JP2002097073A - 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
- Publication number
- JP2002097073A JP2002097073A JP2000288101A JP2000288101A JP2002097073A JP 2002097073 A JP2002097073 A JP 2002097073A JP 2000288101 A JP2000288101 A JP 2000288101A JP 2000288101 A JP2000288101 A JP 2000288101A JP 2002097073 A JP2002097073 A JP 2002097073A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- main component
- present
- mol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 55
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 claims description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- 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
- C04B35/46—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 based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—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 based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/465—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 based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- 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
- C04B35/46—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 based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—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 based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/475—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 based on titanium oxides or titanates based on titanates based on bismuth titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3296—Lead oxides, plumbates or oxide forming salts thereof, e.g. silver plumbate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6025—Tape casting, e.g. with a doctor blade
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
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、Ca、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Ca、BiおよびTiのmol比をa:b:cと
したとき、0.15≦a/c<0.25、かつ、3.5
≦(2a+3b)/c≦3.88の関係を満たす。
Description
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。
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、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
ることが好ましく、また、環境汚染問題の観点からも、
鉛の含有量は少ないほど好ましい。CaBi4 Ti4 O
15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。
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、CaBi4 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。
aBi4 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。
器組成物は、Ca、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Ca、Biお
よびTiのmol比をa:b:cとしたとき、0.15
≦a/c<0.25、かつ、3.5≦(2a+3b)/
c≦3.88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、Ca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0.1
mol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Ca以外の2価の金属元素
は、たとえばMg、Sr、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。
a、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Ca、BiおよびTiのmol
比をa:b:cとしたとき、0.15≦a/c<0.2
5、かつ、3.5≦(2a+3b)/c≦3.88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、Ca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0.1mol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Ca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0.1mol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。
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。
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(Caa Bi
b Tic O15+xmolMe+ymolZr+z重量%
MnCO3 (ただし、MeはSr、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、ドクターブレード法により厚み40μmから80μ
mのシートに成形した。成形されたシートについて、一
部のシートに白金ペーストで電極を印刷した。電極を印
刷したシートと印刷していないシートを圧着し、950
℃〜1170℃で焼成し、100℃〜200℃の絶縁オ
イル中で8〜10kV/mmの直流電圧を10分〜30
分印加して分極処理を施し、図1および図2に示すエネ
ルギー閉じ込め型の圧電セラミック振動子(試料)を作
製した。なお、分極方向は、図2の矢印で示すように、
電極に垂直な方向である。
ミック振動子10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12
bは、上述の組成式の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
12a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。
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。すなわち、振動電極14a、14bおよび1
4cは圧電磁器12を上から垂直方向に見た場合に一致
し、振動電極14aは振動電極14bおよび14c間の
中央に位置する。
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。
端子20aおよび20b間に電圧を印加することによ
り、振動電極14aと振動電極14bおよび14cとの
間に電位差が生じ、厚み縦振動2次高周波モードを励振
することができる。
動2次高周波モードの測定を行いQ max を測定した。そ
の結果を表1および表2に示す。
ことを示す。
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。
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CaBi4 Ti4 O15
に比べてそれ以下の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。
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。
振動2次高周波モードについての例を示したが、この発
明の効果は厚み縦振動2次高周波モードに限定されず、
厚みすべり振動や厚み縦振動の基本波など、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2次高周波の場合
と同様に有効である。
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 などと変成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。
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。
一例を示す斜視図である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 Ca、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Ca、Biお
よびTiのmol比をa:b:cとしたとき、0.15
≦a/c<0.25、かつ、3.5≦(2a+3b)/
c≦3.88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】 Ca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0.1mol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Ca以外の2
価の金属元素はMg、Sr、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。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000288101A JP3815197B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 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 |
CNB018028241A CN1145594C (zh) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | 压电陶瓷及使用了该陶瓷的压电陶瓷元件 |
KR10-2002-7006220A KR100470101B1 (ko) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | 압전 세라믹 및 그것을 사용한 압전 세라믹 소자 |
PCT/JP2001/007993 WO2002024602A1 (fr) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | Ceramique piezo-electrique et element en ceramique piezo-electrique |
EP01965647A EP1327615B1 (en) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic element comprising the same |
DE60139492T DE60139492D1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | Piezoelectrische keramik und piezoelektrisches element dieses enthaltend |
US10/130,675 US6753642B2 (en) | 2000-09-22 | 2001-09-14 | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic element including the same |
TW090123350A TW567508B (en) | 2000-09-22 | 2001-09-21 | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000288101A JP3815197B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002097073A true JP2002097073A (ja) | 2002-04-02 |
JP3815197B2 JP3815197B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=18771740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000288101A Expired - Fee Related JP3815197B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 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 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6753642B2 (ja) |
EP (1) | EP1327615B1 (ja) |
JP (1) | JP3815197B2 (ja) |
KR (1) | KR100470101B1 (ja) |
CN (1) | CN1145594C (ja) |
DE (1) | DE60139492D1 (ja) |
TW (1) | TW567508B (ja) |
WO (1) | WO2002024602A1 (ja) |
Cited By (2)
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 |
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 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4147954B2 (ja) * | 2002-03-25 | 2008-09-10 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子の製造方法 |
GB2538055B (en) * | 2015-04-28 | 2017-04-19 | Advanced Risc Mach Ltd | Data processing apparatus having a cache |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5792703A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-09 | Murata Manufacturing Co | Dielectric porcelain composition for compensating temperature |
JPS60191055A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | ティーディーケイ株式会社 | 強誘電体磁器 |
US4900702A (en) * | 1987-10-27 | 1990-02-13 | Nippon Ferrite, Ltd. | Dielectric ceramic composition |
JPH03201503A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-03 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物 |
US5479140A (en) * | 1991-09-27 | 1995-12-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric ceramic composition containing ZnO-B2 O3 -SiO2 glass, method of preparing the same, and resonator and filter using the dielectric ceramic composition |
JP2871326B2 (ja) * | 1992-08-20 | 1999-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | ビスマス層状化合物焼結体の製造方法 |
US5449652A (en) * | 1993-06-04 | 1995-09-12 | Battelle Memorial Institute | Ceramic compositions for BZN dielectric resonators |
JPH07114824A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-05-02 | Ube Ind Ltd | 誘電体磁器組成物 |
JP3201503B2 (ja) | 1994-07-27 | 2001-08-20 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物 |
JPH10313097A (ja) * | 1997-05-13 | 1998-11-24 | Sharp Corp | 強誘電体薄膜、製造方法及び強誘電体薄膜を含んでなる素子 |
JP3793548B2 (ja) * | 1997-06-30 | 2006-07-05 | 京セラ株式会社 | 誘電体磁器および積層セラミックコンデンサ |
JP3244027B2 (ja) * | 1997-07-09 | 2002-01-07 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物 |
JP3975518B2 (ja) * | 1997-08-21 | 2007-09-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電セラミックス |
JPH1174144A (ja) * | 1997-08-29 | 1999-03-16 | Kyocera Corp | 積層セラミックコンデンサ |
JPH1197630A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-09 | Sharp Corp | 強誘電体薄膜の製造方法及び強誘電体メモリ素子 |
US6231779B1 (en) * | 1997-10-20 | 2001-05-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Piezoelectric actuators and method of making same |
US20020036282A1 (en) * | 1998-10-19 | 2002-03-28 | Yet-Ming Chiang | Electromechanical actuators |
JP3827131B2 (ja) * | 1998-09-28 | 2006-09-27 | 日産自動車株式会社 | 圧電材料およびその製造方法 |
JP3931513B2 (ja) * | 1999-02-08 | 2007-06-20 | 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 |
JP3934324B2 (ja) * | 1999-10-29 | 2007-06-20 | Tdk株式会社 | 圧電セラミックス |
EP1375448A3 (en) * | 2000-02-08 | 2004-01-28 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramics |
JP2002173369A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-06-21 | Tdk Corp | 圧電セラミックス |
JP3482394B2 (ja) * | 2000-11-20 | 2003-12-22 | 松下電器産業株式会社 | 圧電磁器組成物 |
-
2000
- 2000-09-22 JP JP2000288101A patent/JP3815197B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-14 KR KR10-2002-7006220A patent/KR100470101B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-09-14 DE DE60139492T patent/DE60139492D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-14 CN CNB018028241A patent/CN1145594C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-14 EP EP01965647A patent/EP1327615B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-14 US US10/130,675 patent/US6753642B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-14 WO PCT/JP2001/007993 patent/WO2002024602A1/ja active IP Right Grant
- 2001-09-21 TW TW090123350A patent/TW567508B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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 |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030001460A1 (en) | 2003-01-02 |
EP1327615A1 (en) | 2003-07-16 |
DE60139492D1 (de) | 2009-09-17 |
EP1327615A4 (en) | 2006-05-24 |
KR100470101B1 (ko) | 2005-02-05 |
US6753642B2 (en) | 2004-06-22 |
CN1145594C (zh) | 2004-04-14 |
TW567508B (en) | 2003-12-21 |
JP3815197B2 (ja) | 2006-08-30 |
EP1327615B1 (en) | 2009-08-05 |
KR20020063574A (ko) | 2002-08-03 |
WO2002024602A1 (fr) | 2002-03-28 |
CN1392871A (zh) | 2003-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3788198B2 (ja) | 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 | |
JP3931513B2 (ja) | 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 | |
JP3671791B2 (ja) | 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 | |
JP2006056778A (ja) | 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 | |
JP3750507B2 (ja) | 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 | |
JP3791299B2 (ja) | 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 | |
JP4396136B2 (ja) | 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 | |
JP2002097073A (ja) | 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 | |
JP3613140B2 (ja) | 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 | |
JP3617411B2 (ja) | 圧電セラミック振動子 | |
JP2004323325A (ja) | 圧電磁器およびそれを用いた圧電磁器素子 | |
JP3912098B2 (ja) | 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 | |
JP3646619B2 (ja) | 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 | |
JP4244571B2 (ja) | 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 | |
JP2003002741A (ja) | 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 | |
JP2001302344A (ja) | 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 | |
JP2001192268A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電共振子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060105 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060410 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060516 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060529 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3815197 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090616 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |