JPH04188882A - 圧電磁器組成物 - 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） 本発明は、低損失、高減衰量のラダー型フィルタ等に好
適な圧電磁器組成物に関する。

（従来技術） 近年、映像信号や音声信号など通信情報量の大容量化や
、自動車電話、移動体通信など通信端末の多様化に伴い
、高怒度、低損失、高信顧性のフィルタが求められ、こ
のようなフィルタに適した圧電磁器組成物の開発が望ま
れている。

従来、この種の圧電磁器組成物として、鉛（Ｐｂ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）の複合酸化物
からなるいわゆるＰＺＴ系圧電磁器組成物が知られてお
り、このＰＺＴに対し添加成分として錫（Ｓｎ）および
ニオブ（Ｎｂ）の酸化物を添加し機械的品質係数（Ｑｍ
）を高め共振周波数の温度特性の変化を小さくした組成
物が特公昭５４−３４９２０号公報にて提案されている
。

また、上記ＰＺ’Ｔに対しアンチモン（ｓｂ）及び錫（
Ｓｎ）の酸化物を添加することにより誘電率（εｒ）、
圧電定数を改善し、電気機械結合係数（Ｋｐ）を高める
ことが特公昭５４−３６７５６号公報にて提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特公昭５４−３４９２０号の磁器は機械
的品質係数を高めることについて記載されるものの電気
機械結合係数（Ｋｐ）については何ら改善されておらず
、特公昭５４−３６７５６号の磁器は電気機械的結合係
数（Ｋｐ）の改善については言及されるものの機械的品
質係数（Ｑｍ）についてはなんら記載されていない。

さらに、上記先行技術の磁器は実用上重要な特性である
温度変化に対する共振周波数の変化が大きいという問題
があった。これにより例えば環境変化の激しい車両搭載
用通信装置などのフィルタとして用いた場合、設定した
送受信周波数が車内の温度変化により変動し安定した送
受信ができなくなるという問題があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記問題点を解決し、高い機械的品質
係数Ｑｍを有するとともに誘電率εｒが大きい低損失で
高減衰量を有するラダー型フィルタ等に適した新規な圧
電磁器組成物を提供するにある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明者等は、上記の問題点に対し検討を進めた結果、
ＰＺＴ系圧電磁器組成物に対してＭｎ、　ＳｂおよびＮ
ｂの酸化物を添加することによって、高い電気機械結合
係数を有するとともに温度サイクル前後の共振周波数の
変動（ドリフト）を小さ（することができることを知見
し本発明に至った。

即ち、本発明の圧電磁器組成物は下記式（１）％式％）
） 式中、工、　　ｙ、　　ｚは　　　　　　　・・・（１
）０．４２≦Ｘ≦０．４５ ０．４６≦ｙ≦０．４９ ０．０８≦Ｚ≦０．１５　　　ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　＝
　１であり、ａ、ｂ、ｃは、ａ−＝１に対し０．０５≦
ｂ≦０．３０ ０．２０≦Ｃ≦０．５０ からなるもので、さらに前記組成物中、Ｐｂの３〜１５
原子％をＢａ、　ＣａおよびＳｒから選ばれる少なくと
も１種で置換することを特徴とするものである。

本発明の磁器組成物の各金属元素の割合を上記の範囲に
設定したのは、Ｘ値が０．４２より小さいと電気機械結
合係数が小さく、０．４５より大きくなると温度サイク
ル後の共振周波数の変動（ドリフト）が大きくなる。ま
た、Ｚ値が０．０８より小さいと焼結性が悪＜、０．１
５より大きいとキュリー点（ＴＣ）が低くなる。

また、Ｎｂ、　ＭｇおよびＯｎの割合において、ａ＝１
に対し、ｂ値が０．３０より大きいとＱｍが大きく低下
する。また、Ｃ値が０．２０より小さいと温度サイクル
後のｆａミドリフト大きくなる。なお、Ｍｎ量の上限値
は、第３成分であるＮｂ、　Ｍｇ、　Ｍｎの全体の価数
を平均４価にするためにはＭｎ量は０．５となることに
より設定した。

Ｎｂ、　Ｍｇ、　Ｍｎの添加量の最適値は式（１）で、
ａ＝１に対して０．０５≦ｂ≦０．２５．０．２５≦Ｃ
≦０．４０である。

また、本発明によれば、上記の圧電磁器組成物に対して
、Ｂａ、　ＣａおよびＳｒの酸化物を添加することによ
り何ら悪影響を及ぼすことなく誘電率εｒを高めること
ができる。Ｂａ、　ＣａおよびＳｒの酸化物はそれ自体
、前述した式（１）で表されるペロブスカイト型結晶構
造においてＡサイトを形成する。

