[发明专利]压电陶瓷组合物和使用该压电陶瓷组合物的压电元件

说明书

本发明涉及压电陶瓷组合物以及使用该压电陶瓷组合物的压电元件

过去已知含有钛酸铅(PbTiO₃)的压电陶瓷组合物。由于含有钛酸铅的压电陶瓷组合物的介电常数低并且粒径小，因此它适用于高频范围。另外，它具有优良的特性，例如由于大的压电各向异性而具有抑制次共振的能力、由于高的居里(Curie)点而具有高温使用耐久性等。因此，在用于高频范围的滤波器、振荡器等领域中需要使用含钛酸铅的压电陶瓷。但是，含钛酸铅的压电陶瓷具有缺点，如由于难以烧结和难以极化，因此难以获得具有高机械强度的密实的烧结压块。为了解决这个问题，业已使用了例如含有用La部分取代PbTiO₃中的Pb和加入Mn化合物(如MnCO₃)等获得的钛酸铅的压电陶瓷组合物。这种压电陶瓷具有良好的烧结性能和能在高温下在高电场中极化处理等特性。

但是，问题在于这种压电陶瓷的谐振频率的温度系数差，因此当将其用作滤波器或振荡器时，其传输频率或谐振频率随温度而发生很大变化。因此，难以将含钛酸铅的陶瓷用于需要高精度的滤波器或振荡器。

因此，本发明的一个目的是提供一种含钛酸铅的压电陶瓷组合物，它的谐振频率具有优良的温度稳定性，适用于滤波器和振荡器，以及提供一种使用该压电陶瓷组合物的压电元件。

为了达到上述目的，本发明压电陶瓷组合物可用下列通式表示：Pb_1-1.5xNd_x[(In_1/2Nb_1/2)_yTi_1-y]O₃，其特征在于在组成满足0.02≤x≤0.16和0.15≤y≤0.50的上述主要组分中含有按MnCO₃计不少于0.1重量％但不超过3.0重量％的Mn作为次要组分。根据上面的配方，可获得具有良好谐振频率温度系数的压电陶瓷组合物。另外，使用具有上述配方的压电陶瓷组合物的压电元件可抑制由温度造成的传输频率、谐振频率等的变化。

在本文中将用Nd代替Pb的量x设定为0.02≤x≤0.16，因为如果x＜0.02，则陶瓷的烧结性能不好并且谐振频率的温度系数的改进效果很小，如果x＞0.16，则居里温度急剧恶化，在高温下不能耐久。y的范围设定在0.15≤y≤0.50，因为如果y＜0.15，则谐振频率的温度系数差，如果y＞0.50，则居里温度急剧恶化，在高温下不能耐久。按MnCO₃计作为次要组分的Mn的量较好不少于0.1重量％，但不超过3.0重量％。这是因为当含量小于0.1重量％时，机械品质系数Q_m太小，使之不能适合于作为振荡器、滤波器等。当含量超过3.0重量％时，陶瓷的绝缘性下降，不能对其进行极化处理，因此不能作为压电陶瓷。

图1是本发明压电陶瓷元件的一个实例的分解透视图。

下面将参照附图说明本发明的压电陶瓷组合物和使用该压电陶瓷组合物的压电元件的一个实例。

如图1所示，用作压电滤波器的压电元件包括压电基片1。容纳该压电基片1的绝缘容器10，和密封盖20。压电基片1具有基本矩形的形状。在压电基片1的正面装有振荡电极2a、2b，振荡电极3a、3b，在其背面装有振荡电极2c、3c。振荡电极2a、3b分别与位于压电基片1正面端部上的引导电极4a、4b电气相连。振荡电极2b、3a通过导电通道电气相连。引导电极4a、4b分别排列在基片1的端部。此外，振荡电极2c和3c通过排列在基片1背面中央的导电通道电气相连。压电基片1包括含PbTiO₃的陶瓷材料。振荡电极2a-3c和引导电极4a、4b包括Ag、Ag-Pd、Ni、Cu等。振荡电极2a、2b、2c和振荡电极3a、3b、3b使压电基片1产生厚度方向的纵向振荡。

绝缘容器10具有具有凹部10a，在该凹部10a的两端均具有槽口11。在凹部10a的底面中央具有基底12。压电基片1顺槽口11使其长侧面方向水平地容纳入凹部，支承在槽口11和基底12上而不与凹部10a的底面接触。