JP2000307164A - 薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路 - Google Patents
薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路Info
- Publication number
- JP2000307164A JP2000307164A JP11113279A JP11327999A JP2000307164A JP 2000307164 A JP2000307164 A JP 2000307164A JP 11113279 A JP11113279 A JP 11113279A JP 11327999 A JP11327999 A JP 11327999A JP 2000307164 A JP2000307164 A JP 2000307164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- thin
- piezoelectric element
- thickness
- young
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 70
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 30
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020698 PbZrO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N oxolead;oxomagnesium;2,4,5-trioxa-1$l^{5},3$l^{5}-diniobabicyclo[1.1.1]pentane 1,3-dioxide Chemical compound [Mg]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.O1[Nb]2(=O)O[Nb]1(=O)O2 ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高性能圧電材料を薄板化して圧電振動子、圧
電アクチュエータ等の電気機械変換素子を製造する際に
その圧電的性質の電極材料・構成による劣化を防ぐ圧電
材料の厚みと電極材料の厚みの最適構成を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 200μｍ以下の薄板状に形成された圧電
材料の両面に電極材料が設けられた薄板圧電素子におい
て、それを構成する電極材料の弾性率の２乗と厚みの積
が圧電材料の弾性率の２乗と厚みの積の０．０５１６倍
以下であることを特徴とした薄板圧電素子。
電アクチュエータ等の電気機械変換素子を製造する際に
その圧電的性質の電極材料・構成による劣化を防ぐ圧電
材料の厚みと電極材料の厚みの最適構成を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 200μｍ以下の薄板状に形成された圧電
材料の両面に電極材料が設けられた薄板圧電素子におい
て、それを構成する電極材料の弾性率の２乗と厚みの積
が圧電材料の弾性率の２乗と厚みの積の０．０５１６倍
以下であることを特徴とした薄板圧電素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電話、コン
ピュータ、電子機器、家電製品等の発音源あるいは圧電
振動子や圧電アクチュエータ・圧電トランスに用いられ
る薄板圧電素子に関する。
ピュータ、電子機器、家電製品等の発音源あるいは圧電
振動子や圧電アクチュエータ・圧電トランスに用いられ
る薄板圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電材料を用いた圧電スピーカ、
レシーバあるいはマイクは、携帯電話やコンピュータの
音声入出力装置として見直されてきている。特に携帯用
として小型化、高感度化した圧電振動子への要望が強く
なっている。このとき問題となるのが、１）圧電特性と
２）信頼性である。そのため、ペロブスカイト構造を有
する酸化物強誘電体のセラミックスに着眼した新材料の
探索と添加物による改善が多数行われている。
レシーバあるいはマイクは、携帯電話やコンピュータの
音声入出力装置として見直されてきている。特に携帯用
として小型化、高感度化した圧電振動子への要望が強く
なっている。このとき問題となるのが、１）圧電特性と
２）信頼性である。そのため、ペロブスカイト構造を有
する酸化物強誘電体のセラミックスに着眼した新材料の
探索と添加物による改善が多数行われている。
【０００３】また、さらに電気機械変換型圧電フィルタ
で特に横振動姿態あるいは横滑り振動姿態を用いたもの
は、その帯域特性は、電極材料構成と圧電材料の構成で
特性が変化することが知られている。また、圧電素子を
電気機械変換素子として用いている圧電アクチュエータ
や変圧器として用いるいわゆる圧電トランスにおいても
電極構成が重要である。
で特に横振動姿態あるいは横滑り振動姿態を用いたもの
は、その帯域特性は、電極材料構成と圧電材料の構成で
特性が変化することが知られている。また、圧電素子を
電気機械変換素子として用いている圧電アクチュエータ
や変圧器として用いるいわゆる圧電トランスにおいても
電極構成が重要である。
【０００４】例えば、圧電バイモルフ型アクチュエータ
に関する特許（特開平５−２１８５１７号公報）では、
電極板の厚みｔ２と圧電板の厚みｔ１の比ｔ２／ｔ１
が、それらのヤング率の比Ｅ２／Ｅ１の０．５〜１．１
倍に設定することにより変位量が増すことを示されてい
る。
に関する特許（特開平５−２１８５１７号公報）では、
電極板の厚みｔ２と圧電板の厚みｔ１の比ｔ２／ｔ１
が、それらのヤング率の比Ｅ２／Ｅ１の０．５〜１．１
倍に設定することにより変位量が増すことを示されてい
る。
【０００５】ところが、この構成では片側の電極のこと
しか考慮していない。
しか考慮していない。
【０００６】一方、電気機械変換係数が大きく誘電率も
大きい材料は、弾性変形しやすいことから電極材料構成
によりそれらの性質が大きく変化する。
大きい材料は、弾性変形しやすいことから電極材料構成
によりそれらの性質が大きく変化する。
【０００７】またさらに、小さな印加電圧で圧電素子の
横方向・径方向の変位量を大きくすることを目的とし
て、圧電材料の電極間距離を短くする。すなわち、圧電
材料を薄くすることによりデバイスとしての性能を向上
する方法も検討されている。これを目的として、５０μ
ｍ以下の薄板圧電セラミックスの焼成が行われている。
横方向・径方向の変位量を大きくすることを目的とし
て、圧電材料の電極間距離を短くする。すなわち、圧電
材料を薄くすることによりデバイスとしての性能を向上
する方法も検討されている。これを目的として、５０μ
