JPH0412056A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0412056A JPH0412056A JP2114820A JP11482090A JPH0412056A JP H0412056 A JPH0412056 A JP H0412056A JP 2114820 A JP2114820 A JP 2114820A JP 11482090 A JP11482090 A JP 11482090A JP H0412056 A JPH0412056 A JP H0412056A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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、低損失、高減衰量のラダー型フィルタ等に好
適な圧電磁器組成物に関する。
適な圧電磁器組成物に関する。
（従来技術）
近年、映像信号や音声信号など通信情報量の大容量化や
、自動車電話、移動体通信など通信端末の多様化に伴い
、低損失、高選択性のフィルタが求められ、このような
フィルタに通した圧電磁器組成物の開発が望まれている
。
、自動車電話、移動体通信など通信端末の多様化に伴い
、低損失、高選択性のフィルタが求められ、このような
フィルタに通した圧電磁器組成物の開発が望まれている
。
従来、この種の圧電磁器組成物として、鉛（Ｐｂ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）の複合酸化物
からなるいわゆるＰＺＴ系圧電磁器組成物が知られてお
り、このＰＺＴに対し添加成分として錫（Ｓｎ）および
ニオブ（Ｎｂ）の酸化物を添加し機械的品質係数（Ｑｍ
）を高め共振周波数の温度特性の変化を小さくした組成
物が特公昭５４−３４９２０号公報にて捉案されている
。
ルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）の複合酸化物
からなるいわゆるＰＺＴ系圧電磁器組成物が知られてお
り、このＰＺＴに対し添加成分として錫（Ｓｎ）および
ニオブ（Ｎｂ）の酸化物を添加し機械的品質係数（Ｑｍ
）を高め共振周波数の温度特性の変化を小さくした組成
物が特公昭５４−３４９２０号公報にて捉案されている
。
また、上記ＰＺＴに対しアンチモン（ｓｂ）及び錫（Ｓ
ｎ）の酸化物を添加することにより誘電率（Ｃｒ）、圧
電定数を改善し、電気機械結合係数（Ｋｐ）を高めるこ
とが特公昭５４−３６７５６号公報にて提案されている
。
ｎ）の酸化物を添加することにより誘電率（Ｃｒ）、圧
電定数を改善し、電気機械結合係数（Ｋｐ）を高めるこ
とが特公昭５４−３６７５６号公報にて提案されている
。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、特公昭５４−３４９２０号の磁器は機械
的品質係数を高めることについて記載されるものの電気
機械結合係数については何ら改善されておらず、特公昭
５Ｌ３６７５６号の磁器は電気機械的結合係数の改善に
ついては言及されるものの機械的品質係数についてはな
んら記載されていない。
的品質係数を高めることについて記載されるものの電気
機械結合係数については何ら改善されておらず、特公昭
５Ｌ３６７５６号の磁器は電気機械的結合係数の改善に
ついては言及されるものの機械的品質係数についてはな
んら記載されていない。
さらに、上記先行技術の磁器は実用上重要な特性である
温度変化に対する共振周波数の変化が大きいという問題
があった。これにより例えば環境変化の激しい車両搭載
用通信装置などのフィルタとして用いた場合、設定した
送受信周波数が車内の温度変化により変動し安定した送
受信ができなくなるという問題があった。
温度変化に対する共振周波数の変化が大きいという問題
があった。これにより例えば環境変化の激しい車両搭載
用通信装置などのフィルタとして用いた場合、設定した
送受信周波数が車内の温度変化により変動し安定した送
受信ができなくなるという問題があった。
これらの問題に対し、本出願人はＰＺＴに対してＳｎ、
ＳｂおよびＮｂの酸化物を添加することにより低い機
械的品質係数（Ｑｍ）と高い電気機械結合係数（Ｋｐ）
を達成するとともに温度サイクル前後の共振周波数の変
動（ドリフト）の小さい磁器が得られることを提案した
。
ＳｂおよびＮｂの酸化物を添加することにより低い機
械的品質係数（Ｑｍ）と高い電気機械結合係数（Ｋｐ）
