JP2006165007A - 圧電/電歪素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧電/電歪素子10は、基板11と、その基板上に固着して形成された電極層12と、その電極層12上に固着して形成された圧電/電歪層13と、から構成されている。そして、前記電極層12は、高温クリープにより変形されている。当該圧電/電歪素子の製造方法において、焼成工程の後に自然冷却以上の降温速度で冷却する冷却工程の途中に、温度を前記焼成温度よりも低い一定の保持温度に保持する温度保持工程を含む。この保持温度は、電極層を構成する金属が高温クリープを生じ得る温度域内の温度に設定される。この結果、当該圧電/電歪層内の残留応力が緩和される。
【選択図】 図1
Description
図1は、本実施形態に係る圧電/電歪素子10の概略構成を示す側断面図である。
続いて、上述のような構成の圧電/電歪素子10の製造方法について、図2及び図3を用いて説明する。
s=(Tb−0.3Tm)/DT
の値を計算する。
DT≒kσ/{E(αp−αb)}+β
[k、βは定数、σは圧電/電歪材料の引張強度、Eは圧電/電歪材料のヤング率、αpは圧電/電歪材料の線膨張係数、αbは基板11を構成する材料の線膨張係数。なお、βはkσ/{E(αp−αb)}よりも十分に小さい。]
続いて、上述のような構成の圧電/電歪素子10の製造方法の典型的な1つの具体例について説明する。本具体例においては、基板11として、Y2O3で安定化されたZrO2(線膨張係数:10〜11×10-6/K)が用いられ、中間電極層12として、白金電極(白金の融点Tm(Pt)=2042K(1769℃))が用いられ、圧電/電歪層13として、チタン酸ビスマスナトリウムとニオブ酸カリウムの固溶体(以下「BNT−KN」と称する。線膨張係数:13×10-6/K)が用いられているものとする。
以下、上述の実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。この実施例は、図4に示されている圧電/電歪素子10”を用いて、上述の冷却工程の条件、及び圧電/電歪層13の分極処理における印加電圧(以下、「分極電圧」と称する。)を変えた場合の、当該圧電/電歪素子10”の圧電/電歪特性を評価したものである。
なお、本発明は、上述した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において適宜変形することが可能である。以下に変形例を例示するが、この変形例とて下記のものに限定されるものではない。
Claims (5)
- 基板上に固着して形成された電極層と、その電極層上に固着して形成された圧電/電歪層と、からなる圧電/電歪素子の製造方法において、
前記基板上に前記電極層を形成するために、当該基板上に金属を含む第1の層を形成する第1層形成工程と、
前記第1層形成工程により形成された前記第1の層の上に圧電/電歪材料を含む第2の層を形成する第2層形成工程と、
前記第1及び第2の層が形成された前記基板を焼成温度に加熱して、少なくとも前記第2層形成工程により形成された前記第2の層を焼成することで前記圧電/電歪素子を形成する焼成工程と、
前記焼成工程の後に前記圧電/電歪素子を冷却する冷却工程と、
を含み、
前記冷却工程の途中に、温度を前記焼成温度よりも低い一定温度に保持する温度保持工程を含む、
圧電/電歪素子の製造方法。 - 請求項1に記載の圧電/電歪素子の製造方法であって、
前記冷却工程は、前記焼成工程を経た前記圧電/電歪素子を自然冷却以上の降温速度で冷却する、
圧電/電歪素子の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の圧電/電歪素子の製造方法であって、
前記一定温度は、前記電極層を構成する前記金属が高温クリープする温度域内の温度である、
圧電/電歪素子の製造方法。 - 請求項3に記載の圧電/電歪素子の製造方法であって、
前記一定温度は、前記電極層を構成する前記金属の融点Tm(K)の0.3倍以上の温度である、
圧電/電歪素子の製造方法。 - 基板と、その基板上に固着して形成された電極層と、その電極層上に固着して形成された圧電/電歪層と、からなる圧電/電歪素子において、
前記電極層は、高温クリープにより変形されている、
圧電/電歪素子。
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