壓電(Piezo)
何謂壓電?
壓電表示壓電元件(Piezoelectric Element、Piezoelectric Device),壓電元件是指透過施加力(壓力)產生電壓(壓電效應),或與之相反,透過施加電壓產生變形(逆壓電效應)的元件。
壓電元件使用具有壓電效應的壓電材料。施力時,(+)正離子、(-)負離子的位置會移動,產生(+)和(-)電荷的偏移(電極化),從而產生電壓。
利用壓電效應的主要用途是感測器,利用逆壓電效應的主要用途是致動器。
壓電材料的種類
壓電材料大致分為單晶、陶瓷、薄膜等。
羅姆採用的是使用鋯鈦酸鉛(PZT)的薄膜壓電。
PTZ取自元素符號(PbZrxTi1-xO3)(0<x<1)的首字母,壓電性能非常強,稱得上是壓電元件的主角。
薄膜壓電和塊體壓電
大致將厚度約為幾μm的叫作薄膜壓電(壓電薄膜),幾十μm以上的稱為塊體壓電(厚膜壓電)。
利用薄膜壓電可以實現元件的小型化、集約化、高精度化、低功耗化。
薄膜PZT的成膜方法
生成薄膜PZT的方法有溶膠凝膠法、濺射法、MOCVD法等。下表匯總了其各自的特點。
溶膠凝膠法 | 濺射法 | MOCVD法 | |
---|---|---|---|
將溶膠狀態的液體塗在電路板上,透過加熱、燒成使其成膜。為了獲得所需的膜厚,基本上需要將上述步驟重複多次。 | 用高能Ar離子撞擊目標,使撞擊產生的目標物質附著在電路板上成膜。 | 向反應室內灌入化合物氣體,利用溫度和等離子體促進氣體化學反應,成膜溫度較低。 | |
壓電性能 | 非常好 | 非常好 | 不確定 |
輸送量 | 一般 | 好 | 差 |
可靠性 | 非常好 | 一般 | 好 |
均一性 | 非常好 | 好 | 好 |
極化穩定性 | 一般 | 好 | 一般 |
費用 | 一般 | 一般 | 一般 |
應用 | Actuator (1~3μm) |
Actuator or Sensor (1~5μm) |
FeRAM (<100nm) |
羅姆的薄膜壓電MEMS代工為實現融合自有薄膜壓電和LSI微細加工技術的小型、節能、高性能產品,提供從試製、開發到量產的全程支援。
下頁是 關於壓電相關用語 的總結。