[发明专利]压电陶瓷组合物和使用它的压电器件

说明书

本发明涉及压电陶瓷组合物以及使用该组合物的压电陶瓷器件。具体而言，本发明涉及可用作压电陶瓷滤波器、压电陶瓷振荡器、压电陶瓷谐振器以及其它压电陶瓷器件的压电陶瓷组合物，还涉及使用该种组合物的压电陶瓷器件。

主要包含钛锆酸铅(Pb(Ti_xZr_1-x)O₃)或钛酸铅(PbTiO₃)的压电陶瓷组合物广泛地用于压电陶瓷滤波器、压电陶瓷振荡器、压电陶瓷谐振器以及其它压电陶瓷器件。然而，这类主要包含钛锆酸铅或钛酸铅的压电陶瓷组合物，不可避免地含有大量铅组分，氧化铅在制备步骤中会由于蒸发而影响所制器件性能的均匀性。为避免由于制备过程中氧化铅的蒸发导致所制器件性能的不均匀性，优选采用不含或只含少量铅的压电陶瓷组合物。

与此相反，主要包含SrBi₂Nb₂O₉或其它层状铋化合物的压电陶瓷组合物，其组成中不含氧化铅，不会引起上述问题。

然而，当使用主要包含SrBi₂Nb₂O₉或其它层状铋化合物的这类压电陶瓷组合物制造压电陶瓷滤波器或压电陶瓷振荡器时，与含钛锆酸铅或钛酸铅的常规组合物相比，制成的压电陶瓷滤波器或振荡器，其谐振频率随温度的变化较大，迄今未能广泛应用。

因此，本发明的一个主要目的是提供主要包含SrBi₂Nb₂O₉的压电陶瓷组合物，其在-20℃至80℃范围内的谐振频率温度依赖因子frTc有所改善，如下式所示，它可用作压电陶瓷装置，尤其是压电陶瓷振荡器，本发明还提供使用该组合物的压电陶瓷器件。

               frTc=(fr(max)-fr(min))/(fr(20℃)×100)其中，fr(max)是-20至80℃范围内的最大谐振频率；fr(min)是-20至80℃范围内的最小谐振频率；fr(20℃)是20℃的谐振频率。

第一方面，本发明提供一种压电陶瓷组合物，主要包含由式SrBi₂Nb₂O₉表示的组分，并包含至少一种除构成主要组分的Bi之外的其它三价金属，其比例相对于主组分中1摩尔的Bi，为大于0但等于或小于0.15摩尔。

本发明的压电陶瓷组合物可主要包含例如，式(Sr_1-xM_x)Bi₂Nb₂O₉的组分，其中M是除构成主组分的Bi之外的三价金属元素，x为大于0但等于或小于0.3。

本发明的压电陶瓷组合物可主要包含例如，式(Sr_1-xM_x)Bi₂Nb₂O₉的组分，其中M是除构成主组分的Bi之外的三价金属元素，x为大于0但等于或小于0.45。

本发明的压电陶瓷组合物中，除Bi之外的其它三价金属元素宜选自下列金属元素中的至少一个，例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Er、Yb、Sc或Y。

本发明的压电陶瓷组合物还可包含锰，按MnCO₃计，其含量大于0％(重量)但等于或小于1.0％(重量)。

第二方面，本发明提供一种压电陶瓷器件和在压电陶瓷上形成的电极，所述压电陶瓷器件包括由此压电陶瓷组合物为成分的压电陶瓷。

本发明主要包含化合物SrBi₂Nb₂O₉的压电陶瓷组合物，应该包含至少一种除构成主组分Bi的其它三价金属元素，相对于1摩尔Bi，其比例大于0摩尔但等于或小于0.15摩尔。如果三价金属元素含量超出该范围，其机电系数kt将减小，不能获得实用的机电系数，而且谐振频率的温度依赖因子将增大。

这类除Bi之外的三价金属元素包括例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Er、Yb、Sc或Y。