JPH09181555A - 圧電共振子 - Google Patents
圧電共振子Info
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- JPH09181555A JPH09181555A JP34011895A JP34011895A JPH09181555A JP H09181555 A JPH09181555 A JP H09181555A JP 34011895 A JP34011895 A JP 34011895A JP 34011895 A JP34011895 A JP 34011895A JP H09181555 A JPH09181555 A JP H09181555A
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- Japan
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- electrode
- piezoelectric
- piezoelectric resonator
- partial electrode
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】共振周波数の温度特性が悪化し、圧電共振子を
用いてフィルタを形成した場合、使用温度の変動により
通過帯域が変動するという問題があった。 【解決手段】平面形状が正方形の焼結体の四隅を切除し
てなる圧電セラミック基板の片面に、正方形形状の部分
電極を形成するとともに、前記圧電セラミック基板の他
面に全面電極を形成してなる圧電共振子であって、前記
部分電極の対角方向の長さをｙ1 、前記部分電極の対角
方向における前記全面電極の長さをｙ2 としたとき、
０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足するもの
である。
用いてフィルタを形成した場合、使用温度の変動により
通過帯域が変動するという問題があった。 【解決手段】平面形状が正方形の焼結体の四隅を切除し
てなる圧電セラミック基板の片面に、正方形形状の部分
電極を形成するとともに、前記圧電セラミック基板の他
面に全面電極を形成してなる圧電共振子であって、前記
部分電極の対角方向の長さをｙ1 、前記部分電極の対角
方向における前記全面電極の長さをｙ2 としたとき、
０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足するもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、拡がり振動モード
を利用した圧電共振子に関するもので、例えば、カース
テレオ，コードレス電話，ページャ等の移動体通信で用
いられる圧電共振子に関するものである。
を利用した圧電共振子に関するもので、例えば、カース
テレオ，コードレス電話，ページャ等の移動体通信で用
いられる圧電共振子に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年、映像信号や音声信号など通信情報量
の大容量化や、自動車電話、移動体通信など通信端末の
多様化に伴い、高選択、低損失、高信頼性のフィルタが
求められ、このようなフィルタに適した圧電磁器の開発
が望まれている。
の大容量化や、自動車電話、移動体通信など通信端末の
多様化に伴い、高選択、低損失、高信頼性のフィルタが
求められ、このようなフィルタに適した圧電磁器の開発
が望まれている。
【０００３】従来、この種の圧電磁器として、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 系圧電磁器が用いられており、比誘電
率、電気機械的結合係数Ｋｐ、機械的品質係数Ｑｍ等の
特性を向上させるために従来より組成的に各種の改良が
行われている。
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 系圧電磁器が用いられており、比誘電
率、電気機械的結合係数Ｋｐ、機械的品質係数Ｑｍ等の
特性を向上させるために従来より組成的に各種の改良が
行われている。
【０００４】また、このような圧電素子は、最近では電
子部品のチップ化に伴い、基板への表面実装可能で、ま
た、移動体通信ではチャンネル不足を補う手段としてア
ナログ方式よりデジタル伝送方式として周波数の多重、
時分割を行い、群遅延時間特性のよいセラミックフィル
タが望まれており、その開発が進められている。
子部品のチップ化に伴い、基板への表面実装可能で、ま
た、移動体通信ではチャンネル不足を補う手段としてア
ナログ方式よりデジタル伝送方式として周波数の多重、
時分割を行い、群遅延時間特性のよいセラミックフィル
タが望まれており、その開発が進められている。
【０００５】従来、ｋＨｚ帯セラミックフィルタとして
圧電共振子を用いる際、その形状、寸法により中心周波
数を調整したり、あるいは正方形状圧電共振子の四隅を
切除してカット部を形成し、これにより中心周波数を調
整することが行われている（実開昭６３−１２１９１号
公報参照）。
圧電共振子を用いる際、その形状、寸法により中心周波
数を調整したり、あるいは正方形状圧電共振子の四隅を
切除してカット部を形成し、これにより中心周波数を調
整することが行われている（実開昭６３−１２１９１号
公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、コードレス電
話、ページャ等の移動体通信に対応するためのセラミッ
クフィルタの圧電第一共振子においては、静電容量が小
さいことおよび使用温度範囲において、共振周波数の温
度特性が良好であることが要求される。ここで、静電容
量をより小さくするために、圧電振動子の片面の電極を
部分電極とすることが必要となる。しかしながら、片面
を部分電極として共振子を形成すると、使用温度範囲に
おいて共振周波数の温度特性が悪化するという問題があ
った。このため、上記圧電共振子を用いてフィルタを形
成した場合、使用温度の変動によって通過帯域が変動し
てしまうという問題があった。
話、ページャ等の移動体通信に対応するためのセラミッ
クフィルタの圧電第一共振子においては、静電容量が小
さいことおよび使用温度範囲において、共振周波数の温
度特性が良好であることが要求される。ここで、静電容
量をより小さくするために、圧電振動子の片面の電極を
部分電極とすることが必要となる。しかしながら、片面
を部分電極として共振子を形成すると、使用温度範囲に
おいて共振周波数の温度特性が悪化するという問題があ
った。このため、上記圧電共振子を用いてフィルタを形
成した場合、使用温度の変動によって通過帯域が変動し
てしまうという問題があった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、静電容量が小さく、かつ、使用温度範囲に
おいて共振周波数の温度特性が良好な圧電共振子を提供
することを目的とする。
れたもので、静電容量が小さく、かつ、使用温度範囲に
おいて共振周波数の温度特性が良好な圧電共振子を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
平面形状が正方形の焼結体の四隅を切除してなる圧電セ
ラミック基板の片面に、正方形形状の部分電極を形成す
るとともに、前記圧電セラミック基板の他面に全面電極
を形成してなる圧電共振子であって、前記部分電極の対
角方向の長さをｙ1 、前記部分電極の対角方向における
前記全面電極の長さをｙ2 としたとき、０．４≦（ｙ2
−ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足するものである。
平面形状が正方形の焼結体の四隅を切除してなる圧電セ
ラミック基板の片面に、正方形形状の部分電極を形成す
るとともに、前記圧電セラミック基板の他面に全面電極
を形成してなる圧電共振子であって、前記部分電極の対
角方向の長さをｙ1 、前記部分電極の対角方向における
前記全面電極の長さをｙ2 としたとき、０．４≦（ｙ2
−ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足するものである。
【０００９】
【作用】本発明の圧電共振子では、部分電極を形成する
ことにより静電容量をより小さくすることができるとと
もに、正方形形状の振動子の四隅を切除し、さらに正方
形形状の部分電極の対角方向の長さをｙ1 、部分電極の
対角方向における全面電極の長さをｙ2 としたとき、
０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足させたの
で、共振周波数の温度特性を向上することができる。こ
れは、圧電セラミック基板の上下面において低温領域で
発生する応力の非対称性を最小限に抑制できるからであ
ると考えられる。
ことにより静電容量をより小さくすることができるとと
もに、正方形形状の振動子の四隅を切除し、さらに正方
形形状の部分電極の対角方向の長さをｙ1 、部分電極の
対角方向における全面電極の長さをｙ2 としたとき、
０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足させたの
で、共振周波数の温度特性を向上することができる。こ
れは、圧電セラミック基板の上下面において低温領域で
発生する応力の非対称性を最小限に抑制できるからであ
ると考えられる。
【００１０】また、本発明の圧電共振子では、共振周波
数Ｆｒ、反共振周波数Ｆａの変化が小さくなり、リップ
ル（異常共振点）の発生位置を、使用する周波数帯、例
えば、４５５ｋＨｚ帯近傍から低周波側へ移動させ、さ
らに短辺方向振動によるスプリアスを小さくすることが
できる。
数Ｆｒ、反共振周波数Ｆａの変化が小さくなり、リップ
ル（異常共振点）の発生位置を、使用する周波数帯、例
えば、４５５ｋＨｚ帯近傍から低周波側へ移動させ、さ
らに短辺方向振動によるスプリアスを小さくすることが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の圧電共振子では、部分電
極の対角方向の長さをｙ1 、部分電極の対角方向におけ
る全面電極の長さをｙ2 としたとき、０．４≦（ｙ2 −
ｙ1 ）／ｙ1≦１．０を満足するものである。
極の対角方向の長さをｙ1 、部分電極の対角方向におけ
る全面電極の長さをｙ2 としたとき、０．４≦（ｙ2 −
ｙ1 ）／ｙ1≦１．０を満足するものである。
【００１２】このように、（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 を１以
下としたのは、この値が１よりも大きいと低温側での共
振周波数と高温側での共振周波数の差が大きくなり、共
振周波数の温度特性が劣化するからである。共振周波数
の温度特性を良好にするという観点から、０．４≦（ｙ
2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦０．８の範囲、特には０．４〜０．
７が望ましい。
下としたのは、この値が１よりも大きいと低温側での共
振周波数と高温側での共振周波数の差が大きくなり、共
振周波数の温度特性が劣化するからである。共振周波数
の温度特性を良好にするという観点から、０．４≦（ｙ
2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦０．８の範囲、特には０．４〜０．
７が望ましい。
【００１３】また、本発明の圧電セラミック基板は、例
えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を主成分とするものが好
ましい。例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 のＰｂ、Ｚ
ｒ、Ｔｉの一部をＢａ等のアルカリ土類金属，Ｎｂ等の
周期律表第５ａ族元素、Ｙ等の希土類元素，Ｃｒ等の周
期律表第６ａ族元素等で置換したものが用いられる。
えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を主成分とするものが好
ましい。例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 のＰｂ、Ｚ
ｒ、Ｔｉの一部をＢａ等のアルカリ土類金属，Ｎｂ等の
周期律表第５ａ族元素、Ｙ等の希土類元素，Ｃｒ等の周
期律表第６ａ族元素等で置換したものが用いられる。
【００１４】
【実施例】図１および図２に本発明の圧電共振子を示
す。図１において、符号１はＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を
主成分とする圧電セラミック基板を示している。この圧
電セラミック基板１は、図３に示すような平面形状が正
方形の焼結体２の四隅が等量ずつ（ａだけ）切除されて
形成されている。この圧電セラミック基板１の片面に
は、焼結体２の平面形状と相似する正方形状の部分電極
４が形成されており、他面には全面電極５が形成されて
いる。
す。図１において、符号１はＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を
主成分とする圧電セラミック基板を示している。この圧
電セラミック基板１は、図３に示すような平面形状が正
方形の焼結体２の四隅が等量ずつ（ａだけ）切除されて
形成されている。この圧電セラミック基板１の片面に
は、焼結体２の平面形状と相似する正方形状の部分電極
４が形成されており、他面には全面電極５が形成されて
いる。
【００１５】そして、本発明の圧電共振子では、図４に
示すように、部分電極４の対角方向の長さをｙ1 、部分
電極４の対角方向における全面電極５の長さをｙ2 とし
たとき、０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足
するものである。
示すように、部分電極４の対角方向の長さをｙ1 、部分
電極４の対角方向における全面電極５の長さをｙ2 とし
たとき、０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足
するものである。
【００１６】本発明者等は、本発明の効果を確認すべ
く、圧電セラミック基板１の寸法（焼結体２の寸法
ｌ）、焼結体２の切除量（ｔ）、部分電極４の寸法
（ｂ）、および（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 の値を変化させ、
静電容量および共振周波数の温度特性について調査し
た。
く、圧電セラミック基板１の寸法（焼結体２の寸法
ｌ）、焼結体２の切除量（ｔ）、部分電極４の寸法
（ｂ）、および（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 の値を変化させ、
静電容量および共振周波数の温度特性について調査し
た。
【００１７】先ず、出発原料として、純度９９．５％以
上、平均粒径が１．０〜３．０μｍの市販のＰｂＯ、Ｔ
ｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3
およびＢａＣＯ3 の各粉末を所定量秤量し、ボールミル
にて湿式混合後乾燥し、これを仮焼した。これをボール
ミルにて湿式粉砕した後、有機系粘結剤を添加して加圧
成形し、この成形体を酸化性雰囲気にて焼成し、組成式
（Ｐｂ0.97Ｂａ0.03)(Ｎｂ0.525 Ｃｒ0.285 Ｙ0.190)
0.05Ｔｉ0.494 Ｚｒ0.456 Ｏ3 で表される平面形状が
正方形の焼結体を作製した。
上、平均粒径が１．０〜３．０μｍの市販のＰｂＯ、Ｔ
ｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3
およびＢａＣＯ3 の各粉末を所定量秤量し、ボールミル
にて湿式混合後乾燥し、これを仮焼した。これをボール
ミルにて湿式粉砕した後、有機系粘結剤を添加して加圧
成形し、この成形体を酸化性雰囲気にて焼成し、組成式
（Ｐｂ0.97Ｂａ0.03)(Ｎｂ0.525 Ｃｒ0.285 Ｙ0.190)
0.05Ｔｉ0.494 Ｚｒ0.456 Ｏ3 で表される平面形状が
正方形の焼結体を作製した。
【００１８】これを厚みが０．５ｍｍに研摩し、その片
面に、１辺が表１に示す長さｂで厚み１０μｍの正方形
状の部分電極、他面に厚み１０μｍの全面電極を形成し
た。
面に、１辺が表１に示す長さｂで厚み１０μｍの正方形
状の部分電極、他面に厚み１０μｍの全面電極を形成し
た。
【００１９】電極は、Ａｇｊガラスからなるペーストを
塗布し、乾燥した後、５２０℃で焼き付けて電極を形成
した。これを８０℃の絶縁油中に浸漬し、両端面に３ｋ
Ｖ／ｍｍの直流電圧を３０分印加して分極処理した。こ
の後、分極安定状態の安定化のため、２２０℃、１時間
の熱処理を行った。
塗布し、乾燥した後、５２０℃で焼き付けて電極を形成
した。これを８０℃の絶縁油中に浸漬し、両端面に３ｋ
Ｖ／ｍｍの直流電圧を３０分印加して分極処理した。こ
の後、分極安定状態の安定化のため、２２０℃、１時間
の熱処理を行った。
【００２０】次に、この圧電磁器を、一辺の長さｌが表
１に示すように４．６，４．８、５．０ｍｍである平面
形状が正方形を有する角板状に切断加工し、圧電共振子
の試料を得た。
１に示すように４．６，４．８、５．０ｍｍである平面
形状が正方形を有する角板状に切断加工し、圧電共振子
の試料を得た。
【００２１】そして、試料の四隅を、表１に示すように
等量（ｔ）ずつ斜めに切除し、カット部を形成した。こ
のカット部の切除量ｔは、図３における正方形状の頂角
からの距離である。
等量（ｔ）ずつ斜めに切除し、カット部を形成した。こ
のカット部の切除量ｔは、図３における正方形状の頂角
からの距離である。
【００２２】この後、各圧電共振子の電気機械結合係数
Ｋｐをインピーダンスアナライザー（４１９４Ａ）で測
定周波数３５０〜５５０ｋＨｚで測定した共振周波数と
反共振周波数の値から計算により求めた。また、静電容
量をインピーダンスアナライザー（４１９４Ａ）で測定
周波数１ｋＨｚで測定した。さらに、２５℃と−３０℃
における共振周波数を求め、２５℃における共振周波数
をｆ（２５）、−３０℃における共振周波数をｆ（−３
０）とした。また共振周波数の温度特性としてｆ（２
５）−ｆ（−３０）を計算により求めた。この結果を表
１に記載する。
Ｋｐをインピーダンスアナライザー（４１９４Ａ）で測
定周波数３５０〜５５０ｋＨｚで測定した共振周波数と
反共振周波数の値から計算により求めた。また、静電容
量をインピーダンスアナライザー（４１９４Ａ）で測定
周波数１ｋＨｚで測定した。さらに、２５℃と−３０℃
における共振周波数を求め、２５℃における共振周波数
をｆ（２５）、−３０℃における共振周波数をｆ（−３
０）とした。また共振周波数の温度特性としてｆ（２
５）−ｆ（−３０）を計算により求めた。この結果を表
１に記載する。
【００２３】
【表１】
【００２４】この表１から、本発明の範囲内の試料で
は、静電容量が小さく、共振周波数の温度特性ｆ（２
５）−ｆ（−３０）が１ｋＨｚより小さい優れた特性を
有することが判る。
は、静電容量が小さく、共振周波数の温度特性ｆ（２
５）−ｆ（−３０）が１ｋＨｚより小さい優れた特性を
有することが判る。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の圧電共振子
は、使用温度範囲において、静電容量が小さく、さらに
共振周波数の温度特性が良好であり、共振周波数Ｆｒ、
反共振周波数Ｆａの変化が小さくなり、リップル（異常
共振点）の発生位置を、使用する周波数帯、例えば、４
５５ｋＨｚ帯近傍から低周波側へ移動させ、さらに短辺
方向振動によるスプリアスを小さくすることができ、コ
ードレス電話、ページャ等の移動体通信に対応するため
のセラミックフィルタの圧電第一共振子に最適な圧電共
振子を得ることができる。
は、使用温度範囲において、静電容量が小さく、さらに
共振周波数の温度特性が良好であり、共振周波数Ｆｒ、
反共振周波数Ｆａの変化が小さくなり、リップル（異常
共振点）の発生位置を、使用する周波数帯、例えば、４
５５ｋＨｚ帯近傍から低周波側へ移動させ、さらに短辺
方向振動によるスプリアスを小さくすることができ、コ
ードレス電話、ページャ等の移動体通信に対応するため
のセラミックフィルタの圧電第一共振子に最適な圧電共
振子を得ることができる。
【図１】本発明の圧電共振子を示す斜視図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】正方形状の圧電セラミック基板を示す平面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の圧電共振子の平面図である。
１・・・圧電セラミック基板 ２・・・焼結体 ４・・・部分電極 ５・・・全面電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 勝利 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 鬼塚 克彦 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】平面形状が正方形の焼結体の四隅を切除し
てなる圧電セラミック基板の片面に、正方形形状の部分
電極を形成するとともに、前記圧電セラミック基板の他
面に全面電極を形成してなる圧電共振子であって、前記
部分電極の対角方向の長さをｙ1 、前記部分電極の対角
方向における前記全面電極の長さをｙ2としたとき、
０．４≦（ｙ2 −ｙ1 ）／ｙ1 ≦１．０を満足すること
を特徴とする圧電共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34011895A JPH09181555A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 圧電共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34011895A JPH09181555A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181555A true JPH09181555A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18333899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34011895A Pending JPH09181555A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 圧電共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09181555A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009094560A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動装置、発振回路素子及び電子装置 |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34011895A patent/JPH09181555A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009094560A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動装置、発振回路素子及び電子装置 |
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