JPH0656521A - 圧電磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents
圧電磁器組成物及びその製造方法Info
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- JPH0656521A JPH0656521A JP4211588A JP21158892A JPH0656521A JP H0656521 A JPH0656521 A JP H0656521A JP 4211588 A JP4211588 A JP 4211588A JP 21158892 A JP21158892 A JP 21158892A JP H0656521 A JPH0656521 A JP H0656521A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １０ＭＨｚ程度以上の高周波に対応すること
ができ、耐熱衝撃性に優れると共に共振周波数の温度係
数が小く、安定した共振を行なわせることが可能で、更
に、質量負荷用の金属材料を用いなくてもスプリアスを
発生させない厚みすべり閉じ込めモードの圧電セラミッ
クス素子を作製することができ、製造工程の簡素化を可
能とし、コストの削減を図ることができる圧電磁器組成
物及びその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy ）（Ｚｎ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）z Ｔｉ1-zＯ3 （式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞ
れ、０．０５≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１
５、０．０３≦ｚ≦０．１５の範囲の値）で示される組
成を有し、さらにＭｎ化合物を含有している圧電磁器組
成物。
ができ、耐熱衝撃性に優れると共に共振周波数の温度係
数が小く、安定した共振を行なわせることが可能で、更
に、質量負荷用の金属材料を用いなくてもスプリアスを
発生させない厚みすべり閉じ込めモードの圧電セラミッ
クス素子を作製することができ、製造工程の簡素化を可
能とし、コストの削減を図ることができる圧電磁器組成
物及びその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy ）（Ｚｎ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）z Ｔｉ1-zＯ3 （式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞ
れ、０．０５≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１
５、０．０３≦ｚ≦０．１５の範囲の値）で示される組
成を有し、さらにＭｎ化合物を含有している圧電磁器組
成物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電磁器組成物及びその
製造方法、より詳細には電場を加えることにより歪が生
じる性質を利用し、例えば圧電振動子、共振子、発振
子、フィルタ、弾性表面波フィルタ、焦電素子などとし
て使用される耐熱衝撃性に優れた高周波用の圧電磁器組
成物及びその製造方法に関する。
製造方法、より詳細には電場を加えることにより歪が生
じる性質を利用し、例えば圧電振動子、共振子、発振
子、フィルタ、弾性表面波フィルタ、焦電素子などとし
て使用される耐熱衝撃性に優れた高周波用の圧電磁器組
成物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりこの種の圧電磁器材料としては
ＰｂＴｉＯ3 やＰｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ3を主成分とするも
の、あるいはこれら主成分にさらに第２成分、第３成分
としてＰｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3
Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 などを固溶させたものなどが知られてい
る。
ＰｂＴｉＯ3 やＰｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ3を主成分とするも
の、あるいはこれら主成分にさらに第２成分、第３成分
としてＰｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｉ1/3
Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 などを固溶させたものなどが知られてい
る。
【０００３】また、上記した圧電磁器材料のうちＰｂ
（ＴｉＺｒ）Ｏ3 を主成分とし、第２成分、第３成分と
して前記Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 及び前記Ｐｂ
（Ｎｉ1/ 3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 を固溶させ、さらに種々の添
加物を加えることにより、圧電特性及び電気特性が改善
されたものが得られている。
（ＴｉＺｒ）Ｏ3 を主成分とし、第２成分、第３成分と
して前記Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 及び前記Ｐｂ
（Ｎｉ1/ 3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 を固溶させ、さらに種々の添
加物を加えることにより、圧電特性及び電気特性が改善
されたものが得られている。
【０００４】ＰｂＴｉＯ3 は本来キュリー温度が高く、
比誘電率が小さいが、自発歪が大きいため焼結体を得る
ことが困難であり、このためＰｂ位置を変性したＰｂＴ
ｉＯ3 系磁器が種々検討され、例えばＰｂ位置をＮｄで
置換した高周波用圧電材料（特開昭５９−４３１０４号
公報）が提案されている。この高周波用圧電材料は焼結
が容易であり、比誘電率も小さく、ＰｂＴｉＯ3 系の磁
器材料にはない特性を有している。
比誘電率が小さいが、自発歪が大きいため焼結体を得る
ことが困難であり、このためＰｂ位置を変性したＰｂＴ
ｉＯ3 系磁器が種々検討され、例えばＰｂ位置をＮｄで
置換した高周波用圧電材料（特開昭５９−４３１０４号
公報）が提案されている。この高周波用圧電材料は焼結
が容易であり、比誘電率も小さく、ＰｂＴｉＯ3 系の磁
器材料にはない特性を有している。
【０００５】また、厚みすべりエネルギー閉じ込めモー
ドを利用した圧電セラミック素子は主としてＰｂ（Ｔｉ
Ｚｒ）Ｏ3 系が用いられ、図３に示した構成が採用され
ている。図中１０は圧電セラミック基板を示しており、
この圧電セラミック基板１０の両表面に互いに対向して
振動電極１２ａ、１２ｂが形成されている。また、この
振動電極１２ａ、１２ｂはその対向方向が分極軸方向Ｐ
と垂直になるように形成されている。
ドを利用した圧電セラミック素子は主としてＰｂ（Ｔｉ
Ｚｒ）Ｏ3 系が用いられ、図３に示した構成が採用され
ている。図中１０は圧電セラミック基板を示しており、
この圧電セラミック基板１０の両表面に互いに対向して
振動電極１２ａ、１２ｂが形成されている。また、この
振動電極１２ａ、１２ｂはその対向方向が分極軸方向Ｐ
と垂直になるように形成されている。
【０００６】更に、前記圧電セラミックス素子よりさら
に比誘電率が小さく、高い機械的品質係数を有するＰｂ
ＴｉＯ3 系からなる圧電セラミックス素子が特開昭５９
−４３６２０号公報で提案されており、図４に示した構
成がとられている。図中１５は圧電セラミック基板を示
しており、この圧電セラミック基板１５の両表面に互い
に対向して振動電極１４ａ、１４ｂが形成されている。
振動電極１４ａの上面には質量負荷金属１３ａが形成さ
れ、振動電極１４ｂの下面には質量負荷金属１３ｂが形
成されている。また、この振動電極１４ａ、１４ｂはそ
の対向方向が分極軸方向Ｐと垂直になるように形成され
ている。
に比誘電率が小さく、高い機械的品質係数を有するＰｂ
ＴｉＯ3 系からなる圧電セラミックス素子が特開昭５９
−４３６２０号公報で提案されており、図４に示した構
成がとられている。図中１５は圧電セラミック基板を示
しており、この圧電セラミック基板１５の両表面に互い
に対向して振動電極１４ａ、１４ｂが形成されている。
振動電極１４ａの上面には質量負荷金属１３ａが形成さ
れ、振動電極１４ｂの下面には質量負荷金属１３ｂが形
成されている。また、この振動電極１４ａ、１４ｂはそ
の対向方向が分極軸方向Ｐと垂直になるように形成され
ている。
【０００７】これらの質量負荷金属１３ａ、１３ｂはス
プリアスを押えるために取りつけられている。
プリアスを押えるために取りつけられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−４３１０４号公報に開示されたＰｂＴｉＯ3 系磁
器材料は比誘電率（ε33 T ）が５８〜７７０と大きく、
１０ＭＨｚ程度以上の高周波に対して十分対応ができな
いという課題があり、さらに共振子やフィルタとして用
いる場合、周囲の急激な温度変化による熱衝撃に弱く、
また共振周波数の温度係数が大きく、安定した共振を行
なわせることができないという課題もあった。
５９−４３１０４号公報に開示されたＰｂＴｉＯ3 系磁
器材料は比誘電率（ε33 T ）が５８〜７７０と大きく、
１０ＭＨｚ程度以上の高周波に対して十分対応ができな
いという課題があり、さらに共振子やフィルタとして用
いる場合、周囲の急激な温度変化による熱衝撃に弱く、
また共振周波数の温度係数が大きく、安定した共振を行
なわせることができないという課題もあった。
【０００９】また、Ｐｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ3 系の厚みすべ
りエネルギー閉じ込めモードを利用した圧電セラミック
素子を高周波用、例えば１０ＭＨｚ以上で用いる場合、
圧電セラミック素子を１２０μｍ程度以下なるように研
磨する必要があり、研磨中に多くの割れが発生し、不良
率が非常に高くなるという課題があった。
りエネルギー閉じ込めモードを利用した圧電セラミック
素子を高周波用、例えば１０ＭＨｚ以上で用いる場合、
圧電セラミック素子を１２０μｍ程度以下なるように研
磨する必要があり、研磨中に多くの割れが発生し、不良
率が非常に高くなるという課題があった。
【００１０】更に、ＰｂＴｉＯ3 系からなる磁器材料を
用いた圧電セラミック素子は多くのスプリアスが発生す
るため、このスプリアスを抑えるために特開昭５９−４
３６２０号公報に示されたように質量負荷用の金属を付
着させる必要があった。その結果製造工程が煩雑とな
り、コストが高くなるという課題があった。
用いた圧電セラミック素子は多くのスプリアスが発生す
るため、このスプリアスを抑えるために特開昭５９−４
３６２０号公報に示されたように質量負荷用の金属を付
着させる必要があった。その結果製造工程が煩雑とな
り、コストが高くなるという課題があった。
【００１１】本発明は上記した課題に鑑み発明されたも
のであって、１０ＭＨｚ程度以上の高周波に対応するこ
とができ、耐熱衝撃性に優れると共に共振周波数の温度
係数が小さく、安定した共振を行なわせることが可能
で、更に、厚みすべり閉じ込めモードの圧電セラミック
ス素子を作製するのに、質量負荷用の金属材料を用いな
くともスプリアスの発生を抑えることができ、従って製
造工程の簡素化を図ることができ、コストの削減を図る
ことができる圧電磁器組成物及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。
のであって、１０ＭＨｚ程度以上の高周波に対応するこ
とができ、耐熱衝撃性に優れると共に共振周波数の温度
係数が小さく、安定した共振を行なわせることが可能
で、更に、厚みすべり閉じ込めモードの圧電セラミック
ス素子を作製するのに、質量負荷用の金属材料を用いな
くともスプリアスの発生を抑えることができ、従って製
造工程の簡素化を図ることができ、コストの削減を図る
ことができる圧電磁器組成物及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。
【００１２】
【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組成物は、Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄ
x Ｃａy ）（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 （式
中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．０５≦ｘ≦０．１
４、０．０５≦ｙ≦０．１５、０．０３≦ｚ≦０．１５
の範囲の値）で示される組成を有し、さらにＭｎ化合物
を含有していることを特徴とし、また、上記記載の圧電
磁器組成物の製造方法は、Ｐｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＣＯ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ及びＮｂ2 Ｏ5 をそれぞ
れ、（２−３ｘ−２ｙ）：３ｘ：６ｙ：（６−６ｚ）：
２ｚ：２ｚ（式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．０５
≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１５、０．０３≦
ｚ≦０．１５の範囲の値）の比率で配合した原料にＭｎ
Ｏ2 を０．３〜１．５重量％添加し、この後焼結させる
ことを特徴としている。
に本発明に係る圧電磁器組成物は、Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄ
x Ｃａy ）（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 （式
