Method for manufacturing crystal-oriented piezoelectric ceramics method for improving piezoelectric properties of crystal-oriented piezoelectric ceramics and piezoelectric ceramics with improved piezoelectric characteristics

• Main Authors: TEMESGEN TADEYOS ZATE, LIM KYUNG WON, JEON JAE HO
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 02.06.2021
• Subjects: ELECTRICITY

The present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric material having improved piezoelectric properties. To this end, a method for manufacturing crystal-oriented piezoelectric ceramics of the present invention comprises: a step of synthesizing plate-shaped SrTiO_3 or BaTiO_3 single crystal grains; a step of performing a pretreatment of removing fine grains from the synthesized plate-shaped SrTiO_3 or BaTiO_3 single crystal grains to allow the fine grains with an average size of 3 μm or less to be contained in an amount of 4 vol% or less; a step of preparing PMN-PZ-PT or PMN-PIN-PT matrix powder; a step of preparing a slurry in which a single crystal material and the matrix powder are uniformly mixed by mixing a pretreated single crystal material, the matrix powder, and a binder; a step of manufacturing a thick film in which single crystal material is arranged in a predetermined direction using the slurry; a degreasing step of stacking and thermally treating the thick film to remove the binder; and a step of sintering a degreased thick film laminate to manufacture crystal-oriented piezoelectric ceramics. Accordingly, the orientation of single crystal materials in a piezoelectric element is improved, and the degree of crystal orientation is improved, so that the piezoelectric properties of the piezoelectric element are improved. 본 발명의 목적은 압전 특성이 향상된 압전 소재의 제조 방법을 제공하는데 있다. 이를 위하여 본 발명은 판상의 SrTiO3 또는 BaTiO3 단결정 입자를 합성하는 단계; 합성된 판상의 SrTiO3 또는 BaTiO3 단결정 입자로부터 평균 3μm 크기 이하의 미세 입자가 총 부피 대비 4 vol% 이하로 포함되도록 미세 입자를 제거하는 전처리를 수행하는 단계; PMN-PZ-PT 또는 PMN-PIN-PT 매트릭스 분말을 제조하는 단계; 상기 전처리된 단결정 물질, 매트릭스 분말, 및 결합제를 혼합하여 단결정 물질과 매트릭스 분말이 균일하게 혼합된 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 이용하여 단결정 물질이 일정한 방향으로 배열된 후막을 제조하는 단계; 상기 후막을 적층하고 열처리하여 결합제를 제거하는 탈지 단계; 및 상기 탈지된 후막 적층체를 소결하여 결정배향된 압전 세라믹스를 제조하는 단계를 포함하는 결정배향 압전 세라믹스의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 압전 소자 내의 단결정 물질들의 배향성이 개선되고, 이에 따라 결정배향도가 향상됨으로써, 압전 소자의 압전 특성이 개선되는 효과가 있다.