JPH09172344A - 圧電共振子 - Google Patents
圧電共振子Info
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- JPH09172344A JPH09172344A JP7330783A JP33078395A JPH09172344A JP H09172344 A JPH09172344 A JP H09172344A JP 7330783 A JP7330783 A JP 7330783A JP 33078395 A JP33078395 A JP 33078395A JP H09172344 A JPH09172344 A JP H09172344A
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- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 32
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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 elements; 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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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02062—Details relating to the vibration mode
- H03H9/0207—Details relating to the vibration mode the vibration mode being harmonic
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】３倍波の発生を抑えて共振特性を向上させる。
【解決手段】圧電基板２の両面それぞれに設けた振動電
極３Ａ，３Ｂが、圧電基板２の対向端部それぞれから基
板幅方向中央部にわたって設けられるとともに、この振
動電極３Ａ，３Ｂの基板幅方向中央部側端部どうしが圧
電基板２を挟んで重なり合う圧電振動子において、対向
端部側でかつ共振周波数の３倍波振動によって変位する
圧電基板２の表面部位に振動緩衝材４を設けて、３倍波
の発生を抑止する。
極３Ａ，３Ｂが、圧電基板２の対向端部それぞれから基
板幅方向中央部にわたって設けられるとともに、この振
動電極３Ａ，３Ｂの基板幅方向中央部側端部どうしが圧
電基板２を挟んで重なり合う圧電振動子において、対向
端部側でかつ共振周波数の３倍波振動によって変位する
圧電基板２の表面部位に振動緩衝材４を設けて、３倍波
の発生を抑止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種高周波フィル
タ等に用いられる圧電共振子に関する。
タ等に用いられる圧電共振子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、圧電共振子として、図４に示
すものがある。この圧電共振子２０は、圧電基板２１の
両面それぞれに振動電極２２Ａ，２２Ｂを設けている。
振動電極２２Ａ、２２Ｂは圧電基板２１の対向端部それ
ぞれから基板幅方向中央部にわたって形成されており、
圧電基板２１の幅方向中央部において圧電基板２１を挟
んで重なり合っている。この圧電共振子２０は、振動電
極２２Ａ、２２Ｂに印加された高周波信号によって共振
している。
すものがある。この圧電共振子２０は、圧電基板２１の
両面それぞれに振動電極２２Ａ，２２Ｂを設けている。
振動電極２２Ａ、２２Ｂは圧電基板２１の対向端部それ
ぞれから基板幅方向中央部にわたって形成されており、
圧電基板２１の幅方向中央部において圧電基板２１を挟
んで重なり合っている。この圧電共振子２０は、振動電
極２２Ａ、２２Ｂに印加された高周波信号によって共振
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の圧電共振子においては、共振基本波の励振を最適
値とすることができる、部分励振電極といった電極形状
にすると、３倍波にとって電極形状が大きくなるため、
３倍波のＳ0モードのみならず、位相の異なるＳ1モー
ド、Ｓ2モードの共振３倍波が発生してしまうという問
題があった。このような共振３倍波の発生は共振特性の
劣化を招くために非常に都合の悪いものであった。
従来の圧電共振子においては、共振基本波の励振を最適
値とすることができる、部分励振電極といった電極形状
にすると、３倍波にとって電極形状が大きくなるため、
３倍波のＳ0モードのみならず、位相の異なるＳ1モー
ド、Ｓ2モードの共振３倍波が発生してしまうという問
題があった。このような共振３倍波の発生は共振特性の
劣化を招くために非常に都合の悪いものであった。
【０００４】したがって、本発明においては、共振の３
倍波の発生を抑えて共振特性を向上させることを課題と
している。
倍波の発生を抑えて共振特性を向上させることを課題と
している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、圧電基板の両面それぞれに振動電
極を有しており、これら振動電極は圧電基板の対向端部
それぞれから基板幅方向中央部にわたって設けられると
ともに、この振動電極の基板幅方向中央部側端部どうし
が圧電基板を挟んで重なり合う圧電振動子において、前
記対向端部側でかつ共振周波数の３倍波振動によって変
位する圧電基板の表面部位に振動緩衝材を設けることで
３倍波振動の発生を抑えている。
るために、本発明は、圧電基板の両面それぞれに振動電
極を有しており、これら振動電極は圧電基板の対向端部
それぞれから基板幅方向中央部にわたって設けられると
ともに、この振動電極の基板幅方向中央部側端部どうし
が圧電基板を挟んで重なり合う圧電振動子において、前
記対向端部側でかつ共振周波数の３倍波振動によって変
位する圧電基板の表面部位に振動緩衝材を設けることで
３倍波振動の発生を抑えている。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一つの実施の形態
を図面を参照して詳細に説明する。
を図面を参照して詳細に説明する。
【０００７】図１は、本発明の一つの実施の形態である
圧電振動子１の構成を示す断面図である。この圧電振動
子１は圧電基板２と振動電極３Ａ，３Ｂとを有してい
る。振動電極３Ａは圧電基板２の一面２ａ側に、振動電
極３Ｂは圧電基板２の他面２ｂ側にそれぞれ設けられて
いる。振動電極３Ａは圧電基板２の端部２ｃから基板幅
方向中央部２ｄにわたって形成されており、端部２ｃ側
の振動電極３Ａは圧電基板２の端面２ｅまで延出してい
る。振動電極３Ｂは上記した端面２ｃと基板幅方向に対
向する端部２ｆから基板幅方向中央部２ｄにわたって形
成されており、端部２ｆ側の振動電極３Ｂは圧電基板２
の端面２ｇまで延出している。そして、基板幅方向中央
部２ｄ側の振動電極３Ａ，３Ｂが圧電基板２を挟んで互
いに重なり合っている。
圧電振動子１の構成を示す断面図である。この圧電振動
子１は圧電基板２と振動電極３Ａ，３Ｂとを有してい
る。振動電極３Ａは圧電基板２の一面２ａ側に、振動電
極３Ｂは圧電基板２の他面２ｂ側にそれぞれ設けられて
いる。振動電極３Ａは圧電基板２の端部２ｃから基板幅
方向中央部２ｄにわたって形成されており、端部２ｃ側
の振動電極３Ａは圧電基板２の端面２ｅまで延出してい
る。振動電極３Ｂは上記した端面２ｃと基板幅方向に対
向する端部２ｆから基板幅方向中央部２ｄにわたって形
成されており、端部２ｆ側の振動電極３Ｂは圧電基板２
の端面２ｇまで延出している。そして、基板幅方向中央
部２ｄ側の振動電極３Ａ，３Ｂが圧電基板２を挟んで互
いに重なり合っている。
【０００８】次に、この圧電振動子１の特徴となる構成
を説明する。この圧電振動子１は圧電基板２の対向端部
２ｃ，２ｆそれぞれに振動緩衝材４が設けられている。
振動緩衝材４は導電性フィラを含有しない絶縁樹脂から
なっており基板一面２ａ側に設けられている。そして、
対向端部２ｃ、２ｆ上における振動緩衝材４の形成位置
は次のように規定されている。
を説明する。この圧電振動子１は圧電基板２の対向端部
２ｃ，２ｆそれぞれに振動緩衝材４が設けられている。
振動緩衝材４は導電性フィラを含有しない絶縁樹脂から
なっており基板一面２ａ側に設けられている。そして、
対向端部２ｃ、２ｆ上における振動緩衝材４の形成位置
は次のように規定されている。
【０００９】すなわち、この圧電振動子１においては共
振基本波ＫB以外にこの共振基本波ＫBの３倍波の共振Ｋ
3が発生する。そして、共振の基本波ＫBを最適値にする
ように共振電極３Ａ，３Ｂを構成する（従来例参照）
と、３倍波共振Ｋ3には、Ｓ0モード共振Ｋ3S0のほか、
Ｓ1モード共振Ｋ3S1およびＳ2モード共振Ｋ3S2が発生す
る。これら位相の異なる３倍波共振Ｋ3S0，Ｋ3S1，Ｋ
3S2の圧電基板２上における変位状況は図１に示すよう
になる。つまり、これら３倍波共振Ｋ3S0，Ｋ3S1，Ｋ
3S2は圧電基板幅方向中央部２ｄを最大変位させるもの
の、その変位状態の集中具合がそれぞれ異なっており、
Ｓ0モード３倍波共振Ｋ3S0が基板幅方向中央部に変位を
集中させているのに対して、Ｓ1，Ｓ2モード３倍波共振
Ｋ3S1，Ｋ3S2は対向端部２ｃ，２ｆにおいてもある程度
変位させている。なお、図１において、１点鎖線がＳ0
モードの３倍波共振Ｋ3S0を、２点鎖線がＳ1モードの３
倍波共振Ｋ3S1を、点線がＳ2モードの３倍波共振Ｋ3S2
の変位状況をそれぞれ示しており、さらには、実線が共
振の基本波ＫBの変位状況を示している。
振基本波ＫB以外にこの共振基本波ＫBの３倍波の共振Ｋ
3が発生する。そして、共振の基本波ＫBを最適値にする
ように共振電極３Ａ，３Ｂを構成する（従来例参照）
と、３倍波共振Ｋ3には、Ｓ0モード共振Ｋ3S0のほか、
Ｓ1モード共振Ｋ3S1およびＳ2モード共振Ｋ3S2が発生す
る。これら位相の異なる３倍波共振Ｋ3S0，Ｋ3S1，Ｋ
3S2の圧電基板２上における変位状況は図１に示すよう
になる。つまり、これら３倍波共振Ｋ3S0，Ｋ3S1，Ｋ
3S2は圧電基板幅方向中央部２ｄを最大変位させるもの
の、その変位状態の集中具合がそれぞれ異なっており、
Ｓ0モード３倍波共振Ｋ3S0が基板幅方向中央部に変位を
集中させているのに対して、Ｓ1，Ｓ2モード３倍波共振
Ｋ3S1，Ｋ3S2は対向端部２ｃ，２ｆにおいてもある程度
変位させている。なお、図１において、１点鎖線がＳ0
モードの３倍波共振Ｋ3S0を、２点鎖線がＳ1モードの３
倍波共振Ｋ3S1を、点線がＳ2モードの３倍波共振Ｋ3S2
の変位状況をそれぞれ示しており、さらには、実線が共
振の基本波ＫBの変位状況を示している。
【００１０】そこで、Ｓ1，Ｓ2モードの３倍波共振Ｋ
3S1，Ｋ3S2が変位している対向端部２ｃ、２ｆの基板一
面２ａ側に質量の比較的軽い振動緩衝材４を設けてお
り、この振動緩衝材４によってＳ1，Ｓ2モードの３倍波
共振Ｋ3S1，Ｋ3S2の発生を抑えている。
3S1，Ｋ3S2が変位している対向端部２ｃ、２ｆの基板一
面２ａ側に質量の比較的軽い振動緩衝材４を設けてお
り、この振動緩衝材４によってＳ1，Ｓ2モードの３倍波
共振Ｋ3S1，Ｋ3S2の発生を抑えている。
【００１１】振動緩衝材４の具体的な配置位置は次のよ
うになっている。すなわち、基板幅方向中央部側に位置
する振動電極３Ａ，３Ｂ端部を基準位置Ｂとして、この
基準位置Ｂから基板幅方向外側へ距離Ｄだけ移動した位
置に振動緩衝材４を配設している。
うになっている。すなわち、基板幅方向中央部側に位置
する振動電極３Ａ，３Ｂ端部を基準位置Ｂとして、この
基準位置Ｂから基板幅方向外側へ距離Ｄだけ移動した位
置に振動緩衝材４を配設している。
【００１２】振動緩衝材４の配置位置は例えば次のよう
になっている。すなわち、材質がＰＺＴであり長さ５．
４ｍｍ，厚み０．３ｍｍの大きさを有する圧電基板２に
４ＭＨｚの基本共振ＫBを発生させるように構成した圧
電共振子においては、上述した基準位置Ｂから基板幅方
向外側へ向かって圧電基板２の厚みの１〜２倍程度（上
記距離Ｄに相当する）移動した位置に幅０．３ｍｍの振
動緩衝材４を配設している。この場所に振動緩衝材４を
設ける理由は次の通りである。すなわち、３倍波共振Ｋ
3の振幅の大きい（３倍波共振Ｋ3の振動の腹となる）場
所に近づくと、３倍波共振Ｋ3に対するダンピングの効
果が現れるが、ここが上述した場所、すなわち、基準位
置Ｂから上記距離Ｄだけ移動した場所であって、ここに
振動緩衝材４を形成する。
になっている。すなわち、材質がＰＺＴであり長さ５．
４ｍｍ，厚み０．３ｍｍの大きさを有する圧電基板２に
４ＭＨｚの基本共振ＫBを発生させるように構成した圧
電共振子においては、上述した基準位置Ｂから基板幅方
向外側へ向かって圧電基板２の厚みの１〜２倍程度（上
記距離Ｄに相当する）移動した位置に幅０．３ｍｍの振
動緩衝材４を配設している。この場所に振動緩衝材４を
設ける理由は次の通りである。すなわち、３倍波共振Ｋ
3の振幅の大きい（３倍波共振Ｋ3の振動の腹となる）場
所に近づくと、３倍波共振Ｋ3に対するダンピングの効
果が現れるが、ここが上述した場所、すなわち、基準位
置Ｂから上記距離Ｄだけ移動した場所であって、ここに
振動緩衝材４を形成する。
【００１３】振動緩衝材４は導電性フィラを含有しない
樹脂から構成されている。また、振動緩衝材４の材質お
よび厚みｔは次のように設定している。すなわち、振動
緩衝材４がその材質上固有に有する音速をＣとし、この
圧電振動子１の共振周波数の３倍波振動の振動数をＦと
したとき、Ｆ＝Ｃ／２ｔの式を満足するように、振動緩
衝材４の材質および厚みｔを設定している。
樹脂から構成されている。また、振動緩衝材４の材質お
よび厚みｔは次のように設定している。すなわち、振動
緩衝材４がその材質上固有に有する音速をＣとし、この
圧電振動子１の共振周波数の３倍波振動の振動数をＦと
したとき、Ｆ＝Ｃ／２ｔの式を満足するように、振動緩
衝材４の材質および厚みｔを設定している。
【００１４】このように振動緩衝材４を設定するのは、
次のような理由によっている。すなわち、振動緩衝材４
自体の共振周波数を抑制したい３倍波振動の振動数に合
致させれば、３倍波振動を効率よく抑制することができ
る。一方、圧電基板２上に形成される振動緩衝材４の固
有振動周波数ｆは、振動緩衝材４がその材質上固有に有
する音速Ｃと圧電基板２上での形状（この圧電振動子１
の振動モードである厚み滑り振動モードでは、特に、厚
みｔ）とにより、ｆ＝Ｃ／２ｔの式で求められる。その
ため、ｆ＝Ｃ／２ｔの式で求められる振動緩衝材４の固
有振動周波数ｆを、圧電振動子１の共振周波数の３倍波
振動の振動数Ｆに一致させれば、３倍波振動を効率よく
抑制することができる。
次のような理由によっている。すなわち、振動緩衝材４
自体の共振周波数を抑制したい３倍波振動の振動数に合
致させれば、３倍波振動を効率よく抑制することができ
る。一方、圧電基板２上に形成される振動緩衝材４の固
有振動周波数ｆは、振動緩衝材４がその材質上固有に有
する音速Ｃと圧電基板２上での形状（この圧電振動子１
の振動モードである厚み滑り振動モードでは、特に、厚
みｔ）とにより、ｆ＝Ｃ／２ｔの式で求められる。その
ため、ｆ＝Ｃ／２ｔの式で求められる振動緩衝材４の固
有振動周波数ｆを、圧電振動子１の共振周波数の３倍波
振動の振動数Ｆに一致させれば、３倍波振動を効率よく
抑制することができる。
【００１５】なお、振動緩衝材４の形成面は圧電基板２
の一面２ａに限るものではなく、他面２ｂであってもよ
い。また、振動緩衝材４は質量の比較的軽いものであれ
ばよい。
の一面２ａに限るものではなく、他面２ｂであってもよ
い。また、振動緩衝材４は質量の比較的軽いものであれ
ばよい。
【００１６】次に、本発明の圧電共振子と従来の圧電共
振子とを、共振特性で比較した結果を、図２，図３に基
づいて説明する。図２（ａ）、図３（ａ）は本発明の圧
電共振子ないし従来例の圧電共振子の共振基本波のイン
ピーダンス特性および位相特性を示している。また、図
２（ｂ），図３（ｂ）は、本発明の圧電共振子ないし従
来例の圧電共振子の３倍波のインピーダンス特性および
位相特性を示している。
振子とを、共振特性で比較した結果を、図２，図３に基
づいて説明する。図２（ａ）、図３（ａ）は本発明の圧
電共振子ないし従来例の圧電共振子の共振基本波のイン
ピーダンス特性および位相特性を示している。また、図
２（ｂ），図３（ｂ）は、本発明の圧電共振子ないし従
来例の圧電共振子の３倍波のインピーダンス特性および
位相特性を示している。
【００１７】これらの図から明らかなように、本発明の
圧電共振子は、共振基本波ＫBの特性を悪化させること
なく、共振の３倍波Ｋ3の発生を抑えていることがか確
認できる。これは、基板端部２ｃ，２ｆを変位させるＳ
1モードおよびＳ2モードの共振の３倍波が、基板端部２
ｃ、２ｆに設けられた振動緩衝材４によって発生が抑止
されていることに起因している。
圧電共振子は、共振基本波ＫBの特性を悪化させること
なく、共振の３倍波Ｋ3の発生を抑えていることがか確
認できる。これは、基板端部２ｃ，２ｆを変位させるＳ
1モードおよびＳ2モードの共振の３倍波が、基板端部２
ｃ、２ｆに設けられた振動緩衝材４によって発生が抑止
されていることに起因している。
【００１８】また、共振基本波ＫBによっても変位が発
生する基板端部２ｃ、２ｆに振動緩衝材４を設けたにも
かわらず、共振の３倍波Ｋ3の発生だけを選択的に抑止
しているのは次のような理由によっている。すなわち、
振動緩衝材４の固有振動周波数ｆを、圧電振動子１の共
振周波数の３倍波振動の振動数Ｆに一致させることによ
り、３倍波振動を効率よく抑制することができる。ま
た、共振基本波ＫBと共振の３倍波Ｋ3との比較すると、
共振基本波ＫBの方が励振が強いために振動緩衝材４の
影響を受けにくいという理由による。
生する基板端部２ｃ、２ｆに振動緩衝材４を設けたにも
かわらず、共振の３倍波Ｋ3の発生だけを選択的に抑止
しているのは次のような理由によっている。すなわち、
振動緩衝材４の固有振動周波数ｆを、圧電振動子１の共
振周波数の３倍波振動の振動数Ｆに一致させることによ
り、３倍波振動を効率よく抑制することができる。ま
た、共振基本波ＫBと共振の３倍波Ｋ3との比較すると、
共振基本波ＫBの方が励振が強いために振動緩衝材４の
影響を受けにくいという理由による。
【００１９】そのため、上述した圧電振動子１のよう
に、比較的比重の小さい振動緩衝材４を設けると、共振
基本波ＫBに対して影響をほとんど及ぼすことなく、共
振３倍波Ｋ3の発生を抑止することができる。
に、比較的比重の小さい振動緩衝材４を設けると、共振
基本波ＫBに対して影響をほとんど及ぼすことなく、共
振３倍波Ｋ3の発生を抑止することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、共振の３
倍波のうち、基板端部を変位させるＳ1モードおよびＳ2
モードの共振の３倍波の発生を振動緩衝材によって抑止
したので、共振の基本波の特性を悪化させることなく３
倍波の発生を抑えることができるようになり、その分、
共振特性が向上した。
倍波のうち、基板端部を変位させるＳ1モードおよびＳ2
モードの共振の３倍波の発生を振動緩衝材によって抑止
したので、共振の基本波の特性を悪化させることなく３
倍波の発生を抑えることができるようになり、その分、
共振特性が向上した。
【００２１】また、振動緩衝材の材質によって決まる定
数である音速および振動緩衝材の形状から導き出される
振動緩衝材の固有振動周波数を、圧電振動子の共振周波
数の３倍波振動の振動数に一致させれば、３倍波振動の
抑制をさらに効率よく行うことができる。
数である音速および振動緩衝材の形状から導き出される
振動緩衝材の固有振動周波数を、圧電振動子の共振周波
数の３倍波振動の振動数に一致させれば、３倍波振動の
抑制をさらに効率よく行うことができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電共振子の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】実施の形態に共振特性をそれそれ示す線図であ
る。
る。
【図３】従来例の共振特性をそれぞれ示す線図である。
【図４】従来例の圧電共振子の構成を示す断面図であ
る。
る。
２ 圧電基板 ３Ａ，３Ｂ 振動電極 ４ 振動緩衝材
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電基板の両面それぞれに振動電極を有
しており、これら振動電極は圧電基板の対向端部それぞ
れから基板幅方向中央部にわたって設けられるととも
に、この振動電極の基板幅方向中央部側端部どうしが圧
電基板を挟んで重なり合う圧電振動子において、 前記対向端部側でかつ共振周波数の３倍波振動によって
変位する圧電基板の表面部位に振動緩衝材を設けたこと
を特徴とする圧電共振子。 - 【請求項２】 前記振動緩衝材は絶縁樹脂であることを
特徴とする請求項１記載の圧電振動子。 - 【請求項３】 前記振動緩衝材の厚みをｔとし、前記振
動緩衝材がその材質上固有に有する音速をＣとし、共振
周波数の３倍波振動の振動数をＦとしたとき、Ｆ＝Ｃ／
２ｔの式を満足するように、前記振動緩衝材の材質およ
び厚みを設定することを特徴とする請求項１または請求
項２記載の圧電共振子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330783A JPH09172344A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 圧電共振子 |
| US08/764,970 US5773912A (en) | 1995-12-19 | 1996-12-13 | Piezoelectric resonator including oscillation buffer materials |
| SG9611854A SG88726A1 (en) | 1995-12-19 | 1996-12-19 | Piezoelectric resonator including oscillation buffer materials |
| CN96123277A CN1106071C (zh) | 1995-12-19 | 1996-12-19 | 包括振荡缓冲材料的压电谐振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP7330783A JPH09172344A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172344A true JPH09172344A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18236505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7330783A Pending JPH09172344A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 圧電共振子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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- 1996-12-19 SG SG9611854A patent/SG88726A1/en unknown
Also Published As
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