JPH0733522A - 圧電磁器 - Google Patents
圧電磁器Info
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- JPH0733522A JPH0733522A JP5200439A JP20043993A JPH0733522A JP H0733522 A JPH0733522 A JP H0733522A JP 5200439 A JP5200439 A JP 5200439A JP 20043993 A JP20043993 A JP 20043993A JP H0733522 A JPH0733522 A JP H0733522A
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的品質係数Ｑｍ値が小さく、かつ、耐熱
性に優れた圧電磁器であって、特に、群遅延時間特性が
平坦で位相歪が小さく、かつ、表面実装に対応すること
が可能なフィルタ素子用の圧電磁器を得る。 【構成】 一般式：ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3（但し、ｘ＝
０．４６〜０．５４）で表されるチタン酸ジルコン酸鉛
のＰｂ原子の０．１〜５．０モル％をＬａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，及びＧｄからなる群より選ばれ
る少なくとも１種で置換するとともに、Ｐｂ原子の８．
０モル％までをＣａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群より選
ばれる少なくとも１種で置換し、さらに、Ｓｉ及びＧｅ
の少なくとも１種をＳｉＯ2及びＧｅＯ2に換算して０．
００１〜０．５重量％添加した組成を有する圧電磁器に
対して、ＭｎをＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９
重量％含有させる。
性に優れた圧電磁器であって、特に、群遅延時間特性が
平坦で位相歪が小さく、かつ、表面実装に対応すること
が可能なフィルタ素子用の圧電磁器を得る。 【構成】 一般式：ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3（但し、ｘ＝
０．４６〜０．５４）で表されるチタン酸ジルコン酸鉛
のＰｂ原子の０．１〜５．０モル％をＬａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，及びＧｄからなる群より選ばれ
る少なくとも１種で置換するとともに、Ｐｂ原子の８．
０モル％までをＣａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群より選
ばれる少なくとも１種で置換し、さらに、Ｓｉ及びＧｅ
の少なくとも１種をＳｉＯ2及びＧｅＯ2に換算して０．
００１〜０．５重量％添加した組成を有する圧電磁器に
対して、ＭｎをＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９
重量％含有させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミック発振子、
セラミックフィルタ、セラミックディスクリミネータな
どの圧電素子、特に、耐熱性が要求される表面実装型の
圧電部品に使用される圧電磁器に関する。
セラミックフィルタ、セラミックディスクリミネータな
どの圧電素子、特に、耐熱性が要求される表面実装型の
圧電部品に使用される圧電磁器に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックフィルタなどに用いられる圧
電磁器（圧電磁器組成物）として、従来より、チタン酸
ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＴｉXＺｒ1-X）Ｏ3）を主成分と
する圧電磁器が広く用いられており、その圧電特性を改
善するために種々の微量添加物を添加した圧電磁器が用
いられている。
電磁器（圧電磁器組成物）として、従来より、チタン酸
ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＴｉXＺｒ1-X）Ｏ3）を主成分と
する圧電磁器が広く用いられており、その圧電特性を改
善するために種々の微量添加物を添加した圧電磁器が用
いられている。
【０００３】そして、これらの圧電磁器の中でも、特
に、群遅延時間（ＧＤＴ）特性が平坦で、位相歪が小さ
いセラミックフィルタ（圧電フィルタ）用の圧電磁器に
は、機械的品質係数Ｑｍ値の小さいことが要求される。
に、群遅延時間（ＧＤＴ）特性が平坦で、位相歪が小さ
いセラミックフィルタ（圧電フィルタ）用の圧電磁器に
は、機械的品質係数Ｑｍ値の小さいことが要求される。
【０００４】ところで、この機械的品質係数Ｑｍ値の小
さい圧電磁器としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（ＴｉXＺｒ1-X）Ｏ3）に添加物として、酸化ニオブ、
酸化アンチモン、酸化タンタルなどを添加した圧電磁器
や、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＴｉXＺｒ1-X）
Ｏ3）のＰｂ原子の一部をＬａなどの希土類元素で置換
した圧電磁器などが知られている。
さい圧電磁器としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（ＴｉXＺｒ1-X）Ｏ3）に添加物として、酸化ニオブ、
酸化アンチモン、酸化タンタルなどを添加した圧電磁器
や、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＴｉXＺｒ1-X）
Ｏ3）のＰｂ原子の一部をＬａなどの希土類元素で置換
した圧電磁器などが知られている。
【０００５】また、上記の圧電磁器の他にも、圧電磁器
に微量成分を拡散させた材料として、Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔ
ｉ0.48）Ｏ3にＭｎを拡散させた材料が報告されている
（M.Takahashi and S.Takahashi ; Japan. J. Appl. ph
ys. Vol.9, No.8, pp.1006 (1970) ）。
に微量成分を拡散させた材料として、Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔ
ｉ0.48）Ｏ3にＭｎを拡散させた材料が報告されている
（M.Takahashi and S.Takahashi ; Japan. J. Appl. ph
ys. Vol.9, No.8, pp.1006 (1970) ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の機
械的品質係数Ｑｍ値の小さい圧電磁器は、アクチュエー
タ用として圧電ｄ定数を増大させたものや、広帯域フィ
ルタ用として電気機械結合係数Ｋを増大させることを主
たる目的とするものが多く、キュリー温度が低く、耐熱
性が不十分なものが多い。
械的品質係数Ｑｍ値の小さい圧電磁器は、アクチュエー
タ用として圧電ｄ定数を増大させたものや、広帯域フィ
ルタ用として電気機械結合係数Ｋを増大させることを主
たる目的とするものが多く、キュリー温度が低く、耐熱
性が不十分なものが多い。
【０００７】また、上記従来の機械的品質係数Ｑｍ値が
小さい圧電磁器は、キュリー温度が高いものであって
も、半田付け工程などで温度上昇を伴う場合において
は、圧電磁器の両端に形成した電極間を短絡させたとき
はよいが、開放したときには、電気機械結合係数Ｋが低
下し、共振・反共振周波数が大きくずれてしまうという
欠点がある。
小さい圧電磁器は、キュリー温度が高いものであって
も、半田付け工程などで温度上昇を伴う場合において
は、圧電磁器の両端に形成した電極間を短絡させたとき
はよいが、開放したときには、電気機械結合係数Ｋが低
下し、共振・反共振周波数が大きくずれてしまうという
欠点がある。
【０００８】このため、上記従来のＱｍ値が小さい圧電
磁器は、表面実装型のフィルタ素子として使用した場
合、リフロー半田付けの工程で高温（約２５０℃）にさ
らされると、フィルタ特性が大きく劣化するという問題
点がある。
磁器は、表面実装型のフィルタ素子として使用した場
合、リフロー半田付けの工程で高温（約２５０℃）にさ
らされると、フィルタ特性が大きく劣化するという問題
点がある。
【０００９】また、Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3にＭ
ｎを拡散させた材料（M.Takahashi and S.Takahashi ;
Japan. J. Appl. phys. Vol.9, No.8, pp.1006 (1970)
）では、共振・反共振周波数の温度特性が悪いという
問題点があり、フィルタ素子用の材料として用いるには
不適当である。
ｎを拡散させた材料（M.Takahashi and S.Takahashi ;
Japan. J. Appl. phys. Vol.9, No.8, pp.1006 (1970)
）では、共振・反共振周波数の温度特性が悪いという
問題点があり、フィルタ素子用の材料として用いるには
不適当である。
【００１０】さらに、Ｍｎをチタン酸ジルコン酸鉛系の
圧電磁器の粒界部分に拡散させる場合に、その拡散温度
が高すぎるとＭｎが粒内に侵入し、バルク特性を劣化さ
せる（すなわち、Ｑｍ値が上昇する）という問題点があ
る。
圧電磁器の粒界部分に拡散させる場合に、その拡散温度
が高すぎるとＭｎが粒内に侵入し、バルク特性を劣化さ
せる（すなわち、Ｑｍ値が上昇する）という問題点があ
る。
【００１１】この発明は、上記の問題点を解決するもの
であり、機械的品質係数Ｑｍ値が小さく、かつ、耐熱性
に優れた圧電磁器であって、特に、群遅延時間特性が平
坦で位相歪が小さく、かつ、表面実装に対応することが
可能なフィルタ素子用の圧電磁器を提供することを目的
とする。
であり、機械的品質係数Ｑｍ値が小さく、かつ、耐熱性
に優れた圧電磁器であって、特に、群遅延時間特性が平
坦で位相歪が小さく、かつ、表面実装に対応することが
可能なフィルタ素子用の圧電磁器を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、この発明の圧電磁器は、一般式：ＰｂＺｒ1-XＴ
ｉxＯ3（但し、ｘ＝０．４６〜０．５４）で表されるチ
タン酸ジルコン酸鉛のＰｂ原子の０．１〜５．０モル％
をＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，及びＧｄから
なる群より選ばれる少なくとも１種で置換するととも
に、Ｐｂ原子の８．０モル％までをＣａ，Ｓｒ，及びＢ
ａからなる群より選ばれる少なくとも１種で置換し、さ
らに、Ｓｉ及びＧｅの少なくとも１種をＳｉＯ2及びＧ
ｅＯ2に換算して０．００１〜０．５重量％添加した組
成を有する圧電磁器に対して、ＭｎをＭｎＯ2に換算し
て０．００５〜０．９重量％含有させたことを特徴とす
る。
めに、この発明の圧電磁器は、一般式：ＰｂＺｒ1-XＴ
ｉxＯ3（但し、ｘ＝０．４６〜０．５４）で表されるチ
タン酸ジルコン酸鉛のＰｂ原子の０．１〜５．０モル％
をＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，及びＧｄから
なる群より選ばれる少なくとも１種で置換するととも
に、Ｐｂ原子の８．０モル％までをＣａ，Ｓｒ，及びＢ
ａからなる群より選ばれる少なくとも１種で置換し、さ
らに、Ｓｉ及びＧｅの少なくとも１種をＳｉＯ2及びＧ
ｅＯ2に換算して０．００１〜０．５重量％添加した組
成を有する圧電磁器に対して、ＭｎをＭｎＯ2に換算し
て０．００５〜０．９重量％含有させたことを特徴とす
る。
【００１３】また、この発明の圧電磁器は、前記Ｍｎが
拡散により含有せしめたものであることを特徴とする。
拡散により含有せしめたものであることを特徴とする。
【００１４】また、この発明の圧電磁器は、前記Ｍｎ
が、圧電磁器の粒内部より、粒界層に高濃度で存在して
いることを特徴とする。
が、圧電磁器の粒内部より、粒界層に高濃度で存在して
いることを特徴とする。
【００１５】上記のように、この発明の圧電磁器は、機
械的品質係数Ｑｍ値が小さく、キュリー温度が高い圧電
磁器に対してＭｎを含有させることにより抵抗率を低下
させることを特徴とするものであり、特に、圧電磁器中
にＳｉＯ2及びＧｅＯ2の少なくとも１種をあらかじめ添
加しておくことにより、粒界部分（ＰｂＯ−ＳｉＯ
2系，及びＰｂＯ−ＧｅＯ2系の２次相成分）の液相化温
度を低下させ、従来より低い温度でＭｎを拡散させるこ
とを可能にして、その抵抗率を低下させるようにしたも
のである。
械的品質係数Ｑｍ値が小さく、キュリー温度が高い圧電
磁器に対してＭｎを含有させることにより抵抗率を低下
させることを特徴とするものであり、特に、圧電磁器中
にＳｉＯ2及びＧｅＯ2の少なくとも１種をあらかじめ添
加しておくことにより、粒界部分（ＰｂＯ−ＳｉＯ
2系，及びＰｂＯ−ＧｅＯ2系の２次相成分）の液相化温
度を低下させ、従来より低い温度でＭｎを拡散させるこ
とを可能にして、その抵抗率を低下させるようにしたも
のである。
【００１６】
【作用】例えば、分極処理済みの圧電磁器を加熱し、こ
れを室温に戻したときには焦電電荷が発生する。この焦
電電荷による電場は、圧電磁器の分極方向と反対方向に
発生し、圧電磁器の分極の大きさを減少させる。
れを室温に戻したときには焦電電荷が発生する。この焦
電電荷による電場は、圧電磁器の分極方向と反対方向に
発生し、圧電磁器の分極の大きさを減少させる。
【００１７】これに対して、Ｍｎを熱拡散などの方法に
より含有させることにより、圧電磁器の抵抗率を低下さ
せ、焦電電荷を速やかに放電させて消滅させることによ
り、分極方向と反対方向の電場が長時間印加されること
を防止することが可能になる。その結果、残留分極の大
きさが減少することを抑制し、共振・反共振周波数の変
化量を減少させることができるようになる。
より含有させることにより、圧電磁器の抵抗率を低下さ
せ、焦電電荷を速やかに放電させて消滅させることによ
り、分極方向と反対方向の電場が長時間印加されること
を防止することが可能になる。その結果、残留分極の大
きさが減少することを抑制し、共振・反共振周波数の変
化量を減少させることができるようになる。
【００１８】また、通常、圧電磁器の粒界部分の主成分
は、ＰｂＯ（融点約８９０℃）であるが、この圧電磁器
にあらかじめＳｉＯ2，及びＧｅＯ2を添加しておくこと
により、Ｓｉ，Ｇｅが粒界部分に偏析し、粒界成分はＰ
ｂＯ−ＳｉＯ2系及びＰｂＯ−ＧｅＯ2系の２次相成分と
なる。そして、この成分系の融点は、例えば、ＰｂＯ−
ＳｉＯ2系の場合、ＰｂＯ単体に比べ１５０℃程度低下
する。このことは、「Geller,R.& Bunting,E.; J.Res.N
at.Bur.Stand.31(11),255-270,(1943)」にも明示されて
いるところである。したがって、Ｍｎの拡散を低温で行
うことが可能になり、Ｍｎの粒内への侵入による特性の
劣化（Ｑｍ値の増大）を防止し、安定して粒界部分のみ
にＭｎを拡散させることができる。
は、ＰｂＯ（融点約８９０℃）であるが、この圧電磁器
にあらかじめＳｉＯ2，及びＧｅＯ2を添加しておくこと
により、Ｓｉ，Ｇｅが粒界部分に偏析し、粒界成分はＰ
ｂＯ−ＳｉＯ2系及びＰｂＯ−ＧｅＯ2系の２次相成分と
なる。そして、この成分系の融点は、例えば、ＰｂＯ−
ＳｉＯ2系の場合、ＰｂＯ単体に比べ１５０℃程度低下
する。このことは、「Geller,R.& Bunting,E.; J.Res.N
at.Bur.Stand.31(11),255-270,(1943)」にも明示されて
いるところである。したがって、Ｍｎの拡散を低温で行
うことが可能になり、Ｍｎの粒内への侵入による特性の
劣化（Ｑｍ値の増大）を防止し、安定して粒界部分のみ
にＭｎを拡散させることができる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例を示して、発明をさ
らに具体的に説明する。まず、圧電磁器の構成材料であ
るＰｂＯ，ＳｒＣＯ3，Ｌａ2Ｏ3，ＣｅＯ2，Ｐｒ2Ｏ3，
Ｎｄ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，ＴｉＯ2，
ＺｒＯ2，ＳｉＯ2及びＧｅＯ2の各原料を表１に示すよ
うな組成となるように秤取し、これに水を加え、ボール
ミルを用いて湿式混合する。そして、湿式混合により得
られた混合物を乾燥した後、８００〜９００℃で２時間
仮焼し、この仮焼材料をボールミルを用いて湿式粉砕す
ることにより調整粉末を得た。
らに具体的に説明する。まず、圧電磁器の構成材料であ
るＰｂＯ，ＳｒＣＯ3，Ｌａ2Ｏ3，ＣｅＯ2，Ｐｒ2Ｏ3，
Ｎｄ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，ＴｉＯ2，
ＺｒＯ2，ＳｉＯ2及びＧｅＯ2の各原料を表１に示すよ
うな組成となるように秤取し、これに水を加え、ボール
ミルを用いて湿式混合する。そして、湿式混合により得
