JPS6357967B2 - - Google Patents
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- JPS6357967B2 JPS6357967B2 JP57072450A JP7245082A JPS6357967B2 JP S6357967 B2 JPS6357967 B2 JP S6357967B2 JP 57072450 A JP57072450 A JP 57072450A JP 7245082 A JP7245082 A JP 7245082A JP S6357967 B2 JPS6357967 B2 JP S6357967B2
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02031—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明はLiTaO3のＸ板を用いた高結合の圧電
振動子に関する。
振動子に関する。
(b) 技術の背景
水晶やLiTaO3等の圧電体に適当な電極を形成
し該電極に交流電界を印加すると、圧電体は印加
電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電
界の周波数が圧電体の固有振動数に一致すると共
振して強勢な振動が得られる。そして、このよう
な振動子は小型高性能であるため、通信装置等の
発振回路やフイルタとして広く使用されている。
し該電極に交流電界を印加すると、圧電体は印加
電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ、印加電
界の周波数が圧電体の固有振動数に一致すると共
振して強勢な振動が得られる。そして、このよう
な振動子は小型高性能であるため、通信装置等の
発振回路やフイルタとして広く使用されている。
(c) 従来技術と問題点
第１図は圧電物質としてLiTaO3の単結晶を用
いた圧電ストリツプ型厚みすべり振動子を説明す
るための図であり、イは平面図、ロは斜視図、ハ
は振動の大きさを説明する図を示したものであ
る。なお、図中の符号１はLiTaO3の単結晶Ｘ板
より切り出された振動素子、２及び２′は振動素
子１の対向主面それぞれに対向形成させた電極、
Ｘ，Ｙ，Ｚは結晶軸、Ｘ，Y′，Z′は振動素子の
軸、Ｌ，Ｗ，Ｈはそれぞれ振動素子１の主面長手
方向長さ、主面幅、厚さを示す。
いた圧電ストリツプ型厚みすべり振動子を説明す
るための図であり、イは平面図、ロは斜視図、ハ
は振動の大きさを説明する図を示したものであ
る。なお、図中の符号１はLiTaO3の単結晶Ｘ板
より切り出された振動素子、２及び２′は振動素
子１の対向主面それぞれに対向形成させた電極、
Ｘ，Ｙ，Ｚは結晶軸、Ｘ，Y′，Z′は振動素子の
軸、Ｌ，Ｗ，Ｈはそれぞれ振動素子１の主面長手
方向長さ、主面幅、厚さを示す。
第１図において、振動素子１は結晶Ｘ軸に垂直
な面をもつＸ板より矩形断面をもつ短冊状に切り
出され、Y′軸及びZ′軸はＹ軸及びＺ軸に対してそ
れぞれ時計方向へ50゜±2゜の角度になつており、
Ｘ軸に直角な素子主面の幅全体に対向電極２及び
２′がパターン形成されている。そして電極２及
び２′に交流電界を印加すれば素子１はロ図に示
す矢印方向へ厚みすべり振動を生じ、その大きさ
はハ図に示す如く中央部で最も大きく両端に行く
ほど小さくなる。
な面をもつＸ板より矩形断面をもつ短冊状に切り
出され、Y′軸及びZ′軸はＹ軸及びＺ軸に対してそ
れぞれ時計方向へ50゜±2゜の角度になつており、
Ｘ軸に直角な素子主面の幅全体に対向電極２及び
２′がパターン形成されている。そして電極２及
び２′に交流電界を印加すれば素子１はロ図に示
す矢印方向へ厚みすべり振動を生じ、その大きさ
はハ図に示す如く中央部で最も大きく両端に行く
ほど小さくなる。
このような振動素子１は長手方向（長さＬ）が
結晶のＹ軸に対する角度を−50゜±2゜と規定する
ことによりスプリアスの少ないものとなり高品質
の性能が得られるといつた効果を有する。しか
し、素子１の長さＬ、幅Ｗ、厚さＨを自由選択し
たとき、周波数特性にスプリアスが生じたり、機
械的品質係数Ｑの低下がみられて問題視されてい
た。
結晶のＹ軸に対する角度を−50゜±2゜と規定する
ことによりスプリアスの少ないものとなり高品質
の性能が得られるといつた効果を有する。しか
し、素子１の長さＬ、幅Ｗ、厚さＨを自由選択し
たとき、周波数特性にスプリアスが生じたり、機
械的品質係数Ｑの低下がみられて問題視されてい
た。
(d) 発明の目的
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑みスプ
リアスのない高結合圧電振動子を提供することで
ある。
リアスのない高結合圧電振動子を提供することで
ある。
(e) 発明の構成
上記目的は、LiTaO3単結晶のＸ板を用い断面
が矩形で結晶のＸ面内でＹ軸から時計方向に50゜
±2゜の方向を長手方向とした短冊状体を振動素子
とし、該振動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面に
それぞれ全幅にわたる電極が形成され厚みすべり
振動を行なう圧電ストリツプ型振動子において、
振動素子は長手方向の主面長さをＬ、該長手方向
に直角方向の主面幅をＷ，Ｘ軸方向の厚さをＨと
したときＬ／Ｈを14以上にしたことを特徴とする
圧電振動子により達成される。
が矩形で結晶のＸ面内でＹ軸から時計方向に50゜
±2゜の方向を長手方向とした短冊状体を振動素子
とし、該振動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面に
それぞれ全幅にわたる電極が形成され厚みすべり
振動を行なう圧電ストリツプ型振動子において、
振動素子は長手方向の主面長さをＬ、該長手方向
に直角方向の主面幅をＷ，Ｘ軸方向の厚さをＨと
したときＬ／Ｈを14以上にしたことを特徴とする
圧電振動子により達成される。
(f) 発明の実施例
以下、本発明に係わる圧電振動子の特性図等を
用いて本発明を説明する。
用いて本発明を説明する。
第２図は第１図に示した如きLiTaO3振動素子
の長手方向主面長さＬと厚さＨとの比Ｌ／Ｈを変
えたとき、実験により求めた機械的品質係数Ｑの
値を示した図である。
の長手方向主面長さＬと厚さＨとの比Ｌ／Ｈを変
えたとき、実験により求めた機械的品質係数Ｑの
値を示した図である。
第２図において、横軸にＬ／Ｈをとり、縦軸に
はＱをとり、曲線ＡはＬ／ＨとＱとの関係を示し
たものであり、Ｌ／Ｈ＞14の範囲でＱは一定であ
るが、Ｌ／Ｈ＜14ではＱが急激に低下している。
従つて、Ｌ／Ｈ＞14としたとき一定のＱ値が確保
されることになる。
はＱをとり、曲線ＡはＬ／ＨとＱとの関係を示し
たものであり、Ｌ／Ｈ＞14の範囲でＱは一定であ
るが、Ｌ／Ｈ＜14ではＱが急激に低下している。
従つて、Ｌ／Ｈ＞14としたとき一定のＱ値が確保
されることになる。
第３図は第１図に示した如きLiTaO3振動素子
の振動モードを説明するための斜視図、第４図は
該素子の周波数特性例を示す図、第５図は前記素
子のアドミタンス特性例を示す図である。
の振動モードを説明するための斜視図、第４図は
該素子の周波数特性例を示す図、第５図は前記素
子のアドミタンス特性例を示す図である。
第３図において、振動素子１は電極２及び図示
されない電極２′に所定の電界を付加して、主振
動である厚みすべり振動モードＭが発生するとと
もに、素子特性に悪影響を及ぼす幅すべり振動モ
ードｍが発生し、素子１の主面幅Ｗで決定される
振動モードｍの周波数は幅Ｗが増すにつれて低周
波側へ移動するようになる。
されない電極２′に所定の電界を付加して、主振
動である厚みすべり振動モードＭが発生するとと
もに、素子特性に悪影響を及ぼす幅すべり振動モ
ードｍが発生し、素子１の主面幅Ｗで決定される
振動モードｍの周波数は幅Ｗが増すにつれて低周
波側へ移動するようになる。
第４図において、横軸に周波数（ＭHz）をと
り、縦軸には応答レベル（dB）をとり、曲線Ｂ
は振動素子の周波数特性例を示したものである。
そして、曲線ＢのピークP1は厚みすべり振動モ
ードＭの共振応答レベルを示し、ピークP2は幅
すべり振動モードｍが振動モードＭに重なつて発
生したスプリアスであり、該スプリアスが共振点
ピークP1に近いと振動子の特性に悪影響を及ぼ
すことになる。
り、縦軸には応答レベル（dB）をとり、曲線Ｂ
は振動素子の周波数特性例を示したものである。
そして、曲線ＢのピークP1は厚みすべり振動モ
ードＭの共振応答レベルを示し、ピークP2は幅
すべり振動モードｍが振動モードＭに重なつて発
生したスプリアスであり、該スプリアスが共振点
ピークP1に近いと振動子の特性に悪影響を及ぼ
すことになる。
第５図において、横軸に周波数をとり、縦軸
にアドミタンスをとり、曲線Ｃは振動素子のアド
ミタンス特性例を示したものであり、横軸の点r
は共振周波数の位置を、点aは反共振周波数の位
置を示す。そして、かかる曲線Ｃを有する振動子
にあつて、rの近傍に前述したスプリアスがある
と、その発振周波数は非常に不安定となるため、
スプリアスをrから十分に遠ざける設計的考慮が
必要になる。
にアドミタンスをとり、曲線Ｃは振動素子のアド
ミタンス特性例を示したものであり、横軸の点r
は共振周波数の位置を、点aは反共振周波数の位
置を示す。そして、かかる曲線Ｃを有する振動子
にあつて、rの近傍に前述したスプリアスがある
と、その発振周波数は非常に不安定となるため、
スプリアスをrから十分に遠ざける設計的考慮が
必要になる。
第６図は振動素子の主面幅Ｗと厚さＨとの比
Ｗ／Ｈを変えたとき、実験により幅すべり振動に
よるスプリアスの発生する周波数定数k・Ｈを
モード別に示した図である。
Ｗ／Ｈを変えたとき、実験により幅すべり振動に
よるスプリアスの発生する周波数定数k・Ｈを
モード別に示した図である。
第６図において、横軸にＷ／Ｈをとり、縦軸に
は・Ｈ（Hz・ｍ）をとり、一次、三次、五次の
幅すべり振動モード別にスプリアス発生点を結ん
だ曲線Ｄ，Ｅ，Ｆを示したものである。そして、
共振周波数の・Ｈレベル（約1950Hz・ｍ）を点
線rで示し、反共振周波数の・Ｈレベル（約
2170Hz・ｍ）を１点鎖線aで示し、スプリアスが
発生すると悪影響を受ける通常の下限・Ｈレベ
ル（約1700Hz・ｍ）を２点鎖線bで示したとき、
スプリアスが発生しないＷ／Ｈの領域は、曲線Ｄ
と２点鎖線bの交点でＷ／Ｈが約1.35及び曲線Ｅ
と１点鎖線aの交点でＷ／Ｈが約３にて挾まれる
第１の領域G1、並びに曲線Ｅと２点鎖線bの交
点でＷ／Ｈが約3.8及び曲線Ｆと１点鎖線aの交
点でＷ／Ｈが約５にて挾まれる第２の領域G2に
なる。
は・Ｈ（Hz・ｍ）をとり、一次、三次、五次の
幅すべり振動モード別にスプリアス発生点を結ん
だ曲線Ｄ，Ｅ，Ｆを示したものである。そして、
共振周波数の・Ｈレベル（約1950Hz・ｍ）を点
線rで示し、反共振周波数の・Ｈレベル（約
2170Hz・ｍ）を１点鎖線aで示し、スプリアスが
発生すると悪影響を受ける通常の下限・Ｈレベ
ル（約1700Hz・ｍ）を２点鎖線bで示したとき、
スプリアスが発生しないＷ／Ｈの領域は、曲線Ｄ
と２点鎖線bの交点でＷ／Ｈが約1.35及び曲線Ｅ
と１点鎖線aの交点でＷ／Ｈが約３にて挾まれる
第１の領域G1、並びに曲線Ｅと２点鎖線bの交
点でＷ／Ｈが約3.8及び曲線Ｆと１点鎖線aの交
点でＷ／Ｈが約５にて挾まれる第２の領域G2に
なる。
(g) 発明の効果
以上説明した如く、本考案の圧電振動子は素子
主面の長手方向長さと素子厚さとの比を規定し、
さらには素子主面幅と素子厚さとの比を規定する
ことにより、スプリアスが少なく高品質であり、
信頼性の優れた振動子が得られた効果は大きい。
主面の長手方向長さと素子厚さとの比を規定し、
さらには素子主面幅と素子厚さとの比を規定する
ことにより、スプリアスが少なく高品質であり、
信頼性の優れた振動子が得られた効果は大きい。
第１図は圧電ストリツプ型厚みすべり振動子を
説明するための図、第２図は第１図に示した如き
LiTa2O3振動素子の主面長さと厚との比Ｌ／Ｈを
変えたときの機械的品質係数Ｑ特性を示した図、
第３図は前記振動素子の振動モードを説明するた
めの図、第４図は前記振動素子の周波数特性例を
示す図、第５図は前記振動素子のアドミタンス特
性例を示す図、第６図は前記振動素子の主面幅Ｗ
と厚さＨとの比Ｗ／Ｈを変えたときのスプリアス
発生周波数定数特性を示した図である。 なお図中において、１は振動素子、２，２′は
電極、Ｌは素子主面の長手方向長さ、Ｈは素子主
面の幅、Ｗは素子の厚さ、Ｘ，Ｙ，Ｚは単結晶の
軸、Y′，Z′は素子主面の軸を示す。
説明するための図、第２図は第１図に示した如き
LiTa2O3振動素子の主面長さと厚との比Ｌ／Ｈを
変えたときの機械的品質係数Ｑ特性を示した図、
第３図は前記振動素子の振動モードを説明するた
めの図、第４図は前記振動素子の周波数特性例を
示す図、第５図は前記振動素子のアドミタンス特
性例を示す図、第６図は前記振動素子の主面幅Ｗ
と厚さＨとの比Ｗ／Ｈを変えたときのスプリアス
発生周波数定数特性を示した図である。 なお図中において、１は振動素子、２，２′は
電極、Ｌは素子主面の長手方向長さ、Ｈは素子主
面の幅、Ｗは素子の厚さ、Ｘ，Ｙ，Ｚは単結晶の
軸、Y′，Z′は素子主面の軸を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ LiTaO3単結晶のＸ板を用い断面が矩形で結
晶のＸ面内でＹ軸から時計方向に50°±2°の方向
を長手方向とした短冊状体を振動素子とし、該振
動素子の結晶Ｘ面に平行な対向主面にそれぞれ全
幅にわたる電極が形成され厚みすべり振動を行な
う圧電ストリツプ型振動子において、振動素子は
長手方向の主面長さをＬ、該長手方向に直角方向
の主面幅をＷ，Ｘ軸方向の厚さをＨとしたとき
Ｌ／Ｈを14以上にしたことを特徴とする圧電振動
子。 (1) 上記振動素子はＷ／Ｈを1.35〜3.0及び3.8〜
5.0の何れかにしたことを特徴とする上記特許請
求の範囲第１項に記載した圧電振動子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245082A JPS58190115A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
| DE8383300872T DE3377043D1 (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | Piezoelectric resonators |
| EP83300872A EP0088548B1 (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | Piezoelectric resonators |
| US06/467,810 US4454444A (en) | 1982-02-22 | 1983-02-18 | LiTaO3 Piezoelectric resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245082A JPS58190115A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58190115A JPS58190115A (ja) | 1983-11-07 |
| JPS6357967B2 true JPS6357967B2 (ja) | 1988-11-14 |
Family
ID=13489639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7245082A Granted JPS58190115A (ja) | 1982-02-22 | 1982-04-28 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58190115A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01288006A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-20 | Fujitsu Ltd | 圧電振動素子 |
| JPH0213007A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-17 | Murata Mfg Co Ltd | ＬｉＴａＯ↓３厚みすべり振動子 |
| JP2855208B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1999-02-10 | 株式会社村田製作所 | ＬｉＴａＯ▲下３▼圧電共振子 |
| JP3731348B2 (ja) | 1998-06-09 | 2006-01-05 | 松下電器産業株式会社 | 圧電振動子 |
| JP2001230654A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電振動素子およびその製造方法 |
| JP2002368571A (ja) | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電振動素子及びそれを用いたフィルタ |
| JP4338091B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2009-09-30 | Ｔｄｋ株式会社 | レゾネータ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5185688A (ja) * | 1975-01-27 | 1976-07-27 | Kinsekisha Lab Ltd | Koketsugoatsudenshindoshi |
| JPS54151389A (en) * | 1978-05-19 | 1979-11-28 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal oscillator of rectangular at cut |
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP7245082A patent/JPS58190115A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58190115A (ja) | 1983-11-07 |
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