JP2001077657A - 圧電振動子及びフィルタ - Google Patents
圧電振動子及びフィルタInfo
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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 devices; Electromechanical resonators
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- H03H9/56—Monolithic crystal filters
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- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
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- H03H9/02—Details
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- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 200MHz帯高周波振動子あるいは二重モード圧
電フィルタにおけるインハーモニックモードによるスプ
リアスを抑圧する手段を得る。 【解決手段】 圧電基板に表裏対向する電極を配置した
圧電振動子の少なくとも一方の面の電極の周囲に間隙を
おいて電極指とスペースからなるくし状電極を配置した
圧電振動子とする。
電フィルタにおけるインハーモニックモードによるスプ
リアスを抑圧する手段を得る。 【解決手段】 圧電基板に表裏対向する電極を配置した
圧電振動子の少なくとも一方の面の電極の周囲に間隙を
おいて電極指とスペースからなるくし状電極を配置した
圧電振動子とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電デバイスに関
し、特に圧電振動子においてはスプリアスを抑圧し、二
重モード圧電フィルタにおいては帯域幅を広げると共に
スプリアスを抑圧した圧電デバイスに関する。
し、特に圧電振動子においてはスプリアスを抑圧し、二
重モード圧電フィルタにおいては帯域幅を広げると共に
スプリアスを抑圧した圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電デバイスは数十kHzから数百MHzと広
範囲な周波数に亘って良好な周波数温度特性が得られる
と共に、小型で堅牢な電子デバイスとして多くの通信機
器に使用されている。図４（ａ）、（ｂ）はＡＴカット
水晶振動子の構成を示す平面図及びＱ−Ｑにおける断面
図であって、ＡＴカット水晶基板31（以下、基板と称
す）の両面のほぼ中央に対向する電極32a、32bを配置す
ると共に、該電極32a、32bから基板31端部に向けてリー
ド電極33a、33bを延在して、ＡＴカット水晶振動素子を
形成する。この水晶振動素子をパッケージ（図示しな
い）に収容し、リード電極33a、33bをそれぞれパッケー
ジの端子電極と導電性接着剤等を用いて接続し、水晶振
動子が構成される。
範囲な周波数に亘って良好な周波数温度特性が得られる
と共に、小型で堅牢な電子デバイスとして多くの通信機
器に使用されている。図４（ａ）、（ｂ）はＡＴカット
水晶振動子の構成を示す平面図及びＱ−Ｑにおける断面
図であって、ＡＴカット水晶基板31（以下、基板と称
す）の両面のほぼ中央に対向する電極32a、32bを配置す
ると共に、該電極32a、32bから基板31端部に向けてリー
ド電極33a、33bを延在して、ＡＴカット水晶振動素子を
形成する。この水晶振動素子をパッケージ（図示しな
い）に収容し、リード電極33a、33bをそれぞれパッケー
ジの端子電極と導電性接着剤等を用いて接続し、水晶振
動子が構成される。
【０００３】図４（ａ）、（ｂ）に示すＡＴカット水晶
振動子のリード電極33a、33bに高周波電圧を印加すると
二種類の厚み系の振動が励振され、１つはZ'軸方向に伝
