JP2001328865A - 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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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁
器組成物のＱmax を向上させ、鉛または鉛化合物をまっ
たく含まないまたは少量のみ含み、かつ、実用に供しう
る程度のＱmax を示す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を提供する。 【解決手段】 圧電磁器組成物は、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔｉお
よび酸素からなるビスマス層状化合物を主成分とする圧
電磁器組成物において、主成分となるビスマス層状化合
物中のＳｒ、ＢｉおよびＴｉのｍｏｌ比をａ：ｂ：ｃと
したとき、０．１３≦ａ／ｃ＜０．２５、かつ、３．５
≦（２ａ＋３ｂ）／ｃ≦３．７５の関係を満たす。
器組成物のＱmax を向上させ、鉛または鉛化合物をまっ
たく含まないまたは少量のみ含み、かつ、実用に供しう
る程度のＱmax を示す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を提供する。 【解決手段】 圧電磁器組成物は、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔｉお
よび酸素からなるビスマス層状化合物を主成分とする圧
電磁器組成物において、主成分となるビスマス層状化合
物中のＳｒ、ＢｉおよびＴｉのｍｏｌ比をａ：ｂ：ｃと
したとき、０．１３≦ａ／ｃ＜０．２５、かつ、３．５
≦（２ａ＋３ｂ）／ｃ≦３．７５の関係を満たす。
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ので、
製造過程において鉛酸化物の蒸発のために製品の均一性
が低下するという問題があった。この問題を防止するた
めには、組成中に鉛をまったく含まない圧電磁器組成物
または組成中に鉛を少量のみ含む圧電磁器組成物を用い
ることが好ましい。ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 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ので、
製造過程において鉛酸化物の蒸発のために製品の均一性
が低下するという問題があった。この問題を防止するた
めには、組成中に鉛をまったく含まない圧電磁器組成物
または組成中に鉛を少量のみ含む圧電磁器組成物を用い
ることが好ましい。ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 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】ところが、一般に圧電
セラミック素子、特に、圧電セラミック発振子などに用
いられる材料としては、帯域内、すなわち、共振周波数
と反共振周波数の間の周波数における電気的品質係数Ｑ
（１／ｔａｎδ）の最大値Ｑmax が大きいことが望まし
いが、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 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、実用に供しうるに
十分な程度のＱmax が得られないという問題があった。
セラミック素子、特に、圧電セラミック発振子などに用
いられる材料としては、帯域内、すなわち、共振周波数
と反共振周波数の間の周波数における電気的品質係数Ｑ
（１／ｔａｎδ）の最大値Ｑmax が大きいことが望まし
いが、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 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、実用に供しうるに
十分な程度のＱmax が得られない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
ｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物のＱ
max を向上させ、鉛または鉛化合物をまったく含まない
または少量のみ含み、かつ、実用に供しうる程度のＱ
max を示す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。
ｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主成分とする圧電磁器組成物のＱ
max を向上させ、鉛または鉛化合物をまったく含まない
または少量のみ含み、かつ、実用に供しうる程度のＱ
max を示す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、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔｉおよび酸素からなるビス
マス層状化合物を主成分とする圧電磁器組成物におい
て、主成分となるビスマス層状化合物中のＳｒ、Ｂｉお
よびＴｉのｍｏｌ比をａ：ｂ：ｃとしたとき、０．１３
≦ａ／ｃ＜０．２５、かつ、３．５≦（２ａ＋３ｂ）／
ｃ≦３．７５の関係を満たすことを特徴とする、圧電磁
器組成物である。この発明にかかる圧電磁器組成物で
は、Ｓｒ以外の２価の金属元素またはＢｉ以外の３価の
金属元素を、主成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対して０．０
５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有してもよい。この場
合、主成分中に含有されるＳｒ以外の２価の金属元素
は、たとえばＭｇ、Ｃａ、ＢａおよびＰｂから選ばれる
少なくとも１種である。また、この場合、主成分中に含
有されるＢｉ以外の３価の金属元素は、たとえばＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ
およびＹｂから選ばれる少なくとも１種である。また、
この発明にかかる圧電磁器組成物では、主成分中のＴ
ｉ、１ｍｏｌに対してＺｒを０．２５ｍｏｌ未満（０を
含まない）含有してもよい。さらに、この発明にかかる
圧電磁器組成物では、ＭｎをＭｎＣＯ3 に換算して１．
５重量％以下（０を含まない）含有してもよい。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、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔｉおよび酸素からなるビス
マス層状化合物を主成分とする圧電磁器組成物におい
て、主成分となるビスマス層状化合物中のＳｒ、Ｂｉお
よびＴｉのｍｏｌ比をａ：ｂ：ｃとしたとき、０．１３
≦ａ／ｃ＜０．２５、かつ、３．５≦（２ａ＋３ｂ）／
ｃ≦３．７５の関係を満たすことを特徴とする、圧電磁
器組成物である。この発明にかかる圧電磁器組成物で
は、Ｓｒ以外の２価の金属元素またはＢｉ以外の３価の
金属元素を、主成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対して０．０
５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有してもよい。この場
合、主成分中に含有されるＳｒ以外の２価の金属元素
は、たとえばＭｇ、Ｃａ、ＢａおよびＰｂから選ばれる
少なくとも１種である。また、この場合、主成分中に含
有されるＢｉ以外の３価の金属元素は、たとえばＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ
およびＹｂから選ばれる少なくとも１種である。また、
この発明にかかる圧電磁器組成物では、主成分中のＴ
ｉ、１ｍｏｌに対してＺｒを０．２５ｍｏｌ未満（０を
含まない）含有してもよい。さらに、この発明にかかる
圧電磁器組成物では、ＭｎをＭｎＣＯ3 に換算して１．
５重量％以下（０を含まない）含有してもよい。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では、Ｓ
ｒ、Ｂｉ、Ｔｉおよび酸素からなるビスマス層状化合物
を主成分とする圧電磁器組成物において、主成分となる
ビスマス層状化合物中のＳｒ、ＢｉおよびＴｉのｍｏｌ
比をａ：ｂ：ｃとしたとき、０．１３≦ａ／ｃ＜０．２
５、かつ、３．５≦（２ａ＋３ｂ）／ｃ≦３．７５の関
係を満たすように範囲を限定するのは、この範囲外では
実用に供しうる程度のＱmax が得られないためである。
また、この発明にかかる圧電磁器組成物では、Ｓｒ以外
の２価の金属元素またはＢｉ以外の３価の金属元素を、
主成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対して０．０５ｍｏｌ以下
（０を含まない）含有すれば、この発明の効果がさらに
顕著となる。含有するＳｒ以外の２価の金属元素または
Ｂｉ以外の３価の金属元素を主成分中のＴｉ、１ｍｏｌ
に対して０．０５ｍｏｌ以下（０を含まない）としたの
は、これを超えて含有した場合に、Ｑmax がこれらの金
属元素を加えない場合に比べてかえって低下するため、
これらの金属元素を加える意味が見出せないからであ
る。さらに、この発明にかかる圧電磁器組成物では、主
成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対してＺｒを０．２５ｍｏｌ
未満（０を含まない）含有すれば、この発明の効果がさ
らに顕著となる。含有するＺｒを主成分中のＴｉ、１ｍ
ｏｌに対して０．２５ｍｏｌ未満（０を含まない）とし
たのは、これ以上含有した場合に、Ｑmax がＺｒを加え
ない場合に比べてかえって低下するため、Ｚｒを加える
意味が見出せないからである。また、この発明にかかる
圧電磁器組成物では、ＭｎをＭｎＣＯ3 に換算して１．
５重量％以下（０を含まない）含有すれば、この発明の
効果がさらに顕著となる。含有するＭｎをＭｎＣＯ3 に
換算して１．５重量％以下（０を含まない）としたの
は、これを超えて含有した場合に、Ｑmax がＭｎを加え
ない場合に比べてかえって低下するため、Ｍｎを加える
意味が見出せないからである。
ｒ、Ｂｉ、Ｔｉおよび酸素からなるビスマス層状化合物
を主成分とする圧電磁器組成物において、主成分となる
ビスマス層状化合物中のＳｒ、ＢｉおよびＴｉのｍｏｌ
比をａ：ｂ：ｃとしたとき、０．１３≦ａ／ｃ＜０．２
５、かつ、３．５≦（２ａ＋３ｂ）／ｃ≦３．７５の関
係を満たすように範囲を限定するのは、この範囲外では
実用に供しうる程度のＱmax が得られないためである。
また、この発明にかかる圧電磁器組成物では、Ｓｒ以外
の２価の金属元素またはＢｉ以外の３価の金属元素を、
主成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対して０．０５ｍｏｌ以下
（０を含まない）含有すれば、この発明の効果がさらに
顕著となる。含有するＳｒ以外の２価の金属元素または
Ｂｉ以外の３価の金属元素を主成分中のＴｉ、１ｍｏｌ
に対して０．０５ｍｏｌ以下（０を含まない）としたの
は、これを超えて含有した場合に、Ｑmax がこれらの金
属元素を加えない場合に比べてかえって低下するため、
これらの金属元素を加える意味が見出せないからであ
る。さらに、この発明にかかる圧電磁器組成物では、主
