JP2001181041A - 圧電セラミック、圧電セラミック電子部品、および圧電セラミックの製造方法 - Google Patents
圧電セラミック、圧電セラミック電子部品、および圧電セラミックの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的強度が大きく、耐薬品性、耐湿性にす
ぐれた圧電セラミックを提供することを目的とするもの
である。 【構成】 鉛酸化物を含有している圧電セラミックにお
いて、圧電セラミック焼結体を構成する結晶粒が互いに
隣り合って形成されている三重点に主として網目形成酸
化物からなるガラス相が存在しており、かつ互いに隣り
合っている結晶粒の粒界には実質的にガラス相が存在し
ていないことを特徴とする圧電セラミックである。
ぐれた圧電セラミックを提供することを目的とするもの
である。 【構成】 鉛酸化物を含有している圧電セラミックにお
いて、圧電セラミック焼結体を構成する結晶粒が互いに
隣り合って形成されている三重点に主として網目形成酸
化物からなるガラス相が存在しており、かつ互いに隣り
合っている結晶粒の粒界には実質的にガラス相が存在し
ていないことを特徴とする圧電セラミックである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電セラミッ
ク、特に結晶構造に特徴を有する圧電セラミックに関す
る。
ク、特に結晶構造に特徴を有する圧電セラミックに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧電セラミックは、共振子、フィルタ、
表面波フィルタ、赤外線センサ、超音波センサ、圧電ブ
ザー、圧電アクチュエータなどに用いられている。この
圧電セラミックには主にチタン酸ジルコン酸鉛系のセラ
ミック材料が用いられている。通常、この圧電セラミッ
クは、酸化鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウムを主原料
として、これら各成分を所定比率で配合し、混合したの
ち成形し、この成形体を焼成したものである。この種の
圧電セラミックには、圧電セラミックにガラス成分を含
有させたものがある。このような圧電セラミックとして
は、特開昭５８−２０４５７９号公報、特開平４−３０
５０５７号公報、特開平５−１１４３０８号公報に開示
されている。特開昭５８−２０４５７９号公報は、圧電
セラミックにケイ酸ガラス化合物、ソーダガラス化合
物、あるいは鉛化合物を１〜３０ｗｔ％含有させたもの
である。特開平４−３０５０５７号公報は、燒結体の結
晶粒界に粒界相としてガラス成分を結晶化させたもので
ある。また特開平５−１１４３０８号は強誘電性セラミ
ックをガラスのマトリックスに分散させたものである。
表面波フィルタ、赤外線センサ、超音波センサ、圧電ブ
ザー、圧電アクチュエータなどに用いられている。この
圧電セラミックには主にチタン酸ジルコン酸鉛系のセラ
ミック材料が用いられている。通常、この圧電セラミッ
クは、酸化鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウムを主原料
として、これら各成分を所定比率で配合し、混合したの
ち成形し、この成形体を焼成したものである。この種の
圧電セラミックには、圧電セラミックにガラス成分を含
有させたものがある。このような圧電セラミックとして
は、特開昭５８−２０４５７９号公報、特開平４−３０
５０５７号公報、特開平５−１１４３０８号公報に開示
されている。特開昭５８−２０４５７９号公報は、圧電
セラミックにケイ酸ガラス化合物、ソーダガラス化合
物、あるいは鉛化合物を１〜３０ｗｔ％含有させたもの
である。特開平４−３０５０５７号公報は、燒結体の結
晶粒界に粒界相としてガラス成分を結晶化させたもので
ある。また特開平５−１１４３０８号は強誘電性セラミ
ックをガラスのマトリックスに分散させたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の圧電セラミックはガラスがマトリックス成分となって
おり、結晶粒の粒界相にガラスが存在している。このた
め、圧電セラミックの機械的強度、酸やアルカリに対す
る耐薬品性、耐湿性に劣り、信頼性を改善する必要があ
った。
の圧電セラミックはガラスがマトリックス成分となって
おり、結晶粒の粒界相にガラスが存在している。このた
め、圧電セラミックの機械的強度、酸やアルカリに対す
る耐薬品性、耐湿性に劣り、信頼性を改善する必要があ
った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る圧
電セラミックは、鉛酸化物を含有している圧電セラミッ
クにおいて、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互
いに隣り合って形成されている三重点に主として網目形
成酸化物からなるガラス相が存在しており、かつ互いに
隣り合っている前記結晶粒の粒界には実質的に前記ガラ
ス相が存在していないことを特徴とする。
電セラミックは、鉛酸化物を含有している圧電セラミッ
クにおいて、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互
いに隣り合って形成されている三重点に主として網目形
成酸化物からなるガラス相が存在しており、かつ互いに
隣り合っている前記結晶粒の粒界には実質的に前記ガラ
ス相が存在していないことを特徴とする。
【０００５】また、本願第２の発明に係る圧電セラミッ
クは、鉛酸化物を含有している圧電セラミックにおい
て、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互いに隣り
合って形成されている三重点に主として網目形成酸化物
からなるガラス相が存在しており、かつ前記結晶粒の総
量に対する前記網目形成酸化物の総量が１００〜７００
ｐｐｍであることを特徴とする。
クは、鉛酸化物を含有している圧電セラミックにおい
て、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互いに隣り
合って形成されている三重点に主として網目形成酸化物
からなるガラス相が存在しており、かつ前記結晶粒の総
量に対する前記網目形成酸化物の総量が１００〜７００
ｐｐｍであることを特徴とする。
【０００６】また、本願第３の発明に係る圧電セラミッ
ク電子部品は、第１の発明または第２の発明に記載の圧
電セラミックと、前記圧電セラミックに形成された電極
とを含むことを特徴とする。
ク電子部品は、第１の発明または第２の発明に記載の圧
電セラミックと、前記圧電セラミックに形成された電極
とを含むことを特徴とする。
【０００７】また、本願第４の発明に係る圧電セラミッ
クの製造方法は、鉛酸化物を含有する圧電セラミック材
料と網目形成酸化物とを焼成し、結晶粒が互いに隣り合
って形成されている三重点に主として網目形成酸化物か
らなるガラス相が存在してなる圧電セラミックを得る圧
電セラミックの製造方法であって、前記圧電セラミック
材料を焼結させて結晶粒となす過程において、前記網目
形成酸化物を前記三重点に偏析させてガラス相とするこ
とを特徴とする。ここで、上記ガラス相は、実質的に、
結晶粒と結晶粒との界面に存在せず、三重点に集中して
存在している。なお、本発明でいう「実質的にガラス相
が存在していない」とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
を用いて１０万倍の倍率で観察し、ガラス相の存在を視
認できない程度のものを指す。また、上記ガラス相は、
Ｐｂ，Ｓｉ，Ａｌなどの元素を含む酸化物から構成され
る。また、上記ガラス相には微結晶粒が含有されていて
もよく、この微結晶粒には主にＡｌが含有されている。
Ｐｂ成分はＰｂを含む圧電セラミック材料を焼成する過
程で圧電セラミックの結晶粒の粒界に生成した液相成分
が、その表面張力によって三重点に偏析し、焼結して三
重点相になったものである。また、Ｓｉ，Ａｌ成分は圧
電セラミック材料に添加したものや、製造工程で混入し
たものが、圧電セラミック材料を焼成する過程で圧電セ
ラミックの結晶粒の粒界に生成した液相部分が、その表
面張力によって三重点相に偏析し、焼結して三重点相に
なったものである。三重点に存在するＳｉ，Ａｌ成分の
酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などは、ガラス形成能
を有する網目形成酸化物であり、この網目形成酸化物の
総量としては、１００〜７００ｐｐｍが最適である。網
目形成酸化物の総量が上記範囲にあれば、結晶粒と結晶
粒三重点相との形成が確実に行え、圧電セラミックの機
械的強度、酸やアルカリに対する耐薬品性、耐湿性、信
頼性を改善することができる。なお、１００ｐｐｍ未満
では、網目形成酸化物の液相成分が結晶粒の粒界に生成
するものの三重点相に偏析するまでは至らず、粒界に網
目形成酸化物が残留し、機械的強度の改善や耐薬品性の
改善が見られないからである。また７００ｐｐｍを超え
ると、一旦三重点相に偏析した網目形成酸化物の液相成
分が粒界に溢れ出し、従来のようにガラスをマトリック
ス成分とする圧電セラミックとなってしまい、機械的強
度が低下するからである。
クの製造方法は、鉛酸化物を含有する圧電セラミック材
料と網目形成酸化物とを焼成し、結晶粒が互いに隣り合
って形成されている三重点に主として網目形成酸化物か
らなるガラス相が存在してなる圧電セラミックを得る圧
電セラミックの製造方法であって、前記圧電セラミック
材料を焼結させて結晶粒となす過程において、前記網目
形成酸化物を前記三重点に偏析させてガラス相とするこ
とを特徴とする。ここで、上記ガラス相は、実質的に、
結晶粒と結晶粒との界面に存在せず、三重点に集中して
存在している。なお、本発明でいう「実質的にガラス相
が存在していない」とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
を用いて１０万倍の倍率で観察し、ガラス相の存在を視
認できない程度のものを指す。また、上記ガラス相は、
Ｐｂ，Ｓｉ，Ａｌなどの元素を含む酸化物から構成され
る。また、上記ガラス相には微結晶粒が含有されていて
もよく、この微結晶粒には主にＡｌが含有されている。
Ｐｂ成分はＰｂを含む圧電セラミック材料を焼成する過
程で圧電セラミックの結晶粒の粒界に生成した液相成分
が、その表面張力によって三重点に偏析し、焼結して三
重点相になったものである。また、Ｓｉ，Ａｌ成分は圧
電セラミック材料に添加したものや、製造工程で混入し
たものが、圧電セラミック材料を焼成する過程で圧電セ
ラミックの結晶粒の粒界に生成した液相部分が、その表
面張力によって三重点相に偏析し、焼結して三重点相に
なったものである。三重点に存在するＳｉ，Ａｌ成分の
酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などは、ガラス形成能
を有する網目形成酸化物であり、この網目形成酸化物の
総量としては、１００〜７００ｐｐｍが最適である。網
目形成酸化物の総量が上記範囲にあれば、結晶粒と結晶
粒三重点相との形成が確実に行え、圧電セラミックの機
械的強度、酸やアルカリに対する耐薬品性、耐湿性、信
頼性を改善することができる。なお、１００ｐｐｍ未満
では、網目形成酸化物の液相成分が結晶粒の粒界に生成
するものの三重点相に偏析するまでは至らず、粒界に網
目形成酸化物が残留し、機械的強度の改善や耐薬品性の
改善が見られないからである。また７００ｐｐｍを超え
ると、一旦三重点相に偏析した網目形成酸化物の液相成
分が粒界に溢れ出し、従来のようにガラスをマトリック
ス成分とする圧電セラミックとなってしまい、機械的強
度が低下するからである。
【０００８】また、本発明の圧電セラミックにて種々の
圧電セラミック電子部品が構成される。たとえば、この
ような圧電セラミック電子部品の具体的なものとして
は、たとえば、共振子、フィルタ、表面波フィルタ、赤
外線センサ、超音波センサ、圧電ブザー、圧電アクチュ
エータがある。このような圧電セラミック電子部品に
は、圧電セラミックに電極が形成されている。
圧電セラミック電子部品が構成される。たとえば、この
ような圧電セラミック電子部品の具体的なものとして
は、たとえば、共振子、フィルタ、表面波フィルタ、赤
外線センサ、超音波センサ、圧電ブザー、圧電アクチュ
エータがある。このような圧電セラミック電子部品に
は、圧電セラミックに電極が形成されている。
【０００９】本発明において、圧電セラミックとして
は、鉛酸化物を含有しているセラミックを意味し、チタ
ン酸鉛系セラミック、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミッ
ク、メタニオブ酸鉛系セラミック、鉛含有複合ペロブス
カイト系セラミックなどがある。
は、鉛酸化物を含有しているセラミックを意味し、チタ
ン酸鉛系セラミック、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミッ
ク、メタニオブ酸鉛系セラミック、鉛含有複合ペロブス
カイト系セラミックなどがある。
【００１０】チタン酸鉛系セラミックとしては、真性お
よび変性チタン酸鉛系セラミックがある。変性チタン酸
鉛系セラミックとしては、Ｃｒ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2
Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｎＯ2 などの遷移金属酸化物を添加
したもの、ＰｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどの
アルカリ土類酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3など
の希土類酸化物で置換したもの、およびＰｂＴｉＯ3の
一部を後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少な
くとも１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成
分系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこ
れらの組み合わせがある。また、チタン酸ジルコン酸鉛
系セラミックとしては、真性および変性チタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミックがある。変性チタン酸ジルコン酸鉛
系セラミックとしては、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3にＣｒ2
Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，酸化マンガン
（ＭｎＯ2）などの遷移金属酸化物を添加したもの、Ｐ
ｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類
酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3などの希土類酸化
物で置換したもの、およびＰｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3の一
部を後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少なく
とも１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。さらに、メタニオブ酸鉛系セラ
ミックとしては、真性および変性メタニオブ酸鉛系セラ
ミックがある。変性メタニオブ酸鉛系セラミックとして
は、単純酸化物からなるＣｒ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ
2Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｎＯ2 などの遷移金属酸化物を添加
したもの、ＰｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどの
アルカリ土類酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3など
の希土類酸化物で置換したもの、およびメタニオブ酸鉛
に後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少なくと
も１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。さらにまた、鉛含有複合ペロブ
スカイト系セラミックとしては、後述する一般式（Ｉ）
〜（ＶＩ）で示される鉛含有複合ペロブスカイト化合物
の他、それらの２種以上もしくはそれらの少なくとも１
種と他の複合ペロブスカイト化合物とからなる２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。たとえば、Ｐｂ（Ｆｅ
2/3Ｗ1/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3などの１成
分系、Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ
1/3）Ｏ3などの２成分系、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ
1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3などの３成分系複
合ペロブスカイト化合物などがある。前記複合ペロブス
カイト型化合物の代表的なものとしては、 一般式（Ｉ）：Ａ2+（Ｂ1/3 2+Ｂ2/3 5+）Ｏ3で示される
化合物、たとえば、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｂａ
（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｂａ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，
Ｓｒ（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｔａ
2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/3
Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3などが
ある。 一般式（ＩＩ）：Ａ2+（Ｂ1/2 3+Ｂ1/2 5+）Ｏ3で示され
る化合物、たとえば、Ｂａ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｂ
ａ（Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｃａ（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｔａ
1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｓｃ1 /2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｓｃ1/2
Ｔａ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｙｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｙ
ｂ1/2Ｔａ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｌｕ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ
（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3などがある。 一般式（ＩＩＩ）：Ａ2+（Ｂ1/2 2+Ｂ1/2 6+）Ｏ3で示さ
れる化合物、たとえば、Ｐｂ（Ｃｄ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐ
ｂ（Ｍｎ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/2Ｗ1/2）Ｏ 3，Ｐ
ｂ（Ｍｇ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐ
ｂ（Ｎｉ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3，
Ｐｂ（Ｍｎ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1 /2Ｔｅ1/2）
Ｏ3などがある。 一般式（ＩＶ）：Ａ2+（Ｂ2/3 3+Ｂ1/3 6+）Ｏ3で示され
る化合物、たとえば、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/2）Ｏ3があ
る。 一般式（Ｖ）：Ａ3+（Ｂ1/2 2+Ｂ1/2 4+）Ｏ3で示される
化合物、たとえば、Ｌａ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3，Ｎｄ
（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3がある。 一般式（ＶＩ）：（Ａ1/2 1+Ａ3+）ＢＯ3で示される化合
物、たとえば、（Ｎａ1/ 2Ｌａ1/2）ＴｉＯ3，（Ｋ1/2Ｌ
ａ1/2）ＴｉＯ3がある。
よび変性チタン酸鉛系セラミックがある。変性チタン酸
鉛系セラミックとしては、Ｃｒ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2
Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｎＯ2 などの遷移金属酸化物を添加
したもの、ＰｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどの
アルカリ土類酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3など
の希土類酸化物で置換したもの、およびＰｂＴｉＯ3の
一部を後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少な
くとも１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成
分系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこ
れらの組み合わせがある。また、チタン酸ジルコン酸鉛
系セラミックとしては、真性および変性チタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミックがある。変性チタン酸ジルコン酸鉛
系セラミックとしては、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3にＣｒ2
Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，酸化マンガン
（ＭｎＯ2）などの遷移金属酸化物を添加したもの、Ｐ
ｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類
酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3などの希土類酸化
物で置換したもの、およびＰｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3の一
部を後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少なく
とも１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。さらに、メタニオブ酸鉛系セラ
ミックとしては、真性および変性メタニオブ酸鉛系セラ
ミックがある。変性メタニオブ酸鉛系セラミックとして
は、単純酸化物からなるＣｒ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ
2Ｏ5，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｎＯ2 などの遷移金属酸化物を添加
したもの、ＰｂサイトをＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどの
アルカリ土類酸化物やＬａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3など
の希土類酸化物で置換したもの、およびメタニオブ酸鉛
に後述する一般式（Ｉ）〜（ＶＩ）で示される少なくと
も１種の複合ペロブスカイト化合物で置換した２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。さらにまた、鉛含有複合ペロブ
スカイト系セラミックとしては、後述する一般式（Ｉ）
〜（ＶＩ）で示される鉛含有複合ペロブスカイト化合物
の他、それらの２種以上もしくはそれらの少なくとも１
種と他の複合ペロブスカイト化合物とからなる２成分
系、３成分系その他の多成分系セラミックあるいはこれ
らの組み合わせがある。たとえば、Ｐｂ（Ｆｅ
2/3Ｗ1/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3などの１成
分系、Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ
1/3）Ｏ3などの２成分系、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ
1/2）Ｏ3−Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3などの３成分系複
合ペロブスカイト化合物などがある。前記複合ペロブス
カイト型化合物の代表的なものとしては、 一般式（Ｉ）：Ａ2+（Ｂ1/3 2+Ｂ2/3 5+）Ｏ3で示される
化合物、たとえば、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｂａ
（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｂａ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，
Ｓｒ（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｔａ
2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/3
Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3などが
ある。 一般式（ＩＩ）：Ａ2+（Ｂ1/2 3+Ｂ1/2 5+）Ｏ3で示され
る化合物、たとえば、Ｂａ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｂ
ａ（Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｃａ（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）
Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｔａ
1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｓｃ1 /2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｓｃ1/2
Ｔａ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｙｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｙ
ｂ1/2Ｔａ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｌｕ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3，Ｐｂ
（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3などがある。 一般式（ＩＩＩ）：Ａ2+（Ｂ1/2 2+Ｂ1/2 6+）Ｏ3で示さ
れる化合物、たとえば、Ｐｂ（Ｃｄ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐ
ｂ（Ｍｎ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/2Ｗ1/2）Ｏ 3，Ｐ
ｂ（Ｍｇ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐ
ｂ（Ｎｉ1/2Ｗ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3，
Ｐｂ（Ｍｎ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1 /2Ｔｅ1/2）
Ｏ3などがある。 一般式（ＩＶ）：Ａ2+（Ｂ2/3 3+Ｂ1/3 6+）Ｏ3で示され
る化合物、たとえば、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/2）Ｏ3があ
る。 一般式（Ｖ）：Ａ3+（Ｂ1/2 2+Ｂ1/2 4+）Ｏ3で示される
化合物、たとえば、Ｌａ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3，Ｎｄ
（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3がある。 一般式（ＶＩ）：（Ａ1/2 1+Ａ3+）ＢＯ3で示される化合
物、たとえば、（Ｎａ1/ 2Ｌａ1/2）ＴｉＯ3，（Ｋ1/2Ｌ
ａ1/2）ＴｉＯ3がある。
【００１１】また、本発明の特徴である酸化物セラミッ
クからなる結晶粒と結晶粒によって形成される三重点に
ガラス相が形成されている構造とするには、圧電セラミ
ックの配合組成、原料の粒度、焼成条件などが挙げられ
るが、原料中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の網目形成酸化物
量の最適化が最も効果的である。
クからなる結晶粒と結晶粒によって形成される三重点に
ガラス相が形成されている構造とするには、圧電セラミ
ックの配合組成、原料の粒度、焼成条件などが挙げられ
るが、原料中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の網目形成酸化物
量の最適化が最も効果的である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、この発明を実施例に沿っ
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は、本発明にかかる圧電セラミックを
ＴＥＭで観察したＴＥＭ像写真を模式化した図である。
図１において、１は鉛酸化物を含有する圧電セラミック
の焼結体の一部分を示す。２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ
結晶粒である。３は結晶粒２ａ、２ｂ、２ｃによって囲
まれた三重点である。４は三重点に満たされたガラス相
である。５は微結晶粒であり、ガラス相４中に点在して
いる。また、図２は網目形成酸化物の添加量が１００ｐ
ｐｍより少ない圧電セラミックをＴＥＭで観察したＴＥ
Ｍ像写真を模式化した図である。図２において、１１は
鉛酸化物を含有する圧電セラミックの焼結体の一部分を
示す。１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ結晶粒であ
る。１３は結晶粒１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって囲ま
れた三重点である。１４は三重点および結晶粒１２ａ、
１２ｂ、１２ｃの粒界に存在するガラス相である。
ＴＥＭで観察したＴＥＭ像写真を模式化した図である。
図１において、１は鉛酸化物を含有する圧電セラミック
の焼結体の一部分を示す。２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ
結晶粒である。３は結晶粒２ａ、２ｂ、２ｃによって囲
まれた三重点である。４は三重点に満たされたガラス相
である。５は微結晶粒であり、ガラス相４中に点在して
いる。また、図２は網目形成酸化物の添加量が１００ｐ
ｐｍより少ない圧電セラミックをＴＥＭで観察したＴＥ
Ｍ像写真を模式化した図である。図２において、１１は
鉛酸化物を含有する圧電セラミックの焼結体の一部分を
示す。１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ結晶粒であ
る。１３は結晶粒１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって囲ま
れた三重点である。１４は三重点および結晶粒１２ａ、
１２ｂ、１２ｃの粒界に存在するガラス相である。
【００１４】以下に具体的にこの発明の圧電セラミック
について説明する。 （実施例１）原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，
ＭｎＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｒＯ3，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3を
それぞれ準備した。各原料を用いて、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3を主成分と
し、副成分のＣｒ2Ｏ3（０．０１ｗｔ％）からなる圧電
セラミックが得られるように秤量した。なお、表１には
圧電セラミックに含有されるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3等の網
目形成酸化物の総量を示した。秤量した原料を１６〜２
０時間湿式混合した。この混合物を脱水、乾燥し、９３
０℃で２時間仮焼した。仮焼原料を粉砕し、ポリビニル
アルコール、ポリエチレングリコールを含むバインダー
を添加混合し、スプレー造粒乾燥した。この造粒原料を
プレス成形して成形体を得た。この成形体を最高温度域
１１５０℃で焼成して５ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍの
板状の圧電セラミック板の試料を作成した。
について説明する。 （実施例１）原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，
ＭｎＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｒＯ3，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3を
それぞれ準備した。各原料を用いて、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3を主成分と
し、副成分のＣｒ2Ｏ3（０．０１ｗｔ％）からなる圧電
セラミックが得られるように秤量した。なお、表１には
圧電セラミックに含有されるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3等の網
目形成酸化物の総量を示した。秤量した原料を１６〜２
０時間湿式混合した。この混合物を脱水、乾燥し、９３
０℃で２時間仮焼した。仮焼原料を粉砕し、ポリビニル
アルコール、ポリエチレングリコールを含むバインダー
を添加混合し、スプレー造粒乾燥した。この造粒原料を
プレス成形して成形体を得た。この成形体を最高温度域
１１５０℃で焼成して５ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍの
板状の圧電セラミック板の試料を作成した。
【００１５】次に、この試料を用いて粒界におけるガラ
ス相の有無の調査、機械的強度試験、耐薬品性試験およ
び耐湿性試験を実施した。まず、粒界におけるガラス相
の有無の調査は、試料の圧電セラミックを機械研磨で両
面研磨して厚み約２０μｍとし、さらにアルゴンアトム
ビームを照射して薄片にし、これを元素分析用のＥＤＸ
付属のＴＥＭ（日本電子製ＪＥＭ−２０１０）を用い
て、互いに隣り合う結晶粒によって形成される三重点に
ついて観察することにより行った。また、機械的強度試
験は、試料の圧電セラミックを１５ｍｍの間隔で梁の上
に置いて２点支持し、２点間の試料中央に上から荷重を
加える３点曲げ強度を測定することによって行った。ま
た、耐薬品性試験は、試料の圧電セラミックをアルカリ
溶液（ｐＨ：１１．５）に３０分間浸漬し、試料を洗浄
したのち抗折強度を測定することによって行った。ま
た、耐湿性試験は、試料の圧電セラミックを相対湿度９
５％の雰囲気に１０００時間放置し、放置前後の機械的
品質係数の値の変化率を測定することによって行った。
これらの結果を表１に示した。
ス相の有無の調査、機械的強度試験、耐薬品性試験およ
び耐湿性試験を実施した。まず、粒界におけるガラス相
の有無の調査は、試料の圧電セラミックを機械研磨で両
面研磨して厚み約２０μｍとし、さらにアルゴンアトム
ビームを照射して薄片にし、これを元素分析用のＥＤＸ
付属のＴＥＭ（日本電子製ＪＥＭ−２０１０）を用い
て、互いに隣り合う結晶粒によって形成される三重点に
ついて観察することにより行った。また、機械的強度試
験は、試料の圧電セラミックを１５ｍｍの間隔で梁の上
に置いて２点支持し、２点間の試料中央に上から荷重を
加える３点曲げ強度を測定することによって行った。ま
た、耐薬品性試験は、試料の圧電セラミックをアルカリ
溶液（ｐＨ：１１．５）に３０分間浸漬し、試料を洗浄
したのち抗折強度を測定することによって行った。ま
た、耐湿性試験は、試料の圧電セラミックを相対湿度９
５％の雰囲気に１０００時間放置し、放置前後の機械的
品質係数の値の変化率を測定することによって行った。
これらの結果を表１に示した。
【００１６】ＴＥＭ観察によれば、三重点は一辺が４０
０〜５００ｎｍ程度の大きさで、ほぼ三角形の形状であ
り、ガラス相で満たされていた。このガラス相は網目形
成酸化物と微結晶粒から構成されることが確認できた。
網目形成酸化物の組成分析を行ったところ、Ｐｂ，Ｓ
ｉ，Ａｌが検出され、微結晶粒からはＡｌが検出され
た。
０〜５００ｎｍ程度の大きさで、ほぼ三角形の形状であ
り、ガラス相で満たされていた。このガラス相は網目形
成酸化物と微結晶粒から構成されることが確認できた。
網目形成酸化物の組成分析を行ったところ、Ｐｂ，Ｓ
ｉ，Ａｌが検出され、微結晶粒からはＡｌが検出され
た。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１において、試料番号１、２のものはガ
ラス相の三重点への偏析が不十分であり、粒界にガラス
相が存在しているため、機械的強度の改善効果がみられ
ず、耐薬品性、耐湿性も向上していない。また、試料番
号１０、１１、１２のものは三重点にガラス相の形成が
みられるものの、粒界にもガラス相が形成されているた
め、機械的強度が小さくなり、耐薬品性、耐湿性も向上
していない。 （実施例２〜７）その他の実施例として、表２に示す組
成系について説明する。
ラス相の三重点への偏析が不十分であり、粒界にガラス
相が存在しているため、機械的強度の改善効果がみられ
ず、耐薬品性、耐湿性も向上していない。また、試料番
号１０、１１、１２のものは三重点にガラス相の形成が
みられるものの、粒界にもガラス相が形成されているた
め、機械的強度が小さくなり、耐薬品性、耐湿性も向上
していない。 （実施例２〜７）その他の実施例として、表２に示す組
成系について説明する。
【００１９】原料として、ＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，
ＭｎＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＮｉO，Cｏ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｓｂ
2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3をそれぞれ準備し
た。各原料を用いて、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）0.10（Ｚ
ｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例２）、Ｐｂ（Ｃｏ1/3
Ｎｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例
３）、Ｐｂ（Ｓｎ1/2Ｓｂ1/2）0.10（Ｚｒ0.40Ｔ
ｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例４）、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ1/3
Ｓｂ1/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例
５）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔ
ｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例６）、ＰｂＴｉＯ3（実施例
７）組成系の圧電セラミックが得られるように秤量し
た。また、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などの網目形成酸化物を
添加し、その総量を表２に示した。秤量した原料を１６
〜２０時間湿式混合した。この混合物を脱水、乾燥し、
表２に示す温度で２時間仮焼した。仮焼原料を粉砕し、
ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールを含む
バインダーを添加混合し、スプレー造粒乾燥した。この
造粒原料をプレス成形して成形体を得た。この成形体を
表２に示す最高温度域で焼成して５ｍｍ×３０ｍｍ×
０．３ｍｍの板状の圧電セラミック板の試料を作成し
た。
ＭｎＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＮｉO，Cｏ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｓｂ
2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3をそれぞれ準備し
た。各原料を用いて、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）0.10（Ｚ
ｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例２）、Ｐｂ（Ｃｏ1/3
Ｎｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例
３）、Ｐｂ（Ｓｎ1/2Ｓｂ1/2）0.10（Ｚｒ0.40Ｔ
ｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例４）、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ1/3
Ｓｂ1/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例
５）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.10（Ｚｒ0.40Ｔ
ｉ0.50）0.90Ｏ3（実施例６）、ＰｂＴｉＯ3（実施例
７）組成系の圧電セラミックが得られるように秤量し
た。また、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3などの網目形成酸化物を
添加し、その総量を表２に示した。秤量した原料を１６
〜２０時間湿式混合した。この混合物を脱水、乾燥し、
表２に示す温度で２時間仮焼した。仮焼原料を粉砕し、
ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールを含む
バインダーを添加混合し、スプレー造粒乾燥した。この
造粒原料をプレス成形して成形体を得た。この成形体を
表２に示す最高温度域で焼成して５ｍｍ×３０ｍｍ×
０．３ｍｍの板状の圧電セラミック板の試料を作成し
た。
【００２０】この試料を用いて実施例１と同じように、
機械的強度、耐薬品性、耐湿性についてそれぞれ調べ、
表２に示した。
機械的強度、耐薬品性、耐湿性についてそれぞれ調べ、
表２に示した。
【００２１】
【表２】
【００２２】また、試料の圧電セラミックについて、互
いに隣り合う結晶粒によって形成される三重点につい
て、実施例１と同じように透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
で観察した。
いに隣り合う結晶粒によって形成される三重点につい
て、実施例１と同じように透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
で観察した。
【００２３】ＴＥＭ観察によれば、三重点は実施例１と
同じように、ほぼ三角形の形状であり、ガラス相で満た
されていた。このガラス相は網目形成酸化物と微結晶粒
から構成されることが確認できた。網目形成酸化物の組
成分析を行ったところ、Ｐｂ，Ｓｉが検出され、微結晶
粒からＰｂ，Ｓｉが検出された。微結晶粒からはそのほ
かＡｌ2Ｏ3も観察された。これらの実施例から明らかな
ように、結晶粒の三重点のみにガラス相との形成が確実
に行え、圧電セラミックの機械的強度、酸やアルカリに
対する耐薬品性、耐湿性、信頼性を改善することができ
る。
同じように、ほぼ三角形の形状であり、ガラス相で満た
されていた。このガラス相は網目形成酸化物と微結晶粒
から構成されることが確認できた。網目形成酸化物の組
成分析を行ったところ、Ｐｂ，Ｓｉが検出され、微結晶
粒からＰｂ，Ｓｉが検出された。微結晶粒からはそのほ
かＡｌ2Ｏ3も観察された。これらの実施例から明らかな
ように、結晶粒の三重点のみにガラス相との形成が確実
に行え、圧電セラミックの機械的強度、酸やアルカリに
対する耐薬品性、耐湿性、信頼性を改善することができ
る。
【００２４】この発明にかかる圧電セラミックに、駆動
電極や検出電極を形成することにより、たとえば、共振
子，フィルタ、表面波フィルタ、赤外線センサ、超音波
センサ、圧電ブザー、圧電アクチュエータがある。
電極や検出電極を形成することにより、たとえば、共振
子，フィルタ、表面波フィルタ、赤外線センサ、超音波
センサ、圧電ブザー、圧電アクチュエータがある。
【００２５】
【発明の効果】この発明による圧電セラミックによれ
ば、機械的強度が大きく、耐薬品性、耐湿性のすぐれた
ものが得られる。また、この発明の圧電セラミック電子
部品によれば、機械的強度、耐薬品性、耐湿性が改善さ
れるため、特性劣化が生じにくい品質に優れたものを提
供することができる。
ば、機械的強度が大きく、耐薬品性、耐湿性のすぐれた
ものが得られる。また、この発明の圧電セラミック電子
部品によれば、機械的強度、耐薬品性、耐湿性が改善さ
れるため、特性劣化が生じにくい品質に優れたものを提
供することができる。
【図１】 本発明の圧電セラミックの透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）で観察したＴＥＭ像写真を模式化した図であ
る。
（ＴＥＭ）で観察したＴＥＭ像写真を模式化した図であ
る。
【図２】 従来の圧電セラミックの透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）で観察したＴＥＭ像写真を模式化した図であ
る。
（ＴＥＭ）で観察したＴＥＭ像写真を模式化した図であ
る。
１ 圧電セラミックの焼結体 ２ａ，２ｂ，２ｃ 結晶粒 ３ 三重点 ４ ガラス相 ５ 微結晶粒
Claims (4)
- 【請求項１】 鉛酸化物を含有している圧電セラミック
において、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互い
に隣り合って形成されている三重点に主として網目形成
酸化物からなるガラス相が存在しており、かつ互いに隣
り合っている前記結晶粒の粒界には実質的に前記ガラス
相が存在していないことを特徴とする圧電セラミック。 - 【請求項２】 鉛酸化物を含有している圧電セラミック
において、前記圧電セラミックを構成する結晶粒が互い
に隣り合って形成されている三重点に主として網目形成
酸化物からなるガラス相が存在しており、かつ前記結晶
粒の総量に対する前記網目形成酸化物の総量が１００〜
７００ｐｐｍであることを特徴とする圧電セラミック。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の圧電セ
ラミックと、前記圧電セラミックに形成された電極とを
含むことを特徴とする圧電セラミック電子部品。 - 【請求項４】 鉛酸化物を含有する圧電セラミック材料
と網目形成酸化物とを焼成し、結晶粒が互いに隣り合っ
て形成されている三重点に主として網目形成酸化物から
なるガラス相が存在してなる圧電セラミックを得る圧電
セラミックの製造方法であって、 前記圧電セラミック材料を焼結させて結晶粒となす過程
において、前記網目形成酸化物を前記三重点に偏析させ
てガラス相とすることを特徴とする圧電セラミックの製
造方法。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514848B2 (en) | 2004-02-17 | 2009-04-07 | Denso Corporation | Piezoelectric stack and production method of piezoelectric stack |
| US8212455B2 (en) | 2008-01-30 | 2012-07-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive film element and method manufacturing the same |
| US8084924B2 (en) * | 2008-03-21 | 2011-12-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive film element having wavy grain boundaries |
| JP2011195383A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Kyocera Corp | 圧電体およびそれを用いた圧電素子 |
| JP2012156160A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-16 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
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