JP2000313662A - 磁器組成物 - Google Patents
磁器組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15系磁器組成物において、
Ｐ／Ｖ値が高く、圧電セラミックスとして用いる場合に
十分緻密な磁器組成物を提供する。 【解決手段】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分
と、該主成分１００重量部に対してＭｎＯ2 を０．０１
〜１重量部、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少
なくとも１種を０．０１〜１重量部の割合で含有する。
Ｐ／Ｖ値が高く、圧電セラミックスとして用いる場合に
十分緻密な磁器組成物を提供する。 【解決手段】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分
と、該主成分１００重量部に対してＭｎＯ2 を０．０１
〜１重量部、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少
なくとも１種を０．０１〜１重量部の割合で含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁器組成物に関
し、例えば、共振子、超音波振動子、超音波モーター、
あるいは加速度センサー、ノッキングセンサー及びＡＥ
センサー等の圧電センサーなどに適し、特に、高周波レ
ゾネータの発振子用磁器組成物として好適に用いられる
磁器組成物に関する。
し、例えば、共振子、超音波振動子、超音波モーター、
あるいは加速度センサー、ノッキングセンサー及びＡＥ
センサー等の圧電センサーなどに適し、特に、高周波レ
ゾネータの発振子用磁器組成物として好適に用いられる
磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、圧電磁器組成物を利用した製品
としては、例えばフィルター、発振子、超音波振動子、
超音波モーター、圧電センサー等がある。
としては、例えばフィルター、発振子、超音波振動子、
超音波モーター、圧電センサー等がある。
【０００３】ここで、発振子は、マイコンの基準信号発
振子用として、例えば、コルピッツ型発振回路に組み込
まれて利用される。このコルピッツ型発振回路はコンデ
ンサーと抵抗とインバータ、および発振子により構成さ
れている。
振子用として、例えば、コルピッツ型発振回路に組み込
まれて利用される。このコルピッツ型発振回路はコンデ
ンサーと抵抗とインバータ、および発振子により構成さ
れている。
【０００４】そして、コルピッツ型発振回路において、
発振信号を発生させるには、ループゲインと移相量との
関係において以下の発振条件を満足させる必要がある。
発振信号を発生させるには、ループゲインと移相量との
関係において以下の発振条件を満足させる必要がある。
【０００５】インバータと抵抗からなる増幅回路におけ
る増幅率をα、移相量をθ1 とし、また、発振子とコン
デンサからなる帰還回路における帰還率をβ、移相量を
θ2としたとき、ループゲインがα×β≧１であり、且
つ移相量がθ1 ＋θ2 ＝３６０°×ｎ（但しｎ＝１、
２、３・・・）であることが必要となる。コルピッツ型
発振回路において、安定した発振を得るためには、ルー
プゲインを大きくしなければならない。そのため、帰還
率βのゲインを決定する、発振子のＰ／Ｖ値、すなわち
共振インピーダンスＲ0 および反共振インピーダンスＲ
a の差を大きくすることが必要となる。尚、Ｐ／Ｖ値は
２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）の値として定義される。
る増幅率をα、移相量をθ1 とし、また、発振子とコン
デンサからなる帰還回路における帰還率をβ、移相量を
θ2としたとき、ループゲインがα×β≧１であり、且
つ移相量がθ1 ＋θ2 ＝３６０°×ｎ（但しｎ＝１、
２、３・・・）であることが必要となる。コルピッツ型
発振回路において、安定した発振を得るためには、ルー
プゲインを大きくしなければならない。そのため、帰還
率βのゲインを決定する、発振子のＰ／Ｖ値、すなわち
共振インピーダンスＲ0 および反共振インピーダンスＲ
a の差を大きくすることが必要となる。尚、Ｐ／Ｖ値は
２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）の値として定義される。
【０００６】従来、この種の圧電磁器組成物としては、
ＰｂＴｉＯ3 やＰｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 を主成分とした
もの、あるいはこれらに更に第二成分、第三成分とし
て、Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 などを固溶させたもの等が知られている。
特に、ＰｂＴｉＯ3 を主成分とした磁器組成物の場合、
比誘電率が３００〜７００と小さく、１０ＭＨｚ以上の
高周波領域での使用が可能になるなどの特徴を有してい
た。
ＰｂＴｉＯ3 やＰｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 を主成分とした
もの、あるいはこれらに更に第二成分、第三成分とし
て、Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 などを固溶させたもの等が知られている。
特に、ＰｂＴｉＯ3 を主成分とした磁器組成物の場合、
比誘電率が３００〜７００と小さく、１０ＭＨｚ以上の
高周波領域での使用が可能になるなどの特徴を有してい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 を主成分とした
圧電磁器組成物は、生態系に有害であるＰｂを多量に含
