JPH07187775A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
- Publication number
- JPH07187775A JPH07187775A JP5330791A JP33079193A JPH07187775A JP H07187775 A JPH07187775 A JP H07187775A JP 5330791 A JP5330791 A JP 5330791A JP 33079193 A JP33079193 A JP 33079193A JP H07187775 A JPH07187775 A JP H07187775A
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- electromechanical coupling
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高い電気機械結合係数と機械的品質係数及び低
い誘電率を示し、耐熱性を向上することができる圧電磁
器組成物を提供する。 【構成】金属成分として少なくともPb、Zr、Ti、
Nb、Mn、Feを含む複合ペロブスカイト型化合物で
あって、これらの金属元素のモル比による組成式をPb
a 〔(Nbb Mnc Fed )e Tif Zr1-e-f 〕O3
と表わした時、a,b,c,d,e,fが、0.95≦
a≦1.05、0.50≦b≦0.67、0.10≦c
≦0.35、0.05≦d≦0.35、0.04≦e≦
0.12、0.20≦f≦0.35、b+c+d=1.
00を満足する。
い誘電率を示し、耐熱性を向上することができる圧電磁
器組成物を提供する。 【構成】金属成分として少なくともPb、Zr、Ti、
Nb、Mn、Feを含む複合ペロブスカイト型化合物で
あって、これらの金属元素のモル比による組成式をPb
a 〔(Nbb Mnc Fed )e Tif Zr1-e-f 〕O3
と表わした時、a,b,c,d,e,fが、0.95≦
a≦1.05、0.50≦b≦0.67、0.10≦c
≦0.35、0.05≦d≦0.35、0.04≦e≦
0.12、0.20≦f≦0.35、b+c+d=1.
00を満足する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電磁器組成物に係わ
り、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾネー
タ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニッ
ト,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電アク
チュエータ等、特に表面弾性波(Surface Ac
oustic Wave)フィルタに最適な圧電磁器組
成物に関する。
り、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾネー
タ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニッ
ト,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電アク
チュエータ等、特に表面弾性波(Surface Ac
oustic Wave)フィルタに最適な圧電磁器組
成物に関する。
【0002】
【従来技術】従来から、圧電磁器組成物を利用した製品
としては、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾ
ネータ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニ
ット,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電ア
クチュエータ等がある。
としては、例えばセラミックフィルタ,セラミックレゾ
ネータ,超音波応用振動子,圧電ブザー,圧電点火ユニ
ット,超音波モータ,圧電ファン,圧電センサ,圧電ア
クチュエータ等がある。
【0003】ここで、セラミックフィルタ,セラミック
レゾネータ等の素子としては、PbZrO3 −PbTi
O3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
によりNb2 O5 やMnO2 等の金属酸化物、Pb(N
b2/3 Mg1/3 )O3 やPb(Nb2/3 Co1/3 )O3
等の複合ペロブスカイト酸化物を添加したり置換するこ
とにより圧電特性の向上が図られている。
レゾネータ等の素子としては、PbZrO3 −PbTi
O3 を主成分とした磁器組成物が利用されており、これ
によりNb2 O5 やMnO2 等の金属酸化物、Pb(N
b2/3 Mg1/3 )O3 やPb(Nb2/3 Co1/3 )O3
等の複合ペロブスカイト酸化物を添加したり置換するこ
とにより圧電特性の向上が図られている。
【0004】そして、機械的品質係数Qm、電気機械結
合係数Kpが大きく誘電率が小さく、最適焼成温度が広
い性質を有する圧電磁器組成物としては、Pb(Nb
2/3 Mn1/3 )O3 −PbZrO3 −PbTiO3 の三
成分固溶体からなる圧電磁気組成物が開示されている
(特公昭46−16632号公報参照)。また、電気機
械結合係数Kpが大きく圧電性に優れた材料として、例
えば、Pb(Mn2/3 W1/ 3 )O3 −PbZrO3 −P
bTiO3 系の磁器組成物が知られている。
合係数Kpが大きく誘電率が小さく、最適焼成温度が広
い性質を有する圧電磁器組成物としては、Pb(Nb
2/3 Mn1/3 )O3 −PbZrO3 −PbTiO3 の三
成分固溶体からなる圧電磁気組成物が開示されている
(特公昭46−16632号公報参照)。また、電気機
械結合係数Kpが大きく圧電性に優れた材料として、例
えば、Pb(Mn2/3 W1/ 3 )O3 −PbZrO3 −P
bTiO3 系の磁器組成物が知られている。
【0005】一方、近年では、数十メガヘルツ帯のSA
Wフィルター材料として圧電セラミックスの表面弾性波
を利用した材料が使用されており、このような圧電セラ
ミックスとして、Pr6 O11を含有したPb(Nb2/3
Mn1/3 )O3 −PbZrO3 −PbTiO3 が知られ
ている(特公昭56ー50434号公報)。SAWフィ
ルター材料の圧電セラミックスとしては、比較的高い周
波数領域で使用されることから誘電率が低く、電気機械
結合係数が高く、特性の温度変化率が小さい材料が望ま
れている。従って従来のPbZrO3 −PbTiO3 組
成系の組成相境界(MPB)近傍の組成は利用されてお
らず、菱面体晶が主結晶相となる組成領域の材料が利用
されている。
Wフィルター材料として圧電セラミックスの表面弾性波
を利用した材料が使用されており、このような圧電セラ
ミックスとして、Pr6 O11を含有したPb(Nb2/3
Mn1/3 )O3 −PbZrO3 −PbTiO3 が知られ
ている(特公昭56ー50434号公報)。SAWフィ
ルター材料の圧電セラミックスとしては、比較的高い周
波数領域で使用されることから誘電率が低く、電気機械
結合係数が高く、特性の温度変化率が小さい材料が望ま
れている。従って従来のPbZrO3 −PbTiO3 組
成系の組成相境界(MPB)近傍の組成は利用されてお
らず、菱面体晶が主結晶相となる組成領域の材料が利用
されている。
【0006】また、SAWフィルタ用圧電部品において
も基板等の表面に実装可能なように種々の条件に対応で
きることが要求されており、このような圧電部品におい
ては、部品を基板にリフロー半田付けする際、基板に実
装された部品が300℃程度の高温に曝されるために部
品が組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求されてい
る。
も基板等の表面に実装可能なように種々の条件に対応で
きることが要求されており、このような圧電部品におい
ては、部品を基板にリフロー半田付けする際、基板に実
装された部品が300℃程度の高温に曝されるために部
品が組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、従来
の例えば上記したPb(Nb2/3 Mn1/3 )O3 −Pb
ZrO3 −PbTiO3 系の磁器組成物は、耐熱性が低
くリフロー半田付け前後の圧電特性や共振周波数の変化
が大きく、実用上の問題となっていた。
の例えば上記したPb(Nb2/3 Mn1/3 )O3 −Pb
ZrO3 −PbTiO3 系の磁器組成物は、耐熱性が低
くリフロー半田付け前後の圧電特性や共振周波数の変化
が大きく、実用上の問題となっていた。
【0008】本発明の圧電磁器組成物は、電気機械結合
係数Kpならびに機械的品質係数Qmが大きく、高周波
用途に適した比誘電率の小さい材料であり、かつ耐熱性
に優れた圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
係数Kpならびに機械的品質係数Qmが大きく、高周波
用途に適した比誘電率の小さい材料であり、かつ耐熱性
に優れた圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、Pb、
Zr、Ti、Nb、Mn、Feを含む複合ペロブスカイ
ト型化合物であって、一定の組成を有するものは、高い
電気機械結合係数と高い機械的品質係数であり、比誘電
率が小さく、かつ、耐熱性に優れた圧電磁器組成物を得
ることができることを知見し、本発明に至った。
Zr、Ti、Nb、Mn、Feを含む複合ペロブスカイ
ト型化合物であって、一定の組成を有するものは、高い
電気機械結合係数と高い機械的品質係数であり、比誘電
率が小さく、かつ、耐熱性に優れた圧電磁器組成物を得
ることができることを知見し、本発明に至った。
【0010】即ち、本発明の圧電磁器組成物は、金属成
分として少なくともPb、Zr、Ti、Nb、Mn、F
eを含む複合ペロブスカイト型化合物であって、これら
の金属元素のモル比による組成式をPba 〔(Nbb M
nc Fed )e Tif Zr1- e-f 〕O3 と表わした時、
a,b,c,d,e,fが、0.95≦a≦1.05、
0.50≦b≦0.67、0.10≦c≦0.35、
0.05≦d≦0.35、0.04≦e≦0.12、
0.20≦f≦0.35、b+c+d=1.00を満足
するものである。
分として少なくともPb、Zr、Ti、Nb、Mn、F
eを含む複合ペロブスカイト型化合物であって、これら
の金属元素のモル比による組成式をPba 〔(Nbb M
nc Fed )e Tif Zr1- e-f 〕O3 と表わした時、
a,b,c,d,e,fが、0.95≦a≦1.05、
0.50≦b≦0.67、0.10≦c≦0.35、
0.05≦d≦0.35、0.04≦e≦0.12、
0.20≦f≦0.35、b+c+d=1.00を満足
するものである。
【0011】ここで、a,b,c,d,e,fを上記の
範囲に設定した理由について説明する。Pb量のaを
0.95≦a≦1.05としたのは、aが0.95未満
の場合や1.05よりも大きい場合には電気機械結合係
数Kpが低下するからである。
範囲に設定した理由について説明する。Pb量のaを
0.95≦a≦1.05としたのは、aが0.95未満
の場合や1.05よりも大きい場合には電気機械結合係
数Kpが低下するからである。
【0012】また、Nb量のbを0.50≦b≦0.6
7としたのは、bが0.50未満では電気機械結合係数
Kpが低下し、bが0.67よりも大きい場合には耐熱
性が低下するからである。
7としたのは、bが0.50未満では電気機械結合係数
Kpが低下し、bが0.67よりも大きい場合には耐熱
性が低下するからである。
【0013】さらに、Mn量のcを0.10≦c≦0.
35としたのは、cが0.10未満の場合には耐熱性が
低下し、0.35よりも大きい場合には電気機械結合係
数Kpが低下し、耐熱性が低下するからである。
35としたのは、cが0.10未満の場合には耐熱性が
低下し、0.35よりも大きい場合には電気機械結合係
数Kpが低下し、耐熱性が低下するからである。
【0014】Fe量のdを0.05≦d≦0.35とし
たのは、dが0.05未満ではキュリー温度が低下する
ため耐熱性が低下し、0.35よりも大きいと機械的品
質係数Qmが低下するからである。(Nbb Mnc Fe
d )のZrへの置換量eを0.04≦e≦0.12とし
たのは、eが0.04未満では耐熱性の効果が認められ
ず電気機械結合係数Kpが低く、また0.12よりも大
きいと電気機械結合係数Kpが急激に低下するからであ
る。
たのは、dが0.05未満ではキュリー温度が低下する
ため耐熱性が低下し、0.35よりも大きいと機械的品
質係数Qmが低下するからである。(Nbb Mnc Fe
d )のZrへの置換量eを0.04≦e≦0.12とし
たのは、eが0.04未満では耐熱性の効果が認められ
ず電気機械結合係数Kpが低く、また0.12よりも大
きいと電気機械結合係数Kpが急激に低下するからであ
る。
【0015】TiのZrへの置換量fを0.20≦f≦
0.35としたのは、fが0.20未満の場合は電気機
械結合定数Kpが低下し耐熱性が低下し、0.35より
も大きい場合には比誘電率が高くなり過ぎるためであ
る。また、本発明では、共振周波数の温度係数を改善す
るために、Pbの一部をBa、Ca、Sr、Pr、Ndで置換して
もよい。
0.35としたのは、fが0.20未満の場合は電気機
械結合定数Kpが低下し耐熱性が低下し、0.35より
も大きい場合には比誘電率が高くなり過ぎるためであ
る。また、本発明では、共振周波数の温度係数を改善す
るために、Pbの一部をBa、Ca、Sr、Pr、Ndで置換して
もよい。
【0016】そして、本発明の圧電磁器は、例えば、原
料としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、M
n2 O3 およびFe2 O3 の各原料粉末を所定量秤量
し、ボールミル等で10〜24時間湿式混合し、次い
で、この混合物を脱水、乾燥した後、500〜1000
℃で1〜3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等
で粉砕する。その後、この粉砕物に有機バインダーを混
合し、造粒後、所定圧力で成形して成形体を作製し、こ
れらを大気中において1200〜1350℃で0.5〜
4時間焼成することにより得られる。
料としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、M
n2 O3 およびFe2 O3 の各原料粉末を所定量秤量
し、ボールミル等で10〜24時間湿式混合し、次い
で、この混合物を脱水、乾燥した後、500〜1000
℃で1〜3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等
で粉砕する。その後、この粉砕物に有機バインダーを混
合し、造粒後、所定圧力で成形して成形体を作製し、こ
れらを大気中において1200〜1350℃で0.5〜
4時間焼成することにより得られる。
【0017】
【作用】本発明の圧電磁器組成物では、PbZrO3 −
PbTiO3 系の磁器組成物のZrおよびTiの一部を
Nb,Mn,Feで置換することにより、高い電気機械
結合係数、高い機械的品質係数Qm、低い誘電率を示す
とともに、耐熱性を向上することが可能となる。
PbTiO3 系の磁器組成物のZrおよびTiの一部を
Nb,Mn,Feで置換することにより、高い電気機械
結合係数、高い機械的品質係数Qm、低い誘電率を示す
とともに、耐熱性を向上することが可能となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を次の実施例で説明する。原料
粉末としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、
MnO3 およびFe2 O3 の各原料粉末を表1に示すよ
うに所定量秤量し、ボールミルで12時間湿式混合し、
次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、950℃で3
時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで粉砕する。
粉末としてPbO、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、
MnO3 およびFe2 O3 の各原料粉末を表1に示すよ
うに所定量秤量し、ボールミルで12時間湿式混合し、
次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、950℃で3
時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで粉砕する。
【0019】その後、この粉砕物に有機バインダー(P
VA)を混合し、造粒した。得られた粉末を1.5t/
cm2 の圧力で直径23mm、厚さ2mmの寸法からな
る円板にプレス成形した。更に、これらの成形体をMg
O等からなる容器内に密閉し、大気中1300℃で2時
間の条件で焼成した。
VA)を混合し、造粒した。得られた粉末を1.5t/
cm2 の圧力で直径23mm、厚さ2mmの寸法からな
る円板にプレス成形した。更に、これらの成形体をMg
O等からなる容器内に密閉し、大気中1300℃で2時
間の条件で焼成した。
【0020】得られた焼結体を研磨して厚み0.5mm
の円板を形成した。この円板の両面にAgペーストを焼
付けることにより電極を形成し、80℃のシリコンオイ
ル中で3kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極
