JP3318480B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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Landscapes
- Manipulator (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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に用いら
れる圧電磁器組成物に係わり、特に、アナログセルラー
フォン、デジタルセルラーフォン等の移動体通信機の第
二中間周波数フィルタに適する圧電磁器組成物に関す
る。
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に用いら
れる圧電磁器組成物に係わり、特に、アナログセルラー
フォン、デジタルセルラーフォン等の移動体通信機の第
二中間周波数フィルタに適する圧電磁器組成物に関す
る。
【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。
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。
【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
Ｏ3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
にＮｂ2 Ｏ5 やＭｎＯ2 等の金属酸化物、Ｐｂ（Ｎｂ
2/3 Ｍｇ1/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ1/3 ）Ｏ3 等
の複合ペロブスカイト型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。
レゾネータ等の素子としては、ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉ
Ｏ3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
にＮｂ2 Ｏ5 やＭｎＯ2 等の金属酸化物、Ｐｂ（Ｎｂ
2/3 Ｍｇ1/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ1/3 ）Ｏ3 等
の複合ペロブスカイト型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。
【０００４】従来、電気機械結合係数Ｋｐが大きく圧電
性に優れた圧電磁器組成物として、Ｐｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ
1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の組成物が
知られている。
性に優れた圧電磁器組成物として、Ｐｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ
1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の組成物が
知られている。
【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２３０℃から３００℃程度の高温に曝されるた
めに部品に組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求され
ている。
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２３０℃から３００℃程度の高温に曝されるた
めに部品に組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求され
ている。
【０００６】また、例えば、圧電セラミックスの拡がり
振動を利用した数キロヘルツ帯のフィルターにおいて
は、電気機械結合係数Ｋｐが大きく、機械的品質係数Ｑ
ｍが小さく、かつ補償減衰量を大きくするために、比誘
電率εｒが小さく、耐熱性に優れた材料が必要になる。
特にデジタルセルラーフォンでは、隣接チャンネルの雑
音防止のために保証帯域内でのフィルターの群遅延特性
を安定化することが要求されている。
振動を利用した数キロヘルツ帯のフィルターにおいて
は、電気機械結合係数Ｋｐが大きく、機械的品質係数Ｑ
ｍが小さく、かつ補償減衰量を大きくするために、比誘
電率εｒが小さく、耐熱性に優れた材料が必要になる。
特にデジタルセルラーフォンでは、隣接チャンネルの雑
音防止のために保証帯域内でのフィルターの群遅延特性
を安定化することが要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記したＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3
−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、熱衝撃試験後の
圧電特性や共振周波数の変化も大きいため、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。
上記したＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｃｏ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3
−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、熱衝撃試験後の
