JPH0517219A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0517219A JPH0517219A JP3188042A JP18804291A JPH0517219A JP H0517219 A JPH0517219 A JP H0517219A JP 3188042 A JP3188042 A JP 3188042A JP 18804291 A JP18804291 A JP 18804291A JP H0517219 A JPH0517219 A JP H0517219A
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Abstract
経時変化が小さい圧電性材料を得ることを目的とする。 【構成】 aPb(Yb1/2 Nb1/2 )O3 −bPb
(Mg1/2 W1/2 )O3 −cPbTiO3 −dPbZr
O3 (ただし、0.01≦a≦0.20, 0.01≦b≦
0.200≦c≦0.70, 0.28≦d≦0.9
8, a+b+c+d=1)で表される圧電性磁器組成
物。
Description
し、特に、セラミックフィルタ、セラミック発振子、セ
ラミックディスクリミネータ、表面弾性波素子などに用
いる圧電磁器組成物に関するものである。
元系のPbTiO3−PbZrO3 (PZT)にBi2
O3 ,Cr2 O3 ,MnO2 ,ZnO等の添加物を加え
て、圧電特性の改善を図ることが試みられている。その
他、三元系のPbTiO3 −PbZrO3 −Pb(Mn
1/3 Nb2/3 )O3 系、PbTiO3 −PbZrO3 −
Pb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 系等の圧電磁器組成物も
開発されている。また、Pb(Ni1/3 Nb2/3 )O3
−PbTiO3 −PbZrO3 系組成物も提案されてい
る(特公昭45−37907号公報等参照)。
来の圧電磁器組成物は耐熱性、経時変化特性等に大きな
問題を有していた。従来の圧電磁器組成物からなる圧電
素子、例えば、Pb(Ni1/3 Nb2/3 )O3 −PbT
iO3 −PbZrO3 系のPb{(Ni1/3 Nb2/3 )
0.09Ti0.47Zr0.46}O3 からなる素子の耐熱性にお
いて、圧電素子を加熱していくと、図1の破線で示すよ
うに、キュリー点よりも100℃以上低い温度の200
℃位から徐々に熱による脱分極を起こし、圧電特性に関
する電気機械結合係数の劣化が始まる。このため圧電素
子の使用上限温度はキュリー点よりはるかに低い200
℃付近に限定されていた。この原因としては第3成分の
固溶によってキュリー点が低下してしまうことと、材料
が本質的に脱分極を起こし易いことが上げられる。一方
で、近年電子部品のチップ化が進み、小型の表面実装が
可能な圧電素子すなわちセラミックフィルタ、セラミッ
ク発振子、ディスクリミネータ、トラップ等が開発され
ている。従来のリード付樹脂モールド素子や金属ケース
に封入された素子では、はんだ付け実装時に圧電セラミ
ックスの温度上昇は200℃程度に抑えられていたが、
これらのチップ素子でははんだ付けの時に圧電セラミッ
クスも300℃程度の高温にさらされるようになった。
従って、従来の圧電磁器組成物からは耐熱性において信
頼性の高いチップ部品を作ることは不可能であった。
題がある。圧電セラミックスを分極処理してからの経過
時間を横軸に対数目盛りでとり、共振周波数の変化率を
縦軸にとり、図2に破線で示した。この例からわかるよ
うに、従来の材料は0.5%/time decade 程度の経時
変化を示している。この現象は、フィルターや発振子と
して加工した後でその周波数が初期の値から大きく変動
してしまうため、大きな問題となっていた。
もので、その目的とするところは、電気機械結合係数及
び耐熱性が高く、しかも経時変化が小さい圧電性材料を
得ることができる圧電磁器組成物を提供することにあ
る。
成物は、 aPb(Yb1/2 Nb1/2 )O3 −bPb(Mg1/2 W
1/2 )O3 −cPbTiO3 −dPbZrO3 (ただし、0.01≦a≦0.20, 0.01≦b≦
0.20 0≦c≦0.70, 0.28≦d≦0.98 a+
b+c+d=1)で表されることを特徴とする。
上記範囲に限定した理由は次の通りである。Pb(Yb
1/2 Nb1/2 )O3 が0.01(モル分率、以下同じ)
未満では所望の高い電気機械結合係数が得られない。ま
た、0.20を超えると、かえって耐熱性が低下する。
そのため、0.01≦a≦0.20とした。Pb(Mg
1/2 W1/2 )O3 が0.01未満では所望の高い機械的
品質係数が得られない。また、0.20を超えると耐熱
性が低下する。そのため、0.01≦b≦0.20とし
た。PbTiO3 が0.70を超えると所望の高い電気
機械結合係数が得られないので、cを0.7以下とし
た。PbZrO3 が0.28未満では所望の高い電気機
械結合係数が得られない。また、0.98を超えると、
a又はbが0.01未満となり、第3成分、及び第4成
分のPb(Yb1/2 Nb1/2 )O3 及びPb(Mg1/2
W1/2 )O3 を添加する効果が出ず、共振周波数の経時
変化と耐熱性の向上が図れない。そのため、PbZrO
3 を0.28≦d≦0.98とした。
第3成分、及び第4成分のPb(Yb1/2 Nb1/2 )O
3 及びPb(Mg1/2 W1/2 )O3 を含ませて構成した
ので、これらの成分の相互作用により、キュリー点が、
従来組成のように大きく低下することがなく、300℃
程度のキュリー点を有し、しかもキュリー点直下まで電
気機械結合係数が大きく劣化することがなく、高い耐熱
性を持っている。また共振周波数の経時変化について
も、0.1%/time decade以下の高安定な圧電素子を
得ることができる。しかも、組成比を選ぶことによりK
p>60%、εr>1000の優れた圧電材料を実現す
ることができる。本発明に係る圧電磁器組成物から、上
記のように共振周波数の経時変化と耐熱性を向上させる
ので、圧電特性にすぐれ、耐熱性が高く、しかも経時変
化が小さい圧電材料を得ることができる。
出発原料として、PbO,Yb2 O3 ,Nb2 O5 ,M
gO,WO3 ,TiO2 及びZrO2 を使用し、これら
の粉末を表1に示す組成になるように秤量した。この原
料粉末を湿式混合して乾燥した後、700〜900℃で
仮焼した。次いで有機系バインダーを加え、湿式粉砕し
て整粒した後、成形圧1ton /cm2 で成形した。成形
体を1000〜1250℃で焼成した。焼成により得ら
れた磁器の両主面に焼付け電極を形成し、50〜80℃
の絶縁油中において2〜3KV/mmの電圧で30分間
分極処理した。
て、それぞれ誘電率(εr)、径方向の電気機械結合係
数(Kp)、及び機械的品質係数(Qm)を測定した。
また、耐熱温度は試料を3分間保持してKpの値が初期
値に対して90%以上の値を示す温度の中での最高温度
である。測定の結果を表2に示すとともに、図1に、試
料No.1の組成物の温度と電気機械結合係数の関係を
実線で示し、図2に、試料No.1の組成物の共振周波
数の経時変化の関係を実線で示した。この結果から明ら
かなように、キュリー点が従来組成物のように大きく低
下することがなく、300℃程度のキュリー点を有し、
しかもキュリー点直下まで電気機械結合係数が大きく劣
化することがなく、高い耐熱性を持っている。また、共
振周波数の経時変化についても、0.1%/time decad
e 以下の高安定である。しかも、Kp>60%、εr>
1000の優れた圧電性材料を得ることができる。な
お、表中の試料No.欄の*は、本発明の範囲外の組成
であることを示す。圧電特性はインピーダンス測定機に
より共振周波数及び***振周波数を測定し、計算により
求めた。
に係る圧電磁器組成物からなる圧電性材料は、キュリー
点が従来組成のように大きく低下することがなく、30
0℃程度のキュリー点を有し、しかもキュリー点直下ま
で電気機械結合係数が大きく劣化することがなく、高い
耐熱性を持っている。また、共振周波数の経時変化につ
いても、0.1%/time decade 以下の高安定な圧電素
子を得ることができる。しかも、組成比を選ぶことによ
りKp>60%、εr>1000の優れた圧電性材料を
実現することができる。このように本発明による圧電磁
器組成物を用いた圧電材料は、大きな電気機械結合係
数、高い耐熱性、及び小さな経時変化を有する。
性を比較するグラフである。
波数の変化率を比較するグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】aPb(Yb1/2 Nb1/2 )O3 −bPb
(Mg1/2 W1/2 )O3 −cPbTiO3 −dPbZr
O3 (ただし、0.01≦a≦0.20, 0.01≦b≦
0.20 0≦c≦0.70, 0.28≦d≦0.98, a+
b+c+d=1)で表される圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3188042A JP2910339B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3188042A JP2910339B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0517219A true JPH0517219A (ja) | 1993-01-26 |
JP2910339B2 JP2910339B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=16216664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3188042A Expired - Lifetime JP2910339B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2910339B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5527481A (en) * | 1993-12-27 | 1996-06-18 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3188042A patent/JP2910339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5527481A (en) * | 1993-12-27 | 1996-06-18 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2910339B2 (ja) | 1999-06-23 |
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