JPH06151996A - 圧電セラミックスの分極処理法 - Google Patents
圧電セラミックスの分極処理法Info
- Publication number
- JPH06151996A JPH06151996A JP29333192A JP29333192A JPH06151996A JP H06151996 A JPH06151996 A JP H06151996A JP 29333192 A JP29333192 A JP 29333192A JP 29333192 A JP29333192 A JP 29333192A JP H06151996 A JPH06151996 A JP H06151996A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization
- polarization treatment
- treatment
- piezoelectric ceramics
- voltage
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電セラミックスの分極処理中に起こる機械
的破壊を防ぎ、製造歩留りを改善する。 【構成】 圧電セラミックスを予め分極処理温度以上の
温度で長時間熱処理を行い、その直後に直流電圧を印加
して分極処理する。 【効果】 分極処理に要する直流電圧印加時間が大幅に
短縮されるため、分極処理中の放電頻度が減少し、放電
に伴う圧電セラミックスの機械的破壊が減少する。
的破壊を防ぎ、製造歩留りを改善する。 【構成】 圧電セラミックスを予め分極処理温度以上の
温度で長時間熱処理を行い、その直後に直流電圧を印加
して分極処理する。 【効果】 分極処理に要する直流電圧印加時間が大幅に
短縮されるため、分極処理中の放電頻度が減少し、放電
に伴う圧電セラミックスの機械的破壊が減少する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックスの分
極処理法、特に分極処理が困難な圧電縦効果縦振動子の
分極処理法に関する。
極処理法、特に分極処理が困難な圧電縦効果縦振動子の
分極処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電セラミックスは、焼結したままの状
態では圧電性を示さない。これに圧電性を付与するため
には、圧電セラミックス中の自発電気分極の方向を揃え
るための分極処理が必要となる。分極処理は、圧電セラ
ミックス表面に設けられた一対の電極間に抗電界以上の
直流電界を印加して行われる。
態では圧電性を示さない。これに圧電性を付与するため
には、圧電セラミックス中の自発電気分極の方向を揃え
るための分極処理が必要となる。分極処理は、圧電セラ
ミックス表面に設けられた一対の電極間に抗電界以上の
直流電界を印加して行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】分極処理は、一般に１
００℃程度に加熱された絶縁油中に圧電セラミックスを
浸した状態で行われる。そして、分極処理温度は高い
程、また電極処理電界は大きいほど、分極処理は短時間
で完了する。
００℃程度に加熱された絶縁油中に圧電セラミックスを
浸した状態で行われる。そして、分極処理温度は高い
程、また電極処理電界は大きいほど、分極処理は短時間
で完了する。
【０００４】しかし、キュリー点を超えると、自発電気
分極が消滅するため、分極処理温度の上限はキュリー点
となる。
分極が消滅するため、分極処理温度の上限はキュリー点
となる。
【０００５】また、温度が高くなると、絶縁抵抗が低下
して大きな電界が印加できなくなるので、この点からも
分極処理温度は制約を受ける。一方、分極処理電界の上
限は、圧電セラミックスの絶縁破壊電圧で決定されるこ
とになる。
して大きな電界が印加できなくなるので、この点からも
分極処理温度は制約を受ける。一方、分極処理電界の上
限は、圧電セラミックスの絶縁破壊電圧で決定されるこ
とになる。
【０００６】一般に圧電縦効果縦振動子では電極間距離
が長くなる。従って、分極処理に必要な電界強度を与え
るためには、高い直流電圧を電極間に印加しなければな
らない。しかし、高い電圧を印加すると、電極間でしば
しば放電を起こし、その結果、圧電セラミックスは分極
処理中に機械的に破壊する。この放電現象は、圧電セラ
ミックスを絶縁油中に浸した状態でも起こり、また放電
現象の起こる頻度は電界強度ではなく、電極間に印加さ
れた電圧の絶対値に略比例することが経験的に知られて
いる。従って、分極処理中における製造歩留りは、電極
間距離の長いセラミックス程悪くなる。
が長くなる。従って、分極処理に必要な電界強度を与え
るためには、高い直流電圧を電極間に印加しなければな
らない。しかし、高い電圧を印加すると、電極間でしば
しば放電を起こし、その結果、圧電セラミックスは分極
処理中に機械的に破壊する。この放電現象は、圧電セラ
ミックスを絶縁油中に浸した状態でも起こり、また放電
現象の起こる頻度は電界強度ではなく、電極間に印加さ
れた電圧の絶対値に略比例することが経験的に知られて
いる。従って、分極処理中における製造歩留りは、電極
間距離の長いセラミックス程悪くなる。
【０００７】本発明の目的は、分極処理中の放電現象を
防止し、圧電セラミックスの製造歩留りの向上を図る圧
電セラミックスの分極処理法を提供することにある。
防止し、圧電セラミックスの製造歩留りの向上を図る圧
電セラミックスの分極処理法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電セラミックスの分極処理法は、前
処理と分極処理とを有する圧電セラミックスの分極処理
法であって、前処理は、圧電セラミックスに予め分極処
理温度より高い温度で長時間加熱処理を施すものであ
り、分極処理は、加熱直後に直流電圧を印加して圧電セ
ラミックスに分極処理を施すものである。
め、本発明に係る圧電セラミックスの分極処理法は、前
処理と分極処理とを有する圧電セラミックスの分極処理
法であって、前処理は、圧電セラミックスに予め分極処
理温度より高い温度で長時間加熱処理を施すものであ
り、分極処理は、加熱直後に直流電圧を印加して圧電セ
ラミックスに分極処理を施すものである。
【０００９】
【作用】放電現象は、直流電圧を印加する分極処理時間
が長くなるほど、発生頻度が高くなるため、直流電圧を
印加する時間の短縮化を図ることが歩留り向上につなが
る。
が長くなるほど、発生頻度が高くなるため、直流電圧を
印加する時間の短縮化を図ることが歩留り向上につなが
る。
【００１０】この観点から本発明では、予め圧電セラミ
ックスを分極処理温度以上の温度で長時間加熱処理して
おき、その直後に直流電圧を印加して分極処理を施すこ
とを特徴とする。
ックスを分極処理温度以上の温度で長時間加熱処理して
おき、その直後に直流電圧を印加して分極処理を施すこ
とを特徴とする。
【００１１】本発明に従えば、分極処理に要する時間が
短縮され、その分放電の起こる頻度が低下して製造歩留
りが向上する。
短縮され、その分放電の起こる頻度が低下して製造歩留
りが向上する。
【００１２】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係る圧電縦効果縦振動子を示す斜視図である。
係る圧電縦効果縦振動子を示す斜視図である。
【００１４】図１において、１は、寸法が長さ３０ｍ
ｍ，幅５ｍｍ，厚さ５ｍｍの株式会社トーキン製圧電セ
ラミックスＮＥＰＥＣ−６１である。また、２は、焼付
け銀電極を示している。
ｍ，幅５ｍｍ，厚さ５ｍｍの株式会社トーキン製圧電セ
ラミックスＮＥＰＥＣ−６１である。また、２は、焼付
け銀電極を示している。
【００１５】図２の縦軸は、圧電縦効果縦振動の電気機
械結合係数ｋ33をその飽和値ｋ33，5で規格化した値を
示しており、横軸は、分極処理時間を表わしている。分
極処理は、１００℃の絶縁油中で５０ＫＶの直流電圧を
印加して行う。
械結合係数ｋ33をその飽和値ｋ33，5で規格化した値を
示しており、横軸は、分極処理時間を表わしている。分
極処理は、１００℃の絶縁油中で５０ＫＶの直流電圧を
印加して行う。
【００１６】図中、２１は試料セラミックスを１００℃
の絶縁油中に浸し、１０分間経過して試料温度が周辺温
度に一致した後、５０ＫＶの電圧を印加して分極処理を
行った場合の分極時間と電気機械結合係数との関係を示
している。分極が飽和するまでには、７０分程度の時間
が必要である。
の絶縁油中に浸し、１０分間経過して試料温度が周辺温
度に一致した後、５０ＫＶの電圧を印加して分極処理を
行った場合の分極時間と電気機械結合係数との関係を示
している。分極が飽和するまでには、７０分程度の時間
が必要である。
【００１７】２２は、試料セラミックスを１００℃で４
０分間加熱した後、５０ＫＶの直流電圧を印加して分極
した場合の結果を示している。この場合には、電圧印加
時間が５０分程度で分極は飽和する。
０分間加熱した後、５０ＫＶの直流電圧を印加して分極
した場合の結果を示している。この場合には、電圧印加
時間が５０分程度で分極は飽和する。
【００１８】また、２３は、試料セラミックスを１２０
分間１００℃で加熱した後、分極した場合の結果を示す
もので、４０分程度の分極処理を行えば、分極は飽和す
る。
分間１００℃で加熱した後、分極した場合の結果を示す
もので、４０分程度の分極処理を行えば、分極は飽和す
る。
【００１９】このように分極処理前に試料に加熱処理を
施すと、この処理時間が長くなる程、短時間内に分極処
理は完了する。
施すと、この処理時間が長くなる程、短時間内に分極処
理は完了する。
【００２０】図３は、試料セラミックスを１５０℃で予
め加熱処理を行った後、５０ＫＶの直流電圧を印加して
分極処理をした結果を示している。３１，３２はそれぞ
れ加熱時間を３０分，６０分にした場合に対応する。
め加熱処理を行った後、５０ＫＶの直流電圧を印加して
分極処理をした結果を示している。３１，３２はそれぞ
れ加熱時間を３０分，６０分にした場合に対応する。
【００２１】また図４は、試料セラミックスを予め２０
０℃で加熱処理した後、５０ＫＶの直流電圧で分極処理
をした結果を示すもので、４１は６０分間，４２は１２
０分間の加熱処理時間に対応する。
０℃で加熱処理した後、５０ＫＶの直流電圧で分極処理
をした結果を示すもので、４１は６０分間，４２は１２
０分間の加熱処理時間に対応する。
【００２２】以上の結果から明らかなように分極処理電
圧と分極処理温度が一定であっても、分極処理前に施す
熱処理条件が異なれば、試料セラミックスが飽和分極さ
れるまでに要する分極処理時間は変化する。そして熱処
理温度は高い程、また熱処理時間は長い程、分極処理時
間は短縮される。
圧と分極処理温度が一定であっても、分極処理前に施す
熱処理条件が異なれば、試料セラミックスが飽和分極さ
れるまでに要する分極処理時間は変化する。そして熱処
理温度は高い程、また熱処理時間は長い程、分極処理時
間は短縮される。
【００２３】（実施例２）図５は、本発明のもう一つの
実施例に使用した圧電縦効果縦振動子を示すもので、寸
法は長さ４０ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ０．５ｍｍである。
図中、５１は圧電セラミックス（株式会社トーキン製Ｎ
ＥＰＥＣ−６１）、５２は長さ５ｍｍの焼付銀電極を示
している。
実施例に使用した圧電縦効果縦振動子を示すもので、寸
法は長さ４０ｍｍ，幅８ｍｍ，厚さ０．５ｍｍである。
図中、５１は圧電セラミックス（株式会社トーキン製Ｎ
ＥＰＥＣ−６１）、５２は長さ５ｍｍの焼付銀電極を示
している。
【００２４】図６は、上記試料セラミックスの分極処理
時間と電気機械結合係数との関係を表わしている。図
中、６１は、試料セラミックスを１００℃に加熱された
絶縁油中に１０分間浸し、試料温度が１００℃に達した
後、電極間に５０ＫＶの直流電圧を印加した場合の結果
を示している。
時間と電気機械結合係数との関係を表わしている。図
中、６１は、試料セラミックスを１００℃に加熱された
絶縁油中に１０分間浸し、試料温度が１００℃に達した
後、電極間に５０ＫＶの直流電圧を印加した場合の結果
を示している。
【００２５】分極が飽和するためには、約８０分程度分
極処理を施す必要がある。６２は、１８０℃の温度で予
め６０分間熱処理を施した後、先と同一条件で分極処理
を行った結果を示すもので、分極処理時間が半分以下に
短縮できた。
極処理を施す必要がある。６２は、１８０℃の温度で予
め６０分間熱処理を施した後、先と同一条件で分極処理
を行った結果を示すもので、分極処理時間が半分以下に
短縮できた。
【００２６】実施例１，２から明らかなように、予め試
料セラミックスに熱処理を施せば、分極処理時間は短縮
できる。また、熱処理温度は高い程、熱処理時間は長い
程熱処理効果は大きくなる。
料セラミックスに熱処理を施せば、分極処理時間は短縮
できる。また、熱処理温度は高い程、熱処理時間は長い
程熱処理効果は大きくなる。
【００２７】実施例１の試料セラミックスを図２の２１
の条件で分極処理した結果、１００個の試料数に対して
８３個の試料が分極処理中に放電を起こし破壊した。し
かし、図４の４２の条件で分極処理した場合には、１０
０個の試料に対してわずか２００個だけが分極処理中に
破壊したにすぎなかった。
の条件で分極処理した結果、１００個の試料数に対して
８３個の試料が分極処理中に放電を起こし破壊した。し
かし、図４の４２の条件で分極処理した場合には、１０
０個の試料に対してわずか２００個だけが分極処理中に
破壊したにすぎなかった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、分
極処理時の直流電圧印加時間が大幅に短縮できるため、
分極処理中に生じる放電現象の頻度が減少し、製造歩留
りを向上できる。
極処理時の直流電圧印加時間が大幅に短縮できるため、
分極処理中に生じる放電現象の頻度が減少し、製造歩留
りを向上できる。
【図１】本発明の実施例１を示す斜視図である。
【図２】図１に示したセラミックスの電気機械結合係数
の分極時間依存性を示す図である。
の分極時間依存性を示す図である。
【図３】図１に示したセラミックスの電気機械結合係数
の分極時間依存性を示す図である。
の分極時間依存性を示す図である。
【図４】図１に示したセラミックスの電気機械結合係数
の分極時間依存性を示す図である。
の分極時間依存性を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】図５に示したセラミックスの電気機械結合係数
の分極時間依存性を示す図である。
の分極時間依存性を示す図である。
１，５１ 圧電セラミックス ２，５２ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 前処理と分極処理とを有する圧電セラミ
ックスの分極処理法であって、 前処理は、圧電セラミックスに予め分極処理温度より高
い温度で長時間加熱処理を施すものであり、 分極処理は、加熱直後に直流電圧を印加して圧電セラミ
ックスに分極処理を施すものであることを特徴とする圧
電セラミックスの分極処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29333192A JPH06151996A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 圧電セラミックスの分極処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29333192A JPH06151996A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 圧電セラミックスの分極処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151996A true JPH06151996A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17793441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29333192A Pending JPH06151996A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 圧電セラミックスの分極処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151996A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003065468A3 (de) * | 2002-02-01 | 2004-04-08 | Siemens Ag | Verfahren zum vorbehandeln einer piezoelektrischen keramik und verfahren zum justieren eines einspritzventils |
| EP1519427A2 (en) | 2003-09-24 | 2005-03-30 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramic composition and manufacturing the same, and piezoelectric element |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP29333192A patent/JPH06151996A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003065468A3 (de) * | 2002-02-01 | 2004-04-08 | Siemens Ag | Verfahren zum vorbehandeln einer piezoelektrischen keramik und verfahren zum justieren eines einspritzventils |
| US7334329B2 (en) | 2002-02-01 | 2008-02-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for pretreating a piezoelectric ceramic and method for adjusting an injection valve |
| EP1519427A2 (en) | 2003-09-24 | 2005-03-30 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramic composition and manufacturing the same, and piezoelectric element |
| EP1519427B1 (en) * | 2003-09-24 | 2009-12-16 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramic composition and manufacturing the same, and piezoelectric element |
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