JP2002338355A

JP2002338355A - 圧電磁器

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Publication number: JP2002338355A
Application number: JP2001153769A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nanao; 勝七尾; Taiji Miyauchi; 泰治宮内; Tamotsu Ishiyama; 保石山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-11-27
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: JP4432280B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた圧電特性を有し、焼成が容易で、か
つ、低公害化、対環境性および生態学的見地からも優れ
た圧電磁器を提供する。【解決手段】圧電基板１は、ペロブスカイト型酸化物
とタングステンブロンズ型酸化物との組成物を含有す
る。ペロブスカイト型酸化物としては（Ｎａ_1-xＫ _x）
（Ｎｂ_1-yＴａ_y）Ｏ₃が挙げられ、タングステンブロ
ンズ型酸化物としてはＭ（Ｎｂ_1-zＴａ_z）₂Ｏ₆（Ｍ
はアルカリ土類金属元素）が挙げられる。組成物におけ
るタングステンブロンズ型酸化物の含有量は１ｍｏｌ％
以下の範囲内となっている。これにより容易に焼成する
ことができると共に、径方向振動の電気機械結合係数ｋ
ｒおよびＱ_maxの値を大きくすることができ、比誘電率
εｒを例えば３００以下に小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペロブスカイト型
酸化物とタングステンブロンズ型酸化物とを含む組成物
を含有する圧電磁器に係り、特に、圧電共振子などに適
した圧電磁器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、圧電磁器は、レゾネータあるいは
フィルタといった電子機器分野のみでなく、センサある
いはアクチュエータといった電荷あるいは変位を利用す
る製品などで幅広く用いられている。このような圧電磁
器としては、従来より、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）あるいはチタン酸鉛（ＰＴ）といったペロブスカイ
ト構造を有するものが知られており、これらに第３成分
あるいは添加物などを加えることにより良好な圧電特性
が得られている。しかし、これらの圧電磁器は、酸化鉛
（ＰｂＯ）を６０質量％〜７０質量％程度含有している
ので、生態学的見地および公害防止の面からも好ましく
ない。そこで、最近では環境への配慮から鉛を含有しな
い圧電磁器の開発が望まれている。

【０００３】鉛を含有しない圧電磁器としては、例え
ば、ペロブスカイト構造を有するニオブ酸ナトリウムカ
リウムがある（特開平７−８２０２４号公報参照）。こ
の圧電磁器は比較的大きな径方向振動の電気機械結合係
数ｋｒを得ることができるが、焼成時にナトリウムおよ
びカリウムが揮発しやすく、焼成が難しい。また、最近
では、ニオブ酸ナトリウムカリウムとタングステンブロ
ンズ型酸化物とを複合化したものも報告されている（特
開平９−１６５２６２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の鉛を含まない圧電材料は、鉛系の圧電材料に比べて圧
電特性が低いという問題があった。例えば、レゾネータ
などに用いる場合には、発振を安定させるために機械的
品質係数Ｑ_mあるいはＱ_maxが大きいことが必要であ
る。なお、Ｑ_maxというのは、位相角の最大値をθ_max
としたときのｔａｎθ_maxである。すなわち、振動の起
こりやすさを表す値であり、インピーダンスにおけるリ
アクタンスＸの絶対値をそのレジスタンスＲで除算した
値（Ｑ＝｜Ｘ｜／Ｒ）の最大値である。また、比誘電率
εｒが大き過ぎると高周波領域ではインピーダンスの低
下が生じてしまうので、比誘電率εｒは例えば３００以
下と小さいことが必要である。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、優れた圧電特性を有し、焼成が容易
で、かつ、低公害化、対環境性および生態学的見地から
も優れた圧電磁器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による圧電磁器
は、ペロブスカイト型酸化物と、タングステンブロンズ
型酸化物とを含む組成物を含有し、組成物におけるタン
ブステンブロンズ型酸化物の含有量は１ｍｏｌ％よりも
少ないものである。

【０００７】本発明による圧電磁器では、組成物におけ
るタンブステンブロンズ型酸化物の含有量が０ｍｏｌ％
よりも多く１ｍｏｌ％よりも少ないので、焼成が容易で
あり、かつ、径方向振動の電気機械結合係数ｋｒおよび
Ｑ_maxについては大きな値が得られ、比誘電率εｒにつ
いては一定以下の小さな値が得られる。

【０００８】なお、ペロブスカイト型酸化物は、ナトリ
ウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）からなる群のうちの
少なくともナトリウムを含む第１の元素と、ニオブ（Ｎ
ｂ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群のうちの少なく
ともニオブを含む第２の元素と、酸素（Ｏ）とからなる
ことが好ましい。この場合、第２の元素に対する第１の
元素の組成比（第１の元素／第２の元素）は、モル比で
０．９５以上１．０５以下の範囲内であることが好まし
い。

【０００９】また、ペロブスカイト型酸化物は、ナトリ
ウムおよびカリウムらなる群のうちの少なくともナトリ
ウムを含む第１の元素と、ニオブおよびタンタルからな
る群のうちの少なくともニオブを含む第２の元素と、酸
素とからなり、第２の元素に対する第１の元素の組成比
（第１の元素／第２の元素）がモル比で１以下のもので
もよく、０．９５以上であればより好ましい。

【００１０】更に、第１の元素におけるカリウムの含有
量は９０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

【００１１】加えて、タングステンブロンズ型酸化物
は、アルカリ土類金属元素のちの少なくとも１種を含む
第３の元素と、ニオブおよびタンタルからなる群のうち
の少なくともニオブを含む第４の元素と、酸素とからな
ることが好ましい。第３の元素は、マグネシウム（Ｍ
ｇ），カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ）お
よびバリウム（Ｂａ）からなるアルカリ土類金属元素群
のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。

【００１２】更にまた、この組成物を主成分とし、副成
分として、遷移金属元素および希土類金属元素のうちの
少なくとも１種を含む酸化物、特にマンガン（Ｍｎ）を
含む酸化物を、主成分の０．０１質量％以上１質量％以
下の範囲内で含有することが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１４】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、
主成分として、ペロブスカイト型酸化物と、タングステ
ンブロンズ型酸化物とを含む組成物を含有している。こ
の組成物において、ペロブスカイト型酸化物とタングス
テンブロンズ型酸化物とは、固溶していてもよく、完全
に固溶していなくてもよい。

【００１５】組成物におけるペロブスカイト型酸化物と
タングステンブロンズ型酸化物との組成比は、モル比
で、化１に示した範囲内であることが好ましい。すなわ
ち、組成物におけるタングステンブロンズ型酸化物の含
有量は、０ｍｏｌ％よりも大きく１ｍｏｌ％よりも小さ
いことが好ましい。

【００１６】

【化１】（１−ｎ）Ａ＋ｎＢ式中、Ａはペロブスカイト型酸化物、Ｂはタングステン
ブロンズ型酸化物をそれぞれ表し、ｎは０＜ｎ＜０．０
１の範囲内の値である。

【００１７】タングステンブロンズ型酸化物を含むこと
により、焼成が容易となると共に、その含有量を１ｍｏ
ｌ％よりも少なくすることにより、径方向振動の電気機
械結合係数ｋｒおよびＱ_maxを大きくし、かつ、比誘電
率εｒを例えば３００以下の一定値以下に小さくするこ
とができるからである。

【００１８】ペロブスカイト型酸化物は、第１の元素と
第２の元素と酸素とからなる。第１の元素は、例えば、
ナトリウムおよびカリウムからなる群のうちの少なくと
もナトリウムを含むことが好ましく、ナトリウムとカリ
ウムとを共に含むようにすればより好ましい。第２の元
素は、例えば、ニオブおよびタンタルからなる群のうち
の少なくともニオブを含むことが好ましい。このような
場合に、鉛を含有せずあるいは鉛の含有量を少なくし
て、より優れた圧電特性を得ることができるからであ
る。この場合、化学式は例えば化２で表される。

