JPS6043677B2 - 圧電体シ−トの製造方法 - Google Patents
圧電体シ−トの製造方法Info
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- JPS6043677B2 JPS6043677B2 JP52105537A JP10553777A JPS6043677B2 JP S6043677 B2 JPS6043677 B2 JP S6043677B2 JP 52105537 A JP52105537 A JP 52105537A JP 10553777 A JP10553777 A JP 10553777A JP S6043677 B2 JPS6043677 B2 JP S6043677B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電体シートの製造方法に関するもので、表
面が極めて平滑な圧電体シートを得ることを目的とする
。
面が極めて平滑な圧電体シートを得ることを目的とする
。
最近圧電体セラミックスの応用分野は多岐にわたり、
高密度化、小型化が急速に進んできた。
高密度化、小型化が急速に進んできた。
従来、用途に応じた所定形状の圧電素子の供給は焼結体
もしくは単結晶インゴットを切断、研磨、加工等により
なされてきたが、加工歪みによる電気的特性の劣化、さ
らには加工費用が高くつくという問題が生じている。そ
のために工程の簡略化、大量生産等から焼成と同時に所
望形状の素子が安 価に供給されることが望まれている
。一般に焼結体シートの製造方法はセラミック素材を結
合物質とともに混練し、成形して一定厚みの生シートを
作製し、用途に応じた所定形状に打抜き、これを焼成す
るという方法が知られている。しかし、焼成後の焼結体
シート製品において焼成時の収縮に伴つて変形、亀裂、
反り、穿孔、さらには鉛系圧電体セラミック材料の場合
には鉛の蒸発が起り易く、特にシートが薄くなると表面
積が大きくなり鉛の蒸発量が増え、焼結体組成のばらつ
き原因となり、機械的特性あるいは電気的特性等に大き
な影響を及ぼすという問題がある。 また、圧電体シー
トしては、圧電セラミックスの他に高分子エレクトレッ
トなどが知られており、後者は分極処理によつて作られ
る圧電体であり、とくに高分子の加工性、柔軟性を生カ
ルたフィルム状圧電体で(ポリフッ化ビニリデンなどが
電気音響変換素子として)応用がなされている。
もしくは単結晶インゴットを切断、研磨、加工等により
なされてきたが、加工歪みによる電気的特性の劣化、さ
らには加工費用が高くつくという問題が生じている。そ
のために工程の簡略化、大量生産等から焼成と同時に所
望形状の素子が安 価に供給されることが望まれている
。一般に焼結体シートの製造方法はセラミック素材を結
合物質とともに混練し、成形して一定厚みの生シートを
作製し、用途に応じた所定形状に打抜き、これを焼成す
るという方法が知られている。しかし、焼成後の焼結体
シート製品において焼成時の収縮に伴つて変形、亀裂、
反り、穿孔、さらには鉛系圧電体セラミック材料の場合
には鉛の蒸発が起り易く、特にシートが薄くなると表面
積が大きくなり鉛の蒸発量が増え、焼結体組成のばらつ
き原因となり、機械的特性あるいは電気的特性等に大き
な影響を及ぼすという問題がある。 また、圧電体シー
トしては、圧電セラミックスの他に高分子エレクトレッ
トなどが知られており、後者は分極処理によつて作られ
る圧電体であり、とくに高分子の加工性、柔軟性を生カ
ルたフィルム状圧電体で(ポリフッ化ビニリデンなどが
電気音響変換素子として)応用がなされている。
しかしながら圧電性セラミックスに比較し、加工は容易
であるが圧電性特性(誘電率、電気−機械結合係数)が
著しく劣る。本発明の目的はこれらの欠点を取り除き、
加工性に優れ、コストが安く、しかも高性能な圧電特性
を有する圧電体シートの製造方法を堤供することにある
。 本発明の方法は、圧電体セラミック素材と適量のガ
ラス粉末に有機成分である結合剤、可塑剤を加えた混合
物を有機溶媒で充分攪拌混合して泥漿を作る。
