JP4039004B2

JP4039004B2 - 焦電性基材の分極方法及びその装置

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Publication number: JP4039004B2
Application number: JP2001151051A
Authority: JP
Inventors: 雅人川島; 展幸宮川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002344035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焦電効果を利用した赤外線センサ等に搭載する焦電素子に用いられる焦電性基材の分極方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は特開平８-１５７４１号の分極反転装置、及び非線形光学素子の製造方法のように、分極反転電流の大きさを高電圧アンプにフィードバックし、高圧出力を調節することで、非線形光学素子の分極反転域を制御性良く形成するものである。
しかしながら、分極反転電流の大きさは、焦電性基材の不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量に強く依存するために、しきい値となる設定反転電流値を分極反転領域のＺ面での面積と基材の自発分極の大きさより決定し、各処理ワークロットに対し均一な値とすると、処理するワークロットによって、不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量が微妙に異なるために、ワークロット間で分極量（分極率）のバラツキが生じる恐れのあるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、焦電性基材を分極する際に、焦電性基材の不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量によらず、各ロット間で分極量のバラツキのない処理を行うことのでき、制御性良く所望の分極率を得ることができる焦電性基材の分極方法及びその装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の焦電性基材の分極方法は、焦電性基材を電圧印加により分極する際に、予め焦電性基材の非製品部分の検査用分極部分の表裏に一対のプローブを接触させて電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、製品部分の表裏面に形成された所定面積の電極に製品部分の分極プローブ対を配設し、前記検査用分極部分の基準電荷量に基づいて,この製品部分の目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする。
【０００５】
したがって、焦電性基材の不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量によらず、各ロット間で分極量のバラツキのない処理を行うことができ、制御性良く所望の分極率を得ることができる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の焦電性基材の分極方法は、請求項１記載の非製品部分に設けられた検査用分極部分を複数箇所とし、各箇所で得られる電荷量の平均値を基準電荷量とすることを特徴とするものである。
【０００７】
したがって、同一基材内での材料の組成比や不純物濃度、結晶欠陥密度などに起因する分極量のバラツキをなくすことで、取得する基準電荷量の測定精度が向上する。
【０００８】
本発明の請求項３記載の焦電性基材の分極方法は、請求項１記載又は請求項２記載の非製品部分に設けられた検査用分極部分に製品部分の表裏面と同じ材料の電極を形成し、表裏一対のプローブを接触させ電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、該非製品部分の検査用分極部分の基準電荷量に基づいて、製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする。
【０００９】
したがって、検査用分極の領域が正確になり、プローブの接触不良によって、取得する所得する基準電荷量が不確かになるのを防ぐとともに形成した電極を利用して、分極する製品部分の分極に検査用分極も合わせることで、電極による電圧降下の影響や、電極材質の基材への拡散の影響を考慮した基準電荷量の取得ができる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の焦電性基材の分極方法は、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項記載の非製品部分の基準電荷量に基づいて製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、製品部分の同一の焦電性基材に形成した複数領域の製品部分に対して、複数の電圧プローブ対によって、複数領域を同時に分極し、所望の電荷量まで電圧を印加し、複数の単一分域を形成することを特徴とする。
