JP2002293628A - 圧電磁器および圧電素子 - Google Patents
圧電磁器および圧電素子Info
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い機械的品質係数Ｑm を得ることができ、
低公害化、対環境性および生態学的見地からも優れた圧
電磁器および圧電素子を提供する。 【解決手段】 タングステンブロンズ構造を有する化合
物と、ニオブ酸ナトリウムとの複合体を含有する。タン
グステンブロンズ構造を有する化合物としては（ＢａＳ
ｒＣａ）Ｎｂ2 Ｏ6 などが挙げられる。複合体における
ニオブ酸ナトリウムの含有量は９４．７ｍｏｌ％以上９
９．５ｍｏｌ％以下の範囲内、ニオブ酸ナトリウムＮａ
y ＮｂＯ3 におけるナトリウムの組成ｙは１よりも大き
く１．０３以下の範囲内となっている。このようにナト
リウムの組成が化学量論組成よりも過剰とされることに
より、機械的品質係数Ｑm の向上が図られる。
低公害化、対環境性および生態学的見地からも優れた圧
電磁器および圧電素子を提供する。 【解決手段】 タングステンブロンズ構造を有する化合
物と、ニオブ酸ナトリウムとの複合体を含有する。タン
グステンブロンズ構造を有する化合物としては（ＢａＳ
ｒＣａ）Ｎｂ2 Ｏ6 などが挙げられる。複合体における
ニオブ酸ナトリウムの含有量は９４．７ｍｏｌ％以上９
９．５ｍｏｌ％以下の範囲内、ニオブ酸ナトリウムＮａ
y ＮｂＯ3 におけるナトリウムの組成ｙは１よりも大き
く１．０３以下の範囲内となっている。このようにナト
リウムの組成が化学量論組成よりも過剰とされることに
より、機械的品質係数Ｑm の向上が図られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タングステンブロ
ンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウムとを含む
複合体を含有する圧電磁器およびそれを用いた圧電素子
に係り、特に、圧電共振子などに適した圧電磁器および
それを用いた圧電素子に関する。
ンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウムとを含む
複合体を含有する圧電磁器およびそれを用いた圧電素子
に係り、特に、圧電共振子などに適した圧電磁器および
それを用いた圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、圧電磁器を用いた圧電共振子は、
フィルタ，レゾネータあるいはセンサなどに幅広く用い
られている。特に、チタン酸鉛（ＰＴ）あるいはチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料は水晶などに
代表される単結晶の圧電材料に比べて安価であり、ＣＤ
−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory ）あるいは
ＤＶＤ（Digital Video Disc）などの記録媒体の再生装
置等において基準信号（クロック）を発生させるレゾネ
ータとして広く用いられている。しかし、これらの圧電
材料は鉛（Ｐｂ）を含有しているので、最近では環境へ
の配慮から鉛を含有しない圧電材料の開発が望まれてい
る。
フィルタ，レゾネータあるいはセンサなどに幅広く用い
られている。特に、チタン酸鉛（ＰＴ）あるいはチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料は水晶などに
代表される単結晶の圧電材料に比べて安価であり、ＣＤ
−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory ）あるいは
ＤＶＤ（Digital Video Disc）などの記録媒体の再生装
置等において基準信号（クロック）を発生させるレゾネ
ータとして広く用いられている。しかし、これらの圧電
材料は鉛（Ｐｂ）を含有しているので、最近では環境へ
の配慮から鉛を含有しない圧電材料の開発が望まれてい
る。
【０００３】鉛を含有しない圧電材料としては、例え
ば、タンタル酸化合物あるいはニオブ酸化合物などのペ
ロブスカイト構造を有する化合物およびその固溶体（特
開平７−８２０２４号公報）、イルメナイト構造を有す
る化合物およびその固溶体、ビスマス（Ｂｉ）を含む層
状構造化合物またはタングステンブロンズ構造を有する
化合物などが知られている。また、最近では、タングス
テンブロンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウム
との複合体について比較的高い機械的品質係数Ｑ m が得
られたとの報告もあり（特開平９−１６５２６２号公
報）、注目されている。
ば、タンタル酸化合物あるいはニオブ酸化合物などのペ
ロブスカイト構造を有する化合物およびその固溶体（特
開平７−８２０２４号公報）、イルメナイト構造を有す
る化合物およびその固溶体、ビスマス（Ｂｉ）を含む層
状構造化合物またはタングステンブロンズ構造を有する
化合物などが知られている。また、最近では、タングス
テンブロンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウム
との複合体について比較的高い機械的品質係数Ｑ m が得
られたとの報告もあり（特開平９−１６５２６２号公
報）、注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の鉛を含まない圧電材料は、鉛系の圧電材料に比べて圧
電特性が低く、レゾネータなどに用いる場合には、発振
を安定させるために機械的品質係数Ｑm を更に向上させ
る必要があるという問題があった。
の鉛を含まない圧電材料は、鉛系の圧電材料に比べて圧
電特性が低く、レゾネータなどに用いる場合には、発振
を安定させるために機械的品質係数Ｑm を更に向上させ
る必要があるという問題があった。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高い機械的品質係数Ｑm を得ること
ができ、低公害化、対環境性および生態学的見地からも
優れた圧電磁器および圧電素子を提供することにある。
ので、その目的は、高い機械的品質係数Ｑm を得ること
ができ、低公害化、対環境性および生態学的見地からも
優れた圧電磁器および圧電素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による圧電磁器
は、タングステンブロンズ構造を有する化合物と、ニオ
ブ酸ナトリウムとを含む複合体を含有するものであっ
て、複合体におけるニオブ酸ナトリウムの含有量は９
４．７ｍｏｌ％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内であ
り、ニオブ酸ナトリウムにおけるニオブに対するナトリ
ウムの組成比は１よりも大きく１．０３以下の範囲内の
ものである。
は、タングステンブロンズ構造を有する化合物と、ニオ
ブ酸ナトリウムとを含む複合体を含有するものであっ
て、複合体におけるニオブ酸ナトリウムの含有量は９
４．７ｍｏｌ％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内であ
り、ニオブ酸ナトリウムにおけるニオブに対するナトリ
ウムの組成比は１よりも大きく１．０３以下の範囲内の
ものである。
【０００７】本発明による圧電磁器では、複合体におけ
るニオブ酸ナトリウムの含有量が９４．７ｍｏｌ％以上
９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内であり、かつニオブ酸ナ
トリウムにおけるナトリウムの組成が化学量論組成より
も過剰となっているので、高い機械的品質係数Ｑm が得
られる。
るニオブ酸ナトリウムの含有量が９４．７ｍｏｌ％以上
９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内であり、かつニオブ酸ナ
トリウムにおけるナトリウムの組成が化学量論組成より
も過剰となっているので、高い機械的品質係数Ｑm が得
られる。
【０００８】なお、タングステンブロンズ構造を有する
化合物としては、例えば、アルカリ土類金属元素のうち
の少なくとも１種を含む第１の元素と、ニオブ（Ｎｂ）
を含む第２の元素と、酸素とからなる酸化物が挙げられ
る。
化合物としては、例えば、アルカリ土類金属元素のうち
の少なくとも１種を含む第１の元素と、ニオブ（Ｎｂ）
を含む第２の元素と、酸素とからなる酸化物が挙げられ
る。
【０００９】本発明による圧電素子は、本発明の圧電磁
器を用いたものである。
器を用いたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、
タングステンブロンズ構造を有する化合物と、ニオブ酸
ナトリウムとを含む複合体を含有している。複合体にお
けるニオブ酸ナトリウムの含有量は、９４．７ｍｏｌ％
以上９９．５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。すな
わち、例えば化１に示したように、タングステンブロン
ズ構造を有する化合物をＡ、ニオブ酸ナトリウムをＢと
すると、ｘは０．９４７以上０．９９５以下の範囲内で
あることが好ましい。９４．７ｍｏｌ％よりも少ないと
機械的品質係数Ｑm が小さくなってしまい、９９．５ｍ
ｏｌ％よりも多いと焼結性が低下し、十分な圧電特性を
得ることができないからである。
タングステンブロンズ構造を有する化合物と、ニオブ酸
ナトリウムとを含む複合体を含有している。複合体にお
けるニオブ酸ナトリウムの含有量は、９４．７ｍｏｌ％
以上９９．５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。すな
わち、例えば化１に示したように、タングステンブロン
ズ構造を有する化合物をＡ、ニオブ酸ナトリウムをＢと
すると、ｘは０．９４７以上０．９９５以下の範囲内で
あることが好ましい。９４．７ｍｏｌ％よりも少ないと
機械的品質係数Ｑm が小さくなってしまい、９９．５ｍ
ｏｌ％よりも多いと焼結性が低下し、十分な圧電特性を
得ることができないからである。
【００１２】
【化１】（１−ｘ）Ａ・ｘＢ 式中、Ａはタングステンブロンズ構造を有する化合物を
表し、Ｂはニオブ酸ナトリウムを表す。
表し、Ｂはニオブ酸ナトリウムを表す。
【００１３】タングステンブロンズ構造を有する化合物
としては、例えば、アルカリ土類金属元素のうちの少な
くとも１種を含む第１の元素と、ニオブを含む第２の元
素と、酸素とからなる酸化物が挙げられる。この酸化物
の化学式は、例えば、化２で表される。なお、化２は化
学量論組成で表したものであり、化学量論組成からずれ
ているものでもよい。
としては、例えば、アルカリ土類金属元素のうちの少な
くとも１種を含む第１の元素と、ニオブを含む第２の元
素と、酸素とからなる酸化物が挙げられる。この酸化物
の化学式は、例えば、化２で表される。なお、化２は化
学量論組成で表したものであり、化学量論組成からずれ
ているものでもよい。
【００１４】
【化２】ＭａＭｂ2 Ｏ6 式中、Ｍａは第１の元素を表し、Ｍｂは第２の元素を表
す。
す。
【００１５】第１の元素としては、たとえば、バリウム
（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ）およびカルシウム
（Ｃａ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むこと
が好ましい。
（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ）およびカルシウム
（Ｃａ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むこと
が好ましい。
【００１６】ニオブ酸ナトリウムは、ペロブスカイト構
造を有しており、その化学式は例えば化３で表される。
化３にも示したように、ニオブ酸ナトリウムにおけるニ
オブに対するナトリウムの組成比ｙは１よりも大きく
１．０３以下であることが好まし。すなわち、ナトリウ
ムの組成は化学量論組成の１よりも過剰となっている。
これにより、この圧電磁器では、機械的品質係数Ｑm を
高くすることができると共に、最大位相角θmax も大き
くすることができ、安定した発振を得ることができるよ
うになっている。
造を有しており、その化学式は例えば化３で表される。
化３にも示したように、ニオブ酸ナトリウムにおけるニ
オブに対するナトリウムの組成比ｙは１よりも大きく
１．０３以下であることが好まし。すなわち、ナトリウ
ムの組成は化学量論組成の１よりも過剰となっている。
これにより、この圧電磁器では、機械的品質係数Ｑm を
高くすることができると共に、最大位相角θmax も大き
くすることができ、安定した発振を得ることができるよ
うになっている。
【００１７】
【化３】Ｎａy ＮｂＯ3+(y-1)/2 式中、ｙは、１＜ｙ≦１．０３の範囲内の値である。酸
素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組
成からずれていてもよい。
素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組
成からずれていてもよい。
【００１８】この圧電磁器は、例えば、圧電素子である
レゾネータなどの圧電共振子の材料として好ましく用い
られる。
レゾネータなどの圧電共振子の材料として好ましく用い
られる。
【００１９】図１は本実施の形態に係る圧電磁器を用い
た圧電共振子の構造を表すものである。この圧電共振子
は、本実施の形態の圧電磁器よりなる圧電基板１と、こ
の圧電基板１の一対の対向面１ａ，１ｂにそれぞれ設け
られた一対の電極２，３とを備えている。圧電基板１
は、例えば、厚さ方向、すなわち電極２，３の対向方向
に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加され
ることにより、厚み方向に縦振動するようになってい
る。
た圧電共振子の構造を表すものである。この圧電共振子
は、本実施の形態の圧電磁器よりなる圧電基板１と、こ
の圧電基板１の一対の対向面１ａ，１ｂにそれぞれ設け
られた一対の電極２，３とを備えている。圧電基板１
は、例えば、厚さ方向、すなわち電極２，３の対向方向
に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加され
ることにより、厚み方向に縦振動するようになってい
る。
【００２０】電極２，３は、例えば、銀（Ａｇ）などの
金属によりそれぞれ構成されており、圧電基板１を介し
てその一部が互いに重なり合うように設けられている。
これら電極２，３には、例えば、図示しないワイヤなど
を介して図示しない外部電源が電気的に接続される。
金属によりそれぞれ構成されており、圧電基板１を介し
てその一部が互いに重なり合うように設けられている。
これら電極２，３には、例えば、図示しないワイヤなど
を介して図示しない外部電源が電気的に接続される。
【００２１】このような圧電磁器および圧電共振子は、
例えば、次のようにして製造することができる。
例えば、次のようにして製造することができる。
【００２２】まず、出発原料として、例えば、アルカリ
土類金属元素，ナトリウムおよびニオブなどを含む酸化
物粉末をそれぞれ用意する。次いで、これら出発原料を
十分に乾燥させたのち、最終組成が上述した範囲となる
ように秤量する。なお、出発原料には酸化物でなく、炭
酸塩あるいはシュウ酸塩のように焼成により酸化物とな
るものを用いてもよい。
土類金属元素，ナトリウムおよびニオブなどを含む酸化
物粉末をそれぞれ用意する。次いで、これら出発原料を
十分に乾燥させたのち、最終組成が上述した範囲となる
ように秤量する。なお、出発原料には酸化物でなく、炭
酸塩あるいはシュウ酸塩のように焼成により酸化物とな
るものを用いてもよい。
【００２３】続いて、例えば、秤量した出発原料をボー
ルミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合し
たのち、乾燥・粗粉砕し、プレス成形して、９００℃〜
１２００℃で１時間〜４時間仮焼する。仮焼したのち、
例えば、この仮焼物を粗粉砕してからボールミルなどに
より有機溶媒中または水中で十分に粉砕する。そのの
ち、再び乾燥し、粗粉砕・造粒して、一軸プレス成型機
あるいは静水圧成型機（ＣＩＰ）などを用いプレス成形
する。
ルミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合し
たのち、乾燥・粗粉砕し、プレス成形して、９００℃〜
１２００℃で１時間〜４時間仮焼する。仮焼したのち、
例えば、この仮焼物を粗粉砕してからボールミルなどに
より有機溶媒中または水中で十分に粉砕する。そのの
ち、再び乾燥し、粗粉砕・造粒して、一軸プレス成型機
あるいは静水圧成型機（ＣＩＰ）などを用いプレス成形
する。
【００２４】成形したのち、例えば、この成形体を６５
０℃で４時間加熱して脱バインダを行い、更に１２００
℃〜１４５０℃で２時間〜６時間焼成する。焼成のの
ち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、仮電極を設
け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極
処理を行う。これにより、上述した圧電磁器が得られ
る。そののち、仮電極を除去し、必要に応じてこの圧電
磁器を加工して圧電基板１を形成し、電極２，３を蒸着
することにより、図１に示した圧電共振子が得られる。
０℃で４時間加熱して脱バインダを行い、更に１２００
℃〜１４５０℃で２時間〜６時間焼成する。焼成のの
ち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、仮電極を設
け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極
処理を行う。これにより、上述した圧電磁器が得られ
る。そののち、仮電極を除去し、必要に応じてこの圧電
磁器を加工して圧電基板１を形成し、電極２，３を蒸着
することにより、図１に示した圧電共振子が得られる。
【００２５】このように本実施の形態によれば、複合体
におけるニオブ酸ナトリウムの含有量を９４．７ｍｏｌ
％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内とすると共に、ニ
オブ酸ナトリウムにおけるニオブに対するナトリウムの
組成比ｙを１よりも大きく１．０３以下とするようにし
たので、機械的品質係数Ｑm および最大位相角θmaxを
向上させることができ、安定した発振を得ることができ
ると共に、駆動電圧を低くすることができる。
におけるニオブ酸ナトリウムの含有量を９４．７ｍｏｌ
％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内とすると共に、ニ
オブ酸ナトリウムにおけるニオブに対するナトリウムの
組成比ｙを１よりも大きく１．０３以下とするようにし
たので、機械的品質係数Ｑm および最大位相角θmaxを
向上させることができ、安定した発振を得ることができ
ると共に、駆動電圧を低くすることができる。
【００２６】よって、鉛を含有しない、あるいは鉛の含
有量が少ない圧電磁器および圧電素子の利用の可能性を
高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮
発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環境中に鉛が
放出される危険性が低い、低公害化、対環境性および生
態学的見地から極めて優れた圧電磁器および圧電素子の
活用を図ることができる。
有量が少ない圧電磁器および圧電素子の利用の可能性を
高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮
発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環境中に鉛が
放出される危険性が低い、低公害化、対環境性および生
態学的見地から極めて優れた圧電磁器および圧電素子の
活用を図ることができる。
【００２７】
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００２８】（実施例１〜４）実施例１〜４として、化
４に示したタングステンブロンズ構造を有する化合物と
ニオブ酸ナトリウムとの複合体を含有する圧電磁器を用
いて図１に示したような圧電共振子を作製した。タング
ステンブロンズ構造を有する化合物としては、ニオブ酸
カルシウムストロンチウムバリウムを用いた。
４に示したタングステンブロンズ構造を有する化合物と
ニオブ酸ナトリウムとの複合体を含有する圧電磁器を用
いて図１に示したような圧電共振子を作製した。タング
ステンブロンズ構造を有する化合物としては、ニオブ酸
カルシウムストロンチウムバリウムを用いた。
【００２９】
【化４】
【００３０】まず、出発原料である炭酸ストロンチウム
（ＳｒＣＯ3 ）粉末、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）粉
末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）粉末、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ2 ＣＯ3 ）粉末、および酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ
5 ）粉末をそれぞれ用意した。次いで、これら出発原料
を十分に乾燥させ秤量したのち、ボールミルにより水中
で５時間混合し、乾燥・粗粉砕して原料混合粉末を得
た。
（ＳｒＣＯ3 ）粉末、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）粉
末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）粉末、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ2 ＣＯ3 ）粉末、および酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ
5 ）粉末をそれぞれ用意した。次いで、これら出発原料
を十分に乾燥させ秤量したのち、ボールミルにより水中
で５時間混合し、乾燥・粗粉砕して原料混合粉末を得
た。
【００３１】その際、実施例１〜４で、化４における
ｘ，ｙおよびｚが表１に示した組成となるように原料混
合粉末の配合比を調整した。すなわち、化４におけるｘ
の値が０．９７４、ｚの値が０．５２または０．２８と
なるようにし、ｙの値を実施例１〜４で表１に示したよ
うに変化させた。
ｘ，ｙおよびｚが表１に示した組成となるように原料混
合粉末の配合比を調整した。すなわち、化４におけるｘ
の値が０．９７４、ｚの値が０．５２または０．２８と
なるようにし、ｙの値を実施例１〜４で表１に示したよ
うに変化させた。
【００３２】
【表１】
【００３３】続いて、この原料混合粉末をプレス成形し
て、１１００℃で２時間仮焼した。仮焼したのち、粗粉
砕してからボールミルを用いて水中で５時間粉砕し、再
び乾燥して、粗粉砕・造粒し、８ＭＰａの圧力で直径１
７ｍｍの円柱状に成形し、更に４０ＭＰａの圧力で静水
圧成型した。
て、１１００℃で２時間仮焼した。仮焼したのち、粗粉
砕してからボールミルを用いて水中で５時間粉砕し、再
び乾燥して、粗粉砕・造粒し、８ＭＰａの圧力で直径１
７ｍｍの円柱状に成形し、更に４０ＭＰａの圧力で静水
圧成型した。
【００３４】成形したのち、この成形体を６５０℃で４
時間加熱して脱バインダを行い、更に表１に示した温度
で４時間焼成した。得られた実施例１〜４の焼成体につ
いてアルキメデス法により密度を測定したところ、表１
に示した通りであった。
時間加熱して脱バインダを行い、更に表１に示した温度
で４時間焼成した。得られた実施例１〜４の焼成体につ
いてアルキメデス法により密度を測定したところ、表１
に示した通りであった。
【００３５】そののち、この焼成体をスライス加工およ
びラップ加工により厚さ０．６ｍｍの円板状とし、両面
に導電ペーストを印刷して焼き付け、仮電極を形成し
た。仮電極を形成したのち、１５０℃のシリコーンオイ
ル中で８ｋＶ／ｍｍの電界を１５分間印加して分極処理
を行った。分極処理を行ったのち、仮電極を除去し、７
ｍｍ×４．５ｍｍ角に切り出し、電極を蒸着した。これ
により、実施例１〜４の圧電共振子を得た。
びラップ加工により厚さ０．６ｍｍの円板状とし、両面
に導電ペーストを印刷して焼き付け、仮電極を形成し
た。仮電極を形成したのち、１５０℃のシリコーンオイ
ル中で８ｋＶ／ｍｍの電界を１５分間印加して分極処理
を行った。分極処理を行ったのち、仮電極を除去し、７
ｍｍ×４．５ｍｍ角に切り出し、電極を蒸着した。これ
により、実施例１〜４の圧電共振子を得た。
【００３６】得られた実施例１〜４の圧電共振子につい
て、圧電特性として、比誘電率εｄ、機械的品質係数Ｑ
m および最大位相角θmax を測定した。比誘電率εｄは
ＬＣＲメータ（ヒューレットパカード社製ＨＰ４２８４
Ａ）により測定し、機械的品質係数Ｑm および最大位相
角θmax はインピーダンスアナライザー（ヒューレット
・パッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）を用い、共振反共振
法により３次高調波を利用して測定した。
て、圧電特性として、比誘電率εｄ、機械的品質係数Ｑ
m および最大位相角θmax を測定した。比誘電率εｄは
ＬＣＲメータ（ヒューレットパカード社製ＨＰ４２８４
Ａ）により測定し、機械的品質係数Ｑm および最大位相
角θmax はインピーダンスアナライザー（ヒューレット
・パッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）を用い、共振反共振
法により３次高調波を利用して測定した。
【００３７】それらの結果を表１，図２および図３に示
す。図２はニオブ酸ナトリウムにおけるナトリウムの組
成ｙと機械的品質係数Ｑm との関係を表すものであり、
図３はニオブ酸ナトリウムにおけるナトリウムの組成ｙ
と最大位相角θmax との関係を表すものである。なお、
図２および図３は、ニオブ酸カルシウムストロンチウム
バリウムにおけるバリウムの組成ｚを０．５２とした場
合、すなわち実施例１〜３に関するものである。
す。図２はニオブ酸ナトリウムにおけるナトリウムの組
成ｙと機械的品質係数Ｑm との関係を表すものであり、
図３はニオブ酸ナトリウムにおけるナトリウムの組成ｙ
と最大位相角θmax との関係を表すものである。なお、
図２および図３は、ニオブ酸カルシウムストロンチウム
バリウムにおけるバリウムの組成ｚを０．５２とした場
合、すなわち実施例１〜３に関するものである。
【００３８】また、本実施例に対する比較例１〜６とし
て、化４におけるｘ，ｙおよびｚが表１に示した組成と
なるように原料混合粉末の配合比を変え、表１に示した
温度で焼成したことを除き、他は本実施例と同様にして
圧電共振子を作製した。すなわち、比較例１〜６は、ナ
トリウムの組成ｙを本実施例と変えたものである。比較
例１〜６についても、本実施例と同様にして、密度、比
誘電率εｄ、機械的品質係数Ｑm および最大位相角θ
max をそれぞれ測定した。それらの結果についても表
１，図２および図３に合わせて示す。
て、化４におけるｘ，ｙおよびｚが表１に示した組成と
なるように原料混合粉末の配合比を変え、表１に示した
温度で焼成したことを除き、他は本実施例と同様にして
圧電共振子を作製した。すなわち、比較例１〜６は、ナ
トリウムの組成ｙを本実施例と変えたものである。比較
例１〜６についても、本実施例と同様にして、密度、比
誘電率εｄ、機械的品質係数Ｑm および最大位相角θ
max をそれぞれ測定した。それらの結果についても表
１，図２および図３に合わせて示す。
【００３９】表１，図２および図３に示したように、実
施例１〜４によれば、比較例１〜６に比べて大きな機械
的品質係数Ｑm および最大位相角θmax を得ることがで
きた。なお、密度および比誘電率εｄについては十分な
値が得られた。すなわち、ニオブ酸ナトリウムにおける
ナトリウムの組成ｙを１よりも大きく１．０３以下とな
るようにすれば、機械的品質係数Ｑm および最大位相角
θmax を改善できることが分かった。
施例１〜４によれば、比較例１〜６に比べて大きな機械
的品質係数Ｑm および最大位相角θmax を得ることがで
きた。なお、密度および比誘電率εｄについては十分な
値が得られた。すなわち、ニオブ酸ナトリウムにおける
ナトリウムの組成ｙを１よりも大きく１．０３以下とな
るようにすれば、機械的品質係数Ｑm および最大位相角
θmax を改善できることが分かった。
【００４０】（実施例５，６）実施例５，６として、化
４におけるｘ，ｙおよびｚが表２または表３に示した組
成となるように原料混合粉末の配合比を変え、表２また
は表３に示した温度で焼成したことを除き、他は実施例
１〜４と同様にして圧電共振子を作製した。また、本実
施例に対する比較例７，８として、化４におけるｙが表
２または表３に示した組成となるように原料混合粉末の
配合比を変えたことを除き、他は実施例５または実施例
６と同様にして圧電共振子を作製した。すなわち、比較
例７はナトリウムの組成ｙを実施例５と変え、比較例８
はナトリウムの組成ｙを実施例６と変えたものである。
実施例５，６および比較例７，８についても、実施例１
〜４と同様にして、密度、比誘電率εｄ、機械的品質係
数Ｑm および最大位相角θ max をそれぞれ測定した。そ
れらの結果を表２および表３に示す。
４におけるｘ，ｙおよびｚが表２または表３に示した組
成となるように原料混合粉末の配合比を変え、表２また
は表３に示した温度で焼成したことを除き、他は実施例
１〜４と同様にして圧電共振子を作製した。また、本実
施例に対する比較例７，８として、化４におけるｙが表
２または表３に示した組成となるように原料混合粉末の
配合比を変えたことを除き、他は実施例５または実施例
６と同様にして圧電共振子を作製した。すなわち、比較
例７はナトリウムの組成ｙを実施例５と変え、比較例８
はナトリウムの組成ｙを実施例６と変えたものである。
実施例５，６および比較例７，８についても、実施例１
〜４と同様にして、密度、比誘電率εｄ、機械的品質係
数Ｑm および最大位相角θ max をそれぞれ測定した。そ
れらの結果を表２および表３に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】表２および表３に示したように、実施例
５，６によれば、比較例７，８に比べて大きな機械的品
質係数Ｑm および最大位相角θmax を得ることができ
た。すなわち、タングステンブロンズ構造を有する化合
物とニオブ酸ナトリウムとの組成比を変えても、ニオブ
酸ナトリウムにおけるナトリウムの組成ｙを１よりも大
きく１．０３以下となるようにすれば、機械的品質係数
Ｑm および最大位相角θma x を改善できることが分かっ
た。
５，６によれば、比較例７，８に比べて大きな機械的品
質係数Ｑm および最大位相角θmax を得ることができ
た。すなわち、タングステンブロンズ構造を有する化合
物とニオブ酸ナトリウムとの組成比を変えても、ニオブ
酸ナトリウムにおけるナトリウムの組成ｙを１よりも大
きく１．０３以下となるようにすれば、機械的品質係数
Ｑm および最大位相角θma x を改善できることが分かっ
た。
【００４４】なお、上記実施例では、タングステンブロ
ンズ構造を有する化合物、およびタングステンブロンズ
構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウムとの組成比に
ついていくつかの例を挙げて具体的に説明したが、他の
タングステンブロンズ構造を有する化合物を用いても、
またはタングステンブロンズ構造を有する化合物とニオ
ブ酸ナトリウムとの組成比を変えても、同様の結果を得
ることができる。
ンズ構造を有する化合物、およびタングステンブロンズ
構造を有する化合物とニオブ酸ナトリウムとの組成比に
ついていくつかの例を挙げて具体的に説明したが、他の
タングステンブロンズ構造を有する化合物を用いても、
またはタングステンブロンズ構造を有する化合物とニオ
ブ酸ナトリウムとの組成比を変えても、同様の結果を得
ることができる。
【００４５】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されるものではなく、種々変形することがで
きる。例えば、上記実施の形態および実施例では、タン
グステンブロンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリ
ウムとの複合体を含有する場合について説明したが、こ
の複合体に加えて、他の成分を含んでいてもよい。ま
た、複合体自体も、タングステンブロンズ構造を有する
化合物およびニオブ酸ナトリウム以外の他の成分を含ん
でいてもよい。
発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されるものではなく、種々変形することがで
きる。例えば、上記実施の形態および実施例では、タン
グステンブロンズ構造を有する化合物とニオブ酸ナトリ
ウムとの複合体を含有する場合について説明したが、こ
の複合体に加えて、他の成分を含んでいてもよい。ま
た、複合体自体も、タングステンブロンズ構造を有する
化合物およびニオブ酸ナトリウム以外の他の成分を含ん
でいてもよい。
【００４６】更に、上記実施の形態および実施例では、
圧電素子として圧電共振子を例に挙げて説明したが、他
の圧電素子についても本発明を適用することができる。
圧電素子として圧電共振子を例に挙げて説明したが、他
の圧電素子についても本発明を適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１あるいは
請求項２に記載の圧電磁器、または請求項３記載の圧電
素子によれば、複合体におけるニオブ酸ナトリウムの含
有量を９４．７ｍｏｌ％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範
囲内とすると共に、ニオブ酸ナトリウムにおけるニオブ
に対するナトリウムの組成比ｙを１よりも大きく１．０
３以下とするようにしたので、機械的品質係数Ｑm およ
び最大位相角θmax を向上させることができ、安定した
発振を得ることができると共に、駆動電圧を低くするこ
とができる。よって、鉛を含有しない、あるいは鉛の含
有量が少ない圧電磁器および圧電素子の利用の可能性を
高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮
発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環境中に鉛が
放出される危険性が低い、低公害化、対環境性および生
態学的見地から極めて優れた圧電磁器および圧電素子の
活用を図ることができる。
請求項２に記載の圧電磁器、または請求項３記載の圧電
素子によれば、複合体におけるニオブ酸ナトリウムの含
有量を９４．７ｍｏｌ％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範
囲内とすると共に、ニオブ酸ナトリウムにおけるニオブ
に対するナトリウムの組成比ｙを１よりも大きく１．０
３以下とするようにしたので、機械的品質係数Ｑm およ
び最大位相角θmax を向上させることができ、安定した
発振を得ることができると共に、駆動電圧を低くするこ
とができる。よって、鉛を含有しない、あるいは鉛の含
有量が少ない圧電磁器および圧電素子の利用の可能性を
高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮
発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環境中に鉛が
放出される危険性が低い、低公害化、対環境性および生
態学的見地から極めて優れた圧電磁器および圧電素子の
活用を図ることができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器を用いた
圧電共振子を表す構成図である。
圧電共振子を表す構成図である。
【図２】圧電磁器におけるナトリウムの組成ｙと機械的
品質係数Ｑm との関係を表す特性図である。
品質係数Ｑm との関係を表す特性図である。
【図３】圧電磁器におけるナトリウムの組成ｙと最大位
相角θmax との関係を表す特性図である。
相角θmax との関係を表す特性図である。
１…圧電基板、２，３…電極。
フロントページの続き (72)発明者 七尾 勝 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA08 AA09 AA10 AA20 BA10 CA01
Claims (3)
- 【請求項１】 タングステンブロンズ構造を有する化合
物と、ニオブ酸ナトリウムとを含む複合体を含有する圧
電磁器であって、 前記複合体における前記ニオブ酸ナトリウムの含有量は
９４．７ｍｏｌ％以上９９．５ｍｏｌ％以下の範囲内で
あり、 前記ニオブ酸ナトリウムにおけるニオブに対するナトリ
ウムの組成比は１よりも大きく１．０３以下の範囲内で
あることを特徴とする圧電磁器。 - 【請求項２】 前記タングステンブロンズ構造を有する
化合物は、アルカリ土類金属元素のうちの少なくとも１
種を含む第１の元素と、ニオブを含む第２の元素と、酸
素とからなる酸化物であることを特徴とする請求項１記
載の圧電磁器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の圧電磁
器を用いたことを特徴とする圧電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001095598A JP4686883B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 圧電磁器および圧電素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001095598A JP4686883B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 圧電磁器および圧電素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002293628A true JP2002293628A (ja) | 2002-10-09 |
| JP4686883B2 JP4686883B2 (ja) | 2011-05-25 |
Family
ID=18949621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001095598A Expired - Lifetime JP4686883B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 圧電磁器および圧電素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4686883B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US8884498B2 (en) | 2010-06-10 | 2014-11-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device |
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-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001095598A patent/JP4686883B2/ja not_active Expired - Lifetime
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