られた混合物を乾燥した後、８００〜９００℃で２時間
仮焼し、この仮焼材料をボールミルを用いて湿式粉砕す
ることにより調整粉末を得た。
【００２０】そして、この調整粉末に水またはポリビニ
ルアルコールなどの粘結材を添加し、プレス成形を行な
った後、１１５０〜１２５０℃の温度で２時間焼成を行
ない、直径１０mm、厚さ１mmの円板状の磁器を得た。こ
の磁器の表面に、ＭｎＣＯ3をワニスで練って作製した
ペーストを筆で塗布し、乾燥させた後、これを８５０〜
１１００℃の温度で２時間加熱して熱拡散処理を施し
た。その後、この磁器を厚さ０．５mmに研磨し、両端面
（両主面）に銀電極を焼き付けした後、８０℃の絶縁オ
イル中で３０分間、２〜３ｋＶ／mmの電界で分極処理を
行ない圧電磁器（振動子試料）を得た。なお、比較のた
め、上記実施例と同様の方法でこの発明の範囲外の組成
を有する圧電磁器（振動子試料）を作製した。
ルアルコールなどの粘結材を添加し、プレス成形を行な
った後、１１５０〜１２５０℃の温度で２時間焼成を行
ない、直径１０mm、厚さ１mmの円板状の磁器を得た。こ
の磁器の表面に、ＭｎＣＯ3をワニスで練って作製した
ペーストを筆で塗布し、乾燥させた後、これを８５０〜
１１００℃の温度で２時間加熱して熱拡散処理を施し
た。その後、この磁器を厚さ０．５mmに研磨し、両端面
（両主面）に銀電極を焼き付けした後、８０℃の絶縁オ
イル中で３０分間、２〜３ｋＶ／mmの電界で分極処理を
行ない圧電磁器（振動子試料）を得た。なお、比較のた
め、上記実施例と同様の方法でこの発明の範囲外の組成
を有する圧電磁器（振動子試料）を作製した。
【００２１】そして、これらの試料について、比抵抗
ρ，径方向の振動における電気機械結合係数Ｋｐ，機械
的品質係数Ｑｍｐ，及び共振周波数Ｆｒの温度変化率
（Ｆｒ−ＴＣ（温度係数）と表記）を測定した。その結
果を表１に示す。
ρ，径方向の振動における電気機械結合係数Ｋｐ，機械
的品質係数Ｑｍｐ，及び共振周波数Ｆｒの温度変化率
（Ｆｒ−ＴＣ（温度係数）と表記）を測定した。その結
果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】また、振動子試料を２５０℃の恒温槽に３
分間入れて加熱処理を施し、両端電極間を開放させたま
ま取り出した後、約１時間放置し、共振周波数Ｆｒ及び
反共振周波数Ｆａの変化量ΔＦｒ，ΔＦａを測定した。
その結果も併せて表１に示す。
分間入れて加熱処理を施し、両端電極間を開放させたま
ま取り出した後、約１時間放置し、共振周波数Ｆｒ及び
反共振周波数Ｆａの変化量ΔＦｒ，ΔＦａを測定した。
その結果も併せて表１に示す。
【００２４】なお、表１において、ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ，
ｘ，ｙ，ｚ，α，βは、下記の式(1)： Ｐｂ1-z-yＡＡzＢＢyＺｒ1-xＴｉxＯ3 ＋ β（wt%）ＣＣ ＋ α(wt%)ＭｎＯ2 ……(1) （但し、ＡＡ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの少なくとも１種 ＢＢ：Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄの少
なくとも１種 ＣＣ：ＳｉＯ2，ＧｅＯ2の少なくとも１種） で表される圧電磁器の組成を示している。
ｘ，ｙ，ｚ，α，βは、下記の式(1)： Ｐｂ1-z-yＡＡzＢＢyＺｒ1-xＴｉxＯ3 ＋ β（wt%）ＣＣ ＋ α(wt%)ＭｎＯ2 ……(1) （但し、ＡＡ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの少なくとも１種 ＢＢ：Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄの少
なくとも１種 ＣＣ：ＳｉＯ2，ＧｅＯ2の少なくとも１種） で表される圧電磁器の組成を示している。
【００２５】表１において、試料No.に*印を付したもの
はこの発明の範囲外の圧電磁器（比較例）を示してい
る。
はこの発明の範囲外の圧電磁器（比較例）を示してい
る。
【００２６】なお、表１に示した試料以外の他の試料を
も含めて検討した結果、ＡＡ（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）の置
