DE19906835C2 - Piezoelektrische keramische Zusammensetzung - Google Patents
Piezoelektrische keramische ZusammensetzungInfo
- Publication number
- DE19906835C2 DE19906835C2 DE19906835A DE19906835A DE19906835C2 DE 19906835 C2 DE19906835 C2 DE 19906835C2 DE 19906835 A DE19906835 A DE 19906835A DE 19906835 A DE19906835 A DE 19906835A DE 19906835 C2 DE19906835 C2 DE 19906835C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- represented
- lead titanate
- dielectric constant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 57
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 11
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UTBYQPSPFXHANA-UHFFFAOYSA-N [K].[Na].[Li] Chemical compound [K].[Na].[Li] UTBYQPSPFXHANA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N bismuth sodium Chemical compound [Na].[Bi] FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische keramische
Zusammensetzung, insbesondere eine piezoelektrische keramische
Zusammensetzung, die als Material für piezoelektrische keramische Elemente,
beispielsweise piezoelektrische Keramikfilter und piezoelektrische
Keramikoszillatoren, verwendbar ist.
Piezoelektrische keramische Zusammensetzungen, die vorwiegend
Bleititanatzirconat (Pb(TixZr1-x)O3) oder Bleititanat (PbTiO3) enthalten, haben breite
Anwendung bei piezoelektrischen keramischen Elementen, wie zum Beispiel
piezoelektrischen Keramikfiltern, gefunden. Die JP-A-06211523 offenbart eine
derartige piezoelektrische keramische bleititanatzirconathaltige Zusammensetzung.
Bei dem Herstellungsschritt für diese Arten von piezoelektrischen keramischen
Zusammensetzungen wird im allgemeinen Bleioxid verwendet. Die Verdampfung
von Bleioxid bewirkt jedoch eine verschlechterte Homogenität der Eigenschaften
der hergestellten Elemente.
Piezoelektrische keramische Zusammensetzungen, die vorwiegend
Kaliumnatriumlithiumniobat, dargestellt durch eine Formel wie (K1-x-yNaxLiy)NbO3,
enthalten, führen dagegen nicht zu dem oben genannten Problem, da sie kein
Bleioxid enthalten. Aus der U.S. 5,637,542 sind bleioxidfreie piezoelektrische
keramische Zusammensetzungen bekannt, die aus einem Binärsystem mit den
Komponenten (Bi1/2Na1/2)TiO3 und NaNbO3 bestehen. Das Bismutnatriumtitanat
stellt ein ferroelektrisches Material mit einer Curietemperatur von 320°C dar. Es
liegt in einer trigonalgen Kristallstruktur vor. Die weitere Komponente Natriumniobat
ist ein antiferroelektrisches Material mit orthorombischer Perovskitstruktur.
Einige derartige Kaliumnatriumlithiumniobat enthaltende Zusammensetzungen, wie
sie beispielsweise aus der JP-A-07232923 bekannt sind, weisen einen hohen
elektromechanischen Kopplungsfaktor KP auf und werden als vielversprechende
Materialien für die Herstellung piezoelektrischer keramischer Elemente, wie
beispielsweise piezoelektrische Keramikfilter und piezoelektrische
Keramikoszillatoren, betrachtet.
Die vorwiegend Kaliumnatriumtlithiumniobat enthaltenden piezoelektrischen
keramischen Zusammensetzungen weisen jedoch eine relative
Dielektrizitätskonstante auf, die niedriger als die von Bleititanatzirconat oder
Bleititanat ist. Wenn sie als Materialien für piezoelektrische keramische Elemente,
wie zum Beispiel piezoelektrische Keramikfilter und piezoelektrische
Keramikoszillatoren verwendet werden, ist daher die Impedanzanpassung mit
einem die keramischen Elemente enthaltenden Stromkreis mangelhaft und der
Stromkreisaufbau wird manchmal schwierig.
Wenn eine piezoelektrische keramische Zusammensetzung in einem
Hochfrequenzbereich verwendet wird, kommt es zu folgenden Problemen. Da
beispielsweise eine herkömmliche piezoelektrische keramische Zusammensetzung,
die vorwiegend Bleititanatzirconat enthält, im allgemeinen eine relativ hohe
Dielektrizitätskonstante (ca. 1.000-2.000) aufweist, nimmt die Impedanz in einem
Hochfrequenzbereich von beispielsweise über 100 MHz ab, was deren
Verwendung in einem Hochfrequenzbereich schwierig macht.
Vorwiegend Bleititanat (PbTiO3) enthaltende piezoelektrische keramische
Zusammensetzungen dagegen weisen im allgemeinen eine relative
Dielektrizitätskonstante von ca. 200 auf, die niedriger als die der obigen vorwiegend
Bleititanatcirconat enthaltenden piezoelektrischen keramischen
Zusammensetzungen ist. Daher sind die Bleititanat (PbTiO3) enthaltenden
Zusammensetzungen bekanntermaßen in einem höheren Hochfrequenzbereich
zweckmäßig. Eine noch niedrigere relative Dielektrizitätskonstante ist jedoch in
Anbetracht der Verwendung in einem höheren Hochfrequenzbereich erwünscht.
Die JP-A-05058634 offenbart einen Bleititanat enthaltenden Film, der bei geringen
Temperaturen ohne Nachbehandlung auf einem Basismaterial aufgebracht werden
kann.
Weiterhin weisen vorwiegend Bleititanatcirconat oder Bleititanat enthaltende
piezoelektrische keramische Zusammensetzungen eine Resonanzfrequenz der
Schwingung in einer Stärkenrichtung von nur ca. 2.000-2.500 Hz.m auf. Wenn
daher eine derartige piezoelektrische keramische Zusammensetzung zur
Ausbildung eines Schwingungserregers zu einer dünnen Platte verarbeitet wird,
muß der Schwingungserreger in einem beschränkten Frequenzband verwendet
werden.
Einige der piezoelektrischen keramischen Verbindungen, die vorwiegend
Kaliumnatriumlithiumniobat, dargestellt durch eine Formel wie (K1-x-yNaxLiy)NbO3,
enthalten, besitzen dagegen eine Resonanzfrequenz der Schwingung in einer
Stärkenrichtung von nur ca. 3.000 bis 3.500 Hz.m und eine relative
Dielektrizitätskonstante von ca. 100, die niedriger als die von Bleititanat ist. Daher
werden einige der Zusammensetzungen bekanntermaßen als Material verwendet,
das in Anbetracht seiner Verwendung in einem Hochfrequenzbereich vorteilhaftere
Eigenschaften als Bleititanatcirconat oder Bleititanat hat.
Die vorwiegend Kaliumnatriumlithiumniobat enthaltenden piezoelektrischen
keramischen Zusammensetzungen weisen jedoch einen hohen
temperaturabhängigen Faktor der Resonanzfrequenz der Schwingung in einer
Stärkenrichtung von etwa 150-300 ppm auf (dieser Faktor wird als fr - TC
bezeichnet und steht für eine wichtige Eigenschaft eines Materials für
piezoelektrische Keramikfilter und piezoelektrische Keramikoszillatoren). Daher
finden die piezoelektrischen keramischen Zusammensetzungen verglichen mit
Beititanatcironat, Bleititanat, etc. noch keine breite Anwendung in der Praxis.
Der oben beschriebene temperaturabhängige Faktor der Resonanzfrequenz der
Schwingung in einer Stärkenrichtung, dargestellt durch fr - TC, wird anhand
folgender Gleichung berechnet:
fr - Tc = (frmax - frmin)/(fr20 . 100)
wobei frmax für eine maximale Resonanzfrequenz der Schwingung in einer
Stärkenrichtung innerhalb eines Temperaturbereichs von -20°C bis +80°C, frmin für
eine minimale Resonanzfrequenz der Schwingung in einer Stärkenrichtung
innerhalb eines Temperaturbereichs von -20°C bis +80°C und fr20 für eine
Resonanzfrequenz der Schwingung in einer Stärkenrichtung bei 20°C steht.
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bemühen, die oben erwähnten Probleme
mit vorwiegend Kaliumnatriumlithiumniobat enthaltenden piezoelektrischen
keramischen Zusammensetzungen zu lösen, verwirklicht.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine bleifreie
piezoelektrische keramische Zusammensetzung zur Hand zu geben, die eine
verbesserte relative Dielektrizitätskonstante von 1.000 oder höher und einen
elektromechanischen Kopplungsfaktor, dargestellt durch KP, eines praktisch
ausreichenden Werts, z. B. 25% oder höher, aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine piezoelektrische keramische
Zusammensetzung vorgesehen, die vorwiegend eine durch folgende Formel
dargestellte Zusammensetzung umfaßt:
(1 - n)(K1-x-yNaxLiy)m(Nb1-zTaz)O3 - nM1M2O3
wobei M1 für ein zweiwertiges Metallelement steht; M2 für ein vierwertiges
Metallelement steht und x, y, z, m und n die folgenden Bedingungen erfüllen: 0,1 ≦
x; y ≦ 0,3; x + y < 0,75; 0 ≦ z ≦ 0,3; 0,9 ≦ m ≦ 1,0 und 0 < n < 0,1.
M1 ist mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Mg, Ca, Sr und Ba gewähltes
Element und M2 mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, Sn und Hf
gewähltes Element.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine piezoelektrische keramische
Zusammensetzung mit ausgezeichneten Eigenschaften, z. B. einer relativen
Dielektrizitätskonstante von 1.000 oder mehr, einem elektromechanischen
Kopplungsfaktor, dargestellt durch KP, von 25% oder mehr und einem Curie-Punkt
von über 200°C verwirklicht werden.
Durch die Verwendung der piezoelektrischen keramischen Zusammensetzung der
vorliegenden Erfindung werden piezoelektrische keramische Elemente, wie
beispielsweise piezoelektrische Keramikfilter und piezoelektrische
Keramikoszillatoren, vorteilhaft hergestellt, so daß die gewünschten Eigenschaften
der herzustellenden Elemente erfüllt werden.
Wie oben beschrieben umfaßt die erfindungsgemäße piezoelektrische keramische
Zusammensetzung vorwiegend eine durch die folgende Formel dargestellte
Zusammensetzung:
(1 - n)(K1-x-yNaxLiy)m(Nb1-zTaz)O3 - nM1M2O3
Nachstehend werden die Gründe beschrieben, warum die Parameter auf die
genannten Bereiche beschränkt sind.
x und y sind derart beschränkt, daß 0,1 ≦ x und y ≦ 0,3 sind. Wenn x und y
außerhalb dieser Bereiche fallen, sind die gesinterten Produkte nicht
zufriedenstellend. x + y ist derart beschränkt, daß x + y < 0,75 ist. Wenn x + y
gleich 0,75 oder mehr ist, sinkt der durch KP dargestellte elektromechanische
Kopplungsfaktor auf unter 25%, was somit zu Schwierigkeiten bei der Anwendung
der Zusammensetzung bei einem Material für piezoelektrische Keramikfilter,
piezoelektrische Keramikoszillatoren, etc. führt.
z ist derart beschränkt, daß 0 ≦ z ≦ 0,3 ist. Wenn z außerhalb dieses Bereiches fällt,
sinkt der Curie-Punkt auf 200°C oder darunter, was ein Problem hinsichtlich der
Abweichung der Eigenschaften bei einer Temperaturänderung der Elemente führt,
die aus der erfindungsgemäßen piezoelektrischen keramischen Zusammensetzung
gebildet werden.
m ist derart beschränkt, daß 0,98 ≦ m ≦ 1,0 ist. Wenn m außerhalb des Bereichs
fällt, ist die Polarisationsbehandlung einer gebrannten piezoelektrischen
keramischen Zusammensetzung schwierig.
n ist derart beschränkt, daß 0 < n < 0,1 ist. Wenn n gleich 0,1 oder größer ist, sinkt
der durch KP dargestellte elektromechanische Kopplungsfaktor auf unter 25%, was
somit zu Schwierigkeiten bei der Anwendung der Zusammensetzung auf einem
Material für piezoelektrische Keramikfilter, piezoelektrische Keramikoszillatoren,
etc. führt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend eingehend anhand eines Beispiels
beschrieben, das nicht als Einschränkung der Erfindung hierauf ausgelegt werden
sollte.
K2CO3, Na2CO3, Li2CO3, Nb2O5, Ta2O5, CaCO3, SrCO3, BaCO3, TiO2, ZrO2 und
SnO2 wurden als Ausgangsrohmaterialien vorgesehen und wurden so abgewogen,
daß sie Zusammensetzungen der in Tabelle 1 gezeigten Formel (1 - n)(K1-x-
yNaxLiy)m(Nb1-zTaz)O3 - nM1M2O3 bildeten. Die Ausgangsmaterialien wurden für
jede Probe etwa vier Stunden lang in Alkohol unter Verwendung einer Kugelmühle
naß aufbereitet und die sich ergebende Mischung wurde getrocknet, dann bei
700-900°C kalziniert. Anschließend wurde die getrocknete Mischung grob zerkleinert,
vier Stunden lang unter Verwendung einer Kugelmühle mit einer geeigneten Menge
eines organischen Bindemittels naßvermahlen und durch ein Sieb mit
Maschenweite 40 passiert, um so die Partikelgröße des gemahlenen Pulvers
einzustellen.
Anschließend wurde das Pulver mit eingestellter Partikelgröße bei 1.000 kg/cm2 zu
einer Scheibe mit einem Durchmesser von 12 mm und mit einer Stärke von 1,2 mm
geformt, und die Scheibe wurde bei 1.050°C-1.300°C mittels eines üblichen
Brennverfahrens gebrannt, um so eine Keramikscheibe zu bilden. Anschließend
wurden auf beiden Seiten der keramischen Scheibe Silberelektroden durch
Auftragen und Brennen der Silberpaste mittels üblicher Verfahren gebildet. Die
Scheibe wurde durch Anlegen einer Gleichstromspannung von 2-10 kV/mm über
10-30 Minuten in einem 50°C-150°C heißen Isolieröl einer Polarisationsbehandlung
unterzogen, um so eine als Probe dienende piezoelektrische Keramikscheibe zu
erhalten.
Die relative Dielektrizitätskonstante, der durch KP dargestellte elektromechanische
Kopplungsfaktor und der Curie-Punkt wurden für die erhaltenen Proben gemessen.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 weisen die Proben, die alle folgenden Bedingungen: 0,1 ≦ x; y ≦ 0,3; x
+ y < 0,75; 0 ≦ z ≦ 0,3; 0,98 ≦ m ≦ 1,0 und 0 < n < 0,1 erfüllen, ausgezeichnete
Eigenschaften auf. Kurz gesagt besitzen alle erfindungsgemäßen Proben (die nicht
mit * gekennzeichnet sind) eine relative Dielektrizitätskonstante von 1.000 oder
höher, einen durch KP dargestellten elektromechanischen Kopplungsfaktor von
25% oder mehr und einen Curie-Punkt von über 200°C.
Die Proben Nr. 14 und 15, die weder die Bedingung 0,1 ≦ x noch die Bedingung y ≦
0,3 erfüllen, weisen dagegen eine mangelhafte Sinterfähigkeit auf.
