JP2001130961A - 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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- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 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Ｓｉをその一般式で表される主成分中
のＢｉ、１ｍｏｌに対して０．３ｍｏｌ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ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 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Ｓｉをその一般式で表される主成分中
のＢｉ、１ｍｏｌに対して０．３ｍｏｌ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、ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 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、ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 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、ＳｒＢ
ｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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１２５０℃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。
ｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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１２５０℃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、Ｓ
ｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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。
ｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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Ｓｉ
をその一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに対
して０．３ｍｏｌ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ＳｒＢｉ
2 （Ｎｂ1-y Ｓｉy ）2 Ｏ9 （ただし、０＜ｙ≦０．
３）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、Ｓｒ以外の２価の金属元素がＢｉ、１
ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ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Ｓｒ以外の２価
の金属元素は、たとえばＭｇ、Ｃａ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、１ｍ
ｏｌに対して０．１５ｍｏｌ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、
Ｇｄ、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１．０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ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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Ｓｉ
をその一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに対
して０．３ｍｏｌ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ＳｒＢｉ
2 （Ｎｂ1-y Ｓｉy ）2 Ｏ9 （ただし、０＜ｙ≦０．
３）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、Ｓｒ以外の２価の金属元素がＢｉ、１
ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ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Ｓｒ以外の２価
の金属元素は、たとえばＭｇ、Ｃａ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、１ｍ
ｏｌに対して０．１５ｍｏｌ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、
Ｇｄ、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１．０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、ＳｉをＢｉ、１ｍｏｌに対して０．３ｍｏｌ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、ＣａおよびＢａなどの２価の
金属元素、または、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、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０．１５ｍｏｌ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、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０．１５ｍｏｌ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１０−１５６６４８号においてＳ
ｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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１．０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、ＳｉをＢｉ、１ｍｏｌに対して０．３ｍｏｌ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、ＣａおよびＢａなどの２価の
金属元素、または、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、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０．１５ｍｏｌ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、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０．１５ｍｏｌ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１０−１５６６４８号においてＳ
ｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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１．０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、ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＭｇＣ
Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ
3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 およびＭｎＣＯ3
を用意し、これらを組成（Ｓｒ1-x Ｍx ）Ｂｉ2 （Ｎｂ
1-y Ｓｉy ）2 Ｏ9 ＋ｚ重量％ＭｎＣＯ3 （ＭはＭｇ、
Ｃａ、Ｂａ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのいずれか。０≦ｙ
≦０．３５、０≦ｚ≦１．１。また、ＭがＭｇ、Ｃａ、
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１２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板に成型し、これ
を大気中で１１００〜１２５０℃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ｆ
ｒＴＣ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／２、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、ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＭｇＣ
Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ
3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 およびＭｎＣＯ3
を用意し、これらを組成（Ｓｒ1-x Ｍx ）Ｂｉ2 （Ｎｂ
1-y Ｓｉy ）2 Ｏ9 ＋ｚ重量％ＭｎＣＯ3 （ＭはＭｇ、
Ｃａ、Ｂａ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙのいずれか。０≦ｙ
≦０．３５、０≦ｚ≦１．１。また、ＭがＭｇ、Ｃａ、
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１２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板に成型し、これ
を大気中で１１００〜１２５０℃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ｆ
ｒＴＣ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／２、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１／２すなわちｘ／２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Ｓｉの含有量（ｍｏｌ）に相当するこ
とに注意されたい。
の１／２すなわちｘ／２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Ｓｉ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≦０．３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Ｍｇ、Ｃａ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１／２すなわちｘ／
２の範囲を０≦ｘ／２≦０．２５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ｋ
ｔ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１／２すなわちｘ／２の範囲を０≦ｘ／２≦０．
１５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１．０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≦０．３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Ｍｇ、Ｃａ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１／２すなわちｘ／
２の範囲を０≦ｘ／２≦０．２５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ｋ
ｔ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１／２すなわちｘ／２の範囲を０≦ｘ／２≦０．
１５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１．０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ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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、ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ
9 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。
9 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） 4G030 AA07 AA08 AA09 AA10 AA11 AA12 AA13 AA14 AA20 AA25 AA37 AA43 BA10 GA09 5J108 BB05 CC04 GG03 KK01 KK02
Claims (8)
- 【請求項１】 一般式ＳｒＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 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Ｓ
ｉを前記一般式で表される主成分中のＢｉ、１ｍｏｌに
対して０．３ｍｏｌ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ＳｒＢｉ2 （Ｎｂ1-y Ｓｉy ）2
Ｏ9 （ただし、０＜ｙ≦０．３）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】 Ｓｒ以外の２価の金属元素をＢｉ、１ｍ
ｏｌに対して０．２５ｍｏｌ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Ｓｒ以外の２価の金属元素は
Ｍｇ、Ｃａ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０．１５ｍｏｌ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１．０
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。
Priority Applications (6)
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| JP2000161831A JP3613140B2 (ja) | 1999-08-26 | 2000-05-31 | 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 |
| TW089115658A TW463182B (en) | 1999-08-26 | 2000-08-04 | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic device using the same |
| US09/639,593 US6383411B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-16 | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic device using the same |
| DE10041304A DE10041304C2 (de) | 1999-08-26 | 2000-08-23 | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und deren Verwendung für ein piezoelektrisches Keramikbauteil |
| KR1020000049524A KR100661234B1 (ko) | 1999-08-26 | 2000-08-25 | 압전 세라믹 조성물 및 이를 사용한 압전 세라믹 소자 |
| CNB00126205XA CN1173372C (zh) | 1999-08-26 | 2000-08-25 | 压电陶瓷组合物和使用该组合物的压电器件 |
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|---|---|---|---|
| JP11-240145 | 1999-08-26 | ||
| JP24014599 | 1999-08-26 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007261847A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Asahi Glass Co Ltd | ニオブ酸ビスマス系微粒子の製造方法 |
| WO2010024140A1 (ja) | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 太陽誘電株式会社 | 圧電セラミックス及びその製造方法並びに圧電デバイス |
| WO2010128647A1 (ja) | 2009-05-08 | 2010-11-11 | 太陽誘電株式会社 | 圧電セラミックスおよびその製造方法ならびに圧電デバイス |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5676216B2 (ja) * | 2010-11-11 | 2015-02-25 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3254316B2 (ja) * | 1993-10-25 | 2002-02-04 | 積水化成品工業株式会社 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
| JPH10324569A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-12-08 | Tdk Corp | 圧電体磁器組成物 |
| JPH11100265A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-13 | Hitachi Ltd | 圧電磁器組成物 |
| JPH11180769A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 圧電セラミックス材料およびその製造方法 |
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| JP3671791B2 (ja) * | 1999-02-08 | 2005-07-13 | 株式会社村田製作所 | 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 |
-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000161831A patent/JP3613140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2000-08-25 KR KR1020000049524A patent/KR100661234B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-08-25 CN CNB00126205XA patent/CN1173372C/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007261847A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Asahi Glass Co Ltd | ニオブ酸ビスマス系微粒子の製造方法 |
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