【００１１】
したがって、同一基材から分極率の異なる複数個の単一分域素子を形成することができる。
【００１２】
本発明の請求項５記載の焦電性基材の分極方法は、請求項１乃至請求項４記載のいずれか１項記載の非製品部分に設けられた検査用分極部分と製品部分の分極をほぼ同時に開始し、検査用分極において、製品部分の分極よりも高い電圧を印加することで、検査用分極を製品部分の分極よりも早く終了させ、検査用分極が終了した段階で製品部分の電圧印加の終了をすることを特徴とする。
【００１３】
したがって、検査用分極を製品部品の分極中に行うことで、検査用分極の時間を削減し、タクトアップにつながる。
【００１４】
本発明の請求項６記載の焦電性基材の分極装置は、焦電性基材を電圧印加により分極する装置であって、焦電性基材を挟んで対向する検査部分用の電圧プローブ対と、同様に焦電性基材を挟んで対抗する製品部分の分極用の電圧プローブ対と、検査用分極、製品部分用分極及び電圧印加しない状態をリレーにより切替える機構を備えた電圧印加装置と、取得する電荷量を記録し、且つ製品部分に電圧印加する時間を調節する装置を設け、該焦電性基材の製品部分に対し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分に電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする。
【００１５】
したがって、検査用プローブ対及び製品部分の分極用プローブ対を別にすることで、検査用の分極時と製品部分の分極時で、基材の位置を動かす或いはプローブ対を走査する必要がなく、装置が簡易なものになる。又、検査用プローブ対及び製品部分の分極用プローブ対がそれぞれ基材に対し、対向する位置にあることで、薄板状である基材の保持を兼ねることができる。
【００１６】
本発明の請求項７記載の電性基材の分極装置は、請求項６記載の焦電性基材を加熱する加熱プレートを備えてなるものである。
【００１７】
したがって、基材を加熱することで、分極反転の進行が速まり、タクトの短縮につながる。
【００１８】
本発明の請求項８記載の焦電性基材の分極装置は、請求項６又は請求項７記載の焦電性基材の製品部分の分極後、表裏の電極を短絡する機構を備えてなるものである。
【００１９】
したがって、処理後、基材の冷却により分極再反転の防止ができる。又、基材の強制急冷が可能となり、タクトが短縮できる。
【００２０】
本発明の請求項９記載の焦電性基材の分極装置は、請求項６乃至請求項８記載の検査用分極及び製品部分の分極を絶縁ガス雰囲気中で行うための気密性の有る容器を具備して成るものである。
【００２１】
したがって、分極中放電による基材破損を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１１は、請求項１〜9に係る発明に対応する一実施例の形態を示し、この実施形態の焦電性基材の分極方法を以下に示す。
【００２３】
図１乃至図３において、本発明の焦電性基材の分極方法は、焦電性基材１を電圧印加により分極する際に、予め焦電性基材１の非製品部分２の検査用分極部分３の表裏に一対のプローブ４ａを接触させて電圧を印加し、該検査用分極部分３に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量Ａとし、製品部分５の表裏面に形成された所定面積の電極９に製品部分の分極プローブ対４ｂを配設し、前記検査用分極部分３の基準電荷量Ａに基づいてこの製品部分５の分極プローブ対４ｂの必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量Ｂを設定し、所望の電荷量Ｂまで電圧を印加し、単一分域を形成するようにしたものである。
【００２４】
このとき、焦電性基材１としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3），タンタル酸リチウム単結晶（ＬｉＴａＯ3），チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系強誘電体）等が用いられる。これらの焦電性基材１は通常、厚み１０〜２００μｍのものが使用される。
【００２５】
図１のように、焦電性基材１の分極処理フローは、まず丸型状や四角状の焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１の非製品部分２の検査用分極部分３の表裏に一対のプローブ４ａを接触させて電圧を印加する。そして、この検査用分極部分３の基準電荷量Ａは、プローブ４ａの接触面積を基準面積とし、電圧を所定時間（例えば１５分）印加し、完全に分極させた（分極率:１００％）ものをいう。したがって、この基準電荷量Ａを基準として、製品部分５に必要な分極率や分極面積をパソコンに入力し、製品部分５の分極による電荷量Ｂを求める。この電荷量Ｂ＝基準電荷量Ａ×分極面積で求められ、図４のように、分極電流と時間との積分値（図中の面積）で所望の分極率を設定することが可能となる。そこで、製品部分５に必要な分極による電荷量Ｂは電圧印加時間として決定される。そしてこの電圧印加時間を制御するようになされている。
したがって、焦電性基材１の不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量によらず、各ロット間で分極量のバラツキのない処理を行うことができ、制御性良く所望の分極率を得ることができる。
【００２６】
（実施例１）
【００２７】
厚みが５０μｍで２〜３ｍｍ□のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3）からなる焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１の非製品部分２の検査用分極部分３の表裏に一対のプローブ４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の右側接点へのＯＮで１５分印加する。このとき、上下のプローブ４ａは材質や接触面積が同一のものを使用し、焦電性基材１を挟んで対向する位置にある。
【００２８】
この非製品部分２の検査用分極部分３の電圧印加により基準電荷量Ａは、図４の検査部分の分極電流波形から積分値として算出される。そして、この算出された基準電荷量Ａを基にし、製品部分５に必要な目標とする分極率や分極面積をパソコンに入力し、かつパソコンを用いたＡ／Ｄ変換ボードにより固定抵抗８に反転電流が流れる際の電位差を電圧値としてリアルタイムで取り込むものである。
【００２９】
そして、製品部分５に必要な分極による電荷量Ｂは、表裏に一対のプローブ４ｂを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の左側接点へのＯＮで印加して製品部分５の分極反転に必要な電荷量Ｂを電圧の印加開始〜終了の時間で設定するものである。つまり、製品部分５に対し電圧を印加し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に所定時間印加し単一分域を形成する。尚、製品部分５の電極９は分極処理前に電子ビーム蒸着法により銅やアルミニウム等が用いられる。
【００３０】
このとき、電荷量Ｂ＝基準電荷量Ａ×分極面積であるので所定の電荷が蓄積されたら電圧印加装置６の切替機構７のスイッチをＯＦＦにすれば良いのである。
尚、１０は電荷量記憶装置である。したがって、非製品部分２の検査用分極部分３の電圧印加によって、基準電荷量Ａを電圧印加終了時間すなわち分極電流０ｍｖになるまでの電流波形の積分値（面積）として算出する。そして、この基準電荷量Ａの算出及び製品部分５の分極率を設定した後、製品部分５の分極に必要な電荷量Ｂになるまで電圧を印加して終了する。
【００３１】
したがって、得られた焦電性基材は、不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量によらず、各ロット間で分極率のバラツキのない処理を行うことができ、制御性良く所望の製品部分５の分極率を得ることができる。
【００３２】
（実施例２）
上記（実施例１）において、図５のように、検査用分極部分３（検査用プローブ４ａを接触させる部分）を非製品部分２に複数箇所設けたものである。例えば、ニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3）からなる焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１の非製品部分２の複数の検査用分極部分３ａ、３ｂの表裏に一対のプローブ４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の右側接点へのＯＮで１５分間印加する。
【００３３】
このとき、上下のプローブ４ａは材質や接触面積が同一のものを使用し、焦電性基材１を挟んで対向する位置にある。この非製品部分２の検査用分極部分３ａ、３ｂの電圧印加により基準電荷量Ａは、図４の検査部分の分極電流波形から積分値として算出され各箇所で得られる電荷量の平均値で決定される。
【００３４】
そして、この算出された基準電荷量Ａを基にし、製品部分５に必要な目標とする分極率や分極面積をパソコンを用いたＡ／Ｄ変換ボードにより固定抵抗８に反転電流が流れる際の電位差を電圧値としてリアルタイムで取り込むものである。
