JPS605619A - 厚みすべり圧電振動子 - Google Patents
厚みすべり圧電振動子Info
- Publication number
- JPS605619A JPS605619A JP11353783A JP11353783A JPS605619A JP S605619 A JPS605619 A JP S605619A JP 11353783 A JP11353783 A JP 11353783A JP 11353783 A JP11353783 A JP 11353783A JP S605619 A JPS605619 A JP S605619A
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- JP
- Japan
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- thickness
- piezoelectric
- oscillation
- crystal
- shear
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- Granted
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は厚みすべり振動を行う圧電振動子に関するもの
である。
である。
従来の例えば厚みすべり水晶振動子は、水晶片の表向の
振動変位が大きいため、表面にゴミや汚れなどが＋１着
すると著しく特性が劣化してしまった。このため封止容
器が必要となり、容器内を真空にしたり、不活性ガス置
換を行うため、構成が複雑となり、製造が煩雑となって
いた。さらに水晶片を保持する保持部材も必要であり、
保持の方法によっては保持応力の影響が大きく、耐衝撃
性、耐振動性を劣化させる原因になっていた。
振動変位が大きいため、表面にゴミや汚れなどが＋１着
すると著しく特性が劣化してしまった。このため封止容
器が必要となり、容器内を真空にしたり、不活性ガス置
換を行うため、構成が複雑となり、製造が煩雑となって
いた。さらに水晶片を保持する保持部材も必要であり、
保持の方法によっては保持応力の影響が大きく、耐衝撃
性、耐振動性を劣化させる原因になっていた。
本発明は上記従来の数々の欠点を総て除去するものであ
り、封止容器、保持゛部材を必要とせず、外界の影響を
ほとんど受けない厚みすべり圧電振動子を提供するもの
である。
り、封止容器、保持゛部材を必要とせず、外界の影響を
ほとんど受けない厚みすべり圧電振動子を提供するもの
である。
以下本発明の一実施例を詳釧に説明する。
第１図において、１は厚みすべり圧電振動子の一例とし
てＡＴカット水晶振動子である。水晶片２はＸ軸を中心
としてＺ軸を約６５度回転させたＸ軸−２′軸平面に平
行に成用したものである。
てＡＴカット水晶振動子である。水晶片２はＸ軸を中心
としてＺ軸を約６５度回転させたＸ軸−２′軸平面に平
行に成用したものである。
水晶片２は長手方向カＸＩｌ＋Ｉ１１方向である直方体
形状をしており、長さは約７． Ｏｍｉｎ ＋幅約１、
ａ ｍｍ 、厚さ約１．２ ｍｍである。水晶片２の異
面２ａ、２ｈ、ずなわちｘｆｌ（ｌ−Ｚ′軸平面には、
水晶ドーピング可能なものとしてアルミニウム薄）ｙｐ
＜ ｓ 、 ３が真空蒸着などにて形成され、水晶片２
の表層部はドーピングにより形成された非圧電領域６α
、３σとなっている。ドーピングとして本実施例では拡
散による方法を用いている。すなわち水晶片２の表面に
アルミニウム薄膜３，３を形成し、高温状態においてア
ルミニウムを水晶片２に拡散させ、絶縁性の非圧電領域
３ａ、６αを形成する。したがって処理時間に比例して
非圧電領域３α、３αは成長するのである。水晶片２の
中央部はアルミニウムの拡散していない圧電領域２ｃと
なっており、この厚さｔにより厚みすべり振動の共振周
波数が決定される。すなわち共振周波数ｆは、ｆ ＃
１ ／ ２ ｔ 、／”−７７となる。Ｃ６ａは水晶の
弾性定数、ρは水晶の密度である。本実施例ではｔ≠０
．４ Ｔｎｍで／＃３〜４ＭＨ２の共振周波数となって
いる。水晶片２の表面２σ、２ｂには駆動電極４，５が
金属を真空蒸着するなどして形成しである。そして一方
の駆動車４ＩＩｉｉ４からは引出し電極４αが他方の主
面２ｂの端部にまで延出形成しである。水晶振動子１は
配線基板（図示せず。）に接着などにより直接固定でき
るものであり、引出し電ｔｌｆ ４ ａは削剥ｊパター
ンと駆動電極４とを接続するものである。
形状をしており、長さは約７． Ｏｍｉｎ ＋幅約１、
ａ ｍｍ 、厚さ約１．２ ｍｍである。水晶片２の異
面２ａ、２ｈ、ずなわちｘｆｌ（ｌ−Ｚ′軸平面には、
水晶ドーピング可能なものとしてアルミニウム薄）ｙｐ
＜ ｓ 、 ３が真空蒸着などにて形成され、水晶片２
の表層部はドーピングにより形成された非圧電領域６α
、３σとなっている。ドーピングとして本実施例では拡
散による方法を用いている。すなわち水晶片２の表面に
アルミニウム薄膜３，３を形成し、高温状態においてア
ルミニウムを水晶片２に拡散させ、絶縁性の非圧電領域
３ａ、６αを形成する。したがって処理時間に比例して
非圧電領域３α、３αは成長するのである。水晶片２の
中央部はアルミニウムの拡散していない圧電領域２ｃと
なっており、この厚さｔにより厚みすべり振動の共振周
波数が決定される。すなわち共振周波数ｆは、ｆ ＃
１ ／ ２ ｔ 、／”−７７となる。Ｃ６ａは水晶の
弾性定数、ρは水晶の密度である。本実施例ではｔ≠０
．４ Ｔｎｍで／＃３〜４ＭＨ２の共振周波数となって
いる。水晶片２の表面２σ、２ｂには駆動電極４，５が
金属を真空蒸着するなどして形成しである。そして一方
の駆動車４ＩＩｉｉ４からは引出し電極４αが他方の主
面２ｂの端部にまで延出形成しである。水晶振動子１は
配線基板（図示せず。）に接着などにより直接固定でき
るものであり、引出し電ｔｌｆ ４ ａは削剥ｊパター
ンと駆動電極４とを接続するものである。
駆動電極４．５に電界を印加すると、水晶振動子１は厚
みすべり振動を行う。この厚みすべり振動の振動変位は
第２図に示されるように、圧電領域２Ｃと非圧電領域３
σ、３ａとの境界面近傍にて最大となる。そして振動変
位は非圧電領域３ａ、５ａにて徐々に減衰し、表１ｍ２
ａ、２ｂでは極めて小さく略０になっている。このこと
は厚みすべり振動の平面液留と圧電基本式、運動方程式
そしてラプラスの式から厚み方向の伝搬定数を調べると
、厚み方向で減衰項をもつことがらもわかる。このよう
に非圧電領域３ａ、３ａの厚さは振動変位が減衰し、表
面では略０になるような臨界厚さ以上になるように選ば
れ、水晶片２の厚さｈは非圧電領域３ａ、３αの厚さと
共振周波数を決定する圧電領域２ｃの厚さｔとの和とし
て決定される。第３図は水晶振動子１の振動中の電荷分
布を示している。電荷分布も圧電領域２ｃと非圧電領域
６ａ、３αとの境界面近傍にて最も大きく、絶縁性の非
圧電領域３ａ、３αにて表面に近づくに従ってオ）ずか
に減衰する。圧１ｈ 振動はこの電荷を検出して行うの
である。
みすべり振動を行う。この厚みすべり振動の振動変位は
第２図に示されるように、圧電領域２Ｃと非圧電領域３
σ、３ａとの境界面近傍にて最大となる。そして振動変
位は非圧電領域３ａ、５ａにて徐々に減衰し、表１ｍ２
ａ、２ｂでは極めて小さく略０になっている。このこと
は厚みすべり振動の平面液留と圧電基本式、運動方程式
そしてラプラスの式から厚み方向の伝搬定数を調べると
、厚み方向で減衰項をもつことがらもわかる。このよう
に非圧電領域３ａ、３ａの厚さは振動変位が減衰し、表
面では略０になるような臨界厚さ以上になるように選ば
れ、水晶片２の厚さｈは非圧電領域３ａ、３αの厚さと
共振周波数を決定する圧電領域２ｃの厚さｔとの和とし
て決定される。第３図は水晶振動子１の振動中の電荷分
布を示している。電荷分布も圧電領域２ｃと非圧電領域
６ａ、３αとの境界面近傍にて最も大きく、絶縁性の非
圧電領域３ａ、３αにて表面に近づくに従ってオ）ずか
に減衰する。圧１ｈ 振動はこの電荷を検出して行うの
である。
このように本実施例の厚みすべり水晶振動子１は、水晶
片２の表面の振動変位を極めて小さく、ＩＩｌ＋５０と
しであるため、封止容器、保持部材などが不要となり、
直接配線基板上に接着などにより固定することができる
。このため極めて構成を曲単にでき、小型化が達成でき
る。また配線基板上に他の部品と同時に取付けることが
できるので組立の自ｐｊｈ化が計れる。その上振動子表
面に汚れが付着したり、電極などが酸化しても共振周波
数の変ＱＪＩＩがない。さらに従来厚みすべり圧電振動
子の共振周波数を高周波化する場合厚みを薄くするため
強１隼的に問題があったか、本発明によればドーピング
により非圧電領域を成長させ、圧電領域の厚さを薄くす
ることにより達成できるので、強度的にも強い高周波の
厚みすベリ圧１Ｌ振動子が可能となる。
片２の表面の振動変位を極めて小さく、ＩＩｌ＋５０と
しであるため、封止容器、保持部材などが不要となり、
直接配線基板上に接着などにより固定することができる
。このため極めて構成を曲単にでき、小型化が達成でき
る。また配線基板上に他の部品と同時に取付けることが
できるので組立の自ｐｊｈ化が計れる。その上振動子表
面に汚れが付着したり、電極などが酸化しても共振周波
数の変ＱＪＩＩがない。さらに従来厚みすべり圧電振動
子の共振周波数を高周波化する場合厚みを薄くするため
強１隼的に問題があったか、本発明によればドーピング
により非圧電領域を成長させ、圧電領域の厚さを薄くす
ることにより達成できるので、強度的にも強い高周波の
厚みすベリ圧１Ｌ振動子が可能となる。
なお圧電素子として水晶片の例を示したがリチウムタン
タレートなどの他の圧電Ｉ料を用いることができ、ドー
ピング材としてはアルミニウムの他にチタン、モリブデ
ン、クロム、ジルコニウムなどを用いることができる。
タレートなどの他の圧電Ｉ料を用いることができ、ドー
ピング材としてはアルミニウムの他にチタン、モリブデ
ン、クロム、ジルコニウムなどを用いることができる。
またドーピングの例として拡散の例を示したが、ドーピ
ング材料の融液に浸漬後熱処理する方法、あるいはイオ
ン注入したうえで熱拡散させる方法ゝなど種々の方法を
適用できる。
ング材料の融液に浸漬後熱処理する方法、あるいはイオ
ン注入したうえで熱拡散させる方法ゝなど種々の方法を
適用できる。
さらにドーピングにより形成された非圧電領域が導体の
場合、この非圧電領域の表面を駆動′＠、極に利用でき
るため、別に駆動電極を設ける必要はない。
場合、この非圧電領域の表面を駆動′＠、極に利用でき
るため、別に駆動電極を設ける必要はない。
以上述べたように本発明によれば、厚みすべり圧′亀振
動子を裸のまま直接配線基板上に取付けできるため、構
成を簡単にでき、小型化できる′。また汚れなどが付着
しても特性が変化することがない。さらに本発明の厚み
すべり圧電振動子は、圧電素子の厚さを薄くすることな
く共振周波数の高周波化ができ、強度の問題もなくなる
など多大な効果を奏するものである。
動子を裸のまま直接配線基板上に取付けできるため、構
成を簡単にでき、小型化できる′。また汚れなどが付着
しても特性が変化することがない。さらに本発明の厚み
すべり圧電振動子は、圧電素子の厚さを薄くすることな
く共振周波数の高周波化ができ、強度の問題もなくなる
など多大な効果を奏するものである。
図１ｎ１は本発明の一実施例を示し、第１図は断面図、
第２〜３図はそれぞれ振動変位分布、電荷分布を示す部
分拡大断面図である。 １・・・・・・厚みすべり水晶振動子 ２・・・・・・水晶片 ２Ｃ・・・圧電領域 ３．６・・・・・・アルミニウム薄膜 ３α、５ａ・・・・・・非圧電領域 具 上 出願人 株式会社 精工舎
第２〜３図はそれぞれ振動変位分布、電荷分布を示す部
分拡大断面図である。 １・・・・・・厚みすべり水晶振動子 ２・・・・・・水晶片 ２Ｃ・・・圧電領域 ３．６・・・・・・アルミニウム薄膜 ３α、５ａ・・・・・・非圧電領域 具 上 出願人 株式会社 精工舎
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ドーピング材をドーピングして圧電素子の表層部に形成
した非圧電領域と、中央部のドーピングされない圧′上
領域とから構成され、 十詑中央部の圧電領域に厚みすべり振動エネルギを集中
させ、上記圧７扛素子の表面の振動変位を極めて小ざく
したことを特徴とする厚みすべり圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11353783A JPS605619A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 厚みすべり圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11353783A JPS605619A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 厚みすべり圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS605619A true JPS605619A (ja) | 1985-01-12 |
| JPH0461526B2 JPH0461526B2 (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=14614829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11353783A Granted JPS605619A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 厚みすべり圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605619A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046366A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2011097623A (ja) * | 2010-12-20 | 2011-05-12 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動子 |
| KR20160127078A (ko) * | 2014-05-26 | 2016-11-02 | 가부시키가이샤 아루박 | 성막 장치, 유기막의 막후 측정 방법 및 유기막용 막후 센서 |
| JP2018033097A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 京セラ株式会社 | 水晶振動素子の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5058994A (ja) * | 1973-09-26 | 1975-05-22 |
-
1983
- 1983-06-23 JP JP11353783A patent/JPS605619A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5058994A (ja) * | 1973-09-26 | 1975-05-22 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046366A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2011097623A (ja) * | 2010-12-20 | 2011-05-12 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動子 |
| KR20160127078A (ko) * | 2014-05-26 | 2016-11-02 | 가부시키가이샤 아루박 | 성막 장치, 유기막의 막후 측정 방법 및 유기막용 막후 센서 |
| JP2018033097A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 京セラ株式会社 | 水晶振動素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461526B2 (ja) | 1992-10-01 |
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