JPH10120463A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH10120463A JPH10120463A JP26953896A JP26953896A JPH10120463A JP H10120463 A JPH10120463 A JP H10120463A JP 26953896 A JP26953896 A JP 26953896A JP 26953896 A JP26953896 A JP 26953896A JP H10120463 A JPH10120463 A JP H10120463A
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- Japan
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- piezoelectric
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- porcelaneous
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Abstract
(57)【要約】
【課題】機械的品質係数(Qm)が小さく、かつ、キュ
リー温度が高く、耐熱性に優れ、共振周波数の経時変化
が小さい圧電磁器組成物を得ること。 【解決手段】x(Pb2 Me2 O7 )1/2 ・(1−x)
[Pb(Zr1-y Tiy)O3 ](但し、0.01≦x
≦0.07、0.37≦y≦0.55、MeはSb、N
b、Taの中から選ばれた少なくとも1種)を主成分と
し、この主成分1モルの重量に対し、副成分としてCr
をクロム酸化物に換算して0.1〜1.0重量%添加し
た圧電磁器組成物を得る。
リー温度が高く、耐熱性に優れ、共振周波数の経時変化
が小さい圧電磁器組成物を得ること。 【解決手段】x(Pb2 Me2 O7 )1/2 ・(1−x)
[Pb(Zr1-y Tiy)O3 ](但し、0.01≦x
≦0.07、0.37≦y≦0.55、MeはSb、N
b、Taの中から選ばれた少なくとも1種)を主成分と
し、この主成分1モルの重量に対し、副成分としてCr
をクロム酸化物に換算して0.1〜1.0重量%添加し
た圧電磁器組成物を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
タ用圧電磁器組成物等に係り、特に、電圧制御型発振器
に用いるセラミック発振子に好適な圧電磁器組成物に関
するものである。
子、セラミックフィルタ、セラミックディスクリミネー
タ用圧電磁器組成物等に係り、特に、電圧制御型発振器
に用いるセラミック発振子に好適な圧電磁器組成物に関
するものである。
【0002】圧電磁器組成物は、機械的品質係数(Q
m)の数値が大きくなると感度が高くなり非常に雑音を
拾いやすくなったり、逆にノイズを発生して性能が悪く
なる場合があり、製品の分野に於いて機械的品質係数
(Qm)の選択が必要になってくる。
m)の数値が大きくなると感度が高くなり非常に雑音を
拾いやすくなったり、逆にノイズを発生して性能が悪く
なる場合があり、製品の分野に於いて機械的品質係数
(Qm)の選択が必要になってくる。
【0003】セラミック発振子用、特に電圧制御型発振
器を構成するのに用いられるセラミック発振子に圧電磁
器組成物を用いる場合、ノイズの影響無く安定に発振さ
せ、かつ、広い発振周波数の可変範囲を得るための特性
として、機械的品質係数(Qm)が低い(例えば、15
0以下)ことが要求される。
器を構成するのに用いられるセラミック発振子に圧電磁
器組成物を用いる場合、ノイズの影響無く安定に発振さ
せ、かつ、広い発振周波数の可変範囲を得るための特性
として、機械的品質係数(Qm)が低い(例えば、15
0以下)ことが要求される。
【0004】一方で近年、電子機器の小型化、薄型化に
より電子部品の基板への高密度実装化が進んでおり、小
型電子部品の形態も従来のリード付のものから表面実装
型のものへと置き替わっている。これら表面実装型の部
品は基板への実装の際にリフロー炉内で250℃前後の
温度にさらされるため耐熱性に優れていなければならな
い。また、従来のリード付の電子部品も半田の非鉛化に
より、溶接温度が以前よりも高く設定される傾向にある
ため、より半田付け時の熱に対する信頼性の向上が望ま
れている。
より電子部品の基板への高密度実装化が進んでおり、小
型電子部品の形態も従来のリード付のものから表面実装
型のものへと置き替わっている。これら表面実装型の部
品は基板への実装の際にリフロー炉内で250℃前後の
温度にさらされるため耐熱性に優れていなければならな
い。また、従来のリード付の電子部品も半田の非鉛化に
より、溶接温度が以前よりも高く設定される傾向にある
ため、より半田付け時の熱に対する信頼性の向上が望ま
れている。
【0005】
【従来の技術】従来よりセラミック発振子、セラミック
フィルタに用いられる圧電磁器組成物としては、PbT
iO3 −PbZrO3 系の組成物が好適であることが知
られており、その用途に応じて種々の改良が行われてい
る。
フィルタに用いられる圧電磁器組成物としては、PbT
iO3 −PbZrO3 系の組成物が好適であることが知
られており、その用途に応じて種々の改良が行われてい
る。
【0006】例えば、PbTiO3 −PbZrO3 系材
料にMnO2 、Cr2 O3 などを添加し焼成したもの、
PbTiO3 −PbZrO3 系材料に第三成分としてP
b(Ni1/2 Nb2/3 )O3 、Pb(Mg1/2 N
b2/3 )O3 などの複合ペロブスカイト化合物を固容さ
せ磁器特性を改善し、さらにMnO2 、Cr2 O3 など
を添加し焼成したもの、また、共振周波数frの温度特
性を改善するために、これら組成物のPbの一部をB
a、Sr、Caで置換したものが提案されていた。
料にMnO2 、Cr2 O3 などを添加し焼成したもの、
PbTiO3 −PbZrO3 系材料に第三成分としてP
b(Ni1/2 Nb2/3 )O3 、Pb(Mg1/2 N
b2/3 )O3 などの複合ペロブスカイト化合物を固容さ
せ磁器特性を改善し、さらにMnO2 、Cr2 O3 など
を添加し焼成したもの、また、共振周波数frの温度特
性を改善するために、これら組成物のPbの一部をB
a、Sr、Caで置換したものが提案されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来より知られている
機械的品質係数(Qm)が低い圧電磁器組成物は、アク
チュエータに用いられる圧電セラミックのように、単に
比誘電率、電気機械結合係数を大きくするのが目的のた
め、キュリー温度(Tc)が低い(Tc<200℃)と
いう問題があった。
機械的品質係数(Qm)が低い圧電磁器組成物は、アク
チュエータに用いられる圧電セラミックのように、単に
比誘電率、電気機械結合係数を大きくするのが目的のた
め、キュリー温度(Tc)が低い(Tc<200℃)と
いう問題があった。
【0008】また、キュリー温度(Tc)が300℃程
度あり機械的品質係数(Qm)が小さいものは、素子の
耐熱性が悪く、共振周波数(fr)の経時変化(時間に
対する共振周波数の変化)が大きいという問題があっ
た。
度あり機械的品質係数(Qm)が小さいものは、素子の
耐熱性が悪く、共振周波数(fr)の経時変化(時間に
対する共振周波数の変化)が大きいという問題があっ
た。
【0009】従来よりのPbTiO3 −PbZrO3 系
材料にMnO2 、Cr2 O3 などを添加し焼成した圧電
磁器組成物や、PbTiO3 −PbZrO3 系材料に第
三成分としてPb(Ni1/2 Nb2/3 )O3 、Pb(M
g1/2 Nb2/3 )O3 などの複合ペロブスカイト化合物
を固容させ磁器特性を改善し、さらにMnO2 、Cr 2
O3 などを添加し焼成した圧電磁器組成物の中には、キ
ュリー温度(Tc)が高く、耐熱性が比較的良好なもの
も存在するが、機械的品質係数(Qm)が大きい(例え
ば、Qm>150)という問題があった。
材料にMnO2 、Cr2 O3 などを添加し焼成した圧電
磁器組成物や、PbTiO3 −PbZrO3 系材料に第
三成分としてPb(Ni1/2 Nb2/3 )O3 、Pb(M
g1/2 Nb2/3 )O3 などの複合ペロブスカイト化合物
を固容させ磁器特性を改善し、さらにMnO2 、Cr 2
O3 などを添加し焼成した圧電磁器組成物の中には、キ
ュリー温度(Tc)が高く、耐熱性が比較的良好なもの
も存在するが、機械的品質係数(Qm)が大きい(例え
ば、Qm>150)という問題があった。
【0010】従って本発明は、機械的品質係数(Qm)
