專利名稱：壓電傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓電傳感器，這種壓電傳感器包括利用壓電效應的、例如壓力傳感器、加速度傳感器、爆震傳感器、偏航速率傳感器、陀螺傳感器及振動傳感器等。
背景技術：
利用壓電陶瓷材料的壓電傳感器，是利用壓電效應將機械能轉換為電能的產品，廣泛應用于電子學或機電一體化的技術領域中。
在壓電傳感器中，組裝到該壓電傳感器中的壓電元件通過接受要檢測的應力，產生電荷或電壓。此外，將產生的電荷或電壓，輸送到與傳感器連接的回路或與傳感器一體化的回路中，從而將檢測到的應力變換為電壓信號。
壓電傳感器，一般情況下，包括由設置有至少一對電極的壓電陶瓷組成的壓電元件；保持上述壓電元件的保持部件；用于將上述壓電元件保持在上述保持部件上的粘接部件或彈簧等的壓接部件；以及從上述壓電元件中獲取電氣信號用的管腳。
在上述壓電傳感器中，壓電元件通過粘接、或模壓或彈簧等壓接。因此，在組裝狀態(tài)下施加機械的約束力(預設負荷)。
壓電傳感器的使用溫度范圍因壓電傳感器產品的種類不同差異較大。但是，其使用溫度范圍的下限值，已知的有-40℃以上，上限值為160℃以下的程度。
在壓電傳感器中，當其使用環(huán)境溫度變化時，也會出現(xiàn)壓電傳感器的靈敏度產生偏差的情況。
即、當壓電傳感器的溫度變化時，壓電陶瓷的壓電特性等會變化。其結果是，如上所述，出現(xiàn)所謂壓電傳感器的靈敏度(輸出電壓)變動的問題。
為了解決這種問題，在日本專利特開平5-284600號公報中，公開了一種將溫度補償用電容器串聯(lián)或并聯(lián)地電連接到壓電陶瓷上的壓電元件。使用這樣的壓電元件的壓力傳感器，在20℃～150℃的溫度范圍內，能降低輸出電壓的偏差。
另外，在日本專利特開平7-79022號公報中，公開了一種將壓電體層與電介質層相互層疊，電介質層的靜電容量大于壓電層的靜電容量，并且由電介質層的溫度系數(shù)與壓電層的溫度系數(shù)具有相反特性的材料構成的壓電元件。使用這樣的壓電元件的壓力傳感器，在0℃～約150℃的溫度范圍內，改善了壓電d33常數(shù)及壓電g33常數(shù)的溫度特性。因此，能改善壓力傳感器的相對溫度變化的偏差。
但是，壓電傳感器在用于汽車部件等的用途中，由于存在所謂-40℃～160℃的較寬溫度范圍下使用的情況，所以，希望得到在更寬的溫度范圍下不會產生溫度特性偏差的壓電傳感器。
另外，在壓電傳感器中，由于使用環(huán)境溫度的變化、因驅動溫度升高引起該溫度變化時，可能會在構成壓電元件的壓電陶瓷、與該壓電陶瓷連接的電極或保持部件等其他部件之間產生熱膨脹差。其結果是，會產生熱應力，該熱應力會引起壓電傳感器產生噪音，引發(fā)靈敏度方面產生偏差的問題。
另外，當壓電傳感器的溫度變化時，存在著因熱電效應在壓電傳感器上產生電壓的情況。因這種熱電效應產生的電壓，也會引起壓電傳感器產生噪音，在靈敏度方面引起偏差。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于上述以往存在的問題而提出的，其目的是提供一種壓電傳感器，能在較大溫度范圍內，抑制壓電傳感器靈敏度的偏差。
本發(fā)明的壓電傳感器，包括通過在壓電陶瓷的表面上形成一對電極而成的壓電元件；以及，保持所述壓電元件的保持部件，其特征是，所述壓電陶瓷滿足下述條件(a)及/或條件(b)，(a)在溫度范圍-30～160℃中，熱膨脹系數(shù)為3.0ppm/℃以上；(b)在溫度范圍-30～160℃下，熱電系數(shù)為400μCm-2K-1以下。
在本發(fā)明的壓電傳感器中，壓電陶瓷滿足條件(a)及/或條件(b)。即、在本發(fā)明的壓電傳感器中，壓電陶瓷滿足條件(a)或條件(b)的任何一個，或者滿足條件(a)及條件(b)雙方。因此，本發(fā)明的壓電傳感器，即使在-30～160℃的大溫度范圍內，也不會產生壓電傳感器靈敏度的偏差。
壓電陶瓷在滿足條件(a)的情況下，能縮小壓電陶瓷、與該壓電陶瓷連接的電極或保持部件等其他部件之間的熱膨脹差異。因此，即使因使用環(huán)境溫度的變化或因驅動引起溫度上升等，使壓電元件的溫度發(fā)生變化，也能防止壓電陶瓷與其他部件之間產生的熱膨脹差異而引起的熱應力的發(fā)生。其結果是，可防止因熱應力引起的壓電傳感器的靈敏度(輸出電壓)方面產生的偏差。另外，也能防止因熱應力引起的壓電傳感器產生噪音等的事情發(fā)生。進一步，在滿足條件(a)的情況下，由于能防止上述熱應力的發(fā)生，所以，能防止因熱應力破壞壓電傳感器的事情發(fā)生。
一般情況下，在壓力傳感器、加速度傳感器、偏航速率傳感器、陀螺傳感器、振動傳感器等的壓電傳感器中，由于是在高溫下與其他部件加熱粘接而加以利用的，因此，因產生熱應力很容易導致上述問題的發(fā)生。因而，在將滿足條件(a)的壓電傳感器應用到壓力傳感器、加速度傳感器、偏航速率傳感器、陀螺傳感器、振動傳感器等中的情況下，能得到更為顯著的熱應力的抑制效果。
另外，在爆震傳感器等的壓電傳感器中，由壓電陶瓷構成的壓電元件，在例如200℃以上高溫下，一體地設置在樹脂等的模型上，并且安裝在汽車的發(fā)動機上，在最高溫度達到約150℃的高溫環(huán)境下使用。因而，在將滿足條件(a)的壓電傳感器用于爆震傳感器等的情況下，能進一步取得上述優(yōu)良的、更為顯著的熱應力抑制的效果。
接著，在壓電陶瓷滿足條件(b)的情況下，即使壓電傳感器上有溫度變化，也不會產生熱電效應。因此，在壓電傳感器中，能防止因熱電效應引起的電壓的產生，防止壓電傳感器的靈敏度(輸出電壓)方面產生偏差。此外，也能防止壓電傳感器產生噪音。
在以往技術中，為了避免在壓電傳感器上產生熱電效應，利用金屬夾子夾具等使壓電傳感器的電極端子間產生短路，變更產品形態(tài)，將電阻組裝在電極端子間。在電壓陶瓷滿足條件(b)的情況下，由于能夠抑制熱電效應的產生，沒有必要增加以往使用的為了防止熱電效應的制造時的工序和部件。因而，能削減壓電傳感器的制造成本。
一般來說，壓電元件是將壓電陶瓷與電極多個交互層疊而構成的層疊型。例如在層疊型壓力傳感器、層疊型加速度傳感器、層疊型偏航速率傳感器、層疊型陀螺傳感器、層疊型振動傳感器等的壓電傳感器中，熱電效應產生的電荷變大。因此，在具有上述層疊型壓電元件的上述壓電傳感器中，根據(jù)條件(b)，能更顯著地發(fā)揮抑制熱電效應帶來的發(fā)生電荷的效果。
另外，在爆震傳感器等的壓電傳感器中，一般使用板厚例如2mm以上的壓電元件，因此，熱電效應帶來的發(fā)生電荷容易變得多。因此，在爆震傳感器等中，為了減少發(fā)生電荷，一般地，設置短路電阻等。因而在爆震傳感器方面，使用滿足條件(b)的壓電傳感器時，能一步顯著地發(fā)揮降低該熱電效應引起的發(fā)生電荷的上述作用效果，同時，能省略短路電阻等的設置。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，能提供一種在大的溫度范圍內、防止壓電傳感器靈敏度的偏差的壓電傳感器。此外，能提供比以往技術的壓電傳感器的成本低的壓電傳感器。


圖1是表示實施例4、實施例5、比較例1中制作的各壓電元件中的壓電常數(shù)g31的溫度特性的線型圖。
圖2是表示實施例4、實施例5、比較例1中制作的各壓電元件中的壓電常數(shù)d31的溫度特性的線型圖。
圖3是表示實施例5中制作的壓電元件的介質損耗(tanδ)的溫度特性的線型圖。
圖4是表示實施例2及比較例1中制造的各壓電陶瓷的線熱膨脹率的溫度特性的線型圖。
圖5是表示實施例4及比較例1中制作的壓電元件的極化量Pr的變化量的溫度特性的線型圖。
圖6是表示實施例5及比較例1中制造的各壓電陶瓷的破壞概率與1nF的關系的線型圖。
圖7是表示壓電傳感器的構成的說明圖。
圖8是壓電傳感器的分解說明圖。
圖9是表示實施例11及比較例6中制造的壓電元件的靜電容量的溫度特性的線型圖。
圖10是表示壓電傳感器的輸出電壓的測定方法的回路圖。
圖11是表示實施例11及比較例6中制造的壓電傳感器的主輸出電壓的溫度特性的線型圖。
具體實施例方式
對本發(fā)明的實施形式進行說明。
本發(fā)明的壓電傳感器，由壓電元件和保持部件構成。
具體地說，上述壓電元件可由例如壓電陶瓷和夾持該壓電陶瓷地形成的一對電極構成。
另外，作為上述壓電元件，可使用將多個壓電陶瓷與多個電極相互層疊構成的層疊型的壓電元件。
上述保持部件是保持上述壓電元件的部件。使用通過例如螺栓等的擰緊固定等。
在用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電元件中，壓電陶瓷滿足條件(a)及/或條件(b)。
要件(a)是溫度范圍-30～160℃下，熱膨脹系數(shù)為3.0ppm/℃以上。
在上述溫度范圍，在壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)不到3.0ppm/℃的情況下，有容易在上述壓電傳感器內產生熱應力的擔心。其結果是，有可能使壓電傳感器的靈敏度的溫度變化引起的偏差變大。另外，壓電傳感器會容易遭到熱應力的破壞。
壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)在3.5ppm/℃以上比較好，最好在4.0ppm/℃以上。此外，當壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)大于構成壓電傳感器的Fe等金屬部件的熱膨脹系數(shù)時，由于各部件之間容易產生熱應力，因此，所以，壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)的上限最好在11ppm/℃以下。
對于壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)，用例如，TMA(熱機械分析)法測量線熱膨脹，可通過下式求出。
β＝(1/L0)×(dL/dT)上式中，β是線熱膨脹系數(shù)[10-6/℃]，L0是基準溫度(25℃)時的樣品長度[m]，dT是溫度差[℃]，dL是溫度差dT時的膨脹長度[m]。
條件(b)是溫度范圍-30～160℃下，熱電系數(shù)在400μCm-2K-1以下。
在上述溫度范圍，當壓電陶瓷的熱電系數(shù)超過400μCm-2K-1的情況下，容易產生熱電效應，因溫度變化在壓電傳感器上產生電壓，有可能在壓電傳感器的靈敏度方面產生偏差。
壓電陶瓷的熱電系數(shù)，在溫度范圍為-30～160℃時，為350μCm-2K-1以下較好，最好在300μCm-2K-1以下。
熱電系數(shù)是使壓電元件極化時的極化量的平均溫度系數(shù)。熱電系數(shù)可用例如以下的方法測量。
熱電系數(shù)γ雖然可用定義式γ＝dP/dT [Cm-2K-1](上式中，P是極化量，T是溫度)來表示，但是，通常，用可測量的參數(shù)、電流I、試樣電極面積S、溫度變化dT、以及測量時間間隔dt，通過下式求出γ＝(I/S)×(dt/dT) [Cm-2K-1]。
具體地說，將壓電元件置于恒溫槽或電爐中，以一定速度使其升溫或降溫時，用微小電流計測量從壓電元件的上下面的電極流出的電流I[A]。然后，用測量間隔t[s]積分，計算發(fā)生電荷量[C]。進一步，通過用壓電元件的電極面積去除，求出各溫度的極化量P(C/cm2)的溫度特性，計算出溫度系數(shù)(熱電電流法)。
此外，可用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷最好滿足上述條件(a)和條件(b)兩方面的要求。
在這種情況下，能降低壓電傳感器靈敏度的溫度依賴性，提高壓電傳感器的可靠性。
在其他形式中，能用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷，溫度范圍為-30～80℃的壓電常數(shù)g31為0.006Vm/N以上。另外，溫度范圍為-30～80℃的上述壓電常數(shù)g31的變動幅度最好在±15％以內。
在其他形式中，能用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷其溫度范圍為-30～80℃的壓電常數(shù)g31為70pC/N以上。并且，溫度范圍為-30～80℃的上述壓電常數(shù)d31的變動幅度最好在±15％以內。
在這些形式中，在上述壓電傳感器的使用溫度范圍，能提高其靈敏度，同時，能減少因壓電傳感器靈敏度的溫度變化引起的偏差。
作為獲得這些效果的理由，考慮下面的因素。
在連接到壓電傳感器上的回路為電荷放大器的情況下，電荷放大器的等價輸入電阻大約為10Ω以下，以這樣的方式構成電荷放大器時，就成為測量由壓電傳感器上所產生的應力發(fā)生的電通量密度D的回路。在這種情況下，得到與電荷傳感器的系數(shù)d成比例的回路電壓輸出。另外，在連接到壓電傳感器上的回路不是電荷放大器的情況下，將具有比壓電元件大10倍以上的大容量電容并列連接，測量其兩端的電壓時，該回路的輸出電壓與電荷傳感器的系數(shù)d大體成比例。電荷傳感器的系數(shù)d與壓電材料的壓電d常數(shù)成比例。
另外，在連接到壓電傳感器上的回路為電壓放大器(緩沖放大器等)的情況下，通過輸入電阻大小為1012Ω以上程度的運算放大器或FET(電場效應型晶體管)構成緩沖放大器時，可使從壓電元件流到回路的電流基本為零，在壓電元件的表面長期保持發(fā)生電荷，回路輸出電壓與電荷傳感器系數(shù)g成比例。電荷傳感器的系數(shù)d也與壓電材料的壓電g常數(shù)成比例。
上述回路的電阻通常為1OkΩ～10OMΩ，這種情況的回路輸出電壓，變?yōu)榕c電荷傳感器系數(shù)d大體成比例的回路輸出電壓及與電荷傳感器系數(shù)g成比例的回路輸出電壓的中間特性。
換句話說，根據(jù)回路輸入電阻的大小，回路輸出存在著與壓電元件的d常數(shù)成比例的情況、與g常數(shù)成比例的情況、或與d常數(shù)和g常數(shù)的中間特性成比例的情況。
因此，在壓電傳感器中，如上面所述的那樣，通過將壓電常數(shù)g31設定為0.006Vm/N以上、并將壓電常數(shù)d31設定在70pc/N以上，可提高壓電傳感器的靈敏度。此外，通過將相對溫度變化的壓電常數(shù)g31、壓電常數(shù)d31的變動幅度設定在上述特定的范圍以內，可減少上述壓電傳感器的靈敏度的溫度變化引起的偏差。
在上述壓電傳感器中，在上述特定溫度范圍的壓電常數(shù)g31不到0.006Vm/N的情況、或者在壓電常數(shù)d31不滿70pC/N的情況下，可能會使上述壓電傳感器的靈敏度劣化。此外，在上述壓電常數(shù)g31的上述特定溫度范圍的變動幅度從±15％的范圍偏離的場合，或者在上述壓電常數(shù)d31的上述特定溫度范圍的變動幅度從土15％的范圍偏離的場合，上述壓電傳感器的靈敏度的溫度變化引起的偏差有可能變大。
此外，在其他形態(tài)中，用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷，溫度范圍為-30～160℃的壓電常數(shù)g31為0.006VmN以上，并且溫度范圍為-30～160℃的上述壓電常數(shù)g31的變動幅度最好取在±15％以內。
進一步，在其他形式中，能用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷，其溫度范圍為-30～160℃的壓電常數(shù)d31取在70pC/N以上，并且溫度范圍為-30～160℃的上述壓電常數(shù)d31的變動幅度最好取在土15％以內。
在這些形式的情況下，上述壓電傳感器在比-30～160℃更寬的溫度范圍，可發(fā)揮高靈敏度，同時，相對溫度變化的依賴性變小。
本發(fā)明的壓電傳感器，最好用于爆震傳感器。在將本發(fā)明的壓電傳感器用于爆震傳感器時，可最大限度地發(fā)揮上述壓電傳感器的優(yōu)良特性。
此外，本發(fā)明的壓電傳感器，還可以用于壓力傳感器、加速度傳感器、偏航速率傳感器、陀螺傳感器及振動傳感器。
可用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電元件最好是將上述壓電陶瓷與上述電極相互層疊而構成的層疊型壓電元件。
在這種情況下，能更顯著地發(fā)揮不容易引起上述條件(b)帶來的熱電效應的作用效果。一般來說，在使用層疊型壓電元件的情況下，因熱電效應引起的發(fā)生電荷很容易變大，容易引起短路。但是，在本發(fā)明中，通過使其滿足上述條件(b)，即使在使用層疊型壓電元件的情況下，也可抑制熱電效應的發(fā)生。
上述層疊型壓電元件具有壓電陶瓷與電極相互層疊的結構。具體地說，例如，可采用將未燒制成的壓電陶瓷與電極多個相互層疊而成的層疊體進行燒制所形成的電極一體燒制結構，或者采用預備多個在燒制后的壓電陶瓷上形成電極而成的壓電元件，通過將這些多個壓電元件粘接而接合的結構等。
此外，用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷，最好是由不含鉛的壓電陶瓷構成。
在這種情況下，提高了相對上述壓電傳感器的環(huán)境的安全性。
用于本發(fā)明的壓電傳感器的壓電陶瓷，由一般式{Lix(K1-yNay)1-x}{Nb1-z-wTazSbw}O3(上式中，0≤x≤0.2、0≤y≤1、0≤Z≤0.4、0≤w≤0.2、x+z+w＞0)所表示的以各向同性鈣鈦礦類化合物為主相的多結晶體組成，最好是由構成該多結晶體的各結晶粒的特定結晶面經過定向的結晶定向壓電陶瓷構成。
在這種情況下，容易實現(xiàn)滿足上述條件(a)及(b)的壓電傳感器。
上述結晶定向壓電陶瓷以各向同性鈣鈦礦類化合物的一種的所謂鈮酸鉀鈉(K1-yNayNbO3)為基本構成，A位置元素(K、Na)的一部分用預定量的Li置換，和/或B位置元素(Nb)的一部分用預定量的Ta和/或Sb置換而構成。在上述一般式中，“x+z+w＞0”表示作為置換元素，可以含有Li、Ta及Sb中的至少一個。
此外，在上述一般式中，“y”表示結晶定向壓電陶瓷中所含的K與Na之比。本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷，作為A位置元素，含有K或Na的至少一個也可以。換句話說，K與Na的比例y并沒有特別的限定，可取0以上、1以下的任意值。為了得到高的變位特性，y的值可以是0.05以上且0.75以下，合適地在0.20以上且0.70以下，較好地在0.35以上且0.65以下，更好地在在0.40以上且0.60以下，最好是0.42以上且0.60以下。
“x”表示置換A位置元素的K和/或Na的Li置換比例。用Li置換K和/或Na的一部分時，得到的效果是，提高了壓電特性等、提升了居里溫度、及/或促進了致密化。x的值具體地說，最好是0以上且0.2以下。當x的值超過0.2時，由于降低變位特性，所以不好。x的值取在0以上且0.15以下時比較合適，最好為0以上且0.10以下。
“z”表示置換B位置元素的Nb的Ta的置換比例。當用Ta置換Nb的一部分時，得到的效果是改善了變位特性等。z的值具體地說，可以是0以上且0.4以下。當z的值超過0.4時，其居里溫度降低，由于作為家電或汽車用的壓電材料利用起來比較困難，所以不好。z的值取在0以上且0.35以下比較合適，最好在0以上且0.30以下。
進一步，“w”表示置換B位置元素的Nb的Sb的置換比例。當用Sb置換Nb的一部分時，得到的效果是改善了變位特性等。w的值具體地說，可以是0以上且0.2以下。當w的值超過0.2時，由于降低了變位特性及/或居里溫度，所以不好。w的值最好是0以上且0.15以下。
此外，上述結晶定向壓電陶瓷隨著從高溫變?yōu)榈蜏?，結晶相從立方晶體向正方晶體(第1結晶相變溫度＝居里溫度)變化；從正方晶體向斜方晶體(第2結晶相變溫度)變化；從斜方晶體變?yōu)榱庑尉w(第3結晶相變溫度)。由于在高于第1結晶相變溫度的溫度區(qū)域變成立方晶體，所以，壓電性消失，此外，在低于第2結晶相變溫度的溫度區(qū)域變成斜方晶體，所以，壓電常數(shù)d31和壓電常數(shù)g31的溫度依賴性變大。從而，通過使第1結晶相變溫度高于使用溫度范圍、第2結晶相變溫度低于使用溫度范圍，希望在使用溫度范圍的整個區(qū)域中都是正方晶體。
然而，上述結晶定向壓電陶瓷的基本構成的鈮酸鉀鈉(K1-yNayNbO3)，如果依據(jù)“美國陶瓷世界雜志(“Journal Of AmericanCeramic Society)”、美國、1959年、第42卷[9]p.438-442及美國專利2976246號說明書，隨著從高溫變?yōu)榈蜏?，結晶相從立方晶體向正方晶體(第1結晶相變溫度)、正方晶體向斜方晶體(第2結晶相變溫度)、從斜方晶體向菱形晶體(第3結晶相變溫度)變化。此外，“y＝0.5”的第1結晶相變溫度大約為420℃，第2結晶相變溫度大約為190℃，第3結晶相變溫度大約為-150℃。從而，正方晶體的溫度區(qū)域是190～420℃的范圍，與工業(yè)產品的使用溫度范圍的-40～160℃不一致。
另一方面，本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷，相對基本組成的鈮酸鉀鈉(K1-yNayNbO3)，通過改變Li、Ta、Sb的置換元素的量，可使第1結晶相變溫度及第2結晶相變溫度自由地變化。
壓電特性最大變?yōu)閥＝0.4～0.6，對Li、Ta、Sb的置換量和結晶相變溫度實測值進行重回歸分析，其結果表示在下式B1、式B2中。
從式B1及式B2可以看出，Li置換量的增加有使第1結晶相變溫度上升、并且使第2結晶相變溫度降低的作用。另外，Ta及Sb的置換量的增加，有降低第1結晶相變溫度、并且降低第2結晶相變溫度的作用。
第1結晶相變溫度＝(388+9x-5z-17w)±50[℃] (式B1)第2結晶相變溫度＝(190-18.9x-3.9z-5.8w)±50[℃](式B2)第1結晶相變溫度是壓電性完全消失的溫度，并且由于其附近運動容量的急劇增大，第1結晶相變溫度希望變?yōu)?產品使用環(huán)境上限溫度+60℃)以上。第2結晶相變溫度僅僅是結晶相變的溫度，由于壓電性沒有消失，則可以設定在傳感器輸出的溫度依賴性方面不會受到惡劣影響的范圍。因此，希望變?yōu)?產品使用環(huán)境下限溫度+40℃)以下。
另一方面，產品的使用環(huán)境上限溫度因用途不同而異，例如，為60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃等。產品的使用環(huán)境下限溫度為例如，-30℃、-40℃等。
從而，由于上述式B1所示的第1結晶相變溫度希望變?yōu)?20℃以上，所以，“x”、“z”、“w”的值希望滿足式(388+9x-5z-17w)+50≥120。
另外，由于式B2所示的第2結晶相變溫度希望變?yōu)?0℃以下，所以，“x”、“z”、“w”的值希望滿足式(190-18.9x-3.9z-5.8w)-50≤10。
即、在上述結晶定向壓電陶瓷中，上述一般式{Lix(K1-yNay)1-x}{Nb1-z-wTazSbw}O3中的x、y、及z最好滿足下述式(1)及式(2)的關系。
9x-5z-17w≥-318……(1)-18.9x-3.9z-5.8w≤-130…(2)此外，本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷，在僅由上述一般式表示的各向同性鈣鈦礦類化合物(第1的KNN系化合物)構成的情況下，存在著積極添加或置換其他元素的情況。
在前者的情況下，雖然希望僅由第1的KNN系化合物構成，但是，只要可維持各向同性的鈣鈦礦型的結晶構造，并且對燒結特性、壓電特性等諸多特性沒有惡劣影響就可以，可以包含其他元素或其他相。特別是，在用于制造上述結晶定向壓電陶瓷的原料中，不可避免地會有在市場中取得的純度99％～99.9％的工業(yè)原料中所含的雜質混入其中。例如，會出現(xiàn)在上述結晶定向壓電陶瓷的原料之一的Nb2O5中，作為原礦石或制造所帶來的雜質，含有最大Ta不到0.1wt％、F不到0.15wt％的情況。另外，雖然在下文實施例1中作了說明，但是，在制造工序中使用Bi的情況下，這種雜質混入是不可避免的。
另外，在結晶定向壓電陶瓷中，構成以上述一般式所表示的各向同性鈣鈦礦類化合物為主相的多結晶體的各結晶粒的特定結晶面，是定向的。在這里，上述結晶粒中的定向的特定的結晶面最好是仿立方{100}面。
此外，所謂仿立方{HKL}，一般情況下，各向同性鈣鈦礦類化合物可以從正方晶體、斜方晶體、三方晶體等立方晶體中取略微變形的結構，但是，由于這種變形很小，所以，就意味著可以看作立方晶體，看作立方晶體，就可用密勒指數(shù)表示。
在這種情況下，可使上述壓電傳感器的d31與g31更大，同時，d31與g31的溫度依賴性可以變小。
另外，在仿立方{100}面進行面定向的情況下，面定向的程度可以用下面的公式(公式1)所示的修正系數(shù)(Lotgering)法的平均定向度F(HKL)來表示。
F(HKL)=Σ′I(HKL)ΣI(hkl)-Σ′I0(HKL)ΣI0(hkl)1-Σ′I0(HKL)ΣI0(hkl)×100%]]>……(式1)此外，在公式(式1)中，∑I(hkl)是結晶定向壓電陶瓷中測量的所有的結晶面(hkl)的X線衍射強度的總和，∑I0(hkl)是具有與結晶定向壓電陶瓷相同的組成的無定向陶瓷中測量的所有的結晶面(hkl)的X線衍射強度的總和。另外，∑′I(HKL)是結晶定向壓電陶瓷中測量的結晶學的等價的特定結晶面(HKL)的X線衍射強度的總和，∑′I0(HKL)是在具有與結晶定向壓電陶瓷相同組成的無定向陶瓷中所測量的結晶學的等價的特定結晶面(HKL)的X線衍射強度的總和。
從而，在構成多結晶體的各結晶粒是無定向的情況下，平均定向度F(HKL)為0％。另外，在構成多結晶體的所有結晶粒的(HKL)面相對測量面平行定向的情況下，平均定向度F(HKL)為100％。
一般情況下，定向的結晶粒的比例越多，得到的特性越高。例如，在將特定的結晶面進行面定向的情況下，為了得到高的壓電特性等，上述公式(式1)表示的修正系數(shù)(Lotgering)法產生的平均定向度F(HKL)，可以在30％以上，較好地為50％以上、最好是70％以上。另外，定向的特定結晶面最好是與極化軸垂直的面。例如，該鈣鈦礦類化合物的結晶系為正方晶體的情況下，定向的特定結晶面最好是仿立方{100}面。
即、上述結晶定向壓電陶瓷最好是，修正系數(shù)產生的仿立方{100}面的定向度在30％以上，并且在10℃～160℃的溫度范圍，結晶系是正方晶。
此外，在將特定的結晶面軸定向的情況下，該定向的程度不可用與面定向同樣的定向度(式1的式子)來定義。但是，使用相對于定向軸垂直的面進行X線衍射時的(HKL)衍射相關的Lotgering法產生的平均定向度(軸定向度)，可以表示軸定向的程度。另外，特定的結晶面幾乎完全以軸定向的成形體的軸定向度，與特定的結晶面幾乎完全以面定向的成形體中測量的軸定向度為相同的程度。
接著，說明利用本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器的特性。
首先，說明利用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器受溫度變化情況下產生的熱應力。
上述結晶定向壓電陶瓷，其熱膨脹系數(shù)在溫度范圍為-30℃～160℃時在3.0ppm/℃以上。因此，可夠很容易地實現(xiàn)條件(a)。其結果是，在使用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器中，可縮小與熱膨脹系數(shù)大于3.0ppm/℃的、例如金屬或樹脂等構成的保持部件等的熱膨脹系數(shù)的差。從而，使用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器，可使受到溫度變化的情況下所產生的熱應力變小，可避免因溫度變換引起的靈敏度的偏差及因熱應力導致的壓電傳感器的破壞。
接著，說明利用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器的熱電特性。
上述結晶定向壓電陶瓷，其熱電系數(shù)在溫度范圍-30℃～160℃內，為400μCm2K-1以下。因此，能夠很容易地實現(xiàn)條件(b)。其結果是，如上所述，能夠防止因上述壓電傳感器的溫度變化引起的噪音的發(fā)生。另外，在使用上述結晶定向壓電陶瓷的上述壓電傳感器中，如上所述，由于可減小端子間發(fā)生的電壓，因此，省略了用金屬夾子夾具等使端子間產生短路的事情，可得到在端子間不用組裝電阻的產品形式。
接著，說明利用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器的機械強度。
上述結晶定向壓電陶瓷的雙軸彎曲破壞載荷大于PZT系的壓電陶瓷。從而，使用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器，機械強度優(yōu)良，不易遭到破壞。
接著，說明利用上述結晶定向壓電陶瓷的壓電傳感器的壓電特性。
在上述結晶定向壓電陶瓷中，其壓電常數(shù)g31在-30～160℃的溫度范圍，為0.006Vm/N以上。進一步，如果能優(yōu)化組成和工藝，那么，則可以實現(xiàn)0.007Vm/N以上、進一步可實現(xiàn)0.008Vm/N以上、最終可以達到0.009Vm/N以上。另外，在上述結晶定向壓電陶瓷中，壓電常數(shù)g31的變動幅度，在以(最大值-最小值)/2為基準值的情況下，可設定在±15％以下。進一步，如果能優(yōu)化組成及工藝，則可以達到±12％以下，甚至±10％以下，進而是可控制在土8％以下。
另外，在上述結晶定向壓電陶瓷中，其壓電常數(shù)d31在-30～160℃的溫度范圍內，可到70pC/N以上。進一步，如果能優(yōu)化組成及工藝，那么，則可以實現(xiàn)80pC/N以上、進一步可達到85pC/N以上、還可達到90pC/N以上。另外，在上述結晶定向壓電陶瓷中，壓電常數(shù)d31的變動幅度，在以(最大值-最小值)/2為基準值的情況下，可使得在土15％以下。進一步，如果能優(yōu)化組成及工藝，則可以達到±12％以下，甚至±10％以下，進而是在±8％以下。
從而，利用根據(jù)本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷的本發(fā)明的壓電傳感器不通過連接的回路方式，就可使回路輸出電壓變大，并且可縮小使用溫度范圍內的回路輸出電壓的變動幅度。
實施例(實施例1)(1)NaNbO3板狀粉末的合成用化學量計量比，對成為Bi2.5Na3.5Nb5O18組成的Bi2O3粉末、Na2CO3粉末及Nb2O5粉末秤量，對其進行濕式混合。隨后，對該原料，作為助熔劑，添加50wt％的NaCl，進行1個小時干式混合。
接著，將得到的混合物加入白金坩堝，在850℃下加熱1小時，使助熔劑完全熔化后，再在1100℃下加熱2小時，進行Bi2.5Na3.5Nb5O18的合成。此外，升溫速度為200℃/hr，降溫利用爐冷進行。冷卻后，用熱水洗滌，從反應物中除去助熔劑，得到Bi2.5Na3.5Nb5O18粉末。所得到的Bi2.5Na3.5Nb5O18粉末是將{001}面作為發(fā)育面的板狀粉末。
接著，在該Bi2.5Na3.5Nb5O18板狀粉末中，加入由NaNbO3合成時必要量的Na2CO3粉末后混合，將NaCl作為助熔劑，在白金坩堝中，在950℃下進行8小時的熱處理。
在所得到的反應物中，由于除了NaNbO3粉末還含有Bi2O3，所以，從反應物中除去助熔劑后，將其加入HNO3(1N)中，將作為剩余成分而生成的Bi2O3熔化。進一步，對該溶液過濾，使NaNbO3粉末分離，用80℃的離子交換水洗凈。所得到NaNbO3粉末，是以仿立方{100}面作為發(fā)育面、粒徑為10～30μm、縱橫比為10～20左右的板狀粉末。
(2)具有{Li0.07(K0.43Na0.57)0.93}{Nb0.84Ta0.09Sb0.07}O3組成的結晶定向陶瓷的制作將純度99.99％以上的Na2CO3粉末、K2CO3粉末、Li2CO3粉末、Nb2O5粉末、Ta2O5粉末、Sb2O5粉末進行秤量，制成從{Li0.07(K0.43Na0.57)0.93}{Nb0.84Ta0.09Sb0.07}O3的化學計量組成的1m0l中減去0.05m0l的NaNbO3的組成，將有機溶劑作為介質，在Zr缽中進行20小時的濕式混合。之后，在750℃下煅燒5小時，進一步將有機溶劑作為介質，通過在Zr缽中進行20小時的濕式粉碎，得到平均粒徑約0.5μm的煅燒物粉體。
以將該煅燒物粉體與上述板狀的NaNbO3變成{Li0.07(K0.43Na0.57)0.93}{Nb0.84Ta0.09Sb0.07}O3的組成的方式，以煅燒物粉體∶NaNbO3＝0.95m0l∶0.05m0l的比率秤量。以有機溶劑為介質，在Zr缽中進行20小時的濕式混合，得到粉碎泥漿。之后，向泥漿中加入粘結劑(聚乙烯醇縮丁醛)及可塑劑(鄰苯二甲酸二丁脂)后，進一步進行2小時混合。
接著，利用帶成形裝置，將混合的泥漿成形為厚約100μm的帶狀。進一步，層疊該帶，進行壓接，并通過輥軋，得到厚1.5mm的板狀成形體。隨后，將得到的板狀成形體在大氣中、以加熱溫度600℃、加熱時間5小時、升溫速度50℃/hr、且冷卻速度在爐冷的條件下進行脫脂。進一步，對脫脂后的板狀成形體施加300Mpa的壓力，進行CIP處理后，在氧中，在1110℃下進行5小時的燒結。于是，制作出壓電陶瓷(結晶定向壓電陶瓷)。
在得到的壓電陶瓷中，利用上述式1的式子算出燒結體密度、及與帶平面平行的面上的取向因子法(Lotgering’s method)得到的{100}面的平均定向度F(100)。
進一步，對得到的壓電陶瓷研磨、拋光，并通過加工，制作出多個其上下面相對帶面平行的厚度為0.485mm、直徑為8.5mm的圓盤狀樣品的壓電陶瓷。在其上下面上印刷Au燒結電極膏(住友金屬礦山(株)制造的ALP3057)，在干燥后，利用網帶式爐，在850℃下，進行10分鐘燒結，在壓電陶瓷上形成厚度0.01mm的電極。進一步，為了除去因Au燒結電極膏的印刷不可避免地形成的電極外周部的數(shù)微米的隆起部，對得到的圓板狀樣品進行圓筒研磨，加工成直徑8.5mm。之后，在上下方向進行極化處理，得到在壓電陶瓷上形成全面電極的壓電元件(單板)。從得到的壓電元件中，在室溫(溫度25℃)下，通過共振反共振法測量作為壓電特性的壓電常數(shù)(g31)、壓電常數(shù)(d31)、電氣機械結合系數(shù)(kp)、和機械性質量系數(shù)(Qm)、以及作為介質特性的介電常數(shù)(ε33t/ε0)與介質損耗(tanδ)。
另外，同樣地，通過測量介電常數(shù)的溫度特性，求出第1結晶相變溫度(居里溫度)及第2結晶相變溫度。此外，在第2結晶相變溫度為0℃以下的情況下，與第2結晶相變溫度相比，高溫側的介電常數(shù)的變動幅度非常小，因此，在沒有特定介電常數(shù)的最高點位置的情況下，將介電常數(shù)線彎曲的溫度作為第2結晶相變溫度。
本實施例得到的結晶定向陶瓷的相對密度是95％以上。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到88.5％。進一步，對室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31為0.0094Vm/N、壓電常數(shù)d31為86.5pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為48.8％、機械性質量系數(shù)Qm為18.2，另外，作為介質特性的介電常數(shù)ε33t/ε0是1042、介質損耗tanδ是6.4％。另外，從介電常數(shù)的溫度特性求出的第1結晶相變溫度(居里溫度)是282℃，第2結晶相變溫度是為-30℃。以上結果示于表1中。
(實施例2)。
除了脫脂后的板狀成形體的燒成溫度在1105℃以外，根據(jù)與第1實施例相同的順序，制作具有{Li0.07(K0.45Na0.55)0.93}{Nb0.82Ta0.10Sb0.08}O3組成的結晶定向陶瓷。在得到的結晶定向陶瓷(壓電陶瓷)中，通過與實施例1相同的條件下，對燒結體密度、平均定向度及壓電特性評價。另外，在得到的結晶定向陶瓷中，通過與實施例1相同的條件下，對燒結體密度、平均定向度及壓電特性評價。
本實施例得到的結晶定向陶瓷的相對密度是95％以上。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到94.6％。進一步，將室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.0093Vm/N、壓電常數(shù)d31為88.1pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為48.9％、機械性質量系數(shù)Qm為16.6，作為介質特性的介電常數(shù)ε33t/ε0為1071，介質損耗tanδ為4.7％。另外，從介電常數(shù)的溫度特性求出的第1結晶相變溫度(居里溫度)是256℃，第2結晶相變溫度是為-35℃。以上結果示于表1中。
(實施例3)除了脫脂后的板狀成形體的燒成溫度在1105℃以外，根據(jù)與第1實施例相同的順序，制作具有{Li0.065(K0.45Na0.55)0.935}{Nb0.83Ta0.09Sb0.08}O3組成的結晶定向陶瓷。在得到的結晶定向陶瓷中，通過與實施例1相同的條件下，對燒結體密度、平均定向度及壓電特性評價。
本實施例得到的結晶定向陶瓷的相對密度是95％以上。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到93.9％。進一步，將室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.0093Vm/N、壓電常數(shù)d31為95.2pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為50.4％、機械性質量系數(shù)Qm為15.9，介電常數(shù)ε33t/ε0為1155，并且介質損耗tanδ為5.2％。另外，從介電常數(shù)的溫度特性求出的第1結晶相變溫度(居里溫度)是261℃，第2結晶相變溫度是為-12℃。以上結果示于表1中。
(實施例4)。
本例記載了利用與實施例1不同的順序制造與實施例1相同組成的結晶定向陶瓷的例子。
將在實施例1中制造的NaNbO3板狀粉末、及非板狀的NaNbO3粉末、KNbO3粉末、KTaO3粉末、LiSbO3粉末及NaSbO3粉末進行秤量，以變成{Li0.07(K0.43Na0.57)0.93}{Nb0.84Ta0.09Sb0.07}O3的組成，將有機溶劑作為介質，進行20小時的濕式混合。
向泥漿中加入粘結劑(聚乙烯醇縮丁醛)及可塑劑(鄰苯二甲酸二丁脂)后，進一步進行2小時混合。
此外，NaNbO3板狀粉末的混合量，是以由初始原料合成的第1KNN系固溶體(ABO3)的A位置元素的5at％作為從NaNbO3板狀粉末供給的量。另外，非板狀的NaNbO3粉末、KNbO3粉末、KTaO3粉末、LiSbO3粉末及NaSbO3粉末，是通過將以預定量所含純度99.9％的K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末、Ta2O5粉末及/或Sb2O5粉末的混合物，在750℃下加熱5小時，將反應物用球磨機粉碎的固相法來制造得出。
接著，使用刮板裝置，將混合的泥漿成形為厚約100μm的帶狀。進一步層疊該帶，進行壓接，并通過輥軋，得到厚1.5mm的板狀成形體。隨后，將得到的板狀成形體在大氣條件下，在加熱溫度為600℃、加熱時間為5小時、升溫速度為50℃/hr、且冷卻速度在爐冷的條件下進行脫脂。進一步，對脫脂后的板狀成形體施加300Mpa的壓力，進行CIP處理后，在氧氣中，在燒成溫度1130℃、加熱時間5小時、升溫/降溫速度200℃/hr的條件下，在加熱時間內，施加35kg/cm2(3.42MPa)的壓力，進行熱壓燒結。這樣，制作出壓電陶瓷(結晶定向壓電陶瓷)。
通過本實施例得到的結晶定向陶瓷十分致密化，容積密度是4.78g/cm3。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到96％。
進一步，將室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.0101Vm/N，壓電常數(shù)d31為96.5pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為51.9％，機械質量系數(shù)Qm為15.2，介電常數(shù)ε33t/ε0為1079，介質損耗tanδ是4.7％。另外，從介電常數(shù)的溫度特性求出的第1結晶相變溫度(居里溫度)是279℃，第2結晶相變溫度是為-28℃。以上結果示于表1中。
(實施例5)。
本實施例是制作出具有對作為實施例3的組成物{Li0.065(K0.45Na0.55)0.935}{Nb0.83Ta0.09Sb0.08}O3的1mol中添加Mn0.0005mol的組成的壓電陶瓷(結晶定向壓電陶瓷)的例子。
首先，將純度99.99％以上的Na2CO3粉末、K2CO3粉末、Li2CO3粉末、Nb2O5粉末、Ta2O5粉末、Sb2O5粉末及MnO2粉末，秤量出從{Li0.07(K0.43Na0.57)0.93}{Nb0.84Ta0.09Sb0.07}O3的1mol+Mn 0.0005mol的組成中減去0.05mol的NaNbO3后所得到的組成，將有機溶劑作為介質，在Zr缽中，進行20小時的濕式混合。之后，在750℃下煅燒5小時，進一步將機溶劑作為介質，通過在Zr缽中進行20小時的濕式粉碎，得到平均粒徑約0.5μm的煅燒物粉體。
其后的順序是，除了脫脂后的板狀成形體的燒成溫度為1105℃以外，根據(jù)與第1實施例相同的順序，制作具有{Li0.065(K0.45Na0.55)0.935}{Nb0.83Ta0.09Sb0.08}O31mol+Mn 0.0005mol的組成的結晶定向陶瓷。
在得到的結晶定向陶瓷中，通過與實施例1相同的條件，對燒結體密度、平均定向度及壓電特性評價。
本實施例得到的結晶定向陶瓷的相對密度是95％以上。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到89.6％。
進一步，將室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31為0.0097Vm/N、壓電常數(shù)d31為99.1pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為52.0％、機械質量系數(shù)Qm為20.3，介電常數(shù)ε33t/ε0為1159，并且介質損耗tanδ為2.7％。因此，Mn的添加，很明顯，可得到Qm上升時，tanδ下降的效果。
另外，從介電常數(shù)的溫度特性求出的第1結晶相變溫度(居里溫度)是2263℃，第2結晶相變溫度是為-15℃。以上結果示于表1中。
(比較例1)比較例1是適于汽車用燃料噴射閥用的層疊致動器的、由軟類和硬類的中間特性(半硬)的正方晶體的PZT材料組成的壓電陶瓷的例子。在這里，所謂軟類是指Qm為100以下的材料，所謂硬類是指Qm為1000以上的材料。
在本例的壓電陶瓷的制作中，首先，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、SrCO3粉末、Y2O3粉末、Nb2O5粉末、Mn2O3粉末秤量成(Pb0.92Sr0.09){(ZrO.543TiO.457)0.985(Y0.5Nb0.5)0.01Mn0.05}O3的組成，以水為介質，在Zr缽中進行濕式混合。之后，在790℃下煅燒7小時，進一步，將機溶劑作為介質，在Zr缽中進行濕式粉碎，得到平均粒徑約0.7μm的煅燒物粉體的泥漿。
向泥漿中加入粘結劑(聚乙烯醇縮丁醛)及可塑劑(鄰苯二甲酸丁基芐酯)后，在Zr缽中進行20小時混合。
接著，利用帶成形裝置，將混合后的泥漿成形為厚約100μm的帶狀。進一步，層疊該帶，通過熱壓接，得到厚1.2mm的板狀成形體。隨后，將得到的板狀成形體在大氣中脫脂。進一步，將脫脂后的板狀成形體配置在氧化鋁缽中的MgO板上，在大氣中，在1170℃下進行2小時的燒結。
其后的順序，作為電極材料使用Ag膏，除了燒結以外，其他都與實施例1相同。
本比較例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，對室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.01057Vm/N、壓電常數(shù)d31為158.0pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp是60.2％、機械性質量系數(shù)Qm為540，介電常數(shù)ε33t/ε0為1701，并且介質損耗tanδ為0.2％。以上結果示于表1中。
(比較例2)比較例2是適于環(huán)境溫度變化小的半導體制造裝置等的定位用的層疊致動器的、由軟類的菱形晶體的PZT材料構成的壓電陶瓷的例子。
在本例的壓電陶瓷的制作中，首先，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、SrCO3粉末、Y2O3粉末、Nb2O5粉末進行秤量，將其變成(Pb0.895Sr0.115){(ZrO.57TiO.43)0.978(Y0.5Nb0.5)0.01Nb0.012}O3的組成，并在以水為介質的Zr缽中進行20小時濕式混合。之后，在875℃下煅燒5小時，進一步，在以水為介質的Zr缽中進行濕式粉碎。
相對該泥漿，將粘結劑(聚乙烯醇)相對煅燒粉體添加1wt％后，用噴霧干燥機干燥，形成顆粒。
接著，使用金屬模具進行干式壓力成型，得到φ15、厚2mm的成形體。隨后，將得到的圓板狀成形體在大氣中進行脫脂。進一步，對脫脂后的板狀成形體施加200Mpa的壓力，進行CIP處理后，配置在氧化鋁缽中的MgO板上，在大氣中，在1260℃下進行2小時的燒結。其后的順序，與比較例1相同。
本比較例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，對室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.0124Vm/N、壓電常數(shù)d31為212.7pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為67.3％、機械性質量系數(shù)Qm為47.5，介電常數(shù)ε33t/ε0為1943，介質損耗tanδ是2.1％。以上結果示于表1中。
(比較例3)比較例3是適于汽車用的爆震傳感器的、由軟類正方晶體的PZT材料構成的壓電陶瓷的例子。
在本例的壓電陶瓷的制作中，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、SrTiO3粉末、Sb2O3粉末秤量，使其成為(Pb0.95Sr0.05){(Zr0.53Ti0.47)0.978Sb0.022}O3的組成，并在以水為介質的Zr缽中進行20小時的濕式混合。之后，在825℃下煅燒5小時，進一步，在以水為介質的Zr缽中進行濕式粉碎。
其后的順序，除了燒結溫度為1230℃以外，與比較例2相同。
本比較例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，對室溫(溫度25℃)的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31為0.0100Vm/N、壓電常數(shù)d31為203.4pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為62.0％、機械性質量系數(shù)Qm為55.8，介電常數(shù)ε33t/ε0為2308，介質損耗tanδ是1.4％。以上結果示于表1中。
(比較例4)比較例4是適于高輸出超聲波馬達的、由中硬度類正方晶體的PZT材料構成的壓電陶瓷的例子。
在本例的壓電陶瓷的制作中，首先，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、SrTiO3粉末、Sb2O3粉末、MnCO3粉末秤量，使其變成(Pb0.965Sr0.05){(Zr0.5Ti0.5)0.96Sb0.03Mn0.01}O3的組成，并在以水為介質的Zr缽中進行濕式混合。之后，在875℃下煅燒5小時，進一步，并在以水為介質的Zr缽中進行濕式粉碎。
其后的順序，除了燒結溫度為1230℃以外，與比較例2相同。
本比較例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，對室溫(溫度25℃)下的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31為0.0100Vm/N、壓電常數(shù)d31為136.9pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為57.9％、機械性質量系數(shù)Qm是850，并且介電常數(shù)ε33t/ε0是1514，介質損耗tanδ是0.2％。以上結果示于表1中。
(比較例5)比較例5是適于高靈敏度的角速度傳感器的、由硬類正方晶體的PZT材料構成的壓電陶瓷的例子。
在本例的壓電陶瓷的制作中，首先，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、ZnO粉末、MnCO3粉末、Nb2O5粉末秤量，使其變成Pb{(Zr0.5Ti0.5)0.98(Zn0.33Nb0.67)0.01Mn0.01}O3的組成，并在以水為介質的Zr缽中進行濕式混合。之后，在800℃下煅燒5小時，進一步，并在以水為介質的Zr缽中進行濕式粉碎。
其后的順序，除了燒結溫度為1200℃以外，與比較例2相同。
本比較例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，對室溫(溫度25℃)下的壓電特性進行評價，其結果是，壓電常數(shù)g31是0.0110Vm/N、壓電常數(shù)d31為103.6pm/V、電氣機械結合系數(shù)kp為54.1％、機械質量系數(shù)Qm為1230，介電常數(shù)ε33t/ε0為1061，介質損耗tanδ是0.3％。以上結果示于表1中。
(實施例6)壓電常數(shù)的溫度特性在本實施例中，對一定溫度范圍的壓電常數(shù)的變動幅度進行評價。
實施例4、實施例5及比較例1中制作的壓電元件的溫度范圍為-40～160℃的壓電常數(shù)g31及壓電常數(shù)d31的溫度特性，分別表示在圖1、圖2中。
首先，說明壓電常數(shù)g31的變動幅度。在這里，變動幅度是將-30～80℃或-30～160℃的各溫度范圍中的(最大值-最小值)/2作為基準值的變動幅度。
從圖1可以看出，溫度范圍為-30～160℃的壓電常數(shù)g31的變動幅度，在實施例4中的壓電元件是10.9％、實施例5中的壓電元件是6.1％，比較例1中的是10.2％。
另外，溫度范圍為-30～160℃中的變動幅度，在實施例4中的壓電元件是10.9％，實施例5中的壓電元件是6.1％，比較例1是22.6％。
從而，實施例4、5的壓電元件與比較例1相比，壓電常數(shù)g31的變動幅度較小。
接著，說明壓電常數(shù)d31的變動幅度。在這里，變動幅度是將-30～80℃或-30～160℃的各溫度范圍中的(最大值-最小值)/2作為基準值的變動幅度。
從圖2可以看出，溫度范圍為-30～160℃的壓電常數(shù)d31的變動幅度，實施例4中的壓電元件是7.8％，實施例5中的壓電元件是7.3％，比較例1的是7.8％。
另外，溫度范圍為-30～160℃的變動幅度，實施例4中的壓電元件是7.8％，實施例5中的壓電元件是7.3％，比較例1是15.8％。
從而，實施例4、5的壓電元件與比較例1相比，壓電常數(shù)d31的變動幅度較小。
(實施例7)tanδ的溫度特性對實施例5中制造的壓電元件的、介質損耗(tanδ)的溫度特性進行測量，其結果表示在圖3中。
從圖3可以看出，實施例5的壓電元件的介質損耗(tanδ)在溫度范圍為-30～160℃內，在溫度范圍為-30～0℃內較高，其值大約是3％左右，與比較例2的壓電元件的室溫(溫度25℃)的介質損耗值2.1％沒有大的變化。
從而，可以理解，使用本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷(實施例5)的壓電傳感器，以介質損耗為因由的噪音的發(fā)生很小。
(實施例8)熱膨脹率的規(guī)定對實施例2及比較例1得到的燒結體(壓電陶瓷)的線熱膨脹率及熱膨脹系數(shù)測量的結果，表示在表2中。另外，以25℃為基準溫度的線熱膨脹率的溫度特性表示在圖4中。
線熱膨脹率的測定，是將實施例2及實施例1中制作的壓電陶瓷研磨加工成寬5mm×厚1.5mm×長10mm，作為線熱膨脹率的測量用樣品來進行的。
線熱膨脹率的測量方法使用TMA法。裝置利用(株)島津制作所制造的熱機械分析裝置TMA-50進行，測量溫度范圍是-100℃～500℃，升溫速度為2℃/分、測量氛圍是在大氣中進行。
線熱膨脹率定義為，從基準溫度(25℃)的樣品長度L0和其溫度變化量ΔL中得到的長度變化率ΔL/L0。根據(jù)該線熱膨脹率(ΔL/L0)溫度曲線，由A4式求出線熱膨脹系數(shù)β。在這里，β是在dT＝20℃的條件下，用中心差分法計算的。此外，β相當于ΔL/L0溫度曲線的溫度微分值。
β＝(1/L0)×(dL/dT)(A4)在這里，L0是基準溫度(25℃)的樣品長度，dT是溫度差(20℃)，并且dL是溫度差dT下的膨脹長度。
如圖2至圖4所示，實施例2的熱膨脹系數(shù)在-30℃～160℃的溫度范圍內超過4ppm/℃。另一方面，比較例1的熱膨脹系數(shù)在100℃～160℃的溫度范圍不足3ppm/℃。
從而，如果使用本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷(實施例2)，可以理解，能得到壓電陶瓷與比其熱膨脹系數(shù)大的金屬或樹脂之間產生的熱應力小的壓電傳感器。
另外，與上述實施例2及上述比較例2同樣，在實施例1、實施例3～實施例5以及比較例2～比較例5中，也測量線熱膨脹率。實施例1及實施例3～實施例5的熱膨脹系數(shù)與實施例2同樣地，在-30℃～160℃的溫度范圍下超過4ppm/℃，比較例2～5的熱膨脹系數(shù)與比較例1同樣，在100℃～160℃的溫度范圍不到3ppm/℃。
另外，-30℃～160℃的平均熱膨脹系數(shù)(從160℃的熱膨脹率減去-30℃的熱膨脹率，再除以溫度差190℃所得到的值)，在實施例1中是5.3ppm/℃，實施例2中是5.1ppm/℃，實施例3中是5.0ppm/℃，實施例4中是5.3ppm/℃，實施例5中是5.4ppm/℃，全都超過4ppm/℃。另一方面，比較例1中是3.7ppm/℃，比較例2中是3.6ppm/℃，比較例3中是3.4ppm/℃，比較例4中是3.5ppm/℃，實施例5中是3.8ppm/℃，全部不到4ppm/℃。也就是說，可以看出，即使在所謂-30℃～160℃的平均熱膨脹系數(shù)的參數(shù)中，實施例1～5的結晶定向壓電陶瓷比比較例的熱膨脹系數(shù)大。
(實施例9)熱電系數(shù)的測量測量實施例4及比較例1中所得到的單板壓電元件極化量Pr的變化量的溫度特性，其結果表示在圖5中。
極化量Pr的溫度特性的測量，是將實施例4及比較例1中所得到的壓電元件作為測量用樣品使用的。測量通過熱電電流法，在測量溫度范圍為-40℃～200℃下進行。
首先，將上述壓電元件設置在恒溫槽內，以2℃/分的速度從溫度25℃降溫到-40℃，之后，以2℃/分的速度從-40℃升溫到200℃。此時，對于從壓電元件的上下電極面流出的電流，用微小電流計以約30秒的間隔測量，同時，也對測量時的溫度及正確時間進行測量，通過下式求出極化量的變化量ΔP[C/cm2]以及測量時間間隔的溫度變化量ΔT。
ΔP＝{(I1+I2)/2}×(t1-t2)/SΔT＝T1-T2在這里，ΔP是極化量的變化量[μC/cm2]，(t1-t2)是測量的時間間隔[s]，I1是時刻t1的電流[A]，T1是時刻t1的溫度[℃]，I2是時刻t2的電流[A]，T2是時刻t2的溫度[℃]，S是壓電元件單側的電極面積[cm2]。因此，溫度＝(T1+T2)/2，熱電系數(shù)通過熱電系數(shù)＝ΔP/ΔT計算，作為絕對值求出熱電系數(shù)。
溫度范圍為-30～160℃內的實施例4的單板熱電系數(shù)(＝極化量Pr的溫度系數(shù))是271μCm-2K-1。另一方面，比較例1的單板熱電系數(shù)是581μCm-2K-1，是實施例4的2倍以上。
從而，如果使用本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷(實施例4)，可以看出，能得到因環(huán)境溫度變化所產生的端子電壓小的傳感器。
另外，與實施例4及比較例1同樣，在實施例1～實施例3、實施例5以及比較例2～比較例5中，測量-30℃～160℃的溫度范圍的單板熱電系數(shù)，其結果是，實施例1的是280μCm-2K-1，實施例2的是255μCm-2K-1，實施例3的是230μCm-2K-1，實施例5的是185μCm-2K-1，比較例2的是605μCm-2K-1，比較例3的是577μCm-2K-1，比較例4的是546μCm-2K-1，比較例5的是560μCm-2K-1，即，很明顯，實施例1～5的結晶定向壓電陶瓷比比較例的熱電系數(shù)小。
(實施例10)破壞載荷的差異對實施例5及比較例1中得到的燒結體(壓電陶瓷)的破壞載荷進行測量，威布爾曲線后的結果示于圖6中。
在圖6中，橫軸表示破壞載荷F[N]的自然對數(shù)，縱軸表示破壞概率(％)。
破壞載荷的測定是將實施例5及實施例1中制作的各壓電陶瓷以厚度0.4mm×7mm，并且4個角以C1mm倒角的形狀研磨加工，將其作為測量用樣品加以利用的。
破壞載荷的測量方法利用了使用自動繪圖儀的雙軸彎曲試驗法(Ball on Ring法)。Ring是外形6mm-內徑4mm的SC211制的，Ball是直徑2mm的ZrO2制的，每一個都進行鏡面拋光。另外，載荷速度是0.5mm/分。另外，樣品數(shù)，實施例5是N＝26，比較例1是N＝25。
實施例5的破壞載荷F，平均值為11.7N(最大值12.9N、最小值9.9N)、威布爾系數(shù)是m＝17.7。另一方面，比較例1的破壞載荷，其平均值為7.2N(最大值7.6N、最小值6.7N)、威布爾系數(shù)是m＝34.8?？梢钥闯鰧嵤├钠茐妮d荷比比較例高出2倍以上。
從而，如果使用本發(fā)明的結晶定向壓電陶瓷(實施例5)，可以看出，可得到相對組裝或實際使用時的振動帶來的應力，難以破壞的壓電傳感器。
(表1)

(表2)

(實施例11)本例是用與實施例5相同組成的結晶定向陶瓷構成的壓電陶瓷的壓電傳感器的例子。
本例的壓電傳感器，通過螺栓等連接件連接到汽車的發(fā)動機上，是用來檢測發(fā)動機異常燃燒的爆震傳感器。
如圖7及圖8所示，本例的壓電傳感器1，備有鐵等金屬制的筒狀芯骨2，芯軸2的一端(圖7的下端)為向內燃機的缸體10的壓接面11。筒狀芯骨2由設置在一端的凸緣部21和筒部22構成。在凸緣部21的外周上設有2個周槽23。在筒部22上，在中間部切制有外螺紋24。在另一端(圖示的上端)部上形成有2個周槽25。
在筒部22的外周上，同心地配置有截面呈矩形的圓環(huán)狀壓電元件3。在壓電元件3的軸向兩面上，重疊有黃銅制的電極板4。電極板4設有具有大致同一平面形狀、呈圓環(huán)板狀的電極部41；從該電極部41延伸設置的導線部42；及設置在導線部42的一部分上的鍍金部43；在導線部42上設置有鑰匙狀的彎曲部44。
壓電元件3及電極板4，和筒部22同心，同時，隔開用于絕緣的環(huán)狀間隙26配置著。電極部41的壓電元件3一側(內側)面4A是與壓電元件3抵接的面，在與壓電元件3相反對一側(外側)的面4B上設置有絕緣層5。在筒部22的另一端側(圖示的上側)，重疊地配置有與電極板4呈同一平面形狀的圓環(huán)狀的配重6。
在本例中，在配重6另一端側，延伸設置具有內螺紋61的小徑部62，與外螺紋24螺紋配合。凸緣部21與內螺紋61及外螺紋24構成保持機構60，將配重6、壓電元件3及一對電極板4在預定壓力下加壓，保持為同心。電極板4通過電氣電阻焊接固定的電阻12，電連接在導線部42上。
在配重6的與電極板4的接合面上，十字狀地設置有大致圓形的槽63，該大致圓形的槽63將環(huán)狀間隙26與外部連通。在導線部42的尖端連接有連接器13。在該狀態(tài)下，通過樹脂的塑制成形，形成包覆體7，將配重6、壓電元件3及電極板4的外周以絕緣及防水的方式覆蓋。模制成形的樹脂通過槽63也填充到環(huán)狀間隙內。
保持機構，其具有內螺紋的小徑部，也可以是與配重分開的螺母。除了內螺紋及外螺紋的組合之外，還可以將墊片嵌入筒部另一端側所形成的墊片槽中，將環(huán)狀板彈簧安裝在墊片與配重之間。另外，代替墊片，還可以將金屬卡子壓入筒部的另一端部，用螺母擠壓環(huán)狀板簧的上端。
本例的壓電傳感器1，用下述方式組裝。
首先，制作壓電元件3。即、首先，通過與實施例5相同的順序，制作出厚度約100μm的帶狀成形體，將該成形體以40×40mm的尺寸切斷，將這種尺寸的成形體層疊45個，壓接，制作出壓接層疊體。隨后，在壓接層疊體的中心部用鉆頭進行鉆孔加工，得到長40mm、寬40mm、厚4mm的成形體中心部上帶φ10mm孔的板狀成形體。
接著，將得到的板狀成形體在大氣中脫脂。脫脂在加熱溫度600℃、加熱時間5小時、升溫速度50℃/hr、冷卻速度為爐冷的溫度條件下進行。接著，將脫脂后的板狀成形體在氧中，以溫度為1105℃加熱5小時，燒結。于是，制作出具有相對{Li0.065(K0.45Na0.55)0.935}{Nb0.83Ta0.09Sb0.08}O31mol，外添加0.0005m0l的Mn的組成的壓電陶瓷(結晶定向陶瓷)。
在得到的壓電陶瓷中，在與實施例1相同的條件下，對燒結體密度、平均定向度進行評價。其結果是，本例的壓電陶瓷的相對密度是95％以上。另外，仿立方{100}面相對帶面平行地定向，通過取向因子法得到的仿立方{100}面的平均定向度達到80.5％。
接著，對得到的壓電陶瓷研磨，拋光，并通過加工，制作出多個其上下面相對帶面平行的外徑φ24mm、內徑φ16.4mm、厚度3mm的環(huán)狀壓電陶瓷，在其上下面上印刷Au燒結電極膏(住友金屬礦山(株)制造的ALP3057)，在干燥后，利用網帶式爐，在850℃下，進行10分鐘燒結，在壓電陶瓷上形成外徑φ23mm、內徑φ17.4mm、厚度0.01mm的電極。之后，在上下方向進行極化處理，得到在壓電陶瓷上形成有部分電極的壓電元件。
在該壓電元件中，測量室溫(溫度25℃)下的靜電容量及介質損耗tanδ。其結果是，靜電容量為802pF、介質損耗tanδ是2.1。
隨后，在筒狀芯骨2上，在絕緣層5上，外嵌下面的一個電極板4，接著，在壓電元件3上，并在絕緣層5上重疊上側的另一個電極板4。這時，利用夾具同心地設定一對電極板4及壓電元件3，將配重6螺紋地配合，以預定的壓力擰緊、固定。接著，在導線部42之間，通過電氣電阻焊接，連接有電阻12。接著，通過樹脂的模制成形，形成連接器13和包覆體7，制作出壓電傳感器1。
此外，絕緣層也可以將絕緣材料涂裝在電極板上而形成。具有以下的涂裝方法。1)噴吹絕緣粉末，進行硬化處理。這種處理有進行環(huán)氧樹脂粉體的噴吹涂裝、PPS粉體的噴吹涂裝等。
2)涂抹溶劑類絕緣材料，進行硬化處理。例如，通過噴吹溶劑類丙烯樹脂等進行涂裝。
3)涂裝水溶性絕緣材料，進行硬化處理。例如，通過噴吹水溶性丙烯樹脂等進行涂裝。
4)對丙烯樹脂進行電沉積涂裝。
(比較例6)本例是利用與實施例3同樣的PZT材料構成的壓電陶瓷制作壓電傳感器的例子。
具體地說，首先，與比較例3同樣，將PbO粉末、ZrO2粉末、TiO2粉末、SrTiO3粉末、Sb2O3粉末秤量，使其成為(Pb0.95Sr0.05){(Zr0.53Ti0.47)0.978Sb0.022}O3的組成，并在以水為介質的Zr缽中進行20小時濕式混合。之后，在825℃下煅燒5小時，進一步，并以水為介質在Zr缽中進行濕式粉碎。相對該泥漿，將粘結劑(聚乙烯醇)以相對煅燒粉體為1wt％的方式添加后，用噴霧干燥機干燥，形成顆粒。
相對該泥漿，將粘結劑(聚乙烯醇)以相對煅燒粉體為1wt％的方式添加后，用噴霧干燥機干燥，形成顆粒。
接著，用金屬模具進行干式壓力成型，得到外徑φ29mm、內徑φ10mm、厚4mm的環(huán)狀成形體。隨后，將得到的環(huán)狀成形體在大氣中脫脂。接著，將脫脂后的環(huán)狀成形體配置在氧化鋁匣缽(sagger)中的MgO板上，在大氣中，在1230℃下進行2小時的燒結。于是，制作出(Pb0.95Sr0.05){(Zr0.53Ti0.47)0.978Sb0.022}O3組成的、環(huán)形形狀的壓電陶瓷。
隨后，對得到的壓電陶瓷研磨、拋光，并通過加工，制作出外徑φ24mm、內徑φ16.4mm、厚度3mm的環(huán)狀壓電陶瓷，在其上下面上印刷Ag燒結電極膏，在干燥后，利用網帶式爐，在750℃下進行10分鐘燒結，在壓電陶瓷上形成外徑φ23mm、內徑φ17.4mm、厚度0.01mm的電極。
之后，在上下方向進行極化處理，得到在壓電陶瓷上形成部分電極的壓電元件。接著，使用該壓電元件，制作出與上述實施例11同樣的壓電傳感器。
(實施例12)靜電容量的溫度特性在本例中，對于實施例11及比較例6中制作的2種壓電元件，評價一定溫度范圍的靜電容量的變動幅度。
圖9示出了實施例11及比較例6中的壓電元件的-30℃～130℃溫度范圍的靜電容量。
從圖9中可以看出，比較例6的壓電元件的靜電容量隨著溫度的上升，成比例地增大，變動幅度大。與此相對，實施例11的壓電元件的靜電容量相對溫度變化的變動幅度小。
(實施例13)輸出電壓的溫度特性在本例中，對于實施例11及比較例6中制作的2種壓電傳感器(非共振型爆震傳感器)，評價一定溫度范圍的輸出電壓的變動幅度。
輸出電壓，是在頻率為8kHz-sin波、加速度為1G的條件下，使爆震傳感器在上下方向振動時產生的電荷作為電壓，通過圖8所示的回路來測量的。這時，將壓電傳感器側的溫度變更到-30℃～130℃的溫度范圍，調節(jié)輸出電壓的溫度特性。此外，回路部的溫度通常在變成25℃的狀態(tài)下進行測量。其結果示于圖11中。
從圖11中可以看出，比較例6的壓電傳感器的輸出電壓隨著溫度的上升而降低。與此相對，實施例11的壓電傳感器的輸出電壓隨著其溫度的變化的變動幅度小。
權利要求
1.一種壓電傳感器，包括通過在壓電陶瓷的表面上形成一對電極而成的壓電元件；以及，保持所述壓電元件的保持部件，其特征是，所述壓電陶瓷滿足下述條件(a)及/或條件(b)，(a)在溫度范圍-30～160℃中，熱膨脹系數(shù)為3.0ppm/℃以上；(b)在溫度范圍-30～160℃中，熱電系數(shù)為400μCm-2K-1以下。
2.根據(jù)權利要求1記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電陶瓷中，溫度范圍-30～80℃的壓電常數(shù)g31為0.006Vm/N以上，并且溫度范圍-30～80℃的所述壓電常數(shù)g31的變動幅度在±15％以內。
3.根據(jù)權利要求1或2記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電陶瓷中，溫度范圍-30～80℃的壓電常數(shù)d31在70pC/N以上，并且溫度范圍-30～80℃的所述壓電常數(shù)d31的變動幅度在±15％以內。
4.根據(jù)權利要求1記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電陶瓷中，溫度范圍-30～160℃的壓電常數(shù)g31為0.006Vm/N以上，并且溫度范圍-30～160℃的所述壓電常數(shù)g31的變動幅度在±15％以內。
5.根據(jù)權利要求1或2記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電陶瓷中，溫度范圍-30～160℃的壓電常數(shù)d31在70pC/N以上，并且溫度范圍-30～160℃的所述壓電常數(shù)d31的變動幅度在±15％以內。
6.根據(jù)權利要求1～5中任一記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電傳感器被用于爆震傳感器。
7.根據(jù)權利要求1～5中任一記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電傳感器被用于壓力傳感器、加速度傳感器、偏航速率傳感器、陀螺傳感器或振動傳感器。
8.根據(jù)權利要求1～7中任一記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電元件是將所述壓電陶瓷與所述電極交互層疊而成的層疊型壓電元件。
9.根據(jù)權利要求1～8中任一記載的壓電傳感器，其特征是，所述壓電陶瓷由一般式{Lix(K1-yNay)1-x}{Nb1-z-wTazSbw}O3(上式中，0≤x≤0.2、0≤y≤1、0≤z≤0.4、0≤w≤0.2、x+z+w＞0)所表示的以各向同性鈣鈦礦類化合物為主相的多結晶體構成，是由構成該多結晶體的各結晶粒的特定結晶面進行定向的結晶定向壓電陶瓷構成。
10.根據(jù)權利要求9記載的壓電傳感器，其特征是，在所述結晶定向壓電陶瓷中，所述一般式{Lix(K1-yNay)1-x}{Nb1-z-wTazSbw}O3中的x、y、及z滿足下述式(1)及式(2)的關系，9x-5z-17w≥-318……… (1)-18.9x-3.9z-5.8w≤-130……… (2)。
11.根據(jù)權利要求9或10記載的壓電傳感器，其特征是，所述結晶定向壓電陶瓷經過取向因子法所得到的仿立方{100}面的定向度在30％以上，并且在溫度范圍10～160℃中，結晶系為正方晶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電傳感器，能在較大溫度范圍內，抑制壓電傳感器靈敏度的偏差。該壓電傳感器，包括通過在壓電陶瓷的表面上形成一對電極而成的壓電元件；以及，保持上述壓電元件的保持部件。上述壓電陶瓷滿足下述條件(a)及或條件(b)(a)在溫度范圍－30～160℃下，熱膨脹系數(shù)為3.0ppm/℃以上；(b)在溫度范圍－30～160℃下，熱電系數(shù)為400μCm
文檔編號C04B35/00GK101019012SQ20058003068
公開日2007年8月15日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權日2004年9月13日
發(fā)明者長屋年厚, 野野山龍彥, 中村雅也, 齋藤康善, 高尾尚史, 本間隆彥, 鷹取一雅 申請人:株式會社電裝