JPH07330430A - 圧電セラミック組成物 - Google Patents
圧電セラミック組成物Info
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- JPH07330430A JPH07330430A JP6124007A JP12400794A JPH07330430A JP H07330430 A JPH07330430 A JP H07330430A JP 6124007 A JP6124007 A JP 6124007A JP 12400794 A JP12400794 A JP 12400794A JP H07330430 A JPH07330430 A JP H07330430A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱性、耐経時変化性に優れ、機械的品質係
数Qmが小さく、電気機械結合係数kpが大きい圧電セラミ
ック組成物を得る。 【構成】 圧電セラミック組成物を、一般式a(Me2Sb
2O7)1/2-(1-a)[Pb(TixZr1-x)O3]で示されるMeをCa,Sr,B
a群の中から選ばれた少なくとも一種とし、0.01≦a≦0.
07、0.48≦x≦0.54を満足する基本組成に対し、副成分
としてCo,Cr,Cu,Fe,Ni,Bi群の中から選ばれた少なくと
も一種を、CoO,Cr2O3,CuO,Fe2O3,NiO,Bi2O3に換算して
0.1〜1.0重量%添加含有させた組成とする。このことに
より、キュリー温度を大きく低下させることなく圧電セ
ラミック特性の改善、チタン酸ジルコン酸鉛のソフト
化、機械的品質係数Qmの上昇が抑えられ、副成分として
Co,Cr,Cu,Fe,Ni,Biのうち少なくとも一種を微量に添加
することにより、機械的品質係数Qmが小さく、電気機械
結合係数ｋｐが十分に大きく、リフロー炉における半田
付けが可能な程度の耐熱性を有する圧電セラミック組成
物が得られる。
数Qmが小さく、電気機械結合係数kpが大きい圧電セラミ
ック組成物を得る。 【構成】 圧電セラミック組成物を、一般式a(Me2Sb
2O7)1/2-(1-a)[Pb(TixZr1-x)O3]で示されるMeをCa,Sr,B
a群の中から選ばれた少なくとも一種とし、0.01≦a≦0.
07、0.48≦x≦0.54を満足する基本組成に対し、副成分
としてCo,Cr,Cu,Fe,Ni,Bi群の中から選ばれた少なくと
も一種を、CoO,Cr2O3,CuO,Fe2O3,NiO,Bi2O3に換算して
0.1〜1.0重量%添加含有させた組成とする。このことに
より、キュリー温度を大きく低下させることなく圧電セ
ラミック特性の改善、チタン酸ジルコン酸鉛のソフト
化、機械的品質係数Qmの上昇が抑えられ、副成分として
Co,Cr,Cu,Fe,Ni,Biのうち少なくとも一種を微量に添加
することにより、機械的品質係数Qmが小さく、電気機械
結合係数ｋｐが十分に大きく、リフロー炉における半田
付けが可能な程度の耐熱性を有する圧電セラミック組成
物が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックフィルタ、
セラミック発振子に用いる圧電セラミック組成物、特
に、表面実装型セラミックフィルタに好適な圧電セラミ
ック組成物に係るものである。
セラミック発振子に用いる圧電セラミック組成物、特
に、表面実装型セラミックフィルタに好適な圧電セラミ
ック組成物に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話、自動車電話、コードレ
スホンなど移動体通信機が急速に普及している。これら
移動体通信機にはセラミックフィルタが用いられている
が、このセラミックフィルタは、群遅延時間特性が平坦
であり、かつ位相歪が少ないことが要求される。群遅延
時間特性を良好にするためには、機械的品質係数Ｑｍが
低い圧電素子を用いてフィルタを設計する必要がある。
さらに、フィルタの用途により要求される機械的品質係
数Ｑｍが変わるため、任意に機械的品質係数Ｑｍが選択
できる圧電材料であればより望ましい。そして、広帯域
のフィルタには電気機械結合係数ｋｐが大きい圧電素子
が必要である。
スホンなど移動体通信機が急速に普及している。これら
移動体通信機にはセラミックフィルタが用いられている
が、このセラミックフィルタは、群遅延時間特性が平坦
であり、かつ位相歪が少ないことが要求される。群遅延
時間特性を良好にするためには、機械的品質係数Ｑｍが
低い圧電素子を用いてフィルタを設計する必要がある。