【００１９】

【化２】（Ｎａ_1-xＫ_x）_m（Ｎｂ_1-yＴａ_y）Ｏ₃ 式中、ｘは０≦ｘ＜１、ｙは０≦ｙ＜１の範囲内の値で
ある。ｍは化学量論組成であれば１であるが、化学量論
組成からずれていてもよい。酸素の組成は化学量論的に
求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよ
い。

【００２０】なお、第１の元素におけるカリウムの含有
量は、９０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。すなわ
ち、例えば化２におけるｘは、モル比で、０≦ｘ≦０．
９の範囲内であることが好ましい。カリウムの含有量が
多くなりすぎると、焼成時におけるカリウムの揮発が激
しく、焼成が難しいからである。

【００２１】第２の元素に対する第１の元素の組成比
（第１の元素／第２の元素）、例えば化２におけるｍ
は、モル比で１以下であることが好ましい場合もある。
例えば低温で焼成する必要がある場合（積層型素子の場
合など）には、このようにすることにより解決すること
ができるからである。また、第２の元素に対する第１の
元素の組成比は、モル比で０．９５以上１．０５以下の
範囲内であることが好ましい。０．９５未満であると、
径方向振動の電気機械結合係数ｋｒおよびＱ_maxが小さ
くなり、１．０５を超えると、焼結密度が低下すること
により分極が難しくなってしまうからである。

【００２２】タングステンブロンズ型酸化物は、第３の
元素と第４の元素と酸素とからなる。第３の元素は、例
えば、アルカリ土類金属元素のうちの少なくとも１種を
含むことが好ましく、中でも、マグネシウム，カルシウ
ム，ストロンチウムおよびバリウムからなるアルカリ土
類金属元素群のうちの少なくとも１種を含むことが好ま
しい。第４の元素は、例えば、ニオブおよびタンタルか
らなる群のうちの少なくともニオブを含むことが好まし
い。このような場合に、鉛を含有せずあるいは鉛の含有
量を少なくして、より優れた圧電特性を得ることができ
るからである。この場合、化学式は例えば化３で表され
る。

【００２３】

【化３】Ｍ（Ｎｂ_1-zＴａ_z）₂Ｏ₆ 式中、Ｍは第３の元素を表し、ｚは０≦ｚ＜１の範囲内
の値である。なお、第３の元素と第４の元素と酸素との
組成比は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成
からずれていてもよい。

【００２４】なお、第４の元素は第２の元素と同一でも
よく、異なっていてもよい。第２の元素と第４の元素と
の合計におけるタンタルの含有量は、５０ｍｏｌ％以下
であることが好ましい。タンタルの含有量が多くなり過
ぎると、キュリー温度が例えば１８０℃以下と低くなる
と共に、圧電特性も低くなってしまうからである。

【００２５】この圧電磁器は、また、主成分である上記
組成物に加え、副成分として、遷移金属元素および希土
類金属元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物を、主
成分の０．０１質量％以上１質量％以下の範囲内で含有
することが好ましい。焼結性を向上させることにより圧
電特性をより向上させることができるからである。中で
も、遷移金属元素のマンガンを含む酸化物が好ましい。
この副成分の酸化物は、主成分の組成物の粒界に存在し
ていることもあるが、主成分の組成物の一部に拡散して
存在していることもある。

【００２６】この圧電磁器は、例えば、圧電素子である
レゾネータなどの圧電共振子の材料として好ましく用い
られる。

【００２７】図１は本実施の形態に係る圧電磁器を用い
た圧電共振子の構造を表すものである。この圧電共振子
は、本実施の形態の圧電磁器よりなる圧電基板１と、こ
の圧電基板１の一対の対向面１ａ，１ｂにそれぞれ設け
られた一対の電極２，３とを備えている。圧電基板１
は、例えば、厚さ方向、すなわち電極２，３の対向方向
に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加され
ることにより、厚み方向に縦振動するようになってい
る。

【００２８】電極２，３は、例えば、銀（Ａｇ）などの
金属によりそれぞれ構成されており、圧電基板１を介し
てその一部が互いに重なり合うように設けられている。
これら電極２，３には、例えば、図示しないワイヤなど
を介して図示しない外部電源が電気的に接続される。

【００２９】このような圧電磁器および圧電共振子は、
例えば、次のようにして製造することができる。

【００３０】まず、主成分の原料として、例えば、ナト
リウム，カリウム，アルカリ土類金属元素，ニオブおよ
びタンタルを含む酸化物粉末を必要に応じてそれぞれ用
意する。また、副成分の原料として、必要に応じて、例
えば遷移金属および希土類元素のうちの少なくとも１種
を含む酸化物粉末を用意する。なお、これら主成分およ
び副成分の原料には、酸化物でなく、炭酸塩あるいはシ
ュウ酸塩のように焼成により酸化物となるものを用いて
もよい。次いで、これら原料を十分に乾燥させたのち、
最終組成が上述した範囲となるように秤量する。

【００３１】続いて、例えば、秤量した出発原料をボー
ルミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合し
たのち、乾燥し、プレス成形して、７５０℃〜１１００
℃で１時間〜４時間仮焼する。仮焼したのち、例えば、
この仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水
中で十分に粉砕し、再び乾燥して、バインダーを加えて
造粒する。造粒したのち、この造粒粉を一軸プレス成形
機あるいは静水圧成形機（ＣＩＰ）などを用いプレス成
形する。

【００３２】成形したのち、例えば、この成形体を加熱
して脱バインダを行い、更に９５０℃〜１３５０℃で２
時間〜４時間焼成する。焼成ののち、得られた焼結体を
必要に応じて加工し、分極用電極を設け、加熱したシリ
コーンオイル中で電界を印加して分極処理を行う。これ
により、上述した圧電磁器が得られる。そののち、分極
用電極を除去し、必要に応じてこの圧電磁器を加工して
圧電基板１を形成し、電極２，３を蒸着することによ
り、図１に示した圧電共振子が得られる。

【００３３】このように本実施の形態によれば、ペロブ
スカイト型酸化物とタングステンブロンズ型酸化物とを
含む組成物におけるタンブステンブロンズ型酸化物の含
有量が１ｍｏｌ％よりも少なくなるようにしたので、容
易に焼成することができると共に、径方向振動の電気機
械結合係数ｋｒおよびＱ_maxの値を大きくすることがで
き、比誘電率εｒを例えば３００以下の一定値以下に小
さくすることができる。よって、安定した発振を低い駆
動電圧で得ることができ、かつ、高周波領域においても
優れた特性を得ることができる。

【００３４】従って、鉛を含有しない、あるいは鉛の含
有量が少ない圧電磁器および圧電素子についても、利用
の可能性を高めることができる。すなわち、焼成時にお
ける鉛の揮発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環
境中に鉛が放出される危険性が低く、低公害化、対環境
性および生態学的見地から極めて優れた圧電磁器および
圧電素子の活用を図ることができる。

【００３５】特に、ペロブスカイト型酸化物が、ナトリ
ウムおよびカリウムからなる群のうちの少なくともナト
リウムを含む第１の元素と、ニオブおよびタンタルから
なる群のうちの少なくともニオブを含む第２の元素と、
酸素とからなるようにすれば、または、タングステンブ
ロンズ型酸化物が、アルカリ土類金属元素のうちの少な
くとも１種を含む第３の元素と、ニオブおよびタンタル
からなる群のうちの少なくともニオブを含む第４の元素
と、酸素とからなるようにすれば、より優れた圧電特性
を得ることができる。

