JPH11112281A - 振動子 - Google Patents
振動子Info
- Publication number
- JPH11112281A JPH11112281A JP27272297A JP27272297A JPH11112281A JP H11112281 A JPH11112281 A JP H11112281A JP 27272297 A JP27272297 A JP 27272297A JP 27272297 A JP27272297 A JP 27272297A JP H11112281 A JPH11112281 A JP H11112281A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric substrate
- comb
- wave
- electrodes
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動のＱが高い、スプリアスの少ない安定し
た振動を得る。 【解決手段】 表面に櫛状電極２、３を形成する圧電基
板１として、ニオブ酸リチューム単結晶で構成される結
晶方位４１°回転Ｙカット、伝搬方向がＹ軸投影方向の
ものを使用する。また、表面波５の振動周波数と、バル
ク波６の振動周波数が異なるものとなるように、圧電基
板１の厚みを設定する。
た振動を得る。 【解決手段】 表面に櫛状電極２、３を形成する圧電基
板１として、ニオブ酸リチューム単結晶で構成される結
晶方位４１°回転Ｙカット、伝搬方向がＹ軸投影方向の
ものを使用する。また、表面波５の振動周波数と、バル
ク波６の振動周波数が異なるものとなるように、圧電基
板１の厚みを設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ニオブ酸リチュ
ーム（ＬｉＮｂＯ3 ）単結晶からなる圧電基板を用いた
振動子に関する。
ーム（ＬｉＮｂＯ3 ）単結晶からなる圧電基板を用いた
振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の弾性表面波振動子には、ニオブ酸
リチューム単結晶からなる圧電基板上に、櫛歯状の一対
の電極を形成し、この電極に信号発生源から高周波信号
を印加するものがある。この弾性表面波振動子に使用さ
れる圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3 回転Ｙカット、Ｓ
Ｔカット水晶などであり、表面に励起するレーリー波を
利用したものである。しかし、これら圧電基板は、振動
効率が低い。そこで、振動効率を高めるために回転角が
−１０°ないし＋４０°、回転Ｙカットのニオブ酸リチ
ューム基板表面にＡｕ、Ａｇ、Ｐｔなどの櫛形電極を付
し、基板Ｘ方向にラブ波を伝搬せしめる振動子が提案さ
れている（特開昭６３−２６０２１３号）。
リチューム単結晶からなる圧電基板上に、櫛歯状の一対
の電極を形成し、この電極に信号発生源から高周波信号
を印加するものがある。この弾性表面波振動子に使用さ
れる圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3 回転Ｙカット、Ｓ
Ｔカット水晶などであり、表面に励起するレーリー波を
利用したものである。しかし、これら圧電基板は、振動
効率が低い。そこで、振動効率を高めるために回転角が
−１０°ないし＋４０°、回転Ｙカットのニオブ酸リチ
ューム基板表面にＡｕ、Ａｇ、Ｐｔなどの櫛形電極を付
し、基板Ｘ方向にラブ波を伝搬せしめる振動子が提案さ
れている（特開昭６３−２６０２１３号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の振動子では、この出願の発明者等が実験で確認
した結果、振動Ｑが低く、またスプリアスが全域に分布
し、振動子としてなお改善する必要があるという問題が
あった。この発明は上記問題点に着目してなされたもの
であって、より振動効率が良く、また振動の安定した振
動子を提供することを目的としている。
た従来の振動子では、この出願の発明者等が実験で確認
した結果、振動Ｑが低く、またスプリアスが全域に分布
し、振動子としてなお改善する必要があるという問題が
あった。この発明は上記問題点に着目してなされたもの
であって、より振動効率が良く、また振動の安定した振
動子を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の本明細書の特
許請求の範囲の請求項１に係る振動子は、ニオブ酸リチ
ューム単結晶からなる圧電基板と、この圧電基板の表面
に形成される弾性波を発生させる励振電極とからなる振
動子において、前記ニオブ酸リチューム単結晶の結晶方
位を４１±１５°回転Ｙカット、弾性波の伝搬方位をＹ
軸投影方向としたことを特徴としている。
許請求の範囲の請求項１に係る振動子は、ニオブ酸リチ
ューム単結晶からなる圧電基板と、この圧電基板の表面
に形成される弾性波を発生させる励振電極とからなる振
動子において、前記ニオブ酸リチューム単結晶の結晶方
位を４１±１５°回転Ｙカット、弾性波の伝搬方位をＹ
軸投影方向としたことを特徴としている。
【０００５】この振動子は、圧電基板にニオブ酸リチュ
ームの結晶方位が４１±１５°回転Ｙカットで、弾性波
の伝搬方位がＹ軸投影方位のものを使用している。実験
の結果では、Ｑが高く、スプリアスの少ないものが得ら
れている。また、請求項２に係る振動子は、請求項１に
係るものにおいて、圧電基板の厚みをバルク振動周波数
と表面波振動周波数が異なるように値を設定している。
ームの結晶方位が４１±１５°回転Ｙカットで、弾性波
の伝搬方位がＹ軸投影方位のものを使用している。実験
の結果では、Ｑが高く、スプリアスの少ないものが得ら
れている。また、請求項２に係る振動子は、請求項１に
係るものにおいて、圧電基板の厚みをバルク振動周波数
と表面波振動周波数が異なるように値を設定している。
【０００６】この振動子では、バルク振動周波数を振動
に使用することが特徴であり、バルクの振動周波数と表
面波の振動周波数が近寄っていると、周囲温度条件等の
外乱により、発振周波数がバルク振動周波数から表面波
振動周波数に移動したり、これを回避するために複雑な
発振制御回路が必要となる。一方、バルクの振動周波数
は圧電基板の厚みに相関するので、この厚みの適性な設
定により、バルクの振動周波数と表面波の振動周波数を
異なるものとし、振動の安定化が得られるようにしてい
る。
に使用することが特徴であり、バルクの振動周波数と表
面波の振動周波数が近寄っていると、周囲温度条件等の
外乱により、発振周波数がバルク振動周波数から表面波
振動周波数に移動したり、これを回避するために複雑な
発振制御回路が必要となる。一方、バルクの振動周波数
は圧電基板の厚みに相関するので、この厚みの適性な設
定により、バルクの振動周波数と表面波の振動周波数を
異なるものとし、振動の安定化が得られるようにしてい
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態振動子の概略を示す図である。この振動子は、短冊
状の圧電基板１の表面に、一対の櫛状の電極２、３が形
成され、この一対の櫛状の電極２、３に信号発生源４か
ら高周波信号が印加される。
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態振動子の概略を示す図である。この振動子は、短冊
状の圧電基板１の表面に、一対の櫛状の電極２、３が形
成され、この一対の櫛状の電極２、３に信号発生源４か
ら高周波信号が印加される。
【０００８】櫛状電極２、３の櫛歯部２ａ、２ａ、……
と、櫛歯部３ａ、３ａ、……は、圧電基板１の長手方向
（伝搬方向）に垂直となるように形成配置されている。
信号発生源４より高周波信号を電極２、３に印加する
と、弾性表面波５が発生し、圧電基板１の表面を長手方
向に進行する。また、圧電基板１の厚み内をバルク波６
が進行する。
と、櫛歯部３ａ、３ａ、……は、圧電基板１の長手方向
（伝搬方向）に垂直となるように形成配置されている。
信号発生源４より高周波信号を電極２、３に印加する
と、弾性表面波５が発生し、圧電基板１の表面を長手方
向に進行する。また、圧電基板１の厚み内をバルク波６
が進行する。
【０００９】この実施形態振動子の最も特徴とするとこ
ろは、圧電基板１としてニオブ酸リチュームの単結晶を
用い、その結晶方位が４１°回転Ｙカット、弾性波の伝
搬方向がＹ軸投影方向であるものを使用したことであ
る。この圧電基板１は、図２に示すように、圧電結晶を
Ｙ軸１３１°の角度でインゴットに成長させた圧電体１
１を得、この圧電体１１から短冊状の圧電基板１２を切
り出す。この圧電基板１２はＹ軸に対し４１°の角度を
持つ４１°回転Ｙカットであり、また長手方向はＹ軸投
影方向となっている。つまり、バルク波、表面波の伝搬
方向は、Ｙ軸投影方向である。
ろは、圧電基板１としてニオブ酸リチュームの単結晶を
用い、その結晶方位が４１°回転Ｙカット、弾性波の伝
搬方向がＹ軸投影方向であるものを使用したことであ
る。この圧電基板１は、図２に示すように、圧電結晶を
Ｙ軸１３１°の角度でインゴットに成長させた圧電体１
１を得、この圧電体１１から短冊状の圧電基板１２を切
り出す。この圧電基板１２はＹ軸に対し４１°の角度を
持つ４１°回転Ｙカットであり、また長手方向はＹ軸投
影方向となっている。つまり、バルク波、表面波の伝搬
方向は、Ｙ軸投影方向である。
【００１０】ここで上記圧電基板１内でのバルク波の伝
搬を、図３を用いて説明する。バルク波６は圧電基板１
方面に対して斜めに伝搬し、励振されたバルク波６の等
位相面の法線方向をθとすると、図のように、θは次式
で与えられように、その方向は、周波数によって変化す
る。 θ＝ｓｉｎ（Ｖｂ／Ｐ・ｆ） ここで、Ｖｂはバルク波の位相速度、Ｐは櫛形電極のピ
ッチ、ｆは周波数である。
搬を、図３を用いて説明する。バルク波６は圧電基板１
方面に対して斜めに伝搬し、励振されたバルク波６の等
位相面の法線方向をθとすると、図のように、θは次式
で与えられように、その方向は、周波数によって変化す
る。 θ＝ｓｉｎ（Ｖｂ／Ｐ・ｆ） ここで、Ｖｂはバルク波の位相速度、Ｐは櫛形電極のピ
ッチ、ｆは周波数である。
【００１１】この圧電基板１において、圧電基板１の振
動源は互い違いに形成された櫛形電極２、３の櫛歯部２
ａ、３ａであり、発生振動波は表面波５とバルク波６で
ある。バルク波６は圧電基板１の境界面で反射しながら
伝搬していく。また、櫛形電極２、３で励振された表面
波５の振動周波数は主に表面は音速と電極ピッチによっ
て決定されるが、バルク波６の振動周波数は圧電基板１
の厚みｔによって決定される。櫛形電極の同極間のピッ
チＰは、具体的には０．２〜１．５ｍｍ程度が望まし
く、また圧電基板１の厚みｔは具体的には、例えば０．
５〜１．５ｍｍのものが望ましい。
動源は互い違いに形成された櫛形電極２、３の櫛歯部２
ａ、３ａであり、発生振動波は表面波５とバルク波６で
ある。バルク波６は圧電基板１の境界面で反射しながら
伝搬していく。また、櫛形電極２、３で励振された表面
波５の振動周波数は主に表面は音速と電極ピッチによっ
て決定されるが、バルク波６の振動周波数は圧電基板１
の厚みｔによって決定される。櫛形電極の同極間のピッ
チＰは、具体的には０．２〜１．５ｍｍ程度が望まし
く、また圧電基板１の厚みｔは具体的には、例えば０．
５〜１．５ｍｍのものが望ましい。
【００１２】表面波５の振動周波数とバルク波振動周波
数が近い場合には、わずかな振動負荷の変化によって表
面波振動周波数で動作したり、バルク波振動周波数で動
作したり、周波数が安定しない場合があり、これを未然
に防ぐためには、発振回路の構成が複雑になったりする
ことがある。これを避けるために、バルク振動周波数を
表面波振動周波数と異なるよう、圧電基板１の厚みｔを
選択する。バルク振動周波数と表面振動周波数との具体
的な差は、実験結果から２ＭＨＺ程度の差があれば、周
波数として安定した振動が得られる。
数が近い場合には、わずかな振動負荷の変化によって表
面波振動周波数で動作したり、バルク波振動周波数で動
作したり、周波数が安定しない場合があり、これを未然
に防ぐためには、発振回路の構成が複雑になったりする
ことがある。これを避けるために、バルク振動周波数を
表面波振動周波数と異なるよう、圧電基板１の厚みｔを
選択する。バルク振動周波数と表面振動周波数との具体
的な差は、実験結果から２ＭＨＺ程度の差があれば、周
波数として安定した振動が得られる。
【００１３】実験で、４１°回転Ｙカット、伝搬方向が
Ｘ軸投影方向の圧電基板で、信号発生源１の信号周波数
を５ＭＨＺから９ＭＨＺまで変化させてインピーダンス
を測定したところ、図５のものが得られた。図５の特性
では、Ｑも低く、スプリアスもかなりの波域で発生して
いる。これに対し、上記実施形態で使用の圧電基板、つ
まり４１°回転Ｙカット、伝搬方向がＹ軸投影方向の圧
電素子で、同様の測定を行ったところ、図４に示すよう
に、７．５７ＭＨＺ（○印で示す）で、Ｑの高い共振特
性が得られ、その他の波域ではほとんどスプリアスが発
生していない。
Ｘ軸投影方向の圧電基板で、信号発生源１の信号周波数
を５ＭＨＺから９ＭＨＺまで変化させてインピーダンス
を測定したところ、図５のものが得られた。図５の特性
では、Ｑも低く、スプリアスもかなりの波域で発生して
いる。これに対し、上記実施形態で使用の圧電基板、つ
まり４１°回転Ｙカット、伝搬方向がＹ軸投影方向の圧
電素子で、同様の測定を行ったところ、図４に示すよう
に、７．５７ＭＨＺ（○印で示す）で、Ｑの高い共振特
性が得られ、その他の波域ではほとんどスプリアスが発
生していない。
【００１４】なお、上記実施形態では、回転Ｙカットの
角度を４１°としたが、４１°±１５°の範囲で、ま
た、弾性波の伝搬方向はＹ軸投影方向より±１０°程度
の範囲のずれでも十分に実用的な振動子を得ることがで
きる。
角度を４１°としたが、４１°±１５°の範囲で、ま
た、弾性波の伝搬方向はＹ軸投影方向より±１０°程度
の範囲のずれでも十分に実用的な振動子を得ることがで
きる。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、圧電基板にニオブ酸
リチュームの結晶方位が４１±１５°回転Ｙカット、伝
搬方位がＹ軸投影方向であるものを使用しているので、
Ｑの高い、スプリアスの少ない安定した振動を得ること
ができる。
リチュームの結晶方位が４１±１５°回転Ｙカット、伝
搬方位がＹ軸投影方向であるものを使用しているので、
Ｑの高い、スプリアスの少ない安定した振動を得ること
ができる。
【図１】この発明の一実施形態振動子を示す概略図であ
る。
る。
【図２】同実施形態振動子に使用する圧電基板の結晶方
位カット、及び伝搬方向を説明する図である。
位カット、及び伝搬方向を説明する図である。
【図３】同実施形態振動子の表面波がバルク波の伝搬を
説明する図である。
説明する図である。
【図４】同実施形態振動子の周波数−インピーダンス特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図５】振動子の圧電基板に、結晶方位が４１°回転Ｙ
カット、伝搬方向がＸ軸投影方向のものを使用した場合
の周波数−インピーダンス特性を示す図である。
カット、伝搬方向がＸ軸投影方向のものを使用した場合
の周波数−インピーダンス特性を示す図である。
１ 圧電基板 ２、３ 櫛状電極 ４ 信号発生器 ５ 表面波 ６ バルク波
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝井 慶 京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株式 会社オムロンライフサイエンス研究所内 (72)発明者 寺田 隆雄 京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株式 会社オムロンライフサイエンス研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】ニオブ酸リチューム単結晶からなる圧電基
板と、この圧電基板の表面に形成される弾性波を発生さ
せる励振電極とからなる振動子において、 前記ニオブ酸リチューム単結晶の結晶方位が４１±１５
°回転Ｙカット、弾性波の伝搬方位をＹ軸投影方向とし
たことを特徴とする振動子。 - 【請求項２】前記圧電基板は、バルク振動周波数と表面
波振動周波数が異なるような基板厚みに設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27272297A JPH11112281A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27272297A JPH11112281A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112281A true JPH11112281A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17517878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27272297A Pending JPH11112281A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112281A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008148184A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波共振子 |
| WO2009147787A1 (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | パナソニック株式会社 | 弾性波共用器 |
| JP2013539946A (ja) * | 2010-10-14 | 2013-10-28 | テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー | 広帯域音響結合薄膜ｂａｗフィルタ |
-
1997
- 1997-10-06 JP JP27272297A patent/JPH11112281A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008148184A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波共振子 |
| WO2009147787A1 (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | パナソニック株式会社 | 弾性波共用器 |
| US8384495B2 (en) | 2008-06-06 | 2013-02-26 | Panasonic Corporation | Acoustic wave duplexer |
| JP5392255B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2014-01-22 | パナソニック株式会社 | 弾性波共用器 |
| JP2013539946A (ja) * | 2010-10-14 | 2013-10-28 | テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー | 広帯域音響結合薄膜ｂａｗフィルタ |
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