さらに、フィルタの用途により要求される機械的品質係
数Ｑｍが変わるため、任意に機械的品質係数Ｑｍが選択
できる圧電材料であればより望ましい。そして、広帯域
のフィルタには電気機械結合係数ｋｐが大きい圧電素子
が必要である。
【０００３】また、移動体通信機は年々小型化、軽量化
されているため、用いられる電子部品は表面実装型のチ
ップ部品が主流となっている。表面実装型のチップ部品
はリフロー炉で２５０℃前後の温度で半田付けされる
が、その際の温度により特性の劣化が起こらない材料を
用いる必要がある。
されているため、用いられる電子部品は表面実装型のチ
ップ部品が主流となっている。表面実装型のチップ部品
はリフロー炉で２５０℃前後の温度で半田付けされる
が、その際の温度により特性の劣化が起こらない材料を
用いる必要がある。
【０００４】従来、セラミックフィルタに用いられる圧
電素子に用いる材料としては、ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3（チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系を主成分と
し、ＷＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5など種々の酸化物を副
成分として添加することにより圧電特性を改善したもの
が知られている。また、特公昭５４−２６７１６号公報
及び特公昭５４−２６７１８号公報には、ＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3の二成分系に、パイロクロア型複合酸化
物であるＢａ2Ｓｂ2Ｏ7もしくはＳｒ2Ｓｂ2Ｏ7を加えた
三成分系とすることにより圧電特性を改善した圧電セラ
ミック組成物が提案されている。
電素子に用いる材料としては、ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3（チタン酸ジルコン酸鉛）の二成分系を主成分と
し、ＷＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ5など種々の酸化物を副
成分として添加することにより圧電特性を改善したもの
が知られている。また、特公昭５４−２６７１６号公報
及び特公昭５４−２６７１８号公報には、ＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3の二成分系に、パイロクロア型複合酸化
物であるＢａ2Ｓｂ2Ｏ7もしくはＳｒ2Ｓｂ2Ｏ7を加えた
三成分系とすることにより圧電特性を改善した圧電セラ
ミック組成物が提案されている。
【０００５】しかしながら、これらの従来の圧電セラミ
ック組成物の中で、アクチュエータに用いられる圧電素
子のように電気機械結合係数ｋｐや比誘電率εを大きく
し、圧電ｄ定数を増大させたものはキュリー温度が２０
０℃以下と低く、広帯域用に開発された圧電セラミック
組成物は機械的品質係数Ｑｍが低く、キュリー温度が３
００℃以上である圧電セラミック組成物であっても、２
００℃以上の温度になると急激に脱分極を起こすことが
ある。また、これらの圧電セラミック組成物は、リフロ
ー炉の２５０℃になる温度においては耐熱性が不十分で
あり、表面実装用型電子部品材料として用いるには問題
があった。
ック組成物の中で、アクチュエータに用いられる圧電素
子のように電気機械結合係数ｋｐや比誘電率εを大きく
し、圧電ｄ定数を増大させたものはキュリー温度が２０
０℃以下と低く、広帯域用に開発された圧電セラミック
組成物は機械的品質係数Ｑｍが低く、キュリー温度が３
００℃以上である圧電セラミック組成物であっても、２
００℃以上の温度になると急激に脱分極を起こすことが
ある。また、これらの圧電セラミック組成物は、リフロ
ー炉の２５０℃になる温度においては耐熱性が不十分で
あり、表面実装用型電子部品材料として用いるには問題
があった。
【０００６】また、従来の圧電セラミック組成物をセラ
ミックフィルタに適用した場合、経時変化により、素子
の共振周波数が初期の周波数から大きく変動することが
ある。
ミックフィルタに適用した場合、経時変化により、素子
の共振周波数が初期の周波数から大きく変動することが
ある。
【０００７】
【発明の概要】本出願においてはこれらの問題のない圧
電セラミック組成物、すなわち耐熱性、耐経時変化性に
優れ、かつ、機械的品質係数Ｑｍが小さく電気機械結合
係数ｋｐが大きい圧電セラミック組成物を提供する。
電セラミック組成物、すなわち耐熱性、耐経時変化性に
優れ、かつ、機械的品質係数Ｑｍが小さく電気機械結合
係数ｋｐが大きい圧電セラミック組成物を提供する。
【０００８】本発明者は、Ｓｒ2Ｓｂ2Ｏ7等パイロクロ
ア型複合酸化物は単位結晶中に８つの異なる構造が認め
られ、Ｏ−Ｓｂ−Ｏのジグザグ鎖のＳｂＯ6があり、一
つの酸素を４つのＳｒ（またはＣａ，Ｂａ）で囲みＳｂ
とは独立する元素集団を認め得る等の構造的複雑性に注
目し、Ｓｒ2Ｓｂ2Ｏ7等パイロクロア型複合酸化物の配
合について検討した。
ア型複合酸化物は単位結晶中に８つの異なる構造が認め
られ、Ｏ−Ｓｂ−Ｏのジグザグ鎖のＳｂＯ6があり、一
つの酸素を４つのＳｒ（またはＣａ，Ｂａ）で囲みＳｂ
とは独立する元素集団を認め得る等の構造的複雑性に注
目し、Ｓｒ2Ｓｂ2Ｏ7等パイロクロア型複合酸化物の配
合について検討した。
【０００９】その結果、Ａ2Ｂ2Ｏ7の分子構造を有する
パイロクロア型複合酸化物Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7（ＭｅはＣ
ａ，Ｓｒ，Ｂａ群の中から選ばれた少なくとも一種）を
ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3のベースセラミック（Ｔｉと
Ｚｒの比率は圧電セラミック組成物の結晶系が正方晶系
になる範囲を選ぶ）に固溶させることにより、耐熱性、
耐経時変化性に優れ、かつ、機械的品質係数Ｑｍが小さ
く電気機械結合係数ｋｐが大きい圧電セラミック組成物
を得たものである。すなわち、本出願においては「一般
式、ａ（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（Ｔｉ
xＺｒ1-x）Ｏ3〕で示され、ＭｅをＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群
の中から選ばれた少なくとも一種とするとき、その組成
範囲が、０.０１≦ａ≦０.０７、０.４８≦ｘ≦０.５４
を満足する基本組成に対し、副成分としてＣｏ，Ｃｒ，
Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選ばれた少なくとも
一種を、それぞれＣｏＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ
2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3に換算して０.１〜１.０重量％
添加含有させたことを特徴とする圧電セラミック組成
物」であることを構成とする発明を提供する。
パイロクロア型複合酸化物Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7（ＭｅはＣ
ａ，Ｓｒ，Ｂａ群の中から選ばれた少なくとも一種）を
ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3のベースセラミック（Ｔｉと
Ｚｒの比率は圧電セラミック組成物の結晶系が正方晶系
になる範囲を選ぶ）に固溶させることにより、耐熱性、
耐経時変化性に優れ、かつ、機械的品質係数Ｑｍが小さ
く電気機械結合係数ｋｐが大きい圧電セラミック組成物
を得たものである。すなわち、本出願においては「一般
式、ａ（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（Ｔｉ
xＺｒ1-x）Ｏ3〕で示され、ＭｅをＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群
の中から選ばれた少なくとも一種とするとき、その組成
範囲が、０.０１≦ａ≦０.０７、０.４８≦ｘ≦０.５４
を満足する基本組成に対し、副成分としてＣｏ，Ｃｒ，
Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選ばれた少なくとも
一種を、それぞれＣｏＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ
2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3に換算して０.１〜１.０重量％
添加含有させたことを特徴とする圧電セラミック組成
物」であることを構成とする発明を提供する。
【００１０】チタン酸ジルコン酸鉛組成物をこのような
組成にすることにより、キュリー温度を大きく低下させ
ることなく圧電セラミック特性を改善することができる
とともに、チタン酸ジルコン酸鉛をソフト化させ機械的
品質係数Ｑｍの上昇を抑えることができる。さらに副成
分としてＣｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉのうち少
なくとも一種を微量に添加することにより、機械的品質
係数Ｑｍが小さく、電気機械結合係数ｋｐが十分に大き
く、かつ２５０℃のリフロー炉における半田付けが可能
な程度の耐熱性を有する圧電セラミック組成物を提供す
ることができ、本発明の圧電セラミック組成物を用いる
ことにより、表面実装型のセラミックフィルタを得るこ
とができる。
組成にすることにより、キュリー温度を大きく低下させ
ることなく圧電セラミック特性を改善することができる
とともに、チタン酸ジルコン酸鉛をソフト化させ機械的
品質係数Ｑｍの上昇を抑えることができる。さらに副成
分としてＣｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉのうち少
なくとも一種を微量に添加することにより、機械的品質
係数Ｑｍが小さく、電気機械結合係数ｋｐが十分に大き
く、かつ２５０℃のリフロー炉における半田付けが可能
な程度の耐熱性を有する圧電セラミック組成物を提供す
ることができ、本発明の圧電セラミック組成物を用いる
ことにより、表面実装型のセラミックフィルタを得るこ
とができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。なお、本発明の実施例において使用した原料粉末
は、酸化物又は炭酸塩であるが、有機酸塩、水酸化物な
ど他の形の化合物を用いても同様の効果が得られるも
の。 （１）出発原料としてＰｂＯ，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，
ＢａＣＯ3，Ｓｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＣｏＯ，Ｃ
ｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3を用い、
これらを第１表に示す組成になるように精秤する。 （２）精秤後、ボールミルで湿式混合する。 （３）湿式混合後、乾燥する。 （４）乾燥後、７５０℃〜９００℃で仮焼成する。 （５）仮焼成後、ボールミルで湿式粉砕する。 （６）得られた粉末に有機バインダを適量加えて造粒す
る。 （７）造粒後、２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧成形し、
１辺２０mm厚さ１mmの成形体を作製する。 （８）成形体を１１７０℃〜１２３０℃で焼成する。 （９）焼結体を厚さ０.５mmに精密研磨する。 （１０）研磨され焼結体の両表面に焼付銀電極を形成
し、５mm角に裁断する。 （１１）１００℃〜１５０℃のシリコーン油中において
２.５〜３.５ｋＶ／mmの直流電圧を３０分印加して分極
処理を行う。
る。なお、本発明の実施例において使用した原料粉末
は、酸化物又は炭酸塩であるが、有機酸塩、水酸化物な
ど他の形の化合物を用いても同様の効果が得られるも
の。 （１）出発原料としてＰｂＯ，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，
ＢａＣＯ3，Ｓｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＣｏＯ，Ｃ
ｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3を用い、
これらを第１表に示す組成になるように精秤する。 （２）精秤後、ボールミルで湿式混合する。 （３）湿式混合後、乾燥する。 （４）乾燥後、７５０℃〜９００℃で仮焼成する。 （５）仮焼成後、ボールミルで湿式粉砕する。 （６）得られた粉末に有機バインダを適量加えて造粒す
る。 （７）造粒後、２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で加圧成形し、
１辺２０mm厚さ１mmの成形体を作製する。 （８）成形体を１１７０℃〜１２３０℃で焼成する。 （９）焼結体を厚さ０.５mmに精密研磨する。 （１０）研磨され焼結体の両表面に焼付銀電極を形成
し、５mm角に裁断する。 （１１）１００℃〜１５０℃のシリコーン油中において
２.５〜３.５ｋＶ／mmの直流電圧を３０分印加して分極
処理を行う。
【００１２】このようにして得られた各圧電素子につい
て、電気機械結合係数（ｋｐ）、誘電率（ε）及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を測定した。それらの結果を表１に
