JPH0826824A - 圧電磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents
圧電磁器組成物およびその製造方法Info
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- JPH0826824A JPH0826824A JP6157380A JP15738094A JPH0826824A JP H0826824 A JPH0826824 A JP H0826824A JP 6157380 A JP6157380 A JP 6157380A JP 15738094 A JP15738094 A JP 15738094A JP H0826824 A JPH0826824 A JP H0826824A
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- piezoelectric ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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ものである。 【構成】 本発明は、 【化１】 （ただし、０．０１≦ｘ≦０．４０）を主成分とし、こ
の主成分１モルの重量に対し、副成分として、ＭｎＯ2
を０．０５〜２．０重量％添加、混合し、次に、焼成
し、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加して成形し、
酸素分圧８０％以上の雰囲気で焼成するものである。
器組成物を提供することを目的とするものである。 【構成】 本発明は、 【化１】 （ただし、０．０１≦ｘ≦０．４０）を主成分とし、こ
の主成分１モルの重量に対し、副成分として、ＭｎＯ2
を０．０５〜２．０重量％添加、混合し、次に、焼成
し、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加して成形し、
酸素分圧８０％以上の雰囲気で焼成するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばフィルタや発振
子などの共振子に用いられる圧電磁器組成物とその製造
方法に関するものである。
子などの共振子に用いられる圧電磁器組成物とその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、高周波発振子に用いられる圧
電磁器組成物については、小型化に有利な３倍波共振が
適用できるＰｂＴｉＯ3系材料の、Ｐｂの一部をＬａで
置換したものに、例えば温度特性改善のために添加物を
加えた材料を混合し、成形して、空気中で焼成していた
（特開昭５７−４７７６８号公報、特開昭５７−４７７
６９号公報参照）。
電磁器組成物については、小型化に有利な３倍波共振が
適用できるＰｂＴｉＯ3系材料の、Ｐｂの一部をＬａで
置換したものに、例えば温度特性改善のために添加物を
加えた材料を混合し、成形して、空気中で焼成していた
（特開昭５７−４７７６８号公報、特開昭５７−４７７
６９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】圧電磁器組成物の結晶
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。そこで、結晶粒径を小さくすることにより、ある周
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。
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。そこで、結晶粒径を小さくすることにより、ある周
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。
【０００４】しかし、従来の圧電磁器組成物は、結晶粒
径が大きく、またその制御も難しかった。その結果、特
に、２０ＭHz以下の発振子にこの圧電磁器を用いた場
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、不要波となる５倍波共振で発振してし
まうものであった。
径が大きく、またその制御も難しかった。その結果、特
に、２０ＭHz以下の発振子にこの圧電磁器を用いた場
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、不要波となる５倍波共振で発振してし
まうものであった。
【０００５】そこで、本発明は、不要波発振の生じない
共振子を形成するための圧電磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。
共振子を形成するための圧電磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、
に、本発明は、
【０００７】
【化３】
【０００８】を主成分とし、主成分１モルの重量に対
し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合し、仮焼し
た後、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加して成形
後、焼成し、一般式
し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合し、仮焼し
た後、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加して成形
後、焼成し、一般式
【０００９】
【化４】
【００１０】で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝
０．０１〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．
０５〜２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの
重量に対するものである。）の範囲にある組成を有する
圧電磁器組成物を得るものである。
０．０１〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．
０５〜２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの
重量に対するものである。）の範囲にある組成を有する
圧電磁器組成物を得るものである。
【００１１】
【作用】上記構成によると、ＺｒＯ2の置換量を変化さ
せて、圧電磁器組成物の結晶粒径を１〜３μｍの間で任
意の大きさに制御することができる。また、ＣｕＯを他
の原料を仮焼した後に添加し欠陥の生成を抑えた緻密な
圧電磁器組成物を得ることができる。その結果、不要波
発振が起きなくなるのである。
せて、圧電磁器組成物の結晶粒径を１〜３μｍの間で任
意の大きさに制御することができる。また、ＣｕＯを他
の原料を仮焼した後に添加し欠陥の生成を抑えた緻密な
圧電磁器組成物を得ることができる。その結果、不要波
発振が起きなくなるのである。
【００１２】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について説明
する。
する。
【００１３】まず、原料として化学的に純度９９％以上
のＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2を所
定の組成となるよう秤量し、ボールミルで混合した。次
に、混合粉末をアルミナるつぼに入れ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粉を所定量添加した。次に、こ
の粉砕粉にＰＶＡを加えて造粒後、得られた造粒粉を１
０００kg／cm2の圧力で直径２０mm、厚さ１mmの円板に
成形し、酸素分圧８０％以上の雰囲気で１１００〜１３
００℃の温度で焼成した。次に、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。その後、この試料を１００〜２００℃のシリ
コンオイル中で、５〜８kV／mm、３０分の条件で分極処
理した。さらに、この試料を２０ＭHzにおいて３倍共振
するような厚みに両面研磨し、直径１〜２mmの閉じ込め
電極を円板中央部に形成した。次に、この試料の３倍共
振と５倍共振でのダイナミックレンジを分極後２４〜３
６時間経過してから測定した。また、各組成の焼結体を
電子顕微鏡にて観察し、結晶粒径を測定した。以上の方
法で得た各組成のダイナミックレンジと焼結体の結晶粒
径を（表１）に示す。
のＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2を所
定の組成となるよう秤量し、ボールミルで混合した。次
に、混合粉末をアルミナるつぼに入れ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粉を所定量添加した。次に、こ
の粉砕粉にＰＶＡを加えて造粒後、得られた造粒粉を１
０００kg／cm2の圧力で直径２０mm、厚さ１mmの円板に
成形し、酸素分圧８０％以上の雰囲気で１１００〜１３
００℃の温度で焼成した。次に、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。その後、この試料を１００〜２００℃のシリ
コンオイル中で、５〜８kV／mm、３０分の条件で分極処
理した。さらに、この試料を２０ＭHzにおいて３倍共振
するような厚みに両面研磨し、直径１〜２mmの閉じ込め
電極を円板中央部に形成した。次に、この試料の３倍共
振と５倍共振でのダイナミックレンジを分極後２４〜３
６時間経過してから測定した。また、各組成の焼結体を
電子顕微鏡にて観察し、結晶粒径を測定した。以上の方
法で得た各組成のダイナミックレンジと焼結体の結晶粒
径を（表１）に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】（表１）から明らかなように、一般式とし
て、（化４）で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝
０．０１〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．
０５〜２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの
重量に対するものである。）にある組成の中で、ＺｒＯ
2置換量を変化させることによって、焼結体の結晶粒径
を制御できることがわかる。このことにより、２０ＭHz
の厚み縦振動の３倍共振のダイナミックレンジを大きい
まま５倍共振のダイナミックレンジを抑制することがで
き、発振周波数が３倍共振から５倍共振に移ることのな
い高信頼性の厚み縦３倍共振を利用した共振子を得るこ
とができる。しかし、ＺｒＯ2置換量が０．０１モルよ
り少ないときは結晶粒径が小さすぎるため５倍共振のダ
イナミックレンジが大きくなりすぎ、０．１５モルを越
えると粒成長が進み３倍と５倍共振のダイナミックレン
ジがともに劣化するため好ましくない。また、ＣｕＯの
添加量が０．０５重量％より少ない場合は焼結性が悪
く、２．５重量％を越えると固溶しきれず析出するため
焼結体の緻密性が悪くなり、共振しなくなる。さらに、
ＭｎＯ2の添加量が０．０５重量％より少ない場合は共
振のダイナミックレンジが小さくなり、２．０重量％を
越えると焼結体の緻密性が悪くなり、共振しなくなる。
また、上記本発明の圧電磁器組成物については、（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。
て、（化４）で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝
０．０１〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．
０５〜２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの
重量に対するものである。）にある組成の中で、ＺｒＯ
2置換量を変化させることによって、焼結体の結晶粒径
を制御できることがわかる。このことにより、２０ＭHz
の厚み縦振動の３倍共振のダイナミックレンジを大きい
まま５倍共振のダイナミックレンジを抑制することがで
き、発振周波数が３倍共振から５倍共振に移ることのな
い高信頼性の厚み縦３倍共振を利用した共振子を得るこ
とができる。しかし、ＺｒＯ2置換量が０．０１モルよ
り少ないときは結晶粒径が小さすぎるため５倍共振のダ
イナミックレンジが大きくなりすぎ、０．１５モルを越
えると粒成長が進み３倍と５倍共振のダイナミックレン
ジがともに劣化するため好ましくない。また、ＣｕＯの
添加量が０．０５重量％より少ない場合は焼結性が悪
く、２．５重量％を越えると固溶しきれず析出するため
焼結体の緻密性が悪くなり、共振しなくなる。さらに、
ＭｎＯ2の添加量が０．０５重量％より少ない場合は共
振のダイナミックレンジが小さくなり、２．０重量％を
越えると焼結体の緻密性が悪くなり、共振しなくなる。
また、上記本発明の圧電磁器組成物については、（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。
【００１６】一方、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。
粉砕時にする場合で比較すると（表２）のようになる。
【００１７】
【表２】
【００１８】（表２）のようにＣｕＯを粉砕時に添加し
たほうが密度が高く、２０ＭHzの厚み縦振動の３倍共振
のダイナミックレンジが大きく、５倍共振が抑制された
優れた共振子が得られる。これは、粉砕時に添加した場
合には焼結時にＣｕＯが反応せずに残っているため液相
を形成しやすく焼結性が向上するためである。
たほうが密度が高く、２０ＭHzの厚み縦振動の３倍共振
のダイナミックレンジが大きく、５倍共振が抑制された
優れた共振子が得られる。これは、粉砕時に添加した場
合には焼結時にＣｕＯが反応せずに残っているため液相
を形成しやすく焼結性が向上するためである。
【００１９】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。まず、原料として化学的に９９％以
上のＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2を
（化４）で表した時、ｘ＝０．２０、ｚ＝０．０５、ｎ
＝１．５０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの重
量に対するものである。）となるよう秤量、配合してボ
ールミルで混合した。混合粉末を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９９％以
上のＣｕＯ粉を１．００重量％添加して粉砕し、造粒し
た。このようにして得られた造粒粉を１０００kg／cm2
の圧力で直径２０mm、厚さ１mmの円板に成形し、酸素分
圧を２０〜１００％の雰囲気で１２２０℃の温度で焼成
し、焼結体の気孔率を測定した。また、酸素分圧と各焼
成温度で最も小さい値を示した気孔率との関係を図１に
示す。図１を見るとわかるように、酸素分圧が８０％以
上の場合は気孔率が１％以下を示し、高緻密化が達成さ
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
バラツキを発生させる原因を内在しており信頼性に欠け
る。
について説明する。まず、原料として化学的に９９％以
上のＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2を
（化４）で表した時、ｘ＝０．２０、ｚ＝０．０５、ｎ
＝１．５０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの重
量に対するものである。）となるよう秤量、配合してボ
ールミルで混合した。混合粉末を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９９％以
上のＣｕＯ粉を１．００重量％添加して粉砕し、造粒し
た。このようにして得られた造粒粉を１０００kg／cm2
の圧力で直径２０mm、厚さ１mmの円板に成形し、酸素分
圧を２０〜１００％の雰囲気で１２２０℃の温度で焼成
し、焼結体の気孔率を測定した。また、酸素分圧と各焼
成温度で最も小さい値を示した気孔率との関係を図１に
示す。図１を見るとわかるように、酸素分圧が８０％以
上の場合は気孔率が１％以下を示し、高緻密化が達成さ
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
バラツキを発生させる原因を内在しており信頼性に欠け
る。
【００２０】なお、ＣｕＯ以外の原料を混合し仮焼した
後、ＣｕＯを添加させるとき、水となじませてから添加
すると、均一に混合しやすい。
後、ＣｕＯを添加させるとき、水となじませてから添加
すると、均一に混合しやすい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明は、一般式（化
４）で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝０．０１
〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．０５〜
２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの重量に
対するものである。）の範囲にある組成を有する圧電磁
器組成物であり、この圧電磁器組成物は、緻密で、厚み
縦３倍共振のダイナミックレンジの大きいものである。
またＴｉをＺｒで置換することにより、結晶粒径を１〜
３μｍの間で任意の大きさに制御することができるもの
である。
４）で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝０．０１
〜０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．０５〜
２．０（ただし、ｎ，ｍの値は（化３）１モルの重量に
対するものである。）の範囲にある組成を有する圧電磁
器組成物であり、この圧電磁器組成物は、緻密で、厚み
縦３倍共振のダイナミックレンジの大きいものである。
またＴｉをＺｒで置換することにより、結晶粒径を１〜
３μｍの間で任意の大きさに制御することができるもの
である。
【００２２】また、主成分（化３）に、主成分１モルの
重量に対し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合
し、仮焼した後、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加
することにより、ＣｕＯが焼成時に形成する液相が効果
的に粒界に存在するため、さらに焼結性が向上し、緻密
で共振特性の優れた圧電磁器組成物が得られる。
重量に対し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合
し、仮焼した後、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加
することにより、ＣｕＯが焼成時に形成する液相が効果
的に粒界に存在するため、さらに焼結性が向上し、緻密
で共振特性の優れた圧電磁器組成物が得られる。
【００２３】さらに、成形体を酸素分圧８０％以上の雰
囲気で焼成することにより、欠陥を抑制し緻密で安定し
た圧電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができ
る。これらのことにより、共振させる周波数に応じた結
晶粒径を有し、広い周波数範囲の共振子に使用できる圧
電磁器組成物を得ることができる。
囲気で焼成することにより、欠陥を抑制し緻密で安定し
た圧電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができ
る。これらのことにより、共振させる周波数に応じた結
晶粒径を有し、広い周波数範囲の共振子に使用できる圧
電磁器組成物を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例品の、焼成時の酸素分圧と圧
電磁器組成物の気孔率との特性曲線図
電磁器組成物の気孔率との特性曲線図
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式として 【化１】 で表され、ｘ＝０．０１〜０．４０、ｚ＝０．０１〜
０．１５、ｎ＝０．０５〜２．５、ｍ＝０．０５〜２．
０（ただし、ｎ，ｍの値は 【化２】 １モルの重量に対するものである。）なる範囲にある組
成を有する圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 主成分（化２）に、前記主成分１モルの
重量に対し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合
し、仮焼した後、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加
して成形後、焼成する圧電磁器組成物の製造方法。 - 【請求項３】 主成分（化２）に、前記主成分１モルの
重量に対し、ＭｎＯ2を０．０５〜２．０重量％混合
し、ＣｕＯを０．０５〜２．５重量％添加して成形後、
酸素が８０容量％以上の酸素雰囲気中で焼成する圧電磁
器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6157380A JPH0826824A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 圧電磁器組成物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6157380A JPH0826824A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 圧電磁器組成物およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826824A true JPH0826824A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=15648391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6157380A Pending JPH0826824A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 圧電磁器組成物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826824A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003529917A (ja) * | 1999-12-16 | 2003-10-07 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 圧電構造素子 |
| JP2009096690A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Tdk Corp | 圧電磁器組成物、及び発振子 |
| JP2009286660A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Tdk Corp | 圧電磁器及びこれを用いたレゾネータ |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP6157380A patent/JPH0826824A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003529917A (ja) * | 1999-12-16 | 2003-10-07 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 圧電構造素子 |
| JP2009096690A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Tdk Corp | 圧電磁器組成物、及び発振子 |
| JP2009286660A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Tdk Corp | 圧電磁器及びこれを用いたレゾネータ |
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