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JP2004107141A - Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric device using the same - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric device using the same Download PDF

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Publication number
JP2004107141A
JP2004107141A JP2002271721A JP2002271721A JP2004107141A JP 2004107141 A JP2004107141 A JP 2004107141A JP 2002271721 A JP2002271721 A JP 2002271721A JP 2002271721 A JP2002271721 A JP 2002271721A JP 2004107141 A JP2004107141 A JP 2004107141A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mol
piezoelectric
ceramic composition
piezoelectric ceramic
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002271721A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryosuke Tanimoto
谷本 亮介
Yoichi Tsuji
辻 陽一
Masanori Kimura
木村 雅典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2002271721A priority Critical patent/JP2004107141A/en
Publication of JP2004107141A publication Critical patent/JP2004107141A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein improvement of the temperature characteristic of resonant frequency is associated with deterioration in the oscillation characteristic when constructing a piezoelectric device which utilizes a third harmonic wave of thickness longitudinal mode using lead titanate piezoelectric ceramic composition. <P>SOLUTION: A piezoelectric substrate 3 established in a piezo-resonator 1 is composed using the lead titanate piezoelectric ceramic composition represented by the formula: ABO<SB>3</SB>which contains Pb, La and Sr in a site A and Ti and Mn in a site B. The piezoelectric ceramic composition contains 40.0-41.7 mol% PbO, 51.9-53.6 mol% TiO<SB>2</SB>, 0.3-3.6 mol% SrO, 4.0-6.1 mol% La<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and SrO in total and 0.5-1.2 mol% MnO<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧電磁器組成物およびそれを用いて構成された圧電デバイスに関する。特に、共振周波数の温度特性が良好であり、かつ発振子に用いたときに高い発振特性を示す、圧電磁器組成物およびそれを用いて構成された圧電デバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧電振動子や圧電共振子のような圧電デバイスの材料として、現在、チタン−ジルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)を主成分とする圧電磁器が広く用いられている。このうち、10〜80MHz帯の発振子には、PTを主成分とする圧電磁器の厚み縦振動の3倍波を利用したものが多い。
【0003】
【特許文献1】
特開平03−060463号公報
【特許文献2】
特開昭63−151667号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなPTを主成分とする圧電磁器の厚み縦振動の3倍波を利用した発振子は、温度に対する共振周波数の変化が大きく、たとえば、室温(20℃)を基準とした−40℃〜125℃での温度変化率は、絶対値で0.10%以上となっている。
【0005】
そこで、この共振周波数の温度変化率を小さくするため、一般式ABO で表わされるPT系圧電磁器組成物において、Aサイト元素を他の元素に置換したりBサイト元素を2種類にするなど、種々の対策が試みられている。
【0006】
しかしながら、共振周波数の温度変化率を小さくすると、発振特性が低下するため、現在のところ、共振周波数の温度特性と発振特性との双方を満足する圧電磁器組成物が得られていない。
【0007】
そこで、この発明の目的は、上述のような共振周波数の温度特性および発振特性の双方を満足し得る圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電デバイスを提供しようとすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一般式ABO で表わされ、AサイトにはPb、LaおよびSrを含み、BサイトにはTiおよびMnを含む、チタン酸鉛系圧電磁器組成物にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【0009】
すなわち、この発明に係る圧電磁器組成物は、Pbを、PbOに換算して、40.0モル%以上かつ41.7モル%以下含み、Tiを、TiO に換算して、51.9モル%以上かつ53.6モル%以下含み、Srを、SrOに換算して、0.3モル%以上かつ3.6モル%以下含み、Laを、La O に換算して、SrOに換算したSrとの合計で、4.0モル%以上かつ6.1モル%以下含み、
Mnを、MnO に換算して、0.5モル%以上かつ1.2モル%以下含む、ことを特徴としている。
【0010】
この発明は、また、上述のような圧電磁器組成物を用いて構成された、圧電デバイスにも向けられる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明による圧電磁器組成物を用いて構成される圧電デバイスの一例としての圧電共振子を示す断面図である。図1に示した圧電共振子1は、厚み縦振動モードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振素子2を用いて構成されたものである。図2は、図1に示した圧電共振素子2の斜視図である。
【0012】
圧電共振素子2は、矩形の圧電基板3を備えている。圧電基板3の上面中央には、第1の励振電極4が形成され、他方、圧電基板3の下面中央には、第2の励振電極5が形成され、これら第1および第2の励振電極4、5は互いに対向するように位置合わせがされている。図示の実施形態では、励振電極4、5は、円形であったが、矩形等、他の形状に変更されてもよい。
【0013】
励振電極4、5は、それぞれ引出電極6、7に接続されている。引出電極6は、圧電基板3の上面において一方の端縁にまで引き出され、他方、引出電極7は、圧電基板3の下面において他方の端縁にまで引き出されている。
【0014】
圧電共振素子2の上下にはそれぞれ封止基板8、9が配置され、圧電基板3に対して絶縁性接着剤(図示せず)を介して接合されている。封止基板8、9は、絶縁体または誘電体から構成される。封止基板8の下面には凹部10が設けられ、他方、封止基板9の上面には凹部11が設けられている。
【0015】
これら凹部10、11は、励振電極4および5が対向している部分、すなわち振動部分での振動が妨げられないようにするためのものであり、凹部10、11の存在によって、このような振動部分に封止基板8、9が接触しないようにされる。
【0016】
圧電共振子1の外表面上には、引出電極6、7にそれぞれ電気的に接続される外部電極12、13が形成されている。
【0017】
このような圧電共振子1を製造するため、後で詳細に説明するチタン酸鉛系圧電磁器組成物を焼成して得られた圧電基板3が用意され、この圧電基板3が、所定の共振周波数で振動する肉厚になるまで均一に研磨される。次に、圧電基板3の両主面に、全面電極が形成され、この全面電極が形成された圧電基板3が分極処理される。次に、全面電極上にインクが所定のパターンをもって付与され、その後、インクの付与されていない部分において全面電極がエッチングされることによって、所定のパターンを有する励振電極4、5ならびに引出電極6、7が得られる。
【0018】
次に、インクが有機溶剤によって除去される。次に、このようにして得られた圧電共振素子2の上下に封止基板8、9が接着され、次いで、外部電極12、13が形成されることによって、圧電共振子1が完成される。
【0019】
圧電共振子1に備える圧電基板3は、この発明に係る圧電磁器組成物の焼結体から構成される。この圧電磁器組成物は、一般式ABO で表わされ、AサイトにはPb、LaおよびSrを含み、BサイトにはTiおよびMnを含む、チタン酸鉛系圧電磁器組成物であって、次のような組成を備えている。
【0020】
すなわち、このチタン酸鉛系圧電磁器組成物は、Pbを、PbOに換算して、40.0モル%以上かつ41.7モル%以下含み、Tiを、TiO に換算して、51.9モル%以上かつ53.6モル%以下含み、Srを、SrOに換算して、0.3モル%以上かつ3.6モル%以下含み、Laを、La O に換算して、SrOに換算したSrとの合計で、4.0モル%以上かつ6.1モル%以下含み、 Mnを、MnO に換算して、0.5モル%以上かつ1.2モル%以下含んでいる。
【0021】
このような圧電磁器組成物によれば、後述する実験例の結果からわかるように、共振周波数の温度特性および発振特性の双方について好ましい特性を得ることができる。
【0022】
次に、この発明に係る圧電磁器組成物の組成範囲を決定するために実施した実験例について説明する。
【0023】
【実験例】
出発原料として、酸化鉛(PbO)、酸化チタン(TiO )、酸化ランタン(La O )、炭酸ストロンチウム(SrCO )および炭酸マンガン(MnCO )の各粉末を準備し、これらを、表1に示す組成比率となるように調合した。表1において、「Pb」、「Sr+La」、「Sr」、「Ti」および「Mn」の各組成比率は、それぞれ、PbO、SrO、La O 、TiO およびMnO に換算したときのモル%で示されている。
【0024】
次に、上述の調合粉末を、メディア攪拌型ミルにて湿式混合した後、乾燥させ、800〜1000℃の温度で仮焼した。
【0025】
次に、得られた仮焼粉末に、適量のバインダーを加えて混合し、乾燥後に加圧成形し、得られた成形体を、酸素雰囲気中において1100〜1300℃の温度条件下で焼成し、各試料に係る圧電磁器組成物の焼結体を得た。
【0026】
次に、各焼結体を、厚さ250μmになるまで研磨し、以下に示すように、その両主面上に所定の形状を有する電極を形成し、図2に示すような圧電共振子素子を作製した。
【0027】
まず、上記研磨済み焼結体の両主面に全面電極を形成し、この全面電極が形成された研磨済み焼結体に、油中において8.0〜12.0kV/mmの条件で電界を印加し、分極処理を行なった。
【0028】
次に、分極処理を施した上記焼結体を、150〜250℃の温度下でエージングした。
【0029】
次いで、上記焼結体の全面電極上に、インクを所定のパターンをもって付与し、その後、インクの付与されていない部分において全面電極をエッチングすることによって、所定のパターンを有する励振電極および引出電極を形成した。
【0030】
さらに、電極などに付着したインクを有機溶剤によって除去し、圧電共振子素子(試験片)を作製した。
