JP3111564B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JP3111564B2 JP3111564B2 JP03331313A JP33131391A JP3111564B2 JP 3111564 B2 JP3111564 B2 JP 3111564B2 JP 03331313 A JP03331313 A JP 03331313A JP 33131391 A JP33131391 A JP 33131391A JP 3111564 B2 JP3111564 B2 JP 3111564B2
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- piezoelectric ceramic
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- qmt
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波用のセラミック
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磁器組成物に
関し、特に、セラミックフィルタに使用する厚み縦振動
の３倍波を利用する群遅延特性が平坦な低機械的品質係
数（Ｑｍｔ）の圧電磁器組成物に関する。
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磁器組成物に
関し、特に、セラミックフィルタに使用する厚み縦振動
の３倍波を利用する群遅延特性が平坦な低機械的品質係
数（Ｑｍｔ）の圧電磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧電性セラミックス素子の材
料としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）系の
ものが知られている。このＰｂＴｉＯ3 系はその比誘電
率が小さく、機械的品質係数が高く、チタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）系に比べて不要振動の減衰特性がすぐ
れ、キュリー点が高いので高温での高周波用の共振子材
料としてすぐれているからである。それは、フィルタに
したときの分解能を向上させるには、電気機械的結合係
数を低下させることなく、機械的品質係数（Ｑｍｔ）を
小さくすることが望まれる。また、近年電子部品のチッ
プ化が進み、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の他に、小型の表面実装が可能な
セラミックフィルタ、セラミック発振子、ディスクリミ
ネータ、トラップ等の圧電素子が開発されている。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、はんだ付け実装時に圧電セラミックスの温度
上昇は２００℃程度に抑えられていたが、これらのチッ
プ素子でははんだ付けの時に圧電セラミックスも３００
℃程度の高温にさらされるようになった。そのような高
温での特性の変化しない電子部品の要求に応えるチップ
素子の圧電セラミックスとしてＰｂＴｉＯ3 系の磁器が
期待に応えることができる。しかし、ＰｂＴｉＯ3 系の
磁器は、焼結性が悪く、分極性も悪いため大型化できな
かった。そこで、これらの欠点を解消するため、Ｐｂの
一部をＬａに置換し、Ｍｎを添加したチタン酸鉛系の圧
電磁器組成物がある。
料としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）系の
ものが知られている。このＰｂＴｉＯ3 系はその比誘電
率が小さく、機械的品質係数が高く、チタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）系に比べて不要振動の減衰特性がすぐ
れ、キュリー点が高いので高温での高周波用の共振子材
料としてすぐれているからである。それは、フィルタに
したときの分解能を向上させるには、電気機械的結合係
数を低下させることなく、機械的品質係数（Ｑｍｔ）を
小さくすることが望まれる。また、近年電子部品のチッ
プ化が進み、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の他に、小型の表面実装が可能な
セラミックフィルタ、セラミック発振子、ディスクリミ
ネータ、トラップ等の圧電素子が開発されている。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、はんだ付け実装時に圧電セラミックスの温度
上昇は２００℃程度に抑えられていたが、これらのチッ
プ素子でははんだ付けの時に圧電セラミックスも３００
℃程度の高温にさらされるようになった。そのような高
温での特性の変化しない電子部品の要求に応えるチップ
素子の圧電セラミックスとしてＰｂＴｉＯ3 系の磁器が
期待に応えることができる。しかし、ＰｂＴｉＯ3 系の
磁器は、焼結性が悪く、分極性も悪いため大型化できな
かった。そこで、これらの欠点を解消するため、Ｐｂの
一部をＬａに置換し、Ｍｎを添加したチタン酸鉛系の圧
電磁器組成物がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＰｂの一部をＬａに置換し、Ｍｎを添加したチタン
酸鉛系の圧電磁器組成物は機械的品質係数が大きく、フ
ィルタにしたときの群遅延特性の平坦性が悪くなるとい
う問題点があった。
来のＰｂの一部をＬａに置換し、Ｍｎを添加したチタン
酸鉛系の圧電磁器組成物は機械的品質係数が大きく、フ
ィルタにしたときの群遅延特性の平坦性が悪くなるとい
う問題点があった。
【０００４】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたもので、耐熱温度が高く、機械的品質係
数が小さく群遅延特性の平坦性が良い圧電磁器組成物を
提供することを目的としている。
鑑みてなされたもので、耐熱温度が高く、機械的品質係
数が小さく群遅延特性の平坦性が良い圧電磁器組成物を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電磁器組
成物は、ＰｂＴｉＯ3 のＰｂの一部をＬａで置換したチ
タン酸鉛系の圧電磁器組成物にＣｒを添加する一方、Ｍ
ｎを添加せず、一般式が（Ｐｂ1-3x/2Ｌａx ）ＴｉＯ3
＋ｙ・Ｃｒ2 Ｏ3 （ただし、０．５≦ｙ≦５．０wt％）
で示される組成としたことを特徴とする。本発明の請求
項２にかかる圧電磁器組成物は、ＰｂＴｉＯ 3 のＰｂの
一部をＬａで置換し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物で
あって、その機械的品質係数Ｑｍｔが１００〜２００で
あることを特徴とする。
成物は、ＰｂＴｉＯ3 のＰｂの一部をＬａで置換したチ
タン酸鉛系の圧電磁器組成物にＣｒを添加する一方、Ｍ
ｎを添加せず、一般式が（Ｐｂ1-3x/2Ｌａx ）ＴｉＯ3
＋ｙ・Ｃｒ2 Ｏ3 （ただし、０．５≦ｙ≦５．０wt％）
で示される組成としたことを特徴とする。本発明の請求
項２にかかる圧電磁器組成物は、ＰｂＴｉＯ 3 のＰｂの
一部をＬａで置換し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物で
あって、その機械的品質係数Ｑｍｔが１００〜２００で
あることを特徴とする。
【０００６】本発明において、圧電磁器組成物の組成を
上記範囲に限定した理由は次の通りである。Ｐｂの一部
をＬａで置換しないと、焼結性が悪く、機械的強度が小
さいとともに所望の低いＱｍｔが得られない。副成分と
してＣｒ2 Ｏ3 を０．５ｗｔ％以上含有させたのは、圧
電特性を低下させずに耐熱性と低いＱｍｔを保持するた
めである。Ｃｒ2 Ｏ3 の含有量が０．５ｗｔ％未満であ
ると、焼結性が悪く、Ｑｍｔが１００未満と低すぎてセ
ラミックスフィルタとして分離性能が悪く適用できず、
５．０ｗｔ％を超えると、Ｑｍｔが高くなりすぎて群遅
延特性の平坦性が悪くなるとともに、焼結性、耐熱性が
わるくなるため、Ｃｒ2 Ｏ3 の添加量が０．５≦ｙ≦
５．０ｗｔ％の範囲とした。Ｍｎを添加しないのは、Ｍ
ｎを添加したチタン酸鉛系の圧電磁器組成物の機械的品
質係数が高くなり、２００を大きく越え、フィルタにし
たときの群遅延特性の平坦性が悪くなるので、それをさ
けるためである。
上記範囲に限定した理由は次の通りである。Ｐｂの一部
をＬａで置換しないと、焼結性が悪く、機械的強度が小
さいとともに所望の低いＱｍｔが得られない。副成分と
してＣｒ2 Ｏ3 を０．５ｗｔ％以上含有させたのは、圧
電特性を低下させずに耐熱性と低いＱｍｔを保持するた
めである。Ｃｒ2 Ｏ3 の含有量が０．５ｗｔ％未満であ
ると、焼結性が悪く、Ｑｍｔが１００未満と低すぎてセ
ラミックスフィルタとして分離性能が悪く適用できず、
５．０ｗｔ％を超えると、Ｑｍｔが高くなりすぎて群遅
延特性の平坦性が悪くなるとともに、焼結性、耐熱性が
わるくなるため、Ｃｒ2 Ｏ3 の添加量が０．５≦ｙ≦
５．０ｗｔ％の範囲とした。Ｍｎを添加しないのは、Ｍ
ｎを添加したチタン酸鉛系の圧電磁器組成物の機械的品
質係数が高くなり、２００を大きく越え、フィルタにし
たときの群遅延特性の平坦性が悪くなるので、それをさ
けるためである。
【０００７】
【作用】本発明に係る圧電性磁器組成物は、上記のよう
にＰｂの一部をＬａで置換するとともに副成分としてＣ
ｒ2 Ｏ3 を０．５〜５．０ｗｔ％添加することとしたの
で、ＰｂとＬａ及び副成分のＣｒ2 Ｏ3 との相互作用に
より、焼結性が良くなり、機械的強度が大きくなるとと
もに、Ｍｎを添加しないことと相まって、機械的品質係
数が急激に増加することがなく、Ｑｍｔが１００〜２０
０のフィルタに適した値の範囲に保持でき、群遅延特性
の平坦性を良くできる。本発明の請求項２にかかる圧電
磁器組成物は、ＰｂＴｉＯ 3 のＰｂの一部をＬａで置換
し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物であって、その機械
的品質係数Ｑｍｔが１００〜２００とすることによっ
て、フィルタとしたとき、群遅延特性の平坦性が良好に
できる。
にＰｂの一部をＬａで置換するとともに副成分としてＣ
ｒ2 Ｏ3 を０．５〜５．０ｗｔ％添加することとしたの
で、ＰｂとＬａ及び副成分のＣｒ2 Ｏ3 との相互作用に
より、焼結性が良くなり、機械的強度が大きくなるとと
もに、Ｍｎを添加しないことと相まって、機械的品質係
数が急激に増加することがなく、Ｑｍｔが１００〜２０
０のフィルタに適した値の範囲に保持でき、群遅延特性
の平坦性を良くできる。本発明の請求項２にかかる圧電
磁器組成物は、ＰｂＴｉＯ 3 のＰｂの一部をＬａで置換
し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物であって、その機械
的品質係数Ｑｍｔが１００〜２００とすることによっ
て、フィルタとしたとき、群遅延特性の平坦性が良好に
できる。
【０００８】
【実施例】次に本発明を実施例により詳しく説明する。
出発原料として、ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｃｒ
2 Ｏ3 を使用し、Ｍｎを添加していないこれらの粉末
を、（Ｐｂ0.85Ｌａ0.10）ＴｉＯ3 ＋ｙ・Ｃｒ2Ｏ3 で
表される表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．７の組成になるように
秤量した。この原料粉末を湿式粉砕して混合乾燥後、約
８００℃で仮焼した。次いで、この仮焼粉に酢酸ビニル
系バインダーを加え、成形圧１ton ／ｃｍ2 の圧力でプ
レス成形し直径１０mm×厚さ１．０mmの円板状の成形体
を得た。然る後、この成形体を１２００〜１２５０℃で
２〜４時間かけて焼成した。こうして得られた磁器の両
主面に焼付け電極を形成し、６０〜１５０℃の絶縁油中
において３〜５ＫＶ／ｍｍの電界を１０〜６０分間印加
して分極処理した。
出発原料として、ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｃｒ
2 Ｏ3 を使用し、Ｍｎを添加していないこれらの粉末
を、（Ｐｂ0.85Ｌａ0.10）ＴｉＯ3 ＋ｙ・Ｃｒ2Ｏ3 で
表される表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．７の組成になるように
秤量した。この原料粉末を湿式粉砕して混合乾燥後、約
８００℃で仮焼した。次いで、この仮焼粉に酢酸ビニル
系バインダーを加え、成形圧１ton ／ｃｍ2 の圧力でプ
レス成形し直径１０mm×厚さ１．０mmの円板状の成形体
を得た。然る後、この成形体を１２００〜１２５０℃で
２〜４時間かけて焼成した。こうして得られた磁器の両
主面に焼付け電極を形成し、６０〜１５０℃の絶縁油中
において３〜５ＫＶ／ｍｍの電界を１０〜６０分間印加
して分極処理した。
【０００９】上記のようにして得られた円板状の成形体
の焼結性の観察、厚み縦振動の共振特性の測定を行っ
た。比較のため、Ｐｂ1-3x/2Ｌａx ＴｉＯ3 ＋１．５ｗ
ｔ％・ＭｎＯ2 （ｘ＝０．１）で表される組成の原料粉
末から成形焼成した成形体についても、同様にして厚み
縦振動の共振特性を測定し、上記の成形体と比較のため
表１にＮｏ．８として示した。ここで、機械的品質係数
（Ｑｍｔ）は、抵抗置換法と呼ばれる通常の方法で測定
した。即ち、共振周波数より十分低い周波数（ここでは
１ｋＨｚ）における素子の静電容量をＣ、円板の厚み縦
振動の共振周波数近傍におけるインピ−ダンスの周波数
依存を見たとき極小値を与える周波数を共振周波数fr、
極大値を与える周波数を反共振周波数fa、共振周波数に
おけるインピ−ダンス値（すなわち共振抵抗）をＲとし
たとき、下記の式で表される。 Ｑｍｔ＝fa 2 ／２π・fr・Ｃ・Ｒ・（fa 2 −fr 2 ） 上記測定結果によれば、本実施例の圧電磁器組成物から
耐熱温度が高く、焼結性が良く、分極性の良い、電気機
械結合係数（Ｋｔ）の値は３５〜３６とほぼ等しく、Ｑ
ｍｔの値が１００〜２００と低い、群遅延特性の平坦性
の良い高周波フィルタに適した圧電素子用の成形体が得
られた。
の焼結性の観察、厚み縦振動の共振特性の測定を行っ
た。比較のため、Ｐｂ1-3x/2Ｌａx ＴｉＯ3 ＋１．５ｗ
ｔ％・ＭｎＯ2 （ｘ＝０．１）で表される組成の原料粉
末から成形焼成した成形体についても、同様にして厚み
縦振動の共振特性を測定し、上記の成形体と比較のため
表１にＮｏ．８として示した。ここで、機械的品質係数
（Ｑｍｔ）は、抵抗置換法と呼ばれる通常の方法で測定
した。即ち、共振周波数より十分低い周波数（ここでは
１ｋＨｚ）における素子の静電容量をＣ、円板の厚み縦
振動の共振周波数近傍におけるインピ−ダンスの周波数
依存を見たとき極小値を与える周波数を共振周波数fr、
極大値を与える周波数を反共振周波数fa、共振周波数に
おけるインピ−ダンス値（すなわち共振抵抗）をＲとし
たとき、下記の式で表される。 Ｑｍｔ＝fa 2 ／２π・fr・Ｃ・Ｒ・（fa 2 −fr 2 ） 上記測定結果によれば、本実施例の圧電磁器組成物から
耐熱温度が高く、焼結性が良く、分極性の良い、電気機
械結合係数（Ｋｔ）の値は３５〜３６とほぼ等しく、Ｑ
ｍｔの値が１００〜２００と低い、群遅延特性の平坦性
の良い高周波フィルタに適した圧電素子用の成形体が得
られた。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る圧電磁器組成物は、耐熱温度が高く、焼結性が良
く、分極性の良い、電気機械結合係数（Ｋｔ）の値はほ
ぼ等しく、Ｑｍｔの値が低い、群遅延特性の平坦性の良
い高周波フィルタに適している。
に係る圧電磁器組成物は、耐熱温度が高く、焼結性が良
く、分極性の良い、電気機械結合係数（Ｋｔ）の値はほ
ぼ等しく、Ｑｍｔの値が低い、群遅延特性の平坦性の良
い高周波フィルタに適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式 会社 村田製作所内 (56)参考文献 特開 平３−60463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−106517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151667（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130682（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ＰｂＴｉＯ3のＰｂの一部をＬａで置換
したチタン酸鉛系の圧電磁器組成物にＣｒを添加する一
方、Ｍｎを添加せず、一般式が、（Ｐｂ1-3x/2Ｌａx ）
ＴｉＯ3 ＋ｙ・Ｃｒ2 Ｏ3 （ただし、０．５≦ｙ≦５．
０wt％）で示される組成としたことを特徴とする圧電磁
器組成物。 - 【請求項２】 ＰｂＴｉＯ 3 のＰｂの一部をＬａで置換
し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物であって、その機械
的品質係数Ｑｍｔが１００〜２００であることを特徴と
する圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03331313A JP3111564B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03331313A JP3111564B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139826A JPH05139826A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3111564B2 true JP3111564B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=18242290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03331313A Expired - Fee Related JP3111564B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111564B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101879640B (zh) * | 2009-05-06 | 2012-07-25 | 光洋应用材料科技股份有限公司 | 陶瓷溅镀靶材组件及其焊合方法 |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP03331313A patent/JP3111564B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101879640B (zh) * | 2009-05-06 | 2012-07-25 | 光洋应用材料科技股份有限公司 | 陶瓷溅镀靶材组件及其焊合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05139826A (ja) | 1993-06-08 |
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