JP2003012369A - 圧電体磁器組成物 - Google Patents
圧電体磁器組成物Info
- Publication number
- JP2003012369A JP2003012369A JP2001199031A JP2001199031A JP2003012369A JP 2003012369 A JP2003012369 A JP 2003012369A JP 2001199031 A JP2001199031 A JP 2001199031A JP 2001199031 A JP2001199031 A JP 2001199031A JP 2003012369 A JP2003012369 A JP 2003012369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- piezoelectric
- composition
- perovskite structure
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた圧電諸特性を有すると共に、低温での
焼成が可能で、ＡｇまたはＡｇリッチなＡｇ−Ｐｄのよ
うな比較的安価な電極材料と同時に焼成できる圧電体磁
器組成物を提供する。 【解決手段】 少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及び
Ｚｎの５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を有す
る複合酸化物を主成分とし、副成分としてＭｎ及びＣｄ
を含有し、好ましくは平均粒子径0.7μｍの原料粉末を
焼成してなることを特徴とする圧電体磁器組成物。
焼成が可能で、ＡｇまたはＡｇリッチなＡｇ−Ｐｄのよ
うな比較的安価な電極材料と同時に焼成できる圧電体磁
器組成物を提供する。 【解決手段】 少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及び
Ｚｎの５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を有す
る複合酸化物を主成分とし、副成分としてＭｎ及びＣｄ
を含有し、好ましくは平均粒子径0.7μｍの原料粉末を
焼成してなることを特徴とする圧電体磁器組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電体磁器組成物、
特に積層型圧電素子の材料として有用な圧電体磁器組成
物に関する。
特に積層型圧電素子の材料として有用な圧電体磁器組成
物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電体磁器組成物を用いた電子デ
バイスの応用分野は益々広がりを見せており、通信やメ
カトロニクス等の分野では、小型化及び低電圧駆動への
要求が高まっている。この要求に応えるため、圧電磁器
組成物を含む薄層グリーンシート上に内部電極用の導体
ペーストを印刷し、積層一体化した後、同時焼成した積
層型素子が種々開発され実用化されてきている。
バイスの応用分野は益々広がりを見せており、通信やメ
カトロニクス等の分野では、小型化及び低電圧駆動への
要求が高まっている。この要求に応えるため、圧電磁器
組成物を含む薄層グリーンシート上に内部電極用の導体
ペーストを印刷し、積層一体化した後、同時焼成した積
層型素子が種々開発され実用化されてきている。
【０００３】これらの電子デバイス用の圧電体磁器組成
物の特性としては電気機械結合係数（ｋｒ）、機械的品
質係数（Ｑｍ）が大きいことが望ましい。この目的に合
致する圧電体磁器組成物としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ
3−ＰｂＴｉＯ3固溶体）系やＰＴ（正方晶系ＰｂＴｉＯ
3）系等のペロブスカイト構造を有する強誘電体がよく
知られている。
物の特性としては電気機械結合係数（ｋｒ）、機械的品
質係数（Ｑｍ）が大きいことが望ましい。この目的に合
致する圧電体磁器組成物としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ
3−ＰｂＴｉＯ3固溶体）系やＰＴ（正方晶系ＰｂＴｉＯ
3）系等のペロブスカイト構造を有する強誘電体がよく
知られている。
【０００４】しかしながら、ＰＺＴ系やＰＴ系の圧電磁
器組成物は、一般に焼結温度が1200〜1400℃と高温であ
る。このため、圧電磁器組成物を電極と同時焼成して一
体化するためには、電極材料が、上記の焼成温度に耐え
得る高価なＰｔやＰｄ等に限定される。また、高い焼成
温度に対応した設備も必要となる。この結果、安価な製
品を提供することができなかった。
器組成物は、一般に焼結温度が1200〜1400℃と高温であ
る。このため、圧電磁器組成物を電極と同時焼成して一
体化するためには、電極材料が、上記の焼成温度に耐え
得る高価なＰｔやＰｄ等に限定される。また、高い焼成
温度に対応した設備も必要となる。この結果、安価な製
品を提供することができなかった。
【０００５】この問題を解決するため、ＰＺＴ系組成物
に他の金属化合物を加えて焼結温度を下げる努力がなさ
れている。例えば、特開平2-303081号公報には、Ｐｂ
（Ｎｉ 1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3に
Ｐｂ（Ｃｕ1/2Ｗ1/2）Ｏ3を添加した組成物が記載され
ている。しかし、上記の系では電気機械結合定数等の圧
電特性が劣化する。そこで、低温焼結性と圧電特性を両
立させる系も検討され、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3に、Ｍ
ｎまたはＣｒのいずれか、及びＷを加えた磁器組成物
（特開平9-169566号公報）、ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3
−Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｓｂ2 /3）Ｏ3にＢｉ及びＦｅを添加し
た組成物（特開2000-86341号公報）等が提案されてい
る。しかし、前者の焼成温度は1100℃以上であり、後者
でも９６０℃での長時間焼成を必要とする。このため、
安価なＡｇ（融点：９６０℃）を電極材料として用い同
時焼成により積層圧電体を形成することは未だ困難であ
った。
に他の金属化合物を加えて焼結温度を下げる努力がなさ
れている。例えば、特開平2-303081号公報には、Ｐｂ
（Ｎｉ 1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3に
Ｐｂ（Ｃｕ1/2Ｗ1/2）Ｏ3を添加した組成物が記載され
ている。しかし、上記の系では電気機械結合定数等の圧
電特性が劣化する。そこで、低温焼結性と圧電特性を両
立させる系も検討され、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3に、Ｍ
ｎまたはＣｒのいずれか、及びＷを加えた磁器組成物
（特開平9-169566号公報）、ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3
−Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｓｂ2 /3）Ｏ3にＢｉ及びＦｅを添加し
た組成物（特開2000-86341号公報）等が提案されてい
る。しかし、前者の焼成温度は1100℃以上であり、後者
でも９６０℃での長時間焼成を必要とする。このため、
安価なＡｇ（融点：９６０℃）を電極材料として用い同
時焼成により積層圧電体を形成することは未だ困難であ
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術における上述の問題点を解消することにあり、具体
的には、比較的安価なＡｇまたはＡｇリッチなＡｇ／Ｐ
ｄを内部電極材料として利用可能とする、低温焼結性を
有し、なおかつ、電気機械結合係数（ｋｒ）、機械的品
質係数（Ｑｍ）等の圧電特性に優れた圧電体磁器組成物
を提供することにある。
技術における上述の問題点を解消することにあり、具体
的には、比較的安価なＡｇまたはＡｇリッチなＡｇ／Ｐ
ｄを内部電極材料として利用可能とする、低温焼結性を
有し、なおかつ、電気機械結合係数（ｋｒ）、機械的品
質係数（Ｑｍ）等の圧電特性に優れた圧電体磁器組成物
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手投】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ
及びＺｎの５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を
有する複合酸化物を主成分とした系について検討した。
その結果、副成分としてＭｎ及びＣｄ元素を添加するこ
とにより、低温焼成と良好な圧電特性とを同時に実現し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
め、本発明者らは、少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ
及びＺｎの５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を
有する複合酸化物を主成分とした系について検討した。
その結果、副成分としてＭｎ及びＣｄ元素を添加するこ
とにより、低温焼成と良好な圧電特性とを同時に実現し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、本発明は以下の圧電体磁器組成
物を提供する。 （１） 少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの
５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を有する複合
酸化物を主成分とし、副成分としてＭｎ元素を含む圧電
体磁器組成物において、Ｃｄ元素を含有することを特徴
とする圧電体磁器組成物。 （２） ＣｄＯに換算して0.3〜1.5質量％のＣｄを含有
する前記１に記載の圧電体磁器組成物。 （３） ＭｎＯ2に換算して0.05〜0.75質量％のＭｎを
含有する前記１または２に記載の圧電体磁器組成物。 （４） 前記複合酸化物を一般式ＡＢＯ3（Ａ、Ｂはペ
ロブスカイト構造を構成する金属元素）で表したとき、
化学量論的に該複合酸化物のＡサイトに含まれるべき値
を超える量のＰｂ元素を含むことを特徴とする前記１〜
３のいずれかに記載の圧電体磁器組成物。 （５） 前記金属元素を含む原料粉末として平均粒子径
が0.7μｍ以下である微粉末を用いる前記１〜４のうち
いずれかに記載の圧電体磁器組成物。
物を提供する。 （１） 少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの
５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を有する複合
酸化物を主成分とし、副成分としてＭｎ元素を含む圧電
体磁器組成物において、Ｃｄ元素を含有することを特徴
とする圧電体磁器組成物。 （２） ＣｄＯに換算して0.3〜1.5質量％のＣｄを含有
する前記１に記載の圧電体磁器組成物。 （３） ＭｎＯ2に換算して0.05〜0.75質量％のＭｎを
含有する前記１または２に記載の圧電体磁器組成物。 （４） 前記複合酸化物を一般式ＡＢＯ3（Ａ、Ｂはペ
ロブスカイト構造を構成する金属元素）で表したとき、
化学量論的に該複合酸化物のＡサイトに含まれるべき値
を超える量のＰｂ元素を含むことを特徴とする前記１〜
３のいずれかに記載の圧電体磁器組成物。 （５） 前記金属元素を含む原料粉末として平均粒子径
が0.7μｍ以下である微粉末を用いる前記１〜４のうち
いずれかに記載の圧電体磁器組成物。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電体磁器組成物
について説明する。本発明の圧電体磁器組成物は、少な
くともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の金属元
素を含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物を主成
分とし、副成分としてＭｎ元素を含む圧電体磁器組成物
においてＣｄ元素を含有させたものである。ペロブスカ
イト型酸化物は、一般にＡＢＯ3の結晶構造で表現され
る。Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎを含む系では、基
本的には、ＡサイトがＰｂ（Ｐｂ2+）によって、Ｂサイ
トがＺｒ（Ｚｒ4+），Ｔｉ（Ｔｉ4+），Ｎｂ（Ｎｂ5+）
