JPH10182225A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH10182225A JPH10182225A JP8347298A JP34729896A JPH10182225A JP H10182225 A JPH10182225 A JP H10182225A JP 8347298 A JP8347298 A JP 8347298A JP 34729896 A JP34729896 A JP 34729896A JP H10182225 A JPH10182225 A JP H10182225A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶粒径が小さく、緻密、低誘電率、かつ比
較的大きな圧電性を有する高周波領域の発振子や表面波
素子用の圧電材料として有用である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。 【解決手段】 Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）A（Ｓｎ1/3Ｎｂ
2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｇ
のいずれか一種であり、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１，０．０１
≦Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦０．２５，０．２０≦
Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦０．８０）で示される基
本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．０２〜２．０重
量％添加含有してなる。
較的大きな圧電性を有する高周波領域の発振子や表面波
素子用の圧電材料として有用である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。 【解決手段】 Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）A（Ｓｎ1/3Ｎｂ
2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｇ
のいずれか一種であり、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１，０．０１
≦Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦０．２５，０．２０≦
Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦０．８０）で示される基
本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．０２〜２．０重
量％添加含有してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器組成物に関
するものであり、特に高周波領域の発振子や表面波素子
に適した圧電磁器組成物に関するものである。
するものであり、特に高周波領域の発振子や表面波素子
に適した圧電磁器組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧電磁器組成物としてはチタ
ン酸バリウムあるいはジルコン酸チタン酸鉛磁器などが
あり、使用目的に応じて種々の改良がなされてきた。例
えば、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）XＴｉYＺｒZＯ3系組成物
（特公昭４５−３７５０８号公報、特公昭４６−４２５
４８号公報）は優れた圧電性を有するとともに結晶粒径
が小さく、機械的強度が大きいといった特徴を有する高
周波領域での使用に適した圧電材料である。
ン酸バリウムあるいはジルコン酸チタン酸鉛磁器などが
あり、使用目的に応じて種々の改良がなされてきた。例
えば、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）XＴｉYＺｒZＯ3系組成物
（特公昭４５−３７５０８号公報、特公昭４６−４２５
４８号公報）は優れた圧電性を有するとともに結晶粒径
が小さく、機械的強度が大きいといった特徴を有する高
周波領域での使用に適した圧電材料である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の圧電磁器組成物は焼成温度が１２００〜１３００℃と
高く、微粒子原料を使用したとしても、焼成温度は１２
００℃を割ることはなかった。それゆえ、焼成時の酸化
鉛の蒸発が著しく、緻密化が阻害されたり、また仮に十
分な焼結がなされたとしても組成ばらつきを生じやす
く、結果的に磁器の圧電特性がばらついたり、さらには
酸化鉛蒸気が大気中に多量に放出されることにより環境
問題を生じたりしていた。
の圧電磁器組成物は焼成温度が１２００〜１３００℃と
高く、微粒子原料を使用したとしても、焼成温度は１２
００℃を割ることはなかった。それゆえ、焼成時の酸化
鉛の蒸発が著しく、緻密化が阻害されたり、また仮に十
分な焼結がなされたとしても組成ばらつきを生じやす
く、結果的に磁器の圧電特性がばらついたり、さらには
酸化鉛蒸気が大気中に多量に放出されることにより環境
問題を生じたりしていた。
【０００４】本発明はこの課題を解決するもので、１２
００℃以下の比較的低温で焼成でき、結晶粒径が小さ
く、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大きな圧
電性（厚み方向の電気機械結合係数Ｋtおよび機械的品
質係数Ｑmが大きい）を有する高周波領域の発振子や表
面波素子用の圧電磁器組成物に関するものである。
００℃以下の比較的低温で焼成でき、結晶粒径が小さ
く、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大きな圧
電性（厚み方向の電気機械結合係数Ｋtおよび機械的品
質係数Ｑmが大きい）を有する高周波領域の発振子や表
面波素子用の圧電磁器組成物に関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2） A
（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｍｇのうちのいずれか一種であり、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄはそれぞれ０．０１≦Ａ≦０．５０，０．０１≦
Ｂ≦０．２５，０．２０≦Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ
≦０．８０，Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１なる関係式を満た
す。）で示される基本組成物に、副成分としてＭｇＯを
０．０２〜２．００重量％添加含有してなるものであ
る。
に本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2） A
（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｍｇのうちのいずれか一種であり、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄはそれぞれ０．０１≦Ａ≦０．５０，０．０１≦
Ｂ≦０．２５，０．２０≦Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ
≦０．８０，Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１なる関係式を満た
す。）で示される基本組成物に、副成分としてＭｇＯを
０．０２〜２．００重量％添加含有してなるものであ
る。
【０００６】上記構成とすることにより、比較的低温で
焼成でき圧電性の優れたものとすることができる。
焼成でき圧電性の優れたものとすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）A（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉC
ＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｇのうちのいず
れか一種であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ０．０１≦
Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦０．２５，０．２０≦Ｃ
≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦０．８０，Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
＝１なる関係式を満たす。）で示される基本組成に副成
分としてＭｇＯを０．０２〜２．００重量％添加含有し
たものであり、この本発明の圧電磁器組成物の基本組成
において、０．０１≦Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦
０．２５，０．２０≦Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦
０．８０と限定した理由は、この範囲外では焼結が困難
であったり、圧電性が著しく低下したりするからであ
る。鉛系複合ペロブスカイト型Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）Ｏ
3およびＰｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3は共に鉱化剤的に作
用し、磁器の焼成温度を低下させて、均一な焼結体を得
るという効果があるが、Ａ＜０．０１あるいはＢ＜０．
０１の場合にはそのような効果は無視される程度のもの
となる。またＡ＞０．５０あるいはＢ＞０．２５の場合
には広がり方向の電気機械結合係数Ｋpおよび厚み方向
の電気機械結合係数Ｋtの低下が著しくなる。
は、Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）A（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）BＴｉC
ＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｇのうちのいず
れか一種であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ０．０１≦
Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦０．２５，０．２０≦Ｃ
≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦０．８０，Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
＝１なる関係式を満たす。）で示される基本組成に副成
分としてＭｇＯを０．０２〜２．００重量％添加含有し
たものであり、この本発明の圧電磁器組成物の基本組成
において、０．０１≦Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦
０．２５，０．２０≦Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦
０．８０と限定した理由は、この範囲外では焼結が困難
であったり、圧電性が著しく低下したりするからであ
る。鉛系複合ペロブスカイト型Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）Ｏ
3およびＰｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3は共に鉱化剤的に作
用し、磁器の焼成温度を低下させて、均一な焼結体を得
るという効果があるが、Ａ＜０．０１あるいはＢ＜０．
０１の場合にはそのような効果は無視される程度のもの
となる。またＡ＞０．５０あるいはＢ＞０．２５の場合
には広がり方向の電気機械結合係数Ｋpおよび厚み方向
の電気機械結合係数Ｋtの低下が著しくなる。
【０００８】基本組成物に副成分としてＭｇＯを０．０
２〜２．００重量％添加することにより、組成物の焼成
温度を低下させると同時に結晶粒成長を抑制することが
できる。
２〜２．００重量％添加することにより、組成物の焼成
温度を低下させると同時に結晶粒成長を抑制することが
できる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、第２の副成分と
してＭｎＯ2，ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ 3のうちの少なくと
も一種を０．０５〜５．００重量％添加含有したもので
あり、この組成とすることにより、焼結性、分極特性、
温度特性および経時特性を改善することができる。
してＭｎＯ2，ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ 3のうちの少なくと
も一種を０．０５〜５．００重量％添加含有したもので
あり、この組成とすることにより、焼結性、分極特性、
温度特性および経時特性を改善することができる。
【００１０】以下、本発明の具体的な実施の形態につい
て説明する。原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ｓ
ｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＷＯ3，Ｍ
ｎＯ2，ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3を（表１）、（表２）の
組成となるように正確に秤量し、ボールミルによりよく
混合した。次いで前記混合物を８００℃の温度で仮焼
し、さらにボールミルにより粉砕した。これを乾燥した
後結合剤としてのポリビニールアルコール水溶液を加
え、造粒した後１ton／cm2の圧力で加圧成形し、２０φ
−１ｔの円板状成形体を得た。ここで得られた成形体を
閉炉中で１０００〜１２５０℃の温度で１時間焼成し
た。
て説明する。原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ｓ
ｎＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＷＯ3，Ｍ
ｎＯ2，ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3を（表１）、（表２）の
組成となるように正確に秤量し、ボールミルによりよく
混合した。次いで前記混合物を８００℃の温度で仮焼
し、さらにボールミルにより粉砕した。これを乾燥した
後結合剤としてのポリビニールアルコール水溶液を加
え、造粒した後１ton／cm2の圧力で加圧成形し、２０φ
−１ｔの円板状成形体を得た。ここで得られた成形体を
閉炉中で１０００〜１２５０℃の温度で１時間焼成し
た。
【００１１】磁器密度ρをアルキメデス法により測定し
た後径方向振動圧電特性を測定するためＥＭＡＳ−６０
０１に従い１６φ−１．０ｔの円板状試料を作成し、両
面に銀電極を焼付け、１００℃のシリコンオイル中で、
３ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加し分極した後誘
電率εT 33／ε0、広がり方向電気機械結合係数Ｋpおよ
び機械的品質係数Ｑmを測定した。測定結果は磁器焼成
温度（密度最大）、平均結晶粒径Ｇsとともに（表
３）、（表４）にまとめた。これより第２の副成分Ｍｇ
Ｏの添加により焼成温度が２０〜５０℃低下すると同時
に結晶粒径が５０％以上小さくなっていることがわか
る。さらに厚み縦方向振動の圧電特性を測定するためＥ
ＭＡＳ−６００３に従い１０φ−１．０ｔの円板状試料
を作成し、両面に銀電極を焼付け、３ｋＶ／ｍｍの直流
電界を１００℃シリコンオイル中で３０分間印加するこ
とにより分極した後厚み方向電気機械結合係数Ｋtを測
定した。これも（表３）、（表４）に記載した。
た後径方向振動圧電特性を測定するためＥＭＡＳ−６０
０１に従い１６φ−１．０ｔの円板状試料を作成し、両
面に銀電極を焼付け、１００℃のシリコンオイル中で、
３ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加し分極した後誘
電率εT 33／ε0、広がり方向電気機械結合係数Ｋpおよ
び機械的品質係数Ｑmを測定した。測定結果は磁器焼成
温度（密度最大）、平均結晶粒径Ｇsとともに（表
３）、（表４）にまとめた。これより第２の副成分Ｍｇ
Ｏの添加により焼成温度が２０〜５０℃低下すると同時
に結晶粒径が５０％以上小さくなっていることがわか
る。さらに厚み縦方向振動の圧電特性を測定するためＥ
ＭＡＳ−６００３に従い１０φ−１．０ｔの円板状試料
を作成し、両面に銀電極を焼付け、３ｋＶ／ｍｍの直流
電界を１００℃シリコンオイル中で３０分間印加するこ
とにより分極した後厚み方向電気機械結合係数Ｋtを測
定した。これも（表３）、（表４）に記載した。
【００１２】これら試料中実施の形態の４，５，６、参
考例１および参考例３の試料について分極温度による厚
み方向電気機械結合係数Ｋtの値を測定したところ図１
に示す結果を得た。図１において曲線ａは実施の形態４
の場合を、曲線ｂは実施の形態５の場合を、曲線ｃは実
施の形態６の場合を、曲線ｄは参考例１の場合を、曲線
ｅは参考例３の場合を示す。本発明の実施の形態はＭｎ
Ｏ2、ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3を添加含有することにより
分極が容易になっていることが分かる。
考例１および参考例３の試料について分極温度による厚
み方向電気機械結合係数Ｋtの値を測定したところ図１
に示す結果を得た。図１において曲線ａは実施の形態４
の場合を、曲線ｂは実施の形態５の場合を、曲線ｃは実
施の形態６の場合を、曲線ｄは参考例１の場合を、曲線
ｅは参考例３の場合を示す。本発明の実施の形態はＭｎ
Ｏ2、ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3を添加含有することにより
分極が容易になっていることが分かる。
【００１３】さらにまた同じ試料の厚み縦方向振動の周
波数定数Ｎｔ（Ｈｚ・ｍ）を求めたところ図２に示す結
果を得た。図２において曲線ａは実施の形態４の場合
を、曲線ｂは実施の形態５の場合を、曲線ｃは実施の形
態６の場合を、曲線ｄは参考例１の場合を、曲線ｅは参
考例３の場合を示す。ＭｎＯ2、ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3
を添加含有することにより経時特性が良好となることが
分かる。
波数定数Ｎｔ（Ｈｚ・ｍ）を求めたところ図２に示す結
果を得た。図２において曲線ａは実施の形態４の場合
を、曲線ｂは実施の形態５の場合を、曲線ｃは実施の形
態６の場合を、曲線ｄは参考例１の場合を、曲線ｅは参
考例３の場合を示す。ＭｎＯ2、ＮｉＯおよびＦｅ2Ｏ3
を添加含有することにより経時特性が良好となることが
分かる。
【００１４】さらに上記と同様のセラミック共振子につ
き共振周波数の温度特性と経時特性を測定したところ、
（表５）に示す結果を得た。ＭｎＯ2、ＮｉＯおよびＦ
ｅ2Ｏ 3を添加含有することにより温度特性および経時特
性が改善されることがわかる。
き共振周波数の温度特性と経時特性を測定したところ、
（表５）に示す結果を得た。ＭｎＯ2、ＮｉＯおよびＦ
ｅ2Ｏ 3を添加含有することにより温度特性および経時特
性が改善されることがわかる。
【００１５】加えて副成分の添加により機械的品質係数
Ｑmが飛躍的に向上していることがわかる。
Ｑmが飛躍的に向上していることがわかる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】
【発明の効果】上記の実施の形態から明らかなように本
発明の圧電磁器組成物は、焼成温度が低く、結晶粒径が
小さく、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大き
な圧電性（厚み方向の電気機械結合係数Ｋtおよび機械
的品質係数Ｑmが大きい）を示し、高周波領域の発振子
や表面波素子用の圧電材料として有用である。
発明の圧電磁器組成物は、焼成温度が低く、結晶粒径が
小さく、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大き
な圧電性（厚み方向の電気機械結合係数Ｋtおよび機械
的品質係数Ｑmが大きい）を示し、高周波領域の発振子
や表面波素子用の圧電材料として有用である。
【図１】分極温度と電気機械結合係数Ｋtの関係曲線図
【図２】時間と周波数定数Ｎt（Ｈｚ・ｍ）の関係曲線
図
図
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）A（Ｓｎ1/3Ｎｂ
2/3）BＴｉCＺｒDＯ3（但し、ＭｅはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｇ
のうちのいずれか一種であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞ
れ０．０１≦Ａ≦０．５０，０．０１≦Ｂ≦０．２５，
０．２０≦Ｃ≦０．７５，０．５６≦Ｄ≦０．８０，Ａ
＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１なる関係式を満たす。）で示される基
本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．０２〜２．００
重量％添加含有してなる圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 第２の副成分としてＭｎＯ2，ＮｉＯお
よびＦｅ2Ｏ3のうちの少なくとも一種を０．０５〜５．
００重量％添加含有する請求項１に記載の圧電磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347298A JPH10182225A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347298A JPH10182225A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10182225A true JPH10182225A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18389271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8347298A Pending JPH10182225A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10182225A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100363791B1 (ko) * | 2000-05-04 | 2002-12-11 | 삼성전기주식회사 | 고출력 압전세라믹 조성물과 이를 이용한 트랜스포머 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8347298A patent/JPH10182225A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100363791B1 (ko) * | 2000-05-04 | 2002-12-11 | 삼성전기주식회사 | 고출력 압전세라믹 조성물과 이를 이용한 트랜스포머 |
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