專利名稱：壓電/電致伸縮元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電/電致伸縮元件。進(jìn)一步具體涉及使用了包含PNN-PZT系壓電/電致伸縮陶瓷組合物的壓電/電致伸縮體的壓電/電致伸縮元件。
背景技術(shù)：
近年，在HD(硬盤)的磁頭的動力源、手機和數(shù)碼攝像機的電動機、噴墨打印機的將油墨噴出的動力源等中使用有小型的壓電/電致伸縮元件。膜型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件在同一驅(qū)動電場中使用的情況下，為了獲得大的位移而將膜厚進(jìn)行薄化是有效的，并且可將厚度薄化至約10 μ m以下。而且，對于這樣的膜
型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件中使用的壓電/電致伸縮陶瓷組合物提出了如下特性的要求即使電場變高也不降低位移的增加比例。與此相對，層疊型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件中有些的厚度還為約100 μ m左右，驅(qū)動電場比膜型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件低。對于這樣的層疊型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件，不那么要求在施加了高的電場時發(fā)生較大位移的特性，作為替代而要求在施加了低的電場時發(fā)生較大位移的特性。以往，作為這樣的層疊型的壓電/電致伸縮元件中使用的壓電/電致伸縮陶瓷組合物，已知有具有 Pb (Mg1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3 (亦稱為 PMN-PZT 系)、Pb (Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 (亦稱為 PNN-PZT 系)、Pb (Zn1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3 (亦稱為 PZN-PZT系)的組成式的組合物(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2001-302349號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-115346號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題使用了以往的壓電/電致伸縮陶瓷組合物的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件，在制造初期的階段滿足所要求的位移，顯示高的絕緣電阻值。但是在反復(fù)使用的情況下，存在有壓電/電致伸縮執(zhí)行元件的絕緣電阻值降低的情況。特別是在高濕環(huán)境下使用的情況下，存在有絕緣電阻值顯著降低的情況。這樣，在高濕環(huán)境下絕緣電阻值顯著降低的情況，從近年的高可靠性的觀點考慮是需要改善的問題。本發(fā)明鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而開發(fā)。而且其課題在于提供如下壓電/電致伸縮元件，所述壓電/電致伸縮元件能夠維持與以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為了解決上述課題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用如下PNN-PZT系的壓電/電致伸縮陶瓷組合物，可解決上述課題，從而得以完成本發(fā)明，所述PNN-PZT系的壓電/電致伸縮陶瓷組合物中Pb原子的極少一部分被Sr原子置換、并且由(Ni073Nb273)表不的組成的一部分被置換為由(AlY/2Nb1/2)表不的組成。即，根據(jù)本發(fā)明提供以下所示的壓電/電致伸縮元件。[I] 一種壓電/電致伸縮元件，其具備由含有Pb (Ni1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系組合物作為主要成分的壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體、和配設(shè)于前述壓電/電致伸縮體的電極，并且前述三成分固溶系組合物由下述組成式表示。_7] (PVxSrx) α {(Ti1^yZry) a(Ni0/3Nb2/3)b (Al Y/2Nb1/2) J O3(前述組成式中，O.005 彡 X 彡 O. 03,0. 45 ^ y ^ O. 54,0. 58 彡 a 彡 O. 91、O. 07 彡 b 彡 O. 36,0. 02 ^ c ^ O. 08,0. 97 彡 α 彡 I. 03,0. 97 彡 β 彡 I. 03,O. 97 ^ Y < I. 03 (其中，a+b+c = I. 000)。)[2]根據(jù)前述[I]所述的壓電/電致伸縮元件，其具有層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)具 備多個前述壓電/電致伸縮體及多個前述電極，并且多個前述壓電/電致伸縮體和前述多個電極而交替層疊。[3]根據(jù)前述[I]或[2]所述的壓電/電致伸縮元件，其中，構(gòu)成前述壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑為O. 5 2 μ m。發(fā)明效果本發(fā)明的壓電/電致伸縮元件起到如下效果能夠維持與以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少。


圖I是表示鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的模式圖。圖2是表示本發(fā)明的壓電/電致伸縮元件的一個實施方式的切斷端面的模式圖。圖3是表示本發(fā)明的壓電/電致伸縮元件的其它實施方式的切斷端面的模式圖。圖4A是表示構(gòu)成實施例I的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片。圖4B是表示構(gòu)成實施例11的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片。圖5A是表示構(gòu)成比較例5的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片。圖5B是表示構(gòu)成比較例8的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片。附圖標(biāo)記說明1，1’:壓電/電致伸縮元件、2 :A位離子，3 :氧離子，4 :B位離子，10、10’電極、20、20，:側(cè)面電極、30、30’、30”:壓電/電致伸縮體、40、40’ :內(nèi)部電極、50 :上部電極、50’ :下部電極
具體實施例方式以下對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。但本發(fā)明不受限于以下的實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的通常知識對以下的實施方式施加適宜變更、改良等而得到的方式也包含于本發(fā)明的范圍。I.定義“含有Pb (Nil73Nb273) O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系組合物作為主要成分”中所說的“主要成分”是指,PNN-PZT系組合物相對于壓電/電致伸縮陶瓷組合物整體的比例為95質(zhì)量％以上，優(yōu)選為98質(zhì)量％以上。鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)是指由ABO3表示的理想地為立方晶系的晶體結(jié)構(gòu)。但是，實際上也可取得正方晶、斜方晶、菱面體晶、單斜晶的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，更具體是指，在配置于晶體結(jié)構(gòu)的各頂點的部位配置有A(以下亦稱為“A位離子”)2、在晶體結(jié)構(gòu)的體心的位置配置有B(以下亦稱為“B位離子”)4、在晶體結(jié)構(gòu)的面心的位置配置有O離子(氧離子)3的結(jié)構(gòu)。本說明書中，“顆?！笔侵笜?gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒。另外，“壓電粉末顆粒”是指構(gòu)成壓電/電致伸縮體之前的粉末的顆粒。S卩，也包括預(yù)燒(仮燒)后的粉末的顆粒、 預(yù)燒后的壓電粉末經(jīng)粉碎而獲得的粉末的顆粒。如圖3所示，層疊結(jié)構(gòu)是指具備多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)以及多個內(nèi)部電極(40、40’)，并且多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)由多個內(nèi)部電極(40、40’)交替夾著而層疊得到的結(jié)構(gòu)。予以說明，雖然未圖示，但也可將重疊多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)的壓電/電致伸縮體層和重疊多個內(nèi)部電極(40、40’ )的內(nèi)部電極層交替層疊。2.壓電/電致伸縮元件本發(fā)明的壓電/電致伸縮元件具備由含有Pb (Ni 1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系組合物作為主要成分的壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體、和配設(shè)于壓電/電致伸縮體的電極。以下進(jìn)行詳細(xì)說明。2-1.壓電/電致伸縮陶瓷組合物壓電/電致伸縮陶瓷組合物含有Pb (Ni 1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3三成分固溶系組合物作為主要成分，三成分固溶系組合物由下述組成式表示。(PVxSrx) α {(Ti1^yZry) a (Ni 0 /3Nb2/3) b (Al Y/2Nb1/2) J O3(前述組成式中，O.005 彡 X 彡 O. 03,0. 45 ^ y ^ O. 54,0. 58 彡 a 彡 O. 91、O. 07 彡 b 彡 O. 36、0· 02 彡 c 彡 O. 08、0· 97 彡 a ^ I. 03,0. 97 ^ β 彡 I. 03、0· 97 彡 y ^ I. 03的(其中，a+b+c = 1.000)。)上述組成式所示的PNN-PZT系組合物具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。S卩，(PlvxSrx)作為A位離子而配置，{(Tii-yZryUNif^NbwKAlwNbw)。}作為B位離子而配置。而且,構(gòu)成A位離子的Pb離子的極少一部分被Sr離子置換，構(gòu)成B位離子的(Nie/3Nb2/3)的一部分被(AlY/2Nb1/2)置換。也就是，壓電/電致伸縮陶瓷組合物是將B位離子的一部分用Al離子置換的物質(zhì)。構(gòu)成B位離子的元素之中Al的離子半徑最小。因此，通過在A位離子上置換離子半徑比Pb離子小的Sr離子從而使晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增加。通過這樣地置換A位離子以及B位離子，使得壓電/電致伸縮陶瓷組合物能制造出如下壓電/電致伸縮元件，所述壓電/電致伸縮元件能夠維持與以往同程度的所希望的位移量、并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少。在上述組成式中，α的值不限于I. 00。因此，PNN-PZT系組合物不僅包括特別規(guī)定為A位離子與B位離子是I : I的比例的化學(xué)計量的PNN-PZT系組合物，也包括非化學(xué)計量的PNN-PZT系組合物。在上述組成式中，表示A位離子與B位離子的比例的α的范圍為O. 97 ^ α <1.03。通過使α的值處于此范圍，從而能制造出如下壓電/電致伸縮元件，所述壓電/電致伸縮元件能維持與以往同程度的位移量、并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少。另外，表示置換Pb離子的Sr離子的比例的χ的范圍為O. 005彡χ彡O. 03，優(yōu)選為O. 005 ^ X ^ 0.02。通過使X處于此范圍，從而能夠?qū)?gòu)成由壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑的值設(shè)計為較小，能制造出即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也較少的壓電/電致伸縮元件。進(jìn)一步，表示Ti離子與Zr離子的比例的Y的范圍為O. 45彡y彡O. 54，優(yōu)選為O. 47 ^ y ^ O. 52，更加優(yōu)選為O. 48 < y < O. 50。通過使y處于此范圍，從而可制造出能夠維持與以往同程度的所希望的位移量的壓電/電致伸縮元件。 另夕卜，表示B位離子中的由(TihyZry)表示的組成的比例的a的范圍為O. 58彡a彡O. 91，優(yōu)選為O. 58彡a彡O. 86。進(jìn)一步，表示B位離子中的由(Nie/3Nb2/3)表示的組成的比例的b的范圍為O. 07彡b彡O. 36，優(yōu)選為O. 07彡b彡O. 20。通過使b的范圍處于此范圍，從而即使在高濕環(huán)境下使用壓電/電致伸縮元件，也能夠抑制絕緣電阻值的降低。b < O. 07時，在高濕環(huán)境下使用壓電/電致伸縮元件的情況下，存在有絕緣電阻值降低的情況。進(jìn)一步，表示B位離子中的由(AlY/2Nb1/2)表示的組成的比例的c的范圍為