及びＺｎ（Ｚｎ2+）によって占められる。上記の各元素
を含むペロブスカイト型複合酸化物は、典型的には、α
Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−βＰｂＴｉＯ3−γＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数α，β，γはモル分率であり、α＋
β＋γ＝１）であるが、Ｍｎを含加えた組成において９
００℃〜１１００℃で焼結可能であれば他のペロブスカ
イト型複合酸化物の組合せでもよい。α，β及びγの好
適範囲は、例えば、αが0.01〜0.5、βが0〜0.9、γが0
〜0.9程度の範囲（より好適な各成分の比は特公昭44-17
344号公報参照）である。
について説明する。本発明の圧電体磁器組成物は、少な
くともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の金属元
素を含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物を主成
分とし、副成分としてＭｎ元素を含む圧電体磁器組成物
においてＣｄ元素を含有させたものである。ペロブスカ
イト型酸化物は、一般にＡＢＯ3の結晶構造で表現され
る。Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎを含む系では、基
本的には、ＡサイトがＰｂ（Ｐｂ2+）によって、Ｂサイ
トがＺｒ（Ｚｒ4+），Ｔｉ（Ｔｉ4+），Ｎｂ（Ｎｂ5+）
及びＺｎ（Ｚｎ2+）によって占められる。上記の各元素
を含むペロブスカイト型複合酸化物は、典型的には、α
Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−βＰｂＴｉＯ3−γＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数α，β，γはモル分率であり、α＋
β＋γ＝１）であるが、Ｍｎを含加えた組成において９
００℃〜１１００℃で焼結可能であれば他のペロブスカ
イト型複合酸化物の組合せでもよい。α，β及びγの好
適範囲は、例えば、αが0.01〜0.5、βが0〜0.9、γが0
〜0.9程度の範囲（より好適な各成分の比は特公昭44-17
344号公報参照）である。
【００１０】副成分として含有させるＭｎ元素は、主と
して上に挙げた主構成元素の一部を置換するものである
が、結晶粒界等に存在してもよい。Ｍｎの含有量は、通
常、ＭｎＯ2に換算して組成物全体の0.05〜0.75質量％
程度である。Ｍｎ含有量がこの範囲から外れると低温で
の焼成と良好な圧電特性を両立させることができない。
して上に挙げた主構成元素の一部を置換するものである
が、結晶粒界等に存在してもよい。Ｍｎの含有量は、通
常、ＭｎＯ2に換算して組成物全体の0.05〜0.75質量％
程度である。Ｍｎ含有量がこの範囲から外れると低温で
の焼成と良好な圧電特性を両立させることができない。
【００１１】本発明の圧電体磁器組成物では、さらにＣ
ｄ元素を含有させる。これにより、圧電特性の劣化を招
くことなく９００〜９５０℃程度での焼成が可能とな
る。Ｃｄの含有量は、好ましくは組成物全体の0.3〜1.5
質量％の範囲である。Ｃｄ含有量がこの範囲を外れる
と、圧電特性の改善において十分な効果が得られない。
ｄ元素を含有させる。これにより、圧電特性の劣化を招
くことなく９００〜９５０℃程度での焼成が可能とな
る。Ｃｄの含有量は、好ましくは組成物全体の0.3〜1.5
質量％の範囲である。Ｃｄ含有量がこの範囲を外れる
と、圧電特性の改善において十分な効果が得られない。
【００１２】本発明の圧電体磁器組成物は、例えば、各
元素を含む原料粉末を目的組成から計算される適正な量
比で混合して焼成することにより製造できる。この際、
Ｐｂを過剰に添加することが好ましい。例えば、前記の
αＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ 3−βＰｂＴｉＯ3−γＰｂ
ＺｒＯ3において、Ｚｎ：（１／３）αモル、Ｎｂ：
（２／３）αモル、Ｔｉ：βモル、Ｚｒ：γモルに対
し、Ｐｂの化学量論からの必要量（ｍ0）は１モルであ
るが、この値よりも過剰量（ｍ1）を添加する。これに
より圧電特性がさらに改善される。
元素を含む原料粉末を目的組成から計算される適正な量
比で混合して焼成することにより製造できる。この際、
Ｐｂを過剰に添加することが好ましい。例えば、前記の
αＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ 3−βＰｂＴｉＯ3−γＰｂ
ＺｒＯ3において、Ｚｎ：（１／３）αモル、Ｎｂ：
（２／３）αモル、Ｔｉ：βモル、Ｚｒ：γモルに対
し、Ｐｂの化学量論からの必要量（ｍ0）は１モルであ
るが、この値よりも過剰量（ｍ1）を添加する。これに
より圧電特性がさらに改善される。
【００１３】各元素を含む原料としては、例えば、それ
ぞれの酸化物、焼成温度以下で熱分解する炭酸塩等を用
いることができる。２以上の元素を含有する複合酸化物
を用いてよい。複合酸化物の例としては、ＰｂＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/ 3Ｎｂ2/3）Ｏ3等の主
要構成成分からなるペロブスカイト型酸化物のほかに、
Ｃｄ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3のような副成分を含む複合
酸化物の形態で添加しても同様の効果が得られる。圧電
特性を、一層、改善することから原料の平均粒子径は0.
7μｍ以下とすることが好ましい。
ぞれの酸化物、焼成温度以下で熱分解する炭酸塩等を用
いることができる。２以上の元素を含有する複合酸化物
を用いてよい。複合酸化物の例としては、ＰｂＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，Ｐｂ（Ｚｎ1/ 3Ｎｂ2/3）Ｏ3等の主
要構成成分からなるペロブスカイト型酸化物のほかに、
Ｃｄ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3のような副成分を含む複合
酸化物の形態で添加しても同様の効果が得られる。圧電
特性を、一層、改善することから原料の平均粒子径は0.
7μｍ以下とすることが好ましい。
【００１４】以上においては、ペロブスカイト構造を有
