JP2001130956A - 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 - Google Patents
圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子Info
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁
器組成物の焼成が可能な温度を低下させ、１１００℃以
下の焼成温度で実用に供しうる程度の電気機械結合係数
ｋｔを示す圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック発
振子および圧電セラミック振動子などの圧電セラミック
素子などの材料として有用な圧電磁器組成物およびそれ
を用いた圧電セラミック素子を提供する。 【解決手段】 圧電磁器組成物は、一般式ＣａＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15で表される主成分からなる圧電磁器組成物にお
いて、少なくともＷをその一般式で表される主成分中の
Ｂｉ、１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下（０を含まな
い）含有することを特徴とする。
器組成物の焼成が可能な温度を低下させ、１１００℃以
下の焼成温度で実用に供しうる程度の電気機械結合係数
ｋｔを示す圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック発
振子および圧電セラミック振動子などの圧電セラミック
素子などの材料として有用な圧電磁器組成物およびそれ
を用いた圧電セラミック素子を提供する。 【解決手段】 圧電磁器組成物は、一般式ＣａＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15で表される主成分からなる圧電磁器組成物にお
いて、少なくともＷをその一般式で表される主成分中の
Ｂｉ、１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下（０を含まな
い）含有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は圧電磁器組成物お
よびそれを用いた圧電セラミック素子に関し、特にたと
えば、圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック発振子
および圧電セラミック振動子などの圧電セラミック素子
などの材料として有用な圧電磁器組成物およびそれを用
いた圧電セラミック素子に関する。
よびそれを用いた圧電セラミック素子に関し、特にたと
えば、圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック発振子
および圧電セラミック振動子などの圧電セラミック素子
などの材料として有用な圧電磁器組成物およびそれを用
いた圧電セラミック素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電セラミックフィルタ、圧電セラミッ
ク発振子および圧電セラミック振動子などの圧電セラミ
ック素子に用いられる圧電磁器組成物として、従来、チ
タン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉx Ｚｒ1-x ）Ｏ3 ）ま
たはチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）を主成分とする圧電磁
器組成物が広く用いられている。しかしながら、チタン
酸ジルコン酸鉛またはチタン酸鉛を主成分とする圧電磁
器組成物では、その組成中に鉛を多量に含有するため、
製造過程において鉛酸化物の蒸発のため製品の均一性が
低下するという問題があった。製造過程における鉛酸化
物の蒸発による製品の均一性の低下を防止するために
は、組成中に鉛をまったく含まないまたは少量のみ含む
圧電磁器組成物が好ましい。これ対して、ＣａＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15などのビスマス層状化合物を主成分とする圧電
磁器組成物では、その組成中に鉛酸化物を含有しないた
め、上記のような問題は生じない。
ク発振子および圧電セラミック振動子などの圧電セラミ
ック素子に用いられる圧電磁器組成物として、従来、チ
タン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉx Ｚｒ1-x ）Ｏ3 ）ま
たはチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）を主成分とする圧電磁
器組成物が広く用いられている。しかしながら、チタン
酸ジルコン酸鉛またはチタン酸鉛を主成分とする圧電磁
器組成物では、その組成中に鉛を多量に含有するため、
製造過程において鉛酸化物の蒸発のため製品の均一性が
低下するという問題があった。製造過程における鉛酸化
物の蒸発による製品の均一性の低下を防止するために
は、組成中に鉛をまったく含まないまたは少量のみ含む
圧電磁器組成物が好ましい。これ対して、ＣａＢｉ4 Ｔ
ｉ4 Ｏ15などのビスマス層状化合物を主成分とする圧電
磁器組成物では、その組成中に鉛酸化物を含有しないた
め、上記のような問題は生じない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣａＢ
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15などを主成分とする圧電磁器組成物で
は、実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔ（１０
％以上）を示す圧電磁器を得るためには１１５０℃以上
の高温で焼成することが必要であり、このような高温で
の焼成が可能な高価な焼成炉が必要である。また、内部
電極を有する圧電セラミックフィルタなどの圧電セラミ
ック素子などでは、焼成温度より高い融点を有する電極
材料を用いなければならず、白金やパラジウムなどの高
価な電極材料を用いる必要があるため、製造コストが増
大するという問題があった。
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15などを主成分とする圧電磁器組成物で
は、実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔ（１０
％以上）を示す圧電磁器を得るためには１１５０℃以上
の高温で焼成することが必要であり、このような高温で
の焼成が可能な高価な焼成炉が必要である。また、内部
電極を有する圧電セラミックフィルタなどの圧電セラミ
ック素子などでは、焼成温度より高い融点を有する電極
材料を用いなければならず、白金やパラジウムなどの高
価な電極材料を用いる必要があるため、製造コストが増
大するという問題があった。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、Ｃ
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物の焼
成が可能な温度を低下させ、１１００℃以下の焼成温度
で実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔを示す圧
電セラミックフィルタ、圧電セラミック発振子および圧
電セラミック振動子などの圧電セラミック素子などの材
料として有用な圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電
セラミック素子を提供することである。
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物の焼
成が可能な温度を低下させ、１１００℃以下の焼成温度
で実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔを示す圧
電セラミックフィルタ、圧電セラミック発振子および圧
電セラミック振動子などの圧電セラミック素子などの材
料として有用な圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電
セラミック素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる圧電磁
器組成物は、一般式ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される主
成分からなる圧電磁器組成物において、少なくともＷを
その一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに対し
て０．５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有することを特
徴とする、圧電磁器組成物である。この場合、この発明
にかかる圧電磁器組成物は、たとえば一般式ＣａＢｉ4
（Ｔｉ1-y Ｗy ）4 Ｏ15（ただし、０＜ｙ≦０．５）で
表される主成分からなる。この発明にかかる圧電磁器組
成物では、Ｃａ以外の２価の金属元素がＢｉ、１ｍｏｌ
に対して０．１２５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有さ
れてもよい。この場合、含有されるＣａ以外の２価の金
属元素は、たとえばＭｇ、ＳｒおよびＢａのうちの少な
くとも１種である。また、この発明にかかる圧電磁器組
成物では、Ｂｉ以外の３価の金属元素がＢｉ、１ｍｏｌ
に対して０．０７５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有さ
れてもよい。この場合、含有されるＢｉ以外の３価の金
属元素は、たとえばＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくと
も１種である。さらに、この発明にかかる圧電磁器組成
物では、マンガンがＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％
以下（０を含まない）含有されてもよい。この発明にか
かる圧電セラミック素子は、この発明にかかる圧電磁器
組成物からなる圧電磁器と、圧電磁器に形成される電極
とを含む、圧電セラミック素子である。
器組成物は、一般式ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される主
成分からなる圧電磁器組成物において、少なくともＷを
その一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに対し
て０．５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有することを特
徴とする、圧電磁器組成物である。この場合、この発明
にかかる圧電磁器組成物は、たとえば一般式ＣａＢｉ4
（Ｔｉ1-y Ｗy ）4 Ｏ15（ただし、０＜ｙ≦０．５）で
表される主成分からなる。この発明にかかる圧電磁器組
成物では、Ｃａ以外の２価の金属元素がＢｉ、１ｍｏｌ
に対して０．１２５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有さ
れてもよい。この場合、含有されるＣａ以外の２価の金
属元素は、たとえばＭｇ、ＳｒおよびＢａのうちの少な
くとも１種である。また、この発明にかかる圧電磁器組
成物では、Ｂｉ以外の３価の金属元素がＢｉ、１ｍｏｌ
に対して０．０７５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有さ
れてもよい。この場合、含有されるＢｉ以外の３価の金
属元素は、たとえばＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくと
も１種である。さらに、この発明にかかる圧電磁器組成
物では、マンガンがＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％
以下（０を含まない）含有されてもよい。この発明にか
かる圧電セラミック素子は、この発明にかかる圧電磁器
組成物からなる圧電磁器と、圧電磁器に形成される電極
とを含む、圧電セラミック素子である。
【０００６】この発明にかかる圧電磁器組成物におい
て、ＷをＢｉ、１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下（０
を含まない）含有するとしたのは、これより多い場合に
は電気機械結合係数ｋｔの低下がみられ、実用的な電気
機械結合係数が得られないためである。また、この発明
は、主成分中にＭｇ、ＳｒおよびＢａなどの２価の金属
元素、または、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、
Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹなどの３価の金属元素
を含有する圧電磁器組成物についても有効である。特
に、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅ
ｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくとも１種をＢ
ｉ、１ｍｏｌに対して０．０７５ｍｏｌ以下（０を含ま
ない）含有する場合には、理由は不明であるが、−２０
℃から８０℃の共振周波数の温度変化率、すなわち、以
下に示す式で表されるｆｒＴＣが減少するため、１１０
０℃以下で焼成可能で実用に供しうる程度の電気機械結
合係数を有し、かつ、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣ
の小さい、たとえば圧電セラミック発振子などの圧電セ
ラミック素子などの材料として有用な圧電磁器組成物が
得られる。ここで、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくと
も１種をＢｉ、１ｍｏｌに対して０．０７５ｍｏｌ以下
（０を含まない）含有するとしたのは、これより多い場
合には上記元素を含まない場合に比べ電気機械結合係数
ｋｔの低下がみられ、これらを用いる効果がないためで
ある。 ｆｒＴＣ＝（ｆｒ（max ）−ｆｒ（min ））／（ｆｒ
（20℃）・１００） ｆｒ（max ）：−２０℃から８０℃の温度範囲において
最高の共振周波数 ｆｒ（min ）：−２０℃から８０℃の温度範囲において
最低の共振周波数 ｆｒ（20℃）：２０℃での共振周波数 さらに、我々は特願平１１−０３０３２２号においてＣ
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物にマ
ンガンをＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％以下含有す
ることにより電気機械結合係数が向上することを明らか
にしたが、このような圧電磁器組成物においてもこの発
明は有効であり、１１００℃以下で焼成可能で実用に供
しうる程度の電気機械結合係数を有する圧電磁器の材料
として有用な圧電磁器組成物が得られる。
て、ＷをＢｉ、１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下（０
を含まない）含有するとしたのは、これより多い場合に
は電気機械結合係数ｋｔの低下がみられ、実用的な電気
機械結合係数が得られないためである。また、この発明
は、主成分中にＭｇ、ＳｒおよびＢａなどの２価の金属
元素、または、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、
Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹなどの３価の金属元素
を含有する圧電磁器組成物についても有効である。特
に、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅ
ｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくとも１種をＢ
ｉ、１ｍｏｌに対して０．０７５ｍｏｌ以下（０を含ま
ない）含有する場合には、理由は不明であるが、−２０
℃から８０℃の共振周波数の温度変化率、すなわち、以
下に示す式で表されるｆｒＴＣが減少するため、１１０
０℃以下で焼成可能で実用に供しうる程度の電気機械結
合係数を有し、かつ、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣ
の小さい、たとえば圧電セラミック発振子などの圧電セ
ラミック素子などの材料として有用な圧電磁器組成物が
得られる。ここで、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくと
も１種をＢｉ、１ｍｏｌに対して０．０７５ｍｏｌ以下
（０を含まない）含有するとしたのは、これより多い場
合には上記元素を含まない場合に比べ電気機械結合係数
ｋｔの低下がみられ、これらを用いる効果がないためで
ある。 ｆｒＴＣ＝（ｆｒ（max ）−ｆｒ（min ））／（ｆｒ
（20℃）・１００） ｆｒ（max ）：−２０℃から８０℃の温度範囲において
最高の共振周波数 ｆｒ（min ）：−２０℃から８０℃の温度範囲において
最低の共振周波数 ｆｒ（20℃）：２０℃での共振周波数 さらに、我々は特願平１１−０３０３２２号においてＣ
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物にマ
ンガンをＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％以下含有す
ることにより電気機械結合係数が向上することを明らか
にしたが、このような圧電磁器組成物においてもこの発
明は有効であり、１１００℃以下で焼成可能で実用に供
しうる程度の電気機械結合係数を有する圧電磁器の材料
として有用な圧電磁器組成物が得られる。
【０００７】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】（実施例）まず、出発原料とし
て、ＣａＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｇＣＯ3 、
ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓ
ｍ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＷＯ 6 およびＭｎＣＯ3 を用意
し、これらを組成（Ｃａ1-x Ｍx ）Ｂｉ4 （Ｔｉ1-yＷ
y ）4 Ｏ15＋ｚ重量％ＭｎＣＯ3 （ＭはＭｇ、Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのいずれか。０≦ｙ≦０．
６、０≦ｚ≦１．６。また、ＭがＭｇ、Ｓｒ、Ｂａのと
き０≦ｘ≦０．６、ＭがＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのとき０
≦ｘ≦０．４。）となるように秤取して、ボールミルを
用いて約４時間湿式混合して、混合物を得た。得られた
混合物を乾燥した後、７００〜９００℃で仮焼して、仮
焼物を得た。それから、この仮焼物を粗粉砕した後、有
機バインダを適量加えてボールミルを用いて４時間湿式
粉砕し、４０メッシュのふるいを通して粒度調整を行っ
た。次に、これを１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で直径１
２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板に成型し、これを大気中
で１１００〜１１５０℃で焼成することによって、円板
状の磁器を得た。この磁器の表面（両主面）に、通常の
方法により銀ペーストを塗布し焼付けて銀電極を形成し
た後、１５０〜２００℃の絶縁オイル中で５〜１０ｋＶ
／ｍｍの直流電圧を１０〜３０分間印加して分極処理を
施し、圧電磁器（試料）を得た。そして、得られた試料
について、密度、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣおよ
び電気機械結合係数ｋｔを測定した。その結果を表１〜
表３に示す。なお、表１〜表３には、各試料の組成にお
けるＭの元素記号と、ｘ、ｙおよびｚの数値と、焼成温
度とも示す。また、表１〜表３において、試料 No.欄の
＊印はその試料がこの発明の範囲外であることを示す。
て、ＣａＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｇＣＯ3 、
ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓ
ｍ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＷＯ 6 およびＭｎＣＯ3 を用意
し、これらを組成（Ｃａ1-x Ｍx ）Ｂｉ4 （Ｔｉ1-yＷ
y ）4 Ｏ15＋ｚ重量％ＭｎＣＯ3 （ＭはＭｇ、Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのいずれか。０≦ｙ≦０．
６、０≦ｚ≦１．６。また、ＭがＭｇ、Ｓｒ、Ｂａのと
き０≦ｘ≦０．６、ＭがＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのとき０
≦ｘ≦０．４。）となるように秤取して、ボールミルを
用いて約４時間湿式混合して、混合物を得た。得られた
混合物を乾燥した後、７００〜９００℃で仮焼して、仮
焼物を得た。それから、この仮焼物を粗粉砕した後、有
機バインダを適量加えてボールミルを用いて４時間湿式
粉砕し、４０メッシュのふるいを通して粒度調整を行っ
た。次に、これを１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で直径１
２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板に成型し、これを大気中
で１１００〜１１５０℃で焼成することによって、円板
状の磁器を得た。この磁器の表面（両主面）に、通常の
方法により銀ペーストを塗布し焼付けて銀電極を形成し
た後、１５０〜２００℃の絶縁オイル中で５〜１０ｋＶ
／ｍｍの直流電圧を１０〜３０分間印加して分極処理を
施し、圧電磁器（試料）を得た。そして、得られた試料
について、密度、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣおよ
び電気機械結合係数ｋｔを測定した。その結果を表１〜
表３に示す。なお、表１〜表３には、各試料の組成にお
けるＭの元素記号と、ｘ、ｙおよびｚの数値と、焼成温
度とも示す。また、表１〜表３において、試料 No.欄の
＊印はその試料がこの発明の範囲外であることを示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【表３】
【００１２】表１〜表３において、上記の一般式中のｘ
の１／４すなわちｘ／４がＢｉ、１ｍｏｌに対するＭの
含有量（ｍｏｌ）に相当すること、また、ｙがＢｉ、１
ｍｏｌに対してのＷの含有量（ｍｏｌ）に相当すること
に注意されたい。
の１／４すなわちｘ／４がＢｉ、１ｍｏｌに対するＭの
含有量（ｍｏｌ）に相当すること、また、ｙがＢｉ、１
ｍｏｌに対してのＷの含有量（ｍｏｌ）に相当すること
に注意されたい。
【００１３】表１〜表３から明らかなように、この発明
において上記の一般式中のｙの範囲を０＜ｙ≦０．５と
したのは、これ未満では１１００℃以下の焼成温度では
十分な焼結が行われず、分極が不可能なためであり、ま
た、これを超えると実用に供しうる程度の電気機械結合
係数ｋｔが得られないためである。また、この発明にお
いてＭが２価の金属元素であるＭｇ、ＳｒおよびＢａの
うちの少なくとも１種である場合に上記の一般式中のｘ
の１／４すなわちｘ／４の範囲を０≦ｘ／４≦０．１２
５としたのは、これを超えると、Ｍを含まない場合に比
べ、電気機械結合係数ｋｔが低下しており、Ｍを用いる
効果がないためである。さらに、この発明においてＭが
３価の金属元素であるＬａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＹのうち
の少なくとも１種である場合に上記の一般式中のｘの１
／４すなわちｘ／４の範囲を０≦ｘ／４≦０．０７５と
したのは、これを超えると、Ｍを含まない場合に比べ、
電気機械結合係数ｋｔが低下しており、Ｍを用いる効果
がないためである。また、この発明においてマンガンの
添加量をＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％以下とした
のは、添加量がこれより多い場合には、マンガンを含ま
ない場合に比べ、電気機械結合係数ｋｔおよび共振周波
数の温度変化率ｆｒＴＣが低下しており、マンガンを用
いる効果がないためである。
において上記の一般式中のｙの範囲を０＜ｙ≦０．５と
したのは、これ未満では１１００℃以下の焼成温度では
十分な焼結が行われず、分極が不可能なためであり、ま
た、これを超えると実用に供しうる程度の電気機械結合
係数ｋｔが得られないためである。また、この発明にお
いてＭが２価の金属元素であるＭｇ、ＳｒおよびＢａの
うちの少なくとも１種である場合に上記の一般式中のｘ
の１／４すなわちｘ／４の範囲を０≦ｘ／４≦０．１２
５としたのは、これを超えると、Ｍを含まない場合に比
べ、電気機械結合係数ｋｔが低下しており、Ｍを用いる
効果がないためである。さらに、この発明においてＭが
３価の金属元素であるＬａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＹのうち
の少なくとも１種である場合に上記の一般式中のｘの１
／４すなわちｘ／４の範囲を０≦ｘ／４≦０．０７５と
したのは、これを超えると、Ｍを含まない場合に比べ、
電気機械結合係数ｋｔが低下しており、Ｍを用いる効果
がないためである。また、この発明においてマンガンの
添加量をＭｎＣＯ3 に換算して１．５重量％以下とした
のは、添加量がこれより多い場合には、マンガンを含ま
ない場合に比べ、電気機械結合係数ｋｔおよび共振周波
数の温度変化率ｆｒＴＣが低下しており、マンガンを用
いる効果がないためである。
【００１４】一方、表１〜表３から明らかなように、こ
の発明の実施例にかかる各試料については、いずれも、
１１００℃以下の焼成温度で実用に供しうる程度の電気
機械結合係数ｋｔが得られていることがわかる。さら
に、表１〜表３から明らかなように、この発明の実施例
にかかる試料において、ＭがＬａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＹ
のうちの少なくとも１種である場合、１１００℃以下の
焼成温度で実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔ
を有し、かつ、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣが小さ
い圧電磁器の材料として有用な圧電磁器組成物が得られ
ることが明らかである。また、ＭがＮｄ、Ｙのうち少な
くとも１種である場合には、共振周波数の温度変化率ｆ
ｒＴＣが特に小さい圧電磁器組成物が得られることがわ
かる。
の発明の実施例にかかる各試料については、いずれも、
１１００℃以下の焼成温度で実用に供しうる程度の電気
機械結合係数ｋｔが得られていることがわかる。さら
に、表１〜表３から明らかなように、この発明の実施例
にかかる試料において、ＭがＬａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＹ
のうちの少なくとも１種である場合、１１００℃以下の
焼成温度で実用に供しうる程度の電気機械結合係数ｋｔ
を有し、かつ、共振周波数の温度変化率ｆｒＴＣが小さ
い圧電磁器の材料として有用な圧電磁器組成物が得られ
ることが明らかである。また、ＭがＮｄ、Ｙのうち少な
くとも１種である場合には、共振周波数の温度変化率ｆ
ｒＴＣが特に小さい圧電磁器組成物が得られることがわ
かる。
【００１５】なお、この発明にかかる圧電磁器組成物は
上記の実施例の組成に限定されるものではなく、発明の
要旨の範囲内であれば有効である。この発明にかかる一
般式ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成
物は、基本的に上記のような組成を有していればよく、
構成元素の多少のモル比のずれがあっても構わない。
上記の実施例の組成に限定されるものではなく、発明の
要旨の範囲内であれば有効である。この発明にかかる一
般式ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成
物は、基本的に上記のような組成を有していればよく、
構成元素の多少のモル比のずれがあっても構わない。
【００１６】図１はこの発明にかかる圧電セラミック振
動子の一例を示す斜視図であり、図２はその断面図解図
である。図１および図２に示す圧電セラミック振動子１
０は、たとえば直方体状の圧電磁器１２を含む。圧電磁
器１２は、２枚の圧電磁器層１２ａおよび１２ｂを含
む。これらの圧電磁器層１２ａおよび１２ｂは、上述の
この発明にかかる圧電磁器組成物からなり、積層されか
つ一体的に形成される。また、これらの圧電磁器層１２
ａおよび１２ｂは、図２の矢印で示すように、同じ厚み
方向に分極されている。
動子の一例を示す斜視図であり、図２はその断面図解図
である。図１および図２に示す圧電セラミック振動子１
０は、たとえば直方体状の圧電磁器１２を含む。圧電磁
器１２は、２枚の圧電磁器層１２ａおよび１２ｂを含
む。これらの圧電磁器層１２ａおよび１２ｂは、上述の
この発明にかかる圧電磁器組成物からなり、積層されか
つ一体的に形成される。また、これらの圧電磁器層１２
ａおよび１２ｂは、図２の矢印で示すように、同じ厚み
方向に分極されている。
【００１７】圧電磁器層１２ａおよび１２ｂの間には、
その中央にたとえば円形の振動電極１４ａが形成され、
その振動電極１４ａから圧電磁器１２の一端面にわたっ
てたとえばＴ字形の引出電極１６ａが形成される。ま
た、圧電磁器層１２ａの表面には、その中央にたとえば
円形の振動電極１４ｂが形成され、その振動電極１４ｂ
から圧電磁器１２の他端面にわたってたとえばＴ字形の
引出電極１６ｂが形成される。さらに、圧電磁器層１２
ｂの表面には、その中央にたとえば円形の振動電極１４
ｃが形成され、その振動電極１４ｃから圧電磁器１２の
他端面にわたってたとえはＴ字形の引出電極１６ｃが形
成される。
その中央にたとえば円形の振動電極１４ａが形成され、
その振動電極１４ａから圧電磁器１２の一端面にわたっ
てたとえばＴ字形の引出電極１６ａが形成される。ま
た、圧電磁器層１２ａの表面には、その中央にたとえば
円形の振動電極１４ｂが形成され、その振動電極１４ｂ
から圧電磁器１２の他端面にわたってたとえばＴ字形の
引出電極１６ｂが形成される。さらに、圧電磁器層１２
ｂの表面には、その中央にたとえば円形の振動電極１４
ｃが形成され、その振動電極１４ｃから圧電磁器１２の
他端面にわたってたとえはＴ字形の引出電極１６ｃが形
成される。
【００１８】そして、引出電極１６ａにはリード線１８
ａを介して一方の外部電極２０ａが接続され、引出電極
１６ｂおよび１６ｃには別のリード線１８ｂを介して他
方の外部電極２０ｂが接続される。
ａを介して一方の外部電極２０ａが接続され、引出電極
１６ｂおよび１６ｃには別のリード線１８ｂを介して他
方の外部電極２０ｂが接続される。
【００１９】なお、この発明は、上述の圧電セラミック
振動子１０以外の圧電セラミック振動子、圧電セラミッ
クフィルタおよび圧電セラミック発振子などの他の圧電
セラミック素子にも適用される。
振動子１０以外の圧電セラミック振動子、圧電セラミッ
クフィルタおよび圧電セラミック発振子などの他の圧電
セラミック素子にも適用される。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ
15を主成分とする圧電磁器組成物の焼成が可能な温度を
低下させ、１１００℃以下の焼成温度で実用に供しうる
程度の電気機械結合係数ｋｔを示す圧電セラミックフィ
ルタ、圧電セラミック発振子および圧電セラミック振動
子などの圧電セラミック素子などの材料として有用な圧
電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子を
得ることができる。
15を主成分とする圧電磁器組成物の焼成が可能な温度を
低下させ、１１００℃以下の焼成温度で実用に供しうる
程度の電気機械結合係数ｋｔを示す圧電セラミックフィ
ルタ、圧電セラミック発振子および圧電セラミック振動
子などの圧電セラミック素子などの材料として有用な圧
電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子を
得ることができる。
【図１】この発明にかかる圧電セラミック振動子の一例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】図１に示す圧電セラミック振動子の断面図解図
である。
である。
１０ 圧電セラミック振動子 １２ 圧電磁器 １２ａ、１２ｂ 圧電磁器層 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ 振動電極 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ 引出電極 １８ａ、１８ｂ リード線 ２０ａ、２０ｂ 外部端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 陽 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 林 宏一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4G031 AA02 AA03 AA04 AA05 AA06 AA07 AA08 AA09 AA11 AA18 AA24 AA27 AA35 AA37 BA10
Claims (8)
- 【請求項１】 一般式ＣａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15で表される
主成分からなる圧電磁器組成物において、少なくともＷ
を前記一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに対
して０．５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有することを
特徴とする、圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 一般式ＣａＢｉ4 （Ｔｉ1-y Ｗy ）4 Ｏ
15（ただし、０＜ｙ≦０．５）で表される主成分からな
ることを特徴とする、請求項１に記載の圧電磁器組成
物。 - 【請求項３】 Ｃａ以外の２価の金属元素をＢｉ、１ｍ
ｏｌに対して０．１２５ｍｏｌ以下（０を含まない）含
有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記
載の圧電磁器組成物。 - 【請求項４】 含有されるＣａ以外の２価の金属元素は
Ｍｇ、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも１種であるこ
とを特徴とする、請求項３に記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項５】 Ｂｉ以外の３価の金属元素をＢｉ、１ｍ
ｏｌに対して０．０７５ｍｏｌ以下（０を含まない）含
有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記
載の圧電磁器組成物。 - 【請求項６】 含有されるＢｉ以外の３価の金属元素は
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、ＳｃおよびＹのうちの少なくとも１種であることを
特徴とする、請求項５に記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項７】 マンガンをＭｎＣＯ3 に換算して１．５
重量％以下（０を含まない）含有することを特徴とす
る、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電磁
器組成物。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の圧電磁器組成物からなる圧電磁器、および前記圧電
磁器に形成される電極を含む、圧電セラミック素子。
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|---|---|---|---|
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| US09/643,785 US6372152B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-22 | Piezoelectric ceramic composition and ceramic piezoelectric device employing the composition |
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| KR10-2000-0049523A KR100379202B1 (ko) | 1999-08-26 | 2000-08-25 | 압전 세라믹 조성물 및 그 조성물을 사용하는 압전 세라믹 소자 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006169032A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| CN100371293C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-02-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 无模板丝网印刷制备织构化铋层状压电陶瓷的方法 |
| CN103102154A (zh) * | 2013-02-03 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3–BiMg0.5Ti0.5O3无铅压电陶瓷材料 |
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| CN101857430B (zh) * | 2010-06-23 | 2012-10-10 | 湖南先导电子陶瓷科技产业园发展有限公司 | 一种钛酸盐系列电子陶瓷纳米晶体材料的合成方法 |
| CN101928139B (zh) * | 2010-09-02 | 2013-04-17 | 同济大学 | 一种钛酸铋钙基发光压电陶瓷材料及制备方法 |
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| CN110317055B (zh) * | 2018-03-30 | 2022-03-01 | Tdk株式会社 | 介电组合物和电子部件 |
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| CN117263677A (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-22 | 景德镇陶瓷大学 | 一种镧系元素与Cr、Mo共掺杂型CaBi4Ti4O15高温压电陶瓷材料及其制备方法 |
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-
2000
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