目 次 |
第1章 圧電材料の基礎 |
1 | 圧電と電歪 |
2 | 強誘電性と分域(ドメイン) |
3 | 圧電現象の基本式 |
4 | 圧電結晶の諸定数マトリクス |
5 | 圧電セラミックスの基本式 |
6 | 電気機械結合係数 |
7 | 圧電材料 |
8 | 圧電振動子の等価回路 |
8.1 | 圧電横効果長さ伸び振動子 |
8.2 | 圧電縦効果厚み縦振動子 |
8.3 | 集中定数等価回路 |
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第2章 圧電材料の構造制御と非鉛系の開発 |
1節 | 鉛系圧電セラミックス材料 |
1 | ジルコンチタン酸鉛(PZT) |
2 | リラクサ材料 |
3 | リラクサ系圧電材料 |
3.1 | 圧電材料の歴史とリラクサ系圧電材料 |
3.2 | リラクサ系高誘電率圧電材料の設計と特性 |
4 | 新しい圧電材料 鉛系圧電単結晶 |
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2節 | 非鉛系圧電セラミックス |
1 | 代表的な非鉛系圧電材料 |
2 | ペロブスカイト型強誘電体セラミックス |
2.1 | BaTiO3系 |
2.2 | KNbO3- NaNbO3- LiNbO3系 |
2.3 | (Bi1/2Na1/2)TiO3系非鉛圧電セラミックス |
3 | ビスマス層状構造強誘電体(BLSF)系と粒子配向型圧電セラミックス |
3.1 | ビスマス層状構造強誘電体(BLSF) |
3.2 | 粒子配向型ビスマス層状構造強誘電体セラミックス |
3.3 | Bi4Ti3O12 (BIT)系 |
3.4 | Bi3TiTaO9系 |
3.5 | Sr2Bi4Ti5O18-Ca2Bi4Ti5O18系 |
3.6 | (Bi4-y,Ndy)1-x/12(Ti3-x,Vx)O12 [BNTV-(x,y)]系 |
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3節 | 圧電単結晶の結晶成長と性能向上 |
1 | ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウム |
2 | ランガサイト系単結晶 |
3 | 四ほう酸リチウム |
4 | ニオブ酸カリウム |
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4節 | 圧電単結晶のドメイン構造制御 |
1 | ドメインエンジニアリング |
2 | エンジニアード・ドメイン構造誘起巨大圧電特性 |
3 | ドメイン壁領域からの巨大圧電特性の発現 |
4 | ドメイン壁エンジニアリングによる到達点 |
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5節 | 圧電高分子 |
1 | 圧電高分子の分類 |
1.1 | 分極化極性高分子 |
1.2 | 一軸延伸キラル高分子 |
2 | 各種圧電高分子 |
2.1 | ポリフッ化ビニリデン |
2.2 | フッ化ビニリデン共重合体 |
2.3 | ポリアミド(奇数ナイロン) |
2.4 | シアン化ビニリデン系共重合体 |
2.5 | 蒸着重合ポリ尿素膜圧電材料 |
2.6 | ポリ-L-乳酸 |
2.7 | セルラーポリプロピレンエレクトレット |
3 | 圧電高分子の応用 |
3.1 | 音響分野 |
3.2 | 超音波分野 |
3.3 | 医療・産業分野 |
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6節 | 圧電薄膜 |
1 | 化学溶液法(ゾル・ゲル法) |
1 | 化学溶液法とは |
1.1 | ゾル・ゲル法を用いた薄膜作製プロセスの概要 |
2 | 化学溶液法を用いたジルコン酸チタン酸鉛(PZT)薄膜の作製 |
2.1 | PZT膜の作製 |
2.2 | PZT膜の結晶配向性制御 |
2.3 | PZT膜の組成制御 |
2.4 | PZT厚膜の作製とその圧電特性評価 |
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2 | スパッタリング法による圧電体薄膜作製技術 |
1 | MEMS用圧電体薄膜への要求 |
1.1 | MEMS用圧電体薄膜に要求される特性 |
1.2 | MEMS用薄膜材料 |
2 | PZT薄膜作製方法と課題 |
2.1 | スパッタPZT薄膜の作製方法 |
2.2 | PZT薄膜作製のプロセスの問題 |
2.3 | スパッタPZT薄膜の構造 |
2.4 | スパッタPZT薄膜の特性 |
3 | スパッタPZT薄膜の量産化への対応 |
3.1 | スパッタリングターゲット |
3.2 | スパッタ装置の量産化への対応 |
4 | アクチュエーター用非鉛圧電薄膜材料 |
5 | スパッタリング薄膜のMEMS応用例 |
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3 | PLD法による(K,Na)NbO3系非鉛圧電薄膜の形成 |
1 | PLD法による(K,Na)NbO3薄膜の形成 |
1.1 | 実験方法 |
1.2 | 結果と考察 |
2 | 高品質NN薄膜の形成と電気物性の評価 |
2.1 | 実験方法 |
2.2 | 結果と考察 |
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4 | MOCVD法 |
1 | MOCVD法の出発原料 |
2 | MOCVDの装置 |
2.1 | 原料供給部分 |
2.2 | 反応室 |
2.3 | 排気系 |
3 | MOCVDの製膜プロセス |
3.1 | プロセスウインドウ |
3.2 | パルスMOCVD法 |
4 | MOCVD膜の特徴 |
4.1 | PZT vs PMN-PT |
4.2 | PZN |
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5 | コンタクトエピタキシー法 |
1 | コンタクトエピタクシー法の処理手順 |
2 | YIG系の単結晶薄膜 |
3 | LiNbO3薄膜 |
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7節 | 圧電厚膜 |
1 | 反応性アーク放電イオンプレーティング(ADRIP)法によるPZT厚膜の作製 |
1 | 反応性アーク放電イオンプレーティング法(ADRIP)の特徴 |
1.1 | 反応性アーク放電イオンプレーティング法(ADRIP)の背景 |
1.2 | ADRIPの基本原理と装置構成 |
2 | ADRIP法で成膜したPZT厚膜の特性評価結果 |
2.1 | 結晶性および膜構造 |
2.2 | 誘電および強誘電特性 |
2.3 | 圧電特性 |
3 | MEMS光スキャナ素子への応用 |
3.1 | 2次元マイクロ光スキャナ(共振×共振)の試作 |
3.2 | 試作したマイクロ光スキャナの動作特性 |
3.3 | レーザ光走査 |
3.4 | 非共振駆動圧電アクチュエータ |
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2 | エアロゾルデポジション法 |
1 | エアロゾルデポジション法による常温衝撃固化現象 |
2 | 圧電膜の電気特性と熱処理による特性回復 |
3 | 圧電駆動デバイス応用におけるSi/金属部材との集積化 |
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3 | 水熱合成法 |
1 | 四塩化チタン溶液を用いたPZT成膜 |
1.1 | 成膜プロセス |
1.2 | PZT膜および振動特性 |
1.3 | デバイスへの応用例 |
2 | 酸化チタン粉末を用いたPZT成膜 |
2.1 | 合成装置 |
2.2 | 成膜プロセスとPZT膜の特性例 |
2.3 | 厚み振動への応用デバイス |
3 | 単結晶基板を用いたエピタキシャル膜 |
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4 | 界面重合法 |
1 | PZT厚膜の作製と評価 |
2 | PZT-PNN厚膜の作製と評価 |
3 | 厚膜の圧電特性 |
3.1 | ダブルビームレーザ干渉計 |
3.2 | ダブルビームレーザドップラー振動計 |
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5 | スクリーン印刷法 |
1 | スクリーン印刷法による厚膜作製プロセスの特徴 |
2 | 鉛系圧電厚膜の作製と応用 |
2.1 | ZrO2基板上へのPZT系圧電厚膜の作製と応用 |
2.2 | Si基板上へのPZT系圧電厚膜の作製 |
2.3 | Si基板上へのPZT系圧電厚膜マイクロアクチュエータの作製 |
3 | 非鉛系圧電厚膜の作製と応用 |
3.1 | ZrO2基板上へのBa(Zr,Ti)O3系圧電厚膜の作製 |
3.2 | Si基板上へのBa(Zr,Ti)O3系圧電厚膜の作製 |
3.3 | Si基板上へのBa(Zr,Ti)O3系圧電厚膜マイクロアクチュエータの作製 |
3.4 | Bi4Ti3O12系圧電厚膜の作製 |
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6 | インクジェット法 |
1 | インクジェット技術の特徴 |
2 | 圧電厚膜のインクジェットヘッドへの応用 |
2.1 | ZrO2基板上の圧電厚膜アクチュエータを用いたインクジェットヘッド |
2.2 | Si基板上の圧電厚膜アクチュエータを用いたインクジェットヘッドの試作 |
3 | インクジェット法による強誘電体厚膜の作製 |
3.1 | 溶剤系インクを用いた(Ba,Sr)TiO3系厚膜の作製 |
3.2 | 水系インクを用いたBaTiO3系厚膜の作製 |
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8節 | 低温焼結技術 |
1 | 圧電セラミックスの低温焼結化の意義 |
2 | 低温焼結技術 |
2.1 | 原料の微粒子化 |
2.2 | 液相プロセスによる原料合成 |
2.3 | 低温焼結材料の組成設計 |
2.4 | 新しい焼成技術 |
2.5 | 低融点物質の添加(焼結助剤) |
3 | 焼結助剤探索の指針 |
4 | PMNZTセラミックスの低温焼結化技術(Bi系焼結助剤) |
5 | 低温焼結セラミックスの圧電特性改善-助剤添加方法と微細構造制御- |
5.1 | 表面修飾法による助剤被着複合粒子の合成 |
