JP3419219B2 - 圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置 - Google Patents
圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置Info
- Publication number
- JP3419219B2 JP3419219B2 JP25155496A JP25155496A JP3419219B2 JP 3419219 B2 JP3419219 B2 JP 3419219B2 JP 25155496 A JP25155496 A JP 25155496A JP 25155496 A JP25155496 A JP 25155496A JP 3419219 B2 JP3419219 B2 JP 3419219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- ceramic composition
- piezoelectric ceramic
- molar ratio
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 28
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
- C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
- H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電磁器組成物及
びそれを圧電素子として用いた圧電装置に関するもので
あり、さらに詳しくは圧電センサ、圧電アクチュエータ
などの圧電装置に有用な圧電磁器組成物と、それを用い
た圧電センサ、圧電アクチュエータなどの圧電装置に関
する。
びそれを圧電素子として用いた圧電装置に関するもので
あり、さらに詳しくは圧電センサ、圧電アクチュエータ
などの圧電装置に有用な圧電磁器組成物と、それを用い
た圧電センサ、圧電アクチュエータなどの圧電装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】圧電磁器組成物を利用した圧電装置は多
岐に渡り、例えば圧電センサ、圧電アクチュエータ、セ
ラミックフィルタ、超音波振動子、超音波モータ、圧電
ブザーなどがある。このような圧電装置の製造工程にお
いては、実装技術の進歩にともない、圧電磁器が例えば
リフロー炉などの２００℃以上の高温中に置かれる場合
がある。また圧電装置の用途の拡大にともない、例えば
車載用の圧電センサや圧電アクチュエータなどのよう
に、より高温で安定に使用できる圧電装置の開発が進め
られている。このような背景から圧電磁器の耐熱性の向
上が求められている。
岐に渡り、例えば圧電センサ、圧電アクチュエータ、セ
ラミックフィルタ、超音波振動子、超音波モータ、圧電
ブザーなどがある。このような圧電装置の製造工程にお
いては、実装技術の進歩にともない、圧電磁器が例えば
リフロー炉などの２００℃以上の高温中に置かれる場合
がある。また圧電装置の用途の拡大にともない、例えば
車載用の圧電センサや圧電アクチュエータなどのよう
に、より高温で安定に使用できる圧電装置の開発が進め
られている。このような背景から圧電磁器の耐熱性の向
上が求められている。
【０００３】ところで、圧電磁器の耐熱性を向上させる
ためには、圧電磁器のキュリー点を高くすることと、圧
電磁器の電気抵抗を低下させることが有効であることが
知られている。圧電磁器の電気抵抗を低下させるのは、
キュリー点より低い温度で発生する焦電電荷によって生
じる逆電界のために分極が反転し、圧電特性が変化する
のを抑制する効果が得られるためである。
ためには、圧電磁器のキュリー点を高くすることと、圧
電磁器の電気抵抗を低下させることが有効であることが
知られている。圧電磁器の電気抵抗を低下させるのは、
キュリー点より低い温度で発生する焦電電荷によって生
じる逆電界のために分極が反転し、圧電特性が変化する
のを抑制する効果が得られるためである。
【０００４】一般に、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、Ｐ
ＺＴと称す）系圧電磁器にＣｒやＭｎを微量添加するこ
とにより、キュリー点をあまり下げずに電気抵抗を低下
させ得ることが知られている。しかしながら、ＣｒやＭ
ｎを添加すると圧電特性が低下するため、さらにＳｂや
Ｎｂを微量添加して、キュリー点がやや低下するものの
電気抵抗は低いままで圧電特性の低下を抑制していた。
ＺＴと称す）系圧電磁器にＣｒやＭｎを微量添加するこ
とにより、キュリー点をあまり下げずに電気抵抗を低下
させ得ることが知られている。しかしながら、ＣｒやＭ
ｎを添加すると圧電特性が低下するため、さらにＳｂや
Ｎｂを微量添加して、キュリー点がやや低下するものの
電気抵抗は低いままで圧電特性の低下を抑制していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の通り、ＰＺＴ系
材料にＣｒやＭｎを微量添加した従来の圧電磁器組成物
では、圧電特性が低下するという問題点を有していた。
又、ＣｒやＭｎとともにＳｂやＮｂを添加した従来の組
成物の場合、常温のある特定温度での圧電特性はある程
度向上するものの、圧電特性の温度による変化が大きい
という問題点を有していた。
材料にＣｒやＭｎを微量添加した従来の圧電磁器組成物
では、圧電特性が低下するという問題点を有していた。
又、ＣｒやＭｎとともにＳｂやＮｂを添加した従来の組
成物の場合、常温のある特定温度での圧電特性はある程
度向上するものの、圧電特性の温度による変化が大きい
という問題点を有していた。
【０００６】圧電装置は、その用途の拡大にともない、
より広い温度範囲で精度良く作動することが求められて
いる。そのためには圧電特性の温度による変化、即ち温
度変化率が小さいことが望ましい。圧電センサや圧電ア
クチュエータに用いる圧電磁器の場合、耐熱性が良好で
圧電特性を低下させることなく、圧電特性の温度変化率
を小さくする必要がある。なぜなら、圧電磁器の圧電特
性は、圧電センサの感度や圧電アクチュエータの変位量
などといった圧電装置の主要な機能を決定する重要な要
因であるからである。ところが、従来の圧電磁器では耐
熱性は改善されるものの、圧電特性が劣っていたりその
温度変化率が大きくて、圧電センサや圧電アクチュエー
タなどの圧電装置の作動精度を低下させる原因となって
いた。
より広い温度範囲で精度良く作動することが求められて
いる。そのためには圧電特性の温度による変化、即ち温
度変化率が小さいことが望ましい。圧電センサや圧電ア
クチュエータに用いる圧電磁器の場合、耐熱性が良好で
圧電特性を低下させることなく、圧電特性の温度変化率
を小さくする必要がある。なぜなら、圧電磁器の圧電特
性は、圧電センサの感度や圧電アクチュエータの変位量
などといった圧電装置の主要な機能を決定する重要な要
因であるからである。ところが、従来の圧電磁器では耐
熱性は改善されるものの、圧電特性が劣っていたりその
温度変化率が大きくて、圧電センサや圧電アクチュエー
タなどの圧電装置の作動精度を低下させる原因となって
いた。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上述のような問
題点を解消し、圧電特性が良好で、かつ、圧電特性の温
度変化率が小さく、しかもキュリー点が高く、電気抵抗
率が低い耐熱性に優れた圧電磁器組成物を提供すること
にある。又、この圧電磁器組成物を圧電素子として用い
た、雰囲気温度の変化に対して作動精度が安定した圧電
装置を提供することにある。
題点を解消し、圧電特性が良好で、かつ、圧電特性の温
度変化率が小さく、しかもキュリー点が高く、電気抵抗
率が低い耐熱性に優れた圧電磁器組成物を提供すること
にある。又、この圧電磁器組成物を圧電素子として用い
た、雰囲気温度の変化に対して作動精度が安定した圧電
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌ
ａ、Ｃｒ、Ｓｂ及びＯの元素で構成される圧電磁器組成
物において、ＬａのＰｂに対する含有量モル比をｘと
し、ＺｒのＰｂに対する含有量モル比をｙとした場合、
ｘ及びｙがｘｙ平面で点Ａ（ｘ＝０．００５，ｙ＝０．
５４）、Ｂ（ｘ＝０．００５，ｙ＝０．４６）、Ｃ（ｘ
＝０．０３，ｙ＝０．５０）、Ｄ（ｘ＝０．０３，ｙ＝
０．５８）を頂点とする四角形の線上を含む領域内にあ
り、かつＣｒのＰｂに対する含有量モル比をｚ、Ｓｂの
Ｐｂに対する含有量モル比をｗとした場合、ｚ及びｗが
それぞれ０．００８≦ｚ≦０．０２２、０．００８≦ｗ
≦０．０６７の範囲にあることを特徴とする。
め、本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌ
ａ、Ｃｒ、Ｓｂ及びＯの元素で構成される圧電磁器組成
物において、ＬａのＰｂに対する含有量モル比をｘと
し、ＺｒのＰｂに対する含有量モル比をｙとした場合、
ｘ及びｙがｘｙ平面で点Ａ（ｘ＝０．００５，ｙ＝０．
５４）、Ｂ（ｘ＝０．００５，ｙ＝０．４６）、Ｃ（ｘ
＝０．０３，ｙ＝０．５０）、Ｄ（ｘ＝０．０３，ｙ＝
０．５８）を頂点とする四角形の線上を含む領域内にあ
り、かつＣｒのＰｂに対する含有量モル比をｚ、Ｓｂの
Ｐｂに対する含有量モル比をｗとした場合、ｚ及びｗが
それぞれ０．００８≦ｚ≦０．０２２、０．００８≦ｗ
≦０．０６７の範囲にあることを特徴とする。
【０００９】又、圧電装置は、上記圧電磁器組成物を圧
電素子として用いたことを特徴とする。
電素子として用いたことを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電磁器組成物及
びそれを用いた圧電装置について、その実施の形態を実
施例に沿って説明する。
びそれを用いた圧電装置について、その実施の形態を実
施例に沿って説明する。
【００１２】まず、出発原料として、ＰｂＯ、Ｌａ2 Ｏ
3 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＳｂ2 Ｏ3 の
粉末を用意した。その後、ＬａのＰｂに対する含有量モ
ル比をｘ、ＺｒのＰｂに対する含有量モル比をｙ、Ｔｉ
のＰｂに対する含有量モル比を（１−ｙ）、ＣｒのＰｂ
に対する含有量モル比をｚ、ＳｂのＰｂに対する含有量
モル比をｗとした場合、ｘ、ｙ、ｚ及びｗがそれぞれ表
１のようになるようにＰｂＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、
ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＳｂ2 Ｏ3 の粉末を秤取し、
これに水を加えてボールミルを用いて湿式混合した。得
られた混合物を乾燥した後、８００〜９００℃で２時間
仮焼して混合粉末を得た。
3 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＳｂ2 Ｏ3 の
粉末を用意した。その後、ＬａのＰｂに対する含有量モ
ル比をｘ、ＺｒのＰｂに対する含有量モル比をｙ、Ｔｉ
のＰｂに対する含有量モル比を（１−ｙ）、ＣｒのＰｂ
に対する含有量モル比をｚ、ＳｂのＰｂに対する含有量
モル比をｗとした場合、ｘ、ｙ、ｚ及びｗがそれぞれ表
１のようになるようにＰｂＯ、Ｌａ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、
ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＳｂ2 Ｏ3 の粉末を秤取し、
これに水を加えてボールミルを用いて湿式混合した。得
られた混合物を乾燥した後、８００〜９００℃で２時間
仮焼して混合粉末を得た。
【００１３】
【表１】
【００１４】次に、この混合粉末に２．０〜５．０ｗｔ
％の酢酸ビニル系バインダーを混合し、９００〜１００
０Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した後、これらを１
１５０〜１２５０℃の温度で２時間焼成し、２０ｍｍ×
３０ｍｍ×１ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛系複
合ペロブスカイト化合物からなる角板を得た。この角板
を厚さ０．５ｍｍに研磨した後、その両主面に電極を形
成し、６０〜８０℃の絶縁オイル中で３０〜６０分間、
２〜３ＫＶ／ｍｍの電界で分極処理を行った。その後、
この角板を３×１３×０．５（厚さ）ｍｍの圧電素子と
なるようにカットした。
％の酢酸ビニル系バインダーを混合し、９００〜１００
０Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形した後、これらを１
１５０〜１２５０℃の温度で２時間焼成し、２０ｍｍ×
３０ｍｍ×１ｍｍ（厚さ）のチタン酸ジルコン酸鉛系複
合ペロブスカイト化合物からなる角板を得た。この角板
を厚さ０．５ｍｍに研磨した後、その両主面に電極を形
成し、６０〜８０℃の絶縁オイル中で３０〜６０分間、
２〜３ＫＶ／ｍｍの電界で分極処理を行った。その後、
この角板を３×１３×０．５（厚さ）ｍｍの圧電素子と
なるようにカットした。
【００１５】次に、この圧電素子の比誘電率（ε33 T ／
ε0 ）、圧電特性（ｋ31、−ｄ31）、−２０℃〜８０℃
間の電気容量の変化率（Ｃ−ＴＣ）、キュリー点及び電
気抵抗率（ρ）を測定した。なお、電気抵抗率（ρ）は
２００Ｖ／ｍｍの電界印加時の測定値である。この測定
結果を表２に示す。なお、表２において、＊印を付した
ものは本発明の範囲外のものであり、その他は本発明の
範囲内のものである。
ε0 ）、圧電特性（ｋ31、−ｄ31）、−２０℃〜８０℃
間の電気容量の変化率（Ｃ−ＴＣ）、キュリー点及び電
気抵抗率（ρ）を測定した。なお、電気抵抗率（ρ）は
２００Ｖ／ｍｍの電界印加時の測定値である。この測定
結果を表２に示す。なお、表２において、＊印を付した
ものは本発明の範囲外のものであり、その他は本発明の
範囲内のものである。
【００１６】
【表２】
【００１７】表１及び表２に示す通り、ＬａのＰｂに対
する含有量モル比をｘとし、ＺｒのＰｂに対する含有量
モル比をｙとた場合、ｘ及びｙがｘｙ平面で図１に示す
点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする四角形の線上を含む領域
内にあり、かつＣｒのＰｂに対する含有量モル比をｚ、
ＳｂのＰｂに対する含有量モル比をｗとした場合、ｚ及
びｗがそれぞれ０．００８≦ｚ≦０．０２２、０．００
８≦ｗ≦０．０６７の範囲にある本発明の範囲内の試料
は、圧電体としての電気特性に優れる。即ち、キュリー
点が２６０℃以上と非常に高く、電気抵抗が１０11Ω・
ｃｍ以下のオーダーと小さく、しかもｋ31が２５．３％
以上、−ｄ31が８９ｐＣ／Ｎ以上と圧電特性が良好で、
かつ電気容量の温度係数が０．２１５％／℃以下と小さ
い圧電磁器組成物が得られる。
する含有量モル比をｘとし、ＺｒのＰｂに対する含有量
モル比をｙとた場合、ｘ及びｙがｘｙ平面で図１に示す
点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする四角形の線上を含む領域
内にあり、かつＣｒのＰｂに対する含有量モル比をｚ、
ＳｂのＰｂに対する含有量モル比をｗとした場合、ｚ及
びｗがそれぞれ０．００８≦ｚ≦０．０２２、０．００
８≦ｗ≦０．０６７の範囲にある本発明の範囲内の試料
は、圧電体としての電気特性に優れる。即ち、キュリー
点が２６０℃以上と非常に高く、電気抵抗が１０11Ω・
ｃｍ以下のオーダーと小さく、しかもｋ31が２５．３％
以上、−ｄ31が８９ｐＣ／Ｎ以上と圧電特性が良好で、
かつ電気容量の温度係数が０．２１５％／℃以下と小さ
い圧電磁器組成物が得られる。
【００１８】一方、試料番号２１のように、ＬａのＰｂ
に対する含有量モル比ｘが図１中の線分ＣＤより大きい
領域では、キュリー点が著しく低下するため好ましくな
い。又、試料番号１、２のように、ｘが線分ＡＢより小
さい領域では、電気容量の温度係数が大きくなるため好
ましくない。
に対する含有量モル比ｘが図１中の線分ＣＤより大きい
領域では、キュリー点が著しく低下するため好ましくな
い。又、試料番号１、２のように、ｘが線分ＡＢより小
さい領域では、電気容量の温度係数が大きくなるため好
ましくない。
【００１９】又、試料番号１４、１８のように、Ｚｒの
Ｐｂに対する含有量モル比ｙが図１中の線分ＡＤより大
きい領域では、電気容量の温度係数が大きくなるため好
ましくない。又、試料番号１６、２０のように、ｙが線
分ＢＣより小さい領域では、圧電特性（ｋ31、−ｄ31）
が低下するため好ましくない。
Ｐｂに対する含有量モル比ｙが図１中の線分ＡＤより大
きい領域では、電気容量の温度係数が大きくなるため好
ましくない。又、試料番号１６、２０のように、ｙが線
分ＢＣより小さい領域では、圧電特性（ｋ31、−ｄ31）
が低下するため好ましくない。
【００２０】又、試料番号９のように、ＣｒのＰｂに対
する含有量モル比ｚが０．００８未満の場合は、電気抵
抗が大きくなり耐熱性の問題上好ましくない。又、試料
番号１１のように、ｚが０．０２２を超える場合は、圧
電特性（ｋ31、−ｄ31）が低下するため及び電気抵抗が
低下しすぎて分極が困難となる可能性があるので好まし
くない。
する含有量モル比ｚが０．００８未満の場合は、電気抵
抗が大きくなり耐熱性の問題上好ましくない。又、試料
番号１１のように、ｚが０．０２２を超える場合は、圧
電特性（ｋ31、−ｄ31）が低下するため及び電気抵抗が
低下しすぎて分極が困難となる可能性があるので好まし
くない。
【００２１】さらに、試料番号１０のように、ＳｂのＰ
ｂに対する含有量モル比ｗが０．００８未満の場合は、
圧電特性（ｋ31、−ｄ31）が低下するため好ましくな
い。又、試料番号１２のように、ｗが０．０６７を超え
る場合は、電気容量の温度係数が大きくなるため好まし
くない。
ｂに対する含有量モル比ｗが０．００８未満の場合は、
圧電特性（ｋ31、−ｄ31）が低下するため好ましくな
い。又、試料番号１２のように、ｗが０．０６７を超え
る場合は、電気容量の温度係数が大きくなるため好まし
くない。
【００２２】次に、以上得られた試料番号１、４、２２
の圧電磁器組成物を圧電素子として用いた圧電装置とし
て、圧電センサの１種である圧電振動ジャイロを作製
し、その感度の温度変化率を測定した。
の圧電磁器組成物を圧電素子として用いた圧電装置とし
て、圧電センサの１種である圧電振動ジャイロを作製
し、その感度の温度変化率を測定した。
【００２３】まず、圧電振動ジャイロの構成を図２及び
図３に基づき説明する。図２は、圧電振動ジャイロの斜
視図であり、図３はその断面図である。
図３に基づき説明する。図２は、圧電振動ジャイロの斜
視図であり、図３はその断面図である。
【００２４】圧電振動ジャイロ１０は振動子１２を含
み、振動子１２は三角柱状の振動体１３を含む。この振
動体１３は機械的な振動を生じる金属材料から形成され
る。この振動体１３の３つの側面中央には、圧電素子１
４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれ形成される。圧電素子
１４ａは圧電磁器からなる圧電体層１６ａを含み、この
圧電体層１６ａの両主面には、電極１８ａ及び２０ａが
それぞれ形成される。そして一方の電極２０ａが振動体
１３の側面に接着される。同様に圧電素子１４ｂ及び１
４ｃは圧電磁器からなる圧電体層１６ｂ及び１６ｃをそ
れぞれ含み、これら１６ｂ及び１６ｃの両主面には電極
１８ｂ、２０ｂ及び１８ｃ、２０ｃがそれぞれ形成され
る。そして、振動体１３の側面に、電極２０ｂ及び電極
２０ｃが接着され、振動子１２が形成される。その後、
振動子１２の振動体１３のノード点付近に支持部材２
２、２２が取り付けられ圧電振動ジャイロ１０が得られ
る。
み、振動子１２は三角柱状の振動体１３を含む。この振
動体１３は機械的な振動を生じる金属材料から形成され
る。この振動体１３の３つの側面中央には、圧電素子１
４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれ形成される。圧電素子
１４ａは圧電磁器からなる圧電体層１６ａを含み、この
圧電体層１６ａの両主面には、電極１８ａ及び２０ａが
それぞれ形成される。そして一方の電極２０ａが振動体
１３の側面に接着される。同様に圧電素子１４ｂ及び１
４ｃは圧電磁器からなる圧電体層１６ｂ及び１６ｃをそ
れぞれ含み、これら１６ｂ及び１６ｃの両主面には電極
１８ｂ、２０ｂ及び１８ｃ、２０ｃがそれぞれ形成され
る。そして、振動体１３の側面に、電極２０ｂ及び電極
２０ｃが接着され、振動子１２が形成される。その後、
振動子１２の振動体１３のノード点付近に支持部材２
２、２２が取り付けられ圧電振動ジャイロ１０が得られ
る。
【００２５】以上のような構成の圧電振動ジャイロ１０
を、圧電素子１４ａ、１４ｂ及び１４ｃに用いる圧電磁
器組成物として、表１の試料番号１、４、２２をそれぞ
れ用いて作製した。
を、圧電素子１４ａ、１４ｂ及び１４ｃに用いる圧電磁
器組成物として、表１の試料番号１、４、２２をそれぞ
れ用いて作製した。
【００２６】次に、得られた圧電振動ジャイロ１０の特
性を調べるために、図４に示すように、圧電素子１４ａ
及び１４ｂと圧電素子１４ｃとの間に発振回路源３０を
接続した。
性を調べるために、図４に示すように、圧電素子１４ａ
及び１４ｂと圧電素子１４ｃとの間に発振回路源３０を
接続した。
【００２７】この発振回路源３０からの信号によって、
圧電素子１４ａ、１４ｂが変位し振動体１３の振動が励
起される。この場合、振動体１３は圧電素子１４ｃが接
着された面に直交する方向に屈曲振動する。この状態で
は圧電素子１４ａ及び１４ｂに発生する出力電圧は同じ
大きさで同じ極性となるため、差動回路３２を用いて圧
電素子１４ａ及び１４ｂの出力電圧の差を測定すると、
その差は０となる。そして、振動体１３の軸を中心とし
て回転すると、コリオリ力により圧電素子１４ａ及び１
４ｂの出力電圧に差が生じる。この出力電圧の差を測定
することにより、圧電振動ジャイロ１０に加わった回転
角速度を検出することができる。
圧電素子１４ａ、１４ｂが変位し振動体１３の振動が励
起される。この場合、振動体１３は圧電素子１４ｃが接
着された面に直交する方向に屈曲振動する。この状態で
は圧電素子１４ａ及び１４ｂに発生する出力電圧は同じ
大きさで同じ極性となるため、差動回路３２を用いて圧
電素子１４ａ及び１４ｂの出力電圧の差を測定すると、
その差は０となる。そして、振動体１３の軸を中心とし
て回転すると、コリオリ力により圧電素子１４ａ及び１
４ｂの出力電圧に差が生じる。この出力電圧の差を測定
することにより、圧電振動ジャイロ１０に加わった回転
角速度を検出することができる。
【００２８】その後、この圧電振動ジャイロ１０を振動
体１３の軸を中心として一定の角速度で回転させている
状態で、雰囲気温度を−３０〜８０℃の範囲で変化させ
て、圧電素子１４ａ及び１４ｂの出力電圧の差を測定
し、雰囲気温度の変化による回転角速度の検出力（感
度）の変化を調べた。その結果を図５に示す。なお、図
５において、感度比は２５℃における感度を１００とし
た場合の相対比で示す。
体１３の軸を中心として一定の角速度で回転させている
状態で、雰囲気温度を−３０〜８０℃の範囲で変化させ
て、圧電素子１４ａ及び１４ｂの出力電圧の差を測定
し、雰囲気温度の変化による回転角速度の検出力（感
度）の変化を調べた。その結果を図５に示す。なお、図
５において、感度比は２５℃における感度を１００とし
た場合の相対比で示す。
【００２９】図５より、本発明の範囲内の圧電磁器組成
物を用いた圧電振動ジャイロ（試料番号４、２２）で
は、本発明の範囲外の圧電磁器組成物を用いたもの（試
料番号１）と比較して、回転角速度の感度の温度変化率
が広い温度範囲にわたって小さいことがわかる。これ
は、本発明の圧電磁器組成物が圧電振動ジャイロにおい
て角速度を検出するのに十分な圧電特性を有し、しかも
耐熱性に優れ、雰囲気温度の変化による圧電特性の変化
が小さいことによる効果である。
物を用いた圧電振動ジャイロ（試料番号４、２２）で
は、本発明の範囲外の圧電磁器組成物を用いたもの（試
料番号１）と比較して、回転角速度の感度の温度変化率
が広い温度範囲にわたって小さいことがわかる。これ
は、本発明の圧電磁器組成物が圧電振動ジャイロにおい
て角速度を検出するのに十分な圧電特性を有し、しかも
耐熱性に優れ、雰囲気温度の変化による圧電特性の変化
が小さいことによる効果である。
【００３０】なお、上記実施例においては、Ｐｂ、Ｌ
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｂ及びＯの元素を含む圧電磁
器組成物の場合について説明したが、この系にさらにＭ
ｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｗなどの成分を添加した圧電磁
器組成物についても同様の効果が得られることを確認し
ている。
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｂ及びＯの元素を含む圧電磁
器組成物の場合について説明したが、この系にさらにＭ
ｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｗなどの成分を添加した圧電磁
器組成物についても同様の効果が得られることを確認し
ている。
【００３１】又、上記実施例においては、圧電装置が圧
電振動ジャイロの場合について説明したが、本発明はこ
れのみに限定されるものではない。即ち、他の圧電セン
サや、圧電アクチュエータなど他の圧電装置において
も、本発明の圧電磁器組成物を圧電素子として用いるこ
とにより、雰囲気温度が変化しても安定した作動精度の
高い圧電装置を得ることができる。
電振動ジャイロの場合について説明したが、本発明はこ
れのみに限定されるものではない。即ち、他の圧電セン
サや、圧電アクチュエータなど他の圧電装置において
も、本発明の圧電磁器組成物を圧電素子として用いるこ
とにより、雰囲気温度が変化しても安定した作動精度の
高い圧電装置を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、キュリー点が高くて電気抵抗が低く、したがっ
て耐熱性に優れ、しかも圧電特性が良好でかつ圧電特性
の温度変化率の小さい圧電磁器組成物を得ることができ
る。
よれば、キュリー点が高くて電気抵抗が低く、したがっ
て耐熱性に優れ、しかも圧電特性が良好でかつ圧電特性
の温度変化率の小さい圧電磁器組成物を得ることができ
る。
【００３３】そして、この圧電磁器組成物を例えば圧電
センサなどの圧電装置に用いることにより、雰囲気温度
の変化に対して作動精度が高い圧電装置を得ることがで
きる。
センサなどの圧電装置に用いることにより、雰囲気温度
の変化に対して作動精度が高い圧電装置を得ることがで
きる。
【図１】本発明の圧電磁器組成物のＬａ及びＺｒの含有
量の範囲を示すｘｙ図である。
量の範囲を示すｘｙ図である。
【図２】本発明の一実施例を示す圧電振動ジャイロの斜
視図である。
視図である。
【図３】図２に示す圧電振動ジャイロの断面図である。
【図４】図２に示す圧電振動ジャイロを作動させるとき
の回路を示すブロック図である。
の回路を示すブロック図である。
【図５】圧電振動ジャイロの雰囲気温度の変化にともな
う感度の変化を示すグラフである。
う感度の変化を示すグラフである。
１０ 圧電振動ジャイロ
１２ 振動子
１３ 振動体
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 圧電素子
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電体層
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 電極
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電極
２２ 支持部材
３０ 発振回路源
３２ 差動回路
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/42 - 35/49
ＣＡ（ＳＴＮ)
ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｓｂ及
びＯの元素で構成される圧電磁器組成物において、 ＬａのＰｂに対する含有量モル比をｘとし、ＺｒのＰｂ
に対する含有量モル比をｙとした場合、ｘ及びｙがｘｙ
平面で点Ａ（ｘ＝０．００５，ｙ＝０．５４）、Ｂ（ｘ
＝０．００５，ｙ＝０．４６）、Ｃ（ｘ＝０．０３，ｙ
＝０．５０）、Ｄ（ｘ＝０．０３，ｙ＝０．５８）を頂
点とする四角形の線上を含む領域内にあり、かつＣｒの
Ｐｂに対する含有量モル比をｚ、ＳｂのＰｂに対する含
有量モル比をｗとした場合、ｚ及びｗがそれぞれ０．０
０８≦ｚ≦０．０２２、０．００８≦ｗ≦０．０６７の
範囲にあることを特徴とする、圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の圧電磁器組成物を圧電
素子として用いたことを特徴とする、圧電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25155496A JP3419219B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置 |
| PCT/JP1997/003217 WO1998013316A1 (en) | 1996-09-24 | 1997-09-12 | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric device made using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25155496A JP3419219B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1095666A JPH1095666A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3419219B2 true JP3419219B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=17224558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25155496A Expired - Lifetime JP3419219B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3419219B2 (ja) |
| WO (1) | WO1998013316A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006169032A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07280571A (ja) * | 1994-04-07 | 1995-10-27 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ用圧電セラミックおよび振動ジャイロ |
| JP3250928B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2002-01-28 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物 |
| JPH09124367A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物 |
| JP3320596B2 (ja) * | 1995-09-27 | 2002-09-03 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-09-24 JP JP25155496A patent/JP3419219B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-12 WO PCT/JP1997/003217 patent/WO1998013316A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1998013316A1 (en) | 1998-04-02 |
| JPH1095666A (ja) | 1998-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5217997B2 (ja) | 圧電磁器、振動子及び超音波モータ | |
| CN101291889A (zh) | 压电陶瓷组成物和压电陶瓷 | |
| EP1085585A2 (en) | Composition of piezoelectric porcelain | |
| US6503416B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic element using the same | |
| JP4903683B2 (ja) | 圧電磁器および圧電素子 | |
| JP3419219B2 (ja) | 圧電磁器組成物及びそれを用いた圧電装置 | |
| JP2007071757A (ja) | 振動体及びそれを用いた振動ジャイロ | |
| JP2001302349A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2627480B2 (ja) | 酸化物圧電材料 | |
| JP4001366B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP2004323325A (ja) | 圧電磁器およびそれを用いた圧電磁器素子 | |
| JP2957002B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| WO2024070626A1 (ja) | 無鉛圧電組成物、及び圧電素子 | |
| JP2964265B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP2001302350A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3775623B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP4001363B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3228648B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2003192434A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電素子 | |
| KR910007120B1 (ko) | 산화물 압전재료 | |
| JP3096917B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2004051417A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3802610B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH10287469A (ja) | 圧電材料 | |
| JPS6333311B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090418 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090418 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100418 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120418 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140418 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |