KR20080080339A - 압전 세라믹 및 그 제조방법 및 압전 공진자 및 그제조방법 - Google Patents

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타쿠야 사와다
마사히코 키무라
코스케 시라츠유
아키라 안도
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 공진주파수 온도특성을 용이하게 조정할 수 있는 압전자기를 제공한다.
압전자기(2)를 각각 층상을 이루게 하면서 교대로 적층되는 제1 및 제2의 부분(11 및 12)을 포함하여 구성한다. 제1 및 제2의 부분(11 및 12)은 예컨대 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물과 같은 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물로 이루어지며, c축의 배향도가 서로 다르다. 배향도에 따라 공진주파수 온도특성이 변화하기 때문에, 서로 다른 배향도를 갖는 제1 및 제2의 부분(11 및 12)을 적의 조합함으로써 압전자기(2) 전체로서의 공진주파수 온도특성을 용이하게 조정할 수 있다.
공진주파수, 압전 세라믹, 비스무트 층상 구조, c축 배향도

Description

압전 세라믹 및 그 제조방법 및 압전 공진자 및 그 제조방법{PIEZOELECTRIC CERAMIC, PROCESS FOR PRODUCING SAID PIEZOELECTRIC CERAMIC, PIEZOELECTRIC RESONATOR, AND PROCESS FOR PRODUCING PIEZOELECTRIC RESONATOR}
이 발명은 압전 세라믹 및 그 제조방법 및 압전 공진자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 압전 세라믹의 공진주파수 온도특성의 조정을 위한 기술에 관한 것이다.
압전 세라믹의 공진주파수 온도특성에 관해서는, 온도변화에 의한 공진주파수의 변화가 작은 압전 세라믹을 이용해서 압전장치를 구성한 경우에 이 압전장치의 온도변화에 의한 특성변동이 작다고 하는 이점이 얻어진다. 그 때문에 압전장치의 분야에서 요구되는 것 중의 하나로서 압전 세라믹의 주파수 온도 변화율을 작게 하는 것이 있다. 특히 압전 세라믹을 발진자에 응용했을 경우, 발진자의 발진주파수 온도변화는 압전 세라믹의 주파수 온도변화에 크게 영향을 받기 때문에 압전 세라믹의 주파수 온도변화가 작을수록 고정밀도의 발진자를 얻을 수 있다.
이 발명에서 관심 있는 압전 세라믹의 공진주파수 온도특성의 조정을 위한 종래의 기술로서, 일본국 공개특허 제2001-39766호 공보(특허문헌 1)에 기재된 것 이 있다. 이 특허문헌 1에서는, 비스무트 층상 화합물(CaBi4Ti4O15)로 이루어지는 압전 세라믹을 포함하여 구성되는 두께 전단 진동(thickness-shear vibrations)을 이용하는 압전 공진자에 있어서, 압전 세라믹의 c축에 대한 커트 각도를 바꿈으로써 주파수 온도 변화율을 바꾸는 것이 기재되어 있다.
그러나 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술에 따르면, 목적으로 하는 주파수 온도 변화율에 따라 로트(lot)마다 c축의 배향 각도를 계측하여 가공을 행할 필요가 있기 때문에 생산성이 낮다는 문제가 있다. 또한 각도의 계측이라는 매우 어려운 작업이 불가결하다고 하는 문제도 포함하고 있다.
특허문헌 1: 일본국 공개특허 제2001-39766호 공보
그래서 이 발명의 목적은 공진주파수 온도특성의 조정이 용이한 압전 세라믹 및 그 제조방법을 제공하려고 하는 것이다.
이 발명의 다른 목적은 상술한 압전 세라믹을 포함하는 압전 공진자 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
이 발명은 비스무트 층상 구조를 갖는 압전 세라믹이 c축의 배향도에 따라 공진주파수 온도특성이 변화한다고 하는 본건 발명자가 얻은 지견에 근거하여 이루어진 것으로, 서로 다른 배향도를 갖는 적어도 2개의 부분을 조합함으로써 공진주파수 온도특성을 조정하고자 하는 것, 혹은 목적으로 하는 공진주파수 온도특성을 얻고자 하는 것이다.
보다 구체적으로는 이 발명에 따른 압전 세라믹은 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물로 이루어지고, c축의 배향도가 서로 다른 적어도 제1 및 제2의 부분을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는 상기 제1 및 제2의 부분은 각각 층상을 이루며, 또한 교대로 적층된다.
또한 제1의 부분은 양의 공진주파수 온도계수를 가지며, 제2의 부분은 음의 공진주파수 온도계수를 갖는 것이 바람직하다.
이 발명에 따른 압전 세라믹에 있어서, 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물은 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물인 것이 바람직하다. 이 경우 배향도를 로트게링법(Lotgering method)으로 구했을 때, 제1의 부분의 c축 배향도는 70% 이상이고, 제2의 부분의 c축 배향도는 70% 미만인 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기한 바와 같이 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물로 이루어지는 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물은 대략 배향도 70%를 경계로 해서 공진주파수 온도계수가 양과 음으로 나누어지기 때문이다.
한편, 상기 로트게링법이란 시료의 결정 배향도를 측정하는 방법 중 하나이다. 즉, 무배향 시료의 각 결정면 hkl로부터의 반사강도를 I(hkl)로 하고, 그들의 합계를 ∑I(hkl)로 한다. 그 중 (001)면으로부터의 반사강도 I(001)의 합계를 ∑I(001)로 하고, 그들의 비 PO를 다음 식으로 구한다.
PO={∑I(001)/∑I(hkl)}
마찬가지로 배향 시료에 대해서도 반사강도에 대해 ∑I(hkl) 및 ∑I(001)을 구하고, 그들의 비를 P로 하여 다음 식에 의해 구한다.
P={∑I(001)/∑I(hkl)}
그리고 PO 및 P를 이용해 배향도 F는 다음 식에 의해 구해진다.
F={(P-PO)/(1-PO)}×100[%]
이 발명은 또한 상술한 바와 같은 압전 세라믹과 이 압전 세라믹에 접하도록 설치되는 전극을 포함하는 압전 공진자에도 이용할 수 있다.
이 발명은 나아가 압전 세라믹의 제조방법에도 이용할 수 있다. 이 발명에 따른 압전 세라믹의 제조방법은 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 제1의 함유율을 갖고 함유하는 제1의 세라믹 그린시트를 준비하는 공정과, 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 상기 제1의 함유율보다 낮은 제2의 함유율(제2의 함유율은 0을 포함함)을 갖고 함유하는 제2의 세라믹 그린시트를 준비하는 공정과, 제1 및 제2의 세라믹 그린시트를 교대로 적층함으로써 적층체를 얻는 공정과, 이 적층체를 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 발명은 또한 상술한 압전 세라믹의 제조방법에 의해 압전 세라믹을 얻는 공정과, 압전 세라믹에 접하도록 설치되는 전극을 형성하는 공정을 더 포함하는 압전 공진자의 제조방법에도 이용할 수 있다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이 본건 발명자는 비스무트 층상 구조를 갖는 압전 세라믹의 공진주파수 온도특성이 c축의 배향도에 따라 변화하는 것을 발견하여 이 발명을 구현하기에 이르렀다.
이 발명에 따른 압전 세라믹에 의하면, c축의 배향도가 서로 다르고 그로 인해 공진주파수 온도특성이 서로 다른 제1 및 제2의 부분을 포함하고 있으므로, 압전 세라믹 전체로서의 공진주파수 온도특성은 제1의 부분의 공진주파수 온도특성과 제2의 부분의 공진주파수 온도특성을 조합한 것이 된다. 따라서 예컨대 제1 및 제2의 부분의 각각의 c축 배향도를 바꾸거나, 제1 및 제2의 부분의 체적비율을 바꾸거나 함으로써 압전 세라믹 전체로서의 공진주파수 온도특성을 용이하게 조정할 수 있고, 또한 목적으로 하는 공진주파수 온도특성을 용이하게 얻을 수 있다.
예컨대 제1 및 제2의 부분이 각각 층상을 이루면서 교대로 적층되어 있는 경우, 제1 및 제2의 부분의 각각의 적층 수를 바꾸거나 두께를 바꾸거나 함으로써, 압전 세라믹 전체로서의 공진주파수 온도특성을 용이하게 조정할 수 있다.
또한 제1의 부분이 양의 공진주파수 온도계수를 갖고 제2의 부분이 음의 공진주파수 온도계수를 갖도록 하면, 압전 세라믹 전체로서의 공진주파수 온도 변화율을 예컨대 0으로 조정하는 것도 가능하다.
또한 상술한 바와 같이, 비스무트 층상 구조를 갖는 압전 세라믹은 c축의 배향도에 따라 주파수 온도특성이 변화하므로 이 배향도의 조정이라는 수단만으로 공진주파수 온도특성을 조정하는 것도 가능하다. 예컨대 중간 정도의 배향도로 해서 소망하는 공진주파수 온도특성이 얻어진다고 한다면, 이 중간 정도의 배향도로 해 두는 한, 이 발명과 같이 제1 및 제2의 부분을 조합할 필요는 없다. 그러나 중간 정도의 배향도의 압전 세라믹을 배향도를 제어하면서 안정하게 제작하는 것은 어렵다. 이 발명에 따르면, 예컨대 안정하게 제작하는 것이 용이한 배향도가 높은 것(거의 100%에 가까운 것)과 배향도가 낮은 것(무배향의 것)을 조합함으로써, 전체로서의 배향도를 중간 정도의 배향도로 할 수 있으므로 소망하는 특성의 압전 세라믹을 안정하게 제작할 수 있다는 이점도 있다.
이 발명에 따른 압전 세라믹의 제조방법에 의하면, 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자의 함유율이 서로 다른 제1 및 제2의 세라믹 그린시트를 각각 준비하여 이들을 교대로 적층하고, 얻어진 적층체를 소성하도록 하고 있으므로, 얻어진 압전 세라믹에 있어서 제1 및 제2의 세라믹 그린시트에 각각 유래하는 제1 및 제2의 부분에서의 c축의 배향도를 임의로 바꿀 수 있고, 또한 제1 및 제2의 세라믹 그린시트의 적층 수나 두께를 임의로 바꿀 수 있다. 그 결과, 얻어진 압전 세라믹 전체로서의 공진주파수 온도특성을 임의로 그리고 용이하게 조정할 수 있다.
또한 이 발명에 따른 압전 세라믹의 제조방법에 의하면, 상술한 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 c축의 배향각도를 계측하여 가공을 행한다고 하는 번잡한 작업이 불필요해져서 능률적으로 목적으로 하는 압전 세라믹을 제조할 수 있다.
도 1은 이 발명에 따른 압전 세라믹을 이용하여 구성되는 압전 공진자의 일례로서의 두께 전단 진동을 이용하는 압전 공진자(1)를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 선A-A에 따른 확대 단면도이다.
도 3은 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물의 c축의 배향도의 변경에 의한 공진주파수의 온도 의존성의 변화를 나타내는 도이다.
도 4는 실험예에 있어서 제작된 시료 1∼4의 각각에 대한 제1 및 제2의 세라 믹 그린시트(21 및 22)의 적층상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 실험예에 있어서 제작된 시료 1∼4의 각각에 대한 공진주파수의 온도 변화율을 나타내는 도이다.
도 6은 실험예에 있어서 제작된 시료 1∼4의 각각에 대한 전기기계결합계수(k15)를 나타내는 도이다.
[부호의 설명]
1 압전 공진자
2 압전 세라믹
4, 5 전극
11 제1의 부분
12 제2의 부분
21 제1의 세라믹 그린시트
22 제2의 세라믹 그린시트
도 1은 이 발명에 따른 압전 세라믹을 이용하여 구성되는 압전 공진자의 일례로서의 두께 전단 진동을 이용한 압전 공진자(1)를 나타내는 사시도이다.
압전 공진자(1)는 예컨대 직방체 형상 혹은 사각판 형상의 압전 세라믹(2)을 포함하고 있다. 압전 세라믹(2)은 파선의 화살표(3)로 나타내는 바와 같은 분극방향이 얻어지도록 분극 처리되어 있다.
압전 세라믹(2)의 분극방향(3)으로 연장되는 서로 대향하는 각 주면(主面)상에는 각각 전극(4 및 5)이 형성되어 있다. 한쪽 전극(4)은 압전 세라믹(2)의 길이방향의 한쪽 끝에서 길이방향의 중간부까지 연장되도록 형성되며, 다른쪽 전극(5)은 압전 세라믹(2)의 길이방향의 다른쪽 끝에서 길이방향의 중간부에까지 연장되도록 형성된다. 또한 전극(4 및 5)은 압전 세라믹(2)의 길이방향의 중간부에서 서로 대향하고 있다.
도 2는 도 1의 선A-A에 따른 확대 단면도이다. 도 2에서 도 1에 나타낸 요소에 상당하는 요소에는 동일한 참조부호가 붙여져 있다.
도 2를 참조하면, 압전 세라믹(2)은 제1 및 제2의 부분(11 및 12)을 갖고 있다. 제1 및 제2의 부분(11 및 12)은 함께 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물로 이루어지며, c축의 배향도가 서로 다르게 되어 있다. 이 실시형태에서는 제1 및 제2의 부분(11 및 12)은 각각 층상을 이루면서 교대로 적층되어 있다.
상술한 바와 같이 c축의 배향도가 제1의 부분(11)과 제2의 부분(12)으로 서로 다르면, 제1의 부분(11)에서의 공진주파수 온도특성과 제2의 부분(12)에서의 공진주파수 온도특성은 서로 다르다는 것을 알 수 있다. 즉, c축의 배향도에 따라 공진주파수 온도특성이 변화하는 것이다.
도 3은 본건 발명자에 의해 구해진 데이터로서, 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물의 c축의 배향도의 차이에 의한 공진주파수의 온도 의존성의 변화를 나타내는 도이다. 여기서 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물의 시료로서 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물(SrBi2Nb2O9계 재료)로서, 로트게링법에 의해 측정한 배향도가 (a)96%, (b)90%, (C)82%, (d)76%, (e)54% 및 (f)무배향인 것을 각각 준비했다. 그리고 각 시료에 대해서 -40℃, -20℃, 20℃, 80℃ 및 125℃의 각 온도로 두께 전단 진동 모드에서의 공진주파수를 측정했다. 도 3에는 20℃에서 측정한 공진주파수를 기준으로 다른 온도에서의 공진주파수의 변화율이 나타나 있다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, (a)∼(f)라는 배향도의 차이에 의해 공진주파수 온도계수가 변화하고 있다. 또한 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물로 이루어지는 비스무트 층상 화합물의 경우에는, 배향도가 70% 이상인 (a)∼(d)에 있어서 오른쪽으로 올라가는 온도특성이 얻어지고, 배향도가 70% 미만인 (e) 및 (f)에 있어서 오른쪽으로 내려가는 온도특성이 얻어지고 있다. 즉, 상기와 같은 조성의 비스무트 층상 화합물의 경우에는 대략 배향도 70%를 경계로 해서 공진주파수 온도계수가 양과 음으로 나누어져, 배향도가 70% 이상인 (a)∼(d)에 있어서 양의 공진주파수 온도계수가 얻어지고, 배향도가 70% 미만인 (e) 및 (f)에 있어서 음의 공진주파수 온도계수가 얻어지고 있다.
다시 도 2를 참조하면, 압전 세라믹(2)의 제1의 부분(11)에 있어서, 상술한 바와 같이 c축의 배향도가 70% 이상인 (a)∼(d) 중 어느 하나를 이용하면서 제2의 부분(12)에 있어서 c축의 배향도가 70% 미만인 (e) 또는 (f)의 것을 이용하면, 제1의 부분(11)이 양의 공진주파수 온도계수를 갖게 되고, 제2의 부분(12)이 음의 공진주파수 온도계수를 갖게 되기 때문에 공진주파수 온도계수를 보다 0에 가까워지 도록 할 수 있다.
이와 같이 제1 및 제2의 부분(11 및 12)을 갖는 압전 세라믹(2)은 다음과 같이 제조할 수 있다.
우선 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자가 제작된다. 이 판상 결정입자를 제작하기 위해서는, 예컨대 TGG(Templated Grain Growth)법, 열간단조(Hot Forging)법, 자장중성형(Magnetic Field Molding)법, RTGG(Reactive Templated Grain Growth)법 등을 적용할 수 있다.
다음으로 상술한 바와 같은 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 제1의 함유율을 갖고 함유하는 제1의 세라믹 그린시트가 준비되는 동시에, 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 제1의 함유율보다 낮은 제2의 함유율(제2의 함유율은 0을 포함함)을 갖고 함유하는 제2의 세라믹 그린시트가 준비된다.
다음으로 제1 및 제2의 세라믹 그린시트가 교대로 적층됨으로써 적층체가 제작된다. 이 경우 제1 및 제2의 세라믹 그린시트의 체적비율을 바꾸기 위해서 제1 및 제2의 세라믹 그린시트의 각각의 적층 수의 비율을 바꾸거나 각각의 두께를 바꾸어도 된다.
다음으로 상술한 적층체가 소성된다. 이에 따라 압전 세라믹(2)이 되어야 할 소결체가 얻어진다. 이 소결체는 예컨대 제1의 세라믹 그린시트에 유래하는 제1의 부분(11) 및 제2의 세라믹 그린시트에 유래하는 제2의 부분(12)을 갖고 있다. 소결체에는 이어서 분극처리가 실시되고, 또한 필요에 따라 커트되어 압전공진자(1)를 위한 압전 세라믹(2)으로 된다.
그리고 이 압전 세라믹(2)에 전극(4 및 5)이 형성됨으로써 압전공진자(1)가 얻어진다.
또한 상기 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 압전 세라믹(2)에 있어서의 제1 및 제2의 부분(11 및 12)의 적층방향이 압전 세라믹(2)의 짧은 쪽 변이 연장되는 방향으로 향하고 있으나, 압전 세라믹(2)의 긴 쪽 변이 연장되는 방향으로 향하고 있어도, 혹은 압전 세라믹(2)의 특정한 변이 연장되는 방향에 대해서 기울어지는 방향으로 향하고 있어도 된다.
또한 이 발명에 따른 압전 세라믹이 적용되는 압전 공진자로서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 두께 전단 진동을 이용하는 압전 공진자(1)에 한하지 않고 다른 진동 모드를 이용하는 것이어도 되고 다른 구조의 것이어도 된다.
다음으로 이 발명에 의한 효과를 확인하기 위해서 실시한 실험예에 대해서 설명한다.
SrCO3, Nd2O3, Bi2O3 및 Nb2O5의 각 분말을 조성식 Sr0 .9Nd0 .1Bi2Nb2O9으로 표현되는 조성이 얻어지도록 칭량하고, 이어서 이들에 소결 조제로서의 MnCO3를 1몰%의 함유량이 되도록 첨가한 다음, 지르코니아 볼 및 물을 첨가해서 혼합 분쇄를 행했다. 이어서 탈수 건조한 후 800∼1000℃의 온도로 가소(假燒)를 행하여 가소원료를 얻었다.
다음으로 이 가소원료로부터 이하와 같은 TGG법을 적용하여 판상 결정입자를 제작했다. 우선 가소원료와 NaCl과 KCl을 중량비로 2:1:1의 비율이 되도록 막자사 발로 혼합했다. 얻어진 혼합 분말을 알루미나 도가니에 넣고 알루미나로 이루어지는 뚜껑을 덮어 1100∼1200℃의 온도로 열처리를 행했다. 이때, 도가니 중의 혼합 분말의 양은 도가니 용량의 반 정도가 되도록 했다. 다음으로, 냉각 후 도가니로부터 가소원료, NaCl 및 KCl의 혼합물을 꺼내어 순수(純水) 중에서 교반하면서 NaCl 및 KCl을 순수에 용해시킴으로써 이들을 제거했다. 잔존한 세라믹 분말을 탈수 건조하여 판상 결정입자를 얻었다.
다음으로 상기한 바와 같이 제작된 판상 결정입자와 상술한 가소원료, 바인더, 분산제 및 물을 지르코니아 볼로 혼합하여 제1의 슬러리를 얻었다. 한편, 가소원료, 바인더, 분산제 및 물을 지르코니아 볼로 혼합하여 제2의 슬러리를 얻었다. 다음으로 이들 제1 및 제2의 슬러리의 각각에 대하여 닥터 블레이드(doctor blade)법을 적용함으로써 두께 40㎛ 정도의 제1 및 제2의 세라믹 그린시트를 각각 성형했다.
다음으로 이들 제1 및 제2의 세라믹 그린시트의 적층공정을 다음과 같이 실시하여 적층구조가 서로 다른 시료 1∼4를 제작했다.
시료 1은 도 4(1)에 나타내는 바와 같이, 제1의 세라믹 그린시트(21)만을 적층한 것이다. 시료 2는 도 4(2)에 나타내는 바와 같이, 한 장의 제1의 세라믹 그린시트(21)와 한 장의 제2의 세라믹 그린시트(22)를 교대로 반복하여 적층한 것이다. 시료 3은 도 4(3)에 나타내는 바와 같이, 2장의 제1의 세라믹 그린시트(21)와 한 장의 제1의 세라믹 그린시트(22)를 교대로 반복하여 적층한 것이다. 시료 4는 도 4(4)에 나타내는 바와 같이, 제2의 세라믹 그린시트(22)만을 적층한 것이다.
다음으로 상기한 바와 같이 해서 얻어진 시료 1∼4의 각각에 따른 적층체를 500℃의 온도에서 탈지한 후, 밀폐용기 안에서 1100∼1300℃의 온도범위로 소성처리를 실시하여 시료 1∼4의 각각에 따른 소결체를 얻었다.
이와 같이 해서 얻어진 소결체 표면의 X선 회절패턴으로부터 로트게링법에 의해 c축의 배향도를 측정한바, 시료 1에서는 95%였고 시료 4에서는 무배향이었다.
다음으로 시료 1∼4의 각각에 따른 소결체를 시트 적층방향과 평행하게 4㎜폭으로 절단하고, 절단면 위에 스퍼터링(sputtering)에 의해 은 전극을 형성한 다음, 그 상태로 실리콘 오일 중에서 150∼200℃의 온도로 4∼10kV/㎜의 전계강도를 10분간 인가함으로써 분극처리를 실시했다. 이어서 시트 적층방향과 평행하게 0.6㎜, 분극방향으로 4㎜, 다른 한 변이 0.3㎜가 되도록 각 시료에 따른 소결체를 다이싱소(dicing saw)로 가공하고, 이어서 0.6㎜×4㎜의 면 위에 스퍼터링으로 은 전극을 형성하여 두께 전단 진동을 측정하기 위한 공진자 시료를 얻었다.
다음으로 온도 챔버 내에 상기 공진자 시료를 넣고 -40℃∼+125℃의 온도범위로 공진 파형의 온도변화를 임피던스 애널라이저로 측정하여 공진주파수의 온도 변화율을 구했다. 또한 공진주파수의 온도 변화율은 {(fr125-fr-40)/(fr20×165)}×106[ppm/℃]의 식으로 구했다. 식 중 fr125, fr-40 및 fr20은 각각 125℃, -40℃ 및 20℃에서의 공진주파수를 나타낸다.
그 결과, 공진주파수의 온도 변화율은 시료 1에서는 +22ppm/℃이고, 시료 4에서는 -50ppm/℃였다. 또한 시료 2 및 3에서는 각각 -10ppm/℃ 및 0.5ppm/℃가 되 었고, 이들 시료 2 및 3은 시료 1과 시료 4와의 조합구조로 되어 있어서 이들의 중간적인 값을 나타냈다.
도 5에는 상기한 바와 같이 제1의 그린시트의 비율이 서로 다르게 된 시료 1∼4의 각각에 대한 공진주파수의 온도 변화율이 나타나 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1의 그린시트의 비율이 커질수록 공진주파수의 온도 변화율이 음에서 양으로 시프트되고, 게다가 더 높아지도록 시프트되고 있다.
또한 c축의 배향도에 의해 공진주파수 온도특성 이외의 특성, 예컨대 전기기계결합계수(k15)가 변화되는 것을 알 수 있다. 도 6에는 이 실험예에 있어서 제작된 시료 1에서 4의 각각에 대한 전기기계결합계수(k15)가 나타나 있다. 상술한 바와 같이, 제1의 그린시트의 비율이 서로 다르게 된 시료 1∼4 간에서 비교하면, 제1의 그린시트의 비율이 높아질수록 전기기계결합계수(k15)가 보다 높아져 있다.
이상으로 이 발명을 도시한 실시형태에 관련해서 설명했으나, 이 발명의 범위 내에서 그 밖에 여러 가지 변형예가 가능하다.
예컨대 상술한 실시형태의 설명에서는 압전 세라믹(2)이 제1 및 제2의 부분(11 및 12)을 갖고 있었으나, 제1 및 제2의 부분(11 및 12) 이외에 c축의 배향도가 제1 및 제2의 부분(11 및 12)과는 다른 제3의 부분을 더 갖고 있어도 된다. 물론 4종류 이상의 부분을 갖고 있어도 된다.

Claims (8)

  1. 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물로 이루어지는 압전 세라믹으로서,
    c축의 배향도가 서로 다른 적어도 제1 및 제2의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 세라믹.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 부분은 각각 층상을 이루면서 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 세라믹.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 부분은 양의 공진주파수 온도계수를 가지며, 상기 제2의 부분은 음의 공진주파수 온도계수를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 세라믹.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비스무트 층상 구조를 갖는 화합물은 적어도 Sr, Bi 및 Nb를 포함하는 복합산화물인 것을 특징으로 하는 압전 세라믹.
  5. 제4항에 있어서,
    로트게링법(Lotgering method)에 의해 측정한 배향도에 있어서, 상기 제1의 부분의 c축 배향도는 70% 이상이고, 상기 제2의 부분의 c축 배향도는 70% 미만인 것을 특징으로 하는 압전 세라믹.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 압전 세라믹과 상기 압전 세라믹에 접하도록 설치된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 공진자.
  7. 비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 제1의 함유율을 갖고 함유하는 제1의 세라믹 그린시트를 준비하는 공정과,
    비스무트 층상 구조를 갖는 판상 결정입자를, 상기 제1의 함유율보다 낮은 제2의 함유율(제2의 함유율은 0을 포함함)을 갖고 함유하는 제2의 세라믹 그린시트를 준비하는 공정과,
    상기 제1 및 제2의 세라믹 그린시트를 교대로 적층함으로써 적층체를 얻는 공정과,
    상기 적층체를 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 세라믹의 제조방법.
  8. 제7항에 기재된 압전 세라믹의 제조방법에 의해 압전 세라믹을 얻는 공정과,
    상기 압전 세라믹에 접하도록 설치되는 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 공진자의 제조방법.
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