JPH0834667A - 圧電性磁器 - Google Patents
圧電性磁器Info
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- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
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- C04B35/493—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気機械結合係数が大きく、機械的品質係数
が小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を提供することで
ある。 【構成】 原料として、酸化鉛、酸化ジルコン、酸化チ
タン、酸化クロムおよび酸化ニオブを準備し、これを一
般式ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3−ｂＰｂxＴｉＯ3−ｃ
ＰｂxＺｒＯ3｛１．０≦ａ≦１２．０、４０．５≦ｂ≦
４９．０、３９．０≦ｃ≦５８．５、０．９５≦ｘ≦
１．０１、２／２４≦ｙ≦１１／２４、ただしａ、ｂ、
ｃはモル％であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００｝で示される組
成比率に調合し、混合、仮焼、成形、焼成、分極処理を
行って、電気機械結合係数が大きく、機械的品質係数が
小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を得た。
が小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を提供することで
ある。 【構成】 原料として、酸化鉛、酸化ジルコン、酸化チ
タン、酸化クロムおよび酸化ニオブを準備し、これを一
般式ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3−ｂＰｂxＴｉＯ3−ｃ
ＰｂxＺｒＯ3｛１．０≦ａ≦１２．０、４０．５≦ｂ≦
４９．０、３９．０≦ｃ≦５８．５、０．９５≦ｘ≦
１．０１、２／２４≦ｙ≦１１／２４、ただしａ、ｂ、
ｃはモル％であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００｝で示される組
成比率に調合し、混合、仮焼、成形、焼成、分極処理を
行って、電気機械結合係数が大きく、機械的品質係数が
小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を得た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミックフィル
タ、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサなどの
圧電素子に使用される圧電性磁器に関する。
タ、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサなどの
圧電素子に使用される圧電性磁器に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックフィルタなどに用いられる圧
電性磁器として、従来より、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂ（ＴｉxＺｒ1-x）Ｏ3）を主成分とする圧電性磁器が
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性磁器がある。
電性磁器として、従来より、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂ（ＴｉxＺｒ1-x）Ｏ3）を主成分とする圧電性磁器が
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性磁器がある。
【０００３】チタン酸ジルコン酸鉛系の一つとして知ら
れているＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐ
ｂＺｒＯ3を基本組成とする圧電体材料は、通常、酸化
鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、五酸化ニオブなどの酸化物原料を所定の化学量論組
成となるように調合し、ボールミルなどを用いて混合分
散させた後、所定の温度で仮焼し、さらに、粉砕および
バインダ混合を行った後、所定の形状に成形し、これを
１２００℃以上の高温で焼成して焼結反応を行わせ、分
極処理を行うことにより製造されている。
れているＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐ
ｂＺｒＯ3を基本組成とする圧電体材料は、通常、酸化
鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、五酸化ニオブなどの酸化物原料を所定の化学量論組
成となるように調合し、ボールミルなどを用いて混合分
散させた後、所定の温度で仮焼し、さらに、粉砕および
バインダ混合を行った後、所定の形状に成形し、これを
１２００℃以上の高温で焼成して焼結反応を行わせ、分
極処理を行うことにより製造されている。
【０００４】この圧電性磁器を電気機械変換素子として
応用する場合、スピーカー、マイクロホンのように、大
きい出力電圧とその周波数特性の平坦性を望む応用にお
いては、電気機械結合係数を大きく、素子の静電容量を
大きくするために材料自体の誘電率が高いものがよい。
応用する場合、スピーカー、マイクロホンのように、大
きい出力電圧とその周波数特性の平坦性を望む応用にお
いては、電気機械結合係数を大きく、素子の静電容量を
大きくするために材料自体の誘電率が高いものがよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の目的を達成する
圧電性磁器として、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−Ｐｂ
ＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系磁器が、特公昭４４−１７１０
３号公報に記載されているが、電気機械結合係数が小さ
く問題を解決するに至っていない。
圧電性磁器として、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−Ｐｂ
ＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系磁器が、特公昭４４−１７１０
３号公報に記載されているが、電気機械結合係数が小さ
く問題を解決するに至っていない。
【０００６】また、圧電性磁器を電気機械変換素子とし
て応用するフィルタのように、減衰極間の巾が電気機械
結合係数に依存する場合、フィルタの広帯域化を計るた
めには、電気機械結合係数を大きく、機械的品質係数の
小さいものがよいが、特公昭４４−１７１０３号公報記
載の圧電性磁器では、不充分である。
て応用するフィルタのように、減衰極間の巾が電気機械
結合係数に依存する場合、フィルタの広帯域化を計るた
めには、電気機械結合係数を大きく、機械的品質係数の
小さいものがよいが、特公昭４４−１７１０３号公報記
載の圧電性磁器では、不充分である。
【０００７】この発明の目的は、フィルタの広帯域化が
計れ、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサ等に
応用できる、電気機械結合係数が大きく、機械的品質係
数が小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を提供すること
である。
計れ、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサ等に
応用できる、電気機械結合係数が大きく、機械的品質係
数が小さく、比誘電率の高い圧電性磁器を提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
一般式ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3−ｂＰｂxＴｉＯ3−
ｃＰｂxＺｒＯ3で示される鉛含有複合酸化物において、
ａ、ｂ、ｃがそれぞれ １．０≦ａ≦１２．０ ４０．５≦ｂ≦４９．０ ３９．０≦ｃ≦５８．５ （ただしａ、ｂ、ｃはモル％であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１０
０）、の範囲にあり、かつ、ｘ、ｙがそれぞれ ０．９５≦ｘ≦１．０１ ２／２４≦ｙ≦１１／２４ の範囲にある圧電性磁器である。
一般式ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3−ｂＰｂxＴｉＯ3−
ｃＰｂxＺｒＯ3で示される鉛含有複合酸化物において、
ａ、ｂ、ｃがそれぞれ １．０≦ａ≦１２．０ ４０．５≦ｂ≦４９．０ ３９．０≦ｃ≦５８．５ （ただしａ、ｂ、ｃはモル％であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１０
０）、の範囲にあり、かつ、ｘ、ｙがそれぞれ ０．９５≦ｘ≦１．０１ ２／２４≦ｙ≦１１／２４ の範囲にある圧電性磁器である。
【０００９】請求項２に係る発明は、圧電性磁器におい
て、Ｐｂ成分の１１モル％以下をＳｒ、Ｂａ、Ｃａの少
なくとも１種類で置換した圧電性磁器である。
て、Ｐｂ成分の１１モル％以下をＳｒ、Ｂａ、Ｃａの少
なくとも１種類で置換した圧電性磁器である。
【００１０】請求項の組成範囲に限定したのは次の理由
による。つまり、ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3成分のａ
の値が、１モル％未満、あるいは１２モル％を越える
と、電気機械結合係数、比誘電率が低くなり、機械的品
質係数が大きくなる。また、ｂＰｂxＴｉＯ3成分のｂの
値が、４０．５モル％未満、あるいは４９モル％を越え
ると、電気機械結合係数、比誘電率が低くなる。さら
に、ｃＰｂxＺｒＯ3成分のｃの値が、３９モル％未満、
あるいは５８．５モル％を越えると、電気機械結合係
数、比誘電率が低くなり、機械的品質係数が大きくな
る。
による。つまり、ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3成分のａ
の値が、１モル％未満、あるいは１２モル％を越える
と、電気機械結合係数、比誘電率が低くなり、機械的品
質係数が大きくなる。また、ｂＰｂxＴｉＯ3成分のｂの
値が、４０．５モル％未満、あるいは４９モル％を越え
ると、電気機械結合係数、比誘電率が低くなる。さら
に、ｃＰｂxＺｒＯ3成分のｃの値が、３９モル％未満、
あるいは５８．５モル％を越えると、電気機械結合係
数、比誘電率が低くなり、機械的品質係数が大きくな
る。
【００１１】次に、Ｐｂ成分が、０．９５未満、あるい
は１．０１を越えると、電気機械結合係数、比誘電率が
低くなる。また、ＣｒとＮｂの比率において、Ｃｒの比
率が２／２４未満、あるいは１２／２４以上であると、
電気機械結合係数、比誘電率が低くなり、機械的品質係
数が大きくなる。さらに、置換されるＰｂ成分が、１１
モル％越えると、電気機会結合係数が低くなる。
は１．０１を越えると、電気機械結合係数、比誘電率が
低くなる。また、ＣｒとＮｂの比率において、Ｃｒの比
率が２／２４未満、あるいは１２／２４以上であると、
電気機械結合係数、比誘電率が低くなり、機械的品質係
数が大きくなる。さらに、置換されるＰｂ成分が、１１
モル％越えると、電気機会結合係数が低くなる。
【００１２】
【作用】この発明の圧電性磁器によれば、鉛含有複合酸
化物の３成分が請求項の範囲内で、ＣｒとＮｂの比をＮ
ｂリッチにすることにより、電気機械結合係数が高くな
る。さらに、Ｐｂ成分の一部をＳｒ、Ｂａ、Ｃａで置換
することにより、電気機械結合係数が大きく、機械的品
質係数が小さく、比誘電率が大きくなる。
化物の３成分が請求項の範囲内で、ＣｒとＮｂの比をＮ
ｂリッチにすることにより、電気機械結合係数が高くな
る。さらに、Ｐｂ成分の一部をＳｒ、Ｂａ、Ｃａで置換
することにより、電気機械結合係数が大きく、機械的品
質係数が小さく、比誘電率が大きくなる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を実施例により説明する。原
料として、酸化鉛、酸化ジルコン、酸化チタン、酸化ク
ロムおよび酸化ニオブを準備し、これを表１に示す組成
比率で調合し、この調合原料をボールミルを用いて湿式
混合した後、脱水、乾燥し、８００〜１０００℃で２時
間仮焼し、この仮焼粉をボールミルを用いて再度湿式混
合することにより調整粉末を得た。
料として、酸化鉛、酸化ジルコン、酸化チタン、酸化ク
ロムおよび酸化ニオブを準備し、これを表１に示す組成
比率で調合し、この調合原料をボールミルを用いて湿式
混合した後、脱水、乾燥し、８００〜１０００℃で２時
間仮焼し、この仮焼粉をボールミルを用いて再度湿式混
合することにより調整粉末を得た。
【００１４】
【表１】
【００１５】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剤を添加し、プレス成形を行っ
た後、１１１０〜１３２０℃で２時間焼成し、焼結体を
得た。次に、得られた焼結体を直径１０mm、厚さ１mmの
円板状に研磨し、両端面に銀電極を焼き付けた後、６０
〜８０℃の絶縁オイル中で１０〜６０分間、２．５〜４
kV／mmの電界で分極処理を行って圧電性磁器を得た。
ルアルコールなどの粘結剤を添加し、プレス成形を行っ
た後、１１１０〜１３２０℃で２時間焼成し、焼結体を
得た。次に、得られた焼結体を直径１０mm、厚さ１mmの
円板状に研磨し、両端面に銀電極を焼き付けた後、６０
〜８０℃の絶縁オイル中で１０〜６０分間、２．５〜４
kV／mmの電界で分極処理を行って圧電性磁器を得た。
【００１６】この圧電性磁器を用いて、比誘電率（ε33
T／ε0）、拡がり方向振動の電気機械結合係数（Ｋ
ｐ）、機械的品質係数（Ｑｍ）について調べた。測定
は、インピーダンス測定器を用い、比誘電率の測定周波
数は１kHzであり、拡がり方向振動の電気機械結合係数
の測定には、共振、反共振法を用いた。測定結果を表２
に示した。
T／ε0）、拡がり方向振動の電気機械結合係数（Ｋ
ｐ）、機械的品質係数（Ｑｍ）について調べた。測定
は、インピーダンス測定器を用い、比誘電率の測定周波
数は１kHzであり、拡がり方向振動の電気機械結合係数
の測定には、共振、反共振法を用いた。測定結果を表２
に示した。
【００１７】
【表２】
【００１８】表１、表２において、試料番号に＊印を付
したものは、この発明の範囲外のものであり、その他の
ものはこの発明の範囲内のものである。この発明のう
ち、請求項１に含まれる組成は、試料番号２２を基準に
して、これよりも機械的品質係数が小さいものを良品と
した。さらに、請求項２のようにＰｂ成分の一部をＳ
ｒ、Ｂａ、Ｃａに置換する場合には、試料番号５６を基
準にして、これよりも電気機械結合係数が大きいものを
良品とした。
したものは、この発明の範囲外のものであり、その他の
ものはこの発明の範囲内のものである。この発明のう
ち、請求項１に含まれる組成は、試料番号２２を基準に
して、これよりも機械的品質係数が小さいものを良品と
した。さらに、請求項２のようにＰｂ成分の一部をＳ
ｒ、Ｂａ、Ｃａに置換する場合には、試料番号５６を基
準にして、これよりも電気機械結合係数が大きいものを
良品とした。
【００１９】
【発明の効果】この発明の圧電性磁器において、各成分
を請求範囲内にすることにより、電気機械結合係数が大
きく、機械的品質係数が小さく、比誘電率が大きな圧電
特性をもつ圧電性磁器が得られ、広帯域化が計れる。ま
た、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサ等への
応用にも充分可能な圧電性磁器が得られる。
を請求範囲内にすることにより、電気機械結合係数が大
きく、機械的品質係数が小さく、比誘電率が大きな圧電
特性をもつ圧電性磁器が得られ、広帯域化が計れる。ま
た、スピーカー、マイクロホン、ブザー、センサ等への
応用にも充分可能な圧電性磁器が得られる。
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式ａＰｂx（ＣｒyＮｂ1-y）Ｏ3−ｂ
ＰｂxＴｉＯ3−ｃＰｂxＺｒＯ3で示される鉛含有複合酸
化物において、ａ、ｂ、ｃがそれぞれ １．０≦ａ≦１２．０ ４０．５≦ｂ≦４９．０ ３９．０≦ｃ≦５８．５ （ただしａ、ｂ、ｃはモル％であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１０
０）、の範囲にあり、かつ、ｘ、ｙがそれぞれ ０．９５≦ｘ≦１．０１ ２／２４≦ｙ≦１１／２４ の範囲にあることを特徴とする圧電性磁器。 - 【請求項２】 前記圧電性磁器において、Ｐｂ成分の１
１モル％以下をＳｒ、Ｂａ、Ｃａの少なくとも１種類で
置換したことを特徴とする請求項１記載の圧電性磁器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17554194A JP3616967B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 圧電性磁器 |
| DE69501026T DE69501026T2 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-25 | Piezoelektrisches Porzellan |
| EP95111696A EP0698587B1 (en) | 1994-07-27 | 1995-07-25 | Piezoelectric porcelain |
| KR1019950022125A KR0145231B1 (ko) | 1994-07-27 | 1995-07-25 | 압전성 자기 |
| SG1995000951A SG33433A1 (en) | 1994-07-27 | 1995-07-26 | Piezoelectric porcelain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17554194A JP3616967B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 圧電性磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0834667A true JPH0834667A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3616967B2 JP3616967B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=15997886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17554194A Expired - Lifetime JP3616967B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 圧電性磁器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0698587B1 (ja) |
| JP (1) | JP3616967B2 (ja) |
| KR (1) | KR0145231B1 (ja) |
| DE (1) | DE69501026T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916380C2 (de) * | 1998-04-13 | 2001-05-03 | Murata Manufacturing Co | Piezoelektrische Keramik und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen keramischen Elementes |
| JP2003201174A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-07-15 | Murata Mfg Co Ltd | 積層型圧電体セラミック素子およびそれを用いた積層型圧電体電子部品 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004002204A1 (de) | 2004-01-15 | 2005-08-11 | Epcos Ag | Keramikmaterial |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5528436B2 (ja) * | 1973-11-24 | 1980-07-28 | ||
| JPS5264700A (en) * | 1975-11-25 | 1977-05-28 | Murata Manufacturing Co | Piezooelectric ceramic for elastic surface wave element |
| JPS6372006A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-01 | 住友特殊金属株式会社 | 焦電センサ−用磁器組成物 |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP17554194A patent/JP3616967B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-07-25 KR KR1019950022125A patent/KR0145231B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-07-25 DE DE69501026T patent/DE69501026T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-25 EP EP95111696A patent/EP0698587B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916380C2 (de) * | 1998-04-13 | 2001-05-03 | Murata Manufacturing Co | Piezoelektrische Keramik und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen keramischen Elementes |
| JP2003201174A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-07-15 | Murata Mfg Co Ltd | 積層型圧電体セラミック素子およびそれを用いた積層型圧電体電子部品 |
| JP4492022B2 (ja) * | 2001-11-02 | 2010-06-30 | 株式会社村田製作所 | 積層型圧電体セラミック素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960004288A (ko) | 1996-02-23 |
| KR0145231B1 (ko) | 1998-07-15 |
| EP0698587A1 (en) | 1996-02-28 |
| JP3616967B2 (ja) | 2005-02-02 |
| EP0698587B1 (en) | 1997-11-12 |
| DE69501026D1 (de) | 1997-12-18 |
| DE69501026T2 (de) | 1998-06-10 |
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