JPH03201491A - 圧電性磁器組成物 - 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） 本発明は圧電性磁器組成物、特に、セラミ、ツクフィル
タ、セラミ、り発振子、セラミ・ツクディスクリミネー
タ、表面弾性波素子などの圧電材料として有用な圧電性
磁器組成物に関する。

（従来の技術） 従来、この種の圧電素子の材料としては、ｐｂＴ＋Ｏａ
　　ＰｂＺｒＯｓ二成分系にＢ　ｉｔ　Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ
３、Ｍ　ｎ　Ｏｚ、Ｚｎ○なとの添加物を加えて圧電特
性を改善したもの、あるいはＰｂＴｉ０．−ＰｂＺｒ０
３Ｐｂ（Ｍｎ＋ｚ３Ｎｂｔｚ＋）系、ＰｂＴ’＋０３　
ＰｂＺｒ０．−Ｐｂ（Ｍｇ＋ｚｓＮｂ２ｚＪＯ３系など
の三成分系、さらには特公昭／１５−３０１５２号公報
に記載のＰ　ｂ（Ｙｂ＋ｚｔＮｂ＋ｚｚ）　　ｐｂ’ｒ
ｉｏ３　　ＰｂＺｒＯ３Ｍｎ系などの磁器組成物が提案
され、実用に供されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記圧電性磁器組成物は、耐熱性、経時
変化及び温度特性等において大きな問題があった。即ち
、従来の圧電性磁器組成物では、その温度が高くなると
、牛ユリー点よりも１００°Ｃ以上低い温度から徐々に
熱による脱分極を生じ圧電特性の劣化が始まることから
、圧電材料の使用上限温度がキュリー点よりも遥かに低
い２００℃付近に限定されるという問題があった。

一方、従来の圧電素子、例えば、リード線付き樹脂モー
ルド製圧電素子や金属ケースに封入した圧電素子では、
ハンダ付は実装時の圧電素子自体の温度上昇はパッケー
ジにより２００℃以下に抑制されていたが、最近の電子
部品のチップ化に伴い表面実装を可能にするため開発さ
れたチップ化された圧電素子では、ハンダ付は時に圧電
素子自体が３００°Ｃ以上の高温にさらされるため、従
来の圧電材料では耐熱性において信頼性の高いチップ部
品をＦ！造することは不可能であった。

また、従来の圧電材料をセラミック発振子やフィルタ等
に適用した場合、経時変化によって共振周波数か初期値
から大きく変動したり、温度によって共振周波数か変動
するため、実用上大きな問題となっている。

従って、本発明は、耐無性に優れ、経時変化が小さく、
かつ、共振周波数の温度特性の良好な圧電素子を得るこ
とができるようにすることを技術的課題とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するための手段として、一般
式・ Ｐｂα［（Ｙｂ＋ｚｒＮｂ＋ｚｐ）ａ（Ｍｒ＋＋ｚｚＮ
ｂ＋ｚｐ）ｂＴｉｃＺｒｄｌ３ （式中、０．９５≦α≦１．０５．０．０１≦ａ≦０．
２０．０．０１≦ｂ≦０，２０．０≦ｃ≦０．６０．０
．１０≦ｄ≦０．９８、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝　１．ＯＱで
ある。）で表される組成を有する圧電性磁器組成物を提
供するものである。

（作用） 本発明の圧電磁器組成物の各成分の作用およびその組成
の限定理由について説明すると、前記−般式に於けるＡ
サイト成分のＢサイト成分に対するモル比、αか０．９
５未満または１．０５を超えると、焼結性が悪くなるの
で前記範囲とした。

また、Ｂサイト成分のうち（Ｙｂ＋ｚｔＮｂＢ、）のモ
ル分率、即ち、ａが００１未満では耐熱性を向上させる
効果が得られず、０．２０を超えると、逆に耐熱性が低
下するので、ａは０．０１〜０．２０とした。また、（
Ｍｒ＋＋ｚ、Ｎｂ＋７２）のモル分率、即ち、ｂか０．
０１未満では、所望の高い機械的品質係数が得られず、
０．２０を超えると耐熱性が低下するので、ｂは０．０
１〜０．２０の範囲とした。Ｔｉは必要に応じて添加さ
れるが、そのモル分率Ｃが０．６０を超えると、所望の
高い電気機械結合係数が得られないので、Ｃは０．６０
以下とした。また、Ｚｒのモル分率ｄを０．１０〜０９
８としたのは、ｄか０．１０未満では所望の高い電気機
械結合係数が得られず、０．９８を超えると、ａまたは
ｂか０．１０未満となり、耐熱性または機械的品質係数
が悪くなるからである。

次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例） 出発原料としてｐｂ○、ＴｉＯ２，Ｚｒ○２＋　Ｙ　ｂ
ｔ　Ｏ３゜Ｎｂ２Ｏ５，ＭｎＯ２を用い、これらを第１
表に示す組成になるように秤量し、ボールミルで湿式混
合した後、乾燥させ、７００〜９００°Ｃで仮焼した。

これを粗粉砕した後、有機バインダを適量加えて湿式粉
砕し、整粒した後、ｌｔ／ｃｍ２の圧力で円板状に成形
し、成形体を１０００〜１２５０’Ｃで焼成して直径１
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの磁器円板を得た。

得られた磁器円板の両表面に、常法により焼き付は銀電
極を形成し、５０〜８０’Ｃの絶縁油中で２〜３ｋｖ／
ｍｍの直流電圧を３０分間印加して分極処理した。

得られた各圧電性磁器円板について、誘電率（εｒ）、
径方向の電気機械結合係数（ｋｐ）及び機械的品質係数
を測定した。それらの結果を第２表に示す。表中、＊は
本発明の範囲外のものを示す。

なお、圧電特性は、インピーダンス測定器により共振周
波数及び反共振周波数を測定し、計算により求めた。ま
た、耐熱温度は、試料を各種温度で３分間保持し、ｋｌ
）の値が初期値に対して９０％以上の値を示す温度範囲
の中での最高温度である。

（比較例） 前記実施例で用いた原料と共にＭｇＯを原料として用い
、実施例と同様にしてＰｂ［（Ｍｇ＋ｚ＋Ｎ　ｂ２／３
）ｏ、　ｏｓＴ　ｉｏ、　４７ｚｒｏ、　４５］Ｏｚか
らなる組成の圧電磁器を得、この比較試料と本発明に係
る試料（番号３）についての耐熱特性及び共振周波数の
経時変化率を第１図〜第２図に示す。

なお、共振周波数の温度変化率は次式で与えられる。

共振周波数変化率−［（ｆｒ　　ｆｒｔ）／　ｆｒｔ　
Ｘ　１００但し、ｆｒｔは初期に於ける共振周波数、ｆ
ｒは作成後のある時間に於ける共振周波数である。

（以　下　余　白） 第１表 ９４ ０．９５ ９９ ０５ １、０６ ９９ ０．９９ ９９ ９９ ９９ ９９ ０．９９ ０．９９ ９９ ６９９ ９９ ０．９９ ０．１５ ０．１０ ０．１０ ０．１０ ０．１０ ０、００５ ０．０１ ０．２０ ０．２１ ０、１９５ ０．１９ ０．１０ ０．０９ ０．２０ ０．２０ ０．１０ ０．１０ ０．１０ ０、ＩＱ Ｏ８１０ ０，１０ ０、ｌＯ Ｑ、　１９５ １９ ０．１０ ０．０９ ０、００５ ０．０１ ０．２０ ０．２１ ０．２０ ２０ ０．１０ ０．１０ ０．４０ ４０ ０．４０ ４０ ４０ ０．４０ ０．４０ ０．３５ ０．３５ ０．４０ ０．４０ ０．３５ ３５ ０．５１ ０．５０ ６０ ０．６１ ０．４０ ０．４０ ０．４０ ４０ ０．４０ ０．４０ ０．４０ ０．３５ ０．３５ ４０ ４０ ０．３５ ０．３５ ０．０９ ０．１０ ０．２０ ０．１９ ３０ ２７０ ３００ ２６０ ０００ ２０ ３２０ ３００ ０００ ００ ２８０ ２５０ ０００ ００ １５０ ２００ ０００ ４０．３ ６１、Ｉ ６３．３ ６２．６ ４９．８ ５０．２ ６０．４ ６０．９ ５１．１ ５０．１ １３ ２２ ５０．３ ４０．３ ６０．３ １２ ６０ 第２表 第２表に示す結果から明らかなように、本発明に係る圧
電性磁器組成物は、３５０’Ｃ前後のキュリー点を有し
、第三成分および第四成分として、Ｐｂ（Ｙｂ１ｚｔＮ
ｂ１ｚｔ）０３、Ｐｂ（Ｍｎ１ｚ＊Ｎｂ、ｚｔ）０３を
固溶させても、従来の圧電性磁器組成物のようにキュリ
ー点が大きく低下することかない。また、第１図の結果
から明らかなように、従来の圧電性磁器組成物では温度
の上昇につれて電気機械結合係数が低下するのに対し、
本発明のものではキュリー点直下まで電気機械結合係数
が殆ど低下することがなく、高い耐熱性を示す。

また、第２図の結果から明らかなように、従来の圧電性
磁器組成物は、共振周波数の経時変化が０．５％／Ｔｉ
ｍｅ　ｄｅｃａｄｅ程度と極めて大きいのに対し、本発
明のものは約０．１％／Ｔｉｍｅ　ｄｅｃａｄｅ以下と
極めて高い安定性を示す。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電気
機械結合係数が大きく、しかも耐熱性が高く、経時変化
の小さな圧電磁器組成物を得ることができる。従って、
ハンダ付けする際、３００°Ｃ近い温度に加熱されても
圧電特性が劣化することが少ない表面実装可能なチップ
化した圧電素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧電磁器組成物と従来のものの耐
熱特性を示す図、第２図はそれらの共振周波数の経時変
化率を示す図である。 特　許　出　願　人　株式会社村田製作所代　理　人　
弁理士　青山　葆　はか１名第１図 う互層（０Ｃ） 第２図 経通時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式： Ｐｂα［（Ｙｂ＿１＿／＿２Ｎｂ＿１＿／＿２）ａ（Ｍ
   ｎ＿１＿／＿２Ｎｂ＿１＿／＿２）ｂＴｉｃＺｒｄ］Ｏ
   ＿３ （式中、０．９５≦α≦１．０５、０．０１≦ａ≦０．
   ２０、０．０１≦ｂ≦０．２０、０≦ｃ≦０．６０、０
   ．１０≦ｄ≦０．９８、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．００であ
   る。）で表される組成を有する圧電性磁器組成物。