JP3106639B2 - 圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
圧電素子及びその製造方法Info
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- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電圧の印加によって伸び
縮みする、圧電結晶膜を用いた圧電ユニモルフ及び圧電
バイモルフ等の圧電素子に関するもので、例えば圧電ス
ピーカー、圧電ブザー、超音波の送受信、カメラのシャ
ッターなどに用いて有用なものである。
縮みする、圧電結晶膜を用いた圧電ユニモルフ及び圧電
バイモルフ等の圧電素子に関するもので、例えば圧電ス
ピーカー、圧電ブザー、超音波の送受信、カメラのシャ
ッターなどに用いて有用なものである。
【０００２】
【従来技術】圧電素子は、まず固相法によって圧電セラ
ミックスの板を作製しその板の両面に銀やニッケルの電
極を形成した後、分極処理し金属板に接着剤を用いて接
着し製造するのが一般的な製造方法である。あるいは特
開昭６１−２３９６８２号公報のように金属弾性体及び
接着剤を用いずにセラミックスのグリーンシートに電極
を印刷後、積層し一体焼結する方法が知られている。
ミックスの板を作製しその板の両面に銀やニッケルの電
極を形成した後、分極処理し金属板に接着剤を用いて接
着し製造するのが一般的な製造方法である。あるいは特
開昭６１−２３９６８２号公報のように金属弾性体及び
接着剤を用いずにセラミックスのグリーンシートに電極
を印刷後、積層し一体焼結する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では接着工程を含むため、その工程で圧電セラミッ
クスの破損を防止し歩留りをあげるには、圧電セラミッ
クスを薄くすることに限界がある。そのため変位量を大
きくできず駆動電圧の低電圧化も困難であった。また、
接着剤を使用しているので自ずから耐熱性にも限界があ
り、接着層に対する信頼性に欠ける場合があった。一
方、後者の方法では、セラミックスと電極材料を一体焼
成するため電極材料として高価なパラジウム等の貴金属
を含む電極を使用する必要があった。さらに弾性体を含
まないことにより強度的にも不安があった。
方法では接着工程を含むため、その工程で圧電セラミッ
クスの破損を防止し歩留りをあげるには、圧電セラミッ
クスを薄くすることに限界がある。そのため変位量を大
きくできず駆動電圧の低電圧化も困難であった。また、
接着剤を使用しているので自ずから耐熱性にも限界があ
り、接着層に対する信頼性に欠ける場合があった。一
方、後者の方法では、セラミックスと電極材料を一体焼
成するため電極材料として高価なパラジウム等の貴金属
を含む電極を使用する必要があった。さらに弾性体を含
まないことにより強度的にも不安があった。
【０００４】また、前記のいずれの方法でもセラミック
スの作製は、固相反応によるため通常９００℃以上の高
温で焼成する必要があった。形状も限られ、大面積の薄
い板を焼成することは非常に難しかった。特に膜厚がサ
ブミクロンあるいは５０μｍ以上ぐらいであれば、スッ
パタ法又はドクターブレード法を用いれば作製できる
が、１〜数１０μｍの厚みの膜を作製する適当な方法は
従来なかった。
スの作製は、固相反応によるため通常９００℃以上の高
温で焼成する必要があった。形状も限られ、大面積の薄
い板を焼成することは非常に難しかった。特に膜厚がサ
ブミクロンあるいは５０μｍ以上ぐらいであれば、スッ
パタ法又はドクターブレード法を用いれば作製できる
が、１〜数１０μｍの厚みの膜を作製する適当な方法は
従来なかった。
【０００５】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、接着工程を必要とせず薄い任意
形状の圧電素子を高温処理せずに製造できる圧電ユニモ
ルフ及び圧電バイモルフ等の圧電素子を提供することに
ある。
になされたものであり、接着工程を必要とせず薄い任意
形状の圧電素子を高温処理せずに製造できる圧電ユニモ
ルフ及び圧電バイモルフ等の圧電素子を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、弾性体基板
と、該弾性体基板の片面に水熱合成、水洗浄及び乾燥に
よって形成された圧電結晶膜と、該圧電結晶膜表面上に
配置された電極とからなることを特徴とする圧電ユニモ
ルフを提供する。さらに、本発明は、弾性体基板と、該
弾性体基板の両面に水熱合成、水洗浄及び乾燥によって
形成された圧電結晶膜と、該圧電結晶膜表面上に配置さ
れた電極とからなることを特徴とする圧電バイモルフを
も提供する。また、本発明は、圧電素子の製造方法にお
いて、 （ａ）硝酸鉛水溶液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液及
び水酸化カリウム水溶液の混合溶液中に弾性体基板を投
入し、１４０〜１６０℃の温度で水熱により表面処理を
行い、該基板の片面又は両面に結晶核を生成させ、 （ｂ）その後、結晶核を有する該基板を水洗浄及び乾燥
させ、 （ｃ）次に結晶核を成長させるため、硝酸鉛水溶液、オ
キシ塩化ジルコニウム水溶液、塩化チタン水溶液及び水
酸化カリウム水溶液の混合溶液中に結晶核を有する該基
板を投入し、１００〜１３０℃の温度で水熱処理を行
い、 （ｄ）その後、該基板を水洗浄及び乾燥させ、 （ｅ）それによって、該弾性体基板の片面又は両面上に
圧電結晶膜を形成させ、そして （ｆ）該圧電結晶膜表面上に、電極を配置させることか
らなる前記製造方法を提供する。 以下に本発明の構成を
詳述する。
と、該弾性体基板の片面に水熱合成、水洗浄及び乾燥に
よって形成された圧電結晶膜と、該圧電結晶膜表面上に
配置された電極とからなることを特徴とする圧電ユニモ
ルフを提供する。さらに、本発明は、弾性体基板と、該
弾性体基板の両面に水熱合成、水洗浄及び乾燥によって
形成された圧電結晶膜と、該圧電結晶膜表面上に配置さ
れた電極とからなることを特徴とする圧電バイモルフを
も提供する。また、本発明は、圧電素子の製造方法にお
いて、 （ａ）硝酸鉛水溶液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液及
び水酸化カリウム水溶液の混合溶液中に弾性体基板を投
入し、１４０〜１６０℃の温度で水熱により表面処理を
行い、該基板の片面又は両面に結晶核を生成させ、 （ｂ）その後、結晶核を有する該基板を水洗浄及び乾燥
させ、 （ｃ）次に結晶核を成長させるため、硝酸鉛水溶液、オ
キシ塩化ジルコニウム水溶液、塩化チタン水溶液及び水
酸化カリウム水溶液の混合溶液中に結晶核を有する該基
板を投入し、１００〜１３０℃の温度で水熱処理を行
い、 （ｄ）その後、該基板を水洗浄及び乾燥させ、 （ｅ）それによって、該弾性体基板の片面又は両面上に
圧電結晶膜を形成させ、そして （ｆ）該圧電結晶膜表面上に、電極を配置させることか
らなる前記製造方法を提供する。 以下に本発明の構成を
詳述する。
【０００７】本発明で用いる弾性体基板は、表面を酸化
処理した金属板又は金属コーテイングした樹脂が用いら
れる。金属板としてはチタン基板、ステンレス、Ｆｅ−
Ｎｉ合金等が用いられる。また樹脂としてはポリイミド
フィルムやポリフェニレンサルファイド等の耐熱性の樹
脂が好ましい。コーテイング用金属としてはＰｔおよび
Ｔｉ等が用いられる。
処理した金属板又は金属コーテイングした樹脂が用いら
れる。金属板としてはチタン基板、ステンレス、Ｆｅ−
Ｎｉ合金等が用いられる。また樹脂としてはポリイミド
フィルムやポリフェニレンサルファイド等の耐熱性の樹
脂が好ましい。コーテイング用金属としてはＰｔおよび
Ｔｉ等が用いられる。
【０００８】前記弾性体の片面又は両面に水熱合成によ
って圧電結晶膜を形成する。圧電結晶膜の形成は、次の
ようにして行う。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液０．５ｍｏｌ／
ｌ〜１．２ｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液０．５ｍｏ
ｌ／ｌ〜２．０ｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水溶液２．５ｍ
ｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏｌ／ｌの混合溶液中に、前記弾性
体基板を投入して１４０〜１６０℃、４〜２５時間水熱
による表面処理を行い結晶核を生成させる。その後純水
中で洗浄し乾燥させる。例えば、純水中で数分間の超音
波洗浄を数回行った後、０．５ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／
ｌ酢酸水溶液中で超音波洗浄数分間を数回行う。さら
に、純水中で数分間の超音波洗浄を数回行った後、１０
０〜１２０℃で数時間乾燥させる。
って圧電結晶膜を形成する。圧電結晶膜の形成は、次の
