧電／電歪膜４に電
界誘起歪みを発生させたとしても所望の圧電／電歪特性
が得られず、大きな屈曲変位が得られないといった課題
があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者ら
は、Ｐｔからなる導電膜上に積層した圧電／電歪膜を緻
密化させることができない原因について研究したとこ
ろ、上記圧電材料からなる圧電／電歪膜の熱処理温度領
域（９００〜１３００℃）において、圧電／電歪膜を構
成する圧電材料とＰｔからなる電極膜との密着性が高い
ために圧電材料の収縮が阻害され、その結果、圧電／電
歪膜を緻密化できないことを知見した。

【０００８】そして、本件発明者は、圧電／電歪膜を十
分に緻密化し、所望の圧電／電歪特性が得られる圧電／
電歪膜型アクチュエータについて、さらに鋭意研究を重
ねたところ、Ｐｔからなる導電膜と圧電／電歪膜との間
に、Ｐｔからなる導電膜より融点の高い導電膜を介在さ
せるか、あるいは逆にＰｔからなる導電膜より融点の低
い導電膜を介在させることにより、圧電／電歪膜を緻密
化して所望の圧電／電歪特性を発揮できることを突き止
めた。

【０００９】即ち、本発明は、薄肉のセラミック基板上
にＰｔからなる第一導電膜を形成し、該第一導電膜上に
第一導電膜より融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｒｈ
のいずれかからなる第二導電膜あるいは上記第一導電膜
より融点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄの
いずれかからなる第二導電膜を積層し、該第二導電膜上
に圧電／電歪膜及び電極膜を順次積層一体化して圧電／
電歪膜型アクチュエータを構成したものである。

【００１０】

【作用】本願発明によれば、薄肉のセラミック基板上に
Ｐｔからなる第一導電膜を形成してあることから、セラ
ミック基板との密着性を高めることができ、圧電／電歪
膜を駆動させたとしても第一導電膜がセラミック基板よ
り剥離することがない。

【００１１】また、本発明によれば、上記Ｐｔからなる
第一導電膜上に第一導電膜より融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐ
ｔ−Ｒｈ、Ｒｈのいずれかからなる第二導電膜を介して
圧電／電歪膜を積層一体化するか、あるいは上記Ｐｔか
らなる第一導電膜上に第一導電膜より融点の低いＰｔ−
Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄのいずれかからなる第二
導電膜を介して圧電／電歪膜を積層一体化してあること
から、圧電／電歪膜を緻密化させることができる。即
ち、第二導電膜として第一導電膜より融点の高いＰｔ−
Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｒｈのいずれかの金属や合金を用いる
ことにより、圧電／電歪膜の熱処理温度領域（９００〜
１３００℃）において、圧電／電歪膜を構成する圧電材
料と第二導電膜との密着力を低下させることができるた
めに圧電材料が収縮しやすくなり、圧電／電歪膜を緻密
化させることができ、また、第二導電膜として第一導電
膜より融点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄ
のいずれかの合金を用いることにより、、圧電／電歪膜
の熱処理温度領域（９００〜１３００℃）において、第
二導電膜の表面を軟化あるいは剛性を低下させることが
できるために圧電材料が収縮しやすくなり、圧電／電歪
膜を緻密化させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。なお、図４と同一部分については同一符号で
示す。

【００１３】図１は本発明の圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの一例を示す斜視図である。このアクチュエータは
ユニモルフ型と呼ばれるもので、薄肉のセラミック基板
１上にＰｔからなる第一導電膜２を形成し、該第一導電
膜２上に第一導電膜２より融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐｔ−
Ｒｈ、Ｒｈのいずれかからなる第二導電膜３を積層する
か、あるいは上記第一導電膜２上に第一導電膜２より融
点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄのいずれ
かからなる第二導電膜３を積層し、該第二導電膜３上に
圧電／電歪膜４を積層したあと、圧電／電歪膜４上に電
極膜５を積層したもので、各膜２〜５は熱処理によって
セラミック基板１上に順次積層一体化したものである。

