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公開番号2025177894
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024085043
出願日2024-05-24
発明の名称圧電デバイス、装置、及び分極処理方法
出願人スタンレー電気株式会社
代理人個人
主分類H10N 30/05 20230101AFI20251128BHJP()
要約【課題】圧電デバイスの分極時に圧電体層に温度ムラが発生するのを抑制することができる圧電デバイス等を提供する。
【解決手段】2つの第1電極端子15A、15Bを有する第1電極層14と圧電体層13と第2電極層12とがこの順に積層されたキャパシタ構造の圧電デバイス10であって、前記第1電極層は、前記2つの第1電極端子間の電位差によりジュール熱加熱され、前記圧電体層は、前記ジュール熱加熱された前記第1電極層により加熱されつつ、前記第1電極層と前記第2電極層との間の電位差により発生する電界により分極処理される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２つの第１電極端子を有する第１電極層と圧電体層と第２電極層とがこの順に積層されたキャパシタ構造の圧電デバイスであって、
前記第１電極層は、前記２つの第１電極端子間の電位差によりジュール熱加熱され、
前記圧電体層は、前記ジュール熱加熱された前記第１電極層により加熱されつつ、前記第１電極層と前記第２電極層との間の電位差により発生する電界により分極処理される圧電デバイス。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記２つの第１電極端子は、前記第１電極層の中心に対し点対称に配置されている請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１電極層及び前記第２電極層のうち、一方はアノード電極層であり、他方はカソード電極層である請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電デバイスを備えた装置。
【請求項５】
２つの第１電極端子を有する第１電極層と圧電体層と第２電極層とがこの順に積層されたキャパシタ構造の圧電デバイスの前記２つの第１電極端子に加熱用電圧を印加し、前記２つの第１電極端子間及び前記第１電極層と前記第２電極層との間にそれぞれ電位差を発生させることにより、前記第１電極層をジュール熱加熱し、かつ、分極用電界を発生させる第１工程と、
ジュール熱加熱された前記第１電極層により前記圧電体層を加熱しつつ、前記分極用電界により前記圧電体層を分極処理する第２工程と、を備える分極処理方法。
【請求項６】
所定期間経過後、前記２つの第１電極端子に電位差０Ｖの分極用電圧を印加し、前記第１電極層と前記第２電極層との間に電位差を発生させることにより、前記第１電極層のジュール熱加熱を停止し、かつ、分極用電界を発生させる第３工程と、を備える請求項５に記載の分極処理方法。
【請求項７】
前記第１工程において、前記２つの第１電極端子のうち、一方の第１電極端子に前記加熱用電圧として矩形交流電圧を印加し、かつ、他方の第１電極端子に前記加熱用電圧として位相が１８０度ずれた矩形交流電圧を印加する請求項５に記載の分極処理方法。
【請求項８】
前記第１工程において、前記２つの第１電極端子のうち、一方の第１電極端子に前記加熱用電圧として矩形交流電圧を印加し、かつ、他方の第１電極端子に直流電圧を印加する請求項５に記載の分極処理方法。
【請求項９】
前記矩形交流電圧の周波数は、前記第１電極層と前記第２電極層との間に電流が流れないように考慮された周波数である請求項７又は８に記載の分極処理方法。
【請求項１０】
前記２つの第１電極端子は、前記第１電極層の中心に対し点対称に配置されている請求項５に記載の分極処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電デバイス、装置、及び分極処理方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
第１電極層と圧電体層（圧電素子）と第２電極層とがこの順に積層されたキャパシタ構造の圧電デバイスの圧電体層に加熱波形（電気パルス）とポーリング波形（ポーリング電界）を印加することにより、圧電デバイスの圧電体層の分極処理（ポーリング処理）を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。その際、加熱波形が印加されることにより、圧電デバイスの圧電体層が加熱される。なお、分極処理とは、圧電体（圧電素子）に電圧を印加し、自発分極の向きを揃える処理のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２１－５１２４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、第１電極層に設けられた電極端子及び第２電極層に設けられた電極端子に加熱波形を印加することにより、圧電デバイスの圧電体層を加熱するため、第１電極層に設けられた電極端子及び第２電極層に設けられた電極端子それぞれの配置、形状等に起因して圧電デバイスの圧電体層に温度ムラが発生し、その結果、圧電デバイスの圧電体層の特性（圧電特性）にバラつきが発生するという課題がある。また、圧電体層の膜厚バラつきに起因して圧電デバイスの圧電体層に温度ムラが発生し、その結果、圧電デバイスの圧電体層の特性にバラつきが発生するという課題もある。
【０００５】
本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであり、圧電デバイスの分極時に圧電体層に温度ムラが発生するのを抑制することができる圧電デバイス、装置、及び分極処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示にかかる圧電デバイスは、２つの第１電極端子を有する第１電極層と圧電体層と第２電極層とがこの順に積層されたキャパシタ構造の圧電デバイスであって、前記第１電極層は、前記２つの第１電極端子間の電位差によりジュール熱加熱され、前記圧電体層は、前記ジュール熱加熱された前記第１電極層により加熱されつつ、前記第１電極層と前記第２電極層との間の電位差により発生する電界により分極処理される。
【０００７】
このような構成により、圧電デバイスの分極時に圧電体層に温度ムラが発生するのを抑制することができる。
【０００８】
これは、第１電極層は、２つの第１電極間の電位差によりジュール熱加熱され、圧電体層は、ジュール熱加熱された第１電極層により加熱されることによるものである。
【０００９】
また、上記圧電デバイスにおいて、前記２つの第１電極端子は、前記第１電極層の中心に対し点対称に配置されていてもよい。
【００１０】
また、上記圧電デバイスにおいて、前記第１電極層及び前記第２電極層のうち、一方はアノード電極層であり、他方はカソード電極層であってよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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