JP2004349688A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシート12,13,14を複数積層した厚みが100μm以下の積層体17を焼成して得られ、積層体17には、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時にグリーンシート12,13,14よりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層15,16が、積層体17の厚み方向の断面において、積層体17の厚みの1/2の位置を通りかつ積層体17の表面に平行な線に関して線対称となるように、グリーンシート12,13,14と積層されて配置されている圧電アクチュエータ基板17、並びにこの圧電アクチュエータ基板17の一方の表面に個別電極18が形成された圧電アクチュエータ11である。
【選択図】図1
Description
(1) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成して得られるセラミックス基板であって、前記積層体には、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層が、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層されて配置されていることを特徴とするセラミックス基板。
(2) 前記高収縮層が複数配置され、前記高収縮層間の距離、最上層の前記高収縮層の上方側の表面と前記積層体の上方側の表面との距離および最下層の前記高収縮層の下方側の表面と前記積層体の下方側の表面との距離が、それぞれ30μm以下である(1)記載のセラミックス基板。
(3) 前記高収縮層の厚みが0.5〜5μmである(1)または(2)記載のセラミックス基板。
(4) 前記セラミックス原料粉末が圧電性セラミックス原料粉末である(1)〜(3)のいずれかに記載のセラミックス基板。
(5) 前記高収縮層が導体層である(1)〜(4)のいずれかに記載のセラミックス基板。
(6) 前記(1)〜(5)のいずれかに記載のセラミックス基板において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエ―タ基板。
(7) 前記導体層がAgを80質量%以上含有する(6)記載の圧電アクチュエータ基板。
(8) (6)または(7)記載の圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
(9) 前記電極が前記表面に複数配列されている(8)記載の圧電アクチュエータ。
(10) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、前記高収縮層による焼成収縮によって、前記グリーンシートの焼成収縮を促進せしめながら前記積層体を焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(11) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(12) 前記積層体の厚みが100μm以下であることを特徴とする(10)又は(11)記載のセラミックス基板の製造方法。
(13) 前記高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通り、かつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置してなることを特徴とする(10)〜(12)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(14) 前記高収縮層が、前記積層体の内部及び/又は表面に、複数設けられていることを特徴とする(10)〜(13)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(15) 前記積層体が、前記グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高い成分を含むことを特徴とする(10)〜(14)記載のセラミックス基板の製造方法。
(16) セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成してセラミックス基板を製造する方法であって、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
(17) 前記積層体を1100℃以下の温度で焼成する(10)〜(16)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
(18) 前記積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも50℃以上低い温度で焼成する(10)〜(17)のいずれか記載のセラミックス基板の製造方法。
(19) 前記(10)〜(18)のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板の製造方法。
(20) 前記積層体を焼成する際の焼成雰囲気中の酸素濃度を90%以上とする(19)記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法。
(21) 前記(19)または(20)記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法に加えて、さらに前記圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
まず、セラミックス原料として、平均粒径(D50)が0.5μmのチタン酸ジルコン酸鉛化合物粉末と、有機溶剤と、有機バインダーと、界面活性剤とを混合したスラリを準備し、このスラリをロールコーター法にて厚み20μmのグリーンシートに成形した。次に、予め、導電ペースト単体での収縮率を測定し、グリーンシートよりも収縮率を大きくするように有機バインダと有機溶剤を調整した平均粒径1μmのAg−Pd(Ag:Pd=80:20)からなる導体ペーストを用いて、前記グリーンシートのうち、2枚のグリーンシ―トの一方の表面に厚み5μmの高収縮層をスクリーン印刷法にて形成した。次に、高収縮層が形成されていないグリーンシートを上層に、高収縮層を形成したグリーンシートを中層および下層に配置して積層し、加圧密着を行い積層体を得た。次に、この積層体を大気中において600℃で3時間脱脂処理を行い、ついで酸素濃度95%の雰囲気中において温度1100℃で2時間焼成を行い、圧電アクチュエータ基板を得た。
まず、セラミックス原料として、平均粒径(D50)が0.5μmのチタン酸ジルコン酸鉛化合物粉末と、有機溶剤と、有機バインダーと、界面活性剤とを混合したスラリを準備し、このスラリをロールコーター法にて厚み15μmのグリーンシートに成形した。次に、平均粒径1μmのAg−Pd(Ag:Pd=80:20)からなるスラリを用いて、同様にロールコーター法にて厚み5μmの高収縮シートを成形した。この高収縮シートの収縮曲線を測定し、グリーンシートよりも大きな収縮率を有することを確認した。ついで、図4に示すように、4層の高収縮層(高収縮シート)21と5層のグリーンシート22とを積層し、加圧密着を行い積層体を得た。次に、この積層体を大気中において600℃で3時間脱脂処理を行い、ついで酸素濃度95%の雰囲気中において温度1100℃で2時間焼成を行い、圧電アクチュエータ基板を得た。
グリーンシートの表面に高収縮層を形成せず、焼成温度を1200℃とした他は、実施例1と同様にして圧電アクチュエータ基板を作製し、得られた圧電アクチュエータ基板の一方の表面に蒸着にて導体パターンを10点形成し、他方の表面に高収縮層を形成することにより圧電アクチュエータを得た。この圧電アクチュエータについて、実施例と同様にして比誘電率および反り量の測定を行った。
1枚のグリーンシートにのみ高収縮層を形成し、高収縮層を形成していないグリーンシートを上層および下層に、高収縮層を形成したグリーンシートを中層に配置して積層した他は、実施例1と同様にして圧電アクチュエータを作製し、比誘電率および反り量の測定を行った。
12,13,14 セラミック層
15,16 高収縮層
17 圧電アクチュエータ基板
18 個別電極
Claims (21)
- セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成して得られるセラミックス基板であって、前記積層体には、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層が、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層されて配置されていることを特徴とするセラミックス基板。
- 前記高収縮層が複数配置され、前記高収縮層間の距離、最上層の前記高収縮層の上方側の表面と前記積層体の上方側の表面との距離および最下層の前記高収縮層の下方側の表面と前記積層体の下方側の表面との距離が、それぞれ30μm以下である請求項1記載のセラミックス基板。
- 前記高収縮層の厚みが0.5〜5μmである請求項1または2記載のセラミックス基板。
- 前記セラミックス原料粉末が圧電性セラミックス原料粉末である請求項1〜3のいずれかに記載のセラミックス基板。
- 前記高収縮層が導体層である請求項1〜4のいずれかに記載のセラミックス基板。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のセラミックス基板において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板。
- 前記導体層がAgを80質量%以上含有する請求項6記載の圧電アクチュエータ基板。
- 請求項6または7記載の圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
- 前記電極が前記表面に複数配列されている請求項8記載の圧電アクチュエータ。
- セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、前記高収縮層による焼成収縮によって、前記グリーンシートの焼成収縮を促進せしめながら前記積層体を焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
- セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートと、焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を前記グリーンシートとを積層して積層体を形成し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
- 前記積層体の厚みが100μm以下であることを特徴とする請求項10又は11記載のセラミックス基板の製造方法。
- 前記高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通り、かつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置してなることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
- 前記高収縮層が、前記積層体の内部及び/又は表面に、複数設けられていることを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
- 前記積層体が、前記グリーンシート単独での焼成温度において揮発性の高い成分を含むことを特徴とする請求項10〜14記載のセラミックス基板の製造方法。
- セラミックス原料粉末を主成分とするグリーンシートを複数積層した厚みが100μm以下の積層体を焼成してセラミックス基板を製造する方法であって、平均粒径2μm以下の導電性物質を主成分とし焼成時に前記グリーンシートよりも表面に平行な方向に対して大きい収縮率を有する高収縮層を、前記積層体の厚み方向の断面において、前記積層体の厚みの1/2の位置を通りかつ前記積層体の表面に平行な線に関して線対称となるように、前記グリーンシートと積層して配置し、この積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも低い温度で焼成することを特徴とするセラミックス基板の製造方法。
- 前記積層体を1100℃以下の温度で焼成する請求項10〜16のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法。
- 前記積層体を、前記グリーンシート単独での焼成温度よりも50℃以上低い温度で焼成する請求項10〜17のいずれか記載のセラミックス基板の製造方法。
- 請求項10〜18のいずれかに記載のセラミックス基板の製造方法において、前記セラミックス原料粉末がPb、ZrおよびTiを含むペロブスカイト型化合物粉末であり、前記高収縮層がAgを含む導体層であることを特徴とする圧電アクチュエータ基板の製造方法。
- 前記積層体を焼成する際の焼成雰囲気中の酸素濃度を90%以上とする請求項19記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法。
- 請求項19または20記載の圧電アクチュエータ基板の製造方法に加えて、さらに前記圧電アクチュエータ基板における一方の表面に電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
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