JPH0555661A - 圧電磁器の製造方法 - Google Patents
圧電磁器の製造方法Info
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- JPH0555661A JPH0555661A JP3213744A JP21374491A JPH0555661A JP H0555661 A JPH0555661 A JP H0555661A JP 3213744 A JP3213744 A JP 3213744A JP 21374491 A JP21374491 A JP 21374491A JP H0555661 A JPH0555661 A JP H0555661A
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- piezoelectric ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】圧電特性に影響を及ぼすことなく、磁器の反り
の発生を極力低減する圧電磁器の製造方法を提供する。 【構成】ＰｂＺｒＴｉＯ3 を主成分とし例えば、これに
Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｂを添加した系からなる金属酸化物の混
合粉末を９００〜１１００℃で仮焼処理し、この仮焼物
をＢＥＴ比表面積が２〜８ｍ2 ／ｇとなるように粉砕処
理した後、この仮焼粉末を成形し、酸化性雰囲気中で１
２００〜１３５０℃で焼成する。
の発生を極力低減する圧電磁器の製造方法を提供する。 【構成】ＰｂＺｒＴｉＯ3 を主成分とし例えば、これに
Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｂを添加した系からなる金属酸化物の混
合粉末を９００〜１１００℃で仮焼処理し、この仮焼物
をＢＥＴ比表面積が２〜８ｍ2 ／ｇとなるように粉砕処
理した後、この仮焼粉末を成形し、酸化性雰囲気中で１
２００〜１３５０℃で焼成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電ブサー、レシーバ
ーおよびセラミックフィルター用素子として用いられる
圧電磁器の製造方法に関し、詳細には、焼成による反り
の小さい圧電磁器の製造方法の改良に関する。
ーおよびセラミックフィルター用素子として用いられる
圧電磁器の製造方法に関し、詳細には、焼成による反り
の小さい圧電磁器の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来技術】圧電磁器は、従来より圧電ブザー、レシー
バー及びフィルター用材料として広く使用されている。
これらに用いられる圧電材料に要求される特性としては
比誘電率、電気機械結合係数が高いことなどが上げられ
る。これらの要求特性を満足し得る材料として、従来よ
りＰｂＺｒＴｉＯ3 を主成分とする圧電磁器材料が用い
られ、具体的にはＰｂＺｒＴｉＯ3 に対してＳｎ、Ｓｂ
あるいはＮｂ等の酸化物を添加してさらに特性を改善を
図ることが特公昭５４−３６７５６号や特公昭５４−３
４９２０号にて提案されている。
バー及びフィルター用材料として広く使用されている。
これらに用いられる圧電材料に要求される特性としては
比誘電率、電気機械結合係数が高いことなどが上げられ
る。これらの要求特性を満足し得る材料として、従来よ
りＰｂＺｒＴｉＯ3 を主成分とする圧電磁器材料が用い
られ、具体的にはＰｂＺｒＴｉＯ3 に対してＳｎ、Ｓｂ
あるいはＮｂ等の酸化物を添加してさらに特性を改善を
図ることが特公昭５４−３６７５６号や特公昭５４−３
４９２０号にて提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】上記の圧電磁器は、
いずれも圧電磁器として要求される特性をほぼ満足する
ものではあるが、これらの圧電磁器を用いて実際に製品
を作製する場合、そのほとんどの磁器は平坦な板状形状
をなしており、いずれも適度の寸法精度が要求されるた
めに特に焼成による磁器の反りがないことが要求され
る。この反りの発生は、各種圧電製品においては素子加
工工程での品質、歩留りの低下や圧電特性のバラツキが
生じる原因になるという弊害がある。
いずれも圧電磁器として要求される特性をほぼ満足する
ものではあるが、これらの圧電磁器を用いて実際に製品
を作製する場合、そのほとんどの磁器は平坦な板状形状
をなしており、いずれも適度の寸法精度が要求されるた
めに特に焼成による磁器の反りがないことが要求され
る。この反りの発生は、各種圧電製品においては素子加
工工程での品質、歩留りの低下や圧電特性のバラツキが
生じる原因になるという弊害がある。
【０００４】これまで圧電磁器については前述のよう
に、組成的に各種の改良が提案されているものの、具体
的な製品化にあたっての上記の問題については詳細に検
討されていないのが現状である。
に、組成的に各種の改良が提案されているものの、具体
的な製品化にあたっての上記の問題については詳細に検
討されていないのが現状である。
【０００５】セラミックの分野においては、最終焼結体
の反り等の防止対策として、通常は原料組成や原料粒径
を変更したり、焼成条件を変更することも行われている
が、圧電磁器に対する検討がなされておらず、これまで
の防止策によっては逆に悪影響を及ぼし圧電特性を劣化
させてしまう等という問題があった。
の反り等の防止対策として、通常は原料組成や原料粒径
を変更したり、焼成条件を変更することも行われている
が、圧電磁器に対する検討がなされておらず、これまで
の防止策によっては逆に悪影響を及ぼし圧電特性を劣化
させてしまう等という問題があった。
【０００６】本発明は、圧電特性に影響を及ぼすことな
く、焼成による磁器の反りの発生を抑制し寸法精度のよ
い圧電磁器を得るための方法を提供することを目的とす
るものである。
く、焼成による磁器の反りの発生を抑制し寸法精度のよ
い圧電磁器を得るための方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、焼成時
の反りの発生要因について詳細に調査したところ、仮焼
粉末の比表面積に大きく左右され、しかもこれにより圧
電特性も変動することからこの比表面積を特定の範囲に
制御することにより、前記目的が達成されることを見出
し本発明に至った。
の反りの発生要因について詳細に調査したところ、仮焼
粉末の比表面積に大きく左右され、しかもこれにより圧
電特性も変動することからこの比表面積を特定の範囲に
制御することにより、前記目的が達成されることを見出
し本発明に至った。
【０００８】即ち、本発明の圧電磁器の製造方法は、Ｐ
ｂＺｒＴｉＯ3 系圧電磁器を構成する金属酸化物原料粉
末を秤量し混合した後、この混合粉末を仮焼処理する
が、その後この仮焼物を粉砕する時、そのＢＥＴ比表面
積が２〜８ｍ2 ／ｇとなるように粉砕し、これを成形、
焼成することを特徴とするものである。
ｂＺｒＴｉＯ3 系圧電磁器を構成する金属酸化物原料粉
末を秤量し混合した後、この混合粉末を仮焼処理する
が、その後この仮焼物を粉砕する時、そのＢＥＴ比表面
積が２〜８ｍ2 ／ｇとなるように粉砕し、これを成形、
焼成することを特徴とするものである。
【０００９】以下、具体的に本発明の製造方法を説明す
ると、まず原料粉末として、圧電磁器を構成する各金属
の酸化物粉末、具体的にはＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2
等の各粉末を秤量し十分に混合する。用いる原料として
は、特に制限はないが、原料の平均粒径が２μｍ以下で
あることが望ましい。
ると、まず原料粉末として、圧電磁器を構成する各金属
の酸化物粉末、具体的にはＰｂＯ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2
等の各粉末を秤量し十分に混合する。用いる原料として
は、特に制限はないが、原料の平均粒径が２μｍ以下で
あることが望ましい。
【００１０】次にこの混合粉末を仮焼処理する。この仮
焼処理は、ペロブスカイト型複合酸化物の合成を目的と
して行うものであり、組成によって仮焼条件が微妙に異
なるが、およそ大気等の酸化性雰囲気中で９００〜１１
００℃の温度で１〜６時間程度行う。
焼処理は、ペロブスカイト型複合酸化物の合成を目的と
して行うものであり、組成によって仮焼条件が微妙に異
なるが、およそ大気等の酸化性雰囲気中で９００〜１１
００℃の温度で１〜６時間程度行う。
【００１１】上記仮焼工程において得られた仮焼物は、
粉末同士が凝集しているが、これをボールミル等の粉砕
手段を用いて粉砕する。本発明によれば、この粉砕処理
時に最終的に得られる仮焼粉末のＢＥＴ比表面積が２〜
８ｍ2 ／ｇ、特に４〜７ｍ2 ／ｇになるように条件を設
定して行うことが重要である。これにより焼成時の焼結
体の反りの発生を低減することができる。比表面積の制
御は例えば、ボールミルのメディアの径を選定したり回
転数や粉砕時間を制御しすればよい。
粉末同士が凝集しているが、これをボールミル等の粉砕
手段を用いて粉砕する。本発明によれば、この粉砕処理
時に最終的に得られる仮焼粉末のＢＥＴ比表面積が２〜
８ｍ2 ／ｇ、特に４〜７ｍ2 ／ｇになるように条件を設
定して行うことが重要である。これにより焼成時の焼結
体の反りの発生を低減することができる。比表面積の制
御は例えば、ボールミルのメディアの径を選定したり回
転数や粉砕時間を制御しすればよい。
【００１２】次に、比表面積が上記の範囲に制御された
仮焼粉末を公知の成形方法、例えば、プレス成形、ドク
ターブレード等のシート成形、射出成形等により所望の
形状に成形する。
仮焼粉末を公知の成形方法、例えば、プレス成形、ドク
ターブレード等のシート成形、射出成形等により所望の
形状に成形する。
【００１３】焼成は、大気等の酸化性雰囲気中で１２０
０〜１３５０℃の温度で２〜６時間程度行う。この焼成
によれば、焼結体として相対密度が９５％以上の高密度
体であることが圧電特性上好ましい。
０〜１３５０℃の温度で２〜６時間程度行う。この焼成
によれば、焼結体として相対密度が９５％以上の高密度
体であることが圧電特性上好ましい。
【００１４】なお、本発明によれば、上記製造方法を適
用しえる圧電磁器の組成としては、ＰｂＺｒＴｉＯ3 を
主成分とするものであれば、特に制限を加えるものでは
ないが、特性的には特願平１−１７０６００号にて提案
されるように、Ｓｎ、Ｓｂ、ＮｂでＢサイトを置換した
ものが好適に使用される。
用しえる圧電磁器の組成としては、ＰｂＺｒＴｉＯ3 を
主成分とするものであれば、特に制限を加えるものでは
ないが、特性的には特願平１−１７０６００号にて提案
されるように、Ｓｎ、Ｓｂ、ＮｂでＢサイトを置換した
ものが好適に使用される。
【００１５】
【作用】図１および図２に仮焼粉末のＢＥＴ比表面積
と、最終焼結体の反りおよび電気機械結合係数Ｋｐとの
関係を示した。
と、最終焼結体の反りおよび電気機械結合係数Ｋｐとの
関係を示した。
【００１６】図１および図２によれば、比表面積が大き
くなるに従い、徐々に焼結体の反りが大きくなる傾向に
ある。一方、Ｋｐ値は２〜４ｍ2 ／ｇ付近で急激に上昇
し、次第にその値は安定化する傾向にある。
くなるに従い、徐々に焼結体の反りが大きくなる傾向に
ある。一方、Ｋｐ値は２〜４ｍ2 ／ｇ付近で急激に上昇
し、次第にその値は安定化する傾向にある。
【００１７】また、仮焼粉末の比表面積は、焼結性にも
関連があり、比表面積が大きくなるに従い焼結性が増す
傾向にある。
関連があり、比表面積が大きくなるに従い焼結性が増す
傾向にある。
【００１８】本発明は、これらの各種の要因を総括し、
仮焼粉末のＢＥＴ比表面積を２〜８ｍ2 ／ｇとなるよう
に制御することが大きな特徴である。即ち、ＢＥＴ比表
面積が２ｍ2 ／ｇより小さいと、焼結体の反りは小さい
ものの緻密な磁器を得ることが難しく、相対密度が低下
し圧電特性が低下し、８ｍ2 ／ｇより大きいと、圧電特
性は良好になるが同時に焼結体の反りが大きくなり好ま
しくない。
仮焼粉末のＢＥＴ比表面積を２〜８ｍ2 ／ｇとなるよう
に制御することが大きな特徴である。即ち、ＢＥＴ比表
面積が２ｍ2 ／ｇより小さいと、焼結体の反りは小さい
ものの緻密な磁器を得ることが難しく、相対密度が低下
し圧電特性が低下し、８ｍ2 ／ｇより大きいと、圧電特
性は良好になるが同時に焼結体の反りが大きくなり好ま
しくない。
【００１９】
【実施例】実施例１〜７ 出発原料として、純度９９．０％以上の市販のＰｂ3 Ｏ
4 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｓｂ
2 Ｏ3 の各粉末を用いて、組成が次式（１） ｘＰｂＺｒＯ3 ＋ｙＰｂＴｉＯ3 ＋ｚＰｂ（Ｓｎ1/3 Ｎｂ2a/3Ｓｂ2(1-a)/3）Ｏ3 ・・（１） と表した時、ｘ，ｙ，ｚ，ａの各値が表１になるように
秤量し、ボールミルにより湿式混合後、乾燥してこれを
９００℃で３時間仮焼した。
4 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｓｂ
2 Ｏ3 の各粉末を用いて、組成が次式（１） ｘＰｂＺｒＯ3 ＋ｙＰｂＴｉＯ3 ＋ｚＰｂ（Ｓｎ1/3 Ｎｂ2a/3Ｓｂ2(1-a)/3）Ｏ3 ・・（１） と表した時、ｘ，ｙ，ｚ，ａの各値が表１になるように
秤量し、ボールミルにより湿式混合後、乾燥してこれを
９００℃で３時間仮焼した。
【００２０】得られた仮焼物を小径のジルコニアボール
（２〜５ｍｍφ）をメディアとしてボールミルやアトラ
イタ等を用いて粉砕する。この際、粉砕時間を変えて粉
末のＢＥＴ比表面積が約１〜１０ｍ2 ／ｇの範囲のもの
を得た。
（２〜５ｍｍφ）をメディアとしてボールミルやアトラ
イタ等を用いて粉砕する。この際、粉砕時間を変えて粉
末のＢＥＴ比表面積が約１〜１０ｍ2 ／ｇの範囲のもの
を得た。
【００２１】その後、有機系粘結剤を添加し、しかる
後、２０×３０ｍｍ、厚さ×１．５ｍｍの板状成形体に
加圧成形した。これを酸化性雰囲気中１１５０〜１３４
０℃で３時間焼成した。
後、２０×３０ｍｍ、厚さ×１．５ｍｍの板状成形体に
加圧成形した。これを酸化性雰囲気中１１５０〜１３４
０℃で３時間焼成した。
【００２２】次に、焼結体２０枚を抜き出し、図３に示
す方法で板状焼結体１の反りａを測定し、その後、厚さ
１ｍｍに研磨加工したものの両端面に銀電極を焼き付け
た。
す方法で板状焼結体１の反りａを測定し、その後、厚さ
１ｍｍに研磨加工したものの両端面に銀電極を焼き付け
た。
【００２３】それを８０℃の絶縁油中に浸漬し、両電極
間に３ＫＶ／ｍｍの直流電圧を印加して分極処理した。
その後、５×５ｍｍ、厚さ１ｍｍの素子に加工し、分極
後４８時間以上、素子加工後２４時間以上経過した後イ
ンピーダンスアナライザーにより圧電特性として機械的
品質係数（Ｑｍ）、電気機械結合係数（Ｋｐ）を測定し
た。
間に３ＫＶ／ｍｍの直流電圧を印加して分極処理した。
その後、５×５ｍｍ、厚さ１ｍｍの素子に加工し、分極
後４８時間以上、素子加工後２４時間以上経過した後イ
ンピーダンスアナライザーにより圧電特性として機械的
品質係数（Ｑｍ）、電気機械結合係数（Ｋｐ）を測定し
た。
【００２４】これらの結果を表１に示した。また、表よ
り実施例１〜３の仮焼粉末の比表面積と、焼結体の反り
および電気機械結合係数Ｋｐとの関係を図１に、実施例
４〜７の仮焼粉末の比表面積と、反りおよびＫｐ値との
関係を図２に示した。
り実施例１〜３の仮焼粉末の比表面積と、焼結体の反り
および電気機械結合係数Ｋｐとの関係を図１に、実施例
４〜７の仮焼粉末の比表面積と、反りおよびＫｐ値との
関係を図２に示した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】表１、表２、図１、図２によれば、仮焼粉
末の比表面積が大きくなるに従い、圧電特性（Ｋｐ値）
は良好になる傾向にあるが、同時に焼結体の反りが大き
くなる傾向にあり、仮焼粉末の比表面積を２ｍ2 ／ｇ以
上にすることにより、反りが小さく、しかも圧電特性に
優れた磁器を得ることができる。
末の比表面積が大きくなるに従い、圧電特性（Ｋｐ値）
は良好になる傾向にあるが、同時に焼結体の反りが大き
くなる傾向にあり、仮焼粉末の比表面積を２ｍ2 ／ｇ以
上にすることにより、反りが小さく、しかも圧電特性に
優れた磁器を得ることができる。
【００２８】また、上記実施例によれば、温度サイクル
試験（−５５℃〜８５℃、３０ｍｉｎ保持、２０サイク
ル）後の素子の共振周波数ｆｒ変化率は±０．３％以下
で影響は見られなかった。なお、本実施例において表
中、実施例１〜３はその特性上、セラミックフィルター
用として、また、実施例４〜７は圧電ブザー、レシーバ
ー用として好適な圧電材料である。
試験（−５５℃〜８５℃、３０ｍｉｎ保持、２０サイク
ル）後の素子の共振周波数ｆｒ変化率は±０．３％以下
で影響は見られなかった。なお、本実施例において表
中、実施例１〜３はその特性上、セラミックフィルター
用として、また、実施例４〜７は圧電ブザー、レシーバ
ー用として好適な圧電材料である。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の圧電磁器の
製造方法によれば、仮焼粉末の比表面積を特定の範囲に
限定することにより、圧電特性に悪影響を及ぼすことな
く、最終焼結体の反りを低減することができる。よっ
て、製品としての製造安定性、製品の信頼性を高めると
ともに製造コストの低減化を計ることができる。
製造方法によれば、仮焼粉末の比表面積を特定の範囲に
限定することにより、圧電特性に悪影響を及ぼすことな
く、最終焼結体の反りを低減することができる。よっ
て、製品としての製造安定性、製品の信頼性を高めると
ともに製造コストの低減化を計ることができる。
【図１】実施例１〜３における仮焼粉末のＢＥＴ比表面
積と、磁器の反りと電気機械結合係数との関係を示した
図である。
積と、磁器の反りと電気機械結合係数との関係を示した
図である。
【図２】実施例４〜７における仮焼粉末のＢＥＴ比表面
積と、磁器の反りと電気機械結合係数との関係を示した
図である。
積と、磁器の反りと電気機械結合係数との関係を示した
図である。
【図３】磁器の反りの測定方法を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＰｂＺｒＴｉＯ3 系圧電磁器を構成する
金属酸化物粉末を秤量混合する工程と、該混合粉末を仮
焼処理する工程と、該仮焼物をＢＥＴ比表面積が２〜８
ｍ2 ／ｇの仮焼粉末となるように粉砕処理する工程と、
該仮焼粉末を成形する工程と、該成形体を酸化性雰囲気
中で焼成する工程とを具備してなる圧電磁器の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213744A JP3117247B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 圧電磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03213744A JP3117247B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 圧電磁器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555661A true JPH0555661A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3117247B2 JP3117247B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=16644301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03213744A Expired - Fee Related JP3117247B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 圧電磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117247B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016031994A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器板および板状基体ならびに電子部品 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP03213744A patent/JP3117247B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016031994A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器板および板状基体ならびに電子部品 |
| JP6082161B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2017-02-15 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器板および板状基体ならびに電子部品 |
| US10177300B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-01-08 | Kyocera Corporation | Piezoelectric ceramic, manufacturing method therefor, and electronic component |
| US10297744B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-05-21 | Kyocera Corporation | Piezoelectric ceramic plate, plate-shaped substrate and electronic component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3117247B2 (ja) | 2000-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |