JP3215013B2 - Piezoelectric ceramic composition - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition

Info

Publication number
JP3215013B2
JP3215013B2 JP16587395A JP16587395A JP3215013B2 JP 3215013 B2 JP3215013 B2 JP 3215013B2 JP 16587395 A JP16587395 A JP 16587395A JP 16587395 A JP16587395 A JP 16587395A JP 3215013 B2 JP3215013 B2 JP 3215013B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
resonance frequency
piezoelectric ceramic
ceramic composition
mechanical quality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16587395A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0920559A (en
Inventor
智裕 川元
知宣 江口
春美 林
健一 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP16587395A priority Critical patent/JP3215013B2/en
Publication of JPH0920559A publication Critical patent/JPH0920559A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3215013B2 publication Critical patent/JP3215013B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電磁器組成物に係わ
り、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾネー
タ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニッ
ト,超音波モータ,圧電ファン,圧電アクチュエータお
よび加速度センサ,ノッキングセンサ,AEセンサ等の
圧電センサ等に適する圧電磁器組成物に関するもので、
特にセルラー用のセラミックフィルタとして最適な圧電
磁器組成物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition, for example, a ceramic filter, a ceramic resonator, an ultrasonic oscillator, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric ignition unit, an ultrasonic motor, a piezoelectric fan, a piezoelectric actuator, and an acceleration sensor. , A knocking sensor, a piezoelectric ceramic composition suitable for a piezoelectric sensor such as an AE sensor, etc.
In particular, the present invention relates to a piezoelectric ceramic composition which is optimal as a ceramic filter for cellular use.

【0002】[0002]

【従来技術】従来から、圧電磁器組成物を利用した製品
としては、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾ
ネータ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニ
ット,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電ア
クチュエータ等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, products utilizing piezoelectric ceramic compositions include, for example, ceramic filters, ceramic resonators, ultrasonic transducers, piezoelectric buzzers, piezoelectric ignition units, ultrasonic motors, piezoelectric fans, piezoelectric sensors, and piezoelectric actuators. Etc.

【0003】ここで、セラミックフィルタ,セラミック
レゾネータ等の素子としては、PbZrO3 −PbTi
3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
にNb2 5 やMnO2 等の金属酸化物、Pb( Nb
2/3 Mg1/3 )O3 やPb( Nb2/3 Mn1/3 )O3
の複合ペロブスカイト酸化物を添加したり置換すること
により圧電特性の向上が図られている。
Here, elements such as a ceramic filter and a ceramic resonator include PbZrO 3 -PbTi
A porcelain composition containing O 3 as a main component is used, and a metal oxide such as Nb 2 O 5 or MnO 2 , Pb (Nb
Piezoelectric properties have been improved by adding or replacing composite perovskite oxides such as 2/3 Mg 1/3 ) O 3 and Pb (Nb 2/3 Mn 1/3 ) O 3 .

【0004】このような圧電磁器組成物としては、電気
機械結合係数が大きく圧電性に優れた材料として、例え
ば、Pb( Nb2/3 Co1/3 )O3 −PbZrO3 −P
bTiO3 系の磁器組成物が開示されている。
As such a piezoelectric ceramic composition, as a material having a large electromechanical coupling coefficient and excellent piezoelectricity, for example, Pb (Nb 2/3 Co 1/3 ) O 3 -PbZrO 3 -P
A bTiO 3 -based porcelain composition is disclosed.

【0005】一方、近年では、セラミックフィルタ,セ
ラミックレゾネータのような圧電部品においても基板等
の表面に実装可能なように種々の条件に対応できること
が要求されており、このような圧電部品においては、部
品を基板にリフロー半田付けする際、基板に実装された
部品が300℃程度の高温に曝されるために部品として
組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求されている。
On the other hand, in recent years, piezoelectric components such as ceramic filters and ceramic resonators have been required to be able to cope with various conditions so that they can be mounted on the surface of a substrate or the like. When a component is reflow-soldered to a substrate, the component mounted on the substrate is exposed to a high temperature of about 300 ° C., so that a piezoelectric element incorporated as a component is also required to have heat resistance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、従来
の例えば上記したPb( Nb2/3 Co1/3 )O3 −−P
bZrO3 −PbTiO3 系の磁器組成物は、耐熱性が
低くリフロー半田付け前後の圧電特性や共振周波数の変
化が大きく、実用上の問題となっていた。また、共振周
波数の温度係数(T.C.fr)も50ppm/℃以上
と大きいため、環境変化の激しい車両搭載用通信装置な
どのフィルター等に用いた場合、素子の特性変化によっ
て安定した送受信ができなくなるという問題があった。
また上記した組成物では機械的品質係数Qmが300以
上と高く、フラットな群遅延特性が要求される例えばセ
ルラー用フィルタの材料には適さないという問題があっ
た。
However, the conventional Pb (Nb 2/3 Co 1/3 ) O 3 --P
bZrO 3 -PbTiO 3 system ceramic composition, a change in the piezoelectric characteristics and the resonance frequency before and after the reflow soldering low heat resistance is large, has been a practical problem. In addition, since the temperature coefficient (TC fr) of the resonance frequency is as large as 50 ppm / ° C. or more, when the filter is used for a filter of a vehicle-mounted communication device or the like in which the environment changes drastically, stable transmission and reception due to a change in element characteristics. There was a problem that it became impossible.
Further, the above-mentioned composition has a problem that the mechanical quality factor Qm is as high as 300 or more, and is not suitable for a material for a cellular filter, for example, which requires a flat group delay characteristic.

【0007】本発明の圧電磁器組成物は、耐熱性,共振
周波数の温度特性に優れ、かつ高い電気機械結合係数と
低い機械的品質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。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic composition having excellent heat resistance, excellent temperature characteristics of resonance frequency, and having a high electromechanical coupling coefficient and a low mechanical quality coefficient.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】本発明者等は、Ca,
Sr,Baのうちの少なくとも一種、Nd,Gd,L
a,Pr,Smのうちの少なくとも一種、Pb、Zr、
Ti、Nb、Yb、CrおよびCoを含む複合ペロブス
カイト型化合物であって、一定の組成を有するものは、
耐熱性,共振周波数の温度特性に優れ、かつ高い電気機
械結合係数Kpを有するとともに、フラットな群遅延特
性が要求される、例えばセルラー用のセラミックフィル
タとして最適となる機械的品質係数Qmの低い圧電磁器
組成物が得られることを知見し、本発明に至った。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have proposed Ca,
At least one of Sr and Ba, Nd, Gd, L
at least one of a, Pr, Sm, Pb, Zr,
A composite perovskite compound containing Ti, Nb, Yb, Cr and Co, having a certain composition,
Piezoelectric material that has excellent heat resistance, temperature characteristics of resonance frequency, high electromechanical coupling coefficient Kp, and requires flat group delay characteristics. For example, a piezoelectric material having a low mechanical quality factor Qm which is optimal as a ceramic filter for cellular use. The inventors have found that a porcelain composition can be obtained, and have reached the present invention.

【0009】即ち、本発明の圧電磁器組成物は、金属成
分としてCa,Sr,Baのうちの少なくとも一種、N
d,Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも一種、
Pb、Zr、Ti、Nb、Yb、CrおよびCoを含む
複合ペロブスカイト型化合物であって、これらの金属元
素のモル比による組成式を (Pb1-x-y x y a [{( Nb1/2 Yb1/2 b (Nb1/2 Cr1/2 c (Nb2/3 Co1/3 1-b-c 1-d Nbd e (Tif Zr 1-f1-e 3 と表わした時、前記x,y,a,b,c,d,e,fの
値が、0<x、0<y、0<x+y≦0.12、0.9
70≦a≦1.030、0.100≦b≦0.700、
0.100≦c≦0.700、0≦d≦0.170、
0.030≦e≦0.200、0.480≦f≦0.6
00を満足するものである。ただし、Aは、Ca,S
r,Baのうちの少なくとも一種であり、Bは、Nd,
Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも一種であ
る。
That is, the piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises at least one of Ca, Sr, and Ba as a metal component;
at least one of d, Gd, La, Pr, and Sm;
Pb, Zr, Ti, Nb, Yb, a composite perovskite compound containing Cr and Co, the composition formula by molar ratio of the metal elements (Pb 1-xy A x B y) a [{(Nb 1 / 2 Yb 1/2) b (Nb 1/2 Cr 1/2) c (Nb 2/3 Co 1/3) 1-bc} 1-d Nb d] e (Ti f Zr 1-f) 1- When expressed as eO 3 , the values of x, y, a, b, c, d, e, and f are 0 <x, 0 <y, 0 <x + y ≦ 0.12, 0.9
70 ≦ a ≦ 1.030, 0.100 ≦ b ≦ 0.700,
0.100 ≦ c ≦ 0.700, 0 ≦ d ≦ 0.170,
0.030 ≦ e ≦ 0.200, 0.480 ≦ f ≦ 0.6
00 is satisfied. Where A is Ca, S
r, at least one of Ba and B is Nd,
It is at least one of Gd, La, Pr, and Sm.

【0010】ここで、x,y,a,b,c,d,e,f
の値を上記の範囲に設定した理由について説明する。P
bの一部をCa,Sr,Baのうちの少なくとも一種で
置換したのは、共振周波数の温度係数を制御することが
できるからであり、これらのうちでもSrが最適であ
る。また、Pbの一部をNd,Gd,La,Pr,Sm
のうちの少なくとも一種で置換したのは、共振周波数の
温度特性の制御と機械的品質係数Qmの低減を同時に行
うことができるからであり、これらのうちでもLaが最
適である。
Here, x, y, a, b, c, d, e, f
The reason for setting the value in the above range will be described. P
Part of b is replaced with at least one of Ca, Sr, and Ba because the temperature coefficient of the resonance frequency can be controlled, and among these, Sr is optimal. Further, a part of Pb is converted to Nd, Gd, La, Pr, Sm.
The reason for replacing with at least one of the above is that control of the temperature characteristic of the resonance frequency and reduction of the mechanical quality factor Qm can be performed at the same time, and among these, La is optimal.

【0011】そして、Pbの他元素による置換量の合計
をx+y≦0.12としたのは、x+yが0.12より
も大きい場合には耐熱性が低下し易いからである。本発
明においては、耐熱性という点からxは0.025〜
0.06、yは0.005〜0.02、x+yは0.0
3〜0.08が望ましい。
The reason why the total amount of Pb replaced by other elements is x + y ≦ 0.12 is that when x + y is larger than 0.12. In the present invention, x is from 0.025 to from the viewpoint of heat resistance.
0.06, y is 0.005 to 0.02, x + y is 0.0
3-0.08 is desirable.

【0012】(Pb1-x-y x y )量のaを0.97
0≦a≦1.030としたのは、aが0.970未満の
場合や1.030よりも大きい場合には電気機械結合係
数Kpが低下するからである。(Pb1-x-y x y
量は0.980≦a≦1.010であることが特に望ま
しい。
[0012] The (Pb 1-xy A x B y) of a 0.97
The reason for 0 ≦ a ≦ 1.030 is that the electromechanical coupling coefficient Kp decreases when a is less than 0.970 or greater than 1.030. (Pb 1-xy A x B y)
It is particularly preferred that the amount is 0.980 ≦ a ≦ 1.010.

【0013】また、( Nb1/2 Yb1/2 ) 量のbを0.
100≦b≦0.700としたのは、bが0.10未満
では電気機械結合係数Kpが低下し、bが0.700よ
りも大きい場合には耐熱性が低下するからである。( N
1/2 Yb1/2 ) 量は0.150≦b≦0.300であ
ることが特に望ましい。
[0013] Further, the amount of (Nb 1/2 Yb 1/2 ) b is set to 0.
The reason for 100 ≦ b ≦ 0.700 is that if b is less than 0.10, the electromechanical coupling coefficient Kp decreases, and if b is greater than 0.700, the heat resistance decreases. (N
It is particularly desirable that the amount of (b 1/2 Yb 1/2 ) is 0.150 ≦ b ≦ 0.300.

【0014】また( Nb1/2 Cr1/2 ) 量のcを0.1
00≦c≦0.700としたのはcが0.100未満の
場合は耐熱性が低下し、0.700より大きい場合には
機械的品質係数Qmが大きくなるからである。( Nb
1/2 Cr1/2 ) 量は、機械的品質係数Qmの低減という
点から0.150≦c≦0.550であることが特に望
ましい。本願発明者等は、金属成分として少なくともP
b,Zr ,Ti,Nb,Yb,Coを含む複合ペロブス
カイト型化合物で、これにCr2 3 粉末を添加した系
について先に出願している(特願平5−329252
号)が、この系ではCr2 3 粉末を添加することによ
り、機械的品質係数Qmを高めているのである。一方、
本願では、( Nb1/2 Cr1/2 ) という形で置換される
ように秤量しており、先の出願ではこのような形では置
換されていないため、機械的品質係数Qmが高くなり、
高い選択性が要求されるAMラジオ等のフィルターに最
適なのである。
The amount of (Nb 1/2 Cr 1/2 ) c is 0.1
The reason for setting 00 ≦ c ≦ 0.700 is that when c is less than 0.100, the heat resistance decreases, and when c is greater than 0.700, the mechanical quality factor Qm increases. (Nb
1/2 Cr 1/2) the amount, it is particularly desirable from the viewpoint of reducing the mechanical quality factor Qm is 0.150 ≦ c ≦ 0.550. The present inventors have proposed that at least P
b, and filed Zr, Ti, Nb, Yb, composite perovskite compounds containing Co, previously to this as system with the addition of Cr 2 O 3 powder (Japanese Patent Application No. 5-329252
However, in this system, the mechanical quality factor Qm is increased by adding Cr 2 O 3 powder. on the other hand,
In the present application, the weight is measured so as to be replaced in the form of (Nb 1/2 Cr 1/2 ), and in the earlier application, the weight is not replaced in such a form, so that the mechanical quality factor Qm becomes higher,
This is optimal for filters such as AM radio that require high selectivity.

【0015】さらに、Nb量のdを0≦d≦0.170
としたのは、Nb含有量を増加することにより機械的品
質係数Qmが小さくなるが、dが0.17より大きい場
合には、電気機械結合係数Kpが急激に低下するからで
ある。Nb量は0.050≦d≦0.150であること
が特に望ましい。
Further, d of the Nb amount is set to 0 ≦ d ≦ 0.170.
The reason for this is that the mechanical quality factor Qm decreases as the Nb content increases, but the electromechanical coupling factor Kp sharply decreases when d is greater than 0.17. It is particularly desirable that the amount of Nb is 0.050 ≦ d ≦ 0.150.

【0016】[{( Nb1/2 Yb1/2 b (Nb1/2
1/2 c (Nb2/3 Co1/3 1- b-c 1-d Nbd
の(Ti f Zr1-f ) への置換量eを0.03≦e≦0.
2としたのは、eが0.03未満では耐熱性の向上が見
られず、0.2よりも大きいと電気機械結合係数Kpが
急激に低下するからである。[{( Nb1/2 Yb1/2
b (Nb1/2 Cr1/2 c (Nb2/3
1/3 1-b-c 1-d Nbd ]量は0.05≦e≦0.
1であることが特に望ましい。
[{(Nb 1/2 Yb 1/2 ) b (Nb 1/2 C
r 1/2 ) c (Nb 2/3 Co 1/3 ) 1- bc1-d Nb d ]
Of (Ti f Zr 1-f) 0.03 ≦ e ≦ 0 the substitution amount e to.
The reason for setting it to 2 is that if e is less than 0.03, no improvement in heat resistance is observed, and if it is more than 0.2, the electromechanical coupling coefficient Kp drops sharply. [{(Nb 1/2 Yb 1/2 )
b (Nb 1/2 Cr 1/2 ) c (Nb 2/3 C
o 1/3 ) 1-bc { 1-d Nb d ] The amount is 0.05 ≦ e ≦ 0.
A value of 1 is particularly desirable.

【0017】TiのZrへの置換量fを0.48≦f≦
0.6としたのは、fが0.48未満の場合には耐熱性
の向上が見られず、fが0.6よりも大きい場合には電
気機械結合係数が低下するからである。TiのZrへの
置換量は0.49≦f≦0.53であることが特に望ま
しい。
The replacement amount f of Ti with Zr is 0.48 ≦ f ≦
The reason for setting to 0.6 is that when f is less than 0.48, no improvement in heat resistance is observed, and when f is greater than 0.6, the electromechanical coupling coefficient decreases. It is particularly desirable that the substitution amount of Ti for Zr is 0.49 ≦ f ≦ 0.53.

【0018】そして、本発明の圧電磁器は、例えば、原
料としてPbO、ZrO2 ,TiO2 ,Nb2 5 、Y
2 3 、Cr2 3 、CoO、SrCO3 、La2
3 の各原料粉末を、Pb−Zr−Ti(PZT)系のZ
rおよびTiの一部を、Nb1/2 Yb1/2 、Nb1/2
1/2 、Nb2/3 Co1/3 、Nbで置換するように、ま
た、Pbの一部をSrとLaで置換するように、所定量
秤量し、ボールミル等で10〜24時間湿式混合し、次
いで、この混合物を脱水、乾燥した後、500〜110
0℃で1〜3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル
等で粉砕し、この粉砕物に有機バインダーを混合し、造
粒後、所定圧力で成形して成形体を作製し、これらを大
気中において1200〜1350℃で0.5〜4.0時
間焼成することにより得られる。
The piezoelectric ceramic according to the present invention is, for example, composed of PbO, ZrO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , Y as raw materials.
b 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, SrCO 3 , La 2 O
3 was converted to Pb-Zr-Ti (PZT) -based Z
r and part of Ti are converted to Nb 1/2 Yb 1/2 , Nb 1/2 C
A predetermined amount is weighed so that r 1/2 , Nb 2/3 Co 1/3 , and Nb are substituted, and a part of Pb is replaced with Sr and La, and wet weighed by a ball mill or the like for 10 to 24 hours. After mixing and then dehydrating and drying this mixture, 500-110
The calcined product is calcined at 0 ° C. for 1 to 3 hours, the calcined product is again pulverized by a ball mill or the like, an organic binder is mixed with the pulverized product, granulated, and then molded at a predetermined pressure to produce a molded body. It is obtained by firing in the air at 1200 to 1350 ° C for 0.5 to 4.0 hours.

【0019】[0019]

【作用】本発明の圧電磁器組成物では、Pb−Zr−T
i(PZT)系のZrおよびTiの一部を、(Nb1/2
Yb1/2 )、(Nb1/2 Cr1/2 )、(Nb2/3 Co1/
3 )、Nbで置換することにより、耐熱性に優れ、高い
電気機械結合係数を有し、かつ低い機械的品質係数Qm
を示す材料を得ることが可能となる。本発明では、特に
Nb1/2 Cr1/2 、Nbで置換することにより、機械的
品質係数Qmを低くでき、フラットな群遅延特性を達成
でき、セルラー用のセラミックフィルターとして最適と
することができる。
According to the piezoelectric ceramic composition of the present invention, Pb-Zr-T
Some of the i (PZT) -based Zr and Ti are converted to (Nb 1/2
Yb 1/2 ), (Nb 1/2 Cr 1/2 ), (Nb 2/3 Co 1 /
3 ) By substituting with Nb, excellent heat resistance, high electromechanical coupling coefficient, and low mechanical quality factor Qm
Can be obtained. In the present invention, in particular, by substituting Nb 1/2 Cr 1/2 and Nb, the mechanical quality factor Qm can be reduced, a flat group delay characteristic can be achieved, and the ceramic filter can be optimized as a ceramic filter for cellular use. it can.

【0020】また、Pbの一部をCa, Sr, Baのう
ちの少なくとも一種と、Nd, Gd, La, Pr, Sm
のうちの少なくとも一種とで置換することにより、共振
周波数の温度係数を小さくすることができるととも、機
械的品質係数Qmを低減することが可能となる。
A part of Pb is at least one of Ca, Sr, and Ba, and Nd, Gd, La, Pr, Sm.
By replacing with at least one of the above, the temperature coefficient of the resonance frequency can be reduced and the mechanical quality factor Qm can be reduced.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を次の実施例で説明する。原料
粉末としてPbO,ZrO2 ,TiO2 ,Nb2 5
Yb2 3 ,Cr2 3 ,CoO,CaCO3 ,SrC
3 ,BaCO3 ,Nd2 3 ,Gd2 3 ,La2
3 ,Pr2 3 ,Sm2 3 の各原料粉末を、表1,2
に示すようにPZT系のZrとTiの一部をNb1/2
1/2 、Nb1/2 Cr1/2 、Nb2/ 3 Co1/3 、Nbで
置換するように、またPbの一部をCa,Sr,Baの
うちの少なくとも一種と、Nd,Gd,La,Pr,S
mのうちの少なくとも一種で置換するように所定量秤量
し、ボールミルで12時間湿式混合し、次いで、この混
合物を脱水、乾燥した後、900℃で3時間仮焼し、当
該仮焼物を再びボールミルで粉砕した。
The present invention will be described below with reference to the following examples. PbO, ZrO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 ,
Yb 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, CaCO 3 , SrC
O 3 , BaCO 3 , Nd 2 O 3 , Gd 2 O 3 , La 2 O
3 , Pr 2 O 3 , and Sm 2 O 3 are shown in Tables 1 and 2,
As shown in FIG. 3, a part of PZT-based Zr and Ti is converted to Nb 1/2 Y.
b 1/2, Nb 1/2 Cr 1/2, and at least one way, also a part of Pb Ca, Sr, among Ba Nb 2/3 Co 1/3, substituted by Nb, Nd, Gd, La, Pr, S
m is weighed so as to be replaced with at least one of m, wet-mixed in a ball mill for 12 hours, then the mixture is dehydrated and dried, and then calcined at 900 ° C. for 3 hours. And crushed.

【0022】その後、この粉砕物に有機バインダー(P
VA)を混合し、造粒した。得られた粉末を1.5t/
cm2 の圧力で直径23mm、厚さ2mmの寸法からな
る円板にプレス成形した。更に、これらの成形体をMg
O等からなる容器内に密閉し、大気中1300℃で2時
間の条件で焼成した。
Thereafter, an organic binder (P
VA) was mixed and granulated. 1.5 t /
It was press-formed at a pressure of cm 2 into a disk having a size of 23 mm in diameter and 2 mm in thickness. Furthermore, these compacts are
It was sealed in a container made of O or the like, and baked at 1300 ° C. in the atmosphere for 2 hours.

【0023】得られた焼結体を研磨して厚み0.5mm
の円板を形成した。この円板の両主面にAgペーストを
焼付けることにより電極を形成し、80℃のシリコンオ
イル中で3kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極
処理した後、電気機械結合係数,耐熱性,および温度特
性を評価した。
The obtained sintered body is polished to a thickness of 0.5 mm.
Was formed. Electrodes are formed by baking Ag paste on both principal surfaces of the disc, and applying a DC voltage of 3 kV / mm in silicon oil at 80 ° C. for 30 minutes for polarization treatment. Properties and temperature characteristics were evaluated.

【0024】電気機械結合係数Kpはインピーダンスメ
ータで測定した共振周波数と反共振周波数の値から計算
により求めた。耐熱性は、250℃をピークとするリフ
ロー炉に3回連続して通過させる試験を行った際の、試
験前の共振周波数Fr0 と試験24Hr後の共振周波数
Fr24の値から、ΔFr=(Fr24−Fr0 )/Fr0
×100の式を用いて算出した変化率ΔFrで評価し
た。また、共振周波数の温度係数T.C.fr(ppm
/℃)は、−20℃から+80℃の範囲で測定した共振
周波数の値からT.C.fr=(Fr80−Fr-20 )/
100×106 /Fr20(ここで、Fr80,Fr-20
Fr20それぞれ+80℃、−20℃、+20℃での共振
周波数を示す)の式を用いて算出した。結果を表3,4
に示す。
The electromechanical coupling coefficient Kp was calculated from the values of the resonance frequency and the antiresonance frequency measured by an impedance meter. The heat resistance was determined from the value of the resonance frequency Fr 0 before the test and the value of the resonance frequency Fr 24 after the test 24 Hr when the test was performed by continuously passing through a reflow furnace having a peak at 250 ° C. three times, ΔFr = ( Fr 24 −Fr 0 ) / Fr 0
The evaluation was performed with the change rate ΔFr calculated using the formula of × 100. Further, the temperature coefficient T. C. fr (ppm
/ ° C) is calculated from the value of the resonance frequency measured in the range of -20 ° C to + 80 ° C. C. fr = (Fr 80 -Fr -20) /
100 × 10 6 / Fr 20 (where Fr 80 , Fr -20 ,
Fr 20 respectively + 80 ℃, -20 ℃, was calculated using the formula shown) the resonance frequency at + 20 ° C.. Tables 3 and 4 show the results.
Shown in

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】[0028]

【表4】 [Table 4]

【0029】表3,4から、本発明の磁器組成物は電気
機械結合係数Kpが50%以上と大きく、機械的品質係
数Qmが150以下であり、また、耐熱試験による共振
周波数の変化が±0.10%以下と小さい。また、共振
周波数の温度係数(T.C.fr)もPbの一部をC
a, Sr, Baのうちの少なくとも一種で置換すること
により、共振周波数の温度特性を制御することができ、
Pbの一部をNd, Gd, La, Pr, Smのうちの少
なくとも一種で置換することにより、共振周波数の温度
特性と機械的品質係数Qmの低減を同時に制御できるこ
とが判る。
From Tables 3 and 4, it can be seen that the porcelain composition of the present invention has a large electromechanical coupling coefficient Kp of 50% or more, a mechanical quality factor Qm of 150 or less, and a change in resonance frequency due to a heat resistance test of ± 10%. It is as small as 0.10% or less. In addition, the temperature coefficient (TC fr) of the resonance frequency shows that a part of Pb is C
By substituting at least one of a, Sr, and Ba, the temperature characteristic of the resonance frequency can be controlled,
It can be seen that by replacing a part of Pb with at least one of Nd, Gd, La, Pr, and Sm, it is possible to simultaneously control the temperature characteristic of the resonance frequency and the reduction of the mechanical quality factor Qm.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、P
b−Zr−Ti(PZT)系のZrおよびTiの一部
を、(Nb1/2 Yb1/2 )、(Nb1/2 Cr1/2 )、
(Nb2/3Co1/3 )、Nbで置換し、また、Pbの一
部をCa, Sr, Baのうちの少なくとも一種と、N
d, Gd, La, Pr, Smのうちの少なくとも一種と
で置換することにより、耐熱性、共振周波数の温度特性
に優れ、高い電気機械結合係数を有し、かつ低い機械的
品質係数Qmを示す材料を得ることができ、温度変化に
対し安定な特性を示す表面実装用圧電部品などの素子、
例えば、フィルター,レゾネータ等の素子として、特に
はセルラー用のセラミックフィルタとして最適な圧電磁
器組成物を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention, P
A part of Zr and Ti of the b-Zr-Ti (PZT) system is converted to (Nb 1/2 Yb 1/2 ), (Nb 1/2 Cr 1/2 ),
(Nb 2/3 Co 1/3 ) and Nb, and a part of Pb is replaced with at least one of Ca, Sr and Ba and N
By replacing with at least one of d, Gd, La, Pr, and Sm, it has excellent heat resistance, temperature characteristics of resonance frequency, high electromechanical coupling coefficient, and low mechanical quality coefficient Qm. Elements such as piezoelectric components for surface mounting, which can obtain materials and show stable characteristics against temperature changes,
For example, an optimal piezoelectric ceramic composition can be obtained as an element such as a filter or a resonator, and particularly as a ceramic filter for cellular use.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−26825(JP,A) 特開 平7−82021(JP,A) 特開 平7−69723(JP,A) 特開 平8−165169(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/42 - 35/49 CA(STN) REGISTRY(STN)Continuation of front page (56) References JP-A-8-26825 (JP, A) JP-A-7-82021 (JP, A) JP-A-7-69723 (JP, A) JP-A-8-165169 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/42-35/49 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属成分としてCa,Sr,Baのうちの
少なくとも一種、Nd,Gd,La,Pr,Smのうち
の少なくとも一種、Pb、Zr、Ti、Nb、Yb、C
rおよびCoを含む複合ペロブスカイト型化合物であっ
て、これらの金属元素のモル比による組成式を (Pb1-x-y x y a [{( Nb1/2 Yb1/2 b (Nb1/2 Cr1/2 c (Nb2/3 Co1/3 1-b-c 1-d Nbd e (Tif Zr1-f 1-e 3 と表わした時、前記x,y,a,b,c,d,e,fの
値が 0<x 0<y 0<x+y≦0.12 0.970≦a≦1.030 0.100≦b≦0.700 0.100≦c≦0.700 0 ≦d≦0.170 0.030≦e≦0.200 0.480≦f≦0.600 A:Ca,Sr,Baのうちの少なくとも一種 B:Nd,Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも
一種 を満足することを特徴とする圧電磁器組成物。
1. A metal component comprising at least one of Ca, Sr and Ba, at least one of Nd, Gd, La, Pr and Sm, Pb, Zr, Ti, Nb, Yb and C
A composite perovskite compounds containing r and Co, the composition formula by molar ratio of the metal elements (Pb 1-xy A x B y) a [{(Nb 1/2 Yb 1/2) b (Nb 1/2 Cr 1/2) when expressed as c (Nb 2/3 Co 1/3) 1 -bc} 1-d Nb d] e (Ti f Zr 1-f) 1-e O 3, wherein x , Y, a, b, c, d, e, and f are 0 <x 0 <y 0 <x + y ≦ 0.12 0.970 ≦ a ≦ 1.030 0.100 ≦ b ≦ 0.700 0. 100 ≦ c ≦ 0.700 0 ≦ d ≦ 0.170 0.030 ≦ e ≦ 0.200 0.480 ≦ f ≦ 0.600 A: At least one of Ca, Sr, and Ba B: Nd, Gd, A piezoelectric ceramic composition satisfying at least one of La, Pr, and Sm.
JP16587395A 1995-06-30 1995-06-30 Piezoelectric ceramic composition Expired - Fee Related JP3215013B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16587395A JP3215013B2 (en) 1995-06-30 1995-06-30 Piezoelectric ceramic composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16587395A JP3215013B2 (en) 1995-06-30 1995-06-30 Piezoelectric ceramic composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0920559A JPH0920559A (en) 1997-01-21
JP3215013B2 true JP3215013B2 (en) 2001-10-02

Family

ID=15820608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16587395A Expired - Fee Related JP3215013B2 (en) 1995-06-30 1995-06-30 Piezoelectric ceramic composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3215013B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4506187B2 (en) * 2004-02-09 2010-07-21 株式会社村田製作所 Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element
WO2016021593A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 株式会社村田製作所 Dielectric ceramic and laminated ceramic capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0920559A (en) 1997-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3482394B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3244027B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
KR100379202B1 (en) Piezoelectric Ceramic Composition and Ceramic Piezoelectric Device Employing the Composition
EP0722918B1 (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH0782024A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3215013B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3481832B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP3266483B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3404212B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3228648B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH09124367A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3164721B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH10338572A (en) Piezoelectric porcelain composition
JP3761970B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP2892268B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH09142931A (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH1017364A (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH09175862A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3318480B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP2987762B2 (en) Ferroelectric porcelain composition
JPH0891927A (en) Piezoelectric ceramic composition
JPH08231270A (en) Piezoelectric porcelain composition
JPH09142930A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3791300B2 (en) Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same
JPH09235159A (en) Piezoelectric ceramics composition

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080727

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees