JP2001172082A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JP2001172082A JP2001172082A JP35631299A JP35631299A JP2001172082A JP 2001172082 A JP2001172082 A JP 2001172082A JP 35631299 A JP35631299 A JP 35631299A JP 35631299 A JP35631299 A JP 35631299A JP 2001172082 A JP2001172082 A JP 2001172082A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、キュリー温度が高く、機械的品質係
数および周波数定数が大きく、共振周波数の温度係数が
小さい圧電共振子および発振子などの用途に利用できる
非鉛の圧電磁器組成物を提供する。 【解決手段】金属元素として少なくともＬｉ、Ｎｂ、Ｎ
ａおよびＢａを含有し、該金属元素の酸化物のモル比に
よる組成式を ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） としたとき、前記ｘ、ｙおよびｚで表される点が、特定
の範囲内に存在する主成分に、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮ
ｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、ＳｍおよびＬａのうち少なくとも１
種）で表される副成分を全量中３〜２０モル％の割合で
含有する。
数および周波数定数が大きく、共振周波数の温度係数が
小さい圧電共振子および発振子などの用途に利用できる
非鉛の圧電磁器組成物を提供する。 【解決手段】金属元素として少なくともＬｉ、Ｎｂ、Ｎ
ａおよびＢａを含有し、該金属元素の酸化物のモル比に
よる組成式を ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） としたとき、前記ｘ、ｙおよびｚで表される点が、特定
の範囲内に存在する主成分に、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮ
ｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、ＳｍおよびＬａのうち少なくとも１
種）で表される副成分を全量中３〜２０モル％の割合で
含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電磁器組成物に
関し、特に、圧電共振子および発振子などの用途に利用
できる圧電磁器組成物に関するものである。
関し、特に、圧電共振子および発振子などの用途に利用
できる圧電磁器組成物に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年、電子部品、半田の非鉛化が進んでい
る。特に、電子部品を基板に実装する際必ず使用する半
田においては、鉛ガラスを含有しない無鉛系半田が用い
られている。無鉛系半田は、鉛ガラス系半田に比べ高融
点であるため、リフロー温度は従来２３０〜２６０℃で
あったものが２８０〜３３０℃と高温になっている。こ
のため、電子部品に要求される耐熱温度は高くなってお
り、電子部品の中で特にキュリー温度以上で圧電性が消
失してしまう圧電部品においては、キュリー温度の高い
セラミック材料で構成されるようになっている。
る。特に、電子部品を基板に実装する際必ず使用する半
田においては、鉛ガラスを含有しない無鉛系半田が用い
られている。無鉛系半田は、鉛ガラス系半田に比べ高融
点であるため、リフロー温度は従来２３０〜２６０℃で
あったものが２８０〜３３０℃と高温になっている。こ
のため、電子部品に要求される耐熱温度は高くなってお
り、電子部品の中で特にキュリー温度以上で圧電性が消
失してしまう圧電部品においては、キュリー温度の高い
セラミック材料で構成されるようになっている。
【０００３】また、最近の電子機器の高精度化にともな
い、圧電振動子、セラミックフィルタや発振子などの電
子部品に対して、機械的品質係数と周波数定数が高く、
−２０〜８０℃における共振周波数の温度係数の絶対値
が小さいことが強く要求されている。したがって、キュ
リー温度、機械的品質係数、周波数定数および共振周波
数の温度係数の４種類の特性を全て同時に満足する組成
物が上記の電子部品に対して求められている。
い、圧電振動子、セラミックフィルタや発振子などの電
子部品に対して、機械的品質係数と周波数定数が高く、
−２０〜８０℃における共振周波数の温度係数の絶対値
が小さいことが強く要求されている。したがって、キュ
リー温度、機械的品質係数、周波数定数および共振周波
数の温度係数の４種類の特性を全て同時に満足する組成
物が上記の電子部品に対して求められている。
【０００４】ところで、近年では、非鉛系の圧電共振子
および発振子用材料としてタングステンブロンズ構造化
合物やビスマス層状構造化合物といった材料が開発され
ている。例えば、特開平１０−２９７９６９号公報で
