JPH01261876A - 焦電性磁器組成物 - Google Patents
焦電性磁器組成物Info
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- JPH01261876A JPH01261876A JP63092194A JP9219488A JPH01261876A JP H01261876 A JPH01261876 A JP H01261876A JP 63092194 A JP63092194 A JP 63092194A JP 9219488 A JP9219488 A JP 9219488A JP H01261876 A JPH01261876 A JP H01261876A
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は焦電性磁器組成物に関する。
（従来の技術）
焦電体は、赤外放射エネルギーを吸収して温度変化を生
じると、自発分極の変化により表面に電荷を生じること
がら焦電型赤外線センサーとして利用されているが、そ
の焦電体材料としては、ＬｉＴ ａｏ ｓ、ＬｉＮｂＯ
５、硫酸グリシン（ＴＧＳ）、Ｓ ｒｘＢａｔ−ｘＮｂ
＊ｏ＊（Ｓ Ｂ Ｎ）、チタン酸鉛系磁器、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系磁器、ゲルマニウム酸鉛系磁器等が知られ
ている。
じると、自発分極の変化により表面に電荷を生じること
がら焦電型赤外線センサーとして利用されているが、そ
の焦電体材料としては、ＬｉＴ ａｏ ｓ、ＬｉＮｂＯ
５、硫酸グリシン（ＴＧＳ）、Ｓ ｒｘＢａｔ−ｘＮｂ
＊ｏ＊（Ｓ Ｂ Ｎ）、チタン酸鉛系磁器、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系磁器、ゲルマニウム酸鉛系磁器等が知られ
ている。
通常、これらの材料を用いた焦電型赤外線センサーは、
焦電体に電極を形成した焦電素子そのものではインピー
ダンスが高すぎて実用的でないため、一般には、電界効
果トランジスタで適当なインピーダンスに変換して出力
させるようにしたものが実用に供されている。この赤外
線センサーの良否は、出力電圧感度に対する材料評価指
数（Ｆｖ）、及びノイズを含めた比検出率（Ｄ）に対す
る材料評価指数（Ｆ 、、以下、Ｓ／Ｎ比評価指数と記
す。）で評価されるが、これらの評価指数は、焦電体の
焦電係数をλ、比熱をＣｐ、密度をｄ１比誘電率をε１
、誘電正接をｔａｎδとすると、それぞれ次式で与えら
れる。
焦電体に電極を形成した焦電素子そのものではインピー
ダンスが高すぎて実用的でないため、一般には、電界効
果トランジスタで適当なインピーダンスに変換して出力
させるようにしたものが実用に供されている。この赤外
線センサーの良否は、出力電圧感度に対する材料評価指
数（Ｆｖ）、及びノイズを含めた比検出率（Ｄ）に対す
る材料評価指数（Ｆ 、、以下、Ｓ／Ｎ比評価指数と記
す。）で評価されるが、これらの評価指数は、焦電体の
焦電係数をλ、比熱をＣｐ、密度をｄ１比誘電率をε１
、誘電正接をｔａｎδとすると、それぞれ次式で与えら
れる。
Ｆｖ＝λ／Ｃｐ−ｄ・ε、 ・・・・・・（１
）Ｆ０＝λ／Ｃｐ−ｄ−、／””Ｔ；ηＩＴフ′ ・・
・・・・（２）従って、センサーとしてはＦｖおよびＦ
ｏの値が大きいほど優れていることから、焦電体材料と
しては、（１）式および（２）式から、焦電体の温度変
化に対する自発分極の変化、即ち、焦電体の焦電係数（
λ）が大きく、また、比誘電率が小さく、誘電圧接が小
さいことが要求される。しかし、比誘電率が小さくなる
ほど、センサーが外部回路の浮遊容量の影響を受は易（
なって、センサーのノイズが大きくなるため、比誘電率
はある程度大きいことが要求され、実用上２００以上で
あることが望まれる。
）Ｆ０＝λ／Ｃｐ−ｄ−、／””Ｔ；ηＩＴフ′ ・・
・・・・（２）従って、センサーとしてはＦｖおよびＦ
ｏの値が大きいほど優れていることから、焦電体材料と
しては、（１）式および（２）式から、焦電体の温度変
化に対する自発分極の変化、即ち、焦電体の焦電係数（
λ）が大きく、また、比誘電率が小さく、誘電圧接が小
さいことが要求される。しかし、比誘電率が小さくなる
ほど、センサーが外部回路の浮遊容量の影響を受は易（
なって、センサーのノイズが大きくなるため、比誘電率
はある程度大きいことが要求され、実用上２００以上で
あることが望まれる。
また、センサーの温度安定性の観点から、焦電体はその
焦電性が消失する温度、即ち、キュリー温度が少なくと
も１５０°Ｃ以上あることが望ましい。
焦電性が消失する温度、即ち、キュリー温度が少なくと
も１５０°Ｃ以上あることが望ましい。
しかしながら、前記公知焦電体材料のうち硫酸グリシン
やＳＢＮは、比誘電率が３０〜５０と小さいため、材料
評価指数の点からは好ましいが、焦電素子の電極面積が
小さい場合、素子容量が外部回路の浮遊容量より小さ（
なり、センサーのノイズが太き（なるという欠点があり
、また、ＬｉＴａｇ、、ＬｉＮｂＯ５、ゲルマニウム酸
鉛系磁器は、比誘電率が約６０以下で硫酸グリシンやＳ
ＢＮと同様にノイズが大きくなるという欠点がある他、
前二者は比較的高価であり、後者はキュリー温度が低い
ため焦電素子の性能の温度安定性に劣るという欠点があ
った。さらに、チタン酸鉛系磁器は、キュリー温度が４
７０℃と高いが、比誘電率が２００以下と小さく、焼結
しにくいという欠点がある。このため、現在では、チタ
ン酸ジルコン酸鉛系磁器が汎用されている。
やＳＢＮは、比誘電率が３０〜５０と小さいため、材料
評価指数の点からは好ましいが、焦電素子の電極面積が
小さい場合、素子容量が外部回路の浮遊容量より小さ（
なり、センサーのノイズが太き（なるという欠点があり
、また、ＬｉＴａｇ、、ＬｉＮｂＯ５、ゲルマニウム酸
鉛系磁器は、比誘電率が約６０以下で硫酸グリシンやＳ
ＢＮと同様にノイズが大きくなるという欠点がある他、
前二者は比較的高価であり、後者はキュリー温度が低い
ため焦電素子の性能の温度安定性に劣るという欠点があ
った。さらに、チタン酸鉛系磁器は、キュリー温度が４
７０℃と高いが、比誘電率が２００以下と小さく、焼結
しにくいという欠点がある。このため、現在では、チタ
ン酸ジルコン酸鉛系磁器が汎用されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、チタン酸ジルコン酸鉛系磁器、例えば、
Ｐｂ （Ｓｎ＋ｚｔＳｂｌｚｔ）０３−ＰｂＴ １０、
−ＰｂＺｒＯ，からなる主成分に、副成分としてＭｎＯ
，、Ｃｏｏ、Ｃｒ、Ｏ，などを添加含有させたものは、
実用上比較的良好な焦電性能を示すが、キュリー温度が
２００°Ｃ以下と低く、しかも、抗折強度が小さいため
、電極を形成する際あるいは分極の際にワレや欠けを生
じ易いという問題があった。
Ｐｂ （Ｓｎ＋ｚｔＳｂｌｚｔ）０３−ＰｂＴ １０、
−ＰｂＺｒＯ，からなる主成分に、副成分としてＭｎＯ
，、Ｃｏｏ、Ｃｒ、Ｏ，などを添加含有させたものは、
実用上比較的良好な焦電性能を示すが、キュリー温度が
２００°Ｃ以下と低く、しかも、抗折強度が小さいため
、電極を形成する際あるいは分極の際にワレや欠けを生
じ易いという問題があった。
従って、本発明は、緻密で機械的強度が大きく、焦電評
価指数が高くキュリー温度が比較的高い焦電性磁器組成
物を得ることを目的とする。
価指数が高くキュリー温度が比較的高い焦電性磁器組成
物を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、前記問題点を解決する手段として、一般式：
％式％）
ｙ≦鉤０６である。）で示される組成を有する化合物を
主成分とし、副成分としてＭｎを０．３〜２゜５原子％
含有することを特徴とする焦電性磁器組成物を提供する
ものである。
主成分とし、副成分としてＭｎを０．３〜２゜５原子％
含有することを特徴とする焦電性磁器組成物を提供する
ものである。
（作用）
本発明に係る焦電性磁器組成物を前記成分組成の範囲に
限定した理由について、それらの成分の作用と共に説明
する。
限定した理由について、それらの成分の作用と共に説明
する。
前記一般式におけるＸ、即ち、（ｐ ｂ＋ −ｘｃ ａ
ｘ）サイトにおけるＣａのモル分率が０．２５未満では
分極が困難で、比誘電率が２００未満となってセンサー
のノイズが大きくなり、また、Ｘが０．３５を越えると
、比誘電率が４００を越え焦電評価指数が小さくなり、
しかも、キュリー温度が１９０°Ｃ以下に低下して使用
可能温度範囲が狭くなるので、Ｘは０．２５〜０．３５
とした。
ｘ）サイトにおけるＣａのモル分率が０．２５未満では
分極が困難で、比誘電率が２００未満となってセンサー
のノイズが大きくなり、また、Ｘが０．３５を越えると
、比誘電率が４００を越え焦電評価指数が小さくなり、
しかも、キュリー温度が１９０°Ｃ以下に低下して使用
可能温度範囲が狭くなるので、Ｘは０．２５〜０．３５
とした。
また、ｙ１即ち、［（ＮＬｚ３Ｎｂｔｚｓ）ｙＴ Ｉ
＋−ｙ］サイトにおける（ＮＬｚｓＮｂｔｚ３）のモル
分率が０゜０１未満ではｔａｎδが急激に増大し、Ｓ／
Ｎ比評価指数が悪くなり０．０６を超えると、焼結性が
悪くなると共に、ｔａｎδが大きくなるので前記範囲と
した。
＋−ｙ］サイトにおける（ＮＬｚｓＮｂｔｚ３）のモル
分率が０゜０１未満ではｔａｎδが急激に増大し、Ｓ／
Ｎ比評価指数が悪くなり０．０６を超えると、焼結性が
悪くなると共に、ｔａｎδが大きくなるので前記範囲と
した。
Ｍｎは誘電損失（ｔａｎδ）を抑制する効果があるが、
その含有量が０．３原子％未満では十分な効果が得られ
ず、２．５原子％を越えると、その効果がなくなるので
０．３〜２．５原子％とした。
その含有量が０．３原子％未満では十分な効果が得られ
ず、２．５原子％を越えると、その効果がなくなるので
０．３〜２．５原子％とした。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
素原料としてｐｂ、ｏ、、Ｃａ ＣＯｓ、Ｎｉｐ、Ｎｂ
Ｏ３、Ｔｉｅ、及びＭ ｎ Ｏ、を用い、それぞれ第１
表に示す組成になるように秤量し、各混合原料を約１６
時間湿式混合した後、乾燥させ、８５０°Ｃで３時間仮
焼した。この仮焼物を粉砕し、２〜５重量％の有機バイ
ンダと共に１０〜２０時間湿式混合して造粒した後、乾
燥させ６０メツシユのふるいを用いて整粒した。得られ
た粉末を７５０〜１０００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で、直径
１２ｍｍ、厚さ１．３ｍｍの円板に乾式プレスで成形し
、１１００〜１２００°Ｃで２時間焼成して磁器円板を
得た。
Ｏ３、Ｔｉｅ、及びＭ ｎ Ｏ、を用い、それぞれ第１
表に示す組成になるように秤量し、各混合原料を約１６
時間湿式混合した後、乾燥させ、８５０°Ｃで３時間仮
焼した。この仮焼物を粉砕し、２〜５重量％の有機バイ
ンダと共に１０〜２０時間湿式混合して造粒した後、乾
燥させ６０メツシユのふるいを用いて整粒した。得られ
た粉末を７５０〜１０００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で、直径
１２ｍｍ、厚さ１．３ｍｍの円板に乾式プレスで成形し
、１１００〜１２００°Ｃで２時間焼成して磁器円板を
得た。
前記磁器円板の両面にＡｇ電極を焼き付け、温度１５０
’Ｃ１印加電圧４．Ｏｋｖ／ｍｍで３０分分極処理を施
して試料とした。
’Ｃ１印加電圧４．Ｏｋｖ／ｍｍで３０分分極処理を施
して試料とした。
各試料について比誘電率（εｒ）、誘電圧接（ｔａｎδ
）、焦電係数（λ）、体積比熱（Ｃｖ）、キュリー温度
、抗折強度を測定し、出力電圧感度に対する材料評価指
数（Ｆ Ｖ）およびＳ／Ｎ比評価指数（Ｆ、）を求めた
。それらの結果を第１表に示す。第１表中、＊を付した
試料は本発明の範囲外の組成のものである。
）、焦電係数（λ）、体積比熱（Ｃｖ）、キュリー温度
、抗折強度を測定し、出力電圧感度に対する材料評価指
数（Ｆ Ｖ）およびＳ／Ｎ比評価指数（Ｆ、）を求めた
。それらの結果を第１表に示す。第１表中、＊を付した
試料は本発明の範囲外の組成のものである。
（比較例）
従来公知の下記組成の焦電体の特性を第２表に示す。
第１表
第２表
第１表及び第２表の結果から明らかなように、本発明に
係る焦電性磁器組成物は、比誘電率が２００〜３６０と
適度であり、従来のＰＺＴ系のものに比べてＳ／Ｎ比評
価指数（Ｆ、）が１０〜３０％も向上している。また、
キュリー温度も約２００°Ｃ以上と高く、抗折強度も従
来のＰＺＴ系のものに比べて約１，６倍に向上している
。
係る焦電性磁器組成物は、比誘電率が２００〜３６０と
適度であり、従来のＰＺＴ系のものに比べてＳ／Ｎ比評
価指数（Ｆ、）が１０〜３０％も向上している。また、
キュリー温度も約２００°Ｃ以上と高く、抗折強度も従
来のＰＺＴ系のものに比べて約１，６倍に向上している
。
（効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、焦電
係数が高く、また、キュリー点が２００℃以上で温度安
定性の良い高感度の焦電素子が得られる。また、本発明
の焦電性磁器組成物を焦電型赤外線センサーに適用する
と、比誘電率が２００〜３６０と適度であるため、電極
面積を小さくしても外部浮遊容量の影響を受けず、ノイ
ズが小さく、高感度で応答性が良い焦電素子を得ること
ができる。また、緻密で機械的強度が高いため歩留まり
を向上させることができるなど、優れた効果が得られる
。
係数が高く、また、キュリー点が２００℃以上で温度安
定性の良い高感度の焦電素子が得られる。また、本発明
の焦電性磁器組成物を焦電型赤外線センサーに適用する
と、比誘電率が２００〜３６０と適度であるため、電極
面積を小さくしても外部浮遊容量の影響を受けず、ノイ
ズが小さく、高感度で応答性が良い焦電素子を得ること
ができる。また、緻密で機械的強度が高いため歩留まり
を向上させることができるなど、優れた効果が得られる
。
特許出願人 株式会社村田製作所
代理人弁理士 青 山 葆 はか１名
Claims (1)