圧電特性や共振周波数の変化も大きいため、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。
【０００８】さらに、比誘電率εｒが１８００程度と高
いために、部分電極を形成して素子を形成する必要があ
り、また、機械的品質係数Ｑｍが大きいために群遅延特
性が悪いという問題点があった。
いために、部分電極を形成して素子を形成する必要があ
り、また、機械的品質係数Ｑｍが大きいために群遅延特
性が悪いという問題点があった。
【０００９】本発明の圧電磁器組成物は、電気機械結合
係数Ｋｐが大きく、更に機械的品質係数Ｑｍが小さく、
比誘電率εｒが小さく、耐熱性に優れた圧電磁器組成物
を提供することを目的とする。
係数Ｋｐが大きく、更に機械的品質係数Ｑｍが小さく、
比誘電率εｒが小さく、耐熱性に優れた圧電磁器組成物
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Ｌａ，Ｇ
ｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種とＰｂ、Ｓ
ｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｙ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、電気機械結合係数Ｋｐが大きく、機械的品質係
数Ｑｍが小さく、比誘電率εｒが小さく、耐熱性および
耐熱衝撃性に優れた圧電磁器組成物を得ることができる
ことを知見し、本発明に至った。即ち、本発明の圧電磁
器組成物は、金属成分としてＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｐｒのうち少なくとも一種とＰｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｃｒ、ＹおよびＣｏを含むペロブスカイト型化合
物であって、これらの金属元素の原子比による組成式を
（Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｍy ) a (Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃ
ｏe ) f Ｔｉg Ｚｒ1- f-g Ｏ3 （ここでＭはＬａ，Ｇ
ｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種）と表わし
た時、ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇが０．０１
≦ｘ≦０．０８、０．００２≦ｙ≦０．０５、０．９５
≦ａ≦１．０５、０．５２≦ｂ≦０．６２、０．１１≦
ｃ≦０．４２、０．０２≦ｄ≦０．３１、０．０２≦ｅ
≦０．１２、０．０２≦ｆ≦０．１５、０．４６≦ｇ≦
０．５２、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１．００を満足するもので
ある。そして、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．５０重量％以
下含有することが望ましい。
ｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種とＰｂ、Ｓ
ｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｙ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、電気機械結合係数Ｋｐが大きく、機械的品質係
数Ｑｍが小さく、比誘電率εｒが小さく、耐熱性および
耐熱衝撃性に優れた圧電磁器組成物を得ることができる
ことを知見し、本発明に至った。即ち、本発明の圧電磁
器組成物は、金属成分としてＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｐｒのうち少なくとも一種とＰｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｃｒ、ＹおよびＣｏを含むペロブスカイト型化合
物であって、これらの金属元素の原子比による組成式を
（Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｍy ) a (Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃ
ｏe ) f Ｔｉg Ｚｒ1- f-g Ｏ3 （ここでＭはＬａ，Ｇ
ｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種）と表わし
た時、ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇが０．０１
≦ｘ≦０．０８、０．００２≦ｙ≦０．０５、０．９５
≦ａ≦１．０５、０．５２≦ｂ≦０．６２、０．１１≦
ｃ≦０．４２、０．０２≦ｄ≦０．３１、０．０２≦ｅ
≦０．１２、０．０２≦ｆ≦０．１５、０．４６≦ｇ≦
０．５２、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１．００を満足するもので
ある。そして、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．５０重量％以
下含有することが望ましい。
【００１１】ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを上
記の範囲に設定した理由について説明する。Ａサイトの
ａを０．９５≦ａ≦１．０５としたのは、ａが０．９５
未満の場合や１．０５よりも大きい場合には電気機械結
合係数Ｋｐが低下し耐熱性が低下するからである。Ａサ
イトのａは０．９９≦ａ≦１．０１であることが特に望
ましい。
記の範囲に設定した理由について説明する。Ａサイトの
ａを０．９５≦ａ≦１．０５としたのは、ａが０．９５
未満の場合や１．０５よりも大きい場合には電気機械結
合係数Ｋｐが低下し耐熱性が低下するからである。Ａサ
イトのａは０．９９≦ａ≦１．０１であることが特に望
ましい。
【００１２】また、Ｎｂ量のｂを０．５２≦ｂ≦０．６
２としたのは、ｂが０．５２未満では機械的品質係数Ｑ
ｍが大きくなり、ｂが０．６２よりも大きい場合には比
誘電率εｒが大きくなり耐熱性が低下するからである。
Ｎｂ量のｂは０．５６≦ｂ≦０．６１とすることが望ま
しい。
２としたのは、ｂが０．５２未満では機械的品質係数Ｑ
ｍが大きくなり、ｂが０．６２よりも大きい場合には比
誘電率εｒが大きくなり耐熱性が低下するからである。
Ｎｂ量のｂは０．５６≦ｂ≦０．６１とすることが望ま
しい。
【００１３】さらに、Ｃｒ量のｃを０．１１≦ｃ≦０．
４２としたのは、ｃが０．１１未満の場合には耐熱性が
低下し、０．４２よりも大きい場合には機械的品質係数
Ｑｍが大きくなり群遅延時間特性が低下するからであ
る。Ｃｒ量のｃは０．２２≦ｃ≦０．２６であることが
望ましい。
４２としたのは、ｃが０．１１未満の場合には耐熱性が
低下し、０．４２よりも大きい場合には機械的品質係数
Ｑｍが大きくなり群遅延時間特性が低下するからであ
る。Ｃｒ量のｃは０．２２≦ｃ≦０．２６であることが
望ましい。
【００１４】Ｙ量のｄを０．０２≦ｄ≦０．３１とした
のは、ｄが０．０２未満では機械的品質係数Ｑｍが大き
く増加し、０．３１よりも大きいと比誘電率εｒが高く
なり耐熱性が劣化するからである。Ｙ量のｄは０．０２
≦ｄ≦０．１７とすることが望ましい。
のは、ｄが０．０２未満では機械的品質係数Ｑｍが大き
く増加し、０．３１よりも大きいと比誘電率εｒが高く
なり耐熱性が劣化するからである。Ｙ量のｄは０．０２
≦ｄ≦０．１７とすることが望ましい。
【００１５】Ｃｏ量のｅを０．０２≦ｅ≦０．１２とし
たのは、ｅが０．０２未満では比誘電率εｒが大きくな
り、０．１２よりも大きいと機械的品質係数Ｑｍが大き
くなり過ぎるからである。Ｃｏ量のｅは０．０２≦ｅ≦
０．０９とすることが望ましい。
たのは、ｅが０．０２未満では比誘電率εｒが大きくな
り、０．１２よりも大きいと機械的品質係数Ｑｍが大き
くなり過ぎるからである。Ｃｏ量のｅは０．０２≦ｅ≦
０．０９とすることが望ましい。
【００１６】（Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃｏe ) のＢサイトへ
の置換量ｆを０．０２≦ｆ≦０．１５としたのは、ｆが
０．０２未満では電気機械結合係数Ｋｐが低下し、また
０．１５よりも大きいと比誘電率εｒが大きくなり、ま
た耐熱性が急激に低下するからである。（Ｎｂb Ｃｒc
Ｙd Ｃｏe ) のＢサイトへの置換量ｆは０．０５≦ｆ≦
０．０７とすることが望ましい。
の置換量ｆを０．０２≦ｆ≦０．１５としたのは、ｆが
０．０２未満では電気機械結合係数Ｋｐが低下し、また
０．１５よりも大きいと比誘電率εｒが大きくなり、ま
た耐熱性が急激に低下するからである。（Ｎｂb Ｃｒc
Ｙd Ｃｏe ) のＢサイトへの置換量ｆは０．０５≦ｆ≦
０．０７とすることが望ましい。
【００１７】ＴｉのＺｒへの置換量ｇを０．４６≦ｇ≦
０．５２としたのは、ｇが０．４６未満の場合は比誘電
率εｒが大きく、耐熱性が低下し、０．５２よりも大き
い場合には電気機械結合係数Ｋｐが低くくなり過ぎるた
めである。ＴｉのＺｒへの置換量ｇは０．４８≦ｇ≦
０．５１であることが望ましい。
０．５２としたのは、ｇが０．４６未満の場合は比誘電
率εｒが大きく、耐熱性が低下し、０．５２よりも大き
い場合には電気機械結合係数Ｋｐが低くくなり過ぎるた
めである。ＴｉのＺｒへの置換量ｇは０．４８≦ｇ≦
０．５１であることが望ましい。
【００１８】Ｓｒの置換量ｘを０．０１≦ｘ≦０．０８
としたのは、ｘが０．０１未満の場合は電気機械結合係
数Ｋｐが小さく、０．０８よりも大きい場合には比誘電
率εｒが大きくなるためである。Ｓｒの置換量ｘは０．
０１≦ｘ≦０．０１５であることが望ましい。
としたのは、ｘが０．０１未満の場合は電気機械結合係
数Ｋｐが小さく、０．０８よりも大きい場合には比誘電
率εｒが大きくなるためである。Ｓｒの置換量ｘは０．
０１≦ｘ≦０．０１５であることが望ましい。
【００１９】Ｍの置換量ｙを０．００２≦ｙ≦０．０５
としたのは、ｙが０．００２未満の場合は電気機械結合
係数Ｋｐが小さくなり、０．０５よりも大きい場合には
比誘電率εｒが高く、耐熱性が低下するためである。Ｍ
の置換量ｙは０．００３≦ｙ≦０．００５であることが
望ましい。さらにＭとしてはＬａが望ましい。
としたのは、ｙが０．００２未満の場合は電気機械結合
係数Ｋｐが小さくなり、０．０５よりも大きい場合には
比誘電率εｒが高く、耐熱性が低下するためである。Ｍ
の置換量ｙは０．００３≦ｙ≦０．００５であることが
望ましい。さらにＭとしてはＬａが望ましい。
【００２０】ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．５重量％以下含
有せしめたのは焼結を比較的低温で行うことができ、焼
成温度の変化に対して電気特性、特に温度特性を安定さ
せることができるからである。Ｓｉを酸化物換算で０．
５０重量％以下含有せしめたのは０．５０重量％以下の
場合には、低温焼成が可能で、比誘電率を低下させるこ
とができ、しかも高い耐熱性、電気特性を有し、かつ温
度特性が良好であるからである。また、低温で焼成した
場合にも、特性の劣化が殆どなく、安定した特性を有す
るからである。一方、０．５０重量％を越える場合に
は、電気機械結合係数Ｋｐが低下する傾向にあるからで
ある。Ｓｉの含有量は、低温焼成および比誘電率の低下
並びに電気機械結合係数Ｋｐ等を総合的に判断するとＳ
ｉＯ2 換算で０．１０〜０．２０重量％含有することが
望ましい。
有せしめたのは焼結を比較的低温で行うことができ、焼
成温度の変化に対して電気特性、特に温度特性を安定さ
せることができるからである。Ｓｉを酸化物換算で０．
５０重量％以下含有せしめたのは０．５０重量％以下の
場合には、低温焼成が可能で、比誘電率を低下させるこ
とができ、しかも高い耐熱性、電気特性を有し、かつ温
度特性が良好であるからである。また、低温で焼成した
場合にも、特性の劣化が殆どなく、安定した特性を有す
るからである。一方、０．５０重量％を越える場合に
は、電気機械結合係数Ｋｐが低下する傾向にあるからで
ある。Ｓｉの含有量は、低温焼成および比誘電率の低下
並びに電気機械結合係数Ｋｐ等を総合的に判断するとＳ
ｉＯ2 換算で０．１０〜０．２０重量％含有することが
望ましい。
【００２１】本発明の圧電磁器組成物としては、金属元
素の原子比による組成式を（Ｐｂ1- x-y Ｓｒx Ｍy ) a
(Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃｏe ) f Ｔｉg Ｚｒ1-f-g Ｏ3
（ここでＭはＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少な
くとも一種）と表わした時、ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇが０．０１≦ｘ≦０．０１５、０．００３≦
ｙ≦０．００５、０．９９≦ａ≦１．０１、０．５６≦
ｂ≦０．６１、０．２２≦ｃ≦０．２６、０．２２≦ｄ
≦０．１７、０．０２≦ｅ≦０．０９、０．０５≦ｆ≦
０．０７、０．４８≦ｇ≦０．５１を満足するととも
に、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．１０〜０．２０重量％含
有することが望ましい。
素の原子比による組成式を（Ｐｂ1- x-y Ｓｒx Ｍy ) a
(Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃｏe ) f Ｔｉg Ｚｒ1-f-g Ｏ3
（ここでＭはＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少な
くとも一種）と表わした時、ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇが０．０１≦ｘ≦０．０１５、０．００３≦
ｙ≦０．００５、０．９９≦ａ≦１．０１、０．５６≦
ｂ≦０．６１、０．２２≦ｃ≦０．２６、０．２２≦ｄ
≦０．１７、０．０２≦ｅ≦０．０９、０．０５≦ｆ≦
０．０７、０．４８≦ｇ≦０．５１を満足するととも
に、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．１０〜０．２０重量％含
有することが望ましい。
【００２２】そして、本発明の圧電磁器は、例えば、原
料としてＰｂＯ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃ
ｒ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃｏ3 Ｏ4 、ＳｒＯおよびＬａ，
Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種の酸化物
の各原料粉末を所定量秤量し、ボールミル等で１０〜２
４時間湿式混合し、次いで、この混合物を脱水、乾燥し
た後、８００〜１０００℃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する。
料としてＰｂＯ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃ
ｒ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃｏ3 Ｏ4 、ＳｒＯおよびＬａ，
Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種の酸化物
の各原料粉末を所定量秤量し、ボールミル等で１０〜２
４時間湿式混合し、次いで、この混合物を脱水、乾燥し
た後、８００〜１０００℃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する。
【００２３】その後、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時間焼成することにより得られる。
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時間焼成することにより得られる。
【００２４】本発明においては、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｃｒ，Ｙ，Ｃｏ，Ｓｒを含む原料粉末およびＬａ，
Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒ、Ｓｉのうちの少なくとも一種
を含む原料粉末は、それぞれの金属元素を含有する酸化
物，炭酸塩，酢酸塩等の無機化合物、もしくは有機金属
等の有機化合物のいずれであっても、焼成により酸化物
となるものであれば良い。
ｂ，Ｃｒ，Ｙ，Ｃｏ，Ｓｒを含む原料粉末およびＬａ，
Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒ、Ｓｉのうちの少なくとも一種
を含む原料粉末は、それぞれの金属元素を含有する酸化
物，炭酸塩，酢酸塩等の無機化合物、もしくは有機金属
等の有機化合物のいずれであっても、焼成により酸化物
となるものであれば良い。
【００２５】また、本発明の圧電磁器では、（Ｐｂ
1-x-y Ｓｒx Ｍy ) a (Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃｏe ) f Ｔ
ｉg Ｚｒ1-f-g Ｏ3 からなる正方晶のペロブスカイト
型結晶相が析出しており、その他に菱面体晶のペロブス
カイト型結晶相が析出しても良い。
1-x-y Ｓｒx Ｍy ) a (Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃｏe ) f Ｔ
ｉg Ｚｒ1-f-g Ｏ3 からなる正方晶のペロブスカイト
型結晶相が析出しており、その他に菱面体晶のペロブス
カイト型結晶相が析出しても良い。
【００２６】さらに、本発明の圧電磁器組成物では、平
均結晶粒径が２〜５μｍのペロブスカイト型結晶粒子が
存在する。さらに本発明の圧電磁器組成物では、Ａｌ2
Ｏ3が不可避不純物として０．５重量％以下存在するこ
ともある。さらに、本発明の圧電磁器組成物では、不可
避不純物として、粉砕ボールからのＺｒや、その他希土
類元素酸化物原料中に存在するＨｏ，Ｅｒ，Ｙｂや、そ
の他の元素中に存在するＦｅが存在しても良い。
均結晶粒径が２〜５μｍのペロブスカイト型結晶粒子が
存在する。さらに本発明の圧電磁器組成物では、Ａｌ2
Ｏ3が不可避不純物として０．５重量％以下存在するこ
ともある。さらに、本発明の圧電磁器組成物では、不可
避不純物として、粉砕ボールからのＺｒや、その他希土
類元素酸化物原料中に存在するＨｏ，Ｅｒ，Ｙｂや、そ
の他の元素中に存在するＦｅが存在しても良い。
【００２７】図１はラダー型フィルターを示すもので、
このフィルターは直列共振子１と並列共振子２とからな
り、本発明の圧電磁器組成物は、特に直列共振子１の圧
電磁器として用いることが望ましいが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、図１の並列共振子２
としても用いられるし、ラダー型以外のフィルーの圧電
共振子としても用いられる。またフィルター以外の圧電
磁器としても有効である。
このフィルターは直列共振子１と並列共振子２とからな
り、本発明の圧電磁器組成物は、特に直列共振子１の圧
電磁器として用いることが望ましいが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、図１の並列共振子２
としても用いられるし、ラダー型以外のフィルーの圧電
共振子としても用いられる。またフィルター以外の圧電
磁器としても有効である。
【００２８】
【作用】本発明の圧電磁器組成物では、ＰｂＺｒＯ3 −
ＰｂＴｉＯ3 系の磁器組成物のＺｒおよびＴｉの一部を
Ｎｂ，Ｃｒ、Ｙ，Ｃｏで置換し、Ｐｂの一部をＳｒやＬ
ａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種で置
換することにより、高い電気機械結合係数Ｋｐ、低い機
械的品質係数Ｑｍ、低い比誘電率εｒを示すとともに、
耐熱性を向上することが可能となる。
ＰｂＴｉＯ3 系の磁器組成物のＺｒおよびＴｉの一部を
Ｎｂ，Ｃｒ、Ｙ，Ｃｏで置換し、Ｐｂの一部をＳｒやＬ
ａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種で置
換することにより、高い電気機械結合係数Ｋｐ、低い機
械的品質係数Ｑｍ、低い比誘電率εｒを示すとともに、
耐熱性を向上することが可能となる。
【００２９】また、本発明では、ＳｉをＳｉＯ2 換算で
０．５重量％以下含有することにより、低温焼成および
比誘電率の低下が可能となり、さらに低温焼成した場合
でも圧電特性が劣化せず、安定した圧電特性を有するこ
とが可能となる。
０．５重量％以下含有することにより、低温焼成および
比誘電率の低下が可能となり、さらに低温焼成した場合
でも圧電特性が劣化せず、安定した圧電特性を有するこ
とが可能となる。
【００３０】
実施例１ 原料粉末としてＰｂＯ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ
5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｙ2Ｏ3 、Ｃｏ3 Ｏ4 、ＳｒＯおよび
Ｌａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種の
酸化物の各原料粉末を、表１および表２に示すような組
成となるように所定量秤量し、ＺｒＯ2 ボールを用いた
ボールミルで１２時間以上湿式混合し、次いで、この混
合物を脱水、乾燥した後、９５０℃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。
5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｙ2Ｏ3 、Ｃｏ3 Ｏ4 、ＳｒＯおよび
Ｌａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種の
酸化物の各原料粉末を、表１および表２に示すような組
成となるように所定量秤量し、ＺｒＯ2 ボールを用いた
ボールミルで１２時間以上湿式混合し、次いで、この混
合物を脱水、乾燥した後、９５０℃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。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】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。さらに、これらの成形体をＭ
ｇＯ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。
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。さらに、これらの成形体をＭ
ｇＯ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。
【００３４】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
６００℃で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Ｋｐ，機械
的品質係数Ｑｍ、耐熱性を評価した。また、比誘電率ε
ｒをインピーダンスメータで求められた容量から計算し
て求めた。電気機械結合係数Ｋｐ、機械的品質係数Ｑｍ
はインピーダンスメータ（測定周波数１ｋＨｚ、信号電
圧１Ｖｒｍｓ）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
とする半田リフロー炉を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ｆｒ1 と試験後の共振
周波数ｆｒ2 の値から、 ｆｒa ＝｜（ｆｒ2 −ｆｒ1 ）｜／ｆｒ1 ×１００ の式を用いて算出した変化率ｆｒa で評価した。これら
の結果を表３および表４に示す。
の円板を形成した。この円板の両主面にＡｇペーストを
６００℃で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Ｋｐ，機械
的品質係数Ｑｍ、耐熱性を評価した。また、比誘電率ε
ｒをインピーダンスメータで求められた容量から計算し
て求めた。電気機械結合係数Ｋｐ、機械的品質係数Ｑｍ
はインピーダンスメータ（測定周波数１ｋＨｚ、信号電
圧１Ｖｒｍｓ）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
とする半田リフロー炉を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ｆｒ1 と試験後の共振
周波数ｆｒ2 の値から、 ｆｒa ＝｜（ｆｒ2 −ｆｒ1 ）｜／ｆｒ1 ×１００ の式を用いて算出した変化率ｆｒa で評価した。これら
の結果を表３および表４に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】尚、表１および表２における試料Ｎo.１〜
５４および５９〜６８は組成式のＭとしてＬａを用い、
試料Ｎo.５５はＭとしてＧｄを用い、試料Ｎo.５６はＭ
としてＳｍを用い、試料Ｎo.５７はＭとしてＰｒを用
い、試料Ｎo.５８はＭとしてＮｄを用いた。
５４および５９〜６８は組成式のＭとしてＬａを用い、
試料Ｎo.５５はＭとしてＧｄを用い、試料Ｎo.５６はＭ
としてＳｍを用い、試料Ｎo.５７はＭとしてＰｒを用
い、試料Ｎo.５８はＭとしてＮｄを用いた。
【００３８】これらの表３および表４から、本発明の圧
電磁器組成物は電気機械結合係数Ｋｐが４０％以上と大
きく、機械的品質係数Ｑｍが２００以下と低く、比誘電
率は１５００以下と低く、また、耐熱試験によるｆｒa
の変化が±０．１％以下と小さい。
電磁器組成物は電気機械結合係数Ｋｐが４０％以上と大
きく、機械的品質係数Ｑｍが２００以下と低く、比誘電
率は１５００以下と低く、また、耐熱試験によるｆｒa
の変化が±０．１％以下と小さい。
【００３９】実施例２ 実施例１と同様にして得られた表１における試料Ｎｏ４
９の組成からなる混合粉末中に、ＳｉＯ2 粉末を表５に
示すように所定量秤量し、実施例１と同様に成形し１２
４０〜１３００℃で焼成した。この後、実施例１と同様
に諸特性を評価するとともに、密度をアルキメデス法に
より求めた。この結果を表５に記す。
９の組成からなる混合粉末中に、ＳｉＯ2 粉末を表５に
示すように所定量秤量し、実施例１と同様に成形し１２
４０〜１３００℃で焼成した。この後、実施例１と同様
に諸特性を評価するとともに、密度をアルキメデス法に
より求めた。この結果を表５に記す。
【００４０】
【表５】
【００４１】この表５からＳｉを含有させることによっ
て比誘電率が低下することが判る。
て比誘電率が低下することが判る。
【００４２】また、焼成温度を低下させた場合でも密度
がＳｉを含有しない場合と比較して高いことから、低温
焼成が可能であることが判る。また、焼成温度の変化に
対して安定な電気特性が得られることが判る。
がＳｉを含有しない場合と比較して高いことから、低温
焼成が可能であることが判る。また、焼成温度の変化に
対して安定な電気特性が得られることが判る。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、Ｐ
ｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の磁器組成物のＺｒおよび
Ｔｉの一部をＮｂ，Ｃｒ、Ｙ，Ｃｏで置換し、Ｐｂの一
部をＳｒやＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なく
とも一種で置換することにより、高い電気機械結合係数
Ｋｐ、低い機械的品質係数Ｑｍ、低い比誘電率εｒを示
すとともに、耐熱性を向上することができ、表面実装用
圧電部品などの素子として有効に用いられる圧電磁器組
成物を得ることができる。
ｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の磁器組成物のＺｒおよび
Ｔｉの一部をＮｂ，Ｃｒ、Ｙ，Ｃｏで置換し、Ｐｂの一
部をＳｒやＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なく
とも一種で置換することにより、高い電気機械結合係数
Ｋｐ、低い機械的品質係数Ｑｍ、低い比誘電率εｒを示
すとともに、耐熱性を向上することができ、表面実装用
圧電部品などの素子として有効に用いられる圧電磁器組
成物を得ることができる。
【００４４】また、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．５重量％
含有することにより、低温で焼成することができるとと
もに、比誘電率を低下させることができ、しかも電気機
械結合係数Ｋｐおよび機械的品質係数Ｑｍをそれほど劣
化させずに低温焼成できることが判る。
含有することにより、低温で焼成することができるとと
もに、比誘電率を低下させることができ、しかも電気機
械結合係数Ｋｐおよび機械的品質係数Ｑｍをそれほど劣
化させずに低温焼成できることが判る。
【図１】ラダー型フィルタを示す説明図である。
１・・・直列共振子 ２・・・並列共振子
フロントページの続き (72)発明者 鬼塚 克彦 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ 株式会社総合研究所内 審査官 武重 竜男 (56)参考文献 特開 平９−157006（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/50 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】金属成分としてＬａ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｐｒのうち少なくとも一種とＰｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｃｒ、ＹおよびＣｏを含むペロブスカイト型化合
物であって、これらの金属元素の原子比による組成式を
（Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｍy ) a (Ｎｂb Ｃｒc Ｙd Ｃ
ｏe ) f Ｔｉg Ｚｒ1-f-g Ｏ3 （ここでＭはＬａ，Ｇ
ｄ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうち少なくとも一種）と表わし
た時、前記ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇが ０．０１ ≦ｘ≦０．０８ ０．００２≦ｙ≦０．０５ ０．９５ ≦ａ≦１．０５ ０．５２ ≦ｂ≦０．６２ ０．１１ ≦ｃ≦０．４２ ０．０２ ≦ｄ≦０．３１ ０．０２ ≦ｅ≦０．１２ ０．０２ ≦ｆ≦０．１５ ０．４６ ≦ｇ≦０．５２ ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１．００ を満足することを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．５０重量％以下
含有することを特徴とする請求項１記載の圧電磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33512095A JP3318480B2 (ja) | 1994-12-22 | 1995-12-22 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32015494 | 1994-12-22 | ||
| JP6-320154 | 1994-12-22 | ||
| JP33512095A JP3318480B2 (ja) | 1994-12-22 | 1995-12-22 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08239269A JPH08239269A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3318480B2 true JP3318480B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=26569972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33512095A Expired - Fee Related JP3318480B2 (ja) | 1994-12-22 | 1995-12-22 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318480B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-22 JP JP33512095A patent/JP3318480B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08239269A (ja) | 1996-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |