JPH10291856A - 圧電磁器組成物およびこれを用いた圧電磁器の製造方法 - Google Patents
圧電磁器組成物およびこれを用いた圧電磁器の製造方法Info
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- JPH10291856A JPH10291856A JP10445297A JP10445297A JPH10291856A JP H10291856 A JPH10291856 A JP H10291856A JP 10445297 A JP10445297 A JP 10445297A JP 10445297 A JP10445297 A JP 10445297A JP H10291856 A JPH10291856 A JP H10291856A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広帯域のフィルタに適した比較的低温での焼
成が可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大きく、２
８０℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化の少な
い、温度サイクルによる共振周波数変化の少ない圧電磁
器組成物とこれを用いた圧電磁器を提供することを目的
とするものである。 【解決手段】 一般式（化１）においてＰｂの５ｍｏｌ
％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少な
くとも一種で置換したことを特徴とするものである。 【化１】
成が可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大きく、２
８０℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化の少な
い、温度サイクルによる共振周波数変化の少ない圧電磁
器組成物とこれを用いた圧電磁器を提供することを目的
とするものである。 【解決手段】 一般式（化１）においてＰｂの５ｍｏｌ
％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少な
くとも一種で置換したことを特徴とするものである。 【化１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器組成物およ
びこれを用いた圧電磁器の製造方法に関するものであ
る。
びこれを用いた圧電磁器の製造方法に関するものであ
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
酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシ
ウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニ
オブ酸チタン酸ジルコ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。
酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マグネシ
ウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器、および亜鉛ニ
オブ酸チタン酸ジルコ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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フィルタ、発振子など
に用いる圧電磁器組成物はエネルギー、環境問題および
電気特性ばらつき低減の観点からできるだけ低温での焼
成が可能でかつ表面実装タイプのチップ部品に対応する
ため半田付け実装温度に耐えうる耐熱性が要求されてい
る。
に用いる圧電磁器組成物はエネルギー、環境問題および
電気特性ばらつき低減の観点からできるだけ低温での焼
成が可能でかつ表面実装タイプのチップ部品に対応する
ため半田付け実装温度に耐えうる耐熱性が要求されてい
る。
【０００４】従来の圧電磁器組成物は実用上に重要な信
頼性の一つである温度サイクル前後で共振周波数が変化
するという問題があり、電子機器の安定動作のため共振
周波数の変化をできるだけ低く抑える必要があった。
頼性の一つである温度サイクル前後で共振周波数が変化
するという問題があり、電子機器の安定動作のため共振
周波数の変化をできるだけ低く抑える必要があった。
【０００５】そこで本発明は厚みすべりモード共振を利
用した広帯域のフィルタに適した比較的低温での焼成が
可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大きく、２８０
℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化の少ない、
温度サイクルによる共振周波数変化の少ない圧電磁器組
成物とこれを用いた圧電磁器を提供することを目的とす
るものである。
用した広帯域のフィルタに適した比較的低温での焼成が
可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大きく、２８０
℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化の少ない、
温度サイクルによる共振周波数変化の少ない圧電磁器組
成物とこれを用いた圧電磁器を提供することを目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の圧電磁器組成物は、一般式（化３）においてＰ
ｂの５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂ
ａのうち少なくとも一種で置換したことを特徴とするも
のであり、Ｐｂを特定比率のＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少
なくとも一種で置換することにより、比誘電率を高めて
フィルタ材料としての広帯域化を図り、Ｐｂ量を化学量
論比より若干多くすることにより焼成時のＰｂＯ飛散の
影響を低減し、ＰＺＴ組成系でＰｂ（Ｎｂ1/2Ｃｒ1/2）
Ｏ3を第３成分として固溶させることにより、焼成温度
低減（焼結性向上）と、電気機械結合係数増加、耐熱性
向上、温度サイクル前後での特性変化低減を図ったこと
により、発振子、フィルタなどに適した２８０℃近傍の
半田付け実装温度でも電気特性劣化の小さい、温度サイ
クルによる共振周波数変化の少ない圧電磁器が得られ
る。
本発明の圧電磁器組成物は、一般式（化３）においてＰ
ｂの５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂ
ａのうち少なくとも一種で置換したことを特徴とするも
のであり、Ｐｂを特定比率のＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少
なくとも一種で置換することにより、比誘電率を高めて
フィルタ材料としての広帯域化を図り、Ｐｂ量を化学量
論比より若干多くすることにより焼成時のＰｂＯ飛散の
影響を低減し、ＰＺＴ組成系でＰｂ（Ｎｂ1/2Ｃｒ1/2）
Ｏ3を第３成分として固溶させることにより、焼成温度
低減（焼結性向上）と、電気機械結合係数増加、耐熱性
向上、温度サイクル前後での特性変化低減を図ったこと
により、発振子、フィルタなどに適した２８０℃近傍の
半田付け実装温度でも電気特性劣化の小さい、温度サイ
クルによる共振周波数変化の少ない圧電磁器が得られ
る。
【０００７】
【化３】
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一般式（化４）においてＰｂの５ｍｏｌ％以上２０
ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも一種
で置換したことを特徴とする圧電磁器組成物であり、電
気機械結合係数が大きく、耐熱性が良好で、温度サイク
ル前後での共振周波数および圧電特性の経時変化の小さ
い圧電磁器を得ることができる。
は、一般式（化４）においてＰｂの５ｍｏｌ％以上２０
ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも一種
で置換したことを特徴とする圧電磁器組成物であり、電
気機械結合係数が大きく、耐熱性が良好で、温度サイク
ル前後での共振周波数および圧電特性の経時変化の小さ
い圧電磁器を得ることができる。
【０００９】
【化４】
【００１０】請求項２に記載の発明は、一般式（化５）
においてＰｂの５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下をＣ
ａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも一種で置換した磁器組
成物の焼結体を１３０〜１８０℃の温度範囲において
３．５ｋＶ／mm以上の直流電界を印加して分極する第１
の工程と、次に前記焼結体を１８０〜２５０℃の高温下
で熱処理する第２の工程とを有する圧電磁器の製造方法
であり、電気機械結合係数が大きく、耐熱性が良好で、
温度サイクル前後での共振周波数および圧電特性の経時
変化の小さい圧電磁器を得ることができる。
においてＰｂの５ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下をＣ
ａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも一種で置換した磁器組
成物の焼結体を１３０〜１８０℃の温度範囲において
３．５ｋＶ／mm以上の直流電界を印加して分極する第１
の工程と、次に前記焼結体を１８０〜２５０℃の高温下
で熱処理する第２の工程とを有する圧電磁器の製造方法
であり、電気機械結合係数が大きく、耐熱性が良好で、
温度サイクル前後での共振周波数および圧電特性の経時
変化の小さい圧電磁器を得ることができる。
【００１１】
【化５】
【００１２】以下、本発明の一実施の形態について説明
する。図１は本実施の形態における厚みすべりモード共
振子の斜視図であり、矩形板状の圧電磁器１の上、下両
面に共振電極２を形成したものである。
する。図１は本実施の形態における厚みすべりモード共
振子の斜視図であり、矩形板状の圧電磁器１の上、下両
面に共振電極２を形成したものである。
【００１３】まず原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ2，Ｚｒ
Ｏ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｃｒ2Ｏ3，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，Ｂ
ａＣＯ3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。
Ｏ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｃｒ2Ｏ3，ＣａＣＯ3，ＳｒＣＯ3，Ｂ
ａＣＯ3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。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】なお原料はこれらのみに限られるものでな
く化学反応により上記の酸化物を生成するものであれば
他の化合物を使用しても良い。
く化学反応により上記の酸化物を生成するものであれば
他の化合物を使用しても良い。
【００１７】次に前記混合物を８５０℃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、５
０×４５×７mmの成形体を得た。ここで得られた成形体
を閉炉中で１１８０〜１２８０℃の温度で１時間実焼成
し、得られた圧電磁器より厚みすべりモード共振子を以
下のようにして作成した。
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、５
０×４５×７mmの成形体を得た。ここで得られた成形体
を閉炉中で１１８０〜１２８０℃の温度で１時間実焼成
し、得られた圧電磁器より厚みすべりモード共振子を以
下のようにして作成した。
【００１８】まず圧電磁器矩形板をラッピングにより磁
器厚みを５mmとした後、両面に銀電極を焼き付け、１２
５〜１８５℃のシリコンオイル中で３．４〜４．０ｋＶ
／mmの直流電界を３０分間印加して分極処理した。次に
厚み方向に０．５mmの厚みにスライスした圧電磁器１に
０．０５μｍＣｒ−１μｍＡｕの二層蒸着膜よりなる共
振電極２をスライス面の分極方向に形成し、分極方向に
ダイシングすることにより図１に示した矩形板状の厚み
すべりモード共振子を得た。
器厚みを５mmとした後、両面に銀電極を焼き付け、１２
５〜１８５℃のシリコンオイル中で３．４〜４．０ｋＶ
／mmの直流電界を３０分間印加して分極処理した。次に
厚み方向に０．５mmの厚みにスライスした圧電磁器１に
０．０５μｍＣｒ−１μｍＡｕの二層蒸着膜よりなる共
振電極２をスライス面の分極方向に形成し、分極方向に
ダイシングすることにより図１に示した矩形板状の厚み
すべりモード共振子を得た。
【００１９】これらの試料につき密度ρ、比誘電率ε11
T／ε0、電気機械結合係数ｋ15を測定した。耐熱性は共
振子を２８０℃のホットプレート上で１分間保持しｋ15
の変化率を測定した。ｋ15値が０．４以上、ｋ15変化率
が−５％以下のもの（ｋ15変化率の絶対値が５％以下の
もの）を耐熱性良好と判定した。測定結果の内で本発明
の範囲内の分極および分極後熱処理を施したものを磁器
焼成温度（密度最大）とともに（表３）、（表４）にま
とめた。
T／ε0、電気機械結合係数ｋ15を測定した。耐熱性は共
振子を２８０℃のホットプレート上で１分間保持しｋ15
の変化率を測定した。ｋ15値が０．４以上、ｋ15変化率
が−５％以下のもの（ｋ15変化率の絶対値が５％以下の
もの）を耐熱性良好と判定した。測定結果の内で本発明
の範囲内の分極および分極後熱処理を施したものを磁器
焼成温度（密度最大）とともに（表３）、（表４）にま
とめた。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】（表５）、（表６）は（表１）、（表２）
の圧電磁器を分極条件、分極後熱斜視図条件を種々に変
えた場合の共振子特性を示したものである。
の圧電磁器を分極条件、分極後熱斜視図条件を種々に変
えた場合の共振子特性を示したものである。
【００２３】
【表５】
【００２４】
【表６】
【００２５】温度サイクル（外１）前後での共振周波数
の変動（（ｆr−ｆr0）／ｆr0の値；％）も上記共振子
により測定し（表３）、（表４）、（表５）、（表６）
に示した。
の変動（（ｆr−ｆr0）／ｆr0の値；％）も上記共振子
により測定し（表３）、（表４）、（表５）、（表６）
に示した。
【００２６】
【外１】
【００２７】共振周波数変動については０．３％以下の
ものを良品と判定した。以下本実施の形態について表を
参照しながら説明する。
ものを良品と判定した。以下本実施の形態について表を
参照しながら説明する。
【００２８】（表１）〜（表４）によるとα＜１．０の
場合焼成温度が１２５０℃以上と上昇しているが、これ
は焼結反応における液層生成量が減少し焼結性が低下し
たためである。α＞１．０６の場合電気機械結合係数ｋ
15が０．４０以下まで低下しているが、これは過剰のＰ
ｂＯがガラス成分となって焼結体中に残留したためであ
る。従ってαは１．０≦α≦１．０６の範囲に限定し
た。
場合焼成温度が１２５０℃以上と上昇しているが、これ
は焼結反応における液層生成量が減少し焼結性が低下し
たためである。α＞１．０６の場合電気機械結合係数ｋ
15が０．４０以下まで低下しているが、これは過剰のＰ
ｂＯがガラス成分となって焼結体中に残留したためであ
る。従ってαは１．０≦α≦１．０６の範囲に限定し
た。
【００２９】Ａ＜０．０２では圧電性が低く（ｋ15＜
０．４）、Ａ＞０．１０では耐熱性が低下しているため
Ａは０．０２≦Ａ≦０．１０の範囲に限定した。
０．４）、Ａ＞０．１０では耐熱性が低下しているため
Ａは０．０２≦Ａ≦０．１０の範囲に限定した。
【００３０】Ｂ＜０．４０では温度サイクルによる共振
周波数変化率が０．３％以上と大きく、Ｂ＞０．６５で
は圧電性が低下している（ｋ15＜０．４）ためＢの範囲
は０．４０≦Ｂ≦０．６５の範囲に限定した。
周波数変化率が０．３％以上と大きく、Ｂ＞０．６５で
は圧電性が低下している（ｋ15＜０．４）ためＢの範囲
は０．４０≦Ｂ≦０．６５の範囲に限定した。
【００３１】Ｃ＜０．２５では焼結性および圧電性が低
下する（ｋ15＜０．４）ため、Ｃ＞０．５８では焼結性
が低下するためＣは０．２５≦Ｃ≦０．５８の範囲に限
定した。
下する（ｋ15＜０．４）ため、Ｃ＞０．５８では焼結性
が低下するためＣは０．２５≦Ｃ≦０．５８の範囲に限
定した。
【００３２】ＰｂのＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少なくとも
一種での置換量が５ｍｏｌ％以下であった場合比誘電率
が低下（ε11 T／ε0＜１０００）してフィルタとした場
合の帯域幅が小さくなるため、置換量が２０ｍｏｌ％以
上の場合耐熱性が低下するため本発明の範囲から除外し
た。
一種での置換量が５ｍｏｌ％以下であった場合比誘電率
が低下（ε11 T／ε0＜１０００）してフィルタとした場
合の帯域幅が小さくなるため、置換量が２０ｍｏｌ％以
上の場合耐熱性が低下するため本発明の範囲から除外し
た。
【００３３】分極条件については温度１３０℃以下では
分極未飽和で、温度１８０℃以上では圧電磁器の抵抗が
低下し３．５ｋＶ／mm以上の電圧が印加できなくなるこ
とから、直流印加電圧については本発明の温度範囲で
３．５ｋＶ／mm以下では分極未飽和で、１８０℃以上の
温度で熱処理すると圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）
ため本発明の範囲から除外した。
分極未飽和で、温度１８０℃以上では圧電磁器の抵抗が
低下し３．５ｋＶ／mm以上の電圧が印加できなくなるこ
とから、直流印加電圧については本発明の温度範囲で
３．５ｋＶ／mm以下では分極未飽和で、１８０℃以上の
温度で熱処理すると圧電性が低下する（ｋ15＜０．４）
ため本発明の範囲から除外した。
【００３４】分極後の熱処理条件については温度１８０
℃以下では温度サイクル後の共振周波数変化率が大きい
ため、温度２５０℃以上では脱分極が大きく圧電性が低
下（ｋ15＜０．４）するため本発明の範囲から除外し
た。
℃以下では温度サイクル後の共振周波数変化率が大きい
ため、温度２５０℃以上では脱分極が大きく圧電性が低
下（ｋ15＜０．４）するため本発明の範囲から除外し
た。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明は厚みすべりモード
共振を利用した広帯域のフィルタに適した比較的低温で
の焼成が可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大き
く、２８０℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化
の少ない、温度サイクルによる共振周波数変化の少ない
圧電磁器組成物とこれを用いた圧電磁器を提供するもの
である。
共振を利用した広帯域のフィルタに適した比較的低温で
の焼成が可能で、比誘電率、電気機械結合係数が大き
く、２８０℃近傍の半田付け実装温度でも電気特性劣化
の少ない、温度サイクルによる共振周波数変化の少ない
圧電磁器組成物とこれを用いた圧電磁器を提供するもの
である。
【図１】本発明の一実施の形態における厚みすべりモー
ド共振子の斜視図
ド共振子の斜視図
１ 圧電磁器 ２ 共振電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式（化１）においてＰｂの５ｍｏｌ
％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少な
くとも一種で置換したことを特徴とする圧電磁器組成
物。 【化１】 - 【請求項２】 一般式（化２）においてＰｂの５ｍｏｌ
％以上２０ｍｏｌ％以下をＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうち少な
くとも一種で置換した磁器組成物の焼結体を１３０〜１
８０℃の温度範囲において３．５ｋＶ／mm以上の直流電
界を印加して分極する第１の工程と、次に前記焼結体を
１８０〜２５０℃の高温下で熱処理する第２の工程とを
有する圧電磁器の製造方法。 【化２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10445297A JPH10291856A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 圧電磁器組成物およびこれを用いた圧電磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10445297A JPH10291856A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 圧電磁器組成物およびこれを用いた圧電磁器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10291856A true JPH10291856A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14381024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10445297A Pending JPH10291856A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 圧電磁器組成物およびこれを用いた圧電磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10291856A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293626A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Kyocera Corp | 圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置 |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP10445297A patent/JPH10291856A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293626A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Kyocera Corp | 圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置 |
| JP4688330B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-05-25 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置 |
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