【0031】
また、最終的に作製された試験片は直方体であり、大きさは約6mm×約6mm×250μmである。共振電極部分は両主面ともにφ1mmの円状である。
【0032】
このようにして得られた各試料について、室温(20℃)を基準とした−40℃〜125℃の温度範囲での共振周波数(fr)の最大変化率を求めるとともに、30MHz付近における厚み縦振動モードの3倍波の発振特性、すなわち位相角の最大値(3rdθmax)を求めた。また、各試料について、Qmも評価した。
【0033】
これらの結果が表1に示されている。
【0034】
【表1】

Figure 2004107141
【0035】
表1において、試料番号に*を付したものはこの発明の範囲外の比較例である。
【0036】
表1を参照して、「Pb」が40.0モル%以上かつ41.7モル%以下、「Sr+La」が4.0モル%以上かつ6.1モル%以下、「Sr」が0.3モル%以上かつ3.6モル%以下、「Ti」が51.9モル%以上かつ53.6モル%以下、および「Mn」が0.5モル%以上かつ1.2モル%以下の条件をすべて満足する試料2〜5、8〜11、18および19によれば、「frの最大変化率」の絶対値が0.10%以下というように、共振周波数の温度特性が良好であり、また、「3rdθmax」が83.0度以上というように、良好な発振特性を示している。また、「Qm」が3500以上というように、高い値を示している。
【0037】
これらに対して、「Pb」が40.0モル%より少ないと、たとえば試料1からわかるように、「frの最大変化率」の絶対値が0.10%より大きくなり、共振周波数の温度特性が悪化している。他方、「Pb」が41.7モル%より多いと、たとえば試料6からわかるように、「3rdθmax」が83.0度より小さく、発振特性が低下し、また、「Qm」が3500より小さくなってしまう。
【0038】
また、「Sr+La」が4.0モル%より少ないと、たとえば試料7からわかるように、Qmが3500より低下している。他方、「Sr+La」が6.1モル%を超えると、たとえば試料12からわかるように、「frの最大変化率」の絶対値が0.10%より大きくなり、共振周波数の温度特性が悪化している。
【0039】
また、「Sr」が0.3モル%未満であると、たとえば試料13からわかるように、「3rdθmax」が83.0度より小さくなり、発振特性が低下し、また、「Qm」が3500より低くなっている。他方、「Sr」が3.6モル%を超えると、たとえば試料14からわかるように、「3rdθmax」が83.0度より小さくなり、発振特性が低下し、また、「Qm」が3500より低くなっている。
【0040】
また、「Ti」については、試料15のように、51.9モル%未満であると、たとえば試料16からわかるように、「3rdθmax」が83.0度より小さくなり、発振特性が低下し、また、「Qm」が3500より低くなっている。他方、
53.6モル%を超えると、「frの最大変化率」の絶対値が0.10%より大きくなり、共振周波数の温度特性が悪化している。
【0041】
また、「Mn」が0.4モル%未満であると、たとえば試料17からわかるように、「3rdθmax」が83.0度より小さくなり、発振特性が低下している。これは、「Mn」の含有量が少なく、そのため、焼結不足を招いたためである。他方、「Mn」が1.3モル%を超えると、たとえば試料20からわかるように、絶縁抵抗が低下し、分極が不十分となり、「frの最大変化率」、「3rdθmax」および「Qm」を測定することが不可能であった。
【0042】
なお、以上説明した実験例では、出発原料として、前述したように、酸化鉛、酸化チタン、酸化ランタン、炭酸ストロンチウムおよび炭酸マンガンをそれぞれ用いたが、焼成により酸化物を生成する物質であれば、どのような化合物を用いてもよい。
【0043】
また、仮焼粉末の成形方法としては、加圧成形以外の成形方法が適用されてもよい。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係るチタン酸鉛系圧電磁器組成物によれば、これを用いて圧電デバイスを構成したとき、この圧電デバイスの共振周波数の温度特性を向上させることができるとともに、発振特性をも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による圧電磁器組成物を用いて構成される圧電デバイスの一例としての圧電共振子1を示す断面図である。
【図2】図1に示した圧電共振子1に備える圧電共振素子2を単独で示す斜視図である。
【符号の説明】
1 圧電共振子
2 圧電共振素子
3 圧電基板
4,5 励振電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition and a piezoelectric device configured using the same. In particular, the present invention relates to a piezoelectric ceramic composition having good temperature characteristics of resonance frequency and exhibiting high oscillation characteristics when used for an oscillator, and a piezoelectric device formed using the same.
[0002]
[Prior art]
As a material of a piezoelectric device such as a piezoelectric vibrator or a piezoelectric resonator, a piezoelectric ceramic mainly containing titanium-lead zirconate (PZT) or lead titanate (PT) is widely used at present. Of these, many of the oscillators in the 10 to 80 MHz band use the third harmonic of the thickness longitudinal vibration of a piezoelectric ceramic mainly composed of PT.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-060463 [Patent Document 2]
JP-A-63-151667
[Problems to be solved by the invention]
The above-described oscillator using the third harmonic of the thickness longitudinal vibration of the piezoelectric ceramic mainly composed of PT has a large change in the resonance frequency with respect to the temperature. For example, −40 ° C. based on room temperature (20 ° C.) The temperature change rate at 125 ° C. is 0.10% or more in absolute value.
[0005]
In order to reduce the temperature change rate of the resonance frequency, the PT-based piezoelectric ceramic composition represented by general formula ABO 3, such as the two substituents or the B-site element the A-site element to another element, Various countermeasures have been attempted.
[0006]
However, when the temperature change rate of the resonance frequency is reduced, the oscillation characteristics are deteriorated. Therefore, a piezoelectric ceramic composition satisfying both the temperature characteristics and the oscillation characteristics of the resonance frequency has not been obtained at present.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic composition which can satisfy both the temperature characteristics and the oscillation characteristics of the resonance frequency as described above, and a piezoelectric device using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is represented by general formula ABO 3, the A site contains Pb, La and Sr, the B site containing Ti and Mn, be those directed first to the lead titanate-based piezoelectric ceramic composition In order to solve the above technical problem, the present invention is characterized by having the following configuration.
[0009]
That is, the piezoelectric ceramic composition according to the present invention contains 40.0 mol% or more and 41.7 mol% or less of Pb in terms of PbO, and 51.9 mols of Ti in terms of TiO 2. % To 53.6 mol%, Sr is converted to SrO, and 0.3 mol% to 3.6 mol% is included. La is converted to La 2 O 3 and converted to SrO. And 4.0 mol% or more and 6.1 mol% or less in total with
It is characterized in that Mn is contained in an amount of 0.5 mol% or more and 1.2 mol% or less in terms of MnO 2 .
[0010]
The present invention is also directed to a piezoelectric device configured using the piezoelectric ceramic composition as described above.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view showing a piezoelectric resonator as an example of a piezoelectric device constituted by using the piezoelectric ceramic composition according to the present invention. The piezoelectric resonator 1 shown in FIG. 1 is configured using an energy trap type piezoelectric resonance element 2 using a thickness longitudinal vibration mode. FIG. 2 is a perspective view of the piezoelectric resonance element 2 shown in FIG.
[0012]
The piezoelectric resonance element 2 includes a rectangular piezoelectric substrate 3. A first excitation electrode 4 is formed at the center of the upper surface of the piezoelectric substrate 3, while a second excitation electrode 5 is formed at the center of the lower surface of the piezoelectric substrate 3, and these first and second excitation electrodes 4 are formed. 5 are positioned so as to face each other. In the illustrated embodiment, the excitation electrodes 4 and 5 are circular, but may be changed to other shapes such as a rectangle.
[0013]
The excitation electrodes 4 and 5 are connected to extraction electrodes 6 and 7, respectively. The extraction electrode 6 is extended to one edge on the upper surface of the piezoelectric substrate 3, while the extraction electrode 7 is extended to the other edge on the lower surface of the piezoelectric substrate 3.
[0014]
Sealing substrates 8 and 9 are arranged above and below the piezoelectric resonance element 2, respectively, and are joined to the piezoelectric substrate 3 via an insulating adhesive (not shown). The sealing substrates 8 and 9 are made of an insulator or a dielectric. A recess 10 is provided on the lower surface of the sealing substrate 8, while a recess 11 is provided on the upper surface of the sealing substrate 9.
[0015]
These concave portions 10 and 11 are for preventing the vibration at the portion where the excitation electrodes 4 and 5 face each other, that is, at the vibrating portion, so that the presence of the concave portions 10 and 11 causes such vibration. The sealing substrates 8 and 9 are prevented from contacting the portions.
[0016]
On the outer surface of the piezoelectric resonator 1, external electrodes 12 and 13 electrically connected to the extraction electrodes 6 and 7, respectively, are formed.
[0017]
In order to manufacture such a piezoelectric resonator 1, a piezoelectric substrate 3 obtained by firing a lead titanate-based piezoelectric ceramic composition, which will be described in detail later, is prepared, and the piezoelectric substrate 3 has a predetermined resonance frequency. Polished uniformly until the thickness becomes vibrating. Next, full-surface electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric substrate 3, and the piezoelectric substrate 3 on which the full-surface electrodes are formed is polarized. Next, ink is applied in a predetermined pattern on the entire surface electrode, and thereafter, the entire surface electrode is etched in a portion where the ink is not applied, so that the excitation electrodes 4 and 5 having the predetermined pattern and the extraction electrodes 6 and 7 is obtained.
[0018]
Next, the ink is removed with an organic solvent. Next, the sealing substrates 8 and 9 are bonded to the upper and lower sides of the piezoelectric resonance element 2 thus obtained, and then the external electrodes 12 and 13 are formed, whereby the piezoelectric resonator 1 is completed.
[0019]
The piezoelectric substrate 3 provided in the piezoelectric resonator 1 is made of a sintered body of the piezoelectric ceramic composition according to the present invention. The piezoelectric ceramic composition is represented by general formula ABO 3, the A site contains Pb, La and Sr, the B site containing Ti and Mn, a lead-based piezoelectric porcelain composition titanate, It has the following composition.
[0020]
That is, this lead titanate-based piezoelectric ceramic composition contains Pb in an amount of 40.0 mol% or more and 41.7 mol% or less in terms of PbO, and Ti in an amount of 51.9 in terms of TiO 2. wherein mol% or more and 53.6 mol% or less, the Sr, in terms of SrO, comprises more than 0.3 mol% and 3.6 mol% or less, the La, in terms of La 2 O 3, the SrO It contains 4.0 mol% or more and 6.1 mol% or less in total with the converted Sr, and contains 0.5 mol% or more and 1.2 mol% or less of Mn in terms of MnO 2 .
[0021]
According to such a piezoelectric ceramic composition, as can be seen from the results of experimental examples described later, preferable characteristics can be obtained with respect to both the temperature characteristics and the oscillation characteristics of the resonance frequency.
[0022]
Next, an experimental example performed to determine the composition range of the piezoelectric ceramic composition according to the present invention will be described.
[0023]
[Experimental example]
Powders of lead oxide (PbO), titanium oxide (TiO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ) and manganese carbonate (MnCO 3 ) were prepared as starting materials, and these were prepared in a table. It was prepared so as to have the composition ratio shown in FIG. In Table 1, the respective composition ratios of “Pb”, “Sr + La”, “Sr”, “Ti” and “Mn” are respectively calculated as PbO, SrO, La 2 O 3 , TiO 2 and MnO 2 . Shown in mol%.
[0024]
Next, the above prepared powder was wet-mixed with a media stirring mill, dried, and calcined at a temperature of 800 to 1000 ° C.
[0025]
Next, an appropriate amount of a binder is added to the obtained calcined powder, mixed, dried and pressed, and the obtained molded body is fired in an oxygen atmosphere at a temperature of 1100 to 1300 ° C., A sintered body of the piezoelectric ceramic composition according to each sample was obtained.
[0026]
Next, each sintered body is polished to a thickness of 250 μm, and electrodes having a predetermined shape are formed on both main surfaces thereof as described below. As shown in FIG. Was prepared.
[0027]
First, full-surface electrodes are formed on both main surfaces of the polished sintered body, and an electric field is applied to the polished sintered body on which the full-surface electrodes are formed in oil at 8.0 to 12.0 kV / mm. A voltage was applied to perform polarization processing.
[0028]
Next, the sintered body subjected to the polarization treatment was aged at a temperature of 150 to 250 ° C.
[0029]
Next, on the entire surface electrode of the sintered body, ink is applied in a predetermined pattern, and thereafter, the excitation electrode and the extraction electrode having the predetermined pattern are formed by etching the entire surface electrode in a portion where the ink is not applied. Formed.
[0030]
Further, the ink adhering to the electrodes and the like was removed with an organic solvent to produce a piezoelectric resonator element (test piece).
[0031]
The finally manufactured test piece is a rectangular parallelepiped and has a size of about 6 mm × about 6 mm × 250 μm. The resonance electrode portion has a circular shape of φ1 mm on both main surfaces.
[0032]
For each of the samples thus obtained, the maximum change rate of the resonance frequency (fr) in the temperature range of −40 ° C. to 125 ° C. with reference to room temperature (20 ° C.) is obtained, and the thickness longitudinal vibration around 30 MHz is obtained. The oscillation characteristic of the third harmonic of the mode, that is, the maximum value of the phase angle (3rdθmax) was obtained. Qm was also evaluated for each sample.
[0033]
These results are shown in Table 1.
[0034]
[Table 1]
Figure 2004107141
[0035]
In Table 1, those with * added to the sample numbers are comparative examples outside the scope of the present invention.
[0036]
Referring to Table 1, “Pb” is 40.0 mol% or more and 41.7 mol% or less, “Sr + La” is 4.0 mol% or more and 6.1 mol% or less, and “Sr” is 0.3 mol% or less. Mol% or more and 3.6 mol% or less, "Ti" is 51.9 mol% or more and 53.6 mol% or less, and "Mn" is 0.5 mol% or more and 1.2 mol% or less. According to Samples 2 to 5, 8 to 11, 18, and 19, which satisfy all conditions, the temperature characteristics of the resonance frequency are good such that the absolute value of the “maximum change rate of fr” is 0.10% or less, and , “3rdθmax” is 83.0 degrees or more, indicating good oscillation characteristics. In addition, it shows a high value such as “Qm” of 3500 or more.
[0037]
On the other hand, if “Pb” is less than 40.0 mol%, as can be seen from Sample 1, for example, the absolute value of “the maximum change rate of fr” becomes greater than 0.10%, and the temperature characteristics of the resonance frequency Is getting worse. On the other hand, when “Pb” is more than 41.7 mol%, as can be seen from Sample 6, for example, “3rdθmax” is smaller than 83.0 degrees, the oscillation characteristics are reduced, and “Qm” is smaller than 3500. Would.
[0038]
If “Sr + La” is less than 4.0 mol%, for example, as can be seen from Sample 7, Qm is lower than 3500. On the other hand, if “Sr + La” exceeds 6.1 mol%, the absolute value of “maximum change rate of fr” becomes larger than 0.10%, as can be seen from Sample 12, for example, and the temperature characteristics of the resonance frequency deteriorate. ing.
[0039]
When “Sr” is less than 0.3 mol%, for example, as can be seen from Sample 13, “3rdθmax” is smaller than 83.0 degrees, the oscillation characteristics are reduced, and “Qm” is smaller than 3500. It is lower. On the other hand, when “Sr” exceeds 3.6 mol%, as can be seen from Sample 14, for example, “3rdθmax” becomes smaller than 83.0 degrees, the oscillation characteristics are lowered, and “Qm” is lower than 3500. Has become.
[0040]
When “Ti” is less than 51.9 mol% as in Sample 15, for example, as can be seen from Sample 16, “3rdθmax” is smaller than 83.0 degrees, and the oscillation characteristics are reduced. “Qm” is lower than 3500. On the other hand,
If it exceeds 53.6 mol%, the absolute value of the "maximum change rate of fr" becomes larger than 0.10%, and the temperature characteristic of the resonance frequency is deteriorated.
[0041]
When “Mn” is less than 0.4 mol%, for example, as can be seen from Sample 17, “3rdθmax” is smaller than 83.0 degrees, and the oscillation characteristics are degraded. This is because the content of “Mn” is small, and as a result, insufficient sintering was caused. On the other hand, when “Mn” exceeds 1.3 mol%, as can be seen from the sample 20, for example, the insulation resistance decreases, the polarization becomes insufficient, and the “maximum change rate of fr”, “3rdθmax”, and “Qm” Was impossible to measure.
[0042]
In the experimental examples described above, as described above, as starting materials, lead oxide, titanium oxide, lanthanum oxide, strontium carbonate, and manganese carbonate were used. Any compound may be used.
[0043]
Further, as a method of forming the calcined powder, a forming method other than the pressure forming may be applied.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the lead titanate-based piezoelectric ceramic composition of the present invention, when a piezoelectric device is formed using the composition, the temperature characteristics of the resonance frequency of the piezoelectric device can be improved, and oscillation can be achieved. Characteristics can also be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a piezoelectric resonator 1 as an example of a piezoelectric device formed using a piezoelectric ceramic composition according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a piezoelectric resonance element 2 provided in the piezoelectric resonator 1 shown in FIG. 1 alone.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric resonator 2 Piezoelectric resonance element 3 Piezoelectric substrates 4 and 5 Excitation electrodes

Claims (2)

一般式ABO で表わされ、AサイトにはPb、LaおよびSrを含み、BサイトにはTiおよびMnを含む、チタン酸鉛系圧電磁器組成物であって、
Pbを、PbOに換算して、40.0モル%以上かつ41.7モル%以下含み、
Tiを、TiO に換算して、51.9モル%以上かつ53.6モル%以下含み、
Srを、SrOに換算して、0.3モル%以上かつ3.6モル%以下含み、
Laを、La O に換算して、SrOに換算したSrとの合計で、4.0モル%以上かつ6.1モル%以下含み、
Mnを、MnO に換算して、0.5モル%以上かつ1.2モル%以下含む、ことを特徴とする圧電磁器組成物。
Is represented by general formula ABO 3, the A-site Pb, include La and Sr, the B site containing Ti and Mn, a lead-based piezoelectric porcelain composition titanate,
Containing Pb in an amount of 40.0 mol% or more and 41.7 mol% or less in terms of PbO;
Ti and in terms of TiO 2, contains 51.9 mol% or more and 53.6 mol% or less,
Containing 0.3 mol% or more and 3.6 mol% or less of Sr in terms of SrO;
La contains 4.0 mol% or more and 6.1 mol% or less in total of La and Sr converted to SrO when converted to La 2 O 3 ;
A piezoelectric ceramic composition comprising Mn in an amount of 0.5 mol% or more and 1.2 mol% or less in terms of MnO 2 .
請求項1に記載の圧電磁器組成物を用いて構成された、圧電デバイス。A piezoelectric device comprising the piezoelectric ceramic composition according to claim 1.
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