JP2002232032A - 積層圧電体の分極方法 - Google Patents
積層圧電体の分極方法Info
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Abstract
上を図る積層圧電体の分極方法を提供する。 【解決手段】複数の圧電体層1a〜1dと複数の内部電
極2a〜2cとを交互に積層し、隣合う圧電体層1b,
1cを厚み方向に互いに逆方向に分極する積層圧電体1
の分極方法において、積層圧電体1に対し厚み方向に一
方向の電界を印加し、厚み方向に一様に分極する一次分
極工程と、内部電極2bの両側の圧電体層1b,1cに
逆向きの電界を印加し、内部電極2bの片側の圧電体層
1bの分極軸のみを反転させる二次分極工程とを備え
る。二次分極は、分極軸が反転した圧電体層1bにおけ
る二次分極後の残留分極度Pr2 が一次分極後の残留分
極度Pr1 を越えない範囲で行われる。
Description
フィルタなどに使用される積層圧電体の分極方法、特に
複数の圧電体層と複数の内部電極とを交互に積層し、隣
合う圧電体層を厚み方向に互いに逆方向に分極する積層
圧電体の分極方法に関するものである。
リアスが小さく、共振周波数と***振周波数との差df
を大きくできる長さモード圧電共振子が提供されている
(特開平10−4330号公報)。図1はこの長さモー
ド圧電共振子10の一例を示す。圧電共振子10は、複
数の圧電体層12と複数の内部電極13とが交互に積層
された基体11を持ち、内部電極13の両側の圧電体層
12が互いに逆向きに分極されている。基体11の対向
面には、1つおきに内部電極13を被覆する絶縁膜1
4,15が形成され、さらにその上に外部電極16,1
7が形成されている。そのため、外部電極16,17は
内部電極13に対して1つおきに交互に接続される。こ
のような構造の圧電共振子10の場合、圧電体層12の
分極度が特性に大きく影響するので、各素子内での分極
度バラツキおよび素子間での分極度バラツキをできるだ
け小さくすることが求められる。
圧電体を形成し、これを分極した後、細分することで製
作する。積層圧電体の分極処理は、図2に示す方法で行
なっている。1はブロック状の圧電セラミックスよりな
る積層圧電体であり、ここでは説明を簡単にするため4
層の圧電体層1a〜1dで構成されたものを示すが、実
際には多層に積層されたものである。圧電体層1a〜1
dの間には内部電極2a〜2cが設けられ、内部電極2
a〜2cは圧電体1の外側面に交互に引き出され、側面
電極3,4と接続されている。そして、側面電極3,4
間に直流電界を印加することにより、内部電極2bの両
側の圧電体層1b,1cを矢印Pで示すように互いに逆
向きに分極し、所定の分極度を得ている。
極2a〜2cの端部に電界が集中するため、分極度分布
が均一にならないという問題があった。図3は1つの圧
電体層における分極度分布の一例を示し、斜線は分極度
を表す。図から分かるように、圧電体1に対し厚み方向
に電界を印加すると、圧電体1の四隅部の分極度が著し
く高くなり(凹状分布)、均一な分極度分布が得られな
い。その結果、このような分極度分布が不均一な圧電体
層を積層したもの(ブロック)を短冊状に切り出し、さ
らに短冊をカットして素子として使用する場合、ブロッ
クの周辺部の圧電体は使用できなくなり、圧電体の使用
範囲(収率)が大きく制限されてしまうという問題があ
った。
共振子(fr=450kHz,df=55kHz)用の
積層圧電体を図2のような方法で分極すると、ブロック
内の分極度dfのばらつきは約10kHzにも及ぶ大き
な分布を示す。そのため、良品として使用できる素子は
ブロック中央付近から切り出された素子のみで、ブロッ
ク周辺の素子は殆ど分極不良となっていた。
する主面の外部電極に電界を印加して、積層圧電体の厚
み方向に一方向の分極(初期分極)を行った後、内部電
極を交互に外部に引き出す側面電極を形成し、側面電極
間に電界を印加して内部電極の片側の圧電体層の分極軸
のみを反転させ(分極反転)、所望の分極度を得る方法
を提案した(特願2000−52743号)。この方法
は、図4に示すように、初期分極の段階では周辺部と中
央部とでΔP1 の分極度ばらつきがある場合でも、逆方
向の電界をかけて分極軸を反転させると、ΔP2 まで分
極度ばらつきを小さくでき、初期分極時の分極度分布の
不均一が是正されるという知見に基づいている。
が反転した圧電体層の飽和分極度Pmax を、初期分極時
の飽和分極度Pmax とほぼ等しくなるまで分極すると、
分極度ばらつきが小さくなったとは言え、分極反転させ
た圧電体層の分極度分布は反転前と同様に凹状になって
しまう。そのため、上記の方法で分極軸が逆向きの圧電
体層が交互に積層された積層圧電体を構成した場合、凹
状分布を持つ分極反転した圧電体層と凹状分布を持つ分
極反転しない圧電体層とが交互に積層されることにな
り、積層圧電体全体としてみると、必ずしも均一な分極
度分布が得られない可能性があった。
の分極度分布をできるだけ均一にし、収率の向上を図る
積層圧電体の分極方法を提供することにある。
たは3に記載の発明により達成される。すなわち、請求
項1に記載の発明は、複数の圧電体層と複数の内部電極
とを交互に積層し、隣合う圧電体層を厚み方向に互いに
逆方向に分極する積層圧電体の分極方法において、上記
積層圧電体に対し厚み方向に一方向の電界を印加し、厚
み方向に一様に分極する一次分極工程と、上記内部電極
の両側の圧電体層に互いに逆向きの電界を印加し、内部
電極の片側の圧電体層の分極軸のみを反転させる二次分
極工程とを備え、上記二次分極は、分極軸が反転した圧
電体層における二次分極後の残留分極度Pr2 が一次分
極後の残留分極度Pr1 を越えない範囲で行われること
を特徴とする積層圧電体の分極方法を提供する。また、
請求項3に記載の発明は、複数の圧電体層と複数の内部
電極とを交互に積層し、隣合う圧電体層を厚み方向に互
いに逆方向に分極する積層圧電体の分極方法において、
上記内部電極の両側の圧電体層に互いに逆向きの電界を
印加し、内部電極の両側の圧電体層を互いに逆向きに分
極する一次分極工程と、上記内部電極の両側の圧電体層
に、一次分極工程における電界と反対方向の電界を互い
に逆向きに印加し、内部電極の両側の圧電体層の分極軸
を反転させる二次分極工程とを備え、上記二次分極は、
分極軸が反転した圧電体層における二次分極後の残留分
極度Pr2 が一次分極後の残留分極度Pr1 を越えない
範囲で行われることを特徴とする積層圧電体の分極方法
を提供する。
に一方向の電界を印加し、厚み方向に一様に分極する一
次分極を行う。次に、内部電極の両側の圧電体層に逆向
きの電界を印加し、内部電極の片側の圧電体層の分極軸
のみを反転させる二次分極を行う。図5は請求項1にか
かる分極方法の一例を示す。まず、積層圧電体1の表裏
面に表裏電極5,6を形成し、積層圧電体1に対し厚み
方向の直流電界を印加して厚み方向に一方向に分極(一
次分極)する。その後、内部電極2a〜2cを積層圧電
体1の外側面に交互に引き出し、側面電極3,4と接続
する。そして、側面電極3,4間に直流電界を印加する
ことにより、内部電極2bの両側の圧電体層1b,1c
に互いに逆向きの電界を印加し、内部電極2bの片側の
圧電体層1bの分極軸のみを反転させる(二次分極)。
なお、内部電極2bの他側の圧電体層1cは再分極され
るだけで、分極軸は反転しない。
て種々実験を行ったところ、二次分極の進行度(残留分
極度)によって、分極軸が反転した圧電体層1bの分極
度分布が変化することを発見した。図6は二次分極の進
行に伴う2つの圧電体層1b,1cにおける分極度分布
の変化の一例をモデル化して示したものである。矢印は
分極方向を示す。(a)は一次分極後の分極度分布であ
り、共に凹状分布を有する。(b)〜(d)は二次分極
の進行に伴う分極度分布の変化を示す。なお、Pr1 は
一次分極による残留分極度、Pr2 は二次分極による残
留分極度を示す。図6から明らかなように、圧電体層1
bの分極度分布は、分極軸が反転した当初は(b),
(c)のように凸状あるいはフラットな分布を示すが、
やがて(d)のように凹状に変化する。なお、図6では
(b),(c)における圧電体層1bの分極度分布が凸
状の例を示すが、材料によってはほぼフラットな分布を
示すものもある。このように二次分極が進み過ぎると、
圧電体層1bの分極度分布は一次分極時と同様な凹状の
分布(ただし分極方向は逆)になってしまう。なお、再
分極された圧電体層1cの分極度分布は依然として凹状
のままである。したがって、(d)のように逆分極が進
み過ぎた状態では、分極反転した圧電体層1bの分極度
分布と分極反転しない圧電体層1cの分極度分布とが共
に凹状となり、圧電体全体としてみると均一な分極度分
布にならない。
圧電体層1bの分極度分布が凸状あるいはフラットとな
る範囲で二次分極を停止するものである。つまり、二次
分極後の残留分極度Pr2 が一次分極後の残留分極度P
r1 を越えない範囲で二次分極している。 Pr1 ≧Pr2 このようにすれば、分極軸が反転した圧電体層1bの分
極度分布が凸状あるいはフラットで、分極軸が反転しな
い圧電体層1cの分極度分布が凹状であるから、両層の
総和として凸状の分極度分布と凹状の分極度分布とが相
殺し合うか、あるいは凹状分布の不均一度が相対的に低
減され、積層圧電体1全体としてみると、ほぼ均一な分
極度分布が得られる。その結果、圧電体の使用範囲が拡
がり、収率が向上する。なお、Pr1 >Pr2 の場合に
は、2つの層1b,1cの分極度の大きさがアンバラン
スになるが、分極度分布がほぼ均一であれば、長さ振動
モード素子としての共振特性には悪影響がない。特に、
Pr2 ≒Pr1 とすれば、図6の(c)のように2つの
層1b,1cの分極度の大きさがほぼ等しく、均一な分
布の積層圧電体と等価になり、最も良好な特性となる。
体の厚み方向に第1の方向の電界を印加する第1の工程
と、積層圧電体の厚み方向に第1の方向と逆方向の電界
を印加する第2の工程とを含み、第2の工程によって第
1の工程で形成された積層圧電体の分極軸を一様に反転
させることを特徴としている。すなわち、一次分極、つ
まり積層圧電体に対し厚み方向に一様に分極する工程を
1回だけ実施してもよいが、図4の初期分極と同様に、
分極度分布が凹状になり、中央部と端部との差ΔP1 が
大きい。そこで、一次分極を複数回実施し、積層圧電体
全体にわたって分極軸を反転させれば、図4の分極反転
と同様に、中央部と端部との差ΔP2 が小さくなり、分
極度分布の不均一を是正することができる。このように
一次分極における分極度分布の不均一を是正すること
で、二次分極後の圧電体層の分極度分布の不均一も是正
される。なお、第2の工程の回数は1回に限らず、複数
回実施してもよい。
体層に互いに逆向きの電界を印加し、内部電極の両側の
圧電体層を互いに逆向きに分極する一次分極を行う。一
次分極の後、内部電極の両側の圧電体層に、上記電界と
反対方向の電界を互いに逆向きに印加し、内部電極の両
側の圧電体層の分極軸を反転させる二次分極を行う。つ
まり、内部電極の両側の圧電体層が最初の分極軸方向と
反転する。図7は請求項3にかかる分極方法の一例を示
す。まず、内部電極2a〜2cを積層圧電体1の外側面
に交互に引き出し、これら内部電極2a〜2cと導通す
る側面電極3,4を形成する。そして、側面電極3,4
間に直流電界を印加することにより、内部電極2bの両
側の圧電体層1b,1cを互いに逆向きに分極する(一
次分極)。この分極工程は、従来(図2参照)における
分極工程と同じである。次に、側面電極3,4間に逆方
向の直流電界を印加し、内部電極2bの両側の圧電体層
1b,1cの分極軸を同時に反転させる(二次分極)。
この場合も、分極軸が反転した圧電体層1b,1cにお
ける二次分極後の残留分極度Pr2 が一次分極後の残留
分極度Pr1 を越えない範囲で、二次分極を行う。この
場合には、内部電極2bの両側の圧電体層1b,1cの
分極軸が反転し、再分極層が存在しないので、2つの層
1b,1cの分極条件が同じになり、分極度分布の均一
化を図るとともに、2つの層1b,1cの分極度の大き