- （１）一般式： （Ｐｂ＿１＿−＿ｘＣａ＿ｘ）〔（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎ
ｂ＿２＿／＿３）＿ｙＴｉ＿１＿−＿ｙ〕Ｏ＿３（但し
、ｘ、ｙは０．２５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０
．０６である。）で示される組成を有する化合物を主成
分とし、副成分としてＭｎを０．３〜２．５原子％含有
することを特徴とする焦電性磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092194A JPH01261876A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 焦電性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092194A JPH01261876A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 焦電性磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261876A true JPH01261876A (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=14047636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092194A Pending JPH01261876A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 焦電性磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01261876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007125664A1 (ja) | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 焦電性磁器組成物、及び焦電素子、並びに赤外線検出器 |
| US8129889B2 (en) | 2006-12-26 | 2012-03-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic compositions and piezoelectric elements |
| JP2020012791A (ja) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 日本セラミック株式会社 | 表面実装型赤外線検出器 |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP63092194A patent/JPH01261876A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007125664A1 (ja) | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 焦電性磁器組成物、及び焦電素子、並びに赤外線検出器 |
| EP2017239A4 (en) * | 2006-04-28 | 2010-08-25 | Murata Manufacturing Co | PYROELECTRIC CERAMIC COMPOSITION, PYROELECTRIC ELEMENT AND INFRARED DETECTOR |
| US7897921B2 (en) | 2006-04-28 | 2011-03-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pyroelectric ceramic composition, and infrared element, and infrared detector |
| US8129889B2 (en) | 2006-12-26 | 2012-03-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic compositions and piezoelectric elements |
| JP2020012791A (ja) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 日本セラミック株式会社 | 表面実装型赤外線検出器 |
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