有しており、近年における環境破壊の点から非鉛系の圧
電磁器材料が要求されていた。また、このような非鉛系
の圧電磁器材料において、発振子として優れた特性を有
するために、大きなＰ／Ｖ値が要求されていた。
ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 を主成分とした
圧電磁器組成物は、生態系に有害であるＰｂを多量に含
有しており、近年における環境破壊の点から非鉛系の圧
電磁器材料が要求されていた。また、このような非鉛系
の圧電磁器材料において、発振子として優れた特性を有
するために、大きなＰ／Ｖ値が要求されていた。
【０００８】非鉛系の圧電磁器組成物としてビスマス層
状化合物が知られており、例えば、特開平６−４８８２
５号公報には、高周波フィルタなどに利用可能な（Ｓｒ
0.8Ｎａ0.1 Ｂｉ4.1 ）Ｔｉ4 Ｏ15中に、ＭｎをＭｎＯ
として０．０２重量％含有するビスマス層状化合物が開
示されている。
状化合物が知られており、例えば、特開平６−４８８２
５号公報には、高周波フィルタなどに利用可能な（Ｓｒ
0.8Ｎａ0.1 Ｂｉ4.1 ）Ｔｉ4 Ｏ15中に、ＭｎをＭｎＯ
として０．０２重量％含有するビスマス層状化合物が開
示されている。
【０００９】このようなビスマス層状化合物は、粒子形
状が異方性（板状）を有しており、緻密体を得ることが
難しく、且つ抗電界が高いため、セラミックスに圧電性
を付与する分極操作において十分な残留分極を付与でき
ず、共振インピーダンスをＲ0 、反共振インピーダンス
をＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表される
Ｐ／Ｖ値が低いという問題があった。
状が異方性（板状）を有しており、緻密体を得ることが
難しく、且つ抗電界が高いため、セラミックスに圧電性
を付与する分極操作において十分な残留分極を付与でき
ず、共振インピーダンスをＲ0 、反共振インピーダンス
をＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表される
Ｐ／Ｖ値が低いという問題があった。
【００１０】従って、本発明は、非鉛系圧電材料である
ビスマス層状化合物のＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15系磁器組成
物において、Ｐ／Ｖ値が高く、圧電セラミックスとして
用いる場合に十分緻密な磁器組成物を提供することを目
的とする。
ビスマス層状化合物のＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15系磁器組成
物において、Ｐ／Ｖ値が高く、圧電セラミックスとして
用いる場合に十分緻密な磁器組成物を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の磁器組成物は、
ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される主成分と、該主成分１
００重量部に対してＭｎＯ2 を０．０１〜１重量部、Ｌ
ａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ
2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種以
上を０．０１〜１重量部の割合で含有するものである。
ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される主成分と、該主成分１
００重量部に対してＭｎＯ2 を０．０１〜１重量部、Ｌ
ａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ
2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種以
上を０．０１〜１重量部の割合で含有するものである。
【００１２】ここで、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子の
ｃ軸配向度が３５％以上であることが望ましい。また、
本発明の磁器組成物は、共振インピーダンスをＲ0 、反
共振インピーダンスをＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa
／Ｒ0 ）で表されるＰ／Ｖ値が６０ｄＢ以上である。
ｃ軸配向度が３５％以上であることが望ましい。また、
本発明の磁器組成物は、共振インピーダンスをＲ0 、反
共振インピーダンスをＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa
／Ｒ0 ）で表されるＰ／Ｖ値が６０ｄＢ以上である。
【００１３】
【作用】本発明の磁器組成物は、鉛を含有しないため、
環境上安全であり、しかも、１２２０℃以下の温度で焼
成しても十分に緻密な磁器が得られ、さらに、共振イン
ピーダンスをＲ0 、反共振インピーダンスをＲa とした
時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表されるＰ／Ｖ値が６
０ｄＢ以上の圧電特性を有することができる。
環境上安全であり、しかも、１２２０℃以下の温度で焼
成しても十分に緻密な磁器が得られ、さらに、共振イン
ピーダンスをＲ0 、反共振インピーダンスをＲa とした
時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表されるＰ／Ｖ値が６
０ｄＢ以上の圧電特性を有することができる。
【００１４】即ち、ＭｎＯ2 を所定量含有することによ
り、焼結性を向上でき、１２２０℃以下の低温で焼成し
ても緻密な磁器が得られる結果、Ｐ／Ｖ値を向上でき
る。
り、焼結性を向上でき、１２２０℃以下の低温で焼成し
ても緻密な磁器が得られる結果、Ｐ／Ｖ値を向上でき
る。
【００１５】また、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ
3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 の
うち少なくとも１種を所定量含有することにより、Ｐ／
Ｖ値を６０ｄＢ以上とすることができる。その理由につ
いては明らかではないが、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15中に、
Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂ
ｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種
以上が固溶し、Ｐ／Ｖ値が向上したものと考えられる。
3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 の
うち少なくとも１種を所定量含有することにより、Ｐ／
Ｖ値を６０ｄＢ以上とすることができる。その理由につ
いては明らかではないが、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15中に、
Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂ
ｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種
以上が固溶し、Ｐ／Ｖ値が向上したものと考えられる。
【００１６】さらに、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子の
ｃ軸配向度を３５％以上とすることにより、Ｐ／Ｖ値を
さらに向上できる。そして、Ｐ／Ｖ値を６０ｄＢ以上と
することにより、例えば、コルピッツ型発振回路におい
て、ループゲインを大きくでき、安定した発振を得るこ
とができる。
ｃ軸配向度を３５％以上とすることにより、Ｐ／Ｖ値を
さらに向上できる。そして、Ｐ／Ｖ値を６０ｄＢ以上と
することにより、例えば、コルピッツ型発振回路におい
て、ループゲインを大きくでき、安定した発振を得るこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の磁器組成物は、ＳｒＢｉ
4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分と、該主成分１００重量
部に対してＭｎＯ2 を０．０１〜１重量部、Ｌａ
2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2
Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種以上
を０．０１〜１重量部の割合で含有するものである。
4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分と、該主成分１００重量
部に対してＭｎＯ2 を０．０１〜１重量部、Ｌａ
2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2
Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少なくとも１種以上
を０．０１〜１重量部の割合で含有するものである。
【００１８】上記組成物において、ＭｎＯ2 をモル比に
よる組成式がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分１
００重量部に対して０．０１〜１重量部含有したのは、
ＭｎＯ2 が０．０１重量部よりも少ない場合、焼結性が
悪化し、緻密体が得られず、これによりＰ／Ｖ値が低下
するからである。一方、ＭｎＯ2 が１重量部よりも多い
場合には、焼結性は向上するものの、異相としてのＭｎ
化合物が多量に析出するため、絶縁抵抗が低下してＰ／
Ｖ値が低下するからである。ＭｎＯ2 は、焼結性および
Ｐ／Ｖ値を向上するためには、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で
表される主成分１００重量部に対して０．１〜０．６重
量部含有することが望ましい。
よる組成式がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表される主成分１
００重量部に対して０．０１〜１重量部含有したのは、
ＭｎＯ2 が０．０１重量部よりも少ない場合、焼結性が
悪化し、緻密体が得られず、これによりＰ／Ｖ値が低下
するからである。一方、ＭｎＯ2 が１重量部よりも多い
場合には、焼結性は向上するものの、異相としてのＭｎ
化合物が多量に析出するため、絶縁抵抗が低下してＰ／
Ｖ値が低下するからである。ＭｎＯ2 は、焼結性および
Ｐ／Ｖ値を向上するためには、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で
表される主成分１００重量部に対して０．１〜０．６重
量部含有することが望ましい。
【００１９】また、ＭｎＯ2 量が上記範囲内であって
も、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少な
くとも一種以上の合計含有量が０．０１重量部より少な
い場合には、これらの添加効果が小さく、Ｐ／Ｖ値が低
下し、一方、１重量部よりも多い場合には、絶縁抵抗が
低下して分極処理できず、またＰ／Ｖ値も低下するから
である。
も、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少な
くとも一種以上の合計含有量が０．０１重量部より少な
い場合には、これらの添加効果が小さく、Ｐ／Ｖ値が低
下し、一方、１重量部よりも多い場合には、絶縁抵抗が
低下して分極処理できず、またＰ／Ｖ値も低下するから
である。
【００２０】Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少
なくとも１種以上は、高絶縁抵抗を維持し、Ｐ／Ｖ値を
向上するという点から、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表され
る主成分１００重量部に対して０．１〜０．７重量部含
有することが望ましい。これらのうちでも、Ｐ／Ｖ値を
大きく向上させるという点から過剰のＢｉ2 Ｏ3 を含有
することが望ましい。
ｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少
なくとも１種以上は、高絶縁抵抗を維持し、Ｐ／Ｖ値を
向上するという点から、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と表され
る主成分１００重量部に対して０．１〜０．７重量部含
有することが望ましい。これらのうちでも、Ｐ／Ｖ値を
大きく向上させるという点から過剰のＢｉ2 Ｏ3 を含有
することが望ましい。
【００２１】特に、本発明の磁器組成物は、基本組成式
でＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15からなる層状化合物１００重量
部に対して、ＭｎＯ2 を０．１〜０．６重量部、Ｌａ2
Ｏ3、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ
3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち、少なくとも１種以上
を０．１〜０．７重量部含有することにより、Ｐ／Ｖ値
を７０ｄＢ以上に高めることができる。
でＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15からなる層状化合物１００重量
部に対して、ＭｎＯ2 を０．１〜０．６重量部、Ｌａ2
Ｏ3、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ
3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち、少なくとも１種以上
を０．１〜０．７重量部含有することにより、Ｐ／Ｖ値
を７０ｄＢ以上に高めることができる。
【００２２】また、本発明の磁器組成物では、ＳｒＢｉ
4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向度を３５％以上とする
ことが望ましい。通常のプレス成形ではｃ軸配向度は２
５〜３０％程度であるが、例えば、グリーンシートを作
製して焼成したり、前記グリーンシートを圧延成形して
焼成することにより、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子の
ｃ軸配向度を向上できる。そして、このようにｃ軸配向
度を３５％以上とすることにより、さらにＰ／Ｖ値を向
上できるのである。
4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向度を３５％以上とする
ことが望ましい。通常のプレス成形ではｃ軸配向度は２
５〜３０％程度であるが、例えば、グリーンシートを作
製して焼成したり、前記グリーンシートを圧延成形して
焼成することにより、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子の
ｃ軸配向度を向上できる。そして、このようにｃ軸配向
度を３５％以上とすることにより、さらにＰ／Ｖ値を向
上できるのである。
【００２３】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向
度は、Ｐ／Ｖ値を向上する観点から、５０％以上である
ことが望ましい。
度は、Ｐ／Ｖ値を向上する観点から、５０％以上である
ことが望ましい。
【００２４】尚、ｃ軸配向度は、Ｆ＝（Ｐ−Ｐ0 ）／
（１−Ｐ0 ）により求められる。ここで、ＦはＳｒＢｉ
4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向度、Ｐは（００ｌ）面
のｘ線反射強度／（ｈｋｌ）面のｘ線反射強度（焼結体
のｘ線回折）、Ｐ0 は（００ｌ）面のｘ線反射強度／
（ｈｋｌ）面のｘ線反射強度（焼結体を粉砕した粉末の
ｘ線回折）を示す。
（１−Ｐ0 ）により求められる。ここで、ＦはＳｒＢｉ
4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向度、Ｐは（００ｌ）面
のｘ線反射強度／（ｈｋｌ）面のｘ線反射強度（焼結体
のｘ線回折）、Ｐ0 は（００ｌ）面のｘ線反射強度／
（ｈｋｌ）面のｘ線反射強度（焼結体を粉砕した粉末の
ｘ線回折）を示す。
【００２５】本発明の磁器組成物は、ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｎＯ2 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ
2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＣ
Ｏ3 及びＺｒＯ2 の各酸化物粉末、又は焼成により前記
酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の金属塩
を用いて、上記組成範囲になるように秤量し、混合す
る。
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｎＯ2 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ
2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＣ
Ｏ3 及びＺｒＯ2 の各酸化物粉末、又は焼成により前記
酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の金属塩
を用いて、上記組成範囲になるように秤量し、混合す
る。
【００２６】その後、この混合物を所望の成形手段、例
えば、ドクターブレード法などのシート成形法、金型プ
レス法、冷間静水圧プレス法、押し出し成形法、圧延法
等により任意の形状に成形する。そして、この成形体を
大気中等の酸化雰囲気中で１０００〜１２２０℃の温度
で焼成することにより、相対密度９０％以上に緻密化す
る。
えば、ドクターブレード法などのシート成形法、金型プ
レス法、冷間静水圧プレス法、押し出し成形法、圧延法
等により任意の形状に成形する。そして、この成形体を
大気中等の酸化雰囲気中で１０００〜１２２０℃の温度
で焼成することにより、相対密度９０％以上に緻密化す
る。
【００２７】そして、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子は
板状粒子であり、ａｂ軸方向に粒成長する。このため、
シート成形法、圧延法等により成形し、焼成することに
より、ｃ軸配向度が高くなる。従って、ａｂ軸方向の端
面に分極用電極を形成し、ｃ軸と直角方向に分極させ、
例えば、ａｂ軸方向の両面に取出電極を形成することに
より、磁器に厚み縦振動を生じさせたり、ｃ軸方向の両
面に取出電極を形成することにより、磁器に厚みすべり
振動を生じさせることができる。
板状粒子であり、ａｂ軸方向に粒成長する。このため、
シート成形法、圧延法等により成形し、焼成することに
より、ｃ軸配向度が高くなる。従って、ａｂ軸方向の端
面に分極用電極を形成し、ｃ軸と直角方向に分極させ、
例えば、ａｂ軸方向の両面に取出電極を形成することに
より、磁器に厚み縦振動を生じさせたり、ｃ軸方向の両
面に取出電極を形成することにより、磁器に厚みすべり
振動を生じさせることができる。
【００２８】得られた磁器は、板状結晶からなるＳｒＢ
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、この主結晶相内にＬ
ａ、Ｎｄ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｂｉ、ＭｇおよびＺｒが固溶し
ていると思われる。また、Ｍｎは、主結晶相の粒界に存
在していると思われる。
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、この主結晶相内にＬ
ａ、Ｎｄ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｂｉ、ＭｇおよびＺｒが固溶し
ていると思われる。また、Ｍｎは、主結晶相の粒界に存
在していると思われる。
【００２９】尚、本発明の磁器組成物では、Ｓｉ、Ｆ
ｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎａ、Ｈｆ、Ｌｉが不可避
不純物として、あるいは製造工程中に混入する場合もあ
るが、これらの成分は、酸化物換算で全量中の０．２重
量％以下であれば、とりわけ本発明の効果に影響を及ぼ
すことはない。
ｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎａ、Ｈｆ、Ｌｉが不可避
不純物として、あるいは製造工程中に混入する場合もあ
るが、これらの成分は、酸化物換算で全量中の０．２重
量％以下であれば、とりわけ本発明の効果に影響を及ぼ
すことはない。
【００３０】
【実施例】実施例１ 純度９９．９％のＳｒＣＯ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉末、Ｔ
ｉＯ2 粉末を、モル比による組成式がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4
Ｏ15となるような比率で秤量し、この主成分１００重量
部に対してＭｎＯ2 粉末、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3
粉末、Ｌｕ2 Ｏ3 粉末、Ｙｂ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉
末、ＭｇＣＯ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末を表１、２の値とな
るように秤量して混合する。
ｉＯ2 粉末を、モル比による組成式がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4
Ｏ15となるような比率で秤量し、この主成分１００重量
部に対してＭｎＯ2 粉末、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3
粉末、Ｌｕ2 Ｏ3 粉末、Ｙｂ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉
末、ＭｇＣＯ3 粉末、ＺｒＯ2 粉末を表１、２の値とな
るように秤量して混合する。
【００３１】この混合粉末を純度９９．９％のジルコニ
アボール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と共に５
００ｍｌポリポットに投入し、１６時間回転ミルにて混
合した。混合後のスラリーを１２０℃大気中にて乾燥
し、＃８０メッシュを通し、その後、大気中９５０℃、
３時間保持して仮焼し、評価粉末を得た。
アボール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と共に５
００ｍｌポリポットに投入し、１６時間回転ミルにて混
合した。混合後のスラリーを１２０℃大気中にて乾燥
し、＃８０メッシュを通し、その後、大気中９５０℃、
３時間保持して仮焼し、評価粉末を得た。
【００３２】この粉末に適量の有機バインダーを添加し
