JP3481441B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックフィル
タ、セラミック発振子等に用いる圧電磁器組成物に係
り、特に、表面実装型セラミックフィルタに好適な圧電
磁器組成物に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話、自動車電話、コードレ
スホン等移動体通信機が急速に普及している。これら移
動体通信機は年々小型化、軽量化されているため、これ
らに使用される電子部品は表面実装型のチップ部品が主
流となっている。表面実装型のチップ部品はリフロー炉
で２５０℃前後の温度で半田付けされるが、その際の温
度により特性劣化の発生しない電子部品が要求されてい
る。 【０００３】従来、セラミックフィルタ等に使用される
圧電素子に用いる材料としては、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺ
ｒＯ3 （チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系を主成分と
し、ＷＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｓｂ2 Ｏ3 等種々の酸化物を
副成分として添加することにより圧電特性を改善したも
のが知られている。 【０００４】また、特公昭５４−２８９５８号公報及び
特公昭５４−３４４７９号公報には、ＰｂＴｉＯ3 −Ｐ
ｂＺｒＯ3 （チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系に、パ
イロクロア型複合酸化物であるＢａ2 Ｎｂ2 Ｏ7 もしく
はＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 を加えた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が提案されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の圧電磁器組成物では、電気機械結合係数ｋｒや誘
電率εの大きいものはキュリー温度が２００℃以下と低
く、リフローハンダ付着の温度になると急激に脱分極が
発生する。 【０００６】そのために、これらの圧電磁器組成物は、
リフロー炉の２５０℃になる温度においては耐熱性が不
十分であり、表面実装型圧電磁器電子部品材料として用
いるには問題があった。 【０００７】本発明の目的は、これを改善するため、耐
熱性に優れ、且つ、電気機械結合係数ｋｒが大きい圧電
磁器組成物を提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 （チタン
酸ジルコン酸鉛）の二成分系において、該組成物として
用いるＺｒＯ2 原料形態に着目し、純度、１次粒子の比
表面積値（以下ＢＥＴ値という）及び不純物による影響
を組成比別に検討を行った。 【０００９】その結果、下記の組成範囲の圧電磁器組成
物を提供すること及びＺｒＯ2 原料の純度及びＢＥＴ
値を上げること、ＺｒＯ2 原料中の不純物を制御する
ことにより該原料の活性度が向上し焼結性が促進され、
かつ良好な特性が得られることを見出した。これにもと
づき、本発明では耐熱性に優れ、且つ、電気機械結合係
数ｋｒが大きい圧電磁器組成物を得ることができた。 【００１０】 本発明においては、ＰｂＡ（ＺｒｃＴｉ
１―ｃ）ＢＯ３で示される圧電磁器組成物において、Ａ
／Ｂ比及びＣが、０．９６≦Ａ／Ｂ≦１．０４、０．５
０≦Ｃ≦０．５５であり、 前記圧電磁器組成物の原料
として用いるＺｒ成分の純度が９９．９％以上でＢＥＴ
値が３０ｍ２／ｇ≦ＢＥＴ値≦４５ｍ２／ｇであり、前
記圧電磁器組成物の原料として用いるＺｒ成分の純度が
９９．９％以上で不純物が０ｐｐｍ＜Ｎａ２Ｏ≦５０ｐ
ｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ４≦１５０ｐｐｍ、０ｐｐｍ＜
ＳｉＯ２≦１００ｐｐｍであるものにより構成された圧
電磁器組成物を提供するものである。 【００１１】 【００１２】 【００１３】チタン酸ジルコン酸鉛組成物のこのような
組成範囲及び該組成物として用いるＺｒＯ2 原料形態に
することにより、電気機械結合係数ｋｒが十分に大き
く、且つ２５０℃のリフロー炉における半田付けが可能
な程度の耐熱性を有する圧電磁器組成物を提供すること
ができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。出発原料として酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末を使用し
て、その焼結後の組成が表１に示されるように調合し
た。なおＺｒＯ2 については、表１に示す如き不純物を
含有するものを使用した。これらをボールミルにて１６
時間湿式混合した。これを脱水乾燥後、大気中で８５０
℃・２時間仮焼きした。その後再びボールミルにて１６
時間湿式粉砕し、脱水乾燥した。得られた混合粉末にバ
インダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１重
量％加えて造粒し、成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2 で直
径１６ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状の成形体を成形した。
得られた成形体を大気中にて１２００℃・２時間焼成し
た。 【００１５】ここで、得られた圧電磁器より焼結性を確
認した。所定の温度で焼成した圧電磁器は、両面に銀電
極が形成され、３ｋｖ／ｍｍの印加電圧により１２０℃
のシリコンオイル中で３０分の分極処理を行った。そし
て２４時間後、それぞれの圧電磁器について、半田槽を
用い耐熱試験（２５０℃・１分間）を行い、圧電特性
（電気機械的結合係数ｋｒ）の劣化の度合いを確認し
た。 【００１６】圧電特性については、インピーダンスアナ
ライザーを用いて、共振周波数及び反共振周波数を測定
して計算により求めた。耐熱性の評価方法である電気機
械結合係数ｋｒ変化量Δｋｒは、圧電素子を２５０℃の
半田槽に１分間浸漬させ、浸漬２４時間後に測定した電
気機械結合係数ｋｒ1 を半田槽浸漬前の電気機械結合ｋ
ｒ2 と比較した変化量である。 【００１７】Δｋｒ（％）＝｛（ｋｒ1 −ｋｒ2 ）／ｋ
ｒ1 ｝＊１００ 表１に記載された試料の評価は、下記の基準で行った。
焼結性については、１２００℃±２５℃で焼結が充分な
ものを○とし、焼結が不充分なものを×とした。 【００１８】電気機械結合係数ｋｒについては、低周波
数（１０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚ）において充分な帯域幅
を必要とするためにはｋｒを５６％以上としなければな
らない。 【００１９】また、充分な帯域幅がハンダ付けでも確保
するためには電気機械結合係数ｋｒ変化量を、±１５％
以内でなければならない。このようにして得られた圧電
磁器について測定した結果を表１に示す。 【００２０】 【表１】 【００２１】なお、この表において試料Ｎｏ．に「＊」
が付されたものは本発明の請求範囲外のものであって、
本発明の範囲内のものと比較するための比較側であり、
特に「試料Ｎｏ．１３」は本発明と比較するために示し
た従来例である。 【００２２】表１より下記のことが明らかである。Ｐｂ
A （Ｚｒc Ｔｉ1-c ）B Ｏ3 で示される組成式におい
て、Ａ／Ｂが０．９６よりも小さな場合には、試料Ｎ
ｏ．１に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機械結合
係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかも２
５０℃におけるｋｒ変化量Δｋｒも前記±１５％よりも
大きくなる。 【００２３】Ａ／Ｂが１．０４よりも大きな場合には、
試料Ｎｏ．４に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機
械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、し
かもその変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくな
る。 【００２４】Ｃが０．５０よりも小さな場合には、試料
Ｎｏ．５に示す如く、焼結性が悪くしかも電気機械結合
係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかもそ
の変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくなる。 【００２５】Ｃが０．５５よりも大きな場合には、試料
Ｎｏ．８に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機械結
合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかも
その変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくなる。 【００２６】ＺｒＯ2 の原料の純度が９９．９％に達し
ない場合には、試料Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であり、しかもその変化量Δｋｒも前記±１５％よりも
大きくなる。 【００２７】またＺｒＯ2 の原料の粉体特性のＢＥＴ値
が３０ｍ2 ／ｇ以下の場合には、試料Ｎｏ．９に示す如
く、焼結性が悪く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％
に達せず低い値であり、しかもこの変化量Δｋｒも前記
±１５％よりも大きくなる。 【００２８】そしてこのＢＥＴ値が４５ｍ2 ／ｇ以上の
場合には、試料Ｎｏ．１１に示す如く、焼結性が良く、
電気機械結合係数ｋｒは前記５６％以上の大きな値であ
り、しかもこの変化量Δｋｒも前記±１５％以内の値で
ある。ＺｒＯ2 の原料のＢＥＴ値が大きい程焼結性及び
電気機械結合係数ｋｒは向上する。実際問題としてＢＥ
Ｔ値が４６ｍ2 ／ｇ以上のものを得ることは製造困難で
ある。 【００２９】ＺｒＯ2 原料中のＮａＯ2 量が５０ｐｐｍ
より大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３、１４に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であったり、この変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなる。 【００３０】ＺｒＯ2 原料中のＳＯ4 量が６０ｐｐｍよ
り小さな値の場合は、試料Ｎｏ．１６に示す如く、焼結
性が悪く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず
低い値であり、しかもこの変化量Δｋｒも前記±１５％
よりも大きい。 【００３１】ＺｒＯ2 原料中のＳＯ4 量が１５０ｐｐｍ
より大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３、１９に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値
であり、またこの変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなる。 【００３２】 ＺｒＯ２の原料中のＳｉＯ２量が１００
ｐｐｍより大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であり、またこの変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなったり、あるいは試料Ｎｏ．２０、２１に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが高い値であってもｋｒの変
化量Δｋｒが±１５％よりも大きくなる。ＳｉＯ２量が
１００ｐｐｍを超えたとき、焼結性、電気機械結合係数
ｋｒを良くしてもその電気機械係数ｋｒの変化量Δｋｒ
が大きくなり、両立させることは困難である。 【００３３】従って、更に焼結性及び圧電特性を低下さ
せずに耐熱性を向上させるには、使用するＺｒＯ2 原料
中の不純物量については、０ｐｐｍ＜Ｎａ2 Ｏ≦５０ｐ
ｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ4 ≦１５０ｐｐｍ、０ｐｐｍ＜
ＳｉＯ2 ≦１００ｐｐｍとした。 【００３４】図１に示すのは、本発明の実施例である試
料Ｎｏ．２３と、比較例として試料Ｎｏ．１３の電気機
械結合係数ｋｒの変化量と温度との関係を示すグラフで
ある。 【００３５】このグラフから明らかなように、従来の圧
電セラミック組成物である試料Ｎｏ．１３がリフロー半
田付けが行われる２５０℃以下の温度である１５０℃付
近から電気機械結合係数ｋｒが急激に低下するのに対し
て、本発明の実施例である試料Ｎｏ．２３では電気機械
結合係数ｋｒが急激に低下するのは２８０℃付近からで
ある。 【００３６】従って、リフロー半田付けが行われる表面
実装において、従来例である試料Ｎｏ．１３は使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
Ｎｏ．２３は使用することが可能である。 【００３７】このようにして本発明では焼結性がよく、
耐熱性に優れ、かつ電気機械結合係数ｋｒが大きい圧電
磁器組成物を得ることができる。 【００３８】 【発明の効果】本発明によれば下記の効果が得られる。 （１）ＰｂA （Ｚｒc Ｔｉ1-c ）B Ｏ3 で示される組成
式におけるＡ／Ｂ比及びＣが、０．９６≦Ａ／Ｂ≦１．
０４、０．５０≦Ｃ≦０．５５で構成したので、焼結性
が優れた、電気機械結合係数が５６％以上と良好で、か
つ２５０℃における温度変化率も±１５％以内というす
ぐれた特性の圧電磁器組成物を得ることができる。 【００３９】（２）また組成物の原料として用いるＺｒ
成分の純度が９９．９％以上で、粉体特性として３０ｍ
2 ／ｇ≦ＢＥＴ値≦４５ｍ2 ／ｇのものを使用したの
で、これまた焼結性がすぐれた、電気機械結合係数が５
