WO2007001044A1 - 圧電／電歪素子の製造方法 - Google Patents

圧電／電歪素子の製造方法 Download PDF

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WO2007001044A1
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electrostrictive
film
electrostrictive film
manufacturing
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Takao Ohnishi
Takashi Wada
Tomohiro Yamada
Makoto Tani
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive element.
  • Piezoelectric / electrostrictive devices also called film-type elements, have been used as various sensors in the past.
  • a piezoelectric / electrostrictive device used as a sensor is used for measuring characteristics such as fluid density, concentration, and viscosity as disclosed in Patent Document 1, for example.
  • Such a piezoelectric / electrostrictive device is used as a sensor by utilizing the fact that there is a correlation between the amplitude of the vibrator it has and the viscous resistance of the fluid in contact with the vibrator.
  • the vibration form in the mechanical system such as the vibration of the vibrator
  • an equivalent circuit in the electric system which vibrates the piezoelectric / electrostrictive device in the fluid, and this vibrator is based on the viscous strain of the fluid.
  • Fluids that can be measured by piezoelectric Z electrostrictive devices as sensors are liquids and gases. Not only liquids with a single component force, such as water, alcohol, oil, but also liquids, slurries, and pastes in which these soluble or insoluble media are dissolved, mixed, or suspended. .
  • the electrical constants to be detected include loss factor, phase, resistance, reactance, conductance, susceptance, inductance, capacitance (capacitance), etc., especially in the vicinity of the resonance frequency of the equivalent circuit. Or a loss factor or phase with one minimal change point is preferably used. Thereby, not only the viscosity of the fluid but also the density and concentration can be measured.
  • the sulfuric acid concentration in the sulfuric acid aqueous solution can be measured.
  • the change in resonance frequency can be used.
  • Piezoelectric / electrostrictive devices that generate displacement (vibration)
  • a piezoelectric / electrostrictive material is used for the electrostrictive element, and this piezoelectric / electrostrictive material is generally in a ferroelectric phase at normal temperature and becomes a paraelectric or antiferroelectric phase at high temperature.
  • Pb (Zr Ti) 0 lead zirconate titanate
  • a piezoelectric material mainly composed of (Bi Na) TiO (sodium bismuth titanate).
  • the piezoelectric / electrostrictive material and the electrode material are formed into a desired shape and then integrated by heat treatment.
  • the desired piezoelectric / electrostrictive characteristics are obtained by performing polarization treatment at a temperature lower than the phase transformation temperature at which the ferroelectric phase near room temperature becomes the main phase.
  • the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element for example, the value of capacitance changes before and after the polarization treatment. This is because the orientation of the crystal axes of the piezoelectric / electrostrictive material is aligned by the polarization treatment.
  • the rate of change of the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element before and after the polarization treatment is The value is almost constant for each strained material.
  • the piezoelectric / electrostrictive element subjected to the polarization treatment can be restored to the state before the polarization treatment by the regeneration treatment that heats the phase transformation temperature or higher.
  • the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element after the regeneration process returns to the value before the polarization process, and when the polarization process is performed again, the electrical constant becomes almost the same as that after the first polarization process. In this way, the electrical constant of the piezoelectric Z electrostrictive element can be reversibly changed by polarization treatment and regeneration treatment.
  • Patent Document 1 JP-A-8-201265
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23688
  • Patent Document 2 proposes a method for manufacturing a piezoelectric component having a process of leaving it at room temperature after thermal aging at the stage of a finished product.
  • the characteristics of the piezoelectric / electrostrictive element are considered to be stable. In order to avoid polarization, the polarization process becomes unstable due to thermal aging.
  • a piezoelectric / electrostrictive element having stable characteristics is not always obtained by the method described above.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide means for obtaining a piezoelectric Z electrostrictive element having stable initial characteristics.
  • the present inventors have conducted a process of heating the piezoelectric Z electrostrictive element to the phase transformation temperature or higher, and even after the heat treatment, the piezoelectric / electrostrictive element is returned to room temperature. It was discovered that it does not immediately return to the ferroelectric phase, but gradually returns to the ferroelectric phase over several minutes to several hours. That is, even after the temperature is returned to room temperature, inside the piezoelectric / electrostrictive element, a ferroelectric phase and a paraelectric phase or an antiferroelectric phase are mixed microscopically, and the ratio thereof is the value after the heat treatment. It gradually changes with the lapse of time, and finally reaches a microstructure with the ferroelectric phase as the main phase. The mechanism of this behavior is not clear, but is thought to be gradually released over time as the stress force generated inside the piezoelectric / electrostrictive element with heating.
  • Such a change in the phase structure with the elapsed time after the heat treatment also appears in the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element, for example, the capacitance value.
  • the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element changes rapidly immediately after the heat treatment, and then the change gradually decreases and approaches a constant value. Can be grasped.
  • the present inventors have found that sufficient piezoelectric Z is obtained when the piezoelectric / electrostrictive element is subjected to a polarization treatment in a state where the phase transformation to the ferroelectric phase is insufficient after the heat treatment. It was discovered that electrostriction characteristics could not be obtained and the characteristics varied. In other words, when the piezoelectric Z electrostrictive element is subjected to polarization treatment with insufficient phase transformation after the heat treatment, the change in the electrical constant of the piezoelectric / electrostrictive element before and after the polarization treatment is sufficiently This is different from the case where the polarization treatment is performed in the phase transformed state.
  • the piezoelectric Z electrostrictive material if the polarization process is performed with insufficient phase transformation, the magnitude relationship between the electrical constants before and after the polarization process is larger than that when the polarization process is performed with sufficient phase transformation. In such a case, the piezoelectric Z electrostriction characteristics after the polarization process become very low, and the characteristics vary greatly depending on the timing of the polarization process.
  • the present invention shown below has been completed as a means for stabilizing the characteristics of the piezoelectric / electrostrictive element.
  • a method of manufacturing a Z electrostrictive element in which a piezoelectric / electrostrictive film is heated and then left to stand until the electric constant value after the heat treatment of the piezoelectric Z electrostrictive film has converged.
  • a method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive element having a step of performing polarization treatment on a piezoelectric / electrostrictive film is also provided.
  • convergence means that the magnitude relationship before and after the polarization treatment of the value of the electrical constant (for example, capacitance) matches the magnitude relationship when the polarization treatment is performed after leaving for a sufficient time after the heat treatment.
  • the magnitude relationship between the values of electrical constants (for example, capacitance) before and after the polarization treatment is such that the electrical constants (for example, static values) when the polarization treatment is performed after leaving for a sufficient time after the heat treatment.
  • the magnitude relationship between the (capacitance) values does not match at the initial stage of neglect, but it matches with the passage of time, and when it matches, it is determined that the values have converged.
  • the predetermined phase refers to a state in which the ferroelectric phase and the normal dielectric phase or the antiferroelectric phase are microscopically mixed in a predetermined ratio suitable for the piezoelectric Z electrostrictive film. .
  • the value of the electrical constant after the heat treatment of the piezoelectric Z electrostrictive film converges, so that the phase transition after the heat treatment of the piezoelectric Z electrostrictive film can be performed.
  • the piezoelectric / electrostrictive film to be subjected to polarization processing is in a predetermined phase state. Therefore, it can be ensured as a certain range of values that do not vary in characteristics even after polarization treatment. Therefore, even in piezoelectric Z electrostrictive elements and piezoelectric Z electrostrictive devices, initial characteristic variations are unlikely to occur.
  • the characteristics of a piezoelectric / electrostrictive device are, for example, the generated charge when oscillating under the same conditions in the case of a sensor, and the displacement, displacement generation force, and power efficiency (power consumption) in the case of an actuator. .
  • the temperature at the time of leaving is a piezoelectric.
  • the temperature is preferably not higher than the phase transformation point temperature of the Z electrostrictive film. This is because according to this preferred embodiment, the transition of the piezoelectric / electrostrictive film to a predetermined phase can be promoted, and the waiting time between the heat treatment and the polarization treatment can be shortened.
  • the electrical constant is a capacitance
  • a piezoelectric film is formed by sequentially laminating at least a lower electrode, a piezoelectric Z electrostrictive film, and an upper electrode on a substrate made of ceramics having a thin diaphragm portion having a thick wall portion at a peripheral edge portion.
  • a method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive device including a step of forming a piezoelectric Z electrostrictive element is provided.
  • a piezoelectric / electrostrictive in which a lower electrode, a piezoelectric / electrostrictive film, and an upper electrode are sequentially laminated.
  • a piezoelectric Z electrostrictive element manufactured by any one of the above-described methods for manufacturing a piezoelectric z electrostrictive element according to the present invention. That is, the piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention is specified by two requirements. The first is that the piezoelectric / electrostrictive film is polarized (polarized) as an object. Second, the polarization treatment is performed after the piezoelectric Z electrostrictive film is heated and then left to stand until the electric constant value after the heat treatment of the piezoelectric / electrostrictive film converges.
  • the piezoelectric / electrostrictive element polarized according to the second requirement results in the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film and the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film before or after the polarization process.
  • the magnitude relation with the capacitance is the same as the magnitude relation between the capacitance before and after the polarization process when the film is polarized after being fully left after the regeneration process.
  • a piezoelectric / electrostrictive device comprising the above-described piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention on a substrate made of ceramics having a thin diaphragm portion having a thick portion at a peripheral portion.
  • FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an embodiment of a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing an AA cross section in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view showing an embodiment of a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing an AA cross section in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing an embodiment of a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a BB cross section in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing an embodiment of a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a BB cross section in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a cross section corresponding to FIG. 2.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a cross section corresponding to FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of a piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of a piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing an embodiment of a method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention, in which heat treatment is performed on the piezoelectric / electrostrictive film when electrostatic capacity is employed as an electrical constant.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the later standing time (horizontal axis) and the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film (relative value, vertical axis).
  • FIG. 8 is a graph showing an embodiment of a method for manufacturing a piezoelectric Z electrostrictive device according to the present invention, in the case where a capacitance is adopted as an electrical constant, after the piezoelectric / electrostrictive film is heated.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the storage time (horizontal axis) and the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film (relative value, vertical axis).
  • FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 show a piezoelectric Z electrostrictive device for a sensor which is an embodiment of a piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention.
  • a piezoelectric / electrostrictive device film-type element
  • 5 and the upper electrode 6 portion corresponding to the piezoelectric / electrostrictive element
  • One end of the lower electrode 4 on the auxiliary electrode 8 side is formed with a length up to a position not exceeding the thin diaphragm portion 3.
  • the auxiliary electrode 8 is positioned on the same plane as the lower electrode 4 and independent of the lower electrode 4 so that the auxiliary electrode 8 enters the lower side of the piezoelectric / electrostrictive film 5.
  • the piezoelectric / electrostrictive film 5 is formed so as to straddle the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8, and the upper electrode 6 is electrically connected to the auxiliary electrode 8 across the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the auxiliary electrode 8.
  • the incompletely joined portion 7B is close to the thin diaphragm portion 3 only.
  • the overhanging portion 11 is required to reduce variations in electrical constants and changes over time as element characteristics that are not necessarily required, the lower electrode 4 and the piezoelectric / electrostrictive film 5 are substantially equivalent. In some cases, it may be a size.
  • the structure where the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8 are made larger than the piezoelectric Z electrostrictive film 5 and the incompletely coupled portion 7A is eliminated can tolerate misalignment, so that more durability is required. It can be used as appropriate.
  • connection electrode 20 that electrically connects the upper electrode 6 and the auxiliary electrode 8 is provided.
  • the upper electrode 6 and the auxiliary electrode 8 are electrically connected by a plurality of paths (two paths in the embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3) independent from each other.
  • the end of the connection electrode 20 on the upper electrode 6 side may be connected to any position of the upper electrode 6, but as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the position away from the auxiliary electrode 8 ( In other words, it is preferable that the two paths are connected to a relatively distant position.
  • the material of the ceramic substrate 1 is preferably a material having heat resistance, chemical stability, and insulation. This is because, as will be described later, when the portion corresponding to the piezoelectric / electrostrictive element, that is, the lower electrode 4, the piezoelectric / electrostrictive film 5, and the upper electrode 6 are integrated, heat treatment may occur. This is because, when sensing the characteristics of a piezoelectric / electrostrictive device force S and liquid as a sensor, the liquid may be conductive or corrosive.
  • ceramics that can be used from this point of view include stabilized dinoleum oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, mullite, aluminum nitride, silicon nitride, and glass. Among these, stabilized dinoleconium oxide can be suitably used because it can maintain high mechanical strength and is excellent in toughness even when a thin diaphragm portion is formed thin.
  • the thickness of the thin diaphragm portion 3 of the ceramic substrate 1 is generally set to 50 zm or less, preferably 30 zm or less, more preferably 15 ⁇ m or less in order not to disturb the vibration of the piezoelectric / electrostrictive film 5.
  • the thin diaphragm 3 may have any shape such as a rectangle, a square, a triangle, an ellipse, or a perfect circle, but the piezoelectric Z electrostriction is a sensor that needs to simplify the excited resonance mode. When the device is applied, a rectangle or a true circle is selected as necessary.
  • the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8 are formed on the surface of the ceramic substrate 1.
  • the lower electrode 4 is formed from one end of the ceramic substrate 1 with a predetermined size smaller than that on which the piezoelectric / electrostrictive film 5 is to be formed on the thin diaphragm portion 3.
  • the auxiliary electrode 8 is continuously formed from the end of the ceramic substrate 1 opposite to the lower electrode 4 to a predetermined position on the thin diaphragm portion 3. Bottom electrode 4 And the end part on the thick part 2 of the auxiliary electrode 8 is used as a lead terminal.
  • the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8 may be made of different materials or the same material, and a conductive material having good bonding properties to both the ceramic substrate 1 and the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is used.
  • a conductive material having good bonding properties to both the ceramic substrate 1 and the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is used.
  • an electrode material mainly composed of platinum, palladium, rhodium, silver, or an alloy thereof is preferably used.
  • a heat treatment for sintering is performed.
  • platinum and an alloy containing this as a main component are preferably used.
  • the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8 various known film forming techniques are used. Specifically, thin film formation methods such as ion beam, sputtering, vacuum deposition, CVD, ion plating, and plating, and thick film formation methods such as screen printing, spraying, and dating are appropriately selected. Of these, the sputtering method and the screen printing method are particularly preferably selected.
  • the coupling layer 7C is formed at the position of the incompletely coupled portion 7B.
  • the bonding layer 7C made of an insulator, any material of an organic material or an inorganic material may be used as long as adhesion and bonding properties with both the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the ceramic substrate 1 are high.
  • the thermal expansion coefficient of the material used as the bonding layer 7C has an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the material of the ceramic substrate 1 and the thermal expansion coefficient of the material used for the piezoelectric / electrostrictive film 5. This is more preferable because it provides high binding and binding properties.
  • the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is heat-treated for sintering, as a material constituting the bonding layer 7 C, a glass material is bonded to both the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the ceramic substrate 1.
  • a glass material having a softening point equal to or higher than the heat treatment temperature of the piezoelectric / electrostrictive film 5 causes the piezoelectric Z electrostrictive film 5 and the ceramic substrate 1 to be more firmly bonded, and is preferably used because of its high bondability. Further, since the soft saddle point is high, deformation due to heat treatment can be suppressed, so that it is more preferably used.
  • the piezoelectric / electrostrictive film 5 is formed of (Bi Na) TiO (sodium bismuth titanate) described later.
  • the bonding layer 7C made of a material that suppresses the adverse effects on the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the ceramic substrate 1 during heat treatment in which the adhesion between the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the ceramic substrate 1 is high. Since it can be used, it is used more suitably. That is, the bonding layer 7C is made of (l _x) (Bi Na) TiO
  • the adhesion to the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is high, and the problem of diffusion of dissimilar elements that are likely to occur when glass is used is low.
  • Stable element characteristics can be obtained because vibration, displacement and stress are not generated for the electric field generated in the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8 during use.
  • a normal thick film method is used to form these bonding layers 7C, and the size of the portion to be formed is particularly about several tens / m to several hundreds / m.
  • the ink jet method is preferably used.
  • the bonding layer 7C may be heat-treated before the next piezoelectric / electrostrictive film 5 is formed, or may be simultaneously heat-treated after the piezoelectric / electrostrictive film 5 is formed.
  • the piezoelectric / electrostrictive film 5 is formed so as to straddle the lower electrode 4, the auxiliary electrode 8, and the coupling layer 7 C and to have a size covering the lower electrode 4.
  • any material that exhibits a piezoelectric / electrostrictive effect can be used. Such materials include lead zirconate, lead titanate, lead zinoleconate titanate (PZT).
  • Lead-based ceramic piezoelectric / electrostrictive materials such as barium titanate and barium titanate-based ceramic ferroelectrics based on this material, polymer piezoelectric materials represented by polyvinylidene fluoride (PVDF), or ( Bi Na)
  • Bi-based ceramic piezoelectric material represented by TiO (sodium bismuth titanate), Bi-layered ceramic
  • the PZT-based piezoelectric material is suitably used as a sensor material capable of high sensitivity detection with high piezoelectric characteristics.
  • the ceramic substrate is particularly composed of a material mainly composed of at least one selected from lead titanate, lead zirconate, lead magnesium niobate, and lead nickeloreniobate. 1 during the heat treatment that is less reactive with the material Since the treatment for maintaining the composition in which segregation of the minute does not easily occur can be performed satisfactorily, and the intended composition and crystal structure are easily obtained, it is more preferably used.
  • phase transformation temperature of this material depends on the material composition, but it is a ferroelectric phase from room temperature to around 100-200 ° C, an antiferroelectric phase from around 100-200 ° C to around 250-320 ° C, 250 Above about ⁇ 320 ° C, it becomes paraelectric phase.
  • Such a piezoelectric / electrostrictive material is formed as the piezoelectric / electrostrictive film 5 by various known film forming methods, like the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8. Among these, screen printing is preferably used from the viewpoint of low cost.
  • the piezoelectric / electrostrictive film 5 thus formed is heat-treated as necessary and integrated with the lower electrode 4, the auxiliary electrode 8, and the coupling layer 7C.
  • the bondability between the piezoelectric / electrostrictive film 4, the lower electrode 5, the auxiliary electrode 8, and the coupling layer 7C has been strengthened.
  • the upper electrode 6 is continuously formed from the piezoelectric / electrostrictive film 5 to the auxiliary electrode 8 on the piezoelectric / electrostrictive film 5 thus formed.
  • the material of the upper electrode 6 a conductive material having high bondability with the piezoelectric / electrostrictive film 5 is used, and the upper electrode 6 is formed by the same film forming method as the lower electrode 4 and the auxiliary electrode 8. Further, the upper electrode 6 is heat-treated as necessary after the film formation, and is joined to the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the auxiliary electrode 8 to form an integral structure. The Similar to the lower electrode 4, the heat treatment is not necessarily required.
  • the lower electrode 4, the bonding layer, the piezoelectric / electrostrictive film 5, and the upper electrode 6 are bonded by heat treatment, they may be heat-treated each time they are formed, and each of them is sequentially After the film formation, heat treatment may be performed at the same time. Needless to say, the heat treatment temperature is appropriately selected in order to suppress deterioration due to good bonding properties and diffusion of constituent elements during heat treatment. 1, 2, and 3, the through hole 9 is formed in the cavity portion 10, but the structure of the portion in contact with the fluid in the piezoelectric Z electrostrictive device has no lid portion. Any structure, such as a simple cavity structure, is not limited.
  • the end of the piezoelectric / electrostrictive film 5 on the side of the auxiliary electrode 8 has a length that does not exceed the thin diaphragm part 3, and the piezoelectric / electrostrictive film 5 does not straddle the thick part 2. Les.
  • the polarizability can be increased in a short time. Can improve. In this case, the polarizability can be improved in a shorter time by applying a Norse voltage so that the magnitude of the pulsed voltage increases as the number of times of application increases. This is presumed to be based on the fact that the polarization treatment is performed while relaxing the stress present inside the piezoelectric / electrostrictive film 5.
  • the piezoelectric / electrostrictive film 5 (of the piezoelectric Z electrostrictive element) of the piezoelectric / electrostrictive device is subjected to heat treatment, After that, after leaving at room temperature, the electrical constants (for example, capacitance, loss factor, etc.) after heat treatment of the piezoelectric Z electrostrictive film 5 converge (when converged, In other words, when the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is subjected to polarization treatment when the value finally converges, the predetermined ability of the piezoelectric Z electrostrictive film 5 can be reliably ensured.
  • the electrical constants for example, capacitance, loss factor, etc.
  • piezoelectric Z electrostrictive film 5 is polarized after the phase transition after the heat treatment of the piezoelectric / electrostrictive film 5 is completed. This is because no stress remains, and thus the piezoelectric / electrostrictive material characteristics are not deteriorated by the stress. In other words, if the polarization treatment is performed at a timing determined by the electrical constant value of the piezoelectric / electrostrictive film 5 after being left at room temperature and at room temperature, a larger amount of displacement and displacement are generated compared to the case where it is not.
  • Piezoelectric / electrostrictive device that can generate force and has high output against strain when used as a sensor. (Piezoelectric electrostrictive element) can be obtained.
  • the piezoelectric Z electrostrictive device can be applied by applying a single pulsed voltage. It is possible to stabilize the characteristics.
  • the piezoelectric Z electrostrictive film 5 a material mainly composed of (Bi Na) TiO is used.
  • FIG. 8 shows the standing time (horizontal axis) after heat treatment of the piezoelectric / electrostrictive film 5 and the electrostatic capacity (relative value, vertical axis) when electrostatic capacity is adopted as the electrical constant. The relationship is shown.
  • the X mark indicates the electrostatic capacity before the polarization process
  • the O mark indicates the electrostatic capacity after the polarization process
  • the direction of change before and after the polarization process is indicated by arrows.
  • the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film 5 subjected to the polarization treatment is relatively larger than the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film 5 before the polarization treatment.
  • the capacitance of the piezoelectric / electrostrictive film 5 subjected to the polarization treatment of the piezoelectric Z electrostrictive film 5 before the polarization treatment is changed after the leaving time of 2 hours after the leaving time of 2 hours. It can be seen that it is relatively smaller than the capacitance.
  • the capacitance value changes with time and the value is converged and left by leaving it for a predetermined time, it can be inferred that the internal stress of the piezoelectric / electrostrictive film 5 has decreased. If the piezoelectric / electrostrictive film 5 is allowed to stand for 3 hours or more and then subjected to polarization treatment, it is possible to obtain an excellent piezoelectric Z electrostrictive device in which the predetermined ability of the piezoelectric Z electrostrictive film 5 is reliably ensured. I understand that.
  • FIG. 7 is a graph showing a time period (horizontal axis) after heating the piezoelectric Z electrostrictive film in the piezoelectric / electrostrictive element alone, not incorporated in the piezoelectric / electrostrictive device.
  • FIG. 5 It is a graph showing the relationship between capacitance (relative value, vertical axis).
  • the piezoelectric / electrostrictive element used is shown in Figs. 5 and 6, and since it is a single element, the piezoelectric Z electrostrictive film is thickened to form a rectangular parallelepiped piezoelectric / electrostrictive film (piezoelectric Z electrostrictive body). 15), and the piezoelectric Z electrostrictive body 15 was sandwiched between positive and negative electrodes (upper electrode 6 and lower electrode 4).
  • the thickness of the upper electrode 6 is omitted and not represented.
  • the piezoelectric / electrostrictive element shown in FIGS. 5 and 6 is manufactured as follows. First, piezoelectric / electrostrictive material (Bi Na) TiO (sodium bismuth titanate)
  • a powder is mixed with a binder, granulated, and then formed into a rectangular parallelepiped using a press and fired. Then, the fired rectangular parallelepiped is cut out to a specified dimension using a wire saw, and the piezoelectric / electrostrictive body 15 is obtained. Next, the upper electrode 6 and the lower electrode 4 are formed on the piezoelectric / electrostrictive body 15 using an electrode material (Au) and a sputtering method.
  • Au electrode material
  • the capacitance of the piezoelectric Z electrostrictive body 15 subjected to the polarization treatment is relatively larger than the capacitance of the piezoelectric Z electrostrictive body 15 before the polarization treatment.
  • the capacitance of the piezoelectric Z electrostrictive body 15 that has been subjected to the polarization treatment is equal to the piezoelectric Z electrostriction before the polarization treatment. It can be seen that the capacitance of the body 15 is relatively smaller.
  • the value of the capacitance changes with time, and it can be assumed that the internal stress of the piezoelectric Z electrostrictive body 15 is reduced because the value converges and is left when left for a predetermined time.
  • this piezoelectric / electrostrictive body 15 if the polarization treatment is performed after being left for 0.2 hr or longer, the predetermined ability in the piezoelectric / electrostrictive body 15 is reliably ensured. It can be seen that an excellent piezoelectric / electrostrictive element can be obtained.
  • the forming method, the cutting method, the electrode forming method, and the firing method are not limited, and the order of these steps is also necessary. Can be changed.
  • a tape forming method such as a doctor blade method or an extrusion method as a forming method, a screen printing method or a stamp method as an electrode forming method, and a knife cutting method or a dicer method as a cutting method are also suitably applied. I can do it.
  • the cutting step and the electrode forming step can be performed before firing.
  • the method for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive element according to the present invention is a means for manufacturing a piezoelectric / electrostrictive device, such as an actuator that uses bending displacement, a sensor for measuring sound pressure or fluid viscosity, and the like. It can be used as

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Abstract

　圧電／電歪膜に加熱処理を行い、その後に放置をして、圧電／電歪膜の加熱処理後における電気的定数の値が収束した後に、圧電／電歪膜に分極処理を行う工程を有する圧電／電歪素子の製造方法である。この方法で製造された圧電／電歪素子は、圧電／電歪膜の中に残留している応力が小さく、圧電／電歪素子（圧電／電歪膜）としての所定の能力、例えば変位量、変位発生力、電力効率（消費電力）が損なわれることがない。

Description

明 細 書
圧電 Z電歪素子の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、圧電/電歪素子の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 膜型素子とも呼ばれる圧電 /電歪デバイスは、従来よりァクチユエータゃ各種セン サとして用いられている。センサとして用いられる圧電/電歪デバイスは、例えば特 許文献 1に開示されているように、流体の密度、濃度、粘度等の特性測定に利用され る。このような圧電 /電歪デバイスは、それが有する振動子の振幅と、振動子に接触 する流体の粘性抵抗と、に相関があることを利用しセンサとして用いられるものである 。振動子の振動のような機械系での振動形態は、電気系での等価回路に置き換える ことが出来、流体中で圧電/電歪デバイスを振動させ、この振動子が流体の粘性抵 杭に基づいて機械的抵抗を受けることにより、振動子を構成する圧電体の等価回路 の電気的定数が変化するのを検出し、流体の粘度、密度、濃度等の特性を測定する ことが可能となる。
[0003] 圧電 Z電歪デバイスがセンサとして測定可能な流体は、液体及び気体である。水、 アルコール、油等の、単一の成分力 なる液体のみならず、これらの液体に、可溶又 は不溶な媒質を、溶解又は混合あるいは懸濁せしめた液体、スラリー、ペーストが含 まれる。又、検出する電気的定数としては、損失係数、位相、抵抗、リアクタンス、コン ダクダンス、サセプタンス、インダクタンス及び静電容量（キャパシタンス）等を挙げる ことが出来、特に、等価回路の共振周波数近傍で、極大又は極小変化点を 1つもつ 損失係数又は位相が、好ましく用いられる。これにより、流体の粘度のみならず、密 度や濃度をも測定することが出来、例えば、硫酸水溶液中の硫酸濃度を測定するこ とが出来る。尚、振動形態の変化を検出する指標として、電気的定数以外に、測定 精度、耐久性の観点から特に問題がなければ、共振周波数の変化を利用することも 出来る。
[0004] 圧電 /電歪デバイスにおレ、て変位を発生 (振動を発生）する部分にあたる圧電/ 電歪素子には圧電/電歪材料が用いられ、この圧電/電歪材料は、一般に、常温 で強誘電体相にあり、高温では常誘電体相又は反強誘電体相になる。例えば、 Pb ( Zr Ti ) 0 (ジルコン酸チタン酸鉛）を主成分とする圧電
4 0. 46 3 Z電歪材料は、常温か
0. 5
ら 320°C付近までは強誘電体相、 320°C付近以上では常誘電体相になる。又、例え ば、（Bi Na ) TiO (チタン酸ナトリウムビスマス）を主成分とする圧電
5 3 Z電歪材料
0. 5 0.
は、常温から 200°C付近までは強誘電体相、 200°C付近から 320°C付近までは反強 誘電体相、 320°C付近以上では常誘電体相になる。
[0005] このような圧電/電歪材料を圧電 /電歪素子に用いる場合には、一般に、圧電/ 電歪材料と電極材料等とを所望の形状に成形した後、加熱処理により一体化し、そ の後、常温付近の強誘電体相が主相となる相変態温度よりも低い温度で分極処理を 施すことにより、所望の圧電 /電歪特性を得る。この際、分極処理の前後では、圧電 /電歪素子の電気的定数、例えば静電容量の値、が変化する。これは、分極処理に より、圧電/電歪材料の結晶軸の方位が揃えられるためであり、一般に、分極処理の 前後での圧電/電歪素子の電気的定数の変化率は、圧電 /電歪材料毎に、ほぼ一 定した値になる。又、分極処理を施した圧電/電歪素子は、相変態温度以上に加熱 する再生処理により、分極処理を施す前の状態に復元することが出来る。再生処理 後の圧電/電歪素子の電気的定数は分極処理前の値に戻り、再び分極処理を行う と、最初の分極処理後とほぼ同じ電気的定数になる。このように、分極処理および再 生処理により、圧電 Z電歪素子の電気的定数を可逆的に変化させることが出来る。
[0006] 特許文献 1 :特開平 8— 201265号公報
特許文献 2：特開 2004— 23688号公報
発明の開示
[0007] 上述したようなセンサとして用いられる圧電/電歪デバイスに備わる圧電 /電歪素 子にあっては、特性がばらつかないのが望ましいのに対し、従来の圧電/電歪素子 においては、初期の特性が個体間でばらつく場合があった。この問題に対して、特許 文献 2に、完成品の段階で熱エージング後に常温放置する工程を有する圧電部品 の製造方法が提案されているが、圧電/電歪素子の特性を安定的なものとするには 分極処理が重要であるところ、熱エージングによって分極が不安定になるので、開示 された方法で特性の安定した圧電/電歪素子が得られるとは限らない。
[0008] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、初 期の特性が安定した圧電 Z電歪素子を得る手段を提供することである。
[0009] 本発明者らは、研究を重ねた結果、圧電 Z電歪素子を相変態温度以上に加熱す る処理を行った場合、加熱処理の後に圧電/電歪素子を常温に戻しても、直ぐには 強誘電体相に戻らず、数分〜数時間をかけて徐々に強誘電体相に戻る挙動を示す ことを発見した。即ち、常温に戻した後も圧電/電歪素子の内部では、微視的に強 誘電体相と常誘電体相又は反強誘電体相が混在した状態にあり、それらの比率が 加熱処理後の経過時間とともに、徐々に変化して、最終的に強誘電体相を主相とす る微構造に至る。この挙動のメカニズムは、定かではないが、加熱に伴って圧電/電 歪素子内部に発生した応力力 時間経過とともに、徐々に開放されるためと考えられ る。
[0010] このような加熱処理後の経過時間に伴う相構造の変化は、圧電 /電歪素子の電気 的定数、例えば静電容量の値にも現れる。圧電/電歪素子の電気的定数は、加熱 処理の直後に急速に変化し、その後、徐々に変化が小さくなり、一定値に近づいて いくので、電気的定数の変化により、相変態の完了状態を把握することが出来る。
[0011] 更に、本発明者らは、上述のように、圧電 /電歪素子を加熱処理後、強誘電体相 への相変態が不十分な状態で分極処理を施すと、十分な圧電 Z電歪特性が得られ ず、特性にばらつきが生じることを発見した。即ち、加熱処理後の相変態が不十分な 状態で圧電 Z電歪素子に分極処理を施した場合には、圧電/電歪素子の電気的定 数の分極処理の前後の変化が、十分に相変態した状態で分極処理を施した場合と は異なる。特に、圧電 Z電歪材料によっては、相変態が不十分な状態で分極処理を 施すと、分極処理の前後の電気的定数の大小関係が、相変態が十分な状態で分極 処理した場合に対して逆になる場合があり、このような場合には、分極処理の後の圧 電 Z電歪特性が非常に低くなり、分極処理を施すタイミングによって、特性が大きく ばらついてしまう。
[0012] 圧電 Z電歪素子の製造工程には、圧電/電歪材料と電極材料等とを一体化する 工程の他、不要な有機物を除去する工程や水分を除去する工程等で加熱処理が施 される場合があり、これらの加熱処理工程から分極処理工程までの間の経過時間が 分極処理後の圧電/電歪特性に影響を及ぼす。
[0013] 上述のような知見の下、圧電/電歪素子の特性を安定化することが出来る手段とし て、以下に示す本発明を完成するに至った。
[0014] 即ち、先ず、下部電極と、圧電 Z電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させた圧電
Z電歪素子を製造する方法であって、圧電/電歪膜に加熱処理を行い、その後に 放置をして、圧電 Z電歪膜の加熱処理後における電気的定数の値が収束した後に
、圧電 /電歪膜に分極処理を行う工程を有する圧電/電歪素子の製造方法が提供 される。ここで、収束とは、電気的定数 (例えば静電容量）の値の分極処理の前後の 大小関係が、加熱処理後に十分な時間だけ放置した後に分極処理を施した場合の 大小関係に、一致することを指す。換言すれば、分極処理の前と後の電気的定数（ 例えば静電容量）の値の大小関係は、加熱処理後に十分な時間だけ放置した後に 分極処理を施した場合における電気的定数 (例えば静電容量）の値の大小関係と、 放置の初期には一致していないが、それが時間の経過とともに一致するのであり、そ の一致したときに、収束した、と判断する。
