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

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

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

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

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

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

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
• 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
• 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
• 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
• 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

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
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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