[发明专利]压电陶瓷组成物和压电陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷组成物和压电陶瓷，特别是涉及作为压电传感器、压电陶瓷过滤器、压电陶瓷振子等的共振器用压电陶瓷有用的压电陶瓷组成物和压电陶瓷。

背景技术

在用于压电陶瓷过滤器等的压电陶瓷元件的压电陶瓷中，以钛酸锆酸铅(Pb(Ti_xZr_1-x)O₃)或钛酸铅(PbTiO₃)为主成分的压电陶瓷组成物被广泛应用。在以如此的钛酸锆酸铅为代表的压电陶瓷的高性能化中，铅的存在是不可缺少的。

但是，近年来，从对人体影响这一点出发，指出了铅的有害性。虽然结晶化的钛酸锆酸铅中所含的铅成分和以其他非晶质状态含有的含铅应用制品相比以比较稳定的状态存在，但是从环境保护的观点出发，要求尽可能不含有铅的压电陶瓷。

另外，以钛酸锆酸铅或钛酸铅为主要成分的压电陶瓷，在其制造过程中伴有铅氧化物的蒸发，因此也存在在所得到的制品间容易发生压电特性的偏差的问题。

因此，为了解决由于含有铅成分为起因的上述课题，近年来，作为压电共振器和振子用材料，要求无铅的新的压电陶瓷。其中，作为不含铅的显示高压电性的材料，铌酸碱系的压电陶瓷引起注意。

在铌酸碱系的压电陶瓷中，铌酸钠(NaNbO₃)(例如非专利文献1)为具有钙钛矿(ABO₃)型的结晶结构的氧化物，其自身仅在与-133℃附近相比的低温下显示强介质特性，而在作为压电共振器和振子用材料的一般使用温度的-20℃～80℃的范围中没有显示压电性，不能作为压电陶瓷利用。

另一方面，还有如下观点，在以铌酸钾/钠/锂(K_xNa_yLi_zNbO₃)为主成分的压电陶瓷中，机电耦合系数大，认为能够有望作为压电陶瓷过滤器和和压电陶瓷振子等的共振器用材料。(例如专利文献1、2)

另外，作为不含铅的其他的压电陶瓷，例如已知有钛酸铋/钠

((Bi_0.5Na_0.5)TiO₃)系的压电陶瓷(例如非专利文献2，专利文献3)。

非专利文献1：Japanese Journal of AppliedPhysics，p.322，vol.31，1992

非专利文献2：Japanese Journal of AppliedPhysics，p.2236，vol.30，1991

专利文献1：特开平11-228226号公报

专利文献2：特开平11-228228号公报

专利文献3：特开2000-272963号公报

然而，所述以铌酸钾/钠/锂为主成分的压电陶瓷，居里温度(第一次相转变)为大约200℃以上很高，但在大约-40～150℃的温度范围中存在从低温侧的强介电相向高温侧强介电相相转变的第二次相转变。因此，在通过第2次相转变的温度循环下，在压电特性和共振频率的变化中存在不连续部分，存在容易引起高温磁滞现象和特性劣化的问题。以铌酸钾/钠/锂为主成分的压电陶瓷中的这些高温磁滞和特性劣化，由于是不能对应封装工序中的回流等的本质问题，因此给实用化带来了很大限制。

另外，即使是钛酸铋/钠(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃系的压电陶瓷，其陶瓷自身的居里温度(第一次相转变)为大约300℃以上很高，但是在大约200℃附近存在从低温侧的强介电相向高温侧的反强介电相相转变的第二次相转变。因此，在第二次相转变温度以上时，由于去极化因此存在不能对应回流等的问题。

另一方面，在铌酸钾/钠/锂(K_xNa_yLi_1-x-y)NbO₃中单独导入(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃时，具有200℃以上的高居里温度，同时，有使压电g₃₃常数增大的效果，但是在-40～150℃的范围中存在第二次相转变。因此，限制了可以使用的温度范围，仅适用于被极大限定的用途中。因此，存在在历来使用的例如压电传感器等的零部件的置换中不能对应的问题。