5.2 | 助剤添加量の微細構造に及ぼす影響 |
5.3 | 助剤添加量の誘電性及び圧電性に及ぼす影響 |
5.4 | 焼結時間の誘電性及び圧電性に及ぼす影響 |
6 | 焼結挙動とポストアニーリング効果 |
6.1 | 液相焼結挙動 |
6.2 | 粒界析出相 |
6.3 | ポストアニーリング処理による粒界相の排出 |
6.4 | ポリトアニーリング処理の微構造および電気的特性に及ぼす効果 |
7 | Ag内部電極積層圧電セラミックスの試作 |
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9節 | マイクロ波焼結 −マイクロ波焼結による圧電セラミックスの高性能化− |
1 | マイクロ波焼結の機構 |
2 | 圧電特性の高性能化の動向 |
3 | マイクロ波焼結を利用した圧電特性の高性能化 |
3.1 | PNN-PZT系材料のハイブリット焼結 |
3.2 | セラミックスコンポジットの作製 |
3.3 | 非鉛系材料の高性能化 |
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第3章 圧電材料、薄膜、厚膜の圧電特性評価技術 |
1 | 圧電諸定数 |
2 | 電気的等価回路 |
3 | 圧電固体の測定・評価法 |
4 | 圧電薄膜・厚膜の圧電定数(d33)測定法 |
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第4章 圧電デバイスへの応用・設計技術 |
1節 | セラミック共振子 |
1 | セラミック共振子の振動モード |
2 | 広帯域フィルタ |
3 | スプリアスレス発振子 |
4 | 高精度発振子 |
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2節 | 水晶振動子 |
1 | ATカット水晶振動子の概要 |
1.1 | 小型化 |
1.2 | 周波数安定度と最近の課題 |
2 | センサ用水晶振動子 |
2.1 | 圧力センサ |
2.2 | QCM |
2.3 | 温度センサ |
2.4 | ジャイロ |
2.5 | 魚群探知器用センサ |
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3節 | 積層型圧電アクチュエータ |
1 | 概要 |
1.1 | 構造 |
1.2 | 製造方法 |
1.3 | 材質 |
2 | 積層型圧電アクチュエータの種類 |
2.1 | 変位モードによる分類 |
2.2 | d33型 |
2.3 | d31型 |
2.4 | バイモルフ型 |
2.5 | d15型 |
2.6 | アクチュエータ集合体 |
3 | 使用上の注意 |
3.1 | ヒステリシス |
3.2 | ハイパワーでの挙動 |
3.3 | 応答速度 |
3.4 | 変位拡大機構 |
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4節 | ニュー圧電セラミックアクチュエータ |
1 | ニューアクチュエータの種類 |
2 | 圧電アクチコエー夕の原理と種類 |
2.1 | 圧電アクチコエー夕の原理 |
2.2 | 圧電アクチュエータの利用変位による分類 |
3 | 圧電セラミックアクチユエータの種類と応用 |
3.1 | 単体アクチュエータ |
3.2 | ランジュバン型アクチュエータ |
3.3 | 屈曲変位式アクチュエータ |
3.4 | 積畳式圧電アクチュエータ |
3.5 | アクチュエータの応用 |
4 | 圧電セラミックアクチュエータの新技術 |
4.1 | 金属キャップ式アクチュエータ |
4.2 | 螺旋型バイモルフアクチュエータ(ヘリモルフ) |
4.3 | ハイパワー用金属キャップ型アクチュエータ(APA) |
5 | マイクロ・アクチュエータ |
5.1 | マイクロ・アクチュエータの作製新技術 |
5.2 | マイクロアクチュエータの応用 |
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5節 | ハイパワー駆動における圧電デバイスの破壊と寿命予測 |
1 | 圧電セラミックアクチュエータの破壊要因 |
1.1 | 使用条件と破壊要因 |
1.2 | 寿命に及ぼす破壊の種類 |
2 | 加速劣化試験法とデータ処理 |
2.1 | 温度による加速劣化 |
2.2 | 電界や周波数による加速劣化 |
2.3 | データの処理法 |
3 | 圧電アクチュエータ特有の劣化と破壊の要因 |
3.1 | 空間電荷効果による劣化 |
3.2 | 圧電アクチュエータの内部応力による破壊 |
3.3 | 圧電素子の非線形圧電現象による破壊 |
4 | 圧電アクチュエータの寿命評価と予測 |
4.1 | 積層型アクチュエータの寿命時間評価法 |
4.2 | 平均寿命時間の算出法 |
4.3 | 積層アクチュエータの寿命評価の実例 |
4.4 | 単体アクチュエータの寿命評価法 |
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6節 | 圧電型角速度センサ |
1 | センサの動作原理と等価回路 |
1.1 | 動作原理 |
1.2 | 基本等価回路 |
1.3 | 漏れ出力を考慮した等価回路 |
2 | センサの基本的な信号検出法 |
2.1 | 同期検波出力 |
2.2 | 最大出力を得るための条件 |
2.3 | 漏れ出力の低減化 |
3 | センサの感度 |
4 | センサの周波数応答特性 |
5 | センサの応用分野 |
5.1 | 車両のナビゲーション及び姿勢制御 |
5.2 | カメラの画振れ防止 |
6 | センサの具体的構造と電気的特性 |
6.1 | 水晶振動子型センサ |
6.2 | 圧電型MEMSセンサ |
6.3 | 圧電セラミック音片型センサ |
6.4 | 圧電単結晶音さ型センサ |
6.5 | その他のセンサ |
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7節 | 表面実装型加速度センサ素子 |
1 | 表面実装型加速度センサ素子の構造と特徴 |
2 | 表面実装型加速度センサ素子の加速度検出原理 |
3 | 表面実装型加速度センサ素子の等価回路 |
4 | 表面実装型加速度センサ素子のセンシング回路例 |
4.1 | チャージアンプによる電荷−電圧変換(インピーダンス変換)、ハイパスフィルタ(HPF)設定 |
4.2 | 信号増幅 |
4.3 | 信号増幅、バンドパスフィルタ(BPF)設定 |
4.4 | LPF(ローパスフィルタ)の設定 |
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8節 | 超音波モータ |
1 | 動作原理 |
1.1 | 固体間摩擦力利用方式 |
1.2 | 粘性摩擦力利用方式 |
2 | 超音波モータの具体例 |
2.1 | 回転モータ |
2.2 | リニアモータ |
2.3 | 特殊モータ |
3 | 超音波モータの特徴と応用 |
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9節 | 医用超音波トランスデューサ |
1 | 超音波診断法 |
2 | 超音波の生体内特性と超音波プローブ |
3 | 超音波診断装置 |
4 | 超音波プローブの基本構成 |
5 | 各種プローブと用途 |
6 | 3次元表示用プローブ |
7 | 超音波を用いた新映像法 |
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10節 | 超音波センサの非破壊検査・評価への応用 |
1 | 超音波の定義と特性 |
2 | 超音波の送受信の仕方 |
3 | 超音波センサ用圧電材料 |
4 | 超音波センサの基本構成 |
5 | 非破壊検査・評価への応用 |
5.1 | 超音波厚さ計 |
5.2 | 非破壊検査・評価 |
5.3 | 応力測定 |
5.4 | 材質評価 |
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11節 | 圧電トランス |
1 | 原理と構成 |
1.1 | 原理と構造 |
1.2 | 等価回路 |
1.3 | 振動モード |
1.4 | 製品の構成 |
2 | 特徴と諸特性 |
2.1 | 発熱・破壊など |
2.2 | 周波数依存性と負荷依存性 |
2.3 | 形状依存性 |
2.4 | 測定方法など |
3 | 材料と製造方法 |
4 | 圧電トランス駆動制御方法 |
5 | 応用 |
5.1 | 冷陰極管点灯用インバータ用電源 |
5.2 | 空気清浄機・イオン発生機・除電機 |
5.3 | 電子写真用 |
5.4 | 小電流高電圧電源用途以外 |
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12節 | SAWデバイス |
1 | SAWデバイスとは |
2 | 圧電単結晶の技術 |
3 | プロセス技術 |
4 | 電極パターン設計技術 |
5 | 高耐電力化とアンテナデュプレクサ |
6 | パッケージの小型化 |
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13節 | RF MEMS |
1 | RF MEMSの種類と特徴 |
2 | PZTを使用したRF MEMS |
3 | ZnOおよびAlNを使用したRF MEMS |
4 | 携帯無線機器用高周波回路への応用 |
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14節 | 発電素子−振力電池− |
1 | 圧電素子 |
2 | 音力発電と振動力発電 |
3 | 振力電池 |
4 | 振力電池の応用1 〜『発電歩数計』〜 |
5 | 振力電池の応用2 〜『発電床』〜 |
6 | 振力電池の応用3 〜新防犯センサシステムへの応用〜 |
7 | 将来展望 |
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15節 | フィルム接合技術及び半導体・弾性表面波素子への応用 |
1 | 直接接合法 |
1.1 | 化合物半導体素子のフィルムボンディング技術 |
1.2 | シリコンフィルムボンディング技術 |
1.3 | 直接接合技術におけるキー技術 |
2 | 水ガラスによる間接接合法 |
3 | 応用分野と実験例 |
3.1 | 実験例 |
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