[發明專利]壓電陶瓷組合物和使用它的壓電器件

無效

• 申請號: 00126206.8
• 申請日: 2000-08-25
• 公開（公告）號: CN1286476A
• 公開（公告）日: 2001-03-07
• 發明（設計）人: 澤田拓也;木村雅彥;安藤陽;林宏一
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/01;H01G4/12;H01L41/187;H03H9/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 周承澤

本發明涉及壓電陶瓷組合物以及使用該組合物的壓電陶瓷器件。具體而言，本發明涉及可用作壓電陶瓷濾波器、壓電陶瓷振蕩器、壓電陶瓷諧振器以及其它壓電陶瓷器件的壓電陶瓷組合物，還涉及使用該種組合物的壓電陶瓷器件。

主要包含鈦鋯酸鉛(Pb(Ti_xZr_1-x)O₃)或鈦酸鉛(PbTiO₃)的壓電陶瓷組合物廣泛地用于壓電陶瓷濾波器、壓電陶瓷振蕩器、壓電陶瓷諧振器以及其它壓電陶瓷器件。然而，這類主要包含鈦鋯酸鉛或鈦酸鉛的壓電陶瓷組合物，不可避免地含有大量鉛組分，氧化鉛在制備步驟中會由于蒸發而影響所制器件性能的均勻性。為避免由于制備過程中氧化鉛的蒸發導致所制器件性能的不均勻性，優選采用不含或只含少量鉛的壓電陶瓷組合物。

與此相反，主要包含SrBi₂Nb₂O₉或其它層狀鉍化合物的壓電陶瓷組合物，其組成中不含氧化鉛，不會引起上述問題。

然而，當使用主要包含SrBi₂Nb₂O₉或其它層狀鉍化合物的這類壓電陶瓷組合物制造壓電陶瓷濾波器或壓電陶瓷振蕩器時，與含鈦鋯酸鉛或鈦酸鉛的常規組合物相比，制成的壓電陶瓷濾波器或振蕩器，其諧振頻率隨溫度的變化較大，迄今未能廣泛應用。

因此，本發明的一個主要目的是提供主要包含SrBi₂Nb₂O₉的壓電陶瓷組合物，其在-20℃至80℃范圍內的諧振頻率溫度依賴因子frTc有所改善，如下式所示，它可用作壓電陶瓷裝置，尤其是壓電陶瓷振蕩器，本發明還提供使用該組合物的壓電陶瓷器件。

???????????????frTc=(fr(max)-fr(min))/(fr(20℃)×100)其中，fr(max)是-20至80℃范圍內的最大諧振頻率；fr(min)是-20至80℃范圍內的最小諧振頻率；fr(20℃)是20℃的諧振頻率。

第一方面，本發明提供一種壓電陶瓷組合物，主要包含由式SrBi₂Nb₂O₉表示的組分，并包含至少一種除構成主要組分的Bi之外的其它三價金屬，其比例相對于主組分中1摩爾的Bi，為大于0但等于或小于0.15摩爾。

本發明的壓電陶瓷組合物可主要包含例如，式(Sr_1-xM_x)Bi₂Nb₂O₉的組分，其中M是除構成主組分的Bi之外的三價金屬元素，x為大于0但等于或小于0.3。

本發明的壓電陶瓷組合物可主要包含例如，式(Sr_1-xM_x)Bi₂Nb₂O₉的組分，其中M是除構成主組分的Bi之外的三價金屬元素，x為大于0但等于或小于0.45。

本發明的壓電陶瓷組合物中，除Bi之外的其它三價金屬元素宜選自下列金屬元素中的至少一個，例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Er、Yb、Sc或Y。

本發明的壓電陶瓷組合物還可包含錳，按MnCO₃計，其含量大于0％(重量)但等于或小于1.0％(重量)。

第二方面，本發明提供一種壓電陶瓷器件和在壓電陶瓷上形成的電極，所述壓電陶瓷器件包括由此壓電陶瓷組合物為成分的壓電陶瓷。

本發明主要包含化合物SrBi₂Nb₂O₉的壓電陶瓷組合物，應該包含至少一種除構成主組分Bi的其它三價金屬元素，相對于1摩爾Bi，其比例大于0摩爾但等于或小于0.15摩爾。如果三價金屬元素含量超出該范圍，其機電系數kt將減小，不能獲得實用的機電系數，而且諧振頻率的溫度依賴因子將增大。

這類除Bi之外的三價金屬元素包括例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Er、Yb、Sc或Y。