JPH05243889A - 厚みすべり圧電振動素子 - Google Patents

厚みすべり圧電振動素子

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JPH05243889A
JPH05243889A JP4161892A JP4161892A JPH05243889A JP H05243889 A JPH05243889 A JP H05243889A JP 4161892 A JP4161892 A JP 4161892A JP 4161892 A JP4161892 A JP 4161892A JP H05243889 A JPH05243889 A JP H05243889A
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JP
Japan
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thickness
substrate
resonance frequency
axis
piezoelectric
Prior art date
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Pending
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JP4161892A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Iwakawa
慶明 岩河
Kiyoshi Kitamura
喜代嗣 北村
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】共振周波数の近傍に発生する不要なリップルを
抑制し、高品質の厚みすべり圧電振動素子を提供する。 【構成】LiTaO3 単結晶のX板を用いて、X面内で
Y軸から時計回りに−46°±2°の方向を長手方向と
した短冊状圧電基板1の両主面に励振電極2、3を形成
した厚みすべり圧電振動素子10であって、両主面の励
振電極2、3の交叉部分の長手方向の長さをl、基板の
厚みをHとした時、l/H値が1〜10であることを特
徴とする厚みすべり圧電振動素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LiTaO3 単結晶の
X板を用いて厚みすべり振動させる圧電振動素子に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、X軸を法線とする主面を有するL
iTaO3 単結晶板(X板)を用いて厚みすべり振動モ
ードの圧電振動素子が既に知られている(例えば、特公
昭63−57967号)。
【0003】上述の厚みすべり圧電振動素子は、LiT
aO3 の単結晶の短冊状の圧電基板の対向主面に励振電
極を夫々対向させて形成していた。また、基板の結晶方
位は、例えばX軸に垂直な面を主面とするX板であり、
基板の長手方向が、Y軸及びZ軸に対して夫々時計方向
に50°±2°の角度に設定されていた。さらに、圧電
基板の長さL、幅W、厚みHとした時、L/H値を14
以上に、またW/H値を1.35〜3.0又は3.8〜
5.0の何れかに設定していた。
【0004】これにより、共振周波数特性のリップルが
抑制でき、高品質の性能が得られるものであった。
【0005】
【従来技術の問題点】しかし、本発明者らが、上述の圧
電基板を用いて、厚みすべり圧電振動素子を作成してみ
ると、共振周波数の近傍、即ち、共振周波数の若干低い
周波数部分に不要なリップルが発生し、さらに、共振周
波数と***振周波数との間にも不要なリップルが発生し
てしまうことを知見した。この共振周波数の若干低い周
波数部分の不要なリップルの発生原因は、厚みすべり振
動モードの中で、スローモードの影響によって起こるも
のと考えられる。また、共振周波数と***振周波数の間
の不要なリップルは、従来、考慮されていないが、励振
電極の構造、具体的には両主面の電極の交叉部分の長さ
と基板厚みの不適性によって発生するものと考えられ
る。
【0006】本発明は、上述の知見に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、LiTaO3 の単結晶の切断
方位、及び該基板の厚みと両主面に形成する電極の互い
の交叉長さを最適に設定することにより、共振周波数及
び/又は***振周波数の近傍に不要なリップルが発生す
ることのない厚みすべり圧電振動素子を提供することに
ある。
【0007】
【問題点を解決するための具体的な手段】上述の本発明
の目的を達成するために、本発明は、X軸を法線とする
主面を有するLiTaO3 単結晶のX板を用いて、X面
内でY軸から時計回りに46°±2°の方向を長手方向
とした短冊状の圧電基板の両主面に励振電極を形成した
厚みすべり圧電振動素子であって、両主面の励振電極の
交叉部分の長手方向の長さをl、基板の厚みをHとした
時、l/H値が1〜10であることを特徴とする厚みす
べり圧電振動素子である。
【0008】
【作用】上述のように、本発明によれば、LiTaO3
単結晶のX板を圧電基板として用い、その基板の長手方
向が、X面内でY軸から時計回りに46°±2°とする
とともに、両主面に形成したこと両主面の励振電極の交
叉部分の長手方向の長さをl、基板の厚みをHとした
時、l/H値が1〜10とすることにより、共振周波数
及び/又は***振周波数の近傍に不要なリップルが全く
発生しない安定した特性の得られる厚みすべり圧電振動
素子となる。
【0009】これは、圧電基板をその主面をX面とし
て、その長手方向をY軸から時計回りに46°±2°と
するとにより、厚みすべり振動モードのスローモードの
影響をなくすことができ、これによって、共振周波数の
付近、具体的には共振周波数よりも低い周波数部分に発
生する不要なリップルを防止できる。
【0010】さらに、基板の厚みと電極の交叉部分の長
さ関係、l/H値を1〜10とすることにより、電極の
交叉長に起因する不要なリップルを共振周波数と***振
周波数との間から外すことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の厚みすべり圧電振動素子を図
面に基づいて詳説する。図1は、本発明の厚みすべり圧
電振動素子の外観斜視図であり、図2は基板の切断方位
を説明するための図である。
【0012】図において、10は厚みすべり圧電振動素
子であり、1はLiTaO3 から成る圧電単結晶基板
(以下、単に圧電基板という)であり、2、3は夫々主
面に形成した励振電極(以下、単に電極という)であ
る。
【0013】圧電基板1は、LiTaO3 の単結晶から
切断されて構成されるものであり、図2に示すように、
その主面がX軸を法線とする平面となるように形成さ
れ、さらにその基板1の長手方向が、Y軸から−46°
±2°、即ち、時計回りに46°±2°の方向になるよ
うに切断されて構成される。
【0014】電極2、3は、圧電単結晶基板1の主面に
異なる端面側から中央部に延びるように形成されてい
る。具体的には、銀、金などの金属材料を薄膜技法によ
って形成されるものであり、その厚みは1μm程度であ
る。
【0015】尚、上述の厚みすべり厚みすべり圧電振動
素子10の圧電基板1は長さLが3.5〜6.4mmで
あり、幅Wが0.4〜1.16mm、基板の厚みHが
0.1〜0.25mmである。また電極2、3は、異な
る端面、例えば電極2が図1の上側主面に、右側の基板
端面から中央部に延びるように、また、電極3が図1の
下側主面に、左側の基板端面から中央部に延びるように
形成され、その両電極2、3の交叉部分の長さがlが
0.4〜0.9mmと成っている。尚、電極2、3の幅
は実質的に基板1の幅と同一に形成されている。
【0016】(実験例)本発明者らは、このような構成
をした厚みすべり圧電振動素子の共振特性を測定した。
尚、圧電基板1として、LiTaO3 の単結晶のX板を
用いて、さらに長手方向をY軸から−46°の切断方位
のものを用いた。基板1の厚みを0.2mmとし、電極
2、3の交叉部分の長さlを0.2〜2.0mm、即
ち、l/H値が1〜10とした。
【0017】図3の特性図に示すように、このような構
造の厚みすべり圧電振動素子10では、共振周波数fr
の低い周波数部分には不要なリップルが発生せず、さら
に、共振周波数fr と***振周波数fa との間にも不要
なリップルが発生しなかった。
【0018】(比較例1)次に、本発明者らは、上述の
実験例と同様の圧電基板1を用いた厚みすべり圧電振動
素子の共振周波数特性を測定した。尚、その電極2、3
の交叉部分の長さlを2.4mm、即ち、l/H値が1
2とした。
【0019】その結果、図4に示すように、共振周波数
r よりも若干低い周波数部分での不要なリップルを防
止することができるものの、共振周波数fr と***振周
波数fa との間に不要なリップルが発生してしまう。
【0020】(比較例2)次に、本発明者らは、従来公
知の圧電基板(LiTaO3 の単結晶のX板を用いて、
長手方向をY軸から−50°の切断方位のもの)を用い
た厚みすべり圧電振動素子の共振周波数特性を測定し
た。尚、基板の厚みを0.2mmとし、基板の厚みHと
電極2、3の交叉部分の長さlを0.2〜2.0mm、
即ち、l/H値が1〜10とした。
【0021】その結果、図5に示すように、共振周波数
r よりも若干低い周波数部分での不要なリップルが発
生してしまう。尚、共振周波数fr と***振周波数fa
との間に不要なリップルは発生しなかった。
【0022】(比較例3)次に、本発明者らは、比較例
2と同様の圧電基板を用いた厚みすべり圧電振動素子の
共振周波数特性を測定した。尚、基板の厚みを0.2m
mとし、基板の厚みHと電極2、3の交叉部分の長さl
を2.4mm、即ち、l/H値が12とした。
【0023】その結果、図6に示すように、共振周波数
r よりも若干低い周波数部分での不要なリップルが発
生してしまい、且つ、共振周波数fr と***振周波数f
a との間に不要なリップルも発生してしまう。
【0024】以上の実験例及び各比較例により、共振周
波数fr の低い周波数部分に発生する不要なリップル
は、圧電基板1の長手方向の切断方位の差によって発生
するものであり、この不要なリップルはスローモードに
よって発生するものと考えられる。図7は、圧電基板1
の長手方向、即ち、Y軸から時計回りを種々変化させた
時に共振周波数fr の低い周波数部分に発生する不要な
リップルのピーク−バレイ(P/V)した特性図であ
る。回転角度がY軸から46°の前後では、上述のリッ
プルの発生を極小化することが理解できる。
【0025】また、共振周波数fr と***振周波数fa
の間の不要なリップルは、電極2、3の交叉部分の長さ
lと基板厚みHとの関係、l/H値が1〜10以外の範
囲で発生するものである。
【0026】図8は、横軸にl/H値を変化させた時、
電極2、3の交叉長の幅振動により発生するリップルの
周波数を示したものであり、特に縦軸を周波数定数f・
H値で示した。l/H値が1〜10では、図中の共振領
域内にリップルを外すことができる。
【0027】したがって、共振周波数fr よりも若干低
い周波数領域で発生する不要なリップルを防止するに
は、LiTaO3 の単結晶のX板であっても、長手方向
の切断方位を−46°付近と最適化することが重要であ
り、また、さらに、実用に耐えるためには、共振周波数
r と***振周波数fa との間の不要なリップルを解消
すべく、基板1の厚みHと電極の交叉部分の長さlの関
係l/H値が1〜10に設定することが重要となる。
【0028】また、本発明者らが、圧電基板1の長手方
向の切断方位を種々検討した結果、Y軸から−44°〜
−48°の範囲で切断したものであっても図3に示す特
性と同様な結果が得られた。
【0029】以上のように、本発明では、LiTaO3
の単結晶のX板を用いて、長手方向をY軸から−46°
±2°の切断方位に設定した圧電基板1上に、電極2、
3の交叉部分の長さlと基板の厚みHとの関係、l/H
値が1〜10となるように電極2、3を形成することに
より、厚みすべり振動モードのスローモードによる共振
周波数fr 付近、即ち、若干低い周波数部分に発生する
不要なリップルが抑制でき、さらに共振周波数fr と反
共振周波数fa との間の不要なリップルも同時に抑制で
き、これによって、所定共振特性を有する高品質の厚み
すべり圧電振動素子が得られることになる。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明によれば、共振周波数の近
傍の不要なリップルや共振器周波数と***振周波数との
間に発生する不要なリップルを抑えることができ、高品
質の厚みすべり圧電振動素子となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の厚みすべり圧電振動素子の斜視図であ
る。
【図2】本発明の厚みすべり圧電振動素子に使用する圧
電基板の結晶方位を説明する図である。
【図3】本発明の厚みすべり圧電振動素子の共振特性を
示す特性図である。
【図4】比較例の共振特性を示す特性図である。
【図5】従来の共振特性を示す特性図である。
【図6】従来の共振特性を示す特性図である。
【図7】切断方位とリップルの発生との関係を示す特性
図である。
【図8】l/H値とリップルの発生との関係を示す特性
図である。
【符号の説明】
10・・・・・・厚みすべり圧電振動素子 1・・・・・・・圧電基板 2、3・・・・・電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X軸を法線とする主面を有するLiTa
    3 単結晶板を用いて、Y軸から時計回りに46°±2
    °の方向を長手方向に切断した短冊状圧電基板の両主面
    に励振電極を形成した厚みすべり圧電振動素子であっ
    て、両主面の励振電極の交叉部分の長手方向の長さを
    l、基板の厚みをHとした時、l/H値が1〜10であ
    ることを特徴とする厚みすべり圧電振動素子。
JP4161892A 1992-02-27 1992-02-27 厚みすべり圧電振動素子 Pending JPH05243889A (ja)

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