を達成するとともに温度サイクル前後の共振周波数の変
動（ドリフト）の小さい磁器が得られることを提案した
。
しかし、この圧電磁器はＧＤＴ （群遅延時間）対応型
で低機械的品質係数（Ｑｍ）であるために低損失の高選
択性フィルタ用としてはその特性上適用できないという
問題があった。
で低機械的品質係数（Ｑｍ）であるために低損失の高選
択性フィルタ用としてはその特性上適用できないという
問題があった。
（発明の目的）
よって、本発明の目的は、高い機械的品質係数Ｑｍを有
するとともに誘電率εｒが大きい低損失で高減衰量を有
するラダー型フィルタ等に適した圧電磁器組成物を提供
するにある。
するとともに誘電率εｒが大きい低損失で高減衰量を有
するラダー型フィルタ等に適した圧電磁器組成物を提供
するにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明者等は、上記の問題点に対し検討を進めた結果、
先に本出願人が提案したＰＺＴにＳｎ、 ＳｂおよびＮ
ｂの酸化物を添加した系に対してさらに酸化クロムや酸
化マンガンを添加することにより適正な電気機械結合係
数Ｋｐおよび共振周波数の温度特性を有しつつ機械品質
係数Ｑｍを高めることができ、高選択性に優れ且つ小型
化が可能な圧電磁器が得られることを知見し本発明に至
った。
先に本出願人が提案したＰＺＴにＳｎ、 ＳｂおよびＮ
ｂの酸化物を添加した系に対してさらに酸化クロムや酸
化マンガンを添加することにより適正な電気機械結合係
数Ｋｐおよび共振周波数の温度特性を有しつつ機械品質
係数Ｑｍを高めることができ、高選択性に優れ且つ小型
化が可能な圧電磁器が得られることを知見し本発明に至
った。
即ち、本発明の圧電磁器組成物は下記式ＰｂＺｒｘＴｉ
ｙ （Ｓｎａ ＮｂｂＳｂｃ）ｚ Ｃｈ ・・（１
）式中、ｘ、 ｙ、 ｚは ０．４４０≦Ｘ≦０．５２０ ０．４００≦ｙ≦０．５１０ ０．０２０≦Ｚ≦０．１００ ｘ＋ｙ’−、ｚ＝１で
あり、ａ、ｂ、ｃはａ＝１に対し ０．１≦ｂ≦４ ０．１≦Ｃ≦４ で表される組成物を主成分とするもので、さらにＣｒ２
Ｏ３および／またはＭｎＯ□を０．３〜１．０重量％の
割合で添加することを特徴とし、さらに前記組成物中、
Ｐｂの３〜１０原子％をＢａ、 ＣａおよびＳｒから選
ばれる少なくとも１種で置換することを特徴とするもの
である。
ｙ （Ｓｎａ ＮｂｂＳｂｃ）ｚ Ｃｈ ・・（１
）式中、ｘ、 ｙ、 ｚは ０．４４０≦Ｘ≦０．５２０ ０．４００≦ｙ≦０．５１０ ０．０２０≦Ｚ≦０．１００ ｘ＋ｙ’−、ｚ＝１で
あり、ａ、ｂ、ｃはａ＝１に対し ０．１≦ｂ≦４ ０．１≦Ｃ≦４ で表される組成物を主成分とするもので、さらにＣｒ２
Ｏ３および／またはＭｎＯ□を０．３〜１．０重量％の
割合で添加することを特徴とし、さらに前記組成物中、
Ｐｂの３〜１０原子％をＢａ、 ＣａおよびＳｒから選
ばれる少なくとも１種で置換することを特徴とするもの
である。
本発明の磁器組成物の主成分である式（１）の組成物の
各金属元素の割合を上記の範囲に設定したのはＸ値が０
．４５０より小さいと電気機械結合係数が小さく、０．
５０５より大きいと共振周波数の温度係数が大きくなる
。また、ｙ値が０．４５５より小さいと共振周波数の温
度係数が大きくなり、ｙ値が０．５１０より大きいと電
気機械結合係数が小さく、Ｚ値が０．０２０より小さい
と焼結性が悪＜ 、０．１５０より大きいとガラス転移
点（Ｔｃ）が低くなる。
各金属元素の割合を上記の範囲に設定したのはＸ値が０
．４５０より小さいと電気機械結合係数が小さく、０．
５０５より大きいと共振周波数の温度係数が大きくなる
。また、ｙ値が０．４５５より小さいと共振周波数の温
度係数が大きくなり、ｙ値が０．５１０より大きいと電
気機械結合係数が小さく、Ｚ値が０．０２０より小さい
と焼結性が悪＜ 、０．１５０より大きいとガラス転移
点（Ｔｃ）が低くなる。
また、Ｓｎ、 Ｎｂおよびｓｂの割合においてＳｎが１
に対し、Ｎｂが０．１より小さいと誘電率が小さくなり
、４より大きいと温度サイクルの前後のｆａミドリフト
大きくなる。また、ｓｂが０．１より小さいと温度サイ
クルの前後のｆａミドリフト大きくなり、４より大きい
とＴｃが低下する。
に対し、Ｎｂが０．１より小さいと誘電率が小さくなり
、４より大きいと温度サイクルの前後のｆａミドリフト
大きくなる。また、ｓｂが０．１より小さいと温度サイ
クルの前後のｆａミドリフト大きくなり、４より大きい
とＴｃが低下する。
上記主成分はそれ単独では機械品質係数Ｑｍは２００以
下であり、高選択性フィルタ用としては低い。
下であり、高選択性フィルタ用としては低い。
そこで本発明では、上記の主成分に対し酸化クロム（Ｃ
ｒｚＣｈ）および／または酸化マンガン（ＭｎＯｉ）を
０．３〜１．０重量％、特に０．３〜０．６重量％の割
合で添加する。これらの酸化物の添加により機械的品質
係数Ｑｍを大幅に向上することができる。
ｒｚＣｈ）および／または酸化マンガン（ＭｎＯｉ）を
０．３〜１．０重量％、特に０．３〜０．６重量％の割
合で添加する。これらの酸化物の添加により機械的品質
係数Ｑｍを大幅に向上することができる。
このＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ，の量を上記の範囲に設定した
のは、０．３重量％より少ないとＱｍの向上効果が不十
分であり、１．０重量％を越えると誘電率が低下するか
らである。
のは、０．３重量％より少ないとＱｍの向上効果が不十
分であり、１．０重量％を越えると誘電率が低下するか
らである。
また、本発明によればＣｒｚＣｈ、Ｍｎ０ｚの添加によ
って機械的品質係数が高くなる反面、誘電率εｒが低下
する傾向にある。そこで本発明によれば、ＣｒｚＯ３、
ＭｎＯ３を添加した系に対しさらにＢａ、 Ｃａおよび
Ｓｒの酸化物を添加することにより何ら悪影響を及ぼす
ことなく誘電率εｒを高めることができる。Ｂａ、 Ｃ
ａおよびＳｒの酸化物はそれ自体、前述した式（１）で
表されるペロブスカイト型結晶構造においてＡサイトを
形成する。本発明によれば、弐（１）においてＡサイト
であるＰｂに対し３〜１０原子％、特に３〜５原子％の
割合でＰｂの一部を置換する。この置換量が３原子％未
満では誘電率の向上効果が期待できず、１０原子％を越
えると耐熱性の劣化という問題が生じる。
って機械的品質係数が高くなる反面、誘電率εｒが低下
する傾向にある。そこで本発明によれば、ＣｒｚＯ３、
ＭｎＯ３を添加した系に対しさらにＢａ、 Ｃａおよび
Ｓｒの酸化物を添加することにより何ら悪影響を及ぼす
ことなく誘電率εｒを高めることができる。Ｂａ、 Ｃ
ａおよびＳｒの酸化物はそれ自体、前述した式（１）で
表されるペロブスカイト型結晶構造においてＡサイトを
形成する。本発明によれば、弐（１）においてＡサイト
であるＰｂに対し３〜１０原子％、特に３〜５原子％の
割合でＰｂの一部を置換する。この置換量が３原子％未
満では誘電率の向上効果が期待できず、１０原子％を越
えると耐熱性の劣化という問題が生じる。
本発明において磁器の製造に際しては、周知の方法が採
用でき、具体的には前述した組成を形成するＰｂｏ、Ｔ
ｉｅ、、ＺｒＯ，、Ｎｂ２Ｏ５，５ｂｚ０３．５ｎＯｚ
等の構成金属元素の各金属酸化物を原料粉末としてそれ
らの割合が前述の範囲になるように秤量混合する。この
時、用いる原料は酸化物粉末の他に炭酸化物やしゅう酸
化物等も使用できる。また、調合に当たっては上記の各
酸化物粉末を組合せて仮焼しＰｂＴｉＯ３やＰｂＺｒＯ
３等の複合酸化物粉末を調整し混合することも当然可能
である。
用でき、具体的には前述した組成を形成するＰｂｏ、Ｔ
ｉｅ、、ＺｒＯ，、Ｎｂ２Ｏ５，５ｂｚ０３．５ｎＯｚ
等の構成金属元素の各金属酸化物を原料粉末としてそれ
らの割合が前述の範囲になるように秤量混合する。この
時、用いる原料は酸化物粉末の他に炭酸化物やしゅう酸
化物等も使用できる。また、調合に当たっては上記の各
酸化物粉末を組合せて仮焼しＰｂＴｉＯ３やＰｂＺｒＯ
３等の複合酸化物粉末を調整し混合することも当然可能
である。
秤量混合した混合粉末はプレス成形、ドクターブレード
法等により所望の形状に生成した後に焼成する。
法等により所望の形状に生成した後に焼成する。
焼成は、１２００−１３４０°Ｃの酸化性雰囲気中で２
〜６時間行う。
〜６時間行う。
得られる焼結体は相対密度９５％以上の高密度体である
ことが波形不良を抑制する上で望ましく、例えば通常の
焼成法により得られた焼結体を熱間静水圧焼成法により
１０００〜１２００°Ｃ１５００〜２０００気圧下の酸
化性雰囲気中で焼成することにより相対密度９７％以上
の焼結体を得ることができる。
ことが波形不良を抑制する上で望ましく、例えば通常の
焼成法により得られた焼結体を熱間静水圧焼成法により
１０００〜１２００°Ｃ１５００〜２０００気圧下の酸
化性雰囲気中で焼成することにより相対密度９７％以上
の焼結体を得ることができる。
以下、本発明を次の例で説明する。
（実施例）
