[發明專利]壓電元件的制造方法

有效

• 申請號: 201110309740.X
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN102468423A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 大西孝生;植谷政之
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01L41/22
• 分類號: H01L41/22
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;於毓楨

技術領域

本發明涉及制造具備薄且無翹曲、平坦的燒成壓電體的壓電元件的方法。

背景技術

近年來，在光學、精密機械、半導體制造等領域，以亞微米級調整光程長度和位置的位移控制器件一直備受期待。對此，促進了壓電器件的開發，所述壓電器件有：利用了基于在壓電體上施加電場時所引起的反壓電效應而產生的應變(位移、變形)的壓電執行器、利用了基于壓電效應而在壓電體上施加壓力時所引起的電荷產生(極化)的壓電傳感器等。

構成壓電器件的核心的部分是用電極夾持壓電體而形成的壓電元件。其中的壓電體可利用薄膜法將壓電材料成形為膜狀，并在高溫下進行燒成而制作(以下，將這樣獲得的壓電體稱為燒成壓電體)。該燒成壓電體由于其本身的自發極化(電荷的偏移)的方向不一致，因此幾乎不發生應變，無法用作壓電元件。

因此，通常在用電極夾持燒成壓電體而形成的壓電元件的制造工序中，對壓電元件實施極化處理。極化處理通常在即將進行清潔等最終工序之前進行。極化處理的對象當然是構成壓電元件的燒成壓電體。該極化處理一般通過在大氣中或液體中施加幾十分鐘左右的幾kV/mm的電壓來進行。經極化處理的燒成壓電體(壓電元件)的自發極化的朝向在大致相同的方向上一致，即使不施加電壓也不會回到原來的狀態，會具有極化值(剩余極化)。這樣，對其施加電壓時(施加電場時)，會發生基于其大小的應變(位移、變形)。

另外，作為有關壓電體(壓電陶瓷)的極化的現有技術文獻，例如可舉出專利文獻1。該專利文獻1中記載了壓電特性的經時劣化小的極化方法，具體而言，公開了施加高頻電場的方法、與極化方向平行地施加壓縮力的方法等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-296783號公報

專利文獻2：日本特開2001-068751號公報

發明內容

發明要解決的課題

這樣，伴隨著近年的電子設備小型化、薄型化、省電化，對搭載在該電子設備上的壓電器件及構成該壓電器件的壓電元件也要求薄型化、小型化。另外，例如像專利文獻2所記載的那樣，壓電器件(壓電執行器)有時采取將壓電元件與金屬板粘接的結構。在這樣的形態下，如果不是扁平的(平坦的)壓電元件，則與金屬板粘接的面積有偏差，難以獲得規定的位移。因此，為了形成扁平的壓電元件，需要扁平的燒成壓電體。由此可以說，對于壓電元件，期待薄且無翹曲、扁平的燒成壓電體。

但是，薄的燒成壓電體是經過加工、燒成而得到的，在得到之前的過程中，容易在燒成壓電體的表面、背面上的結晶取向度、結晶形態或自發極化狀態中產生差異。因此，在極化處理時會發生翹曲，作為極化處理后的燒成壓電體，難以得到無翹曲且扁平的燒成壓電體(壓電元件)。并且，例如仿照上述專利文獻1中公開的極化方法，與極化方向平行地施加壓縮力而進行極化處理時，壓電元件(燒成壓電體)有時會破損。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其課題在于提供一種在不產生破損的情況下得到具備薄、無翹曲且扁平的燒成壓電體的壓電元件的方法。經反復研究，結果發現，通過在與極化方向垂直的方向上，在至少兩個部位(從2個方向)約束燒成壓電體(壓電元件)，并進行極化，可解決本課題。

解決課題的方法

即，首先，根據本發明，提供一種壓電元件的制造方法，其為制造具備薄板狀的燒成壓電體和在該燒成壓電體的兩面上形成的膜狀的電極的壓電元件的方法，具有在相對極化方向的垂直方向上，在至少兩個部位約束燒成壓電體，并將該燒成壓電體極化的過程。

將燒成壓電體極化的過程(極化處理工序)通常位于整個壓電元件的制造工序的結束階段。極化前的壓電元件可使用任何方法來制作。極化方向是指想要一致的自發極化的方向(朝向)。該極化方向通常是相對于對向的一對電極的面方向為垂直的方向，薄板狀的燒成壓電體的情況下，由于在與燒成壓電體的厚度方向垂直的面上形成一對電極，因此其厚度方向為極化方向。于是，這種情況下，相對極化方向的垂直方向為在薄板狀的燒成壓電體的面上設置的電極的面方向。因此，約束燒成壓電體的部位為薄板狀的燒成壓電體的面方向的任一處，優選約束燒成壓電體的部位為薄板狀的燒成壓電體的(面方向的)端部。

于是，在本發明所涉及的壓電元件的制造方法中，優選約束上述薄板狀的燒成壓電體的部位為該燒成壓電體的長度方向的兩端。