JP2003192434A - Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same

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JP2003192434A
JP2003192434A JP2002291641A JP2002291641A JP2003192434A JP 2003192434 A JP2003192434 A JP 2003192434A JP 2002291641 A JP2002291641 A JP 2002291641A JP 2002291641 A JP2002291641 A JP 2002291641A JP 2003192434 A JP2003192434 A JP 2003192434A
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piezoelectric
ceramic composition
piezoelectric ceramic
composition
thickness
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JP2002291641A
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Inventor
Keiichi Takahashi
慶一 高橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric ceramic composition containing no lead and having a high electromechanical coupling coefficient compared to a conventional bismuth layered compound and to provide a piezoelectric element using the composition. <P>SOLUTION: The piezoelectric ceramic composition comprises a ceramic composition having the composition expressed by general formula of Sr<SB>1-x-y</SB>M 1<SB>x</SB>M2<SB>y</SB>Bi<SB>2</SB>(Nb<SB>1-a</SB>Ta<SB>a</SB>)<SB>2-z</SB>Ti<SB>z</SB>O<SB>9</SB>, wherein M1 is at least one element selected from Ca and Ba and M2 is at least one element selected from a group consisting of La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, Sm, Eu and Gd, with x, y, z and a in the formula in the ranges of 0.0≤x<0.9, 0.0<y<0.3, 0.0≤z<0.3 and 0.0≤a≤1.0, respectively. The piezoelectric element 10 has a piezoelectric body 11 and electrodes 12a, 12b formed on the two principal faces of the piezoelectric body 11. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉛(Pb)を含有
せずに主としてSr、Bi、TiおよびNbあるいはT
aを含む圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電素子に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention mainly relates to Sr, Bi, Ti and Nb or T without containing lead (Pb).
The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition containing a and a piezoelectric element using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より圧電セラミック発振子、圧電セ
ラミックフィルタ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は、チタン酸ジルコン酸鉛(P
ZT:Pb(TixZr1-x)O3)またはチタン酸鉛
(PT:PbTiO3)を主成分とする磁器組成物が用
いられてきた(例えば、特許文献1、特許文献2参
照。)。
2. Description of the Related Art A piezoelectric zirconate titanate (P) has been used as a piezoelectric ceramic composition conventionally used for piezoelectric ceramic elements such as piezoelectric ceramic oscillators and piezoelectric ceramic filters.
ZT: Pb (Ti x Zr 1 -x) O 3) or lead titanate (PT: PbTiO 3) ceramic compositions based on have been used (for example, Patent Document 1, Patent Document 2). .

【0003】[0003]

【特許文献1】特開平5−148016号公報[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-148016

【0004】[0004]

【特許文献2】特開平5−139824号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-139824

【0005】しかし、PZTまたはPT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製品の均
一性が低下するという問題があった。また、PZTやP
Tからなる圧電磁器組成物は、実用的な組成ではキュリ
ー点が200〜300℃程度のものが多く、それ以上の
温度では常誘電体となり圧電特性が消失してしまうた
め、高温で使用される用途には適用しにくい。さらに、
近年は、環境汚染の問題を回避すべく鉛を含まない磁器
組成物の開発が求められている。
However, in a piezoelectric ceramic composition containing PZT or PT as a main component, a large amount of lead is contained in the composition, so that the uniformity of the product is deteriorated due to evaporation of lead oxide in the manufacturing process. was there. In addition, PZT and P
The piezoelectric ceramic composition composed of T often has a Curie point of about 200 to 300 ° C. in a practical composition, and becomes a paraelectric substance at a temperature higher than that, and the piezoelectric characteristics disappear, so that it is used at a high temperature. Difficult to apply for use. further,
In recent years, it has been required to develop a porcelain composition containing no lead in order to avoid the problem of environmental pollution.

【0006】このような状況の中で、鉛を含まず、高温
でも使用できるセンサ・アクチュエータ用のセラミック
スとして、SrBi2Nb29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が注目されてきた(例
えば、特許文献3参照。)。
Under these circumstances, a piezoelectric ceramic composition containing a bismuth layered compound such as SrBi 2 Nb 2 O 9 as a main component is noted as a ceramic for a sensor / actuator which does not contain lead and can be used even at high temperatures. (See, for example, Patent Document 3).

【0007】[0007]

【特許文献3】特開平11−322426号公報[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 11-322426

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、電気エネルギーを機械エネ
ルギーに変換する効率である電気機械結合係数が大きい
ことが望ましいが、従来から報告されてきたビスマス層
状化合物を主成分とする圧電磁器組成物では、この電気
機械結合係数が十分に大きくないという問題がある。ま
た、ビスマス層状化合物を主成分とする圧電磁器組成物
を用いて圧電セラミックフィルタや圧電セラミック発振
子などを作製した場合、従来のPZTやPTを用いた場
合に比べて、共振周波数の温度変化率が大きくなるとい
う問題がある。
However, as a material generally used for a piezoelectric ceramic element, particularly a piezoelectric ceramic oscillator, it is desirable that the electromechanical coupling coefficient, which is the efficiency of converting electric energy into mechanical energy, is large. However, the piezoelectric ceramic composition containing a bismuth layered compound as a main component, which has been reported so far, has a problem that the electromechanical coupling coefficient is not sufficiently large. Further, when a piezoelectric ceramic filter, a piezoelectric ceramic oscillator, or the like is manufactured using a piezoelectric ceramic composition containing a bismuth layer compound as a main component, the temperature change rate of the resonance frequency is higher than that in the case of using conventional PZT or PT. There is a problem that becomes large.

【0009】以上の問題があるため、SrBi2Nb2
9などのビスマス層状化合物を主成分とする圧電磁器組
成物は、まだ実用化されていないのが現状である。
Due to the above problems, SrBi 2 Nb 2 O
At present , a piezoelectric ceramic composition containing a bismuth layered compound such as 9 as a main component has not yet been put into practical use.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器組成物
は、組成が一般式:Sr1-x-yM1xM2yBi2(Nb
1-aTaa2-zTiz9(式中、M1はCaおよびBa
から選ばれる少なくとも一つの元素であり、M2はL
a、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、Sm、Euお
よびGdからなる群から選ばれる少なくとも一つの元素
である)で表わされ、かつ前記一般式中のx、y、zお
よびaがそれぞれ、 0.0≦x<0.9、 0.0<y<0.3、 0.0≦z<0.3、 0.0≦a≦1.0、 の範囲にある磁器組成物を含むことを特徴とする。
The piezoelectric ceramic composition of the present invention
Has a general formula: Sr1-xyM1xM2yBi2(Nb
1-aTaa)2-zTizO9(In the formula, M1 is Ca and Ba.
M2 is at least one element selected from
a, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, Sm, Eu
And at least one element selected from the group consisting of Gd
And in the general formula, x, y, z and
And a respectively 0.0 ≦ x <0.9, 0.0 <y <0.3, 0.0 ≦ z <0.3, 0.0 ≦ a ≦ 1.0, It is characterized by including a porcelain composition in the range of.

【0011】また、本発明の圧電素子は、組成が一般
式:Sr1-x-yM1xM2yBi2(Nb 1-aTaa2-z
z9(式中、M1はCaおよびBaから選ばれる少な
くとも一つの元素であり、M2はLa、Y、Dy、E
r、Yb、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdからなる
群から選ばれる少なくとも一つの元素である)で表わさ
れ、かつ前記一般式中のx、y、zおよびaがそれぞ
れ、 0.0≦x<0.9、 0.0<y<0.3、 0.0≦z<0.3、 0.0≦a≦1.0、 の範囲にある磁器組成物を含む圧電磁器組成物からなる
圧電体を備えていることを特徴とする。
The composition of the piezoelectric element of the present invention is generally
Formula: Sr1-xyM1xM2yBi2(Nb 1-aTaa)2-zT
izO9(In the formula, M1 is a small amount selected from Ca and Ba.
At least one element, M2 is La, Y, Dy, E
Consisting of r, Yb, Pr, Nd, Sm, Eu and Gd
Is at least one element selected from the group)
And x, y, z and a in the general formula are respectively
And 0.0 ≦ x <0.9, 0.0 <y <0.3, 0.0 ≦ z <0.3, 0.0 ≦ a ≦ 1.0, Consisting of a piezoelectric ceramic composition containing a porcelain composition in the range of
It is characterized by having a piezoelectric body.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0013】本実施形態の圧電磁器組成物は、組成が一
般式:Sr1-x-yM1xM2yBi2(Nb1-aTaa2-z
Tiz9で表わされる。また、前記一般式中のx、y、
zおよびaはそれぞれ、0.0≦x<0.9、0.0<
y<0.3、0.0≦z<0.3、0.0≦a≦1.0
の範囲にある。ここで、前記一般式の中で、M1はCa
およびBaから選ばれる少なくとも一つの元素であり、
M2はLa、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、S
m、EuおよびGdからなる群から選ばれる少なくとも
一つの元素である。また、本実施形態の圧電磁器組成物
は、前記一般式で表される化合物のみから構成されてい
てもよく、また、前記一般式で表される化合物を主成分
として含み、それ以外に他の副成分を含んでいてもよ
い。圧電磁器組成物が主成分と副成分とから構成される
場合、その構成比は、主成分:副成分=96.0〜9
9.9:0.1〜4.0(質量%)の範囲が好ましく、
さらに好ましくは99.2〜99.8:0.2〜0.8
(質量%)の範囲である。
The composition of the piezoelectric ceramic composition of this embodiment is represented by the general formula: Sr 1-xy M 1 x M 2 y Bi 2 (Nb 1-a Ta a ) 2-z.
It is represented by Ti z O 9 . In addition, x, y, and
z and a are 0.0 ≦ x <0.9 and 0.0 <, respectively.
y <0.3, 0.0 ≦ z <0.3, 0.0 ≦ a ≦ 1.0
Is in the range. Here, in the general formula, M1 is Ca
And at least one element selected from Ba,
M2 is La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, S
It is at least one element selected from the group consisting of m, Eu and Gd. Further, the piezoelectric ceramic composition of the present embodiment may be composed only of the compound represented by the general formula, also contains the compound represented by the general formula as a main component, other than that It may contain subcomponents. When the piezoelectric ceramic composition is composed of the main component and the subcomponent, the composition ratio is as follows: main component: subcomponent = 96.0-9
The range of 9.9: 0.1-4.0 (mass%) is preferable,
More preferably 99.2 to 99.8: 0.2 to 0.8.
The range is (mass%).

【0014】これにより、従来のビスマス層状化合物に
比べて電気機械結合係数が大きく、鉛を含まない圧電磁
器組成物が得られる。なお、ニオブ酸ビスマス系の従来
の化合物に、本実施形態の前記一般式で示される組成に
なるようにTiを含有させることにより、比誘電率が向
上し、それに伴い圧電定数も向上する。
As a result, a piezoelectric ceramic composition which has a larger electromechanical coupling coefficient than the conventional bismuth layered compound and does not contain lead can be obtained. By adding Ti to the conventional bismuth niobate-based compound so as to have the composition represented by the general formula of the present embodiment, the relative dielectric constant is improved, and the piezoelectric constant is also improved accordingly.

【0015】また、本実施形態の圧電磁器組成物は、前
記一般式のx、y、zおよびaがそれぞれ、0.2≦x
≦0.8、0.0<y<0.15、0.0<z<0.1
5、0.0≦a≦0.6の範囲にあることが好ましい。
この範囲であると、従来のビスマス層状化合物に比べて
電気機械結合係数が大きく、鉛を含まない圧電磁器組成
物が得られるとともに、さらに圧電特性を向上させるこ
とができる。
In the piezoelectric ceramic composition of the present embodiment, x, y, z and a in the general formula are 0.2 ≦ x, respectively.
≦ 0.8, 0.0 <y <0.15, 0.0 <z <0.1
5, preferably in the range of 0.0 ≦ a ≦ 0.6.
Within this range, the electromechanical coupling coefficient is larger than that of the conventional bismuth layered compound, a lead-free piezoelectric ceramic composition can be obtained, and the piezoelectric characteristics can be further improved.

【0016】また、本実施形態の圧電磁器組成物は、副
成分としてMnO2を0.8質量%以下の範囲で含ませ
ることが好ましく、より好ましくは0.2質量%〜0.
5質量%の範囲で含ませる。分極処理が容易となるから
である。
The piezoelectric ceramic composition of this embodiment preferably contains MnO 2 as an accessory component in a range of 0.8% by mass or less, more preferably 0.2% by mass to 0.1% by mass.
It is included in the range of 5% by mass. This is because the polarization process becomes easy.

【0017】また、本実施形態の圧電素子は、上記で説
明したいずれかの圧電磁器組成物からなる圧電体を備え
ている。これにより、鉛を含まず電気的特性が良好な圧
電素子が得られる。
Further, the piezoelectric element of the present embodiment comprises a piezoelectric body made of any one of the piezoelectric ceramic compositions described above. This makes it possible to obtain a piezoelectric element that does not contain lead and has good electrical characteristics.

【0018】また、本実施形態の圧電素子は、前記圧電
体の表面に形成された電極の面積をS、前記圧電体の厚
みをtとしたとき、22≦S/t2の関係を満たすこと
が好ましい。さらに、本実施形態の圧電素子は、前記圧
電体を実効的に円形と近似したときの実効的な電極の直
径をD、前記圧電体の厚みをtとしたとき、5.3≦D
/tの関係を満たすことが好ましい。いずれの場合も2
つの主面上の電極の大きさが厚みtに対して大きくなる
ので、電極の中心のずれによる影響も小さくなり、圧電
素子の製造が容易になる。
Further, the piezoelectric element of this embodiment must satisfy the relationship of 22 ≦ S / t 2 where S is the area of the electrode formed on the surface of the piezoelectric body and t is the thickness of the piezoelectric body. Is preferred. Furthermore, in the piezoelectric element of this embodiment, when the piezoelectric body is effectively approximated to a circle, the diameter of the effective electrode is D, and the thickness of the piezoelectric body is t, 5.3 ≦ D
It is preferable to satisfy the relationship of / t. 2 in each case
Since the size of the electrodes on the two main surfaces is larger than the thickness t, the influence of the displacement of the centers of the electrodes is small, and the piezoelectric element can be easily manufactured.

【0019】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】(実施形態1)本実施形態では、圧電磁器
組成物について説明する。本実施形態の圧電磁器組成物
(以下、圧電磁器組成物1という場合がある)は、組成
が一般式:Sr1-x- yM1xM2yBi2(Nb1-aTaa
2-zTiz9で表わされる磁器成分を主成分として含
む。ここで、M1はCa又はBaのいずれかであり、M
2はLa、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、Sm、
EuおよびGdのうちのいずれかである。また、前記一
般式中のa、x、yおよびzはそれぞれ、0.0≦a≦
1.0、0.0≦x<0.9、0.0<y<0.3およ
び0.0≦z<0.3の範囲にある。従来のビスマス層
状化合物に比べて、電気機械結合係数をさらに大きくす
るためには、aは0≦a≦0.6を満たすことがより好
ましく、xは0.2≦x≦0.8を満たすことがより好
ましく、また、yおよびzはそれぞれ0.0<y<0.
15、0.0<z<0.15を満たすことがより好まし
い。
(Embodiment 1) In this embodiment, a piezoelectric ceramic composition will be described. The piezoelectric ceramic composition of the present embodiment (hereinafter, also referred to as piezoelectric ceramic composition 1) has a composition of the general formula: Sr 1-x- y M1 x M2 y Bi 2 (Nb 1-a Ta a ).
Including porcelain component represented by 2-z Ti z O 9 as a main component. Here, M1 is either Ca or Ba, and M1
2 is La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, Sm,
It is either Eu or Gd. Further, a, x, y and z in the general formula are each 0.0 ≦ a ≦
It is in the range of 1.0, 0.0 ≦ x <0.9, 0.0 <y <0.3 and 0.0 ≦ z <0.3. In order to further increase the electromechanical coupling coefficient as compared with the conventional bismuth layered compound, a more preferably satisfies 0 ≦ a ≦ 0.6 and x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.8. Is more preferable, and y and z are 0.0 <y <0.
It is more preferable to satisfy 15, 0.0 <z <0.15.

【0021】前記圧電磁器組成物1は、主成分となり得
る原料を所定の割合で混合し、1050〜1200℃
で、1〜2時間焼成することにより形成できる。焼成雰
囲気は、大気中である。
The piezoelectric ceramic composition 1 is prepared by mixing raw materials which can be main components at a predetermined ratio, and then at 1050 to 1200 ° C.
Then, it can be formed by firing for 1 to 2 hours. The firing atmosphere is the atmosphere.

【0022】前記原料としては、圧電磁器組成物1に含
まれる元素を含む種々の化合物、例えば、金属酸化物、
金属炭酸塩等を用いることができるが、特に仮焼成前後
の重量変化が少ない点により、金属酸化物が好ましく用
いられる。この金属酸化物としては、例えば、La
23、Y23、Dy23、Er23、Yb23、Pr2
3、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23、Mn3
4、Bi23、TiO2、Nb25およびTa25など
を挙げることができる。なお、金属炭酸塩としては、例
えば、CaCO3、SrCO3、BaCO3などを用いる
ことができる。
As the raw material, various compounds containing the elements contained in the piezoelectric ceramic composition 1, for example, metal oxides,
Although a metal carbonate or the like can be used, a metal oxide is preferably used because the weight change before and after the calcination is small. Examples of the metal oxide include La
2 O 3 , Y 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Er 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Pr 2
O 3, Nd 2 O 3, Sm 2 O 3, Eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Mn 3
O 4 , Bi 2 O 3 , TiO 2 , Nb 2 O 5, Ta 2 O 5 and the like can be mentioned. As the metal carbonate, for example, CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3 or the like can be used.

【0023】圧電磁器組成物1は、主成分のみから形成
されてもよく、あるいは副成分としてさらにMnO2
どを含んでいてもよい。圧電磁器組成物に副成分が含ま
れることにより、機械的品質係数QMなどの特性が良好
な圧電磁器組成物が得られる。副成分としては、MnO
2、Cr23、CoO、Fe23、NiO等を用いるこ
とができるが、特に機械的品質係数QMを大きくするこ
とができる点からMnO2が好ましい。なお、圧電磁器
組成物1が主成分のみからなる場合、圧電磁器組成物1
の組成は、例えばM1がCa、M2がLaのときには、
以下の式で表わすことが可能である。
The piezoelectric ceramic composition 1 may be formed of only the main component, or may further contain MnO 2 or the like as a subcomponent. When the piezoelectric ceramic composition contains subcomponents, a piezoelectric ceramic composition having excellent characteristics such as the mechanical quality factor Q M can be obtained. As an accessory component, MnO
2 , Cr 2 O 3 , CoO, Fe 2 O 3 , NiO and the like can be used, but MnO 2 is particularly preferable because the mechanical quality factor Q M can be increased. When the piezoelectric ceramic composition 1 is composed of only the main component, the piezoelectric ceramic composition 1
The composition of is, for example, when M1 is Ca and M2 is La,
It can be expressed by the following formula.

【0024】[0024]

【化1】Sr1-x-yCaxLayBi2(Nb1-aTaa
2-zTiz9
## STR1 ## Sr 1-xy Ca x La y Bi 2 (Nb 1-a Ta a )
2-z Ti z O 9

【0025】また、圧電磁器組成物が主成分と副成分と
から構成される場合、その構成比は、主成分:副成分=
96.0〜99.9:0.1〜4.0(質量比)の範囲
が好ましく、さらに好ましくは99.2〜99.8:
0.2〜0.8(質量比)の範囲である。副成分がMn
2の場合は、分極処理を容易に行うため、圧電磁器組
成物1はMnO2を0.8質量%以下の範囲で含むこと
が好ましく、0.2質量%〜0.5質量%の範囲内で含
むことがより好ましい。
When the piezoelectric ceramic composition is composed of a main component and subcomponents, the composition ratio is as follows: main component: subcomponent =
The range of 96.0 to 99.9: 0.1 to 4.0 (mass ratio) is preferable, and 99.2 to 99.8: is more preferable.
The range is 0.2 to 0.8 (mass ratio). Secondary component is Mn
In the case of O 2 , the piezoelectric ceramic composition 1 preferably contains MnO 2 in a range of 0.8% by mass or less, in the range of 0.2% by mass to 0.5% by mass, in order to easily perform polarization treatment. More preferably, it is included in

【0026】圧電磁器組成物1が主成分と副成分とを含
む場合は、両者を構成し得る出発原料を混合して焼成す
ることによって、圧電磁器組成物1を製造することがで
きる。焼成条件は、前述した主成分のみから構成される
圧電磁器組成物を製造する場合と同様の条件が適用でき
る。
When the piezoelectric ceramic composition 1 contains the main component and the subcomponent, the piezoelectric ceramic composition 1 can be manufactured by mixing and firing the starting materials which can constitute both. As the firing conditions, the same conditions as in the case of producing the piezoelectric ceramic composition composed of only the above-mentioned main components can be applied.

【0027】圧電磁器組成物1としては、3倍の高調波
の厚み縦振動に関する周波数定数N 3tができるだけ大き
い方が好ましい。例えば、N3tが7300Hz・m以上
であることが好ましい。固体中の振動の伝播速度(音
速)が大きくなり、素子厚みを比較的大きくできるよう
になるからである。例えば、36MHz用素子で厚みを
200μm以上にできる。この場合には、一般に、径方
向の広がりモードの周波数定数Npも、2500Hz・
m以上と大きくなる。
The piezoelectric ceramic composition 1 has three times higher harmonics.
Constant N for thickness longitudinal vibration of 3tAs large as possible
It is preferable that For example, N3tIs more than 7300Hz ・ m
Is preferred. Propagation velocity of vibration in solid (sound
So that the element thickness can be made relatively large.
Because. For example, the thickness of 36MHz element
It can be 200 μm or more. In this case, generally
Frequency constant N of the direction spread modepAlso 2500 Hz
Larger than m.

【0028】以上、実施形態1の圧電磁器組成物1によ
れば、従来の一般的なセラミックスの作製方法に基づい
た鉛を含まないビスマス層状化合物に比べて、電気機械
結合係数が比較的大きい圧電磁器組成物が得られる。
As described above, according to the piezoelectric ceramic composition 1 of Embodiment 1, a piezoelectric material having a relatively large electromechanical coupling coefficient is provided as compared with a lead-free bismuth layered compound based on a conventional general ceramics manufacturing method. A porcelain composition is obtained.

【0029】(実施形態2)本実施形態では、第1の圧
電素子について説明する。本実施形態の圧電素子(以
下、圧電素子1という場合がある)は、実施形態1で説
明した圧電磁器組成物1からなる圧電体を備えたもので
ある。
(Embodiment 2) In this embodiment, the first piezoelectric element will be described. The piezoelectric element of the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as the piezoelectric element 1) is provided with a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition 1 described in the first embodiment.

【0030】圧電素子1は、具体的には、例えば、圧電
セラミック発振子や圧電セラミックフィルタといった圧
電共振子、ブザーやサウンダといった圧電振動体、アク
チュエータなどの変位素子である。
The piezoelectric element 1 is specifically a piezoelectric resonator such as a piezoelectric ceramic oscillator or a piezoelectric ceramic filter, a piezoelectric vibrating body such as a buzzer or a sounder, or a displacement element such as an actuator.

【0031】本実施形態の圧電素子の一例として、厚み
縦3倍モード圧電共振子の斜視図を図1に示す。図1を
参照して、圧電共振子10は、圧電体11と、圧電体1
1の2つの主面上に形成された電極12aおよび12b
とを備えている。電極12a、12bの材料としては、
Ag、Cu、Ni、Pt、Au、Ag−Pd合金などを
使用できる。電極12aおよび12bには、それぞれリ
ード線12cおよび12dが接続されている。リード線
12c、12dの材料としては、電極12a、12bと
同様のものが使用できる。
FIG. 1 is a perspective view of a thickness longitudinal triple mode piezoelectric resonator as an example of the piezoelectric element of the present embodiment. Referring to FIG. 1, the piezoelectric resonator 10 includes a piezoelectric body 11 and a piezoelectric body 1.
Electrodes 12a and 12b formed on the two main surfaces of No. 1
It has and. As a material for the electrodes 12a and 12b,
Ag, Cu, Ni, Pt, Au, Ag-Pd alloy, etc. can be used. Lead wires 12c and 12d are connected to the electrodes 12a and 12b, respectively. The same material as the electrodes 12a and 12b can be used as the material of the lead wires 12c and 12d.

【0032】電極12aおよび12bは円形の形状を有
している。ただし、円形に限らず、正方形、長方形など
の他の形状でもよい。電極12aおよび12bは、圧電
体11を挟んで対向するように同じ形状に形成されてい
る。
The electrodes 12a and 12b have a circular shape. However, the shape is not limited to a circle, and other shapes such as a square and a rectangle may be used. The electrodes 12a and 12b are formed in the same shape so as to face each other with the piezoelectric body 11 interposed therebetween.

【0033】電極12a、12bの面積Sと圧電体11
の厚さtとは、22≦S/t2の関係を満たすことが好
ましい。すなわち、電極12a、12bの直径Dと圧電
体11の厚さtとは、5.3≦D/tの関係を満たすこ
とが好ましい。これらの関係を満たすことにより、電極
の中心のずれによる不要振動(スプリアス振動)の発生
を抑制しやすい寸法比となるからである。
Area S of electrodes 12a and 12b and piezoelectric body 11
It is preferable that the thickness t satisfies the relation of 22 ≦ S / t 2 . That is, it is preferable that the diameter D of the electrodes 12a and 12b and the thickness t of the piezoelectric body 11 satisfy the relationship of 5.3 ≦ D / t. This is because by satisfying these relationships, the dimensional ratio can easily suppress the generation of unnecessary vibration (spurious vibration) due to the displacement of the center of the electrode.

【0034】以上、本実施形態の圧電素子1は、実施形
態1の圧電磁器組成物1を用いているため、鉛を含ま
ず、電気的特性が良好である。
As described above, since the piezoelectric element 1 of this embodiment uses the piezoelectric ceramic composition 1 of embodiment 1, it does not contain lead and has good electrical characteristics.

【0035】(実施形態3)本実施形態では、第2の圧
電素子について説明する。本実施形態の圧電素子(以
下、圧電素子2という場合がある)は、実施形態1で説
明した圧電磁器組成物1からなる圧電体を備えている。
(Embodiment 3) In this embodiment, the second piezoelectric element will be described. The piezoelectric element of the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as piezoelectric element 2) includes a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition 1 described in the first embodiment.

【0036】圧電素子2は、具体的には、例えば、圧電
セラミック発振子や圧電セラミックフィルタといった圧
電共振子、ブザーやサウンダといった圧電振動体、アク
チュエータなどの変位素子である。
Specifically, the piezoelectric element 2 is, for example, a piezoelectric resonator such as a piezoelectric ceramic oscillator or a piezoelectric ceramic filter, a piezoelectric vibrating body such as a buzzer or a sounder, or a displacement element such as an actuator.

【0037】本実施形態の圧電素子の一例として、厚み
すべりモード圧電共振子の斜視図を図2に示す。図2を
参照して、圧電共振子20は、圧電体21と、圧電体2
1の2つの主面上に形成された電極22aおよび22b
とを備えている。電極22a、22bの材質としては、
実施形態2の電極12a、12bと同様のものが使用で
きる。電極22aおよび22bはストリップ形状を有し
ており、圧電体21を挟んで対向するように同じ形状に
形成されている。
FIG. 2 shows a perspective view of a thickness shear mode piezoelectric resonator as an example of the piezoelectric element of the present embodiment. Referring to FIG. 2, the piezoelectric resonator 20 includes a piezoelectric body 21 and a piezoelectric body 2.
22a and 22b formed on the two main surfaces of
It has and. As the material of the electrodes 22a and 22b,
The same electrodes as the electrodes 12a and 12b of the second embodiment can be used. The electrodes 22a and 22b have a strip shape and are formed in the same shape so as to face each other with the piezoelectric body 21 interposed therebetween.

【0038】以上、本実施形態の圧電素子2は、実施形
態1の圧電磁器組成物1を用いているため、鉛を含ま
ず、電気的特性が良好である。
As described above, since the piezoelectric element 2 of this embodiment uses the piezoelectric ceramic composition 1 of embodiment 1, it does not contain lead and has good electrical characteristics.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をより具体的に
説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0040】(実施例1)本実施例では実施形態1の圧
電磁器組成物1を作製した一例について説明する。
(Example 1) In this example, an example of producing the piezoelectric ceramic composition 1 of Embodiment 1 will be described.

【0041】本実施例では、CaCO3、SrCO3、B
aCO3、La23、Y23、Dy23、Er23、Y
23、Pr23、Nd23、Sm23、Eu23、G
2 3、Mn34、Bi23、TiO2、Nb25およ
びTa25を出発原料として、複数の圧電磁器組成物を
形成した。なお、Mn34は焼成時の熱処理によってM
nO2となる。
In this embodiment, CaCO3, SrCO3, B
aCO3, La2O3, Y2O3, Dy2O3, Er2O3, Y
b2O3, Pr2O3, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, G
d2O 3, Mn3OFour, Bi2O3, TiO2, Nb2OFiveAnd
And Ta2OFiveAs a starting material, a plurality of piezoelectric ceramic compositions
Formed. Note that Mn3OFourIs M due to heat treatment during firing
nO2Becomes

【0042】具体的には、圧電磁器組成物の組成が表1
および表2に示す所定の比率になるように出発原料を秤
量し、これらをボールミルで均一になるように十分混合
した。これを、880℃で2時間仮焼した後、形成され
た化合物を再びボールミルで粉砕し、ポリビニルアルコ
ールを加えて造粒した。この粉末を70MPaの圧力で
直径13mmの円板に一軸プレス成形し、1100〜1
200℃で2時間焼成した。この円板試料を0.3mm
の厚さに研磨した後、円板の上面および下面にそれぞれ
厚さ0.8μmのAg電極を付与した。その後、160
℃のシリコン油中において10kV/mmの電界を30
分間印加して分極処理を行い、圧電セラミックスからな
る円板を得た。
Specifically, the composition of the piezoelectric ceramic composition is shown in Table 1.
The starting raw materials were weighed so that the predetermined ratios shown in Table 2 and Table 2 were obtained, and these were sufficiently mixed by a ball mill so as to be uniform. This was calcined at 880 ° C. for 2 hours, then the formed compound was pulverized again by a ball mill, and polyvinyl alcohol was added to granulate. This powder was uniaxially press molded into a disk having a diameter of 13 mm at a pressure of 70 MPa, and 1100-1
It was baked at 200 ° C. for 2 hours. This disc sample is 0.3 mm
After polishing to a thickness of 0.8 mm, Ag electrodes having a thickness of 0.8 μm were applied to the upper surface and the lower surface of the disk, respectively. Then 160
Electric field of 10 kV / mm in silicon oil at ℃ 30
A polarization process was performed by applying for a minute to obtain a disk made of piezoelectric ceramics.

【0043】なお、サンプル1〜サンプル21の主成分
の組成は式:Sr1-x-yCaxLayBi2Nb2-zTiz
9で表され、サンプル22〜サンプル26の主成分の組
成は式:Sr1-x-yCaxLayBi2(Nb1-aTaa
2-zTiz9で表され、サンプル27〜サンプル41の
主成分の組成は式:Sr1-x-yM1xM2yBi2(Nb1-
aTaa2-zTiz9(ここで、M1はCaまたはB
a、M2はLa、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、
Sm、EuおよびGdのうちのひとつである)で表わさ
れる。また、表1中、サンプルNo.の前の「※」は比
較例であることを示す。
The composition of the main components of Samples 1 to 21 is expressed by the formula: Sr 1-xy Ca x La y Bi 2 Nb 2-z Ti z O
Is represented by 9, the composition of the main component of the sample 22 to sample 26 has the formula: Sr 1-xy Ca x La y Bi 2 (Nb 1-a Ta a)
Represented by 2-z Ti z O 9, the composition of the main component of the sample 27 to sample 41 has the formula: Sr 1-xy M1 x M2 y Bi 2 (Nb 1-
a Ta a ) 2-z Ti z O 9 (where M1 is Ca or B
a and M2 are La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd,
It is one of Sm, Eu and Gd). In Table 1, sample No. "*" In front of indicates that it is a comparative example.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】この圧電セラミックスからなる円板につい
て、1kHzでの静電容量C、円板の厚みt、円板の直
径D、円板の厚み方向振動の共振周波数Fr、円板の厚
み方向振動の反共振周波数Fa、円板の径方向振動の共
振周波数fr、円板の径方向振動の共振点での抵抗R、
円板の径方向振動の反共振周波数faおよびポアソン比
σEを測定した。そしてこれらの値から、圧電気に関す
るIEEE標準(ANSI/IEEE Std. 17
6−1987)に従い、共振−反共振法により、比誘電
率εr、径方向広がりモードの電気機械結合係数kp、厚
み縦振動モードの電気機械結合係数kt、機械的品質係
数QMおよび径方向の広がりモードの周波数定数Npを算
出した。その計算結果を表3および表4に示す。
For a disk made of this piezoelectric ceramics, the capacitance C at 1 kHz, the thickness t of the disk, the diameter D of the disk, the resonance frequency F r of the vibration in the thickness direction of the disk, and the vibration in the thickness direction of the disk Anti-resonance frequency F a , the resonance frequency fr of the disk radial vibration, the resistance R at the resonance point of the disk radial vibration,
The anti-resonance frequency f a and the Poisson's ratio σ E of the radial vibration of the disk were measured. From these values, the IEEE standard (ANSI / IEEE Std.
6-1987), the relative permittivity ε r , the electromechanical coupling coefficient k p of the radial spreading mode, the electromechanical coupling coefficient k t of the thickness extensional vibration mode, the mechanical quality factor Q M, and The frequency constant N p of the radial spreading mode was calculated. The calculation results are shown in Tables 3 and 4.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】[0048]

【表4】 [Table 4]

【0049】圧電セラミックスを3倍の高調波の厚み縦
振動モードを利用する圧電素子の圧電体として用いる場
合、特に重要となるのは厚み縦振動モードの電気機械結
合係数ktである。表3、表4から明らかなように、比
較例である公知の磁器組成物として知られるサンプル1
の電気機械結合係数ktに比べて、本実施例に関わる磁
器組成物の電気機械結合係数ktは大きかった。表1、
表2に記載の比率で元素Srの一部をCaやLaなど
で、元素Nbの一部をTaやTiなどで、それぞれ置換
させることによって、電気機械結合係数ktを大きくで
きた。また、上記主成分に副成分としてMnO2を添加
することによって、機械的品質係数QMを大きくするこ
とができた。
When the piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric body of the piezoelectric element utilizing the thickness longitudinal vibration mode of triple harmonics, the electromechanical coupling coefficient k t of the thickness longitudinal vibration mode is particularly important. As is clear from Table 3 and Table 4, Sample 1 known as a known porcelain composition which is a comparative example.
Compared to the electromechanical coupling coefficient k t, the electromechanical coupling coefficient k t porcelain composition according to the present example had. Table 1,
The electromechanical coupling coefficient k t could be increased by substituting part of the element Sr with Ca or La and part of the element Nb with Ta or Ti in the proportions shown in Table 2. Further, the mechanical quality factor Q M could be increased by adding MnO 2 as a sub-component to the above main component.

【0050】特に、0.0≦a≦0.6、0.2≦x≦
0.8、0.0<y<0.15および0.0<z<0.
15の圧電磁器組成物を用いることによって、電気機械
結合係数ktおよび機械的品質係数QMを大きくできた。
In particular, 0.0≤a≤0.6, 0.2≤x≤
0.8, 0.0 <y <0.15 and 0.0 <z <0.
By using 15 piezoelectric ceramic compositions, the electromechanical coupling factor k t and the mechanical quality factor Q M could be increased.

【0051】(実施例2)本実施例では、実施例1に関
わる磁器組成物を用いて図1に示す圧電共振子10を作
製した一例について説明する。
Example 2 In this example, an example of producing the piezoelectric resonator 10 shown in FIG. 1 by using the ceramic composition according to Example 1 will be described.

【0052】本実施例の圧電共振子では、実施例1のサ
ンプル16の圧電磁器組成物を用いて圧電体11を作製
した。圧電体11は分極後の試料をダイシングおよび研
磨することによって形成した。また、電極12a、12
bは、銀からなる円形の電極を用いた。電極12a、1
2bは蒸着法によって厚さ0.8μmに形成した。
In the piezoelectric resonator of this example, a piezoelectric body 11 was produced using the piezoelectric ceramic composition of sample 16 of Example 1. The piezoelectric body 11 was formed by dicing and polishing the polarized sample. In addition, the electrodes 12a, 12
For b, a circular electrode made of silver was used. Electrodes 12a, 1
2b was formed by vapor deposition to have a thickness of 0.8 μm.

【0053】本実施例では、大きさが縦5.1mm、横
5.1mmで、厚さtが0.29mmの圧電体を用い
た。そして、Ag電極の直径Dを約1.2mmから約
1.6mmまで変化させて、3種類の圧電共振子を作製
した。この3種類の圧電共振子のインピーダンス特性を
図3に示す。また、同様に圧電体として従来の鉛系圧電
セラミックス(Pb0.9La0.08TiO3)を用いた圧電
共振子について、同様のインピーダンス特性を測定した
結果を図4に示す。図3、図4には、そのときの電極面
積Sと圧電体の厚みtとの関係も示す。
In this embodiment, a piezoelectric body having a length of 5.1 mm, a width of 5.1 mm and a thickness t of 0.29 mm was used. Then, the diameter D of the Ag electrode was changed from about 1.2 mm to about 1.6 mm, and three types of piezoelectric resonators were produced. The impedance characteristics of these three types of piezoelectric resonators are shown in FIG. Similarly, FIG. 4 shows the results of measuring the same impedance characteristics of the piezoelectric resonator using the conventional lead-based piezoelectric ceramics (Pb 0.9 La 0.08 TiO 3 ) as the piezoelectric body. 3 and 4 also show the relationship between the electrode area S and the thickness t of the piezoelectric body at that time.

【0054】図3から明らかなように、共振周波数が約
25MHzの本実施例のいずれの圧電共振子でも、共振
周波数と反共振周波数との間に不要振動および副共振は
現れなかった。
As is apparent from FIG. 3, in any of the piezoelectric resonators of this embodiment having a resonance frequency of about 25 MHz, neither unnecessary vibration nor sub-resonance appeared between the resonance frequency and the anti-resonance frequency.

【0055】これに対して、図4から明らかなように、
鉛を含有する従来の圧電磁器組成物を用いた圧電共振子
では、22≦S/t2、5.3≦D/tの場合に、副共
振の振幅が反共振周波数(25.3MHz)付近で大き
くなり、反共振周波数付近でのインピーダンスの波形が
大きくスプリットしてしまった。このように従来の圧電
磁器組成物を用いた圧電共振子では、22≦S/t2
5.3≦D/tとなる場合に実用的に圧電共振子が得ら
れなかった。
On the other hand, as is clear from FIG.
In the piezoelectric resonator using the conventional piezoelectric ceramic composition containing lead, when 22 ≦ S / t 2 and 5.3 ≦ D / t, the amplitude of the sub-resonance is near the anti-resonance frequency (25.3 MHz). , And the impedance waveform near the anti-resonance frequency split greatly. Thus, in the piezoelectric resonator using the conventional piezoelectric ceramic composition, 22 ≦ S / t 2 ,
When 5.3 ≦ D / t, the piezoelectric resonator could not be practically obtained.

【0056】以上のように、実施例1の圧電磁器組成物
を用いた圧電共振子は、電極の直径D、電極の面積S、
圧電体の厚さtなどの設計上の制約が少ない。また、2
2≦S/t2、5.3≦D/tの場合には、2つの主面
上の電極の大きさが厚みtに対して大きくなるので、電
極の中心のずれによる影響も小さくなり、製造上も有利
であることが分かる。
As described above, in the piezoelectric resonator using the piezoelectric ceramic composition of Example 1, the electrode diameter D, the electrode area S,
There are few design restrictions such as the thickness t of the piezoelectric body. Also, 2
In the case of 2 ≦ S / t 2 and 5.3 ≦ D / t, the size of the electrodes on the two main surfaces becomes larger than the thickness t, so that the influence of the displacement of the center of the electrodes becomes small. It turns out that it is advantageous in manufacturing.

【0057】(実施例3)本実施例では、実施例1に関
わる磁器組成物を用いて図2に示す厚みすべりモードの
圧電共振子20を作製した一例について説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, an example in which the thickness shear mode piezoelectric resonator 20 shown in FIG. 2 is manufactured by using the ceramic composition according to Embodiment 1 will be described.

【0058】本実施例の圧電共振子では、実施例1のサ
ンプル7〜10の圧電磁器組成物を用いて圧電体21を
作製した。圧電体21は主面と平行な方向に分極した試
料をダイシングおよび研磨することによって形成した。
また、電極22a、22bは、銀からなるストリップ形
状の電極を用いた。電極22a、22bは蒸着法によっ
て厚さ0.8μmに形成した。
In the piezoelectric resonator of this example, a piezoelectric body 21 was produced using the piezoelectric ceramic composition of Samples 7 to 10 of Example 1. The piezoelectric body 21 was formed by dicing and polishing a sample polarized in a direction parallel to the main surface.
Further, as the electrodes 22a and 22b, strip-shaped electrodes made of silver were used. The electrodes 22a and 22b were formed by vapor deposition to have a thickness of 0.8 μm.

【0059】本実施例では、長さLが5.1mm、幅W
が1.0mm、厚さtが0.20mmの圧電体を用い
た。電極の重なり部分の大きさAは1.2mmとした。
この圧電共振子の磁器組成と共振周波数の温度特性(温
度変化率)との関係を表5に示す。
In this embodiment, the length L is 5.1 mm and the width W is
Was 1.0 mm and the thickness t was 0.20 mm. The size A of the overlapping portion of the electrodes was 1.2 mm.
Table 5 shows the relationship between the porcelain composition of the piezoelectric resonator and the temperature characteristic (temperature change rate) of the resonance frequency.

【0060】[0060]

【表5】 [Table 5]

【0061】表5から明らかなように、実施例1の磁器
組成物を用いたサンプル7〜10の共振周波数の温度変
化率はいずれも49〜58ppm/℃以下となり、比較
例であるサンプル1の共振周波数の温度変化率80pp
m/℃よりも小さくなっていることが分かる。
As is clear from Table 5, the temperature change rate of the resonance frequency of each of the samples 7 to 10 using the porcelain composition of Example 1 was 49 to 58 ppm / ° C. or less, which is comparative to the sample 1 of Comparative Example. Resonance frequency temperature change rate 80pp
It can be seen that it is smaller than m / ° C.

【0062】以上のように、実施例1の圧電磁器組成物
を用いた圧電共振子は、共振周波数の温度変化率が良好
となり、圧電セラミック発振子および圧電セラミックフ
ィルタに用いる圧電磁器組成物として好適であることが
分かる。
As described above, the piezoelectric resonator using the piezoelectric ceramic composition of Example 1 has a good temperature change rate of the resonance frequency, and is suitable as the piezoelectric ceramic composition used for the piezoelectric ceramic oscillator and the piezoelectric ceramic filter. It turns out that

【0063】なお、本発明について実施形態を挙げて説
明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明
の技術的思想に基づき他の実施形態に適応することがで
きる。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の圧電磁器組
成物によれば、従来のビスマス層状化合物に比べて電気
機械結合係数が大きく、鉛を含有しない圧電磁器組成物
を得られる。また、本発明の圧電素子によれば、鉛を含
まず電気的特性が良好な圧電素子が得られる。
As described above, according to the piezoelectric ceramic composition of the present invention, a piezoelectric ceramic composition having a larger electromechanical coupling coefficient than the conventional bismuth layered compound and containing no lead can be obtained. Further, according to the piezoelectric element of the present invention, a piezoelectric element containing no lead and having excellent electric characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態2における厚み縦3倍モード
圧電共振子の一例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a thickness longitudinal triple mode piezoelectric resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態3における厚みすべりモード
圧電共振子の一例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a thickness shear mode piezoelectric resonator according to a third embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2における圧電共振子のインピ
ーダンス特性の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of impedance characteristics of a piezoelectric resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の圧電共振子のインピーダンス特性の一例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of impedance characteristics of a conventional piezoelectric resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20 圧電共振子 11,21 圧電体 12a,12b,22a,22b 電極 12c,12d リード線 D 直径 t 厚さ L 長さ W 幅 A 電極の重なり部分の大きさ 10, 20 Piezoelectric resonator 11,21 Piezoelectric body 12a, 12b, 22a, 22b electrodes 12c, 12d lead wire D diameter t thickness L length W width Size of the overlapping part of A electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G031 AA04 AA05 AA06 AA07 AA08 AA09 AA11 AA14 AA15 AA19 AA35 BA10 5J108 AA04 BB05 CC04 CC12 DD02 FF04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G031 AA04 AA05 AA06 AA07 AA08                       AA09 AA11 AA14 AA15 AA19                       AA35 BA10                 5J108 AA04 BB05 CC04 CC12 DD02                       FF04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成が一般式:Sr1-x-yM1xM2y
2(Nb1-aTaa2- zTiz9(式中、M1はCaお
よびBaから選ばれる少なくとも一つの元素であり、M
2はLa、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、Sm、
EuおよびGdからなる群から選ばれる少なくとも一つ
の元素である)で表わされ、かつ前記一般式中のx、
y、zおよびaがそれぞれ、 0.0≦x<0.9、 0.0<y<0.3、 0.0≦z<0.3、 0.0≦a≦1.0、 の範囲にある磁器組成物を含むことを特徴とする圧電磁
器組成物。
1. The composition has the general formula: Sr 1-xy M1 x M2 y B
i 2 in (Nb 1-a Ta a) 2- z Ti z O 9 ( wherein, M1 is at least one element selected from Ca and Ba, M
2 is La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, Sm,
Is at least one element selected from the group consisting of Eu and Gd), and x in the above general formula,
y, z and a are in the range of 0.0 ≦ x <0.9, 0.0 <y <0.3, 0.0 ≦ z <0.3, 0.0 ≦ a ≦ 1.0, respectively. A piezoelectric ceramic composition comprising the porcelain composition according to claim 1.
【請求項2】 前記一般式のx、y、zおよびaがそれ
ぞれ、 0.2≦x≦0.8、 0.0<y<0.15、 0.0<z<0.15、 0.0≦a≦0.6、 の範囲にある請求項1に記載の圧電磁器組成物。
2. x, y, z and a in the general formula are respectively 0.2 ≦ x ≦ 0.8, 0.0 <y <0.15, 0.0 <z <0.15, 0 The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the range is 0.0 ≦ a ≦ 0.6.
【請求項3】 さらにMnO2を0.8質量%以下の範
囲で含む請求項1または2に記載の圧電磁器組成物。
3. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, further comprising MnO 2 in a range of 0.8% by mass or less.
【請求項4】 組成が一般式:Sr1-x-yM1xM2y
2(Nb1-aTaa2- zTiz9(式中、M1はCaお
よびBaから選ばれる少なくとも一つの元素であり、M
2はLa、Y、Dy、Er、Yb、Pr、Nd、Sm、
EuおよびGdからなる群から選ばれる少なくとも一つ
の元素である)で表わされ、かつ前記一般式中のx、
y、zおよびaがそれぞれ、 0.0≦x<0.9、 0.0<y<0.3、 0.0≦z<0.3、 0.0≦a≦1.0、 の範囲にある磁器組成物を含む圧電磁器組成物からなる
圧電体を備えていることを特徴とする圧電素子。
4. The composition has the general formula: Sr 1-xy M1 x M2 y B
i 2 in (Nb 1-a Ta a) 2- z Ti z O 9 ( wherein, M1 is at least one element selected from Ca and Ba, M
2 is La, Y, Dy, Er, Yb, Pr, Nd, Sm,
Is at least one element selected from the group consisting of Eu and Gd), and x in the above general formula,
y, z and a are in the range of 0.0 ≦ x <0.9, 0.0 <y <0.3, 0.0 ≦ z <0.3, 0.0 ≦ a ≦ 1.0, respectively. 2. A piezoelectric element comprising a piezoelectric body made of a piezoelectric ceramic composition containing the porcelain composition according to claim 1.
【請求項5】 前記一般式のx、y、zおよびaがそれ
ぞれ、 0.2≦x≦0.8、 0.0<y<0.15、 0.0<z<0.15、 0.0≦a≦0.6、 の範囲にある請求項4に記載の圧電素子。
5. x, y, z and a of the general formula are respectively 0.2 ≦ x ≦ 0.8, 0.0 <y <0.15, 0.0 <z <0.15, 0. The piezoelectric element according to claim 4, wherein the range is 0.0 ≦ a ≦ 0.6.
【請求項6】 さらにMnO2を0.8質量%以下の範
囲で含む請求項4または5に記載の圧電素子。
6. The piezoelectric element according to claim 4, further comprising MnO 2 in a range of 0.8% by mass or less.
【請求項7】 前記圧電体の表面に形成された電極の面
積をS、前記圧電体の厚みをtとしたとき、22≦S/
2の関係を満たす請求項4または5に記載の圧電素
子。
7. When the area of the electrode formed on the surface of the piezoelectric body is S and the thickness of the piezoelectric body is t, 22 ≦ S /
The piezoelectric element according to claim 4, wherein the relationship of t 2 is satisfied.
【請求項8】 前記圧電体を実効的に円形と近似したと
きの実効的な電極の直径をD、前記圧電体の厚みをtと
したとき、5.3≦D/tの関係を満たす請求項4また
は5に記載の圧電素子。
8. A relationship of 5.3 ≦ D / t is satisfied, where D is an effective electrode diameter when the piezoelectric body is effectively approximated to a circular shape, and t is a thickness of the piezoelectric body. Item 4. The piezoelectric element according to Item 4 or 5.
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