JPH0952763A - 強誘電性磁器組成物 - Google Patents
強誘電性磁器組成物Info
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- JPH0952763A JPH0952763A JP7205753A JP20575395A JPH0952763A JP H0952763 A JPH0952763 A JP H0952763A JP 7205753 A JP7205753 A JP 7205753A JP 20575395 A JP20575395 A JP 20575395A JP H0952763 A JPH0952763 A JP H0952763A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電特性が良好で比誘電率が小さく、反共振
周波数の温度特性が小さくしかも耐熱性に優れ、低電圧
で分極可能な、厚みすべり振動を使用する表面実装用圧
電部品などの素子に好適な圧電磁器組成物を提供する。 【解決手段】 ＰｂＴｉＯ3 およびＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 を基本成分とし、Ｐｂの一部がＣａ、Ｂｉま
たはＬａで、Ｔｉの一部がＭｎで置換された強誘電性磁
器組成物であって、基本組成を式（Ｐｂ1-x-y-z Ｃａx
Ｂｉ2y/3Ｌａ2z /3）｛（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3 ）a Ｍｎb Ｔ
ｉ1-a-b ｝Ｏ3 （ただし0.10ｍｏｌ≦ｘ≦0.30ｍｏｌ、
0.05ｍｏｌ≦ｙ≦0.15ｍｏｌ、0.01ｍｏｌ≦ｚ≦0.03ｍ
ｏｌ、0.02ｍｏｌ≦ａ≦0.10ｍｏｌ、0.01ｍｏｌ≦ｂ≦
0.05ｍｏｌ）で表わされるものとする。
周波数の温度特性が小さくしかも耐熱性に優れ、低電圧
で分極可能な、厚みすべり振動を使用する表面実装用圧
電部品などの素子に好適な圧電磁器組成物を提供する。 【解決手段】 ＰｂＴｉＯ3 およびＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 を基本成分とし、Ｐｂの一部がＣａ、Ｂｉま
たはＬａで、Ｔｉの一部がＭｎで置換された強誘電性磁
器組成物であって、基本組成を式（Ｐｂ1-x-y-z Ｃａx
Ｂｉ2y/3Ｌａ2z /3）｛（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3 ）a Ｍｎb Ｔ
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0.05ｍｏｌ≦ｙ≦0.15ｍｏｌ、0.01ｍｏｌ≦ｚ≦0.03ｍ
ｏｌ、0.02ｍｏｌ≦ａ≦0.10ｍｏｌ、0.01ｍｏｌ≦ｂ≦
0.05ｍｏｌ）で表わされるものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチタン酸鉛（ＰｂＴ
ｉＯ3 ）を主成分とする圧電磁器組成物である強誘電性
磁器組成物に関し、特に厚みすべり振動を使用する圧電
磁器組成物を利用した各種製品に好適な強誘電性磁器組
成物に関するものである。
ｉＯ3 ）を主成分とする圧電磁器組成物である強誘電性
磁器組成物に関し、特に厚みすべり振動を使用する圧電
磁器組成物を利用した各種製品に好適な強誘電性磁器組
成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電磁器組成物である強誘電性磁器組成
物を利用した製品または圧電部品には、例えばセラミッ
クフィルタやセラミックレゾネータ・超音波応用振動子
・圧電ブザー・圧電点火ユニット・超音波モータ・圧電
ファン・圧電アクチュエーター・圧電センサなどがあ
る。
物を利用した製品または圧電部品には、例えばセラミッ
クフィルタやセラミックレゾネータ・超音波応用振動子
・圧電ブザー・圧電点火ユニット・超音波モータ・圧電
ファン・圧電アクチュエーター・圧電センサなどがあ
る。
【０００３】これらのうち特に高周波セラミックレゾネ
ータなどの高周波用圧電素子にはＰｂＴｉＯ3 を主成分
とした強誘電性磁器組成物が利用されており、これにＮ
ｂ2O5 やＭｎＯ2 などの金属酸化物、あるいはＰｂ（Ｎ
ｂ2/3 Ｍｇ1/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｎ1/3 ）Ｏ3
などの複合ペロブスカイト酸化物を添加したり置換する
ことにより圧電特性の向上が図られている。
ータなどの高周波用圧電素子にはＰｂＴｉＯ3 を主成分
とした強誘電性磁器組成物が利用されており、これにＮ
ｂ2O5 やＭｎＯ2 などの金属酸化物、あるいはＰｂ（Ｎ
ｂ2/3 Ｍｇ1/3 ）Ｏ3 やＰｂ（Ｎｂ2/3 Ｍｎ1/3 ）Ｏ3
などの複合ペロブスカイト酸化物を添加したり置換する
ことにより圧電特性の向上が図られている。
【０００４】このような強誘電性磁器組成物としては、
電気機械結合係数が大きく圧電特性に優れた材料とし
て、ＰｂＴｉＯ3 −Ｂｉ2/3 ＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 系
の磁器組成物などが提案されている。
電気機械結合係数が大きく圧電特性に優れた材料とし
て、ＰｂＴｉＯ3 −Ｂｉ2/3 ＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 系
の磁器組成物などが提案されている。
【０００５】例えば特開昭56−115584号には、（Ｐｂ
1-a Ｃａa ）｛（Ｍｅ1/2 Ｎｂ1/2 ）x Ｔｉ1-x ｝Ｏ3
系基本組成（ただしＭｅはＩｎ・Ｆｅ・Ｓｂのいずれか
一種）でｘ＝0.01〜0.10、ａ＝0.05とし、副成分として
ＭｎＯ・ＮｉＯおよびＦｅ2 Ｏ3 の少なくとも一種を0.
05〜2.0 重量％含有させた酸化物圧電材料が開示されて
いる。この材料によれば、第１に厚み方向の結合係数Ｋ
t は50％以上の大きな値を示しながら広がり方向の結合
係数Ｋp は３〜５％と小さな値のため、高周波における
スプリアスが小さく実用上有利となる。第２にＰｂの一
部をＣａで置換しているため、焼成温度を低下させＰｂ
ＴｉＯ3 系材料の焼結性を向上させて表面波基板材料に
用いることのできるようなポアの少ない緻密な磁器が得
られるようになり、さらに分極が容易となり分極時の放
電破壊はほとんど起こらず安定に振動子を作製できる。
第３にＭｎＯ・ＮｉＯ・Ｆｅ2 Ｏ3 の少なくとも一種を
添加することにより、さらに焼結性・分極特性および共
振周波数の経時特性を向上させることができるというも
のである。
1-a Ｃａa ）｛（Ｍｅ1/2 Ｎｂ1/2 ）x Ｔｉ1-x ｝Ｏ3
系基本組成（ただしＭｅはＩｎ・Ｆｅ・Ｓｂのいずれか
一種）でｘ＝0.01〜0.10、ａ＝0.05とし、副成分として
ＭｎＯ・ＮｉＯおよびＦｅ2 Ｏ3 の少なくとも一種を0.
05〜2.0 重量％含有させた酸化物圧電材料が開示されて
いる。この材料によれば、第１に厚み方向の結合係数Ｋ
t は50％以上の大きな値を示しながら広がり方向の結合
係数Ｋp は３〜５％と小さな値のため、高周波における
スプリアスが小さく実用上有利となる。第２にＰｂの一
部をＣａで置換しているため、焼成温度を低下させＰｂ
ＴｉＯ3 系材料の焼結性を向上させて表面波基板材料に
用いることのできるようなポアの少ない緻密な磁器が得
られるようになり、さらに分極が容易となり分極時の放
電破壊はほとんど起こらず安定に振動子を作製できる。
第３にＭｎＯ・ＮｉＯ・Ｆｅ2 Ｏ3 の少なくとも一種を
添加することにより、さらに焼結性・分極特性および共
振周波数の経時特性を向上させることができるというも
のである。
【０００６】また特開昭63−182255号には、（Ｐｂ
1-a-b Ａa Ｌａb ）｛（Ｍｅ1/2 Ｎｂ1/ 2 ）x Ｍｎy Ｔ
ｉ1-x-y ｝Ｏ3 系基本組成（ただしＡはＳｒ・Ｃａ・Ｂ
ａのいずれか一種、ＭｅはＦｅ・Ｃｏ・Ｎｉのいずれか
一種）でａ＋ｂ＝0.025 〜0.08、ｘ≦0.03、ｙ≦0.001
〜0.02とし、副成分としてＳｉＯ2 ・ＭｇＯ・ＣｒＯの
少なくとも一種を 2.0モル％以下含有させた圧電磁器組
成物が開示されている。この材料によれば、Ｔｉサイト
を置換することにより組成の分散不良を無くして均一な
組成の磁器を作製でき、それにより特性のバラツキや波
形の乱れ（スブリアスの発生）を防止できて、圧電特性
に優れた磁器組成物が得られるというものである。
1-a-b Ａa Ｌａb ）｛（Ｍｅ1/2 Ｎｂ1/ 2 ）x Ｍｎy Ｔ
ｉ1-x-y ｝Ｏ3 系基本組成（ただしＡはＳｒ・Ｃａ・Ｂ
ａのいずれか一種、ＭｅはＦｅ・Ｃｏ・Ｎｉのいずれか
一種）でａ＋ｂ＝0.025 〜0.08、ｘ≦0.03、ｙ≦0.001
〜0.02とし、副成分としてＳｉＯ2 ・ＭｇＯ・ＣｒＯの
少なくとも一種を 2.0モル％以下含有させた圧電磁器組
成物が開示されている。この材料によれば、Ｔｉサイト
を置換することにより組成の分散不良を無くして均一な
組成の磁器を作製でき、それにより特性のバラツキや波
形の乱れ（スブリアスの発生）を防止できて、圧電特性
に優れた磁器組成物が得られるというものである。
【０００７】さらに特開昭60−191055号には、チタン酸
鉛・チタン酸ビスマスおよびチタン酸カルシウムを基本
構成成分とし、基本組成が式（１−ｘ−ｙ）Ｐｂa Ｔｉ
Ｏ3−ｘＢｉ2b/3−ｙＣａＴｉＯ3 （ｘ＝ 0.005〜0.3
0、ｙ＝0.01〜0.35、ａ＝0.95〜1.02、ｂ＝0.95〜1.0
5）で表わされ、かつＴｉがＭｎ 0.5〜５原子％または
Ｎｂ 0.5〜５原子％あるいはその両方で置換されている
強誘電体磁器が提案されている。この強誘電体磁器によ
れば、広い領域にわたって 100〜260 の低誘電率と40〜
55％の高電気機械結合係数Ｋt を有しており、高周波領
域における広範な用途に用いられ、特に表面弾性波素子
用としては高い表面弾性波の電気機械結合係数Ｋe と極
めて低い温度係数を示す優れた圧電磁器となる。さらに
広い温度範囲にわたって焼結性がよく、かつ緻密で大型
磁器が容易に得られ、分極処理が容易であり、希土類を
使用しないことから比較的安価であるなどの点から極め
て工業的価値の高いものとなるというものである。
鉛・チタン酸ビスマスおよびチタン酸カルシウムを基本
構成成分とし、基本組成が式（１−ｘ−ｙ）Ｐｂa Ｔｉ
Ｏ3−ｘＢｉ2b/3−ｙＣａＴｉＯ3 （ｘ＝ 0.005〜0.3
0、ｙ＝0.01〜0.35、ａ＝0.95〜1.02、ｂ＝0.95〜1.0
5）で表わされ、かつＴｉがＭｎ 0.5〜５原子％または
Ｎｂ 0.5〜５原子％あるいはその両方で置換されている
強誘電体磁器が提案されている。この強誘電体磁器によ
れば、広い領域にわたって 100〜260 の低誘電率と40〜
55％の高電気機械結合係数Ｋt を有しており、高周波領
域における広範な用途に用いられ、特に表面弾性波素子
用としては高い表面弾性波の電気機械結合係数Ｋe と極
めて低い温度係数を示す優れた圧電磁器となる。さらに
広い温度範囲にわたって焼結性がよく、かつ緻密で大型
磁器が容易に得られ、分極処理が容易であり、希土類を
使用しないことから比較的安価であるなどの点から極め
て工業的価値の高いものとなるというものである。
【０００８】一方、近年ではセラミックレゾネータのよ
うな圧電部品に対しても基板などの表面に実装可能なよ
うに種々の条件に対応できることが要求されており、こ
のような圧電部品においては、製品を基板にリフロー半
田付けする際に基板に実装された製品が 300℃程度の高
温に曝されるために、製品に組み込まれる圧電素子にも
耐熱性が要求されるようになっている。
うな圧電部品に対しても基板などの表面に実装可能なよ
うに種々の条件に対応できることが要求されており、こ
のような圧電部品においては、製品を基板にリフロー半
田付けする際に基板に実装された製品が 300℃程度の高
温に曝されるために、製品に組み込まれる圧電素子にも
耐熱性が要求されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
56−115584号の酸化物圧電材料によっても、温度変化に
対して厚みすべり振動モードの反共振周波数の変化が大
きいという問題点があった。
56−115584号の酸化物圧電材料によっても、温度変化に
対して厚みすべり振動モードの反共振周波数の変化が大
きいという問題点があった。
【００１０】また特開昭63−182255号の組成物によって
も、温度変化に対して反共振周波数の変化が大きいとい
う問題点があった。
も、温度変化に対して反共振周波数の変化が大きいとい
う問題点があった。
【００１１】さらに特開昭60−191055号の強誘電体磁器
組成物によっても、分極条件が４〜６ｋＶ／ｍｍと電圧
が高いために磁器破損が発生するという問題点があっ
た。
組成物によっても、分極条件が４〜６ｋＶ／ｍｍと電圧
が高いために磁器破損が発生するという問題点があっ
た。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みて本発明者等が鋭
意研究を進めた結果完成したものであり、その目的は、
良好な圧電特性を有するとともにリフロー半田付けなど
に対する耐熱性に優れ、また反共振周波数の温度係数が
小さくて環境の変化に対する温度特性に優れ、さらに低
電圧で分極可能として磁器破損を無くした圧電磁器組成
物である強誘電性磁器組成物を提供することにある。
意研究を進めた結果完成したものであり、その目的は、
良好な圧電特性を有するとともにリフロー半田付けなど
に対する耐熱性に優れ、また反共振周波数の温度係数が
小さくて環境の変化に対する温度特性に優れ、さらに低
電圧で分極可能として磁器破損を無くした圧電磁器組成
物である強誘電性磁器組成物を提供することにある。
【００１３】また本発明の目的は、圧電特性に優れ、耐
熱性や温度特性にも優れ、低電圧による分極を可能とし
た、特に高周波セラミックレゾネータや高周波セラミッ
クフィルタなどの高周波用圧電素子のような表面実装用
圧電部品に好適な圧電磁器組成物である強誘電性磁器組
成物を提供することにある。
熱性や温度特性にも優れ、低電圧による分極を可能とし
た、特に高周波セラミックレゾネータや高周波セラミッ
クフィルタなどの高周波用圧電素子のような表面実装用
圧電部品に好適な圧電磁器組成物である強誘電性磁器組
成物を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の強誘電性磁器組
成物は、ＰｂＴｉＯ3 およびＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3）
Ｏ3 を基本成分とし、Ｐｂの一部がＣａ、ＢｉまたはＬ
ａで、Ｔｉの一部がＭｎで置換された強誘電性磁器組成
物であって、基本組成が式 （Ｐｂ1-x-y-z Ｃａx Ｂｉ2y/3Ｌａ2z/3）｛（Ｆｅ1/3
Ｎｂ2/3 ）a Ｍｎb Ｔｉ1-a-b ｝Ｏ3 ただし0.10ｍｏｌ≦ｘ≦0.30ｍｏｌ 0.05ｍｏｌ≦ｙ≦0.15ｍｏｌ 0.01ｍｏｌ≦ｚ≦0.03ｍｏｌ 0.02ｍｏｌ≦ａ≦0.10ｍｏｌ 0.01ｍｏｌ≦ｂ≦0.05ｍｏｌ で表わされることを特徴とするものである。
成物は、ＰｂＴｉＯ3 およびＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3）
Ｏ3 を基本成分とし、Ｐｂの一部がＣａ、ＢｉまたはＬ
ａで、Ｔｉの一部がＭｎで置換された強誘電性磁器組成
物であって、基本組成が式 （Ｐｂ1-x-y-z Ｃａx Ｂｉ2y/3Ｌａ2z/3）｛（Ｆｅ1/3
Ｎｂ2/3 ）a Ｍｎb Ｔｉ1-a-b ｝Ｏ3 ただし0.10ｍｏｌ≦ｘ≦0.30ｍｏｌ 0.05ｍｏｌ≦ｙ≦0.15ｍｏｌ 0.01ｍｏｌ≦ｚ≦0.03ｍｏｌ 0.02ｍｏｌ≦ａ≦0.10ｍｏｌ 0.01ｍｏｌ≦ｂ≦0.05ｍｏｌ で表わされることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の強誘電体磁器組成物（以
下、本組成物と略す）は、ＰｂＴｉＯ3 とＰｂ（Ｆｅ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 を基本成分とし、上記組成割合のよ
うにＰｂの一部がＣａ、ＢｉまたはＬａで、Ｔｉの一部
がＭｎで置換されているものである。本発明者等がこの
ような組成物についてその組成割合と特性との関係を精
査したところ、特にその組成割合を上記のようにするこ
とにより本組成物はＰｂおよびＴｉ・Ｆｅ・Ｎｂ・Ｃａ
・Ｂｉ・Ｌａ・Ｍｎを含む複合ペロブスカイト型化合物
となり、良好な圧電特性を有するとともに耐熱性や温度
特性に優れた圧電磁器組成物を得ることができることを
知見した。
下、本組成物と略す）は、ＰｂＴｉＯ3 とＰｂ（Ｆｅ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 を基本成分とし、上記組成割合のよ
うにＰｂの一部がＣａ、ＢｉまたはＬａで、Ｔｉの一部
がＭｎで置換されているものである。本発明者等がこの
ような組成物についてその組成割合と特性との関係を精
査したところ、特にその組成割合を上記のようにするこ
とにより本組成物はＰｂおよびＴｉ・Ｆｅ・Ｎｂ・Ｃａ
・Ｂｉ・Ｌａ・Ｍｎを含む複合ペロブスカイト型化合物
となり、良好な圧電特性を有するとともに耐熱性や温度
特性に優れた圧電磁器組成物を得ることができることを
知見した。
【００１６】本組成物におけるＰｂのＣａによる置換割
合は、上記の基本組成式におけるｘ値を0.10ｍｏｌ以上
0.30ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.10ｍｏｌ未満
であるとｋ15（電気機械結合係数）が25％未満となって
圧電特性が不十分となり、またｆａ（反共振周波数）の
温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて大きくなるために発振
子などへの使用ができなくなる。他方、0.30ｍｏｌを超
えるとｆａのリフロー半田付け前後の変化が0.30％以上
と大きくなって圧電特性が劣化し、また比誘電率が 300
を超えて大きくなるため高周波用の圧電磁器組成物とし
て適さなくなる傾向がある。
合は、上記の基本組成式におけるｘ値を0.10ｍｏｌ以上
0.30ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.10ｍｏｌ未満
であるとｋ15（電気機械結合係数）が25％未満となって
圧電特性が不十分となり、またｆａ（反共振周波数）の
温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて大きくなるために発振
子などへの使用ができなくなる。他方、0.30ｍｏｌを超
えるとｆａのリフロー半田付け前後の変化が0.30％以上
と大きくなって圧電特性が劣化し、また比誘電率が 300
を超えて大きくなるため高周波用の圧電磁器組成物とし
て適さなくなる傾向がある。
【００１７】次に本組成物におけるＰｂのＢｉによる置
換割合は、上記の基本組成式におけるｙ値を0.05ｍｏｌ
以上0.15ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.05ｍｏｌ
未満であるとｆａの温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて大
きくなって発振子などへの使用ができなくなる。他方、
0.15ｍｏｌを超えるとｋ15が25％未満となって圧電特性
が不十分となり、ｆａのリフロー半田付け前後の変化が
0.30％以上と大きくなって圧電特性が劣化する傾向があ
る。
換割合は、上記の基本組成式におけるｙ値を0.05ｍｏｌ
以上0.15ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.05ｍｏｌ
未満であるとｆａの温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて大
きくなって発振子などへの使用ができなくなる。他方、
0.15ｍｏｌを超えるとｋ15が25％未満となって圧電特性
が不十分となり、ｆａのリフロー半田付け前後の変化が
0.30％以上と大きくなって圧電特性が劣化する傾向があ
る。
【００１８】また本組成物におけるＰｂのＬａによる置
換割合は、上記の基本組成式におけるｚ値を0.01ｍｏｌ
以上0.03ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.01ｍｏｌ
未満であるとｋ15が25％未満となって圧電特性が不十分
となる傾向がある。他方、0.03ｍｏｌを超えると比誘電
率が 300を超えて大きくなるため高周波用の圧電磁器組
成物として適さなくなる傾向がある。
換割合は、上記の基本組成式におけるｚ値を0.01ｍｏｌ
以上0.03ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.01ｍｏｌ
未満であるとｋ15が25％未満となって圧電特性が不十分
となる傾向がある。他方、0.03ｍｏｌを超えると比誘電
率が 300を超えて大きくなるため高周波用の圧電磁器組
成物として適さなくなる傾向がある。
【００１９】さらに本組成物におけるＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 の含有割合は、上記の基本組成式における
ａ値を0.02ｍｏｌ以上0.10ｍｏｌ以下とするのがよい。
これが0.02ｍｏｌ未満になると適正焼成温度が 1,300℃
を超えて、粒成長が急激に発生するために磁器同士が付
着してしまうという問題点が発生する傾向がある。他
方、0.10ｍｏｌを超えるとｋ15が25％未満となって圧電
特性が不十分となり、またｆａのリフロー半田付け前後
の変化が0.30％以上と大きくなって圧電特性が劣化する
傾向がある。
ｂ2/3 ）Ｏ3 の含有割合は、上記の基本組成式における
ａ値を0.02ｍｏｌ以上0.10ｍｏｌ以下とするのがよい。
これが0.02ｍｏｌ未満になると適正焼成温度が 1,300℃
を超えて、粒成長が急激に発生するために磁器同士が付
着してしまうという問題点が発生する傾向がある。他
方、0.10ｍｏｌを超えるとｋ15が25％未満となって圧電
特性が不十分となり、またｆａのリフロー半田付け前後
の変化が0.30％以上と大きくなって圧電特性が劣化する
傾向がある。
【００２０】そして本組成物におけるＴｉのＭｎによる
置換割合は、上記の基本組成式におけるｂ値を0.01ｍｏ
ｌ以上0.05ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.01ｍｏ
ｌ未満であるとｆａの温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて
大きくなって発振子などへの使用ができなくなる。他
方、0.05ｍｏｌを超えると磁器の比抵抗が低下して分極
し難くなる傾向がある。
置換割合は、上記の基本組成式におけるｂ値を0.01ｍｏ
ｌ以上0.05ｍｏｌ以下とするのがよい。これが0.01ｍｏ
ｌ未満であるとｆａの温度変化が80ｐｐｍ／℃を超えて
大きくなって発振子などへの使用ができなくなる。他
方、0.05ｍｏｌを超えると磁器の比抵抗が低下して分極
し難くなる傾向がある。
【００２１】以上により本組成物は、ｋ15が25％以上と
大きくなって圧電特性が良好となり、また比誘電率が 3
00以下となって高周波用に好適な磁器組成物となり、さ
らにｆａのリフロー半田付け前後の変化が0.30％未満と
小さくなって耐熱性に優れ、ｆａの温度変化が80ｐｐｍ
／℃以下と小さくなって温度特性にも優れたものとな
り、しかも 1,300℃以下の低温で焼成が可能で、低電圧
で分極可能な、厚みすべり振動を使用する圧電磁器組成
物として優れた特性を有する強誘電体磁器組成物とな
る。
大きくなって圧電特性が良好となり、また比誘電率が 3
00以下となって高周波用に好適な磁器組成物となり、さ
らにｆａのリフロー半田付け前後の変化が0.30％未満と
小さくなって耐熱性に優れ、ｆａの温度変化が80ｐｐｍ
／℃以下と小さくなって温度特性にも優れたものとな
り、しかも 1,300℃以下の低温で焼成が可能で、低電圧
で分極可能な、厚みすべり振動を使用する圧電磁器組成
物として優れた特性を有する強誘電体磁器組成物とな
る。
【００２２】従って本組成物を、例えば高周波セラミッ
クレゾネータなどの高周波用圧電素子に用いると、低電
圧で分極可能で、反共振周波数の温度変化が小さく、耐
熱性に優れた高周波用圧電素子を得ることができる。
クレゾネータなどの高周波用圧電素子に用いると、低電
圧で分極可能で、反共振周波数の温度変化が小さく、耐
熱性に優れた高周波用圧電素子を得ることができる。
【００２３】
【実施例】本組成物を作製するに当たっては、原料とし
て例えばＰｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｆｅ2 Ｏ3 ・Ｎｂ2 Ｏ
5 ・ＣａＣＯ3 ・Ｂｉ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ・ＭｎＯ2 の
各原料粉末を所定量秤量し、次いでこの混合物を乾燥し
た後 700〜1,100 ℃で 0.5〜５時間仮焼し、その仮焼物
をボールミルなどで粉砕する。
て例えばＰｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｆｅ2 Ｏ3 ・Ｎｂ2 Ｏ
5 ・ＣａＣＯ3 ・Ｂｉ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ・ＭｎＯ2 の
各原料粉末を所定量秤量し、次いでこの混合物を乾燥し
た後 700〜1,100 ℃で 0.5〜５時間仮焼し、その仮焼物
をボールミルなどで粉砕する。
【００２４】その後、この粉砕物に有機バインダを混合
して造粒し、それを所定圧力で成形して成形体を作製
し、それを大気中において 1,000〜1,300 ℃で 0.5〜４
時間焼成することによって、本組成物が得られる。
して造粒し、それを所定圧力で成形して成形体を作製
し、それを大気中において 1,000〜1,300 ℃で 0.5〜４
時間焼成することによって、本組成物が得られる。
【００２５】以下、本発明の強誘電体磁器組成物を実施
例に基づいて詳述する。本組成物の出発原料として、Ｐ
ｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｆｅ2 Ｏ3 ・Ｎｂ2 Ｏ5・ＣａＣ
Ｏ3 ・Ｂｉ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ・ＭｎＯ2 の各酸化物粉
末を用意した。
例に基づいて詳述する。本組成物の出発原料として、Ｐ
ｂＯおよびＴｉＯ2 ・Ｆｅ2 Ｏ3 ・Ｎｂ2 Ｏ5・ＣａＣ
Ｏ3 ・Ｂｉ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ・ＭｎＯ2 の各酸化物粉
末を用意した。
【００２６】各酸化物は純度が99.5％以上のものを用い
た。
た。
【００２７】各酸化物粉末を表１および表２に示した各
組成になるように所定量秤量し、ボールミルで24時間湿
式混合した。なお表１および表２に示した組成は上記基
本組成式におけるｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂのそれぞれの値
（ｍｏｌ）により表わしている。
組成になるように所定量秤量し、ボールミルで24時間湿
式混合した。なお表１および表２に示した組成は上記基
本組成式におけるｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂのそれぞれの値
（ｍｏｌ）により表わしている。
【００２８】次いで、各混合物を乾燥した後 700〜1,10
0 ℃で 0.5〜５時間仮焼し、それぞれの仮焼物を再びボ
ールミルで粉砕した。
0 ℃で 0.5〜５時間仮焼し、それぞれの仮焼物を再びボ
ールミルで粉砕した。
【００２９】その後、各粉砕物に有機バインダ（ＰＶ
Ａ：ポリビニルアルコール）を混合して造粒し、得られ
た粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で20ｍｍ×30ｍｍの矩
形板状にプレス成形した。
Ａ：ポリビニルアルコール）を混合して造粒し、得られ
た粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で20ｍｍ×30ｍｍの矩
形板状にプレス成形した。
【００３０】さらにこれらの成形体をＭｇＯからなる容
器内に密閉し、大気中で 1,000〜1,300 ℃、0.5 〜４時
間の条件で焼成した。
器内に密閉し、大気中で 1,000〜1,300 ℃、0.5 〜４時
間の条件で焼成した。
【００３１】そして得られた各焼結体を研磨し、その焼
結体に分極方向の垂直方向に電極を形成して80℃のシリ
コンオイル中で２〜3.6 ｋＶ／ｍｍの直流電圧を５〜30
分間印加するという条件で分極処理を行なって、各組成
割合の磁器組成物試料１〜31を得た。
結体に分極方向の垂直方向に電極を形成して80℃のシリ
コンオイル中で２〜3.6 ｋＶ／ｍｍの直流電圧を５〜30
分間印加するという条件で分極処理を行なって、各組成
割合の磁器組成物試料１〜31を得た。
【００３２】このようにして得られた各試料について、
厚みすべり振動モードにおいて電気機械結合係数および
比誘電率・温度特性・耐熱性を評価した。それぞれの特
性の測定・評価は、以下のように行なった。
厚みすべり振動モードにおいて電気機械結合係数および
比誘電率・温度特性・耐熱性を評価した。それぞれの特
性の測定・評価は、以下のように行なった。
【００３３】電気機械結合係数ｋ15は、インピーダンス
アナライザーを用いて共振周波数および反共振周波数を
測定し、それらの値から計算により求めた。そしてその
値が25％以上のものを良好とした。
アナライザーを用いて共振周波数および反共振周波数を
測定し、それらの値から計算により求めた。そしてその
値が25％以上のものを良好とした。
【００３４】比誘電率ε11 T ／ε0 は、ＬＣＲメータを
用いて容量を測定し、その値と磁器および電極の形状か
ら計算により求めた。そしてその値が 300以下のものを
良好とした。
用いて容量を測定し、その値と磁器および電極の形状か
ら計算により求めた。そしてその値が 300以下のものを
良好とした。
【００３５】また温度特性ｆａＴＣは、インピーダンス
アナライザーを用いて−20℃〜＋80℃の範囲で測定した
反共振周波数の値から計算により求めた。そしてその絶
対値が80ｐｐｍ／℃以下のものを良好とした。
アナライザーを用いて−20℃〜＋80℃の範囲で測定した
反共振周波数の値から計算により求めた。そしてその絶
対値が80ｐｐｍ／℃以下のものを良好とした。
【００３６】また耐熱性Δｆａは、260 ℃をピークとす
るリフロー炉を通過させた際の通過前後の反共振周波数
をインピーダンスアナライザーを用いて測定し、それら
の値からリフロー炉通過後の反共振周波数の変化率を計
算により求めた。そしてその値が0.30％以下のものを良
好とした。
るリフロー炉を通過させた際の通過前後の反共振周波数
をインピーダンスアナライザーを用いて測定し、それら
の値からリフロー炉通過後の反共振周波数の変化率を計
算により求めた。そしてその値が0.30％以下のものを良
好とした。
【００３７】これらの測定結果を表１および表２に併せ
て示す。なお表中において試料番号に＊を付したもの
は、本発明の範囲外の結果を示す比較例を表わしてい
る。
て示す。なお表中において試料番号に＊を付したもの
は、本発明の範囲外の結果を示す比較例を表わしてい
る。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】表１および表２の結果より、試料４、５、
７〜９、12〜14、16、17、19〜21および24〜27のように
ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂの各々が本発明の範囲内にある場合
は全ての特性が良好な結果を示しており、本組成物によ
れば、電気機械結合係数ｋ15が25％以上と大きくて、比
誘電率ε11 T ／ε0 が 300以下と小さく、また温度特性
ｆａＴＣが−20℃〜＋80℃の温度範囲において80ｐｐｍ
／℃以下と小さく、さらに耐熱性Δｆａが0.30％以下と
小さな、優れた特性の強誘電体磁器組成物が得られるこ
とが分かる。
７〜９、12〜14、16、17、19〜21および24〜27のように
ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂの各々が本発明の範囲内にある場合
は全ての特性が良好な結果を示しており、本組成物によ
れば、電気機械結合係数ｋ15が25％以上と大きくて、比
誘電率ε11 T ／ε0 が 300以下と小さく、また温度特性
ｆａＴＣが−20℃〜＋80℃の温度範囲において80ｐｐｍ
／℃以下と小さく、さらに耐熱性Δｆａが0.30％以下と
小さな、優れた特性の強誘電体磁器組成物が得られるこ
とが分かる。
【００４１】これに対して試料１〜３のようにｘの値が
0.05と小さくなって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が
25％以下となって圧電特性が劣化し、さらにｆａＴＣが
80ｐｐｍ／℃を超えて発振子などに使用できなくなる傾
向が見られた。
0.05と小さくなって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が
25％以下となって圧電特性が劣化し、さらにｆａＴＣが
80ｐｐｍ／℃を超えて発振子などに使用できなくなる傾
向が見られた。
【００４２】また試料11のようにｙの値が０となって本
発明の範囲内にない場合、ｆａＴＣが80ｐｐｍ／℃を超
えて大きくなり、発振子などに使用できなくなる傾向が
見られた。
発明の範囲内にない場合、ｆａＴＣが80ｐｐｍ／℃を超
えて大きくなり、発振子などに使用できなくなる傾向が
見られた。
【００４３】また試料15のようにｙの値が0.20と大きく
なって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下とな
って圧電特性が劣化し、さらに耐熱性も劣化する傾向が
見られた。
なって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下とな
って圧電特性が劣化し、さらに耐熱性も劣化する傾向が
見られた。
【００４４】また試料６のようにｚの値が０となって本
発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下となって圧電
特性が劣化する傾向が見られた。
発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下となって圧電
特性が劣化する傾向が見られた。
【００４５】また試料10のようにｚの値が0.05と大きく
なって本発明の範囲内にない場合、比誘電率が 300を超
えて大きくなり、高周波においてインピーダンスのマッ
チングがとれにくくなる傾向が見られた。
なって本発明の範囲内にない場合、比誘電率が 300を超
えて大きくなり、高周波においてインピーダンスのマッ
チングがとれにくくなる傾向が見られた。
【００４６】また試料18のようにａの値が０となって本
発明の範囲内にない場合、適正焼成温度が 1,300℃を超
えて急激な粒成長が発生し、焼成後の磁器が付着してし
まう傾向が見られた。
発明の範囲内にない場合、適正焼成温度が 1,300℃を超
えて急激な粒成長が発生し、焼成後の磁器が付着してし
まう傾向が見られた。
【００４７】また試料22のようにａの値が0.12と大きく
なって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下とな
って圧電特性が劣化し、耐熱性も劣化する傾向が見られ
た。
なって本発明の範囲内にない場合、ｋ15が25％以下とな
って圧電特性が劣化し、耐熱性も劣化する傾向が見られ
た。
【００４８】また試料23のようにｂの値が０となって本
発明の範囲内にない場合、ｆａＴＣが80ｐｐｍ／℃を超
えて発振子などに使用できなくなる傾向が見られた。
発明の範囲内にない場合、ｆａＴＣが80ｐｐｍ／℃を超
えて発振子などに使用できなくなる傾向が見られた。
【００４９】また試料28のようにｂの値が0.06と大きく
なって本発明の範囲内にない場合、得られた磁器の比抵
抗が低下し、分極ができなくなる傾向が見られた。
なって本発明の範囲内にない場合、得られた磁器の比抵
抗が低下し、分極ができなくなる傾向が見られた。
【００５０】また試料29〜31のようにｘの値が0.35と大
きくなって本発明の範囲内にない場合、耐熱性が劣化す
る傾向が見られ、また比誘電率が 300を超えて大きくな
り、高周波においてインピーダンスのマッチングがとれ
にくくなる傾向が見られた。
きくなって本発明の範囲内にない場合、耐熱性が劣化す
る傾向が見られ、また比誘電率が 300を超えて大きくな
り、高周波においてインピーダンスのマッチングがとれ
にくくなる傾向が見られた。
【００５１】従って以上の結果より分かるように、本発
明の強誘電体磁器組成物によって、電気機械結合係数ｋ
15が大きくて比誘電率ε11 T ／ε0 が小さく、また温度
特性ｆａＴＣが−20℃〜＋80℃の温度範囲において小さ
く、さらに耐熱性Δｆａが良好な、優れた特性の強誘電
体磁器組成物が得られる組成物とするには、上記本組成
物の成分組成割合におけるｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂの値を本
発明の範囲内に設定することが重要である。
明の強誘電体磁器組成物によって、電気機械結合係数ｋ
15が大きくて比誘電率ε11 T ／ε0 が小さく、また温度
特性ｆａＴＣが−20℃〜＋80℃の温度範囲において小さ
く、さらに耐熱性Δｆａが良好な、優れた特性の強誘電
体磁器組成物が得られる組成物とするには、上記本組成
物の成分組成割合におけるｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂの値を本
発明の範囲内に設定することが重要である。
【００５２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の強誘電体
磁器組成物によれば、ＰｂＴｉＯ3 を主成分とし、その
一部をＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 で置換し、さらに
Ｐｂの一部をＣａ、ＢｉまたはＬａで、Ｔｉの一部をＭ
ｎで置換したことにより、良好な圧電特性を有するとと
もにリフロー半田付けなどに対する耐熱性に優れ、また
反共振周波数の温度係数が小さくて環境の変化に対する
温度特性に優れ、さらに低電圧で分極可能として磁器破
損を無くした、厚みすべり振動を使用する圧電磁器組成
物である強誘電性磁器組成物を提供することができた。
磁器組成物によれば、ＰｂＴｉＯ3 を主成分とし、その
一部をＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 で置換し、さらに
Ｐｂの一部をＣａ、ＢｉまたはＬａで、Ｔｉの一部をＭ
ｎで置換したことにより、良好な圧電特性を有するとと
もにリフロー半田付けなどに対する耐熱性に優れ、また
反共振周波数の温度係数が小さくて環境の変化に対する
温度特性に優れ、さらに低電圧で分極可能として磁器破
損を無くした、厚みすべり振動を使用する圧電磁器組成
物である強誘電性磁器組成物を提供することができた。
【００５３】また本発明の強誘電体磁器組成物によれ
ば、圧電特性に優れ、耐熱性や温度特性にも優れ、さら
に低電圧による分極を可能とした、特に高周波セラミッ
クレゾネータや高周波セラミックフィルタなどの高周波
用圧電素子のような表面実装用圧電部品に好適な圧電磁
器組成物である強誘電性磁器組成物を提供することがで
きた。
ば、圧電特性に優れ、耐熱性や温度特性にも優れ、さら
に低電圧による分極を可能とした、特に高周波セラミッ
クレゾネータや高周波セラミックフィルタなどの高周波
用圧電素子のような表面実装用圧電部品に好適な圧電磁
器組成物である強誘電性磁器組成物を提供することがで
きた。
【００５４】従って本発明の強誘電体磁器組成物は、表
面実装用圧電部品などの素子に好適に使用できる磁器組
成物となり、反共振周波数の温度特性を小さくすること
ができることから、温度変化に対して安定な特性を示す
圧電部品、例えばフィルタやレゾネータなどの素子とし
て好適に使用できる圧電磁器組成物となる。
面実装用圧電部品などの素子に好適に使用できる磁器組
成物となり、反共振周波数の温度特性を小さくすること
ができることから、温度変化に対して安定な特性を示す
圧電部品、例えばフィルタやレゾネータなどの素子とし
て好適に使用できる圧電磁器組成物となる。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＰｂＴｉＯ3 およびＰｂ（Ｆｅ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 を基本成分とし、Ｐｂの一部がＣａ、Ｂｉま
たはＬａで、Ｔｉの一部がＭｎで置換された強誘電性磁
器組成物であって、基本組成が式 （Ｐｂ1-x-y-z Ｃａx Ｂｉ2y/3Ｌａ2z/3）｛（Ｆｅ1/3
Ｎｂ2/3 ）a Ｍｎb Ｔｉ1-a-b ｝Ｏ3 ただし０．１０ｍｏｌ≦ｘ≦０．３０ｍｏｌ ０．０５ｍｏｌ≦ｙ≦０．１５ｍｏｌ ０．０１ｍｏｌ≦ｚ≦０．０３ｍｏｌ ０．０２ｍｏｌ≦ａ≦０．１０ｍｏｌ ０．０１ｍｏｌ≦ｂ≦０．０５ｍｏｌ で表わされることを特徴とする強誘電性磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205753A JPH0952763A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 強誘電性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205753A JPH0952763A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 強誘電性磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952763A true JPH0952763A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16512097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7205753A Pending JPH0952763A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 強誘電性磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0952763A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1675162A2 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-28 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric film, method of manufacturing ferroelectric film, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| US12053986B2 (en) | 2020-05-20 | 2024-08-06 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element, liquid ejection head, and liquid ejection apparatus |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7205753A patent/JPH0952763A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1675162A2 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-28 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric film, method of manufacturing ferroelectric film, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| EP1675162A3 (en) * | 2004-12-27 | 2007-05-30 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric film, method of manufacturing ferroelectric film, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| US7569400B2 (en) | 2004-12-27 | 2009-08-04 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric film, method of manufacturing ferroelectric film, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| US12053986B2 (en) | 2020-05-20 | 2024-08-06 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element, liquid ejection head, and liquid ejection apparatus |
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