出発原料として、純度９９．５％以上、平均粒径が１．
０〜２．０１！７ｍの市販のＰｂＯ、Ｔｉ０ｚ、ＺｒＯ
□、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ、Ｏ，、ＳｎＯ，、ＣｒｚＯ，、
、Ｍｎ０ｚ、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３および５ｒＣＯ：
＋の各粉末を用いて第１表に示す割合で秤量し、ボール
ミルにて湿式混合後乾燥してこれを９００°Ｃで仮焼し
た。
０〜２．０１！７ｍの市販のＰｂＯ、Ｔｉ０ｚ、ＺｒＯ
□、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｂ、Ｏ，、ＳｎＯ，、ＣｒｚＯ，、
、Ｍｎ０ｚ、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３および５ｒＣＯ：
＋の各粉末を用いて第１表に示す割合で秤量し、ボール
ミルにて湿式混合後乾燥してこれを９００°Ｃで仮焼し
た。
得られた仮焼物をボールミルにて２４時時間式粉砕した
後、有機系粘結剤を添加し、しかる後直径１７ｍｍ、高
さ１ 、５ｍｍの円柱状に加圧成形した。
後、有機系粘結剤を添加し、しかる後直径１７ｍｍ、高
さ１ 、５ｍｍの円柱状に加圧成形した。
得られた成形体を酸化性雰囲気にて１２６０〜１３４゜
°Ｃで６時間焼成した。
°Ｃで６時間焼成した。
焼結体を直径１５ｍｍ、高さ１ｍｍに研磨加工しその両
端面に銀ペーストを焼き付けた。出来上がった素子を８
０°Ｃの絶縁油中に浸漬し、両端面に３ＫＶ／ｍｍの直
流電圧を印加して分極処理した。
端面に銀ペーストを焼き付けた。出来上がった素子を８
０°Ｃの絶縁油中に浸漬し、両端面に３ＫＶ／ｍｍの直
流電圧を印加して分極処理した。
分極後、２４時間経過した素子の特性をインビーアナラ
イザーにより電気機械結合係数（Ｋρ）、機械的品質係
数（Ｑｍ）、比誘電率（Ｃｒ）を測定した。
イザーにより電気機械結合係数（Ｋρ）、機械的品質係
数（Ｑｍ）、比誘電率（Ｃｒ）を測定した。
結果は第１表に示した。
（発明の効果）
以上詳述した通り、本発明の圧電磁器組成物はＰＺＴに
対しくＮｂ−５ｂ−５ｎ）系酸化物を添加した系に対し
Ｃｒ、０．、ＭｎＯ２を添加することにより機械的品質
係数を大幅に向上でき、さらにＰｂの一部をＢａ、Ｃａ
あるいはＳｒで置換することにより比誘電率を向上する
ことができる。これによりフィルタ用として特に４５５
ＫＨｚ帯域の低損失型として高選択性を付与することが
できる。
対しくＮｂ−５ｂ−５ｎ）系酸化物を添加した系に対し
Ｃｒ、０．、ＭｎＯ２を添加することにより機械的品質
係数を大幅に向上でき、さらにＰｂの一部をＢａ、Ｃａ
あるいはＳｒで置換することにより比誘電率を向上する
ことができる。これによりフィルタ用として特に４５５
ＫＨｚ帯域の低損失型として高選択性を付与することが
できる。
特許出願人（６６３）京セラ株式会社
Claims (2)
- （１）下記式 Ｐｂ｛Ｚｒ＿ｘＴｉ＿ｙ（Ｓｎ＿ａＮｂ＿ｂＳｂ＿ｃ）
２｝Ｏ＿３式中、ｘ、ｙ、ｚは ０．４４０≦ｘ≦０．５２０ ０．４００≦ｙ≦０．５１０ ０．０２０≦ｚ≦０．１５０ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、
ａ、ｂ、ｃは、ａ＝１に対し ０．１≦ｂ≦４ ０．１≦ｃ≦４ で表される組成物に対し、Ｃｒ＿２Ｏ＿３および／また
はＭｎＯ＿２を０．３〜１．０重量％を割合で添加する
ことを特徴とする圧電磁器組成物。 - （２）前記組成物中、Ｐｂの３〜１０原子％をＢａ、Ｃ
ａおよびＳｒから選ばれる少なくとも１種で置換した請
求項１記載の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114820A JP2789374B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114820A JP2789374B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412056A true JPH0412056A (ja) | 1992-01-16 |
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1990
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