さを同じにできる。
場合の圧電体層1b,1cにおける分極度分布の変化を
示す。矢印は分極方向を示す。(a)は一次分極後の分
極度分布であり、共に凹状分布を有する。(b)〜
(d)は二次分極の進行に伴う分極度分布の変化を示
す。二次分極によって分極軸が反転した後、2つの層1
b,1cの分極度がほぼ等しく、その分極度分布が共に
フラットあるいはやや凸状の分布となり、両層1b,1
cの分極度分布の不均一度が低減される。そして、残留
分極度Pr2 を一次分極による残留分極度Pr1とほぼ
一致するまで二次分極を行うと、(c)のように2つの
層1b,1cが共にフラットあるいはやや凸状の分布
で、かつ分極度も高くなり、理想的な分布となる。二次
分極がさらに進行すると、(d)のように凹状の分布と
なる。したがって、Pr1 ≧Pr2 となるように二次分
極条件を設定することで、全体として均一な分極度分布
を持つ積層圧電体1を得ることができる。
ク状の積層圧電体に対して行ない、二次分極工程を短冊
状の積層圧電体に対して行うのが望ましい。すなわち、
生産性を高めるためには、一次分極および二次分極を共
にブロック状の積層圧電体に対して行なうのがよいが、
一次分極時における分極度分布の不均一は図3に示すよ
うに3次元的に現れるので、ブロック状態のまま二次分
極を行うと、分極度分布の不均一を解消しにくい。そこ
で、短冊状に切り出した後で二次分極を行なえば、各短
冊の分極度分布に応じて電界強度や時間を設定できるの
で、短冊間および短冊内の分極度バラツキを小さくする
ことが可能となる。
層圧電体は、厚み方向に一様に分極されているので、長
さ振動が励振されない。そこで、拡がり振動モードの共
振周波数と***振周波数との差DFを求め、これを分極
度としている。一方、二次分極を行った積層圧電体は分
極方向が相反する層を有するので、長さ振動が励振さ
れ、この長さ振動モードの共振周波数と***振周波数と
の差dfを求めて分極度としている。このように振動モ
ードの異なる2種類の分極度をそのまま比較できないの
で、一次分極後の積層圧電体の拡がり振動のDFを電気
機械結合係数Kに換算して残留分極度Pr1 とし、二次
分極後の積層圧電体の長さ振動のdfを電気機械結合係
数Kに換算して残留分極度Pr2 とし、この残留分極度
Pr1 ,Pr 2 を比較することで、二次分極の範囲を決
定している。また、請求項3の場合には、一次分極を行
った積層圧電体の段階で、分極方向が相反する層を有す
るので、長さ振動が励振される。そのため、一次分極の
残留分極度Pr1 も二次分極の残留分極度Pr2 も共
に、長さ振動の共振周波数と***振周波数との差dfを
電気機械結合係数Kに換算した値から求めることができ
る。
ックスについて、一次分極の残留分極度Pr1=50k
Hzとした場合に、二次分極の印加電圧を変化させた時
の短冊での分極軸が反転する層(分極反転層と呼ぶ)の
分極度Pr2 の変化を示し、図10は図9のA〜Fの各
点における分極度分布を示している。なお、参考まで
に、図9には印加電圧を変化させた時の圧電体層(正分
極層と呼ぶ)の分極度の変化も図示してある。圧電体層
の厚みは0.56mmとした。
転層では二次分極の電圧上昇に伴って減極し、約900
vで分極軸が反転し、それ以後は分極度が上昇する。分
極反転後、二次分極の電圧が約1000v付近になる
と、分極反転層の残留分極度Pr 2 が約50kHzとな
り、一次分極の残留分極度Pr1 とほぼ等しくなる。二
次分極の電圧が900v〜約1000v付近になるまで
の間(D点,E点参照)、分極度分布がほぼフラットあ
るいはやや凸状であり、約1000v付近以上になると
(F点参照)、分極度分布が凹状になることがわかる。
よって、この場合の二次分極の電圧は、Pr1 ≧Pr2
の範囲、つまり900v〜1000vの範囲とすればよ
い。
は分極度が0のままであるが、それ以後、分極度が上昇
する。その間、短冊内での分極度分布は凹状のままで変
化しない。図9,図10には、再分極を行った圧電体層
