Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1985 года по МПК C04B35/472 H01L41/187 

СО Oi

со оь Изобретение относится к пьезотех нике и может быть испол1Ь5Овано в к честве материалапри конструировании пьезоэлектрических приборов в частности в Наградите л ьиьгк высокочастотнькс (ВЧ) фильтрах и ВЧ-фильтрах с фиксированной полосой пропускания , Известны пьезоэлектрические материалы ,1хля ВЧ-фильтров,содерж;.гщи,е PlXiOj и небольшое количество (менее 20 мол,%) различных компонент и модификаторов ij « Для улучвгения амплктудно-частот ной характеристики ВЧ-фильтров пьезоэлектрические материаль должны иметь высоку о анизотропию коэффициентон электромеханической связи, О величине такой анизотропии можно судить по величине отношения , Наряду с этим -пьезоэлектрические натериалы для ВЧ фильтров должны обладать высокими значениями коэффициента электромеханической связи толщино моды колебаний К. и механическо й до ротности , низкими значениями диэлектрической проницаемости gj /g температурного коэффициента частоты (ТКЧ.) толщиной ыоды колебаний ТКЧд,. и коэффициента Пуассона 6. Известные материапы для ВЧ.-фкяьт ров имеют высокий коэффициент злект ромех иической связи К (или Kg,) , низкую диэлектрическую проницаемост к низкий ТКЧо Некоторые из известны материалов о6ла,цают высокой меха™ нической добротностью и низким коэф фициентом Пуассона. Б то же время у известных материалов либо анизотропия коэффищшктов электромеханической связи недостаточно высока, либо данные о такой анизотропии не приводятся Наиболее близким -к изобретению п технической сугш остк является пьезо электрический материал, 1соторый дополнительно к РЬТ i 0 содержит La2|j,TiO, и MnOj при следующем . , соотношешш компонентов, мол.%; PbfiOa95,04 3,96 ;1,00 Г.23, MuOo Известный материал обладает высо кими значенияг и коэффициента электромеханической связи Kt и мехашгческой добротности йд ЛОЗОе низ SH№i значениями диэлектрической проницаемости, JJ/ , коэф6Экоэффициента Пуассона 6 0,22 и ТУСЧ третьей гармоники толщиной моды колебаний ТГЧ л, -30 (й интервале Л -ЗОЬ- , В то же время этот материал имеат недостаточно высокую анизотропию коэффициентов электромеханической связи ,4Je Целью изобретения является повышение ьзеханической добротности и отноше.ния коэффициентов элек громеханической связи при сохра- нении высокого значения К и низких значений диэлектрической проницаемости и коэффициента Пуассона. Указанная цель достигается тем что пьезоэлектрический керамичес™ кий материал, содержащий PbTiO и Ъа2|зТ10з у дополнительно содержит PbW,Mn(, J при следующем соотношений компонентов, мол,%: . РЬТЮз92,0-96,0 2,0-4,0 La,,,,jTi03 2 «,0-4,0 PbW,,,Hn,0, Синтез составов пьезоэлектрического материала осуществляют по принятой керамической технологии, Для повьшения гомогенности составов синтез проводят в две стадии с промежуточным помолом спеков и перемешиванием Температурй первой стадии синтеза t продолжительность 5 ч J Температура второй стадии синтеза t 950°С, продолжительность 4 ч. Спеканиа образцов производят методом горячего прессования по следующег-гу режиму; температура 70Ci, давление 19,6 МПа,, время вьц1.ерлски 40 -мин По ante спекания нолучекные заготовки подвергают механической обработке длл получения измерительныгх образцов в форме днека диаметром 10 нк и толщиной 1 мм. Электроды на измерительные образцы наносят методом вжигания серебряной пасты. Поляризацию образцов проводят в полиэтилсшюксановой жидкости. ПЭС-5 при в течение 25 мин в яояе напряженностью 5,0-7jО МВ/м с гюсл-едующим охлзщ енизм под полем до 90 € в течение 2Q мин.,Измерение электрофизических параметров проводят через 24 ч после поляризации в соответствии с ГОСТом 12370-80. Измерения К „ и в. проводят с учетом г поправки к резонансному промежутку. Определяют К путем измерения основ ной резонансной частоты и ее обертонов толщиной моды колебаний, Измере,ния ТКЧ третьей гармоники толщинной моды колебаний ТКЧj проводят аналогично измерениям ТКЧ радиальной моды .колебаний (rqCT 12370-8б)в иктервале j-eMneparyp (-60 - 85 С ) ,

Электрофизические параметры полученных составов предлагаемого пьезоэлектрического материала для ВЧ-фнлы ров приведены в таблице. Составы обладают высокими значениями анччо тропии коэффициентов злектромехш ической связи 5sOO-5,79, механической добротности Йд, 1290-1660 и коэффициента электромеханической связи К ,4, низкими значениями диэлектрической проницаемости б. 200-220, коэффициента Пуассона ,214-0,223 .и ТКЧ, - 33-47) IQ-fe 0(3-1, Кроме этого, составы предлагаемого материала имеют высокую анизотропию пьезомодулей dli,j/5,6,647,41 и высокие температуры Кюри . Тй 448-462®С, что позволяет использовать их в высокотемпературной области. Наиболее благоприят{д.1м сочетанием электрофиаических параметров обладают составы 2 и 4 (см.таблицу).

Расширение интервала концентраций составляющих компонентов приводит к значительному снижению механической добротности и коэффициента электромеханической Ьвязи К., а такжа к ухудшению температурной стабильности (составы 6 - 8)1 В некоторых случаях наблюдается - снижение анизотропии коэффидиентов электромеханической связи К4-/Ко (составы 6 и 81

Предлаг1аемый пьезоэлект рический материал может быть с большей эффективностью использован при конструировании пьезоэлектрических при боров, в частности в заградительных ВЧ-фШ1ьтрах и ВЧ-фильтрах с фиксированной полосой пропусканияj а также в пьезоэлектрических приборах, работающих в высокотемпературной области (300-400 0).

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий РЬТЮ} и Lag/jTiO), отличающийся тем, что, с целью повышения механической добротности и отношения коэф {циентов электромеханической связи ( при сохранении высокого значения К|. и низких значений диэлектрической прояицаемости и коэффициента Пуассона, он дополнительно содержит при следующем соотношении компонеитов, мол.%: PbTiOj92,0-96,0 Lathfi 2,0-4,0 2,0-4,0

2,0

96,0 2,0 94,0

3

4 5 6 7 8

0,078 0,39

200

210 -0,076 0,44

2100,0800,40

2050,0800,44

2200,0840,42

2450,069 0,32

2250,0640,34

2550,0500,24