JPH09162680A - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents
圧電振動子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH09162680A JPH09162680A JP31504895A JP31504895A JPH09162680A JP H09162680 A JPH09162680 A JP H09162680A JP 31504895 A JP31504895 A JP 31504895A JP 31504895 A JP31504895 A JP 31504895A JP H09162680 A JPH09162680 A JP H09162680A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric vibrator
- temperature
- pzt
- heat
- piezoelectric material
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振子等に用いられる圧電振動子において、
分極後の加工による歪みや変質層の発生、ＰＺＴ系圧電
材料内の均質性ばらつきにより生じる特性劣化やばらつ
きのない、高信頼性圧電振動子とその製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 圧電振動子は、酸素が熱拡散により内部
まで浸透し得る形状で、酸素濃度１０％以上の雰囲気
中、所定の焼成温度より５０〜５００℃低い範囲内の温
度で、３０分以上の熱処理をしたＰＺＴ系の圧電材料よ
り構成されており、厚物の焼結体は２mm以下の厚みに切
り出した後上記条件にて熱処理し、２mm以下の薄物成形
体は焼成後引き続き上記条件にて熱処理し、その後分
極、研磨、電極蒸着、切断したのち圧電振動子として形
成する。
分極後の加工による歪みや変質層の発生、ＰＺＴ系圧電
材料内の均質性ばらつきにより生じる特性劣化やばらつ
きのない、高信頼性圧電振動子とその製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 圧電振動子は、酸素が熱拡散により内部
まで浸透し得る形状で、酸素濃度１０％以上の雰囲気
中、所定の焼成温度より５０〜５００℃低い範囲内の温
度で、３０分以上の熱処理をしたＰＺＴ系の圧電材料よ
り構成されており、厚物の焼結体は２mm以下の厚みに切
り出した後上記条件にて熱処理し、２mm以下の薄物成形
体は焼成後引き続き上記条件にて熱処理し、その後分
極、研磨、電極蒸着、切断したのち圧電振動子として形
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はテレビジョン受像
機、通信機器用のフィルター、発振子等の圧電振動子及
びその製造方法に関するものである。
機、通信機器用のフィルター、発振子等の圧電振動子及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分と
するＰＺＴ系圧電材料を圧電振動子として仕上げるに
は、厚物焼結体をそのまま分極処理をするか、スライス
したのち分極処理し、更にスライス、切断等の材料加工
をしたのち組み立てるものであった。
するＰＺＴ系圧電材料を圧電振動子として仕上げるに
は、厚物焼結体をそのまま分極処理をするか、スライス
したのち分極処理し、更にスライス、切断等の材料加工
をしたのち組み立てるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法ではＰＺＴ系圧電材料を分極処理をして
圧電性を励起させたのち加工するため、加工歪みや加工
表面の変質層が圧電振動子の特性や信頼性を低下させる
可能性があった。
うな従来の方法ではＰＺＴ系圧電材料を分極処理をして
圧電性を励起させたのち加工するため、加工歪みや加工
表面の変質層が圧電振動子の特性や信頼性を低下させる
可能性があった。
【０００４】さらに形状の大きなＰＺＴ系圧電材料から
微小な共振子に加工していくため、焼成したＰＺＴ系圧
電材料内の均質性ばらつきが、そのまま共振子の特性ば
らつきにつながるという問題点があった。
微小な共振子に加工していくため、焼成したＰＺＴ系圧
電材料内の均質性ばらつきが、そのまま共振子の特性ば
らつきにつながるという問題点があった。
【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、高信頼性のＰＺＴ系圧電材料を有する圧電振動
子を提供することを目的とするものである。
であり、高信頼性のＰＺＴ系圧電材料を有する圧電振動
子を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の圧電振動子は、酸素が熱拡散により内部まで
浸透し得るように２mm以下の厚みとし、酸素濃度１０％
以上の雰囲気中、所定のピーク焼成温度より５０〜５０
０℃低い範囲内の温度で、３０分以上の熱処理したＰＺ
Ｔ系圧電材料より構成されるものである。
に本発明の圧電振動子は、酸素が熱拡散により内部まで
浸透し得るように２mm以下の厚みとし、酸素濃度１０％
以上の雰囲気中、所定のピーク焼成温度より５０〜５０
０℃低い範囲内の温度で、３０分以上の熱処理したＰＺ
Ｔ系圧電材料より構成されるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
形状の大きなＰＺＴ系圧電材料の焼結体を、スライス等
の厚み加工をしたのち酸素を供給しながら熱処理するこ
とにより、加工歪み、変質層の改善ができ、焼結体部位
により発生する特性ばらつきを均一化することができ
る。さらに有機系バインダー等を多く含む薄物成形体を
焼成したのち、引き続き酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、特性が良くばらつきの小さいＰＺＴ系圧電
材料を量産性良く得ることができるものである。
形状の大きなＰＺＴ系圧電材料の焼結体を、スライス等
の厚み加工をしたのち酸素を供給しながら熱処理するこ
とにより、加工歪み、変質層の改善ができ、焼結体部位
により発生する特性ばらつきを均一化することができ
る。さらに有機系バインダー等を多く含む薄物成形体を
焼成したのち、引き続き酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、特性が良くばらつきの小さいＰＺＴ系圧電
材料を量産性良く得ることができるものである。
【０００８】（実施形態１）原料を所定の組成となるよ
う秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度にて
仮焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液を加え造粒
し、ブロック形状に成形し、最適焼成ピーク温度１２０
０℃にて焼成した。このようにして得たＰＺＴ系圧電材
料のブロック型焼結体を厚み０．３mmの角板に切り出
し、前記焼成ピーク温度より１００℃低い１１００℃に
て、炉内の酸素濃度２０％の雰囲気で１時間熱処理をし
た。その後圧電振動子として特性評価するために、この
熱処理した角板と、比較として同一焼結体の熱処理して
いない角板との両面に全面電極を設け分極し、更に両面
の電極を取り除き、代わりにスポット電極を多数蒸着し
たのち切断しエネルギー閉じ込め型圧電振動子を作製し
た。これらの圧電振動子を用いて測定したループゲイン
のばらつきから、ＰＺＴ系圧電材料の均質性、特性ばら
つきを評価した。熱処理した角板から作製した圧電振動
子のループゲイン分布を図１に示す。図２は同一焼結体
の熱処理していない角板から作製した圧電振動子のルー
プゲイン分布を示す。図から明らかなように、熱処理し
ていないものに比べ熱処理したものは、ループゲインの
ばらつき巾が小さくなり、特性レベルも向上しており、
ＰＺＴ系圧電材料の均質性、特性ばらつきが改善されて
いることがわかる。しかし、熱処理温度と最適焼成温度
の差が５０℃より小さいか、もしくは最適焼成温度より
高いとＰＺＴ系圧電材料の主成分である一酸化鉛が角板
の表面から飛散し、均質性や特性にばらつきを生じるた
め好ましくない。また、熱処理中の炉内の酸素濃度が１
０％より小さいと、特性向上はみられるが経時変化が発
生し、信頼性の高い圧電振動子を得ることができない。
さらに、熱処理時間が３０分より短いと、熱処理温度が
高くても効果は少なく、圧電振動子での評価で特性向上
もばらつき改善も確認されなかった。また、厚みが２mm
より厚くなると、熱処理をしても酸素の熱拡散による内
部への浸透が十分には行なわれず、顕著な特性向上はみ
られなかった。
う秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度にて
仮焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液を加え造粒
し、ブロック形状に成形し、最適焼成ピーク温度１２０
０℃にて焼成した。このようにして得たＰＺＴ系圧電材
料のブロック型焼結体を厚み０．３mmの角板に切り出
し、前記焼成ピーク温度より１００℃低い１１００℃に
