JPH10178329A - 圧電共振子 - Google Patents

圧電共振子

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JPH10178329A
JPH10178329A JP33967996A JP33967996A JPH10178329A JP H10178329 A JPH10178329 A JP H10178329A JP 33967996 A JP33967996 A JP 33967996A JP 33967996 A JP33967996 A JP 33967996A JP H10178329 A JPH10178329 A JP H10178329A
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JP
Japan
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electrode
vibration
vibrating electrode
vibrating
fundamental wave
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Application number
JP33967996A
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English (en)
Inventor
Tomonobu Eguchi
知宣 江口
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルターや発振子等に使用される厚み縦3倍
波エネルギー閉じ込め型共振子を用いた圧電共振子にお
いて、厚み縦基本波発振を防止できる圧電共振子を提供
する。 【解決手段】圧電基板1の両面に対向して振動電極2を
形成するとともに、圧電基板1の両端に端子電極4を形
成し、さらに振動電極2と端子電極4とを引出電極3に
より接続してなる圧電共振子において、振動電極2が楕
円形状をなし、該振動電極2の長径をL1 、短径L2
した時、アクセプト比(L1 /L2 )が1.10〜1.
75を満足するとともに、振動電極2の短径側に引出電
極3を接続し、かつ引出電極3の幅を振動電極2の長径
1 の0.9〜1.1倍とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電基板の両面の
略中央部に一対の電極を形成してなり、一対の電極によ
り挟持された振動部に振動エネルギーを閉じ込めて利用
されるエネルギー閉じ込め型圧電発振子に関するもので
あり、例えば、レゾネータやフイルターなどに適用され
るエネルギー閉じ込め型の圧電共振子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の厚み縦高調波エネルギー閉じ込め
形共振子は、図8に示すように、圧電基板1の主平面中
央部に表裏一対で対向して形成された円形の振動電極2
と、これらの振動電極2から導き出した引出電極3と、
これらの引出電極3の一端がそれぞれ接続されるととも
に圧電基板1の端部に設けられた端子電極4とから構成
されている。
【0003】このような圧電共振子は、図9に示すよう
に、外装樹脂5で表面部全体をモールドするとともに、
振動電極2上およびその近傍に自由振動空間6を形成し
て構成されていた(例えば、特開平4−216208号
公報等参照)。
【0004】以上のように構成された圧電共振子では、
前記振動電極2上およびその近傍に形成された自由振動
空間6により、振動電極2の振動を阻害せずに発振性能
は効率よく行なわれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8の
圧電共振子は、厚み縦振動の基本波のPV値が大きく、
厚み縦振動の基本波により発振してしまうという問題が
あった。この結果、このような共振子を組み込んだ発振
子やフィルターが誤作動する虞があった。
【0006】本発明は、厚み縦振動の基本波による発振
を防止することができる圧電共振子を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
圧電基板の両面の略中央部に対向して振動電極を形成す
るとともに、前記圧電基板の両端に端子電極を形成し、
さらに前記振動電極と前記端子電極とをそれぞれ引出電
極により接続してなる圧電共振子において、前記振動電
極が楕円形状をなし、該振動電極の長径をL1 、短径L
2 とした時、アクセプト比(L1 /L2 )が1.10〜
1.75を満足するとともに、前記振動電極の長径側に
前記引出電極を接続し、かつ、該引出電極の幅を前記振
動電極の短径L2 の0.9〜1.1倍としたものであ
る。
【0008】
【作用】本発明の圧電共振子では、振動電極を楕円形状
とし、振動電極の長径をL1 、短径をL2 とした時、ア
クセプト比(L1 /L2 )を1.10〜1.75の範囲
とすることにより、厚み縦振動の基本波の周波数帯に、
振動電極で起こる拡がり振動モードの高調波が重なり合
い、厚み縦振動の基本波振動を効果的に抑制し、この結
果、厚み縦振動の3倍波を用いた共振子では基本波振動
を抑制することができ、厚み縦振動の3倍波における発
振性能を向上することが可能となる。さらに、引出電極
の幅を振動電極の長径L1 の0.9〜1.1倍とするこ
とにより、拡がり振動モードだけでなく厚みすべり振動
モードの共振も起こるため、厚み縦振動の基本波の周波
数帯に隣接しておこる不要振動が増え、基本波振動の抑
制効果が大きくなる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の圧電共振子は、図1、図