[0015] 一般に、圧電/電歪材料からなる圧電 /電歪膜に、相変態点以上の温度で、加熱 処理を行うと、圧電 /電歪膜は、相変態を起こし、結晶構造が変化する。その後、温 度を下げ放置すると、内部応力が開放されて、圧電 Z電歪膜の相は、所定の相へ移 行すると考えられる。このような所定の相への移行前に分極処理を行ってしまうと、圧 電 Z電歪膜に大きな内部応力が生じてしまい、圧電/電歪膜の持つ所定の特性 (例 えば圧電定数等）が得られないことがあるため、これが初期のばらつきの原因となり得 る。その結果、そのような圧電 Z電歪膜を備えた圧電 Z電歪素子及び圧電 Z電歪デ バイスの特性をばらっかせると推認される。ここで、所定の相とは、強誘電体相と常誘 電体相又は反強誘電体相とが、当該圧電 Z電歪膜に適した所定の割合に微視的に 混在した状態を指す。本発明に係る圧電 Z電歪素子の製造方法では、圧電 Z電歪 膜の加熱処理後における電気的定数の値が、収束したことをもって、圧電 Z電歪膜 の加熱処理後における相の移行が完了したとみなして、その後に、圧電/電歪膜に 分極処理を行うので、分極処理を施そうとする圧電/電歪膜は所定の相の状態であ り、分極処理しても特性がばらつくことなぐ一定範囲の値として確実に確保すること が出来る。従って、圧電 Z電歪素子及び圧電 Z電歪デバイスにおいても、初期の特 性のばらつきは生じ難レ、。圧電/電歪デバイスの特性とは、例えば、センサでいえば 、同一条件で振動させたときの発生電荷であり、ァクチユエータでいえば、変位量、 変位発生力、電力効率 (消費電力）である。
[0016] 本発明に係る圧電 Z電歪素子の製造方法にぉレ、ては、放置の際の温度が、圧電
Z電歪膜の相変態点温度以下であることが好ましい。この好ましい態様によれば、圧 電 /電歪膜の所定の相への移行を促進し、加熱処理から分極処理の間の待ち時間 を短縮出来るからである。
[0017] 本発明に係る圧電 /電歪素子の製造方法においては、圧電/電歪膜に、少なくと も 1回、パルス状の電圧を印加して分極処理を行うことが好ましい。この好ましい態様 によれば、圧電 /電歪デバイスの特性を、更に安定化出来るからである。
[0018] 本発明に係る圧電 /電歪素子の製造方法にぉレ、ては、電気的定数は、静電容量
、又は損失係数であることが好ましい。更に、電気的定数として、圧電/電歪膜にお ける、抵抗、リアクタンス、コンダクダンス、サセプタンス、インダクタンス等も、適宜、使 用することが出来る。
[0019] 尚、圧電/電歪素子を製造する場合、生産効率向上のため、多数個を連ねたもの を一度に作製し、個割りにする方法が採られるが、この場合には、個割りにする前の 圧電 Z電歪素子には内部応力が存在しており、この状態で分極をすると、圧電 Z電 歪膜の所定の能力、例えば変位量、変位発生力が損なわれる。そのため、ダイサー 等を用いて個割りにして、内部応力を開放させた後に、分極を行うことが望ましい。
[0020] 次に、厚肉部を周縁部に持つ薄肉ダイヤフラム部を有するセラミックスからなる基板 に、少なくとも下部電極と、圧電 Z電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させてなる圧 電 Z電歪素子を備えた圧電 Z電歪デバイスを製造する方法であって、セラミックスか らなる基板を得た後に、そのセラミックスからなる基板の上に、上記した本発明に係る 何れかの圧電 Z電歪素子の製造方法によって、圧電 Z電歪素子を形成する工程を 有する圧電/電歪デバイスの製造方法が提供される。
[0021] 次に、下部電極と、圧電 /電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させた圧電/電歪 素子であって、上記した本発明に係る何れかの圧電 z電歪素子の製造方法によつ て製造された圧電 Z電歪素子が提供される。即ち、この本発明に係る圧電/電歪素 子は、 2つの要件で特定されるものである。 1つ目は、物として圧電/電歪膜が分極 処理を行った（分極されている)ものであること。 2つ目は、分極処理が、圧電 Z電歪 膜に加熱処理を行い、その後に放置をし、圧電/電歪膜の加熱処理後における電 気的定数の値が、収束した後に、分極処理が圧電 Z電歪膜に対して行われているこ と（そのようにして製造されたものであること）、である。 2つ目の要件に従って分極処 理された圧電 /電歪素子は、結果として、その圧電/電歪膜の静電容量と分極処理 を行う前又は再生処理後の圧電/電歪膜の静電容量との大小関係が、再生処理後 に十分に放置した後に分極した場合の分極処理の前後の静電容量の大小関係と同 じになる。
[0022] 次に、厚肉部を周縁部に持つ薄肉ダイヤフラム部を有するセラミックスからなる基板 に、上記した本発明に係る圧電/電歪素子を備えた圧電/電歪デバイスが提供され る。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明に係る圧電 Z電歪デバイスの実施形態を示す平面図である。
[図 2]本発明に係る圧電 Z電歪デバイスの実施形態を示す図であり、図 1における A A断面を示す断面図である。
[図 3]本発明に係る圧電 Z電歪デバイスの実施形態を示す図であり、図 1における B B断面を示す断面図である。
[図 4]本発明に係る圧電 /電歪デバイスの他の実施形態を示す説明図であり、図 2に 相当する断面を示す断面図である。
[図 5]本発明に係る圧電 /電歪素子の実施形態を示す斜視図である。
[図 6]本発明に係る圧電 /電歪素子の実施形態を示す断面図である。
[図 7]本発明に係る圧電 /電歪素子の製造方法の実施形態を示すグラフであり、電 気的定数として静電容量を採用した場合において、圧電/電歪膜に加熱処理を行 つた後の放置時間 (横軸）と、圧電/電歪膜の静電容量 (相対値、縦軸）と、の関係を 表した図である。 [図 8]本発明に係る圧電 Z電歪デバイスの製造方法の実施形態を示すグラフであり、 電気的定数として静電容量を採用した場合において、圧電/電歪膜に加熱処理を 行った後の放置時間 (横軸）と、圧電/電歪膜の静電容量 (相対値、縦軸）と、の関 係を表した図である。
符号の説明
[0024] 1 セラミック基板、 2 厚肉部、 3 薄肉ダイヤフラム部、 4 下部電極、 5 圧電 /電歪 膜、 6 上部電極、 7A， 7B 不完全結合部、 7C 結合層、 8 補助電極、 9 貫通孔 、 10 空洞部、 11 張り出し部、 15 圧電 /電歪体、 20 接続電極。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 図 1、図 2及び図 3には、本発明に係る圧電/電歪デバイスの実施形態であるセン サ用の圧電 Z電歪デバイスが示されてレ、る。かかる圧電/電歪デバイス（膜型素子） は、薄肉ダイヤフラム部 3と厚肉部 2からなるセラミック基板 1 (セラミックスからなる基 板に相当する）の上に、下部電極 4、圧電/電歪膜 5、及び上部電極 6 (圧電/電歪 素子に相当する部分）が、通常の膜形成法によって、順次、積層されてなる一体構造 となって形成されている。下部電極 4の補助電極 8側の一端は、薄肉ダイヤフラム部 3 を越えない位置までの長さをもって、形成されている。下部電極 4と同一面上の、これ とは独立した位置には、圧電/電歪膜 5の下側に入り込むように、補助電極 8が、下 部電極 4とは反対側の厚肉部 2から薄肉ダイヤフラム部 3に至るまでの所定の長さを 持って、連続的に形成されている。
[0026] 圧電 /電歪膜 5は、下部電極 4と補助電極 8に跨るように形成され、上部電極 6は圧 電 /電歪膜 5と補助電極 8に跨って、補助電極 8に導通せしめるよう形成され、不完 全結合部 7Bが薄肉ダイヤフラム部 3にのみに近接されている。尚、張り出し部 11は 必ずしも必要ではなぐ素子特性としての電気的定数のばらつきや経時変化をより小 さくすることが求められる場合には、下部電極 4と圧電/電歪膜 5は、ほぼ同等の大き さとされる場合もある。又、下部電極 4及び補助電極 8を圧電 Z電歪膜 5より大きくし、 不完全結合部 7Aをなくした構造も位置ずれを許容することが出来、より耐久性を求 められる用途等で、適宜、使用することが出来る。
[0027] 又、上部電極 6と補助電極 8とを電気的に接続する接続電極 20が設けられている。 これにより、上部電極 6と補助電極 8とは互いに独立した複数の経路（図 1、図 2及び 図 3に示される態様では 2つの経路）で電気的に接続されている。尚、接続電極 20の 上部電極 6側の端は、上部電極 6のどの位置に接続されてもよいが、図 1、図 2及び 図 3に示されるように、補助電極 8から離れた位置（即ち、 2つの経路が比較的離れる 位置）に接続されることが好ましい。圧電 Z電歪膜 5の絶縁性の低下に起因して、上 部電極 6の一部の破壊が発生した場合において、上記 2つの経路のうち少なくとも一 方の経路の接続が維持される可能性が高くなるからである。
[0028] セラミック基板 1の材質としては、耐熱性、化学的安定性、絶縁性を有する材質が好 ましい。これは、後述するように、圧電/電歪素子に相当する部分、即ち、下部電極 4、圧電 /電歪膜 5、及び上部電極 6を一体化する際に、熱処理する場合があること 、及び、センサとしての圧電 /電歪デバイス力 S、液体の特性をセンシングする場合、 その液体が導電性や、腐食性を有する場合があるためである。かかる観点から使用 出来るセラミックスとしては、安定化された酸化ジノレコニゥム、酸化アルミニウム、酸化 マグネシウム、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素及びガラス等を例示することが出 来る。これらのうち、安定化された酸化ジノレコニゥムは薄肉ダイヤフラム部を薄く形成 した場合にも機械的強度を高く保てること、靭性に優れること等から、好適に使用す ることが出来る。