ようにして行う。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液０．５ｍｏｌ／
ｌ〜１．２ｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液０．５ｍｏ
ｌ／ｌ〜２．０ｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水溶液２．５ｍ
ｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏｌ／ｌの混合溶液中に、前記弾性
体基板を投入して１４０〜１６０℃、４〜２５時間水熱
による表面処理を行い結晶核を生成させる。その後純水
中で洗浄し乾燥させる。例えば、純水中で数分間の超音
波洗浄を数回行った後、０．５ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／
ｌ酢酸水溶液中で超音波洗浄数分間を数回行う。さら
に、純水中で数分間の超音波洗浄を数回行った後、１０
０〜１２０℃で数時間乾燥させる。
【０００９】次に結晶を成長させるため、Ｐｂ（Ｎ
Ｏ3）2水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜１．２ｍｏｌ／ｌ、Ｚ
ｒＯＣｌ2水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜２．０ｍｏｌ／
ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏｌ
／ｌおよびＫＯＨ水溶液２．５ｍｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏ
ｌ／ｌ中に前記結晶核を有する基板を投入して１００〜
１３０℃、２４〜９６時間投入し水熱による処理を行
う。これにより弾性体基板上に圧電結晶膜が形成され
る。水熱処理での加熱方法は油浴や電気炉などによる。
また洗浄方法は、例えば純水中で超音波洗浄３分間×２
回、１ｍｏｌ／ｌ酢酸水溶液中で超音波洗浄３分間×２
回およびさらに純水中で超音波洗浄３分間×２回を行
う。乾燥は１００〜１２０℃で１２時間行う。
Ｏ3）2水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜１．２ｍｏｌ／ｌ、Ｚ
ｒＯＣｌ2水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜２．０ｍｏｌ／
ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液０．５ｍｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏｌ
／ｌおよびＫＯＨ水溶液２．５ｍｏｌ／ｌ〜５．０ｍｏ
ｌ／ｌ中に前記結晶核を有する基板を投入して１００〜
１３０℃、２４〜９６時間投入し水熱による処理を行
う。これにより弾性体基板上に圧電結晶膜が形成され
る。水熱処理での加熱方法は油浴や電気炉などによる。
また洗浄方法は、例えば純水中で超音波洗浄３分間×２
回、１ｍｏｌ／ｌ酢酸水溶液中で超音波洗浄３分間×２
回およびさらに純水中で超音波洗浄３分間×２回を行
う。乾燥は１００〜１２０℃で１２時間行う。
【００１０】こうして形成された圧電結晶膜の組成は主
としてＰｂ（ＺｒxＴｉ(1-x)）Ｏ3（０≦Ｘ≦１）から
なる。圧電結晶膜はＸ線回折等により確認される。
としてＰｂ（ＺｒxＴｉ(1-x)）Ｏ3（０≦Ｘ≦１）から
なる。圧電結晶膜はＸ線回折等により確認される。
【００１１】本発明で用いる電極は特に限定されない
が、コストや量産性を考慮し最適なものを選定する。例
えば、スパッタリング法によるＮｉ、無電解メッキ法に
よるＮｉ、焼付けタイプのＡｇなどがある。その他、蒸
着によるＡｌ、スパッタリング法によるＰｔあるいはＡ
ｕなども用いることができる。しかし、基板に樹脂を用
いる場合には、高温に加熱できないので焼付けタイプの
Ａｇ電極は使用できない。
が、コストや量産性を考慮し最適なものを選定する。例
えば、スパッタリング法によるＮｉ、無電解メッキ法に
よるＮｉ、焼付けタイプのＡｇなどがある。その他、蒸
着によるＡｌ、スパッタリング法によるＰｔあるいはＡ
ｕなども用いることができる。しかし、基板に樹脂を用
いる場合には、高温に加熱できないので焼付けタイプの
Ａｇ電極は使用できない。
【００１２】例えば、無電解Ｎｉメッキを圧電結晶膜表
面上に形成するのは次のようにして行う。まず、メッキ
をする前に、導電性の膜が形成されてはならない部分、
すなわち素子の側面にメッキレジストを塗布する。メッ
キレジストを塗布したものを２０〜３０℃のピンクシュ
ーマに１〜２分間浸漬する。その後、純水中に１０秒程
度浸し水洗する。それを２０〜３０℃のレッドシューマ
に２〜３分間浸漬する。純水中で１０秒程度水洗後、７
０〜９０℃のブルーシューマＳ−６８０に１〜５分間浸
漬してＮｉメッキ膜を形成する。純水中で、１分間の超
音波洗浄を数回行う。そして、トルエンなどの有機溶剤
でメッキレジストを溶解除去する。その後、１００〜２
５０℃で２〜１２時間加熱処理する。ここで、ピンクシ
ユーマ、レッドシューマおよびブルーシューマは商品名
であり、所定の濃度に希釈して用いる。 Ａｇ電極の場
合は市販の銀ペーストをスクリーン印刷で塗布し６００
〜８００℃程度大気中で焼き付ける。このようにして、
弾性体基板の片面に圧電結晶膜を有する圧電ユニモルフ
及び弾性体基板の両面に圧電結晶膜を有する圧電バイモ
ルフが得られる。
面上に形成するのは次のようにして行う。まず、メッキ
をする前に、導電性の膜が形成されてはならない部分、
すなわち素子の側面にメッキレジストを塗布する。メッ
キレジストを塗布したものを２０〜３０℃のピンクシュ
ーマに１〜２分間浸漬する。その後、純水中に１０秒程
度浸し水洗する。それを２０〜３０℃のレッドシューマ
に２〜３分間浸漬する。純水中で１０秒程度水洗後、７
０〜９０℃のブルーシューマＳ−６８０に１〜５分間浸
漬してＮｉメッキ膜を形成する。純水中で、１分間の超
音波洗浄を数回行う。そして、トルエンなどの有機溶剤
でメッキレジストを溶解除去する。その後、１００〜２
５０℃で２〜１２時間加熱処理する。ここで、ピンクシ
ユーマ、レッドシューマおよびブルーシューマは商品名
であり、所定の濃度に希釈して用いる。 Ａｇ電極の場
合は市販の銀ペーストをスクリーン印刷で塗布し６００
〜８００℃程度大気中で焼き付ける。このようにして、
弾性体基板の片面に圧電結晶膜を有する圧電ユニモルフ
及び弾性体基板の両面に圧電結晶膜を有する圧電バイモ
ルフが得られる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例の詳細な説明をする。 （実施例１）Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液６．８２ｍｍｏｌ、
ＺｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌおよびＫＯＨ水溶
液５０ｍｍｏｌの混合溶液中に空気中７００℃で１時間
加熱処理し表面に酸化膜を形成させ、片面には結晶の析
出を防止するためフッ素樹脂をコーテイングしたチタン
基板を投入し、１５０℃で２４時間の水熱処理を行い基
板上にＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の結晶核を生成させた。そ
の後、純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、１
ｍｏｌ／ｌの酢酸水溶液中で３分間の超音波洗浄を２回
行った。さらに、純水中で１分間の超音波洗浄を３回行
った。その後、１００℃で６時間乾燥した。次に、結晶
成長のためＰｂ（ＮＯ3）2水溶液６．８２ｍｍｏｌ、Ｚ
ｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌ、ＴｉＣｌ4水溶液
２．５２ｍｍｏｌおよびＫＯＨ水溶液５０ｍｍｏｌの混
合溶液中に投入し、１２０℃、４８時間の水熱条件でＰ
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の薄膜を合成した。その後、純水中
で３分間の超音波洗浄を２回行った後、１ｍｏｌ／ｌの
酢酸水溶液中で３分間の超音波洗浄を２回行った。さら
に、純水中で３分間の超音波洗浄を２回行った。その
後、１００℃で１２時間乾燥した。そして、結晶薄膜上
にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍの厚みのＮｉ電
極を形成した。このようにして、チタン基板上に片面約
１５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3薄膜が
形成され長さ２０ｍｍのユニモルフ素子ができた。電圧
を１０Ｖ印加したところ素子先端で約２．０ｍｍの変位
が得られた。なお、このユニモルフ素子の変位のヒステ
リシスは従来法で製造したものに比べて非常に小さかっ
た。
ＺｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌおよびＫＯＨ水溶
液５０ｍｍｏｌの混合溶液中に空気中７００℃で１時間
加熱処理し表面に酸化膜を形成させ、片面には結晶の析
出を防止するためフッ素樹脂をコーテイングしたチタン
基板を投入し、１５０℃で２４時間の水熱処理を行い基
板上にＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の結晶核を生成させた。そ
の後、純水中で２分間の超音波洗浄を３回行った後、１
ｍｏｌ／ｌの酢酸水溶液中で３分間の超音波洗浄を２回
行った。さらに、純水中で１分間の超音波洗浄を３回行
った。その後、１００℃で６時間乾燥した。次に、結晶
成長のためＰｂ（ＮＯ3）2水溶液６．８２ｍｍｏｌ、Ｚ
ｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌ、ＴｉＣｌ4水溶液
２．５２ｍｍｏｌおよびＫＯＨ水溶液５０ｍｍｏｌの混
合溶液中に投入し、１２０℃、４８時間の水熱条件でＰ
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の薄膜を合成した。その後、純水中
で３分間の超音波洗浄を２回行った後、１ｍｏｌ／ｌの
酢酸水溶液中で３分間の超音波洗浄を２回行った。さら
に、純水中で３分間の超音波洗浄を２回行った。その
後、１００℃で１２時間乾燥した。そして、結晶薄膜上
にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍの厚みのＮｉ電
極を形成した。このようにして、チタン基板上に片面約
１５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3薄膜が
形成され長さ２０ｍｍのユニモルフ素子ができた。電圧
を１０Ｖ印加したところ素子先端で約２．０ｍｍの変位
が得られた。なお、このユニモルフ素子の変位のヒステ
リシスは従来法で製造したものに比べて非常に小さかっ
た。
【００１４】（実施例２）次に基板として樹脂を用いた
場合について説明する。まずポリイミドフィルムをアル
カリ溶液でエッチングした。次に電極形成および結晶核
形成のため、Ｐｔ膜をスパッタリング法により形成し、
さらに、圧電結晶膜の成分であるＴｉをスパッタし基板
を作製した。あとは実施例１と同様に結晶核を形成させ
た後、結晶を成長させＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3膜を形成し
た。結晶膜表面にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍ
の厚みのニッケル電極を形成後、ユニモルフ素子として
変位することを確認した。
場合について説明する。まずポリイミドフィルムをアル
カリ溶液でエッチングした。次に電極形成および結晶核
形成のため、Ｐｔ膜をスパッタリング法により形成し、
さらに、圧電結晶膜の成分であるＴｉをスパッタし基板
を作製した。あとは実施例１と同様に結晶核を形成させ
た後、結晶を成長させＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3膜を形成し
た。結晶膜表面にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍ
の厚みのニッケル電極を形成後、ユニモルフ素子として
変位することを確認した。
【００１５】（実施例３）Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液６．８
２ｍｍｏｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌおよ
びＫＯＨ水溶液５０ｍｍｏｌの混合溶液中に空気中７０
０℃で１時間加熱処理し表面に酸化膜を形成させたチタ
ン基板を投入し、１５０℃で２４時間の水熱処理を行い
基板上にＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の結晶核を生成させた。
その後、実施例１と同様の処理を行った。そして、結晶
薄膜上にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍの厚みの
Ｎｉ電極を形成した。このようにして、チタン基板上に
片面約１５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3
薄膜が形成され長さ２０ｍｍのバイモルフ素子ができ
た。電圧を１０Ｖ印加したところ素子先端で約１．５ｍ
ｍの変位が得られた。なお、このバイモルフ素子の変位
のヒステリシスは従来法で製造したものに比べて非常に
小さかった。
２ｍｍｏｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液２．７３ｍｍｏｌおよ
びＫＯＨ水溶液５０ｍｍｏｌの混合溶液中に空気中７０
０℃で１時間加熱処理し表面に酸化膜を形成させたチタ
ン基板を投入し、１５０℃で２４時間の水熱処理を行い
基板上にＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3の結晶核を生成させた。
その後、実施例１と同様の処理を行った。そして、結晶
薄膜上にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍの厚みの
Ｎｉ電極を形成した。このようにして、チタン基板上に
片面約１５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3
薄膜が形成され長さ２０ｍｍのバイモルフ素子ができ
た。電圧を１０Ｖ印加したところ素子先端で約１．５ｍ
ｍの変位が得られた。なお、このバイモルフ素子の変位
のヒステリシスは従来法で製造したものに比べて非常に
小さかった。
【００１６】（実施例４）次に基板として樹脂を用いた
場合について説明する。まずポリイミドフィルムをアル
カリ溶液でエッチングした。次に電極形成および結晶核
形成のため、Ｐｔ膜をスパッタリング法により形成し、
さらに、圧電結晶膜の成分であるＴｉをスパッタし基板
を作製した。あとは実施例１と同様に結晶核を形成させ
た後、結晶を成長させＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3膜を形成し
た。結晶膜表面にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍ
の厚みのニッケル電極を形成後、バイモルフ素子として
変位することを確認した。
場合について説明する。まずポリイミドフィルムをアル
カリ溶液でエッチングした。次に電極形成および結晶核
形成のため、Ｐｔ膜をスパッタリング法により形成し、
さらに、圧電結晶膜の成分であるＴｉをスパッタし基板
を作製した。あとは実施例１と同様に結晶核を形成させ
た後、結晶を成長させＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3膜を形成し
た。結晶膜表面にＲＦスパッタリング法で約０．５μｍ
の厚みのニッケル電極を形成後、バイモルフ素子として
変位することを確認した。
【００１７】
【発明の効果】上記した実施例より明らかなように、本
発明によれば接着剤を用いずに圧電ユニモルフ及び圧電
バイモルフを作製できる。しかも圧電結晶の薄膜化が可
能となり、低電圧で大きな変位量を得ることができる。
弾性体を予め任意形状に加工することによって平板状の
みならず種々の形状の圧電ユニモルフ及び圧電バイモル
フの作製も容易である。また、結晶の成形工程および高
温での焼成工程が不要のため結晶軸の向きの揃った薄膜
の形成も容易となる。
発明によれば接着剤を用いずに圧電ユニモルフ及び圧電
バイモルフを作製できる。しかも圧電結晶の薄膜化が可
能となり、低電圧で大きな変位量を得ることができる。
弾性体を予め任意形状に加工することによって平板状の
みならず種々の形状の圧電ユニモルフ及び圧電バイモル
フの作製も容易である。また、結晶の成形工程および高
温での焼成工程が不要のため結晶軸の向きの揃った薄膜
の形成も容易となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 歳谷 一雄 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇 部興産株式会社無機材料研究所内 (56)参考文献 特開 平２−293080（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−20094（ＪＰ，Ａ) 「Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌ ｅａｄ Ｚｉｒｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎ ａｔｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ ｂｙ Ｈ ｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｔｈｏ ｄ」Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ ｃｓ，Ｖｏｌ．