JPH11240758A - 圧電磁器および圧電デバイス - Google Patents
圧電磁器および圧電デバイスInfo
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- JPH11240758A JPH11240758A JP10064462A JP6446298A JPH11240758A JP H11240758 A JPH11240758 A JP H11240758A JP 10064462 A JP10064462 A JP 10064462A JP 6446298 A JP6446298 A JP 6446298A JP H11240758 A JPH11240758 A JP H11240758A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、従来の圧電磁器に比べて機械的強
度の大きな圧電磁器を、圧電特性を低下することなく、
簡単にしかも安価に提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の圧電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒzＯ3（ただし、Ａはカル
シウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）から選ばれる少なくとも一種以上の金属元素で
ある。）の一般式で表したとき、０≦ａ≦０．１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．
５、０．２≦ｚ≦０．６である主成分に対して、酸化マ
ンガンをＭｎＯ2に換算して０．０５〜３wt% と、酸化
アンチモンおよび酸化ニオブの少なくとも一種を、Ｓｂ
2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合計０．０５〜５wt% 添
加したことを特徴とする。
度の大きな圧電磁器を、圧電特性を低下することなく、
簡単にしかも安価に提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の圧電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒzＯ3（ただし、Ａはカル
シウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）から選ばれる少なくとも一種以上の金属元素で
ある。）の一般式で表したとき、０≦ａ≦０．１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．
５、０．２≦ｚ≦０．６である主成分に対して、酸化マ
ンガンをＭｎＯ2に換算して０．０５〜３wt% と、酸化
アンチモンおよび酸化ニオブの少なくとも一種を、Ｓｂ
2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合計０．０５〜５wt% 添
加したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛ニオブ酸チタ
ン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電磁器に関するもの
であり、特に機械的強度を必要とする圧電磁器に有用な
ものである。
ン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電磁器に関するもの
であり、特に機械的強度を必要とする圧電磁器に有用な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から圧電材料としては、チタン酸
鉛、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする磁器、さらに
はこれらの第２成分あるいは第３成分にさらに種々の添
加物を加えることにより、圧電特性、電気特性等が改善
された圧電磁器が得られている。
鉛、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする磁器、さらに
はこれらの第２成分あるいは第３成分にさらに種々の添
加物を加えることにより、圧電特性、電気特性等が改善
された圧電磁器が得られている。
【０００３】亜鉛ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛に酸化
マンガン、酸化コバルトを添加することで超音波振動
子、フィルタ、圧電トランスに使用できる圧電特性の優
れた圧電磁器を得ることができ（特公昭５４−１８４０
０号）、さらに鉛の一部をストロンチウム、バリウム等
で置換したものもあり（特開昭６２−１５４６８２
号）、現在様々な用途に使用されている。
マンガン、酸化コバルトを添加することで超音波振動
子、フィルタ、圧電トランスに使用できる圧電特性の優
れた圧電磁器を得ることができ（特公昭５４−１８４０
０号）、さらに鉛の一部をストロンチウム、バリウム等
で置換したものもあり（特開昭６２−１５４６８２
号）、現在様々な用途に使用されている。
【０００４】近年特に注目を浴びている圧電トランスに
ついては古くから研究されてきたが、従来の電磁式トラ
ンスに比べて、小型化（特に薄型化）、軽量化が可能
で、さらに高効率、低ノイズという特徴がある。代表的
な圧電トランスは、長方形の圧電磁器板が用いられ、厚
み方向に分極された一次（入力）側と、長さ方向に分極
された二次（出力）側とからなる構造が一般的である。
この構造の圧電トランスに１波長または１／２波長共振
の交流電界を加えることにより、低インピーダンスの一
次側で電気エネルギーが振動エネルギーに変換される。
この振動エネルギーが高インピーダンスの二次側に伝搬
されて、ここで電気エネルギーへ変換されて高電圧が発
生する。
ついては古くから研究されてきたが、従来の電磁式トラ
ンスに比べて、小型化（特に薄型化）、軽量化が可能
で、さらに高効率、低ノイズという特徴がある。代表的
な圧電トランスは、長方形の圧電磁器板が用いられ、厚
み方向に分極された一次（入力）側と、長さ方向に分極
された二次（出力）側とからなる構造が一般的である。
この構造の圧電トランスに１波長または１／２波長共振
の交流電界を加えることにより、低インピーダンスの一
次側で電気エネルギーが振動エネルギーに変換される。
この振動エネルギーが高インピーダンスの二次側に伝搬
されて、ここで電気エネルギーへ変換されて高電圧が発
生する。
【０００５】圧電磁器は空孔等の欠陥と機械的強度に大
きな相関がある。圧電トランスのような大振幅で駆動す
るようなものにおいては、衝撃により破壊するのはもち
ろん、入力電圧を高くし大振幅で励振させると、ノード
点と呼ばれる応力が集中する点で破壊する。これを解決
するために、原料粉の粒子径を細かくして比表面を１０
ｍ2／ｇ以上にするとともに６５０℃以下で仮焼し、素
子の結晶粒子径を１μm以下とする方法がある（特開平
６−１１２５４２号）。また、ホットプレスを用いた方
法で機械的強度を向上させることも可能である。
きな相関がある。圧電トランスのような大振幅で駆動す
るようなものにおいては、衝撃により破壊するのはもち
ろん、入力電圧を高くし大振幅で励振させると、ノード
点と呼ばれる応力が集中する点で破壊する。これを解決
するために、原料粉の粒子径を細かくして比表面を１０
ｍ2／ｇ以上にするとともに６５０℃以下で仮焼し、素
子の結晶粒子径を１μm以下とする方法がある（特開平
６−１１２５４２号）。また、ホットプレスを用いた方
法で機械的強度を向上させることも可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】機械的強度を向上させ
るための手段である粉体の微粉化は、圧電磁器を作製す
る上で粉体の取り扱いが難しくなり、また微粉化の工程
が新たに加わることもある。また、ホットプレスを用い
た場合には、通常の圧電磁器を製造する工程に比べ長く
なり、さらに設備的にも高価なものとなり、結果として
完成品も高価なものとなる。
るための手段である粉体の微粉化は、圧電磁器を作製す
る上で粉体の取り扱いが難しくなり、また微粉化の工程
が新たに加わることもある。また、ホットプレスを用い
た場合には、通常の圧電磁器を製造する工程に比べ長く
なり、さらに設備的にも高価なものとなり、結果として
完成品も高価なものとなる。
【０００７】そこで、本発明は従来の圧電磁器に比べて
機械的強度の大きな圧電磁器を、圧電特性を低下するこ
となく、簡単にしかも安価に提供することを目的として
なされたものである。
機械的強度の大きな圧電磁器を、圧電特性を低下するこ
となく、簡単にしかも安価に提供することを目的として
なされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１） （Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒ
zＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウ
ム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくとも
一種以上の金属元素である。）の一般式で表したとき、
０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．
４、０．１≦ｙ≦０．５、０．２≦ｚ≦０．６である主
成分に対して、酸化マンガンをＭｎＯ2に換算して０．
０５〜３wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオブの少
なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合
計０．０５〜５wt% 添加した圧電磁器。 （２） 上記（１）の圧電磁器を用いた圧電デバイス。
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１） （Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒ
zＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウ
ム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくとも
一種以上の金属元素である。）の一般式で表したとき、
０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．
４、０．１≦ｙ≦０．５、０．２≦ｚ≦０．６である主
成分に対して、酸化マンガンをＭｎＯ2に換算して０．
０５〜３wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオブの少
なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合
計０．０５〜５wt% 添加した圧電磁器。 （２） 上記（１）の圧電磁器を用いた圧電デバイス。
【０００９】
【作用および効果】本発明は、従来の亜鉛ニオブ酸チタ
ン酸ジルコン酸鉛組成物よりも機械的強度を向上させる
ものであり、組成としては従来の亜鉛ニオブ酸チタン酸
ジルコン酸鉛を主成分とする圧電磁器に酸化アンチモ
ン、酸化ニオブの一種以上を添加することによりその目
的を達成したものである。
ン酸ジルコン酸鉛組成物よりも機械的強度を向上させる
ものであり、組成としては従来の亜鉛ニオブ酸チタン酸
ジルコン酸鉛を主成分とする圧電磁器に酸化アンチモ
ン、酸化ニオブの一種以上を添加することによりその目
的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の機械的強度を向上させた圧
電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2 /3）xＴｉyＺ
ｒzＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくと
も一種以上の金属元素で０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．５、０．
２≦ｚ≦０．６）の一般式で示される主成分に対して、
酸化マンガンをＭｎＯ2換算で０．０５〜３wt% 、好ま
しくは０．１〜１．５wt% と、酸化アンチモンおよび酸
化ニオブの少なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5
に換算して合計０．０５〜５wt% 好ましくは０．１〜３
wt% 添加したものである。
て詳細に説明する。本発明の機械的強度を向上させた圧
電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2 /3）xＴｉyＺ
ｒzＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくと
も一種以上の金属元素で０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．５、０．
２≦ｚ≦０．６）の一般式で示される主成分に対して、
酸化マンガンをＭｎＯ2換算で０．０５〜３wt% 、好ま
しくは０．１〜１．５wt% と、酸化アンチモンおよび酸
化ニオブの少なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5
に換算して合計０．０５〜５wt% 好ましくは０．１〜３
wt% 添加したものである。
【００１１】上記組成において、酸化アンチモンおよび
酸化ニオブ添加量の合計が０．０５wt% より小さいと機
械的強度の向上がみられず、５wt% よりも大きくすると
圧電特性の低下とともに、機械的強度も低下する。通
常、上記酸化アンチモンは、Ｓｂ2Ｏ3の形で、酸化ニオ
ブは、Ｎｂ2Ｏ5の形で添加される。両者が添加されると
き、その量比は任意である。
酸化ニオブ添加量の合計が０．０５wt% より小さいと機
械的強度の向上がみられず、５wt% よりも大きくすると
圧電特性の低下とともに、機械的強度も低下する。通
常、上記酸化アンチモンは、Ｓｂ2Ｏ3の形で、酸化ニオ
ブは、Ｎｂ2Ｏ5の形で添加される。両者が添加されると
き、その量比は任意である。
【００１２】圧電磁器の組成は、原料配合時の金属量か
ら化学量論組成に換算して求める。なお、圧電磁器の組
成は、ＰｂとＡの比率およびＺｎ＋ＮｂとＴｉとＺｒの
比率以外については上記式から多少偏倚していてもよ
い。
ら化学量論組成に換算して求める。なお、圧電磁器の組
成は、ＰｂとＡの比率およびＺｎ＋ＮｂとＴｉとＺｒの
比率以外については上記式から多少偏倚していてもよ
い。
【００１３】なお、通常これらの原料は酸化物の形で用
いるが、アルカリ土類元素およびＭｎは炭酸塩およびシ
ュウ酸塩等の焼成により酸化物となる化合物を用いても
よい。
いるが、アルカリ土類元素およびＭｎは炭酸塩およびシ
ュウ酸塩等の焼成により酸化物となる化合物を用いても
よい。
【００１４】上記の主組成のＰｂ複合酸化物は、ペロブ
スカイトの主相を形成し、その平均グレイン径は０．５
〜１０μm である。
スカイトの主相を形成し、その平均グレイン径は０．５
〜１０μm である。
【００１５】本発明の上記した圧電磁器は、例えば圧電
トランスや超音波モータ等に用いられる圧電デバイスと
して適している。
トランスや超音波モータ等に用いられる圧電デバイスと
して適している。
【００１６】例えば、圧電トランスに用いられるローゼ
ン型圧電トランスの場合には、例えば図１に示したよう
な構造とされる。すなわち圧電デバイス１０は、上記圧
電磁器で構成された長方形の板状のデバイス本体１２を
有している。このデバイス本体１２は、通常長さＬ＝１
５〜４０mm、幅Ｗ＝３〜７mm、厚さＴ＝０．７〜１．５
mmとされる。本発明の圧電デバイスは２mm以下、特に
０．０５〜１mmの厚さのときに有効である。
ン型圧電トランスの場合には、例えば図１に示したよう
な構造とされる。すなわち圧電デバイス１０は、上記圧
電磁器で構成された長方形の板状のデバイス本体１２を
有している。このデバイス本体１２は、通常長さＬ＝１
５〜４０mm、幅Ｗ＝３〜７mm、厚さＴ＝０．７〜１．５
mmとされる。本発明の圧電デバイスは２mm以下、特に
０．０５〜１mmの厚さのときに有効である。
【００１７】上記デバイス本体１２の一方の端面には、
導体層で形成された出力電極１４が設けられており、こ
のデバイス本体１２の上記出力電極１４から遠い側の半
部の上下面には、導体層で形成された入力電極１６、１
８が設けられている。これらの電極１４、１６、１８
は、銀（Ag）等の導体で形成され、厚さが１〜２０μm
程度とされる。上記入力電極１６、１８が設けられたデ
バイス本体１２の部分、すなわち一次側部分１２ａは厚
み方向に予め分極されており、一方残りの部分は、すな
わち二次側部分１２ｂは長さ方向に分極されている。一
次側部分１２ａの長さＬ1は、７〜２０mm程度とされ
る。
導体層で形成された出力電極１４が設けられており、こ
のデバイス本体１２の上記出力電極１４から遠い側の半
部の上下面には、導体層で形成された入力電極１６、１
８が設けられている。これらの電極１４、１６、１８
は、銀（Ag）等の導体で形成され、厚さが１〜２０μm
程度とされる。上記入力電極１６、１８が設けられたデ
バイス本体１２の部分、すなわち一次側部分１２ａは厚
み方向に予め分極されており、一方残りの部分は、すな
わち二次側部分１２ｂは長さ方向に分極されている。一
次側部分１２ａの長さＬ1は、７〜２０mm程度とされ
る。
【００１８】以上の構成により、圧電トランスに用いら
れる電圧デバイス１０は、入力電極１６、１８から一次
側部分に１波長または１／２波長共振の交流電界を印加
することにより、電気エネルギー、振動エネルギー、電
気エネルギーの順に変換されて、出力電極１４から高電
圧に変換されて取り出される。図１に示した単板の圧電
デバイス１０を用いた場合で、５〜１５倍の電圧とする
ことができる。
れる電圧デバイス１０は、入力電極１６、１８から一次
側部分に１波長または１／２波長共振の交流電界を印加
することにより、電気エネルギー、振動エネルギー、電
気エネルギーの順に変換されて、出力電極１４から高電
圧に変換されて取り出される。図１に示した単板の圧電
デバイス１０を用いた場合で、５〜１５倍の電圧とする
ことができる。
【００１９】この電圧の変換倍率を上げるには、図２に
示したように、デバイス本体１２の一次側部分１２ａ
を、磁器層１２ａ−１〜１２ａ−ｎと電極層１６、１８
を繰り返し積層した構造にすることにより、この積層数
に応じて達成することができる。なお、この積層構造の
圧電デバイスの場合にも、外形サイズ自体は、図１に示
した単板の電圧デバイスの場合と同一あるいは同等であ
る。
示したように、デバイス本体１２の一次側部分１２ａ
を、磁器層１２ａ−１〜１２ａ−ｎと電極層１６、１８
を繰り返し積層した構造にすることにより、この積層数
に応じて達成することができる。なお、この積層構造の
圧電デバイスの場合にも、外形サイズ自体は、図１に示
した単板の電圧デバイスの場合と同一あるいは同等であ
る。
【００２０】上記の構造の圧電デバイスは常法により作
製することができる。なお、図２に示した積層構造のも
のの場合は、磁器と電極（特に磁器内に配置されるも
の）は同時焼成されることが望ましい。この時の焼成温
度は、１０００〜１１５０℃とすることが好ましい。
製することができる。なお、図２に示した積層構造のも
のの場合は、磁器と電極（特に磁器内に配置されるも
の）は同時焼成されることが望ましい。この時の焼成温
度は、１０００〜１１５０℃とすることが好ましい。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。出発原料として酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、炭酸マンガン
（ＭｎＣＯ3）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、炭酸ス
トロンチウム（ＳｒＣＯ3）、炭酸バリウム（ＢａＣ
Ｏ3）を用い、これらの粉末を下記の組成式になるよう
に配合して、各配合物をボールミルにより湿式混合し
た。なお、Ａの元素および酸化アンチモン、酸化ニオブ
添加量は表１に示すものとした。
をさらに詳細に説明する。出発原料として酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ
2Ｏ5）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、炭酸マンガン
（ＭｎＣＯ3）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、炭酸ス
トロンチウム（ＳｒＣＯ3）、炭酸バリウム（ＢａＣ
Ｏ3）を用い、これらの粉末を下記の組成式になるよう
に配合して、各配合物をボールミルにより湿式混合し
た。なお、Ａの元素および酸化アンチモン、酸化ニオブ
添加量は表１に示すものとした。
【００２２】（Ｐｂ0.995Ａ0.05）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）
0.20Ｔｉ0.40Ｚｒ0.40Ｏ3＋ＭｎＣＯ3（１．０wt% Ｍｎ
Ｏ2換算）＋Ｓｂ2Ｏ3（ａwt% ）＋Ｎｂ2Ｏ5（ｂwt% ）
0.20Ｔｉ0.40Ｚｒ0.40Ｏ3＋ＭｎＣＯ3（１．０wt% Ｍｎ
Ｏ2換算）＋Ｓｂ2Ｏ3（ａwt% ）＋Ｎｂ2Ｏ5（ｂwt% ）
【００２３】次いで、混合物を８００〜９００℃で２時
間仮焼した後、仮焼物をボールミルで湿式粉砕した。次
いで、この仮焼粉末に少量の結合剤を添加し、約５ｔｏ
ｎ／ｃｍ2の圧力で５０×５０mmの形状に成形した。
間仮焼した後、仮焼物をボールミルで湿式粉砕した。次
いで、この仮焼粉末に少量の結合剤を添加し、約５ｔｏ
ｎ／ｃｍ2の圧力で５０×５０mmの形状に成形した。
【００２４】次にこれらの成形体を１０００〜１１００
℃の大気中で２時間焼成して圧電磁器試料を得た。この
ようにして得られた試料について密度測定を行い、理論
密度に対して９５％以上になっていることを確認した。
℃の大気中で２時間焼成して圧電磁器試料を得た。この
ようにして得られた試料について密度測定を行い、理論
密度に対して９５％以上になっていることを確認した。
【００２５】次に、強度試験（３点曲げ強度）を行うた
め、２mm×４mm、厚み０．９mmになるように加工した。
この試験片をＪＩＳ（Ｒ１６０１）に従い抗折強度試験
を行った。その結果を表１に示した。
め、２mm×４mm、厚み０．９mmになるように加工した。
この試験片をＪＩＳ（Ｒ１６０１）に従い抗折強度試験
を行った。その結果を表１に示した。
【００２６】また、圧電トランス形状での破壊、トラン
ス特性（効率、昇圧比等）を確認するため、長さＬ＝３
２mm×幅Ｗ＝４．５mm、厚みＴ＝１mmになるように加工
した後、図１に示すローゼン型となるように銀電極を形
成し、厚み方向（一次側部分）、長さ方向（二次側部
分）の順に、１２０℃のシリコンオイル中で２kV／mmの
電界で３０分間分極を行った。なお、一次側部分の長さ
Ｌ1を１６mmとした。こうして作成した試料をノード点
と呼ばれる振動しない点（応力が最大の点）および出力
電極でコンタクトプローブ２０（図３参照）により保
持、入出力を行い、トランス特性を測定した後、出力側
を無負荷として入力側に共振周波数（１００ｋＨｚ）を
合わせながら２００Ｖを印加し、１分後の破壊の有無
（破壊試験）を調べた。これらの結果も表１に示した。
なお、表１の破壊試験の欄において、０は破壊せず、×
は破壊したをそれぞれ示す。
ス特性（効率、昇圧比等）を確認するため、長さＬ＝３
２mm×幅Ｗ＝４．５mm、厚みＴ＝１mmになるように加工
した後、図１に示すローゼン型となるように銀電極を形
成し、厚み方向（一次側部分）、長さ方向（二次側部
分）の順に、１２０℃のシリコンオイル中で２kV／mmの
電界で３０分間分極を行った。なお、一次側部分の長さ
Ｌ1を１６mmとした。こうして作成した試料をノード点
と呼ばれる振動しない点（応力が最大の点）および出力
電極でコンタクトプローブ２０（図３参照）により保
持、入出力を行い、トランス特性を測定した後、出力側
を無負荷として入力側に共振周波数（１００ｋＨｚ）を
合わせながら２００Ｖを印加し、１分後の破壊の有無
（破壊試験）を調べた。これらの結果も表１に示した。
なお、表１の破壊試験の欄において、０は破壊せず、×
は破壊したをそれぞれ示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１に示す試料のうち、酸化アンチモン、
酸化ニオブの合計の添加量が０．０１wt% 未満の試料に
ついては、機械的強度の向上がみられず、上記破壊試験
において破壊した。また、合計の添加量が５wt% をこえ
る試料については、機械的強度に大きな向上がみられ
ず、上記破壊試験において破壊したとともに入出力の変
換効率も低下してくる。なお、破壊は、すべてのもの
が、デバイス本体１２の二次側部分１２ｂのノード点部
分で生じた。
酸化ニオブの合計の添加量が０．０１wt% 未満の試料に
ついては、機械的強度の向上がみられず、上記破壊試験
において破壊した。また、合計の添加量が５wt% をこえ
る試料については、機械的強度に大きな向上がみられ
ず、上記破壊試験において破壊したとともに入出力の変
換効率も低下してくる。なお、破壊は、すべてのもの
が、デバイス本体１２の二次側部分１２ｂのノード点部
分で生じた。
【００２９】また、表１に示すように、鉛の一部をカル
シウム、ストロンチウム、バリウムで置換した場合に
も、酸化アンチモン、酸化ニオブの添加による機械的強
度の向上がみられる。このとき、効果のある酸化アンチ
モン、酸化ニオブの添加量は鉛単独の場合と同じであ
る。また、ｘ、ｙ、ｚを所定の範囲にしなかった場合に
は、焼成がむずかしく圧電特性が非常に低くなる。
シウム、ストロンチウム、バリウムで置換した場合に
も、酸化アンチモン、酸化ニオブの添加による機械的強
度の向上がみられる。このとき、効果のある酸化アンチ
モン、酸化ニオブの添加量は鉛単独の場合と同じであ
る。また、ｘ、ｙ、ｚを所定の範囲にしなかった場合に
は、焼成がむずかしく圧電特性が非常に低くなる。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳しく説明したとおり本発明の圧
電磁器は、亜鉛ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛を主成分
とする圧電磁器に対して、酸化アンチモン、酸化ニオブ
の少なくとも一種以上の金属酸化物を特定量添加するこ
とにより、トランス特性を維持したまま機械的強度も向
上させた圧電磁器を提供することができる。
電磁器は、亜鉛ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛を主成分
とする圧電磁器に対して、酸化アンチモン、酸化ニオブ
の少なくとも一種以上の金属酸化物を特定量添加するこ
とにより、トランス特性を維持したまま機械的強度も向
上させた圧電磁器を提供することができる。
【図１】本発明の圧電デバイスの一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の圧電デバイスの他の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】本発明の実施例による圧電デバイスの構造を概
念的に示した図である。
念的に示した図である。
１０ 圧電デバイス １２ デバイス本体 １２ａ 一次側部分 １２ｂ 二次側部分 １４ 出力電極 １６ 入力電極 １８ 入力電極 ２０ コンタクトプローブ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１） （Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒ
zＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウ
ム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくとも
一種以上の金属元素である。）の一般式で表したとき、
０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．
４、０．１≦ｙ≦０．５、０．２≦ｚ≦０．６である主
成分と、酸化マンガンをＭｎＯ2に換算して０．０５〜
３wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオブの少なくと
も一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合計０．
０５〜５wt% とを含む副成分とからなる圧電磁器。 （２） 上記（１）の圧電磁器を用いた圧電デバイス。
（１）、（２）のいずれかの構成により達成される。 （１） （Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴｉyＺｒ
zＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウ
ム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくとも
一種以上の金属元素である。）の一般式で表したとき、
０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．
４、０．１≦ｙ≦０．５、０．２≦ｚ≦０．６である主
成分と、酸化マンガンをＭｎＯ2に換算して０．０５〜
３wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオブの少なくと
も一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合計０．
０５〜５wt% とを含む副成分とからなる圧電磁器。 （２） 上記（１）の圧電磁器を用いた圧電デバイス。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の機械的強度を向上させた圧
電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2 /3）xＴｉyＺ
ｒzＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくと
も一種以上の金属元素で０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．５、０．
２≦ｚ≦０．６）の一般式で示される主成分と、酸化マ
ンガンをＭｎＯ2換算で０．０５〜３wt% 、好ましくは
０．１〜１．５wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオ
ブの少なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算
して合計０．０５〜５wt% 好ましくは０．１〜３wt% と
を含む副成分とからなるものである。
て詳細に説明する。本発明の機械的強度を向上させた圧
電磁器は、（Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2 /3）xＴｉyＺ
ｒzＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少なくと
も一種以上の金属元素で０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０．０５≦ｘ≦０．４、０．１≦ｙ≦０．５、０．
２≦ｚ≦０．６）の一般式で示される主成分と、酸化マ
ンガンをＭｎＯ2換算で０．０５〜３wt% 、好ましくは
０．１〜１．５wt% と、酸化アンチモンおよび酸化ニオ
ブの少なくとも一種を、Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算
して合計０．０５〜５wt% 好ましくは０．１〜３wt% と
を含む副成分とからなるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 匠海 新潟県栃尾市一之貝3068
Claims (2)
- 【請求項１】 （Ｐｂ1-aＡa）（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）xＴ
ｉyＺｒzＯ3（ただし、Ａはカルシウム（Ｃａ）、スト
ロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれる少
なくとも一種以上の金属元素である。）の一般式で表し
たとき、 ０≦ａ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．
４、０．１≦ｙ≦０．５、０．２≦ｚ≦０．６である主
成分に対して、 酸化マンガンをＭｎＯ2に換算して０．０５〜３wt%
と、 酸化アンチモンおよび酸化ニオブの少なくとも一種を、
Ｓｂ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5に換算して合計０．０５〜５wt
% 添加した圧電磁器。 - 【請求項２】 請求項１の圧電磁器を用いた圧電デバイ
ス。
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|---|---|---|---|
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| KR1019990005271A KR100314762B1 (ko) | 1998-02-27 | 1999-02-13 | 압전세라믹 및 압전장치 |
| US09/255,036 US6207069B1 (en) | 1998-02-27 | 1999-02-22 | Piezoelectric ceramics and piezoelectric device |
| TW088102664A TW561137B (en) | 1998-02-27 | 1999-02-23 | Piezoelectric ceramics and piezoelectric device |
| CN99102429A CN1117042C (zh) | 1998-02-27 | 1999-02-26 | 压电陶瓷组合物和压电器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10064462A JP2957537B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 圧電磁器および圧電デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11240758A true JPH11240758A (ja) | 1999-09-07 |
| JP2957537B2 JP2957537B2 (ja) | 1999-10-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10064462A Expired - Fee Related JP2957537B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 圧電磁器および圧電デバイス |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181035A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Tdk Corp | 圧電セラミック組成物 |
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| US6413443B1 (en) | 2000-01-07 | 2002-07-02 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device |
| JP5488382B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-05-14 | Ｔｄｋ株式会社 | 超音波モータ |
-
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- 1998-02-27 JP JP10064462A patent/JP2957537B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181035A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Tdk Corp | 圧電セラミック組成物 |
| JP4496579B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2010-07-07 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電セラミック組成物 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2957537B2 (ja) | 1999-10-04 |
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