JP2006282411A - 圧電磁器組成物及び圧電素子 - Google Patents
圧電磁器組成物及び圧電素子 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明に係る圧電磁器組成物は、少なくともPb、Zr、Tiで構成されるペロブスカイト型構造を有し、Znを含有する。更に、Sr、Ba、Mg、Nb、W、Ni、Cu、Co、Fe、Mn群から選ばれた元素が少なくとも1種を含有していてもよい。
【選択図】 図5
Description
Pb(Ni1/3Nb2/3)ZrO3系、Pb(Mg1/3Nb2/3)(Ni1/3Nb2/3)TiZrO3系などが知られている(特許文献1、2参照)。
上述した課題を解決するため、本発明に係る圧電磁器組成物は、少なくともPb、Zr、Tiで構成されるペロブスカイト型構造を有する圧電磁器組成物であって、Znを含有する。
(Pb A-B Me B)[(Zn1/3 Nb2/3)a Ti b Zr c] O3・・・・・(1)
で表わされる酸化物を主成分とすることが好ましい。
上記組成式(1)において、A、B、a、b、cは
a+b+c=1、
0.98≦A≦1.02、
B≦0.12、
0.05≦a≦0.25、
0.35≦b≦0.5、及び、
0.38≦c≦0.48
を満たす範囲内の値である。MeはSr、Baから選ばれた少なくとも1種を表す。
(Pb A-B Me B)[(Mg1/3 Nb2/3)d (Zn1/3 Nb2/3)e Ti f Zr g] O3
・・・・・(2)
で表わされる酸化物を主成分とするものである。
上記組成式(2)において、A、B、d、e、f、gは
d+e+f+g=1、
0.98≦A≦1.02、
B≦0.12、
0.1≦d≦0.25、
0.05≦e≦0.25、及び、
0.2≦f≦0.5、及び、
0.15≦g≦0.6
を満たす範囲内の値である。MeはSr、Baの群から選ばれた少なくとも1種を表す。
まず、組成式(1)、(2)において、a及びeが、0.05≦a≦0.25、0.05≦e≦0.25を満たすことにより、低温での焼結性が良好になる。この範囲外では、焼結性が良好にならない。
図1は、試料の製造工程を示すフローチャートである。図1は単版圧電素子を製造する工程(図1の左分岐工程)と、積層型圧電素子を製造する工程(図1の右分岐工程)の2つの工程を含んでいる。積層型圧電素子の製造工程については、後述することとし、ここでは、単板圧電素子に相当する試料の製造工程(図1の左分岐工程)を説明する。
得られた評価用素子について、インピーダンスアナライザーにより、静電容量(c)、共振周波数(fr)、***振周波数(fa)を測定した。測定結果をもとに圧電歪定数(d31)を計算により求めた。磁器密度はアルキメデス法にて測定した。また、圧電磁器の20℃での抗電界は、強誘電体テストシステムを用いて測定し、試料の厚みあたりの抗電界として計算した。
図2は、Pb0.98(Ti0.475 Zr0.525)O3を主成分として、WO3を0.5質量%添加した組成に対し、ZnOの含有量を変化させたときの圧電磁器密度の変化を示す図である。横軸はZnOの含有量を示しており、縦軸は1050℃で焼成した圧電磁器の密度を示している。
(1)圧電素子の構造
本発明に係る圧電磁器組成物は、圧電トランス、圧電発音体、圧電センサ、圧電アクチュエータ、圧電超音波モータなどに好適なものである。図5は本発明に係る圧電磁器組成物を用いた積層型圧電素子の概念的一例を示す断面図、図6は図5に示した積層型圧電素子の内部電極配置を示す図、図7は図6に示した内部電極と対となる他の内部電極の配置を示す図である。図5〜図7を参照すると、本発明に係る圧電磁器組成物を用いて形成された圧電磁器素体1の内部に、多数の内部電極21、22が埋設されている。
上述した積層型圧電素子は、図1の右分岐工程によって製造される。分岐工程に入る前の工程、つまり、原料の準備から圧電磁器組成物を得るまでの工程は、先に述べた単板圧電素子の試料を製造する場合と同じである。この工程において、実施例の組成として、試料No.7及び試料No.25の組成を選択し、比較例の組成として、試料No.7及び試料No.25において、WO3のみ無添加(表1、2においてWO3=0)の組成とした。
上述した積層型圧電素子について、素子反りの評価と、耐湿負荷試験による評価を行なった。
21 内部電極
22 内部電極
31 端子電極
32 端子電極
Claims (5)
- 少なくともPb、Zr、Tiで構成されるペロブスカイト型構造を有する圧電磁器組成物であって、Znを含有する圧電磁器組成物。
- 請求項1に記載された圧電磁気組成物であって、更に、Sr、Ba、Mg、Nb、W、Ni、Cu、Co、Fe、Mnの群から選ばれた元素の少なくとも1種を含有する圧電磁器組成物。
- 請求項1又は2に記載された圧電磁器組成物であって、下記基本組成式、
(Pb A-B Me B)[(Zn1/3 Nb2/3)a Ti b Zr c] O3
(但し、A、B、a、b、cは
a+b+c=1、
0.98≦A≦1.02、
B≦0.12、
0.05≦a≦0.25、
0.35≦b≦0.5、及び、
0.38≦c≦0.48
を満たす範囲内の値であり、MeはSr、Baから選ばれた少なくとも1種を表す。)
の酸化物を主成分とし、この主成分1モルの質量に対し、副成分としてWを、WO3に換算して0.1〜1.0質量%含有し、さらに主成分1モルの質量に対し、副成分としてFe、Co、Ni、Cu、Mnうちから選ばれた少なくとも1種を、NiO、CoO、Fe3O3、CuO、MnOに換算して0.8質量%以下の範囲で含有する、
圧電磁器組成物。 - 請求項1又は2に記載された圧電磁気組成物であって、
下記基本組成式、
(Pb A-B Me B)[(Mg1/3 Nb2/3)d (Zn1/3 Nb2/3)e Ti f Zr g] O3
(但し、A、B、d、e、f、gは
d+e+f+g=1、
0.98≦A≦1.02、
B≦0.12、
0.1≦d≦0.25、
0.05≦e≦0.25、
0.2≦f≦0.5、及び、
0.15≦g≦0.6
を満たす範囲内の値であり、MeはSr、Baの群から選ばれた少なくとも1種を表す。)
の酸化物を主成分とし、この主成分1モルの質量に対し、副成分としてWをWO3に換算して0.1〜1.0質量%含有し、さらに主成分1モルの質量に対し、副成分としてFe、Co、Ni、Cu、Mnうちから選ばれた少なくとも1種を、NiO、CoO、Fe3O3、CuO、MnOに換算して、0.8質量%以下の範囲で含有する、
圧電磁器組成物。 - 圧電磁器と、電極とを有する圧電素子であって、
前記圧電磁器は、請求項1乃至4の何れかに記載された圧電磁器組成物で構成され、
前記電極は、前記圧電磁器に備えられている、
圧電素子。
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