JP2004331463A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】SrBi2Nb2O9を主成分とする圧電磁器組成物の結合係数kおよび機械的品質係数Qを向上させ、共振周波数の安定性が良好な圧電セラミック共振子などの材料として有用な鉛を含有しない圧電磁器組成物を提供する。
【解決手段】組成式が一般式:(Sr1−aMa)1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、(ただし、MはCaまたはBaであり、a、b、xおよびyがそれぞれ、0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、0.0≦y<0.2の範囲)である化合物を主成分として含む圧電磁器組成物とする。前記圧電磁器組成物100質量部に対し、さらに副成分としてMnO2を0.8質量部以下の範囲で含んでも良い。
【選択図】 図1
【解決手段】組成式が一般式:(Sr1−aMa)1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、(ただし、MはCaまたはBaであり、a、b、xおよびyがそれぞれ、0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、0.0≦y<0.2の範囲)である化合物を主成分として含む圧電磁器組成物とする。前記圧電磁器組成物100質量部に対し、さらに副成分としてMnO2を0.8質量部以下の範囲で含んでも良い。
【選択図】 図1
Description
【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、Nd、BiおよびNbあるいはTaを含む圧電セラミック共振子、高温用圧電セラミックセンサ等に用いることのできる圧電磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
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共振子に用いられる圧電磁器組成物としては、これまでチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)を主成分とする磁器組成物が用いられてきた。近年、環境問題への関心から鉛を含まない磁器組成物の開発が進められてきた。具体的にはセラミック共振子、センサ・アクチュエータ用のセラミックスとして、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いる。しかしながら、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は、圧電性能が十分大きくなく、いまだ実用に供されるには至っていない。
【0003】
なお、下記特許文献1には、SrBi2Nb2O9にLaを置換する磁器組成物が開示されているが、圧電性能をさらに向上することが要請されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−294486号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、従来のビスマス層状化合物に比べて共振周波数などの安定性や大きな電気機械結合係数を有する圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の圧電磁器組成物は、組成式が一般式:(Sr1−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、(ただし、MはCaまたはBaであり、a、b、xおよびyがそれぞれ、
0.0≦a<0.7
0.0<b≦1.0
0.0<x<0.3
0.0≦y<0.2
の範囲)である化合物を主成分として含むことを特徴とする。
【0007】
本発明の圧電磁器組成物は、前記化合物(磁器成分)を主成分として含み、前記主成分のみからなるか、または主成分と副成分とからなる。副成分としては、MnO2、Cr2O3、CoO、Fe2O3、NiO等を用いることができるが、比較的機械的品質係数が大きい点からMnO2が好ましい。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=96.0〜99.9:0.1〜4.0(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。
【0008】
前記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が得られる。
【0009】
また、前記圧電磁器組成物には、副成分として、MnO2が好ましく、MnO2を副成分として含有させることにより、機械的品質係数などの特性が良好な圧電磁器組成物が得られる。MnO2の含有率は、圧電磁器組成物100質量部に対し、0.8質量部以下であることが好ましい。さらに含有率を0.5質量部以下とすることにより、分極処理が困難になることを防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
(実施の形態1)
実施の形態1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−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、ここでMはCaまたはBaであり、かつ前記一般式中のa、b、xおよびyがそれぞれ、0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、0.0≦y<0.2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<0.5を満たすことがより好ましく、bは0<b≦0.6を満たすことがより好ましく、xは0.1≦x≦0.2を満たすことがより好ましく、また、yはそれぞれ0.05≦y≦0.1を満たすことがより好ましい。
【0012】
本発明の圧電磁器組成物を製造する一例を説明する。前記圧電磁器組成物は、主成分となり得る原料を所定の割合で混合し、1050℃〜1150℃で1〜2時間焼成することにより形成できる。混合方法としては、一般にセラミックスの製造方法として用いられるボールミルなどの湿式混合法が用いられる。本焼成の前に、仮焼成として、粉末のまま、800〜1000℃で熱処理するのがより好ましい。この仮焼粉末を再度ボールミル等で粉砕し、乾燥したものをプレス成形したり、再度スラリー化してからテープキャストし、得られたグリーンシートを積層した後に焼成する。焼成雰囲気は大気中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が低い雰囲気や高い雰囲気で行ってもよい。
【0013】
前記原料としては、圧電磁器組成物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。該金属酸化物としては、例えば、Nd2O3、Mn3O4、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5などを挙げることができる。
【0014】
この圧電磁器組成物は、主成分のみから形成されても、あるいは副成分としてさらにMnO2な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、MnO2、Cr2O3、CoO、Fe2O3、NiO等を用いることができるが、比較的機械的品質係数が大きい点からMnO2が好ましい。
【0015】
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。主成分の比率が99.9を越える場合は圧電特性の改善が顕著に見られないことがあり、また96.0未満の場合は圧電特性が著しく小さくなるからである。副成分がMnO2の場合は、分極処理を容易に行うため、圧電磁器組成物1を100質量部に対し、MnO2が0.8質量部以下であることが好ましく、0.2%質量部〜0.5質量部の範囲内であることがより好ましい。
【0016】
圧電磁器組成物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。
【0017】
以上、実施の形態1の圧電磁器組成物によれば、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。
【0018】
本発明の圧電磁器組成物は、圧電セラミック共振子、高温用圧電センサ等に好適である。その使用振動モードは特に限定されるものではなく、例えば、3次の厚み縦振動や厚みすべり振動等に利用可能である。
【0019】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【0020】
(実施例1)
実施例1では実施形態1の圧電磁器組成物を作製した一例について説明する。
【0021】
実施例1では、SrCO3、CaCO3、BaCO3、Nd2O3、MnCO3、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5を出発原料として、複数の圧電磁器組成物を作製した。具体的には、圧電磁器組成物の組成が表1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、850℃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、1050〜1150℃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真空蒸着法によりAu電極を付与した。その後160℃のシリコン油中において8kV/mmの電界を10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。
【0022】
この圧電セラミックスからなる円板について、HP製4194Aインピーダンスアナライザーを用いて、1kHzでの静電容量C、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、ポアソン比σE、円板の厚み方向振動の共振周波数Frおよび円板の厚み方向振動の反共振周波数Faを測定した。これらの値と試料形状から、JIS規格に従い、比誘電率εr、円板径方向広がりモードの結合係数kp、厚み縦振動モードの結合係数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。計算結果を表1に示す。表中、サンプルNo.の前の「※」は比較例であることを示す。
【0023】
【表1】
【0024】
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1から明らかなように、比較例である公知の磁器組成として知られるサンプル1に比べて、本発明に関わる磁器組成の電気機械結合係数ktは大きかった。このように記載の比率で元素Srの一部をNdやBiなどで、元素Nbの一部をTaで、それぞれ置換固溶させることによって、電気機械結合係数を大きくすることができた。また、(Sr1−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9に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。
【0025】
特に0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、および0.0≦y<0.2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。
【0026】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、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。
【0027】
(実施例2)
実施例2では、本発明に関わる磁器組成物を用いて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。
【0028】
出発原料はSrCO3、CaCO3、BaCO3、Nd2O3、MnCO3、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5を使用し、表2の所望の組成比になるように秤量し、ポリポットに原料粉と共にZrO2ボールと純水を入れ、24時間湿式混合した。取り出したスラリーを150℃で乾燥し、得られた粉体をアルミナ坩堝中に入れて、850℃2時間仮焼した。この仮焼粉体を再度ボールミルで粉砕した。得られた粉砕粉を、ポリビニルブチルアルコール系バインダー粉末、ヂメチルベンジルフタレート、および酢酸ブチルと共にポリポットに入れ、低速で48時間混合攪拌しスラリー化した。このスラリーを脱泡処理した後、ギャップ幅400μmのドクターブレードを用いてテープキャストし、乾燥させてグリーンシートとした。得られたグリーンシートを、50枚積層し、500kgf/cm3の圧力で圧着し、端部を切断し、グリーン体とした。得られたグリーン体を、脱バインダー処理した後、1050〜1150℃で2時間本焼成し、焼成ブロックを得た。ブロック厚み方向と垂直に電極を形成し、160℃のシリコンオイル中で8kV/mmの電界を印加して分極処理を行った。得られた圧電セラミックブロックを、0.5mmの厚みにスライスしたのち0.3mmまで研磨し、圧電セラミックウエハとした。得られたウエハの表裏に、Ag電極を施し、部分振動電極を形成し、1mmの幅にダイシングすることにより図1のようなTSモードストリップ共振子を作製した。図1において、20は厚みすべりモード圧電共振子(圧電素子)、21は圧電体、22a,22bは電極、tは厚さ、Lは長さ、wは幅、Aは電極重なり部分の長さを示す。本実施例ではtが0.3mm、Lが5.0mm、wが1.0mm、A=1.2mmとした。
【0029】
この共振子の磁器組成と共振周波数の温度特性との関係を表2に示す。表2のように本発明の磁器組成物の共振周波数の温度係数はいずれも35〜50ppm/℃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係数80ppm/℃よりも小さくすることができた。
【0030】
【表2】
【0031】
以上のように、本発明の圧電磁器組成物を用いた圧電共振子は、共振周波数の温度係数が良好となり、発振子およびフィルタ用の圧電磁器組成物として好適であった。
【0032】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の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。
【0033】
【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、本発明の圧電磁器組成物によれば、共振周波数の温度特性が小さい電気的特性が良好な圧電セラミック共振子等として有用な圧電磁器組成物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の厚みすべりモード圧電共振子について一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
20:厚みすべりモード圧電共振子(圧電素子)
21:圧電体
22a、22b:電極
t:厚さ
L:長さ
w:幅
A:電極重なり長さ
【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、Nd、BiおよびNbあるいはTaを含む圧電セラミック共振子、高温用圧電セラミックセンサ等に用いることのできる圧電磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
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共振子に用いられる圧電磁器組成物としては、これまでチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)を主成分とする磁器組成物が用いられてきた。近年、環境問題への関心から鉛を含まない磁器組成物の開発が進められてきた。具体的にはセラミック共振子、センサ・アクチュエータ用のセラミックスとして、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いる。しかしながら、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は、圧電性能が十分大きくなく、いまだ実用に供されるには至っていない。
【0003】
なお、下記特許文献1には、SrBi2Nb2O9にLaを置換する磁器組成物が開示されているが、圧電性能をさらに向上することが要請されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−294486号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、従来のビスマス層状化合物に比べて共振周波数などの安定性や大きな電気機械結合係数を有する圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の圧電磁器組成物は、組成式が一般式:(Sr1−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、(ただし、MはCaまたはBaであり、a、b、xおよびyがそれぞれ、
0.0≦a<0.7
0.0<b≦1.0
0.0<x<0.3
0.0≦y<0.2
の範囲)である化合物を主成分として含むことを特徴とする。
【0007】
本発明の圧電磁器組成物は、前記化合物(磁器成分)を主成分として含み、前記主成分のみからなるか、または主成分と副成分とからなる。副成分としては、MnO2、Cr2O3、CoO、Fe2O3、NiO等を用いることができるが、比較的機械的品質係数が大きい点からMnO2が好ましい。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=96.0〜99.9:0.1〜4.0(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。
【0008】
前記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が得られる。
【0009】
また、前記圧電磁器組成物には、副成分として、MnO2が好ましく、MnO2を副成分として含有させることにより、機械的品質係数などの特性が良好な圧電磁器組成物が得られる。MnO2の含有率は、圧電磁器組成物100質量部に対し、0.8質量部以下であることが好ましい。さらに含有率を0.5質量部以下とすることにより、分極処理が困難になることを防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
(実施の形態1)
実施の形態1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−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、ここでMはCaまたはBaであり、かつ前記一般式中のa、b、xおよびyがそれぞれ、0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、0.0≦y<0.2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<0.5を満たすことがより好ましく、bは0<b≦0.6を満たすことがより好ましく、xは0.1≦x≦0.2を満たすことがより好ましく、また、yはそれぞれ0.05≦y≦0.1を満たすことがより好ましい。
【0012】
本発明の圧電磁器組成物を製造する一例を説明する。前記圧電磁器組成物は、主成分となり得る原料を所定の割合で混合し、1050℃〜1150℃で1〜2時間焼成することにより形成できる。混合方法としては、一般にセラミックスの製造方法として用いられるボールミルなどの湿式混合法が用いられる。本焼成の前に、仮焼成として、粉末のまま、800〜1000℃で熱処理するのがより好ましい。この仮焼粉末を再度ボールミル等で粉砕し、乾燥したものをプレス成形したり、再度スラリー化してからテープキャストし、得られたグリーンシートを積層した後に焼成する。焼成雰囲気は大気中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が低い雰囲気や高い雰囲気で行ってもよい。
【0013】
前記原料としては、圧電磁器組成物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。該金属酸化物としては、例えば、Nd2O3、Mn3O4、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5などを挙げることができる。
【0014】
この圧電磁器組成物は、主成分のみから形成されても、あるいは副成分としてさらにMnO2な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、MnO2、Cr2O3、CoO、Fe2O3、NiO等を用いることができるが、比較的機械的品質係数が大きい点からMnO2が好ましい。
【0015】
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。主成分の比率が99.9を越える場合は圧電特性の改善が顕著に見られないことがあり、また96.0未満の場合は圧電特性が著しく小さくなるからである。副成分がMnO2の場合は、分極処理を容易に行うため、圧電磁器組成物1を100質量部に対し、MnO2が0.8質量部以下であることが好ましく、0.2%質量部〜0.5質量部の範囲内であることがより好ましい。
【0016】
圧電磁器組成物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。
【0017】
以上、実施の形態1の圧電磁器組成物によれば、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。
【0018】
本発明の圧電磁器組成物は、圧電セラミック共振子、高温用圧電センサ等に好適である。その使用振動モードは特に限定されるものではなく、例えば、3次の厚み縦振動や厚みすべり振動等に利用可能である。
【0019】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【0020】
(実施例1)
実施例1では実施形態1の圧電磁器組成物を作製した一例について説明する。
【0021】
実施例1では、SrCO3、CaCO3、BaCO3、Nd2O3、MnCO3、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5を出発原料として、複数の圧電磁器組成物を作製した。具体的には、圧電磁器組成物の組成が表1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、850℃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、1050〜1150℃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真空蒸着法によりAu電極を付与した。その後160℃のシリコン油中において8kV/mmの電界を10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。
【0022】
この圧電セラミックスからなる円板について、HP製4194Aインピーダンスアナライザーを用いて、1kHzでの静電容量C、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、ポアソン比σE、円板の厚み方向振動の共振周波数Frおよび円板の厚み方向振動の反共振周波数Faを測定した。これらの値と試料形状から、JIS規格に従い、比誘電率εr、円板径方向広がりモードの結合係数kp、厚み縦振動モードの結合係数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。計算結果を表1に示す。表中、サンプルNo.の前の「※」は比較例であることを示す。
【0023】
【表1】
【0024】
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1から明らかなように、比較例である公知の磁器組成として知られるサンプル1に比べて、本発明に関わる磁器組成の電気機械結合係数ktは大きかった。このように記載の比率で元素Srの一部をNdやBiなどで、元素Nbの一部をTaで、それぞれ置換固溶させることによって、電気機械結合係数を大きくすることができた。また、(Sr1−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9に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。
【0025】
特に0.0≦a<0.7、0.0<b≦1.0、0.0<x<0.3、および0.0≦y<0.2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。
【0026】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、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。
【0027】
(実施例2)
実施例2では、本発明に関わる磁器組成物を用いて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。
【0028】
出発原料はSrCO3、CaCO3、BaCO3、Nd2O3、MnCO3、Bi2O3、Nb2O5およびTa2O5を使用し、表2の所望の組成比になるように秤量し、ポリポットに原料粉と共にZrO2ボールと純水を入れ、24時間湿式混合した。取り出したスラリーを150℃で乾燥し、得られた粉体をアルミナ坩堝中に入れて、850℃2時間仮焼した。この仮焼粉体を再度ボールミルで粉砕した。得られた粉砕粉を、ポリビニルブチルアルコール系バインダー粉末、ヂメチルベンジルフタレート、および酢酸ブチルと共にポリポットに入れ、低速で48時間混合攪拌しスラリー化した。このスラリーを脱泡処理した後、ギャップ幅400μmのドクターブレードを用いてテープキャストし、乾燥させてグリーンシートとした。得られたグリーンシートを、50枚積層し、500kgf/cm3の圧力で圧着し、端部を切断し、グリーン体とした。得られたグリーン体を、脱バインダー処理した後、1050〜1150℃で2時間本焼成し、焼成ブロックを得た。ブロック厚み方向と垂直に電極を形成し、160℃のシリコンオイル中で8kV/mmの電界を印加して分極処理を行った。得られた圧電セラミックブロックを、0.5mmの厚みにスライスしたのち0.3mmまで研磨し、圧電セラミックウエハとした。得られたウエハの表裏に、Ag電極を施し、部分振動電極を形成し、1mmの幅にダイシングすることにより図1のようなTSモードストリップ共振子を作製した。図1において、20は厚みすべりモード圧電共振子(圧電素子)、21は圧電体、22a,22bは電極、tは厚さ、Lは長さ、wは幅、Aは電極重なり部分の長さを示す。本実施例ではtが0.3mm、Lが5.0mm、wが1.0mm、A=1.2mmとした。
【0029】
この共振子の磁器組成と共振周波数の温度特性との関係を表2に示す。表2のように本発明の磁器組成物の共振周波数の温度係数はいずれも35〜50ppm/℃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係数80ppm/℃よりも小さくすることができた。
【0030】
【表2】
【0031】
以上のように、本発明の圧電磁器組成物を用いた圧電共振子は、共振周波数の温度係数が良好となり、発振子およびフィルタ用の圧電磁器組成物として好適であった。
【0032】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の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。
【0033】
【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、本発明の圧電磁器組成物によれば、共振周波数の温度特性が小さい電気的特性が良好な圧電セラミック共振子等として有用な圧電磁器組成物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の厚みすべりモード圧電共振子について一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
20:厚みすべりモード圧電共振子(圧電素子)
21:圧電体
22a、22b:電極
t:厚さ
L:長さ
w:幅
A:電極重なり長さ
Claims (2)
- 組成式が一般式:(Sr1−aMa )1−x(Bi1−yNdy)2+x(Nb1−bTab)2O9、(ただし、MはCaまたはBaであり、a、b、xおよびyがそれぞれ、
0.0≦a<0.7
0.0<b≦1.0
0.0<x<0.3
0.0≦y<0.2
の範囲)である化合物を主成分として含むことを特徴とする圧電磁器組成物。 - 前記圧電磁器組成物100質量部に対し、さらに副成分としてMnO2を0.8質量部以下の範囲で含む請求項1に記載の圧電磁器組成物。
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JP2009051718A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Kyocera Corp | 圧電磁器および圧電素子 |
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2003
- 2003-05-08 JP JP2003130689A patent/JP2004331463A/ja active Pending
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