換量ｚが０．０８（８．０モル％）を越えるとキュリー
温度が低下するとともに、加熱後の共振・反共振周波数
の変化量ΔＦｒ，ΔＦａが大きくなり、耐熱性が悪化す
ることがわかった。したがって、ＡＡ（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ
ａ）の置換量ｚは０．０８（８．０モル％）以内である
ことが好ましい。
も含めて検討した結果、ＡＡ（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）の置
換量ｚが０．０８（８．０モル％）を越えるとキュリー
温度が低下するとともに、加熱後の共振・反共振周波数
の変化量ΔＦｒ，ΔＦａが大きくなり、耐熱性が悪化す
ることがわかった。したがって、ＡＡ（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ
ａ）の置換量ｚは０．０８（８．０モル％）以内である
ことが好ましい。
【００２７】また、ＢＢ（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄの少なくとも１種）の置換量ｙが０．０
０１（０．１モル％）以下の場合には、Ｆｒの温度変化
率Ｆｒ−Ｔｃが大きくなるなどの問題点があり、また、
０．０５（５モル％）を越えるとキュリー温度が低下
し、耐熱性が低下する。したがって、ＢＢの置換量は
０．００１〜０．０５（０．１モル％〜５．０モル％）
の範囲にあることが好ましい。
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄの少なくとも１種）の置換量ｙが０．０
０１（０．１モル％）以下の場合には、Ｆｒの温度変化
率Ｆｒ−Ｔｃが大きくなるなどの問題点があり、また、
０．０５（５モル％）を越えるとキュリー温度が低下
し、耐熱性が低下する。したがって、ＢＢの置換量は
０．００１〜０．０５（０．１モル％〜５．０モル％）
の範囲にあることが好ましい。
【００２８】さらに、Ｔｉの割合（モル比）ｘが０．５
４（５４モル％）を越えると電気機械結合係数Ｋｐが低
下し、また、ｘが０．４６（４６mol％）未満になると
キュリー温度が低下し、耐熱性が悪化するため、Ｔｉの
割合（モル比）ｘは０．４６〜０．５４の範囲にあるこ
とが好ましい。
４（５４モル％）を越えると電気機械結合係数Ｋｐが低
下し、また、ｘが０．４６（４６mol％）未満になると
キュリー温度が低下し、耐熱性が悪化するため、Ｔｉの
割合（モル比）ｘは０．４６〜０．５４の範囲にあるこ
とが好ましい。
【００２９】さらに、ＣＣの添加量βが０．００１重量
％未満の場合、拡散温度の低下の効果が認められず、ま
た、添加量が０．５重量％を越えるとＫｐが低下するた
め、ＣＣの添加量βは、０．００１〜０．５重量％の範
囲にあることが好ましい。
％未満の場合、拡散温度の低下の効果が認められず、ま
た、添加量が０．５重量％を越えるとＫｐが低下するた
め、ＣＣの添加量βは、０．００１〜０．５重量％の範
囲にあることが好ましい。
【００３０】また、表１より、Ｍｎを含有していない比
較例の試料（試料No.１）と、Ｍｎを含有する実施例の
試料（例えば、試料No.２）を比較すると、実施例の試
料（試料No.２）は、比較例の試料（試料No.１）に比べ
て、比抵抗（抵抗率）ρが１桁以上小さくなっているこ
とがわかる。
較例の試料（試料No.１）と、Ｍｎを含有する実施例の
試料（例えば、試料No.２）を比較すると、実施例の試
料（試料No.２）は、比較例の試料（試料No.１）に比べ
て、比抵抗（抵抗率）ρが１桁以上小さくなっているこ
とがわかる。
【００３１】そして、比抵抗ρが低下した結果、表１に
示すように、この発明の実施例の圧電磁器においては、
加熱後の共振周波数及び反共振周波数の周波数変化量Δ
Ｆｒ，ΔＦａが大幅に小さくなっている。しかもこの場
合、機械的品質係数ＱｍｐはＭｎを含有しない試料No.
１とほとんど変らず、電気機械結合係数Ｋｐの値は、試
料No.１よりもかなり大きくなっており、この点におい
ても、実施例の圧電磁器はその特性が向上していること
がわかる。
示すように、この発明の実施例の圧電磁器においては、
加熱後の共振周波数及び反共振周波数の周波数変化量Δ
Ｆｒ，ΔＦａが大幅に小さくなっている。しかもこの場
合、機械的品質係数ＱｍｐはＭｎを含有しない試料No.
１とほとんど変らず、電気機械結合係数Ｋｐの値は、試
料No.１よりもかなり大きくなっており、この点におい
ても、実施例の圧電磁器はその特性が向上していること
がわかる。
【００３２】なお、これらの効果は、主として、拡散に
より磁器中に含有させたＭｎＯ2（粒界層に偏在してい
る）によるものであると考えられる。
より磁器中に含有させたＭｎＯ2（粒界層に偏在してい
る）によるものであると考えられる。
【００３３】また、試料No.２（ＳｉＯ2を添加した実施
例）と同じ組成を有し、ＣＣ（ＳｉＯ2，ＧｅＯ2）のみ
を添加しない試料（比較例）を作成し、これと試料No.
２（実施例）の試料について、拡散温度と抵抗率（log
ρ）の関係を比較した。その結果を図１に示す。図１よ
り、シリカを添加した実施例（試料No.２）の圧電磁器
は、ＣＣ（ＳｉＯ2，ＧｅＯ2）を添加しない比較例の圧
電磁器に比べて同じ拡散温度における抵抗率（logρ）
が低くなっており、比較例の場合に比べて１００℃以上
低い温度でＭｎを拡散させることが可能になっているこ
とがわかる。
例）と同じ組成を有し、ＣＣ（ＳｉＯ2，ＧｅＯ2）のみ
を添加しない試料（比較例）を作成し、これと試料No.
２（実施例）の試料について、拡散温度と抵抗率（log
ρ）の関係を比較した。その結果を図１に示す。図１よ
り、シリカを添加した実施例（試料No.２）の圧電磁器
は、ＣＣ（ＳｉＯ2，ＧｅＯ2）を添加しない比較例の圧
電磁器に比べて同じ拡散温度における抵抗率（logρ）
が低くなっており、比較例の場合に比べて１００℃以上
低い温度でＭｎを拡散させることが可能になっているこ
とがわかる。
【００３４】なお、Ｍｎの含有量αがＭｎＯ2に換算し
て０．００５重量％未満の場合、比抵抗（抵抗率）ρや
周波数変化量ΔＦｒ，ΔＦａなどの特性改善の効果が不
十分になり、また、０．９重量％を越えると機械的品質
係数Ｑｍｐが大きくなったり、周波数変化量ΔＦｒ，Δ
Ｆａが大きくなったりする傾向があるため、Ｍｎの含有
量αは、ＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９重量％
の範囲にあることが好ましい。
て０．００５重量％未満の場合、比抵抗（抵抗率）ρや
周波数変化量ΔＦｒ，ΔＦａなどの特性改善の効果が不
十分になり、また、０．９重量％を越えると機械的品質
係数Ｑｍｐが大きくなったり、周波数変化量ΔＦｒ，Δ
Ｆａが大きくなったりする傾向があるため、Ｍｎの含有
量αは、ＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９重量％
の範囲にあることが好ましい。
【００３５】
【発明の効果】上述のように、この発明の圧電磁器は、
チタン酸ジルコン酸鉛のＰｂ原子の一部をＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄの１種で置換し、さらに
Ｐｂ原子の一部をＣａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくとも１
種で置換するとともに、Ｓｉ及びＧｅの少なくとも１種
ををＳｉＯ2及びＧｅＯ2に換算して０．００１〜０．５
重量％添加した組成を有する圧電磁器に対して、Ｍｎを
ＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９重量％含有させ
るようにしているので、電気機械結合係数Ｋｐが大き
く、かつ、共振周波数及び反共振周波数の温度変化率、
及び機械的品質係数Ｑｍの値が小さい圧電磁器を得るこ
とができる。
チタン酸ジルコン酸鉛のＰｂ原子の一部をＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄの１種で置換し、さらに
Ｐｂ原子の一部をＣａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくとも１
種で置換するとともに、Ｓｉ及びＧｅの少なくとも１種
ををＳｉＯ2及びＧｅＯ2に換算して０．００１〜０．５
重量％添加した組成を有する圧電磁器に対して、Ｍｎを
ＭｎＯ2に換算して０．００５〜０．９重量％含有させ
るようにしているので、電気機械結合係数Ｋｐが大き
く、かつ、共振周波数及び反共振周波数の温度変化率、
及び機械的品質係数Ｑｍの値が小さい圧電磁器を得るこ
とができる。
【００３６】そして、この発明の圧電磁器をセラミック
フィルタ（圧電フィルタ）素子に用いた場合、広い周波
数帯域において、群遅延時間（ＧＤＴ）特性を平坦にす
るとともに、位相歪を小さくすることが可能になり、デ
ジタル信号に対してビット誤りを生じにくくさせること
ができる。したがって、この発明の圧電磁器は、デジタ
ル対応の圧電フィルタ素子用の材料として特に有意義で
ある。
フィルタ（圧電フィルタ）素子に用いた場合、広い周波
数帯域において、群遅延時間（ＧＤＴ）特性を平坦にす
るとともに、位相歪を小さくすることが可能になり、デ
ジタル信号に対してビット誤りを生じにくくさせること
ができる。したがって、この発明の圧電磁器は、デジタ
ル対応の圧電フィルタ素子用の材料として特に有意義で
ある。
【００３７】また、この発明の圧電磁器は、加熱及び加
熱後の冷却に対する共振周波数及び反共振周波数の変化
量が小さいという特徴を有している。
熱後の冷却に対する共振周波数及び反共振周波数の変化
量が小さいという特徴を有している。
【００３８】したがって、この発明にかかる圧電磁器
は、リフロー半田などにより表面実装されるフィルタ素
子材料として用いた場合にも、高温（〜２５０℃）によ
る特性劣化、特にフィルタの通過帯域のずれ、及び通過
帯域幅の減少割合が小さく、表面実装に十分に対応する
ことができる。
は、リフロー半田などにより表面実装されるフィルタ素
子材料として用いた場合にも、高温（〜２５０℃）によ
る特性劣化、特にフィルタの通過帯域のずれ、及び通過
帯域幅の減少割合が小さく、表面実装に十分に対応する
ことができる。
【００３９】さらに、この発明の圧電磁器においては、
製造工程におけるＭｎの拡散温度を低下させることが可
能になり、特性の安定化を図ることができる。
製造工程におけるＭｎの拡散温度を低下させることが可
能になり、特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳｉＯ2を添加した実施例の圧電磁器と、Ｓｉ
Ｏ2を添加しない比較例の圧電磁器の、拡散温度と抵抗
率（logρ）との関係を示す図である。
Ｏ2を添加しない比較例の圧電磁器の、拡散温度と抵抗
率（logρ）との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橘高 敏彦 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式：ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3（但し、
Ｘ＝０．４６〜０．５４）で表されるチタン酸ジルコン
酸鉛のＰｂ原子の０．１〜５．０モル％をＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，及びＧｄからなる群より選ば
れる少なくとも１種で置換するとともに、Ｐｂ原子の
８．０モル％までをＣａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群よ
り選ばれる少なくとも１種で置換し、さらに、Ｓｉ及び
Ｇｅの少なくとも１種をＳｉＯ2及びＧｅＯ2に換算して
０．００１〜０．５重量％添加した組成を有する圧電磁
器に対して、ＭｎをＭｎＯ2に換算して０．００５〜
０．９重量％含有させたことを特徴とする圧電磁器。 - 【請求項２】 前記Ｍｎが、拡散により含有せしめたも
のであることを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。 - 【請求項３】 前記Ｍｎが、圧電磁器の粒内部より、粒
界層に高濃度で存在していることを特徴とする請求項１
記載の圧電磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20043993A JP3384044B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 圧電磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20043993A JP3384044B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 圧電磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733522A true JPH0733522A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3384044B2 JP3384044B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=16424315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20043993A Expired - Fee Related JP3384044B2 (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 圧電磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3384044B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0767152A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic and manufacturing method thereof |
| EP0767151A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramics and manufacturing method thereof |
| EP0773594A1 (en) * | 1995-11-08 | 1997-05-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic |
| JP2007188948A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Tdk Corp | 圧電素子及び圧電素子の製造方法。 |
| CN115403375A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-29 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP20043993A patent/JP3384044B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0767152A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic and manufacturing method thereof |
| EP0767151A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramics and manufacturing method thereof |
| EP0773594A1 (en) * | 1995-11-08 | 1997-05-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic |
| JP2007188948A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Tdk Corp | 圧電素子及び圧電素子の製造方法。 |
| CN115403375A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-29 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3384044B2 (ja) | 2003-03-10 |
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