は、組成式（Ｂａ1-xＳｒx）2ＮａＮｂ5Ｏ15で表される
圧電磁器組成物が開示されている。この組成物を使った
磁器では、電気機械結合係数が高いという特長を有して
いた。
および発振子用材料としてタングステンブロンズ構造化
合物やビスマス層状構造化合物といった材料が開発され
ている。例えば、特開平１０−２９７９６９号公報で
は、組成式（Ｂａ1-xＳｒx）2ＮａＮｂ5Ｏ15で表される
圧電磁器組成物が開示されている。この組成物を使った
磁器では、電気機械結合係数が高いという特長を有して
いた。
【０００５】また、高いキュリー温度を有する圧電磁器
組成物が特開平１１−２９３５６号公報に開示されてい
る。この組成物は、（Ｎａ0.5Ｂｉ0.5）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15
で表される材料で、これを使った磁器では、キュリー温
度が６００℃以上であり、５００℃を越える高温環境下
で使用されるのに好適な圧電材料であった。
組成物が特開平１１−２９３５６号公報に開示されてい
る。この組成物は、（Ｎａ0.5Ｂｉ0.5）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15
で表される材料で、これを使った磁器では、キュリー温
度が６００℃以上であり、５００℃を越える高温環境下
で使用されるのに好適な圧電材料であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０―２９７９６９号公報の組成物では、機械的品質係
数とキュリー温度との両特性を同時に満足することがで
きず、最近の電子機器の高精度化に対応できないという
問題があった。
１０―２９７９６９号公報の組成物では、機械的品質係
数とキュリー温度との両特性を同時に満足することがで
きず、最近の電子機器の高精度化に対応できないという
問題があった。
【０００７】また、特開平１１−２９３５６号公報の組
成物は、キュリー温度が高いものの、共振周波数の温度
係数の絶対値が非常に大きく、キュリー温度、機械的品
質係数、周波数定数および共振周波数の温度係数を同時
に満足する組成物が得られないという問題があった。
成物は、キュリー温度が高いものの、共振周波数の温度
係数の絶対値が非常に大きく、キュリー温度、機械的品
質係数、周波数定数および共振周波数の温度係数を同時
に満足する組成物が得られないという問題があった。
【０００８】従って、本発明は、キュリー温度が高く、
機械的品質係数および周波数定数が大きく、共振周波数
の温度係数の絶対値が小さいという優れた特性を有し、
圧電共振子や発振子などに好適に利用できる圧電磁器組
成物を提供することを目的とする。
機械的品質係数および周波数定数が大きく、共振周波数
の温度係数の絶対値が小さいという優れた特性を有し、
圧電共振子や発振子などに好適に利用できる圧電磁器組
成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器組成物
は、金属元素として少なくともＬｉ、Ｎｂ、Ｎａおよび
Ｂａを含有し、該金属元素の酸化物のモル比による組成
式を ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） としたとき、前記ｘ、ｙおよびｚで表される点が、下記
点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで囲まれる範囲内に存在する主成
分に対して、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、
ＳｍおよびＬａのうち少なくとも１種）で表される副成
分を全量中３〜２０モル％の割合で含有することを特徴
とする。 ｘ ｙ ｚ Ａ ０．０７ ０．２７ ０．６６ Ｂ ０．１７ ０．２５ ０．５８ Ｃ ０．１４ ０．３６ ０．５０ Ｄ ０．０５ ０．３７ ０．５８ 点（ｘ，ｙ，ｚ）を、図１に示すように、Ａ−Ｂ−Ｃ−
Ｄ−Ａで囲まれる組成範囲内に存在させた主成分に、Ｒ
ｅＮｂＯ3を副成分として含有させることにより、キュ
リー温度が２８０℃以上、周波数定数を２４００Ｈｚ・
ｍ以上で、共振周波数の温度係数の絶対値を１５０ｐｐ
ｍ／℃以下、機械的品質係数を２００以上とすることが
できる。
は、金属元素として少なくともＬｉ、Ｎｂ、Ｎａおよび
Ｂａを含有し、該金属元素の酸化物のモル比による組成
式を ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） としたとき、前記ｘ、ｙおよびｚで表される点が、下記
点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで囲まれる範囲内に存在する主成
分に対して、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、
ＳｍおよびＬａのうち少なくとも１種）で表される副成
分を全量中３〜２０モル％の割合で含有することを特徴
とする。 ｘ ｙ ｚ Ａ ０．０７ ０．２７ ０．６６ Ｂ ０．１７ ０．２５ ０．５８ Ｃ ０．１４ ０．３６ ０．５０ Ｄ ０．０５ ０．３７ ０．５８ 点（ｘ，ｙ，ｚ）を、図１に示すように、Ａ−Ｂ−Ｃ−
Ｄ−Ａで囲まれる組成範囲内に存在させた主成分に、Ｒ
ｅＮｂＯ3を副成分として含有させることにより、キュ
リー温度が２８０℃以上、周波数定数を２４００Ｈｚ・
ｍ以上で、共振周波数の温度係数の絶対値を１５０ｐｐ
ｍ／℃以下、機械的品質係数を２００以上とすることが
できる。
【００１０】また、第一遷移金属元素のうち少なくとも
１種を酸化物換算で全量中０．７〜３．０重量％含有す
ることが望ましい。これにより、圧電磁器の機械的品質
係数を大幅に向上できるとともに、薄板加工時の歩留ま
り向上が図れる。特に、前記第一遷移金属元素がＶ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒであることが、さらに好適
である。
１種を酸化物換算で全量中０．７〜３．０重量％含有す
ることが望ましい。これにより、圧電磁器の機械的品質
係数を大幅に向上できるとともに、薄板加工時の歩留ま
り向上が図れる。特に、前記第一遷移金属元素がＶ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒであることが、さらに好適
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の圧電磁器組成物は、モル
比による組成式を、 ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） で表わしたとき、図１のように、点（ｘ，ｙ，ｚ）が点
Ａ（０．０７，０．２７，０．６６）、Ｂ（０．１７，
０．２５，０．５８）、Ｃ（０．１４，０．３６，０．
５０）、Ｄ（０．０５，０．３７，０．５８）を頂点と
する多角形で囲まれる領域にあり、かつ、ＲｅＮｂ3Ｏ9
（ＲｅはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、ＳｍおよびＬａのうち少な
くとも１種）を全量中３〜２０モル％含有することを特
徴とするものである。
比による組成式を、 ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） で表わしたとき、図１のように、点（ｘ，ｙ，ｚ）が点
Ａ（０．０７，０．２７，０．６６）、Ｂ（０．１７，
０．２５，０．５８）、Ｃ（０．１４，０．３６，０．
５０）、Ｄ（０．０５，０．３７，０．５８）を頂点と
する多角形で囲まれる領域にあり、かつ、ＲｅＮｂ3Ｏ9
（ＲｅはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、ＳｍおよびＬａのうち少な
くとも１種）を全量中３〜２０モル％含有することを特
徴とするものである。
【００１２】すなわち、一般式（１−α）（ｘＬｉＮｂ
Ｏ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6）・αＲｅＮｂ3
Ｏ9（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる圧電磁器組
成物（αはモル比）であって、０．０３≦α≦０．２と
なることが必要である。そして、αがこの範囲内にある
場合には、キュリー温度を２８０℃以上、機械的品質係
数を２００以上、周波数定数を２４００Ｈｚ・ｍ以上、
共振周波数の温度係数の絶対値を１５０ｐｐｍ／℃以下
とすることができる。しかし、ｘ、ｙおよびｚが上記点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする多角形で囲まれる範囲外の
場合には、圧電性が低下し、機械的品質係数が低くな
る。
Ｏ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6）・αＲｅＮｂ3
Ｏ9（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる圧電磁器組
成物（αはモル比）であって、０．０３≦α≦０．２と
なることが必要である。そして、αがこの範囲内にある
場合には、キュリー温度を２８０℃以上、機械的品質係
数を２００以上、周波数定数を２４００Ｈｚ・ｍ以上、
共振周波数の温度係数の絶対値を１５０ｐｐｍ／℃以下
とすることができる。しかし、ｘ、ｙおよびｚが上記点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする多角形で囲まれる範囲外の
場合には、圧電性が低下し、機械的品質係数が低くな
る。
【００１３】また、希土類金属ＲｅとしてＣｅやＹｂ等
の元素を用いた場合には圧電性が低いため、希土類金属
ＲｅとしてはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｌａのうち少な
くとも１種から選ぶ必要がある。
の元素を用いた場合には圧電性が低いため、希土類金属
ＲｅとしてはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｌａのうち少な
くとも１種から選ぶ必要がある。
【００１４】また、上述の圧電磁器組成物に、第一遷移
金属元素（原子番号２１のＳｃから原子番号３０のＺｎ
までの元素）の少なくとも１種を、全量中に酸化物換算
で０．７〜３．０重量％含有することが好ましい。この
ように第一遷移金属を含有することにより、機械的品質
係数が７００以上、周波数定数が２７００Ｈｚ・ｍ以
上、かつ共振周波数の温度係数の絶対値が３０ｐｐｍ／
℃以下である圧電磁器を得ることができる。
金属元素（原子番号２１のＳｃから原子番号３０のＺｎ
までの元素）の少なくとも１種を、全量中に酸化物換算
で０．７〜３．０重量％含有することが好ましい。この
ように第一遷移金属を含有することにより、機械的品質
係数が７００以上、周波数定数が２７００Ｈｚ・ｍ以
上、かつ共振周波数の温度係数の絶対値が３０ｐｐｍ／
℃以下である圧電磁器を得ることができる。
【００１５】ここで、第一遷移金属の添加量が０．７重
量％より小さいとその効果が小さく、３．０重量％を越
えると磁器の焼結性が悪化し、機械的品質係数が低下す
るとともにキュリー温度も低下する傾向があるため、
０．７〜３．０重量％が好ましい。
量％より小さいとその効果が小さく、３．０重量％を越
えると磁器の焼結性が悪化し、機械的品質係数が低下す
るとともにキュリー温度も低下する傾向があるため、
０．７〜３．０重量％が好ましい。
【００１６】また、第一遷移金属としては、Ｓｃ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎが
あるが、このうち機械的品質係数を向上する効果が大き
いという理由から、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏおよび
Ｎｉから選ぶことが特に好ましい。
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎが
あるが、このうち機械的品質係数を向上する効果が大き
いという理由から、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏおよび
Ｎｉから選ぶことが特に好ましい。
【００１７】また、優れた圧電特性を得るためには、主
結晶が、主としてＢａとＮａとＮｂとからなるタングス
テンブロンズ型複合酸化物であり、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、
ＲｅおよびＮｂの各金属元素が、主結晶中にお互いに固
溶していることが好ましい。
結晶が、主としてＢａとＮａとＮｂとからなるタングス
テンブロンズ型複合酸化物であり、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、
ＲｅおよびＮｂの各金属元素が、主結晶中にお互いに固
溶していることが好ましい。
【００１８】さらにまた、共振周波数の温度係数を顕著
に向上するという理由から、第一遷移金属は磁器におけ
るタングステンブロンズ型複合酸化物からなる主結晶相
の結晶粒子内に固溶していることが好ましい。しかし、
第一遷移金属の含有量が増加すると、それらの金属元素
の一部が、第２相に多く存在したり、粒界部にも存在す
る場合があるが、組成が本発明の範囲内であれば何ら差
し支えない。
に向上するという理由から、第一遷移金属は磁器におけ
るタングステンブロンズ型複合酸化物からなる主結晶相
の結晶粒子内に固溶していることが好ましい。しかし、
第一遷移金属の含有量が増加すると、それらの金属元素
の一部が、第２相に多く存在したり、粒界部にも存在す
る場合があるが、組成が本発明の範囲内であれば何ら差
し支えない。
【００１９】本発明の圧電磁器組成物からなる圧電磁器
は、例えば、次のようにして製造することができる。出
発原料として、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、ＢａＣＯ3、
Ｎｂ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3やＬａ2Ｏ3等の希土類金属酸化物お
よび所望により、第一遷移金属の酸化物の各粉末を所定
の割合で混合し、８５０〜９５０℃で３〜５時間仮焼し
た後、粉砕することによって所望の材料組成の粉末を作
製する。
は、例えば、次のようにして製造することができる。出
発原料として、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、ＢａＣＯ3、
Ｎｂ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3やＬａ2Ｏ3等の希土類金属酸化物お
よび所望により、第一遷移金属の酸化物の各粉末を所定
の割合で混合し、８５０〜９５０℃で３〜５時間仮焼し
た後、粉砕することによって所望の材料組成の粉末を作
製する。
【００２０】この粉末に有機バインダーを混合し、一軸
プレス、静水圧プレス等の成型方法により所望の形状に
成形した後、大気中などの酸素含有雰囲気１０００〜１
２８０℃で２〜５時間焼成することによって磁器を得る
ことができる。添加する第一遷移金属の酸化物は、上記
の作製プロセス中、調合時だけでなく、仮焼した粉体に
対して混合しても同様な効果が得られる。
プレス、静水圧プレス等の成型方法により所望の形状に
成形した後、大気中などの酸素含有雰囲気１０００〜１
２８０℃で２〜５時間焼成することによって磁器を得る
ことができる。添加する第一遷移金属の酸化物は、上記
の作製プロセス中、調合時だけでなく、仮焼した粉体に
対して混合しても同様な効果が得られる。
【００２１】なお、使用する原料粉末としては炭酸塩や
酸化物だけでなく、酢酸塩または有機金属などの他の化
合物のいずれであっても、焼成などの熱処理プロセスに
よって酸化物になるものであれば差し支えない。
酸化物だけでなく、酢酸塩または有機金属などの他の化
合物のいずれであっても、焼成などの熱処理プロセスに
よって酸化物になるものであれば差し支えない。
【００２２】さらにまた、本発明の圧電磁器において
は、原料粉末などに微少量含まれるＫ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｉまたはＴａなどの不可避不純物が混入する場合があっ
ても、特性に影響のない範囲であれば何ら差し支えな
い。
は、原料粉末などに微少量含まれるＫ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｉまたはＴａなどの不可避不純物が混入する場合があっ
ても、特性に影響のない範囲であれば何ら差し支えな
い。
【００２３】
【実施例】出発原料として、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、
ＢａＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5粉末、所望により希土類酸化物と
してＮｄ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、Ｌａ2
Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2粉末を用いた。また、
所望により第１遷移金属酸化物としてＭｎＯ2、Ｓｃ2Ｏ
3、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、
ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ粉末を用いた。そして、上記組
成式におけるｘ、ｙ、ｚと、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮ
ｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｌａのうち少なくとも１種）の
添加量（モル％）が表１に示す値となるように調合し
た。この混合物をＺｒＯ2ボールを用いたボールミルで
１２時間湿式混合した。次いで、この混合物を乾燥した
後、大気中で９００℃で４時間仮焼し、得られた仮焼物
を再び上記ボールミルで細かく粉砕した。
ＢａＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5粉末、所望により希土類酸化物と
してＮｄ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、Ｌａ2
Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2粉末を用いた。また、
所望により第１遷移金属酸化物としてＭｎＯ2、Ｓｃ2Ｏ
3、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、
ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ粉末を用いた。そして、上記組
成式におけるｘ、ｙ、ｚと、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮ
ｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｌａのうち少なくとも１種）の
添加量（モル％）が表１に示す値となるように調合し
た。この混合物をＺｒＯ2ボールを用いたボールミルで
１２時間湿式混合した。次いで、この混合物を乾燥した
後、大気中で９００℃で４時間仮焼し、得られた仮焼物
を再び上記ボールミルで細かく粉砕した。
【００２４】その後、この粉砕物に有機バインダーを混
合して造粒した。得られた粉末を１５０ＭＰａの圧力で
直径１６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの大きさの円柱形状にプ
レス成形した。これらの成形体を大気中で１２５０℃の
範囲で４時間焼成した。得られた磁器を０．５ｍｍの厚
みになるまで研磨し、試験片とした。
合して造粒した。得られた粉末を１５０ＭＰａの圧力で
直径１６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの大きさの円柱形状にプ
レス成形した。これらの成形体を大気中で１２５０℃の
範囲で４時間焼成した。得られた磁器を０．５ｍｍの厚
みになるまで研磨し、試験片とした。
【００２５】この試験片に銀電極を形成し、２００℃の
シリコンオイル中で４ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加して
分極処理を行った。そして、厚み縦モードの共振・反共
振周波数、共振抵抗、静電容量をインピーダンスアナラ
イザーを用いて測定し、機械的品質係数（Ｑｍ）、比誘
電率（ε33Ｔ／ε0）と周波数定数（Ｎ）を求めた。さ
らに、比誘電率（ε33Ｔ／ε0）の温度依存性から磁器
のキュリー温度を測定した。
シリコンオイル中で４ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加して
分極処理を行った。そして、厚み縦モードの共振・反共
振周波数、共振抵抗、静電容量をインピーダンスアナラ
イザーを用いて測定し、機械的品質係数（Ｑｍ）、比誘
電率（ε33Ｔ／ε0）と周波数定数（Ｎ）を求めた。さ
らに、比誘電率（ε33Ｔ／ε0）の温度依存性から磁器
のキュリー温度を測定した。
【００２６】また、−２０〜８０℃におけるの共振周波
数の温度係数を測定した。この共振周波数の温度係数
は、−２０℃、２０℃および８０℃における共振周波数
をそれぞれｆr（−２０）、ｆr（２０）およびｆr（８
０）としたとき、次式：ｆrＴＣ＝｛ｆr（８０）−ｆr
（−２０）｝×１０6／｛ｆr（２０）×１００｝（ｐｐ
ｍ／℃）を用いて、共振周波数の温度係数ｆrＴＣを算
出した。結果を表１に示す。
数の温度係数を測定した。この共振周波数の温度係数
は、−２０℃、２０℃および８０℃における共振周波数
をそれぞれｆr（−２０）、ｆr（２０）およびｆr（８
０）としたとき、次式：ｆrＴＣ＝｛ｆr（８０）−ｆr
（−２０）｝×１０6／｛ｆr（２０）×１００｝（ｐｐ
ｍ／℃）を用いて、共振周波数の温度係数ｆrＴＣを算
出した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】本発明の試料Ｎｏ．１〜９、１５〜１９、
２１〜２７および３１〜４９は、機械的品質係数が３７
０以上、周波数定数が２５９０ｋＨｚ・ｍｍ以上、キュ
リー温度が２８０℃以上、かつ共振周波数の温度係数の
絶対値が１４０ｐｐｍ／℃以下であった。
２１〜２７および３１〜４９は、機械的品質係数が３７
０以上、周波数定数が２５９０ｋＨｚ・ｍｍ以上、キュ
リー温度が２８０℃以上、かつ共振周波数の温度係数の
絶対値が１４０ｐｐｍ／℃以下であった。
【００２９】特に、第１遷移金属を全量中０．７〜３重
量％含有する本発明の試料Ｎｏ．３３〜３６および３８
〜４９は、機械的品質係数が８８０以上、周波数定数が
２７５０ｋＨｚ・ｍｍ以上、キュリー温度が３００℃以
上、かつ共振周波数の温度係数の絶対値が２０ｐｐｍ／
℃以下であった。
量％含有する本発明の試料Ｎｏ．３３〜３６および３８
〜４９は、機械的品質係数が８８０以上、周波数定数が
２７５０ｋＨｚ・ｍｍ以上、キュリー温度が３００℃以
上、かつ共振周波数の温度係数の絶対値が２０ｐｐｍ／
℃以下であった。
【００３０】一方、点（ｘ，ｙ，ｚ）が本発明の範囲外
の試料Ｎｏ．１０〜１３は、機械的品質係数が１９０以
下、周波数定数が２６００Ｈｚ・ｍ以下、キュリー温度
が３７０℃以上、共振周波数の温度係数の絶対値が１５
０ｐｐｍ／℃であった。
の試料Ｎｏ．１０〜１３は、機械的品質係数が１９０以
下、周波数定数が２６００Ｈｚ・ｍ以下、キュリー温度
が３７０℃以上、共振周波数の温度係数の絶対値が１５
０ｐｐｍ／℃であった。
【００３１】また、ＮｄＮｂ3Ｏ9を全量中２および２５
モル％含有する本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１４および
２０は、それぞれ機械的品質係数が１９０および２０
０、周波数定数が２７８０および２８１０Ｈｚ・ｍ、キ
ュリー温度が４９０および２６０℃、共振周波数の温度
係数が１５０および８７ｐｐｍ／℃であった。
モル％含有する本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１４および
２０は、それぞれ機械的品質係数が１９０および２０
０、周波数定数が２７８０および２８１０Ｈｚ・ｍ、キ
ュリー温度が４９０および２６０℃、共振周波数の温度
係数が１５０および８７ｐｐｍ／℃であった。
【００３２】さらに、ＲｅＮｂ3Ｏ9におけるＲｅがＣ
ｅ、Ｙ、Ｙｂと本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２８〜３０
は、機械的品質係数が４５以下と極端に低い値であっ
た。
ｅ、Ｙ、Ｙｂと本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２８〜３０
は、機械的品質係数が４５以下と極端に低い値であっ
た。
【００３３】さらにまた、ｘ、ｙおよびｚのいずれかが
０である本発明の範囲外の試料Ｎｏ．５０〜５２は、機
械的品質係数が９０以下と低い値であった。
０である本発明の範囲外の試料Ｎｏ．５０〜５２は、機
械的品質係数が９０以下と低い値であった。
【００３４】
【発明の効果】本発明の圧電磁器組成物では、組成式を
特定の範囲内とするとともに、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓ
ｍ、Ｐｒのうち少なくとも１種を所定量含有することに
よって、高いキュリー温度、大きな機械的品質係数およ
び周波数定数で、小さな共振周波数の温度係数を有する
圧電磁器を提供できる。
特定の範囲内とするとともに、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓ
ｍ、Ｐｒのうち少なくとも１種を所定量含有することに
よって、高いキュリー温度、大きな機械的品質係数およ
び周波数定数で、小さな共振周波数の温度係数を有する
圧電磁器を提供できる。
【図１】本発明の圧電磁器組成物の組成範囲を示す組成
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA03 AA10 AA11 AA19 AA20 AA22 AA25 AA27 AA28 AA29 BA10
Claims (3)
- 【請求項１】金属元素として少なくともＬｉ、Ｎｂ、Ｎ
ａおよびＢａを含有し、該金属元素の酸化物のモル比に
よる組成式を ｘＬｉＮｂＯ3・ｙＮａＮｂＯ3・ｚＢａＮｂ2Ｏ6 （ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１） としたとき、前記ｘ、ｙおよびｚで表される点が、下記
点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで囲まれる範囲内に存在する主成
分に対して、ＲｅＮｂ3Ｏ9（ＲｅはＮｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、
ＳｍおよびＬａのうち少なくとも１種）で表される副成
分を全量中３〜２０モル％の割合で含有することを特徴
とする圧電磁器組成物。 ｘ ｙ ｚ Ａ ０．０７ ０．２７ ０．６６ Ｂ ０．１７ ０．２５ ０．５８ Ｃ ０．１４ ０．３６ ０．５０ Ｄ ０．０５ ０．３７ ０．５８ - 【請求項２】第一遷移金属元素のうち少なくとも１種
を、酸化物換算で全量中０．７〜３．０重量％含有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧電磁器組成
物。 - 【請求項３】第一遷移金属元素が、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、ＮｉおよびＣｒであることを特徴とする請求項２記
載の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35631299A JP3771762B2 (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35631299A JP3771762B2 (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001172082A true JP2001172082A (ja) | 2001-06-26 |
| JP3771762B2 JP3771762B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=18448410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35631299A Expired - Fee Related JP3771762B2 (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3771762B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6458287B1 (en) | 2000-05-30 | 2002-10-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element containing the same |
| JP2003055048A (ja) * | 2001-08-16 | 2003-02-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子 |
| US6764609B2 (en) | 2001-10-11 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
-
1999
- 1999-12-15 JP JP35631299A patent/JP3771762B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003055048A (ja) * | 2001-08-16 | 2003-02-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子 |
| US6764609B2 (en) | 2001-10-11 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3771762B2 (ja) | 2006-04-26 |
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