JPH08154032A - 圧電共振子 - Google Patents
圧電共振子Info
- Publication number
- JPH08154032A JPH08154032A JP6294433A JP29443394A JPH08154032A JP H08154032 A JPH08154032 A JP H08154032A JP 6294433 A JP6294433 A JP 6294433A JP 29443394 A JP29443394 A JP 29443394A JP H08154032 A JPH08154032 A JP H08154032A
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- JP
- Japan
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- rectangular
- excitation electrodes
- piezoelectric
- piezoelectric substrate
- electrodes
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は厚み縦エネルギー閉じ込め形共振子
を用いた圧電共振子に関するものである。 【構成】 圧電基板５の表面と裏面に矩形型励振用電極
６と７、８と９を設け、矩形型励振用電極６，７と８，
９との交差角度θを７０〜１１０度とし、矩形型励振用
電極８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分
の長さａが矩形型励振用電極の幅の０．５〜１倍となる
ように形成し、圧電基板５の厚みによって決まる共振応
答を励振でき、不要共振応答が極めて小さくなる。
を用いた圧電共振子に関するものである。 【構成】 圧電基板５の表面と裏面に矩形型励振用電極
６と７、８と９を設け、矩形型励振用電極６，７と８，
９との交差角度θを７０〜１１０度とし、矩形型励振用
電極８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分
の長さａが矩形型励振用電極の幅の０．５〜１倍となる
ように形成し、圧電基板５の厚みによって決まる共振応
答を励振でき、不要共振応答が極めて小さくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は厚み縦エネルギー閉じ込
め形共振子を用いた圧電共振子に関するものである。
め形共振子を用いた圧電共振子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電セラミック、圧電単結晶等を用いた
フィルタ、発振子等の圧電共振子のうち、これらが使用
される中心周波数、発振周波数がほぼ１ＭHz以上のもの
では、電気的共振周波数が第一義的に圧電共振子の厚さ
（ｔ）に逆比例する厚み振動モードが広く用いられてい
る。特に中心周波数、発振周波数が高い周波数の圧電共
振子ではバルク波の音速が厚みすべり振動の約２倍ある
厚み縦振動が利用されている。
フィルタ、発振子等の圧電共振子のうち、これらが使用
される中心周波数、発振周波数がほぼ１ＭHz以上のもの
では、電気的共振周波数が第一義的に圧電共振子の厚さ
（ｔ）に逆比例する厚み振動モードが広く用いられてい
る。特に中心周波数、発振周波数が高い周波数の圧電共
振子ではバルク波の音速が厚みすべり振動の約２倍ある
厚み縦振動が利用されている。
【０００３】図３（ａ），（ｂ）は従来の厚み縦振動を
利用した圧電共振子を示すものである。図３（ａ），
（ｂ）において１は圧電セラミック等を用いた圧電基
板、２は圧電基板１の表面に配置された励振用電極、３
は圧電基板１の裏面に励振用電極２と対向して表裏一対
となるように配置された励振用電極、４は外部端子と励
振用電極２，３を電気的に結びつけるための引き出し電
極であり、励振用電極２と３は、厚み縦モードの振動が
等方性の広がりを持つことから円形とし、その直径はオ
ーバートーンが生じないようベックマン定数で決まる値
以下とし、圧電基板１の輪郭寸法のいずれも励振用電極
２，３より大きくしてあり、励振用電極２，３は圧電基
板１の主平面上の１部分にしか形成されていない部分電
極とすることで、不要共振応答のない安定した共振特性
を得ることができるように構成されていた。
利用した圧電共振子を示すものである。図３（ａ），
（ｂ）において１は圧電セラミック等を用いた圧電基
板、２は圧電基板１の表面に配置された励振用電極、３
は圧電基板１の裏面に励振用電極２と対向して表裏一対
となるように配置された励振用電極、４は外部端子と励
振用電極２，３を電気的に結びつけるための引き出し電
極であり、励振用電極２と３は、厚み縦モードの振動が
等方性の広がりを持つことから円形とし、その直径はオ
ーバートーンが生じないようベックマン定数で決まる値
以下とし、圧電基板１の輪郭寸法のいずれも励振用電極
２，３より大きくしてあり、励振用電極２，３は圧電基
板１の主平面上の１部分にしか形成されていない部分電
極とすることで、不要共振応答のない安定した共振特性
を得ることができるように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、厚み縦基本モードで２０ＭHz以上、厚み
縦３倍モードで６０ＭHz以上では、励振用電極２，３の
直径をオーバートーンが生じない値以下とすると、圧電
共振子の共振抵抗が大きくなってしまい、また励振用電
極２，３の直径が小さくなるため引き出し電極４の影響
が無視できなくなり、表裏対向する励振用電極２，３に
発生する電界が厚み方向に対して対称でなくなるため等
方性の広がりを持つ厚み縦モードの振動を阻害するた
め、共振波形に不要共振応答が入るという問題点を有し
ていた。
来の構成では、厚み縦基本モードで２０ＭHz以上、厚み
縦３倍モードで６０ＭHz以上では、励振用電極２，３の
直径をオーバートーンが生じない値以下とすると、圧電
共振子の共振抵抗が大きくなってしまい、また励振用電
極２，３の直径が小さくなるため引き出し電極４の影響
が無視できなくなり、表裏対向する励振用電極２，３に
発生する電界が厚み方向に対して対称でなくなるため等
方性の広がりを持つ厚み縦モードの振動を阻害するた
め、共振波形に不要共振応答が入るという問題点を有し
ていた。
【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、従来より高周波の領域で高性能な圧電共振子を提供
することを目的とする。
で、従来より高周波の領域で高性能な圧電共振子を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、圧電基板の主平面上に表裏交差する矩形型
励振用電極を２対設け、前記のうち表面の２個の矩形型
励振用電極に外部から電界を印加するための引き出し電
極を接続し、裏面の２個の矩形型励振用電極を電気的に
接続し、前記圧電基板の表裏で交差している矩形型励振
用電極の交差角度を７０〜１１０度とし、裏面の矩形型
励振用電極の表面の矩形型励振用電極と交差していない
部分の長さを交差している幅の０．５〜１．０倍とした
ものである。
に本発明は、圧電基板の主平面上に表裏交差する矩形型
励振用電極を２対設け、前記のうち表面の２個の矩形型
励振用電極に外部から電界を印加するための引き出し電
極を接続し、裏面の２個の矩形型励振用電極を電気的に
接続し、前記圧電基板の表裏で交差している矩形型励振
用電極の交差角度を７０〜１１０度とし、裏面の矩形型
励振用電極の表面の矩形型励振用電極と交差していない
部分の長さを交差している幅の０．５〜１．０倍とした
ものである。
【０００７】
【作用】この構成によって、圧電共振子の共振抵抗は、
圧電基板に励振部分が１対あるときより低くなり、また
励振部分で発生する電界は厚み方向に対してほぼ対称性
を持つものとなり等方性の広がりを持つ厚み縦モードの
振動を阻害しなくなるため、不要共振応答を極めて小さ
くできることになる。
圧電基板に励振部分が１対あるときより低くなり、また
励振部分で発生する電界は厚み方向に対してほぼ対称性
を持つものとなり等方性の広がりを持つ厚み縦モードの
振動を阻害しなくなるため、不要共振応答を極めて小さ
くできることになる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
にしながら説明する。
にしながら説明する。
【０００９】図１（ａ）は本発明による圧電共振子の表
側を示す平面図、同図１（ｂ）はその裏側を示すもので
ある。圧電基板５は厚み方向に分極された圧電セラミッ
ク基板であり厚さｔで決まる厚み縦基本モードが非閉じ
込め（伝搬）モード、厚み縦３倍モードがエネルギー閉
じ込めモードとなるような定数（ポアソン比）をもって
いる。本実施例では分極処理された圧電基板５を用いた
が、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく
自発分極を持つ圧電単結晶、配向膜等を用いることがで
きる。
側を示す平面図、同図１（ｂ）はその裏側を示すもので
ある。圧電基板５は厚み方向に分極された圧電セラミッ
ク基板であり厚さｔで決まる厚み縦基本モードが非閉じ
込め（伝搬）モード、厚み縦３倍モードがエネルギー閉
じ込めモードとなるような定数（ポアソン比）をもって
いる。本実施例では分極処理された圧電基板５を用いた
が、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく
自発分極を持つ圧電単結晶、配向膜等を用いることがで
きる。
【００１０】６，７は圧電基板５の表面に圧電基板５の
中心に対して対称となるよう配置された矩形型励振用電
極、８，９は圧電基板５の裏面に励振用電極６，７とそ
れぞれ対向して表裏一対となるように配置された矩形型
励振用電極、１０は矩形型励振用電極８と９を電気的に
結びつけるための接続電極、１１は矩形型励振用電極
６，７を外部端子と電気的に接続する引き出し電極であ
る。
中心に対して対称となるよう配置された矩形型励振用電
極、８，９は圧電基板５の裏面に励振用電極６，７とそ
れぞれ対向して表裏一対となるように配置された矩形型
励振用電極、１０は矩形型励振用電極８と９を電気的に
結びつけるための接続電極、１１は矩形型励振用電極
６，７を外部端子と電気的に接続する引き出し電極であ
る。
【００１１】また、これらの電極は蒸着で形成し、矩形
型励振用電極６，７，８，９は実施例では、その交差幅
はオーバートーンが生じない電極重なり面積になる値以
下とし、圧電基板５の輪郭寸法のいずれも矩形型励振用
電極６，７，８，９より大きくしてあり、矩形型励振用
電極６，７，８，９は圧電基板５の主平面上の１部分に
しか形成されていない部分電極としている。
型励振用電極６，７，８，９は実施例では、その交差幅
はオーバートーンが生じない電極重なり面積になる値以
下とし、圧電基板５の輪郭寸法のいずれも矩形型励振用
電極６，７，８，９より大きくしてあり、矩形型励振用
電極６，７，８，９は圧電基板５の主平面上の１部分に
しか形成されていない部分電極としている。
【００１２】以上のように構成された圧電共振子につい
て、以下にその動作を説明する。引き出し電極１１に電
圧を印加すると矩形型励振用電極６，７，８，９の間に
電界が発生するが、矩形型励振用電極６，７と８，９の
交差角度θが９０度となっており、矩形型励振用電極
８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分の長
さａが矩形型励振用電極８の幅と同じになっているため
矩形型励振用電極６，７と８，９の間発生した電界は厚
み方向に対してほぼ対称性を持つものとなり等方性の広
がりを持つ厚み縦モードの振動を阻害しなくなるため、
圧電基板５の厚みによって決まる共振応答を励振でき、
不要共振応答が極めて小さくなる。
て、以下にその動作を説明する。引き出し電極１１に電
圧を印加すると矩形型励振用電極６，７，８，９の間に
電界が発生するが、矩形型励振用電極６，７と８，９の
交差角度θが９０度となっており、矩形型励振用電極
８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分の長
さａが矩形型励振用電極８の幅と同じになっているため
矩形型励振用電極６，７と８，９の間発生した電界は厚
み方向に対してほぼ対称性を持つものとなり等方性の広
がりを持つ厚み縦モードの振動を阻害しなくなるため、
圧電基板５の厚みによって決まる共振応答を励振でき、
不要共振応答が極めて小さくなる。
【００１３】試作した圧電共振子の諸元は次の通りであ
る。 １）使用中心周波数；６５ＭHz ２）矩形型励振用電極６，７，８，９の電極幅；０．２
mm ３）圧電基板５の幅；１．０mm ４）圧電基板５の長さ；４．０mm（補助電極中心） ５）矩形型励振用電極６，７と８，９の交差角度θ；９
０度 ６）矩形型励振用電極８，９の矩形型励振用電極６，７
と交差しない部分の長さａ；０．２mm 図２に本発明に関わる圧電基板５を用いた圧電共振子の
共振周波数近傍の共振応答を実線で示した。破線は従来
の圧電共振子の構成で励振用電極の直径を０．２５mmと
した圧電共振子の共振周波数近傍の共振応答である。こ
れから明らかなように、本発明に関わる圧電共振子は共
振抵抗及び共振周波数近傍の不要共振応答に大きな改善
効果が認められる。
る。 １）使用中心周波数；６５ＭHz ２）矩形型励振用電極６，７，８，９の電極幅；０．２
mm ３）圧電基板５の幅；１．０mm ４）圧電基板５の長さ；４．０mm（補助電極中心） ５）矩形型励振用電極６，７と８，９の交差角度θ；９
０度 ６）矩形型励振用電極８，９の矩形型励振用電極６，７
と交差しない部分の長さａ；０．２mm 図２に本発明に関わる圧電基板５を用いた圧電共振子の
共振周波数近傍の共振応答を実線で示した。破線は従来
の圧電共振子の構成で励振用電極の直径を０．２５mmと
した圧電共振子の共振周波数近傍の共振応答である。こ
れから明らかなように、本発明に関わる圧電共振子は共
振抵抗及び共振周波数近傍の不要共振応答に大きな改善
効果が認められる。
【００１４】なお本実施例では矩形型励振用電極６，７
と８，９との交差角度θを９０度とし、矩形型励振用電
極８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分の
長さが矩形型励振用電極８の幅の１倍としたが、これら
は圧電基板５の厚みにもよるが、交差角度は７０〜１１
０度、矩形型励振用電極８，９の矩形型励振用電極６，
７と交差しない部分の長さが矩形型励振用電極８の幅の
０．５〜１倍とすることで矩形型励振用電極６，７と
８，９の間に発生した電界は厚み方向に対してほぼ対称
性を持つことができる。
と８，９との交差角度θを９０度とし、矩形型励振用電
極８，９の矩形型励振用電極６，７と交差しない部分の
長さが矩形型励振用電極８の幅の１倍としたが、これら
は圧電基板５の厚みにもよるが、交差角度は７０〜１１
０度、矩形型励振用電極８，９の矩形型励振用電極６，
７と交差しない部分の長さが矩形型励振用電極８の幅の
０．５〜１倍とすることで矩形型励振用電極６，７と
８，９の間に発生した電界は厚み方向に対してほぼ対称
性を持つことができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧電基板の主平
面上に表裏交差する矩形型励振用電極を２対設け、前記
矩形型励振用電極のうち表面の２個の矩形型励振用電極
に外部から電界を印加するための引き出し電極を接続
し、裏面の２個の矩形型励振用電極を電気的に接続し、
前記圧電基板の表裏で交差する矩形型励振用電極の交差
角度を７０〜１１０度とし、裏面の矩形型励振用電極の
表面の矩形型励振用電極と交差していない部分の長さを
交差している幅の０．５〜１．０倍とすることにより、
従来より高周波の領域で特性を悪化させることなく優れ
た圧電共振子を得ることができる。
面上に表裏交差する矩形型励振用電極を２対設け、前記
矩形型励振用電極のうち表面の２個の矩形型励振用電極
に外部から電界を印加するための引き出し電極を接続
し、裏面の２個の矩形型励振用電極を電気的に接続し、
前記圧電基板の表裏で交差する矩形型励振用電極の交差
角度を７０〜１１０度とし、裏面の矩形型励振用電極の
表面の矩形型励振用電極と交差していない部分の長さを
交差している幅の０．５〜１．０倍とすることにより、
従来より高周波の領域で特性を悪化させることなく優れ
た圧電共振子を得ることができる。
【図１】（ａ）本発明の一実施例の圧電共振子の表側の
平面図 （ｂ）本発明の一実施例の圧電共振子の裏側の平面図
平面図 （ｂ）本発明の一実施例の圧電共振子の裏側の平面図
【図２】本発明と従来の圧電共振子の共振応答特性図
【図３】（ａ）従来の圧電共振子の表側の平面図 （ｂ）従来の圧電共振子の裏側の平面図
５ 圧電基板 ６，７，８，９ 矩形型励振用電極 １０ 接続電極 １１ 引き出し電極 θ 矩形型励振用電極の交差角度 ａ 電極の交差しない部分の長さ
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電基板の主平面上に表裏で交差する矩
形型励振用電極を２対設け、前記矩形型励振用電極のう
ち表面の２個の矩形型励振用電極に外部から電界を印加
するための引き出し電極を接続し、裏面の２個の矩形型
励振用電極を電気的に接続し、前記圧電基板の表裏で交
差する矩形型励振用電極の交差角度を７０〜１１０度と
し、裏面の矩形型励振用電極の表面の矩形型励振用電極
と交差していない部分の長さを、交差している幅の０．
５〜１．０倍とした圧電共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294433A JPH08154032A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 圧電共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294433A JPH08154032A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08154032A true JPH08154032A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=17807711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6294433A Pending JPH08154032A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 圧電共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08154032A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577043B2 (en) | 2000-08-31 | 2003-06-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and electronic device incorporating the same |
| US6621193B1 (en) | 1999-08-26 | 2003-09-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thickness extensional vibration mode piezoelectric resonator, ladder-type filter, and piezoelectric resonator component |
| JP2009089441A (ja) * | 2009-01-15 | 2009-04-23 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動素子、圧電振動子、及び圧電発振器 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP6294433A patent/JPH08154032A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621193B1 (en) | 1999-08-26 | 2003-09-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thickness extensional vibration mode piezoelectric resonator, ladder-type filter, and piezoelectric resonator component |
| US6577043B2 (en) | 2000-08-31 | 2003-06-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and electronic device incorporating the same |
| DE10142158B4 (de) * | 2000-08-31 | 2005-05-04 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Resonator und elektronische Vorrichtung, die denselben enthält |
| JP2009089441A (ja) * | 2009-01-15 | 2009-04-23 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動素子、圧電振動子、及び圧電発振器 |
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