JPH02303078A - 圧電性磁器組成物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は圧電性磁器組成物、具体的には、電子回路に於
けるフィルタや発振子などの材料として有用な圧電性磁
器組成物に関する。

（従来の技術） 一般に、この種の圧電材料としては、チタン酸ジルコン
酸鉛磁器が知られているが、最近では用途に応じた電気
的特性を得るため、チタン酸ジルコン酸鉛に組成式：　
Ｐｂ（Ｃｏ＋ｚｓ′「ａｔｔ、）Ｏｓ又はＰｂ（Ｃｏ＋
ｚ３Ｓｂｔｚ＊）Ｏｓで表わされるｍ含酸化物を固溶さ
せた３成分系磁器組成物が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） この種の圧電性磁器組成物は、その圧電特性の良否を示
す電気機械結合係数（Ｋｐ）が大きいという特徴がある
が、共振および反共振周波数の温度特性が悪いためフィ
ルタや発振子として利用することが困難であった。しか
も、焼成時に素子か変形したり、斑点を生じたりするた
め、電気的特性のバラツキか大きく、工業的な利用価値
に乏しいという問題もあった。

従って、本発明は電気機械結合係数が大きく、共振およ
び反共振周波数の温度特性に優れ、焼成時の変形の小さ
な圧電性磁器組成物を得ることを主目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するための手段として、Ｐ　
ｂｚ　ｒｏ　ａ　　Ｐ　ｂ”ｒ　１０３を基本成分とし
、これに一般式：　　Ｐ　ｂ（ＭｅｔｚｓＭｅ’　ｙｚ
ｓ）０３（但し、ＭｅはＳｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ
、Ｎｉ、ＣｕおよびＣｒからなる群から選ばれた少なく
とも一種、Ｍｅ’はＳ　ｂ、　Ｔ　ａのうち少なくとも
一種を表す。）で表される複合酸化物を、一般式：　　
　Ｐｂ（ＣＯ＋、ｔＭｅ’　ｔｚ３）Ｏｓ　　（但し、
Ｍｅ’はＳ　ｂ、　１’　ａのうち少なくとも一種を表
す。）で表わされる複合酸化物と共に、他の成分と相関
関係を持たせて所定量固溶させるようにしたものである
。

即ち、本発明の要旨は、一般式： ％式％ びＣｒからなる群から選ばれた少なくとも一種、Ｍｅ’
はＳｂ、Ｔａのうち少な（とも一種を表し、Ｘ。

ｙおよび２は各成分のモル分率で、ｚ＋ｙ＋’ｚ＝　１
．００を満足し、第１図において下記組成を有する点Δ
、Ｂ、Ｃ，ＩＪ、Ｅ、Ｆを頂点とする多角形ＡＢＣＤＥ
Ｆで囲まれた範囲内のモル比を有し、０くαくｌである
。）で表される組成を有する圧電性磁器組成物を提供す
るものである。

Ｘ　　　　　　　　　　Ｆ　　　　　　　　　　ＺＡ　
　　Ｏ，０１０，８００，１９ Ｂ　　　Ｏ，２００，８００ ＣＯ，３００，７００ Ｄ　　　Ｏ，３０００，７０ Ｅ　　　Ｏ，１０００，９０ Ｆ　　　Ｏ，０１０，０９０，９０ （作用） ＰｂＺｒＯｓ　　ＰｂＴｉＯ３を基本組成とし、これに
一般式：　　Ｐｂ（Ｍｅ、Ｃｏ＋−＊）ｔｚｓＭｅ’ｔ
ｚｓ）Ｏｓ（但し、ＭｅはＳｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｎｉ、ＣｕおよびＣｒからなる群から選ばれた少な
（とも一種、Ｍｅ’はＳ　ｂ、　Ｔ　ｒのうち少なくと
も一種を表す。）で表される複合酸化物を、他の成分と
相関関係を持たせて所定量固溶させると、それらの相乗
作用によって圧電特性を向上させると共に、焼成時の変
形を抑制する。

本発明に係る圧電性磁器組成物の組成範囲を前記範囲に
限定した理由は次の通りである。

即ち、Ｐ　ｂｌ（Ｍｅ、Ｃｏ＋−α）１ｚａＭｅ’　＊
ｚｓｌ　Ｏ３のモル分率Ｘが０．０１未満では圧電性を
改善する効果が十分に得られず、０．３０を越えると絶
縁抵抗が低下し、分極が困難となって圧電性が得にく（
なる。また、α−０では、焼成時に変形すると共に、共
振周波数の温度特性が悪く、また、α−１では耐熱性が
極めて悪くなり、例えば、ハンダ付は等による加熱によ
って圧電性が大きく劣化してしまい、工業的な利用価値
が無くなるので０〈α〈ｌとした。

さらに、ＰｂＴｉＯｓのモル分率ｙが第１図の多角形Ａ
　Ｂ　ＣＤ　Ｅ　１”の辺ＡＢ上の組成よりも多くなっ
たり、ＰｂＺｒＯ３のモル分率２が第１図の多角形ＡＢ
　ＣＤ　Ｅ　１？の辺ＥＦ上の組成よりも多くなると、
焼結性が極めて悪（、圧電磁器として利用できないので
、第１図の多角形ＡＢＣＤＥＦで囲まれた領域とした。

但し、多角形ＡＢＣＤＥＦの辺ＢＣ。

ＤＥの線上ｐ組成を除く。

（実施例） 素原料としてＰｂＱ（またはｐｂｓｏ４）、Ｓ　ｎｏ　
ｘ、ＺｎＯ，Ｆｅ、０３、Ｍ　ｇ　Ｕ　、　Ｍ　ｎ　Ｃ
Ｏｓ、Ｎｉｐ、ＣｕＯ１Ｃｒ　ｔ　０−１Ｓ　ｂ、Ｏ，
、Ｔａ、ｏ　６、Ｃ０Ｃ０３（またはＣＯ３０４）、Ｔ
ｉｅ、およびｚ「０．を用い、これらを第１表に示す各
試料の組成になるように秤量し、各配合物を約２０時問
屋式混合する。この混合原料を乾燥し、約７５０〜８５
０℃で２時間仮焼した。次いで、仮焼物を適量の有機バ
インダーと共に１０〜２０時間湿式粉砕し、乾燥した後
、６０メツシユのふるいを通して整粒し、その整粒粉を
７５０〜ｌ　０００　ｋｉｔ／　ｃｍ”の圧力で直径１
２ｍｍ。

厚さ１．２ｍ−の円板に成型し、１１５０〜１２５０°
ＣのｍＷで２時間焼成して円板状磁器を得た。

各磁器の両面に銀電極を焼付け、２０〜１５０°Ｃの温
度の絶縁油中に浸漬し、３．０〜４．ＯＫＶ／ｓｎの直
流電圧を印加して分極処理して試料を得た。

名試料について、比誘電率（εｒ）、電気機械結合係数
（Ｋｐ）、機械的品質係数（Ｑ曽）、共振周波数の温度
係数（ＴＣ）を求めた。それらの結果を第１表に示す。

表中の※印は本発明の範囲外の組成を示す。なお、比誘
電率はキャパシタンスブリッジを用いて測定し、Ｋ、お
よびＱｔｅはインピーダンスの周波数特性から導出し、
ＴＣは次式により求めた。

’ｒｃ−（ｒｒｍａｘ−４ｒｓ＋ｉｎ）／（ｆｒｔｏＸ
ｌｏｏ）　　（ｐｐｍ／’Ｃ）（但し、ｒｒｓａｘは一
２０〜８０℃の間の共振周波数の最大値、ｒｒｍｉｎは
一２０〜８０℃の間の共振周波数の最小値、ｆｒ、。は
＋２０℃での共振周波数の値である。

また、試料番号１５，２６．２７の各試料の耐熱性を調
べるため、加熱温度に対するＫｐ値の変化を求めた。そ
の結果を第２図に示す。なお、このテストは、試料を１
６０°Ｃに加熱したホットプレート上に載せて３分間加
熱し、自然雰囲気中１時間放置した後、Ｋｐ値を測定し
、次いで、２００℃で同様に加熱放置後、測定し、さら
に２４０°Ｃ１２６０℃、２８０°Ｃ１３００°Ｃ，３
２０°Ｃ１３３０°Ｃ１３４０°Ｃと順次、温度を高め
つつ試料を加熱、測定するという方法で行った。

さらに、αの値と焼成による磁器の変形度を調べるため
、焼成後の試料の直径の最大値（ａ）と最小値（ｂ）を
測定した。その結果を第３図に示す。

また、αの値の圧電特性に及ぼす影響を具体的に示すた
め、Ｘ＝０．０６、ｙ＝０．４４、ｚ＝０．５０、Ｍｅ
＝ＺｎＳＭｅ’＝’ｒａの試料について、αの変化によ
るＫｐ、比誘電率、ＱｔａおよびＴＣの変化をそれぞれ
第４図、第５図、第６図および第７図に示す。

さらに、ｘ＝　０．０６、ｙ＝０．４４、ｚ＝０．５０
、Ｍｅ＝Ｍ＋ｓ、Ｍｅ’　−Ｔａとした試料について、
αの変化によるＱｓの変化を第８図に示す。

（以　下　余　白） 第１表並びに第４図および第５図に示す結果から、０〈
αくｌとするにより、即ち、ＰｂＺｒ０ｓＰｂ′ｒｉＯ
ｓに一般式：　　Ｐｂ（Ｃｏｔ／１Ｍｅ’ｔｚ、）Ｏｚ
（但し、Ｍｅ’はＳ　ｂ、　’ｒ’　ｒのうち少なくと
も一種を表す。）で表わされる複合酸化物だけでなく、
一般式％式％ びＣｒからなる群から選ばれた少なくとも一種、Ｍｅ’
はＳ　ｂ、　’「ｒのうち少なくとも一種を表す。）で
表される複合酸化物を固溶させることにより、α−〇の
組成のものく試料番号２７，５１，５２．５５）や、α
−１の組成のもの（試料番号２６，４３，４６．５９．
６３）に比べて、より優れたに、および比誘電率を有す
る圧電性磁器が得られることが判る。

また、第３図および第７図の結果から、０くαく１の範
囲で焼成時に変形せず、温度特性に浸れた圧電性磁器が
得られることか判る。

さらに、第６図および第８図の結果から、ＭｅがＺｎで
ある場合でも、αを変えることによりある程度任意の値
のＱｍを得ることができるが、ＭｅをＭｎとした場合の
方が、より任意のＱｍの値を選ぶことができることが判
る。このことは、電気機械結合係数および比誘電率が大
きく、任意の０ｍ値を持つフィルタや発振子を設計する
場合に、′ｌ゛Ｃの良い材料を容易に得ることができる
ことを意味する。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電気
機械結合係数が大きく、共振、反共振周波数の温度特性
および耐熱性に優れ、しかも、電気的特性の安定した圧
電性磁器が得られる。従って、任意のＱｓを有する温度
特性に優れたフィルタや発振子を製造することができる
など、優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧電性磁器組成物の組成範囲を示
す図、第２図は本発明に係る圧電性磁器と参考例のもの
の耐熱性を示すグラフ、第３図は０、０６　Ｐ　ｂ（Ｚ
　ｎ＊ｃＯ１−Ｊ＋ｚ３Ｔａｔｚａ）０、−０．４４Ｐ
ｂＴｉＯｓ−０，５０ＰｂＺｒＯ，の圧電性磁器につい
てのαと磁器の変形度の関係を示す図、第４図はその電
気機械結合係数とαとの関係を示す図、第５図はその比
誘電率とαとの関係を示す図、第６図はその機械的品質
係数とαとの関係を示す図、第７図はその共振周波数の
温度係数とαとの関係を示す図、第８図は０．０６　Ｐ
ｂ（Ｍｎ。 Ｃｏ１−）１ｚｓＴ’ａ＊／ａ）Ｏｓ　　０．４４Ｐｂ
ＴｉＯ８０゜５　Ｌ）　Ｐ　ｂ　Ｚ　ｒ　Ｏｓの圧電性
磁器について機械的品質係数とαの関係を示す図である
。 特　許　出　願　人　株式会社村田製作所代　理　人　
弁理士　青白　葆　はか１名Ｐｂ（（ＭｅｃＡＣｏ、−
ｇ）１７３Ｍｅ’２７３１０３寓２面 Ｑｍｐ 羨　　　　　　　　　　　　εｒ　　　　　　　　　’
？１４ｍｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式：ｘＰｂ｛（Ｍｅ＿αＣｏ＿１＿−＿α）
   ＿１＿／＿３Ｍｅ’＿２＿／＿３）Ｏ＿３−ｙＰｂＴｉ
   Ｏ＿３−ｚＰｂＺｒＯ＿３（但し、ＭｅはＳｎ，Ｚｎ，
   Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，ＣｕおよびＣｒからなる群か
   ら選ばれた少なくとも一種、Ｍｅ’はＳｂ，Ｔａのうち
   少なくとも一種を表し、ｘ、ｙおよびｚは各成分のモル
   分率で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００を満足し、第１図におい
   て下記組成を有する点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを頂点と
   する多角形ＡＢＣＤＥＦで囲まれた範囲内のモル比を有
   し、０＜α＜１である。）で表される組成を有する圧電
   性磁器組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