JPS5943621A - チタン酸鉛系圧電セラミクス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌ−の発明は、ｆＥ電ｔ？５・ミクス晃了（、′ｌ関し
、特に厚み寸ベリ振動に一ドを利用するヂタン酸鉛系圧
電セラミクス素子に関する。

従来、フィルタ、Ｒ振子などを構成する圧型セ′ノミク
ス素子とし−Ｕ、、ＰＺ王系づなわｊ５Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔ
−ｉ）Ｏｓ系ｌ！ラミクス材ｒｌがｉｆｌいられ（ぎた
３、しＺ−１−系レラミクス素子ｃ［Ｊ、厚み村（振動
し一ド、Ｆ；　Ｊ、ひＪ９みすべり振動Ｅ−ドが、１り
用され（いる。

第１図は、厚み柑振そｌＪ七−ドのうｌ−）厚み縦エネ
ルギ閉じ込め振ギ１１モードを１１１用−づる［２／丁
−系圧電セラミクス素子を概略的に示づ一側ｍｊ図であ
り、第２図（まイの平面図である。第１図Ａ３よび第２
図がら明らかなように、厚み縦振動（−ドを利用する圧
電セラミクス素子１では、１対の対向電極２゜３が、そ
の対向方向が分極軸ブ）向［）と同一とｈるように形成
さねでいる。Ｌ：のような厚み縦振動（丁「■−ド」閉
動）を利用Ｊる圧電セラミクス素子のＶ衰但−周波数特
性４示す−第３図から明らか’：ｉ　Ａうに、厚み縦振
動の他に、かなり大きな厚みすべり振動（丁Ｓ　ｒ−ド
振動）が発生しでいる。、仁の王Ｓ℃−ド振亜りは、対
向電ζ引２？、３からＣれぞれ延ばされている電極取出
部２ａ　、３ａ間の平イ■電衷ｔこ基づくものである。

したがつ−Ｃ１ｒ−’　／’ｒ系ｔ？ラミクス素子で１
１、厚み縦振動ｆ　−ｉ”ｉ利用庁、ζ１子には、厚み
ヰベり振動をも励振してしまい、結果どし−（スＶリー
フ７スレペルが極め−Ｃ大きいという欠点が存在した、 他方、第４図は、厚み一すヘリ振動゛ｔ−ドのうち厚み
リ−ベリエネルギ閉じ込め振動モードを利用する従来か
ら用いられてきたＦ〕／］−系圧電セラミクス素子５を
示す側面図である。厚みづべり振動モードを利用する圧
電セラミクス素子５では、１対の対向電極２．３の対向
方向が、分極軸方向「〕と垂直となるように１対の対向
市ｔへ２，３が形成されている。１ノたがって、第５図
にグラフで示づ−ように、減衰量−周波数特性曲紗にＪ
３いて、厚み一すベリ振動（ＴＳモード振動）のみが＠
振され、厚み縦振１ＦＩＪ　（ｒ　Ｆ　Ｅ−ド振動）は
励振されず、結果どして低スプリアスレベルのｆｆ電セ
ラミクス素子を得ることができる。しかしながら、第５
図から明らかなように、このずベリ振動モードを利用す
る圧電セラミクス素子５においてし、３倍波〈ＴＳ３ｒ
ｄ、）の励振が無視できず、たどえば、発振子の場合に
はオ゛−パトーン発振という悪い現象の発生が見られ、
他方フィルタの場合には帯域外でのスプリアスレベルの
悪化の原因どなっていた。

したがって、依然として潜足し冑るスプリアスレベルの
圧電セラミクス素子には稈遠いものであった。さらに、
圧電セラミクス素子をフィルタなどに用いる際には、イ
のインピーダンスマツチングのために誘電率εが小さい
こと、ならびに安定性を確保づるためにＱｍが大きいこ
となどが要請されるが、従来のＰＺＴ系の圧電ＩＺラミ
タズ素子（゛は、これらの要請を満た１ことができなか
った。

ところで、近年、低誘電゛＃（εで：３００　）　、＋
、（よび高ＱＩＩＩのトラミクス材別とし・−（、チタ
ン酸ｇ；ｌＢ’：セラミクス（ＬＴ系セラ−ミクスンが
開発され、）Ｌ目を集ア／）ている。゛１タンＭ　ｔ！
１糸ビう５７１人（２は、誘電率εが約：’ｌ　（’ｌ
　Ｑど小さり、（殉偵的Ｑが高い７ｊめ、上）ホのよう
な従来の１−）ｉ；：　Ｔ−系セーンミクスの欠点を解
消ｌ−ノ行るに）の−ｊ’ｌｌ−うろ１、イ杓（ル２番
５この発明の１．１的は、ＴタンＷ　Ｇｉｌ系セラミク
スを用いて、−１二ｊボ１）だような従来の１−）ＺＴ
系ｔ２ラミクスからなる圧電セラミクス素子の欠点を解
３Ｃｊすることにある。す４ノ゛ゎら、この発明は、ス
ブリ）１スレヘルΔｊよひ誘電率が低く、かつ機械的Ｑ
が高い圧電ｔ２ラミクス素子を提供することを目的とす
る、 この発明は、厚み覆べり振Ｍ）Ｊ−Ｔニードを利用づる
チタンｎ、９　Ｉｆ系圧電セラミクス素子である。この
発明の圧電セラミクス索子は、ブタン酸鉛系セラミクス
を材料とＭるため、ポアソン比σが１／３Ｊ、り小さい
ため、ｌ”　Ｓモード振動の３倍波の励振が小さく、か
つ拡がり振動の電気門械拮合係故Ｉ〈が厚み方向の電気
機械結合係数ｌ＜もよりも無視でさる（Ｊど小さいｔＪ
め、目的の振！ＩＩｌ’４外の不要’５：　Ｊｉ動が発
生し、に＜＜、厚みＢｔべり振動モードを利用Ｓ＋乙と
、ｎ１低スプリアスレベルの圧電セラミクス素′：Ｆを
一１ｑることかできる。また、チタン【り鉛系セラミク
スｒは、Ｆ述のＪ−うに、誘電率εが小さく、かつ１１
械的Ｑが大きいため、素子のハーイインピー７゛ンス化
を容易に達成了することができ、かつ安定度に優れた圧
電セラミクス素子を得ることができる。

」ス王、実施例につき説明りる。

実施例 （Ｆ）ｂ　ｏ、ｇｏ　　シａ　ｏ、ｖ、　’）丁１０．
＋０．５重量％Ｍｌｌ　Ｏ２＋　０　、３重量％０．ｕ
Ｏの組成の試料を護Ｅｚ　ｌノ、ａ合ミル内で湿式混合
し、次に脱水・乾燥し、さらに仮焼した後にバインダを
混合して脱水乾ｍ　・造りした復に、３５ｍｍｘ　３５
ｍｍｘ　ｌ　２ｍｍの人さざに成形した。次に、１２５
０℃ｒ２時間保持［）焼成Ｌノた後に、分極用の銀電悦
を８００　’ＴＥで焼付（プて、その後８０　”ｒ　３
　Ｋ　％’　、ｙ’ｍｍのＩＧＩ流胃ぬ１を１時間開＋
ｊ！Ｉ　Ｌ・分極処」べ行な−）た１りに、スうｒシン
ノブ：／うノン（こよりスジー丁゛スしｌ二１．スライ
ス（〕を二セラミ１７スを次にう・・ノｆ　Ｌ−１７′
Ｉ’つ琳へ・１畳四゛Ｃ３・ｌ向Ｆｌ　棒を形成し７″
：、、ｉ工の」；）にし−（作）１．′ｌ：Ｆ］電１：
ラミ′７ス崇子を、笥６１４に側面図で、ｉり１．第６
１菌かＬ−、Ｉｌｌ　ＩＦ、　、６ＸＡように、（Ｐ　
ｔｌ＋　ｃ、ｒｏ　　ｌ−、ａ　ｐ、ＩＬ　）王１０　
、　→−０，５ｆｌＮ　＠ソ／ｌｆ＼・１１）　　○　
、　　卜　０．３　　重５１？ぞ）Ｃ’ＪＯの開成から
７３ヱる圧電レラミクス１１を挾んで１対の対向電極１
２．１３が形成されている。圧電セラミクス１１の分Ａ
軸方向（クミ印Ｐτ・示η７．）は、対向７４ｔｓ１２
．１　、’３の対向１ノ向と垂ｆ１にされている。、す
なわら、この実施例の圧電セラミクス素子１０は、厚み
ずぺり振動上−ドを利用Ｊる４、）のである、 以トのようにして製造したこの実施例の圧電セラミクス
素子について、減衰ａ−周波数特性を）９す定した。こ
の結果を第７図に示す。第７図から明らかなように、こ
の実施例にＪこれば、厚みづべり振動の３倍波（ＴＳ３
ｒｄ＞が、従来のＰ　Ｚ　１−系セラミクス（こつい（
測定された第５門の場合に（よ、減衰量の山谷比が約２
５６　Ｂて゛あく）のに比べて、約５ｄ（３ど＋、する
かに小ざく押え込まれているごどが１４１ｍされるでｄ
５ろう。ずなイ）ら、こＱ２寅施１居の圧Ｖ−ｒｉ　、
１？フミづ７ス系子は、たどえば、光振丁どし−Ｃ応用
してｂノ１−バ１−−−ン光振Ｃ・′ハＬ）配しなく、
フィルタとじでも帯域外のノ：ブ・ノアスレノールの極
めて低いものが得られ、従来の圧電セラミクス基ｊ′−
１こ比べで、１１１低スゾリｊ′スレベルを達成し−Ｃ
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の圧電セラミク）、附子の一例の側面図
である。第２図は、第１図に示した辻ｍセラミクス素子
の平面図である。第３図は、第゛１図おＪ、び第２図に
示した従来の圧電セラミクスに子の減衰量−周波数特性
を示リグラフ（ある。第４図は、従来の圧電Ｐラミクス
素子の他の例を承り側面図でｄ〕る。第５図は、第・′
ｉ日に示１ノだ圧電セラミクス素子の減衰量−周波数特
１１−を小すグラノであイシ、、第Ｏ図ｔ、土、この発
明の一実施例の圧−セラミクスＡ２了の側面図−（１あ
る。４５７図は、第（′６図に示した実１ｋ　ｉ’ｙＵ
の減ｕ　ｆ４ｉ　−Ｊｒ、ｌ波数特性を示１グラフであ
る。 図Ｋ　ａ）い−（，１０１ｊ圧電セラミクス素子を示す
、特ｚ′Ｆ出願人　株式会君村田冒作％

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｖ２みリベり振で）Ｊ［−Ｆ・？利用ｊＪ゛るｆタンを
   復ｆｉ）系！■−電セ）ミクス素ｆ−０