については図示していないが、再分極層の場合には、二
次分極における電界が一次分極における分極度を越える
まで変化せず、一次分極の分極度を越えて初めて、二次
分極における分極度が優勢となる。その間、正分極層と
同様に短冊内での分極度分布は凹状のままで変化しな
い。
法の実施例と比較例とを説明する。本実施例では、長さ
モード圧電共振子(df=55kHz)の材料としてP
ZT系の積層圧電体を用いた。
モード圧電共振子の製造工程を示す。まず、圧電セラミ
ックスよりなるグリーンシートの片面に銀,パラジウ
ム,有機バインダなどを含む内部電極用の導電ペースト
を塗布し、これを交互に積層し、約1200℃で一体的
に焼成して20mm×30mm×3.9mmのブロック
状の積層圧電体1を形成した。そして、このブロック1
の表裏面に表裏電極5,6を形成し、恒温槽において表
裏電極5,6間に直流電界を印加し、一次分極を行った
(図11の(a)参照)。一次分極の条件は、電界:
1.5kv/mm、分極時間:10min、保持温度:
70℃で一定とした。その後、150℃×1hrの条件
でエージング処理を行った。
1の側面に、内部電極を交互に引き出すための側面電極
3,4を形成した。そして、この積層圧電体1をダイサ
ーを用いて、内部電極2a〜2cに対して垂直な方向に
1素子分の幅で短冊状に切り出した。切り出された短冊
1Aに対し、側面電極3,4により直流電界を印加し、
二次分極を行った(図11の(b)参照)。この時、個
々の短冊1Aの分極度を分極時間の制御により所定値に
揃えた。二次分極の条件は、電界:1.5kv/mm、
分極温度:70℃で一定とした。分極時間を制御して、
所定の分極度(長さモード素子の分極度df=55kH
zに対応した短冊の分極度)に調整した。その後、25
0℃×1hrの条件でエージング処理を行った。
の長さ振動モードの共振周波数と***振周波数との差d
fを電気機械結合係数Kに換算した値(残留分極度Pr
2 )が、一次分極後のブロック1の拡がり振動モードの
共振周波数と***振周波数との差DFを電気機械結合係
数Kに換算した値(残留分極度Pr1 )を越えない範囲
としている。すなわち、 Pr1 ≧Pr2 二次分極後の短冊1Aに対し、側面に露出した電極を1
つおきに絶縁材で被覆し、その上に銀電極を形成した。
これをダイサーで切断して、1.5mm×1.5mm×
3.8mmの長さモード圧電共振子1Bを得た(図11
の(c)参照)。この圧電共振子1Bの具体的構造は、
図1と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ック状の積層圧電体を形成し、その側面に内部電極を交
互に引き出すための側面電極を形成し、恒温槽において
積層圧電体の側面電極に直流電界を印加し、分極を行っ
た(図2参照)。分極条件は、電界:1.5kv/m
m、保持温度:70℃で一定とした。分極時間を制御し
て、所定の分極度DF=2.0±0.2kHzに調整し
た。この場合の分極度DFは、ブロックの拡がり振動モ
ードの共振周波数と***振周波数との差から求めた。そ
の後、250℃×1hrの条件でエージング処理を行
い、所定寸法にカットして長さモード圧電共振子を得
た。
インピーダンスの周波数特性を測定し、共振周波数と反
共振周波数との差として、df=55kHzの値を得
た。表1,表2は、特性分類工程での第1実施例と比較
例の分極度dfおよび共振周波数frのロット変動にお
ける比較を示す。σn-1 は標準偏差、rは最大値と最小
値との差である。
準偏差σn-1 の平均値で比較すると、第1実施例では
0.91kHz、比較例では2.04kHzであり、第
1実施例は比較例に比べて、分極度dfのばらつきを約
1/2に改善できた。また、共振周波数frの標準偏差
σn-1 の平均値で比較すると、第1実施例では1.01
kHz、比較例では1.28kHzであり、共振周波数
frで約30%のばらつきを改善できた。
モード圧電共振子の製造工程を示す。この実施例では、
ブロック1の段階で一次分極を複数回実施し(図12の
