JPH05259525A - 圧電素子 - Google Patents
圧電素子Info
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- JPH05259525A JPH05259525A JP35825891A JP35825891A JPH05259525A JP H05259525 A JPH05259525 A JP H05259525A JP 35825891 A JP35825891 A JP 35825891A JP 35825891 A JP35825891 A JP 35825891A JP H05259525 A JPH05259525 A JP H05259525A
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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
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Abstract
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。 【構成】 弾性体基板と、該弾性体基板の片面に水熱合
成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
ニモルフ及び弾性体基板と、該弾性体基板の両面に水熱
合成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
バイモルフであり、圧電結晶膜の組成が主としてPb
(ZrxTi(1-x))O3(0≦X≦1)からなる。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
と、該弾性体基板の片面に水熱合成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。以下に本発明の構成を
詳述する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (2)
- 【請求項1】 弾性体基板と、該弾性体基板の片面に水
熱合成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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-305679 | 1991-10-25 | ||
JP30567991 | 1991-10-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05259525A true JPH05259525A (ja) | 1993-10-08 |
JP3106639B2 JP3106639B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17948052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35825891A Expired - Fee Related JP3106639B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-12-27 | 圧電素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3106639B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997003834A1 (fr) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Seiko Epson Corporation | Tete laminee pour impression par jets d'encre, son procede de fabrication et imprimantes en etant equipees |
WO1999001901A1 (fr) * | 1997-07-04 | 1999-01-14 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Structure plan parallele avec elements dimorphes a couche mince de pzt et son procede de fabrication |
WO2012011257A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 日本電気株式会社 | 発振装置および電子機器 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35825891A patent/JP3106639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997003834A1 (fr) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Seiko Epson Corporation | Tete laminee pour impression par jets d'encre, son procede de fabrication et imprimantes en etant equipees |
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US6262516B1 (en) | 1997-07-04 | 2001-07-17 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Parallel plate structure provided with PZT thin-film bimorph and method of fabrication thereof |
WO2012011257A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 日本電気株式会社 | 発振装置および電子機器 |
US8897096B2 (en) | 2010-07-23 | 2014-11-25 | Nec Corporation | Oscillator and electronic device |
JP5803917B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2015-11-04 | 日本電気株式会社 | 発振装置および電子機器 |
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---|---|
JP3106639B2 (ja) | 2000-11-06 |
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