JPH01230468A - 焦電性磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は焦電性磁器組成物に関する。

（従来の技術） 焦電体は、赤外放ルＩ工不ルキーを吸収することによっ
て温度変化を生し、それに起因して自発分極に変化を生
しることがら焦電型赤外線センサーとして利用されてい
るか、その焦電体材料としては、Ｌ　ｉ　Ｔａ０３、Ｉ
−＋　Ｎ　ｂ　Ｏ３、硫酸りＪ／ン（ＴＧＳ）　、５ｒ
ｘＩ３ａｌ−ｘＮｂ、○ｏ（３１３Ｎ）、チタン酸鉛系
磁器、チタン酸ジルコン酸鉛系磁器、ゲルマニウム酸鉛
系磁器等か知られている。

通當、これらの材：＋；−ｔを用いた焦電型赤外線セン
づ−は、焦電体に電極を形成した焦電素子そのものでは
インピータンスか高すきて実用的でないため、一般には
、電界効果トランンスタで適当なインピータンスに変換
して出力さｌるようにしたものか実用に（ｊｌ、されて
いる。この赤外線セッサーの良否は、出力重圧感度に対
する材料評価指数（ＦＶ）、及びノイズを含めた比検出
率（Ｄ）に対する材料評価指Ｖｉ（ＦＴｌ、以下、Ｓ／
Ｎ比評価指故と記ず。）で評価されるか、これらの評価
指数は、焦電体の焦電係数をλ、比熱をＣｐ、密度をｄ
、比誘電率をε８、誘電圧接をｔａｎδとすると、それ
ぞれ次式でｌｊえられる。

［・”、−λ／Ｃｐ−ｄ・ε、　　　　　　・・・・・
・（１）Ｆｌ、−λ／Ｃｐ・（１・ｒ７コ■「Ｔ　・・
・・・・（２）従って、センサー、としてはＦｖおよび
Ｆ　１１の値か太きいけと優れていることから、ｊｆ′
、電体材１［としては、（１）式および（２）式から、
焦電体の温度変化に対する自発分極の変化、即ら、焦電
体の焦電係数（λ）か大きく、また、比誘電率か小さく
、誘電正接か小さいことか要求される。しかし、比誘電
率か小さくなるはと、センサーか夕（部回路の？’ｆ−
Ｊ容量の影響を受は易くなり、センサーのノイズか太き
（なるため、比誘電率はある程度大きいことか要求され
、実用Ｊ：２００〜６００であることか望まれる。

また、センサーの温度定電性の観点から、焦電体はその
焦電性か消失する温度、即ち、キュリー温度か少なくと
も１５０°Ｃ以」二あることか望ましい。

しかしながら、前記公知焦電体材料のうち硫酸グリノン
やＳＢＮは、比誘電率か３０〜５０と小さいため、材料
評価指数の点からは好ましいか、焦電素子の電極面積か
小さい場合、素子容量か外部回路の浮遊容量より小さく
なり、センサーのノイズか大きくなるという欠点かあり
、また、ＬｉＴａｇ、、、ＬｉＮｂＯ３、ゲルマニウム
酸鉛系磁器は、比誘電率か約６０以下で硫酸グソンンや
ＳＢＮと同様にノイズか大きくなるという欠点かある他
、前二者は比較的高価であり、後者はキュリー温度か低
いため焦電素子の性能の〆）、！１度安定性に劣るとい
う欠点かあった。さらに、チタノ酸鉛系磁器は、キュリ
ー温度か／１７０’ｃと高いか、比誘電率か２００以下
と小さく、焼結しにくいという欠点かある。このため、
現在では、チタン酸／ルコン酸鉛系磁器か汎用されてい
る。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、チタン酸／ルコン酸鉛系磁器、例えば、
Ｐｂ　（Ｓｒ＋、ｚ、５ｂ１ｚ、＞０３　ＰｂＴｉ０３
Ｐ　ｂ　Ｚ　ｒ　Ｏ３からなる主成分に、副成分として
Ｍ　ｒ＋　０２、ＣｏＯ，Ｃｒ２Ｏ３なとをｔ倍加含有
させたものは、実用上比較的良好な焦電性能を示ずか、
キュリーｌに１′、度か２００°Ｃ以下と低く、しかも
、抗折強度か小さいため、電極を形成する際あるいは分
極の際にワレや欠けを生じ易いという問題かあった。

従って、本発明は、緻密で機械的強度か大きく、高い焦
電評価指数および比較的高いキュリー温度を有する焦電
性磁器組成物を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決する手段として、一般式・ （Ｐ　ｂ＋−ｘｃａｊ　［（Ｃｕ＋ｚ２Ｗ＋ｚＪｙＴ　
＋　１−ｙ）０３（但し、ｘ、ｙはＣａおよび（ＣＩＩ
　７２Ｗ　＋　、２）のモル分率て０．２５≦ｘ≦０゜
３２．０．０２≦ｙ≦００４である。）で示される組成
を有する化合物を主成分とし、副成分としてＭｎを０３
〜２．５原子％含有することを特徴とする焦電性磁器組
成物を提供するものである。

（作用） 本発明に係る焦電性磁器組成物を前記成分組成の範囲に
限定した理由について、それらの成分の作用と共に説明
する。

前記一般式におけるＸか０．２５未満では分極か困難で
、比誘電率が２００未満となってセンサーのノイズか大
きくなり、また、Ｘが０．３２を越えると、比誘電率が
大きくなりすき焦電評価指数か小さくなり、しかも、］
ｌＯＯ’Ｃ以下での焼結か困ガ１となるので、Ｘは０．
２５〜０．３２とした。

また、ｙか０．０２未満あるいは０．０４を越えると、
低湿での焼結か困難となるので前記範囲とした。

Ｍｎは誘電損失（ｔａｎδンを小さくしてセンサーにし
た場合のノイズを抑制する効果かあるか、その含有量か
０３原子％未満ては十分な効果か得られず、２５原子％
を越えると、その効果かなくなるので０３〜２．５原子
％とした。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例） 素原料としてｐｂ３ｏ４、ＣａＣＯ２、Ｃｕｂ、ＷＯ３
、ＴｉＯ２及びＭ　ｎ　Ｏ２を用い、それぞれ第１表に
示す組成になるように秤量し、各混合原料を約１６時間
湿式混合した後、乾燥させ、８５０°Ｃて３時間仮焼し
た。この仮焼物を粉砕し、２〜５重量％の有機ハインタ
と共に１０〜２０時間湿式混合して造粒した後、乾燥さ
ｔ！−６０メソンユのふるいを用いて整粒した。得られ
た粉末を７５０〜１０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、直径
１２ｍｍ、厚さ１．３ｍｍの円板に一軸プレス成型機て
成形し、１０５０〜１１００°Ｃて２時間焼成して磁器
円板を得た。

前記磁器円板の両面にＡｇ電極を焼き付け、温度１５０
°Ｃ１印加電圧４．Ｏｋｖ／ｍｍて３０分分極処理を施
して試料とした。

各試料について比誘電率（ε、）、誘電圧接（Ｌａｎδ
）、焦電係数（λ）、体積比熱（Ｃｖ）、キュリー温度
、抗折強度を測定し、出力電圧感度に対する材料評価指
数（Ｆｖ）を求めた。それらの結果を焼結温度と共に第
１表に示す。第１表中、＊を付した試料は本発明の範囲
外の組成のものである。

第１表 （比較例） 第２表に示す各組成の焦電体からなる試料について、そ
れらの特性を第２表に示す。

第２表 第１表及び第２表の結果から明らかなように、本発明に
係る焦電性磁器組成物は、比誘電率が２００〜６００と
適度に高く、高い評価指数（Ｆｖ）を示す。また、キュ
リー温度も２００’Ｃ以上であり、約１６００ｋｇ／ｃ
ｍ２に達する抗折強度を示すたけてなく、従来のチタン
酸ジルコン酸鉛系磁器組成物に比べて約１５０〜２００
’Ｃ低い温度て焼結できる。

例えば、本発明に係る焦電性磁器組成物である第１表の
試料１と、第２表に示す従来のチタン酸ジルコン酸鉛系
磁器組成物の試料４とを比較すると、本発明に係るもの
は後者に比へて約１６％評価指数か向」ニしている。ま
た、本発明に係る試料は１４００〜１６００ｋｇ／ｃｍ
２の高い抗折強度を有するのに対し、第２表の試料４の
抗折強度６３０ｋｇ／ｃｍ２に比へて約２３倍も向」ニ
している。さらに、本発明に係る磁器組成物はいづれも
焼結温度か］１００’Ｃ以下であるのに対し、比較試料
４の焼結温度は１２５０°Ｃてあった。

（効果） 以」−の説明から明らかなように、本発明によれば、焦
電係数か高く、また、キュリー点か２００°Ｃ以上で温
度安定性の高い高感度の焦電素子か得られる。また、本
発明の焦電性磁器組成物を焦電型赤外線センサーに適用
すると、比誘電率か２００〜６００と適１宴であるため
、電極面積を小さくしても外部〆ｙ　Ｊ容量の影響を受
けず、ノイズか小さく、高感度で応答性か良い焦電素子
を得ることができる。また、緻密で機械的強度か高いた
め歩留まりを向−１−させることかできるなと、優れた
効果か得られる。

特許出願人　株式会社利［］製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式： （Ｐｂ＿１＿−＿ｘＣａ＿ｘ）〔（Ｃｕ＿１＿／＿２Ｗ
   ＿１＿／＿２）＿ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ〕Ｏ＿３（但し、
   ｘ、ｙはＣａおよび（Ｃｕ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２
   ）のモル分率で０．２５≦ｘ≦０．３２、０．０２≦ｙ
   ≦０．０４である。）で示される組成を有する化合物を
   主成分とし、副成分としてＭｎを０．３〜２．５原子％
   含有することを特徴とする焦電性磁器組成物。