する主成分がＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の
金属元素のみを含む場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではない。すなわち、Ｐｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の金属元素に加えて、そ
の他の金属元素を含んでもよい。このような金属元素の
例としては、Ｎｉ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｓｂ等が挙げら
れる。
する主成分がＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の
金属元素のみを含む場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではない。すなわち、Ｐｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及びＺｎの５種の金属元素に加えて、そ
の他の金属元素を含んでもよい。このような金属元素の
例としては、Ｎｉ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｓｂ等が挙げら
れる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 実施例１：出発原料として化学的に高純度（99.5％以
上）であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2
Ｏ5，ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を、ペ
ロブスカイト構造を有する複合酸化物としての0.17Ｐｂ
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数はモル分率）に、表１に示す割合の
ａＭｎＯ2＋ｂＣｄＯ（但し、ａ、ｂは質量％であ
る。）を含有する組成の磁器材料が得られるように秤量
し、ボールミル中でメタノールを加えて湿式粉砕した
後、７００〜９００℃の温度で２時間仮焼した。
り具体的に説明する。 実施例１：出発原料として化学的に高純度（99.5％以
上）であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2
Ｏ5，ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を、ペ
ロブスカイト構造を有する複合酸化物としての0.17Ｐｂ
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数はモル分率）に、表１に示す割合の
ａＭｎＯ2＋ｂＣｄＯ（但し、ａ、ｂは質量％であ
る。）を含有する組成の磁器材料が得られるように秤量
し、ボールミル中でメタノールを加えて湿式粉砕した
後、７００〜９００℃の温度で２時間仮焼した。
【００１６】この仮焼済み粉末にポリビニルアルコール
系のバインダを１〜２質量％加え、混合粉砕し整粒した
後、５００〜2000ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレス成形して
直経３０ｍｍ、厚み1.5ｍｍの円板状成形体を得た。次
いで、得られた円板状成形体を９００℃、９５０℃及び
１１００℃で２時間焼成して円板状磁器の作成を試み
た。
系のバインダを１〜２質量％加え、混合粉砕し整粒した
後、５００〜2000ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレス成形して
直経３０ｍｍ、厚み1.5ｍｍの円板状成形体を得た。次
いで、得られた円板状成形体を９００℃、９５０℃及び
１１００℃で２時間焼成して円板状磁器の作成を試み
た。
【００１７】その後、この円板状磁器の両面に銀電極を
焼き付けし、１００〜１５０℃の絶縁油中で１〜３ｋＶ
／ｍｍの電界を１０〜６０分間印加し、分極処理をおこ
なった。上記のようにして得た円板状試料について、比
誘電率（εｒ）、電気機械結合係数（ｋｒ）、及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を求めた。なお、比誘電率（εｒ）
は静電容量を測定し計算により求め、電気機械結合係数
（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）は電子工業会規格
ＥＭＡＳ−６１００に基づきインピーダンス測定器によ
り測定し計算により求めた。これらの結果を表１に示
す。なお、表１では、各組成物について、９００℃、９
５０℃及び１１００℃のうち十分に焼結が進行した最も
低い温度の試料について結果を示した。但し、ＣｄもＭ
ｎも含まない試料（試料番号１６）は１１００℃以下で
焼成しなかったため、１２００℃で焼成した例を示し
た。＊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。
焼き付けし、１００〜１５０℃の絶縁油中で１〜３ｋＶ
／ｍｍの電界を１０〜６０分間印加し、分極処理をおこ
なった。上記のようにして得た円板状試料について、比
誘電率（εｒ）、電気機械結合係数（ｋｒ）、及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を求めた。なお、比誘電率（εｒ）
は静電容量を測定し計算により求め、電気機械結合係数
（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）は電子工業会規格
ＥＭＡＳ−６１００に基づきインピーダンス測定器によ
り測定し計算により求めた。これらの結果を表１に示
す。なお、表１では、各組成物について、９００℃、９
５０℃及び１１００℃のうち十分に焼結が進行した最も
低い温度の試料について結果を示した。但し、ＣｄもＭ
ｎも含まない試料（試料番号１６）は１１００℃以下で
焼成しなかったため、１２００℃で焼成した例を示し
た。＊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。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示す通り、0.17Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ
2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3（但し、
係数はモル分率）を主成分とし、Ｍｎ元素を副成分とし
て含むセラミックスに、Ｃｄ元素を含有させた本発明の
範囲内の試料は、９００℃で焼結する。これに対して、
Ｃｄ元素を含まない試料は、１１００℃で焼成する必要
があり（試料番号１及び１５）、これ以下では電気機械
結合係数（ｋｒ）や機械的品質係数（Ｑｍ）が大幅に低
下するか、焼結不十分（試料番号１４）となる。また、
Ｃｄ元素の含有量の好ましい範囲は、ＣｄＯに換算して
0.3〜1.5質量％である。すなわち、ＣｄＯ含有量が0.3
〜1.5質量％の範囲内においては、１１００℃での焼成
例である試料番号１やＣｄＯの含有量が1.5質量％以上
である試料番号９等と比較して明らかなように、低温
（９００℃）の焼成でも電気機械結合係数（ｋｒ）及び
機械的品質係数（Ｑｍ）の低下が抑えられ、優れた圧電
材料が得られる。
2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3（但し、
係数はモル分率）を主成分とし、Ｍｎ元素を副成分とし
て含むセラミックスに、Ｃｄ元素を含有させた本発明の
範囲内の試料は、９００℃で焼結する。これに対して、
Ｃｄ元素を含まない試料は、１１００℃で焼成する必要
があり（試料番号１及び１５）、これ以下では電気機械
結合係数（ｋｒ）や機械的品質係数（Ｑｍ）が大幅に低
下するか、焼結不十分（試料番号１４）となる。また、
Ｃｄ元素の含有量の好ましい範囲は、ＣｄＯに換算して
0.3〜1.5質量％である。すなわち、ＣｄＯ含有量が0.3
〜1.5質量％の範囲内においては、１１００℃での焼成
例である試料番号１やＣｄＯの含有量が1.5質量％以上
である試料番号９等と比較して明らかなように、低温
（９００℃）の焼成でも電気機械結合係数（ｋｒ）及び
機械的品質係数（Ｑｍ）の低下が抑えられ、優れた圧電
材料が得られる。
【００２０】実施例２：出発原料として化学的に高純度
であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，
ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を0.17Ｐｂ
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/ 3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数はモル分率）を主成分とし、表２に
示す換算量比でＭｎＯ2、ＣｄＯ及びＰｂＯを含有する
組成となるように秤量し、ボールミル中でメタノールを
加えて湿式粉砕した後、７００〜９００℃の温度で２時
間仮焼した。これを実施例１と同様に焼結して円板状試
料を形成し、電極を付与して比誘電率（εｒ）、電気機
械結合係数（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を求め
た。これらの結果を表２に示す。
であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，
ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を0.17Ｐｂ
（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/ 3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺ
ｒＯ3（但し、係数はモル分率）を主成分とし、表２に
示す換算量比でＭｎＯ2、ＣｄＯ及びＰｂＯを含有する
組成となるように秤量し、ボールミル中でメタノールを
加えて湿式粉砕した後、７００〜９００℃の温度で２時
間仮焼した。これを実施例１と同様に焼結して円板状試
料を形成し、電極を付与して比誘電率（εｒ）、電気機
械結合係数（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）を求め
た。これらの結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２に示す通り、ペロブスカイト構造を有
する複合酸化物である0.17Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3（但し、係数はモ
ル分率）を主成分とし、Ｍｎ及びＣｄ元素を含むセラミ
ックスにおいて、試料番号１８，２０，２１に示すよう
に一般式ＡＢＯ3で表した場合のＡサイトに入る化学量
論量のＰｂ量を超えて過剰のＰｂ元素を含有する場合に
は、過剰のＰｂ元素を含有しない試料番号１７，１９と
比載して電気機械結合係数（ｋｒ）の値が大きくなり、
圧電特性が向上する。
する複合酸化物である0.17Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3（但し、係数はモ
ル分率）を主成分とし、Ｍｎ及びＣｄ元素を含むセラミ
ックスにおいて、試料番号１８，２０，２１に示すよう
に一般式ＡＢＯ3で表した場合のＡサイトに入る化学量
論量のＰｂ量を超えて過剰のＰｂ元素を含有する場合に
は、過剰のＰｂ元素を含有しない試料番号１７，１９と
比載して電気機械結合係数（ｋｒ）の値が大きくなり、
圧電特性が向上する。
【００２３】実施例３：出発原料として化学的に高純度
であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，
ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を、0.17Ｐ
ｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ 2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44Ｐｂ
ＺｒＯ3（但し、係数はモル分率）に対し、0.5質量％Ｍ
ｎＯ2＋1.0質量％ＣｄＯを含有する組成の磁器材料が得
られるように秤量し、ボールミル中でメタノールを加え
て湿式粉砕した後、７００〜９００℃の温度で２時間仮
焼した。その後、直径５ｍｍのジルコニアボールと共
に、有機系の分散剤及びメタノールを加え、平均粒子径
が0.7μｍ以下（島津製作所製レーザー回折式粒度分析
装置を用いて測定）になるまで粉砕した後、これを乾操