【００３５】
さらに、製品部分５に必要な分極による電荷量Ｂは、表裏に一対のプローブ４ｂを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の左側接点へのＯＮで印加して製品部分５の分極反転に必要な電荷量Ｂを電圧の印加開始〜終了の時間で設定するものである。つまり、製品部分５に対し電圧を印加し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に印加し単一分域を形成する。
【００３６】
このとき、電荷量Ｂ＝基準電荷量Ａ×分極面積であるので所定の電荷が蓄積されたら電圧印加装置６の切替機構７のスイッチをＯＦＦにすれば良いのである。尚、１０は電荷量記憶装置である。基準電荷量Ａを電圧印加終了時間すなわち分極電流０ｍｖになるまでの電流波形の積分値（面積）として算出する。そして、この基準電荷量Ａの算出及び製品部分５の分極率を設定した後、製品部分５に電圧を印加開始することで、所望の分極率に応じて電圧印加終了時間を設定することが可能となり、製品部分５の分極に必要な電荷量Ｂが決定される。したがって、非製品部分２の複数の検査用分極部分３ａ、３ｂの電圧印加によって、同一焦電性基材１内の不純物濃度や組成比、結晶欠陥密度等に起因する分極率のバラツキをなくすことで、取得する基準電荷量Ａの測定精度が向上する。
【００３７】
（実施例３）
上記（実施例１）において、図６のように、ニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3）からなる焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１の非製品部分２の検査用分極部分３（検査用プローブ４ａを接触させる部分）の表裏面に製品部分５と同じ材料の電極９を形成し、表裏一対のプローブ４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の右側接点へのＯＮで印加する。
【００３８】
このとき、上下のプローブ４ａは材質や接触面積が同一のものを使用し、焦電性基材１を挟んで対向する位置にある。この非製品部分２の検査用分極部分３の電圧印加により基準電荷量Ａは、非製品部分２の検査用分極部分３に製品部分５と材質や厚みが同等の電極９を表裏面に、分極処理前に形成しておき、形成して得た電極を通して得られた検査分極での電荷量Ｃを言う。この場合の基準面積はプローブ４ａの接触面積ではなく、検査部分の電極面積となる。
【００３９】
そして、得られた電荷量Ｃを表裏に一対のプローブ４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の左側接点へのＯＮで印加して製品部分５の分極反転に必要な電荷量Ｃを電圧の印加開始〜終了の時間で設定するものである。つまり、製品部分５に対し電圧を印加し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に所定時間印加し単一分域を形成する。
【００４０】
このとき、電荷量Ｃ＝基準電荷量Ａ×分極面積であるので所定の電荷が蓄積されたら電圧印加装置６の切替機構７のスイッチをＯＦＦにすれば良いのである。尚、１０は電荷量記憶装置である。基準電荷量Ａを電圧印加終了時間すなわち分極電流０ｍｖになるまでの電流波形の積分値（面積）として算出する。そして、この基準電荷量Ａの算出及び製品部分５の分極率を設定した後、製品部分５の分極に必要な電荷量Ｃなるまで電圧を印加して終了する。
【００４１】
したがって、検査用分極の領域が正確になり、プローブの接触不良によって、取得する所得する基準電荷量が不確かになるのを防ぐとともに形成した電極９を利用して、分極する製品部分の分極に検査用分極も合わせることで、電極９による電圧降下の影響や、電極材質の基材への拡散の影響を考慮した基準電荷量の取得ができる。
【００４２】
（実施例４）
【００４３】
図７及び図８に示したように、厚みが５０μｍで２〜３ｍｍ□のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3）からなる焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１の複数領域の製品部分５に対し、非製品部分２の検査用分極部分３の表裏に一対のプローブ４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の右側接点へのＯＮで印加する。このとき、上下のプローブ４ａは材質や接触面積が同一のものを使用し、焦電性基材１を挟んで対向する位置にある。この非製品部分２の検査用分極部分３の電圧印加により基準電荷量Ａは、図４の検査部分の分極電流波形から積分値として算出される。
【００４４】
