JPH03215358A - 圧電性磁器組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は圧電性磁器組成物に関し、特にたとえばセラ
ミックフィルタ、セラミック発振子、セラミックディス
クリミネータおよび表面弾性波素子などに用いられる、
圧電性磁器組成物に関する。

（従来技術） 従来、圧電性磁器組成物は、Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏ　３　
　Ｐｂ　Ｚ　ｒ　Ｏ．の２元系にＢ　ｌ　２　０３　＋
　　Ｃ　ｒ　ｚ　Ｏｘ　＋ＭｎＯｚ　．ＺｎＯなどの添
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。

さらに、ＰｂＴｉ０３　ＰｂＺｒＯｓ−　　Ｐｂ　（Ｍ
　ｎ　Ｉｙｓ　Ｎ　ｂ　ｔｚｚ　）　Ｏｓ系およびＰ　
ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏ　ｓ一ＰｂＺｒ０３　　Ｐｂ（ＭｇＩｙ
ｓＮｂｚｙｚ）Ｏｘ系などの３元系の圧電性磁器組成物
も、開発されている。

また、特公昭４５−３７９０７号には、ｐｂ（Ｎｉｌ／
３　Ｎｂｚｙｓ　）０３　　ＰｂＴｉ０３　　ＰｂＺｒ
ｏｓ系の圧電性磁器組成物が、開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の圧電性磁器組一成物で
は、耐熱性、共振周波数の経時変化特性および共振周波
数の温度特性などに大きな問題を有している。

従来例としてたとえばｐ　ｂ　（　（Ｎ　ｉ　１７３　
Ｎ　ｂｚｚｓ　）　Ｏ．Ｏ？Ｔ　ｉ　Ｏ．４７２　ｒ　
ｏ．ａｂ）　０３の耐熱特性を第１図のグラフに破線で
示すように、従来の圧電性磁器組成物では、それを加熱
していくと、キュリー点よりも約１００℃以上低い温度
から徐々に熱による脱分極を起こし、圧電特性の劣化が
始まるこのため、その圧電性磁器組成物の使用上限温度
は、キュリー点よりはるかに下の２００℃付近に限定さ
れている。この原因は、第３成分固溶によってキュリー
点が低下してしまうことと、圧電性磁器組成物が本質的
に脱分極を起こしやすいことが挙げられる。

その一方で近年、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、すなわちセラミソクフィルタ
、セラミック発振子ディスクリミネータ、トラソブなど
のチップ素子が開発されている。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ソクの温度上昇は２００℃程度
に抑えられているが、これらのチップ素子では、はんだ
付けのときに圧電セラミソクも３００℃程度の高温にさ
らされる。

したがって、従来の圧電性磁器組成物では、耐熱性にお
いて高信顛性のチップ部品を作ることが不可能である。

また、上述の従来例の共振周波数の経時変化特性を第２
図のグラフに破線で示すように、従来の圧電性磁器組成
物では、共振周波数の経時変化にも大きな問題があった
。第２図には圧電セラミックを分極処理してからの経過
時間を横軸に対数目盛りで示し、共振周波数の変化率を
縦軸に示した。

この例からわかるように、従来の圧電性磁器組成物は０
．５％／ｔｉｎｇｅ　ｄｅｃａｄｅ程度もの経時変化を
示している。この現象はフィルタ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る。

さらに、上述の従来例の共振周波数の温度特性を第３図
のグラフに破線で示すように、従来の圧電性磁器組成物
では、共振周波数の温度特性にも問題があった。第３図
には温度を横軸に、２０℃を基準にした共振周波数の変
化率を縦軸に示した。

この例からわかるように、従来の圧電性磁器組成物は、
５　０　ｐｐｍ／’Ｃ程度の温度特性を示している。

この現象は使用上問題となっている。

それゆえに、この発明の主たる目的は、耐熱性が高く、
共振周波数の経時変化が小さく、しかも共振周波数の温
度特性が良好な圧電性磁器組成物を提供することである
。

（課題を解決するための手段） この発明は、ＰｂＯ−ＮｉＯ−Ｙｂｚ　０３　−Ｎｂｚ
　Ｏｓ　　ＴｉＯｚ　　ＺｒＯｔおよびＭｅＯの固溶体
からなる磁器組成物において、この磁器組成物を構成す
る個々の酸化物組成重量比率（重量％）がｐｂｏが６０
．０２〜６９．４２、ＮｉＯが０．０７〜１．６２、Ｙ
ｂｚ　ｏ３が０．３０〜６３４、ＮｂｚＯｓが０．４７
〜９．６０，Ｔｉ０２が７．０３〜１５．８１、Ｚ　ｒ
　Ｏ　ｚが１０．９０〜２３．３Ｂ、およびＭｅＯが０
．１６〜４９０（ただし、ＭｅＯはＣａｂ．ＳｒＯおよ
びＢａＯの３種から選ばれた少なくとも１種の酸化物）
である、圧電性磁器組成物である。

（発明の効果） この発明によれば、耐熱性が高《、共振周波数の経時変
化が小さく、しかも共振周波数の温度特性が良好な圧電
性磁器組成物が得られる。

この発明の上述の目的．その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） まず、出発原料としてＰ　ｂＯ　，　Ｎ　ｉ　Ｏ　，　
Ｙ　ｂ　ｚＯｘ　．Ｎｂｔ　Ｏｓ　，ＴｉＯｚ　，Ｚｒ
Ｏｚ　，ＣａＯ．ＳｒＯおよびＢａＯ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乾燥した後、７００〜９００℃で仮
焼した。ついで、有機系バインダを加え、湿式粉砕し整
粒した後、成形圧Ｉｔ／ｃｄで成形して成形体を得た。

そして、成形体を１０００〜ｌ２？０℃で焼成して磁器
を得た。得られた磁器の両主面に焼き付け電極を形成し
、５０〜８０℃の絶縁油中において２〜３　Ｋ　Ｖ　／
　ｔｍの電圧で３０分間分極処理して圧電性磁器組成物
を得た。

得られた圧電性磁器組成物について、それぞれ誘電率（
εｒ），径方向の電気機械結合係数（Ｋｐ），機械的品
質係数（Ｑｍ），耐熱温度（”Ｃ）および共振周波数の
温度特性（ｐｐｍ／℃）を測定した。それらの測定結果
を表２に示す。

なお、圧電特性は、インピーダンス測定機により共振周
波数および反共振周波数を測定し、それらの測定値から
計算して求めた。また、耐熱温度は、試料を３分間保持
して、電気機械結合係数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。さらに、共
振周波数の温度係数（ＴＣ）は、次式により与えられる
。

ＴＣ＝　（Ｆ　ｒｓａｘ　　Ｆ　ｒａｉ＋％）　／　Ｆ
　ｒｚ。

ただし、Ｆｒ■．は−２０〜＋８０℃の温度範囲での共
振周波数の最大値であり、Ｆｒ＋＊ｉｎは２０〜＋８０
℃の温度範囲での共振周波数の最少値であり、Ｆｒ２。

は２０℃での共振周波数である．次に、表１および２に
基づいて、この発明の組成の限定理由について説明する
． ■ＰｂＯが６０．０２重量％未満あるいは６９４２重量
％を超えると、共振周波数の温度特性は向上するものの
、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱される
と１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化してしまう
からである（試料番号２および５参照）。

■ＮｉＯが０．０７重量％未満あるいは１．６２重量％
を超えると、共振周波数の温度特性は向上するものの、
耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱されると
１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化してしまうか
らである（試料番号６および９参照）。

■Ｙ　ｂ　ｚ　Ｏ　ｓが０．３０重量％未満あるいは６
３４重量％を超えると、共振周波数の温度特性は向上す
るものの、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加
熱されると１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化し
てしまうからである（試料？号１０およびｌ３参照）。

■ＮｂｔＯｓが０．４７重量％未満あるいは９６０重量
％を超えると、共振周波数の温度特性は向上するものの
、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱される
と１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化してしまう
からである（試料番号１４および１７参照）。

■ＴｉＯ■が７．０３重量％未満あるいは１５８１重量
％を超えると、共振周波数の温度特性は向上するものの
、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱される
と１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化してしまう
からである（試料番号１８および２１参照）。

■ＺｒＯｚが１０．９０重量％未満あるいは２３．３８
重量％を超えると、共振周波数の温度特性は向上するも
のの、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱さ
れると１００℃以上低い温度から圧電特性が劣化してし
まうからである（試料番号２２および２５参照）。

■Ｍ　ｅ　Ｏが０．１６重量％未満では耐熱温度が高く
なるものの、共振周波数の温度特性が従来と同じだから
である（試料番号２６参照）．また、ＭｅＯが４．９０
重置％を超えると、共振周波数の温度特性は向上するも
のの、耐熱温度が低く、はんだ付けなどによって加熱さ
れると１００’ｔ’以上低い温度から圧電特性が劣化し
てしまうからである（試料番号３５参照）． また、この発明の実施例としての試料番号１の耐熱特性
，共振周波数の経時変化特性および共振周波数の温度特
性を、第１図，第２図および第３図のグラフにそれぞれ
実線で示した． 第１図のグラフから明らかなように、この発明の範囲内
の実施例では、従来例と比べて、キュリ一点が大きく、
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示すことがわかる． また、第２図のグラフから明らかなように、この発明の
範囲内の実施例では、共振周波数の経時変化についても
０．１％／ｔｉｍｅ　ｄｅｃａｄｅ以下と従来例より小
さく、高安定な圧電素子を得ることができることがわか
る． さらに、第３図のグラフから明らかなように、この発明
の範囲内の実施例では、従来例と比べて、共振周波数の
温度特性が安定であることがわかる．以上のように、こ
の発明によれば、耐熱特性，共振周波数の経時変化特性
および共振周波数の温度特性が良好である圧電性磁器組
成物が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例および従来例の耐熱特性を
示すグラフである． 第２図はこの発明の一実施例および従来例の共振周波数
の経時変化特性を示すグラフである。 第３図はこの発明の一実施例および従来例の共振周波数
の温度特性を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ＰｂＯ−ＮｉＯ−Ｙｂ＿２Ｏ＿３−Ｎｂ＿２Ｏ＿５−
   ＴｉＯ＿２−ＺｒＯ＿２およびＭｅＯの固溶体からなる
   磁器組成物において、 前記磁器組成物を構成する個々の酸化物組成重量比率（
   重量％）が ＰｂＯが６０．０２〜６９．４２、 ＮｉＯが０．０７〜１．６２、 Ｙｂ＿２Ｏ＿３が０．３０〜６．３４、 Ｎｂ＿＿２Ｏ＿５が０．４７〜９．６０、 ＴｉＯ＿２が７．０３〜１５．８１、 ＺｒＯ＿２が１０．９０〜２３．３８、およびＭｅＯが
   ０．１６〜４．９０ （ただし、ＭｅＯはＣａＯ，ＳｒＯおよびＢａＯの３種
   から選ばれた少なくとも１種の酸化物）であることを特
   徴とする、圧電性磁器組成物。