(57)【要約】    【課題】基板実装後の回路からの影響を受けにくく、外部環境の変化に対しても発振周波数の変動を抑制することができ、かつ良好な発振特性を有し、しかも共振周波数の温度特性や耐熱性が良好で共振特性が小さく機械的強度にも優れた圧電磁器、及び高精度で信頼性の優れた圧電発振子等の圧電部品を実現する。    【解決手段】圧電磁器は、主成分が、ＰＺＴ等のＰｂ系圧電セラミックからなると共に、前記主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部のＡｌ２Ｏ３が含有されている。そして、圧電磁器の断面は、一辺Ｘが２５μｍの所定領域３内でのＡｌ存在比（Ａｌ凝集体の存在比率）が５０％以上の面積比率を有する複数のＡｌ偏析部２が形成されており、かつＡｌ偏析部２同士の平均離間距離Ｌは、中心間距離で１００μｍ以上である。  【選択図】図１
2007182353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が、少なくともＰｂを含有した圧電セラミックからなると共に、前記主成分１００容量部に対しＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で１０〜４０容量部含有され、
Ａｌ凝集体の存在比率であるＡｌ存在比が、２５μｍ□の領域内で５０％以上の面積比率を有する複数のＡｌ偏析部が形成され、かつ前記Ａｌ偏析部同士の平均離間距離が、中心間距離で１００μｍ以上であることを特徴とする圧電磁器。
【請求項２】
前記Ａｌ偏析部の存在比率は、断面における面積比で０．３〜１．０％であることを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。
【請求項３】
前記主成分は、Ｚｒ及びＴｉを含有したＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系化合物と、Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物及びＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物のうちの少なくともいずれか一方とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧電磁器。
【請求項４】
圧電磁器の両主面に電極が形成された圧電部品において、
前記圧電磁器が、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電磁器で形成されていることを特徴とする圧電部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電磁器、及び圧電部品に関し、より詳しくはＰｂを含有した圧電セラミックを主成分とする圧電磁器、及び狭帯域のフィルタ用に使用される圧電セラミック発振子等の圧電部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電セラミック発振子では、温度変化やリフロー処理などの熱衝撃等、外部環境の変化に対して発振周波数の変動を小さくし、高精度化することが求められている。
【０００３】
そして、例えば、特許文献１には、Ｐｂα{（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）ｘＺｒｙＴｉｚ}Ｏ３（ただし、１．００≦α≦１．０５、０．０７≦ｘ≦０．２８、０．４２≦ｙ≦０．６２、０．１８≦ｚ≦０．４５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される主成分１００重量部にＭｎ３Ｏ４を０．３〜０．８重量部添加した圧電磁器組成物が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、上記組成を具備することにより、厚みすべりモード共振を利用したフィルタ、発振子に適した、耐熱性に優れ、熱衝撃負荷後の共振周波数変化が極めて小さく、温度サイクルによる共振周波数変化が小さい圧電磁器組成物を得ることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、少なくともＰｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ及びＡｌを含み、一般式：（Ｐｂａ Ｓｒｂ ）（ＺｒｃＴｉｄ Ｍｎｅ Ｎｂｆ ）Ｏ３（０．９３≦ａ≦１．０１、０．０１≦ｂ≦０．０４、０．３７≦ｃ≦０．４７、０．４８≦ｄ≦０．５８、０．０１０５≦ｅ≦０．０６、０．０２≦ｆ≦０．０６、及び１．０５≦２ｅ／ｆ≦２の各条件を満たす組成を有する主成分を含むと共に、副成分として、前記主成分に対して０．００３重量％以上０．１重量％以下のＳｉＯ2 および０．００３重量％以上０．１重量％以下のＡｌ2 Ｏ3 を含む圧電磁器材料が提案されている。
【０００６】
特許文献２は、上記組成を具備することにより、電気機械結合係数ｋが小さく、共振抵抗Ｚｒが小さく、かつ共振周波数の温度依存性の小さい圧電磁器材料を得ることができる。
【０００７】
さらに、特許文献３には、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3)ＡＴｉＢＺｒＣＯ３（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１モル）とＭｎＯ２から成る基本組成にＡｌ２Ｏ３を含有させ、仮焼後本焼成前の粉砕された平均粒子径を１μｍ以下とする圧電磁器材料の製造方法が提案されている。
【０００８】
特許文献３は、上記基本組成にＡｌ２Ｏ３を含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３が基本組成の結晶粒界に析出して結晶の粒成長が抑制され、これにより結晶粒度が揃い、機械的強度の向上を図ることができると共に、電気的特性のバラツキを抑制することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０３６７４号公報
【特許文献２】特開２０００−３２７４１９号公報
【特許文献３】特開平８−１９８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１は、温度変化や熱衝撃に対しては発振周波数の変動を或る程度抑制できるものの、共振子としての帯域が広いため、基板実装後に回路からの影響を受けやすく、発振周波数の変動を十分に抑制することができないという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２には、圧電磁器材料（圧電セラミック）中にＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を所定量含有させることにより電気機械結合係数ｋを小さくできることについての示唆があり、これにより共振器の帯域を狭くして基板実装後の回路の影響を受け難くすることを可能としている。
【００１２】
しかしながら、特許文献２では、電気機械結合係数ｋの低下が不十分であった。
【００１３】
一般に、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」という。）を主成分とするＰＺＴ系圧電磁器材料は正方晶の比率が高いため、電気機械結合係数ｋが小さくなると、共振点―反共振点間における位相角の最大値（以下、「最大位相」という。）θmaxが低下して発振特性が悪化し、さらには共振周波数の温度変化率も悪化すると考えられている。また、共振抵抗Ｚｒも高いという問題があった。
【００１４】
すなわち、特許文献２は、電気機械結合係数ｋを小さくすることを意図しているものの十分に小さくすることができず、しかも共振抵抗Ｚｒが高いことから、最大位相θmaxが低下して発振特性の悪化を招くおそれがあると考えられる。
【００１５】
しかも、特許文献２では、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃが大きく、このため高精度で信頼性の優れた圧電セラミック発振子を得ることができないという問題もあった。
【００１６】
また、特許文献３は、基本組成にＡｌ２Ｏ３を含有させることにより、電気的特性のバラツキを抑制することができ、また、Ａｌ２Ｏ３の含有量を増量することによって電気機械結合係数ｋが小さくなっているが、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２．５重量％を超えると抗折強度が低下して機械的強度の劣化を招くとされている。また、発振特性の指標となる最大位相θmax及び共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃについては何ら触れられておらず、したがって特許文献３の圧電磁器材料を使用しても高精度で信頼性の優れた圧電セラミック発振子を得ることは困難であると考えられる。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、基板実装後の回路からの影響を受けにくく、外部環境の変化に対しても発振周波数の変動を抑制することができ、かつ良好な発振特性を有し、しかも共振周波数の温度特性や耐熱性が良好で共振抵抗も小さく機械的強度にも優れた圧電磁器、及び該圧電磁器を使用して製造することにより高精度で信頼性の優れた圧電セラミック発振子等の圧電部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述したように圧電セラミック発振子では、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し発振周波数の変動を抑制するのが望まれており、そのためには電気機械結合係数を小さくする必要がある。また、良好な発振特性を得るためには最大位相θmaxの大きいことが要求される。
【００１９】
しかしながら、〔発明が解決しようとする課題〕の項でも述べた理由から、ＰＺＴ系圧電セラミックでは、一般に電気機械結合係数が小さくなると最大位相θmaxも低下すると考えられており、また、特許文献３にも記載されているように、Ａｌ２Ｏ３を添加した場合であっても、単に増量しただけでは抗折強度τが低下し、機械的強度の劣化を招く。
【００２０】
しかるに、本発明者らが鋭意研究を行ったところ、ＰＺＴ系圧電セラミックを主成分とする場合であっても、大量のＡｌ２Ｏ３を前記主成分に添加することによってＡｌ２Ｏ３粒子の凝集体を生成し、該凝集体を主成分粒子の結晶粒内、結晶粒界又は三重点に析出させてＡｌ偏析部を形成し、かつ該Ａｌ偏析部を圧電磁器中に分散させることにより、最大位相θmaxの低下を招くことなく、電気機械結合係数ｋを小さくすることができるという知見を得た。
【００２１】
また、圧電磁器をこのような形態とすることにより、共振周波数の温度変化率を小さくすることができ、しかも耐熱性にも優れ、共振抵抗Ｚｒも小さくすることができ、さらに抗折強度τも大きく周波数定数も高い圧電磁器を得ることができるという知見も得た。
【００２２】
具体的には、Ｐｂ系圧電セラミックからなる主成分１００容量部に対し、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜４０容量部となるように配合し、十分に長時間湿式で粉砕処理等を行い、その後焼成処理を行うことにより、Ａｌ凝集体の存在比率（以下、「Ａｌ存在比」という。）が２５μｍ□の領域内で５０％以上を占める複数のＡｌ偏析部を形成することができ、しかもＡｌ偏析部同士の平均離間距離が、中心間距離で１００μｍ以上となるように、Ａｌ偏析部を圧電磁器中に分散させることができる。そして、このようにすることにより最大位相θmaxの低下を招くことなく、電気機械結合係数ｋを小さくすることができ、共振抵抗Ｚｒも小さく、共振周波数の温度変化率も小さく、耐熱性にも優れ、しかも機械的強度の優れた圧電磁器を得ることができるという知見を得た。
【００２３】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る圧電磁器は、主成分が、少なくともＰｂを含有した圧電セラミックからなると共に、前記主成分１００容量部に対しＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で１０〜４０容量部含有され、  Ａｌ凝集体の存在比率であるＡｌ存在比が、２５μｍ□の領域内で５０％以上の面積比率を有する複数のＡｌ偏析部が形成され、かつ前記Ａｌ偏析部同士の平均離間距離は、中心間距離で１００μｍ以上であることを特徴としている。
【００２４】
また、このような圧電磁器の断面を観察したところ、Ａｌ偏析部は面積比で０．３〜１．０％の割合で圧電磁器中に分散していることが分かった。
【００２５】
すなわち、本発明の圧電磁器は、前記Ａｌ偏析部の存在比率が、断面における面積比で０．３〜１．０％であることを特徴としている。
【００２６】
また、大量のＡｌ２Ｏ３を含有させた場合に焼結性の低下を招くおそれがあるが、斯かる焼結不足を招かないという観点からは、主成分として、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）O３系化合物と、Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物及びＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物のうちの少なくともいずれか一方とを含むのが好ましい。
【００２７】
すなわち、本発明の圧電磁器は、主成分として、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）O３系化合物と、Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物及びＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物のうちの少なくともいずれか一方とを含むことを特徴としている。
【００２８】
また、本発明に係る圧電部品は、圧電磁器の両主面に電極が形成された圧電部品において、前記圧電磁器が、上記記載の圧電磁器で形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の圧電磁器によれば、主成分が、少なくともＰｂを含有した圧電セラミックからなると共に、前記主成分１００容量部に対しＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で１０〜４０容量部含有され、Ａｌ存在比が、２５μｍ□の領域内で５０％以上の面積比率を有する複数のＡｌ偏析部が形成され、かつ前記Ａｌ偏析部同士の平均離間距離が、中心間距離で１００μｍ以上であるので、電気機械結合係数ｋを小さくすることができ、したがって温度変化や熱衝撃のみならず、基板実装後の回路からの影響も受け難く、これら外部環境に起因した発振周波数の変動を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明のような構造を有することで、たとえ電気機械結合係数ｋが急激に小さくなっても、最大位相θmaxの低下を極力防ぐことができることを見出した。これにより、発振特性の悪化を招くこともなく、低電圧でも安定した発振が可能となる。さらに、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃが小さいことから安定した共振周波数を確保することができ、耐熱性にも優れていることからリフロー処理で加熱されても素子が損傷するのを回避することができる。また、機械的強度の指標となる抗折強度τも大きいことから機械的強度にも優れ、素子の薄型化や高周波化が可能な圧電磁器を実現することができる。
【００３１】
具体的には、電気機械結合係数ｋ15が４０％以下であっても、最大位相θmaxが余り低下せずに８７．９°以上を確保することができ、共振周波数ｆｒの温度変化率が−３０〜＋３０ppm／℃、耐熱性の指標となる反共振周波数ｆａの変化率が−０．１０〜＋０．１０％、機械的強度の指標となる抗折強度τが１８０ＭＰａ以上であって共振抵抗Ｚｒが３．９Ω以下の圧電磁器を得ることができる。
【００３２】
また、前記Ａｌ偏析部の存在比率を、圧電磁器焼結体の断面における面積比で０．３〜１．０％の割合でＡｌ偏析部を分散せることにより、上述した作用効果を奏することができる。
【００３３】
また、前記主成分が、Ｚｒ及びＴｉを含有したＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系化合物とＰｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物及びＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３系化合物のうちの少なくともいずれか一方とを含むので、大量のＡｌ２Ｏ３を含有させても焼結不足を招くこともなく良好な機械的強度を有する圧電磁器を得ることができる。
【００３４】
また、本発明に係る圧電部品は、圧電磁器の両主面に電極が形成された圧電部品において、前記圧電磁器が、上記記載の圧電磁器で形成されているので、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響を受けることなく発振周波数の変動を抑制することができ、良好な発振特性を有し、しかも共振周波数の温度特性や耐熱性も良好であり、機械的強度にも優れた高精度かつ信頼性の優れた圧電発振子等の圧電部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００３６】
図１は本発明に係る圧電磁器の一実施の形態を模式的に示した断面図である。
【００３７】
本発明の圧電磁器は、主成分１がＰＺＴ等のＰｂ系圧電セラミックからなり、前記主成分１００容量部に対し、Ａｌ２Ｏ３が１０〜４０容量部含有されており、大部分のＡｌ２Ｏ３は主成分１と固溶せず、Ａｌ２Ｏ３粒子同士が主成分１の結晶粒内、結晶粒界又は三重点に析出し、凝集体を生成してＡｌ偏析部２を形成している。
【００３８】
ここで、本発明で定義するＡｌ偏析部２とは、所定領域３（例えば、一辺がＸの正方形領域）においてＡｌ２Ｏ３粒子の凝集体の存在比率、すなわちＡｌ存在比が面積比率で５０％以上を占める領域をいう。具体的には、本実施の形態では、一辺Ｘが２５μｍである２５μｍ□を所定領域３とし、斯かる所定領域３内でＡｌ存在比が面積比率で５０％以上の領域をＡｌ偏析部２としている。
【００３９】
したがって、Ａｌ２Ｏ３粒子の凝集体が主成分１の結晶粒内、結晶粒界や三重点に析出していても、所定領域３内でのＡｌ２Ｏ３粒子の凝集体が面積比率で５０％未満の場合は、本発明で定義するＡｌ偏析部２を形成しないこととなる。
【００４０】
そして、前記Ａｌ偏析部２は、その存在比率が、圧電磁器の断面における面積比で０．３〜１．０％となるように圧電磁器中に分散されており、Ａｌ偏析部２同士の平均離間距離Ｌは、Ａｌ偏析部２の最長辺を直径とした時の中心間距離（重心）で、１００μｍ以上となるように形成されている。すなわち、Ａｌ偏析部２同士は互いに過度に近接しないように適度な平均離間距離Ｌを有して圧電磁器上に略均一に分散されている。
【００４１】
尚、凝集体としてのＡｌ偏析物２の平均離間距離Ｌの上限は約２５０μｍが好ましい。
【００４２】
ここで、Ａｌの含有量を上述のように限定したのは以下の理由による。
【００４３】
Ａｌの含有量が主成分１００容量部に対し１０容量部未満の場合は、Ａｌの含有量が少なく、上述した形態のＡｌ偏析部２を形成することができず、このため電気機械結合係数ｋも小さくできず、また、抗折強度τの低下を招く。
【００４４】
一方、Ａｌの含有量が主成分１００容量部に対し４０容量部を超えると、Ａｌ偏析部２の圧電磁器に占める比率が多くなり過ぎて最大位相θmaxの低下を招く。
【００４５】
このような理由から本圧電磁器では、主成分１００容量部に対し、Ａｌ２Ｏ３を１０〜４０容量部含有させている。そして好ましくは主成分１００容量部に対しＡｌ２Ｏ３を２０〜４０容量部とするのが望ましく、これにより電気機械結合係数ｋが３５％以下であり、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃが２０ｐｐｍ／℃以下と小さいながらも、最大位相θmaxがほとんど低下しない圧電磁器を得ることができる。
【００４６】
このように本実施の形態では、Ｐｂ系圧電セラミックからなる主成分１００容量部に対し、Ａｌ２Ｏ３を１０〜４０容量部含有させ、Ａｌ存在比が２５μｍ□の領域内で５０％以上の面積比率を有する複数のＡｌ偏析部を形成し、かつ、Ａｌ偏析部２同士の平均離間距離Ｌは１００μｍ以上となるように分散させることにより、最大位相θmaxの低下を招くことなく電気機械結合係数ｋを小さくすることができ、したがって基板実装後にも回路からの影響を受けることがなく発振周波数の変動を抑制することができ、また良好な発振特性を有することとなって圧電部品の高精度化を実現することが可能となる。
【００４７】
また、上述のように電気機械結合係数ｋを小さくすることができるにも拘わらず、最大位相θmaxの低下を抑制することができるのは、大量のＡｌ２Ｏ３粒子の凝集体であるＡｌ偏析部２が近接しないように均一に分散させることによって誘電損失tanδを小さくすることができるためと考えられる。
【００４８】
すなわち、誘電損失tanδが小さいとＱmax値（＝１／tanδ）が大きくなるが、Ｑmax値が大きくなると発振性が安定し、低電圧で安定した駆動が可能となる。
【００４９】
したがって、Ａｌ偏析部２同士が過度に近接しないように均一に分散させることによって、誘電損失tanδを小さくすることができ、これにより最大位相θmaxが低下するのを回避できるものと思われる。
【００５０】
さらに、本発明では、上述したように均一分散されたＡｌ偏析部２を形成することにより、良好な共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃを得ることができ、しかも耐熱性の劣化をも防ぐことができる。これは、Ａｌ２Ｏ３粒子の凝集体が、主成分である圧電セラミックと殆ど固溶せずに大部分が結晶粒内、結晶粒界、或いは三重点に析出するため、主成分粒子の結晶構造に影響を与えないためと考えられる。
【００５１】
また、本発明では、上述したように主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部という大量のＡｌ２Ｏ３を含有させながらもＡｌ偏析部２を圧電磁器中に分散させた構成とすることにより、クラック等も生じず、大きな抗折強度τを有し、しかも周波数定数も高く、機械的強度が良好で薄型化を図ることができ、素子の高周波化が可能な圧電磁器を得ることができる。
【００５２】
尚、大量のＡｌ２Ｏ３を圧電磁器に含有させると焼結性の低下を招くおそれがあることから、主成分となる圧電セラミック中には、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｗ等を含有させるのも好ましく、例えば、第３成分として、Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３やＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３をＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）に固溶させるのも好ましい。
【００５３】
図２は上記圧電磁器を使用して製造された圧電部品としての圧電セラミック発振子の一実施の形態を示す断面図である。
【００５４】
該圧電セラミック発振子は、上記圧電磁器と、該圧電磁器の一方の端部が表面露出する形態で前記圧電磁器の両主面に形成された対向電極５ａ、５ｂとからなり、矢印Ａ方向に分極処理がなされ、厚みすべりモードで駆動するように構成されている。
【００５５】
次に、上記圧電セラミック発振子の製造方法を説明する。
【００５６】
まず、圧電セラミック素原料としてＰｂＯ等の鉛化合物、ＺｒＯ２等のジルコニウム化合物、ＴｉＯ２等のチタン化合物、及び必要に応じてＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｉＯ、ＳｉＯ２等の遷移金属系化合物を用意する。
【００５７】
そして、主成分となる圧電セラミックが、所定組成となるように前記圧電セラミック素原料を秤量する。
【００５８】
次いで、非圧電セラミック素原料であるＡｌ２Ｏ３を用意し、前記圧電セラミック１００容量部に対しＡｌ２Ｏ３が１０〜４０容量部となるようにＡｌ２Ｏ３を秤量する。
【００５９】
次に、これら秤量物を、例えば、直径１〜３ｍｍのＰＳＺボール（Partially Stabilized Zirconia；部分安定化ジルコニア）等の小径の粉砕媒体及び純水と共にボールミルに投入して十分に長時間（例えば２４〜７２時間）湿式で混合粉砕し、この混合物に（例えば８００〜９５０℃）の仮焼処理を施して仮焼粉末を作製する。
【００６０】
次いで、この仮焼粉末に分散剤や粉砕媒体及び純水と共にボールミルに投入し、長時間（例えば、６〜２０時間）湿式で十分に混合、粉砕し、セラミック原料を作製する。
【００６１】
このように本発明ではＰｂ系圧電セラミックである主成分１００容量部に対してＡｌ２Ｏ３を１０〜４０容量部添加し、小径の粉砕媒体と共に長時間粉砕することにより、上述したような中心間距離で１００μｍ以上の平均離間距離Ｌを有するＡｌ偏析部２を形成することが可能となる。
【００６２】
そしてこの後、このセラミック原料を乾燥させた後、造粒処理を施して粉末状とし、その後プレス加工を施して所定寸法のセラミック成形体を作製し、その後、焼成温度１１００〜１２００℃で所定時間焼成処理を行い、これにより所望の圧電磁器が作製される。
【００６３】
尚、前記焼成処理は、焼成して得られる焼結体の密度が収束する温度を１１００〜１２００℃の間で適切に選定し、これを最適焼成温度として焼成するのが好ましい。
【００６４】
次に、この圧電磁器の主面及び側面を研磨した後、スパッタリング法等を使用して両主面に対向電極を形成し、その後所定温度に調整されたシリコンオイル中で所定の電界を所定時間負荷して分極し、次いで所定温度（例えば、１５０〜２８０℃）で熱エージング処理を施し、これにより圧電発振子が製造される。
【００６５】
このように本実施の形態では、圧電セラミック１００容量部に対しＡｌ２Ｏ３を１０〜４０容量部添加し、小径の粉砕媒体と共に十分に長時間湿式で混合・粉砕した後、焼成処理を行うことにより、平均離間距離Ｌが１００μｍ以上のＡｌ偏析部２を形成しているので、上述したように発振周波数の変動が小さく、発振特性に優れ、共振周波数の温度変化率も小さく、耐熱性が良好で機械的強度の優れた圧電発振子を容易に得ることができる。
【００６６】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、Ａｌ２Ｏ３を圧電セラミック素原料と共に、湿式で混合粉砕した後、仮焼処理を行っているが、仮焼後にＡｌ２Ｏ３を主成分である圧電セラミックに添加し、混合粉砕処理してもよい。
【００６７】
次に、本発明の実施例及び比較例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００６８】
まず、セラミック素原料としてＰｂＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、及びＡｌ２Ｏ３を用意した。
【００６９】
そして、主成分となる圧電セラミックの基本組成が、Ｐｂ0.99{（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）0.07Ｚｒ0.42Ｔｉ0.51}Ｏ３となるようにＰｂＯ、ＭｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２を秤量し、さらに、前記基本組成１００重量部に対しＭｎＯが０．１重量部、及びＳｉＯ２が０．０４５重量部含有するようにＭｎＯ及びＳｉＯ２を秤量した。次いで、圧電セラミック（主成分）１００容量部に対し０〜４２容量部となるようにＡｌ２Ｏ３を秤量した。
【００７０】
次に、これら秤量物を粉砕媒体としての直径３ｍｍのＰＳＺボール及び純水と共にボールミルに投入して４８時間湿式で混合粉砕し、この混合物を温度８５０℃で４時間仮焼し、仮焼粉末を得た。
【００７１】
次いで、この仮焼粉末に分散剤としてのポリビニルアルコール、ＰＳＺボール及び純水と共にボールミルに投入し、１５時間湿式で混合、粉砕し、セラミック原料を得た。
【００７２】
次に、このセラミック原料を乾燥させ後、造粒処理を施して粉末状とし、その後プレス加工を施して所定寸法のセラミック成形体を作製し、その後、温度１１００〜１２００℃の間での最適焼成温度で３時間焼成処理を行い、縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み７ｍｍからなる試料番号１〜８の圧電磁器を得た。
【００７３】
また、原料粉末の粉砕媒体として直径５ｍｍのＰＳＺボールを用い、２４時間湿式混合粉砕を行った以外は試料５と同一の製造方法で試料番号９の圧電磁器を作製した。
【００７４】
次に、試料番号１〜９の各々について、日本電子社製：ＪＸＡ８８００Ｒを使用し、ＷＤＸ（Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy；波長分散型Ｘ線分光法）により、以下の分析条件で各試料を分析し、２５μｍ□の領域内でのＡｌ２Ｏ３粒子の凝集体の存在比（Ａｌ存在比）を算出した。
【００７５】
〔分析条件〕
加速電圧：１５ｋＶ
照射電流：１００ｎＡ
ピクセル数（画素数）：２５６×２５６
ピクセルサイズ（１画素の大きさ）：０．１μｍ
１つの画素での取り込み時間：５０ｍｓ
深さ方向の分析領域：約１〜２μｍ
また、上記のようにして規定したＡｌ存在比が５０％を越えたものをＡｌ偏析物と定義し、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope;走査型電子顕微鏡）を使用し、２０ｋＶの加速電圧を試料に印加した状態で写真撮影を行い、画像解析し、圧電磁器中のＡｌ偏析物の存在比（Ａｌ偏析物存在比）を求めた。
【００７６】
同様にＳＥＭを使用して２０ｋＶの加速電圧を試料に印加した状態で写真撮影を行い、画像解析し、Ａｌ偏析部の中心間距離（重心）を測定し、Ａｌ偏析部同士の離間距離の平均値、すなわち平均離間距離を求めた。
【００７７】
表１は試料番号１〜９のＡｌ２Ｏ３含有量、２５μｍ□の領域内でのＡｌ存在比、Ａｌ偏析部存在比、及び前記平均離間距離を示している。
【００７８】
【表１】
2007182353.tif 000003
【００７９】
試料番号１は、圧電磁器中にＡｌ２Ｏ３が全く含まれていない試料であり、特性については後述する。
【００８０】
試料番号２は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し２容量部と少なく、Ａｌ２Ｏ３粒子同士の凝集は少なく、Ａｌ存在比が１．９％と低く、本発明で定義するＡｌ偏析部を形成することができなかった。
【００８１】
試料番号３も、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し６容量部と少なく、Ａｌ２Ｏ３粒子同士の凝集は少なく、Ａｌ存在比も８．３％と低く、Ａｌ偏析部を形成することができなかった。
【００８２】
試料番号８は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し４２容量部と多すぎるため、Ａｌ偏析物存在比が１．２１％となって１．０％を超えており、Ａｌ偏析部同士の平均離間距離が８１μｍと小さく、１００μｍ未満になることが分かった。
【００８３】
試料番号９は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し２０容量部ではあるが、原料粉末の粉砕媒体として直径が５ｍｍの大きなＰＳＺボールを使用しており、しかも湿式粉砕時間も２４時間と短いため、Ａｌ存在比が９．３％と低く、本発明でいうＡｌ偏析部を形成することがなかった。
【００８４】
これに対し試料番号４〜７は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部であり、Ａｌ存在比は５０％以上、Ａｌ偏析部存在比は０．３２〜０．９１％、Ａｌ偏析部同士の平均離間距離は１０６〜２０８μｍとなって１００μｍ以上となることが確認された。
【００８５】
図３は、Ａｌ２Ｏ３の含有量（容量部）とＡｌ存在比との関係をプロットした図である。
【００８６】
この図３から明らかなように同じ製造条件であればＡｌ２Ｏ３の含有量が主成分である圧電セラミック１００容量部に対し１０容量部以上になると、Ａｌ存在比が５０％以上になることが分かる。
【００８７】
図４は試料番号３のＳＥＭ写真であり、図４（ａ）は倍率１０００倍で撮影した図であり、図４（ｂ）は要部を倍率１００００倍に拡大して撮影した図である。
【００８８】
試料番号３は、Ａｌ含有量が主成分１００容量部に対し６容量部と少ないため、図４（ｂ）に示すようにＡｌ２Ｏ３は凝集せずに粒子の状態で結晶粒界に析出し、しかも図４（ａ）に示すように粒子の状態で点在している。
【００８９】
一方、図５は試料番号６のＳＥＭ写真であり、図５（ａ）は倍率１０００倍で撮影した図であり、図５（ｂ）は要部を倍率１００００倍に拡大して撮影した図である。
【００９０】
試料番号６は、Ａｌ含有量が主成分１００容量部に対し３０容量部と多いため、図５（ｂ）に示すように、多量の微粉状のＡｌ２Ｏ３粒子が互いに凝集してＡｌ偏析部を形成し、該Ａｌ偏析部が結晶粒界に析出し、しかも、Ａｌ偏析部の状態で均一に分散していることが分かる。
【００９１】
次に、上記試料番号１〜９の圧電磁器の各側面を研磨した後、スパッタリング法を使用して両主面に対向電極を形成し、その後シリコンオイル中で電界：３．０ｋＶ／ｍｍ、処理温度：１００℃、処理時間：３０分の条件で分極処理を施し、次いで温度２７０℃に調整されたオーブンに６０分間収容し、熱エージング処理を施した。
【００９２】
次いで、この熱エージング処理された圧電磁器を切断し、縦７ｍｍ、横２ｍｍ、厚み０．２ｍｍからなる試料番号１〜９の厚みすべり振動モードの圧電素子を作製した。
【００９３】
次に、各試料番号１〜９の圧電素子について、インピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製ＨＰ４１９４Ａ）を使用し、電気機械結合係数ｋ15、最大位相θmax、比誘電率εr、周波数定数、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ及び共振抵抗Ｚｒを測定した。
【００９４】
電気機械結合係数ｋ15は、０．５Ｖの電圧を試料に印加したときの共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａを測定し、数式（１）に基づいて算出した。尚、電気機械結合係数ｋ15は、４０％以下のものを「良」とした。
【００９５】
【数１】
2007182353.tif 000004
【００９６】
ここで、Δｆは共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの差である。
【００９７】
また、最大位相θmaxは、０．５Ｖの電圧を試料に印加したときのインピーダンス特性を測定し、その測定結果から共振点と反共振点との間の位相角が最大となる角度を算出した。尚、最大位相θmaxは、８７．９°以上のものを「良」とした。
【００９８】
また  比誘電率εrは、静電容量を測定し、該静電容量と試料寸法とから求めた。
【００９９】
また、周波数定数は反共振周波数ｆａと圧電素子の厚みｔを乗算して求めた。
【０１００】
さらに、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃは、０．５Ｖの電圧を試料に印加して−４０℃〜＋１２５℃における共振周波数を測定し、数式（２）に基づいて求めた。尚、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃは、−３０〜＋３０ppm／℃の範囲内のものを「良」とし、共振周波数の温度特性を評価した。
【０１０１】
ｆｒ−Ｔｃ＝[（ｆｒmax−ｆｒmin）×{１２５−（−４０）}／ｆｒ20）]
×１０６        …（２）
ここで、ｆｒmaxは−４０〜＋１２５℃における共振周波数ｆｒの最大値、ｆｒminは−４０〜＋１２５℃における共振周波数ｆｒの最小値、ｆｒ20は温度２０℃における共振周波数である。
【０１０２】
また、各試料を温度２６０℃に調整されたリフロー炉に１回通過させて１時間放置し、リフロー通過前の反共振周波数ｆａ１とリフロー炉通過後１時間経過したときの反共振周波数ｆａ２とを測定し、数式（３）に基づいて反共振周波数の変化率Δｆａを算出し、耐熱性を評価した。尚、耐熱性評価は反共振周波数の変化率Δｆａが−０．１０〜＋０．１０％の範囲内のものを「良」とした。
【０１０３】
Δｆａ＝（ｆａ２−ｆａ１）／ｆａ１×１００  …（３）
また、３点曲げ試験を行って抗折強度τを測定し、機械的強度を評価した。
【０１０４】
すなわち、各試料の両端を支持し、その中央に荷重を負荷し、各試料が破壊した時の荷重を測定して抗折強度τを算出し、機械的強度を評価した。尚、機械的強度は、抗折強度τが１８０ＭＰａ以上のものを「良」とした。
【０１０５】
また、共振抵抗Ｚｒは、０．５Ｖの電圧を印加してインピーダンスアナライザを用いて測定した。
【０１０６】
表２は各測定結果を示している。
【０１０７】
【表２】
2007182353.tif 000005
【０１０８】
試料番号１は、Ａｌ２Ｏ３が全く含まれていないため（表１参照）、電気機械結合係数ｋ15が４４．３％となって４０％を超えており、したがって外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１０９】
試料番号２は、Ａｌ２Ｏ３を含有しているものの、その含有量は主成分１００容量部に対し２容量部と少なく、Ａｌ存在比が１．９％であり、Ａｌ偏析物が測定できないことから（表１参照）、電気機械結合係数ｋ15が４３．２％となって４０％を超えており、したがって試料番号１と同様、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１１０】
試料番号３も、Ａｌ２Ｏ３を含有しているものの、その含有量は主成分１００容量部に対し６容量部と少なく、Ａｌ存在比が８．３％であり、Ａｌ偏析物が測定できないことから（表１参照）、電気機械結合係数ｋ15が４１．３％となって４０％を超えており、したがって試料番号１と同様、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１１１】
試料番号８は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が主成分１００容量部に対し４２容量部と過剰であるため（表１参照）、共振抵抗Ｚｒが４．５Ωと高く、また最大位相θmaxが８７．５°と低く、発振特性の悪化を招くおそれがある。
【０１１２】
試料番号９は、Ａｌ存在比が９．３％であり、５０％未満のため、電気機械結合係数ｋ１５は低くなるものの、最大位相θmaxが４５．０°と極端に低くなり、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ、抗折強度τ、及び共振抵抗Ｚｒも悪化することが分かった。
【０１１３】
これに対し試料番号４〜７は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部と本発明範囲内であり（表１参照）、したがって電気機械結合係数ｋ15は４０．０%以下と小さくできるにも拘わらず、最大位相θmaxは８７．９°以上を確保することができ、周波数定数も高く、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃも−３０〜＋３０ppm／℃の範囲内にあり、反共振周波数の変化率も−０．１０〜＋０．１０％以内となって耐熱性も良好であり、さらに抗折強度τも１８０ＭＰａ以上となって機械的強度にも優れ、かつ共振抵抗Ｚｒも４．０Ω以下の圧電素子を得ることができることが分かった。
【０１１４】
また、試料番号５〜７から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３の含有量を主成分１００容量部に対し２０〜４０容量部とすることにより、電気機械結合係数ｋ15は３５%以下と小さいにも拘わらず、最大位相θmaxを８７．９°以上と大きくすることができる他、しかも温度変化率ｆｒ−Ｔｃが±２０ppm／℃の範囲内と小さくすることができ、抗折強度τも１９０ＭＰａ以上となって良好な機械的強度の得られることが分かった。
【０１１５】
図６はＡｌ２Ｏ３含有量と電気機械結合係数ｋ15（（ａ））、最大位相θmax（（ｂ））、及び抗折強度τ（（ｃ））との関係をそれぞれプロットした図である。
【０１１６】
すなわち、Ａｌ２Ｏ３の含有量を主成分１００容量部に対し１０容量部〜４０重量部とし、本発明のＡｌ存在比及びＡｌ偏析物の構造を有することにより、図６（ａ）に示すように電気機械結合係数ｋ15を４０％以下にすることができ、図６（ｃ）に示すように抗折強度τを１９０ＭＰａ以上にすることができ、また、図６（ｂ）に示すように最大位相θmaxを８７．９°以上とすることができる。
【０１１７】
以上より、電気機械結合係数ｋ15が低下すると最大位相θmaxも低下すると推測されていたが、本発明のようにＡｌ２Ｏ３を多く添加し、本発明の構造を有することによって、最大位相θmaxが余り低下しないことが分かった。
【実施例２】
【０１１８】
セラミック素原料としてＰｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、及びＡｌ２Ｏ３を用意した。
【０１１９】
そして、主成分となる圧電セラミックの基本組成が、Ｐｂ0.99{（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）0.07Ｚｒ0.42Ｔｉ0.51}Ｏ３となるようにＰｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２を秤量し、さらに、前記基本組成１００重量部に対しＭｎＯが０．６重量部含有するようにＭｎＯを秤量した。次いで、圧電セラミック（主成分）１００容量部に対し０〜４２容量部となるようにＡｌ２Ｏ３を秤量した。
【０１２０】
この後は〔実施例１〕の試料番号１〜９のそれぞれの製造方法と同様の方法・手順を使用し、試料番号１１〜１９の圧電磁器を作製した。
【０１２１】
次に、試料番号１１〜１９の各々について、〔実施例１〕と同様の方法・手順でＡｌ存在比、Ａｌ偏析物存在比、平均離間距離を各々測定した。
【０１２２】
表３は試料番号１１〜１９のＡｌ２Ｏ３含有量、Ａｌ存在比、Ａｌ偏析物存在比、及び平均離間距離を示している。
【０１２３】
【表３】
2007182353.tif 000006
【０１２４】
試料番号１１は、圧電磁器中にＡｌ２Ｏ３が全く含まれていない試料であり、特性については後述する。
【０１２５】
試料番号１２は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し２容量部と少なく、Ａｌ２Ｏ３粒子同士の凝集は少なく、Ａｌ存在比が１．４％と低く、本発明で定義するＡｌ偏析部を形成することができなかった。
【０１２６】
試料番号１３も、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し６容量部と少なく、Ａｌ２Ｏ３粒子同士の凝集は少なく、Ａｌ存在比も９．０％と低く、Ａｌ偏析部を形成することができなかった。
【０１２７】
試料番号１８は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し４２容量部と多く、Ａｌ偏析物存在比が１．１９％と１．０％を超えており、Ａｌ偏析部同士の離間距離が８３μｍと小さく、１００μｍ未満になることが分かった。
【０１２８】
試料番号１９は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し２０容量部ではあるが、原料粉末の粉砕媒体として直径が５ｍｍの大きなＰＳＺボールを使用しており、しかも湿式粉砕時間も２４時間と短いため、Ａｌ存在比が９．５％と低く、本発明でいうＡｌ偏析部を形成することがなかった。
【０１２９】
これに対し試料番号１４〜１７は、Ａｌ２Ｏ３含有量が主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部でありＡｌ存在比は５０％以上、Ａｌ偏析部の存在比率は０．３１〜０．９５％、Ａｌ偏析部同士の離間距離が１０４〜２３０μｍとなって１００μｍ以上となることが確認された。
【０１３０】
次に、上記各試料について、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号１１〜１９の圧電素子を作製した。
【０１３１】
次に、各試料番号１１〜１９の圧電素子について、〔実施例１〕と同様の方法・手順で電気機械結合係数ｋ15、最大位相θmax、比誘電率εr、周波数定数、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ、反共振周波数の変化率、抗折強度τ及び共振抵抗Ｚｒを測定した。
【０１３２】
表４はその測定結果を示している。
【０１３３】
【表４】
2007182353.tif 000007
【０１３４】
試料番号１１は、Ａｌ２Ｏ３が全く含まれていないため、電気機械結合係数ｋ15が４４．４％となって４０％を超えており、したがって外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１３５】
試料番号１２は、Ａｌ２Ｏ３を含有しているものの、その含有量は主成分１００容量部に対し２容量部と少なく、Ａｌ存在比が１．４％であり、Ａｌ偏析物が測定できないことから（表３参照）、電気機械結合係数ｋ15が４３．２％となって４０％を超えており、したがって試料番号１１と同様、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１３６】
試料番号１３も、Ａｌ２Ｏ３を含有しているものの、その含有量は主成分１００容量部に対し６容量部と少なく、Ａｌ存在比が９．０％であり、Ａｌ偏析物が測定できないことから（表３参照）、電気機械結合係数ｋ15が４１．３％となって４０％を超えており、したがって試料番号１１と同様、外部環境の変化や基板実装後の回路からの影響に対し、発振周波数の変動を十分に抑制することができないことが分かった。
【０１３７】
試料番号１８は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が主成分１００容量部に対し４２容量部と過剰であるため（表３参照）、共振抵抗Ｚｒが４．４Ω、最大位相θmaxが８７．６°と低下し、発振特性の悪化を招くおそれがある。
【０１３８】
試料番号１９は、Ａｌ存在比が９．５％であり、電気機械結合係数ｋ15が低くなるものの、最大位相θmaxが３９．６°と極端に低くなり、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ、抗折強度τ、及び共振抵抗Ｚｒも悪化することが分かった。
【０１３９】
これに対し試料番号１４〜１７は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部と本発明範囲内であり（表３参照）、したがって電気機械結合係数ｋ15は４０．０%以下と小さくできるにも拘わらず、最大位相θmaxは８８．０°以上を確保することができ、周波数定数も高く、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃも−３０〜＋３０ppm／℃の範囲内にあり、反共振周波数の変化率も−０．１０〜＋０．１０％以内となって耐熱性も良好であり、さらに抗折強度τも１８０ＭＰａ以上となって機械的強度の優れた圧電素子を得ることができる。
【０１４０】
また、試料番号１５〜１７から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３の含有量を主成分１００容量部に対し２０〜４０容量部とすることにより、電気機械結合係数ｋ15が３５%以下と小さいにも拘わらず、最大位相θmaxは８８．０°以上を確保することができる他、温度変化率ｆｒ−Ｔｃも±２０ppm／℃の範囲内と小さくすることができ、抗折強度τも良好な結果が得られた。
【０１４１】
図７はＡｌ２Ｏ３含有量と電気機械結合係数ｋ15（（ａ））、最大位相θmax（（ｂ））、及び抗折強度τ（（ｃ））との関係をそれぞれプロットした図である。
【０１４２】
すなわち、Ａｌ２Ｏ３の含有量を主成分１００容量部に対し１０容量部以上とし、本発明のＡｌ存在比、Ａｌ偏析物の構造を有することにより、図７（ａ）に示すように電気機械結合係数ｋ15を４０％以下にすることができ、図７（ｃ）に示すように抗折強度τを１８０ＭＰａ以上にすることができる。また、図７（ｂ）に示すように最大位相θmaxを８８．０°以上にすることができる。
【０１４３】
以上より、電気機械結合係数ｋ15が低下すると最大位相θmaxも低下すると推測されていたが、本発明のようにＡｌ２Ｏ３を多く添加し、本発明の構造を有することによって、最大位相θmaxが余り低下しないことが分かった。
【比較例】
【０１４４】
〔実施例１〕でＡｌ２Ｏ３に代えて、Ａｌ２Ｏ３と同様、結晶粒界に析出するＳｉＯ２を使用し、本発明実施例１と比較した。
【０１４５】
すなわち、〔実施例１〕と同一組成からなる主成分１００容量部に対しＳｉＯ２が０〜８容量部となるようにＳｉＯ２を秤量し、それ以外は〔実施例１〕と同様の方法・手順で圧電磁器を作製した。
【０１４６】
尚、ＳｉＯ２の含有量が主成分１００容量部に対し４容量部を超えると正常な焼結体を作製することができず、このためＳｉＯ２の含有量が主成分１００容量部に対し０、２、４容量部の３種類の試料について、〔実施例１〕と同様の方法・手順で圧電素子を作製し、電気機械結合係数ｋ15、最大位相θmax、及び共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃを測定した。
【０１４７】
図８はＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２の含有量と電気機械結合係数ｋ15（（ａ））、最大位相θmax（（ｂ））、及び共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ（（ｃ））との関係を実施例１との比較においてそれぞれプロットした図である。
【０１４８】
圧電セラミック（主成分）にＳｉＯ２を添加した場合、図８（ａ）に示すように電気機械結合係数ｋ15は急激かつ大幅に低下するが、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、最大位相θmax、及び共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃも急激かつ大幅に低下し、実用性に欠けることが分かった。
【０１４９】
これに対し実施例１では、Ａｌ２Ｏ３含有量を主成分１００容量部に対し１０容量部以上とすることにより、電気機械結合係数ｋ15を４０％以下に大幅に低下させることができ、一方、Ａｌ２Ｏ３含有量を主成分１００容量部に対し４０容量部以下とすることにより、最大位相θmaxを余り低下させないで８７．９°以上を確保することができ、さらにＡｌ２Ｏ３含有量を主成分１００容量部に対し１０〜４０容量部とすることにより、共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃも−３０〜＋３０℃の範囲内とすることができる。
【０１５０】
すなわち、単に、結晶粒界に析出する物質を圧電セラミック（主成分）に大量に添加しても、最大位相θmaxの低下や共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃの悪化を招くことなく電気機械結合係数ｋ15を小さくすることはできず、本発明のように、圧電セラミック（主成分）１００容量部に対しＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜４０容量部含有させ、分散したＡｌ偏析部を主成分の結晶粒界に析出させることにより上述した所期の作用効果が得られ、本発明の目的を達成できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明に係る圧電磁器の一実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の圧電磁気焼結体を使用して製造された圧電部品としての圧電発振子の一実施の形態を示す断面図である。
【図３】Ａｌ２Ｏ３の含有量とＡｌ存在比との関係をプロットした図である。
【図４】実施例１の試料番号３のＳＥＭ写真を示す図である。
【図５】実施例１の試料番号６のＳＥＭ写真を示す図である。
【図６】実施例１におけるＡｌ２Ｏ３の含有量と電気機械結合係数ｋ15（ａ）、最大位相θmax（ｂ）、及び抗折強度τ（ｃ）との関係をプロットした図である。
【図７】実施例２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量と電気機械結合係数ｋ15（ａ）、最大位相θmax（ｂ）、及び抗折強度τ（ｃ）との関係をプロットした図である。
【図８】ＳｉＯ２の含有量と電気機械結合係数ｋ15（ａ）、最大位相θmax（ｂ）、及び共振周波数の温度変化率ｆｒ−Ｔｃ（ｃ）との関係をＡｌ２Ｏ３の場合（実施例１）の比較においてプロットした図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  圧電セラミック（主成分）
２  Ａｌ偏析部
３  所定領域
４  圧電セラミック素体
５ａ、５ｂ対向電極（電極）
【図１】
2007182353.tif 000008
【図２】
2007182353.tif 000009
【図３】
2007182353.tif 000010
【図４】
2007182353.tif 000011
【図５】
2007182353.tif 000012
【図６】
2007182353.tif 000013
【図７】
2007182353.tif 000014
【図８】
2007182353.tif 000015