[0029] セラミック基板 1の薄肉ダイヤフラム部 3の厚さは、圧電/電歪膜 5の振動を妨げな いために、一般に 50 z m以下、好ましくは 30 z m以下、更に好ましくは 15 μ m以下 とされる。又、薄肉ダイヤフラム部 3の平面形状としては、長方形、正方形、三角形、 楕円形、真円形等の如何なる形状もとり得るが、励起される共振モードを単純化させ る必要のあるセンサとして圧電 Z電歪デバイスが適用される場合には、長方形や真 円形が必要に応じて選択される。
[0030] このようなセラミック基板 1の表面上に、下部電極 4及び補助電極 8が形成されてい る。かかる下部電極 4は、セラミック基板 1の一方の端から、薄肉ダイヤフラム部 3の上 の、圧電/電歪膜 5が形成されるべき大きさと同等力、より小さい所定の大きさで形成 される。一方、補助電極 8は、セラミック基板 1の下部電極 4とは反対側の端部から、 薄肉ダイヤフラム部 3の上の所定の位置まで、連続して形成されている。下部電極 4 及び補助電極 8の厚肉部 2の上の端部は、リード用端子として用いられる。
[0031] 下部電極 4及び補助電極 8は、異なる材質でも、同一の材質でもよ セラミック基 板 1と圧電 Z電歪膜 5との何れとも接合性のよい導電性材料が用いられる。具体的に は、白金、パラジウム、ロジウム、銀、あるいはこれらの合金を主成分とする電極材料 が好適に用いられ、特に、圧電/電歪膜 5を形成する際に焼結のための熱処理が行 われる場合には、白金、及び、これを主成分とする合金が好適に用いられる。
[0032] 下部電極 4と補助電極 8の形成には、公知の各種の膜形成手法が用いられる。具 体的には、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、 CVD、イオンプレーティング、メ ツキ等の薄膜形成手法や、スクリーン印刷、スプレー、デイツビング等の厚膜形成手 法が適宜選択されるが、その中でも、特に、スパッタリング法及びスクリーン印刷法が 好適に選択される。
[0033] 下部電極 4と補助電極 8との間に、圧電/電歪膜 5と薄肉ダイヤフラム部 3を結合さ せるための結合層を設ける場合には、圧電 /電歪膜 5の形成に先立ち、不完全結合 部 7Bの位置に、図 4に示されるように、結合層 7Cが形成される。絶縁体からなる結合 層 7Cとしては、圧電/電歪膜 5とセラミック基板 1の双方と密着性、結合性が高けれ ば、有機材料、無機材料の何れの材料でもよい。又、結合層 7Cとして用いる材料の 熱膨張係数が、セラミック基板 1の材料の熱膨張係数、及び、圧電 /電歪膜 5に用い る材料の熱膨張係数の中間の値を有することが、信頼性の高レ、結合性が得られるた め、より好ましい。圧電 Z電歪膜 5が焼結のために熱処理される場合には、結合層 7 Cを構成する材料として、ガラス材料が、圧電/電歪膜 5とセラミック基板 1の双方と密 着性、結合性が高いので、好適に用いられ、中でも、圧電/電歪膜 5の熱処理温度 以上の軟化点を有するガラス材料が、圧電 Z電歪膜 5とセラミック基板 1をより強固に 結合せしめ、又、軟ィ匕点が高いために熱処理による変形を抑制出来ることから、より 好適に用いられる。
[0034] 更に、圧電/電歪膜 5が、後述の（Bi Na )Ti〇 （チタン酸ナトリウムビスマス）
0. 5 0. 5 3
若しくはこれを主成分とする材料、又は、（1— X) (Bi Na ) TiO -xKNbO (xは
0. 5 0. 5 3 3 モル分率で 0≤χ≤0. 06)若しくはこれを主成分とする材料で構成される場合には、 (1 -x) (Bi Na )Ti〇— xKNbO (xはモル分率で 0· 08≤χ≤0. 5)を主成分と する材料で構成された結合層 7Cが、圧電/電歪膜 5とセラミック基板 1の双方との密 着性が高ぐ熱処理の際の圧電/電歪膜 5及びセラミック基板 1への悪影響を抑制 出来ることから、より好適に用いられる。即ち、結合層 7Cを（l _x) (Bi Na ) TiO
0. 5 0. 5 3
-xKNbO (xはモル分率で 0. 08≤x≤0. 5)とすることで、圧電/電歪膜 5と同様
3
の成分を有することから、圧電 Z電歪膜 5との密着性が高ぐ又、ガラスを用いた場合 に生じ易い異種元素の拡散による問題が少な KNb〇を多く含むことから、セラミ
3
ック基板 1との反応性が高く強固な結合が可能となる。又、（l _x) (Bi Na )Ti〇
0. 5 0. 5 3
-xKNbO (xはモル分率で 0, 08≤x≤0. 5)は、圧電特性を殆ど示さないので、使
3
用時に下部電極 4と補助電極 8に生じる電界に対し、振動や変位及び応力を発生し ないため、安定した素子特性を得ることが出来る。
[0035] これらの結合層 7Cの形成には、通常の厚膜手法が用いられ、特にスタンビング法、 スクリーン印刷法、あるいは形成すべき部分の大きさが数十/ m〜数 100 / m程度 の場合にはインクジェット法が好適に用いられる。又、結合層 7Cの熱処理が必要な 場合には、次の圧電/電歪膜 5の形成前に熱処理されてもよいし、圧電 /電歪膜 5 の形成後に同時に熱処理されてもよい。
[0036] 圧電 /電歪膜 5は、下部電極 4、補助電極 8及び結合層 7Cに跨るようにして、又、 下部電極 4を覆う大きさで形成されている。圧電 /電歪膜 5の材料としては、圧電/ 電歪効果を示す材料であれば何れの材料でもよぐこのような材料として、ジルコン 酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸ジノレコン酸鉛 (PZT)等の鉛系セラミック圧電/電歪材料 や、チタン酸バリウム及びこれを主成分とするチタン酸バリウム系セラミック強誘電体 や、ポリ弗化ビニリデン (PVDF)に代表される高分子圧電体、あるいは（Bi Na )
0. 5 0. 5
TiO (チタン酸ナトリウムビスマス）に代表される Bi系セラミック圧電体、 Bi層状セラミ
3
ックを挙げることが出来る。勿論、圧電/電歪特性を改善した、これらの混合物や、固 溶体及び、これらに添加物を添加せしめたものが用いられ得ることはいうまでもなレ、。
PZT系圧電体は、圧電特性が高ぐ高感度検出が可能なセンサの材料として好適に 用いられる。本発明にあっては、特に、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、マグネシウムニォ ブ酸鉛、ニッケノレニオブ酸鉛から選ばれた少なくとも 1種以上を主成分とする材料で 構成されることが、セラミック基板 1を構成する材料との反応性が低ぐ熱処理中の成 分の偏析が起き難ぐ組成を保っための処理が良好に行われ得、 目的とする組成、 結晶構造が得られ易いことから、より好適に用いられる。
[0037] 又、下部電極 4及び補助電極 8に白金又は白金を主成分とする合金が用いられる 場合には、これらとの接合性がより高ぐ素子の特性ばらつきを少なくし、高い信頼性 が得られることから、 (Bi Na )TiO又はこれを主成分とする材料が好適に用いら
0. 5 0. 5 3
れる。これらの中でも、特に、（1— X) (Bi Na )TiO -xKNbO (xはモル分率で
0. 5 0. 5 3 3
0≤χ≤0. 06)又はこれを主成分とする材料力 比較的高い圧電特性を有することか ら、より好適に用いられる。この材料の相変態温度は、材料組成に依存するが、常温 から 100〜200°C付近では強誘電体相、 100〜200°C付近から 250〜320°C付近 では反強誘電体相、 250〜320°C付近以上では常誘電体相になる。
[0038] このような圧電/電歪材料は、圧電 /電歪膜 5として、下部電極 4と補助電極 8と同 様に、公知の各種膜形成法により形成される。中でも、低コストの観点からスクリーン 印刷が好適に用いられる。
[0039] これにより形成された圧電 /電歪膜 5は、必要に応じて熱処理され、下部電極 4、 補助電極 8、及び結合層 7Cと、一体化される。圧電 /電歪デバイスの特性のばらつ きを抑え、信頼性を高くするために、圧電/電歪膜 4と、下部電極 5、補助電極 8、及 び結合層 7Cの接合性を、より強固にする必要がある場合には、 (Bi Na )Ti〇
0. 5 0. 5 3 又はこれを主成分とする材料、特に、（l _x) (Bi Na ) TiO—xKNbO (xはモ
0. 5 0. 5 3 3 ノレ分率で 0≤x≤0. 06)又はこれを主成分とする材料を用レ、、 900°C力ら 1400°C、 好ましくは 1000°Cから 1300°Cの温度で、熱処理されることが好ましレ、。 PZT系材料 を用いた場合にも同様である。この際、高温時に圧電/電歪膜 5が不安定にならな レ、ように、圧電/電歪材料の蒸発源とともに雰囲気制御を行いながら熱処理すること が好ましい。
[0040] 更に、このようにして形成された圧電/電歪膜 5の上に、上部電極 6が、圧電/電 歪膜 5から補助電極 8にまで跨って連続的に形成されている。この上部電極 6の材質 としては、圧電/電歪膜 5との接合性の高い導電性材料が用いられ、下部電極 4及 び補助電極 8と同様の膜形成法により形成される。更に、上部電極 6は、膜形成後必 要に応じて熱処理され、圧電/電歪膜 5及び補助電極 8と接合され、一体構造とされ る。このような熱処理が必ずしも必要でないことは、下部電極 4と同様である。
[0041] 尚、下部電極 4、接合層、圧電/電歪膜 5、上部電極 6が、熱処理により接合される 場合には、それぞれを形成の都度、熱処理してもよいし、それぞれを、順次、膜形成 後、同時に熱処理してもよい。熱処理する際、良好な接合性や構成元素の拡散によ る変質を抑制するために、熱処理温度が適切に選ばれるのはいうまでもなレ、。又、図 1、図 2及び図 3に示される態様では、空洞部 10に貫通孔 9が形成されているが、圧 電 Z電歪デバイスにおける流体に接触する部分の構造は、蓋部の無い単純なキヤビ ティ構造等、どのような構造でもよぐ限定されない。更に、圧電/電歪膜 5の補助電 極 8側の端部は、薄肉ダイヤフラム部 3を越えない長さとし、圧電/電歪膜 5が厚肉 部 2に跨らなレ、構造としてもょレ、。
[0042] この圧電 /電歪デバイス（具体的には、圧電 /電歪膜 5)に、パルス状の電圧を、 複数回、印加して、分極処理を行うことで、短時間で分極率を向上出来る。この場合 、パルス状の電圧の大きさが、印加回数の進行に応じて大きくなるように、ノ ルス状の 電圧を印加すると、より短時間で分極率を向上出来る。これは、圧電 /電歪膜 5の内 部に介在する応力を緩和しながら分極処理がなされることに基づくものと推定される
[0043] 又、上記分極処理の後に再度、又は、上記分極処理は行わずに、圧電/電歪デ バイスの（圧電 Z電歪素子の）圧電/電歪膜 5に、加熱処理を行い、その後に常温 下で放置をして、圧電 Z電歪膜 5の加熱処理後における電気的定数 (例えば、静電 容量 (キャパシタンス）、損失係数等）の値が、収束した後 (収束した時点、即ち、最終 的に収束する値になった時）に、圧電 Z電歪膜 5の分極処理を行うことによって、圧 電 Z電歪膜 5における所定の能力を確実に確保することが出来る。これは、圧電/ 電歪膜 5の加熱処理後における相の移行が完了した後に、圧電 Z電歪膜 5に分極 処理を行うことになるので、圧電 Z電歪膜 5の内部に、不要な応力が残らず、従って 、その応力により圧電/電歪材料特性を低下させることがないからである。即ち、カロ 熱、常温下の放置の後に、圧電/電歪膜 5の電気的定数の値によって決まるタイミン グで分極処理をすれば、そうしない場合に比して、より大きな変位量及び変位発生力 を発現し得るとともに、センサとして用いるときに歪に対し高出力な圧電 /電歪デバイ ス (圧電 z電歪素子）を得ることが出来るのである。
[0044] 放置の後の上記分極処理は、加熱処理の前に既に分極処理を行った場合には、 1 回のパルス状の電圧を印加して行えばよぐこの処理で圧電 Z電歪デバイスの特性 を安定化することが可能である。
[0045] 圧電 Z電歪膜 5として（Bi Na ) TiOを主成分とする材料を用レ、、セラミック基
0. 5 0. 5 3
板 1として安定化された酸化ジノレコニゥムを用レ、、上記の方法に従って作製された図 1、図 2及び図 3に示される態様の圧電/電歪デバイスに対して、 350°Cで加熱再生 処理を施し、一定時間常温（25°C)で放置した後に分極処理を施すことを、放置時間 を変えながら繰り返し行い、放置時間毎に分極処理の前後の静電容量を LCRメータ 一で測定することにより、放置時間に対する分極処理の前後の静電容量の値のデー タを得た。結果を図 8に示す。図 8には、電気的定数として静電容量を採用した場合 における、圧電 /電歪膜 5に加熱処理を行った後の放置時間 (横軸）と、静電容量（ 相対値、縦軸）と、の関係が示されている。図 8において、 X印は分極処理の前の静 電容量を、〇印は分極処理の後の静電容量を示し、分極処理の前後における変化 の方向が矢印で示されている。
[0046] 放置時間 Ohrでは、分極処理を行った圧電 /電歪膜 5の静電容量が、分極処理を 行う前の圧電 /電歪膜 5の静電容量より、相対的に大きくなつているのに対して、放 置時間 2hrを境にして、放置時間 3hr以降では、分極処理を行った圧電/電歪膜 5 の静電容量が、分極処理を行う前の圧電 Z電歪膜 5の静電容量より、相対的に小さ くなつていることがわかる。時間に対し静電容量の値が変化し、所定の時間放置する ことで、値が収束してレ、くことから圧電/電歪膜 5の内部応力が少なくなつていること が推察出来るから、この圧電/電歪膜 5では 3hr以上放置させた後に分極処理を行 えば、圧電 Z電歪膜 5における所定の能力が確実に確保された、優れた圧電 Z電歪 デバイスを得ることが可能なことがわかる。
[0047] 尚、上記材料で形成された圧電/電歪膜 5の熱膨張比は 13. 5 X 10_6Z°Cで、セ ラミック基板 1の熱膨張比は 9. 2 X 10_6Z°Cであるため、熱を加えた際熱膨張差に より圧電 Z電歪膜 5に熱応力が発生する。その熱による応力が、放置により開放され るため容易に所定の能力を確保出来ると推定される。 [0048] 図 7は、圧電/電歪デバイスに組み込まれたものではなく圧電/電歪素子単体に おいて、圧電 Z電歪膜に加熱処理を行った後の放置時間 (横軸）と、静電容量 (相対 値、縦軸）と、の関係を示したグラフである。使用した圧電/電歪素子は、図 5及び図 6に示されるものであり、単体のため、圧電 Z電歪膜を厚くして、直方体状の圧電/ 電歪膜とし (圧電 Z電歪体 15と呼ぶ）、その圧電 Z電歪体 15を正負の電極（上部電 極 6及び下部電極 4)で挟んだものとした。尚、図 5において、上部電極 6の厚さは省 略され、表現されていない。
[0049] 図 5及び図 6に示される圧電 /電歪素子は、以下にようにして作製されたものである 。先ず、圧電/電歪材料 (Bi Na ) TiO (チタン酸ナトリウムビスマス）を主成分と
0. 5 0. 5 3
する粉末にバインダを混合し、造粒した後に、プレス機を使用して直方体に成形して 、焼成する。そして、焼成した直方体を、ワイヤーソーを使用して、指定寸法に切り出 し、圧電 /電歪体 15を得る。次いで、その圧電 /電歪体 15に、電極材料 (Au)を用 レ、、スパッタリング法を使用して、上部電極 6及び下部電極 4を形成する。
[0050] このようにして作製された図 5及び図 6に示される態様の圧電/電歪素子（単体）に 対して、 350°Cで加熱再生処理を施し、一定時間常温（25°C)で放置した後に分極 処理を施すことを、放置時間を変えながら繰り返し行い、放置時間毎に分極処理の 前後の静電容量を LCRメーターで測定することにより、放置時間に対する分極処理 の前後の静電容量の値のデータを得た。その結果を示したグラフが図 7である。図 7 において、 X印は分極処理の前の静電容量を、〇印は分極処理の後の静電容量を 示し、分極処理の前後における変化の方向が矢印で示されている。
[0051] 放置時間 Ohrでは、分極処理を行った圧電 Z電歪体 15の静電容量が、分極処理 を行う前の圧電 Z電歪体 15の静電容量より、相対的に大きくなつているのに対して、 放置時間 0. lhrを境にして、放置時間 0. 2hr以降では、分極処理を行った圧電 Z 電歪体 15の静電容量が、分極処理を行う前の圧電 Z電歪体 15の静電容量より、相 対的に小さくなつていることがわかる。時間に対し静電容量の値が変化し、所定の時 間放置することで、値が収束してレ、くことから圧電 Z電歪体 15の内部応力が少なくな つていることが推察出来るから、この圧電/電歪体 15では 0. 2hr以上放置させた後 に分極処理を行えば、圧電 /電歪体 15における所定の能力が確実に確保された、 優れた圧電/電歪素子を得ることが可能なことがわかる。
[0052] 尚、本発明に係る圧電/電歪素子の製造方法においては、成形方法、切断方法、 電極形成方法、焼成方法を限定するものではなぐ又、これらの工程順序も必要に応 じて変更することが出来る。例えば、成形方法としてドクターブレード法等のテープ成 形法や押し出し成形法等、電極形成方法としてスクリーン印刷法やスタンプ法等、切 断方法としてナイフカット法やダイサ一法等、も好適に適用することが出来る。又、例 えば、切断工程や電極形成工程を焼成前に行うことも可能である。
産業上の利用可能性
[0053] 本発明に係る圧電 /電歪素子の製造方法は、屈曲変位を利用するァクチユエータ や、音圧や流体の粘性を測定するためのセンサ等の、圧電 /電歪デバイスを製造す る手段として利用することが可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 下部電極と、圧電/電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させた圧電 /電歪素子を 製造する方法であって、
前記圧電 /電歪膜に加熱処理を行い、その後に放置をして、前記圧電 /電歪膜 の前記加熱処理後における電気的定数の値が収束した後に、前記圧電 /電歪膜に 分極処理を行う工程を有する圧電 /電歪素子の製造方法。
[2] 前記放置の際の温度が、前記圧電/電歪膜の相変態点温度以下である請求項 1 に記載の圧電 /電歪素子の製造方法。
[3] 前記圧電 /電歪膜に、少なくとも 1回、パルス状の電圧を印加して前記分極処理を 行う請求項 1又は 2に記載の圧電 /電歪素子の製造方法。
[4] 前記電気的定数は、静電容量、又は損失係数である請求項:!〜 3の何れか一項に 記載の圧電/電歪素子の製造方法。
[5] 厚肉部を周縁部に持つ薄肉ダイヤフラム部を有するセラミックスからなる基板に、少 なくとも下部電極と、圧電/電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させてなる圧電/ 電歪素子を備えた圧電 Z電歪デバイスを製造する方法であって、
前記セラミックスからなる基板を得た後に、そのセラミックスからなる基板の上に、請 求項 1〜4の何れか一項に記載の圧電 Z電歪素子の製造方法によって、圧電 Z電 歪素子を形成する工程を有する圧電/電歪デバイスの製造方法。
[6] 下部電極と、圧電/電歪膜と、上部電極とを、順次、積層させた圧電 Z電歪素子で あって、
請求項：!〜 4の何れか一項に記載の圧電 /電歪素子の製造方法によって製造され た圧電 /電歪素子。
[7] 厚肉部を周縁部に持つ薄肉ダイヤフラム部を有するセラミックスからなる基板に、請 求項 6に記載の圧電 /電歪素子を備えた圧電 /電歪デバイス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011018682A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 有機圧電材料、超音波振動子、その製造方法、超音波探触子、及び超音波医用画像診断装置
JP2013004645A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Seiko Epson Corp 圧電センサー装置、および圧電センサー装置における圧電体の分極方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007123278A1 (ja) * 2006-04-24 2007-11-01 Ngk Insulators, Ltd. 圧電／電歪膜型素子
JP4962160B2 (ja) 2007-06-20 2012-06-27 リコープリンティングシステムズ株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置
JP4784611B2 (ja) 2008-01-31 2011-10-05 ブラザー工業株式会社 圧電アクチュエータの製造方法及び液体移送装置の製造方法
JP5006354B2 (ja) * 2009-01-29 2012-08-22 日本碍子株式会社 圧電／電歪共振子
JP5669452B2 (ja) * 2009-07-28 2015-02-12 キヤノン株式会社 振動体の製造方法
JP5676216B2 (ja) 2010-11-11 2015-02-25 日本碍子株式会社 圧電素子の製造方法
US11456330B2 (en) 2019-08-07 2022-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fatigue-free bipolar loop treatment to reduce imprint effect in piezoelectric device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06244473A (ja) * 1993-02-19 1994-09-02 Toyota Motor Corp 圧電セラミックスの分極方法
JP2002176209A (ja) * 2000-12-05 2002-06-21 Murata Mfg Co Ltd 分極装置および分極方法
JP2004296784A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp 圧電磁器の分極法及び分極装置
JP2005228865A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックスの製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4692285A (en) * 1985-07-01 1987-09-08 Pennwalt Corporation Process of preparing nonfibrous, piezoelectric polymer sheet of improved activity
US5052777A (en) * 1988-04-27 1991-10-01 Sportsoft Systems, Inc. Graphics display using bimorphs
JP2692397B2 (ja) * 1991-02-25 1997-12-17 日本電気株式会社 電歪効果素子
JP2665106B2 (ja) 1992-03-17 1997-10-22 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
JP3151644B2 (ja) 1993-03-08 2001-04-03 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
KR950029236A (ko) * 1994-04-20 1995-11-22 김은영 압전 세라믹-고분자 복합재료 및 그 제조방법
JP3388060B2 (ja) 1994-11-25 2003-03-17 日本碍子株式会社 流体の特性測定用素子及び流体の特性測定装置
JP3119138B2 (ja) * 1995-10-06 2000-12-18 株式会社村田製作所 圧電磁器及びその製造方法
JP3344888B2 (ja) * 1995-12-28 2002-11-18 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法
DE29623089U1 (de) * 1996-05-23 1997-12-11 Siemens AG, 80333 München Piezoelektrisches Element
JPH10190387A (ja) * 1996-12-25 1998-07-21 Kyocera Corp 圧電振動子の製造方法
JP2000209063A (ja) * 1998-11-12 2000-07-28 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
EP1176403A3 (en) * 2000-07-28 2003-03-19 Seiko Epson Corporation Detector of liquid consumption condition
JP3733861B2 (ja) * 2001-02-01 2006-01-11 株式会社村田製作所 積層圧電体の分極方法
US6705708B2 (en) * 2001-02-09 2004-03-16 Seiko Espon Corporation Piezoelectric thin-film element, ink-jet head using the same, and method for manufacture thereof
JP3728623B2 (ja) * 2001-03-02 2005-12-21 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
US6705208B2 (en) * 2001-04-18 2004-03-16 Food Equipment Technologies Company, Inc. Beverage brewer with automatic safety brew basket lock and method
JP3770210B2 (ja) 2002-06-20 2006-04-26 株式会社村田製作所 圧電部品の製造方法
JP3894112B2 (ja) * 2002-12-03 2007-03-14 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
KR100519764B1 (ko) * 2003-03-20 2005-10-07 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드의 압전 액츄에이터 및 그 형성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06244473A (ja) * 1993-02-19 1994-09-02 Toyota Motor Corp 圧電セラミックスの分極方法
JP2002176209A (ja) * 2000-12-05 2002-06-21 Murata Mfg Co Ltd 分極装置および分極方法
JP2004296784A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp 圧電磁器の分極法及び分極装置
JP2005228865A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックスの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1901362A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011018682A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 有機圧電材料、超音波振動子、その製造方法、超音波探触子、及び超音波医用画像診断装置
JP2013004645A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Seiko Epson Corp 圧電センサー装置、および圧電センサー装置における圧電体の分極方法
US9112142B2 (en) 2011-06-15 2015-08-18 Seiko Epson Corporation Piezoelectric sensor device, and polarization method of piezoelectric body of piezoelectric sensor device

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