そして、この算出された基準電荷量Ａを基にし、製品部分５に必要な目標とする分極率や分極面積をパソコンを用いたＡ／Ｄ変換ボードにより固定抵抗８に反転電流が流れる際の電位差を電圧値としてリアルタイムで取り込むものである。そして、複数領域の製品部分５のそれぞれに必要な分極による電荷量Ｂは、表裏に一対のプローブ４ｂを各々接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の左側接点へのＯＮで印加して製品部分５の分極反転に必要な電荷量Ｂを電圧の印加開始〜終了の時間で設定するものである。
【００４５】
つまり、複数領域の製品部分５に対し各々電圧を印加し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に所定時間印加し単一分域を形成する。
このとき、電荷量Ｂ＝基準電荷量Ａ×分極面積であるので所定の電荷が蓄積されたら電圧印加装置６の切替機構７のスイッチをＯＦＦにすれば良いのである。
尚、１０は電荷量記憶装置である。したがって、非製品部分２の検査用分極部分３の電圧印加によって、基準電荷量Ａを電圧印加終了時間すなわち分極電流０ｍｖの電流波形の積分値（面積）として算出する。そして、この基準電荷量Ａの算出及び複数領域の製品部分５の分極率を設定した後、製品部分５の分極に必要な電荷量Ｂになるまで電圧を印加して終了する。
【００４６】
したがって、同一の焦電性基材１から分極率の異なる複数個の単一分域素子を形成することができる。
【００４７】
（実施例５）
【００４８】
図９に示したように、非製品部分２に設けられた検査用分極部分３と製品部分５の分極をほぼ同時に開始し、検査用分極部分３において、製品部分５の分極よりも高い電圧を印加することで、検査用分極部分３を製品部分５の分極よりも早く終了させ、検査用分極部分３が終了した段階で製品部分５の電圧印加の終了をする方法である。
【００４９】
焦電性基材１のに５００〜７００Ｖの高電圧を印加して単一分域化する場合、印加する電圧値が高いほど（結晶破壊が生じないレベル）分極反転が速くなるので、このことを利用して、検査用分極部分３と製品部分５の分極をほぼ同時に開始し、検査用分極部分３の分極において、検査用分極部分３を速く終了させ、検査用分極部分３の電圧印加が終了製品部分５の分極よりも高い電圧を印加することで、製品部分５の電圧印加の終了を決定する。通常は検査用分極部分３が７００Ｖ印加し、製品部分５の電極への印加は分極率８０％で５００Ｖに設定すれば検査用分極を製品部品の分極中に終了することができる。
【００５０】
したがって、検査用分極を製品部品の分極中に行うことで、検査用分極の時間を削減し、タクトアップにつながる。
【００５１】
（実施例６）
図１０に示したように、厚みが５０μｍで２〜３ｍｍ□のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3）からなる焦電性基材１を準備し、この焦電性基材１を電圧印加により分極する装置であって、焦電性基材１を挟んで対向する検査部分用の表裏に一対のプローブ４ａ、４ａを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の右側接点へのＯＮで印加する。
【００５２】
このとき、上下のプローブ４ａ、４ａは材質や接触面積が同一のものを使用し、焦電性基材１を挟んで対向する位置にある。このプローブ対４ａ、４ａと、検査用分極、製品部分用分極及び電圧を印加しない状態をリレーにより切替える機構を備えた電圧印加装置６と、取得する電荷量を記録し、且つ、製品部分５に電圧を印加する時間を調節する装置を設け、この焦電性基材１の製品部分５に対し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に電圧を印加し、単一分域を形成する装置である。
【００５３】
以下に分極装置を詳述する。
検査用のプローブ対４ａ、４ａは、焦電性基材１の表裏面に対向して接触させて電圧を印加するものである。同様に製品用のプローブ対４ｂ、４ｂは、焦電性基材１の表裏面に対向して形成した電極９に接触させて電圧を印加するものである。これらの検査用分極及び製品部分５用の分極は、電圧印加のＯＮ，ＯＦＦをリレーにより切替機構７を有している。
【００５４】
又、固定抵抗８は、電圧印加装置６と焦電性基材１とを直列につなぎ、その電圧降下値を電荷量記憶装置１０に送るようにしている。電荷量記憶装置１０は、製品部分５に必要な目標とする分極率や分極面積をパソコンを用いたＡ／Ｄ変換ボードにより固定抵抗８に反転電流が流れる際の電位差を電圧値としてリアルタイムで取り込むものである。
【００５５】