O.02 ^ c ^ O. 08。通過使c的范圍處于此范圍，從而能將構(gòu)成由壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑的值設(shè)計為較小，即使在高濕環(huán)境下使用壓電/電致伸縮元件，也能抑制絕緣電阻值的降低。c < O. 02時，在高濕環(huán)境下使用壓電/電致伸縮元件的情況下，存在有絕緣電阻值降低的情況。另一方面，O. 08 < c時存在有壓電/電致伸縮元件的位移量降低的情況。另外，表示Ni離子相對于Nb離子的比例的β的范圍和表示Al相對于Nb的比例的Y的范圍分別為O. 97彡β彡I. 03,0. 97 ^ Y ^ I. 03。上述組成式中的各參數(shù)為如下操作而算出的值。首先，利用熒光X射線裝置對壓電/電致伸縮陶瓷組合物進(jìn)行分析，測定各元素的重量比例。將其結(jié)果進(jìn)行氧化物換算后，轉(zhuǎn)換為組成式而算出。(壓電/電致伸縮陶瓷組合物的制備方法)接著，對制備壓電/電致伸縮陶瓷組合物的方法進(jìn)行說明。在制備壓電/電致伸縮陶瓷組合物時，首先，按照成為上述組成式(PVxSrx) α {(Ti^yZry) a (Ni 0/3Nb2/3)b (Al Y/2Nb1/2)。}O3的方式混合各種原料化合物而獲得混合原料。作為原料化合物的具體例子，可列舉出Pb、Ni、Nb、Zr、Ti、Al或Sr的各元素單質(zhì)、這些各元素的氧化物(Pb0、Pb304、Ni0、Nb2O5、TiO2、ZrO2,A1203>SrO等)、碳酸鹽(SrCO3等)、或含有多種這些各元素的化合物(NiNb2O6等)等。作為原料化合物的混合方法，可使用一般的方法。例如可舉出球磨機。具體而言，向球磨機裝置內(nèi)放入規(guī)定量的各種原料化合物、圓石(玉石)、水，旋轉(zhuǎn)規(guī)定時間而制備混合漿料。接著，通過使用干燥器、或通過過濾等操作對所制備的混合漿料進(jìn)行干燥，從而可獲得混合原料。在750 1100°C將所獲得的混合原料預(yù)燒，然后在950°C以上且不足1300°C進(jìn)行
燒成，從而可獲得壓電/電致伸縮陶瓷組合物。也可根據(jù)需要將所獲得的壓電/電致伸縮陶瓷組合物進(jìn)行粉碎。粉碎可通過球磨機等方法來進(jìn)行。粉碎而獲得的壓電/電致伸縮陶瓷組合物的壓電粉末顆粒的平均粒徑優(yōu)選為O. I I. O μ m，更加優(yōu)選為O. 2 0.7 μ m。予以說明，壓電粉末顆粒的平均粒徑的調(diào)整可通過如下而進(jìn)行在400 750°C對粉碎而獲得的壓電/電致伸縮陶瓷組合物的粉末進(jìn)行熱處理。在此時，越是微細(xì)的粉末顆粒，則越可通過與其它的粉末顆粒一體化而制成壓電粉末顆粒的平均粒徑一致的粉末、可制成顆粒的平均粒徑一致的壓電/電致伸縮體，因此優(yōu)選。另外,壓電/電致伸縮陶瓷組合物也可通過例如醇鹽法(alkoxide method)、共沉淀法等來制備。 予以說明，Al成分存在有難以固溶于壓電/電致伸縮體中、作為異相而殘存的情況。因此，在制備壓電/電致伸縮陶瓷組合物時，優(yōu)選使用通過預(yù)先將Nb2O5和Al2O3進(jìn)行混合、預(yù)燒、粉碎而得到的物質(zhì)。2-2.壓電/電致伸縮體壓電/電致伸縮體由上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成。另外，構(gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑優(yōu)選為O. 5 2 μ m，更加優(yōu)選為I I. 7 μ m。通過使顆粒的平均粒徑處于此范圍，從而能制造出如下壓電/電致伸縮元件，所述壓電/電致伸縮元件能夠維持與以往同程度的所希望的位移量，且即使在高濕環(huán)境下使用也能夠抑制絕緣電阻值的降低。構(gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑不足O. 5 μ m時，存在有壓電/電致伸縮元件的位移量降低的情況。另一方面，超過2μπι時，在高濕環(huán)境下使用的情況下，存在有壓電/電致伸縮元件的絕緣電阻值降低的情況。通常，陶瓷的顆粒的平均粒徑越小則陶瓷的強度越優(yōu)異。但是，壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑小的情況下，如被稱為“尺寸效應(yīng)”那樣，位移量傾向于降低。但是，由上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體即使是顆粒的平均粒徑為O. 5
