JPH0782024A - 圧電磁器組成物 - Google Patents

圧電磁器組成物

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JPH0782024A
JPH0782024A JP5248728A JP24872893A JPH0782024A JP H0782024 A JPH0782024 A JP H0782024A JP 5248728 A JP5248728 A JP 5248728A JP 24872893 A JP24872893 A JP 24872893A JP H0782024 A JPH0782024 A JP H0782024A
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忠洋 南川
Kousuke Shiratsuyu
幸祐 白露
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低誘電率と高周波数定数を有するとともに、
良好な電気機械結合係数を有しており、かつ素子加工上
の困難性が少なく、しかも環境上の問題を生じるおそれ
のない誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。 【構成】 一般式:(NaX1-X)(Nb1-YTaY)O
3 で表される圧電磁器組成物の、前記一般式中のX及びY
を、 0.2≦X≦0.8 0.0≦Y≦0.5 の範囲とする。さらに、上記の圧電磁器組成物に対し
て、第一遷移金属を含む化合物の少なくとも1種を、そ
の含有率が0.01〜2.0重量%になるような割合で
添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、圧電セラミック素
子、特に、圧電セラミックフィルタ、圧電セラミック発
振子などの材料として有用な圧電磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電セラミックフィルタや圧電セラミッ
ク発振子などの圧電セラミック素子に用いられる材料
(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(Zr,Ti)O3)を主成分とする圧電
磁器組成物が広く用いられており、さらに、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
器組成物が提案されている。
【0003】そして、これらの圧電磁器組成物として、
例えば、Pb(Zr,Ti)O3のPbの一部をBa,
Sr,Caなどの二価の元素で置換したもの、あるいは
Pb(Zr,Ti)O3に第三成分として、Pb(Mn
1/3Sb2/3)O3やPb(Mn 1/3Nb2/3)O3を固溶さ
せたものなどが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Pb(Zr,
Ti)O3を主組成とする上記従来の圧電磁器組成物に
おいては、圧電性と誘電率との間に相関関係があり、一
般に圧電性を大きくすると誘電率も大きくなる傾向があ
る。したがって、誘電損失が大きくなるような高周波用
デバイスに用いるには適当でないという問題点がある。
【0005】また、チタン酸ジルコン酸鉛では、その周
波数定数は2000Hz・m程度であり、例えば、10
MHzの共振周波数を持つ素子を得ようとすると、厚み
振動を利用する場合、その厚みを0.2mm程度にまで薄
くする必要があり、加工が困難になるという問題点があ
る。
【0006】さらに、組成中に重金属であるPbを60
%程度含有しているため、Pbが外部に排出されて環境
問題が発生しないように管理する必要があり、製造工程
が複雑になるという問題点がある。
【0007】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、低い誘電率と高い周波数定数を有するとともに良
好な電気機械結合係数を有しており、素子加工上の困難
性が少なく、しかもPbを含有せず、環境上の問題を生
じるおそれのない圧電磁器組成物を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第1の発明の圧電磁器組成物は、 一般式:(NaX1-X)(Nb1-YTaY)O3 で表され、かつ、前記一般式中のX及びYが、 0.2≦X≦0.8 0.0≦Y≦0.5 の範囲にあることを特徴とする。
【0009】また、本願第2の発明の圧電磁器組成物
は、上記圧電磁器組成物に対して、第一遷移金属を含む
化合物の少なくとも1種を、その含有率が0.01〜
2.0重量%になるような割合で添加したことを特徴と
する。
【0010】本願第1の発明の圧電磁器組成物におい
て、X(すなわちNaのモル分率)を0.2〜0.8と
したのは、Xがこの範囲を外れると完全な焼結体を得る
ことができないことによる。
【0011】また、Y(すなわちTaのモル分率)を
0.0〜0.5としたのは、Yが0.5を越えると室温
における圧電性が失われ、圧電材料としての用途に供す
ることができなくなることによる。
【0012】さらに、本願第2の発明の圧電磁器組成物
において、第一遷移金属を含む化合物の少なくとも1種
を添加するようにしたのは、TiO2,Mn23などの
第一遷移金属を含む化合物を添加した場合に圧電性が向
上することによる。
【0013】そして、その添加割合を0.01〜2.0
重量%の範囲としたのは、添加量が0.01重量%未満
の場合には、圧電性がほとんど改善されず、また、2.
