JP2003342069A - 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子 - Google Patents
圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉛を含まず，常圧にて焼成が可能であり，か
つ圧電定数，電気機械結合係数，誘電損失，比誘電率，
及びキュリー温度のうちいずれか１つ以上の特性に優れ
た圧電磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧電磁器
組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供するこ
と。 【解決手段】 一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎ
ｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ
０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２（但
し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にあることを特徴と
する圧電磁器組成物及びその製造方法。また，上記圧電
磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧
電素子。また，上記圧電磁器組成物よりなる誘電体を有
することを特徴とする誘電素子。
つ圧電定数，電気機械結合係数，誘電損失，比誘電率，
及びキュリー温度のうちいずれか１つ以上の特性に優れ
た圧電磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧電磁器
組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供するこ
と。 【解決手段】 一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎ
ｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ
０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２（但
し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にあることを特徴と
する圧電磁器組成物及びその製造方法。また，上記圧電
磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧
電素子。また，上記圧電磁器組成物よりなる誘電体を有
することを特徴とする誘電素子。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，組成物中に鉛を含有しない圧電
磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧電磁器組成物
を材料とする圧電素子及び誘電素子に関する。
磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧電磁器組成物
を材料とする圧電素子及び誘電素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，圧電磁器組成物としては，鉛を
含んだＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）成分系磁器
が用いられてきた。上記ＰＺＴは，電気機械結合係数や
圧電定数等の圧電特性に優れており，上記ＰＺＴを利用
した圧電素子は，センサ，アクチュエーター，フィルタ
ー等に広く利用されている。また，上記ＰＺＴは高い比
誘電率を有するため，コンデンサ等の誘電素子としても
利用されている。
含んだＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）成分系磁器
が用いられてきた。上記ＰＺＴは，電気機械結合係数や
圧電定数等の圧電特性に優れており，上記ＰＺＴを利用
した圧電素子は，センサ，アクチュエーター，フィルタ
ー等に広く利用されている。また，上記ＰＺＴは高い比
誘電率を有するため，コンデンサ等の誘電素子としても
利用されている。
【０００３】ところが，上記ＰＺＴから成る圧電磁器組
成物は，優れた特性を有する一方で，その構成元素に鉛
を含んでいるため，ＰＺＴを含んだ製品の産業廃棄物か
ら有害な鉛が溶出し，環境汚染を引き起こすおそれがあ
った。そして，近年の環境問題に対する意識の高まり
は，ＰＺＴのように環境汚染の原因となりうる製品の製
造を困難にしてきた。そのため，組成中に鉛を含有しな
い圧電磁器組成物の開発が求められ，一般式（Ｋ1-xＮ
ａx）ＮｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器
組成物（非特許文献１参照）が注目されてきた。
成物は，優れた特性を有する一方で，その構成元素に鉛
を含んでいるため，ＰＺＴを含んだ製品の産業廃棄物か
ら有害な鉛が溶出し，環境汚染を引き起こすおそれがあ
った。そして，近年の環境問題に対する意識の高まり
は，ＰＺＴのように環境汚染の原因となりうる製品の製
造を困難にしてきた。そのため，組成中に鉛を含有しな
い圧電磁器組成物の開発が求められ，一般式（Ｋ1-xＮ
ａx）ＮｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器
組成物（非特許文献１参照）が注目されてきた。
【０００４】
【非特許文献１】“Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ”，米国，１９６２，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．５，ｐ．
２０９
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ”，米国，１９６２，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．５，ｐ．
２０９
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記一般式
（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表され
る圧電磁器組成物は焼成が困難であるため，ホットプレ
ス焼成を行う必要がある。そのため，製造コストが高く
なるという問題があった。さらに，上記一般式で表され
る圧電磁器組成物には，圧電ｄ31定数及び圧電ｇ31定数
等の圧電定数及び電気機械結合係数Ｋｐが低いこと，誘
電損失が大きいこと，また比誘電率が小さいことなどの
問題があった。そのため，上記一般式（Ｋ1-xＮａx）Ｎ
ｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器組成物
は，ＰＺＴに代わる新しい圧電磁器組成物として有望視
されているものの，ほとんど実用化には至っていない。
それ故，上記の一般式で表される圧電磁器組成物が開発
された後も，環境汚染のおそれがあるＰＺＴ等の鉛系圧
電磁器組成物が広く利用されているのが現状である。
（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表され
る圧電磁器組成物は焼成が困難であるため，ホットプレ
ス焼成を行う必要がある。そのため，製造コストが高く
なるという問題があった。さらに，上記一般式で表され
る圧電磁器組成物には，圧電ｄ31定数及び圧電ｇ31定数
等の圧電定数及び電気機械結合係数Ｋｐが低いこと，誘
電損失が大きいこと，また比誘電率が小さいことなどの
問題があった。そのため，上記一般式（Ｋ1-xＮａx）Ｎ
ｂＯ3（但し，０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器組成物
は，ＰＺＴに代わる新しい圧電磁器組成物として有望視
されているものの，ほとんど実用化には至っていない。
それ故，上記の一般式で表される圧電磁器組成物が開発
された後も，環境汚染のおそれがあるＰＺＴ等の鉛系圧
電磁器組成物が広く利用されているのが現状である。
【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，鉛を含まず，常圧にて焼成が可能であ
り，かつ圧電定数，電気機械結合係数，誘電損失，比誘
電率，及びキュリー温度のうちいずれか１つ以上の特性
に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧
電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供し
ようとするものである。
されたもので，鉛を含まず，常圧にて焼成が可能であ
り，かつ圧電定数，電気機械結合係数，誘電損失，比誘
電率，及びキュリー温度のうちいずれか１つ以上の特性
に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法，並びに該圧
電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供し
ようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】第１の発明は，一般式｛Ｌｉx（Ｋ
1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつ
ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．
０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成
範囲にあることを特徴とする圧電磁器組成物にある（請
求項１）。
1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつ
ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．
０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成
範囲にあることを特徴とする圧電磁器組成物にある（請
求項１）。
【０００８】本発明の圧電磁器組成物は，上記一般式
｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1- zＳｂz）Ｏ3で表
され，組成物中に鉛を含有していない。そのため，上記
圧電磁器組成物は，該圧電磁器組成物の廃棄物等から有
害な鉛が自然界に流出することがなく，安全である。ま
た，上記の一般式において，ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ上記
の範囲にある。そのため，上記圧電磁器組成物は，圧電
ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電定数及び電気機械結
合係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及びキュリー温度の
いずれか一つ以上の特性に優れたものとなる。そして，
上記圧電磁器組成物は，常圧下での焼成によっても充分
に緻密化することができる。したがって，上記圧電磁器
組成物は，環境に対して安全で，常圧にて焼成が可能で
あり，かつ高性能な圧電素子又は誘電素子等の材料とし
て利用することができる。なお，本発明における圧電磁
器組成物は，圧電特性を有する磁器組成物に限らず，誘
電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1- zＳｂz）Ｏ3で表
され，組成物中に鉛を含有していない。そのため，上記
圧電磁器組成物は，該圧電磁器組成物の廃棄物等から有
害な鉛が自然界に流出することがなく，安全である。ま
た，上記の一般式において，ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ上記
の範囲にある。そのため，上記圧電磁器組成物は，圧電
ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電定数及び電気機械結
合係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及びキュリー温度の
いずれか一つ以上の特性に優れたものとなる。そして，
上記圧電磁器組成物は，常圧下での焼成によっても充分
に緻密化することができる。したがって，上記圧電磁器
組成物は，環境に対して安全で，常圧にて焼成が可能で
あり，かつ高性能な圧電素子又は誘電素子等の材料とし
て利用することができる。なお，本発明における圧電磁
器組成物は，圧電特性を有する磁器組成物に限らず，誘
電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
【０００９】次に，第２の発明は，一般式｛Ｌｉx（Ｋ
1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ 3で表され，かつ
ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．
０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成
範囲にある圧電磁器組成物よりなる粉末を成形し，焼成
することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある
（請求項１０）。
1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ 3で表され，かつ
ｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．
０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成
範囲にある圧電磁器組成物よりなる粉末を成形し，焼成
することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある
（請求項１０）。
【００１０】上記圧電磁器組成物よりなる粉末を用いて
成形した成形体は，常圧下にて焼成することができる。
そのため，簡単で，低コストに焼成を行うことができ
る。そして，上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は，
鉛を含有せず，圧電ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電
定数，電気機械結合係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及
びキュリー温度のうちいずれか一つ以上の特性に優れた
ものとなる。そのため，高性能な圧電素子又は誘電素子
等の材料として利用することができる。
成形した成形体は，常圧下にて焼成することができる。
そのため，簡単で，低コストに焼成を行うことができ
る。そして，上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は，
鉛を含有せず，圧電ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電
定数，電気機械結合係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及
びキュリー温度のうちいずれか一つ以上の特性に優れた
ものとなる。そのため，高性能な圧電素子又は誘電素子
等の材料として利用することができる。
【００１１】次に，第３の発明は，リチウムを含有して
なる化合物と，ナトリウムを含有してなる化合物と，カ
リウムを含有してなる化合物と，ニオブを含有してなる
化合物と，アンチモンを含有してなる化合物とを混合，
焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法に
ある（請求項１１）。
なる化合物と，ナトリウムを含有してなる化合物と，カ
リウムを含有してなる化合物と，ニオブを含有してなる
化合物と，アンチモンを含有してなる化合物とを混合，
焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法に
ある（請求項１１）。
【００１２】本発明においては，上記のごとく，リチウ
ムを含有してなる化合物と，ナトリウムを含有してなる
化合物と，カリウムを含有してなる化合物と，ニオブを
含有してなる化合物と，アンチモンを含有してなる化合
物とを混合，焼成する。これにより上記一般式｛Ｌｉx
（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表される圧
電磁器組成物を容易に得ることができる。
ムを含有してなる化合物と，ナトリウムを含有してなる
化合物と，カリウムを含有してなる化合物と，ニオブを
含有してなる化合物と，アンチモンを含有してなる化合
物とを混合，焼成する。これにより上記一般式｛Ｌｉx
（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表される圧
電磁器組成物を容易に得ることができる。
【００１３】また，上記焼成時には，常圧下にて上記圧
電磁器組成物を焼成することができる。そして，上記焼
成後に得られる圧電磁器組成物は，鉛を含有せず，圧電
ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電定数，電気機械結合
係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及びキュリー温度のう
ちいずれか一つ以上の特性に優れたものとなる。
電磁器組成物を焼成することができる。そして，上記焼
成後に得られる圧電磁器組成物は，鉛を含有せず，圧電
ｄ31定数及び圧電ｇ31定数等の圧電定数，電気機械結合
係数Ｋｐ，誘電損失，比誘電率，及びキュリー温度のう
ちいずれか一つ以上の特性に優れたものとなる。
【００１４】次に，第４の発明は，第１の発明の圧電磁
器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電
素子にある（請求項１３）。
器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電
素子にある（請求項１３）。
【００１５】上記圧電素子は，第１の発明（請求項１）
の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのた
め，上記圧電素子は，鉛を含有せず，環境に対して安全
である。また，上記圧電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する，圧電定数及び電気機械結合係数等が高いという
性質をそのまま利用することができる。そのため，上記
圧電素子は，感度の高い圧電センサ素子，高い電気機械
エネルギー変換効率を有する圧電振動子及びアクチュエ
ータ素子等の優れた圧電素子として利用することができ
る。
の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのた
め，上記圧電素子は，鉛を含有せず，環境に対して安全
である。また，上記圧電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する，圧電定数及び電気機械結合係数等が高いという
性質をそのまま利用することができる。そのため，上記
圧電素子は，感度の高い圧電センサ素子，高い電気機械
エネルギー変換効率を有する圧電振動子及びアクチュエ
ータ素子等の優れた圧電素子として利用することができ
る。
【００１６】第５の発明は，第１の発明の圧電磁器組成
物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子に
ある（請求項１４）。
物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子に
ある（請求項１４）。
【００１７】上記誘電素子は，第１の発明（請求項１）
の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのた
め，上記誘電素子は，鉛を含有せず，環境に対して安全
である。また，上記誘電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する，誘電損失が低く比誘電率が高いという性質をそ
のまま利用することができる。そのため，静電容量の大
きいコンデンサ等の優れた誘電素子として利用すること
ができる。
の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのた
め，上記誘電素子は，鉛を含有せず，環境に対して安全
である。また，上記誘電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する，誘電損失が低く比誘電率が高いという性質をそ
のまま利用することができる。そのため，静電容量の大
きいコンデンサ等の優れた誘電素子として利用すること
ができる。
【００１８】第６の発明は，上記第２又は第３の発明の
圧電磁器組成物の製造方法により製造される圧電磁器組
成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子
にある（請求項１５）。
圧電磁器組成物の製造方法により製造される圧電磁器組
成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子
にある（請求項１５）。
【００１９】本発明の圧電素子は，上記第２の発明（請
求項１０）又は第３の発明（請求項１１）の製造方法に
より得られる圧電磁器組成物を圧電体として用いてい
る。そのため，上記圧電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する優れた特性をそのまま利用することができる。そ
れ故，上記圧電素子は，感度の高い圧電センサ素子，高
い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電振動子及び
アクチュエータ素子等の優れた圧電素子として利用する
ことができる。
求項１０）又は第３の発明（請求項１１）の製造方法に
より得られる圧電磁器組成物を圧電体として用いてい
る。そのため，上記圧電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する優れた特性をそのまま利用することができる。そ
れ故，上記圧電素子は，感度の高い圧電センサ素子，高
い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電振動子及び
アクチュエータ素子等の優れた圧電素子として利用する
ことができる。
【００２０】第７の発明は，上記第２又は第３の発明の
圧電磁器組成物の製造方法により製造される圧電磁器組
成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子
にある（請求項１５）。
圧電磁器組成物の製造方法により製造される圧電磁器組
成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子
にある（請求項１５）。
【００２１】本発明の誘電素子は，上記第２の発明（請
求項１０）又は第３の発明（請求項１１）の製造方法に
より得られる圧電磁器組成物を誘電体として用いてい
る。そのため，上記誘電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する優れた特性をそのまま利用することができる。そ
れ故，静電容量の大きいコンデンサ等の優れた誘電素子
として利用することができる。
求項１０）又は第３の発明（請求項１１）の製造方法に
より得られる圧電磁器組成物を誘電体として用いてい
る。そのため，上記誘電素子は，上記圧電磁器組成物が
有する優れた特性をそのまま利用することができる。そ
れ故，静電容量の大きいコンデンサ等の優れた誘電素子
として利用することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明において，上記圧電磁器組
成物は，一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z
Ｓｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ
≦０．２，０≦ｙ≦０．８，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ
＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にある。ここで，ｘ＞０．
２，ｙ＞１．０，ｚ＞０．２又は，ｘとｚとが同時に０
（ｘ＝ｚ＝０）の場合には，上記圧電磁器組成物の圧電
定数，電気機械結合係数，及び比誘電率が低下し，又は
誘電損失が大きくなり，所望の圧電及び誘電特性を有す
る圧電磁器組成物を得ることができない。
成物は，一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z
Ｓｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ
≦０．２，０≦ｙ≦０．８，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ
＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にある。ここで，ｘ＞０．
２，ｙ＞１．０，ｚ＞０．２又は，ｘとｚとが同時に０
（ｘ＝ｚ＝０）の場合には，上記圧電磁器組成物の圧電
定数，電気機械結合係数，及び比誘電率が低下し，又は
誘電損失が大きくなり，所望の圧電及び誘電特性を有す
る圧電磁器組成物を得ることができない。
【００２３】上記圧電磁器組成物は圧電性及び誘電性を
有し，圧電体としても誘電体としても用いることができ
る。具体的には，例えば圧電振動子，表面波フィルター
素子，圧電センサ素子，アクチュエータ素子，超音波モ
ータ素子，圧電トランス素子，コンデンサ等として用い
ることができる。
有し，圧電体としても誘電体としても用いることができ
る。具体的には，例えば圧電振動子，表面波フィルター
素子，圧電センサ素子，アクチュエータ素子，超音波モ
ータ素子，圧電トランス素子，コンデンサ等として用い
ることができる。
【００２４】また，上記第１の発明（請求項１）におい
て，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ 31定数が３０ｐｍ／
Ｖ以上であることが好ましい（請求項２）。この場合に
は，上記３０ｐｍ／Ｖ以上という高い圧電ｄ31定数を活
かして，上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子，
超音波モータ素子，アクチュエータ素子，圧電トランス
素子，圧電振動子等として利用することができる。ま
た，さらに感度の優れたものを得るためには，上記圧電
ｄ31定数は５０ｐｍ／Ｖであることが特に好ましい。
て，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ 31定数が３０ｐｍ／
Ｖ以上であることが好ましい（請求項２）。この場合に
は，上記３０ｐｍ／Ｖ以上という高い圧電ｄ31定数を活
かして，上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子，
超音波モータ素子，アクチュエータ素子，圧電トランス
素子，圧電振動子等として利用することができる。ま
た，さらに感度の優れたものを得るためには，上記圧電
ｄ31定数は５０ｐｍ／Ｖであることが特に好ましい。
【００２５】また，上記圧電磁器組成物は，圧電ｇ31定
数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが好ましい（請
求項３）。この場合には，上記７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上
という高い圧電ｇ31定数を活かして，上記圧電磁器組成
物を昇圧比の優れた圧電トランス，超音波モータ素子，
センサ素子等として利用することができる。また，さら
に昇圧比の優れたものを得るためには，上記圧電ｇ31定
数は１０×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが特に好まし
い。
数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが好ましい（請
求項３）。この場合には，上記７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上
という高い圧電ｇ31定数を活かして，上記圧電磁器組成
物を昇圧比の優れた圧電トランス，超音波モータ素子，
センサ素子等として利用することができる。また，さら
に昇圧比の優れたものを得るためには，上記圧電ｇ31定
数は１０×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが特に好まし
い。
【００２６】また，上記圧電磁器組成物は，電気機械結
合係数Ｋｐが０．３以上であることが好ましい（請求項
４）。この場合には，上記０．３以上という高い電気機
械結合係数Ｋｐを活かして，上記圧電磁器組成物を機械
エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電ア
クチュエータ素子，圧電振動子，センサ素子，圧電トラ
ンス素子，超音波モータ素子等として利用することがで
きる。また，機械エネルギーと電気エネルギーの変換効
率に特に優れたものを得るためには，上記電気機械結合
係数Ｋｐは０．３５以上であることが特に好ましい。
合係数Ｋｐが０．３以上であることが好ましい（請求項
４）。この場合には，上記０．３以上という高い電気機
械結合係数Ｋｐを活かして，上記圧電磁器組成物を機械
エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電ア
クチュエータ素子，圧電振動子，センサ素子，圧電トラ
ンス素子，超音波モータ素子等として利用することがで
きる。また，機械エネルギーと電気エネルギーの変換効
率に特に優れたものを得るためには，上記電気機械結合
係数Ｋｐは０．３５以上であることが特に好ましい。
【００２７】また，上記圧電磁器組成物は，上記圧電磁
器組成物は，誘電損失が０．０９以下であることが好ま
しい（請求項５）。この場合には，０．０９以下という
低い誘電損失を活かして，上記圧電磁器組成物をコンデ
ンサ等の誘電素子，圧電トランス素子，超音波モータ素
子等として利用することができる。尚，上記誘電損失は
０．０３５以下であることが特に好ましい。
器組成物は，誘電損失が０．０９以下であることが好ま
しい（請求項５）。この場合には，０．０９以下という
低い誘電損失を活かして，上記圧電磁器組成物をコンデ
ンサ等の誘電素子，圧電トランス素子，超音波モータ素
子等として利用することができる。尚，上記誘電損失は
０．０３５以下であることが特に好ましい。
【００２８】また，上記圧電磁器組成物は，比誘電率が
４００以上であることが好ましい（請求項６）。この場
合には，上記４００以上という高い比誘電率を活かし
て，上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサ
等の誘電素子等として利用することができる。
４００以上であることが好ましい（請求項６）。この場
合には，上記４００以上という高い比誘電率を活かし
て，上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサ
等の誘電素子等として利用することができる。
【００２９】また，上記圧電磁器組成物は，キュリー温
度が２００℃以上であることが好ましい（請求項７）。
この場合には，２００℃以上という高いキューリー温度
を活かして，上記圧電磁器組成物を，例えば自動車のエ
ンジン付近等のように高温度の環境下にて利用すること
ができる。尚，上記キュリー温度は２５０℃以上である
ことが特に好ましい。
度が２００℃以上であることが好ましい（請求項７）。
この場合には，２００℃以上という高いキューリー温度
を活かして，上記圧電磁器組成物を，例えば自動車のエ
ンジン付近等のように高温度の環境下にて利用すること
ができる。尚，上記キュリー温度は２５０℃以上である
ことが特に好ましい。
【００３０】また，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定
数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ電気機械結合係数Ｋ
ｐが０．３以上であり，かつキュリー温度が２００℃以
上であることが好ましい（請求項８）。この場合には，
上記圧電磁器組成物を，自動車のエンジン付近等のよう
に高温度の環境下にて利用することができ，かつ感度及
び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた
センサ素子，圧電アクチュエータ素子，圧電トランス素
子，超音波モータ素子等として利用することができる。
数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ電気機械結合係数Ｋ
ｐが０．３以上であり，かつキュリー温度が２００℃以
上であることが好ましい（請求項８）。この場合には，
上記圧電磁器組成物を，自動車のエンジン付近等のよう
に高温度の環境下にて利用することができ，かつ感度及
び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた
センサ素子，圧電アクチュエータ素子，圧電トランス素
子，超音波モータ素子等として利用することができる。
【００３１】また，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定
数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ誘電損失が０．０９
以下であり，かつキュリー温度が２００℃以上であるこ
とが好ましい（請求項９）。この場合には，上記圧電磁
器組成物を，自動車のエンジン付近等のように高温度の
環境下にて利用することができ，かつ感度及び誘電損失
に優れた圧電トランス素子，超音波モータ素子等として
利用することができる。
数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ誘電損失が０．０９
以下であり，かつキュリー温度が２００℃以上であるこ
とが好ましい（請求項９）。この場合には，上記圧電磁
器組成物を，自動車のエンジン付近等のように高温度の
環境下にて利用することができ，かつ感度及び誘電損失
に優れた圧電トランス素子，超音波モータ素子等として
利用することができる。
【００３２】次に，上記第３の発明（請求項１１）にお
いて，リチウムを含有してなる化合物はＬｉ2ＣＯ3であ
り，ナトリウムを含有してなる化合物はＮａ2ＣＯ3であ
り，カリウムを含有してなる化合物はＫ2ＣＯ3であり，
ニオブを含有してなる化合物はＮｂ2Ｏ5であり，アンチ
モンを含有してなる化合物はＳｂ2Ｏ5またはＳｂ2Ｏ3で
あることが好ましい（請求項１２）。この場合には，容
易に上記圧電磁器組成物を作製することができる。
いて，リチウムを含有してなる化合物はＬｉ2ＣＯ3であ
り，ナトリウムを含有してなる化合物はＮａ2ＣＯ3であ
り，カリウムを含有してなる化合物はＫ2ＣＯ3であり，
ニオブを含有してなる化合物はＮｂ2Ｏ5であり，アンチ
モンを含有してなる化合物はＳｂ2Ｏ5またはＳｂ2Ｏ3で
あることが好ましい（請求項１２）。この場合には，容
易に上記圧電磁器組成物を作製することができる。
【００３３】次に，第４の発明（請求項１３）又は第６
の発明（請求項１５）において，上記圧電素子として
は，例えば圧電振動子，表面波フィルター素子，圧電セ
ンサ素子，アクチュエータ素子，超音波モータ素子，圧
電トランス素子，圧電ジャイロセンサ素子，ノックセン
サ素子等がある。
の発明（請求項１５）において，上記圧電素子として
は，例えば圧電振動子，表面波フィルター素子，圧電セ
ンサ素子，アクチュエータ素子，超音波モータ素子，圧
電トランス素子，圧電ジャイロセンサ素子，ノックセン
サ素子等がある。
【００３４】次に，第５の発明（請求項１４）又は第７
の発明（請求項１６）において，上記誘電素子として
は，例えばコンデンサ，積層コンデンサ等がある。
の発明（請求項１６）において，上記誘電素子として
は，例えばコンデンサ，積層コンデンサ等がある。
【００３５】
【実施例】（実施例１）本発明の実施例にかかる圧電磁
器組成物につき説明する。本例では，上記の圧電磁器組
成物を製造し，該圧電磁器組成物の圧電特性及び誘電特
性等の緒特性を測定した。本例の圧電磁器組成物は，一
般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3
で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，
０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を
除く）の組成範囲にある。以下，本例の圧電磁器組成物
の製造方法につき説明する。
器組成物につき説明する。本例では，上記の圧電磁器組
成物を製造し，該圧電磁器組成物の圧電特性及び誘電特
性等の緒特性を測定した。本例の圧電磁器組成物は，一
般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3
で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，
０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２（但し，ｘ＝ｚ＝０を
除く）の組成範囲にある。以下，本例の圧電磁器組成物
の製造方法につき説明する。
【００３６】まず，圧電磁器組成物の原料として，純度
９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3，Ｋ2ＣＯ3，Ｎａ2Ｃ
Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5を準備した。これらの原料を
上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳ
ｂz）Ｏ3において，ｙを０．５に固定し，ｘとｚを変更
した複数の材料を作製した。ここで，ｘとしては，ｘ＝
０，０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１
０，０．１２，０．１５，０．２０となるようにした。
一方，ｚとしては，ｚ＝０，０．０２，０．０４，０．
０６，０．０８，０．１０，０．１２，０．１５，０．
２０となるようにした。そして，各化学量論組成になる
ように配合した原料をボールミルによりアセトン中で２
４時間混合して各化学量論組成の混合物を作製した。
９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3，Ｋ2ＣＯ3，Ｎａ2Ｃ
Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5を準備した。これらの原料を
上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳ
ｂz）Ｏ3において，ｙを０．５に固定し，ｘとｚを変更
した複数の材料を作製した。ここで，ｘとしては，ｘ＝
０，０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１
０，０．１２，０．１５，０．２０となるようにした。
一方，ｚとしては，ｚ＝０，０．０２，０．０４，０．
０６，０．０８，０．１０，０．１２，０．１５，０．
２０となるようにした。そして，各化学量論組成になる
ように配合した原料をボールミルによりアセトン中で２
４時間混合して各化学量論組成の混合物を作製した。
【００３７】次に，この混合物を７５０℃にて５時間仮
焼し，この仮焼後の混合物をボールミルにて２４時間粉
砕した。続いて，バインダーとしてポリビニールブチラ
ールを添加し，造粒した。造粒後の粉体を圧力２ｔｏｎ
／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に加
圧成形し，成形体を１０００〜１３００℃にて１時間焼
成した。なお，このときの焼成温度は，１０００℃〜１
３００℃の間で最大密度になる温度を選定した。また，
焼成後の各成形体は，すべて相対密度９８％以上に緻密
化されていた。
焼し，この仮焼後の混合物をボールミルにて２４時間粉
砕した。続いて，バインダーとしてポリビニールブチラ
ールを添加し，造粒した。造粒後の粉体を圧力２ｔｏｎ
／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に加
圧成形し，成形体を１０００〜１３００℃にて１時間焼
成した。なお，このときの焼成温度は，１０００℃〜１
３００℃の間で最大密度になる温度を選定した。また，
焼成後の各成形体は，すべて相対密度９８％以上に緻密
化されていた。
【００３８】次に，焼成後の各成形体の両面を平行研磨
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して本例の圧電磁器
組成物とした。
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して本例の圧電磁器
組成物とした。
【００３９】上記のようにして作製した本例の圧電磁器
組成物について，圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数，電気機
械結合係数Ｋｐ，キュリー温度，誘電損失，及び比誘電
率を測定した。ここで圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数及び
電気機械結合係数Ｋｐは，インピーダンスアナライザー
を用いて共振−反共振法により測定した。また，誘電損
失及び比誘電率は，インピーダンスアナライザーを用い
て，測定周波数１ｋＨｚにて測定した。また，キュリー
温度は，比誘電率が最も高いときの温度をもってキュリ
ー温度とした。その結果を表１〜６に示す。
組成物について，圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数，電気機
械結合係数Ｋｐ，キュリー温度，誘電損失，及び比誘電
率を測定した。ここで圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数及び
電気機械結合係数Ｋｐは，インピーダンスアナライザー
を用いて共振−反共振法により測定した。また，誘電損
失及び比誘電率は，インピーダンスアナライザーを用い
て，測定周波数１ｋＨｚにて測定した。また，キュリー
温度は，比誘電率が最も高いときの温度をもってキュリ
ー温度とした。その結果を表１〜６に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】また，本例では上記圧電磁器組成物の優れ
た特性を明らかにするために，以下のようにして比較品
を作製した。まず，比較品の原料として，純度９９％以
上の高純度のＫ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5を準備し
た。この原料を（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し，ｘ＝
０．５）の化学量論組成に配合し，ボールミルによりア
セトン中で２４時間混合して混合物を作製した。
た特性を明らかにするために，以下のようにして比較品
を作製した。まず，比較品の原料として，純度９９％以
上の高純度のＫ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5を準備し
た。この原料を（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し，ｘ＝
０．５）の化学量論組成に配合し，ボールミルによりア
セトン中で２４時間混合して混合物を作製した。
【００４７】次に，この混合物を７５０℃にて５時間仮
焼し，この仮焼後の混合物をボールミルにて２４時間粉
砕した。続いて，バインダーとしてポリビニールブチラ
ールを添加し，造粒した。造粒後の粉体を圧力２ｔｏｎ
／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に加
圧成形し，成形体を１１００℃にて１時間焼成した。な
お，焼成後の相対密度は９６．２％であった。
焼し，この仮焼後の混合物をボールミルにて２４時間粉
砕した。続いて，バインダーとしてポリビニールブチラ
ールを添加し，造粒した。造粒後の粉体を圧力２ｔｏｎ
／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に加
圧成形し，成形体を１１００℃にて１時間焼成した。な
お，焼成後の相対密度は９６．２％であった。
【００４８】次に，焼成後の成形体の両面を平行研磨
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して比較品とした。
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して比較品とした。
【００４９】上記のようにして作製した比較品について
も，圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数，電気機械結合係数Ｋ
ｐ，キュリー温度，誘電損失，及び比誘電率を測定し
た。各測定値の測定方法は，本発明品の場合と同様とし
た。その結果を表１〜６に示す。なお，各表におけるマ
トリックスのうち，ｘ＝０，ｚ＝０の欄が上記比較品の
測定結果である。
も，圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定数，電気機械結合係数Ｋ
ｐ，キュリー温度，誘電損失，及び比誘電率を測定し
た。各測定値の測定方法は，本発明品の場合と同様とし
た。その結果を表１〜６に示す。なお，各表におけるマ
トリックスのうち，ｘ＝０，ｚ＝０の欄が上記比較品の
測定結果である。
【００５０】表１より知られるごとく，上記一般式｛Ｌ
ｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3におい
て，０≦ｘ≦０．１０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．１０
の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の圧電ｄ
31定数のほとんどが，上記比較品の圧電ｄ31定数よりも
高くなっている。このうち，ｘ＝０．０６，ｙ＝０．
５，ｚ＝０．０４のとき，上記圧電ｄ31定数は，１０
２．９ｐｍ／Ｖという最も高い値を示した。
ｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3におい
て，０≦ｘ≦０．１０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．１０
の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の圧電ｄ
31定数のほとんどが，上記比較品の圧電ｄ31定数よりも
高くなっている。このうち，ｘ＝０．０６，ｙ＝０．
５，ｚ＝０．０４のとき，上記圧電ｄ31定数は，１０
２．９ｐｍ／Ｖという最も高い値を示した。
【００５１】また，電荷検出型回路或いは電流検出型回
路を用いた場合には，一般に上記圧電ｄ31定数は，加速
度センサ，加重センサ，衝撃センサ及びノックセンサ等
の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみる
と，圧電ｄ31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ
出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして，
比較品と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製する
には，少なくとも３０ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ31定数を有
することが好ましいといえる。さらに信号雑音比（ＳＮ
比）及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製す
るためには，上記圧電ｄ31定数は５０ｐｍ／Ｖ以上のも
のがよい。
路を用いた場合には，一般に上記圧電ｄ31定数は，加速
度センサ，加重センサ，衝撃センサ及びノックセンサ等
の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみる
と，圧電ｄ31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ
出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして，
比較品と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製する
には，少なくとも３０ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ31定数を有
することが好ましいといえる。さらに信号雑音比（ＳＮ
比）及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製す
るためには，上記圧電ｄ31定数は５０ｐｍ／Ｖ以上のも
のがよい。
【００５２】次に，表２より知られるごとく，上記一般
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．１０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
１０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の電
気機械結合係数Ｋｐのほとんどが，上記比較品の電気機
械結合係数Ｋｐよりも高くなっている。このうち，ｘ＝
０．０６，ｙ＝０．５，ｚ＝０．０４のとき，上記電気
機械結合係数Ｋｐは，０．５０６という最も高い値を示
した。
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．１０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
１０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の電
気機械結合係数Ｋｐのほとんどが，上記比較品の電気機
械結合係数Ｋｐよりも高くなっている。このうち，ｘ＝
０．０６，ｙ＝０．５，ｚ＝０．０４のとき，上記電気
機械結合係数Ｋｐは，０．５０６という最も高い値を示
した。
【００５３】また，一般に上記電気機械結合係数Ｋｐ
は，圧電トランス素子，超音波モータ素子，アクチュエ
ータ素子，又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変
換効率に比例する。その点からみると，電気機械結合係
数Ｋｐが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変
換効率の高い圧電トランス素子，超音波モータ素子，ア
クチュエータ素子，又は超音波振動子を作ることができ
る。そして，比較品と同等以上の特性を有する圧電トラ
ンス素子，超音波モータ素子，アクチュエータ素子，又
は超音波振動子を作製するには，少なくとも０．３以上
の電気機械結合係数Ｋｐを有することが好ましいといえ
る。さらに好ましくは，０．３５以上のものがよい。
は，圧電トランス素子，超音波モータ素子，アクチュエ
ータ素子，又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変
換効率に比例する。その点からみると，電気機械結合係
数Ｋｐが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変
換効率の高い圧電トランス素子，超音波モータ素子，ア
クチュエータ素子，又は超音波振動子を作ることができ
る。そして，比較品と同等以上の特性を有する圧電トラ
ンス素子，超音波モータ素子，アクチュエータ素子，又
は超音波振動子を作製するには，少なくとも０．３以上
の電気機械結合係数Ｋｐを有することが好ましいといえ
る。さらに好ましくは，０．３５以上のものがよい。
【００５４】次に，表３より知られるごとく，上記一般
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．０４，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
０６の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の圧
電ｇ31定数のほとんどが，上記比較品の圧電ｇ31定数よ
りも高くなっている。このうち，ｘ＝０．０２，ｙ＝
０．５，ｚ＝０のとき，上記圧電ｇ31定数は，１４．５
×１０-3Ｖｍ／Ｎという最も高い値を示した。
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．０４，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
０６の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の圧
電ｇ31定数のほとんどが，上記比較品の圧電ｇ31定数よ
りも高くなっている。このうち，ｘ＝０．０２，ｙ＝
０．５，ｚ＝０のとき，上記圧電ｇ31定数は，１４．５
×１０-3Ｖｍ／Ｎという最も高い値を示した。
【００５５】また，圧電ｇ31定数は，上記圧電ｄ31定数
と同様に，圧電型センサ，圧電トランス素子，超音波モ
ータ素子の出力電圧に比例する。そのため，圧電ｇ31定
数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセ
ンサを作ることができる。そして，比較品と同等以上の
特性を有するセンサを作製するには，少なくとも７×１
０-3Ｖｍ／Ｎ以上の圧電ｇ31定数を有することが好まし
いといえる。さらに好ましくは，１０×１０-3Ｖｍ／Ｎ
以上のものがよい。
と同様に，圧電型センサ，圧電トランス素子，超音波モ
ータ素子の出力電圧に比例する。そのため，圧電ｇ31定
数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセ
ンサを作ることができる。そして，比較品と同等以上の
特性を有するセンサを作製するには，少なくとも７×１
０-3Ｖｍ／Ｎ以上の圧電ｇ31定数を有することが好まし
いといえる。さらに好ましくは，１０×１０-3Ｖｍ／Ｎ
以上のものがよい。
【００５６】次に，表４より知られるごとく，上記一般
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
１０の組成領域における本例の圧電磁器組成物のキュリ
ー温度は，１９３℃以上という高い値をとっている。そ
のため，上記組成領域にある本例の圧電磁器組成物は，
自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安
定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセ
ンサ部品，アクチュエータ部品，超音波モータ部品等と
して利用することができる。また，上記高温用のセンサ
部品，アクチュエータ部品，超音波モータ部品等として
さらに長時間安定に使用するためには，上記キュリー温
度は，２００℃以上であることが好ましい。さらに好ま
しくは，２５０℃以上のものがよい。
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
１０の組成領域における本例の圧電磁器組成物のキュリ
ー温度は，１９３℃以上という高い値をとっている。そ
のため，上記組成領域にある本例の圧電磁器組成物は，
自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安
定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセ
ンサ部品，アクチュエータ部品，超音波モータ部品等と
して利用することができる。また，上記高温用のセンサ
部品，アクチュエータ部品，超音波モータ部品等として
さらに長時間安定に使用するためには，上記キュリー温
度は，２００℃以上であることが好ましい。さらに好ま
しくは，２５０℃以上のものがよい。
【００５７】次に，表５より知られるごとく，上記一般
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
２０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の比
誘電率のほとんどが，上記比較品の比誘電率よりも高く
なっている。このうち，ｘ＝０．１０，ｙ＝０．５，ｚ
＝０．１５のとき，上記比誘電率は，２０２３という最
も高い値を示した。
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
２０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の比
誘電率のほとんどが，上記比較品の比誘電率よりも高く
なっている。このうち，ｘ＝０．１０，ｙ＝０．５，ｚ
＝０．１５のとき，上記比誘電率は，２０２３という最
も高い値を示した。
【００５８】また，上記比誘電率は，一般に積層コンデ
ンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点
からみると，上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静
電容量の大きなコンデンサを作ることができる。そし
て，比較品と同等以上の特性を有するコンデンサを作製
するためには，少なくとも４００以上の比誘電率を有す
ることが好ましいといえる。さらに好ましくは，６００
以上のものがよい。
ンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点
からみると，上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静
電容量の大きなコンデンサを作ることができる。そし
て，比較品と同等以上の特性を有するコンデンサを作製
するためには，少なくとも４００以上の比誘電率を有す
ることが好ましいといえる。さらに好ましくは，６００
以上のものがよい。
【００５９】次に，表６より知られるごとく，上記一般
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
２０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の誘
電損失のほとんどが，上記比較品の誘電損失よりも高く
なっている。このうち，ｘ＝０．０２，ｙ＝０．５，ｚ
＝０のとき，上記誘電損失は，０．００３という最も低
い値を示した。
式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3に
おいて，０≦ｘ≦０．２０，ｙ＝０．５，０≦ｚ≦０．
２０の組成領域においては，本例の圧電磁器組成物の誘
電損失のほとんどが，上記比較品の誘電損失よりも高く
なっている。このうち，ｘ＝０．０２，ｙ＝０．５，ｚ
＝０のとき，上記誘電損失は，０．００３という最も低
い値を示した。
【００６０】また，上記誘電損失は，積層コンデンサ部
品等のコンデンサに交流電圧を印加した際に該コンデン
サが損失する熱エネルギーに比例する。その点からみる
と，上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギ
ー損失の少ないコンデンサを作製することができる。そ
して，比較品と同等以上の特性を有するコンデンサを作
製するためには，０．０９以下の誘電損失を有すること
が好ましい。さらに好ましくは，０．０３５以下のもの
がよい。
品等のコンデンサに交流電圧を印加した際に該コンデン
サが損失する熱エネルギーに比例する。その点からみる
と，上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギ
ー損失の少ないコンデンサを作製することができる。そ
して，比較品と同等以上の特性を有するコンデンサを作
製するためには，０．０９以下の誘電損失を有すること
が好ましい。さらに好ましくは，０．０３５以下のもの
がよい。
【００６１】（実施例２）次に，本例では，上記一般式
｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ 3で表
される圧電磁器組成物中に含まれる，Ｋ及びＮａの含有
量を変えて圧電磁器組成物を作製し，その圧電特性及び
誘電特性を調べた。具体的には，上記一般式｛Ｌｉ
x（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3において，
ｘとｚとをそれぞれｘ＝０．０６及びｚ＝０．０４に固
定して，ｙがそれぞれ０．６０，０．５０，０．４０と
なるような圧電磁器組成物を作製した。したがって，こ
のときＮａの含有量は，上記一般式で表される化合物１
ｍｏｌに対して，それぞれ０．５６４ｍｏｌ，０．４７
ｍｏｌ，０．３７６ｍｏｌとなる。
｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ 3で表
される圧電磁器組成物中に含まれる，Ｋ及びＮａの含有
量を変えて圧電磁器組成物を作製し，その圧電特性及び
誘電特性を調べた。具体的には，上記一般式｛Ｌｉ
x（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3において，
ｘとｚとをそれぞれｘ＝０．０６及びｚ＝０．０４に固
定して，ｙがそれぞれ０．６０，０．５０，０．４０と
なるような圧電磁器組成物を作製した。したがって，こ
のときＮａの含有量は，上記一般式で表される化合物１
ｍｏｌに対して，それぞれ０．５６４ｍｏｌ，０．４７
ｍｏｌ，０．３７６ｍｏｌとなる。
【００６２】以下，本例の圧電時期組成物の製造方法に
つき説明する。まず，実施例１と同様に，圧電磁器組成
物の原料として，純度９９％以上の高純度のＬｉ2Ｃ
Ｏ3，Ｋ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5を準
備した。これらの原料を，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮ
ａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3において，ｘとｚとが
それぞれｘ＝０．０６，ｚ＝０．０４で，ｙがそれぞれ
ｙ＝０．６０，０．５０，０．４０となるように配合
し，３種類の材料を作製した。そして，この３種類の材
料を，実施例１と同様に，ボールミルによりアセトン中
で２４時間混合して各化学量論組成の混合物を作製し
た。
つき説明する。まず，実施例１と同様に，圧電磁器組成
物の原料として，純度９９％以上の高純度のＬｉ2Ｃ
Ｏ3，Ｋ2ＣＯ3，Ｎａ2ＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5を準
備した。これらの原料を，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮ
ａy）1-x｝（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3において，ｘとｚとが
それぞれｘ＝０．０６，ｚ＝０．０４で，ｙがそれぞれ
ｙ＝０．６０，０．５０，０．４０となるように配合
し，３種類の材料を作製した。そして，この３種類の材
料を，実施例１と同様に，ボールミルによりアセトン中
で２４時間混合して各化学量論組成の混合物を作製し
た。
【００６３】次に，実施例１と同様に，この混合物を仮
焼し，粉砕し，バインダーを添加して造粒した。さら
に，実施例１と同様にして，造粒後の粉体を圧力２ｔｏ
ｎ／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に
加圧成形し，成形体を１０００〜１３００℃にて１時間
焼成した。なお，このときの焼成温度は，１０００℃〜
１３００℃の間で最大密度になる温度を選定した。ま
た，焼成後の各成形体は，すべて相対密度９８％以上に
緻密化されていた。
焼し，粉砕し，バインダーを添加して造粒した。さら
に，実施例１と同様にして，造粒後の粉体を圧力２ｔｏ
ｎ／ｃｍ2にて，直径１８ｍｍ，厚さ１ｍｍの円盤状に
加圧成形し，成形体を１０００〜１３００℃にて１時間
焼成した。なお，このときの焼成温度は，１０００℃〜
１３００℃の間で最大密度になる温度を選定した。ま
た，焼成後の各成形体は，すべて相対密度９８％以上に
緻密化されていた。
【００６４】次に，焼成後の各成形体の両面を平行研磨
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して３種類の圧電磁
器組成物とした。これらをそれぞれ試料Ｅ１〜試料Ｅ３
とした。
し，円形研磨した後，この円盤試料の両面にスパッタ法
により金電極を設けた。そして，１００℃のシリコーン
オイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電
極間に印加し，厚み方向に分極を施して３種類の圧電磁
器組成物とした。これらをそれぞれ試料Ｅ１〜試料Ｅ３
とした。
【００６５】上記試料Ｅ１の圧電磁器組成物は，Ｌｉ
0.06（Ｋ0.4Ｎａ0.6）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表され，上記試料Ｅ２の圧電磁器組成物は，Ｌｉ
0.06（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表され，上記試料Ｅ３の圧電磁器組成物は，Ｌｉ
0.06（Ｋ0.6Ｎａ0.4）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表される。
0.06（Ｋ0.4Ｎａ0.6）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表され，上記試料Ｅ２の圧電磁器組成物は，Ｌｉ
0.06（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表され，上記試料Ｅ３の圧電磁器組成物は，Ｌｉ
0.06（Ｋ0.6Ｎａ0.4）0.94（Ｎｂ0.96Ｓｂ0.04）Ｏ3で
表される。
【００６６】上記のようにして作製した３種類の圧電磁
器組成物（試料Ｅ１〜Ｅ３）について，圧電ｄ31定数，
圧電ｇ31定数，電気機械結合係数Ｋｐ，誘電損失，及び
比誘電率を測定した。ここで圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定
数及び電気機械結合係数Ｋｐは，インピーダンスアナラ
イザーを用いて共振−反共振法により測定した。また，
誘電損失及び比誘電率は，インピーダンスアナライザー
を用いて，測定周波数１ｋＨｚにて測定した。その結果
を表７に示す。
器組成物（試料Ｅ１〜Ｅ３）について，圧電ｄ31定数，
圧電ｇ31定数，電気機械結合係数Ｋｐ，誘電損失，及び
比誘電率を測定した。ここで圧電ｄ31定数，圧電ｇ31定
数及び電気機械結合係数Ｋｐは，インピーダンスアナラ
イザーを用いて共振−反共振法により測定した。また，
誘電損失及び比誘電率は，インピーダンスアナライザー
を用いて，測定周波数１ｋＨｚにて測定した。その結果
を表７に示す。
【００６７】
【表７】
【００６８】表７より知られるごとく，本例の３種類の
圧電磁器組成物は，優れた圧電特性及び誘電特性を示
し，特に，比誘電率が優れていた。このように，本例に
よれば，上記一般式Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ
1-zＳｂz）Ｏ3において，ｙの値を変えて圧電磁器組成
物を作製しても，圧電特性及び誘電特性に優れた圧電磁
器組成物を得られることがわかる。
圧電磁器組成物は，優れた圧電特性及び誘電特性を示
し，特に，比誘電率が優れていた。このように，本例に
よれば，上記一般式Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ
1-zＳｂz）Ｏ3において，ｙの値を変えて圧電磁器組成
物を作製しても，圧電特性及び誘電特性に優れた圧電磁
器組成物を得られることがわかる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鷹取 一雅
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 本間 隆彦
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 高尾 尚史
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 野々山 龍彦
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 長屋 年厚
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA03 AA04 AA20 AA42
BA09 BA10 GA04 GA05 GA08
GA14 GA17 GA22 GA27
5E001 AB01 AB03 AE00
Claims (16)
- 【請求項１】 一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎ
ｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれぞれ
０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２（但
し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にあることを特徴と
する圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 請求項１において，上記圧電磁器組成物
は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上であることを特徴
とする圧電磁器組成物。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記圧電磁器
組成物は，圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であ
ることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
上記圧電磁器組成物は，電気機械結合係数Ｋｐが０．３
以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
上記圧電磁器組成物は，誘電損失が０．０９以下である
ことを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
上記圧電磁器組成物は，比誘電率が４００以上であるこ
とを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
上記圧電磁器組成物は，キュリー温度が２００℃以上で
あることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項８】 請求項１において，上記圧電磁器組成物
は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ電気
機械結合係数Ｋｐが０．３以上であり，かつキュリー温
度が２００℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成
物。 - 【請求項９】 請求項１において，上記圧電磁器組成物
は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上であり，かつ誘電
損失が０．０９以下であり，かつキュリー温度が２００
℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項１０】 一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝
（Ｎｂ1-zＳｂz）Ｏ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚがそれ
ぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１．０，０≦ｚ≦０．２
（但し，ｘ＝ｚ＝０を除く）の組成範囲にある圧電磁器
組成物よりなる粉末を成形し，焼成することを特徴とす
る圧電磁器組成物の製造方法。 - 【請求項１１】 リチウムを含有してなる化合物と，ナ
トリウムを含有してなる化合物と，カリウムを含有して
なる化合物と，ニオブを含有してなる化合物と，アンチ
モンを含有してなる化合物とを混合，焼成することによ
り請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物
を得ることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１において，リチウムを含有
してなる化合物はＬｉ2ＣＯ3であり，ナトリウムを含有
してなる化合物はＮａ2ＣＯ3であり，カリウムを含有し
てなる化合物はＫ2ＣＯ3であり，ニオブを含有してなる
化合物はＮｂ 2Ｏ5であり，アンチモンを含有してなる化
合物はＳｂ2Ｏ5またはＳｂ2Ｏ3であることを特徴とする
圧電磁器組成物の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とす
る圧電素子。 - 【請求項１４】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とす
る誘電素子。 - 【請求項１５】 請求項１０〜１２に記載の圧電磁器組
成物の製造方法により製造される圧電磁器組成物よりな
る圧電体を有することを特徴とする圧電素子。 - 【請求項１６】 請求項１０〜１２に記載の圧電磁器組
成物の製造方法により製造される圧電磁器組成物よりな
る誘電体を有することを特徴とする誘電素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003026197A JP4631246B2 (ja) | 2002-03-20 | 2003-02-03 | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子 |
| US10/391,191 US7267783B2 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-19 | Piezoelectric ceramic composition, its production method, and piezoelectric device and dielectric device |
| EP20030006090 EP1351320A3 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-19 | Piezoelectric ceramic composition, its production method, and piezoelectric device and dielectric device |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2002077590 | 2002-03-20 | ||
| JP2002-77590 | 2002-03-20 | ||
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