て、炉内の酸素濃度２０％の雰囲気で１時間熱処理をし
た。その後圧電振動子として特性評価するために、この
熱処理した角板と、比較として同一焼結体の熱処理して
いない角板との両面に全面電極を設け分極し、更に両面
の電極を取り除き、代わりにスポット電極を多数蒸着し
たのち切断しエネルギー閉じ込め型圧電振動子を作製し
た。これらの圧電振動子を用いて測定したループゲイン
のばらつきから、ＰＺＴ系圧電材料の均質性、特性ばら
つきを評価した。熱処理した角板から作製した圧電振動
子のループゲイン分布を図１に示す。図２は同一焼結体
の熱処理していない角板から作製した圧電振動子のルー
プゲイン分布を示す。図から明らかなように、熱処理し
ていないものに比べ熱処理したものは、ループゲインの
ばらつき巾が小さくなり、特性レベルも向上しており、
ＰＺＴ系圧電材料の均質性、特性ばらつきが改善されて
いることがわかる。しかし、熱処理温度と最適焼成温度
の差が５０℃より小さいか、もしくは最適焼成温度より
高いとＰＺＴ系圧電材料の主成分である一酸化鉛が角板
の表面から飛散し、均質性や特性にばらつきを生じるた
め好ましくない。また、熱処理中の炉内の酸素濃度が１
０％より小さいと、特性向上はみられるが経時変化が発
生し、信頼性の高い圧電振動子を得ることができない。
さらに、熱処理時間が３０分より短いと、熱処理温度が
高くても効果は少なく、圧電振動子での評価で特性向上
もばらつき改善も確認されなかった。また、厚みが２mm
より厚くなると、熱処理をしても酸素の熱拡散による内
部への浸透が十分には行なわれず、顕著な特性向上はみ
られなかった。
【０００９】（実施形態２）図３に本発明の第２の実施
形態の製造工程図を示す。原料を所定の組成となるよう
秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度８００
℃にて仮焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液を加え
造粒し、厚み１０mmのブロック形状に成形し、焼成温度
１２２０℃にて焼成した。このようにして得たＰＺＴ系
圧電材料のブロック型焼結体を厚み０．３mmの角板にス
ライス加工し、サヤ内に積層充填した状態で焼成温度よ
り１００℃低い温度にて、炉内の酸素濃度２０％の雰囲
気で１時間熱処理をした。次に角板の両面に全面電極を
形成し分極処理した後、厚み０．２mmまで両面研磨しス
ポット電極を多数蒸着した。そして所定の形状に切断
し、エネルギー閉じ込め型の圧電振動子を作製した。比
較として同一のＰＺＴ系圧電材料のブロック型焼結体を
スライス加工し、熱処理せずにそのまま分極処理、研
磨、電極蒸着、切断と工程をすすめ、前記と同様の圧電
振動子を作製した。このようにして得たそれぞれの圧電
振動子の特性を評価したところ、特性レベル、ばらつき
に大きな差があり、本発明の圧電振動子は熱処理したこ
とにより加工による特性劣化もみられずループゲイン値
の向上、ばらつきの巾の減少が確認された。つまり同一
のＰＺＴ系圧電材料においても、本発明の製造方法を用
いたことにより特性が改善されたうえ生産歩留まりが向
上し、信頼性の高い圧電振動子を量産性良く得ることが
できた。
形態の製造工程図を示す。原料を所定の組成となるよう
秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度８００
℃にて仮焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液を加え
造粒し、厚み１０mmのブロック形状に成形し、焼成温度
１２２０℃にて焼成した。このようにして得たＰＺＴ系
圧電材料のブロック型焼結体を厚み０．３mmの角板にス
ライス加工し、サヤ内に積層充填した状態で焼成温度よ
り１００℃低い温度にて、炉内の酸素濃度２０％の雰囲
気で１時間熱処理をした。次に角板の両面に全面電極を
形成し分極処理した後、厚み０．２mmまで両面研磨しス
ポット電極を多数蒸着した。そして所定の形状に切断
し、エネルギー閉じ込め型の圧電振動子を作製した。比
較として同一のＰＺＴ系圧電材料のブロック型焼結体を
スライス加工し、熱処理せずにそのまま分極処理、研
磨、電極蒸着、切断と工程をすすめ、前記と同様の圧電
振動子を作製した。このようにして得たそれぞれの圧電
振動子の特性を評価したところ、特性レベル、ばらつき
に大きな差があり、本発明の圧電振動子は熱処理したこ
とにより加工による特性劣化もみられずループゲイン値
の向上、ばらつきの巾の減少が確認された。つまり同一
のＰＺＴ系圧電材料においても、本発明の製造方法を用
いたことにより特性が改善されたうえ生産歩留まりが向
