压电陶瓷及其制法、以及电子部件制造技术

提供烧制所引起的变形小的压电陶瓷及其制法、以及电子部件。压电陶瓷(1)具有：由含Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶构成的多个结晶粒子(2)、和存在于多个结晶粒子(2)间的结晶晶界(3)，多个结晶粒子(2)包含结晶粒子(2)的内部的Zn以及Bi当中至少任意1种元素的含有量少于包含与该结晶粒子(2)相接的结晶晶界(3)的区域中的元素的含有量的第1结晶粒子(2a)。这样的压电陶瓷(1)能形成烧制所引起的变形小、即使壁厚较薄但翘曲或变形量也少的电子部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压电陶瓷及其制法、以及电子部件。
技术介绍
压电陶瓷被用在将经由压电现象而产生的位移或力利用为机械性驱动源的压电致动器等各种电子部件中。压电致动器随着其用途扩大，较多地使用以更低电压得到更大的位移或产生力的层叠压电致动器。另外，一般作为压电致动器，在功能上期望压电应变常数、特别是d33或d31常数尽可能大，并且在连续驱动时绝缘性不劣化也重要。作为与这样的目的一致的压电陶瓷组成物，已知在将基于摩尔比的组成式表征为Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)aZrbTi1-a-bO3时，x、y、a、b满足0≤x≤0.14、0≤y≤0.14、0.04≤x+y、0.01≤a≤0.12、0.43≤b≤0.58的压电陶瓷组成物(例如参考专利文献1)，记载了这样的压电陶瓷组成物在1240～1300℃下进行烧制。另外，作为能进行低温烧制的压电陶瓷组成物，已知如下压电陶瓷组成物(例如参考专利文献2)：以PbZrO3-PbTiO3-Pb(Zn1/3Sb2/3)O3为主成分，以BiFeO3换算含有5～15质量％的Bi以及Fe的元素，在1000～1100℃进行烧制的压电陶瓷组成物；以及相对于所述主成分含有Li、Bi和Cd、B、Pb、Si以及Zn的至少1种，在900～1000℃进行烧制的压电陶瓷组成物。另外，在专利文献3中，公开了层叠型电子部件以及其制法，其中，层叠型电子部件具有压电陶瓷和以Ag为主成分的内部电极层，压电陶瓷由含有Sb以及Nb当中至少1种和Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶的结晶粒子构成，作为其制法，在含有Sb以及Nb当中至少1种、和Pb、Zr、Ti以及Zn的预烧粉末中添加Bi2O3粉末，在920～960℃下进行烧制。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开平7-45124号公报专利文献2：JP特开2000-86341号公报专利文献3：JP特开2011-29537号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但在专利文献1～3所记载的压电陶瓷组成物中，由于烧制所引起的变形较大，特别在壁厚薄的压电陶瓷中，存在翘曲的产生、加工时的破碎或裂纹的产生等不良状况。本专利技术的目的在于，提供烧制所引起的变形小的压电陶瓷及其制法、以及电子部件。用于解决课题的手段本专利技术的压电陶瓷的特征在于，具有：由含Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶构成的多个结晶粒子；和存在于该多个结晶粒子间的结晶晶界，所述多个结晶粒子包含第1结晶粒子，该第1结晶粒子的结晶粒子的内部的Zn以及Bi当中至少任意1种元素的含有量少于包含与该结晶粒子相接的所述结晶晶界的区域中的所述元素的含有量。本专利技术的压电陶瓷的制法的特征在于，具备：制作含有Pb、Zr、Ti以及Zn的预烧粉末的工序；制作将该预烧粉末、和含Zn以及Bi的氧化物粉末混合的混合粉末的工序；将该混合粉末成形来制作成形体的工序；和将该成形体在大气中在900～1050℃下进行烧制的工序。本专利技术的电子部件的特征在于，具备：由上述的压电陶瓷构成的压电体、和电极层。专利技术的效果根据本专利技术，能提供烧制所引起的变形小的压电陶瓷及其制法、以及电子部件。附图说明图1是示意表示压电陶瓷的组织的截面图。图2是表示电子部件的1个实施方式的概略截面图。图3(a)是压电基板的概略截面图，(b)是与压电基板的变形量相关的说明图。图4是表示样本No.3的X射线衍射结果的图。图5是表示样本No.5的X射线衍射结果的图。具体实施方式参考附图来说明压电陶瓷的1个实施方式。本实施方式的压电陶瓷1如图1所示那样，具有：由含Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶(以下也仅称作PZT系结晶)构成的多个结晶粒子2；和存在于结晶粒子2间的结晶晶界3，可以由结晶粒子2和结晶晶界3构成。结晶粒子2包含如下那样的结晶粒子2，即：在对压电陶瓷1的截面处的结晶粒子2的内部、以及包含结晶晶界3的区域(以下有时称作结晶晶界3上)进行局部元素分析时，关于Zn以及Bi当中至少任意1种元素，在比较结晶粒子2的内部的含有量Ci、和与该结晶粒子2邻接的结晶晶界3上的含有量Cb时，Ci少于Cb(Ci＜Cb)。关于Zn以及Bi当中至少任意1种元素，将Ci少于Cb的结晶粒子2称作第1结晶粒子2a，将Zn以及Bi均没有Ci与Cb之差、或Ci多于Cb的(Ci≥Cb)结晶粒子2称作第2结晶粒子2b。换言之，第1结晶粒子2a是如下的结晶粒子：在对第1结晶粒子2a的内部、和与第1结晶粒子2a相接的结晶晶界3上进行局部元素分析来比较Zn以及Bi的含有量时，Zn以及Bi当中至少任意一方的含有量在结晶晶界3上多于第1结晶粒子2a的内部。这样的压电陶瓷1在结晶晶界3实质上不存在如现有的PZT系压电陶瓷那样包含促进烧结的成分的Li、B等的非晶质相或PZT系结晶以外的结晶相(异相)。由此，这些残留所引起的绝缘电阻的随时间变化、压电特性的降低较小。进而，成为即使如后述那样以壁厚较薄的形状进行致密化而变形也小的压电陶瓷。例如用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)观察压电陶瓷1的截面，在结晶粒子2的内部以及与该结晶粒子2邻接的结晶晶界3上进行Zn以及Bi的局部元素分析，由此得到结晶粒子2的内部和结晶晶界3上的Zn以及Bi的含有量。局部元素分析例如使用能量分散型X射线分光分析(EDS)、电场发射型电子束微探测仪(FE-EPMA)、俄歇电子能谱仪(AES)、透射型电子显微镜(TEM)等进行即可。在此，所谓结晶粒子2的内部的Zn、Bi的含有量，是指例如通过结晶粒子2的中心(截面的面重心)的元素分析而检测到的Zn、Bi的含有量，所谓包含结晶晶界3的区域的Zn、Bi的含有量，是指通过结晶粒子2的结晶晶界3以及其近旁的元素分析而检测到的Zn、Bi的含有量。上述的元素分析装置的空间分辨率分别不同，在使用例如透射型电子显微镜(TEM)的情况下，空间分辨率为几nm，在使用俄歇电子能谱仪(AES)的情况下，空间分辨率为几十nm。因此，即使测定结晶晶界3上，实质成为结晶晶界3以及其近旁几nm(TEM)或几十nm(AES)的测定结果、和结晶粒子2的中心处的测定结果的比较。另外，作为结晶粒子2的内部的测定部位而举出结晶粒子2的中心(截面的面重心)，但在使用TEM等空间分辨率高的元素分析装置的情况下，也可以在结晶粒子2内将距结晶晶界3的距离为元素分析装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷，其特征在于，具有：由含有Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶构成的多个结晶粒子；和存在于该多个结晶粒子间的结晶晶界，所述多个结晶粒子包含：结晶粒子的内部的Zn以及Bi之中的至少任意1种元素的含有量少于包含与该结晶粒子相接的所述结晶晶界的区域中的所述元素的含有量的第1结晶粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 JP 2014-1757671.一种压电陶瓷，其特征在于，
具有：由含有Zn以及Bi的锆钛酸铅系结晶构成的多个结晶粒子；和
存在于该多个结晶粒子间的结晶晶界，
所述多个结晶粒子包含：结晶粒子的内部的Zn以及Bi之中的至少任
意1种元素的含有量少于包含与该结晶粒子相接的所述结晶晶界的区域中
的所述元素的含有量的第1结晶粒子。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷，其特征在于，
在所述结晶晶界，实质上不存在非晶质相以及所述锆钛酸铅系结晶以
外的结晶相。
3.根据权利要求1或2所述的压电陶瓷，其特征在于，
所述多个结晶粒子中的所述第1结晶粒子的个数的比率为90％以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电陶瓷，其特征在于，
气孔率为0.25％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电陶瓷，其特征在于，
所述多个结晶粒子的平均粒径为1.0～4....

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈修一，江口知宣，中久保仁，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP