JPH04273186A - ブロック状圧電体の分極方法 - Google Patents
ブロック状圧電体の分極方法Info
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- JPH04273186A JPH04273186A JP3032984A JP3298491A JPH04273186A JP H04273186 A JPH04273186 A JP H04273186A JP 3032984 A JP3032984 A JP 3032984A JP 3298491 A JP3298491 A JP 3298491A JP H04273186 A JPH04273186 A JP H04273186A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 21
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 6
- 229910008651 TiZr Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブロック状の圧電体を
分極する方法であって、特に、所望の分極度を簡単かつ
高精度に得ることができる分極方法に関する。
分極する方法であって、特に、所望の分極度を簡単かつ
高精度に得ることができる分極方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、厚みすべり振動モードを利用し
た従来より公知の圧電振動子を示す。圧電振動子１は、
矢印Ｐ方向に分極処理された圧電基板２の両主面に、圧
電基板２の中央部分で表裏対向するように電極３，４を
形成した構造を有する。この圧電振動子１は、図３に示
す工程に従って製造されている。
た従来より公知の圧電振動子を示す。圧電振動子１は、
矢印Ｐ方向に分極処理された圧電基板２の両主面に、圧
電基板２の中央部分で表裏対向するように電極３，４を
形成した構造を有する。この圧電振動子１は、図３に示
す工程に従って製造されている。
【０００３】まず、ブロック状の圧電体５の両主面に分
極用電極６を形成する。次に、両主面に形成された分極
用電極６から高電圧を印加し、厚み方向に分極処理する
。この分極は数万Ｖといったかなり高い電圧で行われる
。従って、空気中で分極した場合には、放電等が生じ危
険であるため、通常、絶縁油中に圧電体５を浸漬した状
態で分極処理する。次に、図３に示すように、分極処理
された圧電体５をダイシング・ソーにより切断し、薄板
状の圧電母基板７を得る。さらに、得られた圧電母基板
７の両主面にマザーの電極３ａ，４ａを形成した後、図
３の一点鎖線Ａに沿って切断することにより図２の圧電
振動子１を得る。
極用電極６を形成する。次に、両主面に形成された分極
用電極６から高電圧を印加し、厚み方向に分極処理する
。この分極は数万Ｖといったかなり高い電圧で行われる
。従って、空気中で分極した場合には、放電等が生じ危
険であるため、通常、絶縁油中に圧電体５を浸漬した状
態で分極処理する。次に、図３に示すように、分極処理
された圧電体５をダイシング・ソーにより切断し、薄板
状の圧電母基板７を得る。さらに、得られた圧電母基板
７の両主面にマザーの電極３ａ，４ａを形成した後、図
３の一点鎖線Ａに沿って切断することにより図２の圧電
振動子１を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように圧電振動
子１を量産するに当たっては、始めにブロック状の圧電
体５を厚み方向に分極処理していた。しかしながら、所
定の分極度を得るには、ブロック状という試料形状のた
めに数万Ｖといった高電圧を印加する必要があったため
、絶縁油中に浸漬した状態で分極処理する必要があり、
そのため分極処理後に絶縁油を除去するための煩雑な洗
浄作業が必要であった。
子１を量産するに当たっては、始めにブロック状の圧電
体５を厚み方向に分極処理していた。しかしながら、所
定の分極度を得るには、ブロック状という試料形状のた
めに数万Ｖといった高電圧を印加する必要があったため
、絶縁油中に浸漬した状態で分極処理する必要があり、
そのため分極処理後に絶縁油を除去するための煩雑な洗
浄作業が必要であった。
【０００５】また、上記のような製造工程を経て得られ
る圧電振動子１では、特性をそろえるには、ブロック状
圧電体５が一様にかつ高精度に分極処理されていること
が必要である。また、実際の量産に際しては、異なるブ
ロック状圧電体５を、等しい分極度を有するように、多
数のブロック状圧電体５を高精度にかつ安定に分極処理
する必要がある。
る圧電振動子１では、特性をそろえるには、ブロック状
圧電体５が一様にかつ高精度に分極処理されていること
が必要である。また、実際の量産に際しては、異なるブ
ロック状圧電体５を、等しい分極度を有するように、多
数のブロック状圧電体５を高精度にかつ安定に分極処理
する必要がある。
【０００６】しかしながら、従来の分極方法では、圧電
材料のばらつき、焼成ロットの変動等により、圧電体５
の分極度にばらつきが生じざるを得なかった。その結果
、得られた圧電振動子１において、圧電基板２の分極度
がばらつくため、特性のばらつきの大きな原因となって
いた。のみならず、ブロック状圧電体５はかなりの厚み
及び寸法を有するため、上記のように数万Ｖと非常に高
い電圧を印加することにより分極していたが、このよう
な高電圧を印加することによる分極では、分極度の制御
自体が非常に難しく、従ってブロック状圧電体５を一様
にかつ高精度に分極することは非常に困難であった。
材料のばらつき、焼成ロットの変動等により、圧電体５
の分極度にばらつきが生じざるを得なかった。その結果
、得られた圧電振動子１において、圧電基板２の分極度
がばらつくため、特性のばらつきの大きな原因となって
いた。のみならず、ブロック状圧電体５はかなりの厚み
及び寸法を有するため、上記のように数万Ｖと非常に高
い電圧を印加することにより分極していたが、このよう
な高電圧を印加することによる分極では、分極度の制御
自体が非常に難しく、従ってブロック状圧電体５を一様
にかつ高精度に分極することは非常に困難であった。
【０００７】よって、本発明の目的は、比較的簡単な方
法でブロック状圧電体を均一にかつ高精度に分極し得る
方法を提供することにある。
法でブロック状圧電体を均一にかつ高精度に分極し得る
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブロック状圧
電体の分極方法であり、ブロック状圧電体を任意の方向
に所望の分極度より強く分極する第１の分極工程と、前
記第１の分極工程とは逆方向に所望の分極度より弱く分
極する第２の分極工程と、第１の分極工程と同方向に分
極し所望の分極度を得る第３の分極工程とを備えること
を特徴とする。
電体の分極方法であり、ブロック状圧電体を任意の方向
に所望の分極度より強く分極する第１の分極工程と、前
記第１の分極工程とは逆方向に所望の分極度より弱く分
極する第２の分極工程と、第１の分極工程と同方向に分
極し所望の分極度を得る第３の分極工程とを備えること
を特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明において、ブロック状圧電体を所望の分
極度に高精度に分極し得る理由は以下の通りである。一
般に、圧電体を分極する場合、または分極反転する場合
、抗電界以上の電圧を印加する必要がある。しかしなが
ら、一度分極処理し、しかる後分極度を低下させ、さら
に最初の分極方向に再度電圧を印加して分極度を高める
場合には、非常に低い電圧で分極度を変化させることが
できることが本発明者により見出された。これは、最初
の分極処理の影響が残っていることによると考えられ、
従って、低い電圧で分極度を高め得るので所望の分極度
を高精度に得ることができる。
極度に高精度に分極し得る理由は以下の通りである。一
般に、圧電体を分極する場合、または分極反転する場合
、抗電界以上の電圧を印加する必要がある。しかしなが
ら、一度分極処理し、しかる後分極度を低下させ、さら
に最初の分極方向に再度電圧を印加して分極度を高める
場合には、非常に低い電圧で分極度を変化させることが
できることが本発明者により見出された。これは、最初
の分極処理の影響が残っていることによると考えられ、
従って、低い電圧で分極度を高め得るので所望の分極度
を高精度に得ることができる。
【００１０】なお、第１の分極工程における分極は、所
望の分極度より強く分極すればよく、例えば飽和分極状
態に分極してもよい。
望の分極度より強く分極すればよく、例えば飽和分極状
態に分極してもよい。
【００１１】
【実施例の説明】以下、本発明の具体的な実施例を説明
することにより本発明を明らかにする。ブロック状圧電
体として、Ｐｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ３ 系セラミックスより
なり、プレス成形することにより２０ｍｍ×３０ｍｍ×
厚み７ｍｍの寸法のものを用意した。
することにより本発明を明らかにする。ブロック状圧電
体として、Ｐｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ３ 系セラミックスより
なり、プレス成形することにより２０ｍｍ×３０ｍｍ×
厚み７ｍｍの寸法のものを用意した。
【００１２】上記ブロック状圧電体の両主面に、図３に
示したように分極用電極６を形成し、２０ｋＶの電圧を
８０℃で１時間印加して分極処理し、飽和分極状態とし
、１５０℃の温度で１時間エージングした。この飽和分
極状態では、拡がり振動モード（短辺振動）についての
分極度ΔＦ＝約９ｋＨｚであった（図１参照）。次に、
飽和分極状態とされたブロック状圧電体に、図１に示す
ように上記第１の分極工程とは逆方向に電圧を印加し、
低分極状態とした。この場合、４種類のブロック状圧電
体を用意し、分極度が、それぞれ、■ΔＦ＝７．０ｋＨ
ｚ、■ΔＦ＝５．０ｋＨｚ、■ΔＦ＝３．０ｋＨｚ及び
■ΔＦ＝０．１ｋＨｚとなるように、それぞれ分極処理
した。
示したように分極用電極６を形成し、２０ｋＶの電圧を
８０℃で１時間印加して分極処理し、飽和分極状態とし
、１５０℃の温度で１時間エージングした。この飽和分
極状態では、拡がり振動モード（短辺振動）についての
分極度ΔＦ＝約９ｋＨｚであった（図１参照）。次に、
飽和分極状態とされたブロック状圧電体に、図１に示す
ように上記第１の分極工程とは逆方向に電圧を印加し、
低分極状態とした。この場合、４種類のブロック状圧電
体を用意し、分極度が、それぞれ、■ΔＦ＝７．０ｋＨ
ｚ、■ΔＦ＝５．０ｋＨｚ、■ΔＦ＝３．０ｋＨｚ及び
■ΔＦ＝０．１ｋＨｚとなるように、それぞれ分極処理
した。
【００１３】なお、上記■〜■の分極度ΔＦを実現する
には、上記の方法に変えて下記の方法を実施してもよい
。（別法）２０ｋＶの電圧を８０℃で１時間印加し、次
に逆電圧を印加して分極度を低下させた後、１５０℃で
１時間エージングする。この方法によれば、上記の方法
における第１回目及び第２回目の分極処理を一連の工程
で行い得る。
には、上記の方法に変えて下記の方法を実施してもよい
。（別法）２０ｋＶの電圧を８０℃で１時間印加し、次
に逆電圧を印加して分極度を低下させた後、１５０℃で
１時間エージングする。この方法によれば、上記の方法
における第１回目及び第２回目の分極処理を一連の工程
で行い得る。
【００１４】次に、低分極状態とされた４種類のブロッ
ク状圧電体に、それぞれ、再度順方向に電圧を印加し、
分極度を高めた。この場合、電圧の印加は図１の横軸の
印加電圧をｘとした場合、ｘｋＶ／７ｍｍ×８０℃×１
０分の条件で行った。４種類のブロック状圧電体■〜■
のいずれにおいても、分極度が高められ、最終的には飽
和分極状態となった（図１参照）。
ク状圧電体に、それぞれ、再度順方向に電圧を印加し、
分極度を高めた。この場合、電圧の印加は図１の横軸の
印加電圧をｘとした場合、ｘｋＶ／７ｍｍ×８０℃×１
０分の条件で行った。４種類のブロック状圧電体■〜■
のいずれにおいても、分極度が高められ、最終的には飽
和分極状態となった（図１参照）。
【００１５】ところで、図１の分極度ΔＦ（ｋＨｚ）と
印加電圧との関係から明らかなように、第３の分極工程
、すなわち最後に分極度を高めるように分極処理する場
合、その分極度−印加電圧曲線は第２の分極工程におい
て分極度を低下させる場合に比べてかなりゆるやかなこ
とが分かる。従って、例えば■の例では、分極度５．０
ｋＨｚよりも高い分極度、例えば５．２〜５．６ｋＨＺ
付近の分極度を得ようとした場合、このような分極度を
高精度に実現し得ることが分かる。しかも、例えば■の
例では、第３の分極工程を開始する場合において、ブロ
ック状圧電体は５．０ｋＨｚの分極度を有するため、比
較的低い電圧（５．２ｋＨｚの分極度を得ようとした場
合には８００Ｖ、５．４ｋＨｚの分極度を得ようとした
場合には１４００Ｖ、５．６ｋＨｚの分極度を得ようと
した場合には２０００Ｖ）を印加するだけで所望の分極
度に高め得ることが分かる。
印加電圧との関係から明らかなように、第３の分極工程
、すなわち最後に分極度を高めるように分極処理する場
合、その分極度−印加電圧曲線は第２の分極工程におい
て分極度を低下させる場合に比べてかなりゆるやかなこ
とが分かる。従って、例えば■の例では、分極度５．０
ｋＨｚよりも高い分極度、例えば５．２〜５．６ｋＨＺ
付近の分極度を得ようとした場合、このような分極度を
高精度に実現し得ることが分かる。しかも、例えば■の
例では、第３の分極工程を開始する場合において、ブロ
ック状圧電体は５．０ｋＨｚの分極度を有するため、比
較的低い電圧（５．２ｋＨｚの分極度を得ようとした場
合には８００Ｖ、５．４ｋＨｚの分極度を得ようとした
場合には１４００Ｖ、５．６ｋＨｚの分極度を得ようと
した場合には２０００Ｖ）を印加するだけで所望の分極
度に高め得ることが分かる。
【００１６】なお、第３の分極工程において分極度を高
める場合、上記のように印加電圧を高めて分極度を高め
るだけでなく、より低い印加電圧を印加し、かつ分極時
間を長くすることによって分極度を高めることも可能で
ある。すなわち、上記した実験例■の場合、図４に示す
ように、１０００Ｖ×８０℃の条件で分極時間を延長す
れば、よりゆるやかに分極度を高め得ることが分かる。 従って、第３の分極工程において、より低い電圧を印加
し分極時間を延長することにより、分極度をより高精度
に制御し得ることが分かる。
める場合、上記のように印加電圧を高めて分極度を高め
るだけでなく、より低い印加電圧を印加し、かつ分極時
間を長くすることによって分極度を高めることも可能で
ある。すなわち、上記した実験例■の場合、図４に示す
ように、１０００Ｖ×８０℃の条件で分極時間を延長す
れば、よりゆるやかに分極度を高め得ることが分かる。 従って、第３の分極工程において、より低い電圧を印加
し分極時間を延長することにより、分極度をより高精度
に制御し得ることが分かる。
【００１７】上記のようにして分極処理されたブロック
状圧電体を用いて、図２に示した圧電振動子を多数作製
した。用いたブロック状圧電体の拡がり振動モードの分
極度ΔＦと、作製された圧電振動子の圧電基板の厚みす
べり振動についての分極度Δｆの関係を図５に示す。な
お、図５における実線Ｂ、破線Ｃ及び一点鎖線Ｄは、そ
れぞれ、異なる焼成ロットで得られたブロック状圧電体
から得られた複数の圧電振動子の特性の平均値を示す。 図５から明らかなように、いずれの焼成ロットのブロッ
ク状圧電体を用いても、ブロック状圧電体の分極度ΔＦ
と圧電振動子の圧電基板の分極度Δｆとの間に同様の相
関があることが分かる。従って、本発明によれば、所望
の分極度を有する圧電部品を安定に供給し得ることが分
かる。
状圧電体を用いて、図２に示した圧電振動子を多数作製
した。用いたブロック状圧電体の拡がり振動モードの分
極度ΔＦと、作製された圧電振動子の圧電基板の厚みす
べり振動についての分極度Δｆの関係を図５に示す。な
お、図５における実線Ｂ、破線Ｃ及び一点鎖線Ｄは、そ
れぞれ、異なる焼成ロットで得られたブロック状圧電体
から得られた複数の圧電振動子の特性の平均値を示す。 図５から明らかなように、いずれの焼成ロットのブロッ
ク状圧電体を用いても、ブロック状圧電体の分極度ΔＦ
と圧電振動子の圧電基板の分極度Δｆとの間に同様の相
関があることが分かる。従って、本発明によれば、所望
の分極度を有する圧電部品を安定に供給し得ることが分
かる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明のブロック状圧電
体の分極方法によれば、比較的低い電圧を印加すること
によりブロック状圧電体を均一にかつ高精度に分極する
ことが可能となる。しかも、第３の分極工程では低い電
圧を印加して分極し得るため、第３の分極工程を空気中
で行うことができ、従って分極作業も容易に行え得る。 よって、分極度の制御工程、すなわち第３の分極工程を
自動化することができ、圧電部品の量産性を飛躍的に高
めることが可能となる。
体の分極方法によれば、比較的低い電圧を印加すること
によりブロック状圧電体を均一にかつ高精度に分極する
ことが可能となる。しかも、第３の分極工程では低い電
圧を印加して分極し得るため、第３の分極工程を空気中
で行うことができ、従って分極作業も容易に行え得る。 よって、分極度の制御工程、すなわち第３の分極工程を
自動化することができ、圧電部品の量産性を飛躍的に高
めることが可能となる。
【００１９】また、ブロック状圧電体を高精度に分極し
得るため、該ブロック状圧電体から作製される圧電部品
の良品率を高めることも可能となる。
得るため、該ブロック状圧電体から作製される圧電部品
の良品率を高めることも可能となる。
【図１】本発明の実施例におけるブロック状圧電体の分
極度ΔＦと印加電圧の関係を示す図である。
極度ΔＦと印加電圧の関係を示す図である。
【図２】ブロック状圧電体から得られる圧電部品の一例
としての圧電振動子を示す斜視図である。
としての圧電振動子を示す斜視図である。
【図３】ブロック状圧電体から図２の圧電振動子を得る
工程を説明するための各斜視図である。
工程を説明するための各斜視図である。
【図４】第３の分極工程において、印加電圧を低めて分
極時間を延長した場合の分極度ΔＦの変化を示す図であ
る。
極時間を延長した場合の分極度ΔＦの変化を示す図であ
る。
【図５】ブロック状圧電体の分極度をΔＦと該ブロック
状圧電体から得られた圧電振動子の圧電基板の分極度Δ
ｆとの関係を示す図である。
状圧電体から得られた圧電振動子の圧電基板の分極度Δ
ｆとの関係を示す図である。
１ … 圧電振動子
２ … 圧電基板
３，４ … 電極
５ … ブロック状圧電体
６ … 分極用電極
７ … 圧電母基板
Claims (1)
- 【請求項１】 ブロック状圧電体の分極方法であって
、前記ブロック状圧電体を任意の方向に所望の分極度よ
り強く分極する第１の分極工程と、前記第１の分極工程
とは逆方向に、所望の分極度より弱く分極する第２の分
極工程と、前記第１の分極工程と同方向に分極し所望の
分極度を得る第３の分極工程とを備えることを特徴とす
るブロック状圧電体の分極方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298491A JP2890863B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | ブロック状圧電体の分極方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298491A JP2890863B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | ブロック状圧電体の分極方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273186A true JPH04273186A (ja) | 1992-09-29 |
| JP2890863B2 JP2890863B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=12374141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3298491A Expired - Fee Related JP2890863B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | ブロック状圧電体の分極方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890863B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6356008B1 (en) * | 1999-08-03 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of polarizing piezoelectric body |
| WO2012073623A1 (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-07 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子の製造方法及び電極付きマザー圧電基板 |
| JP2014127681A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Stanley Electric Co Ltd | 圧電式回転角センサの分極方法 |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3298491A patent/JP2890863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6356008B1 (en) * | 1999-08-03 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of polarizing piezoelectric body |
| WO2012073623A1 (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-07 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子の製造方法及び電極付きマザー圧電基板 |
| JP5477478B2 (ja) * | 2010-12-01 | 2014-04-23 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子の製造方法及び電極付きマザー圧電基板 |
| JP2014127681A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Stanley Electric Co Ltd | 圧電式回転角センサの分極方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890863B2 (ja) | 1999-05-17 |
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