処理した後、電気機械結合係数,耐熱性を評価した。ま
た、比誘電率εrをインピーダンスメータで求められた
容量から計算して求めた。電気機械結合係数Kpはイン
ピーダンスメータで測定した共振周波数と反共振周波数
の値から計算により求めた。耐熱性は、260℃をピー
クとするリフロー炉に3回連続して通過させる試験を行
なった際の試験前の電気機械結合係数Kp1 と試験後の
Kp2 の値から、△Kp= (Kp2-Kp1 )/Kp1 ×
100の式を用いて算出した変化率△Kpで評価した。
また、機械的品質係数Qmをインピーダンスメータで測
定した共振周波数,反共振周波数,共振抵抗,容量から
計算により求めた。結果を表1に示す。
の円板を形成した。この円板の両面にAgペーストを焼
付けることにより電極を形成し、80℃のシリコンオイ
ル中で3kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極
処理した後、電気機械結合係数,耐熱性を評価した。ま
た、比誘電率εrをインピーダンスメータで求められた
容量から計算して求めた。電気機械結合係数Kpはイン
ピーダンスメータで測定した共振周波数と反共振周波数
の値から計算により求めた。耐熱性は、260℃をピー
クとするリフロー炉に3回連続して通過させる試験を行
なった際の試験前の電気機械結合係数Kp1 と試験後の
Kp2 の値から、△Kp= (Kp2-Kp1 )/Kp1 ×
100の式を用いて算出した変化率△Kpで評価した。
また、機械的品質係数Qmをインピーダンスメータで測
定した共振周波数,反共振周波数,共振抵抗,容量から
計算により求めた。結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】この表1から、本発明の磁器組成物は電気
機械結合係数Kpが15%以上と大きく、機械的品質係
数Qmが1300以上と高く、また、比誘電率は350
以下と低く、また、耐熱試験によるΔKpの変化が±1
%以下と小さく、耐熱性に優れていることが判る。
機械結合係数Kpが15%以上と大きく、機械的品質係
数Qmが1300以上と高く、また、比誘電率は350
以下と低く、また、耐熱試験によるΔKpの変化が±1
%以下と小さく、耐熱性に優れていることが判る。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、PbZrO3 −PbT
iO3 系の磁器組成物のZrとTiの一部をNb,M
n,Feで置換することにより、高い電気機械結合係数
と機械的品質係数及び低い誘電率を示し、耐熱性を向上
し、特に表面実装用SAWフィルター素子として最適な
圧電磁器組成物を得ることができる。
iO3 系の磁器組成物のZrとTiの一部をNb,M
n,Feで置換することにより、高い電気機械結合係数
と機械的品質係数及び低い誘電率を示し、耐熱性を向上
し、特に表面実装用SAWフィルター素子として最適な
圧電磁器組成物を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】金属成分として少なくともPb、Zr、T
i、Nb、Mn、Feを含む複合ペロブスカイト型化合
物であって、これらの金属元素のモル比による組成式を
Pba 〔(Nbb Mnc Fed )e Tif Zr1-e-f 〕
O3 と表わした時、a,b,c,d,e,fが 0.95≦a≦1.05 0.50≦b≦0.67 0.10≦c≦0.35 0.05≦d≦0.35 0.04≦e≦0.12 0.20≦f≦0.35 b+c+d=1.00 を満足することを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330791A JPH07187775A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330791A JPH07187775A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187775A true JPH07187775A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18236590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5330791A Pending JPH07187775A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07187775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813075A1 (fr) * | 2000-08-18 | 2002-02-22 | Murata Manufacturing Co | Materiau en ceramique piezoelectrique, compact en ceramique piezoelectrique fritte et dispositif en ceramique piezoelectrique |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5330791A patent/JPH07187775A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813075A1 (fr) * | 2000-08-18 | 2002-02-22 | Murata Manufacturing Co | Materiau en ceramique piezoelectrique, compact en ceramique piezoelectrique fritte et dispositif en ceramique piezoelectrique |
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