て造粒し、金型プレスにて１５００ｋｇ／ｃｍ2 で縦２
０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１ｍｍの角板状に成形した。
そして、成形体を大気中４００℃、２時間で脱脂した
後、表１、２に示す温度で３時間保持して焼成した。
て造粒し、金型プレスにて１５００ｋｇ／ｃｍ2 で縦２
０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１ｍｍの角板状に成形した。
そして、成形体を大気中４００℃、２時間で脱脂した
後、表１、２に示す温度で３時間保持して焼成した。
【００３３】得られた焼結体を縦４．５ｍｍ、横１．０
ｍｍ、厚み０．１８ｍｍに加工して、上下面にＡｇ電極
を形成し、１５０℃で３０分間分極処理を行った。その
後、インピーダンスアナライザーにより、共振・反共振
周波数：ｆｒ、ｆａ、共振・反共振インピーダンス：Ｒ
0 、Ｒa を測定し、厚みすべり振動の基本波のＰ／Ｖ値
をＰ／Ｖ＝２０×ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）の式により算出
した。これらの結果を表１、２に示す。また、焼結体の
密度をアルキメデス法を用いて測定し、理論密度と比較
して相対密度を算出した。絶縁抵抗は、絶縁計を用いて
電圧１０Ｖを３０秒間印加した後、抵抗値を測定するこ
とにより求めた。
ｍｍ、厚み０．１８ｍｍに加工して、上下面にＡｇ電極
を形成し、１５０℃で３０分間分極処理を行った。その
後、インピーダンスアナライザーにより、共振・反共振
周波数：ｆｒ、ｆａ、共振・反共振インピーダンス：Ｒ
0 、Ｒa を測定し、厚みすべり振動の基本波のＰ／Ｖ値
をＰ／Ｖ＝２０×ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）の式により算出
した。これらの結果を表１、２に示す。また、焼結体の
密度をアルキメデス法を用いて測定し、理論密度と比較
して相対密度を算出した。絶縁抵抗は、絶縁計を用いて
電圧１０Ｖを３０秒間印加した後、抵抗値を測定するこ
とにより求めた。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】これらの表１、表２から明らかなように、
本発明の試料では、Ｐ／Ｖ値が６０ｄＢ以上と高く、発
振子として用いる場合に安定した発振を得ることができ
る。特に、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＺｒＯ2 が０．１〜
０．７重量部の時にはＰ／Ｖ値を７０ｄＢ以上となるこ
とが判る。さらに、ＭｎＯ2 を０．１〜０．６重量部含
有することにより、焼結性が向上し、Ｐ／Ｖ値も向上す
ることが判る。
本発明の試料では、Ｐ／Ｖ値が６０ｄＢ以上と高く、発
振子として用いる場合に安定した発振を得ることができ
る。特に、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＺｒＯ2 が０．１〜
０．７重量部の時にはＰ／Ｖ値を７０ｄＢ以上となるこ
とが判る。さらに、ＭｎＯ2 を０．１〜０．６重量部含
有することにより、焼結性が向上し、Ｐ／Ｖ値も向上す
ることが判る。
【００３７】一方、ＭｎＯ2 が０．０１重量部よりも少
ない場合、焼結体密度が低く、１．０重量部よりも多い
場合は焼結体密度は高いものの、いずれもＰ／Ｖ値が６
０ｄＢを下回ることが判る。また、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2
Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及
びＺｒＯ2 のうち、少なくとも一種以上の合計添加量が
０．０１重量部より少ないとＰ／Ｖ値が６０ｄＢを下回
り、１重量部よりも多い場合は絶縁抵抗が低下してＰ／
Ｖ値が６０ｄＢを下回ることが判る。
ない場合、焼結体密度が低く、１．０重量部よりも多い
場合は焼結体密度は高いものの、いずれもＰ／Ｖ値が６
０ｄＢを下回ることが判る。また、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2
Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及
びＺｒＯ2 のうち、少なくとも一種以上の合計添加量が
０．０１重量部より少ないとＰ／Ｖ値が６０ｄＢを下回
り、１重量部よりも多い場合は絶縁抵抗が低下してＰ／
Ｖ値が６０ｄＢを下回ることが判る。
【００３８】さらに、ＭｎＯ2 や、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2
Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及
びＺｒＯ2 を添加しない試料Ｎo.６０では、焼結性が低
く、Ｐ／Ｖ値も低いことが判る。さらに、ＭｎＯ2 は添
加するものの、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、
Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＺｒＯ2 を添加し
ない試料Ｎo.１では、焼結性およびＰ／Ｖ値が少々向上
するものの、未だ実用的でないことが判る。
Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及
びＺｒＯ2 を添加しない試料Ｎo.６０では、焼結性が低
く、Ｐ／Ｖ値も低いことが判る。さらに、ＭｎＯ2 は添
加するものの、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、
Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯ及びＺｒＯ2 を添加し
ない試料Ｎo.１では、焼結性およびＰ／Ｖ値が少々向上
するものの、未だ実用的でないことが判る。
【００３９】実施例２ 表１の試料Ｎo.６の組成に対して、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ
15結晶粒子のｃ軸配向度を変化させる実験を行った。ｃ
軸配向度は、Ｎo.６の試料をドクターブレード法により
作製した１層のグリーンシート（試料Ｎo.６４）、圧延
法で成形したシート（試料Ｎo.６５）、前記グリーンシ
ートを３枚積層したものを圧延法で成形したシート（試
料Ｎo.６６）を、３０×２０ｍｍの角板状に切り出し、
大気中４００℃、２時間で脱脂した後、１２２０℃で３
時間焼成し、得られた磁器について測定した。
15結晶粒子のｃ軸配向度を変化させる実験を行った。ｃ
軸配向度は、Ｎo.６の試料をドクターブレード法により
作製した１層のグリーンシート（試料Ｎo.６４）、圧延
法で成形したシート（試料Ｎo.６５）、前記グリーンシ
ートを３枚積層したものを圧延法で成形したシート（試
料Ｎo.６６）を、３０×２０ｍｍの角板状に切り出し、
大気中４００℃、２時間で脱脂した後、１２２０℃で３
時間焼成し、得られた磁器について測定した。
【００４０】ｃ軸配向度は、上記したＦ＝（Ｐ−Ｐ0 ）
／（１−Ｐ0 ）により求めた。得られた焼結体につい
て、上記実施例１と同様にしてＰ／Ｖ値を測定し、その
結果を表３に記載した。
／（１−Ｐ0 ）により求めた。得られた焼結体につい
て、上記実施例１と同様にしてＰ／Ｖ値を測定し、その
結果を表３に記載した。
【００４１】
【表３】
【００４２】この表３より、ｃ軸配向度が３５％以上の
時には７５ｄＢ以上となり、ｃ軸配向度が５４％以上の
時には８０ｄＢ以上となり、ｃ軸配向度が高くなるにつ
れてＰ／Ｖ値が高くなることが判る。
時には７５ｄＢ以上となり、ｃ軸配向度が５４％以上の
時には８０ｄＢ以上となり、ｃ軸配向度が高くなるにつ
れてＰ／Ｖ値が高くなることが判る。
【００４３】
【発明の効果】本発明の磁器組成物では、ＳｒＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15で表される層状化合物を主成分とし、該主成分
１００重量部に対して、ＭｎＯ2 を０．０１〜１重量
部、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち、少
なくとも１種以上を０．０１〜１重量部の割合で含有す
ることにより、非鉛系の圧電材料であるＳｒＢｉ4 Ｔｉ
4 Ｏ15系材料の焼結性を向上できるとともに、高いＰ／
Ｖ値を得ることができる。これにより、高周波レゾネー
ターの共振子用材料として好適に使用することができ、
レゾネーターの非鉛化を達成できる。
ｉ4 Ｏ15で表される層状化合物を主成分とし、該主成分
１００重量部に対して、ＭｎＯ2 を０．０１〜１重量
部、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち、少
なくとも１種以上を０．０１〜１重量部の割合で含有す
ることにより、非鉛系の圧電材料であるＳｒＢｉ4 Ｔｉ
4 Ｏ15系材料の焼結性を向上できるとともに、高いＰ／
Ｖ値を得ることができる。これにより、高周波レゾネー
ターの共振子用材料として好適に使用することができ、
レゾネーターの非鉛化を達成できる。
Claims (3)
- 【請求項１】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される主成分
と、該主成分１００重量部に対してＭｎＯ2 を０．０１
〜１重量部、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＭｇＯおよびＺｒＯ2 のうち少
なくとも１種を０．０１〜１重量部の割合で含有するこ
とを特徴とする磁器組成物。 - 【請求項２】ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15結晶粒子のｃ軸配向
度が３５％以上であることを特徴とする請求項１記載の
磁器組成物。 - 【請求項３】共振インピーダンスをＲ0 、反共振インピ
ーダンスをＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で
表されるＰ／Ｖ値が６０ｄＢ以上であることを特徴とす
る請求項１または２記載の磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12134499A JP3732967B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12134499A JP3732967B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000313662A true JP2000313662A (ja) | 2000-11-14 |
| JP3732967B2 JP3732967B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=14808956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12134499A Expired - Fee Related JP3732967B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3732967B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6426017B2 (en) | 2000-02-29 | 2002-07-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
| JP2002226264A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物および圧電共振子 |
| US6551522B2 (en) * | 2000-02-08 | 2003-04-22 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramics |
| US6764609B2 (en) | 2001-10-11 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
| WO2004087611A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Tdk Corporation | 圧電セラミックス |
| JP2007173679A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電セラミックおよびその製造方法ならびに圧電共振子およびその製造方法 |
| JP2010030814A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
| WO2012133077A1 (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ、誘電体セラミック、積層セラミック電子部品および積層セラミックコンデンサの製造方法 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12134499A patent/JP3732967B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6551522B2 (en) * | 2000-02-08 | 2003-04-22 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramics |
| US6426017B2 (en) | 2000-02-29 | 2002-07-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
| JP2002226264A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物および圧電共振子 |
| JP4737843B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2011-08-03 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物および圧電共振子 |
| US6764609B2 (en) | 2001-10-11 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
| US7390426B2 (en) | 2003-03-28 | 2008-06-24 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic |
| WO2004087611A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Tdk Corporation | 圧電セラミックス |
| CN100374394C (zh) * | 2003-03-28 | 2008-03-12 | Tdk株式会社 | 压电陶瓷 |
| WO2007074566A1 (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電セラミックおよびその製造方法ならびに圧電共振子およびその製造方法 |
| US7750541B2 (en) | 2005-12-26 | 2010-07-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic and method for making the same, and piezoelectric resonator and method for making the same |
| JP2007173679A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電セラミックおよびその製造方法ならびに圧電共振子およびその製造方法 |
| JP2010030814A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
| WO2012133077A1 (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ、誘電体セラミック、積層セラミック電子部品および積層セラミックコンデンサの製造方法 |
| JP5590224B2 (ja) * | 2011-03-25 | 2014-09-17 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
| US9202626B2 (en) | 2011-03-25 | 2015-12-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Multilayer ceramic capacitor, dielectric ceramic, multilayer ceramic electronic component, and method for manufacturing multilayer ceramic capacitor |
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|---|---|
| JP3732967B2 (ja) | 2006-01-11 |
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