上し、信頼性の高い圧電振動子を量産性良く得ることが
できた。
【００１０】（実施形態３）図４に本発明の第３の実施
形態の製造工程図を示す。原料を所定の組成となるよう
秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度にて仮
焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液、分散剤を加え
混練し０．６mmの厚みに押し出し成形した。次に所定の
シート形状に切断しサヤ内に積層充填し最適焼成温度で
大気雰囲気中で１１５０℃で焼成した。さらに引き続き
前記焼成温度より１００℃低い温度にて、炉内の酸素濃
度を３０％の雰囲気とし１時間熱処理をした。このよう
にして得たＰＺＴ系圧電材料のシート型焼結体と、熱処
理していないＰＺＴ系圧電材料のシート型焼結体を実施
形態２と同様にして圧電振動子を作製し比較評価したと
ころ、熱処理したことにより特性が向上、安定化し、分
極処理後の加工による特性劣化やバインダー残留等によ
る特性ばらつきが改善されていることが確認された。な
お、本発明に関わる圧電振動子は、実施形態１に限定さ
れるものではなく、主旨の範囲内で変更できるものであ
る。さらに、本発明に関わる圧電振動子の製造方法は、
実施形態２，３に限定されるものではなく、特にＰＺＴ
系圧電材料の混合方法、造粒方法、成形方法、加工法、
サヤ内充填方法、電極形成方法は実施形態での説明以外
に任意であり、本発明の効果が有効であることは言うま
でもない。
形態の製造工程図を示す。原料を所定の組成となるよう
秤量し、ボールミルで混合した後、最適仮焼温度にて仮
焼した。粉砕後ＰＶＡ系バインダー溶液、分散剤を加え
混練し０．６mmの厚みに押し出し成形した。次に所定の
シート形状に切断しサヤ内に積層充填し最適焼成温度で
大気雰囲気中で１１５０℃で焼成した。さらに引き続き
前記焼成温度より１００℃低い温度にて、炉内の酸素濃
度を３０％の雰囲気とし１時間熱処理をした。このよう
にして得たＰＺＴ系圧電材料のシート型焼結体と、熱処
理していないＰＺＴ系圧電材料のシート型焼結体を実施
形態２と同様にして圧電振動子を作製し比較評価したと
ころ、熱処理したことにより特性が向上、安定化し、分
極処理後の加工による特性劣化やバインダー残留等によ
る特性ばらつきが改善されていることが確認された。な
お、本発明に関わる圧電振動子は、実施形態１に限定さ
れるものではなく、主旨の範囲内で変更できるものであ
る。さらに、本発明に関わる圧電振動子の製造方法は、
実施形態２，３に限定されるものではなく、特にＰＺＴ
系圧電材料の混合方法、造粒方法、成形方法、加工法、
サヤ内充填方法、電極形成方法は実施形態での説明以外
に任意であり、本発明の効果が有効であることは言うま
でもない。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧電振動子を、
酸素が熱拡散により内部まで浸透し得るように２mm以下
の厚みにして、酸素濃度１０％以上の雰囲気中、所定の
焼成ピーク温度より５０〜５００℃低い範囲内の温度
で、３０分以上の熱処理したＰＺＴ系圧電材料より構成
することにより特性ばらつきの少ない高信頼性の圧電振
動子を歩留まり良く得ることができるものである。さら
に形状の大きなＰＺＴ系圧電材料の焼結体を、スライス
等の厚み加工をしたのち酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、加工歪み、変質層の改善ができ、焼結体部
位により発生する特性ばらつきを均一化することができ
る。さらに有機系バインダー等を多く含む薄物成形体を
焼成したのち、引き続き酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、高特性でばらつきの小さいＰＺＴ系圧電材
料を量産性良く得ることができ、高信頼性の圧電振動子
を歩留まり良く得ることができるものである。
酸素が熱拡散により内部まで浸透し得るように２mm以下
の厚みにして、酸素濃度１０％以上の雰囲気中、所定の
焼成ピーク温度より５０〜５００℃低い範囲内の温度
で、３０分以上の熱処理したＰＺＴ系圧電材料より構成
することにより特性ばらつきの少ない高信頼性の圧電振
動子を歩留まり良く得ることができるものである。さら
に形状の大きなＰＺＴ系圧電材料の焼結体を、スライス
等の厚み加工をしたのち酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、加工歪み、変質層の改善ができ、焼結体部
位により発生する特性ばらつきを均一化することができ
る。さらに有機系バインダー等を多く含む薄物成形体を
焼成したのち、引き続き酸素を供給しながら熱処理する
ことにより、高特性でばらつきの小さいＰＺＴ系圧電材
料を量産性良く得ることができ、高信頼性の圧電振動子
を歩留まり良く得ることができるものである。
【図１】本発明の実施形態１の圧電振動子のループゲイ
ン特性の分布を示す図
ン特性の分布を示す図
【図２】従来の圧電振動子のループゲイン特性の分布を
示す図
示す図
【図３】本発明の実施形態２の圧電振動子の製造工程の
フローチャート
フローチャート
【図４】本発明の実施形態３の圧電振動子の製造工程の
フローチャート
フローチャート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 3/02 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ
Claims (3)
- 【請求項１】 厚み２mm以下の形状で、所定のピーク温
度で焼成した後、酸素濃度１０％以上の雰囲気中、前記
所定のピーク焼成温度より５０乃至５００℃低い範囲内
の温度で、３０分以上の熱処理をしたＰＺＴ系の圧電材
料より構成される圧電振動子。 - 【請求項２】 所定のピーク温度で焼成したＰＺＴ系の
圧電材料を、厚み２mm以下にスライス加工した後、酸素
濃度１０％以上の雰囲気中で、前記所定のピーク焼成温
度より５０乃至５００℃低い範囲内の温度で、３０分以
上の熱処理して形成する圧電振動子の製造方法。 - 【請求項３】 厚み２mm以下にシート成形したＰＺＴ系
の圧電材料を、所定のピーク温度で焼成したのち、酸素
濃度１０％以上の雰囲気中で、所定の焼成温度より５０
乃至５００℃低い範囲内の温度で、３０分以上の熱処理
して形成する圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31504895A JPH09162680A (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | 圧電振動子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31504895A JPH09162680A (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | 圧電振動子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162680A true JPH09162680A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18060811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31504895A Pending JPH09162680A (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | 圧電振動子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09162680A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129886A (en) * | 1997-03-31 | 2000-10-10 | Tdk Corporation | Method of preparation of piezoelectric ceramics |
| CN110041082A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 日本碍子株式会社 | 陶瓷烧成体的制造方法、以及陶瓷成型体的烧成方法 |
-
1995
- 1995-12-04 JP JP31504895A patent/JPH09162680A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129886A (en) * | 1997-03-31 | 2000-10-10 | Tdk Corporation | Method of preparation of piezoelectric ceramics |
| CN110041082A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 日本碍子株式会社 | 陶瓷烧成体的制造方法、以及陶瓷成型体的烧成方法 |
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