(a)および(b)参照)、ブロック1全体に亘って分
極軸を反転させたものである。この場合には、図4の分
極反転と同様に、中央部と端部との差ΔP2 が小さくな
るので、(c)で短冊1Aにカットした段階で、短冊1
A間および短冊1A内での分極度ばらつき(凹状分布)
が小さくなる。そのため、(c)で二次分極を行うと、
二次分極後の再分極された圧電体層1cの凹状の分極度
分布が均一化される。なお、(b)の工程の回数は1回
に限らず、複数回実施してもよい。
よび共振周波数frのロット変動を示す。表3から明ら
かなように、分極度dfの標準偏差σn-1 の平均値は
0.85kHz、共振周波数frの標準偏差σn-1 の平
均値は0.96kHzであり、第1実施例に比べてさら
にばらつきを改善できた。
モード圧電共振子の製造工程を示す。圧電セラミックス
よりなるグリーンシートの片面に銀,パラジウム,有機
バインダなどを含む内部電極用の導電ペーストを塗布
し、これを交互に積層し、約1200℃で一体的に焼成
して20mm×30mm×3.9mmのブロック状の積
層圧電体1を形成した。そして、積層圧電体1の側面に
内部電極を交互に引き出すための側面電極3,4を形成
し、恒温槽において側面電極間に直流電界を印加し、一
次分極を行った(図13の(a)参照)。一次分極の条
件は、電界:1.5kv/mm、分極時間:10mi
n、保持温度:70℃で一定とした。その後、150℃
×1hrの条件でエージング処理を行った。
体1をダイサーを用いて、内部電極に対して垂直な方向
に1素子分の幅で短冊状に切り出した。切り出された短
冊1Aに対し、側面電極3,4により直流電界を印加
し、二次分極を行った(図13の(b)参照)。この
時、短冊1Aへの電圧印加の方向は、一次分極と逆方向
に行った。個々の短冊1Aの分極度を分極時間の制御に
より所定値に一定に揃えた。二次分極の条件は、電界:
1.5kv/mm、分極温度:70℃で一定とした。分
極時間を制御して、所定の分極度(長さモード素子の分
極度df=55kHzに対応した短冊の分極度)に調整
した。その後、250℃×1hrの条件でエージング処
理を行った。
の短冊の長さ振動モードの共振周波数と***振周波数と
の差dfを電気機械結合係数Kに換算した残留分極度P
r2 が、一次分極後のブロックの長さ振動モードの共振
周波数と***振周波数との差DFを電気機械結合係数K
に換算した残留分極度Pr1 を越えない範囲としてい
る。すなわち、 Pr1 ≧Pr2 二次分極後の短冊1Aに対し、側面に露出した電極を1
つおきに絶縁材で被覆し、その上に銀電極を形成した。
これをダイサーで切断して、1.5mm×1.5mm×
3.8mmの長さモード圧電共振子1Bを得た。この圧
電共振子1Bの構造も第1実施例の圧電共振子と同じで
ある。
における圧電共振子について、そのインピーダンスの周
波数特性を測定し、共振周波数と***振周波数との差と
してdf=55kHzの値を得た。表4は、第3実施例
における分極度dfおよび共振周波数frのロット変動
を示す。表4から明らかなように、分極度dfの標準偏
差σn-1 の平均値は1.03kHz、共振周波数frの
標準偏差σn-1 の平均値は0.92kHzであり、分極
度dfのばらつきは第1実施例に比べてやや大きいが、
共振周波数frのばらつきは3つの実施例の中で最も小
さい。
れるものではない。例えば、図11〜図13では、短冊
状の圧電体1Aに対して1回だけ二次分極を行なった
が、二次分極を複数回繰り返してもよい。つまり、電界
方向を逆にして分極軸の反転を複数回繰り返してもよ
い。また、量産性および分極度分布を考慮して、ブロッ
ク状の積層圧電体に対して一次分極を行い、短冊状の積
層圧電体に対して二次分極を行うようにしたが、ブロッ
ク状の積層圧電体に対して一次分極および二次分極を行
ってもよいし、短冊状の積層圧電体に対して一次分極お
よび二次分極を行ってもよい。
5,6,11,12)において、二次分極後、分極軸が
反転した圧電体層の残留分極度を仮にPr2 として説明
した。これは理解しやすいようにモデル化したものであ
って、実際にはこれらの例では二次分極後の短冊全体
(再分極層および分極軸が反転した圧電体層を含む)を
長さ振動モードで励振させて、その残留分極度をPr2
とした。
に記載の方法によれば、積層圧電体を厚み方向に一様に
分極する一次分極を行った後、内部電極の片側の圧電体
層の分極軸のみを反転させる二次分極を行う場合に、分
極軸が反転した圧電体層における二次分極後の残留分極
度Pr2 が一次分極後の残留分極度Pr1 を越えない範
囲で二次分極を行うようにしたので、分極軸が反転した
圧電体層の分極度分布が凸状あるいはフラットとなる範
囲で二次分極を停止させることができる。そのため、分
極軸が反転した圧電体層の分極度分布が凸状あるいはフ
ラットで、分極軸が反転しない圧電体層の分極度分布が
凹状であるから、積層圧電体全体としてみると、ほぼ均
一な分極度分布が得られる。その結果、積層圧電体を切
り出して使用するとき、その使用範囲が拡がり、収率が
向上する。
部電極の両側の圧電体層を互いに逆向きに分極する一次
分極を行った後、内部電極の両側の圧電体層の分極軸を
反転させる二次分極を行う場合に、分極軸が反転した圧
電体層における二次分極後の残留分極度Pr2 が一次分
極後の残留分極度Pr1 を越えない範囲で二次分極を行
うようにしたので、反転分極しない圧電体層が残らず、
分極度分布を一層均一化できるとともに、隣合う圧電体
層の分極度がほぼ等しいので、良好な共振特性を得るこ
とができる。
である。
極度分布を示す斜視図である。
である。
である。
圧電体層の分極度分布の変化を示す図である。
である。
圧電体層の分極度分布の変化を示す図である。
転層の分極度の変化を示す図である。
ある。
を示す工程図である。
を示す工程図である。
を示す工程図である。
Claims (4)
- 【請求項1】複数の圧電体層と複数の内部電極とを交互
に積層し、隣合う圧電体層を厚み方向に互いに逆方向に
分極する積層圧電体の分極方法において、上記積層圧電
体に対し厚み方向に一方向の電界を印加し、厚み方向に
一様に分極する一次分極工程と、上記内部電極の両側の
圧電体層に互いに逆向きの電界を印加し、内部電極の片
側の圧電体層の分極軸のみを反転させる二次分極工程と
を備え、上記二次分極は、分極軸が反転した圧電体層に
おける二次分極後の残留分極度Pr2 が一次分極後の残
留分極度Pr1 を越えない範囲で行われることを特徴と
する積層圧電体の分極方法。 - 【請求項2】上記一次分極工程は、上記積層圧電体の厚
み方向に第1の方向の電界を印加する第1の工程と、上
記積層圧電体の厚み方向に第1の方向と逆方向の電界を
印加する第2の工程とを含み、上記第2の工程によって
第1の工程で形成された積層圧電体の分極軸を一様に反
転させることを特徴とする請求項1に記載の積層圧電体
の分極方法。 - 【請求項3】複数の圧電体層と複数の内部電極とを交互
に積層し、隣合う圧電体層を厚み方向に互いに逆方向に
分極する積層圧電体の分極方法において、上記内部電極
の両側の圧電体層に互いに逆向きの電界を印加し、内部
電極の両側の圧電体層を互いに逆向きに分極する一次分
極工程と、上記内部電極の両側の圧電体層に、一次分極
工程における電界と反対方向の電界を互いに逆向きに印
加し、内部電極の両側の圧電体層の分極軸を反転させる
二次分極工程とを備え、上記二次分極は、分極軸が反転
した圧電体層における二次分極後の残留分極度Pr2 が
一次分極後の残留分極度Pr1 を越えない範囲で行われ
ることを特徴とする積層圧電体の分極方法。 - 【請求項4】上記一次分極はブロック状の積層圧電体に
対して行なわれ、二次分極はブロック状の積層圧電体を
内部電極に対して垂直な方向に1素子分の幅で切断して
なる短冊状の積層圧電体に対して行われることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載の積層圧電体の
分極方法。
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