JPS5831750B2 - oxide piezoelectric material - Google Patents

oxide piezoelectric material

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JPS5831750B2
JPS5831750B2 JP54076928A JP7692879A JPS5831750B2 JP S5831750 B2 JPS5831750 B2 JP S5831750B2 JP 54076928 A JP54076928 A JP 54076928A JP 7692879 A JP7692879 A JP 7692879A JP S5831750 B2 JPS5831750 B2 JP S5831750B2
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piezoelectric material
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忠 井戸
勝徳 横山
洋八 山下
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    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853Ceramic compositions
    • H10N30/8548Lead-based oxides

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物圧電材料に係る。[Detailed description of the invention] The present invention relates to oxide piezoelectric materials.

さらに詳しくは、(1−x ) PbT 103−xP
b (Me’J/3 NtJ’3)03二成分基本組成
においてx=0.01〜0.15であり、かつpb原子
の一部をSrで1.0〜18原子多置換したpb S
r((Me4pb、k)Ti)03(式中、MeはZ
n 、 M gの少なくとも一種)系酸化物系圧電材料
に関する。
More specifically, (1-x) PbT 103-xP
b (Me'J/3 NtJ'3)03 pb S in which x = 0.01 to 0.15 in the two-component basic composition and in which some of the pb atoms are polysubstituted with 1.0 to 18 atoms with Sr
r((Me4pb,k)Ti)03 (where Me is Z
The present invention relates to an oxide-based piezoelectric material containing at least one of n, Mg).

さらには副成分として、Mno。NioおよびFe2O
;ρ少なくとも一種を0.05〜2.0重量多添加含有
せしめた前記酸化物圧電材料に関する。
Furthermore, as a subcomponent, Mno. Nio and Fe2O
The present invention relates to the above-mentioned oxide piezoelectric material containing at least one type of ρ in an amount of 0.05 to 2.0% by weight.

周知のように圧電材料は超音波用振動素子、メカニカル
フィルターなどのトランスデユーサ用素子、セラミック
フィルター、セラミック共振子用素子、振動計、加速計
などの素子として広い分野で利用されている。
As is well known, piezoelectric materials are used in a wide range of fields as ultrasonic vibration elements, transducer elements such as mechanical filters, ceramic filters, ceramic resonator elements, vibrometers, accelerometers, and other elements.

このような利用に対してPbTiO3−PbZrO3二
元系酸化物圧電材料について改良を加えたものが開発さ
れている。
For such uses, improved PbTiO3-PbZrO3 binary oxide piezoelectric materials have been developed.

例えばPbTiO3PbZrO3二元系にB 1203
、Cr2 o3yMn02y ZnUなどの添加物を
加えて圧電特性の改善を図ることが試みられている。
For example, B 1203 in the PbTiO3PbZrO3 binary system
Attempts have been made to improve the piezoelectric properties by adding additives such as , Cr2 o3y Mn02y ZnU.

またPbTl03−2 PbZr03−Pb(Mg715) 03三元系の圧電
材料も開発されていもしかしながらこれらの圧電材料は
強誘電性キュリ一温度が300℃程度で、それ以上の温
度下で使用し得なかった。
PbTl03-2 PbZr03-Pb(Mg715)03 ternary piezoelectric materials have also been developed, but these piezoelectric materials have a ferroelectric Curie temperature of about 300°C and cannot be used at temperatures higher than that. Ta.

また上記圧電材料の誘電率は1000程度で、高周波領
域での応用には適さない。
Further, the dielectric constant of the piezoelectric material is about 1000, which makes it unsuitable for application in a high frequency range.

他方、誘電率が150〜250と小さい値を持つP b
T i 03系材料も報告されているが、焼結後に起
るひび割れのため直径20mrn以上の大型焼結体を得
ることかできず、分極条件も200℃において印加電圧
60KVA1n、と非常に厳しいために、製品の実正り
が低い等の欠点がそれぞれ存在した。
On the other hand, P b has a small dielectric constant of 150 to 250.
T i 03-based materials have also been reported, but because of cracks that occur after sintering, it is not possible to obtain large sintered bodies with a diameter of 20 mrn or more, and the polarization conditions are extremely severe, with an applied voltage of 60 KVA 1 n at 200 °C. However, there were drawbacks such as low actual product accuracy.

本発明の目的は、以上の問題点を解決し、キュリ一温度
が高くて300℃以上の高温でも安定に使用でき、かつ
数MHz以上の高周波領域の用途に適し、さらに従来の
PbTiO3系圧電材料に比較してはるかに分極操作の
容易なPbTr03系酸化圧電系材化圧電材料ことにあ
る。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to be able to be used stably even at high temperatures of 300°C or higher due to its high Curie temperature, to be suitable for applications in the high frequency range of several MHz or higher, and to be suitable for applications in the high frequency range of several MHz or higher, and to be suitable for use with conventional PbTiO3-based piezoelectric materials. The PbTr03-based oxidized piezoelectric material is a piezoelectric material that is much easier to polarize than the PbTr03-based oxidized piezoelectric material.

すなわち、本発明に係る酸化物圧電材料は、PbT 1
03−P b (M慰N bi)o3コ沫(M eはM
g、Znの少なくとも一種)においてPbの一部をSr
で置換したものであり、さらに副成分としてMnO,N
iOおよびFe2O3の少くとも一種の酸化物を少量添
加含有せしめることによりさらに信頼性を高めたもので
ある。
That is, the oxide piezoelectric material according to the present invention is PbT 1
03-P b (M comfort N bi) o3ko (M e is M
g, at least one kind of Zn), some of the Pb is replaced with Sr.
It is substituted with MnO and N as subcomponents.
Reliability is further improved by adding a small amount of at least one kind of oxide of iO and Fe2O3.

さらに詳しぐは、(1x)PbTiO3xPb(Me月
Nb5a)os二成分基本組成(ただしMeはZn、M
gの少なくとも一種)において、X=0.01〜0.1
5であり、かつpb原子の一部をSrで1.0〜20原
子%置換したものである。
For further details, see (1x)PbTiO3xPb(Me/Nb5a)os two-component basic composition (Me is Zn, M
g), X=0.01 to 0.1
5, and some of the pb atoms are substituted with 1.0 to 20 atomic % of Sr.

すなわち一般式で表わせばPb1−as r a ((
Me古NbA)xTil −x)03 (式中MeはZ
n、Mgの少なくとも一種)である組成において、x=
001〜0.15 、 a=o、01〜0.20である
ことを特徴とする酸化物圧電材料である。
That is, if expressed as a general formula, Pb1-as r a ((
Me old NbA)xTil-x)03 (In the formula, Me is Z
n, at least one type of Mg), x=
001 to 0.15, a=o, and 01 to 0.20.

さらに副成分としてMnO,NiOおよびFe2O3の
少なくとも1種を0.05〜2.0重量多添加含有せし
めた酸化物圧電材料である。
The oxide piezoelectric material further contains at least one of MnO, NiO, and Fe2O3 as a subcomponent in an amount of 0.05 to 2.0 weight.

このような本発明の酸化物圧電材料は一般的には粉末冶
金的方法によって容易に製造することができる。
Such an oxide piezoelectric material of the present invention can generally be easily manufactured by a powder metallurgy method.

例えば、PbO1T t02.8 rcO3、MnC0
3NiO,Fe2O3、Nb2o、およびMeO(Me
はZn、Mgの少なくとも一種)などの原料酸化物を所
定の割合に正確に秤取し、これらをボールミルなどによ
ってよく混合する。
For example, PbO1T t02.8 rcO3, MnC0
3NiO, Fe2O3, Nb2o, and MeO(Me
(at least one of Zn and Mg) is accurately weighed out in a predetermined ratio, and mixed well using a ball mill or the like.

なお、この除用いる原料は加熱によって酸化物に転する
化合物例えば水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩などであっ
てもよい。
The raw material to be removed may be a compound that is converted into an oxide by heating, such as a hydroxide, carbonate, or oxalate.

次いで前記混合物を例えば600〜900℃程度の温度
で予備焼成し、さらにボールミルなどによって粉砕して
調製粉末とする。
Next, the mixture is preliminarily calcined at a temperature of, for example, about 600 to 900° C., and further pulverized using a ball mill or the like to obtain a prepared powder.

しかる後この調製粉末に水あるいはポリビニルアルコー
ルなどの粘結剤を添加配合して、0.5〜2 ton/
ffl程度の圧力で加圧成形した後、1100〜120
0℃程度の温度で焼成する。
After that, water or a binder such as polyvinyl alcohol is added to the prepared powder to form a powder of 0.5 to 2 tons/
After pressure molding with a pressure of about ffl, 1100~120
Fire at a temperature of about 0°C.

この焼fjQlこおいて一つの組成分たるPbOの一部
が蒸発揮散する恐れもあるので焼成は閉炉内で行ない、
また最高温度での保持は一般に0.5〜3時間程度で充
分である。
During this firing, there is a possibility that a part of PbO, which is one of the components, may evaporate and diffuse, so the firing is carried out in a closed furnace.
Further, it is generally sufficient to maintain the temperature at the maximum temperature for about 0.5 to 3 hours.

さらに、本発明について詳述する。Furthermore, the present invention will be explained in detail.

まず、(x−1)PbTi03−xPb(Me3’Nb
す03(但しMeはMg 、 Z nの少なくとも一種
の基本組成において、x=0.01〜0.15と限定し
た理由は、x<0.01では焼結性が悪く緻密な磁器が
得られず、x>0.15ではキュリ一温度が350℃以
下に低下し300℃以上の高温で安定して使用できない
上に、誘電率も300以上となって高周波領域における
使用が困難となるからである。
First, (x-1)PbTi03-xPb(Me3'Nb
03 (However, in the basic composition of at least one of Me, Mg, and Zn, the reason for limiting x to 0.01 to 0.15 is that when x<0.01, sinterability is poor and dense porcelain cannot be obtained. First, if x > 0.15, the Curie temperature will drop to below 350°C, making it impossible to use stably at high temperatures above 300°C, and the dielectric constant will also exceed 300, making it difficult to use in high frequency ranges. be.

次にSrによるPbの置換量を1.0〜20原子優と限
定したのは、10原子優より少なくてはP b T 1
03系圧電材料の分極を容易にし、また磁器の焼結を容
易にするという置換の効果がほとんど現れないからであ
り、20原子優よりも多くてはキュリ一温度が350℃
以下となり高温での使用が困難となるからである。
Next, the reason why the amount of Pb substitution by Sr is limited to 1.0 to 20 atoms is that if it is less than 10 atoms, P b T 1
This is because the effect of substitution, which facilitates the polarization of 03 series piezoelectric materials and facilitates the sintering of porcelain, hardly appears, and if there are more than 20 atoms, the Curie temperature is 350°C
This is because it becomes difficult to use at high temperatures.

さらに、副成分としてのMnO,NiOおよびFe2O
3の少なくとも一種の添加含有量を、0.05〜2.0
重量多と限定したのは、0.05重量φより少なくては
、P b T t Os系セラミックの温度特性、経時
特性および機械品質係数を改善するという、これら副成
分の効果を示さず、2.0重量多より多くてはセラミッ
クの焼結性が悪くなるからである。
Furthermore, MnO, NiO and Fe2O as subcomponents
The added content of at least one of 3 is 0.05 to 2.0
The reason for limiting the weight to a large weight is that if the weight is less than 0.05 weight φ, these subcomponents will not show the effect of improving the temperature characteristics, aging characteristics, and mechanical quality coefficient of the P b T t Os ceramic. This is because if the amount is more than 0.0 weight, the sinterability of the ceramic will deteriorate.

かくして、本発明により次に掲げるような効果を得るこ
とができる。
Thus, the following effects can be obtained by the present invention.

第1に、P bT i03はキュリ一温度が500℃付
近にあって有望な圧電材料とされていたが、焼結性の難
点があるため実用性がなかったのに較べ、本発明ではP
b(MeIZNbす03(但し、MeはM g 、 Z
nの少なくとも一種)を特に一方の成分として用いて
おり、またpbの一部をSrで置換しているために、こ
れらが一方では鉱化剤的に働き焼結を容易化ならしめて
いる。
First, P bT i03 had a Curie temperature of around 500°C and was considered to be a promising piezoelectric material, but it was not practical due to the difficulty of sintering.
b(MeIZNbsu03 (However, Me is M g , Z
Since at least one type of n) is used as one of the components, and a part of PB is replaced with Sr, these act as mineralizers and facilitate sintering.

この焼結の容易化は結局焼結温度を低下せしめることに
なり、組成の一部を成すPbOの蒸発揮散を抑制し、も
って最終的に緻密な圧電材料が容易に得られることにな
る。
This facilitation of sintering ultimately lowers the sintering temperature, suppressing the evaporation and dispersion of PbO, which forms part of the composition, and ultimately making it easier to obtain a dense piezoelectric material.

またPbTiO3系セラミックにおいては、ダレイン度
長を抑える様lこ焼成する事が重要である八本発明にお
いてはPb原子の一部をSrで置換することにより、グ
レインの成長を1〜3μm以下に抑える事ができ、焼成
も容易にする事ができるという効果がある。
Furthermore, in PbTiO3-based ceramics, it is important to perform firing to suppress grain length.In the present invention, by substituting some of the Pb atoms with Sr, grain growth is suppressed to 1 to 3 μm or less. This has the effect of making it easier to bake.

第2に、Pbの一部をSrで置換することにより、分極
が困難であったPbTiO3系セラミックの分極容易に
することができる。
Second, by substituting a part of Pb with Sr, it is possible to easily polarize PbTiO3 ceramic, which has been difficult to polarize.

すなわち、従来のPbTiO3系セラミックは、分極条
件として180〜200℃の高温で60〜80 KVl
crnの電圧を必要としたi%本発明の圧電材料は80
〜100℃。
That is, conventional PbTiO3 ceramics have polarization conditions of 60 to 80 KVl at a high temperature of 180 to 200°C.
The i% piezoelectric material of the present invention that required a voltage of crn was 80
~100℃.

40〜60 KVlcmという緩和された条件で充分に
分極することができる。
Sufficient polarization can be achieved under relaxed conditions of 40 to 60 KVlcm.

第3にPbの一部をSrで置換する事により、分極後の
機械的強度の経時変化を改善出来る。
Thirdly, by substituting a part of Pb with Sr, changes in mechanical strength over time after polarization can be improved.

すなわち従来のP b T t 03材料では分極後1
000時間はどで機械的強度の減少が起こり、ヒビ割れ
を生じて大型振動子の作成が困難であったのに対して本
発明の材料ではこれを大幅に改善出来るという効果があ
る。
That is, in the conventional P b T t 03 material, 1 after polarization.
After 1,000 hours, mechanical strength decreases and cracks occur, making it difficult to manufacture large-sized vibrators, but the material of the present invention has the effect of significantly improving this problem.

また上述の効果に加え、副成分としてMnO。In addition to the above-mentioned effects, MnO is used as a subcomponent.

NiOおよびFe2Oρ少なくとも一種を添加含有せし
めることにより、従来のP b T t 03系セラミ
ツクに比較して温度特性および経時特性および機械品質
係数を大幅に改善することができさらに、例えば50g
X1 t、100100tX20 を等の大型形状の焼
結体を容易に製造することができる。
By adding and containing at least one of NiO and Fe2Oρ, the temperature characteristics, aging characteristics, and mechanical quality factor can be significantly improved compared to conventional P b T t 03 ceramics.
Large-sized sintered bodies such as X1 t, 100100tX20, etc. can be easily produced.

次に、本発明の実施例について記載する。Next, examples of the present invention will be described.

焼結された試料を20.gXl、0mmtに研磨し、両
面に銀電極を焼き付け100℃、60 KVlcmの条
件で分極した後、Proc−IRE Vol、137(
>49)1378〜1395などに示された標準回路方
法によって圧電特性を各々測定した。
20. G
>49) The piezoelectric properties were each measured by the standard circuit method shown in Nos. 1378 to 1395.

これらの測定結果を、それら焼結体の組成比とともに第
1表に示す。
These measurement results are shown in Table 1 along with the composition ratios of these sintered bodies.

なお、第1表において、F、Tは焼成温度COを、Dは
比重(23℃で測定)を、εは誘電率(IHz、23℃
で測定)を、Ktは電気機械結合係数(%)を、Qmは
機械的品質係数を、Tcはキュリ一温度をそれぞれ示す
In Table 1, F and T are the firing temperature CO, D is the specific gravity (measured at 23°C), and ε is the dielectric constant (IHz, 23°C).
Kt is the electromechanical coupling coefficient (%), Qm is the mechanical quality coefficient, and Tc is the Curie temperature.

これらの試料中、実施例7、参考例2の試料について分
極温度による電気機械結合係数Klの値を測定したとこ
ろ第1図に示す結果を得た。
Among these samples, the values of the electromechanical coupling coefficient Kl depending on the polarization temperature were measured for the samples of Example 7 and Reference Example 2, and the results shown in FIG. 1 were obtained.

第1図において曲線aは実施例7の場合を、曲線すは参
考例2の場合を示す。
In FIG. 1, curve a shows the case of Example 7, and curve 2 shows the case of Reference Example 2.

本発明の実施例は、従来のP b T i03系セラミ
ックに比較して分極が容易になっていることがわかる。
It can be seen that the examples of the present invention are easier to polarize than the conventional PbTi03-based ceramics.

次に、これらの試料中実施例1.7および参考例3の試
料について、温度lこよる誘電率の変化を測定したとこ
ろ、第2図に示す結果を得た。
Next, for the samples of Example 1.7 and Reference Example 3 among these samples, changes in dielectric constant due to temperature l were measured, and the results shown in FIG. 2 were obtained.

第2図において、曲線aは実施例1の場合を、曲線すは
実施例7の場合を、曲線Cは参考例3の場合を示す。
In FIG. 2, curve a shows the case of Example 1, curve S shows the case of Example 7, and curve C shows the case of Reference Example 3.

本発明の実施例1(曲線a)および7(曲線b)はキュ
リ一温度が高く、300℃以上での使用が可能であるこ
とがわかる。
It can be seen that Examples 1 (curve a) and 7 (curve b) of the present invention have high Curie temperatures and can be used at temperatures of 300° C. or higher.

さらに、同じ試料について電気機械結合係数Ktの温度
に対する変化を測定したところ、第3図に示す結果を得
た。
Furthermore, when the change in electromechanical coupling coefficient Kt with respect to temperature was measured for the same sample, the results shown in FIG. 3 were obtained.

第3図において、曲線aは実施例1の場合を、曲線すは
実施例7の場合を、曲線Cは参考例3の場合を示す。
In FIG. 3, curve a shows the case of Example 1, curve S shows the case of Example 7, and curve C shows the case of Reference Example 3.

この図によると本発明の実施例1および7は、いずれも
キュリ一温度が高いためKtは常温〜400℃の広い温
度範囲でほとんど一定である。
According to this figure, in Examples 1 and 7 of the present invention, Kt is almost constant over a wide temperature range from room temperature to 400°C because the Curie temperature is high.

第2図および第3図に示した結果は、本発明に係る圧電
材料は、圧電材料としては最高の使用温度で利用し得る
ことを示している。
The results shown in FIGS. 2 and 3 show that the piezoelectric material according to the present invention can be used at the highest operating temperature for a piezoelectric material.

さらにまた、実施例13の試料と、これと基本や☆組成
を等しくするが副成分としてMnO,NiO。
Furthermore, the sample of Example 13 has the same basic composition and ☆ composition, but contains MnO and NiO as subcomponents.

Fe2O3の少なくとも一種を添加含有せしめたもので
ある実施例18,19および2oの試料でセラミック共
振子を作成し、周波数定数N t (Hz −m)の経
時特性を求めたところ第4図に示す結果を得た。
Ceramic resonators were made using the samples of Examples 18, 19, and 2o containing at least one type of Fe2O3, and the time-dependent characteristics of the frequency constant N t (Hz - m) were determined, as shown in Figure 4. Got the results.

第4図において、曲線aは実施例13の場合を、曲線す
、 cおよびdはそれぞれ実施例18゜19および20
の場合を示す。
In FIG. 4, curve a is the curve for Example 13, c and d are for Example 18, 19 and 20, respectively.
The case is shown below.

Mob、Nip。Fe2O3を添加含有せしめることに
より、経時特性フ が良好となることがわかる。
Mob, Nip. It can be seen that the addition of Fe2O3 improves the aging characteristics.

さらに、上記と同じ試料のセラミック共振子について共
振周波数の温度特性と経時特性を測定したところ、第2
表に示す結果を得た。
Furthermore, when we measured the temperature characteristics and aging characteristics of the resonant frequency of the ceramic resonator of the same sample as above, we found that the second
The results shown in the table were obtained.

MoO,NiO,Fe2O3を添加含有せしめることに
より、温度特性および経時特性が改ヌ 善され第5図は
実施例13参考例2の組成において直径50CrfLの
円板振動子を作成し、分極後の機械的強度を示すtan
δの経時変化を調べた結果を示す。
By adding MoO, NiO, and Fe2O3, the temperature characteristics and aging characteristics were improved. tan, which indicates the strength of
The results of examining changes in δ over time are shown.

第5図において曲線aは実施例13を曲線すは参考例2
の場合をそれぞれ示す。
In FIG. 5, curve a corresponds to Example 13, and reference example 2 corresponds to curve a.
Each case is shown below.

) Sr置換を行わない参考例2の組成では分極後
100時間以上ではtanδが急激に上昇し振動子にヒ
ビ割れが生じたのに対し実施例13の場合ではtanδ
の変化は認められずSr置換に依り機械的強度の経時変
化が改善されている事を示す。
) In the composition of Reference Example 2 in which Sr substitution was not performed, tan δ increased rapidly and cracks occurred in the vibrator after 100 hours or more after polarization, whereas in the case of Example 13, tan δ
No change was observed, indicating that the change in mechanical strength over time was improved by Sr substitution.

副i 成分の添加に依り、Qmが飛躍的に向上している
束忘子1.τ(ハス− 以上の実施例から明らかなように本発明に係る圧電材料
は300℃以上の高温でも安定して使用でき、また高周
波領域で使用できるなど多くの特長をもっている。
1. The Qm is dramatically improved by the addition of the sub-i component. τ (Has) As is clear from the above examples, the piezoelectric material according to the present invention has many features such as being able to be used stably even at high temperatures of 300°C or higher and being usable in a high frequency range.

また温度特性、経時特性などの変化率も少ないので、各
種の変換素子としてすぐれた機能を発揮することができ
る。
Furthermore, since the rate of change in temperature characteristics, aging characteristics, etc. is small, it can exhibit excellent functions as various conversion elements.

かくして本発明に係る酸化物圧電材料は例えば次のよう
な用途に適するものと言える。
Thus, the oxide piezoelectric material according to the present invention can be said to be suitable for, for example, the following uses.

(1) 高温物体の振動、加速度測定、および圧力測
定、500℃に近い温度に達する物体や温度変化のはげ
しい物体の振動や加速度を測定することができる。
(1) It is possible to measure vibration, acceleration, and pressure of high-temperature objects, and to measure vibrations and acceleration of objects that reach temperatures close to 500°C or objects that undergo rapid temperature changes.

同様に高温物体内の圧力も測定できる。(2)高温物体
の超音波応用 高温物体の超音波加工の際の超音波発生源として使用し
たり、高温物体の超音波検査用素子などとしても使用で
きる。
Similarly, pressure inside hot objects can be measured. (2) Ultrasonic application for high-temperature objects It can be used as an ultrasonic generation source during ultrasonic processing of high-temperature objects, or as an element for ultrasonic inspection of high-temperature objects.

(3)強力超音波の発生 通常の圧電材料は大振幅動作させると発熱のため温度が
上昇して使えなくなるが、本発明に係る圧電材料は30
0℃以上の使用にも耐え得るので、大幅輻動作による強
力超音波の発生に有利である。
(3) Generation of strong ultrasonic waves When ordinary piezoelectric materials are operated with large amplitude, the temperature rises due to heat generation and the piezoelectric material according to the present invention becomes unusable.
Since it can withstand use at temperatures above 0°C, it is advantageous for generating powerful ultrasonic waves through large-radiation operation.

(4)高周波における応用 従来の圧電材料は誘電率が1ooo==度と大き過ぎる
ため高周波領域での用途に適さないと言う難点があった
(4) Application in high frequency applications Conventional piezoelectric materials have a dielectric constant of 100 degrees, which is too large, making them unsuitable for use in high frequency ranges.

一般にインピーダンスZはZ=d、/(2πf・ε・s
)(ここでd、 sは試料の厚さと断面積、fは使用周
波数、εは誘電率である。
Generally, impedance Z is Z=d, /(2πf・ε・s
) (where d and s are the thickness and cross-sectional area of the sample, f is the operating frequency, and ε is the dielectric constant.

)で与えられる。従って、dはfに反比例して薄くする
必要がある。
) is given by Therefore, d needs to be made thinner in inverse proportion to f.

結局Z■1/(f2 ・ε・S)となるが、fが高く
なれは、Zは2乗で効いてきて、急速に減少する。
In the end, it becomes Z■1/(f2 · ε · S), but as f becomes higher, Z becomes effective as a square and rapidly decreases.

Zの整合にはSかεを小さくする必要があるが、Sには
加工上の限界もあるので、εを小さくする方が有利であ
る。
It is necessary to make S or ε small for Z matching, but since S has a limit in processing, it is advantageous to make ε small.

本発明の圧電材料は誘電率εが150〜250の程度で
従来のものとくらべν〜七である。
The piezoelectric material of the present invention has a dielectric constant ε of about 150 to 250, which is ν to 7 compared to the conventional piezoelectric material.

従って従来の材料で10 MHzまで使用可能ならば、
本発明の材料を使えは50MHzぐらいまで可能となる
Therefore, if conventional materials can be used up to 10 MHz,
Using the material of the present invention, frequencies up to about 50 MHz are possible.

(5ノリニヤスキャン型超音波診断装置用プローブ超音
波診断装置用プローブにおける音波変換素子は、高周波
化に伴って大型形状fし薄板化が要求される。
(5) Probe for linear scan type ultrasound diagnostic equipment The sound wave conversion element in the probe for ultrasound diagnostic equipment has a large shape and is required to be made thinner as the frequency becomes higher.

素子の大型形状fL薄板化は従来の圧電材料では困難で
あったが、本発明の材料によれば焼結性が良好なために
機械的強度に優れた大型薄板化(例えば長さ50〜10
0mm。
It was difficult to reduce the thickness of the large-sized fL of the element with conventional piezoelectric materials, but the material of the present invention has good sinterability, so it can be made into a large-sized thin plate with excellent mechanical strength (for example, 50 to 10 mm in length).
0mm.

幅15〜20關、厚さ200μm)が容易に実現される
A width of 15 to 20 mm and a thickness of 200 μm is easily achieved.

以上述べたように第6図三元系図で示す如き本発明の圧
電材料を使用すれば従来不可能であった用途にも有用で
あることがわかる。
As described above, it can be seen that the use of the piezoelectric material of the present invention as shown in the ternary diagram in FIG. 6 is useful for applications that were previously impossible.

なお高周波用フィルタ、共振子として使用する場合、周
波数の温度特性、経時特性が問題となる力礼 これらの
変化率も小さいので満足して充分実用に供しうる。
When used as a high-frequency filter or resonator, the temperature characteristics and aging characteristics of the frequency are problematic; however, since the rate of change in these characteristics is also small, it can be used satisfactorily for practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明に係る酸化物圧電材料の特性例を示すもの
で第1図は分極温度と電気機械結合係数Kt(%)の関
係曲線図、第2図は温度と誘電率の関係曲線図、第3図
は温度と電気機械結合係数Kt(伺の関係曲線図、第4
図は時間と周波数定数Nt(Hz、 m )の関係曲線
図、第5図は時間とtanδ第6図は特許請求範囲を示
す3元図荻れぞれ示す。
The drawings show an example of the characteristics of the oxide piezoelectric material according to the present invention. FIG. 1 is a relationship curve between polarization temperature and electromechanical coupling coefficient Kt (%), FIG. 2 is a relationship curve between temperature and dielectric constant, Figure 3 is a diagram of the relationship between temperature and electromechanical coupling coefficient Kt.
The figure shows a relationship curve between time and frequency constant Nt (Hz, m), and FIG. 5 shows time and tan δ. FIG. 6 shows a ternary diagram showing the scope of claims.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1(1−X)PbTiO3−XPb(Me)/3Nbネ
03二成分基本組成(ただしMei/′iZn1Mgの
少なくとも一種)において、x=0.01〜0.15で
あり、かつPb原子の一部をSrで1.0〜20原子俤
置換したことを特徴とする酸化物圧電材料。 2 (1−x ) PbT 1o3−xPb (Me
f Nbh)03二成分基本組成(ただしMeはZn、
Mgの少なくとも一種)において、x=0.01〜0.
15であり、かつpb原子の一部をSrで1.0〜20
原子多置換し、さらに副成分としてMnO,NiOおよ
びF e20sの少なくとも一種を、0.05〜2.0
重量多添加含有することを特徴とする酸化物圧電材料。
[Claims] In the basic two-component composition of 1(1-X)PbTiO3-XPb(Me)/3NbNe03 (at least one of Mei/'iZn1Mg), x=0.01 to 0.15, An oxide piezoelectric material characterized in that a part of Pb atoms are replaced with 1.0 to 20 atoms of Sr. 2 (1-x) PbT 1o3-xPb (Me
f Nbh) 03 two-component basic composition (Me is Zn,
at least one type of Mg), x=0.01 to 0.
15, and some of the pb atoms are 1.0 to 20 with Sr.
Atoms are polysubstituted, and at least one of MnO, NiO, and Fe20s is added as a subcomponent to 0.05 to 2.0
An oxide piezoelectric material characterized by containing a large amount of additives.
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