[發明專利]壓電陶瓷

無效

• 申請號: 01102480.1
• 申請日: 2001-02-06
• 公開（公告）號: CN1368739A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發明（設計）人: 高瀨雅紀;大林和重
• 申請（專利權）人: 日本特殊陶業株式會社
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/468
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王維玉,王達佐

本發明涉及壓電陶瓷。更詳細地說，涉及不含鉛、可得到大的壓電應變常數，進而對壓電應變常數的溫度依存性小的壓電陶瓷。本發明的壓電陶瓷可作為振子、激勵器、傳感器、過濾器等壓電器件使用。

在此之前批量生產的壓電陶瓷，以PT(鈦酸鉛)、PZT(鈦酸鋯酸鉛)等為代表的含有鉛和/或氧化鉛的居多。可是，在這些鉛系壓電陶瓷的燒成中難免產生氧化鉛等的揮發。為了處理鉛及鉛化合物對于環境影響所花的費用或成本變大。為此迫切希望實現不含鉛的非鉛系壓電陶瓷。目前，作為此非鉛系壓電陶瓷，引人注目的是(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃(以下，稱為“BNT”。)及鉍層狀化合物。可是若這些材料與含鉛的壓電陶瓷比較，存在著壓電應變常數小、對于施加了負荷的電壓的應變或對于負荷應力的產生電荷小的問題。為此，作為振子等的能動元件使用是困難的。

特開平4-60073號公報列舉了將此BNT作為端部成分的壓電陶瓷。在此公報中公開了作為非鉛系壓電陶瓷的新的組成。可是，作為壓電應變常數公開的最高值不過是99×10^-12C/N。另外，雖然涉及到壓電應變常數對溫度的依存性，但為了得到在廣的溫度范圍的穩定性能，必須使壓電應變常數的溫度系數盡可能接近0。

本發明就是要解決上述的課題的，其目的在于，提供在非鉛系壓電陶瓷中具有大的壓電應變常數的壓電陶瓷。其目的還在于，提供具有大的壓電應變常數且對溫度依存性低的壓電陶瓷。

本發明的第1方面的壓電陶瓷，含有Ba、Bi、Na、Ti及O，其特征是摩爾比滿足0.990＜Bi/Na≤1.01，且Ba/Bi＝2x/(a-x)(其中0.99≤a≤1.01；0＜x＜a)。

上述Bi/Na及上述Ba/Bi在上述范圍外壓電常數容易變小。

本發明的第2方面壓電陶瓷，優選的是用組合式xBaTiO₃-(a-x)(Bi_bNa_c)TiO₃表示的。

即本發明第2方面的壓電陶瓷是固溶物，優選的是鈣鈦礦型結構，但也可以是以鈣鈦礦相作為主結晶相的結構。即在不影響壓電特性的范圍內也可與其他的結晶相混合存在。另外，上述的組合式中的b及c是0.990＜b/c≤1.01。

進而，按本發明的第3方面，優選的是0.05≤x≤0.5。x值不足0.05時或大于0.5時，壓電應變常數容易降低。可以認為這是由于此下限位于變晶相界限x＝0.05～0.06附近。因此，對于不足此值時，壓電應變常數急劇下降，難以得到大的(170×10^-12C/N以上)壓電應變常數。

此x優選的是0.1≤x≤0.5；更優選的是0.2≤x≤0.5。只要在此范圍內，就可以得到特別大的壓電應變常數。進而，除了在此范圍可得到大的壓電應變常數之外，也可將其壓電應變常數對溫度依存性抑制到很小。此x的范圍表示比起上述變晶相界限，鈦酸鋇是多固溶的組成。

x只要在上述優選的范圍內，按本發明的第4方面，可得到按照EMAS-6100(電子材料工業會的標準規格)測定的、溫度為20℃的壓電應變常數d₃₃^20℃是100×10^-12C/N以上(通常是170×10^-12C/N以下；優選的是100×10^-12～160×10^-12C/N、更優選的是110×10^-12～160×10^-12C/N，且由上述的d₃₃^20℃和溫度為80℃的壓電應變常數d₃₃^80℃，可以得到按照上述通式(1)算出的壓電應變常數的溫度系數d₃₃t是0.15％/℃以下(通常是0.05％/℃以上；優選的是0.08～0.12％/℃；更優選的是0.08～0.11％/℃)的優良的壓電陶瓷。