そして、製品部分５に必要な分極による電荷量Ｂは、表裏に一対のプローブ４ｂ、４ｂを接触させて５００〜７００Ｖの電圧を電圧印加装置６の切替機構７の左側接点へのＯＮで印加して製品部分５の分極反転に必要な電荷量Ｂを電圧の印加開始〜終了の時間で設定するものである。つまり、製品部分５に対し電圧を印加し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分５に所定時間印加し単一分域を形成する。このとき、電荷量Ｂ＝基準電荷量Ａ×分極面積であるので所定の電荷が蓄積されたら電圧印加装置６の切替機構７のスイッチをＯＦＦにすれば良いのである。
【００５６】
したがって、検査用プローブ対４ａ、４ａ及び製品部分の分極用プローブ対４ｂ、４ｂを別にすることで、検査用の分極時と製品部分の分極時で、基材の位置を動かす或いはプローブ対４ａ、４ｂを走査する必要がなく、装置が簡易なものになる。又、検査用プローブ対４ａ、４ａ及び製品部分の分極用プローブ対４ｂ、４ｂがそれぞれ基材に対し、対向する位置にあることで、薄板状である基材の保持を兼ねることができる。
【００５７】
尚、図１１に示したように、本発明の焦電性基材の分極装置において、焦電性基材１を加熱し、薄板焦電性基材１のバックアップを兼ねた加熱プレート１１を備えても良いものである。例えば、タンタル酸リチウム単結晶（ＬｉＴａＯ3）を分極処理する際に、焦電性基材１の製品部に形成した電極の裏面側に電熱ヒーター等の加熱プレート１１を配設し、この焦電性基材１を１５０〜２００℃に加熱することで、低電圧で分極反転が生じやすくなる。又、１０〜２００μｍの薄板状の焦電性基材１を補強することが可能となり、タクトの短縮にもつながる。又、１２は焦電性基材１の裏面側に形成した電極に印加するための製品部分の分極用プローブ４ｂを通すための貫通孔である。
【００５８】
したがって、基材を加熱することで、分極反転の進行が速まり、タクトの短縮につながる。
【００５９】
さらに、図１２に示したように、製品部分の分極後、表裏面の電極を短絡する機構を設けたものである。
【００６０】
例えば、タンタル酸リチウム単結晶（ＬｉＴａＯ3）を分極処理する際に、図１１のように焦電性基材１の製品部に形成した電極９の裏面側に電熱ヒーター等の加熱プレート１１を配設し、この焦電性基材１を１５０〜２００℃に加熱した場合に、低電圧で分極反転が生じやすくなる。しかし、分極処理後に常温まで冷却するが、特に冷却勾配が急なときに基材自身の焦電効果により基材に形成した電極表面の帯電量が変化し、生じた電位差によって、基材が再反転してしまい、設定した分極率を下回ってしまうという問題があった。そこで、この分極率の降下を防止するために、電圧印加装置６で印加終了後、切替機構７の右側接点へのＯＮ及び製品部分の分極用プローブ４ｂを短絡することにより回路を形成するものである。
【００６１】
さらに又、図１３に示したように、検査用の分極と製品部分の分極とを絶縁ガス雰囲気で充満された気密性のある容器内で分極処理する装置であり以下に述べる。
【００６２】
密閉した箱型状の気密容器１２内に焦電性基材１の製品部の表裏面に形成した電極９に製品部分５の分極用プローブ対４ｂ、４ｂ及び非製品部分２の検査用のプローブ対４ａ、４ａを配設し、ガスボンベ１３から分極時に六弗化硫黄ガス（ＳＦ６）等の絶縁ガス１４を封入しておく。この状態で電圧印加を行う。又、ロータリーポンプ等の真空ポンプ１５で気密容器１２内を真空排気した後、絶縁ガス１４を導入しても良い。このような装置で絶縁ガス１４を封入していないと、薄板状の焦電性基材１に製品部分５の分極用プローブ対４ｂ及び非製品部分２の検査用のプローブ対４ａ、４ａを配設し高電圧を印加するので、分極時の雰囲気ガスにより放電が生じ、基材を破壊してしまう恐れがある。そこで、特に同一基材に分極処理する領域としない領域を形成する場合には同一面内に形成した電極間で放電が生じてしまわないように、分極時に六弗化硫黄ガス（ＳＦ６）等の絶縁ガス１４を封入しておくことで、分極中放電による基材破損を抑制できる。
【００６３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の請求項１記載の焦電性基材の分極方法は、焦電性基材を電圧印加により分極する際に、予め焦電性基材の非製品部分の検査用分極部分の表裏に一対のプローブを接触させて電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、製品部分の表裏面に形成された所定面積の電極に製品部分の分極プローブ対を配設し、前記検査用分極部分の基準電荷量に基づいて,この製品部分の目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することにより、焦電性基材の不純物濃度や組成比、結晶欠陥の量によらず、各ロット間で分極量のバラツキのない処理を行うことができ、制御性良く所望の分極率を得ることができる。
【００６４】
本発明の請求項２記載の焦電性基材の分極方法は、検査用分極部分を複数箇所とし、各箇所で得られる電荷量の平均値を基準電荷量とすることにより、同一基材内での材料の組成比や不純物濃度、結晶欠陥密度などに起因する分極量のバラツキをなくすことで、取得する基準電荷量の測定精度が向上する。
【００６５】
本発明の請求項３記載の焦電性基材の分極方法は、非製品部分に設けられた検査用分極部分に製品部分の表裏面と同じ材料の電極を形成し、表裏一対のプローブを接触させ電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、該非製品部分の検査用分極部分の基準電荷量に基づいて、製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することにより、検査用分極の領域が正確になり、プローブの接触不良によって、取得する所得する基準電荷量が不確かになるのを防ぐとともに形成した電極を利用して、分極する製品部分の分極に検査用分極も合わせることで、電極による電圧降下の影響や、電極材質の基材への拡散の影響を考慮した基準電荷量の取得ができる。
【００６６】
本発明の請求項４記載の焦電性基材の分極方法は、非製品部分の基準電荷量に基づいて製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、製品部分の同一の焦電性基材に形成した複数領域の製品部分に対して、複数の電圧プローブ対によって、複数領域を同時に分極し、所望の電荷量まで電圧を印加し、複数の単一分域を形成することにより、同一基材から分極率の異なる複数個の単一分域素子を形成することができる。
【００６７】
本発明の請求項５記載の焦電性基材の分極方法は、非製品部分に設けられた検査用分極部分と製品部分の分極をほぼ同時に開始し、検査用分極において、製品部分の分極よりも高い電圧を印加することで、検査用分極を製品部分の分極よりも早く終了させ、検査用分極が終了した段階で製品部分の分極反転に必要な電荷量を決定し、その電荷量になるまで製品部分に電圧を印加するすることにより、検査用分極を製品部品の分極中に行うことで、検査用分極の時間を削減し、タクトアップにつながる。
【００６８】
本発明の請求項６記載の焦電性基材の分極装置は、焦電性基材を電圧印加により分極する装置であって、焦電性基材を挟んで対向する検査部分用の電圧プローブ対と、同様に焦電性基材を挟んで対抗する製品部分の分極用の電圧プローブ対と、検査用分極、製品部分用分極及び電圧印加しない状態をリレーにより切替える機構を備えた電圧印加装置と、取得する電荷量を記録し、且つ製品部分に電圧印加する時間を調節する装置を設け、該焦電性基材の製品部分に対し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分に電圧を印加し、単一分域を形成するので、検査用プローブ対及び製品部分の分極用プローブ対を別にすることで、検査用の分極時と製品部分の分極時で、基材の位置を動かす或いはプローブ対を走査する必要がなく、装置が簡易なものになる。又、検査用プローブ対及び製品部分の分極用プローブ対がそれぞれ基材に対し、対向する位置にあることで、薄板状である基材の保持を兼ねることができる。
【００６９】
本発明の請求項７記載の焦電性基材の分極装置は、焦電性基材を加熱する加熱プレートを備えてなるから、基材を加熱することで、分極反転の進行が速まり、タクトの短縮につながる。
【００７０】
本発明の請求項８記載の焦電性基材の分極装置は、焦電性基材の製品部分の分極後、表裏の電極を短絡する機構を備えてなるから、処理後、基材の冷却により分極再反転の防止ができる。又、基材の強制急冷が可能となり、タクトが短縮できる。
【００７１】
本発明の請求項９記載の焦電性基材の分極装置は、検査用分極及び製品部分の分極を絶縁ガス雰囲気中で行うための気密性の有る容器を具備して成るから、分極中放電による基材破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焦電性基材の分極方法の一実施形態に係る分極処理の流れ図である
【図２】本発明の焦電性基材の一実施形態に係る製品部分と非製品部分の区分けと検査用分極部分を示す平面図である。
【図３】本発明の焦電性基材の一実施形態に係る図１の分極方法を示す焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【図４】本発明の焦電性基材の一実施形態に係る検査用分極と製品部分の分極との分極電流と時間との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の異なる焦電性基材の実施形態に係る製品部分と非製品部分の区分けと複数の検査用分極部分を示す平面図である。
【図６】本発明のさらに異なる焦電性基材の実施形態に係る検査用分極部分に製品部分と同一の電極を形成した平面図である。
【図７】本発明のさらに異なる焦電性基材の実施形態に係る同一基材に形成した複数領域の製品部分に対し、複数のプローブ対によって分極した平面図である。
【図８】本発明は図７の複数領域の製品部分を有する焦電性基材を製造するための方法を示す焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【図９】本発明の焦電性基材の検査用分極と製品部分の分極を同時に開始したときの分極電流と時間との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の焦電性基材の分極するための焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【図１１】本発明の焦電性基材の分極装置で加熱プレートを具備した焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【図１２】本発明の焦電性基材の分極装置で製品部分の分極後、表裏の電極を短絡する機構を具備した焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【図１３】本発明の焦電性基材の分極装置で絶縁ガス雰囲気中で分極処理する焦電性基材を正面方向から見た概略図である。
【符号の説明】
Ａ基準電荷量
Ｂ、Ｃ電荷量
１焦電性基材
２非製品部分
３検査用分極部分
４プローブ
４ａ検査用プローブ対
４ｂ分極用プローブ対
５製品部分
６電圧印加装置
７切替機構
８固定抵抗
９製品部に形成した電極
１０電荷量記憶装置
１１加熱プレート
１２気密容器
１３ガスボンベ
１４絶縁ガス
１５真空ポンプ

Claims

焦電性基材を電圧印加により分極する際に、予め焦電性基材の非製品部分の検査用分極部分の表裏に一対のプローブを接触させて電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、製品部分の表裏面に形成された所定面積の電極に製品部分の分極プローブ対を配設し、前記検査用分極部分の基準電荷量に基づいて,この製品部分の目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする焦電性基材の分極方法。
上記非製品部分に設けられた検査用分極部分を複数箇所とし、各箇所で得られる電荷量の平均値を基準電荷量とすることを特徴とする請求項１記載の焦電性基材の分極方法。
上記非製品部分に設けられた検査用分極部分に製品部分の表裏面と同じ材料の電極を形成し、表裏一対のプローブを接触させ電圧を印加し、該検査用分極部分に所定の電圧を印加して流れる電荷量を基準電荷量とし、該非製品部分の検査用分極部分の基準電荷量に基づいて、製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、所望の電荷量まで電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の焦電性基材の分極方法。
上記非製品部分の基準電荷量に基づいて製品部分に必要な目標とする分極率から分極反転に必要な電荷量を設定し、製品部分の同一の焦電性基材に形成した複数領域の製品部分に対して、複数の電圧プローブ対によって、複数領域を同時に分極し、所望の電荷量まで電圧を印加し、複数の単一分域を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項記載の焦電性基材の分極方法。
上記非製品部分に設けられた検査用分極部分と製品部分の分極をほぼ同時に開始し、検査用分極において、製品部分の分極よりも高い電圧を印加することで、検査用分極を製品部分の分極よりも早く終了させ、検査用分極が終了した段階で製品部分の分極反転に必要な電荷量を決定し、その電荷量になるまで製品部分に電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれか１項記載の焦電性基材の分極方法。。
焦電性基材を電圧印加により分極する装置であって、焦電性基材を挟んで対向する検査部分用の電圧プローブ対と、同様に焦電性基材を挟んで対向する製品部分の分極用の電圧プローブ対と、検査用分極、製品部分用分極及び電圧印加しない状態をリレーにより切替える機構を備えた電圧印加装置と、取得する電荷量を記録し、且つ製品部分に電圧印加する時間を調節する装置を設け、該焦電性基材の製品部分に対し、所望の分極反転に必要なだけの電荷が流れるまで製品部分に電圧を印加し、単一分域を形成することを特徴とする焦電性基材の分極装置。
上記焦電性基材を加熱する加熱プレートを備えてなる請求項６記載の焦電性基材の分極装置。
上記焦電性基材の製品部分の分極後、表裏面の電極を短絡する機構を備えてなる請求項６又は請求項７記載の焦電性基材の分極装置。
上記検査用分極及び製品部分の分極を絶縁ガス雰囲気中で行うための気密性の有る容器を具備して成る請求項６乃至請求項８記載のいずれか１項記載の焦電性基材の分極装置。