JPH0920559A - Piezoelectric ceramic composition - Google Patents
Piezoelectric ceramic compositionInfo
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- JPH0920559A JPH0920559A JP7165873A JP16587395A JPH0920559A JP H0920559 A JPH0920559 A JP H0920559A JP 7165873 A JP7165873 A JP 7165873A JP 16587395 A JP16587395 A JP 16587395A JP H0920559 A JPH0920559 A JP H0920559A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】耐熱性,共振周波数の温度特性に優れ、高い電
気機械結合係数と低い電気機械係数を有する圧電磁器組
成物を提供する。
【構成】金属元素のモル比による組成式を
(Pb1-x-y Ax By )a [{( Nb1/2 Yb1/2 )b (Nb1/2 Cr1/2 )c
(Nb2/3 Co1/3 )1-b-c }1-d Nbd ]e (Tif Zr 1-f)1-e O3
と表わした時、x,y,a,b,c,d,e,fの値
が、0<x、0<y、0<x+y≦0.12、0.97
0≦a≦1.030、0.100≦b≦0.700、
0.100≦c≦0.700、0≦d≦0.170、
0.030≦e≦0.200、0.480≦f≦0.6
00を満足するものである。(57) [Abstract] [Purpose] To provide a piezoelectric ceramic composition having excellent heat resistance and temperature characteristics of resonance frequency, having a high electromechanical coupling coefficient and a low electromechanical coefficient. [Configuration] The composition formula by molar ratio of the metal elements (Pb 1-xy A x B y) a [{(Nb 1/2 Yb 1/2) b (Nb 1/2 Cr 1/2) c (Nb 2 / 3 Co 1/3) 1-bc } 1-d Nb d] e (Ti f Zr 1-f) when expressed as 1-e O 3, x, y, a, b, c, d, e, The value of f is 0 <x, 0 <y, 0 <x + y ≦ 0.12, 0.97
0 ≦ a ≦ 1.030, 0.100 ≦ b ≦ 0.700,
0.100 ≦ c ≦ 0.700, 0 ≦ d ≦ 0.170,
0.030 ≦ e ≦ 0.200, 0.480 ≦ f ≦ 0.6
00 is satisfied.
Description
【0001】[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,圧電アクチュエータお
よび加速度センサ,ノッキングセンサ,AEセンサ等の
圧電センサ等に適する圧電磁器組成物に関するもので、
特にセルラー用のセラミックフィルタとして最適な圧電
磁器組成物に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition, for example, a ceramic filter, a ceramic resonator, an ultrasonic transducer, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric ignition unit, an ultrasonic motor, a piezoelectric fan, a piezoelectric actuator and an acceleration sensor. , A piezoelectric ceramic composition suitable for piezoelectric sensors such as knocking sensors and AE sensors,
In particular, the present invention relates to a piezoelectric ceramic composition which is optimal as a ceramic filter for cellular use.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, products utilizing piezoelectric ceramic compositions include, for example, ceramic filters, ceramic resonators, ultrasonic transducers, piezoelectric buzzers, piezoelectric ignition units, ultrasonic motors, piezoelectric fans, piezoelectric sensors, and piezoelectric actuators. Etc.
【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Nb2 O5 やMnO2 等の金属酸化物、Pb( Nb
2/3 Mg1/3 )O3 やPb( Nb2/3 Mn1/3 )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。Here, elements such as a ceramic filter and a ceramic resonator include PbZrO 3 -PbTi
A porcelain composition containing O 3 as a main component is used, and a metal oxide such as Nb 2 O 5 or MnO 2 , Pb (Nb
Piezoelectric properties have been improved by adding or replacing composite perovskite oxides such as 2/3 Mg 1/3 ) O 3 and Pb (Nb 2/3 Mn 1/3 ) O 3 .
【0004】このような圧電磁器組成物としては、電気
機械結合係数が大きく圧電性に優れた材料として、例え
ば、Pb( Nb2/3 Co1/3 )O3 −PbZrO3 −P
bTiO3 系の磁器組成物が開示されている。As such a piezoelectric ceramic composition, as a material having a large electromechanical coupling coefficient and excellent piezoelectricity, for example, Pb (Nb 2/3 Co 1/3 ) O 3 -PbZrO 3 -P
A bTiO 3 -based porcelain composition is disclosed.
【0005】一方、近年では、セラミックフィルタ,セ
ラミックレゾネータのような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として
組み込まれる圧電素子にも耐熱性が要求されている。On the other hand, in recent years, piezoelectric components such as ceramic filters and ceramic resonators have been required to be able to cope with various conditions so that they can be mounted on the surface of a substrate or the like. When a component is reflow-soldered to a substrate, the component mounted on the substrate is exposed to a high temperature of about 300 ° C., so that a piezoelectric element incorporated as a component is also required to have heat resistance.
【0006】[0006]
【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 Co1/3 )O3 −−P
bZrO3 −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。また、共振周
波数の温度係数(T.C.fr)も50ppm/℃以上
と大きいため、環境変化の激しい車両搭載用通信装置な
どのフィルター等に用いた場合、素子の特性変化によっ
て安定した送受信ができなくなるという問題があった。
また上記した組成物では機械的品質係数Qmが300以
上と高く、フラットな群遅延特性が要求される例えばセ
ルラー用フィルタの材料には適さないという問題があっ
た。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the prior art, for example, the above-mentioned Pb (Nb 2/3 Co 1/3 ) O 3 --P
The bZrO 3 —PbTiO 3 based porcelain composition has a low heat resistance and a large change in piezoelectric characteristics and resonance frequency before and after reflow soldering, which has been a practical problem. In addition, since the temperature coefficient (TC fr) of the resonance frequency is as large as 50 ppm / ° C or more, when it is used for a filter of a vehicle-mounted communication device or the like whose environment changes drastically, stable transmission / reception due to changes in the element characteristics is possible. There was a problem that I could not do it.
Further, the above-mentioned composition has a problem that it has a high mechanical quality factor Qm of 300 or more and is not suitable as a material for a filter for a cell, for example, which requires flat group delay characteristics.
【0007】本発明の圧電磁器組成物は、耐熱性,共振
周波数の温度特性に優れ、かつ高い電気機械結合係数と
低い機械的品質係数を有する圧電磁器組成物を提供する
ことを目的とする。An object of the piezoelectric ceramic composition of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic composition having excellent heat resistance and temperature characteristics of resonance frequency, and having a high electromechanical coupling coefficient and a low mechanical quality coefficient.
【0008】[0008]
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、Ca,
Sr,Baのうちの少なくとも一種、Nd,Gd,L
a,Pr,Smのうちの少なくとも一種、Pb、Zr、
Ti、Nb、Yb、CrおよびCo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、
耐熱性,共振周波数の温度特性に優れ、かつ高い電気機
械結合係数Kpを有するとともに、フラットな群遅延特
性が要求される、例えばセルラー用のセラミックフィル
タとして最適となる機械的品質係数Qmの低い圧電磁器
組成物が得られることを知見し、本発明に至った。[Means for Solving the Problems]
At least one of Sr and Ba, Nd, Gd, L
at least one of a, Pr and Sm, Pb, Zr,
A compound perovskite type compound containing Ti, Nb, Yb, Cr and Co, which has a constant composition,
A piezoelectric with a low mechanical quality coefficient Qm, which is excellent in heat resistance and temperature characteristics of resonance frequency, has a high electromechanical coupling coefficient Kp, and is required to have flat group delay characteristics, and is optimal as a ceramic filter for cellular, for example. It was found that a porcelain composition could be obtained, and the present invention was completed.
【0009】即ち、本発明の圧電磁器組成物は、金属成
分としてCa,Sr,Baのうちの少なくとも一種、N
d,Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも一種、
Pb、Zr、Ti、Nb、Yb、CrおよびCo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 (Pb1-x-y Ax By )a [{( Nb1/2 Yb1/2 )b (Nb1/2 Cr1/2 )c (Nb2/3 Co1/3 )1-b-c }1-d Nbd ]e (Tif Zr 1-f)1-e O3 と表わした時、前記x,y,a,b,c,d,e,fの
値が、0<x、0<y、0<x+y≦0.12、0.9
70≦a≦1.030、0.100≦b≦0.700、
0.100≦c≦0.700、0≦d≦0.170、
0.030≦e≦0.200、0.480≦f≦0.6
00を満足するものである。ただし、Aは、Ca,S
r,Baのうちの少なくとも一種であり、Bは、Nd,
Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも一種であ
る。That is, the piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises at least one of Ca, Sr and Ba as a metal component, N.
at least one of d, Gd, La, Pr, Sm,
Pb, Zr, Ti, Nb, Yb, a composite perovskite compound containing Cr and Co, the composition formula by molar ratio of the metal elements (Pb 1-xy A x B y) a [{(Nb 1 / 2 Yb 1/2) b (Nb 1/2 Cr 1/2) c (Nb 2/3 Co 1/3) 1-bc} 1-d Nb d] e (Ti f Zr 1-f) 1- When expressed as e O 3 , the values of x, y, a, b, c, d, e and f are 0 <x, 0 <y, 0 <x + y ≦ 0.12, 0.9.
70 ≦ a ≦ 1.030, 0.100 ≦ b ≦ 0.700,
0.100 ≦ c ≦ 0.700, 0 ≦ d ≦ 0.170,
0.030 ≦ e ≦ 0.200, 0.480 ≦ f ≦ 0.6
00 is satisfied. However, A is Ca, S
At least one of r and Ba, B is Nd,
It is at least one of Gd, La, Pr, and Sm.
【0010】ここで、x,y,a,b,c,d,e,f
の値を上記の範囲に設定した理由について説明する。P
bの一部をCa,Sr,Baのうちの少なくとも一種で
置換したのは、共振周波数の温度係数を制御することが
できるからであり、これらのうちでもSrが最適であ
る。また、Pbの一部をNd,Gd,La,Pr,Sm
のうちの少なくとも一種で置換したのは、共振周波数の
温度特性の制御と機械的品質係数Qmの低減を同時に行
うことができるからであり、これらのうちでもLaが最
適である。Here, x, y, a, b, c, d, e, f
The reason for setting the value in the above range will be described. P
Part of b is replaced with at least one of Ca, Sr, and Ba because the temperature coefficient of the resonance frequency can be controlled, and among these, Sr is most suitable. In addition, a part of Pb is Nd, Gd, La, Pr, Sm.
The reason why at least one of them is replaced is that the temperature characteristic of the resonance frequency can be controlled and the mechanical quality factor Qm can be reduced at the same time, and among these, La is optimal.
【0011】そして、Pbの他元素による置換量の合計
をx+y≦0.12としたのは、x+yが0.12より
も大きい場合には耐熱性が低下し易いからである。本発
明においては、耐熱性という点からxは0.025〜
0.06、yは0.005〜0.02、x+yは0.0
3〜0.08が望ましい。The total amount of substitution of other elements of Pb is set to x + y ≦ 0.12 because the heat resistance is likely to decrease when x + y is larger than 0.12. In the present invention, x is from 0.025 to from the viewpoint of heat resistance.
0.06, y is 0.005 to 0.02, x + y is 0.0
3-0.08 is desirable.
【0012】(Pb1-x-y Ax By )量のaを0.97
0≦a≦1.030としたのは、aが0.970未満の
場合や1.030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。(Pb1-x-y Ax By )
量は0.980≦a≦1.010であることが特に望ま
しい。(Pb 1-xy A x B y ) a is 0.97
The reason why 0 ≦ a ≦ 1.030 is set is that the electromechanical coupling coefficient Kp decreases when a is less than 0.970 or greater than 1.030. (Pb 1-xy A x B y)
It is particularly desirable that the amount be 0.980 ≦ a ≦ 1.010.
【0013】また、( Nb1/2 Yb1/2 ) 量のbを0.
100≦b≦0.700としたのは、bが0.10未満
では電気機械結合係数Kpが低下し、bが0.700よ
りも大きい場合には耐熱性が低下するからである。( N
b1/2 Yb1/2 ) 量は0.150≦b≦0.300であ
ることが特に望ましい。Further, the amount of (Nb 1/2 Yb 1/2 ) b is 0.
The reason 100 ≦ b ≦ 0.700 is that the electromechanical coupling coefficient Kp decreases when b is less than 0.10, and the heat resistance decreases when b is greater than 0.700. (N
It is particularly desirable that the amount of b 1/2 Yb 1/2 ) is 0.150 ≦ b ≦ 0.300.
【0014】また( Nb1/2 Cr1/2 ) 量のcを0.1
00≦c≦0.700としたのはcが0.100未満の
場合は耐熱性が低下し、0.700より大きい場合には
機械的品質係数Qmが大きくなるからである。( Nb
1/2 Cr1/2 ) 量は、機械的品質係数Qmの低減という
点から0.150≦c≦0.550であることが特に望
ましい。本願発明者等は、金属成分として少なくともP
b,Zr ,Ti,Nb,Yb,Coを含む複合ペロブス
カイト型化合物で、これにCr2 O3 粉末を添加した系
について先に出願している(特願平5−329252
号)が、この系ではCr2 O3 粉末を添加することによ
り、機械的品質係数Qmを高めているのである。一方、
本願では、( Nb1/2 Cr1/2 ) という形で置換される
ように秤量しており、先の出願ではこのような形では置
換されていないため、機械的品質係数Qmが高くなり、
高い選択性が要求されるAMラジオ等のフィルターに最
適なのである。Also, the amount of (Nb 1/2 Cr 1/2 ) c is 0.1
00 ≦ c ≦ 0.700 is because when c is less than 0.100, the heat resistance decreases, and when c is greater than 0.700, the mechanical quality factor Qm increases. (Nb
It is particularly desirable that the amount of 1/2 Cr 1/2 ) be 0.150 ≦ c ≦ 0.550 from the viewpoint of reducing the mechanical quality factor Qm. The present inventors have found that at least P as the metal component.
A complex perovskite type compound containing b, Zr, Ti, Nb, Yb and Co, and a system in which Cr 2 O 3 powder is added thereto has been previously filed (Japanese Patent Application No. 5-329252).
No.) enhances the mechanical quality factor Qm in this system by adding Cr 2 O 3 powder. on the other hand,
In the present application, it is weighed so as to be replaced in the form of (Nb 1/2 Cr 1/2 ), and since it is not replaced in such a form in the previous application, the mechanical quality factor Qm becomes high,
It is ideal for filters such as AM radios that require high selectivity.
【0015】さらに、Nb量のdを0≦d≦0.170
としたのは、Nb含有量を増加することにより機械的品
質係数Qmが小さくなるが、dが0.17より大きい場
合には、電気機械結合係数Kpが急激に低下するからで
ある。Nb量は0.050≦d≦0.150であること
が特に望ましい。Further, d of Nb amount is 0 ≦ d ≦ 0.170.
The reason is that the mechanical quality factor Qm is reduced by increasing the Nb content, but the electromechanical coupling factor Kp is rapidly reduced when d is larger than 0.17. It is particularly desirable that the amount of Nb is 0.050 ≦ d ≦ 0.150.
【0016】[{( Nb1/2 Yb1/2 )b (Nb1/2 C
r1/2 )c (Nb2/3 Co1/3 )1- b-c }1-d Nbd ]
の(Ti f Zr1-f ) への置換量eを0.03≦e≦0.
2としたのは、eが0.03未満では耐熱性の向上が見
られず、0.2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。[{( Nb1/2 Yb1/2)
b (Nb1/2 Cr1/2 )c (Nb2/3 C
o1/3 )1-b-c }1-d Nbd ]量は0.05≦e≦0.
1であることが特に望ましい。[{(Nb 1/2 Yb 1/2 ) b (Nb 1/2 C
r 1/2 ) c (Nb 2/3 Co 1/3 ) 1- bc } 1-d Nb d ]
The substitution amount e of (Ti f Zr 1-f ) with 0.03 ≦ e ≦ 0.
The reason for setting 2 is that when e is less than 0.03, the heat resistance is not improved, and when it is more than 0.2, the electromechanical coupling coefficient Kp is rapidly reduced. [{(Nb 1/2 Yb 1/2 )
b (Nb 1/2 Cr 1/2 ) c (Nb 2/3 C
o 1/3 ) 1-bc } 1-d Nb d ] is 0.05 ≦ e ≦ 0.
A value of 1 is particularly desirable.
【0017】TiのZrへの置換量fを0.48≦f≦
0.6としたのは、fが0.48未満の場合には耐熱性
の向上が見られず、fが0.6よりも大きい場合には電
気機械結合係数が低下するからである。TiのZrへの
置換量は0.49≦f≦0.53であることが特に望ま
しい。The substitution amount f of Ti with Zr is 0.48 ≦ f ≦
The reason for setting 0.6 is that no improvement in heat resistance is observed when f is less than 0.48, and the electromechanical coupling coefficient decreases when f is greater than 0.6. It is particularly desirable that the substitution amount of Ti for Zr is 0.49 ≦ f ≦ 0.53.
【0018】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 、Y
b2 O3 、Cr2 O3 、CoO、SrCO3 、La2 O
3 の各原料粉末を、Pb−Zr−Ti(PZT)系のZ
rおよびTiの一部を、Nb1/2 Yb1/2 、Nb1/2 C
r1/2 、Nb2/3 Co1/3 、Nbで置換するように、ま
た、Pbの一部をSrとLaで置換するように、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、500〜110
0℃で1〜3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル
等で粉砕し、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0.5〜4.0時
間焼成することにより得られる。In the piezoelectric ceramic of the present invention, for example, PbO, ZrO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 and Y are used as raw materials.
b 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, SrCO 3 , La 2 O
3 was converted to Pb-Zr-Ti (PZT) -based Z
r and part of Ti are converted to Nb 1/2 Yb 1/2 , Nb 1/2 C
Weigh a predetermined amount so as to replace r 1/2 , Nb 2/3 Co 1/3 , and Nb, and replace part of Pb with Sr and La, and wet it with a ball mill for 10 to 24 hours. After mixing and then dehydrating and drying this mixture, 500 to 110
The mixture is calcined at 0 ° C. for 1 to 3 hours, the calcined product is pulverized again by a ball mill or the like, the pulverized product is mixed with an organic binder, and the mixture is granulated and then molded at a predetermined pressure to prepare a molded body. It is obtained by firing in air at 1200 to 1350 ° C. for 0.5 to 4.0 hours.
【0019】[0019]
【作用】本発明の圧電磁器組成物では、Pb−Zr−T
i(PZT)系のZrおよびTiの一部を、(Nb1/2
Yb1/2 )、(Nb1/2 Cr1/2 )、(Nb2/3 Co1/
3 )、Nbで置換することにより、耐熱性に優れ、高い
電気機械結合係数を有し、かつ低い機械的品質係数Qm
を示す材料を得ることが可能となる。本発明では、特に
Nb1/2 Cr1/2 、Nbで置換することにより、機械的
品質係数Qmを低くでき、フラットな群遅延特性を達成
でき、セルラー用のセラミックフィルターとして最適と
することができる。According to the piezoelectric ceramic composition of the present invention, Pb-Zr-T
Some of the i (PZT) -based Zr and Ti are converted to (Nb 1/2
Yb 1/2 ), (Nb 1/2 Cr 1/2 ), (Nb 2/3 Co 1 /
3 ) and Nb have excellent heat resistance, high electromechanical coupling coefficient, and low mechanical quality factor Qm.
It is possible to obtain a material having In the present invention, particularly by substituting with Nb 1/2 Cr 1/2 and Nb, the mechanical quality factor Qm can be lowered, a flat group delay characteristic can be achieved, and it can be optimized as a ceramic filter for cellular. it can.
【0020】また、Pbの一部をCa, Sr, Baのう
ちの少なくとも一種と、Nd, Gd, La, Pr, Sm
のうちの少なくとも一種とで置換することにより、共振
周波数の温度係数を小さくすることができるととも、機
械的品質係数Qmを低減することが可能となる。Further, a part of Pb is mixed with at least one of Ca, Sr and Ba and Nd, Gd, La, Pr and Sm.
By substituting at least one of them, the temperature coefficient of the resonance frequency can be reduced and the mechanical quality coefficient Qm can be reduced.
【0021】[0021]
【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 ,
Yb2 O3 ,Cr2 O3 ,CoO,CaCO3 ,SrC
O3 ,BaCO3 ,Nd2 O3 ,Gd2 O3 ,La2 O
3 ,Pr2 O3 ,Sm2 O3 の各原料粉末を、表1,2
に示すようにPZT系のZrとTiの一部をNb1/2 Y
b1/2 、Nb1/2 Cr1/2 、Nb2/ 3 Co1/3 、Nbで
置換するように、またPbの一部をCa,Sr,Baの
うちの少なくとも一種と、Nd,Gd,La,Pr,S
mのうちの少なくとも一種で置換するように所定量秤量
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、900℃で3時間仮焼し、当
該仮焼物を再びボールミルで粉砕した。The present invention will be described in the following examples. As raw material powders, PbO, ZrO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 ,
Yb 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, CaCO 3 , SrC
O 3 , BaCO 3 , Nd 2 O 3 , Gd 2 O 3 , La 2 O
The raw material powders of 3 , Pr 2 O 3 and Sm 2 O 3 are shown in Tables 1 and 2.
As shown in Fig. 3, part of Zr and Ti of PZT system is Nb 1/2 Y
b 1/2, Nb 1/2 Cr 1/2, and at least one way, also a part of Pb Ca, Sr, among Ba Nb 2/3 Co 1/3, substituted by Nb, Nd, Gd, La, Pr, S
m was weighed in a predetermined amount so as to be replaced by at least one of them, wet-mixed in a ball mill for 12 hours, then dehydrated and dried, and then calcined at 900 ° C. for 3 hours, and the calcined material was again ball-milled. Crushed with.
【0022】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。Then, an organic binder (P
VA) was mixed and granulated. 1.5 t /
It was press-formed at a pressure of cm 2 into a disk having a size of 23 mm in diameter and 2 mm in thickness. Furthermore, these compacts are
It was sealed in a container made of O or the like, and baked at 1300 ° C. in the atmosphere for 2 hours.
【0023】得られた焼結体を研磨して厚み0.5mm
の円板を形成した。この円板の両主面に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,および温度特
性を評価した。The obtained sintered body is polished to have a thickness of 0.5 mm.
Disk was formed. Electrodes are formed by baking Ag paste on both main surfaces of this disk, and a DC voltage of 3 kV / mm is applied for 30 minutes in silicon oil at 80 ° C for polarization, and then electromechanical coupling coefficient and heat resistance are applied. And the temperature characteristics were evaluated.
【0024】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、250℃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った際の、試
験前の共振周波数Fr0 と試験24Hr後の共振周波数
Fr24の値から、ΔFr=(Fr24−Fr0 )/Fr0
×100の式を用いて算出した変化率ΔFrで評価し
た。また、共振周波数の温度係数T.C.fr(ppm
/℃)は、−20℃から+80℃の範囲で測定した共振
周波数の値からT.C.fr=(Fr80−Fr-20 )/
100×106 /Fr20(ここで、Fr80,Fr-20 ,
Fr20それぞれ+80℃、−20℃、+20℃での共振
周波数を示す)の式を用いて算出した。結果を表3,4
に示す。The electromechanical coupling coefficient Kp was calculated from the values of the resonance frequency and antiresonance frequency measured with an impedance meter. Heat resistance, when tested to pass three times in succession in a reflow furnace with a peak 250 ° C., from the value of the resonant frequency Fr 24 after the resonance frequency Fr 0 test 24Hr before the test, .DELTA.fr = ( Fr 24 -Fr 0) / Fr 0
The change rate ΔFr calculated using the formula of × 100 was used for evaluation. Further, the temperature coefficient T. C. fr (ppm
/ ° C) is the T.T. from the value of the resonance frequency measured in the range of -20 ° C to + 80 ° C. C. fr = (Fr 80 −Fr −20 ) /
100 × 10 6 / Fr 20 (where Fr 80 , Fr -20 ,
Fr 20 shows the resonance frequency at + 80 ° C., −20 ° C., and + 20 ° C. respectively). The results are shown in Tables 3 and 4.
Shown in
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】[0026]
【表2】 [Table 2]
【0027】[0027]
【表3】 [Table 3]
【0028】[0028]
【表4】 [Table 4]
【0029】表3,4から、本発明の磁器組成物は電気
機械結合係数Kpが50%以上と大きく、機械的品質係
数Qmが150以下であり、また、耐熱試験による共振
周波数の変化が±0.10%以下と小さい。また、共振
周波数の温度係数(T.C.fr)もPbの一部をC
a, Sr, Baのうちの少なくとも一種で置換すること
により、共振周波数の温度特性を制御することができ、
Pbの一部をNd, Gd, La, Pr, Smのうちの少
なくとも一種で置換することにより、共振周波数の温度
特性と機械的品質係数Qmの低減を同時に制御できるこ
とが判る。From Tables 3 and 4, the porcelain composition of the present invention has a large electromechanical coupling coefficient Kp of 50% or more, a mechanical quality coefficient Qm of 150 or less, and a change in resonance frequency by heat resistance of ±. It is as small as 0.10% or less. In addition, the temperature coefficient (TC fr) of the resonance frequency shows that a part of Pb is C
By substituting at least one of a, Sr, and Ba, the temperature characteristic of the resonance frequency can be controlled,
It can be seen that by substituting a part of Pb with at least one of Nd, Gd, La, Pr, and Sm, the temperature characteristic of the resonance frequency and the reduction of the mechanical quality factor Qm can be controlled at the same time.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、P
b−Zr−Ti(PZT)系のZrおよびTiの一部
を、(Nb1/2 Yb1/2 )、(Nb1/2 Cr1/2 )、
(Nb2/3Co1/3 )、Nbで置換し、また、Pbの一
部をCa, Sr, Baのうちの少なくとも一種と、N
d, Gd, La, Pr, Smのうちの少なくとも一種と
で置換することにより、耐熱性、共振周波数の温度特性
に優れ、高い電気機械結合係数を有し、かつ低い機械的
品質係数Qmを示す材料を得ることができ、温度変化に
対し安定な特性を示す表面実装用圧電部品などの素子、
例えば、フィルター,レゾネータ等の素子として、特に
はセルラー用のセラミックフィルタとして最適な圧電磁
器組成物を得ることができる。As described in detail above, according to the present invention, P
A part of Zr and Ti of the b-Zr-Ti (PZT) system is converted to (Nb 1/2 Yb 1/2 ), (Nb 1/2 Cr 1/2 ),
(Nb 2/3 Co 1/3 ), Nb, and part of Pb is at least one of Ca, Sr, and Ba, and
Substituting with at least one of d, Gd, La, Pr and Sm shows excellent heat resistance and temperature characteristics of resonance frequency, high electromechanical coupling coefficient and low mechanical quality coefficient Qm. An element such as a surface mount piezoelectric component that can obtain a material and exhibits stable characteristics against temperature changes,
For example, an optimum piezoelectric ceramic composition can be obtained as an element such as a filter or a resonator, particularly as a ceramic filter for cellular.
フロントページの続き (72)発明者 吉村 健一 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内Front page continued (72) Inventor Kenichi Yoshimura 1-4 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Kyocera Stock Company Research Institute
Claims (1)
少なくとも一種、Nd,Gd,La,Pr,Smのうち
の少なくとも一種、Pb、Zr、Ti、Nb、Yb、C
rおよびCo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 (Pb1-x-y Ax By )a [{( Nb1/2 Yb1/2 )b (Nb1/2 Cr1/2 )c (Nb2/3 Co1/3 )1-b-c }1-d Nbd ]e (Tif Zr1-f )1-e O3 と表わした時、前記x,y,a,b,c,d,e,fの
値が 0<x 0<y 0<x+y≦0.12 0.970≦a≦1.030 0.100≦b≦0.700 0.100≦c≦0.700 0 ≦d≦0.170 0.030≦e≦0.200 0.480≦f≦0.600 A:Ca,Sr,Baのうちの少なくとも一種 B:Nd,Gd,La,Pr,Smのうちの少なくとも
一種 を満足することを特徴とする圧電磁器組成物。1. At least one of Ca, Sr and Ba as a metal component, at least one of Nd, Gd, La, Pr and Sm, Pb, Zr, Ti, Nb, Yb and C.
A composite perovskite compounds containing r and Co, the composition formula by molar ratio of the metal elements (Pb 1-xy A x B y) a [{(Nb 1/2 Yb 1/2) b (Nb 1/2 Cr 1/2) when expressed as c (Nb 2/3 Co 1/3) 1 -bc} 1-d Nb d] e (Ti f Zr 1-f) 1-e O 3, wherein x , Y, a, b, c, d, e, f are 0 <x 0 <y 0 <x + y ≦ 0.12 0.970 ≦ a ≦ 1.030 0.100 ≦ b ≦ 0.700 0. 100 ≤ c ≤ 0.700 0 ≤ d ≤ 0.170 0.030 ≤ e ≤ 0.200 0.480 ≤ f ≤ 0.600 A: at least one of Ca, Sr, Ba B: Nd, Gd, A piezoelectric ceramic composition characterized by satisfying at least one of La, Pr and Sm.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219992A (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Murata Mfg Co Ltd | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element |
| WO2016021593A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | 株式会社村田製作所 | Dielectric ceramic and laminated ceramic capacitor |
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1995
- 1995-06-30 JP JP16587395A patent/JP3215013B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| WO2016021593A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | 株式会社村田製作所 | Dielectric ceramic and laminated ceramic capacitor |
| JPWO2016021593A1 (en) * | 2014-08-07 | 2017-06-08 | 株式会社村田製作所 | Dielectric ceramic and multilayer ceramic capacitors |
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|---|---|
| JP3215013B2 (en) | 2001-10-02 |
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