JPS5941310B2 - 酸化物圧電材料 - Google Patents
酸化物圧電材料Info
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- JPS5941310B2 JPS5941310B2 JP55017914A JP1791480A JPS5941310B2 JP S5941310 B2 JPS5941310 B2 JP S5941310B2 JP 55017914 A JP55017914 A JP 55017914A JP 1791480 A JP1791480 A JP 1791480A JP S5941310 B2 JPS5941310 B2 JP S5941310B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化物圧電材料に係る。
さらに詳しくは（Ｐｂｌ−ａＣａａフ〔（Ｍｅ１／ ３
Ｎｂ２／ ３フｘＴｉｌ−ｘ〕０３系基本組１５、（た
だしＭｅはＭｇ、Ｚｎのいずれか一種）で０．０１≦ｘ
≦０．１０、０．０５≦ａ≦０．３５の組成範囲の酸化
物圧電材料に関する。さらには副生物としてＭｎＯ、Ｎ
ｉ０およびＦｅ２Ｏ３の少なくとも一種を０．０５〜２
．０重量％含有せしめた酸化物圧電材料に関する。
Ｎｂ２／ ３フｘＴｉｌ−ｘ〕０３系基本組１５、（た
だしＭｅはＭｇ、Ｚｎのいずれか一種）で０．０１≦ｘ
≦０．１０、０．０５≦ａ≦０．３５の組成範囲の酸化
物圧電材料に関する。さらには副生物としてＭｎＯ、Ｎ
ｉ０およびＦｅ２Ｏ３の少なくとも一種を０．０５〜２
．０重量％含有せしめた酸化物圧電材料に関する。
最近になり酸化物圧電材料を用いた各種の超音波振動子
や表面波素子が開発されている。
や表面波素子が開発されている。
このような利用に対してＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒ０３：
元系やＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒ０３−Ｐｂ（Ｍｇｌ／３
Ｎｂシｉ）０３三元系にＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＮｉＯ
等の添加物を加えた材料も開発されているがこれらの圧
電材料は誘電率が３５０〜２０００と大きく、高周波領
域での使用には適さない。又これらの材料を高周波で使
用した場合には厚み方向の結合係数Ｋｔと広がり方向の
結合係数Ｋｐがほぼ同様な値であるため広がり方向の結
合係数Ｋｐのオーバートーンによるスプリアスが発生し
やすい欠点が存在した。このため高周波における応用に
おいてはＫｔ／Ｋｐの比が出来るだけ大きいものが望ま
しいとされていた。また厚み方向の結合係数Ｋｔと広が
り方向の結合結数Ｋｐの値が大きく異なる結合係数の異
方性を有するＰｂＴｉＯ３系材料も報告されているが、
焼結後に起るヒビ割れのため直径２０ｍｍ以上の大型焼
結体を得る事が出来ず、また分極条件も２００℃におい
て印加電圧６０ＫＶ砿と非常に厳しいために放電破壊を
起しやすく大型の振動子を得る事が困難であつを一さら
に従来のＰｂＴｉ０。
元系やＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒ０３−Ｐｂ（Ｍｇｌ／３
Ｎｂシｉ）０３三元系にＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＮｉＯ
等の添加物を加えた材料も開発されているがこれらの圧
電材料は誘電率が３５０〜２０００と大きく、高周波領
域での使用には適さない。又これらの材料を高周波で使
用した場合には厚み方向の結合係数Ｋｔと広がり方向の
結合係数Ｋｐがほぼ同様な値であるため広がり方向の結
合係数Ｋｐのオーバートーンによるスプリアスが発生し
やすい欠点が存在した。このため高周波における応用に
おいてはＫｔ／Ｋｐの比が出来るだけ大きいものが望ま
しいとされていた。また厚み方向の結合係数Ｋｔと広が
り方向の結合結数Ｋｐの値が大きく異なる結合係数の異
方性を有するＰｂＴｉＯ３系材料も報告されているが、
焼結後に起るヒビ割れのため直径２０ｍｍ以上の大型焼
結体を得る事が出来ず、また分極条件も２００℃におい
て印加電圧６０ＫＶ砿と非常に厳しいために放電破壊を
起しやすく大型の振動子を得る事が困難であつを一さら
に従来のＰｂＴｉ０。
材料では厚み方向の結合係数Ｋｔは４０〜４８％であり
、広がり方向の結合係数Ｋｐは８％以上であるため、結
合係数の比Ｋｔ／Ｋｐは４〜６程度が限界であり広がり
方向の結合係数Ｋｐのオーバートンによるスプリアスが
無視出来なかつた。さらに従来のＰｂＴｉ０３系材料を
表面波素子として応用しようとする場合には誘電率が２
００以下と小さい組成において表面波温度係数の２０ｐ
μｍ以下の材料を得る事は出来なかつた。
、広がり方向の結合係数Ｋｐは８％以上であるため、結
合係数の比Ｋｔ／Ｋｐは４〜６程度が限界であり広がり
方向の結合係数Ｋｐのオーバートンによるスプリアスが
無視出来なかつた。さらに従来のＰｂＴｉ０３系材料を
表面波素子として応用しようとする場合には誘電率が２
００以下と小さい組成において表面波温度係数の２０ｐ
μｍ以下の材料を得る事は出来なかつた。
又、これらの材料の温度係数はすべてマイナス傾向であ
りフエライトコイル等を用いて温度係数の改善を討るこ
とが出来なかつた。本発明の目的は以上の問題点を解決
したもので厚み方向の結合係数であるＫｔが５０％以上
と大きく、広がり方向の結合係数Ｋｐが３〜５％、すな
わちＫｔ／Ｋｐが１０〜１９の値を示す材料であり、さ
らに誘電率が３００以下と小さく、焼結が容易なため５
０（！）（１７７！以上の大型振動子が得らねかつ従来
のＰｂＴｉＯ３材料に比較してはるかに分極操作の容易
な酸化物圧電材料を提供するものである。
りフエライトコイル等を用いて温度係数の改善を討るこ
とが出来なかつた。本発明の目的は以上の問題点を解決
したもので厚み方向の結合係数であるＫｔが５０％以上
と大きく、広がり方向の結合係数Ｋｐが３〜５％、すな
わちＫｔ／Ｋｐが１０〜１９の値を示す材料であり、さ
らに誘電率が３００以下と小さく、焼結が容易なため５
０（！）（１７７！以上の大型振動子が得らねかつ従来
のＰｂＴｉＯ３材料に比較してはるかに分極操作の容易
な酸化物圧電材料を提供するものである。
さらに本発明の材料においては表面波温度係数の優れた
材料を得る事も出来る。
材料を得る事も出来る。
本発明は（Ｐｂｌ−ＡＣａａ）〔（Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／
３）ＸＴｉｌ−ｏ〕０３（ただしＭｅはＭｇ，Ｚｎのい
ずれか一種）の一般式において、０．０５≦ａ≦０．２
５，０．０１≦ｘ≦０．１０の組成から成り、又必要に
応じこれに副成分としてＭｎＯ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３の
少なくとも１つを０．０５〜２．０重量％添加含有した
酸化物圧電材料である。
３）ＸＴｉｌ−ｏ〕０３（ただしＭｅはＭｇ，Ｚｎのい
ずれか一種）の一般式において、０．０５≦ａ≦０．２
５，０．０１≦ｘ≦０．１０の組成から成り、又必要に
応じこれに副成分としてＭｎＯ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３の
少なくとも１つを０．０５〜２．０重量％添加含有した
酸化物圧電材料である。
このような本発明の酸化物圧電材料は一般的には粉木冶
金的方法によつて容易に製造することができる。
金的方法によつて容易に製造することができる。
例えば、ＰｂＯ，ＴｉＯ２，ＣａＣＯ３，ＭｎＣＯ３，
ＮｌＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯなど
の原料酸化物を所定の割合に正確に秤取Ｌこれらをボー
ルミルなどによつてよく混合する。なお、この際用いる
原料は加熱によつて酸化物に転する化合物例えば水酸化
物、炭酸塩、シユウ酸塩等であつてもよい。次いで前記
混合物を例えば６００〜９００℃程度の温度で予備焼成
し、さらにボールミルなどによつて粉砕して調製粉木と
する。
ＮｌＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯなど
の原料酸化物を所定の割合に正確に秤取Ｌこれらをボー
ルミルなどによつてよく混合する。なお、この際用いる
原料は加熱によつて酸化物に転する化合物例えば水酸化
物、炭酸塩、シユウ酸塩等であつてもよい。次いで前記
混合物を例えば６００〜９００℃程度の温度で予備焼成
し、さらにボールミルなどによつて粉砕して調製粉木と
する。
しかる後この調製粉木に水あるいはポリビニルアルコー
ルなどの粘結剤を添加配合して、０．５〜２ｔ胡Ｚｄ程
度の圧力で加圧成形した後、１１００〜１２００℃程度
の温度で焼成する。この焼成において一つの組成分たる
ＰｂＯの一部が蒸発揮散する恐れもあるので焼成は閉炉
内で行ない、また最高温度での保持は一般に０．５〜３
時間程度で充分である。さらに本発明について詳述する
。まず（Ｐｂｌ−ＡＣａａ）〔Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３）
ＸＴ！１−Ｘ′）０３基本組成（ただしＭｅはＭｇ，Ｚ
ｎのいずれか一種）において０．０５≦ａ≦０．３５と
限定した理由はａ＜０．０５でもａ〉０．３５でもＫｐ
の値が５％以上となり、Ｋｔ／Ｋｐの比が１０未満とな
りスプリアスの発生が多くなるためである。
ルなどの粘結剤を添加配合して、０．５〜２ｔ胡Ｚｄ程
度の圧力で加圧成形した後、１１００〜１２００℃程度
の温度で焼成する。この焼成において一つの組成分たる
ＰｂＯの一部が蒸発揮散する恐れもあるので焼成は閉炉
内で行ない、また最高温度での保持は一般に０．５〜３
時間程度で充分である。さらに本発明について詳述する
。まず（Ｐｂｌ−ＡＣａａ）〔Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３）
ＸＴ！１−Ｘ′）０３基本組成（ただしＭｅはＭｇ，Ｚ
ｎのいずれか一種）において０．０５≦ａ≦０．３５と
限定した理由はａ＜０．０５でもａ〉０．３５でもＫｐ
の値が５％以上となり、Ｋｔ／Ｋｐの比が１０未満とな
りスプリアスの発生が多くなるためである。
又ａ＞０．３５では誘電率の値が３００以上となり特に
表面波素子材料としての応用や高周波での応用に不利と
なるためである。またＸ＝０．０１〜０．１０と限定し
た理由はＸく０．０１では磁器の焼成温度を低下させて
均一な焼結体を得る働きのＰｂ（Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３
）０３（ただしＭｅはＭｇ，Ｚｎのいずれか一種）の効
果が現れず、ｘ〉０．１０ではＫｐが大きくなりＫｔ／
Ｋｐの比が１０未満となるためである。
表面波素子材料としての応用や高周波での応用に不利と
なるためである。またＸ＝０．０１〜０．１０と限定し
た理由はＸく０．０１では磁器の焼成温度を低下させて
均一な焼結体を得る働きのＰｂ（Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３
）０３（ただしＭｅはＭｇ，Ｚｎのいずれか一種）の効
果が現れず、ｘ〉０．１０ではＫｐが大きくなりＫｔ／
Ｋｐの比が１０未満となるためである。
又、ＭｎＯ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３のいずれか一種の添加
含有量を０．０５〜２．０重量％と限定したのは０．０
５重量％より少なくてＰｂＴｉＯ３磁気の焼結性、およ
び分極特性を改善するというこれらの副成分の顕著な効
果が得られず、２．０重量％より多くては磁器の焼結性
が悪くなる事があるためである。
含有量を０．０５〜２．０重量％と限定したのは０．０
５重量％より少なくてＰｂＴｉＯ３磁気の焼結性、およ
び分極特性を改善するというこれらの副成分の顕著な効
果が得られず、２．０重量％より多くては磁器の焼結性
が悪くなる事があるためである。
かくして本発明に依り次に掲げるような効果を得る事が
出米る。
出米る。
第１に従来のＰＺＴ材料、三成分系材料では厚み方向の
結合係数Ｋｔと広がり方向の結合係数Ｋｐとの値はほぼ
同等であるため、厚み振動を利用した振動子を作成する
場合に広がり方向の振動のオーバートーンによるスプリ
アスのため実用上問題があつたのに対し、本発明の材料
では厚み方向の結合係数は５０％以上の大きな値を示し
ながら、広がり方向の結合係数Ｋｐは３〜〜５％と小さ
な値のため、高周波におけるスプリアスが小さく、実用
上有利となる。第２にＰｂの一部をＣａで置換する事に
依り、又焼成温度の低いＰｂ（Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３）
０３を一部固溶させる事により焼成温度を低下させ、Ｐ
ｂＴｉＯ３系材料の焼結科の焼結性を向上させ表面波基
波材料に用いることの出来るようなボアの少ない緻密な
磁気が得られる様になる。さらに、従米のＰｂＴｉＯ３
系材料では２００℃の高温で６０ＫＶ砿の電界を印加し
なければ充分な結合係数Ｋｔを引き出すことが出米ない
ため分極時に放電破壊を起しやすく大型の振動子が得に
くい欠点が存仕した。
結合係数Ｋｔと広がり方向の結合係数Ｋｐとの値はほぼ
同等であるため、厚み振動を利用した振動子を作成する
場合に広がり方向の振動のオーバートーンによるスプリ
アスのため実用上問題があつたのに対し、本発明の材料
では厚み方向の結合係数は５０％以上の大きな値を示し
ながら、広がり方向の結合係数Ｋｐは３〜〜５％と小さ
な値のため、高周波におけるスプリアスが小さく、実用
上有利となる。第２にＰｂの一部をＣａで置換する事に
依り、又焼成温度の低いＰｂ（Ｍｅｌ／３Ｎｂ２／３）
０３を一部固溶させる事により焼成温度を低下させ、Ｐ
ｂＴｉＯ３系材料の焼結科の焼結性を向上させ表面波基
波材料に用いることの出来るようなボアの少ない緻密な
磁気が得られる様になる。さらに、従米のＰｂＴｉＯ３
系材料では２００℃の高温で６０ＫＶ砿の電界を印加し
なければ充分な結合係数Ｋｔを引き出すことが出米ない
ため分極時に放電破壊を起しやすく大型の振動子が得に
くい欠点が存仕した。
本発明の材料ではＰｂの一部をＣａで置換しているため
分極が容易となり、１００℃、３０〜５０ＫＶ砿の分極
条件で充分な結合係数Ｋｔを得ることが出来るため分極
時の放電破壊はほとんど起らず安定に大型の振動子を作
成出来る。
分極が容易となり、１００℃、３０〜５０ＫＶ砿の分極
条件で充分な結合係数Ｋｔを得ることが出来るため分極
時の放電破壊はほとんど起らず安定に大型の振動子を作
成出来る。
第３にＭｎＯ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３の少なくとも一種を
添加含有せしめることに依りさらに焼結性、分極特性お
よび共振周波数の経時特性を向上させることが出来る。
添加含有せしめることに依りさらに焼結性、分極特性お
よび共振周波数の経時特性を向上させることが出来る。
第４に本発明の材料系においては基本波の共振周波数の
温度係数の小さな材料を得る事も出来る。
温度係数の小さな材料を得る事も出来る。
従来のＰｂＴｌＯ３系材料ではＰｂＴｉＯ３成分が６０
ｍ０ｔ％以上の領域での共振周波数の温度係数はすべて
マイナス傾向とされていた。又、その値は添加物固溶成
分を加えても−２０ｐｐｍ以下のものは不可能とされて
いたがＰｂの一部をＣ託１０〜１５ｍ０ｔ％置換するこ
とにより温度係数を反転する事が出来±２０ｐｐｍ以内
の温度係数を有する材料を得る事も出来る。この現象は
Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ等の置換では認められずＣａに特有の
現象である。
ｍ０ｔ％以上の領域での共振周波数の温度係数はすべて
マイナス傾向とされていた。又、その値は添加物固溶成
分を加えても−２０ｐｐｍ以下のものは不可能とされて
いたがＰｂの一部をＣ託１０〜１５ｍ０ｔ％置換するこ
とにより温度係数を反転する事が出来±２０ｐｐｍ以内
の温度係数を有する材料を得る事も出来る。この現象は
Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ等の置換では認められずＣａに特有の
現象である。
次に本発明の実施例について記載する。
焼結された試料を２０φ×０．５ｍｍに研磨し、両面に
電極を焼き付け１００℃、５０ＫＶ砿の条件で分極した
後、ＰｒＯｃ，ＲＥ．ＶＯｔｌ３７（１９４９）１３７
８〜１３９５などに示された標準回路方法によつて圧電
特性を各々測定した。
電極を焼き付け１００℃、５０ＫＶ砿の条件で分極した
後、ＰｒＯｃ，ＲＥ．ＶＯｔｌ３７（１９４９）１３７
８〜１３９５などに示された標準回路方法によつて圧電
特性を各々測定した。
これらの測定結果をそれらの焼結体の組成比とともに第
１表に示す。なお、第１表においてＦ．Ｔは焼成温度Ｃ
Ｃ）を、Ｄは比重（２３℃で測定）をεは誘電率（１Ｋ
Ｈ２２３℃で測定）をＫｔは厚み方向の結合係数（２）
を、Ｋｐは広がり方向の結合係数（ＦｊｉをＫｔ／Ｋｐ
は結合係数の比をそれぞれに示す。これらの試料中実施
例１５、参考例１の試料について分極温度に依る電気機
械結合係数Ｋｔの値を測定したところ第１図に示す結果
を得た。
１表に示す。なお、第１表においてＦ．Ｔは焼成温度Ｃ
Ｃ）を、Ｄは比重（２３℃で測定）をεは誘電率（１Ｋ
Ｈ２２３℃で測定）をＫｔは厚み方向の結合係数（２）
を、Ｋｐは広がり方向の結合係数（ＦｊｉをＫｔ／Ｋｐ
は結合係数の比をそれぞれに示す。これらの試料中実施
例１５、参考例１の試料について分極温度に依る電気機
械結合係数Ｋｔの値を測定したところ第１図に示す結果
を得た。
第１図において曲線ａは実施例１５の場合を曲線ｂは参
考例１の場合を示す。本発明の実施例は従来のＰｂＴｉ
Ｏ３系セラミツクに比較して低温度でも充分な結合係数
Ｋｔを得る事が出来、分極が容易になつている事がわか
る。次にこれらの試料中実施９ル ９、１０、１１１１
２、１３、１４、１５、１６参考例１１２、３、４の試
料の結合係数ＫｔｘＫｐの変化と結合係数比Ｋｔ／Ｋｐ
を測定したところ第２図に示す様な結果を得た。
考例１の場合を示す。本発明の実施例は従来のＰｂＴｉ
Ｏ３系セラミツクに比較して低温度でも充分な結合係数
Ｋｔを得る事が出来、分極が容易になつている事がわか
る。次にこれらの試料中実施９ル ９、１０、１１１１
２、１３、１４、１５、１６参考例１１２、３、４の試
料の結合係数ＫｔｘＫｐの変化と結合係数比Ｋｔ／Ｋｐ
を測定したところ第２図に示す様な結果を得た。
第２図において試料Ａ．ｂ，．ｃ，．ｄ，．ｅ．ｆｌｇ
，．ｈは実施例９、１０１１１１１２、１３、１４、１
５、１６を試料１，．ｊ，．ｋ１１は参考例１１２、３
、４をそれぞれ示す。
，．ｈは実施例９、１０１１１１１２、１３、１４、１
５、１６を試料１，．ｊ，．ｋ１１は参考例１１２、３
、４をそれぞれ示す。
第２図からあきらかの様に０．０５≦ａ≦０．３５の範
囲においては結合係数Ｋｔは５０％以上の値を示しなが
ら、結合係数Ｋｐは３〜５％と小さく、結合係数比Ｋｔ
／Ｋｐは１０〜１９に達する。
囲においては結合係数Ｋｔは５０％以上の値を示しなが
ら、結合係数Ｋｐは３〜５％と小さく、結合係数比Ｋｔ
／Ｋｐは１０〜１９に達する。
第３図はｘ−０．０５の場合におけるＣａＴｉＯ３ｍＯ
ムと誘電率εの関係を示す。誘電率はａく０．３５では
３００以下の小さな値を示す。第４図はｘ＝０．０５の
場合におけるＣａＴｉＯ３ｍＯ！！ｆ％と基本波の共振
周波数温度係数を示す。ＣａＴｉＯ３が１０〜１５ｍ０
ｔの組成範囲においては温度係数±２０ｐｐｍ以下の材
料が得られる。この様に誘電率２００以下で温度係数の
優れた材料が得られる。かくして本発明に係る酸化物圧
電材料は例えば次の様な用途に適するものと言える。
ムと誘電率εの関係を示す。誘電率はａく０．３５では
３００以下の小さな値を示す。第４図はｘ＝０．０５の
場合におけるＣａＴｉＯ３ｍＯ！！ｆ％と基本波の共振
周波数温度係数を示す。ＣａＴｉＯ３が１０〜１５ｍ０
ｔの組成範囲においては温度係数±２０ｐｐｍ以下の材
料が得られる。この様に誘電率２００以下で温度係数の
優れた材料が得られる。かくして本発明に係る酸化物圧
電材料は例えば次の様な用途に適するものと言える。
１）高周波における応用
従来の圧電材料は誘電率が１０００程度と大き過ぎるた
め高周波領域での用途に適さないと ５言う難点があつ
た。
め高周波領域での用途に適さないと ５言う難点があつ
た。
一般にインピーダンスＺはＺ＝ｄ／（２πｆ・ε・ｓ）
（ここでｄ−ｓは試料の厚さと断面積ｆは使用周波数、
εは誘電率である。）で与えられる。従つて、ｄはｆに
反比例して薄くする必要がある。結局ＺＣＸ）１／ ｑ
（Ｆ２．ε・ｓ）となるが、ｉが高くなれば、Ｚは２乗
で効いてきて、急速に減少する。Ｚの整合にはｓかεを
小さくする必要があるが、ｓには加工上の限界もあるの
で、εを小さくする方が有利である。本発明の圧電材料
は誘電率εが１８０〜３００程度で従来のものとくらべ
ｌ／３〜ｌ／１０である。従つて従来の材料で１０ＭＨ
ｚまで使用可能ならば、本発明の材料を使えば５０ＭＨ
ｚぐらいまで可能となる。又、結合係数比Ｋｔ／Ｋｐが
１０〜１９と大きいため、Ｋｐのオーバートンによるス
プリアスの影響が小さく、振動子を作成した場合に実用
上有利となる。
（ここでｄ−ｓは試料の厚さと断面積ｆは使用周波数、
εは誘電率である。）で与えられる。従つて、ｄはｆに
反比例して薄くする必要がある。結局ＺＣＸ）１／ ｑ
（Ｆ２．ε・ｓ）となるが、ｉが高くなれば、Ｚは２乗
で効いてきて、急速に減少する。Ｚの整合にはｓかεを
小さくする必要があるが、ｓには加工上の限界もあるの
で、εを小さくする方が有利である。本発明の圧電材料
は誘電率εが１８０〜３００程度で従来のものとくらべ
ｌ／３〜ｌ／１０である。従つて従来の材料で１０ＭＨ
ｚまで使用可能ならば、本発明の材料を使えば５０ＭＨ
ｚぐらいまで可能となる。又、結合係数比Ｋｔ／Ｋｐが
１０〜１９と大きいため、Ｋｐのオーバートンによるス
プリアスの影響が小さく、振動子を作成した場合に実用
上有利となる。
２）リニアスキャン型超音波診断装置用プローブ。
超音波診断装置用プローブにおける音波変換素子は、高
周波化に伴つて大型形状イＫ薄板化が要求される。素子
の大型形状イレ薄板化は従来のＴｂＴｉＯ３系圧電材料
では困難であつたが、本発明の材料によれば焼結性が良
好なために機械的強度に優れた大型薄板化（例えば、長
さ５０〜００ｍｍｓ幅１５〜２０ｍｊ厚さ２００μｍ）
が容易に実現される。３）表面波用基板としての応用 最近、酸化物圧電材料を用いた表面波フイルタが開発さ
れているが特に表面波用圧電材料として要求される特性
は表面波の温度係数が小さい（２０ｐｐｍ以下が望まし
い）事である。
周波化に伴つて大型形状イＫ薄板化が要求される。素子
の大型形状イレ薄板化は従来のＴｂＴｉＯ３系圧電材料
では困難であつたが、本発明の材料によれば焼結性が良
好なために機械的強度に優れた大型薄板化（例えば、長
さ５０〜００ｍｍｓ幅１５〜２０ｍｊ厚さ２００μｍ）
が容易に実現される。３）表面波用基板としての応用 最近、酸化物圧電材料を用いた表面波フイルタが開発さ
れているが特に表面波用圧電材料として要求される特性
は表面波の温度係数が小さい（２０ｐｐｍ以下が望まし
い）事である。
さらに誘電率が大きい材料では弾性表面波フイルタのイ
ンピーダンスが小さくなり外部回路とのミスマツチング
が問題となる。このため誘電率の値はなるべく小さいほ
ど望ましいとされている。
ンピーダンスが小さくなり外部回路とのミスマツチング
が問題となる。このため誘電率の値はなるべく小さいほ
ど望ましいとされている。
これらの要求に対してＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３系材
料（ＰＺＴ材料）やＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ
（Ｓｎｌ／２Ｓｂ１／２）０３系材料（三元材料）を使
用する事が試みられたが、これらの材料で温度係数が２
０ｐｐｍ以下の領域では誘電率が３５０〜１０００であ
り表面波フイルタ材料としては誘電率が大きすぎる欠点
があつた。又これらの材料では共振周波数の経時変化が
大きく安定性に欠点もあつた。本発明の材料を用いるこ
とにより誘電率が２００以下と小さく共振周波数の温度
係数が±２０ｐｐｍ以内で経時特性の優れた表面波用に
適した酸化物圧電材料を得る事も出来る。
料（ＰＺＴ材料）やＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ
（Ｓｎｌ／２Ｓｂ１／２）０３系材料（三元材料）を使
用する事が試みられたが、これらの材料で温度係数が２
０ｐｐｍ以下の領域では誘電率が３５０〜１０００であ
り表面波フイルタ材料としては誘電率が大きすぎる欠点
があつた。又これらの材料では共振周波数の経時変化が
大きく安定性に欠点もあつた。本発明の材料を用いるこ
とにより誘電率が２００以下と小さく共振周波数の温度
係数が±２０ｐｐｍ以内で経時特性の優れた表面波用に
適した酸化物圧電材料を得る事も出来る。
以上述べたように本発明の圧電材料を使用すれ〔従来不
可能であつた用途にも有用である事がわ）る。
可能であつた用途にも有用である事がわ）る。
図面は本発明に係る酸化物圧電材料の特性例を示すもの
で、第１図は分極温度と電気機械結合係数Ｋｔの関係曲
線図、第２図はＣａＴｉＯ３のモル％と結合係数Ｋｔ（
昧Ｋｐ（％）およびその比の関係曲線図、第３図はＣａ
ＴｉＯ３のモル％と誘電率εの関係曲線図、第４図はＣ
ａＴｉＯ３のモル％と共振周波数の温度係数の関係曲線
図、第５図は特許請求範囲を示す三元図をそれぞれ示す
。
で、第１図は分極温度と電気機械結合係数Ｋｔの関係曲
線図、第２図はＣａＴｉＯ３のモル％と結合係数Ｋｔ（
昧Ｋｐ（％）およびその比の関係曲線図、第３図はＣａ
ＴｉＯ３のモル％と誘電率εの関係曲線図、第４図はＣ
ａＴｉＯ３のモル％と共振周波数の温度係数の関係曲線
図、第５図は特許請求範囲を示す三元図をそれぞれ示す
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （Ｐｂ＿１＿−＿ａＣａ＿ａ）〔Ｍｅ１／３Ｎｂ２
／３）＿ｘＴｉ＿１＿−＿ｘ〕Ｏ＿３系基本組成（ただ
しＭｅはＭｇ、Ｚｎのいずれか一種）でｘ＝０．０１〜
０．１０、ａ＝０．０５〜０．３５とした事を特徴とす
る酸化物圧電材料。 ２ 副成分としてＭｎＯ、ＮｉＯおよびＦｅ＿２Ｏ＿３
の少なくとも一種を０．０５〜２．０重量％含有せしめ
る事を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の酸化物圧
電材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55017914A JPS5941310B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 酸化物圧電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55017914A JPS5941310B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 酸化物圧電材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56115582A JPS56115582A (en) | 1981-09-10 |
| JPS5941310B2 true JPS5941310B2 (ja) | 1984-10-05 |
Family
ID=11957015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55017914A Expired JPS5941310B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 酸化物圧電材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941310B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5948969A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-21 | Toshiba Corp | 超音波探触子用酸化物圧電材料 |
-
1980
- 1980-02-18 JP JP55017914A patent/JPS5941310B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56115582A (en) | 1981-09-10 |
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