[發(fā)明專利]壓電/電致伸縮元件的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710140250.5
• 申請日: 2007-08-07
• 公開（公告）號: CN101290966A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大西孝生;谷信;和田敬;小泉貴昭
• 申請（專利權(quán)）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01L41/22
• 分類號: H01L41/22
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鐘晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具備由含有堿金屬或堿土金屬的壓電/電致伸縮材料形成的壓電/電致伸縮體的壓電/電致伸縮元件的制造方法。

背景技術(shù)

壓電/電致伸縮裝置，利用了其具有的由一對電極夾持膜狀壓電/電致伸縮體的壓電/電致伸縮元件的機(jī)械-電轉(zhuǎn)換作用，而被用作致動器和傳感器。該壓電/電致伸縮元件的機(jī)械-電轉(zhuǎn)換作用是，基于構(gòu)成壓電/電致伸縮體的壓電/電致伸縮材料(壓電材料、電致伸縮材料等)的壓電效果(逆壓電效果)、電致伸縮效果等電場所引起的應(yīng)變而產(chǎn)生的。

用于壓電/電致伸縮裝置中的壓電/電致伸縮材料，長期由鋯酸鈦酸鉛(PZT)來擔(dān)任，原因是它具有殘留極化大的優(yōu)點(diǎn)，但近年來受到世界性的關(guān)于鉛的越來越嚴(yán)格的控制，期待開發(fā)出替代材料，所以近年來越來越多地采用具有與PZT相同程度大小的殘留極化，并且有利于位移和振動的發(fā)生的鉍系鈣鈦礦材料。

雖然在現(xiàn)有文獻(xiàn)中并不存在如下面記載的本發(fā)明的課題和與課題相同或相通的內(nèi)容，但是作為記載與清洗工序的壓電/電致伸縮元件相關(guān)的現(xiàn)有文獻(xiàn)，可以舉出專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-282053號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2001-260356號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平8-201265號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

但是，在鉍系鈣鈦礦材料中，如果將含有堿金屬或堿土金屬的材料(例如(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃或以其為主要成分的材料)用作為壓電/電致伸縮體的材料，則對于使用其的壓電/電致伸縮裝置來說，初始電特性在個(gè)體之間有波動，或者電特性有時(shí)會產(chǎn)生隨時(shí)間變化等，與使用PZT的情況相比，具有電特性容易波動的傾向。該問題對于將壓電/電致伸縮裝置用作為檢測振動中的電特性的傳感器的情況來說，尤其不好(關(guān)于傳感器，例如參照專利文獻(xiàn)3)。另外，不僅是傳感器，對于位移量應(yīng)當(dāng)均勻的致動器來說也是不希望的。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而進(jìn)行的，其目的為提供一種采用含有堿金屬或堿土金屬的物質(zhì)作為壓電/電致伸縮體的材料的，并且電特性均勻而沒有波動的壓電/電致伸縮裝置。

進(jìn)行研究的結(jié)果，注意到了壓電/電致伸縮裝置尤其在高濕度的條件下產(chǎn)生電特性容易波動的現(xiàn)象，由此就推定造成波動的主要原因是，在壓電/電致伸縮裝置制造過程中的壓電/電致伸縮體的燒成或電極的燒成、或加熱處理時(shí)，雖然并不確定，但是壓電/電致伸縮體中含有的堿金屬或堿土金屬以活性狀態(tài)存在或者殘存附著在制品表面上而引起的。也即，認(rèn)為壓電/電致伸縮體的堿金屬或堿土金屬溶入到存在于空氣中并且無規(guī)則地附著在壓電/電致伸縮元件表面上的水分中，以至不規(guī)則地降低夾持壓電/電致伸縮體的一對電極之間的絕緣電阻，從而導(dǎo)致了壓電/電致伸縮裝置(嚴(yán)格地說是壓電/電致伸縮元件)的電特性不均勻。這樣，重復(fù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究后，發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)防止該現(xiàn)象的如下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的。

也就是說，首先，根據(jù)本發(fā)明提供一種壓電/電致伸縮元件的制造方法，所述壓電/電致伸縮元件具有層疊結(jié)構(gòu)，包括含有堿金屬或堿土金屬的膜狀壓電/電致伸縮體和夾持該壓電/電致伸縮體的一對膜狀電極，該壓電/電致伸縮元件的制造方法具有燒成所述壓電/電致伸縮體的工序A1，以及用酸性液體或純水清洗所述含有壓電/電致伸縮體的所述壓電/電致伸縮元件的工序B1，并且在所述工序A1后，進(jìn)行至少一次所述工序B1。

在本發(fā)明涉及的壓電/電致伸縮元件的制造方法中，至于形成包括膜狀壓電/電致伸縮體和夾持該壓電/電致伸縮體的一對膜狀電極的具有層疊結(jié)構(gòu)的壓電/電致伸縮元件自身的方法，可以使用公知的方法。

作為堿金屬或堿土金屬的例子，可以舉出鈉。或者，作為含有其的壓電/電致伸縮體的材料，可以舉出(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃或以其為主要成分的材料，或者(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃-xKNbO₃(x以摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)為0≤x≤0.06)或以其為主要成分的材料。

在本發(fā)明涉及的壓電/電致伸縮元件的制造方法中，在工序A1之后且在所述工序B1之前，優(yōu)選具有進(jìn)行所述壓電/電致伸縮元件的加熱處理的工序C1。此時(shí)，工序C1的加熱處理的條件優(yōu)選為溫度在60℃～900℃。