30，Ｎｏ．９Ｂ，Ｓｅｐ ｔｅｍｂｅｒ，1991．ｐｐ．2174−2177 ニューケラス６「圧電セラミクスの応 用」学献社刊，1989年11月６日発行，第 62−64頁 内野研二著「圧電／電歪アクチュエー ター基礎から応用まで」森北出版刊, 1986年７月１日発行，第78−79頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/08 H01L 41/18 H01L 41/22
Claims (3)
- 【請求項１】弾性体基板と、該弾性体基板の片面に水熱
合成、水洗浄及び乾燥によって形成された圧電結晶膜
と、該圧電結晶膜表面上に配置された電極とからなるこ
とを特徴とする圧電ユニモルフ。 - 【請求項２】弾性体基板と、該弾性体基板の両面に水熱
合成、水洗浄及び乾燥によって形成された圧電結晶膜
と、該圧電結晶膜表面上に配置された電極とからなるこ
とを特徴とする圧電バイモルフ。 - 【請求項３】圧電素子の製造方法において、 （ａ）硝酸鉛水溶液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液及
び水酸化カリウム水溶液の混合溶液中に弾性体基板を投
入し、１４０〜１６０℃の温度で水熱により表面処理を
行い、該基板の片面又は両面に結晶核を生成させ、 （ｂ）その後、結晶核を有する該基板を水洗浄及び乾燥
させ、 （ｃ）次に結晶核を成長させるため、硝酸鉛水溶液、オ
キシ塩化ジルコニウム水溶液、塩化チタン水溶液及び水
酸化カリウム水溶液の混合溶液中に結晶核を有する該基
板を投入し、１００〜１３０℃の温度で水熱処理を行
い、 （ｄ）その後、該基板を水洗浄及び乾燥させ、 （ｅ）それによって、該弾性体基板の片面又は両面上に
圧電結晶膜を形成させ、そして （ｆ）該圧電結晶膜表面上に、電極を配置させることか
らなる前記製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP30567991 | 1991-10-25 | ||
| JP3-305679 | 1991-10-25 |
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| JPH05259525A JPH05259525A (ja) | 1993-10-08 |
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| JP35825891A Expired - Fee Related JP3106639B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-12-27 | 圧電素子及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3106639B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6158847A (en) * | 1995-07-14 | 2000-12-12 | Seiko Epson Corporation | Laminated ink-jet recording head, a process for production thereof and a printer equipped with the recording head |
| JPH1126834A (ja) | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Toshio Fukuda | Ｐｚｔ薄膜バイモルフ形の平行平板構造体、及びその製造方法 |
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-
1991
- 1991-12-27 JP JP35825891A patent/JP3106639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| ニューケラス６「圧電セラミクスの応用」学献社刊，１９８９年１１月６日発行，第６２−６４頁 |
| 内野研二著「圧電／電歪アクチュエーター基礎から応用まで」森北出版刊，１９８６年７月１日発行，第７８−７９頁 |
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