JPH1032458A - 圧電デバイス - Google Patents
圧電デバイスInfo
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- JPH1032458A JPH1032458A JP8189555A JP18955596A JPH1032458A JP H1032458 A JPH1032458 A JP H1032458A JP 8189555 A JP8189555 A JP 8189555A JP 18955596 A JP18955596 A JP 18955596A JP H1032458 A JPH1032458 A JP H1032458A
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- piezoelectric
- vibrating portion
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電デバイスに関し、高い周波数で動作可能
で、且つ、電気−機械変換効率が高く、機械的強度を確
保できる圧電デバイスを提供する。 【解決手段】 表面の幅を振動周波数と所定の関係に設
定された圧電体よりなる振動部と、該振動部に連結され
た支持部とを備える圧電デバイスにおいて、該振動部の
表面の、該振動部の幅の中心線によって二分される部分
に、該振動部の長さ方向にのびる互いに接触しない電極
を設けて構成する。
で、且つ、電気−機械変換効率が高く、機械的強度を確
保できる圧電デバイスを提供する。 【解決手段】 表面の幅を振動周波数と所定の関係に設
定された圧電体よりなる振動部と、該振動部に連結され
た支持部とを備える圧電デバイスにおいて、該振動部の
表面の、該振動部の幅の中心線によって二分される部分
に、該振動部の長さ方向にのびる互いに接触しない電極
を設けて構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電デバイスに係
り、特に、50MHz程度以上の高い周波数で動作可能
で、且つ、電気−機械変換効率が高く、機械的強度を確
保できる圧電デバイスに関する。
り、特に、50MHz程度以上の高い周波数で動作可能
で、且つ、電気−機械変換効率が高く、機械的強度を確
保できる圧電デバイスに関する。
【0002】一般に、圧電デバイスの振動周波数はその
物理的寸法によって決まるが、すべり振動モードの場
合、圧電デバイスの幅もしくは厚みによって振動周波数
が決定されるので、高い周波数で使用する圧電デバイス
ほど幅や厚みが小さくなって機械的な加工が困難になる
と共にその機械的強度を確保するのが難しくなる。
物理的寸法によって決まるが、すべり振動モードの場
合、圧電デバイスの幅もしくは厚みによって振動周波数
が決定されるので、高い周波数で使用する圧電デバイス
ほど幅や厚みが小さくなって機械的な加工が困難になる
と共にその機械的強度を確保するのが難しくなる。
【0003】しかし、通信装置の高速化は止まるところ
を知らないが如く進んでおり、この相矛盾する要求を満
足する圧電デバイスの実現が強く望まれている。
を知らないが如く進んでおり、この相矛盾する要求を満
足する圧電デバイスの実現が強く望まれている。
【0004】
【従来の技術】従来より様々な構成の圧電デバイスが開
発されているが、高周波領域に適したものの代表的な圧
電デバイスには圧電体をATカットしたものと、圧電体
をSLカット又はHTカットしたものとがある。
発されているが、高周波領域に適したものの代表的な圧
電デバイスには圧電体をATカットしたものと、圧電体
をSLカット又はHTカットしたものとがある。
【0005】図6は、一般的なATカットの厚みすべり
振動子で、圧電体の厚み方向のすべり振動を利用するも
のである。尚, 図6においては,該圧電体の一部を切り
取った斜視図を示している。
振動子で、圧電体の厚み方向のすべり振動を利用するも
のである。尚, 図6においては,該圧電体の一部を切り
取った斜視図を示している。
【0006】図6において、101は圧電体の平板、1
02は該圧電体の平板の一方の面に形成された第一の電
極パターン、103は該圧電体のもう一方の面に形成さ
れた第二の電極、104及び105は該圧電体の平板を
支持すると共に該二の電極102及び103を外部に接
続する一対の外部引き出し端子である。
02は該圧電体の平板の一方の面に形成された第一の電
極パターン、103は該圧電体のもう一方の面に形成さ
れた第二の電極、104及び105は該圧電体の平板を
支持すると共に該二の電極102及び103を外部に接
続する一対の外部引き出し端子である。
【0007】図6の構成において、二の電極及び該二の
電極に挟まれた圧電体の部分が電界エネルギーと圧電体
の振動エネルギーの変換を行なう振動部である。そし
て、振動部の電気的な等価回路は、インダクタンスとキ
ャパシタンスを直列接続したものに第二のキャパシタン
スを並列に接続した形の共振回路である。又、平板の外
周は振動とは無関係な部位であるので、そこに平板を支
持すると共に電極を外部に接続する外部引き出し端子を
設けている。
電極に挟まれた圧電体の部分が電界エネルギーと圧電体
の振動エネルギーの変換を行なう振動部である。そし
て、振動部の電気的な等価回路は、インダクタンスとキ
ャパシタンスを直列接続したものに第二のキャパシタン
スを並列に接続した形の共振回路である。又、平板の外
周は振動とは無関係な部位であるので、そこに平板を支
持すると共に電極を外部に接続する外部引き出し端子を
設けている。
【0008】Aを定数とし、tを圧電体の平板の厚さと
すると、この構成の振動子の振動周波数はfは、 f=A/t (1) で与えられる。そして、50MHzの基本周波数で振動
する振動子にするためには、圧電体を厚さ約35ミクロ
ンにまで研磨する必要がある。
すると、この構成の振動子の振動周波数はfは、 f=A/t (1) で与えられる。そして、50MHzの基本周波数で振動
する振動子にするためには、圧電体を厚さ約35ミクロ
ンにまで研磨する必要がある。
【0009】図7は、一般的なATカットの厚みすべり
振動子によるモノリシック・クリスタル・フィルタ(M
CF)である。図7において、111は圧電体の平板、
112及び113は圧電体の平板の一方の面に形成され
た信号電極、114は該圧電体平板のもう一方の面に形
成されたアース電極、115及び116は該二の電極を
外部に接続すると共に該圧電体の平板を支持する外部引
き出し端子、117は該アース電極を外部に接続すると
共に該圧電体の平板を支持する外部引き出し端子であ
る。
振動子によるモノリシック・クリスタル・フィルタ(M
CF)である。図7において、111は圧電体の平板、
112及び113は圧電体の平板の一方の面に形成され
た信号電極、114は該圧電体平板のもう一方の面に形
成されたアース電極、115及び116は該二の電極を
外部に接続すると共に該圧電体の平板を支持する外部引
き出し端子、117は該アース電極を外部に接続すると
共に該圧電体の平板を支持する外部引き出し端子であ
る。
【0010】そして、第一の電極112とアース電極1
14とそれらに挟まれた圧電体によって第一の振動子が
構成され、第二の電極113とアース電極114とそれ
らに挟まれた圧電体によって第二の振動子が構成され、
第一の電極と第二の電極の間の部分の圧電体によって第
一、第二の振動子を振動エネルギーが結合されるように
なっている。つまり、図7の構成のMCFの等価回路
は、入出力側とも並列枝に共振回路を有し、該二の共振
回路をコンデンサで結合した形の回路で表現される。
14とそれらに挟まれた圧電体によって第一の振動子が
構成され、第二の電極113とアース電極114とそれ
らに挟まれた圧電体によって第二の振動子が構成され、
第一の電極と第二の電極の間の部分の圧電体によって第
一、第二の振動子を振動エネルギーが結合されるように
なっている。つまり、図7の構成のMCFの等価回路
は、入出力側とも並列枝に共振回路を有し、該二の共振
回路をコンデンサで結合した形の回路で表現される。
【0011】つまり、図7の構成は所謂複共振回路にな
っている。二の共振回路の共振周波数が等しい場合、複
共振回路においては共振周波数が二つに別れて特定の帯
域で伝送量がほぼ一定になり、伝送量がほぼ一定になる
帯域は各々の共振回路の帯域より広くなり、且つ、伝送
量がほぼ一定になる帯域の外側では伝送量の変化が急峻
になって、所謂帯域通過型ろ波器が形成される。
っている。二の共振回路の共振周波数が等しい場合、複
共振回路においては共振周波数が二つに別れて特定の帯
域で伝送量がほぼ一定になり、伝送量がほぼ一定になる
帯域は各々の共振回路の帯域より広くなり、且つ、伝送
量がほぼ一定になる帯域の外側では伝送量の変化が急峻
になって、所謂帯域通過型ろ波器が形成される。
【0012】図8は、高周波数化を狙って振動部をエッ
チング加工によって薄くし、支持構造と一体化したダイ
アフラム型ATカット厚みすべり振動子である。図8に
おいて、121は圧電体、122はエッチング加工によ
って該圧電体を薄く加工した振動部、123は該圧電体
元来の厚さを残した支持部、124は該振動部の一方の
面に形成した第一の電極、125は、図では見えない
が、該振動部のもう一方の面に形成した第二の電極であ
る。
チング加工によって薄くし、支持構造と一体化したダイ
アフラム型ATカット厚みすべり振動子である。図8に
おいて、121は圧電体、122はエッチング加工によ
って該圧電体を薄く加工した振動部、123は該圧電体
元来の厚さを残した支持部、124は該振動部の一方の
面に形成した第一の電極、125は、図では見えない
が、該振動部のもう一方の面に形成した第二の電極であ
る。
【0013】図8においては図示を省略しているが、圧
電体の厚い部分、即ち支持部に外部引き出し端子を設け
ることができるのが図8の構成の振動子の特徴である。
それ以外の点は図6に示した構成の振動子と振動原理は
同じである。
電体の厚い部分、即ち支持部に外部引き出し端子を設け
ることができるのが図8の構成の振動子の特徴である。
それ以外の点は図6に示した構成の振動子と振動原理は
同じである。
【0014】図9は、図8の構成を適用したMCFであ
る。図9において、131は圧電体、132及び133
は該圧電体の振動部の一方の面に形成された第一及び第
二の信号電極、134は該圧電体の振動部のもう一方の
面に形成されたアース電極である。
る。図9において、131は圧電体、132及び133
は該圧電体の振動部の一方の面に形成された第一及び第
二の信号電極、134は該圧電体の振動部のもう一方の
面に形成されたアース電極である。
【0015】図9においても、図示を省略しているが、
圧電体の厚い所、即ち支持部に外部引き出し端子を設け
ることができるのが特徴である。それ以外の点は図8に
示した構成のMCFとフィルタとしての原理は同じであ
る。
圧電体の厚い所、即ち支持部に外部引き出し端子を設け
ることができるのが特徴である。それ以外の点は図8に
示した構成のMCFとフィルタとしての原理は同じであ
る。
【0016】図10は、一般的なSLカット又はHTカ
ットの幅すべり振動子である。図10において、141
は圧電体、142は該圧電体の一方の面に形成した第一
の電極、143は、図では見えないが、該圧電体のもう
一方の面に形成した第二の電極、144及び145は該
圧電体を支持すると共に該二の電極を外部に接続する外
部引き出し端子である。
ットの幅すべり振動子である。図10において、141
は圧電体、142は該圧電体の一方の面に形成した第一
の電極、143は、図では見えないが、該圧電体のもう
一方の面に形成した第二の電極、144及び145は該
圧電体を支持すると共に該二の電極を外部に接続する外
部引き出し端子である。
【0017】幅すべり振動子は、その厚み方向にかけら
れた電界によって該振動子の幅の中心線に対称に、該振
動子の長手方向の振動を行なう。今、Bを定数、wを該
振動子の幅とすれば、該振動子の振動周波数fは、 f=B/w (2) によって与えられる。そして、50MHzの基本周波数
で振動する幅すべり振動子を製作するためには、その幅
wは約50ミクロンにする必要がある。
れた電界によって該振動子の幅の中心線に対称に、該振
動子の長手方向の振動を行なう。今、Bを定数、wを該
振動子の幅とすれば、該振動子の振動周波数fは、 f=B/w (2) によって与えられる。そして、50MHzの基本周波数
で振動する幅すべり振動子を製作するためには、その幅
wは約50ミクロンにする必要がある。
【0018】尚、該振動子はその幅の中心線に対称に、
その幅の端で振幅が最大になるように振動するので、該
中心線は振動しない。従って、前記二の電極の該中心線
上に外部引き出し端子を接続すれば、振動のエネルギー
を損なうことがなく電気信号の入出力が可能になる。
その幅の端で振幅が最大になるように振動するので、該
中心線は振動しない。従って、前記二の電極の該中心線
上に外部引き出し端子を接続すれば、振動のエネルギー
を損なうことがなく電気信号の入出力が可能になる。
【0019】図11は、エッチング加工を利用して支持
構造と一体化したSLカット又はHTカットの幅すべり
振動子である。図11において、151は圧電体で特に
支持部、152は振動部、153及び154は振動部を
支持部に機械的に連結する連結部、155は該振動部の
一方の面に形成された第一の電極、156は、図では見
えないが、該振動部のもう一方の面に形成された第二の
電極である。
構造と一体化したSLカット又はHTカットの幅すべり
振動子である。図11において、151は圧電体で特に
支持部、152は振動部、153及び154は振動部を
支持部に機械的に連結する連結部、155は該振動部の
一方の面に形成された第一の電極、156は、図では見
えないが、該振動部のもう一方の面に形成された第二の
電極である。
【0020】図11の構成において、第一及び第二の電
極の間に印加された電界によって該振動部はその幅の中
心線に関して対称な幅すべり振動を行なう。今、該振動
部の幅wと該二の電極間に印加する電界の基本周波数f
を(2)式の関係を満足するように設定すれば、連結部
の幅を振動部に連結される部分から支持部に連結される
部分に向かって漸次小さくなるようにしておけば、連結
部は該基本周波数では振動することができない。従っ
て、振動を振動部に閉じ込めることができ、振動部での
電気−機械変換の効率を損なうことがない。
極の間に印加された電界によって該振動部はその幅の中
心線に関して対称な幅すべり振動を行なう。今、該振動
部の幅wと該二の電極間に印加する電界の基本周波数f
を(2)式の関係を満足するように設定すれば、連結部
の幅を振動部に連結される部分から支持部に連結される
部分に向かって漸次小さくなるようにしておけば、連結
部は該基本周波数では振動することができない。従っ
て、振動を振動部に閉じ込めることができ、振動部での
電気−機械変換の効率を損なうことがない。
【0021】又、元来振動部の幅の中心線は振動しない
ので、連結部の先端が中心線上にくるようにして、該連
結部の先端で支持部に連結される構造にしておけば、支
持によって振動エネルギーを損なうことがない。
ので、連結部の先端が中心線上にくるようにして、該連
結部の先端で支持部に連結される構造にしておけば、支
持によって振動エネルギーを損なうことがない。
【0022】図12は、図11の構成を適用したMCF
である。図12において、161は圧電体で特に支持
部、162は第一の振動部、163は第二の振動部、1
64は第一及び第二の振動部の振動エネルギーを結合す
る結合部、165及び166は各々の振動部を該支持部
に連結する連結部、167及び168は第一及び第二の
信号電極、169は、図では見えないが、アース電極で
ある。そして、図12に示したMCFのフィルタとして
の原理は図7又は図9に示したMCFと同じである。
である。図12において、161は圧電体で特に支持
部、162は第一の振動部、163は第二の振動部、1
64は第一及び第二の振動部の振動エネルギーを結合す
る結合部、165及び166は各々の振動部を該支持部
に連結する連結部、167及び168は第一及び第二の
信号電極、169は、図では見えないが、アース電極で
ある。そして、図12に示したMCFのフィルタとして
の原理は図7又は図9に示したMCFと同じである。
【0023】図13は、やはりエッチング加工を利用し
て支持構造と一体化したSLカット又はHTカットの幅
すべり振動子で、(イ)が斜視図、(2)が振動子の中
央部分での断面図である。
て支持構造と一体化したSLカット又はHTカットの幅
すべり振動子で、(イ)が斜視図、(2)が振動子の中
央部分での断面図である。
【0024】図13において、171は圧電体で特に支
持部、172は振動部、173及び174は連結部、1
75は該振動部の表面に形成された第一の電極、176
は該第一の電極に対向して該支持部の裏面に形成された
第二の電極である。
持部、172は振動部、173及び174は連結部、1
75は該振動部の表面に形成された第一の電極、176
は該第一の電極に対向して該支持部の裏面に形成された
第二の電極である。
【0025】図13の構成の特徴は、振動部の厚さ方向
に振動部の幅が減少するようになっている点と、振動部
の底部が支持部に機械的につながっている点である。先
ず、振動部の表面の幅が印加電界の基本周波数と(2)
の関係を満たすように設定しておけば、その幅が減少し
た位置では基本周波数では振動ができないので、振動エ
ネルギーが厚さ方向に分散することがなくなる。従っ
て、振動部における電気−機械変換の効率を損なうこと
がない。
に振動部の幅が減少するようになっている点と、振動部
の底部が支持部に機械的につながっている点である。先
ず、振動部の表面の幅が印加電界の基本周波数と(2)
の関係を満たすように設定しておけば、その幅が減少し
た位置では基本周波数では振動ができないので、振動エ
ネルギーが厚さ方向に分散することがなくなる。従っ
て、振動部における電気−機械変換の効率を損なうこと
がない。
【0026】次に、振動部の底部が支持部につながって
いると、振動部を支える力が大きくなり、機械的な強度
を確保することが可能になる。しかも、振動部の底部を
その中心線に一致させれば、振動部の振動エネルギーを
損なうことなく振動部を支持することができる。
いると、振動部を支える力が大きくなり、機械的な強度
を確保することが可能になる。しかも、振動部の底部を
その中心線に一致させれば、振動部の振動エネルギーを
損なうことなく振動部を支持することができる。
【0027】このように振動部の厚さ方向にその幅を変
化するようにした振動部は、振動部の表面に対して斜め
の方向からプラズマ又はリアクティブ・イオンを利用し
たドライ・エッチングを行なうことによって可能になる
が、この詳細は特開平07−254838に開示されて
いる。
化するようにした振動部は、振動部の表面に対して斜め
の方向からプラズマ又はリアクティブ・イオンを利用し
たドライ・エッチングを行なうことによって可能になる
が、この詳細は特開平07−254838に開示されて
いる。
【0028】図14は、図13の構成を適用したMCF
である。図14において、181は圧電体で特に支持
部、182は第一の振動部、183は第二の振動部、1
84は該二の振動部を機械的に結合する結合部、185
及び186は該第一及び第二の振動部の一方の面に形成
された第一及び第二の信号電極、187は、図では見え
ないが、該第一及び第二の信号電極に対向して支持部の
裏面に形成されたアース電極である。
である。図14において、181は圧電体で特に支持
部、182は第一の振動部、183は第二の振動部、1
84は該二の振動部を機械的に結合する結合部、185
及び186は該第一及び第二の振動部の一方の面に形成
された第一及び第二の信号電極、187は、図では見え
ないが、該第一及び第二の信号電極に対向して支持部の
裏面に形成されたアース電極である。
【0029】図14の構成が図12の構成と異なる点
は、振動部及び結合部の厚さ方向にその幅が減少するよ
うになっている点と、振動部及び結合部の底部が支持部
に機械的につながっている点である。この利点や、こう
いう構造で振動子を製作する方法については図13の説
明において概説した所であり、又、特開平07−254
838にその詳細が開示されている。
は、振動部及び結合部の厚さ方向にその幅が減少するよ
うになっている点と、振動部及び結合部の底部が支持部
に機械的につながっている点である。この利点や、こう
いう構造で振動子を製作する方法については図13の説
明において概説した所であり、又、特開平07−254
838にその詳細が開示されている。
【0030】そして、図14のフィルタとしての原理は
図12と同じである。
図12と同じである。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】図6のATカット厚み
すべり振動子においては、振動周波数を50MHz程度
にするためには振動子の厚さを35ミクロン程度にまで
研磨する必要がある。この厚さに対して平板の直径は通
常3〜5mm程度であるから、平板にかかる屈曲力に対す
る強度を確保することが困難である。従って、図6に示
した構成の振動子を使用できる周波数帯は自ずから制限
される。更に、厚さがない所に外部引き出し端子を設け
る必要があり、外部引き出し端子の接着強度にも問題が
残る。
すべり振動子においては、振動周波数を50MHz程度
にするためには振動子の厚さを35ミクロン程度にまで
研磨する必要がある。この厚さに対して平板の直径は通
常3〜5mm程度であるから、平板にかかる屈曲力に対す
る強度を確保することが困難である。従って、図6に示
した構成の振動子を使用できる周波数帯は自ずから制限
される。更に、厚さがない所に外部引き出し端子を設け
る必要があり、外部引き出し端子の接着強度にも問題が
残る。
【0032】図7に示した構造のMCFにおいても同様
である。図8に示した支持構造一体型のATカット振動
子の場合、振動部はエッチングで薄くして振動周波数を
上げ、支持部は機械的強度を保つことができるような厚
みに設定することが可能なので高周波数化と強度の確保
を同時に実現することができる。
である。図8に示した支持構造一体型のATカット振動
子の場合、振動部はエッチングで薄くして振動周波数を
上げ、支持部は機械的強度を保つことができるような厚
みに設定することが可能なので高周波数化と強度の確保
を同時に実現することができる。
【0033】しかし、支持部の厚さは振動部の厚さより
大きいことがわざわいして、振動部から支持部に移行す
る部分においても基本周波数で振動することが可能にな
り、振動エネルギーを振動部に閉じ込め難いのが難点で
ある。
大きいことがわざわいして、振動部から支持部に移行す
る部分においても基本周波数で振動することが可能にな
り、振動エネルギーを振動部に閉じ込め難いのが難点で
ある。
【0034】図9に示したMCFにおいても同様であ
る。図10に示した振動子では、振動子の支持と外部へ
の接続を行なう外部引き出し端子の構造に無理があり、
機械的な強度を保つことが難しい。
る。図10に示した振動子では、振動子の支持と外部へ
の接続を行なう外部引き出し端子の構造に無理があり、
機械的な強度を保つことが難しい。
【0035】図11に示した振動子は、振動部の幅がそ
の厚さ方向に一定であるので、振動エネルギーが振動部
の厚さ方向に分散するという欠点がある。これの影響を
少なくするためには、振動部の厚さを小さくする必要が
あるが、振動子全体の機械加工の容易さを考えると、支
持部自体の厚さを小さくしなければならず、やはり機械
的強度の確保が難しい。
の厚さ方向に一定であるので、振動エネルギーが振動部
の厚さ方向に分散するという欠点がある。これの影響を
少なくするためには、振動部の厚さを小さくする必要が
あるが、振動子全体の機械加工の容易さを考えると、支
持部自体の厚さを小さくしなければならず、やはり機械
的強度の確保が難しい。
【0036】このことは図12に示したMCFでも同様
である。図13に示した振動子は、上記の問題点を解決
すべく発明されたものであるが、振動部の厚さ30〜5
0ミクロンに対して支持部の厚さは0.2〜0.5mm程
度あるのが望ましいので、振動部の表面に形成される第
一の電極と支持部の裏面に形成される第二の電極との距
離が基本的に大きくなり、振動部における電気−機械変
換の効率を高く保つことが困難である。
である。図13に示した振動子は、上記の問題点を解決
すべく発明されたものであるが、振動部の厚さ30〜5
0ミクロンに対して支持部の厚さは0.2〜0.5mm程
度あるのが望ましいので、振動部の表面に形成される第
一の電極と支持部の裏面に形成される第二の電極との距
離が基本的に大きくなり、振動部における電気−機械変
換の効率を高く保つことが困難である。
【0037】これは、図14に示したMCFにおいても
同様である。本発明は、詳述した如き多数の問題点を解
決すべく、高周波数で使用できて、機械的強度を確保で
き、且つ、電気−機械変換効率が高い振動子及びMC
F、即ち、圧電デバイスを提供することを目的とする。
同様である。本発明は、詳述した如き多数の問題点を解
決すべく、高周波数で使用できて、機械的強度を確保で
き、且つ、電気−機械変換効率が高い振動子及びMC
F、即ち、圧電デバイスを提供することを目的とする。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明の原理は、振動部
と支持部とを一体化し、且つ、厚さ方向に振動部の幅を
減少させ、連結部の幅を振動部から支持部に近づくほど
小さくし、その上、振動部の底部を振動部の幅の中心線
上に形成し、連結部と支持部の連結点を振動部の中心線
上に形成した幅すべり振動子において、振動部の表面を
幅方向に二分する独立な電極を形成する技術である。
と支持部とを一体化し、且つ、厚さ方向に振動部の幅を
減少させ、連結部の幅を振動部から支持部に近づくほど
小さくし、その上、振動部の底部を振動部の幅の中心線
上に形成し、連結部と支持部の連結点を振動部の中心線
上に形成した幅すべり振動子において、振動部の表面を
幅方向に二分する独立な電極を形成する技術である。
【0039】本発明の原理によれば、幅が狭い振動部の
表面に、通常用いられる微細加工技術によって電極を形
成できるので、電極間の距離が小さくなって電界強度が
大きくなるので、振動部の電気−機械変換の効率が高く
なる。即ち、振動子のQが高くなり、フィルタを構成し
た際にもその選択特性を急峻にすることができる。
表面に、通常用いられる微細加工技術によって電極を形
成できるので、電極間の距離が小さくなって電界強度が
大きくなるので、振動部の電気−機械変換の効率が高く
なる。即ち、振動子のQが高くなり、フィルタを構成し
た際にもその選択特性を急峻にすることができる。
【0040】従って、発明が解決しようとする課題の欄
において詳述した従来の技術の問題点の全てを解決する
ことができる。
において詳述した従来の技術の問題点の全てを解決する
ことができる。
【0041】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第一の実施の形
態で、(イ)は斜視図、(ロ)は振動子の中央部分にお
ける断面図である。
態で、(イ)は斜視図、(ロ)は振動子の中央部分にお
ける断面図である。
【0042】図1において、11は圧電体で特に支持
部、12は振動部、13は振動部に形成された第一の電
極、14は振動部に形成された第二の電極、15及び1
6は振動部を支持部に連結する連結部である。
部、12は振動部、13は振動部に形成された第一の電
極、14は振動部に形成された第二の電極、15及び1
6は振動部を支持部に連結する連結部である。
【0043】図1の構成の振動子は、圧電体にプラズマ
又はリアクティブ・イオンによるドライ・エッチング加
工を施して、支持部と一体に振動部を形成することによ
って得ることができる。
又はリアクティブ・イオンによるドライ・エッチング加
工を施して、支持部と一体に振動部を形成することによ
って得ることができる。
【0044】この振動部及び連結部の形状は、厚さ方向
に振動部及び連結部の幅が減少するようになっており、
振動部は長手方向に一定の幅を有しているが、連結部は
振動部から支持部との連結点に近づくに従って幅が減少
するようになっている。
に振動部及び連結部の幅が減少するようになっており、
振動部は長手方向に一定の幅を有しているが、連結部は
振動部から支持部との連結点に近づくに従って幅が減少
するようになっている。
【0045】厚さ方向に振動部の幅が減少する構造にな
っているので、厚さ方向に振動部の振動周波数が高くな
る。従って、振動部の表面において基本周波数で振動で
きるような電界を印加すれば、振動部の表面以外の部分
では基本周波数での振動ができないことになって、機械
振動のエネルギーを振動部の表面に閉じ込めることがで
きる。
っているので、厚さ方向に振動部の振動周波数が高くな
る。従って、振動部の表面において基本周波数で振動で
きるような電界を印加すれば、振動部の表面以外の部分
では基本周波数での振動ができないことになって、機械
振動のエネルギーを振動部の表面に閉じ込めることがで
きる。
【0046】又、振動部から支持部に向かうにつれて連
結部の幅を減少させることによって、連結部の振動周波
数は振動部の振動周波数より高くなるので、上記と同じ
原理によって振動部の機械振動のエネルギーを振動部に
閉じ込めることができる。
結部の幅を減少させることによって、連結部の振動周波
数は振動部の振動周波数より高くなるので、上記と同じ
原理によって振動部の機械振動のエネルギーを振動部に
閉じ込めることができる。
【0047】従って、図1に示した構成の振動子におい
ては電気−機械変換の効率が高くなる。しかも、振動部
と連結部を振動部の幅の中心線に関して対称に形成し、
中心線の上で振動部と連結部の底部が支持部につなが
り、該中心線の上で連結部の端と支持部がつながる構造
にしているので、支持に伴って振動エネルギーを損なう
ことも少ない。
ては電気−機械変換の効率が高くなる。しかも、振動部
と連結部を振動部の幅の中心線に関して対称に形成し、
中心線の上で振動部と連結部の底部が支持部につなが
り、該中心線の上で連結部の端と支持部がつながる構造
にしているので、支持に伴って振動エネルギーを損なう
ことも少ない。
【0048】その上に、図1の構成は、該第一の電極と
該第二の電極を該振動部の表面を幅方向に二分するよう
に形成する点に特徴を有し、上記のように形成された二
の電極に電気信号を印加すると、圧電体の誘電率の方が
空気の誘電率より十分に大きいために二の電極間の電気
力線はほとんど圧電体の中を通るようになる。
該第二の電極を該振動部の表面を幅方向に二分するよう
に形成する点に特徴を有し、上記のように形成された二
の電極に電気信号を印加すると、圧電体の誘電率の方が
空気の誘電率より十分に大きいために二の電極間の電気
力線はほとんど圧電体の中を通るようになる。
【0049】例えば50MHzで振動するSLカット又
はHTカットの幅すべり振動子の場合、振動部の表面の
幅は約50ミクロンであり、その表面上にミクロン単位
の加工精度で二の電極を近接して形成することができる
ので、同じ信号電圧の場合には、図13の構成の振動子
に比較して圧電体中の振動部における電界強度を大きく
することができる。
はHTカットの幅すべり振動子の場合、振動部の表面の
幅は約50ミクロンであり、その表面上にミクロン単位
の加工精度で二の電極を近接して形成することができる
ので、同じ信号電圧の場合には、図13の構成の振動子
に比較して圧電体中の振動部における電界強度を大きく
することができる。
【0050】従って、図1に示した構成の振動子におい
ては、電気−機械変換の効率を更に高くすることができ
る。図2は、本発明の第二の実施の形態である。
ては、電気−機械変換の効率を更に高くすることができ
る。図2は、本発明の第二の実施の形態である。
【0051】図2において、21は圧電体で特に支持
部、22は第一の振動部、23は第二の振動部、24は
該第一の振動部と該第二の振動部の機械振動エネルギー
を結合する結合部、25及び26は該第一及び該第二の
振動部の表面に形成した第一の電極及び第二の電極、2
7は該第一及び該第二の振動部の表面を連結するように
形成したアース電極、28及び29は該二の振動部の各
々を支持部に連結するための連結部、30は該アース電
極を支持部に形成した電極に引き出すためのボンディン
グ・ワイヤである。
部、22は第一の振動部、23は第二の振動部、24は
該第一の振動部と該第二の振動部の機械振動エネルギー
を結合する結合部、25及び26は該第一及び該第二の
振動部の表面に形成した第一の電極及び第二の電極、2
7は該第一及び該第二の振動部の表面を連結するように
形成したアース電極、28及び29は該二の振動部の各
々を支持部に連結するための連結部、30は該アース電
極を支持部に形成した電極に引き出すためのボンディン
グ・ワイヤである。
【0052】図2の構成においては、該第一の電極と該
アース電極の間に等価的な共振回路が形成され、該第二
の電極と該アース電極の間にやはり等価的な共振回路が
形成され、該二の等価的な共振回路を結合部の等価的な
容量で結合する複共振回路が形成される。これによって
図2の構成で帯域通過特性を有する帯域通過ろ波器が形
成される。
アース電極の間に等価的な共振回路が形成され、該第二
の電極と該アース電極の間にやはり等価的な共振回路が
形成され、該二の等価的な共振回路を結合部の等価的な
容量で結合する複共振回路が形成される。これによって
図2の構成で帯域通過特性を有する帯域通過ろ波器が形
成される。
【0053】図2の構成において、振動部、結合部及び
連結部と支持部との構造的関係は図1と同じである。
又、第一の電極とアース電極の関係及び第二の電極とア
ース電極との関係も図1と同じである。従って、図2の
構成のMCFも図1の構成と全く同じ利点を備えたもの
になっている。
連結部と支持部との構造的関係は図1と同じである。
又、第一の電極とアース電極の関係及び第二の電極とア
ース電極との関係も図1と同じである。従って、図2の
構成のMCFも図1の構成と全く同じ利点を備えたもの
になっている。
【0054】図3は、本発明の第三の実施の形態であ
る。図3において、31は圧電体で特に支持部、32は
第一の振動部、33は第二の振動部、34は第一の振動
部の表面に形成された第一の電極、35は該第二の振動
部の表面に形成された第二の電極、36は該第一及び該
第二の電極の残りの部分に連続して形成された共通電
極、37は該共通電極とアース間に挿入するコンデン
サ、38及び38aは第一の振動部と支持部とを連結す
る一対の第一の連結部、39及び39aは該第二の振動
部と該支持部とを連結する一対の第二の連結部である。
る。図3において、31は圧電体で特に支持部、32は
第一の振動部、33は第二の振動部、34は第一の振動
部の表面に形成された第一の電極、35は該第二の振動
部の表面に形成された第二の電極、36は該第一及び該
第二の電極の残りの部分に連続して形成された共通電
極、37は該共通電極とアース間に挿入するコンデン
サ、38及び38aは第一の振動部と支持部とを連結す
る一対の第一の連結部、39及び39aは該第二の振動
部と該支持部とを連結する一対の第二の連結部である。
【0055】図3の構成では、第一の電極と共通電極の
間の第一の振動部が共振回路を形成して直列枝となり、
第二の電極と共通電極の間の第二の振動部が共振回路を
形成して直列枝となり、共通電極とアースの間のコンデ
ンサが並列枝となるという帯域通過ろ波器が形成され
る。
間の第一の振動部が共振回路を形成して直列枝となり、
第二の電極と共通電極の間の第二の振動部が共振回路を
形成して直列枝となり、共通電極とアースの間のコンデ
ンサが並列枝となるという帯域通過ろ波器が形成され
る。
【0056】図3の構成において、振動部、結合部及び
連結部と支持部との構造的関係は図1と同じである。
又、第一の電極と共通電極の関係及び第二の電極と共通
電極との関係も図1と同じである。従って、図3の構成
のMCFも図1の構成と全く同じ利点を備えたものにな
っている。
連結部と支持部との構造的関係は図1と同じである。
又、第一の電極と共通電極の関係及び第二の電極と共通
電極との関係も図1と同じである。従って、図3の構成
のMCFも図1の構成と全く同じ利点を備えたものにな
っている。
【0057】尚、図3においては同一の圧電体に二の振
動部が形成される例を示しているが、形成される振動部
の数には基本的に限定はなく、ろ波器に要請される特性
にマッチする数の振動部を形成すればよい。
動部が形成される例を示しているが、形成される振動部
の数には基本的に限定はなく、ろ波器に要請される特性
にマッチする数の振動部を形成すればよい。
【0058】これまでは、高周波数領域まで使用でき
て、機械的にも強度を確保できる圧電デバイスについて
述べてきた。しかし、これまでに説明したのと同様な構
造で低周波領域で使用できる圧電デバイスを構成するこ
ともできる。
て、機械的にも強度を確保できる圧電デバイスについて
述べてきた。しかし、これまでに説明したのと同様な構
造で低周波領域で使用できる圧電デバイスを構成するこ
ともできる。
【0059】図4は、本発明の第四の実施の形態であ
る。図4において41は支持部、42は振動部、43及
び44は該振動部の表面に形成された第一及び第二の電
極である。
る。図4において41は支持部、42は振動部、43及
び44は該振動部の表面に形成された第一及び第二の電
極である。
【0060】図4の構成において振動部は、圧電体から
プリズム状に切り出され、その上面の幅が最も広く、そ
の底面の幅が最も狭く、その上面の幅の中心線を通って
その上面に垂直な面に関して対称に形成される。そし
て、その底面を支持部に接着して固定する。尚、該振動
部上の電極を支持部上の電極に接続する部分では、導電
性接着剤を使用すればよい。
プリズム状に切り出され、その上面の幅が最も広く、そ
の底面の幅が最も狭く、その上面の幅の中心線を通って
その上面に垂直な面に関して対称に形成される。そし
て、その底面を支持部に接着して固定する。尚、該振動
部上の電極を支持部上の電極に接続する部分では、導電
性接着剤を使用すればよい。
【0061】上記のように切り出しによって振動部を形
成するために、自ずからその寸法には限度があり、あま
り高い周波数までは使用できないが、電気−機械変換の
効率が高く、機械的にも強度を確保できる振動子を得る
ことができる。
成するために、自ずからその寸法には限度があり、あま
り高い周波数までは使用できないが、電気−機械変換の
効率が高く、機械的にも強度を確保できる振動子を得る
ことができる。
【0062】尚、図4の場合には、支持部の材料は圧電
体である必要はなく、例えば無機物質による基板でよ
い。図5は、本発明の第五の実施の形態である。
体である必要はなく、例えば無機物質による基板でよ
い。図5は、本発明の第五の実施の形態である。
【0063】図5において、51は支持部、52は第一
の振動部、53は第二の振動部、54は該第一の振動部
の表面に形成された第一の電極、55は該第二の振動部
の表面に形成された第二の電極、56は該第一及び該第
二の振動部の表面の残りの部分に形成された共通電極、
57は該共通電極とアース間に挿入されるコンデンサで
ある。
の振動部、53は第二の振動部、54は該第一の振動部
の表面に形成された第一の電極、55は該第二の振動部
の表面に形成された第二の電極、56は該第一及び該第
二の振動部の表面の残りの部分に形成された共通電極、
57は該共通電極とアース間に挿入されるコンデンサで
ある。
【0064】図5の構成は、図3に示した構成と同じ等
価回路のフィルタになる。又、図5の構成は図4と同じ
構成原理によっている。従って、ここではこれ以上の説
明は省略する。
価回路のフィルタになる。又、図5の構成は図4と同じ
構成原理によっている。従って、ここではこれ以上の説
明は省略する。
【0065】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、高周
波数で使用することができ、電気−機械変換の効率が高
く、しかも機械的な強度を確保できる圧電デバイスを実
現することができる。従って、一層高速化される通信装
置に対して高性能で高信頼な圧電デバイスを提供するこ
とが可能になる。
波数で使用することができ、電気−機械変換の効率が高
く、しかも機械的な強度を確保できる圧電デバイスを実
現することができる。従って、一層高速化される通信装
置に対して高性能で高信頼な圧電デバイスを提供するこ
とが可能になる。
【0066】又、高周波数領域だけでなく低周波領域に
おいても使用できる圧電デバイスも提供することが可能
で、広い範囲に渡って通信装置の性能向上と信頼度向上
に寄与することができる。
おいても使用できる圧電デバイスも提供することが可能
で、広い範囲に渡って通信装置の性能向上と信頼度向上
に寄与することができる。
【図1】 本発明の第一の実施の形態。
【図2】 本発明の第二の実施の形態。
【図3】 本発明の第三の実施の形態。
【図4】 本発明の第四の実施の形態。
【図5】 本発明の第五の実施の形態。
【図6】 一般的なATカット厚みすべり振動子。
【図7】 図6の構成を適用したMCF。
【図8】 支持構造と一体化したATカット厚みすべり
振動子。
振動子。
【図9】 図8の構成を適用したMCF。
【図10】 一般的なSLカット、HTカットの幅すべ
り振動子。
り振動子。
【図11】 支持構造と一体化したSLカット、HTカ
ットの幅すべり振動子(その1)。
ットの幅すべり振動子(その1)。
【図12】 図11の構成を適用したMCF。
【図13】 支持構造と一体化したSLカット、HTカ
ットの幅すべり振動子(その2)。
ットの幅すべり振動子(その2)。
【図14】 図13の構成を適用したMCF。
11 圧電体特に支持部 12 振動部 13 第一の電極 14 第二の電極 15 連結部 16 連結部
Claims (4)
- 【請求項1】 表面の幅を振動周波数と所定の関係に設
定された圧電体よりなる振動部と、該振動部に連結され
た支持部とを備える圧電デバイスにおいて、 該振動部の表面の、該振動部の幅の中心線によって二分
される部分に、該振動部の長さ方向にのびる互いに接触
しない電極を設けることを特徴とする圧電デバイス。 - 【請求項2】 請求項1記載の圧電デバイスにおいて、 前記振動部は、 所定の長さにわたって一定の幅を有する圧電体によって
なり、該振動部の端部において、該振動部の端部から前
記支持部への連結点に向かって漸次幅を狭められる連結
部に連結される振動部であることを特徴とする圧電デバ
イス。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の圧電デバイ
スにおいて、 前記振動部は、 該振動部の長さ方向にのびる互いに独立な二の電極と、
該振動部の長さ方向にのびる該二の電極の各々と独立な
共通電極を設けられる振動部であることを特徴とする圧
電デバイス。 - 【請求項4】 共通の支持部に連結される、複数の請求
項1又は請求項2記載の圧電デバイスを設け、 該複数の圧電デバイスの振動部の表面に、該振動部の幅
の中心線によって二分される部分に、該振動部の長さ方
向にのびる互いに接触しない電極を設け、 該複数の圧電デバイスのうち二の圧電デバイスの表面の
電極の一方を外部に接続する電極とし、 該複数の圧電デバイスの表面の残りの電極を重複も欠落
もなく圧電デバイス間で接続し、 該圧電デバイス間で接続された電極とアースとの間に容
量素子を接続することを特徴とする圧電デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189555A JPH1032458A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 圧電デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189555A JPH1032458A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 圧電デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032458A true JPH1032458A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16243289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8189555A Pending JPH1032458A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 圧電デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032458A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013102346A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子 |
| CN111615755A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-09-01 | 株式会社村田制作所 | 振动结构体 |
-
1996
- 1996-07-18 JP JP8189555A patent/JPH1032458A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013102346A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子 |
| CN111615755A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-09-01 | 株式会社村田制作所 | 振动结构体 |
| CN111615755B (zh) * | 2018-12-25 | 2023-06-16 | 株式会社村田制作所 | 振动结构体 |
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