压电陶瓷装置的检查方法制造方法及图纸

加热压电陶瓷装置，从而使温度增加到最大温度附近，其中当温度返回到正常温度时，装置返回到加热之前基本上相同的压电特性。在加热压电陶瓷装置的状态中，增加温度，测量压电陶瓷装置的压电相位特性和阻抗特性中的至少一个特性。与标准特性比较测量特性，由此，根据比较结果查出压电陶瓷装置的内部缺陷。对于加热升温及测量，在通过施加高频信号对压电陶瓷装置本身电介质加热的同时，对压电陶瓷装置施加功率电平高于压电陶瓷装置的额定电平的高频测量信号，测量压电相位特性和阻抗特性中的至少一个特性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非破坏性地检查诸如微裂痕之类的内部缺陷或其它可能在诸如振荡器、滤波器或其它此类压电陶瓷装置中产生的缺陷的方法，其中这些缺陷影响了压电陶瓷装置的质量和特性。在传统的不破坏性检查压电陶瓷装置的内部缺陷的方法中，测量压电陶瓷装置的阻抗和/或相位特性，将代表特性的曲线图形与标准曲线图形比较，如果曲线图形相互不同，则判断在压电陶瓷基片中有微裂痕，如在第63305号日本未审查专利公告中所揭示的。根据这种检查方法，可自动判断。由此，其优点是可以快速有效地判断许多的压电陶瓷装置有没有缺陷。另外，由于不是以目视执行该检查，所以检查精确度高。根据上述检查方法，在正常温度下测量电特性，并与标准特性比较。但是在许多情况下，没有缺陷的部件和有缺陷的部件之间的差异在正常温度下小，或不存在。由此，使用上述方法，不可能完全地查出诸如微裂痕之类的内部缺陷或其它缺陷。在一个例子中，将多个陶瓷振荡器(振荡频率25MHz)中的每一个结合到振荡电路中，当振荡器振荡时，将振荡器放置在温度为200摄氏度的大气中，然后测量振荡电压的特性。附图说明图1示出测量结果。这些振荡器的特性在正常温度下没有不同。如图1所示，振荡电压随着温度的增加稍稍减小。一些振荡器(NG)减小到大约0V，并停止振荡。对于其它振荡器(G)，即使在200摄氏度或更高的温度下，振荡也不停止。将这些振荡器打开，并用显微镜观察内部装置。对于在低温下停止振荡的振荡器(NG)，确定在装置的内部形成有微裂痕。相应地，已经发现，在正常温度下正常振荡和表现正常特性的一些振荡器内部具有微裂痕，并且可以在根据下面描述的本专利技术的较佳实施例对它们进行加热时，通过测量振荡器的特性查出这种内部缺陷。为了克服上述问题，本专利技术的较佳实施例提供了一种检查压电陶瓷装置的方法，其中，在正常温度下无法查出的内部缺陷可以不受到破坏地精确可靠地查出。另外，本专利技术的较佳实施例提供了一种检查压电陶瓷装置的方法，其中，可以使用简单的工具快速查出内部缺陷。根据本专利技术的较佳实施例，提供了一种检查压电陶瓷装置的方法，它包括步骤加热压电陶瓷装置使其温度接近于其最大温度；当压电陶瓷装置的温度回到正常温度时，压电特性基本上回复到加热前同样的特性，在加热该装置使其温度升高的同时，测量压电陶瓷装置的压电相位特性和阻抗特性中的至少一个特性；比较测量到的压电相位特性和阻抗特性中所述至少一个特性与标准特性；和根据比较步骤中的结果查出压电陶瓷装置中是否有内部缺陷。在本专利技术的这个较佳实施例中，首先加热压电陶瓷装置，从而提高其温度。接着，当处于加热和升温的压电陶瓷装置的相位特性和阻抗特性中的至少一个特性时，随着温度的增加而使具有内部缺陷的压电陶瓷装置表现出大的变化，其中这种大的变化在正常温度下不显示出来。然后，将测量到的相位特性之一和测量到的阻抗特性与标准特性比较。标准特性可以从例如好的压电陶瓷装置(无内部缺陷)的相位特性或阻抗特性得到。作为上述比较的结果，如果测量特性不同于标准特性而偏离了预定特性范围，则判断该压电陶瓷装置具有内部缺陷。另外，根据本专利技术的较佳实施例，不仅微裂痕，而且可以查出粘到电极上的杂质。较好地，将加热的增加温度设置到最大温度(其中，当压电陶瓷装置在加热之后回到正常温度时压电陶瓷装置的压电特性返回到基本上和加热之前相同)附近。无法在正常温度下检查到的内部缺陷可以通过加热到尽可能高的温度加热(只要压电特性可以返回)安全地检查到。当在比上述温度更高的温度下加热压电陶瓷装置时，压电陶瓷装置本身的压电特性不可逆地改变，由此不可取。较好地，作为待测量的相位特性，使用最大相位角θmax。在正常温度下，压电陶瓷装置表现出如图2中的实线P1所示的相位特性。在更高的温度下相位如虚线P2所示减小。压电陶瓷装置中内部缺陷越大，相位减小量越大。较好地，通过利用相位减小判断内部缺陷。由此可见，在内部缺陷和最大相位角之间有相关性。图3示出在以同一方法加热有内部缺陷的装置NG和无内部缺陷的装置G时，得到的结果，并测出振荡频率fose附近的最大相位角。由图3可知，与无内部缺陷的装置G相比，有内部缺陷的装置NG呈现的最大相位角有更大的减小。对于具有内部缺陷的装置NG，相位不超过大约60度。另一方面，对于没有内部缺陷的装置，相位不小于大约70度。在这些装置的情况下，可以通过设置升高的温度，用于在大约150摄氏度或更高，判断没有缺陷或有缺陷，和将最大相位角设置为判断装置有没有缺陷的阈值，能可靠地查出是否存在内部缺陷。较好的，作为要测量的阻抗特性，使用反谐振阻抗Za和谐振阻抗Zr之间的差Za-Zr。在正常温度下，示出如图2中实线J1表示的阻抗特性。在更高的温度下，反谐振和谐振点移动到更高的频率侧，并且另外，减小了阻抗差Za-Zr。较好地，通过使用这种特性判断内部缺陷。除了Za-Zr，可以使用Za和Zr本身的值、可以使用在反频率点处的频率变化率(dZa/df)、谐振点处的频率变化率(dZr/df)、振荡频率fosc、反谐振频率fa和谐振频率fr。应该注意，要测量的相位特性和阻抗特性不限于上述特性。还可以使用其它适合的测量。参照加热压电陶瓷装置以增加温度的方法，例如，将装置放置在高温大气中，或通过加热器外部加热。但是，根据这些方法，至少需要几秒钟增加装置的温度。效率非常低，并且另外，需要大尺寸的设备来加热。相应地，最好通过将电平高于压电陶瓷装置的额定电平的高频测量信号应用到压电陶瓷装置，而压电陶瓷装置本身通过施加高频信号作电介质加热，执行加热和升温，并通过根据高频信号的施加测量压电陶瓷装置中相位特性和阻抗特性中的至少一个特性来执行测量步骤。即，本专利技术的专利技术人发现，通过增加测量信号的功率电平，通过电介质加热快速加热装置。在这种情况下，如果功率电平太高，则温度变得太高，导致装置的特性退化。在过分加热的这种情况下，当温度返回到正常温度时，压电陶瓷装置无法返回到加热以前的压电特性。为此，最好选择一个高频测量信号，它具有高于装置的额定电平的电平，并在压电特性可以返回到装置加热以前所具有的特性的范围内是最高的电平。另外，具有不同振荡频率的装置具有不同的厚度。相应地，必须选择对应于这种差的功率电平。如上所述，可以使用同一个设备同时执行加热升温步骤，以及测量步骤。结果，大大缩短加热和测量时间。另外，仅仅需要增加和控制现有测量工具的功率电平。由此，可以使用非常简单和相对便宜的设备执行这些步骤。图4示出了通过电介质加热来加热装置而得到的升温曲线(计算值)。通过逐步改变功率电平(从大约30dBm到大约40dBm)得到各个曲线。如图4所示，当从开始加热经过400msec时间时，温度近乎达到最大温度。如上所述，当通过电介质加热使装置加热时，温度可以在大约几百秒内增加到目标温度。由此，加温时间显著减小，还有，大大减小了查出内部缺陷所需要的时间。另外，较好地，由于加热是局部和自发的，装置的温度可以快速返回到其初始值。根据本专利技术，通过施加高电平的高频信号，使用电介质加热，从内部加热压电陶瓷装置。检查缺陷需要大概400msec。然后，在内部加热的同时，当外部加热压电陶瓷装置时，可以进一步缩短测量时间，因为可以快速地将压电陶瓷装置加热到预定温度。所以，最好结合内部加热和外部加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查压电陶瓷装置的方法，其特征在于包含以下步骤： 加热并增高压电陶瓷装置的温度； 当压电陶瓷装置处于增高的温度时，测量压电陶瓷装置的压电相位特性和阻抗特性中的至少一个特性； 比较在测量步骤中测量到的压电相位特性和阻抗特性中所述至少一个特性与标准特性；和 根据比较步骤中的结果查出压电陶瓷装置中是否有内部缺陷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：生田正人，田端利成，西村昌雄，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]