が小さく、かつ、キュリー温度が高く、耐熱性に優れ、
共振周波数の経時変化が小さい圧電磁器組成物を提供す
ることを目的とするものである。
が小さく、かつ、キュリー温度が高く、耐熱性に優れ、
共振周波数の経時変化が小さい圧電磁器組成物を提供す
ることを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明では、x(Pb2 Me2 O7 )1/2 ・(1−
x)[Pb(Zr1-y Tiy )O3 ](但し、0.01
≦x≦0.07、0.37≦y≦0.55、MeはS
b、Nb、Taの中から選ばれた少なくとも1種)を主
成分とし、この主成分1モルの重量に対し、副成分とし
てCrをクロム酸化物に換算して0.1〜1.0重量%
添加した圧電磁器組成物を得るものである。
め、本発明では、x(Pb2 Me2 O7 )1/2 ・(1−
x)[Pb(Zr1-y Tiy )O3 ](但し、0.01
≦x≦0.07、0.37≦y≦0.55、MeはS
b、Nb、Taの中から選ばれた少なくとも1種)を主
成分とし、この主成分1モルの重量に対し、副成分とし
てCrをクロム酸化物に換算して0.1〜1.0重量%
添加した圧電磁器組成物を得るものである。
【0012】この構成におけるPbTiO3 −PbZr
O3 のベース磁器組成に第三成分として、パイロクロア
型複合酸化物Pb2 Me2 O7 (MeはSb、Nb、T
aの中から選ばれた少なくとも1種)を固容させるのは
磁器の圧電特性を改善するためである。このことによ
り、キュリー温度(Tc)が高いまま、機械的品質係数
(Qm)が低く(例えば、150以下)することが可能
になり、電圧制御型発振器用セラミック発振子を構成す
るのに好適な圧電磁器組成物を得ることができる。
O3 のベース磁器組成に第三成分として、パイロクロア
型複合酸化物Pb2 Me2 O7 (MeはSb、Nb、T
aの中から選ばれた少なくとも1種)を固容させるのは
磁器の圧電特性を改善するためである。このことによ
り、キュリー温度(Tc)が高いまま、機械的品質係数
(Qm)が低く(例えば、150以下)することが可能
になり、電圧制御型発振器用セラミック発振子を構成す
るのに好適な圧電磁器組成物を得ることができる。
【0013】さらに、主成分1モルの重量に対し、副成
分としてCrをクロム酸化物に換算して0.1〜1.0
重量%添加させるのは圧電磁器の耐熱性を向上させると
共に、共振周波数(fr)の経時変化を小さくするため
である。これにより、機械的品質係数(Qm)を上昇さ
せることなく、キュリー温度が高く、耐熱性に優れ、共
振周波数の経時変化が小さい圧電磁器組成物を得ること
ができる。
分としてCrをクロム酸化物に換算して0.1〜1.0
重量%添加させるのは圧電磁器の耐熱性を向上させると
共に、共振周波数(fr)の経時変化を小さくするため
である。これにより、機械的品質係数(Qm)を上昇さ
せることなく、キュリー温度が高く、耐熱性に優れ、共
振周波数の経時変化が小さい圧電磁器組成物を得ること
ができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。出発原料として化学的に純粋なPbO、TiO
2 、ZrO2 、Sb2 O5 、Nb2 O5 、Ta2 O5 、
Cr2 O3 を用い、焼成後の組成が表1になるように秤
量し、ボールミルにて湿式混合を行った。それから混合
粉を空気中にて800℃〜950℃で仮焼成した後、ボ
ールミルにより湿式粉砕した。
明する。出発原料として化学的に純粋なPbO、TiO
2 、ZrO2 、Sb2 O5 、Nb2 O5 、Ta2 O5 、
Cr2 O3 を用い、焼成後の組成が表1になるように秤
量し、ボールミルにて湿式混合を行った。それから混合
粉を空気中にて800℃〜950℃で仮焼成した後、ボ
ールミルにより湿式粉砕した。
【0015】次に、このようにして得られた粉体に有機
バインダーを加え、造粒を行い、2000kg/cm2
の圧力にて、縦横25mm、厚さが1mmの角形に成形
した。そしてこの成形体を空気雰囲気中で1140℃〜
1240℃の温度で焼成した。
バインダーを加え、造粒を行い、2000kg/cm2
の圧力にて、縦横25mm、厚さが1mmの角形に成形
した。そしてこの成形体を空気雰囲気中で1140℃〜
1240℃の温度で焼成した。
【0016】このようにして得られた焼結体を厚さ0.
5mmまで表面研磨し、電極を形成し0.5mmの厚み
方向に、80℃〜120℃の絶縁油中で、電圧2kV/
mm〜3kV/mmの電圧を30分印加した条件で分極
処理を行った。
5mmまで表面研磨し、電極を形成し0.5mmの厚み
方向に、80℃〜120℃の絶縁油中で、電圧2kV/
mm〜3kV/mmの電圧を30分印加した条件で分極
処理を行った。
【0017】この分極処理後、素子を厚さ0.36mm
に表面研磨した後、この素子を長さ7mm、幅4.5m
mに切断し、その後、素子表面に銀蒸着により直径1m
mの電極形成を行い評価用の素子を得た。
に表面研磨した後、この素子を長さ7mm、幅4.5m
mに切断し、その後、素子表面に銀蒸着により直径1m
mの電極形成を行い評価用の素子を得た。
【0018】このようにして得られた評価用素子をイン
ピーダンスアナライザーにより素子静電容量(C)、共
振周波数(fr)、反共振周波数(fa)を測定した。
この測定結果をもとに比誘電率(ε)、厚み縦振動モー
ドの電気機械結合係数(kt)を計算により求めた。以
上の方法により得られた結果を表1に示す。表1におい
て*印の付加されたものは比較例であり、本発明の範囲
外のものである。
ピーダンスアナライザーにより素子静電容量(C)、共
振周波数(fr)、反共振周波数(fa)を測定した。
この測定結果をもとに比誘電率(ε)、厚み縦振動モー
ドの電気機械結合係数(kt)を計算により求めた。以
上の方法により得られた結果を表1に示す。表1におい
て*印の付加されたものは比較例であり、本発明の範囲
外のものである。
【0019】
【表1】
【0020】耐熱性の評価は260℃の半田槽に圧電素
子を30秒浸漬させることにより行った。表1中のfo
変化量は電圧制御型発振器用セラミック発振子を構成し
た場合の動作点周波数の変化量を表している。変化量は
試験前の動作点周波数と半田槽浸漬後24h(時間)後
の動作点周波数の差で計算している。この変化量が小さ
いほど耐熱性が良好であるといえる。
子を30秒浸漬させることにより行った。表1中のfo
変化量は電圧制御型発振器用セラミック発振子を構成し
た場合の動作点周波数の変化量を表している。変化量は
試験前の動作点周波数と半田槽浸漬後24h(時間)後
の動作点周波数の差で計算している。この変化量が小さ
いほど耐熱性が良好であるといえる。
【0021】この表1により明らかなように、xが0.
01より小さい場合、電気機械結合係数(kt)、比誘
電率(ε)が小さくなり、しかも機械的品質係数(Q
m)が高くなるため本発明の目的とする製品を構成でき
ない(試料No.1、2参照)。xが0.07を越える
と第三成分が固溶しきれず圧電特性の所望の値が得られ
ず、耐熱性評価におけるfo変化量も大きいため、xの
範囲を0.01≦x≦0.07とした(試料No.3、
4参照)。
01より小さい場合、電気機械結合係数(kt)、比誘
電率(ε)が小さくなり、しかも機械的品質係数(Q
m)が高くなるため本発明の目的とする製品を構成でき
ない(試料No.1、2参照)。xが0.07を越える
と第三成分が固溶しきれず圧電特性の所望の値が得られ
ず、耐熱性評価におけるfo変化量も大きいため、xの
範囲を0.01≦x≦0.07とした(試料No.3、
4参照)。
【0022】yが0.37未満もしくは0.55を越え
ると所望の圧電特性が得られず、耐熱性も悪いため、y
の範囲を0.37≦y≦0.55とした(試料No.1
2、13、14、15参照)。
ると所望の圧電特性が得られず、耐熱性も悪いため、y
の範囲を0.37≦y≦0.55とした(試料No.1
2、13、14、15参照)。
【0023】副成分としてのCr2 O3 の添加量が0.
1重量%未満であると耐熱性改善の効果が得られない
(試料No.5、6参照)。逆に添加量が1.0重量%
を越えると圧電特性、耐熱性が劣化し、機械的品質係数
(Qm)も大きくなるため(試料No.7、8参照)、
副成分としてCrをクロム酸化物に換算して添加する量
を0.1〜1.0重量%の範囲とした。
1重量%未満であると耐熱性改善の効果が得られない
(試料No.5、6参照)。逆に添加量が1.0重量%
を越えると圧電特性、耐熱性が劣化し、機械的品質係数
(Qm)も大きくなるため(試料No.7、8参照)、
副成分としてCrをクロム酸化物に換算して添加する量
を0.1〜1.0重量%の範囲とした。
【0024】図1は共振周波数(fr)の時間に対する
変化率を示している。図1において、横軸は経過時間
(h)、縦軸は共振周波数変化率(%)であり、A、B
は表1に示す実施例である試料No.7、9の共振周波
数(fr)の変化率を示し、C、Dは比較例である試料
No.8、17の共振周波数(fr)の変化率を示して
いる。
変化率を示している。図1において、横軸は経過時間
(h)、縦軸は共振周波数変化率(%)であり、A、B
は表1に示す実施例である試料No.7、9の共振周波
数(fr)の変化率を示し、C、Dは比較例である試料
No.8、17の共振周波数(fr)の変化率を示して
いる。
【0025】副成分としてCrを添加した場合(図1の
A、B参照)はしない場合(図1のD参照)に比べfr
の時間に対する変化率が1/3以下になることがわか
る。また、添加量がクロム酸化物に換算して1.0重量
%を越えた場合(図1のC参照)も共振周波数(fr)
の時間に対する変化率が悪くなることが分かる。
A、B参照)はしない場合(図1のD参照)に比べfr
の時間に対する変化率が1/3以下になることがわか
る。また、添加量がクロム酸化物に換算して1.0重量
%を越えた場合(図1のC参照)も共振周波数(fr)
の時間に対する変化率が悪くなることが分かる。
【0026】また、キュリー温度(Tc)を熱分析装置
にて測定したところ、本発明の実施例の圧電磁器組成物
はすべて280℃以上を有することがわかった。
にて測定したところ、本発明の実施例の圧電磁器組成物
はすべて280℃以上を有することがわかった。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明では、x(Pb2
Me2 O7 )1/2 ・(1−x)[Pb(Zr1-y T
iy )O3 ](但し、0.01≦x≦0.07、0.3
7≦y≦0.55、MeはSb、Nb、Taの中から選
ばれた少なくとも1種)を主成分とし、この主成分1モ
ルの重量に対し、副成分としてCrをクロム酸化物に換
算して0.1〜1.0重量%添加させることにより、キ
ュリー温度が高く、耐熱性に優れ、共振周波数の経時変
化が小さく、かつ、機械的品質係数(Qm)が小さい
(例えば、150以下)圧電磁器組成物が得られる。
Me2 O7 )1/2 ・(1−x)[Pb(Zr1-y T
iy )O3 ](但し、0.01≦x≦0.07、0.3
7≦y≦0.55、MeはSb、Nb、Taの中から選
ばれた少なくとも1種)を主成分とし、この主成分1モ
ルの重量に対し、副成分としてCrをクロム酸化物に換
算して0.1〜1.0重量%添加させることにより、キ
ュリー温度が高く、耐熱性に優れ、共振周波数の経時変
化が小さく、かつ、機械的品質係数(Qm)が小さい
(例えば、150以下)圧電磁器組成物が得られる。
【0028】これらのことにより、広い発振周波数の可
変範囲を持つ電圧制御型発振器が構成でき、ノイズの影
響無く安定に発振するセラミック発振子を作製するのに
好適で、しかも半田付け時の熱により圧電特性が劣化し
ない圧電磁器組成物を得ることができる。
変範囲を持つ電圧制御型発振器が構成でき、ノイズの影
響無く安定に発振するセラミック発振子を作製するのに
好適で、しかも半田付け時の熱により圧電特性が劣化し
ない圧電磁器組成物を得ることができる。
【図1】時間に対する共振周波数(fr)の変化率を示
すものである。
すものである。
Claims (1)
- 【請求項1】x(Pb2 Me2 O7 )1/2 ・(1−x)
[Pb(Zr1-y Tiy )O3 ] (但し、0.01≦x≦0.07、0.37≦y≦0.
55、MeはSb、Nb、Taの中から選ばれた少なく
とも1種)を主成分とし、 この主成分1モルの重量に対し、副成分としてCrをク
ロム酸化物に換算して0.1〜1.0重量%添加したこ
とを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26953896A JPH10120463A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26953896A JPH10120463A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10120463A true JPH10120463A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17473783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26953896A Pending JPH10120463A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10120463A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6051157A (en) * | 1997-12-09 | 2000-04-18 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition |
EP1085585A2 (en) * | 1999-09-20 | 2001-03-21 | TDK Corporation | Composition of piezoelectric porcelain |
JP2003023187A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Murata Mfg Co Ltd | 高耐熱圧電素子およびそれを用いた圧電装置 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP26953896A patent/JPH10120463A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6051157A (en) * | 1997-12-09 | 2000-04-18 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition |
EP1085585A2 (en) * | 1999-09-20 | 2001-03-21 | TDK Corporation | Composition of piezoelectric porcelain |
EP1085585A3 (en) * | 1999-09-20 | 2004-02-04 | TDK Corporation | Composition of piezoelectric porcelain |
JP2003023187A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Murata Mfg Co Ltd | 高耐熱圧電素子およびそれを用いた圧電装置 |
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