させ焼結前の原料微粉末を得た。
であるＰｂＯ，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，Ｎｂ2Ｏ5，
ＭｎＯ2，ＣｄＯを用意した。これら各粉末を、0.17Ｐ
ｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ 2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44Ｐｂ
ＺｒＯ3（但し、係数はモル分率）に対し、0.5質量％Ｍ
ｎＯ2＋1.0質量％ＣｄＯを含有する組成の磁器材料が得
られるように秤量し、ボールミル中でメタノールを加え
て湿式粉砕した後、７００〜９００℃の温度で２時間仮
焼した。その後、直径５ｍｍのジルコニアボールと共
に、有機系の分散剤及びメタノールを加え、平均粒子径
が0.7μｍ以下（島津製作所製レーザー回折式粒度分析
装置を用いて測定）になるまで粉砕した後、これを乾操
させ焼結前の原料微粉末を得た。
【００２４】これを実施例１と同様に焼結して円さいｓ
板状試料を形成し、電極を付与して比誘電率（εｒ）、
電気機械結合係数（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）
を求めた。これらの結果を表３に示す。
板状試料を形成し、電極を付与して比誘電率（εｒ）、
電気機械結合係数（ｋｒ）及び機械的品質係数（Ｑｍ）
を求めた。これらの結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
【００２６】表３に示す通り、使用する粉末の平均粒子
径が0.8μｍ以上である試料番号２２，２３と比較する
と、使用する粉末の平均粒子径が0.7μｍ以下である試
料番号２４〜２６のほうが電気機械結合係数（ｋｒ）の
値が大きくなり、圧電特性が向上している。
径が0.8μｍ以上である試料番号２２，２３と比較する
と、使用する粉末の平均粒子径が0.7μｍ以下である試
料番号２４〜２６のほうが電気機械結合係数（ｋｒ）の
値が大きくなり、圧電特性が向上している。
【００２７】以上の例では、0.17Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3を主成
分とする系について本発明の効果を示したが、Ｐｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｚｎ及びＮｂを含みペロブスカイト構造を有
する他の複合酸化物を主成分とする圧電体磁器組成物に
おいても同様の効果を得ることが期待できる。
ｂ2/3）Ｏ3−0.39ＰｂＴｉＯ3−0.44ＰｂＺｒＯ3を主成
分とする系について本発明の効果を示したが、Ｐｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｚｎ及びＮｂを含みペロブスカイト構造を有
する他の複合酸化物を主成分とする圧電体磁器組成物に
おいても同様の効果を得ることが期待できる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｚｎ
及びＮｂの各元素を含むペロブスカイト構造を有する複
合酸化物を主成分としＭｎ元素を副成分として含む圧電
体磁器組成物に、Ｃｄ元素を含有させることにより、９
００℃程度の低温で焼成しても圧電特性の劣化が抑えら
れた圧電体磁器組成物を得ることができる。上記組成物
において、一般式ＡＢＯ3で表される複合酸化物のＡサ
イトに入る化学量論量のＰｂ量を超えて過剰のＰｂを含
ませることにより、更に、圧電特性に優れて低温焼結が
可能な圧電体磁器組成物を得ることができる。さらに、
上記組成物において、焼結前の平均粒子径を0.7μｍ以
下にすることにより、より一層、圧電特性を改善させる
ことができる。従って、本発明の圧電体磁器組成物を用
いることにより、比較的安価なＡｇもしくはＡｇリッチ
なＡｇ−Ｐｔを内部電極とした、圧電特性に優れた、積
層高調波共振子、積層高調波フィルタ、積層圧電トラン
ス、アクチュエータ等の積層型の圧電体デバイスを得る
ことができる。
及びＮｂの各元素を含むペロブスカイト構造を有する複
合酸化物を主成分としＭｎ元素を副成分として含む圧電
体磁器組成物に、Ｃｄ元素を含有させることにより、９
００℃程度の低温で焼成しても圧電特性の劣化が抑えら
れた圧電体磁器組成物を得ることができる。上記組成物
において、一般式ＡＢＯ3で表される複合酸化物のＡサ
イトに入る化学量論量のＰｂ量を超えて過剰のＰｂを含
ませることにより、更に、圧電特性に優れて低温焼結が
可能な圧電体磁器組成物を得ることができる。さらに、
上記組成物において、焼結前の平均粒子径を0.7μｍ以
下にすることにより、より一層、圧電特性を改善させる
ことができる。従って、本発明の圧電体磁器組成物を用
いることにより、比較的安価なＡｇもしくはＡｇリッチ
なＡｇ−Ｐｔを内部電極とした、圧電特性に優れた、積
層高調波共振子、積層高調波フィルタ、積層圧電トラン
ス、アクチュエータ等の積層型の圧電体デバイスを得る
ことができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤本 久和
石川県松任市相木町383番地 ニッコー株
式会社内
(72)発明者 水島 清
石川県松任市相木町383番地 ニッコー株
式会社内
Ｆターム(参考） 4G031 AA11 AA12 AA14 AA19 AA24
AA26 AA32 BA10 CA01 GA03
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくともＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ及び
Ｚｎの５種の金属元素を含むペロブスカイト構造を有す
る複合酸化物を主成分とし、副成分としてＭｎ元素を含
む圧電体磁器組成物において、Ｃｄ元素を含有すること
を特徴とする圧電体磁器組成物。 - 【請求項２】 ＣｄＯに換算して0.3〜1.5質量％のＣｄ
を含有する請求項１に記載の圧電体磁器組成物。 - 【請求項３】 ＭｎＯ2に換算して0.05〜0.75質量％の
Ｍｎを含有する請求項１または２に記載の圧電体磁器組
成物。 - 【請求項４】 前記複合酸化物を一般式ＡＢＯ3（Ａ、
Ｂはペロブスカイト構造を構成する金属元素）で表した
とき、化学量論的に該複合酸化物のＡサイトに含まれる
べき値を超える量のＰｂ元素を含むことを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の圧電体磁器組成物。 - 【請求項５】 前記金属元素を含む原料粉末として平均
粒子径が0.7μｍ以下である微粉末を用いる請求項１〜
４のうちいずれかに記載の圧電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001199031A JP2003012369A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 圧電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001199031A JP2003012369A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 圧電体磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003012369A true JP2003012369A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19036377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001199031A Pending JP2003012369A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 圧電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003012369A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7323073B2 (en) * | 2002-06-05 | 2008-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric porcelain composition, laminated piezoelectric device therefrom and process for producing the same |
| CN100385697C (zh) * | 2003-01-24 | 2008-04-30 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低成本压电多层微位移器及制作方法 |
| KR100846052B1 (ko) | 2006-06-26 | 2008-07-11 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 다층 구조를 가지는 2-2 압전 복합 초음파 발진자 및제조방법 |
| WO2023067986A1 (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-27 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子、並びにこれを備える超音波振動子及び超音波モータ |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52154098A (en) * | 1976-06-16 | 1977-12-21 | Sony Corp | Piezo-electric ceramic composite |
| JPH04209762A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器の製造方法 |
| JPH05221717A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器組成物 |
| JPH07235440A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Corp | 積層型セラミック素子の製造方法 |
| JPH0878748A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-03-22 | Seiko Epson Corp | 薄膜圧電体素子およびそれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2000249561A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| JP2000317898A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-11-21 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪デバイス |
| JP2001342062A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Kyocera Corp | 圧電磁器及び積層圧電素子並びに噴射装置 |
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001199031A patent/JP2003012369A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52154098A (en) * | 1976-06-16 | 1977-12-21 | Sony Corp | Piezo-electric ceramic composite |
| JPH04209762A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器の製造方法 |
| JPH05221717A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器組成物 |
| JPH07235440A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Corp | 積層型セラミック素子の製造方法 |
| JPH0878748A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-03-22 | Seiko Epson Corp | 薄膜圧電体素子およびそれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2000249561A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| JP2000317898A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-11-21 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪デバイス |
| JP2001342062A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Kyocera Corp | 圧電磁器及び積層圧電素子並びに噴射装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7323073B2 (en) * | 2002-06-05 | 2008-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric porcelain composition, laminated piezoelectric device therefrom and process for producing the same |
| CN100385697C (zh) * | 2003-01-24 | 2008-04-30 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低成本压电多层微位移器及制作方法 |
| KR100846052B1 (ko) | 2006-06-26 | 2008-07-11 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 다층 구조를 가지는 2-2 압전 복합 초음파 발진자 및제조방법 |
| WO2023067986A1 (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-27 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子、並びにこれを備える超音波振動子及び超音波モータ |
| JP2023060517A (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-28 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子、並びにこれを備える超音波振動子及び超音波モータ |
| JP7759229B2 (ja) | 2021-10-18 | 2025-10-23 | 太陽誘電株式会社 | 圧電素子、並びにこれを備える超音波振動子及び超音波モータ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100453501C (zh) | 压电陶瓷组合物和压电陶瓷电子部件 | |
| JP3046436B2 (ja) | セラミックコンデンサ | |
| JP5337513B2 (ja) | 圧電／電歪磁器組成物 | |
| US20090243439A1 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric element employing it | |
| KR100284605B1 (ko) | 압전 세라믹 및 압전 세라믹 소자의 제조 방법 | |
| US7468143B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element | |
| JP3812936B2 (ja) | セラミック材料及びそれを用いた圧電素子 | |
| KR20050008737A (ko) | 압전 자기 조성물과 이것을 이용한 적층 압전 디바이스 및그 제조 방법 | |
| JP4466652B2 (ja) | 圧電磁器及び圧電セラミック素子 | |
| JP3198906B2 (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP2005154238A (ja) | 圧電磁器組成物の製造方法 | |
| JP4727458B2 (ja) | 圧電セラミックス用焼結助剤、ｂｎｔ−ｂｔ系圧電セラミックス、積層型圧電デバイスおよびｂｎｔ−ｂｔ系圧電セラミックスの製造方法 | |
| JP5158516B2 (ja) | 圧電磁器組成物及び圧電素子 | |
| JP2000272962A (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP2003012369A (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JPWO2005075377A1 (ja) | 誘電体磁器組成物及びそれを用いた電子部品 | |
| JP2001253772A (ja) | 圧電磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP2866986B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP5115342B2 (ja) | 圧電磁器、圧電素子及び積層型圧電素子 | |
| JP4370135B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2821768B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
| JP4798898B2 (ja) | 圧電磁器組成物及び圧電共振子並びに積層型圧電素子 | |
| TW202602819A (zh) | 積層壓電陶瓷元件及裝置 | |
| JP5206673B2 (ja) | 圧電磁器組成物、及び圧電部品 | |
| TW202604339A (zh) | 積層壓電陶瓷構件、及具備其之裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070705 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101022 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110301 |