JP3106508B2 - 圧電性磁器組成物 - Google Patents
圧電性磁器組成物Info
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- JP3106508B2 JP3106508B2 JP02416506A JP41650690A JP3106508B2 JP 3106508 B2 JP3106508 B2 JP 3106508B2 JP 02416506 A JP02416506 A JP 02416506A JP 41650690 A JP41650690 A JP 41650690A JP 3106508 B2 JP3106508 B2 JP 3106508B2
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はセラミックフィルタ、
セラミック発振子、セラミックディスクリミネータ、表
面弾性波素子などに用いる圧電性磁器組成物に関するも
のである。
セラミック発振子、セラミックディスクリミネータ、表
面弾性波素子などに用いる圧電性磁器組成物に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】圧電性磁器はPbTiO3−PbZrO3二元系にBi
2O3 、Cr2O3 、MnO2、ZnO 等の添加物を加えて、圧電特
性の改善を図ることが試みられている。
2O3 、Cr2O3 、MnO2、ZnO 等の添加物を加えて、圧電特
性の改善を図ることが試みられている。
【０００３】PbTiO3−PbZrO3−Pb(Mn1/3Nb2/3)O3系、Pb
TiO3−PbZrO3−Pb(Mg1/3Nb2/3)O3系などの三元系の圧電
材料も開発されている。
TiO3−PbZrO3−Pb(Mg1/3Nb2/3)O3系などの三元系の圧電
材料も開発されている。
【０００４】また、特公昭４５−３７９０７号公報にPb
(Ni1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3系組成が提案されてい
る。
(Ni1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3系組成が提案されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の圧電材料は耐熱性、経時変化特性、共振周波数の温度
係数などに大きな問題を有していた。
の圧電材料は耐熱性、経時変化特性、共振周波数の温度
係数などに大きな問題を有していた。
【０００６】図１の耐熱特性を示す線図中、従来の圧電
材料を用いた場合は２の破線で示すように、従来の圧電
材料を加熱していくと、キュリー点よりも１００℃以上
低い温度から徐々に熱による脱分極を起こし、圧電特性
の劣化が始まる。
材料を用いた場合は２の破線で示すように、従来の圧電
材料を加熱していくと、キュリー点よりも１００℃以上
低い温度から徐々に熱による脱分極を起こし、圧電特性
の劣化が始まる。
【０００７】このため圧電材料の使用上限温度はキュリ
ー点よりはるか下の２００℃付近に限定されていた。こ
の原因は第３成分固溶によってキュリー点が低下してし
まうことと材料が本質的に脱分極を起こし易いことが挙
げられる。
ー点よりはるか下の２００℃付近に限定されていた。こ
の原因は第３成分固溶によってキュリー点が低下してし
まうことと材料が本質的に脱分極を起こし易いことが挙
げられる。
【０００８】一方、近年電子部品のチップ化が進み、小
型の表面実装が可能な圧電素子、即ちセラミックフィル
ター、セラミック発振子ディスクリミネータ、トラップ
等が開発されている。従来のリード付樹脂モールド素子
や金属ケースに封入された素子では、半田付け実装時に
圧電セラミックの温度上昇は２００℃程度に押えられて
いたが、これらのチップ素子では半田付けの時に圧電セ
ラミックも３００℃程度の高温にさらされるようになっ
た。
型の表面実装が可能な圧電素子、即ちセラミックフィル
ター、セラミック発振子ディスクリミネータ、トラップ
等が開発されている。従来のリード付樹脂モールド素子
や金属ケースに封入された素子では、半田付け実装時に
圧電セラミックの温度上昇は２００℃程度に押えられて
いたが、これらのチップ素子では半田付けの時に圧電セ
ラミックも３００℃程度の高温にさらされるようになっ
た。
【０００９】従って、従来の圧電材料では耐熱性におい
て高信頼性のチップ部品を作ることが不可能であった。
て高信頼性のチップ部品を作ることが不可能であった。
【００１０】また、図２の破線２で示したように、共振
周波数の経時変化にも大きな問題がある。
周波数の経時変化にも大きな問題がある。
【００１１】図２は圧電セラミックを分極処理してから
の経過時間を横軸に対数目盛で示し、共振周波数の変化
率を縦軸に示した。
の経過時間を横軸に対数目盛で示し、共振周波数の変化
率を縦軸に示した。
【００１２】この例から判るように、従来の圧電材料は
０．５％／time decade 程度の経時変化を示している。
この現象はフィルターや発振子として加工した後で、そ
の周波数が初期の値から大きく変動してしまうため大き
な問題となっている。
０．５％／time decade 程度の経時変化を示している。
この現象はフィルターや発振子として加工した後で、そ
の周波数が初期の値から大きく変動してしまうため大き
な問題となっている。
【００１３】さらに、図３の共振周波数の温度特性をあ
らわす線図に示すように共振周波数の温度係数にも問題
があった。図３は温度を横軸に、２０℃を基準にした共
振周波数の変化率を縦軸に示したものである。この図か
らわかるように、従来の材料は５０ppm ／℃程度の温度
特性を示している。この現象は使用上問題となってい
る。
らわす線図に示すように共振周波数の温度係数にも問題
があった。図３は温度を横軸に、２０℃を基準にした共
振周波数の変化率を縦軸に示したものである。この図か
らわかるように、従来の材料は５０ppm ／℃程度の温度
特性を示している。この現象は使用上問題となってい
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記した従
来の圧電性磁器組成物の問題点に鑑みて、電気機械結合
係数および機械的品質係数が高く、耐熱特性値も高く、
良好な共振周波数の温度係数を有し、しかも経時変化が
小さい圧電性磁器組成物を提供することを目的とするも
のである。
来の圧電性磁器組成物の問題点に鑑みて、電気機械結合
係数および機械的品質係数が高く、耐熱特性値も高く、
良好な共振周波数の温度係数を有し、しかも経時変化が
小さい圧電性磁器組成物を提供することを目的とするも
のである。
【００１５】即ち、この発明は、一般式
【００１６】
【化２】
【００１７】（但し、MeはCa、BaおよびSrから選ばれた
少なくとも１種の元素であり、a+b+c+d=1 である）で表
わされ、その組成範囲が0 ＜α≦0.10、0.01≦a ≦0.2
0、0.01≦b ≦0.20、0 ≦c ≦0.70、0.28≦d ≦0.98で
あることを特徴とする圧電性磁器組成物である。
少なくとも１種の元素であり、a+b+c+d=1 である）で表
わされ、その組成範囲が0 ＜α≦0.10、0.01≦a ≦0.2
0、0.01≦b ≦0.20、0 ≦c ≦0.70、0.28≦d ≦0.98で
あることを特徴とする圧電性磁器組成物である。
【００１８】
【作用】この発明の一般式
【００１９】
【化３】
【００２０】（但し、MeはCa、BaおよびSrから選ばれた
少なくとも１種の元素であり、a+b+c+d=1 である）にお
いて、その組成範囲を0 ＜α≦0.10、0.01≦a ≦0.20、
0.01≦b ≦0.20、0 ≦c ≦0.70、0.28≦d ≦0.98と限定
する理由を説明する。
少なくとも１種の元素であり、a+b+c+d=1 である）にお
いて、その組成範囲を0 ＜α≦0.10、0.01≦a ≦0.20、
0.01≦b ≦0.20、0 ≦c ≦0.70、0.28≦d ≦0.98と限定
する理由を説明する。
【００２１】αが０であると、共振周波数の温度係数
の改善がみられず、また0.10を超えると耐熱性が低下す
る。 aが0.01未満では所望の高い電気機械結合係数が得ら
れず、また、0.20を超えると耐熱性が低下する。 bが0.01未満では所望の高い機械的品質係数が得られ
ず、また、0.20を超えると耐熱性が低下する。 cが0.70を超えると所望の高い電気機械結合係数が得
られない。 dが0.28未満では所望の高い電気機械結合係数が得ら
れず、また0.98を超えると、a またはb が0.01未満とな
る。
の改善がみられず、また0.10を超えると耐熱性が低下す
る。 aが0.01未満では所望の高い電気機械結合係数が得ら
れず、また、0.20を超えると耐熱性が低下する。 bが0.01未満では所望の高い機械的品質係数が得られ
ず、また、0.20を超えると耐熱性が低下する。 cが0.70を超えると所望の高い電気機械結合係数が得
られない。 dが0.28未満では所望の高い電気機械結合係数が得ら
れず、また0.98を超えると、a またはb が0.01未満とな
る。
【００２２】
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００２３】出発原料としてPbO 、Nb2O5 、MgO 、WO、
TiO2、ZrO2、MnO2、CaO 、BaO およびSrO を使用し、こ
れらの粉末を表１の組成表に示す組成になるように秤量
した。表１中＊のあるNo. はこの発明の範囲外である。
TiO2、ZrO2、MnO2、CaO 、BaO およびSrO を使用し、こ
れらの粉末を表１の組成表に示す組成になるように秤量
した。表１中＊のあるNo. はこの発明の範囲外である。
【００２４】
【表１】
【００２５】これらの原料粉末をそれぞれ湿式混合し、
乾燥した後、７００〜９００℃で仮焼した。ついで有機
系バインダーを加え、湿式粉砕し整粒した後、成形圧１
ｔ／ｃｍ2 で成形した。
乾燥した後、７００〜９００℃で仮焼した。ついで有機
系バインダーを加え、湿式粉砕し整粒した後、成形圧１
ｔ／ｃｍ2 で成形した。
【００２６】成形体を１０００〜１２５０℃で焼成し
た。焼成後、得られた磁器の主両面に焼付け電極を形成
し、５０〜８０℃の絶縁油中において２〜３Ｋｖ／ｍｍ
の電圧で３０分間分極処理した。
た。焼成後、得られた磁器の主両面に焼付け電極を形成
し、５０〜８０℃の絶縁油中において２〜３Ｋｖ／ｍｍ
の電圧で３０分間分極処理した。
【００２７】得られた圧電性磁器についてそれぞれ誘電
率（εr ）、径方向の電気機械結合係数（ｋｐ）および
機械的品質係数（Ｑｍ）を測定した。その結果は表２に
示した。表２中＊のあるNo. はこの発明の範囲外であ
る。
率（εr ）、径方向の電気機械結合係数（ｋｐ）および
機械的品質係数（Ｑｍ）を測定した。その結果は表２に
示した。表２中＊のあるNo. はこの発明の範囲外であ
る。
【００２８】
【表２】
【００２９】尚、圧電特性はインピーダンス測定機によ
り共振周波数および反共振周波数を測定し計算により求
めた。また、耐熱温度は試料を３分間保持してＫp の値
が初期値に対して９０％以上の値を示す温度の中での最
高温度であり、共振周波数の温度係数（ＴＣ）は次式に
より与えられる。
り共振周波数および反共振周波数を測定し計算により求
めた。また、耐熱温度は試料を３分間保持してＫp の値
が初期値に対して９０％以上の値を示す温度の中での最
高温度であり、共振周波数の温度係数（ＴＣ）は次式に
より与えられる。
【００３０】ＴＣ＝（FrMAX −FaMIN)Fr20 但し、FrMAX 、FrMIN はそれぞれ−２０〜＋８０℃の温
度範囲での共振周波数の最大値および最小値、Fr20は２
０℃での共振周波数である。
度範囲での共振周波数の最大値および最小値、Fr20は２
０℃での共振周波数である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の組成よ
りなる圧電性磁器組成物ではキュリー点が従来組成のよ
うに大きく低下することがない。従って、３００℃程度
のキュリー点を有し、しかも図１の耐熱特性を示す線図
中、１で示すようにキュリー点直下まで電気機械結合係
数が大きく劣化することがなく、高い耐熱性をもった組
成を得ることができる。
りなる圧電性磁器組成物ではキュリー点が従来組成のよ
うに大きく低下することがない。従って、３００℃程度
のキュリー点を有し、しかも図１の耐熱特性を示す線図
中、１で示すようにキュリー点直下まで電気機械結合係
数が大きく劣化することがなく、高い耐熱性をもった組
成を得ることができる。
【００３２】また、共振周波数変化率を示す図２の線図
中、１で示すように共振周波数の経時変化についても
０．１％／time decade 以下の高安定な圧電素子を得る
ことができるのである。しかも組成比を選ぶことによっ
て、Ｋｐ＞６０％、εr ＞１０００のすぐれた圧電磁器
材料を実現することができる。
中、１で示すように共振周波数の経時変化についても
０．１％／time decade 以下の高安定な圧電素子を得る
ことができるのである。しかも組成比を選ぶことによっ
て、Ｋｐ＞６０％、εr ＞１０００のすぐれた圧電磁器
材料を実現することができる。
【００３３】以上のように、この発明によれば大きな電
気機械結合係数、高い機械的品質係数を有し、高い耐熱
性、良好な共振周波数の温度係数および小さな経時変化
をもつ圧電性磁器組成物を提供することができるのであ
る。
気機械結合係数、高い機械的品質係数を有し、高い耐熱
性、良好な共振周波数の温度係数および小さな経時変化
をもつ圧電性磁器組成物を提供することができるのであ
る。
【図１】この発明の圧電磁器組成物の耐熱特性を示す線
図である。
図である。
【図２】この発明の圧電性磁器組成物の共振周波数の変
化率を示す線図である。
化率を示す線図である。
【図３】この発明の圧電性磁器組成物の共振周波数の温
度特性を示す線図である。
度特性を示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式、 【化１】 （但し、MeはCa、BaおよびSrから選ばれた少なくとも１
種の元素であり、a+b+c+d=1 である）で表わされ、その
組成範囲が0 ＜α≦0.10、0.01≦a ≦0.20、0.01≦b ≦
0.20、0 ≦c ≦0.70、0.28≦d ≦0.98であることを特徴
とする圧電性磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02416506A JP3106508B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 圧電性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02416506A JP3106508B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 圧電性磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270121A JPH04270121A (ja) | 1992-09-25 |
| JP3106508B2 true JP3106508B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=18524728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02416506A Expired - Lifetime JP3106508B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 圧電性磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106508B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114591082A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-06-07 | 东莞理工学院 | 一种pzt-pnn-psn-pmn压电陶瓷及其制备方法 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP02416506A patent/JP3106508B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04270121A (ja) | 1992-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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