本発明によれば、式（１）においてＡサイトであるＰｂ
に対し３〜１３原子％、特に８〜１２原子％の割合でＰ
ｂの一部を置換する。この置換量が３原子％未満では誘
電率の向上効果が期待できず、１３原子％を越えると耐
熱性の劣化という問題が生しる。

本発明において磁器の製造に際しては、周知の方法が採
用でき、具体的には前述した組成を形成するＰｂｏ、Ｔ
ｉｅ□、ＺｒＯ，、Ｎｂ２Ｏ，、ＭｇＣ０，、Ｍｎ０ｚ
等の構成金属元素の各金属酸化物を原料粉末としてそれ
らの割合が前述の範囲になるように秤量混合する。この
時、用いる原料は酸化物粉末や炭酸塩やしゅう酸塩等も
使用できる。また、調合に当たっては上記の各酸化物粉
末を組合せて仮焼しＰｂＴ　ｉＯ３やＰｂＺｒ０．等の
複合酸化物粉末を調製し混合することも当然可能である
。

秤量混合した混合粉末はプレス成形、ドクターブレード
法等により所望の形状に成形した後に焼成する。

焼成は、１２００〜１３４０°Ｃの酸化性雰囲気中で２
〜６時間行えばよい。

得られる焼結体は相対密度９５％以上の高密度体である
ことが波形不良を抑制する上で望ましく、例えば通常の
焼成法により得られた焼結体を熱間静水圧焼成法により
１０００−１２００°Ｃ１５００〜２０００気圧下の酸
化性雰囲気中で焼成することにより相対密度９７％以上
の焼結体を得ることができる。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例） 出発原料として、純度９９．５％以上、平均粒径が１．
０〜３．Ｏｕｓの市販のＰｂＯ、Ｔｉｅ□、ＺｒＯ□、
Ｎｂ、Ｏ６、ＭｇＣ０１、Ｍｎ０ｚ、ＢａＣＯ３、Ｃａ
ＣＯ３および５ｒＣＯ：＋の各粉末を用いて第１表に示
す割合で秤量し、ボールミルにて湿式混合後乾燥してこ
れを１０００°Ｃで仮焼した。

得られた仮焼物をボールミルにて２４時間湿式粉砕した
後、有機系粘結剤を添加し、しかる後直径１７ｍｍ、高
さ１．５ｍｍの円柱状に加圧成形した。

得られた成形体を酸化性雰囲気にて１２６０〜１３４０
°Ｃで６時間焼成した。

焼結体を直径１５ｍｍ、高さｌｌｌ１ｌに研磨加工しそ
の両端面に銀ペーストを焼き付けた。出来上がった素子
を８０゛Ｃの絶縁油中に浸漬し、両端面に５　ＫＶ／’
ＩＩｍの直流電圧を印加して分極処理した。

分極後、２４時間経過した素子の特性をインピーアナラ
イザーにより電気機械結合係数（Ｋｐ）、機械的品質係
数（Ｑｍ）、比誘電率（εｒ）ならびにｆａミドリフト
測定した。

結果は第１表に示した。

（以下余白） 第１表によれば、各元素の組成が本発明の範囲にある試
料はいずれも優れた特性を示し、Ｋｐが４０以上、Ｑｍ
が１５００以上、εｒが１０００以上、ｆａミドリフト
±０．３以内が達成され、特にＰｂの一部をＢａ、Ｃａ
、　Ｓｒで置換することによりεｒを高めることができ
た。

これに対して磁器組成物の各添加量が範囲を逸脱する試
料は、いずれも特性上不十分であり、本発明の目的を達
成することができなかった。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明の圧電磁器組成物はＰＺＴに
対しくＮｂ−Ｍｇ−Ｍｎ）系酸化物を添加することによ
り機械的品質係数を大幅に向上でき、さらにＰｂの一部
をＢａ、　ＣａあるいはＳｒで置換することにより比誘
電率を向上することができる。これによりフィルタ用と
して特に中間周波数帯域の低損失型として高選択性を付
与することができる。

特許出願人（６６３）京セラ株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記式 Ｐｂ｛Ｚｒ＿ｘＴｉ＿ｙ（Ｎｂ＿ａＭｇ＿ｂＭｎ＿ｃ）
   ＿ｚ｝Ｏ＿３式中、ｘ，ｙ，ｚは ０．４２≦ｘ≦０．４５ ０．４６≦ｙ≦０．４９ ０．０８≦ｚ≦０．１５０　ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、ａ
   ，ｂ，ｃは、ａ＝１に対し ０．０５≦ｂ≦０．３０ ０．２０≦ｃ≦０．５０ で表される圧電磁器組成物。
2. （２）前記組成物中、Ｐｂの３〜１５原子％をＢａ、Ｃ
   ａおよびＳｒから選ばれる少なくとも１種で置換した請
   求項１記載の圧電磁器組成物。