【００１４】また、図２は本発明の圧電／電歪膜型アク
チュエータの他の例を示す斜視図であり、このアクチュ
エータはバイモルフ型と呼ばれるもので、薄肉のセラミ
ック基板１の上下面にＰｔからなる第一導電膜２を形成
し、該第一導電膜２上に第一導電膜２より融点の高いＰ
ｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｒｈのいずれかからなる第二導電
膜３を積層するか、あるいは上記第一導電膜２上に第一
導電膜２より融点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ
−Ｐｄのいずれかからなる第二導電膜３を積層し、該第
二導電膜３上に圧電／電歪膜４を積層したあと、圧電／
電歪膜４上に電極膜５を積層したもので、各膜２〜５は
熱処理によってセラミック基板１上に順次積層一体化し
たものである。

【００１５】図１及び図２に示す圧電／電歪膜型アクチ
ュエータにおいて、セラミック基板１を構成する材質と
しては、アルミナセラミックス、炭化珪素セラミック
ス、窒化珪素セラミックス、ジルコニアセラミックス、
あるいはランタンクロマイト系等のペロブスカイト型の
結晶構造を有するセラミックスを用いることができ、こ
れらの中でも特にジルコニアセラミックス及びペロブス
カイト型の結晶構造を有するセラミックスはＰｔからな
る第一電極膜２との反応が少ないため、セラミック基板
１の構成成分が第一導電膜２上に積層する圧電／電歪膜
４に拡散することを防ぐことができるため、圧電／電歪
膜４の特性を劣化させることがない。

【００１６】なお、圧電／電歪膜４を駆動させるにあた
っては、セラミック基板１が絶縁性のセラミックスであ
る場合には、第一導電膜２及び／又は第一導電膜３を下
側電極とし、セラミック基板１が導電性を有するセラミ
ックスである場合には、セラミック基板１を下側電極と
すれば良い。

【００１７】また、電界誘起歪みを発生する圧電／電歪
膜４を構成する材質としては、ジルコン酸チタン酸鉛
（ＰＺＴ系）を主成分とする材料、マグネシウムニオブ
酸鉛（ＰＭＮ系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ
酸鉛を主成分とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分
とする材料、チタン酸鉛を主成分とする材料、チタン酸
バリウムを主成分とする材料、さらにはこれら主成分の
複合材料等を用いることができ、好ましくはマグネシウ
ムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とす
る材料もしくはニッケルニオブ酸鉛とマグネシウムニオ
ブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とする材料
により形成することが好ましい。

【００１８】さらに、圧電／電歪膜４上に積層する電極
膜５の材質としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｈ等の高融
点金属や、Ｐｔ−Ａｕ、Ｐｂ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｂ等の合
金を主成分とする電極材料を用いることができる。

【００１９】そして、上記セラミック基板１上に形成す
る第一導電膜２はＰｔを用いることが重要である。上記
Ｐｔは他の高融点金属と比較してセラミック基板１との
密着性に優れることから、圧電／電歪膜４を駆動させて
セラミック基板１を屈曲変位させても剥離することがな
い。

【００２０】また、上記Ｐｔからなる第一導電膜２と圧
電／電歪膜４との間には第一導電膜２より融点の高いＰ
ｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、あるいはＲｈからなる第二導電膜
３を介在させるか、あるいは第一導電膜２より融点の低
いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、あるいはＰｔ−Ｐｄからな
る第二導電膜３を介在させることが重要である。

【００２１】即ち、Ｐｔからなる第一導電膜２上にＰｔ
より融点の高い第二導電膜３を設けることで、上記第二
導電膜３上に形成した圧電／電歪膜４を緻密化するため
に熱処理を加えたとしても、前記圧電材料の熱処理温度
領域（９００〜１３００℃）において第一導電膜２の表
面が軟化したり剛性が低下するようなことがないため、
圧電／電歪膜４を構成する圧電材料と第二導電膜３との
間の密着力が小さくなり、圧電材料が収縮しやすくなる
ため、圧電／電歪膜４を緻密化することができ、他方、
Ｐｔからなる第一導電膜２上にＰｔより融点の低い第二
導電膜３を設けることで、上記第二導電膜３上に形成し
た圧電／電歪膜４を緻密化するために熱処理を加える
と、前記圧電材料の熱処理温度領域（９００〜１３００
℃）において第一導電膜２の表面を大きく軟化させたり
剛性を大きく低下させることができるため、圧電／電歪
膜４を構成する圧電材料が収縮しやすくなり、圧電／電
歪膜４を緻密化することができる。

【００２２】そして、Ｐｔより融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐ
ｔ−Ｒｈ、ＲｈあるいはＰｔより融点の低いＰｔ−Ａ
ｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−ＰｄはいずれもＰｔを含む合金
あるいはＰｔと馴染みやすいＲｈからなるため、第一導
電膜２との密着性を高めることができる。

【００２３】その為、いずれの材質からなる第二導電膜
３を用いたとしても圧電／電歪膜４を緻密化することが
できるため、圧電／電歪膜４を駆動させれば所望の圧電
／電歪特性を得ることができ、低電圧駆動でありながら
大きな屈曲変位が得られる圧電／電歪膜型アクチュエー
タを得ることができる。

【００２４】ただし、このような効果を得るためには、
第二導電膜３としてＰｔより融点の高いＰｔ−Ｗ、Ｐｔ
−Ｒｈ、Ｒｈを用いる時には第一導電膜２を構成するＰ
ｔより融点が５０℃以上高いものが望ましく、また、第
二導電膜３としてＰｔより融点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ
−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄを用いる時には第一導電膜２を構成
するＰｔより融点が３０〜４００℃の範囲で低いものが
望ましい。

【００２５】また、圧電／電歪膜４により発生する電界
誘起歪みを効率良くセラミック基板１に伝達させて設計
通り屈曲変位させるには、第一導電膜２及び第二導電膜
３の合計厚み幅を１〜５μｍ、好ましくは３〜４μｍと
することが良い。これら導電膜２，３の合計厚み幅が５
μｍより厚くなると、圧電／電歪膜４の電界誘起歪みが
導電膜２，３で吸収されるために薄肉のセラミック基板
１を設計通り屈曲変位させることができないからであ
り、逆に、１μｍ未満では均一な厚み幅を持った導電膜
２，３の形成が難しく、ピンホール等がある場合、圧電
／電歪特性を劣化させてしまうからである。

【００２６】ところで、図１又は図２に示す圧電／電歪
膜型アクチュエータを製作するには、予め焼結した前記
セラミック材料からなる薄肉のセラミック基板１を用意
し、この基板１の一主面又は上下面に、Ｐｔのペースト
やスラリーをスクリーン印刷法やディピッング法、ある
いは塗布など周知の膜形成手段により敷設し、５００〜
１４００℃の温度で熱処理を施してＰｔからなる第一導
電膜２を形成したあと、該第一導電膜２上にＰｔより融
点の高いＰｔ−ＷやＰｔ−Ｒｈの合金、あるいはＲｈの
ペーストやスラリーをスクリーン印刷法やディピッング
法、あるいは塗布など周知の膜形成手段により敷設し、
１０００〜１８００℃の温度範囲で熱処理を施すことに
よりＰｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｒｈのいずれかよりなる第
二導電膜３を積層するか、あるいは上記第一導電膜２上
にＰｔより融点の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−
Ｐｄの合金のペーストやスラリーをスクリーン印刷法や
ディピッング法、あるいは塗布など周知の膜形成手段に
より敷設し、５００〜１３００℃の温度範囲で熱処理を
施すことによりＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐｄの
いずれかよりなる第二導電膜３を積層する。さらに、上
記第二導電膜３上に圧電／電歪膜４を構成する前記圧電
材料（ＰＺＴ、ＰＭＮなど）を含むペーストやスラリー
をスクリーン印刷法やディピッング法、あるいは塗布な
ど周知の膜形成手段により敷設し、１１００〜１４００
℃の温度で熱処理を施すことにより圧電／電歪膜４を積
層したあと、さらに圧電／電歪膜４の上に電極膜５を構
成する前記電極材料を含むペーストやスラリーをスクリ
ーン印刷法やディピッング法、あるいは塗布など周知の
膜形成手段により敷設したあと、５００〜１２００℃の
温度で熱処理を施すことにより電極膜５を積層一体化す
れば良い。

【００２７】かくして本発明の圧電／電歪膜型アクチュ
エータによれば、圧電／電歪膜４が緻密でかつほぼ完全
に焼結していることから、良好な圧電／電歪特性を発揮
させることができるため、低電圧駆動でありながら設計
通りの大きな屈曲変位が得られるとともに、応答速度を
高めることができる。

【００２８】その為、本発明の圧電／電歪膜型アクチュ
エータを、例えばインクジェット記録ヘッドに用いれ
ば、インクの吐出量を高めることができるとともに、印
字速度を速めることができ、また、他にマイクロホン、
振動体、発振体、各種変位センサー、ポンプ、スイッチ
などとしても好適に使用することができる。

【００２９】（実施例）以下、図１に示す圧電／電歪膜
型アクチュエータの具体例について説明する。

【００３０】（実施例１）薄肉のセラミック基板１とし
て、平均粒径０．２μｍのＹ₂Ｏ₃を３ｍｏｌ％含有す
る部分安定化ＺｒＯ₂の粉末にアクリル酸エステル共重
合体水性エマルジョンを主成分とするバインダーを添加
し、ボールミルにて２０時間混合した後、テープ状に成
形し、１２００〜１４００℃で１〜５時間焼成して厚み
が約０．２ｍｍのジルコニアセラミックスからなるセラ
ミック基板１を製作した。そして、このセラミック基板
１上に、有機物バインダーに対して平均粒径が１μｍの
Ｐｔを６９重量％含有させたＰｔのペーストを乳剤厚み
６μｍの製版を用いてスクリーン印刷法にて敷設し、１
２００℃の温度で２時間焼成して厚みが約３μｍのＰｔ
からなる第一導電膜２を積層し、次いでＰｔからなる第
一導電膜２上に、有機物バインダーに対して平均粒径が
１μｍのＰｔ（９０重量％）−Ｒｈ（１０重量％）の合
金を５２重量％含有させたＰｔ−Ｒｈのペーストを乳剤
厚み６μｍの製版を用いてスクリーン印刷法にて敷設
し、１３００℃の温度で２時間焼成し、厚み約２μｍの
Ｐｔ（９０重量％）−Ｒｈ（１０重量％）からなる第二
導電膜３を積層し、次いで有機物バインダーに対して平
均粒径１μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴ
と称す。）を７０重量％含有させたペーストをスクリー
ン印刷法にて敷設し、１２５０℃で２時間焼成して厚み
が約１４μｍの圧電／電歪膜４を形成した。さらに上記
ＰＺＴからなる圧電／電歪膜４上に有機物バインダーに
対してＡｕを含有させたペーストをスクリーン印刷法に
て敷設し、７００℃で１５分間焼成を行い、厚さ０．８
μm の電極膜５を形成して図１に示す圧電／電歪膜型ア
クチュエータを作製した。

【００３１】そして、このアクチュエータを構成する圧
電／電歪膜４の比誘電率を測定するとともに、圧電／電
歪膜４の緻密具合を基準試料と比較した。なお、基準試
料とは、圧電／電歪膜４と同一の組成からなるセラミッ
ク板の上下面に厚さ０．８μｍの金電極をそれぞれ形成
したもので、この基準試料と圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの圧電／電歪膜４の結晶状態を電子顕微鏡にて測定
し、各ＰＺＴ粒子の粒子径を測定、比較することにより
圧電／電歪膜４の緻密具合を確認するとともに、比誘電
率はインピーダンスアナライザーによって測定した静電
容量から算出した。

【００３２】この結果、表１に見られるように、ＰＺＴ
粒子の成長状態が基準試料と同等であることから圧電／
電歪膜４の焼結が十分であることが確認できた。その
為、圧電／電歪膜４の比誘電率も基準試料と近似してお
り、所望の圧電／電歪特性が得られることが確認でき
た。しかも、第一導電膜２とセラミック基板１は十分な
密着性を有しており剥離することがなかった。

【００３３】

【表１】

【００３４】（実施例２）次に、第二導電膜３の材質を
Ｒｈ（１００重量％）、Ｐｔ（９８重量％）−Ｒｈ（２
重量％）の合金、Ｐｔ（９５重量％）−Ｒｈ（５重量
％）の合金、Ｐｔ（９８重量％）−Ｗ（２重量％）の合
金、Ｐｔ（９６重量％）−Ｗ（４重量％）の合金、Ｐｔ
（９２重量％）−Ｗ（８重量％）の合金に代えて実施例
１と同様の実験を行った。また、比較例として、セラミ
ック基板１と圧電／電歪膜４との間にＰｔからなる第一
導電膜２のみを介在させた圧電／電歪膜型アクチュエー
タ及びセラミック基板１と圧電／電歪膜４との間にＰｔ
（９２重量％）−Ｗ（８重量％）の合金からなる第二導
電膜３のみを介在させた圧電／電歪膜型アクチュエータ
を用意して実験を行った。

【００３５】それぞれの結果は表２に示す通りである。

【００３６】この結果、Ｐｔからなる第一導電膜２のみ
を有する試料Ｎｏ．７は、圧電／電歪膜４を構成するＰ
ＺＴ粒子の粒径が基準試料と比較して小さく、十分に焼
結されていないために緻密化されておらず、その結果、
比誘電率が１５７０と基準試料に比べて小さかった。

【００３７】また、Ｐｔ−Ｗ合金からなる第二導電膜３
のみを有する試料Ｎｏ．８は、圧電／電歪膜４を構成す
るＰＺＴ粒子の粒径が基準試料とほぼ同径であり、十分
に緻密化されているもののセラミック基板１との密着性
が悪いために、第二導電膜３が剥離した。

【００３８】これに対し、Ｐｔからなる第一導電膜２上
にＰｔより融点の高いＲｈ（１００重量％）、Ｐｔ（９
８重量％）−Ｒｈ（２重量％）の合金、Ｐｔ（９８重量
％）−Ｗ（２重量％）の合金、Ｐｔ（９６重量％）−Ｗ
（４重量％）の合金、Ｐｔ（９２重量％）−Ｗ（８重量
％）の合金からなる第二導電膜３を有する試料Ｎｏ．１
〜６はいずれも圧電／電歪膜４を構成するＰＺＴ粒子の
粒径が基準試料とほぼ同径で、十分に緻密化されてお
り、それ故、各試料の圧電／電歪膜４の比誘電率も基準
試料と近似しており、所望の圧電／電歪特性が得られる
ことが確認できた。しかも、セラミック基板１側にはＰ
ｔからなる第一導電膜２を有することから十分な密着性
を有していた。

【００３９】

【表２】

【００４０】（実施例３）次に、図１に示す他の圧電／
電歪膜型アクチュエータの具体例について説明する。薄
肉のセラミック基板１として、平均粒径０．２μｍのＹ
₂Ｏ₃を３ｍｏｌ％含有する部分安定化ＺｒＯ₂の粉末
にアクリル酸エステル共重合体水性エマルジョンを主成
分とするバインダーを添加し、ボールミルにて２０時間
混合した後、テープ状に成形し、１２００〜１４００℃
で１〜５時間焼成して厚みが約０．２ｍｍのジルコニア
セラミックスからなるセラミック基板１を製作した。そ
して、このセラミック基板１上に、有機物バインダーに
対して平均粒径が１μｍのＰｔを６９重量％含有させた
Ｐｔのペーストを乳剤厚み６μｍの製版を用いてスクリ
ーン印刷法にて敷設し、１２００℃の温度で２時間焼成
して厚みが約３μｍのＰｔからなる第一導電膜２を積層
し、次いでＰｔからなる第一導電膜２上に、有機物バイ
ンダーに対して平均粒径が１μｍのＰｔ（９８重量％）
−Ａｕ（２重量％）合金を５２重量％含有させたＰｔ−
Ａｕのペーストを乳剤厚み６μｍの製版を用いてスクリ
ーン印刷法にて敷設し、１１００℃の温度で２時間焼成
し、厚み約２μｍのＰｔ（９８重量％）−Ａｕ（２重量
％）からなる第二導電膜３を積層し、次いで有機物バイ
ンダーに対して平均粒径１μｍ程度のチタン酸ジルコン
酸鉛（以下ＰＺＴと称す。）を７０重量％含有させたペ
ーストをスクリーン印刷法にて敷設し、１２５０℃で２
時間焼成して厚みが約１４μｍの圧電／電歪膜４を形成
した。さらに上記ＰＺＴからなる圧電／電歪膜４上に有
機物バインダーに対してＡｕを含有させたペーストをス
クリーン印刷法にて敷設し、７００℃で１５分間焼成を
行い、厚さ０．８μm の電極膜５を形成して図１に示す
圧電／電歪膜型アクチュエータを作製した。

【００４１】そして、このアクチュエータを構成する圧
電／電歪膜４の比誘電率を測定するとともに、圧電／電
歪膜４の緻密具合を基準試料と比較した。なお、基準試
料とは、圧電／電歪膜４と同一の組成からなるセラミッ
ク板の上下面に厚さ０．８μｍの金電極をそれぞれ形成
したもので、この基準試料と圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの圧電／電歪膜４の結晶状態を電子顕微鏡にて測定
し、各ＰＺＴ粒子の粒子径を測定、比較することにより
圧電／電歪膜４の緻密具合を確認するとともに、比誘電
率はインピーダンスアナライザーによって測定したコン
デンサー容量から算出した。

【００４２】この結果、表３に見られるように、ＰＺＴ
粒子の成長状態が基準試料と同等であることから圧電／
電歪膜４の焼結が十分であることが確認できた。その
為、圧電／電歪膜４の比誘電率も基準試料と近似してお
り、所望の圧電／電歪特性が得られることが確認でき
た。しかも、第一導電膜２とセラミック基板１は十分な
密着性を有しており剥離することがなかった。

【００４３】

【表３】

【００４４】（実施例４）次に、第二導電膜３の材質を
Ｐｔ（９５重量％）−Ａｕ（５重量％）の合金、Ｐｔ
（９０重量％）−Ａｕ（１０重量％）の合金、Ｐｔ（９
８重量％）−Ａｇ（２重量％）の合金、Ｐｔ（９５重量
％）−Ａｇ（５重量％）の合金、Ｐｔ（９０重量％）−
Ａｇ（１０重量％）の合金、Ｐｔ（９０重量％）−Ｐｄ
（１０重量％）の合金、Ｐｔ（８５重量％）−Ｐｄ（１
５重量％）の合金、Ｐｔ（８０重量％）−Ｐｄ（２０重
量％）の合金に代えて実施例１と同様の実験を行った。
また、比較例として、セラミック基板１と圧電／電歪膜
４との間にＰｔからなる第一導電膜２のみを介在させた
圧電／電歪膜型アクチュエータ及びセラミック基板１と
圧電／電歪膜４との間にＰｔ（９５重量％）−Ａｕ（５
重量％）の合金からなる第二導電膜３のみを介在させた
圧電／電歪膜型アクチュエータを用意して実験を行っ
た。

【００４５】それぞれの結果は表４に示す通りである。

【００４６】この結果、Ｐｔからなる第一導電膜２のみ
を有する試料Ｎｏ．１９は、圧電／電歪膜４を構成する
ＰＺＴ粒子の粒径が基準試料と比較して小さく、十分に
焼結されていないために緻密化されておらず、その結
果、比誘電率が１５７０と基準試料に比べて小さかっ
た。

【００４７】また、Ｐｔ−Ｗ合金からなる第二導電膜３
のみを有する試料Ｎｏ．２０は、圧電／電歪膜４を構成
するＰＺＴ粒子の粒径が基準試料とほぼ同径であり、十
分に緻密化されているもののセラミック基板１との密着
性が悪いために、第二導電膜３が剥離した。

【００４８】これに対し、Ｐｔからなる第一導電膜２上
にＰｔより融点の低いＰｔ（９５重量％）−Ａｕ（５重
量％）の合金、Ｐｔ（９０重量％）−Ａｕ（１０重量
％）の合金、Ｐｔ（９８重量％）−Ａｇ（２重量％）の
合金、Ｐｔ（９５重量％）−Ａｇ（５重量％）の合金、
Ｐｔ（９０重量％）−Ａｇ（１０重量％）の合金、Ｐｔ
（９０重量％）−Ｐｄ（１０重量％）の合金、Ｐｔ（８
５重量％）−Ｐｄ（１５重量％）の合金、Ｐｔ（８０重
量％）−Ｐｄ（２０重量％）の合金からなる第二導電膜
３を用いた試料Ｎｏ．１１〜１８はいずれも圧電／電歪
膜４を構成するＰＺＴ粒子の粒径が基準試料とほぼ同径
で、十分に緻密化されており、それ故、各試料の圧電／
電歪膜４の比誘電率も基準試料と近似しており、所望の
圧電／電歪特性が得られることが確認できた。しかも、
セラミック基板１側にはＰｔからなる第一導電膜２を有
することから十分な密着性を有していた。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、薄肉の
セラミック基板上にＰｔからなる第一導電膜を形成し、
該第一導電膜上に第一導電膜より融点の高いＰｔ−Ｗ、
Ｐｔ−Ｒｈ、あるいはＲｈからなる第二導電膜を積層す
るか、あるいは上記第一導電膜上に第一導電膜より融点
の低いＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、あるいはＰｔ−Ｐｄか
らなる第二導電膜を積層し、該第二導電膜上に圧電／電
歪膜及び電極膜を順次積層一体化して圧電／電歪膜型ア
クチュエータを構成したことから、いずれにおいても圧
電／電歪膜４を緻密化させることができるため、所望の
圧電／電歪特性を得ることができ、低電圧駆動でありな
がら大きな屈曲変位を得ることができるとともに、十分
な密着性を有することから圧電／電歪膜型アクチュエー
タを変位させたとしても剥離を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電／電歪膜型アクチュエータの一例
を示す斜視図である。

【図２】本発明の圧電／電歪膜型アクチュエータの他の
例を示す斜視図である。

【図３】一般的な圧電／電歪膜型アクチュエータの一例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・セラミック基板２・・・第一導電膜３・・
・第二導電膜４・・・圧電／電歪膜５・・・電極膜６・・・下側
電極膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉のセラミック基板上にＰｔからなる第
一導電膜を形成し、該第一導電膜上にＰｔ−Ｗ、Ｐｔ−
Ｒｈ、ＲｈあるいはＰｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｇ、Ｐｔ−Ｐ
ｄのいずれかからなる第二導電膜を積層し、該第二導電
膜上に圧電／電歪膜及び電極膜を順次積層一体化してな
る圧電／電歪膜型アクチュエータ。