JPH0738370A - セラミック素子 - Google Patents
セラミック素子Info
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- JPH0738370A JPH0738370A JP19922993A JP19922993A JPH0738370A JP H0738370 A JPH0738370 A JP H0738370A JP 19922993 A JP19922993 A JP 19922993A JP 19922993 A JP19922993 A JP 19922993A JP H0738370 A JPH0738370 A JP H0738370A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度安定性に優れ、信頼性の高いセラミック
素子（圧電振動子）を提供する。 【構成】 酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向に結晶粒の
特定の結晶軸が揃った配向セラミックスからなるセラミ
ックス板１の表裏両面に電極２ａ，２ｂを形成するとと
もに、該電極２ａ，２ｂの少なくとも一方は、表裏の各
面の全体を覆わない部分電極とする。なお、配向セラミ
ックスの抵抗率が十分に高くないときには、リチウム、
ナトリウム、カリウムなどの１価の金属イオンをドープ
して抵抗率を上げる。
素子（圧電振動子）を提供する。 【構成】 酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向に結晶粒の
特定の結晶軸が揃った配向セラミックスからなるセラミ
ックス板１の表裏両面に電極２ａ，２ｂを形成するとと
もに、該電極２ａ，２ｂの少なくとも一方は、表裏の各
面の全体を覆わない部分電極とする。なお、配向セラミ
ックスの抵抗率が十分に高くないときには、リチウム、
ナトリウム、カリウムなどの１価の金属イオンをドープ
して抵抗率を上げる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミック素子に関
し、詳しくは、通信機器などに用いられるエネルギー閉
じ込め型圧電振動子、特に温度安定性が要求される用途
に用いられるエネルギー閉じ込め型圧電振動子に関す
る。
し、詳しくは、通信機器などに用いられるエネルギー閉
じ込め型圧電振動子、特に温度安定性が要求される用途
に用いられるエネルギー閉じ込め型圧電振動子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通信機
器などに用いられるエネルギー閉じ込め型の圧電振動子
（セラミック素子）としては、例えば、チタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電体セラミックスを用いた
エネルギー閉じ込め型圧電振動子が広く用いられてい
る。
器などに用いられるエネルギー閉じ込め型の圧電振動子
（セラミック素子）としては、例えば、チタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電体セラミックスを用いた
エネルギー閉じ込め型圧電振動子が広く用いられてい
る。
【０００３】ところで、ＰＺＴを用いた圧電振動子にお
いて、厚み縦振動のエネルギー閉じ込め型圧電振動子に
用いることが可能な材料としては、一般に実効ポアッソ
ン比が１／３以上の材料に限られる。しかし、ＰＺＴに
おいてポアッソン比が１／３以上の材料は、温度変化に
対して結晶構造が不安定であり、高い温度安定性が求め
られる用途に用いることは困難であるという問題点があ
る。
いて、厚み縦振動のエネルギー閉じ込め型圧電振動子に
用いることが可能な材料としては、一般に実効ポアッソ
ン比が１／３以上の材料に限られる。しかし、ＰＺＴに
おいてポアッソン比が１／３以上の材料は、温度変化に
対して結晶構造が不安定であり、高い温度安定性が求め
られる用途に用いることは困難であるという問題点があ
る。
【０００４】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、温度安定性に優れ、信頼性の高いセラミック素子
（圧電振動子）を提供することを目的とする。
あり、温度安定性に優れ、信頼性の高いセラミック素子
（圧電振動子）を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のセラミック素子は、セラミックス板の表
裏両面に電極が形成されたセラミック素子であって、前
記セラミックス板は、酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向
に結晶粒の特定の結晶軸が揃った配向セラミックスから
なり、かつ、前記セラミックス板の表裏両面に形成され
た電極の少なくとも一方は、該電極が形成された面の全
体を覆わない部分電極であることを特徴とする。
に、この発明のセラミック素子は、セラミックス板の表
裏両面に電極が形成されたセラミック素子であって、前
記セラミックス板は、酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向
に結晶粒の特定の結晶軸が揃った配向セラミックスから
なり、かつ、前記セラミックス板の表裏両面に形成され
た電極の少なくとも一方は、該電極が形成された面の全
体を覆わない部分電極であることを特徴とする。
【０００６】また、前記配向セラミックスは、少なくと
もリチウム、ナトリウム、カリウムの少なくとも１種を
含有することを特徴とする。
もリチウム、ナトリウム、カリウムの少なくとも１種を
含有することを特徴とする。
【０００７】さらに、前記配向セラミックスは、銅、銀
の少なくとも１種を含有することを特徴とする。
の少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【０００８】この発明のセラミック素子においては、温
度安定性に優れた圧電材料である酸化亜鉛を用いてセラ
ミック素子（圧電振動子）が形成されるが、無配向の酸
化亜鉛セラミックスは圧電性を示さないため、セラミッ
クスを構成する各結晶粒の特定の結晶軸が厚み方向に揃
った配向セラミックスを用いる。
度安定性に優れた圧電材料である酸化亜鉛を用いてセラ
ミック素子（圧電振動子）が形成されるが、無配向の酸
化亜鉛セラミックスは圧電性を示さないため、セラミッ
クスを構成する各結晶粒の特定の結晶軸が厚み方向に揃
った配向セラミックスを用いる。
【０００９】そして、配向セラミックスの抵抗率が十分
に高くない場合には、リチウム、ナトリウム、カリウム
などの１価の金属イオンをドープすることによりその抵
抗率を上昇させることができる。
に高くない場合には、リチウム、ナトリウム、カリウム
などの１価の金属イオンをドープすることによりその抵
抗率を上昇させることができる。
【００１０】さらに、配向セラミックスに、銅、銀の一
価の金属イオンの少なくとも１種を含有させることによ
っても同様の効果を持たせることが可能になる。
価の金属イオンの少なくとも１種を含有させることによ
っても同様の効果を持たせることが可能になる。
【００１１】また、酸化亜鉛の配向セラミックスについ
ては、Lamb波の分散曲線の計算結果から、厚み縦振動の
周波数低下型エネルギー閉じ込めが可能であることがわ
かっているので、作製したセラミックス板の表裏両面に
形成する電極の少なくとも一方は、セラミックス板の表
裏の各面の全体を覆わない部分電極とする。なお、この
発明の一実施例にかかるセラミック素子においては、図
１に示すように、セラミックス板１の表裏の両面に形成
された電極２ａ，２ｂの両方を部分電極としている。
ては、Lamb波の分散曲線の計算結果から、厚み縦振動の
周波数低下型エネルギー閉じ込めが可能であることがわ
かっているので、作製したセラミックス板の表裏両面に
形成する電極の少なくとも一方は、セラミックス板の表
裏の各面の全体を覆わない部分電極とする。なお、この
発明の一実施例にかかるセラミック素子においては、図
１に示すように、セラミックス板１の表裏の両面に形成
された電極２ａ，２ｂの両方を部分電極としている。
【００１２】上記のように、この発明のセラミック素子
は、圧電特性の温度変化の少ない材料（酸化亜鉛の配向
セラミックス）を用いているので温度安定性が高く、信
頼性の高い厚み縦振動周波数低下型エネルギー閉じ込め
型の圧電振動子を得ることが可能になる。
は、圧電特性の温度変化の少ない材料（酸化亜鉛の配向
セラミックス）を用いているので温度安定性が高く、信
頼性の高い厚み縦振動周波数低下型エネルギー閉じ込め
型の圧電振動子を得ることが可能になる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を示して、その特徴
とするところをさらに詳しく説明する。なお、図１は、
この発明の一実施例にかかるセラミック素子（圧電振動
子）を示す斜視図、図２は、該セラミック素子の製造に
用いた環状炉を示す図であり、低温部と高温部とをその
温度勾配と対応させて示した概念図である。
とするところをさらに詳しく説明する。なお、図１は、
この発明の一実施例にかかるセラミック素子（圧電振動
子）を示す斜視図、図２は、該セラミック素子の製造に
用いた環状炉を示す図であり、低温部と高温部とをその
温度勾配と対応させて示した概念図である。
【００１４】この実施例のセラミック素子は、図１に示
すように、酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向に結晶粒の
特定の結晶軸が揃った配向セラミックスからなるセラミ
ックス板（配向セラミックス板）１の表裏両面の中央部
に、表裏の各面の全体を覆わない円形の部分電極（振動
電極）２ａ，２ｂを配設することにより形成されてい
る。なお、円形の部分電極２ａ，２ｂからは、配向セラ
ミックス板１の互に逆側の端部にリード電極３ａ，３ｂ
が引き出されている。
すように、酸化亜鉛を主成分とし、厚み方向に結晶粒の
特定の結晶軸が揃った配向セラミックスからなるセラミ
ックス板（配向セラミックス板）１の表裏両面の中央部
に、表裏の各面の全体を覆わない円形の部分電極（振動
電極）２ａ，２ｂを配設することにより形成されてい
る。なお、円形の部分電極２ａ，２ｂからは、配向セラ
ミックス板１の互に逆側の端部にリード電極３ａ，３ｂ
が引き出されている。
【００１５】次に、このセラミック素子の製造方法につ
いて説明する。上記のセラミック素子を製造するにあた
り、まず、純度９９％の酸化亜鉛粉末原料をバインダー
とともに混合した混合原料をプレス成形機を用いて２０
mm×３０mm×０．５mmの板状に成形し、１２００〜１４
００℃の温度で２時間焼成した。次に、焼成することに
より得られたセラミックスを研磨し、焼成時のそりを取
り除いた。
いて説明する。上記のセラミック素子を製造するにあた
り、まず、純度９９％の酸化亜鉛粉末原料をバインダー
とともに混合した混合原料をプレス成形機を用いて２０
mm×３０mm×０．５mmの板状に成形し、１２００〜１４
００℃の温度で２時間焼成した。次に、焼成することに
より得られたセラミックスを研磨し、焼成時のそりを取
り除いた。
【００１６】それから、図２に示すように、この無配向
のセラミックス板１１を基板（酸化亜鉛セラミックス基
板）として、環状炉１２の低温部（５００〜１０００
℃）１２ａに配置した。また、環状炉１２の高温部（１
１００〜１２００℃）１２ｂに、前記酸化亜鉛粉末原料
（バインダーを含まないもの）をブロックに成形した酸
化亜鉛成形体１３を配置した。
のセラミックス板１１を基板（酸化亜鉛セラミックス基
板）として、環状炉１２の低温部（５００〜１０００
℃）１２ａに配置した。また、環状炉１２の高温部（１
１００〜１２００℃）１２ｂに、前記酸化亜鉛粉末原料
（バインダーを含まないもの）をブロックに成形した酸
化亜鉛成形体１３を配置した。
【００１７】そして、水素濃度が１．０〜１０容量％の
窒素−水素混合ガスを、環状炉の高温側から低温側に流
すことにより、低温部１２ａの酸化亜鉛セラミックス基
板１１上に酸化亜鉛を堆積させた。これは、高温部１２
ｂで酸化亜鉛成形体１３が還元され、金属亜鉛ガスとな
って低温部１２ａに運ばれ、低温部１２ａの酸化亜鉛セ
ラミックス基板１１上で金属亜鉛ガスの再酸化が起こ
り、酸化亜鉛が酸化亜鉛セラミックス基板１１上に堆積
するものである。このようにして堆積した酸化亜鉛は、
成長速度の異方性のため良好な配向を示す。その後、こ
の状態を５〜１０時間保持することにより、膜厚が０．
５〜５mmの膜（セラミックス）を形成した。
窒素−水素混合ガスを、環状炉の高温側から低温側に流
すことにより、低温部１２ａの酸化亜鉛セラミックス基
板１１上に酸化亜鉛を堆積させた。これは、高温部１２
ｂで酸化亜鉛成形体１３が還元され、金属亜鉛ガスとな
って低温部１２ａに運ばれ、低温部１２ａの酸化亜鉛セ
ラミックス基板１１上で金属亜鉛ガスの再酸化が起こ
り、酸化亜鉛が酸化亜鉛セラミックス基板１１上に堆積
するものである。このようにして堆積した酸化亜鉛は、
成長速度の異方性のため良好な配向を示す。その後、こ
の状態を５〜１０時間保持することにより、膜厚が０．
５〜５mmの膜（セラミックス）を形成した。
【００１８】次に、無配向の酸化亜鉛セラミックス基板
を研磨によって取り除くことにより配向セラミックス板
を取り出し、その表裏両面に炭酸リチウムのペーストを
塗布して、１０００〜１３００℃の炉中で５時間保持し
た。
を研磨によって取り除くことにより配向セラミックス板
を取り出し、その表裏両面に炭酸リチウムのペーストを
塗布して、１０００〜１３００℃の炉中で５時間保持し
た。
【００１９】それから、得られた配向セラミックス板を
厚さ０．３mmに研磨した後、図１に示すように、配向セ
ラミックス板１の表裏両面の中央部に、表裏の各面の全
体を覆わない円形の部分電極２ａ，２ｂ及びリード電極
３ａ，３ｂを形成することによりこの発明のセラミック
素子（圧電振動子）を得た。
厚さ０．３mmに研磨した後、図１に示すように、配向セ
ラミックス板１の表裏両面の中央部に、表裏の各面の全
体を覆わない円形の部分電極２ａ，２ｂ及びリード電極
３ａ，３ｂを形成することによりこの発明のセラミック
素子（圧電振動子）を得た。
【００２０】次いで、このようにして得られたセラミッ
ク素子について、インピーダンス−周波数特性を測定し
た。その結果を図３に示す。
ク素子について、インピーダンス−周波数特性を測定し
た。その結果を図３に示す。
【００２１】図３より、このセラミック素子において
は、十分にエネルギー閉じ込めが行われていることがわ
かる。
は、十分にエネルギー閉じ込めが行われていることがわ
かる。
【００２２】また、従来のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）を用いたエネルギー閉じ込め型のセラミック素子と
この実施例のセラミック素子について、共振周波数の温
度係数を調べたところ、次に示すような結果が得られ
た。 実施例のセラミック素子の共振周波数の温度係数 ： ４．８ppm／℃ 従来例のセラミック素子の共振周波数の温度係数 ： ３４．１ppm／℃ 上記の結果より、この発明の実施例のセラミック素子
は、従来のセラミック素子と比べて温度特性が大幅に向
上していることがわかる。
Ｔ）を用いたエネルギー閉じ込め型のセラミック素子と
この実施例のセラミック素子について、共振周波数の温
度係数を調べたところ、次に示すような結果が得られ
た。 実施例のセラミック素子の共振周波数の温度係数 ： ４．８ppm／℃ 従来例のセラミック素子の共振周波数の温度係数 ： ３４．１ppm／℃ 上記の結果より、この発明の実施例のセラミック素子
は、従来のセラミック素子と比べて温度特性が大幅に向
上していることがわかる。
【００２３】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、セラミックス板の主成分である酸化亜
鉛の含有率、セラミックス板の表裏両面に形成された電
極の具体的形状などに関し、この発明の要旨の範囲内に
おいて、種々の応用、変形を加えることが可能である。
るものではなく、セラミックス板の主成分である酸化亜
鉛の含有率、セラミックス板の表裏両面に形成された電
極の具体的形状などに関し、この発明の要旨の範囲内に
おいて、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００２４】
【発明の効果】上述のように、この発明のセラミック素
子は、セラミックス板として、酸化亜鉛を主成分とし、
厚み方向に結晶粒の特定の結晶軸が揃った配向セラミッ
クスからなるセラミックス板を使用するとともに、セラ
ミックス板の表裏両面に電極を形成し、その少なくとも
一方は、表裏の各面の全体を覆わない部分電極とするよ
うにしているので、温度安定性に優れ、信頼性の高いエ
ネルギー閉じ込め型のセラミック素子（圧電振動子）を
得ることが可能になる。
子は、セラミックス板として、酸化亜鉛を主成分とし、
厚み方向に結晶粒の特定の結晶軸が揃った配向セラミッ
クスからなるセラミックス板を使用するとともに、セラ
ミックス板の表裏両面に電極を形成し、その少なくとも
一方は、表裏の各面の全体を覆わない部分電極とするよ
うにしているので、温度安定性に優れ、信頼性の高いエ
ネルギー閉じ込め型のセラミック素子（圧電振動子）を
得ることが可能になる。
【００２５】すなわち、この発明によれば、温度安定性
に優れた酸化亜鉛の配向セラミックスからなるセラミッ
クス板を形成し、これをエネルギー閉じ込め型の圧電振
動子に利用することにより、通信分野などにおいて求め
られている、温度安定性に優れ、信頼性の高いセラミッ
ク素子を提供することが可能になる。
に優れた酸化亜鉛の配向セラミックスからなるセラミッ
クス板を形成し、これをエネルギー閉じ込め型の圧電振
動子に利用することにより、通信分野などにおいて求め
られている、温度安定性に優れ、信頼性の高いセラミッ
ク素子を提供することが可能になる。
【図１】この発明の一実施例にかかるセラミック素子示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】この発明の一実施例にかかるセラミック素子の
製造に用いた環状炉を示す図であり、低温部と高温部と
をその温度勾配と対応させて示した概念図である。
製造に用いた環状炉を示す図であり、低温部と高温部と
をその温度勾配と対応させて示した概念図である。
【図３】この発明の一実施例にかかるセラミック素子の
インピーダンス−周波数特性を示す図である。
インピーダンス−周波数特性を示す図である。
１ 配向セラミックス板 ２ａ，２ｂ 電極（部分電極） ３ａ，３ｂ リード電極 １１ 無配向のセラミックス板 １２ 環状炉 １２ａ 低温部 １２ｂ 高温部 １３ 酸化亜鉛成形体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 孝則 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 橘高 敏彦 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス板の表裏両面に電極が形成
されたセラミック素子であって、 前記セラミックス板は、酸化亜鉛を主成分とし、厚み方
向に結晶粒の特定の結晶軸が揃った配向セラミックスか
らなり、かつ、 前記セラミックス板の表裏両面に形成された電極の少な
くとも一方は、該電極が形成された面の全体を覆わない
部分電極であることを特徴とするセラミック素子。 - 【請求項２】 前記配向セラミックスは、少なくともリ
チウム、ナトリウム、カリウムの少なくとも１種を含有
することを特徴とする請求項１記載のセラミック素子。 - 【請求項３】 前記配向セラミックスは、銅、銀の少な
くとも１種を含有することを特徴とする請求項１または
２記載のセラミック素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19922993A JP3319057B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | セラミック素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19922993A JP3319057B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | セラミック素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738370A true JPH0738370A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3319057B2 JP3319057B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=16404304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19922993A Expired - Fee Related JP3319057B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | セラミック素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319057B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002121067A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Kyocera Corp | 酸化亜鉛質焼結体およびその製造方法 |
| US7652287B2 (en) | 2007-08-28 | 2010-01-26 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor, light-emitting display device having the same and associated methods |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP19922993A patent/JP3319057B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002121067A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-23 | Kyocera Corp | 酸化亜鉛質焼結体およびその製造方法 |
| US7652287B2 (en) | 2007-08-28 | 2010-01-26 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor, light-emitting display device having the same and associated methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3319057B2 (ja) | 2002-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020521 |
|
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