成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対してＺｒを０．２５ｍｏｌ
未満（０を含まない）含有すれば、この発明の効果がさ
らに顕著となる。含有するＺｒを主成分中のＴｉ、１ｍ
ｏｌに対して０．２５ｍｏｌ未満（０を含まない）とし
たのは、これ以上含有した場合に、Ｑmax がＺｒを加え
ない場合に比べてかえって低下するため、Ｚｒを加える
意味が見出せないからである。また、この発明にかかる
圧電磁器組成物では、ＭｎをＭｎＣＯ3 に換算して１．
５重量％以下（０を含まない）含有すれば、この発明の
効果がさらに顕著となる。含有するＭｎをＭｎＣＯ3 に
換算して１．５重量％以下（０を含まない）としたの
は、これを超えて含有した場合に、Ｑmax がＭｎを加え
ない場合に比べてかえって低下するため、Ｍｎを加える
意味が見出せないからである。
【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、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、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 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 お
よびＭｎＣＯ3 を用意し、これらを組成式（Ｓｒa Ｂｉ
b Ｔｉc Ｏ9 ＋ｘｍｏｌＭｅ＋ｙｍｏｌＺｒ＋ｚ重量％
ＭｎＣＯ3 （ただし、ＭｅはＣａ、Ｂａ、ＮｄまたはＬ
ａで、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは表１および表２参
照））となるように秤取して、ボールミルを用いて約１
６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１６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１５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で直径２０ｍ
ｍ、厚さ０．６ｍｍの円板に成型し、これを大気中で１
０００〜１３００℃で焼成して、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、２００〜２
５０℃の絶縁オイル中で１０〜１５ｋＶ／ｍｍの直流電
圧を３０〜６０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、厚み
縦振動基本波、すなわち、円板状振動子の厚み縦振動基
本波のＱmax を測定した。その結果を表１および表２に
示す。
て、ＳｒＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 お
よびＭｎＣＯ3 を用意し、これらを組成式（Ｓｒa Ｂｉ
b Ｔｉc Ｏ9 ＋ｘｍｏｌＭｅ＋ｙｍｏｌＺｒ＋ｚ重量％
ＭｎＣＯ3 （ただし、ＭｅはＣａ、Ｂａ、ＮｄまたはＬ
ａで、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは表１および表２参
照））となるように秤取して、ボールミルを用いて約１
６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１６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１５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で直径２０ｍ
ｍ、厚さ０．６ｍｍの円板に成型し、これを大気中で１
０００〜１３００℃で焼成して、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、２００〜２
５０℃の絶縁オイル中で１０〜１５ｋＶ／ｍｍの直流電
圧を３０〜６０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、厚み
縦振動基本波、すなわち、円板状振動子の厚み縦振動基
本波のＱmax を測定した。その結果を表１および表２に
示す。
【０００９】
【表１】
【表２】 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。
ことを示す。
【００１０】表１および表２において、Ｑmax は同じ組
成の試料のうち、最も大きなＱmaxを得られた条件（仮
焼温度、焼成温度、分極時の絶縁オイルの温度および直
流電圧）の場合の値である。また、Ｑmax は、試料の形
状や振動モード、電極の種類などにより値が異なるが、
ここで用いた条件であれば１５以上であれば実用レベル
であると考えることができる。
成の試料のうち、最も大きなＱmaxを得られた条件（仮
焼温度、焼成温度、分極時の絶縁オイルの温度および直
流電圧）の場合の値である。また、Ｑmax は、試料の形
状や振動モード、電極の種類などにより値が異なるが、
ここで用いた条件であれば１５以上であれば実用レベル
であると考えることができる。
【００１１】表１および表２に示すように、この発明の
実施例にかかる各試料については、いずれもＱmax が１
５以上であり、圧電セラミック素子、特に、圧電セラミ
ック発振子などの材料として有用な圧電磁器組成物であ
ることが明らかである。さらに、この発明の実施例にか
かる各試料については、いずれもＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15
に比べて低い焼成温度で最も大きなＱmax が得られてい
ることから、この発明の副次的な効果として焼成温度の
低温化が確認できる。このように焼成温度を低下させる
ことによって、焼成時に必要な電力などのエネルギーの
低減、また、焼成時に圧電磁器組成物を収納するさや鉢
などの寿命をのばすことにより、製造コストの低減が可
能となる。
実施例にかかる各試料については、いずれもＱmax が１
５以上であり、圧電セラミック素子、特に、圧電セラミ
ック発振子などの材料として有用な圧電磁器組成物であ
ることが明らかである。さらに、この発明の実施例にか
かる各試料については、いずれもＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15
に比べて低い焼成温度で最も大きなＱmax が得られてい
ることから、この発明の副次的な効果として焼成温度の
低温化が確認できる。このように焼成温度を低下させる
ことによって、焼成時に必要な電力などのエネルギーの
低減、また、焼成時に圧電磁器組成物を収納するさや鉢
などの寿命をのばすことにより、製造コストの低減が可
能となる。
【００１２】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。
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。
【００１３】また、上記の実施例では、Ｑmax は円板状
振動子の厚み縦振動についての例を示したが、この発明
の効果は円板状振動子の厚み縦振動に限定されず、厚み
すべり振動や厚み縦振動の高調波など、圧電セラミック
素子、特に圧電セラミック発振子などに利用される他の
振動モードにおいても厚み縦振動の場合と同様に有効で
ある。
振動子の厚み縦振動についての例を示したが、この発明
の効果は円板状振動子の厚み縦振動に限定されず、厚み
すべり振動や厚み縦振動の高調波など、圧電セラミック
素子、特に圧電セラミック発振子などに利用される他の
振動モードにおいても厚み縦振動の場合と同様に有効で
ある。
【００１４】さらに、たとえばJpn. J. Appl. Pys., Vo
l. 34, Part 1, 9B, pp5096-5099において、T. ATSUKI
らが強誘電体メモリ用の薄膜材料としてビスマス層状化
合物ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 を取り上げ、Ｓｒ0.7 Ｂｉ
2.4 Ｔａ2 Ｏ9 などと変性した場合に残留分極値が向上
するという報告を行っているが、この発明はこれらの研
究とは異なる組成系を対象としている。また、この発明
は圧電セラミック素子の材料として有用な圧電磁器組成
物を得ることを目的としており、利用分野が異なる上、
強誘電体メモリ用の材料と圧電セラミック素子用の材料
では要求される性能も異なるので、この発明はT. ATSUK
I らの研究から容易に着想できるものではありえない。
l. 34, Part 1, 9B, pp5096-5099において、T. ATSUKI
らが強誘電体メモリ用の薄膜材料としてビスマス層状化
合物ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 を取り上げ、Ｓｒ0.7 Ｂｉ
2.4 Ｔａ2 Ｏ9 などと変性した場合に残留分極値が向上
するという報告を行っているが、この発明はこれらの研
究とは異なる組成系を対象としている。また、この発明
は圧電セラミック素子の材料として有用な圧電磁器組成
物を得ることを目的としており、利用分野が異なる上、
強誘電体メモリ用の材料と圧電セラミック素子用の材料
では要求される性能も異なるので、この発明はT. ATSUK
I らの研究から容易に着想できるものではありえない。
【００１５】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。
【００１６】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ば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ばＴ字形の引出電極１６ｃが形
成される。
【００１７】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端子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
方の外部端子２０ｂが接続される。
ａを介して一方の外部端子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
方の外部端子２０ｂが接続される。
【００１８】なお、この発明は、上述の圧電セラミック
振動子１０に示されるような素子構造およびこれによっ
て励振される振動モードに限らず、他の素子構造、振動
モード（たとえば、厚みすべり振動、厚み縦３次高周
波）を利用した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に示されるような素子構造およびこれによっ
て励振される振動モードに限らず、他の素子構造、振動
モード（たとえば、厚みすべり振動、厚み縦３次高周
波）を利用した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。
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ
15を主成分とする圧電磁器組成物のＱ max を向上させ、
鉛または鉛化合物をまったく含まないまたは少量のみ含
み、かつ、実用に供しうる程度のＱmax を示す圧電セラ
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。
15を主成分とする圧電磁器組成物のＱ max を向上させ、
鉛または鉛化合物をまったく含まないまたは少量のみ含
み、かつ、実用に供しうる程度のＱmax を示す圧電セラ
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。
【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 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA09 AA10 AA11 AA12 AA13 AA14 AA16 AA17 AA25 AA40 AA43 BA10 CA03 GA09 5J108 BB08 CC04 KK01
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔｉおよび酸素からなるビ
スマス層状化合物を主成分とする圧電磁器組成物におい
て、 前記主成分となるビスマス層状化合物中のＳｒ、Ｂｉお
よびＴｉのｍｏｌ比をａ：ｂ：ｃとしたとき、０．１３
≦ａ／ｃ＜０．２５、かつ、３．５≦（２ａ＋３ｂ）／
ｃ≦３．７５の関係を満たすことを特徴とする、圧電磁
器組成物。 - 【請求項２】 Ｓｒ以外の２価の金属元素またはＢｉ以
外の３価の金属元素を、前記主成分中のＴｉ、１ｍｏｌ
に対して０．０５ｍｏｌ以下（０を含まない）含有する
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】 前記主成分中に含有されるＳｒ以外の２
価の金属元素はＭｇ、Ｃａ、ＢａおよびＰｂから選ばれ
る少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２に
記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項４】 前記主成分中に含有されるＢｉ以外の３
価の金属元素はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、ＥｒおよびＹｂから選ばれる少なくと
も１種であることを特徴とする、請求項２に記載の圧電
磁器組成物。 - 【請求項５】 前記主成分中のＴｉ、１ｍｏｌに対して
Ｚｒを０．２５ｍｏｌ未満（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４のいずれかに
記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項６】 Ｍｎ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５のいずれかに記載の圧電磁器組成
物。 - 【請求項７】 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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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007217233A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Toko Inc | 圧電セラミックス |
| JP2010030814A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
| CN105060881A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-18 | 罗美柏 | 一种无铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4396136B2 (ja) * | 2003-05-21 | 2010-01-13 | 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 |
| WO2005054153A1 (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Tdk Corporation | 圧電セラミックスおよび圧電素子 |
| US8643255B2 (en) * | 2008-03-18 | 2014-02-04 | Kyocera Corporation | Piezoelectric ceramic and piezoelectric element using the same |
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|---|---|---|---|---|
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| US6004474A (en) * | 1997-03-28 | 1999-12-21 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition |
| JP2942535B1 (ja) * | 1998-03-06 | 1999-08-30 | ティーディーケイ株式会社 | 圧電体磁器組成物 |
| EP0982782B1 (en) * | 1998-08-21 | 2005-02-09 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramics |
| JP4369558B2 (ja) * | 1999-06-21 | 2009-11-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電セラミックス |
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2001
- 2001-04-29 CN CN01117271A patent/CN1132799C/zh not_active Expired - Fee Related
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