JPH09295864A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH09295864A JPH09295864A JP8107141A JP10714196A JPH09295864A JP H09295864 A JPH09295864 A JP H09295864A JP 8107141 A JP8107141 A JP 8107141A JP 10714196 A JP10714196 A JP 10714196A JP H09295864 A JPH09295864 A JP H09295864A
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Abstract
質係数Qmが小さく、比誘電率εrが小さく、耐熱性に
優れた圧電磁器組成物を提供する。 【解決手段】組成式を(Pb1-x-y Lx My ) a (Nb
b Crc Ybd Ale )f Tig Zr1-f-g O3 (ここ
でLはSr,Baのうち少なくとも一種、MはLa,C
e,Gd,Nd,Sm,Pr,Euのうち少なくとも一
種)と表わした時、x,y,a,b,c,d,e,f,
gが0.01≦x≦0.08、0.002≦y≦0.0
5、0.95≦a≦1.05、0.46≦b≦0.6
0、0.11≦c≦0.42、0.02≦d≦0.3
1、0.02≦e≦0.18、0.02≦f≦0.1
5、0.46≦g≦0.52、b+c+d+e=1.0
0を満足するものである。
Description
クフィルタ,セラミックレゾネータ,超音波応用振動
子,圧電ブザー,圧電点火ユニット,超音波モータ,圧
電ファン,圧電センサ,圧電アクチュエータに用いられ
る圧電磁器組成物に係わり、特に、アナログセルラーフ
ォン、デジタルセルラーフォン等の移動体通信機の第二
中間周波数フィルタに適する圧電磁器組成物に関する。
としては、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾ
ネータ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニ
ット,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電ア
クチュエータ等がある。
レゾネータ等の素子としては、PbZrO3 −PbTi
O3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
にNb2 O5 やMnO2 等の金属酸化物、Pb(Nb
2/3 Mg1/3 )O3 やPb(Nb2/3 Co1/3 )O3 等
の複合ペロブスカイト型酸化物を添加したり置換するこ
とにより圧電特性の向上が図られている。
性に優れた圧電磁器組成物として、Pb(Nb2/3 Co
1/3 )O3 −PbZrO3 −PbTiO3 系の組成物が
知られている。
ラミックレゾネータのような圧電部品においても、基板
等の表面に実装可能なように種々の条件に対応できるこ
とが要求されており、このような圧電部品においては、
部品を基板にリフロー半田付けする際、基板に実装され
た部品が230℃から300℃程度の高温に曝されるた
めに部品に組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求され
ている。
振動を利用した数百キロヘルツ帯のフィルターにおいて
は、電気機械結合係数Kpが大きく、機械的品質係数Q
mが小さく、かつ保証減衰量を大きくするために、比誘
電率εrが小さく、耐熱性に優れた材料が必要になる。
特にデジタルセルラーフォンでは、隣接チャンネルの雑
音防止のために保証帯域内でのフィルターの群遅延特性
を安定化することが要求されている。
上記したPb(Nb2/3 Co1/3 )O3 −PbZrO3
−PbTiO3 系の磁器組成物は、耐熱性が低くリフロ
ー半田付け前後の圧電特性や共振周波数の変化が大き
く、実用上の問題となっていた。また、熱衝撃試験後の
圧電特性や共振周波数の変化も大きいため、環境変化の
激しい車両搭載用通信装置などのフィルター等に用いた
場合、素子の特性変化によって安定した送受信ができな
くなるという問題があった。
いために、部分電極を形成して素子を形成する必要があ
り、また、機械的品質係数Qmが大きいために群遅延特
性が悪いという問題点があった。
係数Kpが大きく、更に機械的品質係数Qmが小さく、
比誘電率εrが小さく、耐熱性に優れた圧電磁器組成物
を提供することを目的とする。
r、Ti、Nb、Cr、Yb、Al、およびLa,C
e,Gd,Nd,Sm,Pr,Euのうち少なくとも一
種、並びにSr,Baのうち少なくとも一種を含む複合
ペロブスカイト型化合物であって、一定の組成を有する
ものは、電気機械結合係数Kpが大きく、機械的品質係
数Qmが小さく、比誘電率εrが小さく、耐熱性および
耐熱衝撃性に優れた圧電磁器組成物を得ることができる
ことを知見し、本発明に至った。
分としてPb、Zr、Ti、Nb、Cr、Yb、Alを
含むペロブスカイト型化合物であって、その組成式を
(Pb1-x-y Lx My ) a (Nbb Crc Ybd A
le ) f Tig Zr1-f-g O3 (ここで、LはSr,B
aのうち少なくとも一種、MはLa,Ce,Gd,N
d,Sm,Pr,Euのうち少なくとも一種)と表わし
た時、x,y,a,b,c,d,e,f,gが0.01
≦x≦0.08、0.002≦y≦0.05、0.95
≦a≦1.05、0.46≦b≦0.60、0.11≦
c≦0.42、0.02≦d≦0.31、0.02≦e
≦0.18、0.02≦f≦0.15、0.46≦g≦
0.52、b+c+d+e=1.00を満足するもので
ある。
PbTiO3 系の磁器組成物のZrおよびTiの一部を
Nb,Cr、Yb,Alで置換し、Pbの一部をSrお
よび/またはBaやLa,Ce,Gd,Nd,Sm,P
r,Euのうち少なくとも一種で置換することにより、
高い電気機械結合係数Kp、低い機械的品質係数Qm、
低い比誘電率εrを示すとともに、耐熱性を向上でき
る。
式を(Pb1-x-y Lx My ) a (Nbb Crc Ybd A
le ) f Tig Zr1-f-g O3 と表わした時、x,y,
a,b,c,d,e,f,gが0.01≦x≦0.0
8、0.002≦y≦0.05、0.95≦a≦1.0
5、0.46≦b≦0.60、0.11≦c≦0.4
2、0.02≦d≦0.31、0.02≦e≦0.1
8、0.02≦f≦0.15、0.46≦g≦0.5
2、b+c+d+e=1.00を満足するものである。
記の範囲に設定した理由について説明する。Aサイトの
aを0.95≦a≦1.05としたのは、aが0.95
未満の場合や1.05よりも大きい場合には電気機械結
合係数Kpが低下したり、耐熱性が低下するからであ
る。Aサイトのaは0.99≦a≦1.01であること
が特に望ましい。
0としたのは、bが0.46未満では機械的品質係数Q
mが大きくなり、bが0.60よりも大きい場合には比
誘電率εrが大きくなり耐熱性が低下するからである。
Nb量のbは0.52≦b≦0.58とすることが望ま
しい。
42としたのは、cが0.11未満の場合には耐熱性が
低下し、0.42よりも大きい場合には機械的品質係数
Qmが大きくなり群遅延時間特性が低下するからであ
る。Cr量のcは0.22≦c≦0.26であることが
望ましい。
たのは、dが0.02未満では機械的品質係数Qmが大
きく増加し、0.31よりも大きいと比誘電率εrが高
くなり耐熱性が劣化するからである。Yb量のdは0.
02≦d≦0.17とすることが望ましい。
たのは、eが0.02未満では比誘電率εrが大きくな
り、0.18よりも大きいと機械的品質係数Qmが大き
くなり過ぎるからである。Al量のeは0.02≦e≦
0.12とすることが望ましい。
への置換量fを0.02≦f≦0.15としたのは、f
が0.02未満では電気機械結合係数Kpが低下し、ま
た0.15よりも大きいと比誘電率εrが大きくなり、
また耐熱性が急激に低下するからである。(Nbb Cr
c Ybd Ale ) のBサイトへの置換量fは0.05≦
f≦0.07とすることが望ましい。
0.52としたのは、gが0.46未満の場合は比誘電
率εrが大きく、耐熱性が低下し、0.52よりも大き
い場合には電気機械結合係数Kpが低くなり過ぎるため
である。TiのZrへの置換量gは0.48≦g≦0.
51であることが望ましい。
を0.01≦x≦0.08としたのは、xが0.01未
満の場合は電気機械結合係数Kpが小さく、0.08よ
りも大きい場合には比誘電率εrが大きくなるためであ
る。Srおよび/ またはBaの置換量xは0.01≦x
≦0.015であることが望ましい。本発明では特にS
rで置換することが望ましい。
r,Euのうち少なくとも一種)の置換量yを0.00
2≦y≦0.05としたのは、yが0.002未満の場
合は電気機械結合係数Kpが小さくなり、0.05より
も大きい場合には比誘電率εrが高く、耐熱性が低下す
るためである。Mの置換量yは0.003≦y≦0.0
05であることが望ましい。
を(Pb1-x-y Lx My ) a (Nbb Crc Ybd Al
e ) f Tig Zr1-f-g O3 (ここで、LはSr,Ba
のうち少なくとも一種、MはLa,Gd,Nd,Sm,
Pr,Euのうち少なくとも一種)と表わした時、x,
y,a,b,c,d,e,f,gが0.01≦x≦0.
015、0.003≦y≦0.005、0.99≦a≦
1.01、0.52≦b≦0.58、0.22≦c≦
0.26、0.02≦d≦0.17、0.02≦e≦
0.12、0.05≦f≦0.07、0.48≦g≦
0.51を満足することが望ましい。
料としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、C
r2 O3 、Yb2 O3 、Al2 O3 およびLa,Ce,
Gd,Nd,Sm,Pr,Euのうち少なくとも一種の
酸化物、並びにSrCO3 および/またはBaCO3 の
各原料粉末を所定量秤量し、ZrO2 ボールをボールミ
ル等で10〜24時間湿式混合し、次いで、この混合物
を脱水、乾燥した後、800〜1000℃で1〜3時間
仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等で粉砕する。
合し、造粒後、所定圧力で成形して成形体を作製し、こ
れらを大気中において1200〜1350℃で0.5〜
4時間焼成することにより得られる。
ら希土類元素等の不可避不純物が混入する場合がある。
また、製造過程で、容器や粉砕ボール等からその成分が
混入する場合もある。
粉末としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、
Cr2 O3 、Yb2 O3 、Al2 O3 、SrCO3 およ
び/またはBaCO3 、La,Ce,Gd,Nd,S
m,Pr,Euのうち少なくとも一種の酸化物の各原料
粉末を、表1および表2に示すような組成となるように
所定量秤量し、ボールミルで12時間以上湿式混合し、
次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、950℃で3
時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで粉砕した。
VA)を混合し、造粒した。得られた粉末を1.5乃至
2t/cm2 の圧力で直径23mm、厚さ2mmの寸法
からなる円板形状にプレス成形した。さらに、これらの
成形体をMgO等からなる容器内に密閉し、大気中13
00乃至1350℃で2時間の条件で焼成した。
の円板を形成した。この円板の両主面にAgペーストを
600℃で焼付けることにより電極を形成し、80℃の
シリコンオイル中で3kv/mmの直流電圧を30分間
印加して分極処理した後、電気機械結合係数Kp、機械
的品質係数Qm、耐熱性を評価した。また、比誘電率ε
rをインピーダンスメータで求められた容量から計算し
て求めた。
mはインピーダンスメータで測定した共振周波数と***
振周波数の値から計算により求めた。耐熱性は、250
℃をピークとする半田リフロー炉を3回連続して通過さ
せる試験を行った際の、試験前の共振周波数fr1 と試
験後の共振周波数fr2 の値から、 fra =|(fr2 −fr1 )|/fr1 ×100 の式を用いて算出した変化率fra で評価した。これら
の結果を表3および表4に示す。
はMとしてGdを用い、試料No.56はMとしてSmを
用い、試料No.57はMとしてPrを用い、試料No.5
8はMとしてNdを用い、試料No.34はMとしてLa
を0.003と、Ceを0.002とを用い、試料No.
35はMとしてEuを用いた。その他の試料ではMとし
てLaを用いた。
い、試料No.33はLとしてBaを0.007、Srを
0.008用い、他はLとしてSrを用いた。
電磁器組成物は電気機械結合係数Kpが40%以上と大
きく、機械的品質係数Qmが200以下と低く、比誘電
率は1500以下と低く、また、耐熱試験によるfra
の変化が±0.1%以下と小さいことが判る。
bZrO3 −PbTiO3 系の磁器組成物のZrおよび
Tiの一部をNb,Cr、Yb,Alで置換し、Pbの
一部をSrおよび/またはBaやLa,Ce,Gd,N
d,Sm,Pr,Euのうち少なくとも一種で置換する
ことにより、高い電気機械結合係数Kp、低い機械的品
質係数Qm、低い比誘電率εrを示すとともに、耐熱性
を向上することができ、表面実装用圧電部品などの素子
として有効に用いられる圧電磁器組成物を得ることがで
きる。
Claims (1)
- 【請求項1】金属成分としてPb、Zr、Ti、Nb、
Cr、Yb、Alを含むペロブスカイト型化合物であっ
て、その組成式を (Pb1-x-y Lx My ) a (Nbb Crc Ybd A
le ) f Tig Zr1-f-gO3 (ここで、LはSr,Baのうち少なくとも一種、Mは
La,Ce,Gd,Nd,Sm,Pr,Euのうち少な
くとも一種)と表わした時、x,y,a,b,c,d,
e,f,gが 0.01 ≦x≦0.08 0.002≦y≦0.05 0.95 ≦a≦1.05 0.46 ≦b≦0.60 0.11 ≦c≦0.42 0.02 ≦d≦0.31 0.02 ≦e≦0.18 0.02 ≦f≦0.15 0.46 ≦g≦0.52 b+c+d+e=1.00 を満足することを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10714196A JP3761970B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10714196A JP3761970B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09295864A true JPH09295864A (ja) | 1997-11-18 |
JP3761970B2 JP3761970B2 (ja) | 2006-03-29 |
Family
ID=14451560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10714196A Expired - Fee Related JP3761970B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3761970B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005150694A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 圧電体膜、圧電素子、圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器 |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP10714196A patent/JP3761970B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005150694A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 圧電体膜、圧電素子、圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器 |
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JP3761970B2 (ja) | 2006-03-29 |
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