JPH08133830A - 圧電磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents
圧電磁器組成物及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH08133830A JPH08133830A JP6276386A JP27638694A JPH08133830A JP H08133830 A JPH08133830 A JP H08133830A JP 6276386 A JP6276386 A JP 6276386A JP 27638694 A JP27638694 A JP 27638694A JP H08133830 A JPH08133830 A JP H08133830A
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- Japan
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- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- cuo
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィルタや発振子などの共振子に用いる圧電
磁器組成物に係わり、共振させる周波数に応じた結晶粒
径の焼結体を、また広い周波数範囲の共振子に使用でき
る圧電磁器組成物を提供することを目的とする。 【構成】 （化１）を主成分とし、この主成分１モルの
重量に対して、ＺｒＯ 2が０．０５〜５．０重量％、か
つＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成となるよう
に調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にＣｕＯ
を０．０５〜２．５重量％添加し、酸素分圧８０％以上
の雰囲気中で焼成する。 【化１】
磁器組成物に係わり、共振させる周波数に応じた結晶粒
径の焼結体を、また広い周波数範囲の共振子に使用でき
る圧電磁器組成物を提供することを目的とする。 【構成】 （化１）を主成分とし、この主成分１モルの
重量に対して、ＺｒＯ 2が０．０５〜５．０重量％、か
つＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成となるよう
に調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にＣｕＯ
を０．０５〜２．５重量％添加し、酸素分圧８０％以上
の雰囲気中で焼成する。 【化１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィルタや発振子などの
共振子に用いられる圧電磁器組成物及びその製造方法に
関するものである。
共振子に用いられる圧電磁器組成物及びその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子部品の小型化、高性能化の要
求は高く、そこで使われる電子部品用材料に対しても小
型化、高品質化の厳しい要求基準が掲げられる。高周波
発振子で用いられる圧電磁器組成物については、従来よ
り小型化に有利な３倍波共振が適用できるＰｂＴｉＯ3
系材料でＰｂの一部をＬａで置換したチタン酸鉛やさら
に添加物を加えた材料系が主に使われてきた。特開昭５
７−４７７６８号公報、特開昭５７−４７７６９号公報
などによれば、温度特性改善のための各種添加物を加え
た材料系が提案、使用されている。
求は高く、そこで使われる電子部品用材料に対しても小
型化、高品質化の厳しい要求基準が掲げられる。高周波
発振子で用いられる圧電磁器組成物については、従来よ
り小型化に有利な３倍波共振が適用できるＰｂＴｉＯ3
系材料でＰｂの一部をＬａで置換したチタン酸鉛やさら
に添加物を加えた材料系が主に使われてきた。特開昭５
７−４７７６８号公報、特開昭５７−４７７６９号公報
などによれば、温度特性改善のための各種添加物を加え
た材料系が提案、使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】圧電磁器組成物の焼結
体の結晶粒径は、共振のダイナミックレンジに大きな影
響を及ぼす。結晶粒径を小さくすることにより、周波数
での共振のダイナミックレンジをより大きくすることが
できる。しかし、従来の組成では、結晶粒径が小さいう
え、その制御も難しいため、特に２０ＭＨｚ以下の発振
子に用いた場合、３倍波共振と同時に５倍波共振のダイ
ナミックレンジも大きくなり、５倍波共振で発振してし
まうという問題点を有していた。
体の結晶粒径は、共振のダイナミックレンジに大きな影
響を及ぼす。結晶粒径を小さくすることにより、周波数
での共振のダイナミックレンジをより大きくすることが
できる。しかし、従来の組成では、結晶粒径が小さいう
え、その制御も難しいため、特に２０ＭＨｚ以下の発振
子に用いた場合、３倍波共振と同時に５倍波共振のダイ
ナミックレンジも大きくなり、５倍波共振で発振してし
まうという問題点を有していた。
【０００４】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、共振させる周波数に応じた結晶粒径の焼結体を容易
に得ることができ、広い周波数範囲の共振子に使用でき
る圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
で、共振させる周波数に応じた結晶粒径の焼結体を容易
に得ることができ、広い周波数範囲の共振子に使用でき
る圧電磁器組成物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】この課題を解決するため
に本発明は、（化４）を主成分とし、この主成分１モル
の重量に対してＺｒＯ2が０．０５〜５．０重量％、か
つＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成となるよう
に調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にＣｕＯ
を０．０５〜２．５重量％添加したものである。
に本発明は、（化４）を主成分とし、この主成分１モル
の重量に対してＺｒＯ2が０．０５〜５．０重量％、か
つＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成となるよう
に調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にＣｕＯ
を０．０５〜２．５重量％添加したものである。
【０００６】
【化４】
【０００７】
【作用】上記の圧電磁器組成物の組成さらには上記の製
造方法によって、主成分にＣｕＯ，ＭｎＯ2を添加する
ことにより焼結性を高め、さらにＺｒ2Ｏ3を添加するこ
とで焼結体の結晶粒径を１〜３μｍの間で任意の大きさ
に制御できることにより、使用する周波数に応じた焼結
粒径の焼結体を得ることができる。さらに酸素分圧８０
％以上の雰囲気中で焼成することで、欠陥の生成を抑え
た緻密な焼結体を得る。そのことにより発振周波数が３
倍共振から５倍共振へ移ることのない高信頼性の共振子
に適した圧電磁器組成物を得ることができるものであ
る。
造方法によって、主成分にＣｕＯ，ＭｎＯ2を添加する
ことにより焼結性を高め、さらにＺｒ2Ｏ3を添加するこ
とで焼結体の結晶粒径を１〜３μｍの間で任意の大きさ
に制御できることにより、使用する周波数に応じた焼結
粒径の焼結体を得ることができる。さらに酸素分圧８０
％以上の雰囲気中で焼成することで、欠陥の生成を抑え
た緻密な焼結体を得る。そのことにより発振周波数が３
倍共振から５倍共振へ移ることのない高信頼性の共振子
に適した圧電磁器組成物を得ることができるものであ
る。
【０００８】
（実施例１）以下、本発明の一実施例について説明す
る。原料として化学的に純度９９％以上のＰｂＯ，Ｔｉ
Ｏ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，ＭｎＯ2，ＺｒＯ2を所定の
組成となるよう秤量し、配合してボールミルで混合し
た。混合粉末粉を９００℃で仮焼した後ボールミルで粉
砕した。この粉砕時に化学的に純度９９％以上のＣｕＯ
粉を添加しその後造粒を行った。このようにして得られ
た造粒粉を１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形し、酸素
分圧８０％以上の雰囲気中で１１００〜１３００℃の温
度で焼成した。
る。原料として化学的に純度９９％以上のＰｂＯ，Ｔｉ
Ｏ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，ＭｎＯ2，ＺｒＯ2を所定の
組成となるよう秤量し、配合してボールミルで混合し
た。混合粉末粉を９００℃で仮焼した後ボールミルで粉
砕した。この粉砕時に化学的に純度９９％以上のＣｕＯ
粉を添加しその後造粒を行った。このようにして得られ
た造粒粉を１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形し、酸素
分圧８０％以上の雰囲気中で１１００〜１３００℃の温
度で焼成した。
【０００９】得られた焼結体を直径１５ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍの円板に加工し、両面に銀電極を形成した。この
試料を１００〜２００℃のシリコンオイル中で、５〜９
ｋＶ／ｍｍ、３０分の条件で分極処理を行った。このの
ち試料を、２０ＭＨｚにおいて３倍共振するための最適
厚みに両面研磨し、直径１〜２ｍｍの閉じ込め電極を円
板中央部に形成し、厚み縦振動の３倍共振と５倍共振で
の各々のダイナミックレンジを分極後２４〜３６時間を
経てから測定した。さらに各組成での焼結体を電子顕微
鏡にて観察し、結晶粒径を測定した。以上の方法で得た
各組成の電気特性と結晶粒径を（表１）に示す。
５ｍｍの円板に加工し、両面に銀電極を形成した。この
試料を１００〜２００℃のシリコンオイル中で、５〜９
ｋＶ／ｍｍ、３０分の条件で分極処理を行った。このの
ち試料を、２０ＭＨｚにおいて３倍共振するための最適
厚みに両面研磨し、直径１〜２ｍｍの閉じ込め電極を円
板中央部に形成し、厚み縦振動の３倍共振と５倍共振で
の各々のダイナミックレンジを分極後２４〜３６時間を
経てから測定した。さらに各組成での焼結体を電子顕微
鏡にて観察し、結晶粒径を測定した。以上の方法で得た
各組成の電気特性と結晶粒径を（表１）に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】この（表１）から明らかなように、（化
５）を主成分とし、この主成分１モルの重量に対して、
ＣｕＯが０．０５〜２．５重量％、かつ、ＭｎＯ2が
０．０５〜２．０重量％を添加した圧電磁器組成物にＺ
ｒＯ2を添加することによって、焼結体の結晶粒径を制
御している。このことにより、２０ＭＨｚの厚み縦振動
の３倍共振時のダイナミックレンジを大きくした状態で
５倍共振時のダイナミックレンジを抑制し、発振周波数
が３倍共振から５倍共振へ移ることのない高信頼性の共
振子を実現している。しかし、ＺｒＯ2の添加量が０．
０５重量％より少ない場合は結晶粒径が小さすぎるため
５倍共振時のダイナミックレンジが大きくなりすぎ、
５．０重量％を越えると結晶粒径の粒成長が進み３倍共
振、５倍共振ともにダイナミックレンジが劣化するため
好ましくない。また、ＣｕＯが０．０５重量％より少な
い場合は焼結性が悪く、２．５重量％を越えると上記主
成分に固溶しきれず析出するため焼結体の緻密性が劣化
し、共振しなくなる。さらに、ＭｎＯ2が０．０５重量
％より少ない場合は焼結性が悪く、３倍、５倍共振とも
にダイナミックレンジが小さく、２．０重量％を越える
と焼結体の緻密性が低下し、共振しなくなる。また、上
記圧電磁器組成物の組成については、（表１）から明ら
かなようにこの領域のすべてにおいて本発明は有効であ
る。
５）を主成分とし、この主成分１モルの重量に対して、
ＣｕＯが０．０５〜２．５重量％、かつ、ＭｎＯ2が
０．０５〜２．０重量％を添加した圧電磁器組成物にＺ
ｒＯ2を添加することによって、焼結体の結晶粒径を制
御している。このことにより、２０ＭＨｚの厚み縦振動
の３倍共振時のダイナミックレンジを大きくした状態で
５倍共振時のダイナミックレンジを抑制し、発振周波数
が３倍共振から５倍共振へ移ることのない高信頼性の共
振子を実現している。しかし、ＺｒＯ2の添加量が０．
０５重量％より少ない場合は結晶粒径が小さすぎるため
５倍共振時のダイナミックレンジが大きくなりすぎ、
５．０重量％を越えると結晶粒径の粒成長が進み３倍共
振、５倍共振ともにダイナミックレンジが劣化するため
好ましくない。また、ＣｕＯが０．０５重量％より少な
い場合は焼結性が悪く、２．５重量％を越えると上記主
成分に固溶しきれず析出するため焼結体の緻密性が劣化
し、共振しなくなる。さらに、ＭｎＯ2が０．０５重量
％より少ない場合は焼結性が悪く、３倍、５倍共振とも
にダイナミックレンジが小さく、２．０重量％を越える
と焼結体の緻密性が低下し、共振しなくなる。また、上
記圧電磁器組成物の組成については、（表１）から明ら
かなようにこの領域のすべてにおいて本発明は有効であ
る。
【００１２】
【化５】
【００１３】さらに、ＣｕＯの添加を混合時にする場合
と粉砕時にする場合で比較すると（表２）のようにな
る。
と粉砕時にする場合で比較すると（表２）のようにな
る。
【００１４】
【表２】
【００１５】（表２）のようにＣｕＯを粉砕時に添加し
た方が密度が高く、２０ＭＨｚの厚み縦振動の３倍共振
時のダイナミックレンジが大きく、５倍共振時のダイナ
ミックレンジを抑制した優れた共振子特性が得られてい
る。
た方が密度が高く、２０ＭＨｚの厚み縦振動の３倍共振
時のダイナミックレンジが大きく、５倍共振時のダイナ
ミックレンジを抑制した優れた共振子特性が得られてい
る。
【００１６】これは混合時に添加した場合には、仮焼の
際にＣｕＯが上記圧電磁器の主成分と反応してしまうた
めに、上記圧電磁器組成物の焼結時に液相が結晶粒界に
存在し難くなり、焼結性向上の効果が薄れてしまうため
である。
際にＣｕＯが上記圧電磁器の主成分と反応してしまうた
めに、上記圧電磁器組成物の焼結時に液相が結晶粒界に
存在し難くなり、焼結性向上の効果が薄れてしまうため
である。
【００１７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。原料として化学的に純度９９％以上
のＰｂＯ，ＴｉＯ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，ＭｎＯ2，Ｚ
ｒＯ2を（化５）において、α＝０．２、Ｘ＝０．２０
モル、ＺｒＯ2＝１．００重量％、ＭｎＯ2＝１．５０重
量％となるよう秤量し、配合してボールミルで混合し
た。混合粉末粉を９００℃で仮焼した後ボールミルで粉
砕した。この粉砕時に化学的に純度９９％以上のＣｕＯ
粉を１．００重量％添加しその後造粒を行った。このよ
うにして得られた造粒粉を１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
で成形し、酸素分圧を２０〜１００％の範囲内で１１０
０〜１３００℃の温度で焼成した。
について説明する。原料として化学的に純度９９％以上
のＰｂＯ，ＴｉＯ2，Ｌａ2Ｏ3，Ｎｄ2Ｏ3，ＭｎＯ2，Ｚ
ｒＯ2を（化５）において、α＝０．２、Ｘ＝０．２０
モル、ＺｒＯ2＝１．００重量％、ＭｎＯ2＝１．５０重
量％となるよう秤量し、配合してボールミルで混合し
た。混合粉末粉を９００℃で仮焼した後ボールミルで粉
砕した。この粉砕時に化学的に純度９９％以上のＣｕＯ
粉を１．００重量％添加しその後造粒を行った。このよ
うにして得られた造粒粉を１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
で成形し、酸素分圧を２０〜１００％の範囲内で１１０
０〜１３００℃の温度で焼成した。
【００１８】得られた焼結体の気孔率の測定を行った。
酸素分圧と各焼成温度で最も大きい値を示した密度との
関係を図１に示す。酸素分圧８０％以上の場合は気孔率
が１％以下を示し、これは理論密度に対して９６％以上
の値となっており、高緻密化が図られている。しかし、
酸素分圧が８０％より少ない場合は密度も低く、焼結体
内部に気孔や欠陥を有し共振特性のばらつきを発生する
原因を内在している状態となり信頼性に欠ける。
酸素分圧と各焼成温度で最も大きい値を示した密度との
関係を図１に示す。酸素分圧８０％以上の場合は気孔率
が１％以下を示し、これは理論密度に対して９６％以上
の値となっており、高緻密化が図られている。しかし、
酸素分圧が８０％より少ない場合は密度も低く、焼結体
内部に気孔や欠陥を有し共振特性のばらつきを発生する
原因を内在している状態となり信頼性に欠ける。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明は、（化６）を主成
分とし、この主成分１モルの重量に対して、ＣｕＯを
０．０５〜２．５重量％、かつ、ＭｎＯ2を０．０５〜
２．０重量％添加することによって上記圧電磁器組成物
の焼結性が向上し、さらにＺｒＯ 2を０．０５〜５．０
重量％添加することで焼結体の結晶粒径を１〜３μｍの
間で任意の大きさに制御できることにより、使用する周
波数に応じた結晶粒径の焼結体を得ることができる。
分とし、この主成分１モルの重量に対して、ＣｕＯを
０．０５〜２．５重量％、かつ、ＭｎＯ2を０．０５〜
２．０重量％添加することによって上記圧電磁器組成物
の焼結性が向上し、さらにＺｒＯ 2を０．０５〜５．０
重量％添加することで焼結体の結晶粒径を１〜３μｍの
間で任意の大きさに制御できることにより、使用する周
波数に応じた結晶粒径の焼結体を得ることができる。
【００２０】
【化６】
【００２１】さらに、（化６）を主成分とし、この主成
分１モルの重量に対して、ＺｒＯ2が０．０５〜５．０
重量％、かつＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成
となるように調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕
時にＣｕＯを０.０５〜２．５重量％添加することによ
り、ＣｕＯが上記圧電磁器組成物の焼成時に上記圧電磁
器組成物と反応して形成される液相が効果的に粒界に存
在し、上記圧電磁器組成物の焼結性を高め、密度の高い
共振特性の優れた圧電磁器組成物が得られる。
分１モルの重量に対して、ＺｒＯ2が０．０５〜５．０
重量％、かつＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の組成
となるように調整した原料粉を混合、仮焼した後、粉砕
時にＣｕＯを０.０５〜２．５重量％添加することによ
り、ＣｕＯが上記圧電磁器組成物の焼成時に上記圧電磁
器組成物と反応して形成される液相が効果的に粒界に存
在し、上記圧電磁器組成物の焼結性を高め、密度の高い
共振特性の優れた圧電磁器組成物が得られる。
【００２２】又さらに、（化６）を主成分とし、この主
成分１モルの重量に対して、ＣｕＯが０．０５〜２．５
重量％、かつＺｒＯ2が０．０５〜５．０重量％、かつ
ＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の割合で添加して得
られた成形体を、酸素分圧８０％以上の雰囲気中で焼成
することによって、欠陥を抑制した緻密で密度の高い高
信頼性の共振子を得ることのできる圧電磁器組成物を得
る。
成分１モルの重量に対して、ＣｕＯが０．０５〜２．５
重量％、かつＺｒＯ2が０．０５〜５．０重量％、かつ
ＭｎＯ2が０．０５〜２．０重量％の割合で添加して得
られた成形体を、酸素分圧８０％以上の雰囲気中で焼成
することによって、欠陥を抑制した緻密で密度の高い高
信頼性の共振子を得ることのできる圧電磁器組成物を得
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼成時の酸素分圧と圧電磁器組成物の焼結体密
度を示す図
度を示す図
Claims (3)
- 【請求項１】 （化１）を主成分とし、この主成分１モ
ルの重量に対して、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％、
かつ、ＺｒＯ2を０.０５〜５．０重量％、かつ、ＭｎＯ
2を０．０５〜２．０重量％含有させた圧電磁器組成
物。 【化１】 - 【請求項２】 （化２）を主成分とし、この主成分１モ
ルの重量に対して、ＺｒＯ2が０．０５〜５．０重量
％、かつ、ＭｎＯ２が０．０５〜２．０重量％の組成と
なるように調整した原料粉を混合、仮焼し、その後粉砕
時にＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加し、焼成する
圧電磁器組成物の製造方法。 【化２】 - 【請求項３】 （化３）を主成分とし、この主成分１モ
ルの重量に対して、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％、
かつ、ＺｒＯ2を０．０５〜５．０重量％、かつ、Ｍｎ
Ｏ2を０．０５〜２．０重量％の割合で添加して成形体
を得、次に、この成形体を酸素分圧８０％以上の雰囲気
中で焼成する圧電磁器組成物の製造方法。 【化３】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6276386A JPH08133830A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6276386A JPH08133830A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133830A true JPH08133830A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17568697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6276386A Pending JPH08133830A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 圧電磁器組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08133830A (ja) |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP6276386A patent/JPH08133830A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |