JPH07330425A - 圧電フィルタ用磁器組成物 - Google Patents

圧電フィルタ用磁器組成物

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JPH07330425A
JPH07330425A JP6144005A JP14400594A JPH07330425A JP H07330425 A JPH07330425 A JP H07330425A JP 6144005 A JP6144005 A JP 6144005A JP 14400594 A JP14400594 A JP 14400594A JP H07330425 A JPH07330425 A JP H07330425A
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JP
Japan
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weight
composition
piezoelectric filter
molded body
sb2o3
Prior art date
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JP6144005A
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English (en)
Inventor
Yuuki Warashina
祐紀 藁科
Hirobumi Ozeki
博文 尾関
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的品質係数が500未満であって、バラ
ツキが小さく安定しており、しかも長時間高湿度雰囲気
に晒した後もその変動率が小さく、優れた圧電性能が維
持される圧電フィルタ用磁器組成物を提供する。 【構成】 Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 (0.48≦
x≦0.56)+α重量%Sb2 3 において、0<α
≦3.0の組成になるように、各原料粉末PbO、Zr
2 、TiO2 及びSb2 3 を秤量し、振動ミル内で
混合、粉砕した後、大気雰囲気中、750℃で2時間仮
焼し、その後、仮焼物を粉砕、凍結乾燥し、得られた乾
燥粉末を用いて加圧成形によって成形体を得た。次い
で、この成形体を2枚のペレット間に挟持し、電気炉中
で、大気雰囲気下、1225℃で2時間焼成して圧電フ
ィルタ用磁器組成物を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性に優れる圧電フ
ィルタ用磁器組成物(以下、単に圧電磁器組成物とい
う。)に関する。本発明は、各種の無線通信機等に用い
られる梯子型圧電フィルタ等に利用される。
【0002】
【従来の技術】従来の梯子型圧電フィルタは、特に自動
車用電話、ポケットベル等のように位相変調方式の移動
無線機に用いられる場合には、群遅延特性の良好なもの
が要求されている。群遅延特性の面からフィルタに用い
られる共振器は、機械的品質係数(以下、Qmとい
う。)が500以下と小さい圧電磁器組成物が要求され
ている。このような要求を満たす圧電磁器組成物として
は、Qmが450程度と小さいチタン酸ジルコン酸鉛に
酸化クロム(Cr2 3 )を添加したもの、例えば(P
0.95Sr0.05)(Zr0.48Ti0.52)O3 に、Cr2
3 を0.7重量%程度添加含有してなる圧電磁器組成
物が推奨されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のCr2
3 を含む圧電磁器組成物によって構成した共振子は、
高湿度雰囲気に長時間晒されると、その電気的特性が著
しく劣化するという問題点がある。
【0004】本発明は上記欠点を克服するものであり、
圧電磁器組成物の原料に特定量のSb2 3 又はWO3
を添加することにより、耐湿性に優れた圧電磁器組成物
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この種の
圧電磁器組成物について種々検討した結果、その原料に
適量のSb2 3 又はWO3 を添加することにより、得
られる圧電磁器組成物の耐湿性が向上することを見出
し、本発明を完成するに至った。第1発明の圧電磁器組
成物は、Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 (但し、0.4
8≦x≦0.56)を主成分とし、これに上記Pb(Z
x ・Ti1-x )O3 100重量%に対して3重量%以
下(0重量%は含まない。)のSb2 3 が添加含有さ
れたことを特徴とする。
【0006】また、第2発明は、第1発明の圧電磁器組
成物からなる焼結体を、特定の高湿度雰囲気下に晒した
後のQmの変動率が特定の小さい値以下であることを特
徴とする。更に第3発明は、Sb2 3 に代えてWO3
を使用し、第2発明と同様の試験条件によるQmの変動
率が特定の小さい値以下であることを特徴とする。
【0007】上記「Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 」は
PZTとしてよく知られたチタン酸ジルコン酸鉛である
が、チタン酸鉛とジルコン酸鉛の両組成のほぼ中央部
に、電気機械結合係数、誘電率及び圧電定数が最大とな
る点があり、本発明でも、0.48≦x≦0.56の範
囲のものを使用する。また、「Sb2 3 」の添加量が
3重量%を越えると、電気機械結合係数が低下し好まし
くなく、「WO3 」の添加量が3重量%を越えると、Q
mの変動率が大きくなる傾向にあり好ましくない。
【0008】
【作用】Sb2 3 は、磁器のQmを低下させ、電気機
械結合係数及び誘電率を高めるとともに、結晶粒の成長
を促進するため、焼結体は閉気孔の多い構造となり、粒
境界の結合力が強化される。これは破壊様式が粒内破壊
となることによっても裏付けられる。更に、Cr2 3
を添加した場合のような、水分子と易反応性の副生成酸
化物〔クロム酸鉛(Pb2 CrO5 )〕も生じ難い。こ
のような組成、構造上の理由から、本発明の圧電磁器組
成物からなる焼結体では、焼結体内部への水分子の侵入
或いは副生成酸化物への水分子の吸着等を生ずることが
なく、優れた耐湿性が発現するものと考えられる。
【0009】一方、WO3 の場合も、磁器のQmを低下
させ、電気機械結合係数等を高める点では同様の効果を
奏し、また、耐湿性においてもSb2 3 と同様優れた
性能の磁器組成物が得られる。これはSb2 3 と同
様、水分子と易反応性の副生成酸化物〔クロム酸鉛(P
2 CrO5 )〕が生じ難いという理由によるものであ
る。
【0010】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例 Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 +α重量%Sb2 3
おいて、xが0.48、0.52及び0.56、αが
0.5、1.0並びに3.0の組成になるように、各原
料粉末PbO、ZrO2 、TiO2 及びSb2 3 を秤
量した。その後、15mmφのアルミナボールを使用し
て、振動ミル内で混合し、3時間一次粉砕した後、大気
雰囲気中、750℃で2時間仮焼した。次いで、この仮
焼物に適量の有機バインダーと水を加え、15mmφの
アルミナボールにより23時間湿式粉砕した。その後、
凍結乾燥(器内圧:0.4Torr、凍結温度:−20
℃、乾燥温度:50℃、乾燥時間:20時間)により乾
燥した。この乾燥粉末を用い加圧成形(成形圧力:1.
2t/cm2 )によって直径が25mm、厚さが2mm
の成形体を得た。
【0011】一方、多量のPbとZrよりなるペレット
(組成補償用成形体:直径25mm×厚さ1mm)を作
製し、この2枚のペレット間に前記成形体を挟持し、電
気炉中で、大気雰囲気下、1225℃の温度で2時間焼
成して焼結体を得た。この焼結体の表裏面を精密研磨
し、厚さ1.0±0.01mmとし、その上に焼付温度
720℃で銀電極を焼付けた。次いで、これを80℃の
絶縁オイル中において30kv/cmの直流電圧を15
分間印加して分極したものを試料としてQm他諸特性の
測定を行った。
【0012】Qmの測定は、共振−反共振法に基づき、
インピーダンスアナライザーを用いて行った。また、耐
湿試験は、試料を60℃、相対湿度95%の雰囲気下に
1010時間静置した後のQmを上記と同様にして測定
し、その初期値に対する変動率によって評価した。尚、
WO3 の場合は、上記実施例においてSb2 3 をWO
3 に代えた他はまったく同様にして(但し、xが0.5
2の場合のみ)焼結体を得、静置時間を819時間とし
た他は同様の方法で耐湿試験を行った。また、比較のた
めSb2 3 に代えてCr2 3 を使用し、同様にして
焼結体を製造し、静置時間を500時間とした以外はS
2 3 の場合と同様にして耐湿試験を行った。
【0013】Sb2 3 、WO3 及びCr2 3 を添加
した場合のQmの値をそれぞれ図1、図2並びに図3に
示す。また、高湿度雰囲気に晒した後のQm(Qmhと
する。)の、初期値(Qmiとする。)に対する変化率
〔(Qmh−Qmi)/Qmi×100(%)〕を図4
(Sb2 3 を添加した場合)、図5(WO3 を添加し
た場合)並びに図6(Cr2 3 を添加した場合)に示
す。尚、図5のWO3 添加におけるQmの変動率は、x
が0.52及び0.56の場合のみとした。
【0014】各測定は最大3回行っており、図1、図2
及び図3ではその平均値を示しているが、図4、図5並
びに図6ではそれぞれの測定値をそのままプロットして
いる。各図において、○(●)はxが0.48、△
(▲)はxが0.52及び□(■)はxが0.56の場
合の結果である。
【0015】圧電磁器組成物のQmは、低ければ低いほ
ど群遅延時間特性の平坦性が改善される。しかし、あま
りに低い場合は挿入損失が増え、選択度が悪化するため
80〜300の範囲が望ましいが、上記の結果によれ
ば、Sb2 3 、WO3 いずれを添加した場合も、その
Qmの初期値は図1及び図2に示すように多くの場合に
500未満である。Sb2 3 を配合した場合のQm
は、添加量にかかわりなく200前後の値となってお
り、また、xの値によるQm値の差も非常に小さく、S
2 3 を添加した圧電磁器組成物は、初期段階からフ
ィルタ素子用の圧電磁器組成物としてより好適なもので
あることが分かる。一方、WO3 の場合は添加量によら
ず100程度とQmは極めて低く、群遅延時間特性の平
坦性が非常に優れていることが分かる。
【0016】更に、耐湿試験の結果では、Sb2 3
添加した場合は、図4に示すように一部にQmのやや大
きな変動がみられ、湿度の影響がうかがえるが、xの値
及び添加量によらず、総じてその変動率は初期値の15
%以内であり、好適な数値範囲に安定している。このこ
とからSb元素は湿度特性劣化を抑制する元素であるこ
とが分かる。また、WO3 を添加した場合は、図5に示
すように添加量によって変動率の絶対値にやや差がある
が、最も変動率の大きいxが0.52、添加量が3重量
%の場合でも−15%以下であり、耐湿性に優れている
ことが分かる。これに対して、Cr2 3 を添加した場
合は、図6に示すように極く一部にQmの変動の小さい
結果が得られているが、大部分のx及び添加量範囲でQ
mが大きく変動しており、しかもそのバラツキの範囲も
広く、Cr元素は湿度特性劣化を抑制する効果が非常に
低いことが分かる。
【0017】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。
【0018】
【発明の効果】第1発明の圧電磁器組成物は、Qm等の
圧電特性に優れ、特に高湿度下に長時間晒された後も、
PZTの組成或いはSb2 3 の添加量によらず、Qm
の初期値に対する変動率が小さく、良好な圧電特性が維
持される。また、第2発明の圧電磁器組成物は特に優れ
た耐湿性を有するものである。更に、第3発明のWO3
を添加した組成物の場合は、Sb2 3 を添加した場合
に比べより低いQmを有するが、耐湿性は同様に優れて
おり、これらの圧電磁器組成物よりなる共振子が組み込
まれた圧電フィルタでは、その優れた特性が劣化するこ
となく長期間維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】Sb2 3 を添加して得られた焼結体におい
て、x及びSb2 3 の添加量とQmとの関係を示すグ
ラフである。
【図2】WO3 を添加して得られた焼結体において、x
及びWO3 の添加量とQmとの関係を示すグラフであ
る。
【図3】Cr2 3 を添加して得られた焼結体におい
て、x及びCr2 3 の添加量とQmとの関係を示すグ
ラフである。
【図4】Sb2 3 を添加して得られた焼結体の耐湿試
験後の、x及びSb2 3 の添加量とQmの変化率との
関係を示すグラフである。
【図5】WO3 を添加して得られた焼結体の耐湿試験後
の、x及びWO3 の添加量とQmの変化率との関係を示
すグラフである。
【図6】Cr2 3 を添加して得られた焼結体の耐湿試
験後の、x及びCr2 3 の添加量とQmの変化率との
関係を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 (但し、
    0.48≦x≦0.56)を主成分とし、これに上記P
    b(Zrx ・Ti1-x )O3 100重量%に対して3重
    量%以下(0重量%は含まない。)のSb2 3 が添加
    含有されたことを特徴とする圧電フィルタ用磁器組成
    物。
  2. 【請求項2】 下記の試験条件によって測定した機械的
    品質係数(Qm)の、下記の式によって表される変動率
    の絶対値が、15%以下である請求項1記載の圧電フィ
    ルタ用磁器組成物。 試験条件:上記圧電フィルタ用磁器組成物からなる焼結
    体を、温度60℃、相対湿度95%の雰囲気下に101
    0時間静置する。 変動率=〔(上記試験後のQm−試験前のQm)/試験
    前のQm×100(%)〕
  3. 【請求項3】 Pb(Zrx ・Ti1-x )O3 (但し、
    0.48≦x≦0.56)を主成分とし、これに上記P
    b(Zrx ・Ti1-x )O3 100重量%に対して3重
    量%以下(0重量%は含まない。)のWO3 が添加含有
    された圧電フィルタ用磁器組成物であって、請求項2記
    載の試験条件(但し、静置時間は819時間である。)
    による、請求項2に示される機械的品質係数(Qm)の
    変動率の絶対値が15%以下であることを特徴とする圧
    電フィルタ用磁器組成物。
JP6144005A 1994-06-01 1994-06-01 圧電フィルタ用磁器組成物 Pending JPH07330425A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006282411A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Tdk Corp 圧電磁器組成物及び圧電素子
US8100513B2 (en) 2007-03-22 2012-01-24 Fujifilm Corporation Ferroelectric film, process for producing the same, ferroelectric device, and liquid discharge device

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JP2006282411A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Tdk Corp 圧電磁器組成物及び圧電素子
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Effective date: 20040330