JPS6114679B2 - - Google Patents
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- JPS6114679B2 JPS6114679B2 JP52105539A JP10553977A JPS6114679B2 JP S6114679 B2 JPS6114679 B2 JP S6114679B2 JP 52105539 A JP52105539 A JP 52105539A JP 10553977 A JP10553977 A JP 10553977A JP S6114679 B2 JPS6114679 B2 JP S6114679B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電体材料を用いたバイモルフ素子の
製造方法に関するものである。特に、組立工程を
要しないで安価にできるバイモルフ素子の製造方
法に関するものである。
製造方法に関するものである。特に、組立工程を
要しないで安価にできるバイモルフ素子の製造方
法に関するものである。
最近、圧電体材料を用いたバイモルフ素子の応
用は目ざましく、電気音響変換素子としてピツク
アツプ、マイクロホン、スピーカ等に多く用いら
れている。
用は目ざましく、電気音響変換素子としてピツク
アツプ、マイクロホン、スピーカ等に多く用いら
れている。
従来のバイモルフ素子の製造方法は、分極済み
の長方形もしくは円状の圧電体薄板２枚を重ねて
接着剤で貼合わせたもので、中間層として金属弾
性板を挿入したものや、２枚の薄板を直接に接合
したものである。前者は機械的強度が改善され、
圧電スピーカや圧電ブザーのように振巾量の大き
いものに利用され、一方後者は、低い機械的イン
ピーダンスが得られるため、ピツクアツプ、マイ
クロホン等に用いられる。
の長方形もしくは円状の圧電体薄板２枚を重ねて
接着剤で貼合わせたもので、中間層として金属弾
性板を挿入したものや、２枚の薄板を直接に接合
したものである。前者は機械的強度が改善され、
圧電スピーカや圧電ブザーのように振巾量の大き
いものに利用され、一方後者は、低い機械的イン
ピーダンスが得られるため、ピツクアツプ、マイ
クロホン等に用いられる。
バイモルフ素子には２種類のタイプがあり、２
枚の圧電体薄板の電極を直列的に接続した直列形
バイモルフがある。
枚の圧電体薄板の電極を直列的に接続した直列形
バイモルフがある。
この時の圧電体薄板は、電気機械結合係数の大
きい圧電体セラミツクがあるいは単結晶ブロツク
を切断、研磨加工等を行つて用途に応じた形状サ
イズとなるように用意され、金属弾性板と接着剤
を使つてバイモルフ素子に組立てられている。こ
のように従来法であると、圧電体ブロツクから切
り出して薄板にする加工費用が高く、かつ加工歪
が伴つて特性劣化を招く。また接着剤の使用のた
め接着不良が生じ、電気特性あるいは機械的強度
の不足でバイモルフ素子の歩留りを悪くするとい
う問題がある。
きい圧電体セラミツクがあるいは単結晶ブロツク
を切断、研磨加工等を行つて用途に応じた形状サ
イズとなるように用意され、金属弾性板と接着剤
を使つてバイモルフ素子に組立てられている。こ
のように従来法であると、圧電体ブロツクから切
り出して薄板にする加工費用が高く、かつ加工歪
が伴つて特性劣化を招く。また接着剤の使用のた
め接着不良が生じ、電気特性あるいは機械的強度
の不足でバイモルフ素子の歩留りを悪くするとい
う問題がある。
これらの問題を解決するには、組立工程を踏ま
ずに、圧電体薄板を作ると同時にバイモルフ構造
を有するようにすればよい。
ずに、圧電体薄板を作ると同時にバイモルフ構造
を有するようにすればよい。
本発明の目的は、圧電体セラミツクシート自身
を密―疎―密の積層型にしシート両面と多孔質の
中間層に電極形成を行つてバイモルフ素子を製造
する新規な方法を提供するものである。
を密―疎―密の積層型にしシート両面と多孔質の
中間層に電極形成を行つてバイモルフ素子を製造
する新規な方法を提供するものである。
本発明は、まず、厚み方向に密―疎―密という
構造を有する積層型圧電体セラミツクシートを準
備しなければならない。それには、同種の圧電体
セラミツク素材を用いて高密度生シートと低密度
生シートを作製し、後者の低密度生シートを中間
層とし両側に高密度生シートを合せて圧着し１枚
の積層型セラミツク生シートとするか、あるい
は、最初から密―疎―密の構造を有する積層型生
シートを作るかである。そして、これらの積層型
生シートを所望形状に打抜き、低温度でゆつくり
と樹脂抜きを行つて後最適焼成温度で焼成すれ
ば、平滑で中間層が多孔質な密―疎―密の構造を
もつた積層型圧電体セラミツクシート素子が得ら
れる。
構造を有する積層型圧電体セラミツクシートを準
備しなければならない。それには、同種の圧電体
セラミツク素材を用いて高密度生シートと低密度
生シートを作製し、後者の低密度生シートを中間
層とし両側に高密度生シートを合せて圧着し１枚
の積層型セラミツク生シートとするか、あるい
は、最初から密―疎―密の構造を有する積層型生
シートを作るかである。そして、これらの積層型
生シートを所望形状に打抜き、低温度でゆつくり
と樹脂抜きを行つて後最適焼成温度で焼成すれ
ば、平滑で中間層が多孔質な密―疎―密の構造を
もつた積層型圧電体セラミツクシート素子が得ら
れる。
次に、このセラミツクシート素子をバイモルフ
素子とするためには、両面と中間層の３カ所に電
極を付与しなければならない。まずはじめに中間
層に電極を形成する方法であるが、両面をマスク
して無電解メツキにより多孔質の中間層を金属化
するか、あるいは金属塩を多孔質部分に含浸させ
て還元雰囲気の低温焼成を行つて金属化するかあ
るいは半田融液を加圧して中間層に含浸させるか
いずれの方法にしろ多孔質の中間層を金属化す
る。この処理後、常温硬化型導電性ペースト、あ
るいは金属の蒸着、メツキ等を用いて両面を電極
化することによりバイモルフ素子が得られる。
素子とするためには、両面と中間層の３カ所に電
極を付与しなければならない。まずはじめに中間
層に電極を形成する方法であるが、両面をマスク
して無電解メツキにより多孔質の中間層を金属化
するか、あるいは金属塩を多孔質部分に含浸させ
て還元雰囲気の低温焼成を行つて金属化するかあ
るいは半田融液を加圧して中間層に含浸させるか
いずれの方法にしろ多孔質の中間層を金属化す
る。この処理後、常温硬化型導電性ペースト、あ
るいは金属の蒸着、メツキ等を用いて両面を電極
化することによりバイモルフ素子が得られる。
本発明の方法で用いる生シートの製造方法とし
ては、セラミツク素材に結合剤、可塑剤および溶
媒を加えて泥漿とし、これを有機フイルム等の平
滑な基板上に流しドクターブレードにて一定厚の
シート状に成型、乾燥させてセラミツク生シート
を得るドクターブレード法によつたが、その他、
押出成型法もしくは圧延ロール法によつて生シー
トとを作製しても何ら差しつかえない。
ては、セラミツク素材に結合剤、可塑剤および溶
媒を加えて泥漿とし、これを有機フイルム等の平
滑な基板上に流しドクターブレードにて一定厚の
シート状に成型、乾燥させてセラミツク生シート
を得るドクターブレード法によつたが、その他、
押出成型法もしくは圧延ロール法によつて生シー
トとを作製しても何ら差しつかえない。
上記方法により高密度生シートを作るには、焼
結性を高める比表面積の大きい即ち粒径の小さい
圧電体セラミツク素材にできるだけ少量の結合
剤、可塑剤を加える。一方、中間層となる低密度
生シートの作製は、その逆であつてセラミツク素
材の充填密度が小さくなるよう大きい粒径のもの
で結合剤、可塑剤の量を多くすればよい。
結性を高める比表面積の大きい即ち粒径の小さい
圧電体セラミツク素材にできるだけ少量の結合
剤、可塑剤を加える。一方、中間層となる低密度
生シートの作製は、その逆であつてセラミツク素
材の充填密度が小さくなるよう大きい粒径のもの
で結合剤、可塑剤の量を多くすればよい。
本発明の方法で用いる圧電体セラミツク素材は
電気機械結合係数の大きい材料が好ましく、PZT
に代表される鉛系圧電体材料が特に好ましい。
電気機械結合係数の大きい材料が好ましく、PZT
に代表される鉛系圧電体材料が特に好ましい。
このようなセラミツク素材を用いて生シート化
するには、有機結合剤としてポリビニールアルコ
ール、ポリ酢酸ビニール、ポリビニールブチラー
ル、メチルセルロース、エチルセルロース等があ
るが、特に接着性からポリ酢酸ビニール、ポリビ
ニールブチラールが好ましい。可塑剤は結合剤の
種類によつて選択されるが、フタル酸エステル
系、グリコール系、グリセリン系が用いられる。
結合剤、可塑剤はともに生シートの成形性、加工
性および密度の観点から決定される。
するには、有機結合剤としてポリビニールアルコ
ール、ポリ酢酸ビニール、ポリビニールブチラー
ル、メチルセルロース、エチルセルロース等があ
るが、特に接着性からポリ酢酸ビニール、ポリビ
ニールブチラールが好ましい。可塑剤は結合剤の
種類によつて選択されるが、フタル酸エステル
系、グリコール系、グリセリン系が用いられる。
結合剤、可塑剤はともに生シートの成形性、加工
性および密度の観点から決定される。
溶媒はセラミツク素材によつて異なるが、主と
して水、アルコール系、ケトン系の単一もしくは
混合溶媒が好ましい。
して水、アルコール系、ケトン系の単一もしくは
混合溶媒が好ましい。
以上のようにして用途に応じて所望厚の積層型
焼成用生シートを作製した後、必要形状に打抜
き、この焼成用生シート素子を電気炉内に設置
し、まず予備焼成して有機成分を除去した後、最
適焼成温度にて焼成を行う。焼成後、室温まで除
冷すれば、平滑性の優れた密―疎―密の積層型圧
電体セラミツク素子が得られる。このセラミツク
素子多孔質の中間層を金属化して後、両面に電極
を付与すれば組立工程のいらない簡便な方法でバ
イモルフ素子が得られる。
焼成用生シートを作製した後、必要形状に打抜
き、この焼成用生シート素子を電気炉内に設置
し、まず予備焼成して有機成分を除去した後、最
適焼成温度にて焼成を行う。焼成後、室温まで除
冷すれば、平滑性の優れた密―疎―密の積層型圧
電体セラミツク素子が得られる。このセラミツク
素子多孔質の中間層を金属化して後、両面に電極
を付与すれば組立工程のいらない簡便な方法でバ
イモルフ素子が得られる。
かかる本発明の方法による積層型焼成用生シー
トを用いて得られる高平滑かつ高性能なバイモル
フ素子は、従来の方法である焼結体あるいは単結
晶のブロツクを切断、研磨加工により薄板素子を
作り、それと金属弾性板とを貼合せて得られるバ
イモルフ素子と比較して、加工歪がないために電
気的、機械的諸特性に優れかつ加工、組立費用の
低減から安価に供給され、電気音響変換素子とし
て広く応用できる。
トを用いて得られる高平滑かつ高性能なバイモル
フ素子は、従来の方法である焼結体あるいは単結
晶のブロツクを切断、研磨加工により薄板素子を
作り、それと金属弾性板とを貼合せて得られるバ
イモルフ素子と比較して、加工歪がないために電
気的、機械的諸特性に優れかつ加工、組立費用の
低減から安価に供給され、電気音響変換素子とし
て広く応用できる。
以下に限定的でない本発明の実施例について述
べる。
べる。
＜実施例 １＞
粒子サイズが約１μｍでPbTiO3／PbZrO3＝4
６／５４の組成比をもつPb（Ti、Zr）O3系の仮焼原
料に1.0重量％のポリ酢酸ビニールおよび0.5重量
％のフタル酸ジオクチルを各々加え、仮焼原料に
対して60重量％のメチルアルコールでよく撹拌混
合しさらにボールミルにて24時間混合して高密度
生シート用泥漿を作製した。次に同じく粒子サイ
ズ約３μｍの同組成仮焼原料に10重量％のポリビ
ニールブチラールおよび５重量％のフタル酸ジオ
クチルを各々加え、仮焼原料に対して100重量％
のメチルアルコールで撹拌混合しボールミルで24
時間混合して低密度生シート用泥漿を作製した。
これら各々の泥漿をポリエステルのフイルム上に
流しドクターブレード法にて生シートを作製し
た。この時の生シート厚は、高密度生シート200
μｍ低密度生シート100μｍであつた。
６／５４の組成比をもつPb（Ti、Zr）O3系の仮焼原
料に1.0重量％のポリ酢酸ビニールおよび0.5重量
％のフタル酸ジオクチルを各々加え、仮焼原料に
対して60重量％のメチルアルコールでよく撹拌混
合しさらにボールミルにて24時間混合して高密度
生シート用泥漿を作製した。次に同じく粒子サイ
ズ約３μｍの同組成仮焼原料に10重量％のポリビ
ニールブチラールおよび５重量％のフタル酸ジオ
クチルを各々加え、仮焼原料に対して100重量％
のメチルアルコールで撹拌混合しボールミルで24
時間混合して低密度生シート用泥漿を作製した。
これら各々の泥漿をポリエステルのフイルム上に
流しドクターブレード法にて生シートを作製し
た。この時の生シート厚は、高密度生シート200
μｍ低密度生シート100μｍであつた。
次に後者の低密度生シートを中間層とし両側に
高密度生シートを合わせて30Kg／cm2の圧力で圧着
し３層構造の積層型生シートを得た。この積層型
生シートを直径10mmφに打抜き、これをまず300
℃の低温度で予備焼成して有機成分を除去した
後、1290℃、２時間の焼成を行つた。焼成後、室
温まで除冷すると密―疎―密の積層型焼結体シー
ト素子が得られた。この時の素子の厚みは320μ
ｍ、直径は8.5mmφであつた。
高密度生シートを合わせて30Kg／cm2の圧力で圧着
し３層構造の積層型生シートを得た。この積層型
生シートを直径10mmφに打抜き、これをまず300
℃の低温度で予備焼成して有機成分を除去した
後、1290℃、２時間の焼成を行つた。焼成後、室
温まで除冷すると密―疎―密の積層型焼結体シー
ト素子が得られた。この時の素子の厚みは320μ
ｍ、直径は8.5mmφであつた。
次にこの素子の両面にレジストを塗布して、増
感化→活性化→安定化→メツキ処理という工程に
よりNiの無電解メツキを行つて多孔質の中間層
を電極化した後、レジストを除去し、素子の両面
に7.5mmφの円状状に常温硬化型導電性ペースト
を印刷で塗布し両面を電極形成することによつて
平滑で高性能なバイモルフ素子が得られた。
感化→活性化→安定化→メツキ処理という工程に
よりNiの無電解メツキを行つて多孔質の中間層
を電極化した後、レジストを除去し、素子の両面
に7.5mmφの円状状に常温硬化型導電性ペースト
を印刷で塗布し両面を電極形成することによつて
平滑で高性能なバイモルフ素子が得られた。
＜実施例 ２＞
粒子サイズが約１μｍでPbTiO3：PbZrO3：Pb
（Mg1/3、Nb2/3）O3＝37.5：25.0：37.5の組成比
をもつPb（Mg：Nb、Ti、Zr）O3系の仮焼原料
と同組成で粒子サイズが約４μｍの仮焼原料を用
いて、実施例１と同じ手順に従つて、高密度生シ
ート用泥漿と低密度生シート用泥漿を準備する。
（Mg1/3、Nb2/3）O3＝37.5：25.0：37.5の組成比
をもつPb（Mg：Nb、Ti、Zr）O3系の仮焼原料
と同組成で粒子サイズが約４μｍの仮焼原料を用
いて、実施例１と同じ手順に従つて、高密度生シ
ート用泥漿と低密度生シート用泥漿を準備する。
まずはじめに、高密度生シート用泥漿を用いて
200μｍ厚の高密度生シートをドクターブレード
法で作り、次にその生シートの上に低密度生シー
ト用泥漿を用いて低密度層が100μｍとなるよう
ドクターブレード法にて重ね塗りする。さらにこ
の上に再び高密度生シート用泥漿を用いて200μ
ｍ厚の高密度層となるよう重ね塗りして３層の積
層型生シートを作製した。
200μｍ厚の高密度生シートをドクターブレード
法で作り、次にその生シートの上に低密度生シー
ト用泥漿を用いて低密度層が100μｍとなるよう
ドクターブレード法にて重ね塗りする。さらにこ
の上に再び高密度生シート用泥漿を用いて200μ
ｍ厚の高密度層となるよう重ね塗りして３層の積
層型生シートを作製した。
この生シートを15mmφに打抜き、以下実施例１
と同様にして、厚み400μｍ、直径12mmφの積層
型焼結体シート素子を得た。
と同様にして、厚み400μｍ、直径12mmφの積層
型焼結体シート素子を得た。
次にこのシート素子を半田融液につけて加圧
（〜５Kg／cm）し、多孔質な中間層を半田含浸さ
せて電極化した後、両面をアルミ蒸着で電極形成
することにより平滑で高性能なバイモルフ素子が
得られた。
（〜５Kg／cm）し、多孔質な中間層を半田含浸さ
せて電極化した後、両面をアルミ蒸着で電極形成
することにより平滑で高性能なバイモルフ素子が
得られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密―疎―密の充填密度構造を有する積層型圧
電体セラミツク生シートを作製し、このセラミツ
ク生シートを所望形状に打抜いた後、これを最適
焼成温度で焼成して、高密度層―多孔質層―高密
度層の構造をもつ積層型圧電体セラミツクシート
素子を作り、このセラミツクシート素子の両面と
中間層に電極を形成することを特徴とするバイモ
ルフ素子の製造方法。 ２ ドクターブレード法を用いて密―疎―密の順
になるように３回キヤステイングすることにより
積層型圧電体セラミツク生シートを作製すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイモ
ルフ素子の製造方法。 ３ 該積層型圧電体セラミツク生シートの作製に
おいて、低密度生シートの両側に高密度生シート
を合わせ圧着してなる特許請求の範囲第１項記載
のバイモルフ素子の製造方法。 ４ 圧電体セラミツク素材として、鉛系圧電体セ
ラミツク粉体を用いた特許請求の範囲第１項記載
のバイモルフ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553977A JPS5438600A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Preparing bimorph element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553977A JPS5438600A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Preparing bimorph element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5438600A JPS5438600A (en) | 1979-03-23 |
| JPS6114679B2 true JPS6114679B2 (ja) | 1986-04-19 |
Family
ID=14410382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10553977A Granted JPS5438600A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Preparing bimorph element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5438600A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115271A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Showa Denko Kk | リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法 |
| JPS6418960A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-23 | Murata Manufacturing Co | Flexible ceramic sheet and production thereof |
| JP2780259B2 (ja) * | 1987-11-13 | 1998-07-30 | 株式会社村田製作所 | フレキシブル誘電体セラミックシート及びそれを用いたセラミックコンデンサ |
| JPH03108502A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Yokogawa Electric Corp | グリーンシートの積層方法 |
| RU2472253C1 (ru) * | 2011-08-17 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" | Пьезоэлектрический прибор и способ его изготовления |
-
1977
- 1977-09-01 JP JP10553977A patent/JPS5438600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5438600A (en) | 1979-03-23 |
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