[发明专利]压电体极化处理方法

说明书

本发明涉及一种对用于陶瓷滤波器、陶瓷振荡器以及其它适当元件的压电体进行极化处理的方法。

为了对PZT和PT型压电陶瓷基片(块、单元或其它适当的基片)极化处理，传统地，在烧制了压电陶瓷基片之后，将由Ag或其它适当的材料制成的电极设置在压电陶瓷基片的两个相对的侧面上。在60到100摄氏度的温度下，将多个压电陶瓷基片同时浸入极化液体中，并施加2到8kV/mm的电压大约10到30分钟，以得到理想的极化程度。

在极化处理后，为了防止由作为后处理的加热处理引起的特性的恶化，压电体仍被放在大约150摄氏度的大气中约20到30分钟(老化)，从而使压电体的特性恶化，因此，压电体的时间相关特性得以稳定。

压电体的极化处理可以通过液体内(in-liquid)极化(在具有上述绝缘性质的极化液体中进行)，和大气内(in-air)极化(在大气或一种气氛中进行)完成。在空气内极化中，因为在大约至少1kV/mm的电压时发生放电，故无法得到理想的电场强度。为此，通常用液体内极化得到高的极化程度。

但是在液体内极化的情况下，压电体的极化程度无法在极化过程中测量。这是因为放置在液体中的压电体的振动由于液体而受阻，并且无法测量频率特性。为此，传统地，液体内极化是定时极化，其中对理想时间周期作极化。结果，产生一个问题，即极化程度无法被正确地控制，这引起压电体的烧制和合成的分散，这导致极化程度的分散。

在第2656041号日本专利中，提出了一种极化方法，其中，在极化过程中测量压电常数(例如，机电耦合系数K)，并且当常数达到通过极化停止后立即得到的值K和经过一段时间后得到的稳定值K之间的相关性确定的理想值时，停止施加电压。结果，减小了由于材料和烧制条件的分散引起的极化程度的分散。相应地，产生具有恒定质量的压电体。

根据上述方法，在极化的过程中测量到压电常数。相应地，必须在空气中进行极化处理。但是，在空气内极化处理中，在大约至少1kV/mm的电压时发生放电，从而无法施加高压。这引起一个问题，即需要长时间的极化处理，以得到可以和通过液体内极化处理得到的极化程度相比拟的极化程度。

另外，根据上述方法，设定值是根据在停止极化之后立即得到的值K和在经过一段时间后得到的稳定的K值之间的相关性确定的。但是，如果压电体在极化处理后老化了，则极化程度随着K值而改变。为此，如果在极化处理后进行老化，则设定值无法根据极化停止后立即得到的K值和经过一段时间后得到的稳定的K值之间的相关性确定。

为了解决上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种压电体的极化处理方法，其中通过空气内极化，在短时间内得到可以和通过液体内极化得到的极化程度相比拟的极化程度。

本发明的较佳实施例还提供了一种压电体的极化处理方法，其中减小了各个压电体极化程度的分散，并且非常精确地得到作为目标的极化程度。

根据本发明的第一较佳实施例，压电体极化方法包含步骤：将DC电压提供给压电体，以在空气中以及温度至少像老化温度一样高的气氛中极化，当压电体被极化时，测量压电体的极化程度，当测量到的极化程度达到设定值时停止施加DC电压，并在停止施加电压后以老化温度老化压电体。

在空气中极化处理的情况下，无法施加大约至少1kV/mm的电压。但是，和在液体中极化相比，可以在更高的温度下对压电体进行极化处理。相应地，以低电压进行极化，并且在短时间内得到理想的极化程度。另外，由于压电体的老化与极化同时进行，故大大缩短了停止施加电压后的老化时间。例如，传统地，为了在大约150摄氏度在气氛中老化，需要大约20到30分钟的老化时间。根据本发明的较佳实施例，在仅仅几分钟内就可以实现老化。即，将老化时间减少到传统的老化时间的大约十分之一。因此，大大缩短了极化时间和老化时间。由此，显著地减小了极化处理需要的总时间。

另外，以相对较低的电压执行极化。由此，减小了对压电体的充电，并且消除了由极化引起的诸如破裂、碎屑和其它常见问题。

当在空气中极化压电体时，在极化过程中测量频率特性。即，容易地测量极化程度。当测量极化程度时，在测量到的极化程度达到设定值时停止施加电压，并且在停止施加电压后，以老化温度老化压电体。由此，大大减小了极化程度的分散，并且非常精确地得到作为目标的极化程度。设定值是依赖于压电材料确定的值。另外，设定值可以是相应于诸如极化温度、极化电压或其它条件的极化条件确定的值。

图1示出了在极化处理到老化到常温恢复的压电体极化程度的变化。