ｍ以下の薄板圧電セラミックスの焼成が行われている。
【０００８】しかし、圧電材料を薄板化していくと、圧
電定数の大きい材料の場合、電極材料の弾性的性質も無
視できなくなり、圧電材料自体の性能が充分発揮されな
くなる。
電定数の大きい材料の場合、電極材料の弾性的性質も無
視できなくなり、圧電材料自体の性能が充分発揮されな
くなる。
【０００９】さらに、従来から圧電素子に用いられてい
る銀ペーストによる焼付け銀電極は、その成分として誘
電率１０以下のガラス成分を含んでいる。圧電素子の薄
板化が進むと電極内のガラス成分のもつ低い誘電率の影
響が無視できなくなり、圧電材料のもつ高い誘電率と比
較して、圧電素子にした場合に誘電率が２〜１０％も低
下してしまう。
る銀ペーストによる焼付け銀電極は、その成分として誘
電率１０以下のガラス成分を含んでいる。圧電素子の薄
板化が進むと電極内のガラス成分のもつ低い誘電率の影
響が無視できなくなり、圧電材料のもつ高い誘電率と比
較して、圧電素子にした場合に誘電率が２〜１０％も低
下してしまう。
【００１０】これを回避するために、スパッタや蒸着な
どによる薄膜金属電極（圧電材料）を使用すると圧電材
料の性能が引き出せる反面、圧電材料との接着力が焼付
け銀電極と比較すると極端に弱く、熱衝撃試験・加振試
験などの接着強度を要因とする信頼性の課題があった。
どによる薄膜金属電極（圧電材料）を使用すると圧電材
料の性能が引き出せる反面、圧電材料との接着力が焼付
け銀電極と比較すると極端に弱く、熱衝撃試験・加振試
験などの接着強度を要因とする信頼性の課題があった。
【００１１】このようにデバイスの小型化、高感度化を
目的とした圧電素子の特性向上や圧電材料の薄膜化の検
討において、薄板圧電素子の高感度化とデバイスの高信
頼性を両立するという要望に応えられなくなってきてい
る現状がある。
目的とした圧電素子の特性向上や圧電材料の薄膜化の検
討において、薄板圧電素子の高感度化とデバイスの高信
頼性を両立するという要望に応えられなくなってきてい
る現状がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】近年、薄板圧電素子を
応用した製品における圧電特性の向上の要望は多く、材
料の性能を十分引き出さなければならなくなってきてい
る。これら素子特性向上と同時に従来と同等またはそれ
以上の信頼性をデバイス設計から要望されている。
応用した製品における圧電特性の向上の要望は多く、材
料の性能を十分引き出さなければならなくなってきてい
る。これら素子特性向上と同時に従来と同等またはそれ
以上の信頼性をデバイス設計から要望されている。
【００１３】この発明は、圧電材料の性能が損なわれな
いための電極構成を得ようとするものである。
いための電極構成を得ようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、200μｍ以下の薄板状の圧電材料の両面に
金属電極が設けられた薄板圧電素子において、それを構
成する金属電極のヤング率の２乗と厚みの積が圧電材料
のヤング率の２乗と厚みの積の０．０５１６倍以下であ
ることを特徴とし、高誘電率、高圧電定数を有する材料
組成を利用する場合や、素子薄板化により良好なデバイ
ス特性を持たせたデバイスの信頼性向上が容易に可能と
なる。
に本発明は、200μｍ以下の薄板状の圧電材料の両面に
金属電極が設けられた薄板圧電素子において、それを構
成する金属電極のヤング率の２乗と厚みの積が圧電材料
のヤング率の２乗と厚みの積の０．０５１６倍以下であ
ることを特徴とし、高誘電率、高圧電定数を有する材料
組成を利用する場合や、素子薄板化により良好なデバイ
ス特性を持たせたデバイスの信頼性向上が容易に可能と
なる。
【００１５】
【発明の実施の形態】請求項１記載の薄板圧電素子は、
200μｍ以下の薄板状の圧電材料の両面に電極材料が設
けられた薄板圧電素子において、それを構成する電極材
料のヤング率の２乗と厚みの積が圧電材料のヤング率の
２乗と厚みの積の０．０５１６倍以下であることを特徴
とする。
200μｍ以下の薄板状の圧電材料の両面に電極材料が設
けられた薄板圧電素子において、それを構成する電極材
料のヤング率の２乗と厚みの積が圧電材料のヤング率の
２乗と厚みの積の０．０５１６倍以下であることを特徴
とする。
【００１６】請求項２記載の薄板圧電素子は、請求項１
記載の圧電材料が強誘電体複合酸化物であることを特徴
とする。
記載の圧電材料が強誘電体複合酸化物であることを特徴
とする。
【００１７】請求項３記載の圧電材料は、請求項１、２
記載の電極材料のヤング率の２乗と厚みの積が1.72×10
16（Pa2・m）以下であることを特徴とする薄板圧電素
子。
記載の電極材料のヤング率の２乗と厚みの積が1.72×10
16（Pa2・m）以下であることを特徴とする薄板圧電素
子。
【００１８】請求項４記載の薄板圧電素子は、 請求項
１、２、３記載の電極材料がクロム、ニッケル、チタ
ン、アルミニウム、金、銀、銅の中から少なくともひと
つ以上含まれていることを特徴とする。
１、２、３記載の電極材料がクロム、ニッケル、チタ
ン、アルミニウム、金、銀、銅の中から少なくともひと
つ以上含まれていることを特徴とする。
【００１９】請求項５記載の薄板圧電素子は、請求項
１、２記載の圧電材料においてヤング率の２乗と厚みの
積が2×1018（Pa2・m）以下であることを特徴とする。
１、２記載の圧電材料においてヤング率の２乗と厚みの
積が2×1018（Pa2・m）以下であることを特徴とする。
【００２０】請求項６記載の薄板圧電素子は、 請求項
１、２記載の薄板圧電素子において、振動姿態が厚み横
振動姿態であることを特徴とする。
１、２記載の薄板圧電素子において、振動姿態が厚み横
振動姿態であることを特徴とする。
【００２１】請求項７記載の薄板圧電素子は、請求項１
記載の薄板圧電素子が円板状であり、その径方向振動を
用いたことを特徴とする。
記載の薄板圧電素子が円板状であり、その径方向振動を
用いたことを特徴とする。
【００２２】請求項８記載の薄板圧電素子は、請求項１
記載の薄板圧電素子が所望の任意形状であり、その横振
動姿態を主体として用いたことを特徴とする。
記載の薄板圧電素子が所望の任意形状であり、その横振
動姿態を主体として用いたことを特徴とする。
【００２３】請求項９記載のたわみ振動型薄板圧電素子
は、 請求項１、２記載の薄板圧電素子において、片側
の面を振動板と接合したことを特徴とする。
は、 請求項１、２記載の薄板圧電素子において、片側
の面を振動板と接合したことを特徴とする。
【００２４】請求項１０記載の圧電振動子は、請求項１
〜９記載の薄板圧電素子を用いたことを特徴とする。
〜９記載の薄板圧電素子を用いたことを特徴とする。
【００２５】請求項１１記載の圧電音響素子は、請求項
１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とする。
１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とする。
【００２６】請求項１２記載の圧電アクチュエータは、
請求項１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とす
る。
請求項１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とす
る。
【００２７】請求項１３記載の圧電トランスは、請求項
１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とする。
１０記載の圧電振動子を用いたことを特徴とする。
【００２８】請求項１４記載の冷陰極蛍光灯駆動回路
は、請求項１３記載の圧電トランスを用いたことを特徴
とする。以下、この発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
は、請求項１３記載の圧電トランスを用いたことを特徴
とする。以下、この発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【００２９】図１はこの発明の実施例における薄板圧電
素子の概略図である。薄板状の圧電材料１に対して電圧
を印加するための複数の電極材料７で構成されている。
この時、圧電材料１の厚みをｔｐとし、ヤング率をYｐ
とする。一方、電極材料の厚みをｔｍとし、そのヤング
率をYmとする。
素子の概略図である。薄板状の圧電材料１に対して電圧
を印加するための複数の電極材料７で構成されている。
この時、圧電材料１の厚みをｔｐとし、ヤング率をYｐ
とする。一方、電極材料の厚みをｔｍとし、そのヤング
率をYmとする。
【００３０】図２は本発明にかかる薄板圧電素子におけ
る圧電的性質である圧電定数の電極構成依存性を示して
いる。電極材料７の膜厚を変えると圧電定数が変化し電
極の膜厚がある値以上になると特性が劣化することがわ
かる。
る圧電的性質である圧電定数の電極構成依存性を示して
いる。電極材料７の膜厚を変えると圧電定数が変化し電
極の膜厚がある値以上になると特性が劣化することがわ
かる。
【００３１】また、注目すべき点はある膜厚で圧電材料
１が束縛なしの状態より大きな圧電定数を示す最大値を
持っていることである。この関係は、電極材料７の弾性
的性質と圧電材料１の弾性的性質との相対的比較により
決定でき、本発明に従えば、圧電材料１と電極材料７そ
れぞれの性質を知ることにより圧電材料１の圧電的性質
を劣化させない電極構成を決定できる。
１が束縛なしの状態より大きな圧電定数を示す最大値を
持っていることである。この関係は、電極材料７の弾性
的性質と圧電材料１の弾性的性質との相対的比較により
決定でき、本発明に従えば、圧電材料１と電極材料７そ
れぞれの性質を知ることにより圧電材料１の圧電的性質
を劣化させない電極構成を決定できる。
【００３２】ここで、圧電材料１と電極材料７との構成
を弾性的性質と厚みとの関係から決定するまでの導出手
順の一例を示す。
を弾性的性質と厚みとの関係から決定するまでの導出手
順の一例を示す。
【００３３】通常の高い電気機械結合係数を示す圧電材
料のヤング率は60GPa〜140GPa程度なのでその膜厚が40
μｍとした時に、変位量を一定にするための外力（印加
電圧によって生じる力）Fｐは、Ｆｐ=Ｙｐ×ｔｐ×ｗ×
歪である。
料のヤング率は60GPa〜140GPa程度なのでその膜厚が40
μｍとした時に、変位量を一定にするための外力（印加
電圧によって生じる力）Fｐは、Ｆｐ=Ｙｐ×ｔｐ×ｗ×
歪である。
【００３４】ここで、Ｙｐは圧電材料のヤング率、ｔｐ
は膜厚、ｗは素子の幅である。いま、電極面内の変位量
であるｗ×歪を一定にするためにはＹｐ×ｔｐが電極材
料のＹｍ×ｔｍより充分大きい必要がある。
は膜厚、ｗは素子の幅である。いま、電極面内の変位量
であるｗ×歪を一定にするためにはＹｐ×ｔｐが電極材
料のＹｍ×ｔｍより充分大きい必要がある。
【００３５】すなわち、例えば厚み４０μｍの圧電材料
のＹｐ×ｔｐの値は２．４〜５．６（ＭＰａ・ｍ）とな
る。
のＹｐ×ｔｐの値は２．４〜５．６（ＭＰａ・ｍ）とな
る。
【００３６】一方電極材料として銀を選択した場合はそ
のヤング率が83GPaである。この構成においてこの圧電
材料の特性が維持できるのは、Ｆｐにより電極が容易に
変形できる厚み以下になっていることである。
のヤング率が83GPaである。この構成においてこの圧電
材料の特性が維持できるのは、Ｆｐにより電極が容易に
変形できる厚み以下になっていることである。
【００３７】すなわち、ｔｍ≦β・ｔｐ・（Yp／Ym）α
なる式においてαが１の場合であるので、銀の場合のｔ
ｍは実験結果より２〜３μｍ以下となる。
なる式においてαが１の場合であるので、銀の場合のｔ
ｍは実験結果より２〜３μｍ以下となる。
【００３８】図２に示した圧電材料のヤング率は１００
GPaなのでＹｐ×ｔｐは４ＭＰａ・ｍとなり、βは０．
０４〜０．０６以下でその特性が維持されることにな
る。
GPaなのでＹｐ×ｔｐは４ＭＰａ・ｍとなり、βは０．
０４〜０．０６以下でその特性が維持されることにな
る。
【００３９】次に、電極材料７を銅、金、クロム、ニッ
ケル、チタン、アルミ、鉄、銀について圧電材料の圧電
特性と誘電特性を損なわない値について上記の関係から
算出した結果を示す。
ケル、チタン、アルミ、鉄、銀について圧電材料の圧電
特性と誘電特性を損なわない値について上記の関係から
算出した結果を示す。
【００４０】銅の場合はヤング率が130GPaなのでｔｍは
１．５±０．３μｍ以下となる。
１．５±０．３μｍ以下となる。
【００４１】金の場合はヤング率が78GPaなのでｔｍは
２．５６±０．５１μｍ以下となる。
２．５６±０．５１μｍ以下となる。
【００４２】クロムの場合はヤング率が279GPaなのでｔ
ｍは０．７２±０．１４μｍ以下となる。ニッケルの場
合はヤング率が200GPaなのでｔｍは１．００±０．２μ
ｍ以下となる。チタンの場合はヤング率が116GPaなので
ｔｍは１．７２±０．３４μｍ以下となる。
ｍは０．７２±０．１４μｍ以下となる。ニッケルの場
合はヤング率が200GPaなのでｔｍは１．００±０．２μ
ｍ以下となる。チタンの場合はヤング率が116GPaなので
ｔｍは１．７２±０．３４μｍ以下となる。
【００４３】アルミの場合はヤング率が70GPaなのでｔ
ｍは２．８６±０．５７μｍ以下となる。
ｍは２．８６±０．５７μｍ以下となる。
【００４４】鉄の場合はヤング率が210GPaなのでｔｍは
０．９５±０．１９μｍ以下となる。
０．９５±０．１９μｍ以下となる。
【００４５】銀の場合はヤング率が83GPaなのでｔｍは
２．４１±０．４８μｍ以下となる。
２．４１±０．４８μｍ以下となる。
【００４６】ここで、図２に示した実際に圧電素子を作
製した圧電素子の性能と比較したところヤング率が150G