示す。なお、この表において試料No.に「＊」が付され
たものは本発明の組成範囲外のものであり、特に「試料
No.１９」は本発明と比較するために示した従来のもの
である。
て、電気機械結合係数（ｋｐ）、誘電率（ε）及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を測定した。それらの結果を表１に
示す。なお、この表において試料No.に「＊」が付され
たものは本発明の組成範囲外のものであり、特に「試料
No.１９」は本発明と比較するために示した従来のもの
である。
【００１３】
【表１】
【００１４】圧電特性については、インピーダンスアナ
ライザーを用いて、共振周波数及び反対共振周波数を測
定して計算により求めた。また、耐熱性の評価方法であ
る電気機械結合係数ｋｐ変化量は、圧電素子を２５０℃
の半田槽に１分間浸漬させ、浸漬２４時間後に測定した
電気機械結合係数ｋｐを半田槽浸漬前の電気機械結合係
数ｋｐiと比較した変化量である。 ｋｐ変化量（％）＝ｋｐ−ｋｐi
ライザーを用いて、共振周波数及び反対共振周波数を測
定して計算により求めた。また、耐熱性の評価方法であ
る電気機械結合係数ｋｐ変化量は、圧電素子を２５０℃
の半田槽に１分間浸漬させ、浸漬２４時間後に測定した
電気機械結合係数ｋｐを半田槽浸漬前の電気機械結合係
数ｋｐiと比較した変化量である。 ｋｐ変化量（％）＝ｋｐ−ｋｐi
【００１５】表１に記載された試料の評価は次のような
基準で行った。 電気機械結合係数ｋｐについては、４５％以上のもの
を良好と、未満のものを不良と判定した。 機械的品質係数Ｑｍについては、５００以下のものを
良好と、以上のものを不良と判定した。なお、この機械
的品質係数Ｑｍは８０から５００の範囲の任意の値を選
択できることが望ましい。 電気機械結合係数ｋｐ変化量については、±１０％以
内のものを良好と、以外のものを不良と判定した。
基準で行った。 電気機械結合係数ｋｐについては、４５％以上のもの
を良好と、未満のものを不良と判定した。 機械的品質係数Ｑｍについては、５００以下のものを
良好と、以上のものを不良と判定した。なお、この機械
的品質係数Ｑｍは８０から５００の範囲の任意の値を選
択できることが望ましい。 電気機械結合係数ｋｐ変化量については、±１０％以
内のものを良好と、以外のものを不良と判定した。
【００１６】その結果、以下のように判定された。 電気機械結合係数ｋｐに関して、試料No.１，試料No.
４，試料No.８，試料No.２０及び試料No.２３が不良と
判定された。 機械的品質係数Ｑｍに関して、試料No.１及び試料No.
８が不良と判定された。 電気機械結合係数ｋｐ変化量に関して、試料No.４，
試料No.５，試料No.１９及び試料No.２０が不良と判定
された。 以上総合して、試料No.１，試料No.４，試料No.５，試
料No.８，試料No.２０及び試料No.２３が不良と判定さ
れ、その他の試料No.は良好であると判定された。
４，試料No.８，試料No.２０及び試料No.２３が不良と
判定された。 機械的品質係数Ｑｍに関して、試料No.１及び試料No.
８が不良と判定された。 電気機械結合係数ｋｐ変化量に関して、試料No.４，
試料No.５，試料No.１９及び試料No.２０が不良と判定
された。 以上総合して、試料No.１，試料No.４，試料No.５，試
料No.８，試料No.２０及び試料No.２３が不良と判定さ
れ、その他の試料No.は良好であると判定された。
【００１７】したがって、ＭｅをＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群の
中から選ばれた少なくとも一種とするとき、一般式ａ
（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（ＴｉxＺｒ
1-x）Ｏ3〕で表現される圧電セラミック組成物でａが、
ａ＜０.０１のもの及び０.０７＜ａの組成範囲のものは
不良であるということができるので、ａの範囲を０.０
１≦ａ≦０.０７とした。
中から選ばれた少なくとも一種とするとき、一般式ａ
（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（ＴｉxＺｒ
1-x）Ｏ3〕で表現される圧電セラミック組成物でａが、
ａ＜０.０１のもの及び０.０７＜ａの組成範囲のものは
不良であるということができるので、ａの範囲を０.０
１≦ａ≦０.０７とした。
【００１８】圧電セラミック組成物をセラミックフィル
タに使用する場合には、共振周波数ｆｒ、反共振周波数
ｆａび温度係数が小さいことが要求される。図１に示す
のは、ａ（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（Ｔ
ｉxＺｒ1-x）Ｏ3〕・Ｃｒ2Ｏ3で表現される圧電セラミ
ック組成物のＴｉとＺｒの比率であるｘと−２０℃〜８
０℃の温度範囲における共振周波数ｆｒの温度係数ｆｒ
・ＴＣ（ｐｐｍ／℃）との関係をａをパラメータとして
示すグラフである。
タに使用する場合には、共振周波数ｆｒ、反共振周波数
ｆａび温度係数が小さいことが要求される。図１に示す
のは、ａ（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（Ｔ
ｉxＺｒ1-x）Ｏ3〕・Ｃｒ2Ｏ3で表現される圧電セラミ
ック組成物のＴｉとＺｒの比率であるｘと−２０℃〜８
０℃の温度範囲における共振周波数ｆｒの温度係数ｆｒ
・ＴＣ（ｐｐｍ／℃）との関係をａをパラメータとして
示すグラフである。
【００１９】このグラフから明らかなように、０.０１
≦ａ≦０.０７の範囲に含まれるａ＝０.０１の場合及び
ａ＝０.０３の場合、ａ＜０.０１であるａ＝０の場合の
いずれの場合もｘ＜０.４８の範囲における温度係数ｆ
ｒ・ＴＣは急激に大きくなるばかりでなく耐熱性も劣化
するため、０.４８≦ｘとした。また、０.５４＜ｘの場
合（試料No.２３）には電気機械結合係数ｋｐが小さく
なり本発明の目的とする特性が満足できなくなるため、
ｘ≦０.５４とした。これらの結果、ｘの範囲を０.４８
≦ｘ≦０.５４とした。
≦ａ≦０.０７の範囲に含まれるａ＝０.０１の場合及び
ａ＝０.０３の場合、ａ＜０.０１であるａ＝０の場合の
いずれの場合もｘ＜０.４８の範囲における温度係数ｆ
ｒ・ＴＣは急激に大きくなるばかりでなく耐熱性も劣化
するため、０.４８≦ｘとした。また、０.５４＜ｘの場
合（試料No.２３）には電気機械結合係数ｋｐが小さく
なり本発明の目的とする特性が満足できなくなるため、
ｘ≦０.５４とした。これらの結果、ｘの範囲を０.４８
≦ｘ≦０.５４とした。
【００２０】この図１のグラフ及び表１から、ＰｂＴｉ
Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3にパイクロア型複合酸化物Ｍｅ2Ｓｂ2
Ｏ7（ＭｅはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群の中から選ばれた少な
くとも一種）を固溶させることは、チタン酸ジルコン酸
鉛をソフト化させるだけでなく、温度係数ｆｒ・ＴＣを
大きく改善する効果があるということができる。
Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3にパイクロア型複合酸化物Ｍｅ2Ｓｂ2
Ｏ7（ＭｅはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群の中から選ばれた少な
くとも一種）を固溶させることは、チタン酸ジルコン酸
鉛をソフト化させるだけでなく、温度係数ｆｒ・ＴＣを
大きく改善する効果があるということができる。
【００２１】本発明実施例の圧電セラミック組成物に
は、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選
ばれた少なくとも一種を副成分として添加されている
が、この副成分の含有量が０.１重量％未満（試料No.
５）である場合には電気機械結合係数ｋｐ変化量が大き
くなり耐熱性を向上させることができず、１.０重量％
を超える（試料No.８）と機械的品質係数Ｑｍが５００
より大きくなり本発明の目的とする用途に使用すること
ができなくなる したがって、圧電特性を低下させずに耐熱性と経時変化
を向上させ、さらに機械的品質係数Ｑｍを８０〜５００
の間に任意に設定するためには、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選ばれた少なくとも一種の副
成分をそれぞれＣｏＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ2Ｏ3，
ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3に換算して０.１〜１.０重量％の範囲
で添加させる。
は、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選
ばれた少なくとも一種を副成分として添加されている
が、この副成分の含有量が０.１重量％未満（試料No.
５）である場合には電気機械結合係数ｋｐ変化量が大き
くなり耐熱性を向上させることができず、１.０重量％
を超える（試料No.８）と機械的品質係数Ｑｍが５００
より大きくなり本発明の目的とする用途に使用すること
ができなくなる したがって、圧電特性を低下させずに耐熱性と経時変化
を向上させ、さらに機械的品質係数Ｑｍを８０〜５００
の間に任意に設定するためには、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選ばれた少なくとも一種の副
成分をそれぞれＣｏＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ2Ｏ3，
ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3に換算して０.１〜１.０重量％の範囲
で添加させる。
【００２２】図２に示すのは、本発明の実施例である試
料No.１０と、比較例として試料No.１９の％で表した電
気機械結合係数ｋｐと温度との関係を示すグラフであ
る。このグラフから明らかなように、従来の圧電セラミ
ック組成物である試料No.１９がリフロー半田付けが行
われる２５０℃以下の温度である２００℃付近から電気
機械結合係数ｋｐが急激に低下するのに対して、本発明
の実施例である試料No.１０の電気機械結合係数ｋｐは
リフロー半田付けが行われる２５０℃付近の温度以下で
はほぼ一定であり、急激に低下するのは２８０℃付近か
らである。したがって、リフロー半田付けが行われる表
面実装において、比較例である試料No.１９は使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
No.１０は使用することが可能である。
料No.１０と、比較例として試料No.１９の％で表した電
気機械結合係数ｋｐと温度との関係を示すグラフであ
る。このグラフから明らかなように、従来の圧電セラミ
ック組成物である試料No.１９がリフロー半田付けが行
われる２５０℃以下の温度である２００℃付近から電気
機械結合係数ｋｐが急激に低下するのに対して、本発明
の実施例である試料No.１０の電気機械結合係数ｋｐは
リフロー半田付けが行われる２５０℃付近の温度以下で
はほぼ一定であり、急激に低下するのは２８０℃付近か
らである。したがって、リフロー半田付けが行われる表
面実装において、比較例である試料No.１９は使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
No.１０は使用することが可能である。
【００２３】図３に示すのは、本発明の実施例である試
料No.１０と、比較例として試料No.１９の共振周波数ｆ
ｒの経時変化を％で表したｆｒ変化率と常用対数で表し
た経過時間ｈとの関係を示すグラフである。なお、共振
周波数の変化率は、次式で表される。 共振周波数変化率（％）＝〔（ｆｒ−ｆｒi）／ｆｒi〕
×１００ 但し、ｆｒiは初期（分極１時間後）における共振周波
数、ｆｒは分極後のある時間経過後における共振周波数
である。
料No.１０と、比較例として試料No.１９の共振周波数ｆ
ｒの経時変化を％で表したｆｒ変化率と常用対数で表し
た経過時間ｈとの関係を示すグラフである。なお、共振
周波数の変化率は、次式で表される。 共振周波数変化率（％）＝〔（ｆｒ−ｆｒi）／ｆｒi〕
×１００ 但し、ｆｒiは初期（分極１時間後）における共振周波
数、ｆｒは分極後のある時間経過後における共振周波数
である。
【００２４】このグラフから明らかなように、従来の圧
電セラミック組成物である試料No.１９と比較して、副
成分としてＣｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中
から選ばれた少なくとも一種を添加された本発明の圧電
セラミック組成物である試料No.１０は、共振周波数ｆ
ｒの経時変化率が０.１％／Time decade 以下と極めて
小さな値になる。したがって、比較例である試料No.１
９は共振周波数の経時変化が大きいため長期間使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
No.１０は共振周波数の経時変化が小さいため長期間使
用することが可能である。
電セラミック組成物である試料No.１９と比較して、副
成分としてＣｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中
から選ばれた少なくとも一種を添加された本発明の圧電
セラミック組成物である試料No.１０は、共振周波数ｆ
ｒの経時変化率が０.１％／Time decade 以下と極めて
小さな値になる。したがって、比較例である試料No.１
９は共振周波数の経時変化が大きいため長期間使用する
ことができないのに対して、本発明の実施例である試料
No.１０は共振周波数の経時変化が小さいため長期間使
用することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、リフロ
ー半田付けが行われる２５０℃の温度における電気機械
結合係数の変化量が、従来の圧電セラミック組成物の場
合には−１０％であるのに対し、本発明の圧電セラミッ
ク組成物の場合は−２％以下と大幅に改善することがで
きる。しかも、組成比を選ぶことにより、電気機械結合
係数ｋｐ並びに誘電率εが実用上問題のない程度の大き
さがあるものを得ることができ、さらに副成分としてＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉから選ばれた少なく
とも一種を０.１〜１.０重量％固溶させることにより、
機械的品質係数Ｑｍを８０〜５００という領域で任意に
選択することができる。
ー半田付けが行われる２５０℃の温度における電気機械
結合係数の変化量が、従来の圧電セラミック組成物の場
合には−１０％であるのに対し、本発明の圧電セラミッ
ク組成物の場合は−２％以下と大幅に改善することがで
きる。しかも、組成比を選ぶことにより、電気機械結合
係数ｋｐ並びに誘電率εが実用上問題のない程度の大き
さがあるものを得ることができ、さらに副成分としてＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉから選ばれた少なく
とも一種を０.１〜１.０重量％固溶させることにより、
機械的品質係数Ｑｍを８０〜５００という領域で任意に
選択することができる。
【００２６】以上の説明したように、本発明によれば表
面実装の際に２５０℃前後のリフロー炉温度にさらされ
ても、圧電特性の劣化やフィルタの通過帯域幅の変動が
少ない、表面実装型のセラミックフィルタを得ることが
可能な圧電セラミック組成物を得られる。したがって、
本発明の圧電セラミック組成物を用いることにより、群
遅延時間特性が平坦で、位相歪みが少ない表面実装型の
セラミックフィルタが得られる。
面実装の際に２５０℃前後のリフロー炉温度にさらされ
ても、圧電特性の劣化やフィルタの通過帯域幅の変動が
少ない、表面実装型のセラミックフィルタを得ることが
可能な圧電セラミック組成物を得られる。したがって、
本発明の圧電セラミック組成物を用いることにより、群
遅延時間特性が平坦で、位相歪みが少ない表面実装型の
セラミックフィルタが得られる。
【図１】本発明の圧電セラミック組成物のＴｉとＺｒと
の比率に対する温度係数ｆｒ・ＴＣの変化を示すグラ
フ。
の比率に対する温度係数ｆｒ・ＴＣの変化を示すグラ
フ。
【図２】本発明の圧電セラミック組成物と従来例の温度
に対する電気機械結合係数ｋｐの変化を示すグラフ。
に対する電気機械結合係数ｋｐの変化を示すグラフ。
【図３】本発明の圧電セラミック組成物と従来例の共振
周波数ｆｒの経時変化率を示すグラフ。
周波数ｆｒの経時変化率を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式 ａ（Ｍｅ2Ｓｂ2Ｏ7）1/2−（１−ａ）〔Ｐｂ（ＴｉxＺ
ｒ1-x）Ｏ3〕で示され、ＭｅをＣａ，Ｓｒ，Ｂａ群の中
から選ばれた少なくとも一種とするとき、その組成範囲
が、 ０.０１≦ａ≦０.０７ ０.４８≦ｘ≦０.５４ を満足する基本組成に対し、副成分としてＣｏ，Ｃｒ，
Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｂｉ群の中から選ばれた少なくとも
一種を、それぞれＣｏＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＣｕＯ，Ｆｅ
2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｂｉ2Ｏ3に換算して０.１〜１.０重量％
添加含有させたことを特徴とする圧電セラミック組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6124007A JPH07330430A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 圧電セラミック組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6124007A JPH07330430A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 圧電セラミック組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07330430A true JPH07330430A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=14874728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6124007A Pending JPH07330430A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 圧電セラミック組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07330430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497644B1 (ko) * | 2002-11-12 | 2005-07-01 | (주)동일기연 | 연성계 압전 세라믹 조성물 및 이를 이용한 압전 세라믹 장치 |
-
1994
- 1994-06-06 JP JP6124007A patent/JPH07330430A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497644B1 (ko) * | 2002-11-12 | 2005-07-01 | (주)동일기연 | 연성계 압전 세라믹 조성물 및 이를 이용한 압전 세라믹 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031125 |