JPS58190115A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JPS58190115A JPS58190115A JP7245082A JP7245082A JPS58190115A JP S58190115 A JPS58190115 A JP S58190115A JP 7245082 A JP7245082 A JP 7245082A JP 7245082 A JP7245082 A JP 7245082A JP S58190115 A JPS58190115 A JP S58190115A
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- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
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- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/177—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of the energy-trap type
-
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02031—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
-
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- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ロ））発明の技術分野
本発明はＬ ｉ Ｔ ａ ＯｍのＸ板を用いた尚結合の
圧電振動子に関する。
圧電振動子に関する。
伽）技術の背景
水晶やＬ ｉ Ｔ ａ Ｏｓ等の圧電体に適当な電極を
形成し１竃＆に交流電界を印加すると、圧電体は印加電
界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電昇の周波
数が圧電体の同有振動数に一致すると共振して強勢な振
動が得られる。そして、このような振動子は小型制性能
であるため、通信装置等の発振回路やフィルタとして広
く使用されている。
形成し１竃＆に交流電界を印加すると、圧電体は印加電
界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電昇の周波
数が圧電体の同有振動数に一致すると共振して強勢な振
動が得られる。そして、このような振動子は小型制性能
であるため、通信装置等の発振回路やフィルタとして広
く使用されている。
（ｃ） 従来技術と問題点
第１図に圧電物質としてＬｉＴａ０．の単結晶をハ］い
た圧電ストリップ型厚みすべり振動子を説明するための
図でおり、イは平面図、口は斜視図、ハは振動の大きさ
を説明する図を示したものである。なお、図中の符号１
はＬｉＴａ０．の＊結晶Ｘ板より切り出された振動系子
、２及び２′は振動系子１の対向主面それぞれに均量形
成させた電極、Ｘ、Ｙ、Ｚｕ１ｍｎ軸、ｘ、ｙ’ 、ｚ
’ ｕｉｍｘ子の軸、Ｌ、Ｗ、Ｈはそれぞれ振動素子１
の主面長手方向長さ、主（８）輪、厚さを示す０９１図
において、振動素子ＩＦｉ結晶結晶Ｘ型直な面をもつＸ
板より矩形断面をもつ短冊状に切シ出され、Ｙ′軸及び
２′軸はＹ軸及び２輪に対してそれぞれ置時計方向へ５
０°±２°の角度になっておシ、Ｘ１ｉＩＩＫＷＬ角な
素子主面の幅全体に対向電極２及び２′がパターン形成
されている。そして電＆２及び２′に交流電界全印加す
れば素子１は口図に示す矢印方向へ厚みすべ）振動を生
じ、その大きさにハ図に示す如く中央部で最−大きく両
端に行く＃含ど小さくなる。
た圧電ストリップ型厚みすべり振動子を説明するための
図でおり、イは平面図、口は斜視図、ハは振動の大きさ
を説明する図を示したものである。なお、図中の符号１
はＬｉＴａ０．の＊結晶Ｘ板より切り出された振動系子
、２及び２′は振動系子１の対向主面それぞれに均量形
成させた電極、Ｘ、Ｙ、Ｚｕ１ｍｎ軸、ｘ、ｙ’ 、ｚ
’ ｕｉｍｘ子の軸、Ｌ、Ｗ、Ｈはそれぞれ振動素子１
の主面長手方向長さ、主（８）輪、厚さを示す０９１図
において、振動素子ＩＦｉ結晶結晶Ｘ型直な面をもつＸ
板より矩形断面をもつ短冊状に切シ出され、Ｙ′軸及び
２′軸はＹ軸及び２輪に対してそれぞれ置時計方向へ５
０°±２°の角度になっておシ、Ｘ１ｉＩＩＫＷＬ角な
素子主面の幅全体に対向電極２及び２′がパターン形成
されている。そして電＆２及び２′に交流電界全印加す
れば素子１は口図に示す矢印方向へ厚みすべ）振動を生
じ、その大きさにハ図に示す如く中央部で最−大きく両
端に行く＃含ど小さくなる。
この上うな振動素子ＩＦｉ長手方向（長さＬ）が結晶の
Ｙ軸に対する角度を一５０°±２° と規定することに
よりスプリアスの少ないものとなシ高品質の性能が得ら
れるといっ九効果を有すゐ。しかし、素子ｌの長さり２
幅Ｗ、厚さＨｅ自由違択したとき、周波数特性にスゲリ
アスが生じたり、機械的品質係数Ｑの低下がみられて間
組視されていた０ （ｄ） 発明の目的 本発明の目的は、上Ｆ従来の問題点に−みスプある。
Ｙ軸に対する角度を一５０°±２° と規定することに
よりスプリアスの少ないものとなシ高品質の性能が得ら
れるといっ九効果を有すゐ。しかし、素子ｌの長さり２
幅Ｗ、厚さＨｅ自由違択したとき、周波数特性にスゲリ
アスが生じたり、機械的品質係数Ｑの低下がみられて間
組視されていた０ （ｄ） 発明の目的 本発明の目的は、上Ｆ従来の問題点に−みスプある。
（＠）発明の構成
土ｇｃ目的は、ＬｉＴａ０１単結晶のＸ板を用い断面が
矩形で結晶のＸ面内でＹ軸から時計方向に５０°±２°
の方向を長手方向とした短冊状体を振＃Ｉｂ素子とし、
該振動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面に七ｔＬそれ全
一にわたる電極が形成され厚みすべり伽動奮行なう圧電
ス） ＩＪッグ型型動動子おいて、振動素子は長手方向
の主面長さをり、鶴長士方向に−用力向の主ｒｊ１１−
會Ｗ、Ｘ軸方向の厚さをＨとしたときＬ／Ｈを１４以上
にしたことを特徴とする圧１振動子によｐ構成される。
矩形で結晶のＸ面内でＹ軸から時計方向に５０°±２°
の方向を長手方向とした短冊状体を振＃Ｉｂ素子とし、
該振動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面に七ｔＬそれ全
一にわたる電極が形成され厚みすべり伽動奮行なう圧電
ス） ＩＪッグ型型動動子おいて、振動素子は長手方向
の主面長さをり、鶴長士方向に−用力向の主ｒｊ１１−
會Ｗ、Ｘ軸方向の厚さをＨとしたときＬ／Ｈを１４以上
にしたことを特徴とする圧１振動子によｐ構成される。
（ｆ） 発明の夾厖例
以下、本冗切に係わる圧１［据動子の特性図等を用いて
本発明を説明する。
本発明を説明する。
第２図は第１図に示した如きＬ ｉ Ｔ ａ Ｏｓ振動
素子の長手方向主面長さＬと厚さＨとの比Ｌ／Ｈを汲え
たとき、“実験ｉＣよジ求めた機体的品質係数Ｑの値を
ポした図である。
素子の長手方向主面長さＬと厚さＨとの比Ｌ／Ｈを汲え
たとき、“実験ｉＣよジ求めた機体的品質係数Ｑの値を
ポした図である。
第２図において、横軸ＫＬ／Ｈ會とｐ１縦軸にはＱをと
り、曲＠ＡｔｆＬ／ＨとＱとの関係を示したものであり
、Ｌ／Ｈ＞１４の範囲でＱは一足であるが、Ｌ／Ｈ＜１
４でａＱが急激に低下している。従って、Ｌ／Ｈ＞１４
としたと龜一定１２）ＱＩＦが確保されることになる。
り、曲＠ＡｔｆＬ／ＨとＱとの関係を示したものであり
、Ｌ／Ｈ＞１４の範囲でＱは一足であるが、Ｌ／Ｈ＜１
４でａＱが急激に低下している。従って、Ｌ／Ｈ＞１４
としたと龜一定１２）ＱＩＦが確保されることになる。
第３図は第１図に示した如きＬＩＴａＯ，振動素子の振
動モードを説明する九めの斜視図、絽４図は該素子の周
波数特性例を示す図、菖５図は前記素子のアドミタンス
特性例を示す図である。
動モードを説明する九めの斜視図、絽４図は該素子の周
波数特性例を示す図、菖５図は前記素子のアドミタンス
特性例を示す図である。
ｗＪａ図において、伽動素子ＩＦ！電＆２及び図示され
ない電極（２’ＩＰ定の電界を付加して、主振動である
厚みすべり振動モードＭが発生するとともに、素子特性
に急動ｌＷを及ぼす幅すベシ振動モードｍが発生し、素
子ｌの主面輪Ｗで決定される振動モードｍの周波数は−
Ｗが増すにつれて低周波側へ移動するようになる。
ない電極（２’ＩＰ定の電界を付加して、主振動である
厚みすべり振動モードＭが発生するとともに、素子特性
に急動ｌＷを及ぼす幅すベシ振動モードｍが発生し、素
子ｌの主面輪Ｗで決定される振動モードｍの周波数は−
Ｗが増すにつれて低周波側へ移動するようになる。
第４図において、横軸に周献数ｆ （ＭＨｚ ）ｔ−と
り、縦軸には応答レベル（ｄＢ） ｔとシ、曲＠ＢＦｉ
振に２］木子の周波数特性例を示したものである０そし
て、曲＃ＢのピークＰ＋Ｆｉ厚みすべり振動モードＭの
共握応答レベルを示し、ビークＰｔは幅すべり振動モー
ド謂が振動モードＭＫ重なって発生したスプリアスであ
り、骸スプリアスが共振点ビークＰ、ＶＣ近いとｉ動子
の特性に急動ｗを及ぼすことになる。
り、縦軸には応答レベル（ｄＢ） ｔとシ、曲＠ＢＦｉ
振に２］木子の周波数特性例を示したものである０そし
て、曲＃ＢのピークＰ＋Ｆｉ厚みすべり振動モードＭの
共握応答レベルを示し、ビークＰｔは幅すべり振動モー
ド謂が振動モードＭＫ重なって発生したスプリアスであ
り、骸スプリアスが共振点ビークＰ、ＶＣ近いとｉ動子
の特性に急動ｗを及ぼすことになる。
第５図において、横軸にＭ１１波数ｆをとり、縦軸に７
ドミタンスをとり、曲４）ＩＩｃは振動素子のアドミタ
ンス特性例を示したものであり、横軸の点ｆ。
ドミタンスをとり、曲４）ＩＩｃは振動素子のアドミタ
ンス特性例を示したものであり、横軸の点ｆ。
に共振坂扱数の慎重を、点ｆ、は***振周波数の慎重を
乃くす。そして、かかる曲線Ｃを有する振動子にあって
ｆｒの近傍に前述したスゲリアスがおると、その発振Ｊ
ｉ！ｄ′ｔＢｌ数は非常に不安定となるため、スプリア
ス倉ｆｒから十分に遠ざける設計的８ＩＩＩ。
乃くす。そして、かかる曲線Ｃを有する振動子にあって
ｆｒの近傍に前述したスゲリアスがおると、その発振Ｊ
ｉ！ｄ′ｔＢｌ数は非常に不安定となるため、スプリア
ス倉ｆｒから十分に遠ざける設計的８ＩＩＩ。
が必資になる。
第６図は振動素子の主叩幅Ｗと厚さＨとの比Ｗ／１−１
４１’えたとき、′＊１ｆｔによ９輪すべり振動による
スフ′リアスの兇生する周波数定数ｋｆ −Ｈをモード
別に示した図である。
４１’えたとき、′＊１ｆｔによ９輪すべり振動による
スフ′リアスの兇生する周波数定数ｋｆ −Ｈをモード
別に示した図である。
第６１において、横軸にＷ／Ｈをとり、縦軸にｆｌｆψ
Ｈ（Ｈｚ−”＠ ） ｔ トり、−Ｌ 三次、 三次の
幅すべり振動モード別にスプリアス発生点を結んだ曲線
り、 Ｅ、 Ｆを示したものである。そして、−２ 共振陶波数のｆ＠Ｈレベル（約１９５０ＨｚｌＯｔ点４
１ｉ１ｆｒで示し、***振周波数０ｆ−Ｈレベル（約２
１７０Ｈｚ・ｆｎ）ｋ１点鎖線ｆあて示し、スプリアス
が発生すると急動ｌｌ１Ｉｆｒ受けゐ通常の下限ｆ・Ｈ
レベル（約１７００Ｈｚ・ｍ）ｔ２点鎖ＩＩＩｆｂで示
したとき、スゲリアスが発生しないＷ／Ｈの領域は、曲
−りと２点釦ｌ１１ｆｂの交点でＷ／Ｈか約１．３５及
び曲＆Ｅと１点鎖縁ｆ１の交点でＷ／Ｈが約３にて挾ま
れる第１ａ領域Ｇ１、並びに曲ＩＭＥと２点ｍｌ！ｆｂ
の交点でＷ／Ｈが約３．８及び曲線Ｆと１点鎖線ｆ１Ｎ
の交点でＷ／）（が約５にて挾まれる第２の領域Ｇ！に
なる。
Ｈ（Ｈｚ−”＠ ） ｔ トり、−Ｌ 三次、 三次の
幅すべり振動モード別にスプリアス発生点を結んだ曲線
り、 Ｅ、 Ｆを示したものである。そして、−２ 共振陶波数のｆ＠Ｈレベル（約１９５０ＨｚｌＯｔ点４
１ｉ１ｆｒで示し、***振周波数０ｆ−Ｈレベル（約２
１７０Ｈｚ・ｆｎ）ｋ１点鎖線ｆあて示し、スプリアス
が発生すると急動ｌｌ１Ｉｆｒ受けゐ通常の下限ｆ・Ｈ
レベル（約１７００Ｈｚ・ｍ）ｔ２点鎖ＩＩＩｆｂで示
したとき、スゲリアスが発生しないＷ／Ｈの領域は、曲
−りと２点釦ｌ１１ｆｂの交点でＷ／Ｈか約１．３５及
び曲＆Ｅと１点鎖縁ｆ１の交点でＷ／Ｈが約３にて挾ま
れる第１ａ領域Ｇ１、並びに曲ＩＭＥと２点ｍｌ！ｆｂ
の交点でＷ／Ｈが約３．８及び曲線Ｆと１点鎖線ｆ１Ｎ
の交点でＷ／）（が約５にて挾まれる第２の領域Ｇ！に
なる。
（ｇ） 発明の効果
以上り兄明した如く、本馬案の圧電振動子は素子主面の
長手方向長さと素子厚さとの比ｔ−規定し、さらには素
子王佃暢と素子厚さとの比を規定することにより、スプ
リアスが少なく高品質であり、信頼性の優れた振動子が
得られた効果は大きい。
長手方向長さと素子厚さとの比ｔ−規定し、さらには素
子王佃暢と素子厚さとの比を規定することにより、スプ
リアスが少なく高品質であり、信頼性の優れた振動子が
得られた効果は大きい。
第１図は圧電ストリップｍ＃みすベシ振動子を説明すｂ
ための図、第２図は第１図に示した如自Ｌ ｉ Ｔ Ｉ
Ｌ ｔ Ｏ＊振動素子の主面長さと厚との比Ｌ／Ｈを変
えたときの機械的品質係数Ｑ特性を示した図、第３図は
前記振動素子の振動モードを説明するための図、第４図
は紬記振ｗＪ素子の周波数特性例を示す図、ｗＪｓ図は
前記振動素子のアドミタンス特性例を示す図、第６図は
前記振動素子の主面幅Ｗと厚さＨとの比Ｗ／Ｈｔ＆えた
ときのスフ゛リアス発生周波数定数特性を示した図であ
る。 なお図中において、ｌは振東素子、２． ２’は＆極、
Ｌｉｄ素子主面の長手方向長さ、ＨＶｉ素子主面の幅、
Ｗは素子の厚さ、Ｘ、 Ｙ、 Ｚは単結晶の軸、Ｙ
’、Ｚ’は素子主面の軸を示す。 第１ 図 （イ） Ｙ′ （０） （ハ） 第ｚ 図 シＮ 第３月
ための図、第２図は第１図に示した如自Ｌ ｉ Ｔ Ｉ
Ｌ ｔ Ｏ＊振動素子の主面長さと厚との比Ｌ／Ｈを変
えたときの機械的品質係数Ｑ特性を示した図、第３図は
前記振動素子の振動モードを説明するための図、第４図
は紬記振ｗＪ素子の周波数特性例を示す図、ｗＪｓ図は
前記振動素子のアドミタンス特性例を示す図、第６図は
前記振動素子の主面幅Ｗと厚さＨとの比Ｗ／Ｈｔ＆えた
ときのスフ゛リアス発生周波数定数特性を示した図であ
る。 なお図中において、ｌは振東素子、２． ２’は＆極、
Ｌｉｄ素子主面の長手方向長さ、ＨＶｉ素子主面の幅、
Ｗは素子の厚さ、Ｘ、 Ｙ、 Ｚは単結晶の軸、Ｙ
’、Ｚ’は素子主面の軸を示す。 第１ 図 （イ） Ｙ′ （０） （ハ） 第ｚ 図 シＮ 第３月
Claims (1)
- （１） ＬｉＴａ０１ 単結晶のＸ板管用い断面が矩
形で結晶のＸｉｉ］内でＹ軸から時計方向に５０°±２
゜の方向を長手方向とした短冊状体を振動素子とし、該
振動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面にそれぞれ全幅に
わたる電極が形成され厚みすべり振動を行なう圧電スト
リップ型振動子において、振動素子は長手方向の主面長
さ′ｔｌ−Ｌ、該長手方向に直角方向の主面幅ｔ−ｗ、
ｘ＠力方向犀さｋＨとしたとｌ！Ｌ／Ｈ＝１１４以上
にしたことを特徴とする圧電振動子。 （１）上記振動素子ＦＩＷ／Ｈｋ １．３５〜３．０及
び３８〜５．０の何れかにしたこと１−特徴とする上記
特計藷求の範ｖ５第（１）項にに載した圧電振動子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245082A JPS58190115A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
| DE8383300872T DE3377043D1 (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | Piezoelectric resonators |
| EP83300872A EP0088548B1 (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | Piezoelectric resonators |
| US06/467,810 US4454444A (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | LiTaO3 Piezoelectric resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245082A JPS58190115A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58190115A true JPS58190115A (ja) | 1983-11-07 |
| JPS6357967B2 JPS6357967B2 (ja) | 1988-11-14 |
Family
ID=13489639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7245082A Granted JPS58190115A (ja) | 1982-02-22 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58190115A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01288006A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-20 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
| JPH0213007A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-17 | Murata Mfg Co Ltd | ＬｉＴａＯ↓３厚みすべり振動子 |
| JPH033514A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Murata Mfg Co Ltd | ＬｉＴａＯ↓３圧電共振子 |
| US6191524B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric vibrators |
| JP2001230654A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電振動素子およびその製造方法 |
| US6836055B2 (en) | 2001-06-11 | 2004-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric vibrator and filter using the same |
| EP1710911A2 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-11 | TDK Corporation | Resonator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5185688A (ja) * | 1975-01-27 | 1976-07-27 | Kinsekisha Lab Ltd | Koketsugoatsudenshindoshi |
| JPS54151389A (en) * | 1978-05-19 | 1979-11-28 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal oscillator of rectangular at cut |
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP7245082A patent/JPS58190115A/ja active Granted
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| EP1710911A2 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-11 | TDK Corporation | Resonator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6357967B2 (ja) | 1988-11-14 |
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