Pa以上の色々な金属材料を電極に用いた場合では、その
膜厚が上記の値に達しない内に圧電特性が劣化してしま
っている。
製した圧電素子の性能と比較したところヤング率が150G
Pa以上の色々な金属材料を電極に用いた場合では、その
膜厚が上記の値に達しない内に圧電特性が劣化してしま
っている。
【００４７】従って、αが１ではないことが判明した。
すなわち、薄板状の圧電素子の場合は特開平５−２１８
５１７号公報に記載されたような効果は一部の構成にし
か適応できないことがわかった。
すなわち、薄板状の圧電素子の場合は特開平５−２１８
５１７号公報に記載されたような効果は一部の構成にし
か適応できないことがわかった。
【００４８】そこで、本発明では電極膜厚を増やすと圧
電材料の誘電率が減少することに着目した。すなわち、
圧電材料の変形が電極によって拘束され誘電率が減少し
てしまうことである。これは、圧電性能にとって２重の
劣化原因となり、金属材料のヤング率と厚みの積はさら
に小さくしなければならなくなる。そこで本発明では、
電極の厚みｔｍを次式で表せることを示す。
電材料の誘電率が減少することに着目した。すなわち、
圧電材料の変形が電極によって拘束され誘電率が減少し
てしまうことである。これは、圧電性能にとって２重の
劣化原因となり、金属材料のヤング率と厚みの積はさら
に小さくしなければならなくなる。そこで本発明では、
電極の厚みｔｍを次式で表せることを示す。
【００４９】ｔｍ≦γ・ｔｐ・（Yp／Ym）α ここで、α＝２、γは実験事実から決定した定数で０．
０４３±０．００８６となった。ここで、γが一定の値
にならないのは圧電材料の分極状態による弾性的性質の
バラツキに起因している。
０４３±０．００８６となった。ここで、γが一定の値
にならないのは圧電材料の分極状態による弾性的性質の
バラツキに起因している。
【００５０】従って、実際に圧電素子を作製する場合は
本発明にかかる圧電構成で素子を作製し、その最適値を
決定することが望ましい。
本発明にかかる圧電構成で素子を作製し、その最適値を
決定することが望ましい。
【００５１】すなわち、前述のヤング率が１００GPaで
厚みが４０μｍの圧電材料に対する電極構成に関して各
金属のヤング率を用いて計算すると銀の場合は２．５±
０．５μｍ、金では２．８３±０．５７μｍ、チタンで
は１．２７±０．２５μｍ、ニッケルでは０．４３±
０．０９μｍ、クロムでは０．２２±０．０４μｍ、ア
ルミでは３．５±０．７μｍ、銅では１．０２±０．２
μｍ、白金では０．６１±０．１２μｍ、鉄では０．３
９±０．０８μｍ、銅亜鉛鋼では１．５６±０．３１μ
ｍとなる。
厚みが４０μｍの圧電材料に対する電極構成に関して各
金属のヤング率を用いて計算すると銀の場合は２．５±
０．５μｍ、金では２．８３±０．５７μｍ、チタンで
は１．２７±０．２５μｍ、ニッケルでは０．４３±
０．０９μｍ、クロムでは０．２２±０．０４μｍ、ア
ルミでは３．５±０．７μｍ、銅では１．０２±０．２
μｍ、白金では０．６１±０．１２μｍ、鉄では０．３
９±０．０８μｍ、銅亜鉛鋼では１．５６±０．３１μ
ｍとなる。
【００５２】これらの結果は、実際と良く一致してお
り、圧電素子を設計する際に大変有用であることが確認
された。また、圧電材料のヤング率が６０〜１４０ＧＰ
ａの間の材料に関しても本発明にかかる薄板圧電素子構
成が適用できた。
り、圧電素子を設計する際に大変有用であることが確認
された。また、圧電材料のヤング率が６０〜１４０ＧＰ
ａの間の材料に関しても本発明にかかる薄板圧電素子構
成が適用できた。
【００５３】これから薄板状の圧電材料の電極構成が簡
便に決定することが可能となる。
便に決定することが可能となる。
【００５４】本発明にかかる薄板圧電素子の外形を短冊
状にすると厚み横振動姿態を用いた振動子となり、また
円板状にすると径方向振動姿態の圧電振動子となる。
状にすると厚み横振動姿態を用いた振動子となり、また
円板状にすると径方向振動姿態の圧電振動子となる。
【００５５】さらに、電極面の形状を任意の形状、例え
ば十文字形状や三角形や楕円形等にした場合でも本発明
の圧電材料と電極材料の構成を用いることにより電気機
械変換効率が向上した。
ば十文字形状や三角形や楕円形等にした場合でも本発明
の圧電材料と電極材料の構成を用いることにより電気機
械変換効率が向上した。
【００５６】また、本発明の薄板圧電素子の電極面の片
側を振動板（弾性体）と接続することにより変位量が大
きなたわみ振動型圧電素子ができた。
側を振動板（弾性体）と接続することにより変位量が大
きなたわみ振動型圧電素子ができた。
【００５７】次に、本発明にかかる圧電材料と電極構成
を用いた応用例を図を用いて示す。
を用いた応用例を図を用いて示す。
【００５８】図３は、本発明にかかる薄板圧電素子を円
形の圧電音響素子として用いた場合の一例である。本発
明にかかる圧電音響素子は、２００μｍ厚以下の圧電材
料１と金属電極（電極材料）２，３よりなる薄板圧電素
子を振動板５に接着し、それを発音孔、目メッシュ状背
面孔を有する共鳴筐体に装着した構成になっている。
形の圧電音響素子として用いた場合の一例である。本発
明にかかる圧電音響素子は、２００μｍ厚以下の圧電材
料１と金属電極（電極材料）２，３よりなる薄板圧電素
子を振動板５に接着し、それを発音孔、目メッシュ状背
面孔を有する共鳴筐体に装着した構成になっている。
【００５９】従来は、金属電極２，３として3μｍ以上
の溶融ガラスが含有された焼き付け銀を用いていたのに
対して銀の蒸着膜あるいはスパッタ膜で2μｍ以下にす
ることにより１Vの交流電圧を印加したところ従来に対
して５ｄB音圧が向上した。
の溶融ガラスが含有された焼き付け銀を用いていたのに
対して銀の蒸着膜あるいはスパッタ膜で2μｍ以下にす
ることにより１Vの交流電圧を印加したところ従来に対
して５ｄB音圧が向上した。
【００６０】また、この時の径方向の電気機械結合係数
ｋｐは５％程度向上し、誘電率も１０％向上した。ま
た、付加的な効果として分極処理を行う際の分極処理電
圧が１０％程度少なくて済むことも判明した。また、サ
イクル特性も改善された。
ｋｐは５％程度向上し、誘電率も１０％向上した。ま
た、付加的な効果として分極処理を行う際の分極処理電
圧が１０％程度少なくて済むことも判明した。また、サ
イクル特性も改善された。
【００６１】本発明の薄板圧電素子の電極構成は、上記
に示した金属材料のみならずそれらの合金に対しても適
用できる。
に示した金属材料のみならずそれらの合金に対しても適
用できる。
【００６２】従って、薄板圧電素子の利用目的に合わ
せ、耐環境特性を重視した場合には、酸アルカリの腐食
に強い金属電極に対してもそのヤング率がわかれば、本
発明により必要以上の金属量を付けることなく高性能な
圧電素子を作製できるようになる。
せ、耐環境特性を重視した場合には、酸アルカリの腐食
に強い金属電極に対してもそのヤング率がわかれば、本
