JP2001048646A - 磁器及びその製法 - Google Patents
磁器及びその製法Info
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- JP2001048646A JP2001048646A JP21806499A JP21806499A JP2001048646A JP 2001048646 A JP2001048646 A JP 2001048646A JP 21806499 A JP21806499 A JP 21806499A JP 21806499 A JP21806499 A JP 21806499A JP 2001048646 A JP2001048646 A JP 2001048646A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非鉛系の磁器であるビスマス層状化合物の耐衝
撃性を向上し、高いＰ／Ｖ値を有するとともに共振周波
数の温度変化率の小さい磁器およびその製法を提供す
る。 【解決手段】ビスマス層状化合物からなる結晶粒子と、
タングステンブロンズ型化合物からなる結晶粒子とを含
有する。特に、ビスマス層状化合物としてＳｒＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15、タングステンブロンズ型化合物としてＳｒ2
ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15であ
ることが好ましい。
撃性を向上し、高いＰ／Ｖ値を有するとともに共振周波
数の温度変化率の小さい磁器およびその製法を提供す
る。 【解決手段】ビスマス層状化合物からなる結晶粒子と、
タングステンブロンズ型化合物からなる結晶粒子とを含
有する。特に、ビスマス層状化合物としてＳｒＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15、タングステンブロンズ型化合物としてＳｒ2
ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15であ
ることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁器およびその製
法に関し、例えば、発振子、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
周波レゾネータの共振子用圧電材料として好適に用いら
れる磁器およびその製法に関する。
法に関し、例えば、発振子、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
周波レゾネータの共振子用圧電材料として好適に用いら
れる磁器およびその製法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、圧電磁器を利用した電子部品と
しては、例えばフィルター、共振子、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。
しては、例えばフィルター、共振子、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】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
抗とインバータと発振子とにより構成されており、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。
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
抗とインバータと発振子とにより構成されており、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。
【０００４】すなわち、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。
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。
【０００５】したがって、コルピッツ型発振回路におい
て安定した発振を得るには、ループゲインを大きくしな
ければならない。そのためには、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Ｒa 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。
て安定した発振を得るには、ループゲインを大きくしな
ければならない。そのためには、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Ｒa 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、この種の磁器としては、ＰｂＴｉＯ
3 やＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を主成分としたもの、ある
いはこれらに加えて第二成分、第三成分として、Ｐｂ
（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）
Ｏ3 などを固溶させたもの等が知られている。特に、Ｐ
ｂＴｉＯ3 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。
3 やＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を主成分としたもの、ある
いはこれらに加えて第二成分、第三成分として、Ｐｂ
（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）
Ｏ3 などを固溶させたもの等が知られている。特に、Ｐ
ｂＴｉＯ3 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】ところが、従来の圧電セラミックス材料で
あるＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｚｒ, Ｔｉ）Ｏ3 を主成分と
したものは生態系に有害なＰｂを多量に含有しており、
環境破壊の観点から、非鉛系の圧電セラミックス材料で
あるビスマス層状化合物が注目されて開発が進められて
いる。
あるＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｚｒ, Ｔｉ）Ｏ3 を主成分と
したものは生態系に有害なＰｂを多量に含有しており、
環境破壊の観点から、非鉛系の圧電セラミックス材料で
あるビスマス層状化合物が注目されて開発が進められて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビスマ
ス層状化合物は、破壊靱性が０．８ＭＰａｍ1/2 と低い
ために、発振子に内蔵される圧電共振子としては、耐落
下衝撃が低いという問題があった。そのために、近年普
及が著しい携帯電話やノートパソコン等の携帯機器に実
装する上で、落下等の衝撃に対する信頼性に欠けてい
た。
ス層状化合物は、破壊靱性が０．８ＭＰａｍ1/2 と低い
ために、発振子に内蔵される圧電共振子としては、耐落
下衝撃が低いという問題があった。そのために、近年普
及が著しい携帯電話やノートパソコン等の携帯機器に実
装する上で、落下等の衝撃に対する信頼性に欠けてい
た。
【０００９】また、ビスマス層状化合物はＰ／Ｖ値が高
いものの、共振周波数の温度変化率が±５０００ｐｐｍ
以上と大きく、温度変化に対して高精度が要求される発
振子用としては使用できないという問題があった。
いものの、共振周波数の温度変化率が±５０００ｐｐｍ
以上と大きく、温度変化に対して高精度が要求される発
振子用としては使用できないという問題があった。
【００１０】従って、本発明は、高いＰ／Ｖ値および小
さな共振周波数の温度変化率を有するとともに、耐衝撃
性に優れる非鉛系の磁器およびその製法を提供すること
を目的とする。
さな共振周波数の温度変化率を有するとともに、耐衝撃
性に優れる非鉛系の磁器およびその製法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の磁器は、ビスマ
ス層状化合物からなる結晶粒子と、タングステンブロン
ズ型化合物からなる結晶粒子とを含有するもので、特に
ビスマス層状化合物はＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15、タングス
テンブロンズ型化合物はＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／
またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15であるとともに、ビスマス層
状化合物とタングステンブロンズ型化合物との組成物１
００重量部に対して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．０１〜
１重量部の割合で含有することが好ましい。ここで、主
成分がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を４０〜６０体積％、Ｓｒ
2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を
６０〜４０体積％とからなることが望ましい。
ス層状化合物からなる結晶粒子と、タングステンブロン
ズ型化合物からなる結晶粒子とを含有するもので、特に
ビスマス層状化合物はＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15、タングス
テンブロンズ型化合物はＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／
またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15であるとともに、ビスマス層
状化合物とタングステンブロンズ型化合物との組成物１
００重量部に対して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．０１〜
１重量部の割合で含有することが好ましい。ここで、主
成分がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を４０〜６０体積％、Ｓｒ
2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を
６０〜４０体積％とからなることが望ましい。
【００１２】また、本発明の磁器は、−２０〜８０℃の
共振周波数の温度変化率が−１２００〜１２００ｐｐｍ
であり、かつ共振インピ−ダンスＲ0 と反共振インピ−
ダンスＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表さ
れるＰ／Ｖ値が４０ｄＢ以上であることが望ましい。
共振周波数の温度変化率が−１２００〜１２００ｐｐｍ
であり、かつ共振インピ−ダンスＲ0 と反共振インピ−
ダンスＲa とした時、２０ｌｏｇ（Ｒa ／Ｒ0 ）で表さ
れるＰ／Ｖ値が４０ｄＢ以上であることが望ましい。
【００１３】さらに、本発明の製法は、ビスマス層状化
合物と、タングステンブロンズ型化合物とからなる混合
粉末の成形体を、マイクロ波加熱を用いて焼成する製法
である。
合物と、タングステンブロンズ型化合物とからなる混合
粉末の成形体を、マイクロ波加熱を用いて焼成する製法
である。
【００１４】
【作用】本発明の磁器では、ビスマス層状化合物の結晶
粒子の界面にタングステンブロンズ型化合物の結晶粒子
を存在せしめることにより、結晶粒子間を強固に結合せ
しめ、かつ、高靭性のタングステンブロンズ型化合物が
複合化することによりビスマス層状化合物単体に比べて
クラックの進展を阻害することができる。これにより、
破壊靭性が改善し、落下等の衝撃に対する抵抗が高ま
る。
粒子の界面にタングステンブロンズ型化合物の結晶粒子
を存在せしめることにより、結晶粒子間を強固に結合せ
しめ、かつ、高靭性のタングステンブロンズ型化合物が
複合化することによりビスマス層状化合物単体に比べて
クラックの進展を阻害することができる。これにより、
破壊靭性が改善し、落下等の衝撃に対する抵抗が高ま
る。
【００１５】また、高いＰ／Ｖ値を有するビスマス層状
化合物とタングステンブロンズ型化合物との共振周波数
の温度変化率を調整して複合化することができるので、
Ｐ／Ｖ値を高く維持したまま、磁器の共振周波数の温度
変化率を小さくすることができる。
化合物とタングステンブロンズ型化合物との共振周波数
の温度変化率を調整して複合化することができるので、
Ｐ／Ｖ値を高く維持したまま、磁器の共振周波数の温度
変化率を小さくすることができる。
【００１６】特に、高いＰ／Ｖ値を有するビスマス層状
化合物としてＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15、タングステンブロ
ンズ化合物としてＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／または
Ｂａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を選び、焼成時の反応を抑制して複
合化することによって高いＰ／Ｖ値を維持できる。
化合物としてＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15、タングステンブロ
ンズ化合物としてＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／または
Ｂａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を選び、焼成時の反応を抑制して複
合化することによって高いＰ／Ｖ値を維持できる。
【００１７】また同時に、−２０〜８０℃の共振周波数
の温度変化率が負の特性を有するビスマス層状化合物と
してのＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と、−２０〜８０℃の共振
周波数の温度変化率が正の特性を有するタングステンブ
ロンズ型化合物としてのＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／
またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とを選んで、適当な組成比で
複合化することにより、共振周波数の温度変化率を小さ
くできる。
の温度変化率が負の特性を有するビスマス層状化合物と
してのＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と、−２０〜８０℃の共振
周波数の温度変化率が正の特性を有するタングステンブ
ロンズ型化合物としてのＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／
またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とを選んで、適当な組成比で
複合化することにより、共振周波数の温度変化率を小さ
くできる。
【００１８】ところで、ビスマス層状化合物とタングス
テンブロンズ化合物とからなる主成分１００重量部に対
して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．０１〜０．１重量部を
添加することにより、緻密化を促進し、より高い靭性を
実現できる。
テンブロンズ化合物とからなる主成分１００重量部に対
して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．０１〜０．１重量部を
添加することにより、緻密化を促進し、より高い靭性を
実現できる。
【００１９】このような磁器は、マイクロ波焼成により
急速に焼結を行って、ビスマス層状化合物とタングステ
ンブロンズ型化合物との反応を抑制し、混合物のまま焼
結させることにより、靭性を高め、共振周波数の温度変
化率を小さくできる。
急速に焼結を行って、ビスマス層状化合物とタングステ
ンブロンズ型化合物との反応を抑制し、混合物のまま焼
結させることにより、靭性を高め、共振周波数の温度変
化率を小さくできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の磁器は、ビスマス層状化
合物からなる結晶粒子と、タングステンブロンズ型化合
物からなる結晶粒子とを含有するものである。本発明の
磁器内には、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎ
ａ、Ｈｆ、Ｌｉ等の元素が少量含有しても何ら差し支え
ない。
合物からなる結晶粒子と、タングステンブロンズ型化合
物からなる結晶粒子とを含有するものである。本発明の
磁器内には、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎ
ａ、Ｈｆ、Ｌｉ等の元素が少量含有しても何ら差し支え
ない。
【００２１】ここで、ビスマス層状化合物としては、Ｂ
ｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12、ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2Ｏ9 等があるが、Ｘ
Ｂｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15（Ｘはアルカリ土類金属のうち少なく
とも1 種）、もしくはＸ0.5 Ｂｉ4.5 Ｔｉ4 Ｏ15（Ｘは
アルカリ金属のうち少なくとも1 種）であることが、Ｐ
／Ｖ値が高い点から望ましい。ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15は
Ｐ／Ｖ値が７０ｄＢ以上と高く特に望ましい。
ｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12、ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2Ｏ9 等があるが、Ｘ
Ｂｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15（Ｘはアルカリ土類金属のうち少なく
とも1 種）、もしくはＸ0.5 Ｂｉ4.5 Ｔｉ4 Ｏ15（Ｘは
アルカリ金属のうち少なくとも1 種）であることが、Ｐ
／Ｖ値が高い点から望ましい。ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15は
Ｐ／Ｖ値が７０ｄＢ以上と高く特に望ましい。
【００２２】また、タングステンブロンズ型化合物はＹ
2 ＺＮｂ5 Ｏ15（Ｙはアルカリ土類金属のうち少なくと
も１種、Ｚはアルカリ金属のうち少なくとも１種）で書
き表せるもののうちＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／また
はＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15がＰ／Ｖ値が特に大きいため望ま
しい。
2 ＺＮｂ5 Ｏ15（Ｙはアルカリ土類金属のうち少なくと
も１種、Ｚはアルカリ金属のうち少なくとも１種）で書
き表せるもののうちＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／また
はＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15がＰ／Ｖ値が特に大きいため望ま
しい。
【００２３】それぞれの結晶粒子の平均粒子径は５μｍ
以下であることが、機械的特性および破壊靭性向上の点
から望ましい。結晶粒子径が５μｍより大きいとき、焼
結体の機械的特性が劣化しやすく、複合化による破壊靭
性値向上の効果が少ないためである。
以下であることが、機械的特性および破壊靭性向上の点
から望ましい。結晶粒子径が５μｍより大きいとき、焼
結体の機械的特性が劣化しやすく、複合化による破壊靭
性値向上の効果が少ないためである。
【００２４】また、本発明における主成分が、ビスマス
層状化合物ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を４０〜６０体積％、
タングステンブロンズ型化合物Ｓｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15お
よび／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を６０〜４０体積％に
すると、高いＰ／Ｖ値を維持したままで共振周波数の温
度変化率を小さくできるので、特に望ましい。
層状化合物ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を４０〜６０体積％、
タングステンブロンズ型化合物Ｓｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15お
よび／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15を６０〜４０体積％に
すると、高いＰ／Ｖ値を維持したままで共振周波数の温
度変化率を小さくできるので、特に望ましい。
【００２５】これは、複合体の共振周波数の温度変化率
が、それぞれの結晶相の存在比率によって規定されるた
めであり、±１２００ｐｐｍの共振周波数の温度変化率
の高精度の圧電共振子を得るためには上記の複合比率が
望ましい。
が、それぞれの結晶相の存在比率によって規定されるた
めであり、±１２００ｐｐｍの共振周波数の温度変化率
の高精度の圧電共振子を得るためには上記の複合比率が
望ましい。
【００２６】なお、共振周波数の温度変化率を−１２０
０〜１２００ｐｐｍ、Ｐ／Ｖ値を４０ｄＢ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、広い温度範囲で安定した発振
を得ることができる。
０〜１２００ｐｐｍ、Ｐ／Ｖ値を４０ｄＢ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、広い温度範囲で安定した発振
を得ることができる。
【００２７】本発明の磁器においては、焼結を促進する
ために焼結助剤を添加することが靭性を向上して耐衝撃
性を改善するためには好ましい。ビスマス層状化合物と
タングステンブロンズ型化合物との焼成を助長するよう
な材料を添加すれば良いが、特にＭｎが焼結促進に効果
がある。
ために焼結助剤を添加することが靭性を向上して耐衝撃
性を改善するためには好ましい。ビスマス層状化合物と
タングステンブロンズ型化合物との焼成を助長するよう
な材料を添加すれば良いが、特にＭｎが焼結促進に効果
がある。
【００２８】例えば、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と、Ｓｒ2
ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とか
らなる主成分１００重量部に対してＭｎをＭｎＯ2 換算
で０. ０１〜１重量部の割合で含有することが望まし
い。
ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とか
らなる主成分１００重量部に対してＭｎをＭｎＯ2 換算
で０. ０１〜１重量部の割合で含有することが望まし
い。
【００２９】本発明の磁器の製法は、例えば、以下のよ
うな方法により作製される。まず、例えば、原料として
ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＢａＣＯ3 、Ｋ2
ＣＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 ＣＯ3 、およびＭｎＯ2 の
各原料粉末を所定量秤量して、ボールミル等で１０〜２
４時間湿式混合し、Ｂｉ層状化合物およびタングステン
ブロンズ型化合物それぞれの混合粉末を作製する。
うな方法により作製される。まず、例えば、原料として
ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＢａＣＯ3 、Ｋ2
ＣＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎａ2 ＣＯ3 、およびＭｎＯ2 の
各原料粉末を所定量秤量して、ボールミル等で１０〜２
４時間湿式混合し、Ｂｉ層状化合物およびタングステン
ブロンズ型化合物それぞれの混合粉末を作製する。
【００３０】ついで、これらの粉末を乾燥した後、８０
０〜１２００℃で１〜３時間仮焼し、ボールミル等にて
粉砕する。その後、有機バインダーを混合してスプレー
ドライヤーにてビスマス層状化合物、タングステンブロ
ンズ型化合物それぞれの顆粒を作製する。
０〜１２００℃で１〜３時間仮焼し、ボールミル等にて
粉砕する。その後、有機バインダーを混合してスプレー
ドライヤーにてビスマス層状化合物、タングステンブロ
ンズ型化合物それぞれの顆粒を作製する。
【００３１】その後、それぞれの顆粒を所望の配合比に
混合し、この混合物を所望の成形手段、例えば、ロール
成形等のシート成形法、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８００℃〜１２２０℃の温度で２８ＧＨｚのマイクロ
波において１０〜６０分間で焼成することにより、相対
密度９０％以上に緻密化する。
混合し、この混合物を所望の成形手段、例えば、ロール
成形等のシート成形法、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８００℃〜１２２０℃の温度で２８ＧＨｚのマイクロ
波において１０〜６０分間で焼成することにより、相対
密度９０％以上に緻密化する。
【００３２】このようにして、緻密で破壊靭性値が高
く、衝撃に強く、高いＰ／Ｖ値を有し、かつ共振周波数
の温度変化率が小さいという特徴を持つ磁器を得ること
ができる。
く、衝撃に強く、高いＰ／Ｖ値を有し、かつ共振周波数
の温度変化率が小さいという特徴を持つ磁器を得ること
ができる。
【００３３】
【実施例】まず、純度９９．９％のＳｒＣＯ3 粉末、Ｂ
ｉ2 Ｏ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末を組成式ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4
Ｏ15となる比率で秤量し、ビスマス層状化合物用の混合
粉末を作製した。これにＭｎをＭｎＯ2 粉末として主成
分１００重量部に対して表１の値となるように秤量し、
添加した。この混合粉末を回転ミルにて１６時間混合
し、得られたスラリ−を乾燥し、大気中にて９５０℃
で、３時間仮焼した。
ｉ2 Ｏ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末を組成式ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4
Ｏ15となる比率で秤量し、ビスマス層状化合物用の混合
粉末を作製した。これにＭｎをＭｎＯ2 粉末として主成
分１００重量部に対して表１の値となるように秤量し、
添加した。この混合粉末を回転ミルにて１６時間混合
し、得られたスラリ−を乾燥し、大気中にて９５０℃
で、３時間仮焼した。
【００３４】一方、ＳｒＣＯ3 粉末、ＮａＣＯ3 粉末、
Ｎｂ2 Ｏ5 粉末、ＢａＣＯ3 粉末、Ｋ2 ＣＯ3 粉末をタ
ングステンブロンズ型化合物であるＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ
15とＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とが表１の比率となるように秤
量し、添加して混合粉末を作製した。この混合粉末を回
転ミルにて１６時間混合し、得られたスラリ−を乾燥
し、大気中にて１０００℃で、３時間保持して仮焼し
た。
Ｎｂ2 Ｏ5 粉末、ＢａＣＯ3 粉末、Ｋ2 ＣＯ3 粉末をタ
ングステンブロンズ型化合物であるＳｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ
15とＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15とが表１の比率となるように秤
量し、添加して混合粉末を作製した。この混合粉末を回
転ミルにて１６時間混合し、得られたスラリ−を乾燥
し、大気中にて１０００℃で、３時間保持して仮焼し
た。
【００３５】仮焼したビスマス層状化合物とタングステ
ンブロンズ型化合物との粉末を表１の割合で秤量し、こ
れに適量の有機バインダーと水とを加えて混合し、得ら
れたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥・造粒し
た。この顆粒を金型プレスにて１５００ｋｇ／ｃｍ2 で
成形し、縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１ｍｍの成形体
を得た。
ンブロンズ型化合物との粉末を表１の割合で秤量し、こ
れに適量の有機バインダーと水とを加えて混合し、得ら
れたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥・造粒し
た。この顆粒を金型プレスにて１５００ｋｇ／ｃｍ2 で
成形し、縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１ｍｍの成形体
を得た。
【００３６】次に、成形体を大気中４００℃、２時間で
脱脂した後、周波数２８ＧＨｚで最大出力１０ｋＷのジ
ャイラトロンを発振源に用いたマイクロ波発信器を用い
たステンレス製のマイクロ波焼成炉を用いて１１８０
℃、３０分間保持して相対密度９５％以上に焼成した。
脱脂した後、周波数２８ＧＨｚで最大出力１０ｋＷのジ
ャイラトロンを発振源に用いたマイクロ波発信器を用い
たステンレス製のマイクロ波焼成炉を用いて１１８０
℃、３０分間保持して相対密度９５％以上に焼成した。
【００３７】得られた焼結体を縦４．５mm、横１０ｍ
ｍ、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。
ｍ、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。
【００３８】その後、インピーダンスアナライザーによ
り、共振・反共振インピーダンス：Ｒ0 、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２に示す。また、この方法で、温度を変えて共
振周波数を測定し、−２０〜８０℃における温度変化率
を算出した。
り、共振・反共振インピーダンス：Ｒ0 、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２に示す。また、この方法で、温度を変えて共
振周波数を測定し、−２０〜８０℃における温度変化率
を算出した。
【００３９】一方、焼結体の密度をアルキメデス法を用
いて測定し、相対密度に換算した。結晶相をＸ線回折に
より同定し、ビスマス層状粒子とタングステンブロンズ
結晶粒子の存在について調査した。
いて測定し、相対密度に換算した。結晶相をＸ線回折に
より同定し、ビスマス層状粒子とタングステンブロンズ
結晶粒子の存在について調査した。
【００４０】さらに、破壊靭性値測定用として３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍの角柱状の焼結体を上記手法により作
製し、表面を鏡面加工したサンプルを作製した。破壊靭
性値は、ＩＦ法により評価、算出した。
４ｍｍ×４０ｍｍの角柱状の焼結体を上記手法により作
製し、表面を鏡面加工したサンプルを作製した。破壊靭
性値は、ＩＦ法により評価、算出した。
【００４１】結果を表１および表２に示す。なお、表２
における焼成方法の欄で、ＭＷはマイクロ波焼成を、Ｈ
Ａは通常の大気中での焼成炉による焼成を示す。また、
結晶粒子の欄で、ビスマス層状結晶粒子をＢＬ、タング
ステンブロンズ結晶粒子をＴＢ、不明はＵＫとして示し
た。
における焼成方法の欄で、ＭＷはマイクロ波焼成を、Ｈ
Ａは通常の大気中での焼成炉による焼成を示す。また、
結晶粒子の欄で、ビスマス層状結晶粒子をＢＬ、タング
ステンブロンズ結晶粒子をＴＢ、不明はＵＫとして示し
た。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】これらの表１、２から、本発明の磁器は、
Ｐ／Ｖ値４５ｄＢ以上、共振周波数の温度変化率±３０
００ｐｐｍ以内、破壊靭性１．２ＭＰａｍ1/2 以上、相
対密度９６％以上の特性を有していた。
Ｐ／Ｖ値４５ｄＢ以上、共振周波数の温度変化率±３０
００ｐｐｍ以内、破壊靭性１．２ＭＰａｍ1/2 以上、相
対密度９６％以上の特性を有していた。
【００４５】特に、ビスマス層状化合物が４０〜６０体
積％では、破壊靭性が１．２ＭＰａｍ1/2 、共振周波数
の温度変化率が−１２００〜１０００ｐｐｍ、Ｐ／Ｖ値
が６４ｄＢ以上と優れた特性を示している。
積％では、破壊靭性が１．２ＭＰａｍ1/2 、共振周波数
の温度変化率が−１２００〜１０００ｐｐｍ、Ｐ／Ｖ値
が６４ｄＢ以上と優れた特性を示している。
【００４６】これに対して、ビスマス層状化合物のみの
Ｎｏ．１は、本発明の範囲外であり、破壊靭性が０．８
ＭＰａｍ1/2 と低く、また、共振周波数の温度変化率も
−５０００ｐｐｍとその絶対値が大きくなっている。
Ｎｏ．１は、本発明の範囲外であり、破壊靭性が０．８
ＭＰａｍ1/2 と低く、また、共振周波数の温度変化率も
−５０００ｐｐｍとその絶対値が大きくなっている。
【００４７】また、タングステンブロンズ化合物のみの
Ｎｏ．８は、本発明の範囲外であり、共振周波数の温度
変化率が５０００ｐｐｍと高い。
Ｎｏ．８は、本発明の範囲外であり、共振周波数の温度
変化率が５０００ｐｐｍと高い。
【００４８】さらに、通常のヒーター加熱炉で焼成した
Ｎｏ．９は、本発明の範囲外であり、破壊靭性０．９Ｍ
Ｐａｍ1/2 、Ｐ／Ｖ値２０ｄＢ、共振周波数の温度変化
率ー１００００ｐｐｍといずれも低レベルになってい
る。
Ｎｏ．９は、本発明の範囲外であり、破壊靭性０．９Ｍ
Ｐａｍ1/2 、Ｐ／Ｖ値２０ｄＢ、共振周波数の温度変化
率ー１００００ｐｐｍといずれも低レベルになってい
る。
【００４９】表１および表２から明らかなように、ビス
マス層状化合物単独の焼結体と比較して、タングステン
ブロンズ型化合物と複合体を形成することにより破壊靭
性値が向上し、ＰＺＴ並みの靭性を有することが可能と
なる。また、高いＰ／Ｖ値を保持しつつ、共振周波数の
温度変化率の制御が可能となることがわかる。
マス層状化合物単独の焼結体と比較して、タングステン
ブロンズ型化合物と複合体を形成することにより破壊靭
性値が向上し、ＰＺＴ並みの靭性を有することが可能と
なる。また、高いＰ／Ｖ値を保持しつつ、共振周波数の
温度変化率の制御が可能となることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】本発明の磁器は、ビスマス層状化合物か
らなる結晶粒子と、タングステンブロンズ型化合物から
なる結晶粒子とを含有することにより、高い破壊靭性値
と、高いＰ／Ｖ値と、小さな共振周波数の温度変化率を
有するため、特に高周波用レゾネータの共振子用圧電磁
器として好適に用いることができる。
らなる結晶粒子と、タングステンブロンズ型化合物から
なる結晶粒子とを含有することにより、高い破壊靭性値
と、高いＰ／Ｖ値と、小さな共振周波数の温度変化率を
有するため、特に高周波用レゾネータの共振子用圧電磁
器として好適に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/24 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｂ Ｈ０１Ｐ 7/10 41/22 Ａ Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA04 AA09 AA10 AA16 AA20 AA25 AA43 BA10 CA01 CA03 GA09 GA23 4G031 AA01 AA05 AA06 AA11 AA14 AA19 AA35 BA10 CA01 CA03 GA01 GA07 4G048 AA05 AA06 AB01 AC01 AC03 AD06 AE06 5J006 HC07 LA14 LA18
Claims (5)
- 【請求項１】ビスマス層状化合物からなる結晶粒子と、
タングステンブロンズ型化合物からなる結晶粒子とを含
有することを特徴とする磁器。 - 【請求項２】ビスマス層状化合物はＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ
15、タングステンブロンズ型化合物はＳｒ2 ＮａＮｂ5
Ｏ15および／またはＢａ2 ＫＮｂ5 Ｏ15であるととも
に、前記ビスマス層状化合物と前記タングステンブロン
ズ型化合物とからなる主成分１００重量部に対して、Ｍ
ｎをＭｎＯ2 換算で０．０１〜１重量部の割合で含有す
ることを特徴とする請求項１記載の磁器。 - 【請求項３】主成分がＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を４０〜６
０体積％、Ｓｒ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15および／またはＢａ2
ＫＮｂ5 Ｏ15を６０〜４０体積％とからなることを特徴
とする請求項２記載の磁器。 - 【請求項４】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４０ｄＢ以上であるとともに、−２
０〜８０℃における共振周波数の温度変化率が−１２０
０〜１２００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１乃
至３の内いずれか一つに記載の磁器。 - 【請求項５】ビスマス層状化合物粉末と、タングステン
ブロンズ型化合物粉末とからなる混合粉末の成形体を、
マイクロ波加熱を用いて焼成することを特徴とする磁器
の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806499A JP3793556B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 磁器及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806499A JP3793556B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 磁器及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001048646A true JP2001048646A (ja) | 2001-02-20 |
| JP3793556B2 JP3793556B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=16714094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21806499A Expired - Fee Related JP3793556B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 磁器及びその製法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3793556B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002308673A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-10-23 | Tdk Corp | 圧電電歪磁器 |
| WO2005075378A1 (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Murata Manufacturing Co.,Ltd. | 強誘電体磁器組成物およびそれを用いた強誘電体応用素子 |
| JP2007197277A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物および誘電体磁器、ならびにｅｍｉフィルタ |
| JP2009051718A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器および圧電素子 |
| JP2014111529A (ja) * | 2010-01-29 | 2014-06-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 無鉛圧電磁器組成物、それを用いた圧電素子、ノックセンサ、及び、無鉛圧電磁器組成物の製造方法 |
| JP2020522878A (ja) * | 2017-05-12 | 2020-07-30 | ザール テクノロジー リミテッドＸａａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | セラミック |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP21806499A patent/JP3793556B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002308673A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-10-23 | Tdk Corp | 圧電電歪磁器 |
| WO2005075378A1 (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Murata Manufacturing Co.,Ltd. | 強誘電体磁器組成物およびそれを用いた強誘電体応用素子 |
| US7381671B2 (en) | 2004-02-06 | 2008-06-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ferroelectric ceramic composition and applied ferroelectric element including same |
| JP2007197277A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物および誘電体磁器、ならびにｅｍｉフィルタ |
| JP2009051718A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器および圧電素子 |
| JP2014111529A (ja) * | 2010-01-29 | 2014-06-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 無鉛圧電磁器組成物、それを用いた圧電素子、ノックセンサ、及び、無鉛圧電磁器組成物の製造方法 |
| JP2020522878A (ja) * | 2017-05-12 | 2020-07-30 | ザール テクノロジー リミテッドＸａａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | セラミック |
| JP7297680B2 (ja) | 2017-05-12 | 2023-06-26 | ザール テクノロジー リミテッド | セラミック |
| US11873253B2 (en) | 2017-05-12 | 2024-01-16 | Xaar Technology Limited | Ceramic |
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|---|---|
| JP3793556B2 (ja) | 2006-07-05 |
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