JPH05267744A

JPH05267744A - 圧電セラミックスの分極方法

Info

Publication number: JPH05267744A
Application number: JP6024292A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kusakabe; 健治日下部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】厚みすべり振動子の製造工程における圧電セ
ラミックスの分極工程において、分極用電極の形成が不
要な分極方法を提供する。【構成】複数個の薄板状の圧電セラミックス１の集合
体の側面に導電性ゴム２を銅板３を介してスプリング４
により押し当て、高電圧を印加することにより分極す
る。【効果】導電性ゴムが分極用電極の役割を果すために
圧電セラミックスへの分極用電極の形成が不要となり、
製造工程の簡素化と電極材料の節減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックフィルタ、
セラミック発振子等に厚みすべり振動を利用する圧電振
動子として使用される圧電セラミックスの分極方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】圧電セラミックスは独特の電気−機械エ
ネルギー変換の機能を利用して、その性能の多様さ、応
用の多彩さから各種の応用デバイスが開発され、順調な
発展をし続けている。

【０００３】圧電セラミックスは通常のセラミックスと
基本的には同じ製造方法により製造されるが、圧電活性
を与えるための「分極」と呼ばれる重要な工程がある点
が他のセラミックスとは異なる。

【０００４】分極の方法としては、泉弘志著「電子セラ
ミックス」７２〜７３頁（誠文堂新光社(株)１９９０年
発行）に述べられているように、圧電セラミックスに銀
のような導電性の電極材料を付与し、絶縁油中でたとえ
ば１００℃で３ｋＶ／mmのような高電圧を電極に印加す
ることによりなされる。図３にその分極工程の一例を示
す。図３において、１１は圧電セラミックブロック、１
２は圧電セラミックブロック１１の両面に設けた電極、
１３は台板となる銅板、１４はリード線、１５は恒温油
槽、１６は絶縁油としてのシリコン油、１７は高電圧印
加用の高圧電源、１８は保護抵抗である。

【０００５】従来の厚みすべり振動を利用する圧電振動
子（以下、厚みすべり振動子と記す）は、次に示すよう
な分極工程を経て製造されていた。図３において、まず
対向する両平面に銀等の電極材料の塗布焼付により電極
１２を形成した圧電セラミックブロック１１を銅板１３
上に電極１２の一方を密着させて配置する。次に電極１
２の他方および銅板１３にリード線１４を接続し、圧電
セラミックブロック１１および銅板１３を恒温油槽１５
のシリコン油１６中に浸し、リード線１４の一方を保護
抵抗１８を介して、他方を直接高圧電源１７に接続す
る。そして、たとえば１００℃中で高電圧を印加して分
極する。

【０００６】次に、このようにして分極した圧電セラミ
ックブロック１１を、その電極１２を除去した後、図４
の切断工程を示す斜視図に示すように、分極方向Ａと平
行な方向にスライス加工法等により薄板状に加工する。
そして、この薄板状の圧電セラミックスの分極方向Ａに
平行な面に銀等の電極材料を真空蒸着法等の温度を上げ
ない方法で励振用電極を形成し、厚みすべり振動子を製
造していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、厚みす
べり振動子の場合には、分極後さらに分極に使用した電
極を取り除いた後、図４に示すように、機械加工により
薄板にしてから励振用電極を付与するために工程が長く
なり、また分極後は不要となる高価な銀のような電極材
料や圧電セラミックスを研磨やスライス加工により捨て
ており、無駄が多かった。

【０００８】本発明は分極後は不要となる電極を形成す
ることなく分極できる薄板状の圧電セラミックスの分極
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第一の発明の分極方法は、複数個の薄板状の
圧電セラミックスをその厚み方向に整列して重ねた後、
厚み方向に平行な対向する両面に可塑性を有する導電性
部材を押しあてて、無電極のまま高電圧を印加し分極を
することにある。

【００１０】また本発明の第二の発明の分極方法は、複
数個の薄板状の圧電セラミックスをその厚み方向に整列
して重ねた後その両側を圧電セラミックスと同材質のダ
ミーブロックで挟み、第一の発明と同様に可塑性を有す
る導電性部材を押しあてて、無電極のまま高電圧を印加
することにより分極をする。

【００１１】

【作用】本発明の第一の発明において、可塑性を有する
導電性部材を薄板状の圧電セラミックスを複数個整列し
たものの端面に密着させ、その導電性部材の比抵抗を圧
電セラミックスに比べ充分に小さくとることにより、加
えた電界はすべてセラミックスに印加され充分に分極さ
れる。また、この分極方法によると分極用の電極は不要
になり、電極形成のための工程が省略できる。また電極
のコストの分安価に製造できる。

【００１２】本発明の第二の発明において、機械加工に
より一定寸法に仕上げられた薄板状の圧電セラミックス
を厚み方向に整列して積み重ね、両端に同材質よりなる
ダミーブロックを置いて押し固める。そして第一の発明
と同様に、可塑性を有する導電性材質を押しあてて高電
圧を印加し分極をすることにより、両端のダミーブロッ
クは薄板状の圧電セラミックスと同材質であるため、整
列された薄板状の圧電セラミックスの両端においても電
界の乱れがなく、すべての薄板状の圧電セラミックスに
均等に電界がかかるため圧電特性のばらつきが小さくな
る。

【００１３】さらに、薄板状の圧電セラミックスの製造
方法として、ドクターブレード法によるシート成形工法
をとれば、分極後もスライス加工の必要がないため厚み
すべり振動子の製造コストが大幅に安くなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例における厚みすべり振
動子の製造方法について分極工程を中心に図面を参照し
て説明する。