であるが圧電性特性(誘電率、電気−機械結合係数)が
著しく劣る。本発明の目的はこれらの欠点を取り除き、
加工性に優れ、コストが安く、しかも高性能な圧電特性
を有する圧電体シートの製造方法を堤供することにある
。 本発明の方法は、圧電体セラミック素材と適量のガ
ラス粉末に有機成分である結合剤、可塑剤を加えた混合
物を有機溶媒で充分攪拌混合して泥漿を作る。
この泥漿をドクターブレード法により、用途に応じて0
.05〜2.0Tsnの一定厚を有する高密度生シート
を作製し、必要形状に打抜いた後、300〜400℃の
温度で有機成分の結合剤、可塑剤を完全除去し、含有す
るガラスの軟化温度以上に昇温、焼成して室温まで冷却
して、高平滑で高性能な圧電体シート素子を得ることに
ある。本発明の方法によれば鉛系圧電性セラミック材料
はペロブスカイト型化合物、タングステンブロンズ型化
合物からなる単成分系、二成分系、三成分系のいずれで
もよい。
.05〜2.0Tsnの一定厚を有する高密度生シート
を作製し、必要形状に打抜いた後、300〜400℃の
温度で有機成分の結合剤、可塑剤を完全除去し、含有す
るガラスの軟化温度以上に昇温、焼成して室温まで冷却
して、高平滑で高性能な圧電体シート素子を得ることに
ある。本発明の方法によれば鉛系圧電性セラミック材料
はペロブスカイト型化合物、タングステンブロンズ型化
合物からなる単成分系、二成分系、三成分系のいずれで
もよい。
結合剤となるガラス粉末は鉛系圧電性セラミック材料中
に含まれるP,の蒸発しない温度以下にて軟化するもの
であればよい。
に含まれるP,の蒸発しない温度以下にて軟化するもの
であればよい。
ガラスの隔着が圧電シートとしての機械的強度、圧電特
性を高める働きをする。有機結合剤としてはポリ酢酸ビ
ニル、ポリビニルブチラール、又は両者を用いる。可塑
剤は結合剤によつて選択されるが、例えばフタル酸エス
テル系(DOP,DBP)リン酸エス手ル系、などが望
ましい。結合剤、可塑剤の添加量はともに生シートの成
形性、加工性および高密度化の観点から各々1〜5重量
%が好ましい。溶媒としてはアルコール系、ケトン系、
ハロゲン化炭化水素系の単一成分、二成分、三成分系な
どが乾燥条件にあわせて用いられる。鉛系圧電性セラミ
ック原料は配合→混合→仮焼→混合→成形→焼成といっ
たプロセスで製造されセラミックスとなる。この場合、
Pbの蒸発を抑えることが重要で積重ね方式、マツフル
方式(PbTiO3,PbZrO3粉体で包む)加圧方
式、ガス雰囲気方式などが工夫.されて1000℃〜1
400℃で焼成される。焼成された焼結体から圧電シー
トを作製するためには、焼結体を数μ〜数10μmの微
粉末にクラッシャー、スタンプミル、ボールミル等の粉
砕機で粉砕する。粉砕された圧電材料に結合剤加えるこ
とによつて一粒子間接合を行う。このため結合剤として
、ガラス質物質の非結晶性を利用する。これらは冷却す
ると次第に粘性を増し、一定の凝固点なしに凝固し、結
晶とならない。かかる物質は加熱すると次第に軟化して
液体なり結晶において見られるよう−な一定の熔融点が
ない。このことにより溶融が困難でなく組成を選べば低
温から高温まで広範囲のものが得られる。また温度と粘
度との関係が適当であり成形が容易である。また物理的
、化学的性質が適当であり、実用上必要な条件を充すも
のである。生シートを作製するため有機結合剤、可塑剤
、溶媒を各々所定量秤量し、ボールミル、ニーダー、ロ
ール法等の既知の混合方法で良く混合し、適当な粘度を
有する泥漿を作製する。この泥漿を有機フィルム等の平
滑な基板上に流し、ドクターブレード法にて一定厚みの
シート状に成形して乾燥し平滑な生シート作成する。こ
の生シートのセラミック素充填密度は体積比率で50〜
60%に)達した。次に生シートを所望の形状に打抜く
。これを表面平滑なアルミナ質、ジルコニア質などの耐
熱材料の上に敷粉を均一にしきつめ、のせる。これを電
気炉内に設置し、予備焼成して有機成分を除去した後、
圧電セラミック材料中のPbの蒸・発が発生しない温度
300〜800℃にて焼付を行う。300゜C以下では
ガラスの熔融が不十分で800℃以上ではPbの蒸発が
起るためである。
性を高める働きをする。有機結合剤としてはポリ酢酸ビ
ニル、ポリビニルブチラール、又は両者を用いる。可塑
剤は結合剤によつて選択されるが、例えばフタル酸エス
テル系(DOP,DBP)リン酸エス手ル系、などが望
ましい。結合剤、可塑剤の添加量はともに生シートの成
形性、加工性および高密度化の観点から各々1〜5重量
%が好ましい。溶媒としてはアルコール系、ケトン系、
ハロゲン化炭化水素系の単一成分、二成分、三成分系な
どが乾燥条件にあわせて用いられる。鉛系圧電性セラミ
ック原料は配合→混合→仮焼→混合→成形→焼成といっ
たプロセスで製造されセラミックスとなる。この場合、
Pbの蒸発を抑えることが重要で積重ね方式、マツフル
方式(PbTiO3,PbZrO3粉体で包む)加圧方
式、ガス雰囲気方式などが工夫.されて1000℃〜1
400℃で焼成される。焼成された焼結体から圧電シー
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粉末にクラッシャー、スタンプミル、ボールミル等の粉
砕機で粉砕する。粉砕された圧電材料に結合剤加えるこ
とによつて一粒子間接合を行う。このため結合剤として
、ガラス質物質の非結晶性を利用する。これらは冷却す
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液体なり結晶において見られるよう−な一定の熔融点が
ない。このことにより溶融が困難でなく組成を選べば低
温から高温まで広範囲のものが得られる。また温度と粘
度との関係が適当であり成形が容易である。また物理的
、化学的性質が適当であり、実用上必要な条件を充すも
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、溶媒を各々所定量秤量し、ボールミル、ニーダー、ロ
ール法等の既知の混合方法で良く混合し、適当な粘度を
有する泥漿を作製する。この泥漿を有機フィルム等の平
滑な基板上に流し、ドクターブレード法にて一定厚みの
シート状に成形して乾燥し平滑な生シート作成する。こ
の生シートのセラミック素充填密度は体積比率で50〜
60%に)達した。次に生シートを所望の形状に打抜く
。これを表面平滑なアルミナ質、ジルコニア質などの耐
熱材料の上に敷粉を均一にしきつめ、のせる。これを電
気炉内に設置し、予備焼成して有機成分を除去した後、
圧電セラミック材料中のPbの蒸・発が発生しない温度
300〜800℃にて焼付を行う。300゜C以下では
ガラスの熔融が不十分で800℃以上ではPbの蒸発が
起るためである。
焼付が終ると適当な冷却速度で室温まで冷却し炉内より
取出す。本発明によつて得られた圧電シートはガラス・
を用いて結合させるため平滑性が良く、高密度で十分な
る機械的強度を有している。このようにして得られた圧
電シートは電気音響変換素子、スイッチ等の用途に有用
である。以下本発明の実施例について詳述する。〔実施
例1〕 PbTlO3/PbZrO3=46/54の組成比をも
つPb(Ti,Zr)03系の圧電セラミックス材を9
00℃−2時間で仮焼、混合粉砕後3C!n×3cm×
x厚み1dに成形圧力500k9/Cltにて成形し、
焼成温度;1300℃焼成時間;2時間、冷却温度;2
00℃/Hで焼成を行つた。
取出す。本発明によつて得られた圧電シートはガラス・
を用いて結合させるため平滑性が良く、高密度で十分な
る機械的強度を有している。このようにして得られた圧
電シートは電気音響変換素子、スイッチ等の用途に有用
である。以下本発明の実施例について詳述する。〔実施
例1〕 PbTlO3/PbZrO3=46/54の組成比をも
つPb(Ti,Zr)03系の圧電セラミックス材を9
00℃−2時間で仮焼、混合粉砕後3C!n×3cm×
x厚み1dに成形圧力500k9/Cltにて成形し、
焼成温度;1300℃焼成時間;2時間、冷却温度;2
00℃/Hで焼成を行つた。
その時の結晶粒径は約2〜3μであつた。その後焼結体
をスタンプミルにて粉砕し、32メッシュのフルイをバ
スさせてシート用材料とする。結合剤としてのガラス組
成は低温で軟化する材料が好ましく、PbF2:20モ
ル%;B.O3;33.4モル%、ZnO;40モル%
、SiO2;7.6モル%の化学組成を有する低融点ガ
ラスを作成し、微粉末化したのち結合剤として用いる。
有機結合剤としては第1表に示すところの結合剤、およ
び可塑剤(添加樹脂量の1/2重量%)を各々加え、原
料に対して50Wt%のメチルアルコールでよく攪拌混
合し、さらにボールミルにて2@間混合して泥漿を作成
した。この泥漿をポリエステルフィルム上に流し、トク
ターブレードにてシート状に成形し自然乾燥して生シー
トを作製した。この時の生シートの厚みは100μmで
あつた。生シート密度は第1表に示す。次に、打抜成形
機を用いて生シートを直径3cy!mの円板状に打抜き
、電気炉内に表面平滑なアルミナ板の上にのせて設置し
、第1表に示すところの焼付条件でグレーズ化を行つた
。
をスタンプミルにて粉砕し、32メッシュのフルイをバ
スさせてシート用材料とする。結合剤としてのガラス組
成は低温で軟化する材料が好ましく、PbF2:20モ
ル%;B.O3;33.4モル%、ZnO;40モル%
、SiO2;7.6モル%の化学組成を有する低融点ガ
ラスを作成し、微粉末化したのち結合剤として用いる。
有機結合剤としては第1表に示すところの結合剤、およ
び可塑剤(添加樹脂量の1/2重量%)を各々加え、原
料に対して50Wt%のメチルアルコールでよく攪拌混
合し、さらにボールミルにて2@間混合して泥漿を作成
した。この泥漿をポリエステルフィルム上に流し、トク
ターブレードにてシート状に成形し自然乾燥して生シー
トを作製した。この時の生シートの厚みは100μmで
あつた。生シート密度は第1表に示す。次に、打抜成形
機を用いて生シートを直径3cy!mの円板状に打抜き
、電気炉内に表面平滑なアルミナ板の上にのせて設置し
、第1表に示すところの焼付条件でグレーズ化を行つた
。
焼付後、徐冷して、シートを取出した。この圧電シート
は半径方向に3〜8%の収縮率を示したが、割れ、反り
、穿孔を生せず平滑性の優れたものであつた。その時の
電気特性を第1表に示す。〔実施例2〕 PbTlO3;PbZrO3;Pb(Mgll3Nb2
l3)03=37.5;25.0;37.5の組成比を
持つPb(Mgll3Nb2l3)TiZrO3系の圧
電セラミックス材を906℃−2時間で仮焼。
は半径方向に3〜8%の収縮率を示したが、割れ、反り
、穿孔を生せず平滑性の優れたものであつた。その時の
電気特性を第1表に示す。〔実施例2〕 PbTlO3;PbZrO3;Pb(Mgll3Nb2
l3)03=37.5;25.0;37.5の組成比を
持つPb(Mgll3Nb2l3)TiZrO3系の圧
電セラミックス材を906℃−2時間で仮焼。
混合粉砕後3CnL×3C7F!×厚み1cmに成形圧
500k9/Cltにて成形し実施例14同様にシート
用材料とする。結合剤としてのガラス組成か、円O;7
0モル%、B2O3;5モル%、SiO2;25モル%
の化学組成を有するガラスを作成し、微粉末化したのち
結合剤として用いる。有機結合剤としては第2表に、示
すところの結合剤、および可塑剤を添加樹脂量の1/2
重量各々加え、原料に対して50Wt%のエチルアルコ
ールでよく攪拌混合し、さらにボールミルにて2@間混
合して泥漿を作成した。シートの作製は〔実施例1〕と
同様の方法で作製した。シート密度は第2表に示す。次
に打抜成形機を用いて生シートを直径30w0nの円板
状に打抜抜き、電気炉内に表面平滑なアルミナ板の上に
のせて設置し、第2表に示すところの焼付条件でグレー
ズ化を行つた。
500k9/Cltにて成形し実施例14同様にシート
用材料とする。結合剤としてのガラス組成か、円O;7
0モル%、B2O3;5モル%、SiO2;25モル%
の化学組成を有するガラスを作成し、微粉末化したのち
結合剤として用いる。有機結合剤としては第2表に、示
すところの結合剤、および可塑剤を添加樹脂量の1/2
重量各々加え、原料に対して50Wt%のエチルアルコ