６％以上と良好で、かつ２５０℃における温度変化率も
±１５％以内というすぐれた特性の圧電磁器組成物を得
ることができる。 【００４０】（３）さらに組成物の原料として用いるＺ
ｒ成分の純度が９９．９％以上で不純物が０ｐｐｍ＜Ｎ
ａ2 Ｏ≦５０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ4 ≦１５０ｐｐ
ｍ、０ｐｐｍ＜ＳｉＯ2 ≦１００ｐｐｍのものを使用し
たので、焼結性がすぐれた、電気機械結合係数が５６％
以上と良好で、かつ２５０℃における温度変化率も±１
５％以内というすぐれた特性の圧電磁器組成物を得るこ
とができる。
タ、セラミック発振子等に用いる圧電磁器組成物に係
り、特に、表面実装型セラミックフィルタに好適な圧電
磁器組成物に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話、自動車電話、コードレ
スホン等移動体通信機が急速に普及している。これら移
動体通信機は年々小型化、軽量化されているため、これ
らに使用される電子部品は表面実装型のチップ部品が主
流となっている。表面実装型のチップ部品はリフロー炉
で２５０℃前後の温度で半田付けされるが、その際の温
度により特性劣化の発生しない電子部品が要求されてい
る。 【０００３】従来、セラミックフィルタ等に使用される
圧電素子に用いる材料としては、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺ
ｒＯ3 （チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系を主成分と
し、ＷＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｓｂ2 Ｏ3 等種々の酸化物を
副成分として添加することにより圧電特性を改善したも
のが知られている。 【０００４】また、特公昭５４−２８９５８号公報及び
特公昭５４−３４４７９号公報には、ＰｂＴｉＯ3 −Ｐ
ｂＺｒＯ3 （チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系に、パ
イロクロア型複合酸化物であるＢａ2 Ｎｂ2 Ｏ7 もしく
はＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 を加えた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が提案されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の圧電磁器組成物では、電気機械結合係数ｋｒや誘
電率εの大きいものはキュリー温度が２００℃以下と低
く、リフローハンダ付着の温度になると急激に脱分極が
発生する。 【０００６】そのために、これらの圧電磁器組成物は、
リフロー炉の２５０℃になる温度においては耐熱性が不
十分であり、表面実装型圧電磁器電子部品材料として用
いるには問題があった。 【０００７】本発明の目的は、これを改善するため、耐
熱性に優れ、且つ、電気機械結合係数ｋｒが大きい圧電
磁器組成物を提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 （チタン
酸ジルコン酸鉛）の二成分系において、該組成物として
用いるＺｒＯ2 原料形態に着目し、純度、１次粒子の比
表面積値（以下ＢＥＴ値という）及び不純物による影響
を組成比別に検討を行った。 【０００９】その結果、下記の組成範囲の圧電磁器組成
物を提供すること及びＺｒＯ2 原料の純度及びＢＥＴ
値を上げること、ＺｒＯ2 原料中の不純物を制御する
ことにより該原料の活性度が向上し焼結性が促進され、
かつ良好な特性が得られることを見出した。これにもと
づき、本発明では耐熱性に優れ、且つ、電気機械結合係
数ｋｒが大きい圧電磁器組成物を得ることができた。 【００１０】 本発明においては、ＰｂＡ（ＺｒｃＴｉ
１―ｃ）ＢＯ３で示される圧電磁器組成物において、Ａ
／Ｂ比及びＣが、０．９６≦Ａ／Ｂ≦１．０４、０．５
０≦Ｃ≦０．５５であり、 前記圧電磁器組成物の原料
として用いるＺｒ成分の純度が９９．９％以上でＢＥＴ
値が３０ｍ２／ｇ≦ＢＥＴ値≦４５ｍ２／ｇであり、前
記圧電磁器組成物の原料として用いるＺｒ成分の純度が
９９．９％以上で不純物が０ｐｐｍ＜Ｎａ２Ｏ≦５０ｐ
ｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ４≦１５０ｐｐｍ、０ｐｐｍ＜
ＳｉＯ２≦１００ｐｐｍであるものにより構成された圧
電磁器組成物を提供するものである。 【００１１】 【００１２】 【００１３】チタン酸ジルコン酸鉛組成物のこのような
組成範囲及び該組成物として用いるＺｒＯ2 原料形態に
することにより、電気機械結合係数ｋｒが十分に大き
