JP2002137965A - 強誘電体磁器組成物 - Google Patents
強誘電体磁器組成物Info
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- JP2002137965A JP2002137965A JP2000332426A JP2000332426A JP2002137965A JP 2002137965 A JP2002137965 A JP 2002137965A JP 2000332426 A JP2000332426 A JP 2000332426A JP 2000332426 A JP2000332426 A JP 2000332426A JP 2002137965 A JP2002137965 A JP 2002137965A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電特性が良好で比誘電率が抑制され、反共振
周波数の温度特性が小さくしかも半田リフロー温度に耐
え、低電圧で分極可能な、厚みすべり振動を使用する表
面実装用圧電振動素子に好適な強誘電体磁器組成物を提
供する。 【解決手段】ＰｂＴｉＯを基本成分とし、Ｐｂの一部が
ＣａとＮｄで、Ｔｉの一部がＹとＮｂで置換された強誘
電性磁器組成物であって、基本組成を式（Ｐｂ1- x-y Ｃ
ａx Ｎｄy）｛（Ｙ1/2Ｎｂ1/2 ）a Ｔｉ1-a ｝Ｏ3で表
したとき、前記ｘ、ｙ、ａを０．０５≦ｘ≦０．２５、
０．０１≦ｙ≦０．０６、０．０１≦ａ≦０．１０の範
囲とする。
周波数の温度特性が小さくしかも半田リフロー温度に耐
え、低電圧で分極可能な、厚みすべり振動を使用する表
面実装用圧電振動素子に好適な強誘電体磁器組成物を提
供する。 【解決手段】ＰｂＴｉＯを基本成分とし、Ｐｂの一部が
ＣａとＮｄで、Ｔｉの一部がＹとＮｂで置換された強誘
電性磁器組成物であって、基本組成を式（Ｐｂ1- x-y Ｃ
ａx Ｎｄy）｛（Ｙ1/2Ｎｂ1/2 ）a Ｔｉ1-a ｝Ｏ3で表
したとき、前記ｘ、ｙ、ａを０．０５≦ｘ≦０．２５、
０．０１≦ｙ≦０．０６、０．０１≦ａ≦０．１０の範
囲とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強誘電体磁器組成物
に関わり、例えば圧電共振子、超音波振動子、加速度セ
ンサなどに適する耐熱衝撃性に優れた圧電磁器であっ
て、特に厚みすべり振動の圧電効果を利用するのに好適
な強誘電体磁器組成物に関するものである。
に関わり、例えば圧電共振子、超音波振動子、加速度セ
ンサなどに適する耐熱衝撃性に優れた圧電磁器であっ
て、特に厚みすべり振動の圧電効果を利用するのに好適
な強誘電体磁器組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電効果を利用する強誘電体磁器組成物
を利用した製品には、例えばセラミックフィルタやセラ
ミックレゾネータ・超音波応用振動子・圧電ブザー・圧
電点火ユニット・超音波モータ・圧電ファン・圧電アク
チュエータ・圧電センサなどがある。
を利用した製品には、例えばセラミックフィルタやセラ
ミックレゾネータ・超音波応用振動子・圧電ブザー・圧
電点火ユニット・超音波モータ・圧電ファン・圧電アク
チュエータ・圧電センサなどがある。
【０００３】これらのうち特に電子機器のクロックとし
て用いられる圧電共振子では近年高温環境下での使用
と、高周波での使用要求が高まっており、これに応える
ためにＰｂＴｉＯ3を主成分とした強誘電体磁器組成物
が利用されている。ＰｂＴｉＯ3にＮｂ2O5 やＭｎＯ2
などの金属酸化物、あるいはＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｇ1/3 ）
Ｏ 3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｎ1/3 ）Ｏ3 などの複合ペロブ
スカイト酸化物を添加したり置換することにより圧電特
性の向上が図られている。
て用いられる圧電共振子では近年高温環境下での使用
と、高周波での使用要求が高まっており、これに応える
ためにＰｂＴｉＯ3を主成分とした強誘電体磁器組成物
が利用されている。ＰｂＴｉＯ3にＮｂ2O5 やＭｎＯ2
などの金属酸化物、あるいはＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｇ1/3 ）
Ｏ 3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｎ1/3 ）Ｏ3 などの複合ペロブ
スカイト酸化物を添加したり置換することにより圧電特
性の向上が図られている。
【０００４】このような強誘電体磁器組成物で、電気機
械結合係数が大きく圧電特性に優れた材料として、Ｐｂ
ＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3−Ｐｂ（Ｓｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3系
の磁器組成物が提案されている。
械結合係数が大きく圧電特性に優れた材料として、Ｐｂ
ＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3−Ｐｂ（Ｓｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3系
の磁器組成物が提案されている。
【０００５】圧電共振子としては使用温度範囲において
共振周波数などの特性が安定している必要がある。また
表面実装部品として、回路基板にリフロー半田で搭載す
るが、この時の２５０℃程度の高温に曝されても特性が
劣化しないことが必要で、強誘電体磁器のキュリー点Ｔ
ｃが２７０℃以上の高い耐熱特性を要求されている。
共振周波数などの特性が安定している必要がある。また
表面実装部品として、回路基板にリフロー半田で搭載す
るが、この時の２５０℃程度の高温に曝されても特性が
劣化しないことが必要で、強誘電体磁器のキュリー点Ｔ
ｃが２７０℃以上の高い耐熱特性を要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰｂＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3−Ｐｂ（Ｓｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ
3系の磁器組成物では、特に厚みすべり振動を用いた圧
電共振子においては、反共振周波数ｆａの温度変化が大
きく、そのため環境変化の激しい車両搭載用など、屋外
で使用する電子機器には適さないという問題点があっ
た。
ＰｂＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3−Ｐｂ（Ｓｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ
3系の磁器組成物では、特に厚みすべり振動を用いた圧
電共振子においては、反共振周波数ｆａの温度変化が大
きく、そのため環境変化の激しい車両搭載用など、屋外
で使用する電子機器には適さないという問題点があっ
た。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みて本発明者等が鋭
意研究を進めた結果完成したものであり、その目的は、
良好な圧電特性を有するとともに、リフロー半田付けな
どに対する耐熱性に優れ、また反共振周波数ｆａの温度
変化率が小さくて環境の変化に対する温度特性に優れ、
特に高周波圧電共振子や高周波圧電フィルタなどの表面
実装用圧電部品に好適な強誘電体磁器組成物を提供する
ことにある。
意研究を進めた結果完成したものであり、その目的は、
良好な圧電特性を有するとともに、リフロー半田付けな
どに対する耐熱性に優れ、また反共振周波数ｆａの温度
変化率が小さくて環境の変化に対する温度特性に優れ、
特に高周波圧電共振子や高周波圧電フィルタなどの表面
実装用圧電部品に好適な強誘電体磁器組成物を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属元素とし
てＰｂ、Ｃａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｎｂ及びＴｉを含むペロブス
カイト型複合酸化物であって、モル比による組成式を、 （Ｐｂ1-x-y Ｃａx Ｎｄy）｛（Ｙ1/2Ｎｂ1/2 ）a Ｔｉ
1-a ｝Ｏ3 で表したとき、前記ｘ、ｙ、ａが、 ０．０５≦ｘ≦０．２５、０．０１≦ｙ≦０．０６、
０．０１≦ａ≦０．１０ で表わされる。また前記強誘電体磁器組成物１００ｗｔ
％に対して、ＭｎＯ2を０．１〜１．０ｗｔ％含有する
ように添加することにより前記課題を解決することがで
きる。
てＰｂ、Ｃａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｎｂ及びＴｉを含むペロブス
カイト型複合酸化物であって、モル比による組成式を、 （Ｐｂ1-x-y Ｃａx Ｎｄy）｛（Ｙ1/2Ｎｂ1/2 ）a Ｔｉ
1-a ｝Ｏ3 で表したとき、前記ｘ、ｙ、ａが、 ０．０５≦ｘ≦０．２５、０．０１≦ｙ≦０．０６、
０．０１≦ａ≦０．１０ で表わされる。また前記強誘電体磁器組成物１００ｗｔ
％に対して、ＭｎＯ2を０．１〜１．０ｗｔ％含有する
ように添加することにより前記課題を解決することがで
きる。
【０００９】
【作用】本発明の強誘電体磁器組成物（以下、本組成物
と略す）はＰｂＴｉＯ3を基本成分とし、上記組成割合
のようにＰｂの一部がＣａまたはＮｄで、Ｔｉの一部が
ＹとＮｂで置換されているものである。本発明者らはこ
のような組成物について、その組成割合と特性との関係
を精査したところ、特にその組成割合を上記のように規
定することにより本組成物はＰｂおよびＴｉ・Ｃａ・Ｎ
ｄ・Ｙ・Ｎｂを含む複合ペロブスカイト型複合酸化物と
なり、良好な圧電特性を有するとともに耐熱性や温度特
性に優れた強誘電体磁器組成物を得ることができること
を知見した。
と略す）はＰｂＴｉＯ3を基本成分とし、上記組成割合
のようにＰｂの一部がＣａまたはＮｄで、Ｔｉの一部が
ＹとＮｂで置換されているものである。本発明者らはこ
のような組成物について、その組成割合と特性との関係
を精査したところ、特にその組成割合を上記のように規
定することにより本組成物はＰｂおよびＴｉ・Ｃａ・Ｎ
ｄ・Ｙ・Ｎｂを含む複合ペロブスカイト型複合酸化物と
なり、良好な圧電特性を有するとともに耐熱性や温度特
性に優れた強誘電体磁器組成物を得ることができること
を知見した。
【００１０】本組成物におけるＰｂのＣａによる置換割
合ｘは、上記の基本組成式におけるｘ値を０．０５ｍｏ
ｌ以上０．２５ｍｏｌ以下とするのがよい。これが０．
０５ｍｏｌ未満であると、ｆａ（反共振周波数）の温度
変化ｆａＴＣが１００ｐｐｍ／℃を超えて大きくなるた
め発振子として使用ができなくなる。他方、０．２５ｍ
ｏｌを超えると磁器の耐熱性を示すキュリー温度Ｔｃが
低下し、実装時のリフロー半田の熱により圧電特性が劣
化するため表面実装用圧電共振子として使用することが
できない。
合ｘは、上記の基本組成式におけるｘ値を０．０５ｍｏ
ｌ以上０．２５ｍｏｌ以下とするのがよい。これが０．
０５ｍｏｌ未満であると、ｆａ（反共振周波数）の温度
変化ｆａＴＣが１００ｐｐｍ／℃を超えて大きくなるた
め発振子として使用ができなくなる。他方、０．２５ｍ
ｏｌを超えると磁器の耐熱性を示すキュリー温度Ｔｃが
低下し、実装時のリフロー半田の熱により圧電特性が劣
化するため表面実装用圧電共振子として使用することが
できない。
【００１１】次に本組成物におけるＰｂのＮｄによる置
換割合ｙは、上記の基本組成式におけるｙ値を０．０１
ｍｏｌ以上０．０６ｍｏｌ以下とするのがよい。これが
０．０１ｍｏｌ未満であるとｆａの温度変化が１００ｐ
ｐｍ／℃を大きく越えてしまい発振子などへの使用がで
きなくなる。他方、０．０６ｍｏｌを超えると比誘電率
が300を超えて大きくなるため高周波用の圧電共振子と
して適さなくなる傾向がある。
換割合ｙは、上記の基本組成式におけるｙ値を０．０１
ｍｏｌ以上０．０６ｍｏｌ以下とするのがよい。これが
０．０１ｍｏｌ未満であるとｆａの温度変化が１００ｐ
ｐｍ／℃を大きく越えてしまい発振子などへの使用がで
きなくなる。他方、０．０６ｍｏｌを超えると比誘電率
が300を超えて大きくなるため高周波用の圧電共振子と
して適さなくなる傾向がある。
【００１２】また本組成物におけるＴｉのＹ、Ｎｂによ
る置換割合は、上記の基本組成式におけるａ値を０．０
１ｍｏｌ以上０．１０ｍｏｌ以下とするのがよい。これ
が０．０１ｍｏｌ未満であると、焼成時に隣り合う磁器
同士が融着し易くなり量産できない。またａ値が０．１
０ｍｏｌを越えると磁器の耐熱性を示すキュリー温度Ｔ
ｃが低下し、リフロー半田の熱により圧電特性が劣化す
るため表面実装用圧電共振子として使用することができ
ない。
る置換割合は、上記の基本組成式におけるａ値を０．０
１ｍｏｌ以上０．１０ｍｏｌ以下とするのがよい。これ
が０．０１ｍｏｌ未満であると、焼成時に隣り合う磁器
同士が融着し易くなり量産できない。またａ値が０．１
０ｍｏｌを越えると磁器の耐熱性を示すキュリー温度Ｔ
ｃが低下し、リフロー半田の熱により圧電特性が劣化す
るため表面実装用圧電共振子として使用することができ
ない。
【００１３】さらに本組成物に対するＭｎＯ2の添加割
合ｂとしては、上記の基本組成式におけるｂの値を０．
１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下とするのがよい。これが
０．１ｗｔ％未満であると圧電磁器の電気機械結合係数
ｋ15が３０％以下となり十分な発振特性を得ることがで
きず、また反共振周波数ｆａの温度変化ｆａＴＣが大き
くなり圧電共振子として使用することができなくなる。
他方、１．０ｗｔ％を超えると圧電磁器の比抵抗が低下
して圧電磁器特性を付与するための分極操作ができず、
利用することができない。
合ｂとしては、上記の基本組成式におけるｂの値を０．
１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下とするのがよい。これが
０．１ｗｔ％未満であると圧電磁器の電気機械結合係数
ｋ15が３０％以下となり十分な発振特性を得ることがで
きず、また反共振周波数ｆａの温度変化ｆａＴＣが大き
くなり圧電共振子として使用することができなくなる。
他方、１．０ｗｔ％を超えると圧電磁器の比抵抗が低下
して圧電磁器特性を付与するための分極操作ができず、
利用することができない。
【００１４】以上により本組成物は、電気機械係数ｋ15
が３０％以上と大きくなって圧電特性が良好であり、ま
た比誘電率が３００以下となって高周波の圧電共振子用
に好適な磁器組成物となり、ｆａの温度変化が１００ｐ
ｐｍ／℃以下と小さくなって温度特性にも優れたものと
なり、しかも圧電磁器のキュリー温度Ｔｃが２７０℃以
上になり表面実装時の半田リフロー温度の高温に耐え、
低電圧で分極可能な、厚みすべり振動を使用した圧電磁
器組成物として優れた特性を有する強誘電体磁器組成物
となる。
が３０％以上と大きくなって圧電特性が良好であり、ま
た比誘電率が３００以下となって高周波の圧電共振子用
に好適な磁器組成物となり、ｆａの温度変化が１００ｐ
ｐｍ／℃以下と小さくなって温度特性にも優れたものと
なり、しかも圧電磁器のキュリー温度Ｔｃが２７０℃以
上になり表面実装時の半田リフロー温度の高温に耐え、
低電圧で分極可能な、厚みすべり振動を使用した圧電磁
器組成物として優れた特性を有する強誘電体磁器組成物
となる。
【００１５】本組成物を、高周波用圧電共振子に用いる
と、低電圧で分極可能で、反共振周波数の温度変化が小
さく、耐熱性に優れた高周波用圧電素子を得ることがで
きる。
と、低電圧で分極可能で、反共振周波数の温度変化が小
さく、耐熱性に優れた高周波用圧電素子を得ることがで
きる。
【００１６】
【実施例】本組成物を作製するに当たっては、原料とし
て例えばＰｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 ・ＣａＣＯ
3 ・Ｎｄ2Ｏ3・Ｙ2Ｏ3・ＭｎＯ2の各原料粉末を所定量
秤量し、次いでこの混合物を乾燥した後７００〜１１０
０ ℃で ０．５〜５時間仮焼し、その仮焼物をボールミ
ルなどで粉砕する。
て例えばＰｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 ・ＣａＣＯ
3 ・Ｎｄ2Ｏ3・Ｙ2Ｏ3・ＭｎＯ2の各原料粉末を所定量
秤量し、次いでこの混合物を乾燥した後７００〜１１０
０ ℃で ０．５〜５時間仮焼し、その仮焼物をボールミ
ルなどで粉砕する。
【００１７】その後、この粉砕物に有機バインダを混合
して造粒し、それを所定圧力で成形して成形体を作製
し、それを大気中において１０００〜１３００℃で
０．５〜４時間焼成することによって、本組成物が得ら
れる。
して造粒し、それを所定圧力で成形して成形体を作製
し、それを大気中において１０００〜１３００℃で
０．５〜４時間焼成することによって、本組成物が得ら
れる。
【００１８】以下、本発明の強誘電体磁器組成物を実施
例に基づいて詳述する。本組成物の出発原料として、Ｐ
ｂＯおよびＴｉＯ2・Ｎｂ2 Ｏ5・ＣａＣＯ3・Ｎｄ2Ｏ3
・Ｙ2Ｏ3・ＭｎＯ2の各酸化物粉末を用意した。各酸化
物粉末は純度が９９．５％以上のものを用いた。各酸化
物粉末を表１に示した各組成になるように所定量秤量
し、ボールミルで24時間湿式粉砕した。なお表１に示し
た組成は上記基本組成式におけるｘ、ｙ、ａ、ｂのそれ
ぞれの単位により表わしている。次いで、湿式粉砕物を
脱水・乾燥した後７００〜１１００℃で０．５〜５時間
仮焼し、それぞれの仮焼物を再びボールミルで粉砕し
た。この時の粉体の平均粒径は０．４〜１．０μｍの範
囲で調整されるのが好ましいが、本発明では平均粒径が
０．５μｍとした。その後、各粉砕物に有機バインダ
（ＰＶＡ、ポリビニルアルコール）を混合して造粒し、
得られた粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で２０ｍｍ×３
０ｍｍ×０．３ｍｍの矩形板状にプレス成形した。さら
にこれらの成形体をマグネシア製の焼成鉢に収納し、１
０００〜１３００℃、０．５ 〜４時間の条件で焼成し
た。
例に基づいて詳述する。本組成物の出発原料として、Ｐ
ｂＯおよびＴｉＯ2・Ｎｂ2 Ｏ5・ＣａＣＯ3・Ｎｄ2Ｏ3
・Ｙ2Ｏ3・ＭｎＯ2の各酸化物粉末を用意した。各酸化
物粉末は純度が９９．５％以上のものを用いた。各酸化
物粉末を表１に示した各組成になるように所定量秤量
し、ボールミルで24時間湿式粉砕した。なお表１に示し
た組成は上記基本組成式におけるｘ、ｙ、ａ、ｂのそれ
ぞれの単位により表わしている。次いで、湿式粉砕物を
脱水・乾燥した後７００〜１１００℃で０．５〜５時間
仮焼し、それぞれの仮焼物を再びボールミルで粉砕し
た。この時の粉体の平均粒径は０．４〜１．０μｍの範
囲で調整されるのが好ましいが、本発明では平均粒径が
０．５μｍとした。その後、各粉砕物に有機バインダ
（ＰＶＡ、ポリビニルアルコール）を混合して造粒し、
得られた粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で２０ｍｍ×３
０ｍｍ×０．３ｍｍの矩形板状にプレス成形した。さら
にこれらの成形体をマグネシア製の焼成鉢に収納し、１
０００〜１３００℃、０．５ 〜４時間の条件で焼成し
た。
【００１９】このようにして得られた各磁器基板を所定
厚みに研磨し、その焼結体の両主面に電極を形成して８
０℃のシリコンオイル中で２〜３．６ｋＶ／ｍｍの直流
電圧を５〜３０分間印加するという条件で分極処理を行
なうことで、異なる磁器組成の試料１〜3４を得た。こ
のようにして得られた各試料について、厚みすべり振動
モードにおける電気機械結合係数ｋ15および比誘電率ε
11 T ／ε0・ｆａの温度特性・キュリー温度Ｔｃを評価
した。それぞれの特性の測定・評価は、以下のように行
なった。
厚みに研磨し、その焼結体の両主面に電極を形成して８
０℃のシリコンオイル中で２〜３．６ｋＶ／ｍｍの直流
電圧を５〜３０分間印加するという条件で分極処理を行
なうことで、異なる磁器組成の試料１〜3４を得た。こ
のようにして得られた各試料について、厚みすべり振動
モードにおける電気機械結合係数ｋ15および比誘電率ε
11 T ／ε0・ｆａの温度特性・キュリー温度Ｔｃを評価
した。それぞれの特性の測定・評価は、以下のように行
なった。
【００２０】電気機械結合係数ｋ15は、インピーダンス
アナライザーを用いて共振周波数および反共振周波数を
測定し、それらの値から計算により求めた。そしてその
値が３０％以上のものを良好とした。比誘電率ε11 T ／
ε0 は、ＬＣＲメータを用いて容量を測定し、その値と
磁器および電極の形状から計算により求めた。そしてそ
の値が３００以下のものを良好とした。また温度特性ｆ
ａＴＣは、インピーダンスアナライザを用いて−２０℃
〜＋８０℃の範囲で測定した反共振周波数の値から計算
により求めた。そしてその絶対値が１００ｐｐｍ／℃以
下のものを良好とした。またキュリー温度Ｔｃは誘電率
の温度特性ピークからもとめ、２７０℃以上のものを良
好とした。これらの測定結果を表１に併せて示す。なお
表中において試料番号に＊を付したものは、本発明の範
囲外の結果を示す比較例を表わしている。
アナライザーを用いて共振周波数および反共振周波数を
測定し、それらの値から計算により求めた。そしてその
値が３０％以上のものを良好とした。比誘電率ε11 T ／
ε0 は、ＬＣＲメータを用いて容量を測定し、その値と
磁器および電極の形状から計算により求めた。そしてそ
の値が３００以下のものを良好とした。また温度特性ｆ
ａＴＣは、インピーダンスアナライザを用いて−２０℃
〜＋８０℃の範囲で測定した反共振周波数の値から計算
により求めた。そしてその絶対値が１００ｐｐｍ／℃以
下のものを良好とした。またキュリー温度Ｔｃは誘電率
の温度特性ピークからもとめ、２７０℃以上のものを良
好とした。これらの測定結果を表１に併せて示す。なお
表中において試料番号に＊を付したものは、本発明の範
囲外の結果を示す比較例を表わしている。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１で試料１〜３はｙの値を０としてｘの
値を変えたときの結果を示す。試料１、２は、ｆａＴＣ
が大きく共振子として適さない。資料３はｘの値を０．
２５と大きく取ることによって温度特性ｆａＴＣを抑え
ることができているが、キュリー温度Ｔｃが下がり共振
子として使うことができない。
値を変えたときの結果を示す。試料１、２は、ｆａＴＣ
が大きく共振子として適さない。資料３はｘの値を０．
２５と大きく取ることによって温度特性ｆａＴＣを抑え
ることができているが、キュリー温度Ｔｃが下がり共振
子として使うことができない。
【００２３】ここで、温度特性ｆａＴＣの大きさはｘと
ｙの値の組み合わせで決まる傾向が見られたが、実際３
４種類の試料について評価した結果、ｘとｙを組み合わ
せて１つのパラメータとして扱うことで温度特性ｆａＴ
Ｃとの良好な相関を見ることができる。図１にパラメー
タとしてｙ＋０．３ｘをとり、温度特性ｆａＴＣとの相
関を示す。パラメータｙ＋０．３ｘで、ｘとｙの１次結
合で示せるという仮説の元に、ｘとｙのそれぞれの可変
範囲に対応した重み付けを行って決定された係数であ
る。
ｙの値の組み合わせで決まる傾向が見られたが、実際３
４種類の試料について評価した結果、ｘとｙを組み合わ
せて１つのパラメータとして扱うことで温度特性ｆａＴ
Ｃとの良好な相関を見ることができる。図１にパラメー
タとしてｙ＋０．３ｘをとり、温度特性ｆａＴＣとの相
関を示す。パラメータｙ＋０．３ｘで、ｘとｙの１次結
合で示せるという仮説の元に、ｘとｙのそれぞれの可変
範囲に対応した重み付けを行って決定された係数であ
る。
【００２４】パラメータｙ＋０．３ｘの値を０．０５以
上、０．０８５以下の範囲にとれば、温度特性ｆａＴＣ
をほぼ１００ｐｐｍ以下の値にすることができる。すな
わちパラメータｙ＋０．３ｘを決めることで温度特性ｆ
ａＴＣの値を知ることができることが示せる。図１で、
○印は温度特性ｆａＴＣが良品範囲であり、△印は１０
０ｐｐｍを越えるものを示す。
上、０．０８５以下の範囲にとれば、温度特性ｆａＴＣ
をほぼ１００ｐｐｍ以下の値にすることができる。すな
わちパラメータｙ＋０．３ｘを決めることで温度特性ｆ
ａＴＣの値を知ることができることが示せる。図１で、
○印は温度特性ｆａＴＣが良品範囲であり、△印は１０
０ｐｐｍを越えるものを示す。
【００２５】試料４〜１６はｘの値を変えながらｙの値
を少しずつ変えたときの結果である。ｙの値が大きくな
るほど比誘電率が増加する傾向にあり、ｙとしてはほぼ
０．０６０ｍｏｌ以下であることが望ましい。温度特性
ｆａＴＣに関しては試料１〜３で見られた結果と同じ
で、ｙ＋０．３ｘで見ると０．０８５以下となりほぼ良
好な温度特性ｆａＴＣを示している。ただし試料８、１
１、１５、１６はキュリー温度Ｔｃが低くなり共振子と
して使うことができない。ｙの値が高くなるほどＴｃの
低下する傾向が見られる。
を少しずつ変えたときの結果である。ｙの値が大きくな
るほど比誘電率が増加する傾向にあり、ｙとしてはほぼ
０．０６０ｍｏｌ以下であることが望ましい。温度特性
ｆａＴＣに関しては試料１〜３で見られた結果と同じ
で、ｙ＋０．３ｘで見ると０．０８５以下となりほぼ良
好な温度特性ｆａＴＣを示している。ただし試料８、１
１、１５、１６はキュリー温度Ｔｃが低くなり共振子と
して使うことができない。ｙの値が高くなるほどＴｃの
低下する傾向が見られる。
【００２６】試料１２と１５はｘ、ｙの値が極端な場合
を示す。試料１２はｘが０で、ｙ＋０．３ｘと温度特性
ｆａＴＣの相関関係から外れて、温度特性ｆａＴＣが高
くなりすぎて圧電共振子として使えなくなる。試料１５
は逆にｘが０．３０ｍｏｌと大きくし、またｙを０にす
ることで温度特性ｆａＴＣが最も小さくなるものの、キ
ュリー温度Ｔｃも小さくなって使うことができない。す
なわちｘは０ｍｏｌ以上０．２５ｍｏｌ以下の値が必要
であり、ｙは０ｍｏｌ以上と０．０６ｍｏｌ以下が必要
であることがわかる。
を示す。試料１２はｘが０で、ｙ＋０．３ｘと温度特性
ｆａＴＣの相関関係から外れて、温度特性ｆａＴＣが高
くなりすぎて圧電共振子として使えなくなる。試料１５
は逆にｘが０．３０ｍｏｌと大きくし、またｙを０にす
ることで温度特性ｆａＴＣが最も小さくなるものの、キ
ュリー温度Ｔｃも小さくなって使うことができない。す
なわちｘは０ｍｏｌ以上０．２５ｍｏｌ以下の値が必要
であり、ｙは０ｍｏｌ以上と０．０６ｍｏｌ以下が必要
であることがわかる。
【００２７】試料１７〜２６はａの値を増加させたとき
の効果を見るものである。キュリー温度Ｔｃが低くなっ
て使えないものが試料２０，２４，２５，２６であるが
これらはｙ＋０．３ｘの値が０．０８５以上の高い値に
なっていることと関連があるように見える。また試料２
５，２６で、ａが０．１２ｍｏｌになるとｙ＋０．３ｘ
が０．０８５ｍｏｌでもキュリー温度Ｔｃが下がって使
えなくなっている。すなわちａは０．１ｍｏｌ以下であ
る必要がある。
の効果を見るものである。キュリー温度Ｔｃが低くなっ
て使えないものが試料２０，２４，２５，２６であるが
これらはｙ＋０．３ｘの値が０．０８５以上の高い値に
なっていることと関連があるように見える。また試料２
５，２６で、ａが０．１２ｍｏｌになるとｙ＋０．３ｘ
が０．０８５ｍｏｌでもキュリー温度Ｔｃが下がって使
えなくなっている。すなわちａは０．１ｍｏｌ以下であ
る必要がある。
【００２８】試料２７〜３３はＭｎＯ２の添加量を変え
たときの効果を見るものである。試料２７〜２９はｂの
値が０の場合であるがｋ15、比誘電率、温度特性ｆａＴ
Ｃのいずれも悪化している。試料３３ではｂを１．２ｗ
ｔ％まで増やすと分極がかかりにくくなり圧電特性を安
定して得ることができなくなる。すなわちｂの値は０ｗ
ｔ％以上、１．０ｗｔ％以下に抑えることが必要であ
る。
たときの効果を見るものである。試料２７〜２９はｂの
値が０の場合であるがｋ15、比誘電率、温度特性ｆａＴ
Ｃのいずれも悪化している。試料３３ではｂを１．２ｗ
ｔ％まで増やすと分極がかかりにくくなり圧電特性を安
定して得ることができなくなる。すなわちｂの値は０ｗ
ｔ％以上、１．０ｗｔ％以下に抑えることが必要であ
る。
【００２９】試料３４はａの値を０にしたときの効果で
Ｔｉの置換を行わないと焼成時に磁器同士が融着して量
産することができなくなる。すなわち適正焼成温度が１
２００〜１３００℃で急激な粒成長が発生し、焼成中の
磁器が付着してしまう傾向が顕著になる。すなわち、ａ
の値は０．０１ｍｏｌ以上必要である。
Ｔｉの置換を行わないと焼成時に磁器同士が融着して量
産することができなくなる。すなわち適正焼成温度が１
２００〜１３００℃で急激な粒成長が発生し、焼成中の
磁器が付着してしまう傾向が顕著になる。すなわち、ａ
の値は０．０１ｍｏｌ以上必要である。
【００３０】以上の結果より分かるように、本発明の強
誘電体磁器組成物によって、電気機械結合係数ｋ15が大
きくて比誘電率ε11 T ／ε0が適正で、また温度特性ｆ
ａＴＣが−２０℃〜＋８０℃の温度範囲において小さ
く、さらにキュリー温度Ｔｃが十分高い、優れた特性の
強誘電体磁器組成物が得られる組成物とするには、上記
本組成物の成分組成割合におけるｘ、ｙ、ａ、ｂの値を
本発明の範囲内に設定することが重要であることがわか
る。
誘電体磁器組成物によって、電気機械結合係数ｋ15が大
きくて比誘電率ε11 T ／ε0が適正で、また温度特性ｆ
ａＴＣが−２０℃〜＋８０℃の温度範囲において小さ
く、さらにキュリー温度Ｔｃが十分高い、優れた特性の
強誘電体磁器組成物が得られる組成物とするには、上記
本組成物の成分組成割合におけるｘ、ｙ、ａ、ｂの値を
本発明の範囲内に設定することが重要であることがわか
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明の強誘電体磁器組成物によれば、
ＰｂＴｉＯ3を主成分とし、Ｐｂの一部をＣａとＮｄ
で、Ｔｉの一部をＹとＮｂで置換したものにＭｎＯ２を
添加することにより、良好な圧電特性を有するとともに
リフロー半田付けなどに対する耐熱性が優れ、また反共
振周波数の温度係数が小さくて使用環境温度の変化に対
して安定した発振特性を有する高周波用圧電共振子に最
適の強誘電体磁器組成物を提供することができる。
ＰｂＴｉＯ3を主成分とし、Ｐｂの一部をＣａとＮｄ
で、Ｔｉの一部をＹとＮｂで置換したものにＭｎＯ２を
添加することにより、良好な圧電特性を有するとともに
リフロー半田付けなどに対する耐熱性が優れ、また反共
振周波数の温度係数が小さくて使用環境温度の変化に対
して安定した発振特性を有する高周波用圧電共振子に最
適の強誘電体磁器組成物を提供することができる。
【図１】図１は反共振周波数の温度特性ｆａＴＣとパラ
メータｙ＋０．３ｘとの関係を示す図である。
メータｙ＋０．３ｘとの関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】金属元素としてＰｂ、Ｃａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｎ
ｂ及びＴｉを含むペロブスカイト型複合酸化物であっ
て、モル比による組成式を、 （Ｐｂ1-x-y Ｃａx Ｎｄy）｛（Ｙ1/2Ｎｂ1/2 ）a Ｔｉ
1-a ｝Ｏ3 で表したとき、前記ｘ、ｙ、ａが、 ０．０５≦ｘ≦０．２５ ０．０１≦ｙ≦０．０６ ０．０１≦ａ≦０．１０ で表わされることを特徴とする強誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】請求項１に記載の強誘電体磁器組成物１０
０ｗｔ％に対して、ＭｎＯ2を０．１〜１．０ｗｔ％含
有するように添加したことを特徴とする強誘電体磁器組
成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332426A JP2002137965A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 強誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332426A JP2002137965A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 強誘電体磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002137965A true JP2002137965A (ja) | 2002-05-14 |
Family
ID=18808635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332426A Pending JP2002137965A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 強誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002137965A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005029412A (ja) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器組成物 |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332426A patent/JP2002137965A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005029412A (ja) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器組成物 |
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