JPS6340491B2 - - Google Patents
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- JPS6340491B2 JPS6340491B2 JP3206481A JP3206481A JPS6340491B2 JP S6340491 B2 JPS6340491 B2 JP S6340491B2 JP 3206481 A JP3206481 A JP 3206481A JP 3206481 A JP3206481 A JP 3206481A JP S6340491 B2 JPS6340491 B2 JP S6340491B2
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- Japan
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- piezoelectric ceramic
- electrode
- thickness
- vibrator
- electrodes
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- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 10
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、数ＭHz以上の高周波発振器、フイル
タ等に必要な鋭い周波数特性をもつ、高次モード
を利用した厚み振動圧電磁器振動子に関するもの
である。
タ等に必要な鋭い周波数特性をもつ、高次モード
を利用した厚み振動圧電磁器振動子に関するもの
である。
一般にこのような高い周波数で使用される圧電
磁器振動子は振動モードとして板面が厚みに対し
て十分広い薄板の厚み振動が用いられる。
磁器振動子は振動モードとして板面が厚みに対し
て十分広い薄板の厚み振動が用いられる。
厚み振動の共振周波数は振動子の厚みに反比例
するため、高い周波数で使うには厚みを薄くする
必要がある。しかし、厚みが100ミクロン以下に
なると、機械的強度が小さくなり、平行平面研磨
が難かしくなり、また振動子の保持も困難にな
る。従つて、基本共振周波数で20MHz以上の圧電
磁器振動子は、10MHz以下の圧電磁器振動子に比
べて製造が難かしくなつている。
するため、高い周波数で使うには厚みを薄くする
必要がある。しかし、厚みが100ミクロン以下に
なると、機械的強度が小さくなり、平行平面研磨
が難かしくなり、また振動子の保持も困難にな
る。従つて、基本共振周波数で20MHz以上の圧電
磁器振動子は、10MHz以下の圧電磁器振動子に比
べて製造が難かしくなつている。
そこで、従来第１図イ，ロに示すように、圧電
磁器板１０の表裏面に部分電極１１，１２及びリ
ード電極１３，１４を設け、同じ厚みで奇数次の
高調波を用いることにより、基本波に比べて３
倍、５倍の共振周波数を得る高次モード振動子が
実用に供されている。しかし、ｎ次の高次モード
に対しては、容量比はn2に比例して増大する。振
動子の容量比をγとしたとき、共振周波数と反共
振周波数との間隔と共振周波数との比は、約１／
2γになる。したがつて、従来の第１図イ，ロに
示したような高次モード圧電磁器振動子を、例え
ばフイルタに用いた場合、容量比の増大のため、
フイルタの通過帯域幅が狭すぎて実用に供しない
ことがあつた。第２に、高次モード振動子では、
低周波側の基本共振周波数がスプリアスになり、
使用する高次モードより一層強勢に励振され、こ
の基本共振周波数によるスプリアスを抑圧するこ
とは不可能であつた。また第３に、このような圧
電磁器板１０に露出した電極１１，１２を設けた
構造の振動子では、平行平面研磨による周波数調
整が不可能であり、周波数調整はもつぱら蒸着装
置を利用した電極１１，１２の膜厚制御による方
法がとられており、周波数調整に係る製造コスト
は莫大なものがあつた。
磁器板１０の表裏面に部分電極１１，１２及びリ
ード電極１３，１４を設け、同じ厚みで奇数次の
高調波を用いることにより、基本波に比べて３
倍、５倍の共振周波数を得る高次モード振動子が
実用に供されている。しかし、ｎ次の高次モード
に対しては、容量比はn2に比例して増大する。振
動子の容量比をγとしたとき、共振周波数と反共
振周波数との間隔と共振周波数との比は、約１／
2γになる。したがつて、従来の第１図イ，ロに
示したような高次モード圧電磁器振動子を、例え
ばフイルタに用いた場合、容量比の増大のため、
フイルタの通過帯域幅が狭すぎて実用に供しない
ことがあつた。第２に、高次モード振動子では、
低周波側の基本共振周波数がスプリアスになり、
使用する高次モードより一層強勢に励振され、こ
の基本共振周波数によるスプリアスを抑圧するこ
とは不可能であつた。また第３に、このような圧
電磁器板１０に露出した電極１１，１２を設けた
構造の振動子では、平行平面研磨による周波数調
整が不可能であり、周波数調整はもつぱら蒸着装
置を利用した電極１１，１２の膜厚制御による方
法がとられており、周波数調整に係る製造コスト
は莫大なものがあつた。
本発明では、複数個の電極が圧電磁器内部にあ
る構造を有する振動子で、電極質量及び圧電圧作
用によるエネルギー閉じ込め効果により振動エネ
ルギーが電極部分に集中すること、及び電荷の相
殺により基本共振周波数を抑圧する原理に基づき
従来の高次モード圧電磁器振動子の諸欠点を解消
するものである。以下、本発明の実施例を図面に
従つて説明する。
る構造を有する振動子で、電極質量及び圧電圧作
用によるエネルギー閉じ込め効果により振動エネ
ルギーが電極部分に集中すること、及び電荷の相
殺により基本共振周波数を抑圧する原理に基づき
従来の高次モード圧電磁器振動子の諸欠点を解消
するものである。以下、本発明の実施例を図面に
従つて説明する。
本発明の振動子の一例を第２図及び第３図に示
す。第２図について説明すると、まず磁器積層技
術により、圧電磁器粉末原料を含む泥漿をつく
り、キヤステイング法により製膜しスリラー状の
生シート２０とする。この生シート２０にエネル
ギー閉じ込め電極２１及び分極用電極２２ａ，２
２ｂ、リード電極２３ａ，２３ｂを印刷する。つ
いでこれらの生シートを積層圧着して生チツプを
つくる。この生チツプの焼成後の断面図を第３図
に示す。第３図において、２０′は圧電磁器を示
し、分極用電極２２ａ，２２ｂ間に数kV／mm程
度の電界を加え矢印の如く分極を行い、リード電
極２３ａ，２３ｂから駆動端子をとり、高次モー
ド励振振動子とする。
す。第２図について説明すると、まず磁器積層技
術により、圧電磁器粉末原料を含む泥漿をつく
り、キヤステイング法により製膜しスリラー状の
生シート２０とする。この生シート２０にエネル
ギー閉じ込め電極２１及び分極用電極２２ａ，２
２ｂ、リード電極２３ａ，２３ｂを印刷する。つ
いでこれらの生シートを積層圧着して生チツプを
つくる。この生チツプの焼成後の断面図を第３図
に示す。第３図において、２０′は圧電磁器を示
し、分極用電極２２ａ，２２ｂ間に数kV／mm程
度の電界を加え矢印の如く分極を行い、リード電
極２３ａ，２３ｂから駆動端子をとり、高次モー
ド励振振動子とする。
この場合、圧電磁器は本質的に高結合材料であ
るから圧電反作用が非常に強く、従つて電極部の
遮断周波数が無電極部に比べてかなり低くなり、
第３図のように電極２１の外側を薄い磁器層で覆
つてもエネルギー閉じ込めに何ら障害を与えるこ
とはない。このように内部電極を有する構造を用
いることにより、所望の周波数に調整するために
は、単に表面の磁器層を研磨するだけで良く、あ
らかじめ設けられたリード電極２３ａ，２３ｂか
ら正確な周波数を知ることができる。また、研磨
はリード電極２３ａ，２３ｂに連なる電極２１が
磁器表面に露出するまで行うことができる。さら
に、振動子の電荷分布から、このような内部電極
構造を用いることにより、特定の高次モード（第
３図の場合には３次モード）だけ強勢に励振でき
る長所がある。即ち、特定の高次モードだけ強勢
に励振されるということは、使用する特定の高次
モードにおいて低容量比の振動子が実現できるわ
けであり、スプリアスとなる基本モードに対して
は、電荷が打ち消されることで抑圧可能であるか
ら、これは従来の高次モード振動子の諸欠点を一
掃するものである。
るから圧電反作用が非常に強く、従つて電極部の
遮断周波数が無電極部に比べてかなり低くなり、
第３図のように電極２１の外側を薄い磁器層で覆
つてもエネルギー閉じ込めに何ら障害を与えるこ
とはない。このように内部電極を有する構造を用
いることにより、所望の周波数に調整するために
は、単に表面の磁器層を研磨するだけで良く、あ
らかじめ設けられたリード電極２３ａ，２３ｂか
ら正確な周波数を知ることができる。また、研磨
はリード電極２３ａ，２３ｂに連なる電極２１が
磁器表面に露出するまで行うことができる。さら
に、振動子の電荷分布から、このような内部電極
構造を用いることにより、特定の高次モード（第
３図の場合には３次モード）だけ強勢に励振でき
る長所がある。即ち、特定の高次モードだけ強勢
に励振されるということは、使用する特定の高次
モードにおいて低容量比の振動子が実現できるわ
けであり、スプリアスとなる基本モードに対して
は、電荷が打ち消されることで抑圧可能であるか
ら、これは従来の高次モード振動子の諸欠点を一
掃するものである。
本発明の他の一例を同様に第４図及び第５図に
示す。この場合も、磁器積層技術により磁器生シ
ート４０をつくり、エネルギー閉じ込め電極４１
及びリード電極４２ａ，４２ｂを印刷、積層し
て、生チツプとし、さらにこの生チツプを焼成す
る。生チツプ焼成後の振動子の断面図を第５図に
示す。第５図において、４０′は圧電磁器を示し、
分極は数kV／mm程度の直流電界を加えて、矢印
の方向に一様に行う。この場合においても、圧電
磁器が高結合材料であるために、表面に少々の磁
器層があつたとしても、エネルギー閉じ込めに何
ら支障はなく、表面の磁器層の研磨により周波数
調整も可能である。さらに、駆動電界の方向が隣
接電極間で互いに逆向きになつているため、振動
子内部の電荷分布から、特定の高次モードのみ強
勢に励振可能であり、低容量比の高次モード振動
子が実現できる。同様に基本モードが抑圧可能で
あることは言うまでもない。
示す。この場合も、磁器積層技術により磁器生シ
ート４０をつくり、エネルギー閉じ込め電極４１
及びリード電極４２ａ，４２ｂを印刷、積層し
て、生チツプとし、さらにこの生チツプを焼成す
る。生チツプ焼成後の振動子の断面図を第５図に
示す。第５図において、４０′は圧電磁器を示し、
分極は数kV／mm程度の直流電界を加えて、矢印
の方向に一様に行う。この場合においても、圧電
磁器が高結合材料であるために、表面に少々の磁
器層があつたとしても、エネルギー閉じ込めに何
ら支障はなく、表面の磁器層の研磨により周波数
調整も可能である。さらに、駆動電界の方向が隣
接電極間で互いに逆向きになつているため、振動
子内部の電荷分布から、特定の高次モードのみ強
勢に励振可能であり、低容量比の高次モード振動
子が実現できる。同様に基本モードが抑圧可能で
あることは言うまでもない。
次に本発明の実施例についてのべる。
〔実施例 １〕
第２図、第３図に示した構造の３次厚みたて振
動を用いた共振周波数が27MHzの本発明の振動子
について述べる。
動を用いた共振周波数が27MHzの本発明の振動子
について述べる。
圧電材料は、厚みたて結合係数kt＝0.37のPZT
系圧電セラミツクスを用い、焼成後のエネルギー
閉じ込め電極２１の直径は０，72mm、隣接するエ
ネルギー閉じ込め電極２１の間隔はほぼ等間隔で
73μm、板厚は約280μm、振動子の外形寸法は6.4
mm×6.4mmである。ついで、分極用電極２２ａ，
２２ｂで4kV／mmの直流電界を加えて分極を行
い、３次の共振周波数の測定を行つたところ
24.9MHzであつた。その後、表面の磁器層を研磨
することによつて周波数調整を行い、板厚が
259μmのとき３次の共振周波数27.0MHzを得た。
このときの容量比γは10.3であつた。また、本発
明の振動子の基本及び３次厚みたて振動のアドミ
タンス特性を第６図に実線で示す。また第１図に
示した従来の振動子のアドミタンス特性を第６図
に点線で示す。第６図から明らかなように、本発
明の振動子は従来の振動子に比べ、スプリアスと
なる基本モード振動を抑圧しており、３次モード
のみ強勢に励振していることがわかる。即ち、両
者の厚みたて３次振動を比べると、本発明の振動
子の方が従来の振動子より、はるかに小さな容量
比を有する特性が得られている。
系圧電セラミツクスを用い、焼成後のエネルギー
閉じ込め電極２１の直径は０，72mm、隣接するエ
ネルギー閉じ込め電極２１の間隔はほぼ等間隔で
73μm、板厚は約280μm、振動子の外形寸法は6.4
mm×6.4mmである。ついで、分極用電極２２ａ，
２２ｂで4kV／mmの直流電界を加えて分極を行
い、３次の共振周波数の測定を行つたところ
24.9MHzであつた。その後、表面の磁器層を研磨
することによつて周波数調整を行い、板厚が
259μmのとき３次の共振周波数27.0MHzを得た。
このときの容量比γは10.3であつた。また、本発
明の振動子の基本及び３次厚みたて振動のアドミ
タンス特性を第６図に実線で示す。また第１図に
示した従来の振動子のアドミタンス特性を第６図
に点線で示す。第６図から明らかなように、本発
明の振動子は従来の振動子に比べ、スプリアスと
なる基本モード振動を抑圧しており、３次モード
のみ強勢に励振していることがわかる。即ち、両
者の厚みたて３次振動を比べると、本発明の振動
子の方が従来の振動子より、はるかに小さな容量
比を有する特性が得られている。
〔実施例 ２〕
第４図、第５図に示した構成の本発明の３次厚
みたて振動を用いた、実施例１と同様の27MHz振
動子についてのべる。圧電材料は実施例１と同じ
ものを用い、焼成後のエネルギー閉じ込め電極４
１の直径は0.72mm、隣接するエネルギー閉じ込め
電極間隔は73μm、板厚約280μm、外形は6.4mm×
6.4mmである。次に、磁器板の上下面に電極を形
成し、板厚方向に一様に3.5kV／mmの直流電界を
加えて分極し、研磨により磁器板の上下面に形成
した電極をおとし、３次厚みたて共振周波数を測
定したところ、25.6MHzであつた。その後、さら
に表面の磁器層を研磨することによつて周波数調
整を行い、板厚が257μmのとき３次厚みたて共振
周波数27.0MHzを得た。このときの容量比は9.7
であつた。また、本発明の振動子の基本及び３次
厚みたて振動のアドミタンス特性を測定したとこ
ろ、実施例１と同様第６図実線のような特性を得
た。
みたて振動を用いた、実施例１と同様の27MHz振
動子についてのべる。圧電材料は実施例１と同じ
ものを用い、焼成後のエネルギー閉じ込め電極４
１の直径は0.72mm、隣接するエネルギー閉じ込め
電極間隔は73μm、板厚約280μm、外形は6.4mm×
6.4mmである。次に、磁器板の上下面に電極を形
成し、板厚方向に一様に3.5kV／mmの直流電界を
加えて分極し、研磨により磁器板の上下面に形成
した電極をおとし、３次厚みたて共振周波数を測
定したところ、25.6MHzであつた。その後、さら
に表面の磁器層を研磨することによつて周波数調
整を行い、板厚が257μmのとき３次厚みたて共振
周波数27.0MHzを得た。このときの容量比は9.7
であつた。また、本発明の振動子の基本及び３次
厚みたて振動のアドミタンス特性を測定したとこ
ろ、実施例１と同様第６図実線のような特性を得
た。
以上の実施例では、厚み３次モード振動子につ
いてのみ述べたが、エネルギー閉じ込め電極の積
層数を変えてやることにより、３次以外の奇数次
高次モード振動子及び２次、４次…といつた偶数
次高次モードを強勢して励振できる振動子が実現
できることは言うまでもない。
いてのみ述べたが、エネルギー閉じ込め電極の積
層数を変えてやることにより、３次以外の奇数次
高次モード振動子及び２次、４次…といつた偶数
次高次モードを強勢して励振できる振動子が実現
できることは言うまでもない。
以上詳述した如く、本発明によれば、使用する
特定の高次モードのみ強勢に励振可能であり、ま
たスプリアスとなる基本モード振動を抑圧しさら
に周波数調整も可能でであるという優れた特長を
有するものである。
特定の高次モードのみ強勢に励振可能であり、ま
たスプリアスとなる基本モード振動を抑圧しさら
に周波数調整も可能でであるという優れた特長を
有するものである。
第１図は従来のエネルギー閉じ込め形振動子を
示し、第１図イは平面図、第１図ロは正面図であ
る。第２図、第４図は本発明のエネルギー閉じ込
め圧電磁器振動子の積層構造を示す斜視図であ
る。第３図、第５図は本発明のエネルギー閉じ込
め圧電磁器振動子の断面図である。第６図は振動
子のアドミタンス特性図である。 ２０，４０は生シート、２１，４１はエネルギ
ー閉じ込め電極、２２ａ，２２ｂは分極用電極、
２３ａ，２３ｂ，４２ａ，４２ｂはリード電極、
２０′，４０′は圧電磁器を示す。
示し、第１図イは平面図、第１図ロは正面図であ
る。第２図、第４図は本発明のエネルギー閉じ込
め圧電磁器振動子の積層構造を示す斜視図であ
る。第３図、第５図は本発明のエネルギー閉じ込
め圧電磁器振動子の断面図である。第６図は振動
子のアドミタンス特性図である。 ２０，４０は生シート、２１，４１はエネルギ
ー閉じ込め電極、２２ａ，２２ｂは分極用電極、
２３ａ，２３ｂ，４２ａ，４２ｂはリード電極、
２０′，４０′は圧電磁器を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電磁器素板内部に、主面と平行に厚み方向
に互いに重なり合う部分電極を有し、隣接し合う
前記部分電極間に互いに方向が異るように直流高
電界を加えて分極し、前記部分電極のうち最上部
にある電極と最下部にある電極に駆動端子を設け
たことを特徴とする厚み振動圧電磁器振動子。 ２ 圧電磁器素板内部に、主面と平行に厚み方向
に互いに重なり合う複数個の部分電極を有し、前
記磁器素板の厚み方向に直流高電界を加えて一方
向一様に分極を行い、前記部分電極から一つおき
にリード電極をとり出して一方の駆動端子とし、
残りの前記部分電極から同様にリード電極をとり
出して他方の駆動端子としたことを特徴とする厚
み振動圧電磁器振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206481A JPS57147315A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Thickness oscillation piezoelectric ceramic oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206481A JPS57147315A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Thickness oscillation piezoelectric ceramic oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57147315A JPS57147315A (en) | 1982-09-11 |
| JPS6340491B2 true JPS6340491B2 (ja) | 1988-08-11 |
Family
ID=12348446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206481A Granted JPS57147315A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Thickness oscillation piezoelectric ceramic oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57147315A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59172821A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-29 | Murata Mfg Co Ltd | チツプ型圧電共振部品の製造方法 |
| JPS6030208A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック共振子 |
| JPS60123116A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-01 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電装置の振動周波数の調整方法 |
| JPS6058708A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-04 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子 |
| JPS60145718A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-01 | Murata Mfg Co Ltd | セラミツクフイルタ |
| JPS6093326U (ja) * | 1983-12-01 | 1985-06-26 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子 |
| JPS60123122A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-01 | Murata Mfg Co Ltd | チップ型圧電共振部品とその製造方法 |
| JPS60119133U (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | 東光株式会社 | 圧電振動素子 |
| JPH0666630B2 (ja) * | 1984-09-06 | 1994-08-24 | 日本電気株式会社 | エネルギー閉じ込め形振動子 |
| JP2790178B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
| JPH01158812A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-21 | Murata Mfg Co Ltd | 電歪効果素子 |
| JP2790180B2 (ja) * | 1987-12-29 | 1998-08-27 | 株式会社村田製作所 | 電歪共振装置 |
| JPH0834402B2 (ja) * | 1989-07-19 | 1996-03-29 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子 |
| JPH0834401B2 (ja) * | 1989-07-19 | 1996-03-29 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子 |
| JP2001068961A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Murata Mfg Co Ltd | 厚み縦圧電共振子、ラダー型フィルタ及び圧電共振部品 |
-
1981
- 1981-03-06 JP JP3206481A patent/JPS57147315A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57147315A (en) | 1982-09-11 |
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