2に示すように、圧電基板1の表裏両面の略中央部に対
向して振動電極2を形成するとともに、圧電基板1の両
端に端子電極4を形成し、さらに振動電極2と端子電極
4とを引出電極3によりそれぞれ接続してなるものであ
る。
【0010】圧電基板1は、厚み方向に分極されたPb
TiO3 系の圧電磁器からなるもので、例えば、PbT
iO3 −Pb(Nb2/3 Fe1/3 )O3 の組成のものが
ある。このようなPbTiO3 系の圧電磁器ではポアソ
ン比が0.24〜0.26である。
【0011】また、圧電基板1の両面の中央部には、A
u、AgまたはCuからなる振動電極2が蒸着、スパッ
タ、フォトレジスト等により形成されている。また、引
出電極3および端子電極4も同様に蒸着、スパッタ、フ
ォトレジ等により形成されている。電極2、3、4は蒸
着等により同時に作製される。一対の引出電極3同士及
び一対の端子電極4同士は表裏重ならないように配置さ
れている。
【0012】そして、本発明の振動電極2は楕円形状に
形成されており、その短径部分が引出電極3の一端に接
続されている。また、図2に示したように、振動電極2
の長径をL1 、短径をL2 とした時、アクセプト比(L
1 /L2 )が1.10〜1.75を満足する形状とされ
ている。
【0013】このように、アクセプト比(L1 /L2
を1.10〜1.75としたのは、この範囲内ならば、
厚み縦振動の基本波振動を効果的に抑制することができ
るからである。一方、アクセプト比(L1 /L2 )が
1.10よりも小さい場合には、厚み縦振動の基本波振
動の抑制効果が小さく、また、厚み縦振動の3倍波のP
V値が小さくなるからであり、1.75よりも大きい場
合には厚み縦振動の基本波振動が大きくなるからであ
る。アクセプト比(L1 /L2 )は、3倍波のPV値を
大きくし、基本波のPV値を小さくするという観点か
ら、1.2〜1.5であることが望ましい。
【0014】また、振動電極2の長径L1 は厚み縦振動
の3倍波のPV値を大きくするという観点から、圧電基
板1の寸法が、縦1.0〜1.2mm、横4.0〜5.
0m、厚み0.22〜0.24mmである場合には、
0.6〜0.7mmが望ましく、短径L2 も同様の理由
から0.4〜0.6mmが望ましい。
【0015】また、本発明の引出電極3の幅Bは振動電
極2の長径L1 の0.9〜1.1倍とされている。これ
は、この範囲内ならば、アクセプト比(L1 /L2 )限
定による効果と相まって、3倍波のPV値を大きくし、
基本波のPV値を小さくすることができるからである。
一方、引出電極3の幅Bが振動電極2の長径L1 の0.
9倍よりも小さい場合には3倍波のPV値が小さくな
り、1.1場合よりも大きい場合には基本波のPV値が
大きくなるからである。引出電極3の幅Bは振動電極2
の長径L1 と同じであることが最も望ましい。
【0016】以上のように構成された圧電共振子では、
楕円形の長径L1 および短径L2 に対応した拡がり振動
の高調波が厚み縦振動の基本波の周波数帯に隣接し、基
本波のPV値を小さくでき、厚み縦振動の基本波による
発振をなくすことができる。
【0017】また、引出電極3の幅Bを長径L1 の0.
9〜1.1倍とすることで拡がり振動モードだけでなく
厚みすべり振動モードの共振も起こるため、厚み縦振動
の基本波の周波数帯に隣接しておこる不要振動が増え、
基本波のPV値を小さくでき、基本波による発振を防止
することができ、厚み縦振動の3倍波における発振性能
を向上することができる。
【0018】本発明の圧電共振子は、例えば、図3に示
すように、誘電体基板7上に接着剤にて固定して用いる
ことができる。振動電極2上およびその近傍に自由振動
空間6を形成するケース8が配置されている。
【0019】このような圧電共振子とすることにより、
従来の樹脂モールドタイプに比較して耐熱性を向上する
ことができるとともに、小型化を促進できる。特に、誘
電体基板7上に圧電共振子を配置するタイプの場合に
は、樹脂モールドタイプと比較して、厚み縦振動の基本
波のエネルギー閉じ込めモードの樹脂による吸収が無い
ため、厚み縦振動の高調波のエネルギー閉じ込めモード
のみを利用した圧電共振子を発振素子として用いた場
合、厚み縦振動の基本波で発振してしまい易いが、本発
明の構成することにより、基本波での発振を有効に防止
することができる。
【0020】尚、図9に示すように樹脂モールドして、
振動電極2上およびその近傍に自由振動空間6を形成し
ても良い。
【0021】
【実施例】組成がPb0.80La0.08Sr0.05(Nb2/3
Fe1/3 0.02Mn0.02Ti0.963 で表され、厚み方
向に分極された、縦1.1mm、横4.5mm、厚み
0.22mmのPbTiO3 系の圧電基板を準備した。
圧電磁器のポアソン比は0.25であった。
【0022】この圧電基板の両面の略中央部に、図2に
示すように、楕円形状の振動電極、圧電基板の両端に端
子電極、振動電極と端子電極とを接続する引出電極を、
Cuを蒸着することにより、表1に示す寸法で形成し
た。電極の厚みは、0.6μmとした。尚、端子電極の
幅Bを0.5mmとし、また引出電極の長さLを1.4
mmとした。
【0023】このようなエネルギー閉じ込め型の圧電共
振子のインピーダンスの周波数依存性について、インピ
ーダンスアナライザー(YHP4194A)を用いて測
定周波数1〜40MHzの範囲で求め、インピーダンス
の最大値Zmaxと最小値Zminのlog比をPV値
とした。PV値は、PV=20×log(Zmax/Z
min)(単位dB)で求めた。基本波のPV値は測定
周波数10〜15MHzの範囲におけるインピーダンス
の最大値Zmaxと最小値Zminを用いて求め、3倍
波のPV値は測定周波数33〜36MHzの範囲におけ
るインピーダンスの最大値Zmaxと最小値Zminを
用いて求めた。これらの結果を表1に記載する。
【0024】
【表1】
【0025】この表1から、従来品の場合(アクセプト
比が1の場合、試料No.1、8)、厚み縦振動の基本波
振動でのPV値は35dB以上と大きく、厚み縦振動の
3倍波振動でのPV値は58.3dB以下と小さかっ
た。また試料No.11では、基本波振動でのPV値は2
7.5dBであるものの、3倍波振動でのPV値は5
8.4dBと小さかった。一方、アクセプト比が2の場
合(試料No.7)では、基本波振動でのPV値は38d
Bと大きかった。
【0026】また、引出電極の幅Bが振動電極の長径L
1 の0.8倍の場合(試料No.12)では、3倍波のP
V値が58.9dBと小さくなり、1.2倍の場合(試
料No.15)では基本波のPV値が33dBと大きくな
ることが判る。
【0027】これに対して、本発明の試料No.2〜6、
9、10、13、14では、厚み縦振動の3倍波振動で
はPV値が63dB以上であり、基本波振動では29d
B以下であった。
【0028】尚、図4は本発明の試料No.5の1MHz
〜40MHzにおける厚み縦振動モードの共振インピー
ダンスの周波数特性を示し、図5に10〜15MHzに
おける厚み縦振動モードの基本波振動の周波数近傍の周
波数特性を示す。
【0029】また、図6に、比較例の試料No.8の1M
Hz〜40MHzにおける厚み縦振動モードの共振イン
ピーダンスの周波数特性を示し、図7はNo.8の9.5
〜14.5MHzにおける厚み縦振動モードの基本波振
動の周波数近傍の周波数特性を示す。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧電共振子で
は、振動電極を楕円形状とし、振動電極の長径をL1
短径L2 とした時、アクセプト比(L1 /L2 )が1.
10〜1.75を満足し、引出電極の幅を振動電極の長
径L1 の0.9〜1.1倍とすることにより、厚み縦基
本波振動の周波数帯近傍に、他の振動モードの高調波が
重なるとともに、厚みすべり振動の共振をも発生するた
め、基本波振動を抑制し、厚み縦基本波での発振を効果
的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電共振子を示す斜視図である。
【図2】図1の振動電極およびその近傍を示す平面図で
ある。
【図3】図1の圧電共振子を誘電体基板に搭載し、ケー
スを被せた例を示す斜視図である。
【図4】本発明の試料No.5の1MHz〜40MHzに
おける厚み縦振動モードの共振インピーダンスの周波数
特性を示す。
【図5】本発明の試料No.5の10〜15MHzにおけ
る厚み縦振動モードの基本波振動の周波数近傍の周波数
特性を示す。
【図6】比較例の試料No.8の1MHz〜40MHzに
おける厚み縦振動モードの共振インピーダンスの周波数
特性を示す。
【図7】比較例の試料No.8の9.5〜14.5MHz
における厚み縦振動モードの基本波振動の周波数近傍の
周波数特性を示す。
【図8】従来の圧電共振子を示す平面図である。
【図9】従来の圧電共振子を樹脂によりモールドした例
を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・圧電基板 2・・・振動電極 3・・・引出電極 4・・・端子電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板の両面の略中央部に対向して振動
    電極を形成するとともに、前記圧電基板の両端に端子電
    極を形成し、さらに前記振動電極と前記端子電極とをそ
    れぞれ引出電極により接続してなる圧電共振子におい
    て、前記振動電極が楕円形状をなし、該振動電極の長径
    をL1 、短径L2 とした時、アクセプト比(L1
    2 )が1.10〜1.75を満足するとともに、前記
    振動電極の短径側に前記引出電極を接続し、かつ、該引
    出電極の幅が前記振動電極の長径L1 の0.9〜1.1
    倍であることを特徴とする圧電共振子。
JP33967996A 1996-12-19 1996-12-19 圧電共振子 Pending JPH10178329A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6987346B2 (en) 2003-06-03 2006-01-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Energy trap type piezoelectric resonator component

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6987346B2 (en) 2003-06-03 2006-01-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Energy trap type piezoelectric resonator component
DE102004022335B4 (de) * 2003-06-03 2015-05-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Energieeinfangendes piezoelektrisches Resonatorbauteil

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