発明により必要以上の金属量を付けることなく高性能な
圧電素子を作製できるようになる。
【００６３】上記のように、経済性向上、信頼性向上も
併せて本発明の効果となる。
併せて本発明の効果となる。
【００６４】図４は、本発明にかかる薄板圧電素子を圧
電トランスへ応用した場合の構成を表している。圧電材
料１の内部の分極方向が異なる励振部と発電部の２つの
部分から成り立っており、本発明にかかる薄板圧電素子
の電極部分が図中の金属電極（電極材料）２，３，４か
ら構成されている。
電トランスへ応用した場合の構成を表している。圧電材
料１の内部の分極方向が異なる励振部と発電部の２つの
部分から成り立っており、本発明にかかる薄板圧電素子
の電極部分が図中の金属電極（電極材料）２，３，４か
ら構成されている。
【００６５】この場合でも本発明にかかる圧電材料１と
電極材料２との構成をヤング率と膜厚から設定して用い
ることによって安定性・性能が向上する。また、この素
子を液晶表示装置のバックライトとして用いられる冷陰
極蛍光灯駆動回路の昇圧トランスとして用いたところ発
光が安定し、始動性も良好であった。
電極材料２との構成をヤング率と膜厚から設定して用い
ることによって安定性・性能が向上する。また、この素
子を液晶表示装置のバックライトとして用いられる冷陰
極蛍光灯駆動回路の昇圧トランスとして用いたところ発
光が安定し、始動性も良好であった。
【００６６】またさらに図５に示した圧電材料１の両側
に金属電極（電極材料）２，３が設けられた圧電素子を
片側が支持部で支持された弾性板６に接着した圧電アク
チュエータにおいても本発明の薄板圧電素子の電極構成
が適用できることが確認された。ただし、この場合は、
弾性板６が変位量を決定しており、本発明にかかる電極
構成を用いたことによる増倍効果は見られなかった。と
ころが、弾性板６の材質と厚みを本発明にかかる薄板圧
電素子構成に変更したところ印加電圧に対する変位量が
５％から１０％向上した。
に金属電極（電極材料）２，３が設けられた圧電素子を
片側が支持部で支持された弾性板６に接着した圧電アク
チュエータにおいても本発明の薄板圧電素子の電極構成
が適用できることが確認された。ただし、この場合は、
弾性板６が変位量を決定しており、本発明にかかる電極
構成を用いたことによる増倍効果は見られなかった。と
ころが、弾性板６の材質と厚みを本発明にかかる薄板圧
電素子構成に変更したところ印加電圧に対する変位量が
５％から１０％向上した。
【００６７】次に、本発明に実施する際に用いられる圧
電材料の一例を示す。図６は本発明に用いられる高性能
の圧電材料の一つである強誘電性ペロブスカイト型酸化
物の相図である。ここで強誘電性ペロブスカイト型酸化
物（１）は、チタン酸鉛（化学式ＰｂＴｉＯ3を以降Ｐ
Ｔと略す）とジルコン酸鉛（化学式ＰｂＺｒＯ3を以降
ＰＺと略す）とマグネシウムニオブ酸鉛（化学式Ｐｂ
（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を以降ＰＭＮと略す）の組成物
を強誘電性ペロブスカイト型複合酸化物として、所望の
圧電材料を得る。いわゆるＰＺＴ系はｘＰＴ−（１−
ｘ）ＰＺの組成式で表され、ｘが０．４２から０．４８
の範囲に正方晶系と菱面体晶系の相境界が存在する。こ
れにＰＭＮを添加した三成分系の圧電材料は、ｘＰＴ―
ｙＰＺ―（１―ｘ―ｙ）ＰＭＮの組成式で表され詳細に
研究されており（例えば、OUCHIらによるJ. American
Ceramic Society Vol.４８ No.１２の６３０ペー
ジ〜６３５ページ）、１−ｘ−ｙをｚで表すと図６の相
図に示すように（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.4375，0.125，0.4
375）で示される３重点付近で大きな圧電特性をもつ圧
電材料である。
電材料の一例を示す。図６は本発明に用いられる高性能
の圧電材料の一つである強誘電性ペロブスカイト型酸化
物の相図である。ここで強誘電性ペロブスカイト型酸化
物（１）は、チタン酸鉛（化学式ＰｂＴｉＯ3を以降Ｐ
Ｔと略す）とジルコン酸鉛（化学式ＰｂＺｒＯ3を以降
ＰＺと略す）とマグネシウムニオブ酸鉛（化学式Ｐｂ
（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を以降ＰＭＮと略す）の組成物
を強誘電性ペロブスカイト型複合酸化物として、所望の
圧電材料を得る。いわゆるＰＺＴ系はｘＰＴ−（１−
ｘ）ＰＺの組成式で表され、ｘが０．４２から０．４８
の範囲に正方晶系と菱面体晶系の相境界が存在する。こ
れにＰＭＮを添加した三成分系の圧電材料は、ｘＰＴ―
ｙＰＺ―（１―ｘ―ｙ）ＰＭＮの組成式で表され詳細に
研究されており（例えば、OUCHIらによるJ. American
Ceramic Society Vol.４８ No.１２の６３０ペー
ジ〜６３５ページ）、１−ｘ−ｙをｚで表すと図６の相
図に示すように（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.4375，0.125，0.4
375）で示される３重点付近で大きな圧電特性をもつ圧
電材料である。
【００６８】以下の実施例では、この逐次相転移する強
誘電体でしかも使用温度領域において正方晶系となる組
成物を用いて実験を行った。
誘電体でしかも使用温度領域において正方晶系となる組
成物を用いて実験を行った。
【００６９】最初に相境界近傍の組成に相当する原料を
５種類配合し、８００℃から１１００℃で仮焼成を行っ
た後Ｘ線回折法による構造解析を行い、ペロブスカイト
構造であることを確認する。
５種類配合し、８００℃から１１００℃で仮焼成を行っ
た後Ｘ線回折法による構造解析を行い、ペロブスカイト
構造であることを確認する。
【００７０】この時、仮焼物は平均粒径が１ミクロン以
下に粉砕し、次に、１２００から１３００℃で最終整形
済みの焼結体を焼成した。焼成後薄板圧電セラミックス
は円板や短冊形状で膜厚を３０〜２００μｍであった。
これに電極を付ける。電極材料は、焼き付け銀や金属を
スパッタ法あるいは電子ビーム法を用いて蒸着した。
下に粉砕し、次に、１２００から１３００℃で最終整形
済みの焼結体を焼成した。焼成後薄板圧電セラミックス
は円板や短冊形状で膜厚を３０〜２００μｍであった。
これに電極を付ける。電極材料は、焼き付け銀や金属を
スパッタ法あるいは電子ビーム法を用いて蒸着した。
【００７１】その後に分極処理を行い、圧電特性を測定
した。この圧電材料のヤング率は60±10GPaで圧電材料
の膜厚を100μｍにしたら、クロム電極の場合は電極膜
厚が200nm以下で圧電特性が劣化しないことが判明した
ので、本発明の圧電素子構成の設計手法が適用できた。
すなわち、クロム電極のヤング率が278GPaであるので
０．０４３×１００×（６０／２７８）2＝０．２（μ
ｍ）となり一致した。
した。この圧電材料のヤング率は60±10GPaで圧電材料
の膜厚を100μｍにしたら、クロム電極の場合は電極膜
厚が200nm以下で圧電特性が劣化しないことが判明した
ので、本発明の圧電素子構成の設計手法が適用できた。
すなわち、クロム電極のヤング率が278GPaであるので
０．０４３×１００×（６０／２７８）2＝０．２（μ
ｍ）となり一致した。
【００７２】また、ニッケル電極による実験では膜厚が
400nm以下となり、本発明では390nm±80nmとなり、良く
一致していた。
400nm以下となり、本発明では390nm±80nmとなり、良く
一致していた。
【００７３】図７は冷陰極蛍光灯駆動回路の簡単なブロ
ック図である。構成は、制御ＩＣとパワーＭＯＳＦＥＴ
と巻き線トランスと圧電トランスと冷陰極蛍光灯と電流
検出用のダイオードと抵抗と可変抵抗器から成り立って
おり、検出された電流値の一部を制御ＩＣにフィードバ
ックして冷陰極蛍光灯に印可される電圧を制御する。
ック図である。構成は、制御ＩＣとパワーＭＯＳＦＥＴ
と巻き線トランスと圧電トランスと冷陰極蛍光灯と電流
検出用のダイオードと抵抗と可変抵抗器から成り立って
おり、検出された電流値の一部を制御ＩＣにフィードバ
ックして冷陰極蛍光灯に印可される電圧を制御する。
【００７４】次に、本回路の動作原理について簡単に説
明する。最初、図中のＶＣＯ（電圧制御発振器）の発振
周波数は圧電トランスの共振周波数より高く設定されて
いる。この状態では、冷陰極蛍光灯を始動するのに必要
な高い電圧は得られない。ＶＣＯの出力信号は駆動回路
をへてパワーＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させる。
明する。最初、図中のＶＣＯ（電圧制御発振器）の発振
周波数は圧電トランスの共振周波数より高く設定されて
いる。この状態では、冷陰極蛍光灯を始動するのに必要
な高い電圧は得られない。ＶＣＯの出力信号は駆動回路
をへてパワーＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させる。
【００７５】この結果、このドレイン電圧は半波正弦波
形となる。冷陰極蛍光灯へ流れる電流は、抵抗とダイオ
ードで半波正弦波形状の電圧に変換され、可変抵抗器を
介して利得１のオペアンプへフィードバックされる。こ
のフィードバック信号が積分器に入ると積分器の出力電
圧が上昇し、ＶＣＯの発振周波数が下がるように制御す
る。圧電トランスの発振周波数が下がると徐々に圧電ト
ランスの共振周波数に近づき昇圧し始め、やがて冷陰極
蛍光灯が放電を開始する電圧に到達する。
形となる。冷陰極蛍光灯へ流れる電流は、抵抗とダイオ
ードで半波正弦波形状の電圧に変換され、可変抵抗器を
介して利得１のオペアンプへフィードバックされる。こ
のフィードバック信号が積分器に入ると積分器の出力電
圧が上昇し、ＶＣＯの発振周波数が下がるように制御す
る。圧電トランスの発振周波数が下がると徐々に圧電ト
ランスの共振周波数に近づき昇圧し始め、やがて冷陰極
蛍光灯が放電を開始する電圧に到達する。
【００７６】冷陰極蛍光灯が一旦放電を開始するとイン
ピーダンスが下がり、それにより、圧電トランスの出力
電流が増え始める。これと同時に圧電トランスの出力電
圧は、昇圧比が低下すると下がる。
ピーダンスが下がり、それにより、圧電トランスの出力
電流が増え始める。これと同時に圧電トランスの出力電
圧は、昇圧比が低下すると下がる。
【００７７】この時、積分器では出力電流設定用の輝度
設定電圧とフィードバック信号を併せて積分し、その和
がゼロになるように発振周波数を制御する。この和がゼ
ロになった時、冷陰極蛍光灯に流れる電流は設定値とな
り、ＶＣＯの発振周波数は安定する。上記の圧電トラン
スとして本発明の構成を用いると有用である。
設定電圧とフィードバック信号を併せて積分し、その和
がゼロになるように発振周波数を制御する。この和がゼ
ロになった時、冷陰極蛍光灯に流れる電流は設定値とな
り、ＶＣＯの発振周波数は安定する。上記の圧電トラン
スとして本発明の構成を用いると有用である。
【００７８】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧電材料と電極
材料との構成による薄板圧電素子を用いることにより、
従来の圧電音響素子の音圧を５ｄB以上向上する、圧電
特性は１０％以上向上する、あるいは圧電アクチュエー
タでもその変位量が増加する、等の電気的入力信号に対
して機械的出力信号を増加させることができ、従来にな
い性能を持つ圧電素子が製造できる。また、この設計手
法により、200μｍ以下の薄い圧電素子のデバイス設計
の際に利用可能な電極材料の選定に有効である。
材料との構成による薄板圧電素子を用いることにより、
従来の圧電音響素子の音圧を５ｄB以上向上する、圧電
特性は１０％以上向上する、あるいは圧電アクチュエー
タでもその変位量が増加する、等の電気的入力信号に対
して機械的出力信号を増加させることができ、従来にな
い性能を持つ圧電素子が製造できる。また、この設計手
法により、200μｍ以下の薄い圧電素子のデバイス設計
の際に利用可能な電極材料の選定に有効である。
【図１】本発明の実施の形態における薄板圧電素子基本
構成概念図
構成概念図
【図２】本発明の実施の形態における圧電材料の膜厚と
電極材料の膜厚の比と薄板圧電素子の圧電定数との関係
を示した図
電極材料の膜厚の比と薄板圧電素子の圧電定数との関係
を示した図
【図３】本発明の実施の形態における圧電音響素子の構
成を示した図
成を示した図
【図４】本発明の実施の形態における圧電トランスの構
成を構成を示した図
成を構成を示した図
【図５】本発明の実施の形態における圧電アクチュエー
タの構成を示した図
タの構成を示した図
【図６】本発明の実施の形態における圧電材料に関する
相図
相図
【図７】冷陰極蛍光灯駆動回路のブロック図
１ 圧電材料 ２ 金属電極 ３ 金属電極 ４ 金属電極 ５ 振動板 ６ 弾性板 ７ 電極材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３０ Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｍ Ａ Ｕ (72)発明者 今村 浩子 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 Ｆターム(参考） 5D004 AA01 AA13 BB01 CC01 CC04 DD02 DD07 FF01 5D019 AA18 AA21 AA23 BB02 BB09 BB12 BB13 BB30 5J108 BB04 DD01 FF05 KK02
Claims (14)
- 【請求項１】 200μｍ以下の薄板状の圧電材料の両面
に電極材料が設けられた薄板圧電素子において、それを
構成する電極材料のヤング率の２乗と厚みの積が圧電材
料のヤング率の２乗と厚みの積の０．０５１６倍以下で
あることを特徴とした薄板圧電素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電材料が強誘電体複合
酸化物であることを特徴とする薄板圧電素子。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の電極材料のヤン
グ率の２乗と厚みの積が1.72×1016（Pa2・m）以下であ
ることを特徴とする薄板圧電素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の電極材料がクロ
ム、ニッケル、チタン、アルミニウム、金、銀、銅の中
から少なくともひとつ以上含まれていることを特徴とす
る薄板圧電素子。 - 【請求項５】 請求項１または２記載の圧電材料におい
てヤング率の２乗と厚みの積が2×1018（Pa2・m）以下
であることを特徴とする薄板圧電素子 - 【請求項６】 請求項１または２記載の薄板圧電素子に
おいて、振動姿態が厚み横振動姿態であることを特徴と
する薄板圧電素子。 - 【請求項７】 請求項１記載の薄板圧電素子が円板状で
あり、その径方向振動を用いたことを特徴とする薄板圧
電素子。 - 【請求項８】 請求項１記載の薄板圧電素子が所望の任
意形状であり、その横振動姿態を主体として用いたこと
を特徴とする薄板圧電素子。 - 【請求項９】 請求項１または２記載の薄板圧電素子に
おいて、片側の面を振動板と接合したことを特徴とする
たわみ振動型薄板圧電素子。 - 【請求項１０】請求項１乃至９記載の薄板圧電素子を用
いたことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の圧電振動子を用いた
ことを特徴とする圧電音響素子。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の圧電振動子を用いた
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の圧電振動子を用いた
ことを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の圧電トランスを用い
たことを特徴とする冷陰極蛍光灯駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11113279A JP2000307164A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11113279A JP2000307164A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307164A true JP2000307164A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14608161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11113279A Pending JP2000307164A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000307164A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7810915B2 (en) | 2006-04-03 | 2010-10-12 | Seiko Epson Corporation | Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus |
| JP2011229100A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-10 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子 |
| WO2013080857A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 富士フイルム株式会社 | エネルギ変換素子及びその製造方法、並びにエネルギ変換素子のダンピング部材のヤング率の決定方法 |
| US8536663B1 (en) | 2011-04-28 | 2013-09-17 | Amkor Technology, Inc. | Metal mesh lid MEMS package and method |
| US8618619B1 (en) | 2011-01-28 | 2013-12-31 | Amkor Technology, Inc. | Top port with interposer MEMS microphone package and method |
| JP2014022802A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | River Eletec Kk | 音叉型水晶振動子 |
| US9013011B1 (en) | 2011-03-11 | 2015-04-21 | Amkor Technology, Inc. | Stacked and staggered die MEMS package and method |
| US9420378B1 (en) | 2010-07-12 | 2016-08-16 | Amkor Technology, Inc. | Top port MEMS microphone package and method |
| CN110047827A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-07-23 | 乐金显示有限公司 | 发光音频装置、音频输出装置和显示装置 |
| JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
-
1999
- 1999-04-21 JP JP11113279A patent/JP2000307164A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7810915B2 (en) | 2006-04-03 | 2010-10-12 | Seiko Epson Corporation | Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus |
| JP2011229100A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-10 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子 |
| US10327076B1 (en) | 2010-07-12 | 2019-06-18 | Amkor Technology, Inc. | Top port MEMS package and method |
| US9420378B1 (en) | 2010-07-12 | 2016-08-16 | Amkor Technology, Inc. | Top port MEMS microphone package and method |
| US8618619B1 (en) | 2011-01-28 | 2013-12-31 | Amkor Technology, Inc. | Top port with interposer MEMS microphone package and method |
| US9013011B1 (en) | 2011-03-11 | 2015-04-21 | Amkor Technology, Inc. | Stacked and staggered die MEMS package and method |
| US9162871B1 (en) | 2011-04-28 | 2015-10-20 | Amkor Technology, Inc. | Metal mesh lid MEMS package and method |
| US8536663B1 (en) | 2011-04-28 | 2013-09-17 | Amkor Technology, Inc. | Metal mesh lid MEMS package and method |
| WO2013080857A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 富士フイルム株式会社 | エネルギ変換素子及びその製造方法、並びにエネルギ変換素子のダンピング部材のヤング率の決定方法 |
| JP2014022802A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | River Eletec Kk | 音叉型水晶振動子 |
| CN110047827A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-07-23 | 乐金显示有限公司 | 发光音频装置、音频输出装置和显示装置 |
| CN110047827B (zh) * | 2017-12-19 | 2023-06-09 | 乐金显示有限公司 | 发光音频装置、音频输出装置和显示装置 |
| JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
| JP7406876B2 (ja) | 2018-10-17 | 2023-12-28 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5589725A (en) | Monolithic prestressed ceramic devices and method for making same | |
| JP3162584B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 | |
| US5276657A (en) | Metal-electroactive ceramic composite actuators | |
| JP4295238B2 (ja) | 圧電音響発生装置 | |
| CN101325240A (zh) | 压电体薄膜、压电体及其制造方法、以及压电体谐振子 | |
| US20200411747A1 (en) | Ferroelectric material, mems component comprising a ferroelectric material, mems device comprising a first mems component, method of producing a mems component, and method of producing a cmos-compatible mems component | |
| JP2000307164A (ja) | 薄板圧電素子、それを用いた圧電音響素子、圧電振動子、圧電アクチュエータ、圧電トランス及びそれを用いた冷陰極蛍光灯駆動回路 | |
| Kugel et al. | Comparative analysis of piezoelectric bending-mode actuators | |
| JP4511407B2 (ja) | 圧電音響発生装置 | |
| CN104064670A (zh) | 压电薄膜元件、压电传感器和振动发电机 | |
| Go et al. | Piezoelectric properties of [001]-textured (K, Na)(Nb, Sb) O3-CaZrO3-(Ag, Bi) ZrO3 ceramics and their application in panel loudspeakers | |
| JPS60111600A (ja) | 電気機械変換素子 | |
| JP3313531B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 | |
| JPH10209517A (ja) | 圧電素子 | |
| CN115711693A (zh) | 压电传感器及其驱动方法、振动装置 | |
| Tressler et al. | A comparison of the underwater acoustic performance of single crystal versus piezoelectric ceramic-based “cymbal” projectors | |
| JP3283386B2 (ja) | 圧電膜型素子及びその処理方法並びにその駆動方法 | |
| WO2021256370A1 (ja) | 駆動方法、駆動回路及び変位駆動装置 | |
| JP2013258395A (ja) | 薄膜圧電素子およびその製造方法、マイクロアクチュエータ、ヘッドジンバルアセンブリおよびそれを備えたディスク駆動装置 | |
| JP3138190B2 (ja) | 複合圧電体および複合圧電振動子 | |
| JP4091260B2 (ja) | 圧電素子，それを利用した圧電駆動体及び電子機器 | |
| JPH11322424A (ja) | 圧電材料並びにそれを用いた圧電振動子、発音体、音声検出器、アクチュエータ及び圧電トランス | |
| JPS5936440B2 (ja) | 電気・機械変換素子 | |
| WO2002091492A2 (en) | Electrostrictive bending transducer | |
| WO2024202318A1 (ja) | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、及び圧電素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040224 |