く、且つ２５０℃のリフロー炉における半田付けが可能
な程度の耐熱性を有する圧電磁器組成物を提供すること
ができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。出発原料として酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末を使用し
て、その焼結後の組成が表１に示されるように調合し
た。なおＺｒＯ2 については、表１に示す如き不純物を
含有するものを使用した。これらをボールミルにて１６
時間湿式混合した。これを脱水乾燥後、大気中で８５０
℃・２時間仮焼きした。その後再びボールミルにて１６
時間湿式粉砕し、脱水乾燥した。得られた混合粉末にバ
インダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１重
量％加えて造粒し、成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2 で直
径１６ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状の成形体を成形した。
得られた成形体を大気中にて１２００℃・２時間焼成し
た。 【００１５】ここで、得られた圧電磁器より焼結性を確
認した。所定の温度で焼成した圧電磁器は、両面に銀電
極が形成され、３ｋｖ／ｍｍの印加電圧により１２０℃
のシリコンオイル中で３０分の分極処理を行った。そし
て２４時間後、それぞれの圧電磁器について、半田槽を
用い耐熱試験（２５０℃・１分間）を行い、圧電特性
（電気機械的結合係数ｋｒ）の劣化の度合いを確認し
た。 【００１６】圧電特性については、インピーダンスアナ
ライザーを用いて、共振周波数及び反共振周波数を測定
して計算により求めた。耐熱性の評価方法である電気機
械結合係数ｋｒ変化量Δｋｒは、圧電素子を２５０℃の
半田槽に１分間浸漬させ、浸漬２４時間後に測定した電
気機械結合係数ｋｒ1 を半田槽浸漬前の電気機械結合ｋ
ｒ2 と比較した変化量である。 【００１７】Δｋｒ（％）＝｛（ｋｒ1 −ｋｒ2 ）／ｋ
ｒ1 ｝＊１００ 表１に記載された試料の評価は、下記の基準で行った。
焼結性については、１２００℃±２５℃で焼結が充分な
ものを○とし、焼結が不充分なものを×とした。 【００１８】電気機械結合係数ｋｒについては、低周波
数（１０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚ）において充分な帯域幅
を必要とするためにはｋｒを５６％以上としなければな
らない。 【００１９】また、充分な帯域幅がハンダ付けでも確保
するためには電気機械結合係数ｋｒ変化量を、±１５％
以内でなければならない。このようにして得られた圧電
磁器について測定した結果を表１に示す。 【００２０】 【表１】 【００２１】なお、この表において試料Ｎｏ．に「＊」
が付されたものは本発明の請求範囲外のものであって、
本発明の範囲内のものと比較するための比較側であり、
特に「試料Ｎｏ．１３」は本発明と比較するために示し
た従来例である。 【００２２】表１より下記のことが明らかである。Ｐｂ
A （Ｚｒc Ｔｉ1-c ）B Ｏ3 で示される組成式におい
て、Ａ／Ｂが０．９６よりも小さな場合には、試料Ｎ
ｏ．１に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機械結合
係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかも２
５０℃におけるｋｒ変化量Δｋｒも前記±１５％よりも
大きくなる。 【００２３】Ａ／Ｂが１．０４よりも大きな場合には、
試料Ｎｏ．４に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機
械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、し
かもその変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくな
る。 【００２４】Ｃが０．５０よりも小さな場合には、試料
Ｎｏ．５に示す如く、焼結性が悪くしかも電気機械結合
係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかもそ
の変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくなる。 【００２５】Ｃが０．５５よりも大きな場合には、試料
Ｎｏ．８に示す如く、焼結性が悪く、しかも電気機械結
合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値であり、しかも
その変化量Δｋｒも前記±１５％よりも大きくなる。 【００２６】ＺｒＯ2 の原料の純度が９９．９％に達し
ない場合には、試料Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であり、しかもその変化量Δｋｒも前記±１５％よりも
大きくなる。 【００２７】またＺｒＯ2 の原料の粉体特性のＢＥＴ値
が３０ｍ2 ／ｇ以下の場合には、試料Ｎｏ．９に示す如
く、焼結性が悪く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％
に達せず低い値であり、しかもこの変化量Δｋｒも前記
±１５％よりも大きくなる。 【００２８】そしてこのＢＥＴ値が４５ｍ2 ／ｇ以上の
場合には、試料Ｎｏ．１１に示す如く、焼結性が良く、
電気機械結合係数ｋｒは前記５６％以上の大きな値であ
り、しかもこの変化量Δｋｒも前記±１５％以内の値で
ある。ＺｒＯ2 の原料のＢＥＴ値が大きい程焼結性及び
電気機械結合係数ｋｒは向上する。実際問題としてＢＥ
Ｔ値が４６ｍ2 ／ｇ以上のものを得ることは製造困難で
ある。 【００２９】ＺｒＯ2 原料中のＮａＯ2 量が５０ｐｐｍ
より大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３、１４に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であったり、この変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなる。 【００３０】ＺｒＯ2 原料中のＳＯ4 量が６０ｐｐｍよ
り小さな値の場合は、試料Ｎｏ．１６に示す如く、焼結
性が悪く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず
低い値であり、しかもこの変化量Δｋｒも前記±１５％
よりも大きい。 【００３１】ＺｒＯ2 原料中のＳＯ4 量が１５０ｐｐｍ
より大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３、１９に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒは前記５６％に達せず低い値
であり、またこの変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなる。 【００３２】 ＺｒＯ２の原料中のＳｉＯ２量が１００
ｐｐｍより大きな値の場合は、試料Ｎｏ．１３に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが前記５６％に達せず低い値
であり、またこの変化量Δｋｒも前記±１５％より大き
くなったり、あるいは試料Ｎｏ．２０、２１に示す如
く、電気機械結合係数ｋｒが高い値であってもｋｒの変
化量Δｋｒが±１５％よりも大きくなる。ＳｉＯ２量が
１００ｐｐｍを超えたとき、焼結性、電気機械結合係数
ｋｒを良くしてもその電気機械係数ｋｒの変化量Δｋｒ
が大きくなり、両立させることは困難である。 【００３３】従って、更に焼結性及び圧電特性を低下さ
せずに耐熱性を向上させるには、使用するＺｒＯ2 原料
中の不純物量については、０ｐｐｍ＜Ｎａ2 Ｏ≦５０ｐ
ｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ4 ≦１５０ｐｐｍ、０ｐｐｍ＜
ＳｉＯ2 ≦１００ｐｐｍとした。 【００３４】図１に示すのは、本発明の実施例である試
料Ｎｏ．２３と、比較例として試料Ｎｏ．１３の電気機
械結合係数ｋｒの変化量と温度との関係を示すグラフで
ある。 【００３５】このグラフから明らかなように、従来の圧
電セラミック組成物である試料Ｎｏ．１３がリフロー半
田付けが行われる２５０℃以下の温度である１５０℃付
近から電気機械結合係数ｋｒが急激に低下するのに対し
て、本発明の実施例である試料Ｎｏ．２３では電気機械
結合係数ｋｒが急激に低下するのは２８０℃付近からで
ある。 【００３６】従って、リフロー半田付けが行われる表面
実装において、従来例である試料Ｎｏ．１３は使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
Ｎｏ．２３は使用することが可能である。 【００３７】このようにして本発明では焼結性がよく、
耐熱性に優れ、かつ電気機械結合係数ｋｒが大きい圧電
磁器組成物を得ることができる。 【００３８】 【発明の効果】本発明によれば下記の効果が得られる。 （１）ＰｂA （Ｚｒc Ｔｉ1-c ）B Ｏ3 で示される組成
式におけるＡ／Ｂ比及びＣが、０．９６≦Ａ／Ｂ≦１．
０４、０．５０≦Ｃ≦０．５５で構成したので、焼結性
が優れた、電気機械結合係数が５６％以上と良好で、か
つ２５０℃における温度変化率も±１５％以内というす
ぐれた特性の圧電磁器組成物を得ることができる。 【００３９】（２）また組成物の原料として用いるＺｒ
成分の純度が９９．９％以上で、粉体特性として３０ｍ
2 ／ｇ≦ＢＥＴ値≦４５ｍ2 ／ｇのものを使用したの
で、これまた焼結性がすぐれた、電気機械結合係数が５
６％以上と良好で、かつ２５０℃における温度変化率も
±１５％以内というすぐれた特性の圧電磁器組成物を得
ることができる。 【００４０】（３）さらに組成物の原料として用いるＺ
ｒ成分の純度が９９．９％以上で不純物が０ｐｐｍ＜Ｎ
ａ2 Ｏ≦５０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ≦ＳＯ4 ≦１５０ｐｐ
ｍ、０ｐｐｍ＜ＳｉＯ2 ≦１００ｐｐｍのものを使用し
たので、焼結性がすぐれた、電気機械結合係数が５６％
以上と良好で、かつ２５０℃における温度変化率も±１
５％以内というすぐれた特性の圧電磁器組成物を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電磁器組成物と従来例の温度に対す
る電気機械結合係数ｋｒの変化量を示す。
る電気機械結合係数ｋｒの変化量を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−112542（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−241870（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−268756（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−51664（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−106524（ＪＰ，Ａ)
圧電セラミックスとその応用，電波新
聞社，1974年 ４月15日，ｐ．98
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/49
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】その組成が組成式ＰｂＡ（ＺｒｃＴｉ
１―ｃ）ＢＯ３で示される圧電磁器組成物において、 ０．９６≦Ａ／Ｂ≦１．０４ ０．５０≦Ｃ≦０．５５であり、 前記圧電磁器組成物の原料として用いるＺｒ成分の純度
が９９．９％以上で、粉体特性の１次粒子の比表面積値
ＢＥＴ値が ３０ｍ２／ｇ≦ＢＥＴ値≦４５ｍ２／ｇ であり、 前記圧電磁器組成物の原料として用いるＺｒ成分の純度
が９９．９％以上で、不純物が、 ０ｐｐｍ＜Ｎａ２Ｏ≦５０ｐｐｍ ６０ｐｐｍ≦ＳＯ４≦１５０ｐｐｍ ０ｐｐｍ＜ＳｉＯ２≦１００ｐｐｍ であることを特徴とする圧電磁器組成物。
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| JP35461997A JP3481441B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 圧電磁器組成物 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35461997A JP3481441B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 圧電磁器組成物 |
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|---|---|
| JPH11180770A JPH11180770A (ja) | 1999-07-06 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115557784B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-07-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种mzta陶瓷材料及其制备方法和应用 |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP35461997A patent/JP3481441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 圧電セラミックスとその応用，電波新聞社，１９７４年 ４月１５日，ｐ．９８ |
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|---|---|
| JPH11180770A (ja) | 1999-07-06 |
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