JPH07291727A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH07291727A JPH07291727A JP6084512A JP8451294A JPH07291727A JP H07291727 A JPH07291727 A JP H07291727A JP 6084512 A JP6084512 A JP 6084512A JP 8451294 A JP8451294 A JP 8451294A JP H07291727 A JPH07291727 A JP H07291727A
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- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric ceramic
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- ceramic composition
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温焼成可能で安定した圧電特性を示す圧電
磁器組成物を提供することを目的とするものである。 【構成】 本発明の圧電磁器組成物はＰｂ（Ｓｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）A（Ｚｎ1/3Ｎｂ 2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但しＡ＝
０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０７，Ｃ＝
０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４；Ａ＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ＝１）で表される主成分にＣｕＯ：０．０５〜
０．７０重量％とＣｒ2Ｏ3：０．０５〜０．３０重量％
添加含有させたものである。
磁器組成物を提供することを目的とするものである。 【構成】 本発明の圧電磁器組成物はＰｂ（Ｓｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）A（Ｚｎ1/3Ｎｂ 2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但しＡ＝
０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０７，Ｃ＝
０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４；Ａ＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ＝１）で表される主成分にＣｕＯ：０．０５〜
０．７０重量％とＣｒ2Ｏ3：０．０５〜０．３０重量％
添加含有させたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば発振子、フィル
タ、表面波素子などに適した圧電磁器組成物に関するも
のである。
タ、表面波素子などに適した圧電磁器組成物に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より圧電磁器組成物としてはチタン
酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシ
ウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニ
オブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器などがあり、使用目的
に応じて種々の改良がなされてきた。
酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシ
ウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニ
オブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器などがあり、使用目的
に応じて種々の改良がなされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の圧電磁器組成物の焼成温度は１２００〜１３００℃と
高く、この焼成温度を下げるために微粒子原料を使用し
たとしても、焼成温度は１１００℃を下ることはなかっ
た。したがって焼成時の酸化鉛の蒸発が著しく、緻密化
が阻害されたり、また仮に十分な焼結がなされたとして
も組成のばらつきを生じやすく、結果的に磁器の圧電特
性がばらつくという問題点を有していた。
の圧電磁器組成物の焼成温度は１２００〜１３００℃と
高く、この焼成温度を下げるために微粒子原料を使用し
たとしても、焼成温度は１１００℃を下ることはなかっ
た。したがって焼成時の酸化鉛の蒸発が著しく、緻密化
が阻害されたり、また仮に十分な焼結がなされたとして
も組成のばらつきを生じやすく、結果的に磁器の圧電特
性がばらつくという問題点を有していた。
【０００４】さらに従来の圧電磁器組成物では温度が上
昇した場合にキューリー点よりも約１００℃も低い温度
より徐々に熱による分極劣化を生じ、それに伴って圧電
特性も低下することから圧電磁器の使用上限温度がキュ
ーリー点よりも遙かに低い２００℃付近に限定されると
いう問題点を有していた。
昇した場合にキューリー点よりも約１００℃も低い温度
より徐々に熱による分極劣化を生じ、それに伴って圧電
特性も低下することから圧電磁器の使用上限温度がキュ
ーリー点よりも遙かに低い２００℃付近に限定されると
いう問題点を有していた。
【０００５】一方従来のセラミックフィルター、セラミ
ック発振子等の圧電共振子応用部品ではリード線付き樹
脂モールドタイプやプラスティックケーシングタイプが
主流であり半田付け実装時の圧電素子温度は２００℃以
下に抑えられていたが、最近増えてきている表面実装タ
イプのチップ部品では半田付け実装時に圧電素子自体が
２５０℃近くの高温にさらされるため従来の圧電材料で
は対応できなかった。また従来の圧電磁器組成物は共振
周波数の変化率
ック発振子等の圧電共振子応用部品ではリード線付き樹
脂モールドタイプやプラスティックケーシングタイプが
主流であり半田付け実装時の圧電素子温度は２００℃以
下に抑えられていたが、最近増えてきている表面実装タ
イプのチップ部品では半田付け実装時に圧電素子自体が
２５０℃近くの高温にさらされるため従来の圧電材料で
は対応できなかった。また従来の圧電磁器組成物は共振
周波数の変化率
【０００６】
【外１】
【０００７】が±０．２％以上あり実用上大きな問題と
なっていた。
なっていた。
【０００８】さらに従来の圧電磁器組成物は実用上に重
要な信頼性の一つである温度サイクル前後で共振周波数
が変化するという問題があった。これにより動作時と非
動作時での内部温度変化の大きな電子機器に上記圧電磁
器組成物を使用した発振子、フィルター等の電子デバイ
スを搭載すると周波数がずれて誤動作する危険性を内在
していた。
要な信頼性の一つである温度サイクル前後で共振周波数
が変化するという問題があった。これにより動作時と非
動作時での内部温度変化の大きな電子機器に上記圧電磁
器組成物を使用した発振子、フィルター等の電子デバイ
スを搭載すると周波数がずれて誤動作する危険性を内在
していた。
【０００９】本発明は上記従来の問題を解決し、低温焼
成可能な圧電特性の安定した優れた圧電磁器組成物を提
供することを目的とするものである。
成可能な圧電特性の安定した優れた圧電磁器組成物を提
供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧電磁器組成物は一般式Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ
2/3）A（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但しＡ＝
０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０７，Ｃ＝
０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４；Ａ＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ＝１）で表される主成分にＣｕＯ：０．０５〜
０．７０重量％とＣｒ2Ｏ3：０．０５〜０．３０重量％
を添加含有させたものである。
に本発明の圧電磁器組成物は一般式Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ
2/3）A（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但しＡ＝
０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０７，Ｃ＝
０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４；Ａ＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ＝１）で表される主成分にＣｕＯ：０．０５〜
０．７０重量％とＣｒ2Ｏ3：０．０５〜０．３０重量％
を添加含有させたものである。
【００１１】
【作用】主成分に副成分としてＣｕＯを０．０５〜０．
７０重量％添加することにより組成物の焼成温度を低下
させると同時に結晶粒成長を抑制し、気孔率を下げるこ
とができる。その結果、弾性波の減衰率が低下し圧電特
性が向上する。またＣｒ 2Ｏ3を０．０５〜０．３０重量
％を添加することにより熱サイクル前後での共振周波数
および圧電特性の経時変化を少なくすることができる。
７０重量％添加することにより組成物の焼成温度を低下
させると同時に結晶粒成長を抑制し、気孔率を下げるこ
とができる。その結果、弾性波の減衰率が低下し圧電特
性が向上する。またＣｒ 2Ｏ3を０．０５〜０．３０重量
％を添加することにより熱サイクル前後での共振周波数
および圧電特性の経時変化を少なくすることができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例について具体的に説明
する。
する。
【００１３】原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ｓ
ｎＯ2，ＺｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｕＯ，Ｃｒ2Ｏ3を（表
１）の組成となるように正確に秤量し、ボールミルによ
りよく混合した。
ｎＯ2，ＺｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｕＯ，Ｃｒ2Ｏ3を（表
１）の組成となるように正確に秤量し、ボールミルによ
りよく混合した。
【００１４】
【表１】
【００１５】次に前記混合物を８５０℃の温度で仮焼
し、さらにボールミルにより粉砕した。これを乾燥した
後、結合剤としてポリビニールアルコール水溶液を加
え、造粒し、そして１ton／cm2の圧力で加圧成形し、直
径２０mm−厚み１mmの成形体を得た。ここで得られた成
形体を閉炉中で１０００〜１２５０℃の温度で１時間焼
成し、得られた圧電磁器より図１に示すように円板拡が
り振動共振子を以下のように作成した。
し、さらにボールミルにより粉砕した。これを乾燥した
後、結合剤としてポリビニールアルコール水溶液を加
え、造粒し、そして１ton／cm2の圧力で加圧成形し、直
径２０mm−厚み１mmの成形体を得た。ここで得られた成
形体を閉炉中で１０００〜１２５０℃の温度で１時間焼
成し、得られた圧電磁器より図１に示すように円板拡が
り振動共振子を以下のように作成した。
【００１６】円板状の圧電磁器１をラッピングにより磁
器厚みを０．５mmとした後両面に振動電極２として銀電
極を焼き付け、１００℃のシリコンオイル中で３kV／mm
の直流電界を３０分間印加し分極処理し、共振子を得
た。これらの試料につき密度ρ、誘電率ε33 T／ε0、電
気機械結合係数ＫP、機械的品質係数Ｑmおよび共振周波
数変化率
器厚みを０．５mmとした後両面に振動電極２として銀電
極を焼き付け、１００℃のシリコンオイル中で３kV／mm
の直流電界を３０分間印加し分極処理し、共振子を得
た。これらの試料につき密度ρ、誘電率ε33 T／ε0、電
気機械結合係数ＫP、機械的品質係数Ｑmおよび共振周波
数変化率
【００１７】
【外２】
【００１８】を測定した。耐熱性は共振子を各種温度で
１５分間保持しＫPの値が初期値の９０％以上の値を示
す温度の最大値とした。また温度サイクル（−４０℃，
３０min⇔８０℃，３０min；１００サイクル）前後での
共振周波数の変動ｆrドリフト（（ｆr−ｆr 0）／ｆr 0の
値；％）も上記円板共振子により測定した。
１５分間保持しＫPの値が初期値の９０％以上の値を示
す温度の最大値とした。また温度サイクル（−４０℃，
３０min⇔８０℃，３０min；１００サイクル）前後での
共振周波数の変動ｆrドリフト（（ｆr−ｆr 0）／ｆr 0の
値；％）も上記円板共振子により測定した。
【００１９】これらの測定結果を圧電磁器の最大緻密化
温度（焼成温度）とともに（表２）に示す。
温度（焼成温度）とともに（表２）に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】（表２）を見るとわかるように本発明の圧
電磁器組成物は焼成温度が１１００℃以下と低く、共振
周波数の変化率
電磁器組成物は焼成温度が１１００℃以下と低く、共振
周波数の変化率
【００２２】
【外３】
【００２３】と温度サイクル前後で共振周波数の変化率
ｆrドリフトもそれぞれ±０．２％以下と０．２％以下
で小さく安定している。
ｆrドリフトもそれぞれ±０．２％以下と０．２％以下
で小さく安定している。
【００２４】その上耐熱温度も２５５〜２７０℃と従来
よりずっと高い。本発明の圧電磁器組成物の主成分にお
いてＡ＝０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０
７，Ｃ＝０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４
と限定した理由は次の通りである。即ちＡ＜０．０１で
は圧電性が低く（ＫP＜０．１）、Ａ＞０．０５では耐
熱性および共振周波数温度特性が悪くなるためであり、
Ｂ＜０．０１では圧電性が低く（ＫP＜０．１）、Ｂ＞
０．０７では耐熱性が低下するためである。そしてＣ＜
０．４３では共振周波数温度特性が悪くなり、Ｃ＞０．
５２では圧電性が低い（ＫP＜０．１）ためであり、Ｄ
＜０．４５では圧電性が低い（ＫP＜０．１）ため、Ｄ
＞０．５４では圧電性が低下するとともに共振周波数温
度特性が悪くなるためである。
よりずっと高い。本発明の圧電磁器組成物の主成分にお
いてＡ＝０．０１〜０．０５，Ｂ＝０．０１〜０．０
７，Ｃ＝０．４３〜０．５２，Ｄ＝０．４５〜０．５４
と限定した理由は次の通りである。即ちＡ＜０．０１で
は圧電性が低く（ＫP＜０．１）、Ａ＞０．０５では耐
熱性および共振周波数温度特性が悪くなるためであり、
Ｂ＜０．０１では圧電性が低く（ＫP＜０．１）、Ｂ＞
０．０７では耐熱性が低下するためである。そしてＣ＜
０．４３では共振周波数温度特性が悪くなり、Ｃ＞０．
５２では圧電性が低い（ＫP＜０．１）ためであり、Ｄ
＜０．４５では圧電性が低い（ＫP＜０．１）ため、Ｄ
＞０．５４では圧電性が低下するとともに共振周波数温
度特性が悪くなるためである。
【００２５】また副成分であるＣｕＯの添加含有量を
０．０５〜０．７０重量％としたのは０．０５重量％未
満では焼成温度が１２００℃以上必要となり、粒成長が
顕著となって圧電特性が低下し、逆に０．７０重量％を
越えて添加した場合には絶縁抵抗が低下し分極が困難に
なることによる。Ｃｒ2Ｏ3の添加含有量を０．０５〜
０．３０重量％としたのは０．０５重量％未満では温度
サイクル前後での共振周波数の変化率が０．２％以上と
大きくなり、０．３０重量％を越えた場合では圧電特性
が低下するためである。
０．０５〜０．７０重量％としたのは０．０５重量％未
満では焼成温度が１２００℃以上必要となり、粒成長が
顕著となって圧電特性が低下し、逆に０．７０重量％を
越えて添加した場合には絶縁抵抗が低下し分極が困難に
なることによる。Ｃｒ2Ｏ3の添加含有量を０．０５〜
０．３０重量％としたのは０．０５重量％未満では温度
サイクル前後での共振周波数の変化率が０．２％以上と
大きくなり、０．３０重量％を越えた場合では圧電特性
が低下するためである。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧電磁器組成物
は、低温焼成可能で、共振周波数の温度による変化率も
小さく、安定した圧電特性をもち、その上耐熱温度も高
いので、発振子、フィルタ、表面波素子等、幅広く使用
することができる。
は、低温焼成可能で、共振周波数の温度による変化率も
小さく、安定した圧電特性をもち、その上耐熱温度も高
いので、発振子、フィルタ、表面波素子等、幅広く使用
することができる。
【図１】円板拡がり振動共振子の斜視図
１ 圧電磁器 ２ 振動電極
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）A（Ｚｎ
1/3Ｎｂ2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但しＡ＝０．０１〜０．
０５，Ｂ＝０．０１〜０．０７，Ｃ＝０．４３〜０．５
２，Ｄ＝０．４５〜０．５４；Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１）で
表される主成分に、ＣｕＯ：０．０５〜０．７０重量％
とＣｒ2Ｏ3：０．０５〜０．３０重量％とを添加含有さ
せてなることを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084512A JPH07291727A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084512A JPH07291727A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07291727A true JPH07291727A (ja) | 1995-11-07 |
Family
ID=13832701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6084512A Pending JPH07291727A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07291727A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798052A (en) * | 1995-12-20 | 1998-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP6084512A patent/JPH07291727A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798052A (en) * | 1995-12-20 | 1998-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
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