JP3550918B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に厚みすべりモード共振を利用した発振子、フィルタなどに適した圧電磁器組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より圧電磁器組成物としては、チタン酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器などがあり、使用目的に応じて種々の改良がなされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発振子、フィルタなどに用いる圧電磁器組成物はエネルギー、環境問題および電気特性のばらつき低減の観点から、できるだけ低温での焼成が可能で、かつ表面実装タイプのチップ部品に対応するため、半田付け実装温度に耐えうる耐熱性が要求されている。
【０００４】
従来の圧電磁器組成物を用いて発振子やフィルタを形成する場合高い焼成温度を必要とするので、ひずみも大きくなっており、この様に大きなひずみを持った状態のものが、その後の温度サイクルによりひずみが緩和される状態となる結果、共振周波数が大きく変化するという問題点を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、温度サイクルによる共振周波数の変化が小さい圧電磁器組成物を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の圧電磁器組成物は、一般式（化２）で表される主成分に対し、副成分として０．０５〜０．４０重量％のＣｒ２Ｏ３を含有させてなることを特徴とするものであり、従来より低い温度で焼成することができるのでひずみが小さくなり、この結果として上記目的を達成することができる。
【０００７】
【化２】
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、一般式（化３）で表される主成分に対し、副成分として０．０５〜０．４０重量％のＣｒ２Ｏ３を含有させてなることを特徴とする圧電磁器組成物であり、比較的低温での焼成が可能で、電気機械結合係数ｋ１５が大きく、またその変化率の小さい、つまりひずみが小さいものであり、温度サイクルによる共振周波数変化の小さい発振子やフィルタ等を得ることができる。
【０００９】
【化３】
【００１０】
【実施例】
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例における厚みすべり振動共振子の斜視図であり、圧電磁器１の上、下両面に共振電極２を形成したものである。
【００１２】
まず、原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｎＯ，Ｓｂ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３を（表１）の組成となるように正確に秤量し、ボールミルによりよく混合した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
なお、原料はこれらの化合物のみに限られるものでなく、化学反応により上記の酸化物を生成するものであれば他の化合物を使用しても良い。
【００１５】
次に前記混合物を８５０℃の温度で仮焼し、さらにボールミルにより粉砕した。次いで、これを乾燥し、結合剤としてのポリビニールアルコール水溶液を加え、造粒した後、１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形し、縦５０ｍｍ、横４５ｍｍ、高さ１０ｍｍの成形体を得た。その後、得られた成形体を閉炉中で１１５０〜１２９０℃の温度で１時間焼成し、得られた圧電磁器より、図１に示す厚みすべり振動共振子を以下のようにして作成した。
【００１６】
まず矩形板状の圧電磁器をラッピングにより、厚みを５ｍｍとした後、両面に銀電極を焼き付け、１００℃のシリコンオイル中で３ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加して分極処理した。次にこの圧電磁器を厚み方向に０．５ｍｍの厚みにスライスした後、０．０５μｍＣｒ−１μｍＡｕの二層蒸着膜よりなる共振電極２を上、下両面に形成し、分極方向にダイシングすることにより、図１に示した縦１．０ｍｍ、横５．０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの矩形板状の厚みすべり振動共振子を得た。
【００１７】
このようにして得た試料について、密度ρ、誘電率（外１）、電気機械結合係数ｋ１５を測定した。
【００１８】
【外１】
【００１９】
耐熱性は、厚みすべり振動共振子を２８０℃のホットプレート上で１分間保持し、ｋ１５の変化率を測定した。ｋ１５値が０．４以上、ｋ１５変化率が−５％以下のもの（ｋ１５変化率の絶対値が５％以下のもの）を耐熱性良好と判定した。これらの測定結果は、磁器焼成温度（密度最大）とともに（表１）にまとめた。温度サイクル（外２）前後での共振周波数の変動（（ｆｒ−ｆｒ０）／ｆｒ０の値；％）も上記厚みすべり振動共振子により測定し（表１）に示した。
【００２０】
【外２】
【００２１】
共振周波数変動については、０．３％以下のものを良品と判定した。
以下本実施例について（表１）を参照しながら説明する。
【００２２】
（表１）によると、α＜１．０の場合、焼成温度が１２５０℃以上と高いが、これは焼結反応における液層生成量が減少し、焼結性が低下したためである。またα＞１．０６の場合、電気機械結合係数ｋ１５が０．４０以下まで低下するが、これは過剰のＰｂＯがガラス成分となって焼結体中に残留したためである。
【００２３】
従ってαは１．０≦α≦１．０６の範囲に限定した。
またＡ＜０．０８では圧電性が低く（ｋ１５＜０．４），Ａ＞０．２８では耐熱性が低下するため、Ａは０．０８≦Ａ≦０．２８の範囲に限定した。
【００２４】
更にＢ＜０．０５では、温度サイクルによる共振周波数変化率が０．３％以上と大きく、Ｂ＞０．１５では圧電性が低下する（ｋ１５＜０．４）ため、Ｂの範囲は０．０５≦Ｂ≦０．１５に限定した。
【００２５】
またＣ＜０．１５では焼結性および圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）ため、Ｃ＞０．４９では焼結性が低下するため、Ｃは０．１５≦Ｃ≦０．４９の範囲に限定した。
【００２６】
Ｄについては、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１なる条件下でＡ，Ｂ，Ｃを上記範囲に限定した場合、必然的に０．０８≦Ｄ≦０．７２の範囲に限定される。
【００２７】
Ｃｒ2Ｏ3の添加量については０．０５重量％より少ない場合、温度サイクルによる共振周波数変化率が０．３％以上と大きくなり、０．４０重量％より多い場合、圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）ため本発明の範囲から除外した。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は比較的低温での焼成が可能で、電気機械結合係数が大きくまたその変化率の小さい、つまりひずみの少ないものであるので厚みすべり共振を利用した発振子、フィルタ等を作製した場合、温度サイクルによる共振周波数変化を小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明の圧電磁器組成物は２８０℃近傍の半田付実装温度でも電気特性劣化の小さいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における厚みすべり振動共振子の斜視図
【符号の説明】
１ 圧電磁器
２ 共振電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に厚みすべりモード共振を利用した発振子、フィルタなどに適した圧電磁器組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より圧電磁器組成物としては、チタン酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器などがあり、使用目的に応じて種々の改良がなされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発振子、フィルタなどに用いる圧電磁器組成物はエネルギー、環境問題および電気特性のばらつき低減の観点から、できるだけ低温での焼成が可能で、かつ表面実装タイプのチップ部品に対応するため、半田付け実装温度に耐えうる耐熱性が要求されている。
【０００４】
従来の圧電磁器組成物を用いて発振子やフィルタを形成する場合高い焼成温度を必要とするので、ひずみも大きくなっており、この様に大きなひずみを持った状態のものが、その後の温度サイクルによりひずみが緩和される状態となる結果、共振周波数が大きく変化するという問題点を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、温度サイクルによる共振周波数の変化が小さい圧電磁器組成物を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の圧電磁器組成物は、一般式（化２）で表される主成分に対し、副成分として０．０５〜０．４０重量％のＣｒ２Ｏ３を含有させてなることを特徴とするものであり、従来より低い温度で焼成することができるのでひずみが小さくなり、この結果として上記目的を達成することができる。
【０００７】
【化２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、一般式（化３）で表される主成分に対し、副成分として０．０５〜０．４０重量％のＣｒ２Ｏ３を含有させてなることを特徴とする圧電磁器組成物であり、比較的低温での焼成が可能で、電気機械結合係数ｋ１５が大きく、またその変化率の小さい、つまりひずみが小さいものであり、温度サイクルによる共振周波数変化の小さい発振子やフィルタ等を得ることができる。
【０００９】
【化３】
【実施例】
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例における厚みすべり振動共振子の斜視図であり、圧電磁器１の上、下両面に共振電極２を形成したものである。
【００１２】
まず、原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｎＯ，Ｓｂ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３を（表１）の組成となるように正確に秤量し、ボールミルによりよく混合した。
【００１３】
【表１】
なお、原料はこれらの化合物のみに限られるものでなく、化学反応により上記の酸化物を生成するものであれば他の化合物を使用しても良い。
【００１５】
次に前記混合物を８５０℃の温度で仮焼し、さらにボールミルにより粉砕した。次いで、これを乾燥し、結合剤としてのポリビニールアルコール水溶液を加え、造粒した後、１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形し、縦５０ｍｍ、横４５ｍｍ、高さ１０ｍｍの成形体を得た。その後、得られた成形体を閉炉中で１１５０〜１２９０℃の温度で１時間焼成し、得られた圧電磁器より、図１に示す厚みすべり振動共振子を以下のようにして作成した。
