JPH06191934A - 圧電磁器材料 - Google Patents

圧電磁器材料

Info

Publication number
JPH06191934A
JPH06191934A JP4345721A JP34572192A JPH06191934A JP H06191934 A JPH06191934 A JP H06191934A JP 4345721 A JP4345721 A JP 4345721A JP 34572192 A JP34572192 A JP 34572192A JP H06191934 A JPH06191934 A JP H06191934A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
ceramic material
resonance frequency
tio
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4345721A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2874495B2 (ja
Inventor
Yuji Shigeta
祐二 繁田
Yoshio Miyamoto
良夫 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP4345721A priority Critical patent/JP2874495B2/ja
Publication of JPH06191934A publication Critical patent/JPH06191934A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2874495B2 publication Critical patent/JP2874495B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 yPb(Fe1/3Nb2/3)O3 −(1−y){Pba-3x/2(La
1-zNdz)x}TiO3 (式中、x = 0.02〜0.20、y = 0.01〜0.
10、z = 0.02〜1.0 、a =0.9〜1.1 の範囲にある値)を
主成分とし、前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のう
ちPbの一部がCa、Sr、Baの少なくとも一種の元
素により置換され、さらにMnO2を含有している圧電磁器
材料。 【効果】 熱エージング特性が良好で熱衝撃に対する共
振周波数が安定であり、温度による共振周波数の変化が
小さく、温度係数が小さく、さらに焼成時の焼結特性が
改善され、緻密な構造を有して分極特性に優れたPbTiO3
系圧電磁器材料を得ることができる。従って、得られた
圧電磁器材料は、焦電素子、共振子、フィルタ等の用途
に好適に用いられ、特にディジタルICの基準記号や発
振回路に使用する振動子として用いた場合には、優れた
効果を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸鉛(PbTiO3)系の
圧電磁器材料に関し、より詳細には圧電振動子、共振
子、セラミックフィルタ等に用いられる圧電磁器材料に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より圧電磁器材料は、電界を加える
と歪が生じることを利用して圧電材料として用いられて
おり、例えばその用途としては圧電振動子、圧電共振
子、圧電発振子、セラミックフィルタ、弾性表面波フィ
ルタ、焦電素子等が挙げられる。この種の圧電磁器材料
には、周知のようにPbTiO3を主成分とするもの、あるい
はPb(Ti,Zr)O3 を主成分とするものがあり、さらにこれ
らに第2成分あるいは第3成分としてPb(Mn1/3 Nb2/3)O
3 、Pb(Ni1/3 Nb2/3)O3 等を固溶させたものがある。
【0003】これらの中で、PbTiO3系圧電磁器材料はPb
位置を変性したものについて種々検討が加えられてお
り、拡がり方向の振動に比べて厚み方向の振動に大きな
電気機械結合係数を有すると共に、誘電率が小さいとい
う特徴を有する圧電性磁器材料が見い出されている(特
開昭61−236176号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のPbTiO3
系圧電磁器材料においては、熱エージング(経時変化)
特性が劣っており、前記PbTiO3系圧電磁器を高温下に放
置すると時間の経過と共に圧電特性や電気特性が急激に
劣化するという課題があった。
【0005】また、周囲の急激な温度変化(熱衝撃)に
対しても不安定であり、熱衝撃を受けると共振周波数が
変化しやすいという課題もあった。
【0006】さらに、上記したPb(Mn1/3 Nb2/3)O3 等の
添加物を含有するPbTiO3系圧電磁器材料は、焼結しにく
く、緻密構造を得ることが難しいため耐電圧特性が劣化
し、分極しにくいという課題もあった。
【0007】本発明は上記した課題に鑑み発明されたも
のであって、熱エージング特性が良好で熱衝撃に対する
共振周波数が安定しており、さらに焼成時の焼結特性が
改善されることにより、緻密な構造を有して分極特性に
優れるPbTiO3系圧電磁器材料を提供することを目的とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電磁器材料は、yPb(Fe1/3Nb2/3)O3
(1−y){Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 (式中、x = 0.02〜
0.20、y = 0.01〜0.10、z = 0.02〜1.0 、a =0.9〜1.1
の範囲にある値)を主成分とし、前記{Pba-3x/2(La1-zN
dz)x}TiO3 成分のうちPbの一部がCa、Sr、Baの
少なくとも一種の元素により置換され、さらにMnO2を含
有していることを特徴としている(1) 。また本発明に係
る圧電磁器材料は、上記(1) 記載の圧電磁器材料におい
て、前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のうちPbの
一部がCa、Sr、Baの少なくとも一種の元素により
1〜10 mol%置換され、さらにMnO2を0.1 〜 2.0重量%
含有していることを特徴としている(2) 。
【0009】前記した圧電磁器材料において、前記主成
分中のx及びzの値、前記主成分中のyの値、前記主成
分に含有されているMnO2の量、又は前記{Pba-3x/2(La
1-zNdz)x}TiO3 成分中のPbの一部を置換しているC
a、Sr、Baの少なくとも一種の量がそれぞれ前記し
た一定範囲の上下限を超えると、その特性が劣化する。
前記主成分中のxの値は前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO
3 成分のPbと(La1-zNdz)の割合に関係する値であり、
前記xの値が0.02〜0.20の範囲にあるときは磁器の焼結
特性が良好となるが、0.02未満の場合は粒成長が著し
く、緻密な圧電磁器が得られにくくなり、また0.20を超
えた場合は厚み方向振動の電気機械結合係数(Kt)等
の圧電特性が劣下する傾向が生じる。
【0010】前記主成分中yの値は主成分中の二つの成
分であるPb(Fe1/3Nb2/3)O3と{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO
3 の割合に関係する量であり、前記yの値が0.01未満の
場合は熱衝撃をうけた際に共振周波数の変化率が大きく
なり、また0.10を超えた場合は拡がり方向振動の電気機
械結合係数(Kp)が大きくなるため、前記電気機械結
合係数(Kp)と厚み方向振動の電気機械結合係数(K
t)の比であるKt/Kpの値が小さくなり、厚み方向振動
の共振周波数特性が劣化する傾向が生じる。
【0011】前記主成分に含有されているMnO2の量が0.
1 重量%未満の場合は圧電磁器の焼結特性が劣化して緻
密な焼結体が得られにくくなるために厚み方向振動の電
気機械結合係数(Kt)や熱エージング特性が劣化する
傾向が生じ、また2.0 重量%を超えた場合は圧電磁器材
料の比抵抗が小さくなるために分極が困難になる。
【0012】また、前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3
分中のPbの一部を置換したCa、Sr、Baの少なく
とも一種の量が1モル%未満の場合は熱エージング特性
が劣化する傾向が生じ、また10モル%を超えた場合はキ
ュリー点が低下し、圧電特性も劣下する傾向が生じる。
【0013】前記主成分中のzの値は、前記{Pb
a-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のPb位置を置換したLa
1-zNdzの割合に関係する値であり、z=1の場合、すな
わちNdのみの存在でも焼結特性は改善されるが、z量
が0.02未満の場合は共振周波数の温度特性が劣下する傾
向が生じる。
【0014】また、Pbは量的に融通性があるので(La
1-zNdz)x の量から原子価を考慮して補正した上で±0.0
0〜0.10モル、すなわちaの値が0.9〜1.1の範囲
で増減することができる。aの値が1.1を超えた場合
は焼成工程において粒成長が著しいため緻密な圧電磁器
が得られにくくなり、また0.9未満の場合は厚み方向
振動の電気機械結合係数(Kt)等の圧電特性が劣下す
る傾向が生じる。
【0015】
【作用】上記した構成によれば、主成分がyPb(Fe1/3Nb
2/3)O3 −(1−y){Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 (式中、x
= 0.02〜0.20、y = 0.01〜0.10、z = 0.02〜1.0 、a =
0.9〜1.1 の範囲にある値)であり、前記主成分中にPb
(Fe1/3Nb2/3)O3成分を含有しているので、焼結特性が改
善されて緻密な焼結体となり、熱衝撃を受けても共振周
波数の変化が小さくなる。
【0016】また前記主成分中の{Pba-3x/2(La1-zN
dz)x}TiO3 成分において、Pbの一部がCa、Sr、B
aのうちの少なくとも一種によって置換されているの
で、圧電磁器の分極が安定化され、熱エージング特性の
絶対値が小さくなる。
【0017】また前記主成分中の{Pba-3x/2(La1-zN
dz)x}TiO3 成分のうち、Pbの一部がNdにより置換さ
れているので、結晶格子がより等方的になり、温度変化
による結晶の歪の発生が緩和され、共振周波数の温度特
性が良好になる。
【0018】さらに前記主成分中の{Pba-3x/2(La1-zN
dz)x}TiO3 成分のうち、Pbの一部がLa及びNdによ
り置換されているので結晶格子がより等方的になり、粒
子の異方的な粒成長が抑制されて焼結特性が改善され、
またMnO2を含有しているので、前記MnO2が焼結助剤とな
ってさらに焼結特性が改善され、焼結体が緻密構造とな
って分極しやすくなる。
【0019】また上記(1) の圧電磁器材料において、前
記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のうちPbの一部が
Ca、Sr、Baの少なくとも一種の元素により1〜10
mol%置換され、さらにMnO2を0.1 〜 2.0重量%含有し
ている場合、熱エージング特性等がより改善され、より
緻密な焼結体となって分極し易くなる。
【0020】
【実施例及び比較例】以下本発明に係る圧電磁器材料の
実施例を説明する。原料としてPbO (あるいはPb3O
4 )、TiO2、La2O3 、 Nd2O3、CaCO3 、SrCO3、 BaC
O3、Fe2O3 、Nb2O5 、MnO2を用い、下記の表1に示した
組成で秤量し、ポットミルにて湿式混合した。なお、原
料としては、MnO2の代りに最終的に上記酸化物になるよ
うな化合物 、例えばMnCO3 等を用いてもよい。前記湿式
混合の後、脱水乾燥させ、800 〜 1100 ℃で2時間仮焼
した。次いで前記仮焼粉末をさらにポットミル等を用い
て粉砕した後、有機結合剤を加えて、0.5 〜2.0 t/cm2
程度の圧力で直径20mm、厚み1.5 mmの円板状に加圧成型
し、この後1200〜1300℃程度の温度で2時間焼成して圧
電磁器を得た。こうして得られた圧電磁器を厚み0.5mm
に研磨した後、その両面に銀蒸着により電極を形成し、
150 ℃、2〜6KV/mmの条件下で、約10分間分極処理を
施した。
【0021】前記工程により得られた圧電磁器につい
て、それぞれ圧電特性及び電気特性を測定した。すなわ
ち、厚み方向振動の電気機械結合係数(Kt)、厚み方
向振動の共振周波数(fr)の熱衝撃後の変化率、温度
係数及び厚み方向振動の電気機械結合係数(Kt)の熱
エージング特性を測定した。その結果を下記の表1に示
した。
【0022】熱衝撃の条件は、圧電磁器を−40℃まで降
温し、その状態で30分間放置した後80℃まで昇温し、30
分間放置する。前記操作を1サイクルとして同じ操作を
100サイクル繰り返した。
【0023】温度係数の測定は−20℃から80℃の範囲で
行った。
【0024】また熱エージング特性は、各圧電磁器につ
いて、200 ℃、1時間の条件で熱処理する前後の厚み方
向振動の電気機械結合係数(Kt)の変化率で示した。
【0025】なお、共振周波数の温度係数(ppm /℃)
は次式により求めた値である。
【0026】
【数1】
【0027】また、表1中※印は、本発明範囲外となる
比較例のものを示し、それ以外はすべて本発明範囲内で
ある実施例のものを示している。
【0028】
【表1】
【0029】
【表1−2】
【0030】表1から明らかなように、yの値が0、す
なわちPb(Fe1/3Nb2/3)O3をまったく含有していないNo.5
では焼結密度が低く、熱衝撃後の共振周波数の変化量が
大きい。またCa、Sr、Baによる置換が行われてい
ないNo.16 では熱エージング特性が改善されていない。
【0031】MnO2量が多いNo.20 は分極が困難であり、
MnO2を含有していないNo.15 は熱衝撃後の共振周波数変
化率、熱エージング特性ともに改善されていない。xの
値が0、すなわちLa、Ndをまったく含有していない
No.26 や、Pb量が多いNo.27 はともに焼結が困難であ
った。
【0032】またPbO量が少ないNo.31 では熱衝撃後
の共振周波数の変化率、熱エージング特性ともに改善さ
れていない。
【0033】zの値が0、すなわちNdを含有していな
いNo.24 は温度係数が大きい。
【0034】これらの比較例に対して、本発明の範囲内
にあるものは、表1から明らかなように厚み方向振動の
電気機械結合係数(Kt)、厚み方向振動の共振周波数
(fr)の熱衝撃後の変化率、温度係数及び厚み方向振
動の電気機械結合係数(Ktの熱エージング特性のいず
れも良好な値を示している。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る圧電磁
器材料にあっては、yPb(Fe1/3Nb2/3)O3 −(1−y){Pb
a-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 (式中、x = 0.02〜0.20、y =
0.01〜0.10、z = 0.02〜1.0 、a =0.9〜1.1 の範囲に
ある値)を主成分とし、前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO
3 成分のうちPbの一部がCa、Sr、Baの少なくと
も一種の元素により置換され、さらにMnO2を含有してい
るので、熱エージング特性が良好で熱衝撃に対する共振
周波数が安定であり、温度による共振周波数の変化が小
さく、温度係数が小さく、さらに焼成時の焼結特性が改
善され、緻密な構造を有して分極特性に優れたPbTiO3
圧電磁器材料を得ることができる。
【0036】また上記(1) の圧電磁器材料において、前
記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のうちPbの一部が
Ca、Sr、Baの少なくとも一種の元素により1〜10
mol%置換され、さらにMnO2を0.1 〜 2.0重量%含有し
ている場合、熱エージング特性等がより改善され、より
緻密な焼結体となり、分極し易いPbTiO3系圧電磁器材料
を得ることができる。
【0037】従って、得られた圧電磁器材料は、焦電素
子、共振子、フィルタ等の用途に好適に用いられ、特に
ディジタルICの基準記号や発振回路に使用する振動子
として用いた場合には、優れた効果を発揮する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 yPb(Fe1/3Nb2/3)O3 −(1−y){Pb
    a-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 (式中、x = 0.02〜0.20、y =
    0.01〜0.10、z = 0.02〜1.0 、a =0.9〜1.1 の範囲に
    ある値)を主成分とし、前記{Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO
    3 成分のうちPbの一部がCa、Sr、Baの少なくと
    も一種の元素により置換され、さらにMnO2を含有してい
    ることを特徴とする圧電磁器材料。
  2. 【請求項2】 {Pba-3x/2(La1-zNdz)x}TiO3 成分のうち
    Pbの一部がCa、Sr、Baの少なくとも一種の元素
    により1〜10 mol%置換され、さらにMnO2を0.1 〜 2.0
    重量%含有していることを特徴とする請求項1記載の圧
    電磁器材料。
JP4345721A 1992-12-25 1992-12-25 圧電磁器材料 Expired - Fee Related JP2874495B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4345721A JP2874495B2 (ja) 1992-12-25 1992-12-25 圧電磁器材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4345721A JP2874495B2 (ja) 1992-12-25 1992-12-25 圧電磁器材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06191934A true JPH06191934A (ja) 1994-07-12
JP2874495B2 JP2874495B2 (ja) 1999-03-24

Family

ID=18378519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4345721A Expired - Fee Related JP2874495B2 (ja) 1992-12-25 1992-12-25 圧電磁器材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2874495B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2874495B2 (ja) 1999-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100282598B1 (ko) 압전 세라믹 조성물
KR100379202B1 (ko) 압전 세라믹 조성물 및 그 조성물을 사용하는 압전 세라믹 소자
JP3654408B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3671791B2 (ja) 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子
JP2002255641A (ja) 圧電磁器および圧電素子
JP3864840B2 (ja) 圧電磁器組成物、圧電セラミック素子および圧電磁器組成物の製造方法
JP3125624B2 (ja) 圧電磁器
JP3613140B2 (ja) 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子
JPH06263535A (ja) 圧電磁器
JPH09132456A (ja) 圧電磁器
JP2737451B2 (ja) 圧電磁器材料
JP2874495B2 (ja) 圧電磁器材料
JP3912098B2 (ja) 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子
JP3114886B2 (ja) 圧電セラミックス
JP2910338B2 (ja) 圧電性磁器組成物
JP3257047B2 (ja) 圧電磁器
JP3257046B2 (ja) 圧電磁器
JP3097217B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3232667B2 (ja) 圧電磁器
JP3106507B2 (ja) 圧電性磁器組成物
JP2910339B2 (ja) 圧電磁器組成物
JPH06256061A (ja) 圧電磁器
JPH06252468A (ja) 圧電磁器
JPH0517220A (ja) 圧電性磁器組成物
JPH05221717A (ja) 圧電磁器組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981215

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees