金属や従来のセラミックと比較して、圧電セラミックの加工は非常に困難です。
硬度が高く、脆く、熱や応力に敏感であるため、不適切な加工を行うと、次のような亀裂や欠けが発生しやすくなります。
脱分極、永続的なパフォーマンスの低下
圧電セラミック加工における重要な考慮事項
圧電セラミックを加工する場合、次の 3 つの要素が重要です。
熱衝撃を避ける
機械的ストレスを制御する
偏光状態を維持する
重要: 圧電セラミックは、分極後にのみ機能を発揮します。
高温 (キュリー温度以上、PZT の場合は通常 300 ～ 350 度) や強い機械的衝撃にさらされると、分極が破壊され、不可逆的な故障が発生する可能性があります。
圧電セラミックスの分極とは何ですか?
分極は、圧電セラミックスに機能的特性を与えるプロセスです。
これには、高温で強力な DC 電界を印加し、内部の電気ドメインを均一な方向に揃える必要があります。
これを理解する簡単な方法は次のとおりです。
分極前 → ドメインがランダム配向 → 圧電効果なし
分極後 → ドメインが整列 → 安定した圧電性能
一度整列すると、ほとんどのドメインは所定の位置に「ロック」されたままになり、材料が機械エネルギーと電気エネルギーを効果的に変換できるようになります。
圧電セラミックスの主な加工方法
1. スライス（切断）
目的：
焼結セラミックブロックを薄いシート（通常は0.2～2mm）に切断します。
推奨される方法:
> ダイヤモンドインターナルソーイング
樹脂または金属で結合された-ダイヤモンドブレードを使用
長所: 低い熱影響、安定したプロセス、費用対効果の高い-
短所: 機械的ストレスが発生し、形状の柔軟性が制限される
> レーザー切断（非偏光セラミックのみ）
機械的接触を最小限に抑える
長所: 高精度、柔軟な形状、高い材料利用率
短所: 設備コストが高い
2. 穴あけ加工（微細穴加工）
チャレンジ：
圧電セラミックスは破壊靱性が低いため、穴あけ中に亀裂が発生しやすくなります。
推奨される方法:
> 超音波-補助掘削
高周波振動（20～40 kHz）+ ダイヤモンド工具-
利点: 切削抵抗の低減、刃先品質の向上、割れの最小化
> レーザー穴あけ加工（主に無偏光セラミックス）
通常は UV ナノ秒レーザーまたはピコ秒レーザー
微小穴アレイと極小径に適しています。{{0}
⚠️分極後の穴あけ（特に<50 μm scale) may cause local depolarization.
選び方:
次の場合は超音波ドリルを選択してください。
穴径 > 0.2 mm
Deep holes or high aspect ratio (>5)
信頼性とエッジ品質に対する厳しい要件
熱の影響は避けなければなりません
次の場合はレーザー穴あけ加工を選択してください。
穴の直径 < 0.1 mm
高密度の-マイクロホール-アレイが必要です
複雑な形状や位置決めが難しい場合
高い効率と柔軟性が求められる
3. ダイシング（ウェーハ個片化）
目的：
セラミックウェーハをより小さな機能ユニット（センサーアレイなど）に分割します。
推奨される方法:
>ステルスレーザーダイシング
レーザーで内部層を修正 → 拡張中にウェーハが分離
利点: 欠け、破片がなく、分極セラミックスに適しています。
>ダイヤモンドダイシング＋ブレイキング
{0}}溝（厚さ約 1/3）を規定し、制御された力を加えます
成熟した費用対効果の高い方法-
適切なダイシング方法の選択方法
次の場合はダイヤモンド ダイシングを選択してください。
標準形状（正方形・長方形）
厚さ > 0.3 mm
熱に対する高い感受性
コスト管理による大規模生産-
次の場合はレーザー ダイシングを選択してください。
複雑な形状（曲線、円）
極薄素材（-<0.2 mm)
研究開発または小規模バッチ生産-
高い材料利用率が必要
概要: PZT 加工のベスト プラクティス
可能な限り分極前のプロセス
熱的および機械的損傷を最小限に抑える
形状、精度、体積に基づいて加工方法を選択
コスト、効率、パフォーマンスの安定性のバランスをとる
YCLASERについて
Yuchang Laser は、レーザー切断、レーザー穴あけ、精密スクライビングおよびダイシングなどの専門的な圧電セラミック加工ソリューションを提供します。高度なセラミック レーザー加工における豊富な経験により、お客様が高精度で信頼性の高い性能を達成できるよう支援します。
