压电表示压电元件(Piezoelectric Element、Piezoelectric Device),压电元件是指通过施加力(压力)产生电压(压电效应),或与之相反,通过施加电压产生变形(逆压电效应)的元件。

压电元件使用具有压电效应的压电材料。施力时,(+)正离子、(-)负离子的位置会移动,产生(+)和(-)电荷的偏移(电极化),从而产生电压。

利用压电效应的主要用途是传感器,利用逆压电效应的主要用途是执行机构。


压电材料的种类

压电材料大致分为单晶、陶瓷、薄膜等。

罗姆采用的是使用锆钛酸铅(PZT)的薄膜压电。 PTZ取自元素符号(PbZrxTi1-xO3)(0<x<1)的首字母,压电性能非常强,称得上是压电元件的主角。


薄膜压电和块体压电

大致将厚度约为几μm的叫作薄膜压电(压电薄膜),几十μm以上的叫作块体压电(厚膜压电)。 利用薄膜压电可以实现元件的小型化、集成化、高精度化、低功耗化。


薄膜PZT的成膜方法

生成薄膜PZT的方法有溶胶凝胶法、溅射法、MOCVD法等。下表汇总了其各自的特点。

罗姆的薄膜压电MEMS代工为实现融合自有薄膜压电和LSI微细加工技术的小型、节能、高性能产品,提供从试制、开发到量产的全程支持。

压电(Piezo):指压电元件(piezoelectric element、piezoelectric device)

压电效应:通过施加力(压力)产生电压的现象

逆压电效应:通过施加电压产生变形的现象

压电元件:利用压电效应、逆压电效应的零件、元件

传感器:利用科学原理将现象和信息等转换为电信号等的装置

执行机构:将电等能源转换为机械运动,用于运行设备的驱动装置

离子:指因电子过剩或缺失而携带电荷的原子

压电材料:表现压电性的结晶性物质的统称

压电单晶:材料内部的晶体结构均匀连续的压电材料

压电陶瓷:拥有晶粒结构或畴壁结构的压电体

晶粒结构:在多晶体中,2个以上的小晶体之间存在的界面

畴壁结构:晶体内存在极化方向不同的边界的结构

极化:置于电场或磁场时产生正负电化,或是产生磁极的现象

PZT:指锆钛酸铅(PbZrxTi1-xO3)(0<x<1)

溅射:使高能粒子撞击金属表面,利用飞出的原子进行制膜的方法

CSD:通过涂布、烧成金属有机酸盐或化合物溶液形成薄膜的方法

溶胶凝胶法:CSD的一种。通过对溶胶状态的液体进行加热、烧成来得到薄膜的方法

溶胶状态:以液体为分散介质的胶体(例:肥皂水、浆糊、蛋清、牛奶、蛋黄酱等)

凝胶状态:溶胶状态丧失流动性后的状态

MOCVD:有机金属气相沉积法,使用有机金属和气体作为原料的晶体生长方法

占板面积:占有面积,这里指设置装置时使用的面积

压电体:指通过施加应力产生极化(电压)的介电体

热释电体:即使不从外部施加电场,也可以自发极化的压电体

铁电体:从外部施加电场可以使极化方向反转的热释电体

薄膜压电:指压电材料的厚度约为几μm的压电元件

块体压电:指压电材料的厚度为几十μm以上的压电元件

MEMS是Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统)的缩写,具有微小的立体结构(三维结构),是处理各种输入、输出信号的系统的统称。 是利用微细加工技术,将机械零零件、电子电路、传感器、执行机构集成在一块电路板上的高附加值元件。