JP2001114560A - Piezoelectric ceramic composition - Google Patents
Piezoelectric ceramic compositionInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無鉛で、結晶粒径が小さく、機械的品質係数
Ｑｍが大きく、しかも周波数定数が大きい圧電磁器組成
物を提供する。
【解決手段】 以下（Ａ）〜（Ｄ）いずれかの圧電磁器
組成物とする。（Ａ）（１−ｘ）［（Ｌｉ1-yＮａy）z
ＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ3（０．００１≦ｘ≦０．０５、
０．８０≦ｙ≦０．９７、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮ
ｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも１種、ＬはＹ、Ｅｒ、Ｈ
ｏ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｙｂの少なくとも１種）で表される組
成物。（Ｂ）（Ｌｉ1-yＮａy）zＲＯ3に、Ｍｎ、Ｃｒお
よびＣｏの少なくとも一種を酸化物換算で０．０１〜１
重量％の範囲内で添加した組成物。（Ｃ）（１−ｘ）
［（Ｎａ1-wＫw）zＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ3（０．２≦ｗ
≦０．８）で表される組成物。（Ｄ）（Ｎａ1-wＫw）z
ＲＯ3に、上記（Ｂ）と同様に添加物を含む組成物。(57) [Problem] To provide a piezoelectric ceramic composition which is lead-free, has a small crystal grain size, a large mechanical quality factor Qm, and has a large frequency constant. SOLUTION: The piezoelectric ceramic composition is any one of the following (A) to (D). (A) (1-x) [(Li 1-y Na y ) z
RO 3 ] -xLMnO 3 (0.001 ≦ x ≦ 0.05,
0.80 ≦ y ≦ 0.97, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is N
b, Ta, at least one of Sb, L is Y, Er, H
o, Tm, Lu, Yb). (B) At least one of Mn, Cr and Co is added to (Li 1-y Na y ) z RO 3 in an amount of 0.01 to 1 in terms of oxide.
Compositions added in the range of weight percent. (C) (1-x)
[(Na 1 -w K w ) z RO 3 ] -xLMnO 3 (0.2 ≦ w
≦ 0.8). (D) (Na 1-w K w ) z
A composition comprising RO 3 and an additive as in (B) above.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
フィルタ、圧電セラミックス発振子、アクチュエータ、
圧電トランス、各種センサ等、圧電素子の材料として有
用な圧電磁器組成物に関する。The present invention relates to a piezoelectric ceramic filter, a piezoelectric ceramic oscillator, an actuator,
The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition useful as a material for a piezoelectric element such as a piezoelectric transformer and various sensors.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、圧電セラミックス材料としては、
ＰｂＴｉＯ3を主成分とする、いわゆるチタン酸鉛系セ
ラミックス、Ｐｂ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ3を主成分とする、い
わゆるチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、または様
々な複合ペロブスカイト組成物、例えばＰｂ(Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3)Ｏ3 、Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3等を何種類か固
溶する多成分系圧電磁器組成物が使われてきた。これら
の組成物では成分の組成比を選ぶことにより用途に応じ
た様々な特性の圧電磁器を得ることができる。これらの
圧電セラミックスは、セラミックフィルタ、圧電ブザ
ー、圧電点火栓、超音波振動子等に用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, piezoelectric ceramic materials include:
So-called lead titanate-based ceramics containing PbTiO 3 as a main component, so-called lead zirconate titanate-based ceramics containing Pb (Ti, Zr) O 3 as a main component, or various composite perovskite compositions such as Pb (Mg 1/3 N
Multi-component piezoelectric ceramic compositions in which several kinds of b 2/3 ) O 3 , Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and the like are dissolved have been used. In these compositions, by selecting the composition ratio of the components, it is possible to obtain piezoelectric ceramics having various characteristics according to the application. These piezoelectric ceramics are used for ceramic filters, piezoelectric buzzers, piezoelectric ignition plugs, ultrasonic vibrators, and the like.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチタン
酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスは、周波数定数が２
０００Ｈｚ・ｍ程度と小さいため、１０ＭＨｚ程度以上
の厚み縦振動の共振子では、素子の厚みが０．２ｍｍ以
下となって加工が困難であった。また、上記従来の材料
は、主成分として多量の鉛を含んでいるため、環境保護
の観点から望ましくない。また、上記従来の材料は、結
晶粒径が大きいため高周波の発振子等に使用することは
困難であった。また、圧電磁器には、機械的品質係数Ｑ
ｍ（以下、「機械的Ｑ」という。）が高いことが望まれ
ている。However, conventional lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramics have a frequency constant of 2%.
Since it is as small as about 000 Hz · m, it has been difficult to process the resonator with a thickness longitudinal vibration of about 10 MHz or more because the element thickness is 0.2 mm or less. Further, the above-mentioned conventional material contains a large amount of lead as a main component, and is therefore not desirable from the viewpoint of environmental protection. Further, the above-mentioned conventional materials have a large crystal grain size, so that it has been difficult to use them for high-frequency oscillators and the like. The piezoelectric ceramic has a mechanical quality factor Q
It is desired that m (hereinafter, referred to as “mechanical Q”) be high.
【０００４】そこで、本発明は、通常の焼成方法で製造
が容易であって、鉛を含まず、周波数定数が大きく、結
晶粒径が小さく、同時に機械的Ｑが高い圧電磁器組成物
を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention provides a piezoelectric ceramic composition which is easy to produce by a normal firing method, does not contain lead, has a large frequency constant, has a small crystal grain size, and at the same time has a high mechanical Q. The purpose is to:
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の圧電磁器組成物は、一般式：（１−
ｘ）［（Ｌｉ1-yＮａy）zＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ3（ただ
し、０．００１≦ｘ≦０．０５、０．８０≦ｙ≦０．９
７、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮｂ、ＴａおよびＳｂから
選ばれる少なくとも１種の元素、ＬはＹ、Ｅｒ、Ｈｏ、
Ｔｍ、ＬｕおよびＹｂから選ばれる少なくとも１種の元
素）で表されることを特徴とする。In order to achieve the above object, the first piezoelectric ceramic composition of the present invention has a general formula:
x) [(Li 1-y Na y ) z RO 3 ] -xLMnO 3 (where 0.001 ≦ x ≦ 0.05, 0.80 ≦ y ≦ 0.9
7, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is at least one element selected from Nb, Ta and Sb, L is Y, Er, Ho,
At least one element selected from Tm, Lu and Yb).
【０００６】また、本発明の第２の圧電磁器組成物は、
一般式：（Ｌｉ1-yＮａy）zＲＯ3（ただし、０．８０≦
ｙ≦０．９７、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮｂ、Ｔａおよ
びＳｂから選ばれる少なくとも１種の元素）で表される
組成物に、Ｍｎ、ＣｒおよびＣｏから選ばれる少なくと
も一種を、ＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣｏＯに換算して
０．０１〜１重量％の範囲内となるように添加したこと
を特徴とする。Further, the second piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises:
General formula: (Li 1-y Na y ) z RO 3 (provided that 0.80 ≦
y ≦ 0.97, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is at least one element selected from Nb, Ta and Sb), and at least one selected from Mn, Cr and Co, MnO 2 , Cr 2 O 3 or CoO is added so as to be in the range of 0.01 to 1% by weight in terms of CoO.
【０００７】また、本発明の第３の圧電磁器組成物は、
一般式：（１−ｘ）［（Ｎａ1-wＫw）zＲＯ3］−ｘＬＭ
ｎＯ3（ただし、０．００１≦ｘ≦０．０５、０．２≦
ｗ≦０．８、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮｂ、Ｔａおよび
Ｓｂから選ばれる少なくとも１種の元素、ＬはＹ、Ｅ
ｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、ＬｕおよびＹｂから選ばれる少なくと
も１種の元素）で表されることを特徴とする。Further, the third piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises:
Formula: (1-x) [( Na 1-w K w) z RO 3] -xLM
nO 3 (However, 0.001 ≦ x ≦ 0.05, 0.2 ≦
w ≦ 0.8, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is at least one element selected from Nb, Ta and Sb, L is Y, E
r, Ho, Tm, Lu and Yb).
【０００８】また、本発明の第４の圧電磁器組成物は、
一般式：（Ｎａ1-wＫw）zＲＯ3（ただし、０．２≦ｗ≦
０．８、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮｂ、ＴａおよびＳｂ
から選ばれる少なくとも１種の元素）で表される組成物
に、Ｍｎ、ＣｒおよびＣｏから選ばれる少なくとも一種
を、ＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣｏＯに換算して０．０
１〜１重量％の範囲内となるように添加したことを特徴
とする。Further, the fourth piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises:
General formula: (Na 1-w K w ) z RO 3 (however, 0.2 ≦ w ≦
0.8, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is Nb, Ta and Sb
At least one element selected from Mn, Cr and Co is added to the composition represented by at least one element selected from the group consisting of MnO 2 , Cr 2 O 3 and CoO in an amount of 0.0
It is characterized in that it is added so as to be in the range of 1 to 1% by weight.
【０００９】上記第１および第３の圧電磁器組成物に、
Ｍｎ、ＣｒおよびＣｏから選ばれる少なくとも一種を、
ＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣｏＯに換算して０．０１〜
１重量％の範囲内となるように添加してもよい。In the first and third piezoelectric ceramic compositions,
At least one selected from Mn, Cr and Co,
In terms of MnO 2 , Cr 2 O 3 or CoO, 0.01 to
You may add so that it may be in the range of 1 weight%.
【００１０】本発明においてｘの範囲を０．００１〜
０．０５としたのは、この範囲外では機械的Ｑの改善効
果が十分に得られないからである。機械的Ｑは、発振子
等の用途では、損失を少なくするために大きいことが好
ましい。ｘは０．００５以上がさらに好ましく、０．０
３以下が特に好ましい。In the present invention, the range of x is 0.001 to
The reason for setting the value to 0.05 is that a mechanical Q improvement effect cannot be sufficiently obtained outside this range. In applications such as oscillators, the mechanical Q is preferably large to reduce loss. x is more preferably 0.005 or more, and 0.0
Particularly preferred is 3 or less.
【００１１】また、本発明において、Ｍｎ、Ｃｒおよび
Ｃｏの少なくとも一種の添加量をＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3ま
たはＣｏＯに換算して０．０１〜１重量％の範囲内とし
たのは、上記と同様、この範囲外では機械的Ｑの改善効
果が十分に得られないからである。これら金属の添加量
は、上記と同様に換算して０．１重量％以上がさらに好
ましく、０．５重量％以下が特に好ましい。In the present invention, the reason why the addition amount of at least one of Mn, Cr and Co is in the range of 0.01 to 1% by weight in terms of MnO 2 , Cr 2 O 3 or CoO is as described above. Similarly to the above, the effect of improving the mechanical Q cannot be sufficiently obtained outside this range. The addition amount of these metals is more preferably 0.1% by weight or more, particularly preferably 0.5% by weight or less, in the same manner as described above.
【００１２】また、本発明において、ｙの範囲を０．８
０〜０．９７、またはｗの範囲を０．２〜０．８とした
のは、この範囲外では焼結性が劣るからである。ｙは
０．８３以上がさらに好ましく、０．９３以下が特に好
ましい。ｗは０．４以上がさらに好ましく、０．６以下
が特に好ましい。In the present invention, the range of y is 0.8
The reason for setting the range of 0 to 0.97 or w to 0.2 to 0.8 is that sinterability is inferior outside this range. y is more preferably 0.83 or more, and particularly preferably 0.93 or less. w is more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 0.6 or less.
【００１３】また、本発明において、ｚの範囲を０．９
８〜１としたのは、ｚが０．９８未満では機械的Ｑの改
善効果が十分に得られないからである。In the present invention, the range of z is set to 0.9.
The reason for the value of 8 to 1 is that if z is less than 0.98, the effect of improving the mechanical Q cannot be sufficiently obtained.
【００１４】さらに特に限定するものではないが、本発
明においては、上記Ｒは少なくともＮｂを含むことが好
ましく、Ｎｂを主成分とすることがさらに好ましい。ま
た、上記Ｌは、Ｙ，ＥｒおよびＹｂから選ばれる少なく
とも１種の元素がさらに好ましい。Although not particularly limited, in the present invention, R preferably contains at least Nb, and more preferably contains Nb as a main component. Further, L is more preferably at least one element selected from Y, Er and Yb.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電磁器組成物の
好ましい実施形態を、圧電磁器組成物の製造例により説
明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a preferred embodiment of the piezoelectric ceramic composition of the present invention will be described with reference to production examples of the piezoelectric ceramic composition.
【００１６】原料として、Ｎｂ2Ｏ5、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ
2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｔｍ
2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＣｏＯ、Ｃｒ2Ｏ3およびＭ
ｎ3Ｏ4を準備し、これらから適宜選択した原料からなる
粉体を表１および表２に示す組成比となるように秤量し
た。次いで、秤量した原料粉体をボールミルを用いてエ
タノールとともに２０時間混合し、乾燥させた後、７５
０〜１１００℃で２時間仮焼した。得られた仮焼体を粗
粉砕した後、ボールミルを用いてエタノールで１５時間
粉砕した。乾燥後、有機バインダーを加えて造粒し、直
径１３ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状の圧粉体に７０ＭＰａ
で加圧成形した。これを９００〜１２５０℃の温度で１
時間焼成した。焼成後、各組成で最大密度を有する磁器
を厚さ０．３５ｍｍに研磨した後、その両面にＣｒ−Ａ
ｕの蒸着電極を施した。この素子を１００〜２００℃の
シリコンオイル中で、両電極間に３〜７ｋＶ／ｍｍの直
流電界を３０分間印加して分極処理を行った。As raw materials, Nb 2 O 5 , Li 2 CO 3 , Na
2 CO 3 , K 2 CO 3 , Y 2 O 3 , Er 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Tm
2 O 3 , Lu 2 O 3 , Yb 2 O 3 , CoO, Cr 2 O 3 and M
n 3 O 4 was prepared, and powders composed of raw materials appropriately selected from them were weighed so as to have the composition ratios shown in Tables 1 and 2. Next, the weighed raw material powder was mixed with ethanol using a ball mill for 20 hours, dried,
Calcination was performed at 0 to 1100 ° C for 2 hours. After the obtained calcined body was roughly pulverized, it was pulverized with ethanol using a ball mill for 15 hours. After drying, an organic binder was added and the mixture was granulated, and 70 MPa was applied to a disc-shaped green compact having a diameter of 13 mm and a thickness of 1 mm.
And press molded. At a temperature of 900 to 1250 ° C,
Fired for hours. After firing, the porcelain having the maximum density in each composition was polished to a thickness of 0.35 mm, and then Cr-A
u deposited electrode. This element was polarized in a silicon oil at 100 to 200 ° C. by applying a DC electric field of 3 to 7 kV / mm between both electrodes for 30 minutes.
【００１７】以上の工程により作製した磁器組成物につ
いて、平均結晶粒径、誘電率、厚み縦振動の電気機械結
合係数ｋｔ、機械的Ｑを測定した。結果を表１および表
２に示す。なお、表中の係数（ｘ、ｙ、ｚ、ｗ）および
元素Ｌは、上記組成式に従う（表１において、（１−
ｘ）［（Ｌｉ1-yＮａy）zＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ3、表２
において、（１−ｘ）［（Ｎａ1-wＫw）zＲＯ3］−ｘＬ
ＭｎＯ3）。ただし、ここでは式中の元素ＲはＮｂであ
る。また、表中、添加物の欄の重量％の表示は、組成物
全体に占める添加物の含有量である。The average crystal grain size, dielectric constant, electromechanical coupling coefficient kt of thickness longitudinal vibration, and mechanical Q of the porcelain composition produced by the above steps were measured. The results are shown in Tables 1 and 2. The coefficients (x, y, z, w) and the element L in the table follow the above composition formula (in Table 1, (1-
x) [(Li 1-y Na y) z RO 3] -xLMnO 3, Table 2
In, (1-x) [( Na 1-w K w) z RO 3] -xL
MnO 3 ). Here, the element R in the formula is Nb. In addition, in the table, the percentage by weight in the column of the additive is the content of the additive in the entire composition.
【００１８】 （表１） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 試料 組成 添加物 結晶 誘電率 結合 機械的 番号 ｚ y Ｌ x 種類 粒径 係数 Ｑ 重量％ [μm] kt ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 1* 0.99 0.88 - - 46 116 0.32 290 2 0.99 0.88 Y 0.001 13 121 0.35 420 3 0.99 0.88 Y 0.005 2.3 125 0.38 810 4 0.99 0.88 Y 0.02 1.5 133 0.44 920 5 0.99 0.88 Y 0.05 1.4 244 0.35 450 6 0.99 0.88 Er 0.01 3.7 111 0.39 550 7 0.99 0.88 Er 0.02 1.1 122 0.45 860 8 0.99 0.88 Ho 0.005 5.6 115 0.41 510 9 0.99 0.88 Ho 0.02 1.3 113 0.48 790 10 0.99 0.88 Tm 0.01 2.5 115 0.42 1020 11 0.99 0.88 Lu 0.01 5.1 123 0.34 740 12 0.99 0.88 Yb 0.02 2.3 119 0.48 780 13 1.00 0.88 Y 0.02 4.5 127 0.42 820 14 0.98 0.88 Y 0.02 5.2 117 0.39 570 15 0.99 0.88 - - MnO2 0.2 5.1 117 0.34 420 16 0.99 0.88 - - Cr2O3 0.2 2.3 119 0.37 370 17 0.99 0.88 - - CoO 0.2 7.3 113 0.40 380 18 0.99 0.88 Y 0.02 MnO2 0.2 1.1 117 0.40 1280 19 0.99 0.88 Er 0.02 Cr2O3 0.2 0.9 116 0.39 1190 20 0.99 0.88 Yb 0.02 CoO 0.2 1.2 121 0.42 1120 ――――――――――――――――――――――――――――――――――(Table 1) ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Sample Composition Additive Crystal Dielectric Constant Bonding Machine Target number zy L x type Particle size coefficient Q weight% [μm] kt ――――――――――――――――――――――――――――――――― ― 1 * 0.99 0.88--46 116 0.32 290 2 0.99 0.88 Y 0.001 13 121 0.35 420 3 0.99 0.88 Y 0.005 2.3 125 0.38 810 4 0.99 0.88 Y 0.02 1.5 133 0.44 920 5 0.99 0.88 Y 0.05 1.4 244 0.35 450 6 0.99 0.88 Er 0.01 3.7 111 0.39 550 7 0.99 0.88 Er 0.02 1.1 122 0.45 860 8 0.99 0.88 Ho 0.005 5.6 115 0.41 510 9 0.99 0.88 Ho 0.02 1.3 113 0.48 790 10 0.99 0.88 Tm 0.01 2.5 115 0.42 1020 11 0.99 0.88 Lu 0.01 5.1 123 0.34 740 12 0.99 0.88 Yb 0.02 2.3 119 0.48 780 13 1.00 0.88 Y 0.02 4.5 127 0.42 820 14 0.98 0.88 Y 0.02 5.2 117 0.39 570 15 0.99 0.88--MnO2 0.2 5.1 117 0.34 420 16 0.99 0.88--Cr2O3 0.2 2.3 119 0.37 370 17 0.99 0.88--CoO 0.2 7.3 113 0.40 380 18 0.99 0.88 Y 0.02 MnO2 0.2 1.1 117 0.40 1280 19 0.99 0.88 Er 0.02 Cr2O3 0.2 0.9 116 0.39 1190 20 0.99 0.88 Yb 0.02 CoO 0.2 1.2 121 0.42 1120 ―――――――――――――――――― ――――――――――――――――――
【００１９】 （表２） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 試料 組成 添加物 結晶 誘電率 結合 機械的 番号 ｚ w Ｌ x 種類 粒径 係数 Ｑ 重量％ [μm] kt ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 21* 0.99 0.45 - - 17 479 0.32 87 22 0.99 0.45 Y 0.001 1.4 465 0.36 220 23 0.99 0.45 Y 0.005 1.0 473 0.41 430 24 0.99 0.45 Y 0.02 0.6 454 0.42 510 25 0.99 0.45 Y 0.05 1.2 483 0.38 380 26 0.99 0.45 Er 0.01 1.8 492 0.46 330 27 0.99 0.45 Er 0.02 0.5 481 0.41 420 28 0.99 0.45 Ho 0.01 1.9 509 0.37 220 29 0.99 0.45 Ho 0.02 0.9 501 0.35 310 30 0.99 0.45 Tm 0.01 1.5 488 0.42 450 31 0.99 0.45 Lu 0.02 1.1 494 0.37 390 32 0.99 0.45 Yb 0.02 0.8 499 0.38 380 33 1.00 0.45 Yb 0.02 2.5 512 0.36 220 34 0.98 0.45 Yb 0.02 4.1 487 0.34 230 35 0.99 0.45 MnO2 0.2 2.8 475 0.37 420 36 0.99 0.45 Cr2O3 0.2 2.1 491 0.34 230 37 0.99 0.45 CoO 0.2 3.3 499 0.38 260 38 0.99 0.45 Y 0.02 MnO2 0.2 0.6 487 0.44 780 39 0.99 0.45 Er 0.02 Cr2O3 0.2 0.7 501 0.43 650 40 0.99 0.45 Yb 0.02 CoO 0.2 0.6 512 0.42 510 ――――――――――――――――――――――――――――――――――(Table 2) ―――――――――――――――――――――――――――――――― Sample Composition Additive Crystal Dielectric Constant Coupling Machine Target number z w L x type Particle size coefficient Q weight% [μm] kt ――――――――――――――――――――――――――――――――― -21 * 0.99 0.45--17 479 0.32 87 22 0.99 0.45 Y 0.001 1.4 465 0.36 220 23 0.99 0.45 Y 0.005 1.0 473 0.41 430 24 0.99 0.45 Y 0.02 0.6 454 0.42 510 25 0.99 0.45 Y 0.05 1.2 483 0.38 380 26 0.99 0.45 Er 0.01 1.8 492 0.46 330 27 0.99 0.45 Er 0.02 0.5 481 0.41 420 28 0.99 0.45 Ho 0.01 1.9 509 0.37 220 29 0.99 0.45 Ho 0.02 0.9 501 0.35 310 30 0.99 0.45 Tm 0.01 1.5 488 0.42 450 31 0.99 0.45 Lu 0.02 1.1 494 0.37 390 32 0.99 0.45 Yb 0.02 0.8 499 0.38 380 33 1.00 0.45 Yb 0.02 2.5 512 0.36 220 34 0.98 0.45 Yb 0.02 4.1 487 0.34 230 35 0.99 0.45 MnO2 0.2 2.8 475 0.37 420 36 0.99 0.45 Cr2O3 0.2 2.1 491 0.34 230 37 0.99 0.45 CoO 0.2 3.3 499 0.38 260 38 0.99 0.45 Y 0.02 MnO2 0.2 0.6 487 0.44 780 39 0.99 0.45 Er 0.02 Cr2O3 0.2 0.7 501 0.43 650 40 0.99 0.45 Yb 0.02 CoO 0.2 0.6 512 0.42 510 ――――――――――――――――― ―――――――――――――――――
【００２０】なお、表１および表２において、＊印を付
した試料１および試料２１は、本発明の範囲外である比
較例として製造した圧電磁器組成物である。In Tables 1 and 2, samples 1 and 21 marked with * are piezoelectric ceramic compositions manufactured as comparative examples that are outside the scope of the present invention.
【００２１】上記試料のすべてについて、厚み縦振動の
周波数定数Ｎｔは２７００〜３２００Ｈｚ・ｍの範囲内
であった。これは、従来のチタン酸ジルコン酸鉛系圧電
磁器の値の約１．５倍に相当する。For all of the above samples, the frequency constant Nt of thickness longitudinal vibration was in the range of 2700 to 3200 Hz.m. This corresponds to about 1.5 times the value of a conventional lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic.
【００２２】上記結果から明らかなように、比較例（試
料１および２１）を除く試料２〜２０および２２〜４０
では、平均結晶粒径が１５μｍ以下であり、かつ機械的
Ｑが２００以上である圧電磁器組成物が得られた。特
に、試料２を除く圧電磁器組成物では、平均結晶粒径が
１０μｍ以下であった。また、試料２２を除く圧電磁器
組成物では、機械的Ｑが３００以上であった。このよう
に、本発明によれば、機械的Ｑが大きく、結晶粒径が小
さい圧電磁器組成物を提供できる。As is clear from the above results, Samples 2 to 20 and 22 to 40 except for the Comparative Example (Samples 1 and 21)
As a result, a piezoelectric ceramic composition having an average crystal grain size of 15 μm or less and a mechanical Q of 200 or more was obtained. In particular, in the piezoelectric ceramic composition except for Sample 2, the average crystal grain size was 10 μm or less. In the piezoelectric ceramic composition excluding Sample 22, the mechanical Q was 300 or more. As described above, according to the present invention, a piezoelectric ceramic composition having a large mechanical Q and a small crystal grain size can be provided.
【００２３】ただし、本発明の圧電磁器組成物は、上記
具体例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載した数値範囲、元素であれば、上記と同様、有用な効
果が得られる。However, the piezoelectric porcelain composition of the present invention is not limited to the above specific examples, and the same advantageous effects as described above can be obtained as long as it is within the numerical range and elements described in the claims. .
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無鉛であって、製造が容易であり、微小結晶粒径であ
り、機械的Ｑが大きく、周波数定数が大きい圧電磁器組
成物を提供することができる。本発明の圧電磁器組成物
は、機械的Ｑが高く結晶粒径が小さいため、低損失の高
周波用共振子に特に適している。周波数定数も、従来の
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁器組成物の約１．５倍程
度にも達する程度に大きいため、同じ周波数の厚み縦振
動の共振子では、その厚みが従来の約１．５倍になる。
このため、高周波帯域での応用については特に有用な効
果が得られる。また、本発明の圧電磁器組成物は、結合
係数が大きいため、加速度センサ、各種センサー、アク
チュエータ等に特に好適である。さらに、本発明の圧電
磁器組成物は、鉛を含まないため、環境保護の観点から
も好ましい。As described above, according to the present invention,
A piezoelectric ceramic composition which is lead-free, easy to produce, has a fine crystal grain size, a large mechanical Q, and a large frequency constant can be provided. Since the piezoelectric ceramic composition of the present invention has a high mechanical Q and a small crystal grain size, it is particularly suitable for a low-loss high-frequency resonator. The frequency constant is also large enough to reach about 1.5 times that of the conventional lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic composition. 5 times.
Therefore, particularly useful effects can be obtained for applications in the high frequency band. Further, the piezoelectric ceramic composition of the present invention has a large coupling coefficient, and is therefore particularly suitable for acceleration sensors, various sensors, actuators, and the like. Furthermore, since the piezoelectric ceramic composition of the present invention does not contain lead, it is preferable from the viewpoint of environmental protection.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 浩二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 加藤 純一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA03 AA11 AA12 AA20 AA21 AA22 AA25 AA28 AA42 BA10 GA04 GA05 GA08 GA27 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Kojiro Okuyama 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Junichi Kato 1006 Odaka Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial F Terms (reference) 4G030 AA02 AA03 AA11 AA12 AA20 AA21 AA22 AA25 AA28 AA42 BA10 GA04 GA05 GA08 GA27
Claims (6)
zＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ 3（ただし、０．００１≦ｘ≦
０．０５、０．８０≦ｙ≦０．９７、０．９８≦ｚ≦
１、ＲはＮｂ、ＴａおよびＳｂから選ばれる少なくとも
１種の元素、ＬはＹ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、ＬｕおよびＹ
ｂから選ばれる少なくとも１種の元素）で表されること
を特徴とする圧電磁器組成物。1. A compound of the general formula: (1-x) [(Li1-yNay)
zROThree] -XLMnO Three(However, 0.001 ≦ x ≦
0.05, 0.80 ≦ y ≦ 0.97, 0.98 ≦ z ≦
1, R is at least selected from Nb, Ta and Sb
One element, L is Y, Er, Ho, Tm, Lu and Y
b) at least one element selected from b)
A piezoelectric ceramic composition comprising:
ｎ、ＣｒおよびＣｏから選ばれる少なくとも一種を、Ｍ
ｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣｏＯに換算して０．０１〜１
重量％の範囲内となるように添加したことを特徴とする
圧電磁器組成物。2. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein
at least one selected from n, Cr and Co is M
0.01 to 1 in terms of nO 2 , Cr 2 O 3 or CoO
A piezoelectric ceramic composition which is added so as to be in the range of weight%.
し、０．８０≦ｙ≦０．９７、０．９８≦ｚ≦１、Ｒは
Ｎｂ、ＴａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の元
素）で表される組成物に、Ｍｎ、ＣｒおよびＣｏから選
ばれる少なくとも一種を、ＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣ
ｏＯに換算して０．０１〜１重量％の範囲内となるよう
に添加したことを特徴とする圧電磁器組成物。3. General formula: (Li 1 -y Na y ) z RO 3 (where 0.80 ≦ y ≦ 0.97, 0.98 ≦ z ≦ 1, and R is selected from Nb, Ta and Sb) At least one element selected from Mn, Cr and Co is added to the composition represented by at least one element) by MnO 2 , Cr 2 O 3 or C
A piezoelectric ceramic composition, which is added so as to be in the range of 0.01 to 1% by weight in terms of oO.
ＲＯ3］−ｘＬＭｎＯ3（ただし、０．００１≦ｘ≦０．
０５、０．２≦ｗ≦０．８、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮ
ｂ、ＴａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の元
素、ＬはＹ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、ＬｕおよびＹｂから選
ばれる少なくとも１種の元素）で表されることを特徴と
する圧電磁器組成物。4. A general formula: (1-x) [(Na 1 -w K w ) z
RO 3 ] -xLMnO 3 (provided that 0.001 ≦ x ≦ 0.
05, 0.2 ≦ w ≦ 0.8, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is N
a piezoelectric ceramic composition characterized by being represented by at least one element selected from b, Ta and Sb, and L being at least one element selected from Y, Er, Ho, Tm, Lu and Yb).
ｎ、ＣｒおよびＣｏから選ばれる少なくとも一種を、Ｍ
ｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣｏＯに換算して０．０１〜１
重量％の範囲内となるように添加したことを特徴とする
圧電磁器組成物。5. The piezoelectric ceramic composition according to claim 4, wherein
at least one selected from n, Cr and Co is M
0.01 to 1 in terms of nO 2 , Cr 2 O 3 or CoO
A piezoelectric ceramic composition which is added so as to be in the range of weight%.
し、０．２≦ｗ≦０．８、０．９８≦ｚ≦１、ＲはＮ
ｂ、ＴａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の元
素）で表される組成物に、Ｍｎ、ＣｒおよびＣｏから選
ばれる少なくとも一種を、ＭｎＯ2、Ｃｒ2Ｏ3またはＣ
ｏＯに換算して０．０１〜１重量％の範囲内となるよう
に添加したことを特徴とする圧電磁器組成物。6. General formula: (Na 1 -w K w ) z RO 3 (where 0.2 ≦ w ≦ 0.8, 0.98 ≦ z ≦ 1, R is N
b, at least one element selected from Ta and Sb) and at least one element selected from Mn, Cr and Co with MnO 2 , Cr 2 O 3 or C
A piezoelectric ceramic composition, which is added so as to be in the range of 0.01 to 1% by weight in terms of oO.
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|---|---|---|---|
| JP29501299A JP2001114560A (en) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Piezoelectric ceramic composition |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060712 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071003 |