【００１６】
まず矩形板状の圧電磁器をラッピングにより、厚みを５ｍｍとした後、両面に銀電極を焼き付け、１００℃のシリコンオイル中で３ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加して分極処理した。次にこの圧電磁器を厚み方向に０．５ｍｍの厚みにスライスした後、０．０５μｍＣｒ−１μｍＡｕの二層蒸着膜よりなる共振電極２を上、下両面に形成し、分極方向にダイシングすることにより、図１に示した縦１．０ｍｍ、横５．０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの矩形板状の厚みすべり振動共振子を得た。
【００１７】
このようにして得た試料について、密度ρ、誘電率（外１）、電気機械結合係数ｋ１５を測定した。
【００１８】
【外１】
耐熱性は、厚みすべり振動共振子を２８０℃のホットプレート上で１分間保持し、ｋ１５の変化率を測定した。ｋ１５値が０．４以上、ｋ１５変化率が−５％以下のもの（ｋ１５変化率の絶対値が５％以下のもの）を耐熱性良好と判定した。これらの測定結果は、磁器焼成温度（密度最大）とともに（表１）にまとめた。温度サイクル（外２）前後での共振周波数の変動（（ｆｒ−ｆｒ０）／ｆｒ０の値；％）も上記厚みすべり振動共振子により測定し（表１）に示した。
【００２０】
【外２】
共振周波数変動については、０．３％以下のものを良品と判定した。
以下本実施例について（表１）を参照しながら説明する。
【００２２】
（表１）によると、α＜１．０の場合、焼成温度が１２５０℃以上と高いが、これは焼結反応における液層生成量が減少し、焼結性が低下したためである。またα＞１．０６の場合、電気機械結合係数ｋ１５が０．４０以下まで低下するが、これは過剰のＰｂＯがガラス成分となって焼結体中に残留したためである。
【００２３】
従ってαは１．０≦α≦１．０６の範囲に限定した。
またＡ＜０．０８では圧電性が低く（ｋ１５＜０．４），Ａ＞０．２８では耐熱性が低下するため、Ａは０．０８≦Ａ≦０．２８の範囲に限定した。
【００２４】
更にＢ＜０．０５では、温度サイクルによる共振周波数変化率が０．３％以上と大きく、Ｂ＞０．１５では圧電性が低下する（ｋ１５＜０．４）ため、Ｂの範囲は０．０５≦Ｂ≦０．１５に限定した。
【００２５】
またＣ＜０．１５では焼結性および圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）ため、Ｃ＞０．４９では焼結性が低下するため、Ｃは０．１５≦Ｃ≦０．４９の範囲に限定した。
【００２６】
Ｄについては、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１なる条件下でＡ，Ｂ，Ｃを上記範囲に限定した場合、必然的に０．０８≦Ｄ≦０．７２の範囲に限定される。
【００２７】
Ｃｒ2Ｏ3の添加量については０．０５重量％より少ない場合、温度サイクルによる共振周波数変化率が０．３％以上と大きくなり、０．４０重量％より多い場合、圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）ため本発明の範囲から除外した。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は比較的低温での焼成が可能で、電気機械結合係数が大きくまたその変化率の小さい、つまりひずみの少ないものであるので厚みすべり共振を利用した発振子、フィルタ等を作製した場合、温度サイクルによる共振周波数変化を小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明の圧電磁器組成物は２８０℃近傍の半田付実装温度でも電気特性劣化の小さいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における厚みすべり振動共振子の斜視図
【符号の説明】
１ 圧電磁器
２ 共振電極
Claims (1)
- 一般式（化１）で表される主成分に対し、副成分として０．０５〜０．４０重量％のＣｒ２Ｏ３を含有させてなることを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31325596A JP3550918B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31325596A JP3550918B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158061A JPH10158061A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3550918B2 true JP3550918B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=18039006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31325596A Expired - Fee Related JP3550918B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550918B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP31325596A patent/JP3550918B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10158061A (ja) | 1998-06-16 |
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