【００３６】また、第１の元素がナトリウムおよびカリ
ウムを含むようにすれば、更に優れた圧電特性を得るこ
とができる。

【００３７】更に、第１の元素におけるカリウムの含有
量が９０ｍｏｌ％以下となるようにすれば、焼成を容易
とすることができ、優れた圧電特性を有する圧電磁器を
容易に得ることができる。

【００３８】加えて、ペロブスカイト型酸化物における
第２の元素に対する第１の元素の組成比（第１の元素／
第２の元素）がモル比で０．９５以上１．０５以下の範
囲内となるようにすれば、径方向振動の電気機械結合係
数ｋｒおよびＱ_maxをより大きくすることができる。

【００３９】更にまた、第２の元素と第４の元素との合
計におけるタンタルの含有量が５０ｍｏｌ％以下となる
ようにすれば、または、第３の元素が、マグネシウム，
カルシウム，ストロンチウムおよびバリウムからなるア
ルカリ土類金属元素群のうちの少なくとも１種を含むよ
うにすれば、より優れた圧電特性を得ることができる。

【００４０】加えてまた、副成分として遷移金属元素お
よび希土類金属元素のうちの少なくとも１種を含む酸化
物を、主成分の０．０１質量％以上１質量％以下の範囲
内で含有するようにすれば、焼結性を向上させることが
でき、圧電特性をより向上させることができる。

【００４１】

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００４２】（実施例１〜１０）実施例１〜１０とし
て、化４に示したペロブスカイト型酸化物とタングステ
ンブロンズ型酸化物とを含む組成物を主成分として含有
する圧電磁器を作製した。

【００４３】

【化４】

【００４４】まず、主成分の原料として、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ₂ＣＯ₃）粉末、炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）
粉末、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）粉末、炭酸ストロン
チウム（ＳｒＣＯ₃）粉末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ
₃）粉末、および酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）粉末をそれ
ぞれ用意した。また、副成分の原料として、炭酸マンガ
ン（ＭｎＣＯ₃）粉末を用意した。次いで、これら主成
分および副成分の原料を十分に乾燥させ秤量したのち、
ボールミルにより水中で５時間混合し、乾燥して原料混
合粉末を得た。

【００４５】その際、実施例１〜１０で原料混合粉末の
配合比を調整し、主成分の組成、すなわち化４における
第３の元素Ｍ、並びにｘおよびｎの値を表１〜３に示し
たように変化させた。また、副成分の原料である炭酸マ
ンガン粉末の混合量は、主成分の原料のうち炭酸塩をＣ
Ｏ₂が解離した酸化物に換算し、その換算した主成分の
原料の合計質量に対して０．５質量％となるようにし
た。すなわち、圧電磁器における酸化マンガンの含有量
は、表１〜３に示したように、主成分に対して０．３１
質量％となる。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】続いて、この原料混合粉末をプレス成形し
て、８５０℃〜１０００℃で２時間仮焼した。仮焼した
のち、ボールミルを用いて水中で粉砕し、再び乾燥し
て、ポリビニルアルコールを加えて造粒した。造粒した
のち、この造粒粉を一軸プレス成形機により約４０ＭＰ
ａの圧力で直径１７ｍｍの円柱状に成形し、更に約４０
０ＭＰａの圧力で静水圧成形した。

【００５０】成形したのち、この成形体を６５０℃で４
時間加熱して脱バインダを行い、更に９５０℃〜１３５
０℃で４時間焼成した。そののち、この焼成体をスライ
ス加工およびラップ加工により厚さ０．６ｍｍの円板状
とし、両面に銀ペーストを印刷して６５０℃で焼き付
け、分極用電極を形成した。分極用電極を形成したの
ち、室温〜２００℃のシリコーンオイル中で１〜１０ｋ
Ｖ／ｍｍの電界を１〜２０分間印加して分極処理を行っ
た。これにより、実施例１〜１０の圧電磁器を得た。

【００５１】得られた実施例１〜１０の圧電磁器につい
て、２４時間放置したのち、圧電特性として、比誘電率
εｒ、径方向振動の電気機械結合係数ｋｒおよびＱ_max
を測定した。それらの測定にはインピーダンスアナライ
ザー（ヒューレット・パッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）
を用い、比誘電率εｒを測定する際の周波数は１ｋＨｚ
とし、Ｑ_maxは最大位相角θ_maxから求めた。それらの
結果を表１〜３に示す。

【００５２】また、本実施例に対する比較例１〜７とし
て、化４における第３の元素Ｍ、並びにｘおよびｎの値
を表１〜３に示したように変化させたことを除き、他は
実施例１〜１０と同様にして圧電磁器を作製した。比較
例１〜３はタングステンブロンズ型酸化物を含まないも
ので、比較例１は実施例１〜４に対応し、比較例２は実
施例５，６に対応し、比較例３は実施例７〜１０に対応
している。比較例４〜７は化４における第３の元素Ｍお
よびｎの値を変化させたもので、実施例７〜１０に対応
している。

【００５３】なお、原料混合粉末における炭酸マンガン
粉末の混合量は、実施例１〜１０と同様に、酸化物に換
算した主成分の原料の合計質量に対して０．５質量％と
なるようにした。すなわち、圧電磁器における酸化マン
ガンの含有量は、表１〜３に示したように、主成分に対
して０．３１質量％となる。比較例１〜７についても、
本実施例と同様にして、比誘電率εｒ、径方向振動の電
気機械結合係数ｋｒおよびＱ_maxを測定した。それらの
結果についても表１〜３に合わせて示す。

【００５４】表１〜３に示したように、実施例１〜１０
によれば、対応する比較例１〜７よりも、Ｑ_maxについ
て大きな値が得られた。また、実施例１〜１０によれ
ば、比誘電率εｒが３００以下となるのに対して、化４
におけるｎが０．０１以上の比較例４〜７では、比誘電
率εｒが３００よりも大きかった。更に、実施例１〜１
０によれば、径方向振動の電気機械結合係数ｋｒについ
て１０％以上の大きな値が得られた。

【００５５】すなわち、ペロブスカイト型酸化物とタン
グステンブロンズ型酸化物とを含む組成物においてタン
グステンブロンズ型酸化物の含有量を１ｍｏｌ％よりも
少なくすれば、径方向振動の電気機械結合係数ｋｒおよ
びＱ_maxを大きくすることができ、かつ、比誘電率εｒ
を３００以下に小さくできることが分かった。

【００５６】（実施例１１，１２）実施例１１，１２と
して、化４におけるｘの値を表４に示したように変化さ
せたことを除き、他は実施例１，５，７と同様にして圧
電磁器を作製した。すなわち、化４における第３の元素
Ｍはバリウムとし、ｎは０．００５とした。なお、原料
混合粉末における炭酸マンガン粉末の混合量は、実施例
１，５，７と同様に、酸化物に換算した主成分の原料の
合計質量に対して０．５質量％となるようにした。すな
わち、圧電磁器における酸化マンガンの含有量は、表４
に示したように、主成分に対して０．３１質量％とな
る。実施例１１，１２についても、実施例１，５，７と
同様にして、比誘電率εｒ、径方向振動の電気機械結合
係数ｋｒおよびＱ_maxを測定した。それらの結果を実施
例１，５，７の結果と共に表４に示す。

【００５７】

【表４】

【００５８】表４に示したように、実施例１１，１２に
よれば、実施例１，５，７と同様に、径方向振動の電気
機械結合係数ｋｒおよびＱ_maxについては大きな値が得
られ、比誘電率εｒについては３００以下の値が得られ
た。また、化４におけるｘが大きくなるに従い、すなわ
ちペロブスカイト型酸化物におけるカリウムの組成が大
きくなりナトリウムの組成が小さくなるに従い、径方向
振動の電気機械結合係数ｋｒおよびＱ_maxは大きくな
り、極大値を示したのち、小さくなる傾向が見られた。

【００５９】すなわち、第１の元素にナトリウムとカリ
ウムとを含むようにすれば、より圧電特性を向上させる
ことができることが分かった。また、第１の元素におけ
るカリウムの含有量が９０ｍｏｌ％以下となるようにす
れば、優れた圧電特性を有する圧電磁器を得られること
が分かった。

【００６０】なお、上記実施例では、ペロブスカイト型
酸化物とタングステンブロンズ型酸化物とを含む組成物
の組成についていくつかの例を挙げて具体的に説明した
が、上記実施の形態において説明した組成の範囲内であ
れば、他の組成であっても同様の結果を得ることができ
る。

【００６１】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されるものではなく、種々変形することがで
きる。例えば、上記実施の形態および実施例では、ペロ
ブスカイト型酸化物とタングステンブロンズ型酸化物と
の組成物を含有する場合について説明したが、この組成
物にペロブスカイト型酸化物およびタングステンブロン
ズ型酸化物以外の他の成分を更に含んでいてもよい。

【００６２】また、上記実施の形態および実施例では、
主成分の組成物が第１の元素としてナトリウムおよびカ
リウムからなる群のうちの少なくともナトリウムを含
み、第２の元素としてニオブおよびタンタルからなる群
のうちの少なくともニオブを含み、第３の元素としてア
ルカリ土類金属元素のうちの少なくとも１種を含み、第
４の元素としてニオブおよびタンタルからなる群のうち
の少なくともニオブを含む場合について説明したが、こ
れら第１の元素，第２の元素，第３の元素および第４の
元素は、これら以外の他の元素を更に含んでいてもよ
い。

【００６３】更に、上記実施の形態および実施例では、
主成分の組成物に加えて副成分を含む場合について説明
したが、本発明は、主成分の組成物を含んでいれば副成
分を含まない場合についても広く適用することができ
る。また、他の副成分を含む場合についても同様に適用
することができる。

【００６４】加えて、上記実施の形態および実施例で
は、圧電素子として圧電共振子を例に挙げて説明した
が、他の圧電素子についても本発明を適用することがで
きる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１０のいずれかに記載の圧電磁器によれば、ペロブ
スカイト型酸化物とタングステンブロンズ型酸化物とを
含む組成物におけるタングステンブロンズ型酸化物の含
有量が１ｍｏｌ％よりも小さくなるようにしたので、容
易に焼成することができると共に、径方向振動の電気機
械結合係数ｋｒおよびＱ_maxの値を大きくすることがで
き、比誘電率εｒを一定値以下に小さくすることができ
る。よって、安定した発振を低い駆動電圧で得ることが
でき、かつ、高周波領域においても優れた特性を得るこ
とができる。従って、鉛を含有しない、あるいは鉛の含
有量が少ない圧電磁器および圧電素子についても、利用
の可能性を高めることができる。すなわち、焼成時にお
ける鉛の揮発が少なく、市場に流通し廃棄された後も環
境中に鉛が放出される危険性が低く、低公害化、対環境
性および生態学的見地から極めて優れた圧電磁器および
圧電素子の活用を図ることができる。

【００６６】特に、請求項２ないし請求項１０のいずれ
かに記載の圧電磁器によれば、ペロブスカイト型酸化物
が、ナトリウムおよびカリウムからなる群のうちの少な
くともナトリウムまたはナトリウムおよびカリウムを含
む第１の元素と、ニオブおよびタンタルからなる群のう
ちの少なくともニオブを含む第２の元素と、酸素とから
なるようにしたので、より優れた圧電特性を得ることが
できる。

【００６７】また、請求項３または請求項５ないし請求
項１０のいずれかに記載の圧電磁器によれば、ペロブス
カイト型酸化物における第２の元素に対する第１の元素
の組成比（第１の元素／第２の元素）がモル比で０．９
５以上１．０５以下の範囲内、または０．９５以上１以
下の範囲内となるようにしたので、径方向振動の電気機
械結合係数ｋｒおよびＱ_maxをより大きくすることがで
きる。

【００６８】更に、請求項６ないし請求項１０のいずれ
かに記載の圧電磁器によれば、第１の元素におけるカリ
ウムの含有量が９０ｍｏｌ％以下となるようにしたの
で、焼成を容易とすることができ、優れた圧電特性を有
する圧電磁器を容易に得ることができる。

【００６９】加えて、請求項７ないし請求項１０のいず
れかに記載の圧電磁器によれば、タングステンブロンズ
型酸化物が、アルカリ土類金属元素のうちの少なくとも
１種を含む第３の元素と、ニオブおよびタンタルからな
る群のうちの少なくともニオブを含む第４の元素と、酸
素とからなるようにしたので、より優れた圧電特性を得
ることができる。

【００７０】更にまた、請求項９または請求項１０記載
の圧電磁器によれば、副成分として遷移金属元素および
希土類金属元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物
を、主成分の０．０１質量％以上１質量％以下の範囲内
で含有するようにしたので、焼結性を向上させることが
でき、圧電特性をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器を用いた
圧電共振子を表す構成図である。

【符号の説明】

１…圧電基板、１ａ，１ｂ…対向面、２，３…電極。

フロントページの続き (72)発明者石山保東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA04 AA05 AA20 AA21 AA25 BA10 CA01 CA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペロブスカイト型酸化物と、タングステ
ンブロンズ型酸化物とを含む組成物を含有し、前記組成物における前記タンブステンブロンズ型酸化物
の含有量は１ｍｏｌ％よりも少ないことを特徴とする圧
電磁器。
【請求項２】前記ペロブスカイト型酸化物は、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）を含む第１の
元素と、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群のう
ちの少なくともニオブを含む第２の元素と、酸素（Ｏ）とからなることを特徴とする請求項１記載の
圧電磁器。
【請求項３】前記ペロブスカイト型酸化物における前
記第２の元素に対する前記第１の元素の組成比（第１の
元素／第２の元素）は、モル比で０．９５以上１．０５
以下の範囲内であることを特徴とする請求項２記載の圧
電磁器。
【請求項４】前記ペロブスカイト型酸化物は、ナトリ
ウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）からなる群のうちの
少なくともナトリウムを含む第１の元素と、ニオブ（Ｎ
ｂ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群のうちの少なく
ともニオブを含む第２の元素と、酸素（Ｏ）とからな
り、前記第２の元素に対する前記第１の元素の組成比（第１
の元素／第２の元素）は、モル比で１以下であることを
特徴とする請求項１記載の圧電磁器。
【請求項５】前記第２の元素に対する前記第１の元素
の組成比（第１の元素／第２の元素）は、モル比で０．
９５以上であることを特徴とする請求項４記載の圧電磁
器。
【請求項６】前記第１の元素におけるカリウムの含有
量は、９０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項
２ないし請求項５のいずれかに記載の圧電磁器。
【請求項７】前記タングステンブロンズ型酸化物は、アルカリ土類金属元素のちの少なくとも１種を含む第３
の元素と、ニオブおよびタンタルからなる群のうちの少なくともニ
オブを含む第４の元素と、酸素とからなることを特徴とする請求項１ないし請求項
６のいずれかに記載の圧電磁器。
【請求項８】前記第３の元素は、マグネシウム（Ｍ
ｇ），カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ）お
よびバリウム（Ｂａ）からなるアルカリ土類金属元素群
のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項
７記載の圧電磁器。
【請求項９】前記組成物を主成分とし、更に、副成分
として、遷移金属元素および希土類金属元素のうちの少
なくとも１種を含む酸化物を、前記主成分に対して０．
０１質量％以上１質量％以下の範囲内で含有することを
特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の
圧電磁器。
【請求項１０】遷移金属としてマンガン（Ｍｎ）を含
む酸化物を含有することを特徴とする請求項９記載の圧
電磁器。