0重量%を越えて添加した場合には、圧電性向上の効果
が顕著でなくなること、及び完全に焼結することが困難
になることによる。
【0014】
【実施例】以下、本願発明の実施例を示して、その特徴
とするところをさらに具体的に説明する。
【0015】まず、出発原料として、K2CO3,Li2
CO3,Na2CO3,Nb25,TiO2,Mn23を用
意し、これらの出発原料を表1に示すような組成となる
ように秤取して、ボールミルを用いて約5時間湿式混合
し、得られた混合物を乾燥した後、700〜900℃で
仮焼した。それから、この仮焼体を粗粉砕した後、有機
バインダを適量加え、ボールミルを用いて5〜10時間
湿式粉砕し、40メッシュのふるいを通して粒度調整を
行った。次に、これを750〜1000kg/cm 2の圧力
で直径12mm、厚さ1.2mmの円板に成形した後、10
00〜1250℃の温度で焼成を行ない、磁器円板を得
た。
【0016】そして、この磁器円板の表面(両主面)
に、通常の方法により、銀ペーストを塗布焼付けして銀
電極を形成した後、150〜200℃の絶縁オイル中で
3〜5kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極処理
を施し、圧電磁器円板(試料)を得た。
【0017】そして、これらの各圧電磁器円板(試料)
について、比誘電率(εr),径方向及び厚み方向の振
動における電気機械結合係数(Kp及びKt)、周波数
定数及び共振周波数の温度変化率f−TCを測定した。
その結果を表1に示す。なお、上記特性は、インピーダ
ンス測定器により共振周波数及び反共振周波数を測定
し、計算により求めた。
【0018】
【表1】
【0019】表1に示すように、この発明の実施例にか
かる各試料については、εrが150〜400、Kpが
27〜48%、Ktが33〜50%、周波数定数が33
90〜3520、f−TCが−200〜+150の範囲
にあり、従来のチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電磁器組成
物では限界があった、低誘電率及び高周波数定数が実現
されており、かつ、比較的良好な電気機械結合係数が得
られていることがわかる。
【0020】なお、本願発明の圧電磁器組成物は、上記
実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内
において、その組成を変化させることが可能である。
【0021】
【発明の効果】上述のように、本願第1の発明の圧電磁
器組成物は、一般式:(NaX1-X)(Nb1-YTaY
3で表され、かつ、前記一般式中のX及びYが、0.
2≦X≦0.8,0.0≦Y≦0.5の範囲にあるよう
な組成を有していることから、従来のチタン酸ジルコン
酸鉛系の圧電磁器組成物では限界があった低誘電率と高
周波数定数を同時に実現するとともに、比較的良好な電
気機械結合係数を得ることができる。
【0022】また、本願第2の発明の圧電磁器組成物
は、本願第1の発明の圧電磁器組成物に、さらに、第一
遷移金属を含む化合物の少なくとも1種を、その含有率
が0.01〜2.0重量%になるような割合で添加して
いるので、上記第1の発明の圧電磁器組成物よりもさら
に圧電性に優れた圧電磁器組成物を得ることが可能にな
る。
【0023】したがって、本願発明の圧電磁器組成物に
よれば、低誘電損失の高周波フィルタに応用するのに適
したセラミック素子を得ることができる。
【0024】また、周波数定数が従来のチタン酸ジルコ
ン酸鉛系の圧電磁器組成物より大きい(約1.5倍)こ
とから、同じ共振周波数を有する素子を得ようとした場
合に、その寸法(厚み)が約1.5倍になり、それだ
け、素子加工上の問題を軽減することが可能になる。
【0025】さらに、組成中にPbを含有しないので、
Pbが排出されることによる環境問題の発生を防止する
ことができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式:(NaX1-X)(Nb1-Y
    Y)O3 で表され、かつ、前記一般式中のX及びYが、 0.2≦X≦0.8 0.0≦Y≦0.5 の範囲にあることを特徴とする圧電磁器組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電磁器組成物に対し
    て、第一遷移金属を含む化合物の少なくとも1種を、そ
    の含有率が0.01〜2.0重量%になるような割合で
    添加したことを特徴とする圧電磁器組成物。
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