JP3342556B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
- Publication number
- JP3342556B2 JP3342556B2 JP33164393A JP33164393A JP3342556B2 JP 3342556 B2 JP3342556 B2 JP 3342556B2 JP 33164393 A JP33164393 A JP 33164393A JP 33164393 A JP33164393 A JP 33164393A JP 3342556 B2 JP3342556 B2 JP 3342556B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- electromechanical coupling
- coupling coefficient
- ceramic composition
- piezoelectric
- 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
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電磁器組成物、特にセ
ラミック発振子，セラミックディスクリミネータ，セラ
ミックフィルタあるいは弾性表面波素子に好適に用いら
れる圧電磁器組成物に係るものである。
ラミック発振子，セラミックディスクリミネータ，セラ
ミックフィルタあるいは弾性表面波素子に好適に用いら
れる圧電磁器組成物に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来電子装置において用いられている部
品はリードタイプの樹脂モールド品であり、半田付けは
部品のリード線をプリント基板に挿入し、部品が取り付
けられている面とは異なる面を溶融半田槽に浸漬して行
われていた。したがって、取付られた部品が２００℃以
上の温度にさらされることはなかった。
品はリードタイプの樹脂モールド品であり、半田付けは
部品のリード線をプリント基板に挿入し、部品が取り付
けられている面とは異なる面を溶融半田槽に浸漬して行
われていた。したがって、取付られた部品が２００℃以
上の温度にさらされることはなかった。
【０００３】ところで、近年電子装置の小型化に伴い表
面実装が盛んに行われている。この表面実装における半
田付けはリード線を有しないチップ部品をプリント基板
に仮実装し、このプリント基板全体をリフロー炉で加熱
することによって行う。したがって、プリント基板に取
り付けられるチップ部品は半田付け時にリフロー炉にお
いて２５０℃前後の温度にさらされる。
面実装が盛んに行われている。この表面実装における半
田付けはリード線を有しないチップ部品をプリント基板
に仮実装し、このプリント基板全体をリフロー炉で加熱
することによって行う。したがって、プリント基板に取
り付けられるチップ部品は半田付け時にリフロー炉にお
いて２５０℃前後の温度にさらされる。
【０００４】従来圧電素子に用いられている材料とし
て、ＰｂＴｉＯ3-ＰｂＺｒＯ3の二成分系磁器組成物に
Ｃｒ2Ｏ3，ＭｎＯ2，Ｆｅ2Ｏ3あるいはＢｉ2Ｏ3等を添
加して三成分系とすることにより圧電特性を改善した圧
電磁器組成物、ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3の二成分系磁
器組成物にＰｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3 ）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ
1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ
（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等を添加して三成分系とするこ
とにより圧電特性を改善した圧電磁器組成物あるいは特
公昭４５−１０３１１号公報に記載されたＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3−Ｐｂ（Ｙｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3三成分系磁
器組成物がある。
て、ＰｂＴｉＯ3-ＰｂＺｒＯ3の二成分系磁器組成物に
Ｃｒ2Ｏ3，ＭｎＯ2，Ｆｅ2Ｏ3あるいはＢｉ2Ｏ3等を添
加して三成分系とすることにより圧電特性を改善した圧
電磁器組成物、ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3の二成分系磁
器組成物にＰｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3 ）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｇ
1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ
（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等を添加して三成分系とするこ
とにより圧電特性を改善した圧電磁器組成物あるいは特
公昭４５−１０３１１号公報に記載されたＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3−Ｐｂ（Ｙｂ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3三成分系磁
器組成物がある。
【０００５】しかし、リード線を有する従来の圧電素子
は２００℃以上の温度にさらされることがないため、こ
れらの圧電素子に用いられている磁器組成物は２００℃
以上の温度にさらされることを想定していない。そのた
め、電子装置に実装する際の半田付け時のリフロー炉に
おいて２５０℃前後の温度にさらされると、機械的品質
係数（Ｑm），電気機械結合係数（ｋp）が悪化し、耐熱
性において信頼性の高い圧電素子チップ部品を得ること
はできない。
は２００℃以上の温度にさらされることがないため、こ
れらの圧電素子に用いられている磁器組成物は２００℃
以上の温度にさらされることを想定していない。そのた
め、電子装置に実装する際の半田付け時のリフロー炉に
おいて２５０℃前後の温度にさらされると、機械的品質
係数（Ｑm），電気機械結合係数（ｋp）が悪化し、耐熱
性において信頼性の高い圧電素子チップ部品を得ること
はできない。
【０００６】また、従来の圧電磁器材料は、キュリー点
が３００℃以上である材料であっても２００℃の温度に
さらすと脱分極を起こし、電気機械結合係数などの圧電
特性が劣化する問題があり、従来の圧電材料を用いたセ
ラミック発振子等は経時変化によって共振周波数が初期
の周波数から大きく変動するという問題がある。
が３００℃以上である材料であっても２００℃の温度に
さらすと脱分極を起こし、電気機械結合係数などの圧電
特性が劣化する問題があり、従来の圧電材料を用いたセ
ラミック発振子等は経時変化によって共振周波数が初期
の周波数から大きく変動するという問題がある。
【０００７】 本発明者等はこれらの問題を解決した圧
電磁器組成物、すなわち、２００℃以上の温度にさらさ
れても特性が悪化することなく、経時変化の小さい圧電
磁器組成物として特願平５−１２４２０６号において
「一般式：Ｐｂα［（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）a（Ｙｂ1/2Ｎｂ
1/2）bＴｉCＺｒd］Ｏ 3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）
で示され、０.９５≦α≦１.０５，０.０１≦ａ≦０.１
５，０.０１≦ｂ≦０.１０，０.３０≦ｃ≦０.６０，
０.２５≦ｄ≦０.６８である組成物を基本成分とし、副
成分としてＣｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれた少なく
とも１種が、Ｃｒ2Ｏ3，ＭｎＯ2，ＣｏＯ，ＮｉＯに換
算して０.０１〜３.０％添加された圧電磁器組成物」で
あることを構成とする発明を提供した。
電磁器組成物、すなわち、２００℃以上の温度にさらさ
れても特性が悪化することなく、経時変化の小さい圧電
磁器組成物として特願平５−１２４２０６号において
「一般式：Ｐｂα［（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）a（Ｙｂ1/2Ｎｂ
1/2）bＴｉCＺｒd］Ｏ 3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）
で示され、０.９５≦α≦１.０５，０.０１≦ａ≦０.１
５，０.０１≦ｂ≦０.１０，０.３０≦ｃ≦０.６０，
０.２５≦ｄ≦０.６８である組成物を基本成分とし、副
成分としてＣｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれた少なく
とも１種が、Ｃｒ2Ｏ3，ＭｎＯ2，ＣｏＯ，ＮｉＯに換
算して０.０１〜３.０％添加された圧電磁器組成物」で
あることを構成とする発明を提供した。
【０００８】
【発明の概要】本件出願においては、上記先願発明をさ
らに改良することにより、耐熱性における信頼性が高く
経時変化によって共振周波数が初期の周波数から大きく
変動することがないとともに、脱分極の問題を有しない
圧電磁器材料を提供することを目的とする。
らに改良することにより、耐熱性における信頼性が高く
経時変化によって共振周波数が初期の周波数から大きく
変動することがないとともに、脱分極の問題を有しない
圧電磁器材料を提供することを目的とする。
【０００９】一般に、圧電磁器組成物を作成するにあた
り、用いる元素の安定な原子価状態が複数存在する場
合、即ち、複数の酸化状態の酸化物を構成することが可
能な場合、に用いる元素の安定な原子価に合わせた調合
が可能となることは一般に広く知られている。例えば、
第３成分にＭｎ、Ｎｂを用いた３成分系圧電材料におい
ては、Ｍｎの原子価を２価としたＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺ
ｒＯ3−Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3系、及びＭｎの原子
価を３価としたＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3−Ｐｂ（Ｍｎ
1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3系の両方が実用に供されている。
り、用いる元素の安定な原子価状態が複数存在する場
合、即ち、複数の酸化状態の酸化物を構成することが可
能な場合、に用いる元素の安定な原子価に合わせた調合
が可能となることは一般に広く知られている。例えば、
第３成分にＭｎ、Ｎｂを用いた３成分系圧電材料におい
ては、Ｍｎの原子価を２価としたＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺ
ｒＯ3−Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3系、及びＭｎの原子
価を３価としたＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3−Ｐｂ（Ｍｎ
1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3系の両方が実用に供されている。
【００１０】本発明等はさらに研究を進めた結果、先願
発明に用いたＹｂは２価または３価の安定な原子価を取
り得る元素であるが、２価として取扱った場合に本発明
の目的とする効果が得られたことを見いだした。
発明に用いたＹｂは２価または３価の安定な原子価を取
り得る元素であるが、２価として取扱った場合に本発明
の目的とする効果が得られたことを見いだした。
【００１１】そこで本件出願においては、「一般式：ａ
Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−ｃＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ＝１である）で示され、０.０１≦ａ≦０.１５，０.
０１≦ｂ≦０.１５，０.３０≦ｃ≦０.６０，０.２５≦
ｄ≦０.６８であることを特徴とする圧電磁器組成物」
であることを構成とする第１発明及び「一般式：ａＰｂ
（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｃ
ＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝
１である）で示され、０.０１≦ａ≦０.１５，０.０１
≦ｂ≦０.１５，０.３０≦ｃ≦０.６０，０.２５≦ｄ≦
０.６８である組成物を基本成分とし、副成分としてＣ
ｒ，Ｍｎから選ばれた少なくとも１種が、それぞれＣｒ
2Ｏ3，ＭｎＯ2に換算して０.０２〜１.８重量％添加さ
れたことを特徴とする圧電磁器組成物」であることを構
成とする第２発明を提供する。
Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−ｃＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ＝１である）で示され、０.０１≦ａ≦０.１５，０.
０１≦ｂ≦０.１５，０.３０≦ｃ≦０.６０，０.２５≦
ｄ≦０.６８であることを特徴とする圧電磁器組成物」
であることを構成とする第１発明及び「一般式：ａＰｂ
（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｃ
ＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝
１である）で示され、０.０１≦ａ≦０.１５，０.０１
≦ｂ≦０.１５，０.３０≦ｃ≦０.６０，０.２５≦ｄ≦
０.６８である組成物を基本成分とし、副成分としてＣ
ｒ，Ｍｎから選ばれた少なくとも１種が、それぞれＣｒ
2Ｏ3，ＭｎＯ2に換算して０.０２〜１.８重量％添加さ
れたことを特徴とする圧電磁器組成物」であることを構
成とする第２発明を提供する。
【００１２】上記発明に係る圧電磁器組成物を使用した
圧電磁器素子によれば、基本成分により高い電気機械結
合係数が得られるとともに耐熱性が改善され、副成分に
より耐熱性と経時変化性を向上させたまま圧電特性を低
下させることなく任意の機械的品質係数を得ることがで
きる。
圧電磁器素子によれば、基本成分により高い電気機械結
合係数が得られるとともに耐熱性が改善され、副成分に
より耐熱性と経時変化性を向上させたまま圧電特性を低
下させることなく任意の機械的品質係数を得ることがで
きる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図及び表を用いて説
明する。 ［第１実施例］図１に示すように、本発明に係る圧電磁
器組成物は以下に記した工程により製造される。
明する。 ［第１実施例］図１に示すように、本発明に係る圧電磁
器組成物は以下に記した工程により製造される。
【００１４】 （１） 出発原料としてＰｂＯ，ＭｇＣ
Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2を用い、
これらを表１に示す組成になるように秤量する。なお、
この表においてａはＭｇＣＯ 3 とＮｂ 2 Ｏ 5 を１：１のモ
ル比で混合したもの、ｂはＹｂ 2 Ｏ 3 とＮｂ 2 Ｏ 5 を１：１
のモル比で混合したものを秤量する。 また、本発明の実
施例において使用した原料粉末は、酸化物又は炭酸塩で
あるが、酸化物の代わりに炭酸塩、有機酸塩、水酸化
物、炭酸塩の代わりに酸化物、有機酸塩、水酸化物を用
いても同様の効果が得られる。
Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2を用い、
これらを表１に示す組成になるように秤量する。なお、
この表においてａはＭｇＣＯ 3 とＮｂ 2 Ｏ 5 を１：１のモ
ル比で混合したもの、ｂはＹｂ 2 Ｏ 3 とＮｂ 2 Ｏ 5 を１：１
のモル比で混合したものを秤量する。 また、本発明の実
施例において使用した原料粉末は、酸化物又は炭酸塩で
あるが、酸化物の代わりに炭酸塩、有機酸塩、水酸化
物、炭酸塩の代わりに酸化物、有機酸塩、水酸化物を用
いても同様の効果が得られる。
【００１５】
【表１】
【００１６】（２） これらを原料をボールミルで湿式
混合する。 （３） 湿式混合したものを乾燥する。 （４） 乾燥されたものを７５０℃〜９５０℃で仮焼成
する。 （５） 仮焼成されたものをボールミルで湿式粉砕す
る。 （６） 得られた粉末に有機バインダを適量加えて造粒
する。 （７） 造粒されたものを４ton／cm2の圧力で加圧成形
する。 （８） 成形体を１１００℃〜１２６０℃で焼成する。 （９） 直径１５mm、厚さ１mmの円形の焼結体として、
得られた焼結体の両表面に、銀電極を形成・焼付する。 （１０） ５０℃〜１２０℃のシリコーン油中で直流電
界２〜３MV／mを１時間印加して分極処理を行う。
混合する。 （３） 湿式混合したものを乾燥する。 （４） 乾燥されたものを７５０℃〜９５０℃で仮焼成
する。 （５） 仮焼成されたものをボールミルで湿式粉砕す
る。 （６） 得られた粉末に有機バインダを適量加えて造粒
する。 （７） 造粒されたものを４ton／cm2の圧力で加圧成形
する。 （８） 成形体を１１００℃〜１２６０℃で焼成する。 （９） 直径１５mm、厚さ１mmの円形の焼結体として、
得られた焼結体の両表面に、銀電極を形成・焼付する。 （１０） ５０℃〜１２０℃のシリコーン油中で直流電
界２〜３MV／mを１時間印加して分極処理を行う。
【００１７】このようにして得られた各圧電磁器円板に
ついて、密度（ρ），電気機械結合係数（ｋp），誘電
率（ε），機械的品質係数（Ｑm）及びｋp変化率を測定
した結果を表２に示す。なお、表１及び表２において試
料番号に「＊」が付されているものは本発明の範囲外の
ものであることを表している。
ついて、密度（ρ），電気機械結合係数（ｋp），誘電
率（ε），機械的品質係数（Ｑm）及びｋp変化率を測定
した結果を表２に示す。なお、表１及び表２において試
料番号に「＊」が付されているものは本発明の範囲外の
ものであることを表している。
【００１８】
【表２】
【００１９】圧電特性は、インピーダンスアナライザー
を用いて、共振、反共振周波数を測定して計算により求
めた。またｋp変化率は耐熱性の評価方法であり、２５
０℃の半田槽に、円板素子を１分間浸漬させ、その前後
のｋpの変化を測定した値で、次式で示される。 ｋp変化率（％）＝［（ｋp−ｋpi）／ｋpi］×１００ 但し、ｋpiは半田槽浸漬前の電気機械結合係数の値、ｋ
pは半田槽浸漬１時間後の電気機械結合係数の値であ
る。
を用いて、共振、反共振周波数を測定して計算により求
めた。またｋp変化率は耐熱性の評価方法であり、２５
０℃の半田槽に、円板素子を１分間浸漬させ、その前後
のｋpの変化を測定した値で、次式で示される。 ｋp変化率（％）＝［（ｋp−ｋpi）／ｋpi］×１００ 但し、ｋpiは半田槽浸漬前の電気機械結合係数の値、ｋ
pは半田槽浸漬１時間後の電気機械結合係数の値であ
る。
【００２０】これらの測定結果の評価は電気機械結合係
数及び電気機械結合係数変化率について行い、電気機械
結合係数（ｋp）については６０％以上、電気機械結合
係数（ｋp）変化率については−３％以上のものを良好
と判定し、その他のものを不良と判定した。
数及び電気機械結合係数変化率について行い、電気機械
結合係数（ｋp）については６０％以上、電気機械結合
係数（ｋp）変化率については−３％以上のものを良好
と判定し、その他のものを不良と判定した。
【００２１】その結果、電気機械結合係数については試
料２，５，９，１０，１２，１５を不良と判定し、電気
機械結合係数変化率については試料２，５，６，９，１
０，１２，１５を不良と判定した。そして、総合して試
料１，３，４，７，８，１１，１３，１４を良好と判定
した。
料２，５，９，１０，１２，１５を不良と判定し、電気
機械結合係数変化率については試料２，５，６，９，１
０，１２，１５を不良と判定した。そして、総合して試
料１，３，４，７，８，１１，１３，１４を良好と判定
した。
【００２２】この判定結果に基づいて試料の組成範囲を
整理すると、 ａに関してはａ＜０.０１，０.１５＜ａ ｂに関してはｂ＜０.０１，０.１５＜ｂ ｃに関してはｃ＜０.３０，０.６０＜ｃ ｄに関してはｄ＜０.２５，０.６８＜ｄ の組成範囲のものは不良であり、したがって ａに関しては０.０１≦ａ≦０.１５ ｂに関しては０.０１≦ｂ≦０.１５ ｃに関しては０.３０≦ｃ≦０.６０ ｄに関しては０.２５≦ｄ≦０.６８ の組成範囲のものは良好である。
整理すると、 ａに関してはａ＜０.０１，０.１５＜ａ ｂに関してはｂ＜０.０１，０.１５＜ｂ ｃに関してはｃ＜０.３０，０.６０＜ｃ ｄに関してはｄ＜０.２５，０.６８＜ｄ の組成範囲のものは不良であり、したがって ａに関しては０.０１≦ａ≦０.１５ ｂに関しては０.０１≦ｂ≦０.１５ ｃに関しては０.３０≦ｃ≦０.６０ ｄに関しては０.２５≦ｄ≦０.６８ の組成範囲のものは良好である。
【００２３】すなわち、 １．ａ＜０.０１の場合素子の焼結性が悪くなり所望の
高い電気機械結合係数が得られず耐熱性も悪化し、０.
１５＜ａとなると耐熱性が悪化する。 ２．ｂがｂ＜０.０１では耐熱性が悪化し、０.１５＜ｂ
となると焼結性が悪くなり所望の高い電気機械結合係数
が得られず耐熱性も悪化する。 ３．ｃがｃ＜０.３０，０.６０＜ｃでは所望の高い電気
機械結合係数が得られず耐熱性が悪化する。 ４．ｄ＜０.２５の組成物では、所望の高い電気機械結
合係数が得られず、更に、ｄが０.６８を越えるとａま
たはｂが０.０１以下もしくは、ｃが０.３０以下となり
耐熱性改善の効果が得られない。
高い電気機械結合係数が得られず耐熱性も悪化し、０.
１５＜ａとなると耐熱性が悪化する。 ２．ｂがｂ＜０.０１では耐熱性が悪化し、０.１５＜ｂ
となると焼結性が悪くなり所望の高い電気機械結合係数
が得られず耐熱性も悪化する。 ３．ｃがｃ＜０.３０，０.６０＜ｃでは所望の高い電気
機械結合係数が得られず耐熱性が悪化する。 ４．ｄ＜０.２５の組成物では、所望の高い電気機械結
合係数が得られず、更に、ｄが０.６８を越えるとａま
たはｂが０.０１以下もしくは、ｃが０.３０以下となり
耐熱性改善の効果が得られない。
【００２４】表２から明らかなように、２５０℃の半田
熱による電気機械結合係数の変化率が従来の圧電磁器組
成物では−２０％前後であったが、ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ
ＺｒＯ3に第３成分として（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を、第
４成分として（Ｙｂ1/3Ｎｂ12/3）Ｏ3を同時に固溶させ
た本発明に係る圧電磁器組成物では−３％以下と大幅に
改善される。
熱による電気機械結合係数の変化率が従来の圧電磁器組
成物では−２０％前後であったが、ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ
ＺｒＯ3に第３成分として（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を、第
４成分として（Ｙｂ1/3Ｎｂ12/3）Ｏ3を同時に固溶させ
た本発明に係る圧電磁器組成物では−３％以下と大幅に
改善される。
【００２５】発明の実施例である試料No.２と、比較例
として本発明の実施例と同様な方法で作製したＰｂ
［（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.1Ｔｉ0.45Ｚｒ0.45］Ｏ3の経過
時間と共振周波数の変化率の関係を図２に示す。なお、
共振周波数の変化率は、次式で示されている。 共振周波数変化率（％）＝［（ｆr−ｆri）／ｆri］×
１００ 但し、ｆriは初期（分極１時間後）における共振周波
数、ｆrは分極のある時間における共振周波数である。
この図から明らかなように従来の圧電磁器組成物に比
べ、本発明の圧電磁器組成物は共振周波数の変化率が
０.１％／Time decade以下と極めて小さな値にすること
ができる。しかも、組成比を選ぶことにより電気機械結
合係数（ｋp）が６０％以上の高い値を有すものの中か
ら圧電特性を低下させることなく誘電率も１０００以上
の優れた圧電磁器材料を得ることができる。
として本発明の実施例と同様な方法で作製したＰｂ
［（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.1Ｔｉ0.45Ｚｒ0.45］Ｏ3の経過
時間と共振周波数の変化率の関係を図２に示す。なお、
共振周波数の変化率は、次式で示されている。 共振周波数変化率（％）＝［（ｆr−ｆri）／ｆri］×
１００ 但し、ｆriは初期（分極１時間後）における共振周波
数、ｆrは分極のある時間における共振周波数である。
この図から明らかなように従来の圧電磁器組成物に比
べ、本発明の圧電磁器組成物は共振周波数の変化率が
０.１％／Time decade以下と極めて小さな値にすること
ができる。しかも、組成比を選ぶことにより電気機械結
合係数（ｋp）が６０％以上の高い値を有すものの中か
ら圧電特性を低下させることなく誘電率も１０００以上
の優れた圧電磁器材料を得ることができる。
【００２６】［実施例２］次に、Ｃｒ2Ｏ3及びＭｎＯ2
を副成分として含有する実施例を説明する。第２実施例
の圧電磁器組成物は実施例１において用いる出発原料と
してＣｒ2Ｏ3及びＭｎＣＯ3を加えて表３に示す組成に
なるように秤量する以外は図１に記載した実施例１の工
程により製造されるので、繰り返しての説明は省略す
る。
を副成分として含有する実施例を説明する。第２実施例
の圧電磁器組成物は実施例１において用いる出発原料と
してＣｒ2Ｏ3及びＭｎＣＯ3を加えて表３に示す組成に
なるように秤量する以外は図１に記載した実施例１の工
程により製造されるので、繰り返しての説明は省略す
る。
【００２７】
【表３】
【００２８】このようにして得られた各圧電磁器円板に
ついて、密度（ρ），電気機械結合係数（ｋp），誘電
率（ε），機械的品質係数（Ｑm）及びｋp変化率を実施
例１の表２と同様に測定した結果を表４に示す。なお、
表３及び表４において試料番号に「＊」が付されている
ものは本発明の範囲外のものであることを表している。
ついて、密度（ρ），電気機械結合係数（ｋp），誘電
率（ε），機械的品質係数（Ｑm）及びｋp変化率を実施
例１の表２と同様に測定した結果を表４に示す。なお、
表３及び表４において試料番号に「＊」が付されている
ものは本発明の範囲外のものであることを表している。
【００２９】
【表４】
【００３０】これらの測定結果の評価は実施例１の場合
と同様に、電気機械結合係数及び電気機械結合係数変化
率について行い、電気機械結合係数（ｋp）については
６０％以上、電気機械結合係数（ｋp）変化率について
は−３％以上のものを良好と判定し、その他のものを不
良と判定した。
と同様に、電気機械結合係数及び電気機械結合係数変化
率について行い、電気機械結合係数（ｋp）については
６０％以上、電気機械結合係数（ｋp）変化率について
は−３％以上のものを良好と判定し、その他のものを不
良と判定した。
【００３１】その結果、電気機械結合係数については試
料２０，２４，２７，３１，３２，３４，３７を不良と
判定し、電気機械結合係数変化率については試料１６，
２０，２４，２７，２８，３１，３２，３４，３７を不
良と判定した。そして、総合して試料１７，１８，１
９，２１，２２，２３，２５，２６，２９，３０，３
３，３５，３６を良好と判定した。
料２０，２４，２７，３１，３２，３４，３７を不良と
判定し、電気機械結合係数変化率については試料１６，
２０，２４，２７，２８，３１，３２，３４，３７を不
良と判定した。そして、総合して試料１７，１８，１
９，２１，２２，２３，２５，２６，２９，３０，３
３，３５，３６を良好と判定した。
【００３２】この判定結果に基づいて試料の組成範囲を
整理すると、 ａに関してはａ＜０.０１，０.１５＜ａ ｂに関してはｂ＜０.０１，０.１５＜ｂ ｃに関してはｃ＜０.３０，０.６０＜ｃ ｄに関してはｄ＜０.２５，０.６８＜ｄ の組成範囲のものは不良と判定され、したがって ａに関しては０.０１≦ａ≦０.１５ ｂに関しては０.０１≦ｂ≦０.１５ ｃに関しては０.３０≦ｃ≦０.６０ ｄに関しては０.２５≦ｄ≦０.６８ の組成範囲のものは良好と判定される。
整理すると、 ａに関してはａ＜０.０１，０.１５＜ａ ｂに関してはｂ＜０.０１，０.１５＜ｂ ｃに関してはｃ＜０.３０，０.６０＜ｃ ｄに関してはｄ＜０.２５，０.６８＜ｄ の組成範囲のものは不良と判定され、したがって ａに関しては０.０１≦ａ≦０.１５ ｂに関しては０.０１≦ｂ≦０.１５ ｃに関しては０.３０≦ｃ≦０.６０ ｄに関しては０.２５≦ｄ≦０.６８ の組成範囲のものは良好と判定される。
【００３３】すなわち、 １．ａ＜０.０１の場合素子の焼結性が悪くなり所望の
高い電気機械結合係数が得られず耐熱性も悪化し、０.
１５＜ａとなると耐熱性が悪化する。 ２．ｂがｂ＜０.０１では耐熱性が悪化し、０.１５＜ｂ
となると焼結性が悪くなり所望の高い電気機械結合係数
が得られず耐熱性も悪化する。 ３．ｃがｃ＜０.３０，０.６０＜ｃでは所望の高い電気
機械結合係数が得られず耐熱性が悪化する。 ４．ｄ＜０.２５の組成物では、所望の高い電気機械結
合係数が得られず、更に、ｄが０.６８を越えるとａま
たはｂが０.０１以下もしくは、ｃが０.３０以下となり
耐熱性改善の効果が得られない。 ５．副成分としてＣｒ，Ｍｎから選ばれた少なくとも１
種を、それぞれに換算して０.０２〜１.８重量％含有さ
せると、圧電特性を低下させずに耐熱性と経時変化を向
上させたまま機械的品質係数（Ｑm）を改善することが
できる。そして、副成分であるＣｒ2Ｏ3及びＭｎＯ2の
含有量は、０.０２重量％未満であるとＱmを改善するこ
とができず、１.８重量％を越えると耐熱性が低下す
る。
高い電気機械結合係数が得られず耐熱性も悪化し、０.
１５＜ａとなると耐熱性が悪化する。 ２．ｂがｂ＜０.０１では耐熱性が悪化し、０.１５＜ｂ
となると焼結性が悪くなり所望の高い電気機械結合係数
が得られず耐熱性も悪化する。 ３．ｃがｃ＜０.３０，０.６０＜ｃでは所望の高い電気
機械結合係数が得られず耐熱性が悪化する。 ４．ｄ＜０.２５の組成物では、所望の高い電気機械結
合係数が得られず、更に、ｄが０.６８を越えるとａま
たはｂが０.０１以下もしくは、ｃが０.３０以下となり
耐熱性改善の効果が得られない。 ５．副成分としてＣｒ，Ｍｎから選ばれた少なくとも１
種を、それぞれに換算して０.０２〜１.８重量％含有さ
せると、圧電特性を低下させずに耐熱性と経時変化を向
上させたまま機械的品質係数（Ｑm）を改善することが
できる。そして、副成分であるＣｒ2Ｏ3及びＭｎＯ2の
含有量は、０.０２重量％未満であるとＱmを改善するこ
とができず、１.８重量％を越えると耐熱性が低下す
る。
【００３４】
【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を用いることにより、電気機械結
合係数（ｋp）が高く、耐熱性が高く、しかも、経時変
化の極めて小さい圧電磁器素子を得ることができる。し
かも、組成比を選ぶことにより電気機械結合係数（ｋ
p）が６０％以上の高い値を有すものの中から圧電特性
を低下させることなく機械的品質係数が５００以上の優
れた圧電磁器材料を得ることができる。従って、表面実
装の際に２５０℃前後の温度にさらされても圧電特性の
劣化することが少ないチップ部品を作製することができ
る。
に係る圧電磁器組成物を用いることにより、電気機械結
合係数（ｋp）が高く、耐熱性が高く、しかも、経時変
化の極めて小さい圧電磁器素子を得ることができる。し
かも、組成比を選ぶことにより電気機械結合係数（ｋ
p）が６０％以上の高い値を有すものの中から圧電特性
を低下させることなく機械的品質係数が５００以上の優
れた圧電磁器材料を得ることができる。従って、表面実
装の際に２５０℃前後の温度にさらされても圧電特性の
劣化することが少ないチップ部品を作製することができ
る。
【図１】本発明の圧電磁器組成物を用いた圧電素子の製
造工程図。
造工程図。
【図２】本発明の圧電磁器組成物と従来例の共振周波数
の経時変化率を示すグラフ。
の経時変化率を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−187777（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−82021（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−30169（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−333427（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17218（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17219（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式：ａＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｃＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺ
ｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である）で示され、 ０.０１≦ａ≦０.１５ ０.０１≦ｂ≦０.１５ ０.３０≦ｃ≦０.６０ ０.２５≦ｄ≦０.６８ であることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 一般式：ａＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−ｂ（Ｙｂ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ｃＰｂＴｉＯ3−ｄＰｂＺ
ｒＯ3（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である）で示され、 ０.０１≦ａ≦０.１５ ０.０１≦ｂ≦０.１５ ０.３０≦ｃ≦０.６０ ０.２５≦ｄ≦０.６８ である組成物を基本成分とし、副成分としてＣｒ，Ｍｎ
から選ばれた少なくとも１種が、それぞれＣｒ2Ｏ3，Ｍ
ｎＯ2に換算して０.０２〜１.８重量％添加されたこと
を特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33164393A JP3342556B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
| DE69405701T DE69405701T2 (de) | 1993-12-27 | 1994-11-29 | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung |
| EP94118769A EP0663700B1 (en) | 1993-12-27 | 1994-11-29 | Piezoelectric ceramic composition |
| US08/347,811 US5527481A (en) | 1993-12-27 | 1994-11-30 | Piezoelectric ceramic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33164393A JP3342556B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187778A JPH07187778A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3342556B2 true JP3342556B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=18245960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33164393A Expired - Fee Related JP3342556B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342556B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3581577B2 (ja) | 1998-08-19 | 2004-10-27 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電磁器組成物 |
| JP3991564B2 (ja) * | 2000-08-25 | 2007-10-17 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物及び圧電素子 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33164393A patent/JP3342556B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187778A (ja) | 1995-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0782024A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3342556B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3221147B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JPH11349380A (ja) | 圧電磁器組成物及びこれを用いた圧電素子 | |
| JP3342555B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3384043B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP2873656B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2762012B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3003087B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2866986B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| EP0663700A1 (en) | Piezoelectric ceramic composition | |
| JP3232667B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3257047B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3097217B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3309479B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3221049B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3257046B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP2910340B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP2910338B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP3106507B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JPH07330428A (ja) | 圧電セラミック組成物 | |
| JP3097216B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP3106508B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP3257129B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JPH06256061A (ja) | 圧電磁器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020723 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |