JP3198906B2 - 圧電体磁器組成物 - Google Patents
圧電体磁器組成物Info
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Description
特に積層高調波共振子、積層高調波フィルタ、積層圧電
トランスなどの材料として有用な圧電体磁器組成物に関
する。
が、種々開発され実用化されてきている。その中には、
圧電体磁器原料組成物を含むグリーンシートに電極材料
層を形成し、積層して一体化し、共焼結させた積層タイ
プの高調波共振子、高調波フィルタ、圧電トランスなど
がある。
としては、電気機械結合係数(Kp)、機械的品質係数
(Qm)が大きいのが好ましい。
成物としては、Pb(Ti,Zr)O3 がよく知られて
いる。
(Ti,Zr)O3 組成物は、一般に焼結温度が120
0℃以上と高い。したがって、比較的安価なAgリッチ
のAg/Pdを内部電極として、積層タイプの圧電体デ
バイスを得ることができなかった。
(Ti,Zr)O3 を基本組成とし、他の化合物を加え
て種々変性したものが提案されている。
は、Pb(Ni1/3 Nb2/3 )O3−PbZrO3 −P
bTiO3 組成物に、Pb(Cu1/2 W1/2 )O3 を添
加して低温焼結を可能としたものが開示されている。
r)O3 を変性して低温焼結化した従来の圧電体磁器組
成物は、元来Pb(Ti,Zr)O3 が有していた圧電
特性、例えば電気機械結合係数(Kp)などが悪くなる
という問題点を有していた。そこで、本発明の目的は、
電気機械結合係数(Kp)などの圧電特性に優れた、低
温焼結が可能な圧電体磁器組成物を提供することにあ
る。
め、本発明の圧電体磁器組成物は、Pb、Zr及びTi
の元素を含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物を
主成分とし、Mn及びCrのうち少なくとも1種の元素
を副成分として含む圧電体磁器組成物であって、該圧電
磁器組成物はCu元素及びW元素を含み、かつ前記Wと
Cuの原子モル比が1.1以上であることを特徴とす
る。
0原子モル%であることが好ましく、前記Wの量は0.
01〜5.0原子モル%であることが好ましい。
したとき、該複合酸化物のAサイトに入る化学量論量の
Pb量を超えてPb元素を含むことが好ましい。
について、その実施の形態を実施例をもとに説明する。
O、TiO2 、ZrO2 、SnO2 、Sb2 O3、Mn
O2 、Cr2 O3 及びCuOを用意した。その後、これ
ら各粉末を、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物と
しての0.05Pb(Sn1/2 Sb1/2 )O3 −0.4
7PbTiO3 −0.48PbZrO3 (但し、係数は
モル分率)に、aMnO2 +bCr2 O3 +cCuO
(但し、a、b及びcはモル%であり表1に示す)を含
有する組成の磁器が得られるように秤量し、ボールミル
中で水を加えて湿式混合及び粉砕した後、700〜10
00℃の温度で2時間仮焼した。
ール系のバインダを1〜2重量%加え、混合粉砕し整粒
した後、500〜2000kg/cm2 の圧力でプレス
成形して直径12mm、厚み1.2mmの円板状成形体
を得た。
℃又は1250℃の温度で2時間焼成し、円板状磁器を
得た。その後、この円板状磁器の両面に銀電極を焼き付
けし、40〜150℃の絶縁油中で1〜5kV/mmの
電界を10〜60分間印加し、分極処理を行なった。
好ましい範囲を示すために、上記のようにして得た円板
状圧電磁器について、比誘電率(εr)、電気機械結合
係数(Kp)及び機械的品質係数(Qm)を求めた。な
お、比誘電率(εr)は静電容量を測定し計算により求
め、電気機械結合係数(Kp)はインピーダンス測定器
により共振、反共振周波数を測定し計算により求め、さ
らに機械的品質係数(Qm)は共振周波数、反共振周波
数、共振抵抗、静電容量を測定し計算により求めた。こ
れらの結果を表1に示す。
Sb1/2 )O3 −0.47PbTiO3 −0.48Pb
ZrO3 (但し、係数はモル分率)を主成分とし、Mn
及び/又はCrの元素を副成分として含む磁器組成物
に、Cu元素を含む本発明の範囲内の試料は、1100
℃で焼結する。これに対して、Cu元素を含まない試料
番号1、13に示す組成のものを1100℃で焼成した
場合は、電気機械結合係数(Kp)や機械的品質係数
(Qm)が大幅に低下するか、焼結不十分となる。
い範囲は0.01〜5.0原子モル%である。即ちCu
Oの含有量が0.01〜5.0モル%の範囲内において
は、1250℃で焼成した試料番号12及び15と比較
して明らかなように、1250℃より低い温度で焼成し
ても比誘電率(εr )、電気機械結合係数(Kp)、機
械的品質係数(Qm)の低下が抑えられる。
O、TiO2 、ZrO2 、SnO2 、Sb2 O3、Mn
O2 、CuO及びWO3 を用意した。その後、これら各
粉末を、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物として
の0.05Pb(Sn1/2 Sb1/2 )O3−0.47P
bTiO3 −0.48PbZrO3 (但し、係数はモル
分率)に、1.0モル%MnO2 +0.5モル%CuO
+dWO3 (但し、dはモル%であり表2に示す)を含
有する組成の磁器が得られるように秤量し、ボールミル
中で水を加えて湿式混合及び粉砕した後、700〜10
00℃の温度で2時間仮焼した。
器を得た後、外部電極を形成し、分極処理を行なった。
但し、焼成温度は全て1100℃とした。
範囲を示すために、実施例1と同様にして、比誘電率
(ε r )、電気機械結合係数(Kp)及び機械的品質係
数(Qm)を求めた。これらの結果を表2に示す。
Sb1/2 )O3 −0.47PbTiO3 −0.48Pb
ZrO3 (但し、係数はモル分率)を主成分とし、Mn
及びCuの元素を副成分として含む磁器組成物に、W元
素を含ませることにより、電気機械結合係数(Kp)な
どの圧電特性が改善される。
範囲は0.01〜5.0原子モル%である。即ちWO3
の含有量が0.01〜5.0モル%の範囲内において
は、WO3 を含まない試料番号21と比較して、電気機
械結合係数(Kp)及び機械的品質係数(Qm)の値が
大きくなり、圧電特性が向上する。
O、TiO2 、ZrO2 、SnO2 、Sb2 O3、Mn
O2 、Cr2 O3 、CuO及びWO3 を用意した。その
後、これら各粉末を、ペロブスカイト構造を有する複合
酸化物としての0.05Pb(Sn1/2 Sb1/2 )O3
−0.47PbTiO3 −0.48PbZrO3 (但
し、係数はモル分率)に、aMnO2 +bCr2 O3 +
cCuO+dWO3 +ePbO(但し、a、b、c、d
及びeはモル%であり表1に示す)を含有する組成の磁
器が得られるように秤量し、ボールミル中で水を加えて
湿式混合及び粉砕した後、700〜1000℃の温度で
2時間仮焼した。
器を得た後、外部電極を形成し、分極処理を行なった。
但し、焼成温度は全て1100℃とした。
素のモル比の好ましい範囲を示すために、実施例1と同
様にして、比誘電率(ε r )、電気機械結合係数(K
p)及び機械的品質係数(Qm)を求めた。これらの結
果を表3に示す。なお、表3において、*印を付したも
のは本発明の範囲外のものであり、その他は本発明の範
囲内のものである。
Sb1/2 )O3 −0.47PbTiO3 −0.48Pb
ZrO3 (但し、係数はモル分率)を主成分とし、Mn
及び/又はCrの元素を副成分として含む磁器組成物お
いて、WとCuの元素の原子モル比の好ましい範囲は
1.1以上である。即ち、WO3 とCuOのモル比が
1.1以上の試料番号44〜49、53、54、56の
場合には、WO3 とCuOのモル比が1.1未満の試料
番号41〜43又は52と比較して、電気機械結合係数
(Kp)及び機械的品質係数(Qm)の値が大きくな
り、圧電特性が向上する。
に、一般式ABO3 で表わされる複合酸化物のAサイト
に入る化学量論量のPb量を超えて過剰のPbを含有す
る場合には、過剰のPbを含有しない試料番号41、4
9又は54と比較して、電気機械結合係数(Kp)及び
機械的品質係数(Qm)の値が大きくなり、圧電特性が
向上する。
としての各元素をそれぞれ単独の金属酸化物の形態で添
加しているが、炭酸塩又はPbWO4 などの複合酸化物
の形態で添加しても同様の効果が得られる。
ト構造を有する主成分としての複合酸化物が0.05P
b(Sn1/2 Sb1/2 )O3 −0.47PbTiO3 −
0.48PbZrO3 の場合について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではない。
bTiO3 −PbZrO3 系、Pb(Mn1/3 S
b2/3 )O3 −PbTiO3 −PbZrO3 系、Pb
(Ni1/3 Nb2/3 )O3 −PbTiO3 −PbZrO
3 系を始めとして、Pb、Zr及びTiの元素を含むペ
ロブスカイト構造を有する複合酸化物を主成分とする圧
電体磁器組成物においても同様の効果を得ることができ
る。
r及びTiの元素を含むペロブスカイト構造を有する複
合酸化物を主成分とし、Mn及び/又はCrの元素を副
成分として含む圧電体磁器組成物に、Cu元素及びW元
素を含ませ、かつ前記WとCuの原子モル比を1.1以
上とすることにより、圧電特性に優れた低温焼結が可能
な圧電体磁器組成物を得ることができる。
O3 で表わされる複合酸化物のAサイトに入る化学量論
量のPb量を超えて過剰のPbを含ませることにより、
より一層、圧電特性に優れて低温焼結が可能な圧電体磁
器組成物を得ることができる。
用いることにより、比較的安価なAg/Pdを内部電極
とした、圧電特性に優れた、積層高調波共振子、積層高
調波フィルタ、積層圧電トランスなどの積層タイプの圧
電体デバイスを得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 Pb、Zr及びTiの元素を含むペロブ
スカイト構造を有する複合酸化物を主成分とし、Mn及
びCrのうち少なくとも1種の元素を副成分として含む
圧電体磁器組成物であって、 該圧電磁器組成物はCu元素及びW元素を含み、かつ前
記WとCuの原子モル比が1.1以上であることを特徴
とする圧電体磁器組成物。 - 【請求項2】 前記Cuの量は、0.01〜5.0原子
モル%であることを特徴とする請求項1に記載の圧電体
磁器組成物。 - 【請求項3】 前記Wの量は、0.01〜5.0原子モ
ル%であることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電
体磁器組成物。 - 【請求項4】 前記複合酸化物を一般式ABO3で表し
たとき、該複合酸化物のAサイトに入る化学量論量のP
b量を超えてPb元素を含むことを特徴とする請求項1
〜3のうちいずれかに記載の圧電体磁器組成物。
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