JPH09132456A - 圧電磁器 - Google Patents
圧電磁器Info
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- JPH09132456A JPH09132456A JP7289827A JP28982795A JPH09132456A JP H09132456 A JPH09132456 A JP H09132456A JP 7289827 A JP7289827 A JP 7289827A JP 28982795 A JP28982795 A JP 28982795A JP H09132456 A JPH09132456 A JP H09132456A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—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
- C04B35/48—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
- C04B35/49—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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的品質係数Ｑｍが小さく、かつ、耐熱性
の優れた圧電磁器、例えば、表面実装に対応可能なフィ
ルタ素子用の圧電磁器を提供する。 【解決手段】 少なくとも鉛、ジルコニウム及びチタン
の複合酸化物を含む圧電磁器であって、該圧電磁器に少
なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を含み、ま
た、前記マンガンの酸化物が前記圧電磁器の結晶粒内部
よりも結晶粒界層に高濃度で存在する。
の優れた圧電磁器、例えば、表面実装に対応可能なフィ
ルタ素子用の圧電磁器を提供する。 【解決手段】 少なくとも鉛、ジルコニウム及びチタン
の複合酸化物を含む圧電磁器であって、該圧電磁器に少
なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を含み、ま
た、前記マンガンの酸化物が前記圧電磁器の結晶粒内部
よりも結晶粒界層に高濃度で存在する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に耐熱性の要求
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。
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等に用いられる圧電
磁器として、従来より、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（Ｔｉx Ｚｒ1-x ）Ｏ3 ）等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
々の微量添加物の添加が試みられている。
磁器として、従来より、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（Ｔｉx Ｚｒ1-x ）Ｏ3 ）等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
々の微量添加物の添加が試みられている。
【０００３】そして、特に、群遅延時間（ＧＤＴ）特性
が平坦で、しかも位相歪みの小さいという優れた特性の
セラミックフィルタ用の材料としては、機械的品質係数
Ｑｍの値が小さいことが要求され、チタン酸ジルコン酸
鉛に、添加物として酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化
タンタル等を添加したものや、チタン酸ジルコン酸鉛の
Ｐｂ原子の一部をＳｒ、Ｂａ、Ｃａや、Ｌａ等の希土類
元素で置換したものが知られている。
が平坦で、しかも位相歪みの小さいという優れた特性の
セラミックフィルタ用の材料としては、機械的品質係数
Ｑｍの値が小さいことが要求され、チタン酸ジルコン酸
鉛に、添加物として酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化
タンタル等を添加したものや、チタン酸ジルコン酸鉛の
Ｐｂ原子の一部をＳｒ、Ｂａ、Ｃａや、Ｌａ等の希土類
元素で置換したものが知られている。
【０００４】しかしながら、上記の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、温度上昇
に伴い、圧電磁器の両端に形成した電極間を短絡させた
時はよいが、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
欠点があった。そのため、これを表面実装型のフィルタ
素子として使用した場合、リフローはんだ付けの際の高
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があった。
磁器は、キュリー温度が高いものであっても、温度上昇
に伴い、圧電磁器の両端に形成した電極間を短絡させた
時はよいが、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
欠点があった。そのため、これを表面実装型のフィルタ
素子として使用した場合、リフローはんだ付けの際の高
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があった。
【０００５】これを解決するために、Ｑｍ値の小さい圧
電磁器でキュリー温度が高いものに対して、磁器表面か
らマンガン化合物を熱拡散させて、マンガンの酸化物を
高濃度で結晶粒界層に偏在させることにより、結晶粒界
部分の抵抗率を低下させ、耐熱性を向上させることがで
きることが報告されている（特開平６−１６５５号公報
〜特開平６−１６５７号公報）。
電磁器でキュリー温度が高いものに対して、磁器表面か
らマンガン化合物を熱拡散させて、マンガンの酸化物を
高濃度で結晶粒界層に偏在させることにより、結晶粒界
部分の抵抗率を低下させ、耐熱性を向上させることがで
きることが報告されている（特開平６−１６５５号公報
〜特開平６−１６５７号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電磁
器表面からマンガン化合物を熱拡散させるときに、あら
かじめ焼結させた圧電磁器の結晶粒界の構造が変化した
り、圧電磁器のＰｂ量が製造工程中で蒸発して変動した
りする場合、または、熱拡散炉内の温度分布が大きい場
合には、特性バラツキが大きくなるという製造上の問題
があった。そのため、大量、かつ、安定的に熱拡散を行
うことが困難で、結晶粒界部分の抵抗率を低下させ、耐
熱性を向上させることも不十分であった。
器表面からマンガン化合物を熱拡散させるときに、あら
かじめ焼結させた圧電磁器の結晶粒界の構造が変化した
り、圧電磁器のＰｂ量が製造工程中で蒸発して変動した
りする場合、または、熱拡散炉内の温度分布が大きい場
合には、特性バラツキが大きくなるという製造上の問題
があった。そのため、大量、かつ、安定的に熱拡散を行
うことが困難で、結晶粒界部分の抵抗率を低下させ、耐
熱性を向上させることも不十分であった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記の問題点を
解決するものであり、機械的品質係数Ｑｍが小さく、か
つ、耐熱性の優れた圧電磁器、例えば、表面実装に対応
可能なフィルタ素子用の圧電磁器を提供することにあ
る。
解決するものであり、機械的品質係数Ｑｍが小さく、か
つ、耐熱性の優れた圧電磁器、例えば、表面実装に対応
可能なフィルタ素子用の圧電磁器を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１にお
いて、圧電磁器は、少なくとも鉛、ジルコニウム及びチ
タンの複合酸化物を含む圧電磁器であって、該圧電磁器
に少なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を含む
ことを特徴とする。
いて、圧電磁器は、少なくとも鉛、ジルコニウム及びチ
タンの複合酸化物を含む圧電磁器であって、該圧電磁器
に少なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を含む
ことを特徴とする。
【０００９】また、請求項２において、前記圧電磁器に
含まれるマンガンの酸化物はＭｎＯ2 に換算して０．０
０５〜０．３ｗｔ％、珪素の酸化物はＳｉＯ2 に換算し
て０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）、硼素の酸化
物はＢ2 Ｏ3 に換算して０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を
含まず）であることを特徴とする。
含まれるマンガンの酸化物はＭｎＯ2 に換算して０．０
０５〜０．３ｗｔ％、珪素の酸化物はＳｉＯ2 に換算し
て０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）、硼素の酸化
物はＢ2 Ｏ3 に換算して０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を
含まず）であることを特徴とする。
【００１０】また、請求項３において、前記マンガンの
酸化物が前記圧電磁器の結晶粒内部よりも結晶粒界層に
高濃度で存在することを特徴とする。
酸化物が前記圧電磁器の結晶粒内部よりも結晶粒界層に
高濃度で存在することを特徴とする。
【００１１】このように、圧電磁器に、少なくともマン
ガン、珪素及び硼素の各酸化物が所定量含まれ、かつ、
マンガンの酸化物が圧電磁器の結晶粒内部よりも結晶粒
界層に高濃度で偏在していることにより、マンガンの酸
化物が結晶粒界層に均一に分布して圧電磁器の抵抗率を
低下させ、耐熱性を向上させることができる。
ガン、珪素及び硼素の各酸化物が所定量含まれ、かつ、
マンガンの酸化物が圧電磁器の結晶粒内部よりも結晶粒
界層に高濃度で偏在していることにより、マンガンの酸
化物が結晶粒界層に均一に分布して圧電磁器の抵抗率を
低下させ、耐熱性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示して、
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
【００１３】（実施例１）圧電磁器の原料調合時にＳｉ
Ｏ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加して、これらを圧電磁器中に含
有せしめた後、前記圧電磁器の表面にマンガン化合物を
付着させ、熱処理して、該付着物を結晶粒界部分に拡散
させた圧電磁器を作製した。
Ｏ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加して、これらを圧電磁器中に含
有せしめた後、前記圧電磁器の表面にマンガン化合物を
付着させ、熱処理して、該付着物を結晶粒界部分に拡散
させた圧電磁器を作製した。
【００１４】すなわち、出発原料として、機械的品質係
数Ｑｍの小さい圧電磁器の構成材料であるＰｂＯ、Ｓｒ
Ｏ、Ｌａ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 と、添加物として
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 の各粉末を用意した。これらの各粉
末を、主成分が（Ｐｂ0.95Ｓｒ0.03Ｌａ0.02）（Ｚｒ
0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 の組成で、表１に示すＳｉＯ2 、Ｂ
2 Ｏ3 の成分割合の磁器が得られるように秤量し、これ
に水を加えボ−ルミルを用いて混合・粉砕した。
数Ｑｍの小さい圧電磁器の構成材料であるＰｂＯ、Ｓｒ
Ｏ、Ｌａ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 と、添加物として
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 の各粉末を用意した。これらの各粉
末を、主成分が（Ｐｂ0.95Ｓｒ0.03Ｌａ0.02）（Ｚｒ
0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 の組成で、表１に示すＳｉＯ2 、Ｂ
2 Ｏ3 の成分割合の磁器が得られるように秤量し、これ
に水を加えボ−ルミルを用いて混合・粉砕した。
【００１５】得られた混合物を乾燥した後、８００〜９
００℃で２時間仮焼し、この仮焼済材料に粘結材として
少量のポリビニルアルコールと水を加え、１０００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力でプレス成形を行った。そして、得られ
た成形体を１１００〜１２５０℃の温度で２時間焼成を
行い、形状２０×３０ｍｍ、厚さ１ｍｍの角板状の磁器
を得た。
００℃で２時間仮焼し、この仮焼済材料に粘結材として
少量のポリビニルアルコールと水を加え、１０００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力でプレス成形を行った。そして、得られ
た成形体を１１００〜１２５０℃の温度で２時間焼成を
行い、形状２０×３０ｍｍ、厚さ１ｍｍの角板状の磁器
を得た。
【００１６】一方、マンガンの酸化物を熱拡散により圧
電磁器中の結晶粒界層に高濃度で存在させるため、マン
ガン化合物としてＭｎＣＯ3 を選び、ワニスと混練して
熱拡散用ペーストを作製した。
電磁器中の結晶粒界層に高濃度で存在させるため、マン
ガン化合物としてＭｎＣＯ3 を選び、ワニスと混練して
熱拡散用ペーストを作製した。
【００１７】次に、このペーストを前記磁器の両表面に
スクリーン印刷により塗布し、乾燥させた後、これを７
５０〜１１００℃の温度で２時間熱処理し、マンガン化
合物の拡散を行った。そして、この磁器を厚さ０．３〜
０．８ｍｍに研磨した。
スクリーン印刷により塗布し、乾燥させた後、これを７
５０〜１１００℃の温度で２時間熱処理し、マンガン化
合物の拡散を行った。そして、この磁器を厚さ０．３〜
０．８ｍｍに研磨した。
【００１８】このようにして得られた磁器中のマンガ
ン、珪素及び硼素の各酸化物の含有量をＩＰＣ発光分析
により、それぞれＭｎＯ2 、ＳｉＯ2 、及びＢ2 Ｏ3 に
換算して求めた。さらに、電気特性の評価のために、両
端面に銀電極を塗布、焼き付けした後、絶縁オイル中
（温度：室温〜１００℃）で３０分間、２〜３ｋＶ／ｍ
ｍの電界を印加して分極処理を行い、圧電磁器を得た。
ン、珪素及び硼素の各酸化物の含有量をＩＰＣ発光分析
により、それぞれＭｎＯ2 、ＳｉＯ2 、及びＢ2 Ｏ3 に
換算して求めた。さらに、電気特性の評価のために、両
端面に銀電極を塗布、焼き付けした後、絶縁オイル中
（温度：室温〜１００℃）で３０分間、２〜３ｋＶ／ｍ
ｍの電界を印加して分極処理を行い、圧電磁器を得た。
【００１９】このようにして得られた圧電磁器を５×５
ｍｍの正方形板状にカットし、その比抵抗ρ及び広がり
振動における電気機械結合係数ｋを測定した。
ｍｍの正方形板状にカットし、その比抵抗ρ及び広がり
振動における電気機械結合係数ｋを測定した。
【００２０】また、耐熱性を評価するために、前記５×
５ｍｍの正方形板状の試料を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、１時間室温中で放置し、共振周波数Ｆｒの
変化量ΔＦｒと反共振周波数Ｆａの変化量ΔＦａを測定
した。
５ｍｍの正方形板状の試料を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、１時間室温中で放置し、共振周波数Ｆｒの
変化量ΔＦｒと反共振周波数Ｆａの変化量ΔＦａを測定
した。
【００２１】以上の測定結果を表１に示す。なお、ここ
で試料番号に＊を付したものは、本発明の範囲外であ
る。
で試料番号に＊を付したものは、本発明の範囲外であ
る。
【００２２】
【表１】
【００２３】（実施例２）上記実施例１では、ＳｉＯ2
及びＢ2 Ｏ3 を圧電磁器の原料調合時に添加することに
より、圧電磁器中に含有させたものであるが、一方、こ
れらＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 をマンガンの酸化物と同様に、
熱拡散により含有させることも可能である。
及びＢ2 Ｏ3 を圧電磁器の原料調合時に添加することに
より、圧電磁器中に含有させたものであるが、一方、こ
れらＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 をマンガンの酸化物と同様に、
熱拡散により含有させることも可能である。
【００２４】すなわち、始めに、実施例１の試料と同じ
主成分組成の磁器を、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を原料調合時
に添加せずに、その他は実施例１と同じ方法で作製し
た。
主成分組成の磁器を、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を原料調合時
に添加せずに、その他は実施例１と同じ方法で作製し
た。
【００２５】一方、ＳｉとＢを含む硼珪酸鉛ガラスとＭ
ｎＣＯ3 とを重量比率５：５で混合し、ワニスと混練し
たものを熱拡散用ペーストとした。
ｎＣＯ3 とを重量比率５：５で混合し、ワニスと混練し
たものを熱拡散用ペーストとした。
【００２６】このペーストを前記磁器の両表面にスクリ
ーン印刷により付着させた後、実施例１と同じ温度で２
時間熱処理し、硼珪酸鉛ガラスとマンガン化合物の拡散
を行った。以降、実施例１と同様にして圧電磁器を得、
この圧電時期を５×５ｍｍの正方形板状にカットし、そ
の比抵抗ρ及び広がり振動における電気機械結合係数ｋ
を測定した。
ーン印刷により付着させた後、実施例１と同じ温度で２
時間熱処理し、硼珪酸鉛ガラスとマンガン化合物の拡散
を行った。以降、実施例１と同様にして圧電磁器を得、
この圧電時期を５×５ｍｍの正方形板状にカットし、そ
の比抵抗ρ及び広がり振動における電気機械結合係数ｋ
を測定した。
【００２７】その結果につき、図１に拡散温度に対する
比抵抗ρの変化を示し、図２に拡散温度に対する電気機
械結合係数ｋの変化を示す。
比抵抗ρの変化を示し、図２に拡散温度に対する電気機
械結合係数ｋの変化を示す。
【００２８】（比較例）比較のため、原料調合時にＳｉ
Ｏ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加せずに磁器を作製し、その磁器
表面に熱拡散用ペーストとしてＭｎＣＯ3 単独を付着さ
せ、熱処理して、該付着物を結晶粒界部分に拡散させた
圧電磁器を作製した。
Ｏ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加せずに磁器を作製し、その磁器
表面に熱拡散用ペーストとしてＭｎＣＯ3 単独を付着さ
せ、熱処理して、該付着物を結晶粒界部分に拡散させた
圧電磁器を作製した。
【００２９】すなわち、実施例１の試料と同じ主成分組
成の磁器を、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を添加せずに、その他
は実施例１と同じ方法で作製した。
成の磁器を、ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3 を添加せずに、その他
は実施例１と同じ方法で作製した。
【００３０】一方、ＭｎＣＯ3 単独をワニスと混練した
ものを、熱拡散用ペーストとして準備した。このペース
トを前記磁器の両表面にスクリーン印刷により付着させ
た後、実施例１と同じ温度で２時間熱処理し、マンガン
化合物の拡散を行った。以降、実施例１と同様にして圧
電磁器を得、この圧電時期を５×５ｍｍの正方形板状に
カットし、その比抵抗ρ及び広がり振動における電気機
械結合係数ｋを測定した。 その結果につき、図１に拡
散温度に対する比抵抗ρの変化を示し、図２に拡散温度
に対する電気機械結合係数ｋの変化を示す。
ものを、熱拡散用ペーストとして準備した。このペース
トを前記磁器の両表面にスクリーン印刷により付着させ
た後、実施例１と同じ温度で２時間熱処理し、マンガン
化合物の拡散を行った。以降、実施例１と同様にして圧
電磁器を得、この圧電時期を５×５ｍｍの正方形板状に
カットし、その比抵抗ρ及び広がり振動における電気機
械結合係数ｋを測定した。 その結果につき、図１に拡
散温度に対する比抵抗ρの変化を示し、図２に拡散温度
に対する電気機械結合係数ｋの変化を示す。
【００３１】図１に示すように、マンガン化合物及びＳ
ｉとＢを含む硼珪酸鉛ガラスを熱拡散させた圧電磁器
は、比較例のマンガン化合物を単独で熱拡散させたもの
と比べて、より低い熱拡散温度で比抵抗ρの低下が起こ
っていることがわかる。これに対して、比較例は、高温
側において比抵抗ρが低くなり過ぎている。そのため分
極電界が印加できなくなり、図２からわかるように電気
機械結合係数ｋが急激に低下している。
ｉとＢを含む硼珪酸鉛ガラスを熱拡散させた圧電磁器
は、比較例のマンガン化合物を単独で熱拡散させたもの
と比べて、より低い熱拡散温度で比抵抗ρの低下が起こ
っていることがわかる。これに対して、比較例は、高温
側において比抵抗ρが低くなり過ぎている。そのため分
極電界が印加できなくなり、図２からわかるように電気
機械結合係数ｋが急激に低下している。
【００３２】そして、図１に示すように、前記実施例２
の熱拡散を施した圧電磁器の比抵抗ρは、比較例と比べ
て熱拡散処理の温度の変化による変動が小さいところか
ら、大量の熱拡散処理を行う場合、熱拡散処理用の炉の
温度分布や磁器組成物の結晶粒界の状態の影響を受けに
くい。
の熱拡散を施した圧電磁器の比抵抗ρは、比較例と比べ
て熱拡散処理の温度の変化による変動が小さいところか
ら、大量の熱拡散処理を行う場合、熱拡散処理用の炉の
温度分布や磁器組成物の結晶粒界の状態の影響を受けに
くい。
【００３３】また、図２から、前記実施例２の熱拡散を
施した圧電磁器の拡散温度における電気機械結合係数ｋ
についても、比較例と比べて、熱拡散温度が変化しても
広い温度範囲で高い値を示していることがわかる。な
お、図示は省略するが、拡散温度に対するこれら比抵抗
と電気機械結合係数の変化は、実施例１、すなわち、原
料調合時にＳｉＯ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加して、これらを
圧電磁器中に含有せしめた後、前記圧電磁器の表面にマ
ンガン化合物を付着させ、熱処理して、該付着物を結晶
粒界部分に拡散させた場合においても、実施例２と同じ
傾向を示した。
施した圧電磁器の拡散温度における電気機械結合係数ｋ
についても、比較例と比べて、熱拡散温度が変化しても
広い温度範囲で高い値を示していることがわかる。な
お、図示は省略するが、拡散温度に対するこれら比抵抗
と電気機械結合係数の変化は、実施例１、すなわち、原
料調合時にＳｉＯ2 及びＢ2 Ｏ3 を添加して、これらを
圧電磁器中に含有せしめた後、前記圧電磁器の表面にマ
ンガン化合物を付着させ、熱処理して、該付着物を結晶
粒界部分に拡散させた場合においても、実施例２と同じ
傾向を示した。
【００３４】また、表１から、共振周波数の変化量ΔＦ
ｒ及び反共振周波数の変化量ΔＦａともに、本発明の範
囲内では変化量が小さく安定しており、本発明の圧電磁
器が耐熱性に優れていることがわかる。
ｒ及び反共振周波数の変化量ΔＦａともに、本発明の範
囲内では変化量が小さく安定しており、本発明の圧電磁
器が耐熱性に優れていることがわかる。
【００３５】このように、本発明は、少なくとも鉛、ジ
ルコニウム及びチタンの複合酸化物を含む圧電磁器に、
少なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を所定量
含有し、前記マンガンの酸化物が前記圧電磁器の結晶粒
内部よりも結晶粒界層に高濃度に存在することにより、
拡散温度範囲内において、比抵抗ρが低く、かつ、電気
機械結合係数ｋが大きい、圧電材料に必要な特性が得ら
れている。そして、圧電磁器中へマンガン化合物を熱拡
散させる場合、圧電磁器の粒界構造や成分の変動、熱拡
散炉内の温度分布の影響を受けることなく、大量、か
つ、安定的に拡散を行うことができる。
ルコニウム及びチタンの複合酸化物を含む圧電磁器に、
少なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を所定量
含有し、前記マンガンの酸化物が前記圧電磁器の結晶粒
内部よりも結晶粒界層に高濃度に存在することにより、
拡散温度範囲内において、比抵抗ρが低く、かつ、電気
機械結合係数ｋが大きい、圧電材料に必要な特性が得ら
れている。そして、圧電磁器中へマンガン化合物を熱拡
散させる場合、圧電磁器の粒界構造や成分の変動、熱拡
散炉内の温度分布の影響を受けることなく、大量、か
つ、安定的に拡散を行うことができる。
【００３６】次に、本発明の圧電磁器において、マンガ
ン、珪素及び硼素の各酸化物の含有量につき、より好ま
しい範囲について、その理由を述べる。
ン、珪素及び硼素の各酸化物の含有量につき、より好ま
しい範囲について、その理由を述べる。
【００３７】表１の試料番号１、２に示すように、Ｍｎ
Ｏ2 が０．００５ｗｔ％未満では、比抵抗等に添加物の
効果が認められず、試料番号１６に示すように、０．３
ｗｔ％を超えると、比抵抗が著しく低下してしまうた
め、ＭｎＯ2 の含有量は０．００５〜０．３ｗｔ％であ
ることが好ましい。
Ｏ2 が０．００５ｗｔ％未満では、比抵抗等に添加物の
効果が認められず、試料番号１６に示すように、０．３
ｗｔ％を超えると、比抵抗が著しく低下してしまうた
め、ＭｎＯ2 の含有量は０．００５〜０．３ｗｔ％であ
ることが好ましい。
【００３８】ＳｉＯ2 は素原料中に不純物として含まれ
ているため、工業的に安価に製造するためにはその含有
量をゼロにすることは困難である一方、結晶粒界層にガ
ラス相を形成するために、これを含有させる必要があ
る。しかし、試料番号１７に示すように、０．３ｗｔ％
を超えると、電気機械結合係数Ｋが著しく低下してしま
うため、ＳｉＯ2 の含有量は０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ
％を含まず）であることが好ましい。
ているため、工業的に安価に製造するためにはその含有
量をゼロにすることは困難である一方、結晶粒界層にガ
ラス相を形成するために、これを含有させる必要があ
る。しかし、試料番号１７に示すように、０．３ｗｔ％
を超えると、電気機械結合係数Ｋが著しく低下してしま
うため、ＳｉＯ2 の含有量は０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ
％を含まず）であることが好ましい。
【００３９】Ｂ2 Ｏ3 が含まれない場合（ＩＣＰ発光分
析で検出限界以下）は、熱拡散によってＭｎイオンを磁
器に含有せしめる際に、最適な拡散温度範囲が非常に狭
くなるために、工業的に大量かつ安価に製造するには歩
留まりが悪くなってしまう。また、試料番号１５に示す
ように、Ｂ2 Ｏ3 が０．２ｗｔ％を超える場合には、電
気機械結合係数Ｋが大きく低下してしまうため、Ｂ2 Ｏ
3 は０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）であること
が好ましい。
析で検出限界以下）は、熱拡散によってＭｎイオンを磁
器に含有せしめる際に、最適な拡散温度範囲が非常に狭
くなるために、工業的に大量かつ安価に製造するには歩
留まりが悪くなってしまう。また、試料番号１５に示す
ように、Ｂ2 Ｏ3 が０．２ｗｔ％を超える場合には、電
気機械結合係数Ｋが大きく低下してしまうため、Ｂ2 Ｏ
3 は０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）であること
が好ましい。
【００４０】本発明は、ＰＺＴ系圧電磁器において、マ
ンガンの酸化物を結晶粒界層に高濃度で存在させた場合
であるが、クロム、鉄、錫等の化合物を熱拡散させる場
合においても、本発明のように、珪素の酸化物をＳｉＯ
2 に換算して０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）、
硼素の酸化物をＢ2 Ｏ3 に換算して０．２ｗｔ％以下
（０ｗｔ％を含まず）含有させることで、本発明と同様
な効果を奏することができる。
ンガンの酸化物を結晶粒界層に高濃度で存在させた場合
であるが、クロム、鉄、錫等の化合物を熱拡散させる場
合においても、本発明のように、珪素の酸化物をＳｉＯ
2 に換算して０．３ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）、
硼素の酸化物をＢ2 Ｏ3 に換算して０．２ｗｔ％以下
（０ｗｔ％を含まず）含有させることで、本発明と同様
な効果を奏することができる。
【００４１】なお、上記実施例では、磁器表面に熱拡散
ペーストを付着させるために、スクリーン印刷で塗布す
る方法を用いたが、これに限られるものではなく、例え
ば、筆塗り、吹き付け等の付着方法を用いてもよい。
ペーストを付着させるために、スクリーン印刷で塗布す
る方法を用いたが、これに限られるものではなく、例え
ば、筆塗り、吹き付け等の付着方法を用いてもよい。
【００４２】また、圧電磁器として、主成分が（Ｐｂ
0.95Ｓｒ0.03Ｌａ0.02）（Ｚｒ0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 の組
成のものを用いたが、これに限られるものではなく、例
えば、その他の組成の二成分系や三成分系のＰＺＴ系セ
ラミックス、また、これらの主材料の鉛の一部をＳｒ，
Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ等で置き換えたものであってもよい。
0.95Ｓｒ0.03Ｌａ0.02）（Ｚｒ0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 の組
成のものを用いたが、これに限られるものではなく、例
えば、その他の組成の二成分系や三成分系のＰＺＴ系セ
ラミックス、また、これらの主材料の鉛の一部をＳｒ，
Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ等で置き換えたものであってもよい。
【００４３】また、マンガン化合物と硼珪酸鉛ガラスの
重量比率が５：５の熱拡散用ペーストを用いたが、両者
の重量比率はこれに限られるものではなく、必要に応じ
て任意に設定すればよい。
重量比率が５：５の熱拡散用ペーストを用いたが、両者
の重量比率はこれに限られるものではなく、必要に応じ
て任意に設定すればよい。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＰＺＴ
系圧電磁器の抵抗率を低下させて、耐熱性を向上させる
ことができる。
系圧電磁器の抵抗率を低下させて、耐熱性を向上させる
ことができる。
【００４５】また、本発明によれば、機械的品質係数Ｑ
ｍが小さく、かつ、電気機械結合係数ｋが大きく、抵抗
率が低いため耐熱性に優れた圧電磁器、例えば、表面実
装に対応可能なフィルタ素子用の圧電磁器を大量、か
つ、安価に製造することができる。
ｍが小さく、かつ、電気機械結合係数ｋが大きく、抵抗
率が低いため耐熱性に優れた圧電磁器、例えば、表面実
装に対応可能なフィルタ素子用の圧電磁器を大量、か
つ、安価に製造することができる。
【図１】拡散温度に対する比抵抗ρの変化を示すグラフ
である。
である。
【図２】拡散温度に対する電気機械結合係数ｋの変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹木 洋 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 (72)発明者 長谷 喜代司 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】 少なくとも鉛、ジルコニウム及びチタン
の複合酸化物を含む圧電磁器であって、該圧電磁器に少
なくともマンガン、珪素及び硼素の各酸化物を含むこと
を特徴とする圧電磁器。 - 【請求項２】 前記圧電磁器に含まれるマンガンの酸化
物はＭｎＯ2 に換算して０．００５〜０．３ｗｔ％、珪
素の酸化物はＳｉＯ2 に換算して０．３ｗｔ％以下（０
ｗｔ％を含まず）、硼素の酸化物はＢ2 Ｏ3 に換算して
０．２ｗｔ％以下（０ｗｔ％を含まず）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】 前記マンガンの酸化物が前記圧電磁器の
結晶粒内部よりも結晶粒界層に高濃度で存在することを
特徴とする請求項１または２記載の圧電磁器。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28982795A JP3204056B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 圧電磁器 |
| US08/746,242 US5993683A (en) | 1995-11-08 | 1996-11-07 | Piezoelectric ceramic |
| EP96117960A EP0773594B1 (en) | 1995-11-08 | 1996-11-08 | Piezoelectric ceramic |
| KR1019960052995A KR0185029B1 (ko) | 1995-11-08 | 1996-11-08 | 압전 세라믹 |
| DE69603341T DE69603341T2 (de) | 1995-11-08 | 1996-11-08 | Piezoelektrische Keramik |
| CN961214023A CN1064942C (zh) | 1995-11-08 | 1996-11-08 | 压电陶瓷及其制备方法 |
| TW085113936A TW430639B (en) | 1995-11-08 | 1996-11-14 | Piezoelectric ceramic and the process for forming the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28982795A JP3204056B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 圧電磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09132456A true JPH09132456A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3204056B2 JP3204056B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=17748291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28982795A Expired - Lifetime JP3204056B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 圧電磁器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0773594B1 (ja) |
| JP (1) | JP3204056B2 (ja) |
| KR (1) | KR0185029B1 (ja) |
| CN (1) | CN1064942C (ja) |
| DE (1) | DE69603341T2 (ja) |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100323362B1 (ko) * | 1998-08-14 | 2002-06-20 | 박호군 | 온도 특성이 우수한 압전 액츄에이터용 세라믹조성물 |
| KR100481718B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-11 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| JP2009242167A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 圧電磁器及びそれを用いた圧電素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3908458B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2007-04-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 誘電体磁器組成物の製造方法 |
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| JPS601656A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-07 | Fujitsu Ltd | 磁気記録再生装置 |
| JPS61657A (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-06 | 帝人株式会社 | 乾式不織布用ポリエステルバインダ |
| US4588630A (en) * | 1984-06-13 | 1986-05-13 | Chicopee | Apertured fusible fabrics |
| JPH0817054B2 (ja) * | 1989-02-23 | 1996-02-21 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| DE69209613T2 (de) * | 1991-10-24 | 1996-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dielektrisches-keramisches Verbundmaterial |
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| JP3232667B2 (ja) | 1992-06-23 | 2001-11-26 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器 |
| JP3257046B2 (ja) | 1992-06-23 | 2002-02-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器 |
| DE69318071T2 (de) * | 1992-06-23 | 1998-12-03 | Murata Manufacturing Co | Piezoelektrische Keramiken |
| JP3384043B2 (ja) * | 1993-07-19 | 2003-03-10 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器 |
| JP3384044B2 (ja) * | 1993-07-19 | 2003-03-10 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器 |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP28982795A patent/JP3204056B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-11-07 US US08/746,242 patent/US5993683A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-08 DE DE69603341T patent/DE69603341T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-08 CN CN961214023A patent/CN1064942C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-08 EP EP96117960A patent/EP0773594B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-08 KR KR1019960052995A patent/KR0185029B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-11-14 TW TW085113936A patent/TW430639B/zh not_active IP Right Cessation
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| JP2009242167A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 圧電磁器及びそれを用いた圧電素子 |
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| KR970027013A (ko) | 1997-06-24 |
| US5993683A (en) | 1999-11-30 |
| TW430639B (en) | 2001-04-21 |
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