【００１５】（実施例１）図１に本発明の第１の実施例
における圧電セラミックスの分極工程を示す。図１にお
いて、１は電極を形成していない複数個の薄板状の圧電
セラミックス、２は圧電セラミックス１に密着するよう
に設置された導電性ゴム、３は導電性ゴム２を圧電セラ
ミックス１に密着させて導電性をとる目的の銅板、そし
て４は導電性ゴム２を圧電セラミックス１に密着させる
ため、銅板３を押圧するためのスプリングである。な
お、分極に用いる上記以外のリード線等の部材は、図３
に示す符号１４〜１８のものと同じものを用いた。

【００１６】まず、Ｐｂ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）_xＴｉ_yＺｒ
_ZＯ₃−ＭｎＯ₂系の圧電セラミックス粉末をバインダと
ともにスラリーにし、ドクターブレード方式のシート成
形機で０．３７mmの厚みのグリーンシートを成形した。
これを３２×３８mmの寸法にトリミングし、このトリミ
ング後のグリーンシート間にジルコニアの敷粉を散布し
て１５枚積み重ね、その上下をジルコニア製のセッター
ではさんでアルミナ製のさやに入れて焼成した。

【００１７】これを２５×５mmの寸法にダイシング機で
切断して薄板状の圧電セラミックス１を作製した。これ
を厚み方向に（焼成後約０．３１mmになる）８０枚重
ね、その１枚の対向する端面に相当する両面に導電性部
材としてのシリコン製の導電性ゴム２を当ててその上に
４mmの厚みの一対の銅板３を設置し、スプリング４で押
えた。銅板３はスプリング４により導電性ゴム２に密着
し、また導電性ゴム２は圧電セラミックスに密着して分
極のための電極としての役目を果たしている。なおここ
で用いたシリコン製の導電性ゴム２は耐熱温度１５０
℃、比抵抗１×１０ ^-2Ω・cmのものである。これをシリ
コン油中に入れ、１００℃で１５ｋＶの電圧を３０分間
印加して分極した。

【００１８】分極後洗浄し、精密研磨機で厚み方向に研
磨して周波数調整を行なった後、真空蒸着法により分極
方向と平行な面に励振用電極を形成し、厚みすべり振動
子としての性能を測定した。なお、従来例として次に述
べる厚みすべり振動子を作製し、その性能も測定した。

【００１９】まず、本実施例と同様の組成の２５×３０
×５mmの圧電セラミックスブロックの２５×３０mm角の
両主面に分極用の電極として銀ペーストをスクリーン印
刷法により塗布し、７００℃で５分焼き付けた。そし
て、図３に示す従来の分極方法で分極した後分極用の電
極を除去し、さらにこれをスライシング機で０．２７mm
の厚みにスライス加工をし、本実施例と同様に周波数調
整と励振用電極形成を行なった後、厚みすべり振動子と
しての性能を測定した。その結果、従来例と本実施例と
の間で、電気的性能や周波数ばらつきには差はみられな
かった。ただし両者ともに分極時に両端から０．６mmま
でに位置していた薄板（二枚相当）のみが電気機械結合
係数が３〜７％低かった。

【００２０】このように本実施例の分極方法を用いた場
合は、従来の分極用の電極形成およびその除去の工程が
省略できるとともに、その電極材料である銀が不要とな
る。また、本実施例では薄板状の圧電セラミックス１に
グリーンシートを用いているため、従来の圧電セラミッ
クブロックをスライス加工する工程が不要となり、圧電
セラミック材料のスライス加工による材料ロスも発生し
ない。

【００２１】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について図面により説明する。図２は本実施例における
分極工程を説明する図で、実施例１と異なるのは、実施
例１と同じようにして作製した圧電セラミックス１を整
列したものの両側を、同材質の圧電セラミックスよりな
る厚み５mmのダミーブロック５ではさみ、分極した点で
ある。

【００２２】本実施例の厚みすべり振動子としての性能
を測定し、実施例１に記載の従来例と比較した。その結
果、この場合にも従来例のものと比較して、電気的性能
や周波数ばらつきには差はみられなかった。また実施例
１でみられた両端部における電気機械結合係数の低下は
みられず、実施例１の場合よりも材料歩留りが向上し
た。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、薄板状の圧電セラミックスを複数個重ねて整列させ
たものに導電性部材を密着させて分極するため、従来の
分極用の電極形成およびその除去の工程が不要となって
製造工程の短縮が図れ、また高価な貴金属電極材料の節
減も図れて厚みすべり振動子を安価に製造することがで
き、経済的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における分極工程を説明
する図

【図２】同第２の実施例における分極工程を説明する図

【図３】従来の分極工程を説明する図

【図４】従来の圧電セラミックスの切断工程を説明する
図

【符号の説明】

１圧電セラミックス２導電性ゴム（導電性部材）３銅板４スプリング５ダミーブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の薄板状の圧電セラミックスをその
厚みの方向に重ね合わせて集合体を形成し、その集合体
の前記厚み方向に平行な対向する両面に導電性部材を押
し当ててその導電性部材に高電圧を印加する圧電セラミ
ックスの分極方法。
【請求項２】複数個の薄板状の圧電セラミックスをその
厚み方向に重ね合せた後その厚み方向の両側を前記圧電
セラミックスと同材質のダミーブロックで挟んで集合体
を形成し、その集合体の前記厚み方向に平行な対向する
両面に導電性部材を押し当ててその導電性部材に高電圧
を印加する圧電セラミックスの分極方法。