2μ m之小，也能發(fā)揮與以往同程度的位移量。S卩，由上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體能夠維持所希望的位移量、并實現(xiàn)強度的提高。予以說明，通過在上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物中使B位離子的一部分被(AlY/2Nb1/2)置換，從而能夠?qū)?gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑設(shè)計為較小。由于顆粒的平均粒徑為小，因此能制造出水分難以浸入于晶界中產(chǎn)生的微細(xì)的間隙、并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少的壓電/電致伸縮元件。另外，通過使A位離子的一部分被Sr置換，也能將構(gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑設(shè)計為較小。進(jìn)一步，通過使A位離子的一部分被Sr置換，并且使B位離子的一部分被(AlY/2Nb1/2)置換，從而能容易地將構(gòu)成壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑設(shè)計為較小。顆粒的平均粒徑是指如下操作而算出的值。首先，使用掃描型電子顯微鏡，按照可以以5 IOmm左右觀察顆粒的粒徑的方式以約8000倍左右的倍率來觀測壓電/電致伸縮體。接著，在所觀測的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片之中，測定100個以上的顆粒的粒徑。然后，將這些粒徑的平均值作為顆粒的平均粒徑。
壓電/電致伸縮體的厚度優(yōu)選為I 200 μ m，更加優(yōu)選為3 100 μ m。壓電/電致伸縮體的厚度不足I μ m時，即使是由上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體也存在有致密化變得不充分的情況。予以說明，壓電/電致伸縮元件為層疊結(jié)構(gòu)的情況下，多個壓電/電致伸縮體各自的厚度也可以說是相同的。壓電/電致伸縮元件為層疊結(jié)構(gòu)的情況下，壓電/電致伸縮體的合計的厚度優(yōu)選為20 μ m 5mm,更加優(yōu)選為40 μ m 1mm。壓電/電致伸縮體的合計的厚度不足20 μ m時，強度低，因此存在有難以處理的情況。另一方面，在超過5mm的情況下，存在有難以進(jìn)行脫月旨、燒成的情況。(壓電/電致伸縮體的制備方法) 對制備壓電/電致伸縮體的方法進(jìn)行說明。壓電/電致伸縮體可通過將壓電/電致伸縮陶瓷組合物進(jìn)行預(yù)燒、粉碎，然后進(jìn)行燒成來制備。予以說明，預(yù)燒溫度通常為750 1100°C，燒成溫度通常為950°C以上且不足1300°C。2-3.壓電/電致伸縮元件如圖2中例示的那樣，壓電/電致伸縮元件I具備上述壓電/電致伸縮體30和配設(shè)于壓電/電致伸縮體30的電極(10、10’)。由于壓電/電致伸縮體由具有規(guī)定的組成式的壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成，因而即使在高濕環(huán)境下使用，也能抑制絕緣電阻值的降低。另外，如圖3所示，壓電/電致伸縮元件I’優(yōu)選具有如下層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步具有多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)和多個內(nèi)部電極(40、40’)，并且壓電/電致伸縮體(30’、30”)和內(nèi)部電極(40、40’)交替層疊。壓電/電致伸縮元件具有層疊結(jié)構(gòu)時，則即使在施加了小的電場的情況下，也可獲得大的位移量。2-4.電極電極配設(shè)于壓電/電致伸縮體。為了方便，在圖3的形態(tài)中，將交替夾著多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)而成的多個電極(40、40’)稱為內(nèi)部電極。另外，將配設(shè)于壓電/電致伸縮元件I’的表面并且配設(shè)于其上部及下部的電極分別稱為上部電極50及下部電極50’。進(jìn)一步，將配設(shè)于壓電/電致伸縮元件I’的表面并且配設(shè)于其側(cè)面的電極稱為側(cè)面電極(20、20’)。予以說明，如圖2的形態(tài)那樣，壓電/電致伸縮體30為I個的情況下，一對電極(10、10’ )配設(shè)于壓電/電致伸縮體30的上部及下部的表面。作為電極的材質(zhì)，可列舉出選自由Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Cu、Ni以及它們的合金組成的組中的至少一種金屬。其中，從燒成壓電/電致伸縮體時的耐熱性高的觀點考慮，優(yōu)選鉬、或以鉬為主要成分的合金。另外，從成本的觀點考慮可優(yōu)選使用Ag-Pd等合金、Cu、Ni作為電極的材質(zhì)。如圖3所示，本發(fā)明的壓電/電致伸縮元件I’具有柱狀的層疊結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選進(jìn)一步具備配設(shè)于其側(cè)面并且將上部電極50及下部電極50’與內(nèi)部電極(40、40’)電連接的側(cè)面電極(20、20’)。由此，對上部電極50及下部電極50’施加了電壓的情況下，可對內(nèi)部電極(40、40’ )施加互不相同的電壓，可容易地將所希望的電場施加于內(nèi)部電極(40、40，)。(內(nèi)部電極)優(yōu)選的是，內(nèi)部電極電連接于壓電/電致伸縮體，配設(shè)于各壓電/電致伸縮體之間。另外，內(nèi)部電極優(yōu)選在包含實質(zhì)性有助于壓電/電致伸縮體的位移等的區(qū)域的狀態(tài)下配設(shè)。具體而言，如圖3所示，優(yōu)選在多個壓電/電致伸縮體(30’、30”)的各自包含中央部分附近的80面積％以上的區(qū)域配設(shè)內(nèi)部電極(40、40’)。內(nèi)部電極的厚度優(yōu)選為5μπι以下，更加優(yōu)選為2μπι以下。超過5 μ m時則存在有內(nèi)部電極作為緩和層起作用，位移變小的情況。予以說明，從發(fā)揮作為內(nèi)部電極的實質(zhì)性功能這樣的觀點考慮，內(nèi)部電極的厚度為O. 05 μ m以上即可作為形成內(nèi)部電極的方法，例如可列舉出離子束、濺射、真空蒸鍍、PVD、離子鍍、CVD、鍍敷、絲網(wǎng)印刷、噴霧、或浸沒等方法。其中，從與壓電/電致伸縮體的接合性的觀點考慮優(yōu)選濺射法、或絲網(wǎng)印刷法。所形成的內(nèi)部電極可通過600 1400°C左右的燒成(熱處理)，從而與壓電/電致伸縮體一體化。此燒成可在每次形成內(nèi)部電極時進(jìn)行，但是也可與對未燒成的壓電/電致伸縮體進(jìn)行的熱處理一并進(jìn)行。3.壓電/電致伸縮元件的制造方法 將通過上述壓電/電致伸縮陶瓷組合物的制備方法中記載的方法獲得的混合粉末預(yù)燒后，進(jìn)行粉碎從而制備壓電/電致伸縮陶瓷組合物的粉末。使用此粉末，利用刮刀法成型出所希望的厚度的壓電/電致伸縮膠帶，在該壓電/電致伸縮膠帶的單面，按照在燒成后成為所希望的厚度的方式形成內(nèi)部電極。按照壓電/電致伸縮膠帶和內(nèi)部電極交替地配置的方式層疊規(guī)定的層數(shù)，在露出于表面的內(nèi)部電極側(cè)進(jìn)一步層疊沒有形成內(nèi)部電極的I層壓電/電致伸縮膠帶而制作層疊體。燒成此層疊體后，以規(guī)定的位置以及尺寸切斷，最后，通過在層疊體的外部形成一對電極及側(cè)面電極，從而能夠制造壓電/電致伸縮元件。實施例以下，基于實施例來具體說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不受限于這些實施例。予以說明，只要是沒有特別說明，實施例、比較例中的“份”以及就是指質(zhì)量基準(zhǔn)。另外，在下面給出各種物性值的測定方法、以及諸特性的評價方法。[高濕絕緣性(Ω)]:在濕度85%、溫度85°C的環(huán)境下，施加了 500小時的電場0-2.4kV/mm的正弦波(頻率數(shù)1kHz)。測定了其后的絕緣電阻值。予以說明，將不足
I.OX IO8 Ω的情況評價為“不良”，將I. OX IO8 9. 5 X IO9 Ω的情況評價為“良”，將超過9. 5 X IO9 Ω的情況評價為“優(yōu)”。[位移(nm)]:施加了2. 4kV/mm的電場時的位移通過利用激光多普勒(laserDoppler)(商品名 “NLV-2500”, Polytec Japan Corporation 制)來測定。予以說明，將不足200nm的情況評價為“不良”，將200 230nm的情況評價為“良”，將超過230nm的情況評價為“優(yōu)”。[平均粒徑(μπι)]:使用掃描型電子顯微鏡(JSM-7000F、日本電子公司制)，以8000倍的倍率來觀測壓電/電致伸縮體。而且，測定電子顯微鏡照片之中的100個顆粒的粒徑，算出其平均值。(實施例I)按照成為組成式(Pb0.980Sr0.020)h 000 {(Ti0.512Zr0.488) 0.850 (NiljZ3Nb2iZ3) 0.070 (AlljZ2Nb1/2) 0.080}O3 的方式，計量了 Pb0、Ti02、Zr02、Ni0、Nb205、Al203、Ni0、SrC03 各原料。在球磨機中將它們與規(guī)定量的水一同進(jìn)行24小時的混合而獲得了制備漿料。將所獲得的制備漿料放入熱風(fēng)干燥機內(nèi)而使水分蒸發(fā)，進(jìn)行干燥從而獲得了原料粉末。
將所獲得的混合粉末預(yù)燒后，進(jìn)行粉碎而制備出壓電/電致伸縮陶瓷組合物的粉末。使用此粉末并利用刮刀法成型出厚度12 μπι的壓電/電致伸縮膠帶。在此壓電/電致伸縮膠帶的單面，按照在燒成后厚度成為I μ m的方式形成了 Pt電極。將其層疊3層而制作出層疊體后，在所露出的內(nèi)部電極側(cè)進(jìn)一步層疊沒有形成內(nèi)部電極的I層壓電/電致伸縮膠帶而制作出層疊體。在1170°C將此層疊體燒成。接著，在層疊體的外部形成Ag電極，從而制作出層疊型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件(壓電/電致伸縮元件)。予以說明，將構(gòu)成實施例I的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片示于圖4A。(實施例2 10、比較例I 7)按照組成式中的參數(shù)成為表I的方式變更了原料的用量，除此以外，與實施例I同樣地操作，制作出層疊型的壓電/電致伸縮執(zhí)行元件(壓電/電致伸縮元件)。予以說明，將構(gòu)成比較例5的壓電/電致伸縮元件的壓電/電致伸縮體的電子顯微鏡照片示于圖5A。予以說明，在表I中各參數(shù)對應(yīng)于下述組成式的參數(shù)。(PVxSrx) α {(Ti1^yZry) a (Ni 0 /3Nb2/3) b (Al Y/2Nb1/2) J O3表I
權(quán)利要求
1.一種壓電/電致伸縮元件，其具備由含有Pb (Ni1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-PbZrO3S成分固溶系組合物作為主要成分的壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體、和配設(shè)于所述壓電/電致伸縮體的電極， 所述三成分固溶系組合物由下述組成式表示， (PVxSrx) a {(Ti1^yZry) a (Ni 0/3Nb2/3) b (Al ￥/2Nb1/2) J O3 所述組成式中，0.005 ≤ X ≤ 0. 03,0. 45 ≤ y ≤ 0. 54,0. 58 ≤ a ≤ 0. 91,0.07 ≤ b ≤ 0. 36,0. 02 ≤ c ≤ 0. 08,0. 97 ≤ a ≤ I. 03,0. 97 ≤ P ≤1.03、0.97 ≤ y ≤ I. 03，其中 a+b+c = I. 000。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓電/電致伸縮元件，其具有層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)具備多個所述壓電/電致伸縮體及多個所述電極，且多個所述壓電/電致伸縮體和多個所述電極交替層疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的壓電/電致伸縮元件，其中，構(gòu)成所述壓電/電致伸縮體的顆粒的平均粒徑為0. 5 2 ii m。
全文摘要
本發(fā)明提供壓電/電致伸縮元件，其能夠維持與以往同程度的所希望的位移量，并且即使在高濕環(huán)境下使用絕緣電阻值的降低也少。一種壓電/電致伸縮元件(1)，其具備由含有PNN-PZT系三成分固溶系組合物作為主要成分的壓電/電致伸縮陶瓷組合物形成的壓電/電致伸縮體(30)、和電極(10、10’)，PNN-PZT系三成分固溶系組合物由下述組成式表示。(Pb1-xSrx)α{(Ti1-yZry)a(Niβ/3Nb2/3)b(Alγ/2Nb1/2)c}O3(組成式中，0.005≤x≤0.03、0.45≤y≤0.54、0.58≤a≤0.91、0.07≤b≤0.36、0.02≤c≤0.08、0.97≤α≤1.03、0.97≤β≤1.03、0.97≤γ≤1.03，其中，a+b+c＝1.000。)。
文檔編號H01L41/187GK102810629SQ201210125380
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者日比野朝彥 申請人:日本礙子株式會社