Probe Nr. 1, die die Bedingung 0,1 ≦ x oder y ≦ 0,3 erfüllt und die Bedingung x + y
< 0,75 nicht erfüllt, besitzt einen durch KP dargestellten elektromechanischen
Kopplungsfaktor von 22%. Probe Nr. 1 besitzt auch eine relative
Dielektrizitätskonstante von 930. Wie durch die Daten gezeigt wird, erreicht Probe
Nr. 1 nicht die relative Dielektrizitätskonstante von 1.000 oder höher und auch nicht
den durch KP dargestellten elektromechanischen Kopplungsfaktor von 25% oder
mehr.
Probe Nr. 32, die nicht die Bedingung 0,1 ≦ z ≦ 0,3 erfüllt, besitzt einen Curie-Punkt
von 160°C und erreicht somit nicht einen Curie-Punkt von über 200°C.
Probe Nr. 37, die nicht die Bedingung 0,98 ≦ m ≦ 1,0 erfüllt, erreicht nicht die
wünschenswerte Polarisation.
Von den Proben, die nicht die Bedingung 0 < n < 0,1 erfüllen, weisen Proben Nr. 5,
9, 13, 19, 23, 27, 31, 36, 40, 43, 46 und 49 mit n gleich 0,1 oder größer einen durch
KP dargestellten elektromechanischen Kopplungsfaktor von unter 25% auf und
Proben Nr. 2, 6, 10, 16, 20, 24, 28 und 33 mit n gleich 0 erreichen keine relative
Dielektrizitätskonstante von 1.000 oder mehr.
In dem Beispiel wurde mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus Ca, Ba und
Sr gewählte Gattung als M1 verwendet und mindestens eine aus der Gruppe
bestehend aus Ti, Zr und Sn gewählte Spezies als M2 verwendet. Die Erfinder
bestätigten jedoch, daß gleichwertige Wirkungen erzielt werden können, wenn Mg
als M1 und Hf als M2 verwendet werden. Es können auch andere zweiwertige
Metalle und vierwertige Metalle jeweils als M1 bzw. M2 verwendet werden.
Wie durch dieses Beispiel vorgeführt, gibt die vorliegende Erfindung eine
piezoelektrische keramische Zusammensetzung zur Hand die ausgezeichnete
Eigenschaften aufweist; d. h. eine verbesserte relative Dielektrizitätskonstante von
1.000 oder mehr, einen durch KP dargestellten elektromechanischen
Kopplungsfaktor von 25% oder mehr und einen Curie-Punkt von über 200°C. Daher
werden durch die Verwendung der piezoelektrischen keramischen
Zusammensetzung nach der ersten Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung
piezoelektrische keramische Elemente, wie beispielsweise piezoelektrische
Keramikfilter und piezoelektrische Keramikoszillatoren, vorteilhaft hergestellt.
Claims (2)
1. Piezoelektrische keramische Zusammensetzung, die vorwiegend eine durch
folgende Formel dargestellte Zusammensetzung umfaßt:
(1 - n)(K1-x-yNaxLiy)m(Nb1-zTaz)O3 - nM1M2O3
dadurch gekennzeichnet, daß M1 für ein zweiwertiges Metallelement steht;
M2 für ein vierwertiges Metallelement steht und x, y, z, m und n die folgen den Bedingungen erfüllen: 0,1 ≦ x; y ≦ 0,3; x + y < 0,75; 0 ≦ z ≦ 0,3; 0,98 ≦ m ≦ 1,0 und 0 < n < 0,1.
(1 - n)(K1-x-yNaxLiy)m(Nb1-zTaz)O3 - nM1M2O3
dadurch gekennzeichnet, daß M1 für ein zweiwertiges Metallelement steht;
M2 für ein vierwertiges Metallelement steht und x, y, z, m und n die folgen den Bedingungen erfüllen: 0,1 ≦ x; y ≦ 0,3; x + y < 0,75; 0 ≦ z ≦ 0,3; 0,98 ≦ m ≦ 1,0 und 0 < n < 0,1.
2. Piezoelektrische keramische Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß M1 mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Mg,
Ca, Sr und Ba gewähltes Element ist und M2 mindestens ein aus der Gruppe
bestehend aus Ti, Zr, Sn und Hf gewähltes Element ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19964243A DE19964243C2 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03571398A JP3654408B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 圧電磁器組成物 |
JP03571598A JP3259677B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19906835A1 DE19906835A1 (de) | 1999-09-02 |
DE19906835C2 true DE19906835C2 (de) | 2001-08-16 |
Family
ID=26374704
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19964243A Expired - Lifetime DE19964243C2 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung |
DE19906835A Expired - Lifetime DE19906835C2 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19964243A Expired - Lifetime DE19964243C2 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6093339A (de) |
KR (1) | KR100282598B1 (de) |
CN (1) | CN1089736C (de) |
DE (2) | DE19964243C2 (de) |
TW (1) | TW429636B (de) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI228728B (en) * | 2001-05-29 | 2005-03-01 | Murata Manufacturing Co | Piezoelectric ceramic composition, piezoelectric ceramic element and method for producing piezoelectric ceramic composition |
US7309450B2 (en) * | 2001-06-15 | 2007-12-18 | Tdk Corporation | Piezoelectric porcelain and method for preparation thereof |
JP4114859B2 (ja) * | 2002-01-09 | 2008-07-09 | 松下電器産業株式会社 | 動きベクトル符号化方法および動きベクトル復号化方法 |
JP4631246B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2011-02-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子 |
EP1457471B1 (de) * | 2003-03-14 | 2014-02-26 | Denso Corporation | Keramik mit Kristallorientierung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
US20070120446A1 (en) * | 2003-05-29 | 2007-05-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element comprising the composition |
JP4513948B2 (ja) * | 2003-12-22 | 2010-07-28 | Tdk株式会社 | 圧電磁器およびその製造方法 |
WO2006018930A1 (ja) * | 2004-08-18 | 2006-02-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電磁器組成物、及び圧電素子 |
CN100402466C (zh) * | 2005-01-24 | 2008-07-16 | 四川大学 | 一种高居里点铌酸钾钠锂系无铅压电陶瓷及其制备方法 |
KR100905886B1 (ko) * | 2005-04-28 | 2009-07-03 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 압전체 자기 조성물, 및 압전 세라믹 전자부품 |
CN100594198C (zh) * | 2005-04-28 | 2010-03-17 | 株式会社村田制作所 | 压电陶瓷组合物及该压电陶瓷组合物的制造方法以及压电陶瓷电子部件 |
JP5044902B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2012-10-10 | 日立電線株式会社 | 圧電薄膜素子 |
CN1301230C (zh) * | 2005-08-26 | 2007-02-21 | 天津大学 | 一种毫米波介质陶瓷及其制备方法 |
US7494601B2 (en) * | 2006-02-28 | 2009-02-24 | The Hong Kong Polytechnic University | Piezoelectric ceramic composition and the method for preparing the same |
JP4943043B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-05-30 | 富士フイルム株式会社 | 圧電セラミックスの製造方法 |
CN100408509C (zh) * | 2006-09-12 | 2008-08-06 | 四川大学 | 一种高Qm的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其中频谐振器 |
CN100465131C (zh) * | 2007-05-28 | 2009-03-04 | 北京科技大学 | 一种铌酸钠钾锂基无铅压电陶瓷及其制备方法 |
JPWO2008152851A1 (ja) * | 2007-06-15 | 2010-08-26 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物、及び圧電セラミック電子部品 |
KR101200129B1 (ko) * | 2007-06-20 | 2012-11-12 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 유전체 세라믹 조성물 및 적층 세라믹 콘덴서 |
US8022604B2 (en) * | 2007-10-19 | 2011-09-20 | Ngk Insulators, Ltd. | (Li, Na, K)(Nb, Ta)O3 type piezoelectric/electrostrictive ceramic composition containing 30-50 mol% Ta and piezoelectric/electrorestrictive device containing the same |
JP5561483B2 (ja) * | 2008-10-28 | 2014-07-30 | 株式会社村田製作所 | 圧電セラミック電子部品 |
JP5614531B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2014-10-29 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置並びに圧電素子 |
CN102249678B (zh) * | 2011-06-16 | 2013-04-24 | 桂林电子科技大学 | 无铅无铋压电陶瓷 |
JP5662888B2 (ja) * | 2011-07-04 | 2015-02-04 | 太陽誘電株式会社 | 多積層圧電セラミックス部品 |
JP6080465B2 (ja) * | 2011-10-26 | 2017-02-15 | キヤノン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、圧電音響部品、および電子機器 |
CN102924078A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-13 | 天津大学 | 一种bctz基钙钛矿体系多元无铅压电陶瓷及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5637542A (en) * | 1995-10-04 | 1997-06-10 | Nikon Corporation | Dielectric ceramic composition |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN85100507B (zh) * | 1985-04-01 | 1987-11-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 改性铌酸铅钡钠压电陶瓷材料 |
US5476720A (en) * | 1992-12-18 | 1995-12-19 | Guenter; Peter | Films of KTN and KTAO3 |
CN1031537C (zh) * | 1993-03-16 | 1996-04-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 改性偏铌酸铅高温压电陶瓷材料及制备方法 |
-
1999
- 1999-02-12 TW TW088102454A patent/TW429636B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-02-17 US US09/251,573 patent/US6093339A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-18 KR KR1019990005393A patent/KR100282598B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-18 DE DE19964243A patent/DE19964243C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-18 DE DE19906835A patent/DE19906835C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-23 CN CN99102465A patent/CN1089736C/zh not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5637542A (en) * | 1995-10-04 | 1997-06-10 | Nikon Corporation | Dielectric ceramic composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19964243C2 (de) | 2002-02-07 |
CN1089736C (zh) | 2002-08-28 |
CN1226541A (zh) | 1999-08-25 |
US6093339A (en) | 2000-07-25 |
KR19990072724A (ko) | 1999-09-27 |
KR100282598B1 (ko) | 2001-02-15 |
TW429636B (en) | 2001-04-11 |
DE19906835A1 (de) | 1999-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19906835C2 (de) | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung | |
DE19906836C2 (de) | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung | |
DE102008014728B4 (de) | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung | |
DE10041307B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und deren Verwendung | |
DE2932870C2 (de) | ||
DE69000733T2 (de) | Ferroelektrisches keramisches material. | |
DE19922955C2 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung | |
DE10141293A1 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und piezoelektrisches keramisches Bauelement unter Verwendung derselben | |
DE69607119T2 (de) | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung | |
DE10123608C2 (de) | Piezoelektrischer keramischer Pulverpressling und Verwendung desselben | |
DE2837508A1 (de) | Piezokeramik | |
DE1940974C3 (de) | Piezoelektrische Keramik | |
DE10041304C2 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und deren Verwendung für ein piezoelektrisches Keramikbauteil | |
DE69605966T2 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
DE1950317C3 (de) | Piezoelektrische Keramik | |
DE1796233B1 (de) | Piezoelektrische keramiken | |
DE10123607B4 (de) | Piezoelektrischer keramischer Pulverpressling und piezoelektrisches keramisches Bauelement | |
DE3508797C2 (de) | ||
DE10025575B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und Verwendung derselben für ein piezoelektrisches Keramikelement | |
DE19605050C1 (de) | Niedrig sinternder PZT-Werkstoff | |
DE1922265C3 (de) | Piezoelektrische Keramik | |
DE2164403C3 (de) | Ferroelektrische keramische Zusammensetzungen | |
DE19609739C1 (de) | Niedrig sinternder Hart-PZT-Werkstoff | |
DE2121689C3 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
DE3200339A1 (de) | Ferroelektrische keramik |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8172 | Supplementary division/partition in: |
Ref document number: 19964243 Country of ref document: DE |
|
Q171 | Divided out to: |
Ref document number: 19964243 Country of ref document: DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
AH | Division in |
Ref document number: 19964243 Country of ref document: DE |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |