[发明专利]压电材料、压电元件和电子装备

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电材料，更特别地，涉及一种无铅压电材料。本发明还涉及各自包括所述压电材料的一种压电元件、一种多层化压电元件、一种液体排出头、一种液体排出装置、一种超声马达、一种光学装置、一种振动装置、一种灰尘移除设备、一种图像拾取装置以及一种电子装备。

背景技术

通常，压电材料是ABO₃钙钛矿类型金属氧化物，例如锆钛酸铅(下文中被称为“PZT”)。然而，PZT含有铅作为A位点元素，并且其对环境的影响被认为是个问题。因此，需要无铅钙钛矿类型金属氧化物的压电材料。

一种已知的无铅钙钛矿类型金属氧化物的压电材料是钛酸钡。为了改进钛酸钡的特性，正开发基于钛酸钡的材料。

日本专利No.4039029公开了一种压电材料，其中，钛酸钡的A位点的部分由Ca代替，以便减少钛酸钡的压电性质的温度依赖性。日本专利公开No.2010-120835公开了一种压电材料，其中，Mn、Fe或Cu添加到通过以Ca代替钛酸钡的A位点的部分所制备的材料，以便改进钛酸钡的机械品质因数。

然而，这些已知的压电材料在器件操作温度范围(-30℃至50℃)中在高温度区域具有低压电常数并且在低温度区域中具有低机械品质因数。本发明处理这些问题，并且提供一种在器件操作温度范围中具有高压电常数和高机械品质因数的无铅压电材料。根据本发明的压电材料含有Sn和Bi，并由此特别是在低温度具有高机械品质因数。

本发明还提供各自包括所述压电材料的一种压电元件、一种多层化压电元件、一种液体排出头、一种液体排出装置、一种超声马达、一种光学装置、一种振动装置、一种灰尘移除设备、一种图像拾取装置以及一种电子装备。

发明内容

根据本发明一方面的压电材料含有：主成分，包含由以下通式(1)表示的钙钛矿类型金属氧化物；第一辅助成分，由Mn组成；第二辅助成分，由Bi或者Bi和Li组成，其中，Mn含量是金属氧化物的每100重量份的以金属换算的0.040重量份或更大并且0.400重量份或更小，Bi含量是所述金属氧化物的每100重量份的以金属换算的0.042重量份或更大并且0.850重量份或更小，以及Li含量是金属氧化物的每100重量份的以金属换算的0.028重量份或更小，包括0重量份。

(Ba_1-xCa_x)_a(Ti_1-y-zSn_yZr_z)O₃    (1)

其中，x处于0≤x≤0.080的范围中，y处于0.013≤y≤0.060的范围中，z处于0≤z≤0.040的范围中，a处于0.986≤a≤1.020的范围中。

根据本发明一方面的压电元件包括第一电极、压电材料部分和第二电极，其中，所述压电材料部分包括压电材料。

根据本发明一方面的多层化压电元件包括交替堆叠在彼此顶部的压电材料层和电极层。电极层包括内部电极。压电材料层是由压电材料形成的。

根据本发明一方面的液体排出头包括：液体腔室；以及用于排出的孔，与液体腔室连通。液体腔室具有振动部分，振动部分包括压电元件或多层化压电元件。

根据本发明一方面的液体排出装置包括：台架，被配置为接纳物体；以及液体排出头。

根据本发明一方面的超声马达包括：振动构件；移动体，与所述振动构件接触。振动构件包括压电元件或多层化压电元件。

根据本发明一方面的光学装置包括驱动单元，驱动单元包括所述超声马达。

根据本发明一方面的振动装置包括振动构件，振动构件在振动板上包括压电元件或多层化压电元件。

根据本发明一方面的灰尘移除设备在振动部分中包括振动装置。

根据本发明一方面的图像拾取装置包括灰尘移除设备和图像拾取元件单元，其中，所述灰尘移除设备包括图像拾取元件单元的光接收表面侧上的振动板。

根据本发明一方面的电子装备包括压电声学组件，压电声学组件包括压电元件或多层化压电元件。

根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

本发明提供一种在器件操作温度范围(-30℃至50℃)中具有高压电常数和高机械品质因数的无铅压电材料。特别地，本发明提供一种在低温具有高机械品质因数的压电材料。