中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．０５≦ｘ≦０．１
４、０．０５≦ｙ≦０．１５、０．０３≦ｚ≦０．１５
の範囲の値）で示される組成を有し、さらにＭｎ化合物
を含有していることを特徴とし、また、上記記載の圧電
磁器組成物の製造方法は、Ｐｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＣＯ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ及びＮｂ2 Ｏ5 をそれぞ
れ、（２−３ｘ−２ｙ）：３ｘ：６ｙ：（６−６ｚ）：
２ｚ：２ｚ（式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．０５
≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１５、０．０３≦
ｚ≦０．１５の範囲の値）の比率で配合した原料にＭｎ
Ｏ2 を０．３〜１．５重量％添加し、この後焼結させる
ことを特徴としている。
【００１３】
【作用】Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy ）（Ｚｎ1/3 Ｎｂ
2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 （式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞ
れ、０．０５≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１
５、０．０３≦ｚ≦０．１５の範囲の値）で示される組
成において各成分の組成範囲を上記のとおりに限定した
理由を以下に述べる。Ｎｄ量が５ａｔｍ％未満では焼結
性が改善されず、緻密なセラミックスが得られず、一方
１４ａｔｍ％より多くなるとキュリー点が低下し、比誘
電率が大きくなって耐熱衝撃性が劣化する。またＣａ量
が５ａｔｍ％未満では温度特性が改善されず、１５ａｔ
ｍ％より多くなるとキューリ点が低下し、耐熱衝撃性が
劣化する。また、Ｔｉ位置をＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 で置換す
ることにより、焼結性が改善され、温度特性の良好な圧
電セラミックスが得られうる。しかし、Ｚｎ1/3 Ｎｂ
2/3 が３ａｔｍ％未満では少なすぎて緻密な圧電セラミ
ックスが得られないため温度特性が改善されない。一方
１５ａｔｍ％より多くなるとキュリー点が低下し、比誘
電率が大きくなって高周波対応が難しくなり、また耐熱
衝撃性、温度特性が共に劣化する。
2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 （式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞ
れ、０．０５≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦０．１
５、０．０３≦ｚ≦０．１５の範囲の値）で示される組
成において各成分の組成範囲を上記のとおりに限定した
理由を以下に述べる。Ｎｄ量が５ａｔｍ％未満では焼結
性が改善されず、緻密なセラミックスが得られず、一方
１４ａｔｍ％より多くなるとキュリー点が低下し、比誘
電率が大きくなって耐熱衝撃性が劣化する。またＣａ量
が５ａｔｍ％未満では温度特性が改善されず、１５ａｔ
ｍ％より多くなるとキューリ点が低下し、耐熱衝撃性が
劣化する。また、Ｔｉ位置をＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 で置換す
ることにより、焼結性が改善され、温度特性の良好な圧
電セラミックスが得られうる。しかし、Ｚｎ1/3 Ｎｂ
2/3 が３ａｔｍ％未満では少なすぎて緻密な圧電セラミ
ックスが得られないため温度特性が改善されない。一方
１５ａｔｍ％より多くなるとキュリー点が低下し、比誘
電率が大きくなって高周波対応が難しくなり、また耐熱
衝撃性、温度特性が共に劣化する。
【００１４】また、Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy ）（Ｚ
ｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 にＭｎ化合物を添加す
るが、このＭｎ化合物がＭｎＯ2 の場合、ＭｎＯ2 量が
０．３重量％未満では耐熱衝撃性が改善されない。一方
１．５重量％より多く添加すると比抵抗率が減少し、分
極処理時に大電流が流れるため分極処理が困難となる。
ｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 にＭｎ化合物を添加す
るが、このＭｎ化合物がＭｎＯ2 の場合、ＭｎＯ2 量が
０．３重量％未満では耐熱衝撃性が改善されない。一方
１．５重量％より多く添加すると比抵抗率が減少し、分
極処理時に大電流が流れるため分極処理が困難となる。
【００１５】
【実施例および比較例】以下、本発明に係る圧電磁器組
成物とその製造方法の実施例を説明する。
成物とその製造方法の実施例を説明する。
【００１６】まず、Ｐｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ
3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5およびＭｎＯ2 を原
料として用い、下記の表１に示した組成になるように秤
量し、ポットミルで湿式混合した。なお、原料はこれら
に限られず最終的に上記酸化物になるものであれば他の
化合物を使用することができる。例えばＰｂ3 Ｏ4 に代
えてＰｂＯ、ＭｎＯ2 に代えてＭｎＣＯ3 などを使用し
てもよい。
3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5およびＭｎＯ2 を原
料として用い、下記の表１に示した組成になるように秤
量し、ポットミルで湿式混合した。なお、原料はこれら
に限られず最終的に上記酸化物になるものであれば他の
化合物を使用することができる。例えばＰｂ3 Ｏ4 に代
えてＰｂＯ、ＭｎＯ2 に代えてＭｎＣＯ3 などを使用し
てもよい。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表１の２】
【００１９】なお、表１におけるＰｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ
3 、ＣａＣＯ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 につい
ては秤量時の各成分のモル比で表わしているが、ＭｎＯ
2 に関してはＰｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｔ
ｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5の総重量に対する重量％で
表わしている。請求項２の範囲外の組成のものについて
は表１中に＊マークを付している。
3 、ＣａＣＯ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 につい
ては秤量時の各成分のモル比で表わしているが、ＭｎＯ
2 に関してはＰｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｔ
ｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5の総重量に対する重量％で
表わしている。請求項２の範囲外の組成のものについて
は表１中に＊マークを付している。
【００２０】前記混合した原料を乾燥させた後、８００
〜１１００℃で約２時間仮焼し、この仮焼物を再び、ポ
ットミルにて粉砕した。この粉末に適量の有機バインダ
（ＰＶＡ）を加え、５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力で１５×１０×１．５ｍｍの板状に形成し、１１６０
〜１２４０℃の温度範囲で約２時間焼成して焼結体を得
た。
〜１１００℃で約２時間仮焼し、この仮焼物を再び、ポ
ットミルにて粉砕した。この粉末に適量の有機バインダ
（ＰＶＡ）を加え、５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力で１５×１０×１．５ｍｍの板状に形成し、１１６０
〜１２４０℃の温度範囲で約２時間焼成して焼結体を得
た。
【００２１】前記焼結体を分析した結果、表２に示した
ようなＰｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy）（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3
）z Ｔｉ1-z Ｏ3 におけるｘ、ｙ及びｚの値で示され
る配合比となっていることが確認された。
ようなＰｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy）（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3
）z Ｔｉ1-z Ｏ3 におけるｘ、ｙ及びｚの値で示され
る配合比となっていることが確認された。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表２の２】
【００２４】なお、請求項１の範囲外の組成のものにつ
いては表２中に＊マークを付した。これら、表１と表２
から原料の混合比が焼結体においてもほぼそのまま維持
されていることが確認された。
いては表２中に＊マークを付した。これら、表１と表２
から原料の混合比が焼結体においてもほぼそのまま維持
されていることが確認された。
【００２５】次に、前記焼結体を１０×５×０．１８ｍ
ｍに切断、研磨した後、表裏面（１０×５ｍｍ面）に電
極を銀蒸着により作製し、室温（２５℃）において比抵
抗率（ρ0 ）、比誘電率（εs ）を測定した。
ｍに切断、研磨した後、表裏面（１０×５ｍｍ面）に電
極を銀蒸着により作製し、室温（２５℃）において比抵
抗率（ρ0 ）、比誘電率（εs ）を測定した。
【００２６】一方、前記焼結体を１０×５×０．５ｍｍ
に切断、研磨した後、両側面（１０×０．５ｍｍ）に銀
ペーストを塗布し、１５０℃、２〜４ｋＶ／ｍｍで５分
間分極処理を施し、この後焼結体の両面に銀蒸着による
電極を形成し、前記分極処理用の銀ペーストを削り落
し、分極方向に０．７５ｍｍ幅で切断し、５×０．７５
×０．１８ｍｍの圧電セラミックス素子を得た。そして
これら素子の共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率と
発振周波数（ｆosc ）の温度特性を測定した。
に切断、研磨した後、両側面（１０×０．５ｍｍ）に銀
ペーストを塗布し、１５０℃、２〜４ｋＶ／ｍｍで５分
間分極処理を施し、この後焼結体の両面に銀蒸着による
電極を形成し、前記分極処理用の銀ペーストを削り落
し、分極方向に０．７５ｍｍ幅で切断し、５×０．７５
×０．１８ｍｍの圧電セラミックス素子を得た。そして
これら素子の共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率と
発振周波数（ｆosc ）の温度特性を測定した。
【００２７】なお、前記熱衝撃の条件は−４０℃で３０
分間保持した後、８５℃で３０分間保持する操作を１サ
イクルとして、１００サイクル繰り返すものとした。ま
た、共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率は下記の数
１式に示したように算出した。
分間保持した後、８５℃で３０分間保持する操作を１サ
イクルとして、１００サイクル繰り返すものとした。ま
た、共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率は下記の数
１式に示したように算出した。
【００２８】
【数１】
【００２９】更に、発振周波数（ｆosc ）の温度特性は
下記の数２式に示したように算出した。
下記の数２式に示したように算出した。
【００３０】
【数２】
【００３１】なお、発振周波数（ｆosc ）は、図１示す
電気回路を４×４ｃｍのガラスエポキシ樹脂基板に形成
し、圧電セラミックス素子２０のみ基板の片面に、他の
ＩＣ２１、抵抗２２、負荷容量Ｃ1 、Ｃ2 をもう一方の
面に取り付け、圧電セラミックス素子２０のみの温度が
変化するよう恒温槽内に入れて測定を行なった。これら
の測定結果を表３に示した。
電気回路を４×４ｃｍのガラスエポキシ樹脂基板に形成
し、圧電セラミックス素子２０のみ基板の片面に、他の
ＩＣ２１、抵抗２２、負荷容量Ｃ1 、Ｃ2 をもう一方の
面に取り付け、圧電セラミックス素子２０のみの温度が
変化するよう恒温槽内に入れて測定を行なった。これら
の測定結果を表３に示した。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表３の２】
【００３４】なお、請求項１の範囲外のものにつては表
３中に＊マークを付した。
３中に＊マークを付した。
【００３５】表３から明らかなように請求項１の範囲内
に含まれている試料Ｎｏ．２〜４、８、９、１１、１
２、１５〜１９、２３のものはＮｄ量が５ａｔｍ以上１
４ａｔｍ％以下であり、Ｃａ量が５ａｔｍ％以上１５ａ
ｔｍ％以下、Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3が３ａｔｍ％以上１５ａ
ｔｍ％以下、ＭｎＯ2 量が０．３重量％以上１．５重量
％以下であり、共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率
が−０．１％以下となり耐熱衝撃性に優れており、また
発振周波数（ｆosc ）の温度特性は０．２％以下となり
共振周波数の温度安定性に優れている。また比誘電率も
小さな値を示している。
に含まれている試料Ｎｏ．２〜４、８、９、１１、１
２、１５〜１９、２３のものはＮｄ量が５ａｔｍ以上１
４ａｔｍ％以下であり、Ｃａ量が５ａｔｍ％以上１５ａ
ｔｍ％以下、Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3が３ａｔｍ％以上１５ａ
ｔｍ％以下、ＭｎＯ2 量が０．３重量％以上１．５重量
％以下であり、共振周波数（ｆr ）の熱衝撃後の変化率
が−０．１％以下となり耐熱衝撃性に優れており、また
発振周波数（ｆosc ）の温度特性は０．２％以下となり
共振周波数の温度安定性に優れている。また比誘電率も
小さな値を示している。
【００３６】請求項１の範囲内に含まれていない試料Ｎ
ｏ．１、５〜７、１０、１３、１４、２０〜２２、２４
〜２８のものの説明を以下に行なう。Ｎｏ．１、２２、
２４のものはＮｄ量が５ａｔｍ％未満であり、焼結性が
悪く、緻密なセラミックが得られなかった。Ｎｏ．５の
ものはＮｄ量が１４ａｔｍ％より大きく、キュリー点が
低下し、耐熱衝撃性が劣っていた。Ｎｏ．６、２１、２
５のものはＣａ量が５ａｔｍ％未満であり、温度特性が
悪かった。Ｎｏ．７、２７のものはＣａ量が１５ａｔｍ
％より多く、キューリ点が低下し、耐熱衝撃性が劣って
いた。Ｎｏ．１０、２８のものはＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 が３
ａｔｍ％未満であり、緻密な圧電セラミックスが得られ
ないため温度特性が劣っていた。Ｎｏ．１３、２６のも
のはＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 が１５ａｔｍ％より大きく、キュ
リー点が低下し、比誘電率が大きくなって高周波対応が
難しくなり、また耐熱衝撃性、温度特性共に劣ってい
た。
ｏ．１、５〜７、１０、１３、１４、２０〜２２、２４
〜２８のものの説明を以下に行なう。Ｎｏ．１、２２、
２４のものはＮｄ量が５ａｔｍ％未満であり、焼結性が
悪く、緻密なセラミックが得られなかった。Ｎｏ．５の
ものはＮｄ量が１４ａｔｍ％より大きく、キュリー点が
低下し、耐熱衝撃性が劣っていた。Ｎｏ．６、２１、２
５のものはＣａ量が５ａｔｍ％未満であり、温度特性が
悪かった。Ｎｏ．７、２７のものはＣａ量が１５ａｔｍ
％より多く、キューリ点が低下し、耐熱衝撃性が劣って
いた。Ｎｏ．１０、２８のものはＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 が３
ａｔｍ％未満であり、緻密な圧電セラミックスが得られ
ないため温度特性が劣っていた。Ｎｏ．１３、２６のも
のはＺｎ1/3 Ｎｂ2/3 が１５ａｔｍ％より大きく、キュ
リー点が低下し、比誘電率が大きくなって高周波対応が
難しくなり、また耐熱衝撃性、温度特性共に劣ってい
た。
【００３７】Ｎｏ．１４のものはＭｎＯ2 量が０．３重
量％未満であり、耐熱衝撃性が劣っており、Ｎｏ．２０
のものは１．５重量％より多く添加されているので比抵
抗率が減少し、分極処理時に大電流が流れるため分極処
理を施すことができなかった。
量％未満であり、耐熱衝撃性が劣っており、Ｎｏ．２０
のものは１．５重量％より多く添加されているので比抵
抗率が減少し、分極処理時に大電流が流れるため分極処
理を施すことができなかった。
【００３８】さらにＮｏ．１、５〜７、１０、１３、１
４、２０〜２２、２４〜２８のものは共振周波数（ｆ
r ）の熱衝撃後の変化率が−０．１％より大きく、耐熱
衝撃性が劣化し、また発振周波数（ｆosc ）の温度特性
は０．２％より大きく、共振周波数の温度安定性も劣っ
ていた。
４、２０〜２２、２４〜２８のものは共振周波数（ｆ
r ）の熱衝撃後の変化率が−０．１％より大きく、耐熱
衝撃性が劣化し、また発振周波数（ｆosc ）の温度特性
は０．２％より大きく、共振周波数の温度安定性も劣っ
ていた。
【００３９】さらに、試料Ｎｏ．１６の圧電磁器組成物
を用いて質量負荷用の金属材料を用いることなく厚みす
べり閉じ込めモードの圧電セラミックス素子を作製し、
周波数特性と減衰量との関係を求めた結果、図２に示す
ような厚みすべりエネルギー閉じ込めモードの波形が得
られた。この波形から質量負荷用金属を用いなくても帯
域内にスプリアスの発生がないことがわかる。
を用いて質量負荷用の金属材料を用いることなく厚みす
べり閉じ込めモードの圧電セラミックス素子を作製し、
周波数特性と減衰量との関係を求めた結果、図２に示す
ような厚みすべりエネルギー閉じ込めモードの波形が得
られた。この波形から質量負荷用金属を用いなくても帯
域内にスプリアスの発生がないことがわかる。
【００４０】上記したように本発明に係る圧電磁器組成
物及びその製造方法を用いれば１０ＭＨｚ程度以上の高
周波に対応することができ、耐熱衝撃性に優れると共に
共振周波数の温度係数が小さく、安定した共振を行なわ
せることが可能な圧電セラミックス素子を作製すること
ができる。更に、質量負荷用の金属材料を用いることな
く、スプリアスの発生しない厚みすべり閉じ込めモード
の圧電セラミックス素子を作製することができ、製造工
程の簡素化を可能とし、コストの削減を図ることができ
る。
物及びその製造方法を用いれば１０ＭＨｚ程度以上の高
周波に対応することができ、耐熱衝撃性に優れると共に
共振周波数の温度係数が小さく、安定した共振を行なわ
せることが可能な圧電セラミックス素子を作製すること
ができる。更に、質量負荷用の金属材料を用いることな
く、スプリアスの発生しない厚みすべり閉じ込めモード
の圧電セラミックス素子を作製することができ、製造工
程の簡素化を可能とし、コストの削減を図ることができ
る。
【００４１】
【発明の効果】本発明に係る圧電磁器組成物にあって
は、比誘電率が小さく、耐熱衝撃性および発振周波数の
温度安定性に優れた高周波用として使用可能な圧電セラ
ミックス素子を作製することができ、特に発振、受信用
部品に使用する高性能の発振子、フィルタの分野におい
て有用である。
は、比誘電率が小さく、耐熱衝撃性および発振周波数の
温度安定性に優れた高周波用として使用可能な圧電セラ
ミックス素子を作製することができ、特に発振、受信用
部品に使用する高性能の発振子、フィルタの分野におい
て有用である。
【００４２】また、本発明の圧電磁器組成物を用いて作
製した厚みすべりエネエルギ−閉じ込めモードの圧電セ
ラミックス素子は質量負荷用金属を使用する工程を省略
することができるのでコストの削減を図ることができ
る。
製した厚みすべりエネエルギ−閉じ込めモードの圧電セ
ラミックス素子は質量負荷用金属を使用する工程を省略
することができるのでコストの削減を図ることができ
る。
【図１】本発明に係る圧電磁器組成物を用いて作製した
素子の発振周波数の温度特性を求めるために用いた装置
の回路図である。
素子の発振周波数の温度特性を求めるために用いた装置
の回路図である。
【図２】本発明に係る圧電磁器組成物の実施例の試料Ｎ
ｏ．１６における周波数特性と減衰量との関係を示すグ
ラフである。
ｏ．１６における周波数特性と減衰量との関係を示すグ
ラフである。
【図３】従来の圧電磁器組成物を用いて作製された圧電
セラミック素子を示した模式的断面図である。
セラミック素子を示した模式的断面図である。
【図４】別の従来の圧電磁器組成物を用いて作製された
圧電セラミック素子を示した模式的断面図である。
圧電セラミック素子を示した模式的断面図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｂ1-3/2x-y（Ｎｄx Ｃａy ）（Ｚｎ
1/3 Ｎｂ2/3 ）z Ｔｉ1-z Ｏ3 （式中、ｘ、ｙ及びｚは
それぞれ、０．０５≦ｘ≦０．１４、０．０５≦ｙ≦
０．１５、０．０３≦ｚ≦０．１５の範囲の値）で示さ
れる組成を有し、さらにＭｎ化合物を含有していること
を特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 Ｐｂ3 Ｏ4 、Ｎｄ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、
ＴｉＯ2 、ＺｎＯ及びＮｂ2 Ｏ5 をそれぞれ、（２−３
ｘ−２ｙ）：３ｘ：６ｙ：（６−６ｚ）：２ｚ：２ｚ
（式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．０５≦ｘ≦０．
１４、０．０５≦ｙ≦０．１５、０．０３≦ｚ≦０．１
５の範囲の値）の比率で配合した原料にＭｎＯ2 を０．
３〜１．５重量％添加し、この後焼結させることを特徴
とする請求項１記載の圧電磁器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211588A JPH0656521A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211588A JPH0656521A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656521A true JPH0656521A (ja) | 1994-03-01 |
Family
ID=16608255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4211588A Pending JPH0656521A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656521A (ja) |
-
1992
- 1992-08-07 JP JP4211588A patent/JPH0656521A/ja active Pending
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