高性能かつ簡便な配向性非鉛圧電膜パターンの形成に関する研究

高性能、简单取向无铅压电薄膜图案形成研究

基本信息

批准号：
17K06810
负责人：
坂井雄一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyama Industrial Technology Center,
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K06810/
关键词：
非鉛圧電厚膜スクリーン印刷無鉛圧電体

项目摘要

鉛を含んだPZT系圧電材料に代わりうる、非鉛系材料の配向性厚膜をスクリーン印刷と熱処理のみの簡便な工法で作製することを目的として3年間の研究を行う予定であった。研究代表者の異動による応募資格喪失によって、1年間での研究廃止となったが、これまで得られた知見について報告する。温度安定性に優れた非鉛系圧電材料である(LiKNa)NbO3-BaZrO3-(BiNa)TiO3の厚膜形成プロセスにおいて、基板からの厚膜剥離が発生し、安定した厚膜形成が困難であるという課題があった。焼成条件を検討したところ、焼成時の雰囲気を制御することで剥離の発生しない厚膜形成が可能であることが分かった。本材料は、難焼結性の材料であることから焼成時間について検討したところ、4h以上では焼成中にアルカリ成分が飛散もしくは基板へ拡散し、厚膜内に異相が生じた。電気特性は、異相の見られなかった4h以下で焼成した厚膜であってもtanδは約0.1と比較的高い値を示し、tanδの低減のための取り組みが必要であった。原料粉の秤量段階でアルカリ炭酸塩が潮解しがちであることや合成時にアルカリ成分の飛散、溶出が起こっている可能性があるため、合成のあとに、さらに炭酸カリウムを少量添加して再合成を行った。再合成粉から作製した厚膜では、電気特性の改善傾向が見られ、厚膜の比誘電率およびtanδはそれぞれ500、0.04程度となったが、バルクセラミックスの場合はそれぞれ1400、0.04であることから、焼結性の改善や配向性付与によるさらなる特性向上の取り組みが必要である。

该公司计划进行三年的研究，目的是制造厚实的，无铅的材料取向膜，该膜可以使用仅使用丝网印刷和热处理的简单方法来代替含铅的PZT压电材料。由于研究人员的校长转移了资格，这项研究在一年内被废除了，但我们将报告到目前为止所获得的发现。在（likna）nbo3-bazro3-（bina）Tio3的厚膜形成过程中，一种具有出色温度稳定性的无铅压电材料，较厚的膜剥离是从底物出发的，因此很难形成稳定的厚膜。检查烘烤条件时，发现通过控制烘烤过程中的大气，可以形成厚膜而不会脱皮。由于该材料是一种抗抗性的材料，因此检查了射击时间。 4小时或更长时间后，碱性成分在射击过程中散射或扩散到基板上，从而在厚膜内产生不同的相。即使在观察到没有不同阶段的4小时或更小的厚膜中，tanΔ的值相对较高，约为0.1，并且需要努力减少tanΔ。由于碱性碳酸盐在原材料粉的加重阶段倾向于挑剔，并且在合成过程中可能会散射或洗脱碱性成分，因此在合成后将少量的碳酸钾添加到碳酸钾中。由Resynthetic Powder制作的厚膜倾向于改善电气性能，厚膜的相对介电常数和TANδ分别约为500和0.04，但是对于散装陶瓷，电气性能分别为1400和0.04，因此通过改善犯罪的特征来进一步改善犯罪性能和所需的特征。