ールでよく攪拌混合し、さらにボールミルにて2@間混
合して泥漿を作成した。シートの作製は〔実施例1〕と
同様の方法で作製した。シート密度は第2表に示す。次
に打抜成形機を用いて生シートを直径30w0nの円板
状に打抜抜き、電気炉内に表面平滑なアルミナ板の上に
のせて設置し、第2表に示すところの焼付条件でグレー
ズ化を行つた。
この圧電シートは半径方向に3〜8%の収縮率を示した
が、割れ反り、穿孔を生ぜず平滑性の優れたものであつ
た。その時の電気特性を第2表に示す。以上のように本
発明によれば加工性に優れ、コストが安く、しかも高性
能な圧電特性を有する圧電体シートを得ることができる
。
が、割れ反り、穿孔を生ぜず平滑性の優れたものであつ
た。その時の電気特性を第2表に示す。以上のように本
発明によれば加工性に優れ、コストが安く、しかも高性
能な圧電特性を有する圧電体シートを得ることができる
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 鉛系圧電性セラミック粒子と含有量が前記セラミッ
ク粒子の1〜2種量%のガラス粉末と有機成分である結
合剤・可塑剤とからなる一定厚みの生シートを作製して
所定の形状に打抜いた後、300〜400℃の温度で前
記有機成分の結合剤、可塑剤を除去し、この焼成用シー
トを300〜900℃の温度で焼成することを特徴とす
る圧電体シートの製造方法。 2 有機結合剤としてポリビニルブチラール、ポリ酢酸
ビニル、あるいはその両者を用いた特許請求の範囲第1
項記載の圧電体シートの製造方法。 3 有機結合剤としてポリビニルブチラール、ポリ酢酸
ビニル、あるいはその両者を用いた特許請求の範囲第1
項記載の圧電体シートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52105537A JPS6043677B2 (ja) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | 圧電体シ−トの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52105537A JPS6043677B2 (ja) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | 圧電体シ−トの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5438599A JPS5438599A (en) | 1979-03-23 |
JPS6043677B2 true JPS6043677B2 (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=14410324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52105537A Expired JPS6043677B2 (ja) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | 圧電体シ−トの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6043677B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03194921A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Showa Denko Kk | 半導体エピタキシャルウェハー及びその製造方法 |
-
1977
- 1977-09-01 JP JP52105537A patent/JPS6043677B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5438599A (en) | 1979-03-23 |
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