專利名稱：壓電器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用壓電材料的壓電器件，特別地，涉及噴墨打印機(jī)用頭和馬達(dá)等所用的壓電器件及其制造方法。
作為噴墨打印機(jī)用頭和馬達(dá)等所用的壓電器件，要求使用在施加低電壓時(shí)能得到高位移的高性能壓電器件。為了制造這樣的高性能壓電器件，就必須制造燒結(jié)性高的、能在燒成后實(shí)現(xiàn)高壓電特性的原料粉末。
為了得到高性能壓電原料，傳統(tǒng)上是通過各種原料混合后重復(fù)進(jìn)行多次煅燒以提高能夠?qū)崿F(xiàn)高壓電特性的鈣鈦礦相的比率，從而提高壓電特性。
另外，也試圖在原料中添加Fe2O3、Al2O3、Bi2O3、MnO2等各種材料來提高壓電特性。
雖然通過這樣能提高壓電特性，但最好在使用壓電器件的噴墨打印機(jī)等的器件側(cè)安裝更高性能的壓電器件。
另外，由于傳統(tǒng)上在混合各種原料時(shí)的球磨混合中使用氧化鋁磨球，故常常因氧化鋁磨球的磨損而在原料中混入了氧化鋁從而降低了壓電特性。
另外，為了混合各種原料，傳統(tǒng)上是用水或乙醇作為溶劑進(jìn)行混合，因而常常在回收混合粉末時(shí)，理應(yīng)混合的各粉末由于沉淀而分離，造成燒成的壓電陶瓷組成不均勻。如果組成不均勻，就會(huì)生成完全沒有壓電特性的燒綠石相，造成壓電性能低下。
另外，雖然添加各種材料時(shí)能提高壓電特性，但如果添加量多，則添加物就會(huì)偏析在晶界而降低了陶瓷的燒成性，并且密度變低，從而不能充分實(shí)現(xiàn)壓電特性。
本發(fā)明的目的是提供具有高性能壓電特性的壓電器件及其制造方法。
上述目的可通過一種壓電器件來達(dá)到，該壓電器件的特征在于它是由具有多個(gè)電疇聚集的晶粒的壓電材料構(gòu)成的，所說的晶粒的平均粒徑為約2μm以上、所說的電疇的平均粒徑為約0.1μm以上、所說的電疇間形成有裂紋。并且相鄰晶粒的約束力較弱，且位移基本上與壓電材料本征位移相當(dāng)。
上述壓電器件中，最好是所說的壓電材料為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。
上述壓電器件中，最好是所說的壓電材料為由下式表示的組成aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8上述壓電器件中，最好是所說的壓電材料為由下式表示的組成aPbMg1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8上述目的可通過一種壓電器件來達(dá)到，所說的壓電器件的特征在于其構(gòu)成的壓電材料有由下式表示的基本組成aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0.40＜a＜0.75，0.25＜b＜0.55，0.05＜c＜0.45；并且所添加的PbHfO3和/或PbMg1/3Nb2/3O3的量合計(jì)為0～3摩爾％；及氧化鋁含量在0.2摩爾％以下。
上述壓電器件中，最好是它進(jìn)一步含有由Ag-Pd漿或Pt漿構(gòu)成的電極層，從而夾住壓電材料的壓電層。
上述壓電器件中，最好是所說的壓電層與所說的電極層交互疊層、所說的壓電層至少有2層以上。
上述目的可通過一種壓電器件的制造方法來達(dá)到，所說的方法的步驟包括第1步為混合除PbO以外的壓電原料從而生成第1混合物；第2步為煅燒所說的第1混合物；第3步為煅燒的所說的第1混合物與PbO混合從而生成第2混合物；第4步為煅燒所說的第2混合物從而生成壓電粉末。這樣可以防止PbO的蒸發(fā)，從而獲得具有要求組成比例的壓電粉末。
上述壓電器件的制造方法中，所說的第1步優(yōu)選是混合MgO、NiO、Nb2O5、TiO2、ZrO2和/或HfO2。
上述壓電器件的制造方法中，最好是所說的第1步和/或第3步是用氧化鋯磨球進(jìn)行混合。
上述壓電器件的制造方法中，最好是所說的第1步和/或第3步是把要混合的原料分散在丙酮溶劑中進(jìn)行混合。
上述目的可通過一種壓電器件的制造方法來達(dá)到，所說的方法的步驟包括第1步為混合壓電原料并煅燒所說的混合物從而生成壓電粉末；第2步為疊層由所說的壓電粉末形成的生坯板并加壓，從而形成疊層體；第3步為把所說的疊層體埋入與所說的壓電粉末組成基本相同的燒成用粉末中，燒成所說的疊層體。從而可以避免形成對(duì)壓電性能沒有貢獻(xiàn)的燒綠石相，并形成由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電材料形成的壓電器件。
上述壓電器件的制造方法中，最好是所說的壓電原料含有PbO；所說的第3步中的所說的燒成用粉末比所說的壓電粉末有過剩的PbO。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第1具體實(shí)施方案制造的壓電材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第1具體實(shí)施方案制造的壓電器件的位移機(jī)理的示意圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明第1具體實(shí)施方案制造的壓電材料中生成裂紋的粒徑范圍。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第1具體實(shí)施方案制造的壓電材料的粒徑分布圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第1具體實(shí)施方案制造的壓電材料的組成范圍圖。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第2具體實(shí)施方案制造的壓電材料的粒徑分布圖。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明第2具體實(shí)施方案制造的壓電材料的組成范圍圖。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第3具體實(shí)施方案制造的壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)k33的分布圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明第3具體實(shí)施方案制造的壓電材料的組成范圍圖。
圖10是表示根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法的工藝流程圖(其1)。
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法中球磨混合圖。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法的工藝流程圖(其2)。
圖13是表示根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法燒成的壓電材料的X射線衍射的測(cè)定結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)的比較圖。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法燒成的壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)k33與現(xiàn)有技術(shù)方法燒成的壓電材料的比較圖。
圖15是實(shí)施例與比較例的電場(chǎng)、極化強(qiáng)度的電滯回線。
圖16是實(shí)施例的壓電材料的顯微照片。
圖17是實(shí)施例的壓電材料的放大顯微照片。
圖18是比較例的壓電材料的顯微照片。
第1實(shí)施方案通過圖1至圖5來說明根據(jù)本發(fā)明第1種具體實(shí)施方案的壓電器件的壓電材料。
本具體實(shí)施方案的壓電材料是PbNi1/3Nb2/3O3與PbTiO3與PbZrO3與按所定的組成比混合的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，即其基本結(jié)構(gòu)是由下式表示的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a、b，c代表組成比例符合a+b+c＝1。
通過使該鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的a、b、c的組成比取適宜的值，能得到晶粒的粒徑大、晶粒內(nèi)的電疇間形成有裂紋的壓電器件。
壓電材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)是晶向不同的多個(gè)電疇相互聚集形成一個(gè)晶粒，許多晶粒聚集而形成壓電材料。本發(fā)明人等在制造本具體實(shí)施方案的壓電材料并觀察其表面時(shí)發(fā)現(xiàn)，如圖1(a)所示，晶粒尺寸在一定程度以上時(shí)，在晶粒表面出現(xiàn)龜裂狀裂紋。如圖1(b)的示意圖所示，當(dāng)晶向不同的多數(shù)電疇聚集而形成一個(gè)晶粒時(shí)，若電疇變大，則相應(yīng)地晶粒變大，結(jié)果電疇相互間不能完全致密堆積，電疇的端部相互分離而形成了裂紋。
測(cè)定這種壓電材料的位移量，發(fā)現(xiàn)有裂紋的壓電材料與沒有裂紋的壓電材料相比，位移量顯著變大。據(jù)認(rèn)為其機(jī)理如圖2所示。
如圖2(a)所示，當(dāng)在完全沒有外部約束的單晶壓電元件上施加電壓時(shí)，壓電元件的位移是該壓電材料的本征位移。但是，如圖2(b)所示，在無裂紋的多晶壓電材料的情況下，由于各晶粒受到鄰接晶粒的強(qiáng)烈約束，故實(shí)際位移比壓電材料應(yīng)產(chǎn)生的本征位移小得多。相反，如圖2(c)所示，象本具體實(shí)施方案那樣在晶粒間有裂紋時(shí)，來自鄰接晶粒的約束力變?nèi)?，故能?shí)際得到與壓電材料應(yīng)生成的本征位移程度基本相同的位移。
因而，對(duì)于壓電材料重要的是它有能產(chǎn)生裂紋的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變組成比而制造各種壓電材料以便研究它們有無裂紋時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果晶粒的粒徑變大，就產(chǎn)生裂紋。圖3是產(chǎn)生裂紋的范圍以及晶粒的平均粒徑與電疇的平均粒徑之間的關(guān)系。如圖3所示，如果晶粒的平均粒徑在約2μm以上，則發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)晶粒生成了裂紋。這時(shí)電疇的平均粒徑為約0.15μm以上。
對(duì)于本具體實(shí)施方案的壓電材料，當(dāng)改變組成比a、b、c時(shí)，發(fā)現(xiàn)組成比a、b、c與晶粒的平均粒徑之間有如圖4所示的關(guān)系。即，對(duì)應(yīng)于組成比a、b、c，存在有晶粒的平均粒徑在2μm以上的區(qū)域，在2.5μm以上的區(qū)域，在3μm以上的區(qū)域。
如圖3所示，晶粒的平均粒徑在約2μm以上時(shí)，電疇間產(chǎn)生裂紋，因此，作為本具體實(shí)施方案的壓電材料，如果壓電材料的組成比在如圖5所示的范圍內(nèi)，即其組成表示為下式aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝10＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8則能制得具有位移量大的高性能壓電特性的壓電器件。
第2實(shí)施方案通過圖6和圖7來說明根據(jù)本發(fā)明的第2種具體實(shí)施方案的壓電器件的壓電材料。
本具體實(shí)施方案的壓電材料是用PbMg1/3Nb2/3O3代替PbNi1/3Nb2/3O3，它與PbTiO3、PbZrO3按所定的組成比混合的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，即其基本結(jié)構(gòu)是由下式表示的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)
aPbMg1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a、b、c代表組成比例且符合a+b+c＝1同樣通過使該鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的a、b、c的組成比取適宜的值，能得到晶粒的粒徑大、晶粒內(nèi)的電疇間形成有裂紋的壓電器件。
對(duì)于本具體實(shí)施方案的壓電材料，當(dāng)改變組成比a、b、c時(shí)，發(fā)現(xiàn)組成比a、b、c與晶粒的平均粒徑之間有如圖6所示的關(guān)系。即，對(duì)應(yīng)于組成比a、b、c，存在有晶粒的平均粒徑在2μm以上的區(qū)域，在2.5μm以上的區(qū)域，在3μm以上的區(qū)域。
如圖3所示，晶粒的平均粒徑在約2μm以上時(shí)，電疇間產(chǎn)生裂紋，因此，作為本具體實(shí)施方案的壓電材料，如果壓電材料的組成比在如圖7所示的范圍內(nèi)，即其組成表示為下式aPbMg1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8則能制得具有位移量大的高性能壓電特性的壓電器件。
第3實(shí)施方案通過圖8和圖9來說明根據(jù)本發(fā)明的第3種具體實(shí)施方案的壓電器件的壓電材料。
本具體實(shí)施方案的壓電材料，與第1種具體實(shí)施方案同樣地，是PbNi1/3Nb2/3O3與PbTiO3、PbZrO3按所定的組成比混合的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，即壓電材料的基本結(jié)構(gòu)是由下式表示的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a、b、c代表組成比且符合a+b+c＝1。并且所添加的PbHfO3和/或PbMg1/3Nb2/3O3合計(jì)為0～3摩爾％以及氧化鋁含量在比傳統(tǒng)含量少的0.2摩爾％以下。
對(duì)于本具體實(shí)施方案的壓電材料，通過使其組成比a、b、c取適宜的值，能得到從來沒有實(shí)現(xiàn)的、機(jī)電耦合系數(shù)k33在70％以上的壓電材料。
對(duì)于本具體實(shí)施方案的壓電材料，當(dāng)改變組成比a、b、c時(shí)，發(fā)現(xiàn)組成比a、b、c與機(jī)電耦合系數(shù)k33之間有如圖8所示的關(guān)系。即，對(duì)應(yīng)于組成比a、b、c，存在有機(jī)電耦合系數(shù)K33在65％以上的區(qū)域，在70％以上的區(qū)域，在75％以上的區(qū)域。
作為本具體實(shí)施方案的壓電材料，如果壓電材料的組成比在如圖9所示的范圍內(nèi)，即其組成表示為下式aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝10.40＜a＜0.75，0.25＜b＜0.55，0.05＜c＜0.45則能制得具有位移量大的高性能壓電特性的壓電器件。
特別地，在壓電材料有由下式表示的組成0.5PbNi1/3Nb2/3O3-0.345PbTiO3-0.155PbZrO3的情況下，機(jī)電耦合系數(shù)k33在80.8％、壓電常數(shù)為948pm/V。
制備壓電器件的方法通過圖10至圖12來說明根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方案的壓電器件的制造方法。本具體實(shí)施方法作為制造根據(jù)上述第1種具體實(shí)施方案至第3種具體實(shí)施方案的壓電器件的情況的具體實(shí)例進(jìn)行說明。
首先，徹底除去原料PbO、MgO、NiO、Nb2O3、TiO2、ZrO2、HfO2中的雜質(zhì)。具體地說，雜質(zhì)應(yīng)除去到使Bi小于7000ppm、Zn小于5000ppm、Fe小于6000ppm、Co小于2000ppm、Al小于4000ppm、Cu小于12000ppm、Ca小于2000ppm、其它元素小于100ppm。
然后，如圖10所示，把除PbO以外的必要原料MgO、NiO、Nb2O3、TiO2、ZrO2、HfO2按所定量精確計(jì)量后，通過裝有直徑5μm的氧化鋯磨球的球磨機(jī)、以丙酮為溶劑，粉碎混合約20小時(shí)進(jìn)行均勻化處理(步驟S10)。
所謂球磨混合，是指如圖11所示，在圓柱形混合容器10內(nèi)一起裝入以丙酮為溶劑分散有原料粉末的原料12與氧化鋯磨球，轉(zhuǎn)動(dòng)混合容器10而進(jìn)行的混合處理。在本具體實(shí)施方法中，由于球14的材料是作為原料的氧化鋯，故即使它因球磨損而混入到原料內(nèi)也不會(huì)造成污染。另外，也可代替氧化鋯磨球而使用以塑料作為涂層的金屬制球。
接著，球與分散溶液相分離。在熱浴中干燥8小時(shí)分散溶液，回收混合粉末(步驟S11)。在本具體實(shí)施方法中，由于是以丙酮為溶劑，故干燥時(shí)溶劑能在短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)。從而，不會(huì)象傳統(tǒng)方法那樣產(chǎn)生以水或乙醇為溶劑時(shí)理應(yīng)混合的各粉末由于沉淀而造成的分離現(xiàn)象，并且能在短時(shí)間內(nèi)回收處理完。
然后，在1100℃下煅燒約4小時(shí)(步驟S12)。
接著在經(jīng)煅燒反應(yīng)而均勻性高的原料內(nèi)加入精確計(jì)量的PbO，如步驟S10同樣地，通過裝有直徑5μm的氧化鋯磨球的球磨機(jī)、以丙酮為溶劑，粉碎混合約20小時(shí)進(jìn)行均勻化處理(步驟S13)。
接著，球與分散溶液相分離。在熱浴中干燥8小時(shí)分散溶液，回收混合粉末(步驟S14)。
然后，在850℃下煅燒約3小時(shí)(步驟S15)。結(jié)果，制得組成比對(duì)應(yīng)于混合量的組成比例的PbNi1/3Nb2/3O3-PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3-PbZrO3PbHfO3壓電粉末。
接著，壓電粉末與有機(jī)粘合劑(PVB聚乙烯醇縮丁醛〕、增塑劑(DBP鄰苯二甲酸二丁酯〕、有機(jī)溶劑(乙醇〕一起通過球磨制成漿。
然后利用該漿通過流延成型法成型出厚50μm的壓電生坯板20，該坯板20壓制成約100mm的四方塊(步驟S16〕。
接著，在一部分坯板20上絲網(wǎng)印刷上由Ag-Pd漿或Pt漿構(gòu)成的電極層22(步驟S17)。
接著，疊層30個(gè)沒有印刷電極層的坯板20a，在它們上面疊層4個(gè)印刷有電極層22的坯板20b，進(jìn)而在它們上面疊層8個(gè)沒有印刷電極的坯板20c，在80℃的溫度下用50MPa的壓力通過單向壓制進(jìn)行加壓成為一個(gè)整體，制成疊層體24(步驟S18)。
然后，疊層體24在電爐內(nèi)于500℃的大氣中進(jìn)行約4小時(shí)的脫脂(步驟S19)。
接著在高純度氧化鋁瓷器26中裝入與壓電材料組成相同的粉末28，在粉末中埋入脫脂的疊層體24，在高純度氧化鋁瓷器26上面放上蓋30，在電爐內(nèi)于1100℃的溫度下進(jìn)行約3小時(shí)的燒成(步驟S20)。另外，對(duì)于埋入有疊層體24的粉末28，也可添加稍微過量的PbO量。燒成時(shí)控制PbO的蒸氣壓，以便能制造晶粒充分長大的壓電體。
最后，切除燒成的疊層體24的粘附粉末，制成一個(gè)個(gè)壓電器件32(步驟S21)。
根據(jù)本具體實(shí)例的制造方法，可制造出能抑制燒綠石相的生成、所含有的鈣鈦礦相在99％以上、具有高性能壓電特性的壓電器件。
特別地，在步驟S20的燒成步驟中，通過在與壓電材料組成基本相同的粉末28中燒成疊層體24，能夠有效地抑制燒綠石相的生成。
圖13(a)比較了壓電材料在大氣中燒成的情況與在組成相同的粉末中燒成的情況下的組成。圖13中的壓電材料是組成表示為下式的壓電材料aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3。圖13(a)是在大氣中燒成的壓電材料的X射線衍射測(cè)定結(jié)果，圖13(b)是象本具體實(shí)例那樣在組成相同的粉末中燒成的壓電材料的X射線衍射測(cè)定結(jié)果。圖13(a)中標(biāo)明了鈣鈦礦相(●)的衍射峰以及燒綠石相()的衍射峰，圖13(b)中標(biāo)明了鈣鈦礦相(●)的衍射峰。燒綠石相的組成為Pb1.86Ni0.24Nb1.76O6.5。
圖14比較了壓電材料在大氣中燒成的情況下與在組成相同的粉末中燒成的情況下的機(jī)電耦合系數(shù)k33。改變PbTiO3的摩爾數(shù)與PbZrO3的摩爾數(shù)的摩爾比PZ/PT，破折線表示在大氣中燒成的情況，實(shí)線表示在燒成用粉末中燒成的情況。從圖14可見，在燒成用粉末中燒成的情況下壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)k33一般都大，特別地，摩爾比PZ/PT為0.45的情況下能得到機(jī)電耦合系數(shù)k33高達(dá)80.8％的壓電材料。
實(shí)施例根據(jù)上述具體實(shí)施方案的制造方法制造由壓電材料構(gòu)成的壓電器件，該壓電材料的基本組成由下式表示0.5PbNi1/3Nb2/3O3-0.345PbTiO3-0.155PbZrO3，所添加的PbHfO3為0.12摩爾％、PbMg1/3Nb2/3O3為0.01摩爾％、氧化鋁含量為0.06摩爾％。
本實(shí)施例的壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)k33為80.8％，壓電常數(shù)(在壓電材料上施加電壓時(shí)位移的比率〕為948pm/V。圖15是極化強(qiáng)度P(mC/cm2)對(duì)應(yīng)于施加電場(chǎng)E(kV/cm)的電滯回線。
圖16、圖17是本實(shí)施例的壓電材料的顯微照片。圖17是圖16的放大照片。圖1是圖17所示放大照片的圖解圖。可發(fā)現(xiàn)晶粒具有大粒徑，晶粒的表面出現(xiàn)龜裂。
比較例根據(jù)傳統(tǒng)制造方法制造由與上述實(shí)施例組成相同的壓電材料構(gòu)成的壓電器件，該壓電材料的基本組成由下式表示0.5PbNi1/3Nb2/3O3-0.345PbTiO3-0.155PbZrO3，所添加的PbHfO3為0.12摩爾％、PbMg1/3Nb2/3O3為0.01摩爾％、氧化鋁含量為0.06摩爾％。即，在圖10的工藝流程圖中，省略了步驟S10～S12，步驟S13中以水為溶劑一次性地混合包括PbO的全部原料，然后回收(步驟S14)、煅燒(步驟S15)。圖12的工藝流程圖中，步驟S20中為在空氣中燒成。
比較例的壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)k33為69.5％，壓電常數(shù)為656pm/V。圖15是極化強(qiáng)度P(mC/cm2)對(duì)應(yīng)于施加電場(chǎng)E(kV/cm)的電滯回線。
圖18是比較例的壓電材料的顯微照片。發(fā)現(xiàn)圖18中晶粒的粒徑與圖16的實(shí)施例相比要小。
權(quán)利要求
1 一種壓電器件，其特征在于壓電器件是由具有多個(gè)電疇聚集的晶粒的壓電材料構(gòu)成的；所說的晶粒的平均粒徑為約2μm以上；所說的電疇的平均粒徑為約0.1μm以上；所說的電疇間形成有裂紋。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件，其特征在于所說的壓電材料為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件，其特征在于所說的壓電材料為由下式表示的組成aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8
4 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電器件，其特征在于所說的壓電材料為由下式表示的組成aPbMg1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0＜a＜0.8，0.2＜b＜1.0，0.2＜c＜0.8
5 一種壓電器件，其特征在于其構(gòu)成的壓電材料有由下式表示的基本組成aPbNi1/3Nb2/3O3-bPbTiO3-cPbZrO3式中a+b+c＝1，0.40＜a＜0.75，0.25＜b＜0.55，0.05＜c＜0.45；并且所添加的PbHfO3和/或PbMg1/3Nb2/3O3的量合計(jì)為0～3摩爾％；及氧化鋁含量在0.2摩爾％以下。
6 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的壓電器件，其特征在于它進(jìn)一步含有由Ag-Pd漿或Pt漿構(gòu)成的電極層，從而夾住所述壓電材料的壓電層。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電器件，其特征在于所說的壓電層與所說的電極層交互疊層、所說的壓電層至少有2層。
8 包含有用壓電材料制造的壓電器件的噴墨打印機(jī)用頭，壓電器件是由具有多個(gè)電疇聚集的晶粒的壓電材料構(gòu)成的；所說的晶粒的平均粒徑為約2μm以上；所說的電疇的平均粒徑為約0.1μm以上；所說的電疇間形成有裂紋。
9 一種壓電器件的制造方法，其步驟包括第1步為混合除PbO以外的壓電材料從而生成第1混合物；第2步為煅燒所說的第1混合物；第3步為煅燒的所說的第1混合物與PbO混合從而生成第2混合物；第4步為煅燒所說的第2混合物從而生成壓電粉末。
10 根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的第1步是混合MgO、NiO、Nb2O5、TiO2、ZrO2，及/或HfO2。
11 根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的第1步和/或第3步是用氧化鋯磨球進(jìn)行混合。
12 根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的第1步和/或第3步是用氧化鋯磨球進(jìn)行混合。
13 根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的第1步和/或第3步是把要混合的原料分散在丙酮溶劑中進(jìn)行混合。
14 根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的第1步和/或第3步是把要混合的原料分散在丙酮溶劑中進(jìn)行混合。
15 一種壓電器件的制造方法，其步驟包括第1步為混合壓電原料并煅燒所說的混合物從而生成壓電粉末；第2步為疊層由所說的壓電粉末形成的生坯板并加壓，從而形成疊層體；第3步為把所說的疊層體埋入與所說的壓電粉末組成基本相同的燒成用粉末中，燒成所說的疊層體。
16 根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓電器件的制造方法，其特征在于所說的壓電原料含有PbO；所說的第3步中的所說的燒成用粉末比所說的壓電粉末有過剩的PbO。
全文摘要
晶向不同的多個(gè)單晶電疇相互聚集形成一個(gè)晶粒,許多晶粒聚集而形成壓電材料。晶粒尺寸在一定程度以上時(shí),在晶粒表面出現(xiàn)龜裂狀裂紋。當(dāng)形成有裂紋時(shí),來自鄰接電疇的約束力變?nèi)?能得到與壓電材料理應(yīng)產(chǎn)生的本征位移程度基本相同的位移。
文檔編號(hào)H01L41/09GK1200331SQ98105700
公開日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1998年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月27日
發(fā)明者近藤正雄, 冢田峰春, 肥田勝春 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社