JPH0260222A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
- Publication number
- JPH0260222A JPH0260222A JP21110188A JP21110188A JPH0260222A JP H0260222 A JPH0260222 A JP H0260222A JP 21110188 A JP21110188 A JP 21110188A JP 21110188 A JP21110188 A JP 21110188A JP H0260222 A JPH0260222 A JP H0260222A
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- JP
- Japan
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- thickness
- piezoelectric body
- piezoelectric
- piezoelectric vibrator
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
〔概要〕
ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板か
ら圧電体を採取した圧電振動子、特に圧電体には分極反
転層を形成した圧電振動子に関し、高性能化を目的とし
、 ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面とし、電極の形成された該対向主
面に対し垂直な厚さ方向に分極反転層の形成された断面
角形の棒状圧電体が、厚さをＨ１幅をＷとしたとき、 Ｗ／Ｈ＝１．０〜１．７または２．０〜２．７であるこ
とを特徴とする、 ならびに、前記圧電体が厚さをＨ２長さをＬとしたとき
、 Ｌ／Ｈ＝１０〜２５ であることを特徴とし構成する。
ら圧電体を採取した圧電振動子、特に圧電体には分極反
転層を形成した圧電振動子に関し、高性能化を目的とし
、 ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面とし、電極の形成された該対向主
面に対し垂直な厚さ方向に分極反転層の形成された断面
角形の棒状圧電体が、厚さをＨ１幅をＷとしたとき、 Ｗ／Ｈ＝１．０〜１．７または２．０〜２．７であるこ
とを特徴とする、 ならびに、前記圧電体が厚さをＨ２長さをＬとしたとき
、 Ｌ／Ｈ＝１０〜２５ であることを特徴とし構成する。
本発明は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯａ）単結晶の
１６３度±１５度回転Ｙ板から圧電体を採取した圧電振
動子、特に圧電体には分極反転層を形成した圧電振動子
の高性能化構成に関する。
１６３度±１５度回転Ｙ板から圧電体を採取した圧電振
動子、特に圧電体には分極反転層を形成した圧電振動子
の高性能化構成に関する。
圧電体の対向主面Ｇご、適当な交流電界を印加する対向
電極を形成した圧電振動子において、電気−機械結合係
数の大きいＬｉＮｂＯ３単結晶の１６３度士１ｓ度回転
Ｙ板より採取した圧電体を使用し、その対向主面の一方
（該単結晶の＋Ｃ軸側の面）より分極反転層を形成させ
たストリップ型圧電振動子、例えばチタンの熱拡散によ
って分極反転層を形成させた圧電振動子は、該分極反転
層によって厚みすべり振動が１波長変位となり、高周波
帯域の用途に対し有用である。
電極を形成した圧電振動子において、電気−機械結合係
数の大きいＬｉＮｂＯ３単結晶の１６３度士１ｓ度回転
Ｙ板より採取した圧電体を使用し、その対向主面の一方
（該単結晶の＋Ｃ軸側の面）より分極反転層を形成させ
たストリップ型圧電振動子、例えばチタンの熱拡散によ
って分極反転層を形成させた圧電振動子は、該分極反転
層によって厚みすべり振動が１波長変位となり、高周波
帯域の用途に対し有用である。
前記圧電振動子の振動特性は断面角型の棒状圧電体の寸
法、特に圧電体の厚さをＨ９幅をＷ、長さをＬとしたと
き、Ｗ／Ｈ，Ｌ／、Ｈによる影響が大きい。しかしなが
ら、従来はその最適条件が明らかでないという問題点が
あった。
法、特に圧電体の厚さをＨ９幅をＷ、長さをＬとしたと
き、Ｗ／Ｈ，Ｌ／、Ｈによる影響が大きい。しかしなが
ら、従来はその最適条件が明らかでないという問題点が
あった。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点の除去を目的とした本発明の圧電振動子は、
第１図の実施例によれば、 ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面とし、電極３，４の形成された該
対向主面に対し垂直な厚さ方向に分極反転層の形成され
た断面角形の棒状圧電体２が、厚さをＨ２幅をＷとした
とき、 Ｗ／Ｈ＝１．０〜１．７または２．０〜２．７であるこ
とを特徴とする、 ならびに、圧電体２が厚さをＨ１長さをＬとしたとき、 Ｌ／Ｈ＝１０〜２５ であることを特徴とする。
第１図の実施例によれば、 ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面とし、電極３，４の形成された該
対向主面に対し垂直な厚さ方向に分極反転層の形成され
た断面角形の棒状圧電体２が、厚さをＨ２幅をＷとした
とき、 Ｗ／Ｈ＝１．０〜１．７または２．０〜２．７であるこ
とを特徴とする、 ならびに、圧電体２が厚さをＨ１長さをＬとしたとき、 Ｌ／Ｈ＝１０〜２５ であることを特徴とする。
上記手段によれば、圧電体の幅Ｗと圧電体の厚さＨとの
比Ｗ／Ｈを、１．０〜１．７または２．０〜２．７とす
ることによって、該圧電体の形状に係わるスプリアスは
、他の条件のものより共振周波数から離れ、圧電体の長
さしと圧電体の幅Ｈとの比Ｌ／Ｈを１０〜２５とするこ
とによって、長さ方向のダンピング影響を受けないよう
になる。
比Ｗ／Ｈを、１．０〜１．７または２．０〜２．７とす
ることによって、該圧電体の形状に係わるスプリアスは
、他の条件のものより共振周波数から離れ、圧電体の長
さしと圧電体の幅Ｈとの比Ｌ／Ｈを１０〜２５とするこ
とによって、長さ方向のダンピング影響を受けないよう
になる。
以下に、図面を用いて本発明方法の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例による圧電振動子の平面図（
イ）とその正面図（Ｕ）、第２図は第１図に示す圧電振
動子の主要製造工程を説明するための図である。ただし
、第２図において分極反転層は、チタンの熱拡散により
形成させる。
イ）とその正面図（Ｕ）、第２図は第１図に示す圧電振
動子の主要製造工程を説明するための図である。ただし
、第２図において分極反転層は、チタンの熱拡散により
形成させる。
第１図において、所謂ストリップ型の圧電振動子１は、
ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面（上面と下面）とした圧電体２に
、対向電極３と４を形成してなる。
ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転Ｙ板の
切り出し面を対向主面（上面と下面）とした圧電体２に
、対向電極３と４を形成してなる。
断面角型の棒形状である圧電体２は、対向□主面の＋Ｃ
軸側の面（上面）の中央部にその全幅に渡る電極３を形
成し、対向主面の−Ｃ軸側の面【下面）の中央部にその
全幅に渡る電極４を形成し、電極３および４から外部接
続用のリード３ａまたは４ａが延在する。
軸側の面（上面）の中央部にその全幅に渡る電極３を形
成し、対向主面の−Ｃ軸側の面【下面）の中央部にその
全幅に渡る電極４を形成し、電極３および４から外部接
続用のリード３ａまたは４ａが延在する。
そして、対向主面に垂直方向の厚さをＨ２長さをり９幅
をＷとしたとき、圧電体２はＷ／Ｈが１．０〜１．７ま
たは２．０〜２．７である、あるいはＬ／Ｈが１０〜２
５である、さらにはＷ／Ｈが１．０〜１．７または２．
０〜２．７でありＬ／Ｈが１０〜２５となるように形成
してなる。
をＷとしたとき、圧電体２はＷ／Ｈが１．０〜１．７ま
たは２．０〜２．７である、あるいはＬ／Ｈが１０〜２
５である、さらにはＷ／Ｈが１．０〜１．７または２．
０〜２．７でありＬ／Ｈが１０〜２５となるように形成
してなる。
さらに、圧電体２は回転Ｙ板を単結晶から切り出す前の
ポーリング処理による分極Ｐｓと、分極反転層５を形成
させたことによる反転分極Ｐｇとが形成されており、電
極３と４に適当な高周波電界を印加して発生する厚みす
べり振動は、１波長変位となる。
ポーリング処理による分極Ｐｓと、分極反転層５を形成
させたことによる反転分極Ｐｇとが形成されており、電
極３と４に適当な高周波電界を印加して発生する厚みす
べり振動は、１波長変位となる。
第２図（イ）において、ポーリング処理したＬｉＮｂ０
１の単結晶をスライスした１６３度±１５度回転Ｙ板（
ウェーハ）１）は、分極Ｐｓの方位が添書きした矢印で
示すように上向き方向であるとき、上面（＋Ｃ軸側の面
）にチタン（Ｔｉ）の薄膜１２を被着させる。
１の単結晶をスライスした１６３度±１５度回転Ｙ板（
ウェーハ）１）は、分極Ｐｓの方位が添書きした矢印で
示すように上向き方向であるとき、上面（＋Ｃ軸側の面
）にチタン（Ｔｉ）の薄膜１２を被着させる。
次いで、ウェーハ１）をＬｉＮｂＯ３のキューり点付近
、例えば１）３０℃で約７０時間加熱し、Ｔｉ薄膜１２
をウェーハ１）に拡散させると第２図（ロ）に示すよう
に、分極Ｐｓに対向する反転分極Ｐｓ “の分極反転
層５が上面より形成される。
、例えば１）３０℃で約７０時間加熱し、Ｔｉ薄膜１２
をウェーハ１）に拡散させると第２図（ロ）に示すよう
に、分極Ｐｓに対向する反転分極Ｐｓ “の分極反転
層５が上面より形成される。
次いで、第２図（ハ）に示すように、ウェーハ１）の上
面に複数個の電極３を形成し、下面には各電極３と対向
する複数個の電極４を形成し、それぞれが電極３と４を
含むように図中の一点鎖線１４に沿ってウェーハ１）を
割断すると、第１図に示すような圧電振動子１が完成す
る。
面に複数個の電極３を形成し、下面には各電極３と対向
する複数個の電極４を形成し、それぞれが電極３と４を
含むように図中の一点鎖線１４に沿ってウェーハ１）を
割断すると、第１図に示すような圧電振動子１が完成す
る。
第３図は圧電振動子の周波数定数にとＷ／Ｈとの関係を
示す図、第４図は圧電振動子の直列共振抵抗ＲｓとＬ／
Ｈとの関係を示す図、第５図は本発明の一実施例による
圧電振動子の周波数特性を示す図である。
示す図、第４図は圧電振動子の直列共振抵抗ＲｓとＬ／
Ｈとの関係を示す図、第５図は本発明の一実施例による
圧電振動子の周波数特性を示す図である。
第３図において、横軸は圧電体のＷ／Ｈ，′＃１軸は周
波数定数ｋ （Ｈｚ−ｍ）＋図中のｆｒは共振レベル。
波数定数ｋ （Ｈｚ−ｍ）＋図中のｆｒは共振レベル。
「ａは反共振レベルであり、圧電体の形状効果による厚
みすべり振動の複数のスプリアスは、図中の曲線に沿っ
て移動、例えばＷ／Ｈ＝４の圧電体を使用した圧電振動
子は１５０Ｈｚ−ｍにスプリアスが発生し、Ｗ／Ｈが小
さくなるに従って該スプリアスは周波数定数ｋが高くな
る方向に移動するようになる。
みすべり振動の複数のスプリアスは、図中の曲線に沿っ
て移動、例えばＷ／Ｈ＝４の圧電体を使用した圧電振動
子は１５０Ｈｚ−ｍにスプリアスが発生し、Ｗ／Ｈが小
さくなるに従って該スプリアスは周波数定数ｋが高くな
る方向に移動するようになる。
第３図より、スプリアスに影響されない圧電振動子は、
共振レベルｆｒと各スプリアスの移動曲線とが交差しな
い領域にＷ／Ｈを選定し、かつ、その選定領域で共振レ
ベルｆｒを基準とし該移動曲線と交差しない周波数定数
幅の大きいことが望ましいことから、本発明ではＷ／Ｈ
＝１．０〜１．７または２．０〜２．７ とする。
共振レベルｆｒと各スプリアスの移動曲線とが交差しな
い領域にＷ／Ｈを選定し、かつ、その選定領域で共振レ
ベルｆｒを基準とし該移動曲線と交差しない周波数定数
幅の大きいことが望ましいことから、本発明ではＷ／Ｈ
＝１．０〜１．７または２．０〜２．７ とする。
第４図において、横軸は圧電体のＬ／Ｈ，ｌ軸は直列共
振抵抗Ｒｓであり、図中の曲線は実測値のプロットを結
んだものである。図よりＬ／Ｈ＝５．２〜２５の領域で
直列共振抵抗Ｒｓは９０Ω以下となるが、Ｌ／Ｈの小さ
いことは圧電体が大形化することになるため、本発明で
はＬ／Ｈ＝１０〜２５とする。
振抵抗Ｒｓであり、図中の曲線は実測値のプロットを結
んだものである。図よりＬ／Ｈ＝５．２〜２５の領域で
直列共振抵抗Ｒｓは９０Ω以下となるが、Ｌ／Ｈの小さ
いことは圧電体が大形化することになるため、本発明で
はＬ／Ｈ＝１０〜２５とする。
第５図において、横軸は周波数（ＭＨｚ） 、縦軸は振
幅レベルであり、ＬｉＮｂ０．単結晶の１６３度回転Ｙ
板から採取した圧電体は、本発明によりＷ／Ｈ＝１．４
６． Ｌ／Ｈ＝２．１であり、共振周波数が１６ＭＨ
ｚである測定圧電振動子の振動特性は、図示するように
１８．５Ｍｔｌｚの近傍に電極交差幅によるスプリアス
が生じるが、１６Ｍ１ｌｚ±２ＭＨｚの範囲に圧電体の
形状効果によるスプリアスが観察されない。
幅レベルであり、ＬｉＮｂ０．単結晶の１６３度回転Ｙ
板から採取した圧電体は、本発明によりＷ／Ｈ＝１．４
６． Ｌ／Ｈ＝２．１であり、共振周波数が１６ＭＨ
ｚである測定圧電振動子の振動特性は、図示するように
１８．５Ｍｔｌｚの近傍に電極交差幅によるスプリアス
が生じるが、１６Ｍ１ｌｚ±２ＭＨｚの範囲に圧電体の
形状効果によるスプリアスが観察されない。
以上説明したように本発明方法によれば、ＬｉＮｂ０１
単結晶の１６３度回転Ｙ板から採取した圧電体には分極
反転層の形成された圧電振動子において、圧電体のＷ／
ＨおよびＬ／Ｈを規定し、振動特性が優れ、かつ、安定
な素子を提供できるようにした効果を有する。
単結晶の１６３度回転Ｙ板から採取した圧電体には分極
反転層の形成された圧電振動子において、圧電体のＷ／
ＨおよびＬ／Ｈを規定し、振動特性が優れ、かつ、安定
な素子を提供できるようにした効果を有する。
程の説明図、
第３図は圧電振動子の周波数定数とＷ／）（との関係を
示す図、 第４図は圧電振動子の直列共振抵抗とＬ／Ｈとの関係を
示す図、 第５図は本発明の一実施例による圧電振動子の周波数特
性図、 である。
示す図、 第４図は圧電振動子の直列共振抵抗とＬ／Ｈとの関係を
示す図、 第５図は本発明の一実施例による圧電振動子の周波数特
性図、 である。
図中において、
１は圧電振動子、 ２は圧電体、
３．４は電極、 ５は分極反転層、１）はＬｉＮｂ
０．単結晶の回転Ｙ板（ウェーハ）、Ｈは圧電体の厚さ
、 Ｌは圧電体の長さ、 Ｗは圧電体の幅、 である。
０．単結晶の回転Ｙ板（ウェーハ）、Ｈは圧電体の厚さ
、 Ｌは圧電体の長さ、 Ｗは圧電体の幅、 である。
第１図は本発明の一実施例による圧電振動子、第２図は
第１図に示す圧電振動子の主要製造工（イ）
（ロン木衾ｅｆ４ｑ−
少柩例１二よう圧電坂動手第’＋１２１ （ハラ ！７凹に示すＬｔｉ勤子ｙｒＬ学１）遺工報の説明図Ｌ
／Ｈ Ｌｔｓ勧＋ａ＞直列反語東口たとム／Ｈとθ関係と示す
図第 ４ 図 １、Ｏ ２，０３，Ｄ ＩＡ／／Ｈ ４，０ ５、Ｏ 圧を詔Ｉ初子力周波収定叡とＷ／Ｈとめ関係８ｊＪｎ図
第 凹 −ゴ撃−Ｙ粂
第１図に示す圧電振動子の主要製造工（イ）
（ロン木衾ｅｆ４ｑ−
少柩例１二よう圧電坂動手第’＋１２１ （ハラ ！７凹に示すＬｔｉ勤子ｙｒＬ学１）遺工報の説明図Ｌ
／Ｈ Ｌｔｓ勧＋ａ＞直列反語東口たとム／Ｈとθ関係と示す
図第 ４ 図 １、Ｏ ２，０３，Ｄ ＩＡ／／Ｈ ４，０ ５、Ｏ 圧を詔Ｉ初子力周波収定叡とＷ／Ｈとめ関係８ｊＪｎ図
第 凹 −ゴ撃−Ｙ粂
Claims (2)
- （１）ニオブ酸リチウム単結晶の１６３度±１５度回転
Ｙ板の切り出し面を対向主面とし、電極（３，４）の形
成された該対向主面に対し垂直な厚さ方向に分極反転層
の形成された断面角形の棒状圧電体（２）が、厚さをＨ
，幅をＷとしたとき、 Ｗ／Ｈ＝１．０〜１．７または２．０〜２．７であるこ
とを特徴とする圧電振動子。 - （２）前記圧電体（２）が、厚さをＨ，長さをＬとした
とき、 Ｌ／Ｈ＝１０〜２５ であることを特徴とした圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21110188A JPH0260222A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21110188A JPH0260222A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260222A true JPH0260222A (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=16600425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21110188A Pending JPH0260222A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0260222A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025312A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子 |
| JPS60113511A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-20 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
| JPS63117507A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-21 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP21110188A patent/JPH0260222A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025312A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子 |
| JPS60113511A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-20 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
| JPS63117507A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-21 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
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