[發明專利]燒結壓電陶瓷、壓電陶瓷器件、及其制備方法

有效

• 申請號: 98115296.1
• 申請日: 1998-06-26
• 公開（公告）號: CN1085637C
• 公開（公告）日: 2002-05-29
• 發明（設計）人: 河野浩一;鐮田一彌
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 徐迅

本發明涉及一種燒結壓電陶瓷，及其生產方法，還涉及壓電陶瓷器件。

通過在燒結的壓電陶瓷(以下簡稱燒結陶瓷)上形成電極而生產出的壓電陶瓷器件，已經被用于陶瓷濾波器、揚聲器、超聲波振蕩器等中。一般，壓電陶瓷器件被直流電壓所極化，從而使它們的極化按相同方向取向。為了提高器件的極化程度，在器件上施加高電壓，因而要求器件能耐極化所需的高電壓并且不會發生電介質擊穿。

因為壓電陶瓷器件常常在苛刻的條件下使用，因此要求燒結陶瓷具有優良的耐候性，尤其是優良的耐濕性。

燒結陶瓷是這樣獲得的：先煅燒壓電陶瓷，然后將其與粘合劑混合，使形成的混合物粒化，模制形成的粒狀顆粒，然后焙燒成型物。一般，成型物被堆放在爐中，以便盡可能多地被燒結。但是，這樣會有堆放的模型在高溫下熔融從而結合在一起的問題。

為了解決這一問題，已提出了下列方法。

如圖4所示，在堆放的成型物23之間放置顆粒25。顆粒包括氧化鋯、氧化鋁等。首先，將粉末25鋪撒在支承體上(未標出)。然后在上面放置一成型物23。接著，在該成型物23的上表面上再鋪上粉末25，然后再在上面一個接一個地疊放其他的成型物，并在成型物之間用粉末25隔開。

另一方法如圖5所示，并可參考日本專利出版物(JP-B)Hei-3-2831。將粗顆粒23a分散在各成型物23中，其中該粗顆粒具有與成型物23相同的組成但是具有更大的平均粒徑，從而防止成型物23相互粘合在一起。這被稱為粗顆粒混合法。可將成型物23堆放起來而不必在其中間放置粉末。

在上述方法中，成堆的成型物23被燒結，然后再將它們分成單個的燒結成型物23。

然而，用傳統方法生產出的燒結陶瓷不能充分滿足市場上最近的要求，即需要壓電陶瓷具有更好的性能(包括耐濕性)并且應當更便宜。

此外，傳統方法有下列問題：

1.需要額外步驟將粉末從燒結好的成型物上去除。

2.燒結后的成型物仍有少量的粉末25。

3.難以均勻地將粉末25鋪撒在相鄰的成型物23之間。這造成了成型物23的大翹曲。因此，需要再加熱燒結后的成型物以消除翹曲現象。

粗顆粒混合法在下列方面也有問題：

1.因為粗顆粒23a的組成與成型物23相同，所以即使在較低的燒成(firing)溫度下仍有一些數量的顆粒與成型物23結合。

2.在高燒成溫度下，大多數顆粒與成型物23結合。

3.必須在額外步驟中制備粗顆粒23a。此外，對于不同的壓電陶瓷組合物，需要制備不同類型的粗顆粒。因此，使用這種粗顆粒的方法是昂貴的。

本發明的一個目的是提供一種燒結的壓電陶瓷，它耐極化時的高電壓并不會發生電介質擊穿，而且具有優良的耐濕性；還提供一種生產它們的方法。盡管是通過焙燒成堆的壓電陶瓷坯料而生產出的，本發明的燒結壓電陶瓷可防止相互結合，并且其生產成本低。

本發明的第一個方面是提供一種燒結壓電陶瓷，它含有分散在壓電陶瓷顆粒中的粒狀或聚結(agglomerate)的氧化鋯顆粒，其中壓電陶瓷顆粒的平均粒徑小于氧化鋯顆粒的平均粒徑。

本發明的第二個方面是提供一種燒結壓電陶瓷，它包含壓電陶瓷顆粒主組份和氧化鋯顆粒副組份，其中氧化鋯顆粒的平均粒徑大于壓電陶瓷顆粒的平均粒徑。

具有上述結構時，因為在陶瓷表面層附近存在氧化鋯顆粒，所以可防止燒結的壓電陶瓷熔融和結合在一起。此外，該陶瓷具有良好的耐極化高電壓性而不會發生電介質擊穿，而且具有優良的耐濕性。

在上述的燒結陶瓷中，壓電陶瓷顆粒的平均粒徑宜為0.5-9.0微米，而氧化鋯顆粒的平均粒徑宜為10-30微米。這是本發明的第三方面。

如上限定粒徑，可以確保本發明的燒結陶瓷不結合，同時又保證燒結陶瓷有光滑表面。此處所述的表面光滑度是指，燒結陶瓷的表面是如此光滑，以致于可以毫無難度地在上面形成電極，并且燒結陶瓷對層壓它們的壓力有良好的耐受性。

在上述的燒結陶瓷中，氧化鋯顆粒的數量宜為壓電陶瓷顆粒重量的0.1-3.0％。這是本發明的第四個方面。

在此方面，當燒結陶瓷中氧化鋯顆粒的數量如上所述時，用燒結陶瓷形成的成型物具有良好的耐極化高電壓性而不會發生電介質擊穿，而且具有更佳的耐濕性。

本發明的具有所述結構的燒結壓電陶瓷，具有良好的耐極化高電壓性而不會發生電介質擊穿，而且具有優良的耐濕性。此外，可防止它們熔融和結合在一起。

本發明的第五方面是一種壓電陶瓷器件，它是在本發明第一至第四方面中任一種燒結壓電陶瓷的兩個主表面上形成電極而制得的。