搬する厚みねじれ振動（Thickness twist mode）であ
り、他はX軸方向に伝搬する厚みすべり振動（Thickness
shear mode）である。しかし、一般にはこの２つのモ
ードを厚みすべり振動と総称している。
振動子のリード電極33a、33bに高周波電圧を印加すると
二種類の厚み系の振動が励振され、１つはZ'軸方向に伝
搬する厚みねじれ振動（Thickness twist mode）であ
り、他はX軸方向に伝搬する厚みすべり振動（Thickness
shear mode）である。しかし、一般にはこの２つのモ
ードを厚みすべり振動と総称している。
【０００４】厚みすべり振動の解析法として種々の解析
法が使用されているが、エネルギ閉じ込め理論はその簡
明さ故に未だに広く用いられていることは周知の通りで
ある。水晶振動子の諸パラメータを図４（ｃ）に示すよ
うに、基板の厚さをH、該基板のカットオフ周波数をf
s、電極の大きさをL、該電極部のカットオフ周波数をfe
とすると、この水晶振動子の共振周波数frは図４（ｄ）
に示すように、カットオフ周波数fe、fsの間に位置す
る。エネルギ閉じ込め理論によると、エネルギ閉じ込め
係数Pは次式のように定義されている。 P=（π/√2）μL/H√Δ （１） また、定数（π/√2）を除いて次式のように定義される
場合もある。 P'=μL/H√Δ （２） ここで、μは基板の弾性定数から一義的に決まる定数で
あり、周波数低下率Δは次式のように定義される。 Δ=（fs−fe）/fs （３） エネルギ閉じ込め係数は、どの振動モードまでを閉じ込
めモードとするかを決める重要なパラメータである。例
えば、基本波の対称１次モードのみをエネルギ閉じ込め
モードとするエネルギ閉じ込め係数P'は、厚みねじれ振
動及び厚みすべり振動に対して理論的にはそれぞれ2.1
7、2.75である。しかし、実際には理論値通りとはなら
ず、最も閉じ込め量が多くなるようにこの値を実験的に
補正すると、それぞれ2.4、2.8という値にすべきことは
よく知られている。
法が使用されているが、エネルギ閉じ込め理論はその簡
明さ故に未だに広く用いられていることは周知の通りで
ある。水晶振動子の諸パラメータを図４（ｃ）に示すよ
うに、基板の厚さをH、該基板のカットオフ周波数をf
s、電極の大きさをL、該電極部のカットオフ周波数をfe
とすると、この水晶振動子の共振周波数frは図４（ｄ）
に示すように、カットオフ周波数fe、fsの間に位置す
る。エネルギ閉じ込め理論によると、エネルギ閉じ込め
係数Pは次式のように定義されている。 P=（π/√2）μL/H√Δ （１） また、定数（π/√2）を除いて次式のように定義される
場合もある。 P'=μL/H√Δ （２） ここで、μは基板の弾性定数から一義的に決まる定数で
あり、周波数低下率Δは次式のように定義される。 Δ=（fs−fe）/fs （３） エネルギ閉じ込め係数は、どの振動モードまでを閉じ込
めモードとするかを決める重要なパラメータである。例
えば、基本波の対称１次モードのみをエネルギ閉じ込め
モードとするエネルギ閉じ込め係数P'は、厚みねじれ振
動及び厚みすべり振動に対して理論的にはそれぞれ2.1
7、2.75である。しかし、実際には理論値通りとはなら
ず、最も閉じ込め量が多くなるようにこの値を実験的に
補正すると、それぞれ2.4、2.8という値にすべきことは
よく知られている。
【０００５】図５（ａ）、（ｂ）は二重モード圧電フィ
ルタ（以下、二重モードフィルタと称す）の構成を示す
平面図およびQ−Qにおける断面図あって、基板41の一方
の面に電極42、43を近接して配置すると共に、該電極4
2、43と対向して他方の面に電極44を配設する。電極4
2、43、44からはそれぞれ基板41の端部に向けてリード
電極45、46、47を延在して二重モードフィルタを構成す
る。リード電極45、47に高周波電圧を印加すると、周知
のように、電極42、43、44上に対称１次モードと反対称
１次モードが強勢に励起され、この２つのモードを利用
して二重モードフィルタが構成される。基板41のカット
オフ周波数をfs、該基板41に電極42、43、44を付着した
ときのカットオフ周波数をfeとすると、励起される対称
１次モード及び反対称１次モードの周波数f1、f2は図５
（ｃ）に示すような周波数配列となり、周波数f2とf1と
の差の２倍が二重モードフィルタの帯域幅となる。
ルタ（以下、二重モードフィルタと称す）の構成を示す
平面図およびQ−Qにおける断面図あって、基板41の一方
の面に電極42、43を近接して配置すると共に、該電極4
2、43と対向して他方の面に電極44を配設する。電極4
2、43、44からはそれぞれ基板41の端部に向けてリード
電極45、46、47を延在して二重モードフィルタを構成す
る。リード電極45、47に高周波電圧を印加すると、周知
のように、電極42、43、44上に対称１次モードと反対称
１次モードが強勢に励起され、この２つのモードを利用
して二重モードフィルタが構成される。基板41のカット
オフ周波数をfs、該基板41に電極42、43、44を付着した
ときのカットオフ周波数をfeとすると、励起される対称
１次モード及び反対称１次モードの周波数f1、f2は図５
（ｃ）に示すような周波数配列となり、周波数f2とf1と
の差の２倍が二重モードフィルタの帯域幅となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水晶振
動子あるいは二重モードフィルタにおいて、200MHz帯と
いう高周波の振動デバイスを設計しようとすると、電極
材料に質量の軽いアルミニウム合金を用いたとしても、
前記のエネルギ閉じ込め係数を満足するためには電極形
状を極めて小さく設定する必要がある。その結果、水晶
振動子にあっては等価抵抗が大きすぎるという問題があ
り、二重モードフィルタにあってはインピーダンスが高
すぎるという問題があった。さらに、製造時においても
電極が小さすぎてマスク合わせが極めて困難であるとい
う問題もあった。この問題を解決すべく高周波水晶振動
子あるいは高周波二重モードフィルタの一方の面の電極
を全面電極とすることにより、質量負荷がエネルギ閉じ
込めに寄与しないようにしたデバイスも実用化された
が、例えば200MHz帯の基本波二重モードフィルタの片側
の電極形状を0.15mm×0.25mmと設定すると、エネルギ閉
じ込め係数が大きくなりすぎ、インハーモニックモード
が発生するという問題は依然として解決されない。
動子あるいは二重モードフィルタにおいて、200MHz帯と
いう高周波の振動デバイスを設計しようとすると、電極
材料に質量の軽いアルミニウム合金を用いたとしても、
前記のエネルギ閉じ込め係数を満足するためには電極形
状を極めて小さく設定する必要がある。その結果、水晶
振動子にあっては等価抵抗が大きすぎるという問題があ
り、二重モードフィルタにあってはインピーダンスが高
すぎるという問題があった。さらに、製造時においても
電極が小さすぎてマスク合わせが極めて困難であるとい
う問題もあった。この問題を解決すべく高周波水晶振動
子あるいは高周波二重モードフィルタの一方の面の電極
を全面電極とすることにより、質量負荷がエネルギ閉じ
込めに寄与しないようにしたデバイスも実用化された
が、例えば200MHz帯の基本波二重モードフィルタの片側
の電極形状を0.15mm×0.25mmと設定すると、エネルギ閉
じ込め係数が大きくなりすぎ、インハーモニックモード
が発生するという問題は依然として解決されない。
【０００７】また、図６（ａ）、（ｂ）は特開平10−32
459号公報に開示されたモノリシック水晶フィルタの構
成を示す平面図及びQ−Qにおける断面図で、電極52、5
3、54からなる二重モードフィルタの電極52、53、54か
ら間隙をあけて残りの基板51全体に抑圧電極55a、55b、
56a、56bを配設して、不要な屈曲振動、輪郭振動等の各
高調波モードを抑圧し、良好な通過帯域特性が得られた
と記述されている。しかし、二重モードフィルタの電極
52、53、54とその周囲に配設された抑圧電極55a、55b、
56a、56bとの間隙幅、該電極55a、55b、56a、56bの膜厚
等によっては、二重モードフィルタを構成する２つの振
動モードの変位が電極52、53、54の領域内に十分閉じ込
めることができず、周囲の抑圧電極55a、55b、56a、56b
の方へ拡散し、二重モードフィルタの挿入損失が劣化す
るという問題が新たに生ずる。本発明は上記問題を解決
するためになされたものであって、所望の振動モードに
関してはエネルギ閉じ込め係数を満たしつつ、インハー
モニックモードを抑圧可能とした高周波の圧電デバイス
を提供することを目的とする。
459号公報に開示されたモノリシック水晶フィルタの構
成を示す平面図及びQ−Qにおける断面図で、電極52、5
3、54からなる二重モードフィルタの電極52、53、54か
ら間隙をあけて残りの基板51全体に抑圧電極55a、55b、
56a、56bを配設して、不要な屈曲振動、輪郭振動等の各
高調波モードを抑圧し、良好な通過帯域特性が得られた
と記述されている。しかし、二重モードフィルタの電極
52、53、54とその周囲に配設された抑圧電極55a、55b、
56a、56bとの間隙幅、該電極55a、55b、56a、56bの膜厚
等によっては、二重モードフィルタを構成する２つの振
動モードの変位が電極52、53、54の領域内に十分閉じ込
めることができず、周囲の抑圧電極55a、55b、56a、56b
の方へ拡散し、二重モードフィルタの挿入損失が劣化す
るという問題が新たに生ずる。本発明は上記問題を解決
するためになされたものであって、所望の振動モードに
関してはエネルギ閉じ込め係数を満たしつつ、インハー
モニックモードを抑圧可能とした高周波の圧電デバイス
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電デバイスの請求項１記載の発明は、
圧電基板に表裏対向する電極を配置した圧電振動子にお
いて、少なくとも一方の面の前記電極の周囲に所定の間
隙をおいて電極指とスペースからなるくし状電極を配置
したことを特徴とする圧電振動子である。請求項２記載
の発明は、圧電基板の一方の面に近接する一対の電極
と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した二
重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面の
前記電極の周囲に所定の間隙をおいてくし状電極を配置
したことを特徴とする二重モード圧電フィルタである。
請求項３記載の発明は、前記近接配置した電極間に複数
の電極指を有するくし状電極を配置したことを特徴とす
る請求項２記載の二重モードフィルタである。請求項４
記載の発明は、圧電基板の一方の面に近接する一対の電
極と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した
二重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面
の前記電極の周囲に所定の間隙をおいて多数の孔のあい
た電極を配置したことを特徴とする二重モード圧電フィ
ルタである。
に本発明に係る圧電デバイスの請求項１記載の発明は、
圧電基板に表裏対向する電極を配置した圧電振動子にお
いて、少なくとも一方の面の前記電極の周囲に所定の間
隙をおいて電極指とスペースからなるくし状電極を配置
したことを特徴とする圧電振動子である。請求項２記載
の発明は、圧電基板の一方の面に近接する一対の電極
と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した二
重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面の
前記電極の周囲に所定の間隙をおいてくし状電極を配置
したことを特徴とする二重モード圧電フィルタである。
請求項３記載の発明は、前記近接配置した電極間に複数
の電極指を有するくし状電極を配置したことを特徴とす
る請求項２記載の二重モードフィルタである。請求項４
記載の発明は、圧電基板の一方の面に近接する一対の電
極と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した
二重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面
の前記電極の周囲に所定の間隙をおいて多数の孔のあい
た電極を配置したことを特徴とする二重モード圧電フィ
ルタである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る高
周波水晶振動子の構成を示す平面図であって、基板１の
ほぼ中央部に対向する電極2a、2bを配置すると共に、該
電極2a、2bから基板１端部に向けてリード電極3a、3bを
それぞれ延在する。さらに、電極2a、2bからZ軸（図面
左隅に示す座標軸の）の正負方向にそれぞれ間隙v、vを
おき、X軸の正負方向にはそれぞれ間隙w、wをおいて、
くし状の電極4、5を基板1端部まで配設する。該くし状
電極4、5はそれぞれの端部を短絡し、弾性表面波を励振
しないようにしてある。本発明の特徴は電極2a、2bの周
囲を間隙v、wをおいてくし状電極4、5で包囲したことで
ある。このようなくし状電極4、5を配置することによ
り、基板1のカットオフ周波数fs、電極2a、2b部のカッ
トオフ周波数fe、くし状電極部4、5部のカットオフ周波
数fs'の３つのカットオフ周波数と、水晶振動子の共振
周波数frが存在し、図１（ｃ）に示すような順序に配列
されることになる。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る高
周波水晶振動子の構成を示す平面図であって、基板１の
ほぼ中央部に対向する電極2a、2bを配置すると共に、該
電極2a、2bから基板１端部に向けてリード電極3a、3bを
それぞれ延在する。さらに、電極2a、2bからZ軸（図面
左隅に示す座標軸の）の正負方向にそれぞれ間隙v、vを
おき、X軸の正負方向にはそれぞれ間隙w、wをおいて、
くし状の電極4、5を基板1端部まで配設する。該くし状
電極4、5はそれぞれの端部を短絡し、弾性表面波を励振
しないようにしてある。本発明の特徴は電極2a、2bの周
囲を間隙v、wをおいてくし状電極4、5で包囲したことで
ある。このようなくし状電極4、5を配置することによ
り、基板1のカットオフ周波数fs、電極2a、2b部のカッ
トオフ周波数fe、くし状電極部4、5部のカットオフ周波
数fs'の３つのカットオフ周波数と、水晶振動子の共振
周波数frが存在し、図１（ｃ）に示すような順序に配列
されることになる。
【００１０】基板1部に対する電極2a、2b部の周波数低
下率は式（３）のように定義したが、くし状電極4、5部
に対する電極2a、2b部の周波数低下率はΔ'=（fs'−f
e）/fs'となる。従って、図１（ａ）のように、電極2
a、2bの周囲にくし状電極4、5を配設した水晶振動子
は、くし状電極4、5を配設しない従来の水晶振動子の周
波数低下率はΔ=（fs−fe）/fsと比べて、周波数低下率
Δ'が小さくなるため、エネルギ閉じ込め係数P'を小さ
くすることが可能であり、所望の振動モードより高次の
モードは閉じ込めモードとならない。また、エネルギ閉
じ込め係数P'を小さくすることができるので、電極の大
きさを大きくするかあるいは、電極膜厚を厚くする余裕
が生ずる。また、裏面のくし状電極5の代わりに電極2b
を基板全体に広げると、エネルギ閉じ込め係数はさらに
小さくすることができる。このような水晶振動子として
は基板の中央部に凹陥部を設けた所謂超薄板水晶振動子
に適用すると効果がある。
下率は式（３）のように定義したが、くし状電極4、5部
に対する電極2a、2b部の周波数低下率はΔ'=（fs'−f
e）/fs'となる。従って、図１（ａ）のように、電極2
a、2bの周囲にくし状電極4、5を配設した水晶振動子
は、くし状電極4、5を配設しない従来の水晶振動子の周
波数低下率はΔ=（fs−fe）/fsと比べて、周波数低下率
Δ'が小さくなるため、エネルギ閉じ込め係数P'を小さ
くすることが可能であり、所望の振動モードより高次の
モードは閉じ込めモードとならない。また、エネルギ閉
じ込め係数P'を小さくすることができるので、電極の大
きさを大きくするかあるいは、電極膜厚を厚くする余裕
が生ずる。また、裏面のくし状電極5の代わりに電極2b
を基板全体に広げると、エネルギ閉じ込め係数はさらに
小さくすることができる。このような水晶振動子として
は基板の中央部に凹陥部を設けた所謂超薄板水晶振動子
に適用すると効果がある。
【００１１】ところで、図１（ａ）に示したように、電
極2a、2bとくし状電極4、5との間隙v、wの幅を制御する
ことにより、振動モードの変位分布を可変することが可
能である。例えばv、wを広くとると変位分布の裾は中心
部よりなり、v、wを狭くすると変位分布はの裾は周辺部
まで広がることになる。これはあたかも、エネルギ閉じ
込め係数を変化させているのと同様の効果がある。ま
た、くし状電極4、5のライン占有率（電極指幅とスペー
ス幅と和に対する電極指幅の比）を変えることにより、
周波数低下率Δ'=（fs'−fe）/fs'を変化させることが
可能であり、閉じ込め係数を制御できる。使用する周波
数帯によりくし状電極のライン占有率を適宜選択すれば
よい。また、電極2a、2bとくし状電極4、5との電極膜厚
を互いに異ならせることにより、エネルギー閉じ込め効
果を微少に調整することが可能となる。
極2a、2bとくし状電極4、5との間隙v、wの幅を制御する
ことにより、振動モードの変位分布を可変することが可
能である。例えばv、wを広くとると変位分布の裾は中心
部よりなり、v、wを狭くすると変位分布はの裾は周辺部
まで広がることになる。これはあたかも、エネルギ閉じ
込め係数を変化させているのと同様の効果がある。ま
た、くし状電極4、5のライン占有率（電極指幅とスペー
ス幅と和に対する電極指幅の比）を変えることにより、
周波数低下率Δ'=（fs'−fe）/fs'を変化させることが
可能であり、閉じ込め係数を制御できる。使用する周波
数帯によりくし状電極のライン占有率を適宜選択すれば
よい。また、電極2a、2bとくし状電極4、5との電極膜厚
を互いに異ならせることにより、エネルギー閉じ込め効
果を微少に調整することが可能となる。
【００１２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係
る第２の実施例である高周波二重モードフィルタの構成
を示す平面図、裏面図及びQ−Qにおける断面図である。
基板1の一方の面のほぼ中央部に電極10、11を近接して
配置すると共に、他方の面には全面電極12を設け、電極
10、11から基板1の端部に向けてリード電極13、14を延
在する。さらに、電極10、11からZ軸（図の左隅に示す
座標軸）の正負両方向にそれぞれ間隙v、vをおき、X軸
の正負両方向にもそれぞれ間隙w、wをおいて、くし状の
電極15を基板1端部まで配設し、くし状電極15の端部は
短絡する。図２に示す二重モードフィルタのカットオフ
周波数は、図１の水晶振動子の場合と同様に、基板1と
裏面電極12とからなるのカットオフ周波数fs、電極10、
11部のカットオフ周波数fe、くし状電極15部のカットオ
フ周波数fs'が存在する。これらのカットオフ周波数
と、電極10、11上に励起される対称１次モード及び反対
称１次モードの周波数をそれぞれf1、f2とすると、図２
（ｄ）に示すような順序で配列される。
る第２の実施例である高周波二重モードフィルタの構成
を示す平面図、裏面図及びQ−Qにおける断面図である。
基板1の一方の面のほぼ中央部に電極10、11を近接して
配置すると共に、他方の面には全面電極12を設け、電極
10、11から基板1の端部に向けてリード電極13、14を延
在する。さらに、電極10、11からZ軸（図の左隅に示す
座標軸）の正負両方向にそれぞれ間隙v、vをおき、X軸
の正負両方向にもそれぞれ間隙w、wをおいて、くし状の
電極15を基板1端部まで配設し、くし状電極15の端部は
短絡する。図２に示す二重モードフィルタのカットオフ
周波数は、図１の水晶振動子の場合と同様に、基板1と
裏面電極12とからなるのカットオフ周波数fs、電極10、
11部のカットオフ周波数fe、くし状電極15部のカットオ
フ周波数fs'が存在する。これらのカットオフ周波数
と、電極10、11上に励起される対称１次モード及び反対
称１次モードの周波数をそれぞれf1、f2とすると、図２
（ｄ）に示すような順序で配列される。
【００１３】図２（ａ）に示す二重モードフィルタの周
波数低下率Δ'は、Δ'=（fs'−fe）/fs'となり、基板1
上にくし状電極を設けない二重モードフィルタの場合の
周波数低下率Δ=（fs−fe）/fsに比べて、エネルギ閉じ
込め係数を小さくすることが可能となり、インハーモニ
ックモードによるスプリアスを抑圧することができる。
図２（ｂ）の裏面電極の例は全面電極の例を挙げたが、
部分電極あるいは、分電極の周囲に表面電極と同様にく
し状電極を配する等を、中心周波数に応じて適宜用いる
とよい。また、図１の場合と同様に、電極10、11とくし
状電極15との間隙v、w、くし状電極のライン占有率、あ
るいはくし状電極15の電極膜厚等によりエネルギ閉じ込
め係数を制御し、不要なスプリアスを抑圧することが可
能である。
波数低下率Δ'は、Δ'=（fs'−fe）/fs'となり、基板1
上にくし状電極を設けない二重モードフィルタの場合の
周波数低下率Δ=（fs−fe）/fsに比べて、エネルギ閉じ
込め係数を小さくすることが可能となり、インハーモニ
ックモードによるスプリアスを抑圧することができる。
図２（ｂ）の裏面電極の例は全面電極の例を挙げたが、
部分電極あるいは、分電極の周囲に表面電極と同様にく
し状電極を配する等を、中心周波数に応じて適宜用いる
とよい。また、図１の場合と同様に、電極10、11とくし
状電極15との間隙v、w、くし状電極のライン占有率、あ
るいはくし状電極15の電極膜厚等によりエネルギ閉じ込
め係数を制御し、不要なスプリアスを抑圧することが可
能である。
【００１４】図３（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第３の
実施例で、高周波二重モードフィルタの構成を示す平面
図及びQ−Qにおける断面図である。一方の面の中央部に
凹陥部を設けた超薄板基板1の平坦部側に電極21、22を
間隙gをおいて対向して配置する共に、該電極21、22か
ら基板1端部に向けてリード電極24、25を延在する。そ
して、図３（ａ）に示すようにZ軸方向で電極21、22の
基板1端部寄りにはそれぞれ間隙v、vをおき、X軸方向で
基板１端部よりにはそれぞれ間隙w、wをおいて、全面に
くし状電極26を配設する。さらに、基板1の凹陥部側の
面は全面電極23を付着することにより、該電極23による
エネルギ閉じ込め効果への寄与はなくなる。本発明の特
徴は電極21、22の間隙g部にもくし状電極を配設するこ
とである。
実施例で、高周波二重モードフィルタの構成を示す平面
図及びQ−Qにおける断面図である。一方の面の中央部に
凹陥部を設けた超薄板基板1の平坦部側に電極21、22を
間隙gをおいて対向して配置する共に、該電極21、22か
ら基板1端部に向けてリード電極24、25を延在する。そ
して、図３（ａ）に示すようにZ軸方向で電極21、22の
基板1端部寄りにはそれぞれ間隙v、vをおき、X軸方向で
基板１端部よりにはそれぞれ間隙w、wをおいて、全面に
くし状電極26を配設する。さらに、基板1の凹陥部側の
面は全面電極23を付着することにより、該電極23による
エネルギ閉じ込め効果への寄与はなくなる。本発明の特
徴は電極21、22の間隙g部にもくし状電極を配設するこ
とである。
【００１５】二重モードフィルタの帯域幅を広げる場
合、電極21、22間の間隙gを狭く設定するのが一般的で
ある。しかし、200MHz帯という高周波になると電極21の
形状は0.15mm×0.25ｍｍと極めて小さくなり、電極間間
隙gも0.01mmから0.02mmと極めて狭くなる。このような
場合、電極21、22をそれぞれ周波数調整するために、蒸
着を施そうとしてもマスク合わせが極めて困難であり、
電極間の短絡も生じやすい。そこで、本願発明者は電極
間間隙g部にくし状電極26を配設することにより、間隙g
部のカットオフ周波数fs'をくし状電極を配設しない場
合のカットオフ周波数fsより低下させることにより、電
極21、22間の音響結合を強くできることを見出した。例
えば、電極間間隙gを0.05mmとし、くし状電極の電極指
の幅を2μmとすると間隙g部に12本程度の電極指が配設
できることになる。
合、電極21、22間の間隙gを狭く設定するのが一般的で
ある。しかし、200MHz帯という高周波になると電極21の
形状は0.15mm×0.25ｍｍと極めて小さくなり、電極間間
隙gも0.01mmから0.02mmと極めて狭くなる。このような
場合、電極21、22をそれぞれ周波数調整するために、蒸
着を施そうとしてもマスク合わせが極めて困難であり、
電極間の短絡も生じやすい。そこで、本願発明者は電極
間間隙g部にくし状電極26を配設することにより、間隙g
部のカットオフ周波数fs'をくし状電極を配設しない場
合のカットオフ周波数fsより低下させることにより、電
極21、22間の音響結合を強くできることを見出した。例
えば、電極間間隙gを0.05mmとし、くし状電極の電極指
の幅を2μmとすると間隙g部に12本程度の電極指が配設
できることになる。
【００１６】くし状電極２６のライン占有率を変えるこ
とにより、くし状電極２６部のカットオフ周波数fs'を
微少に制御することが可能であり、これにより、電極2
1、21間の音響結合、即ち通過帯域幅を精度よく制御す
ることができる。また、ライン占有率により、エネルギ
閉じ込め係数が制御できることは前述した通りである。
また、電極間間隙gが広がることにより、電極21、22の
周波数調整をする際にのマスク合わせが容易になる。
とにより、くし状電極２６部のカットオフ周波数fs'を
微少に制御することが可能であり、これにより、電極2
1、21間の音響結合、即ち通過帯域幅を精度よく制御す
ることができる。また、ライン占有率により、エネルギ
閉じ込め係数が制御できることは前述した通りである。
また、電極間間隙gが広がることにより、電極21、22の
周波数調整をする際にのマスク合わせが容易になる。
【００１７】図４（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第４の
実施例で、図１〜図３に示した実施例と異なるところ
は、電極２１、２２を取り囲むように配置した電極２
６’にエッチングあるいはレーザー等を用いて任意の形
状、例えば円形の孔を多数あけ、電極２６’領域のカッ
トオフ周波数を上昇させるようにしたことである。図１
〜図３に示した実施例のものは主電極の周囲にくし形電
極を配置していたため、図中Ｚ方向については凹凸が激
しいのに対し、Ｘ方向については変化が少ない。それ
故、Ｘ方向とＺ方向とでは振動変位の伝搬が異なり、ス
プリアスが励起されるおそれがある。これを解消するた
めに、試作やシミュレーションを繰り返し、最適な電極
形状を見つけなければならず、設計が煩雑となる。そこ
で、図４に示すように振動変位がＸ、Ｚ軸方向に依存し
ないように多数の孔を有する電極２６’を形成すること
により、図３に示したくし状の電極２６のスプリアス抑
圧効果と同等の効果が得られると共に、Ｘ、Ｚ軸方向へ
の依存性も解消される。なお、電極２６’領域のカット
オフ周波数は電極２６’の面積と、開けた孔の総面積と
の比に依存する。
実施例で、図１〜図３に示した実施例と異なるところ
は、電極２１、２２を取り囲むように配置した電極２
６’にエッチングあるいはレーザー等を用いて任意の形
状、例えば円形の孔を多数あけ、電極２６’領域のカッ
トオフ周波数を上昇させるようにしたことである。図１
〜図３に示した実施例のものは主電極の周囲にくし形電
極を配置していたため、図中Ｚ方向については凹凸が激
しいのに対し、Ｘ方向については変化が少ない。それ
故、Ｘ方向とＺ方向とでは振動変位の伝搬が異なり、ス
プリアスが励起されるおそれがある。これを解消するた
めに、試作やシミュレーションを繰り返し、最適な電極
形状を見つけなければならず、設計が煩雑となる。そこ
で、図４に示すように振動変位がＸ、Ｚ軸方向に依存し
ないように多数の孔を有する電極２６’を形成すること
により、図３に示したくし状の電極２６のスプリアス抑
圧効果と同等の効果が得られると共に、Ｘ、Ｚ軸方向へ
の依存性も解消される。なお、電極２６’領域のカット
オフ周波数は電極２６’の面積と、開けた孔の総面積と
の比に依存する。
【００１８】以上、圧電基板として水晶ＡＴカット基板
を用いて説明したが、本発明は水晶基板に限定するもの
ではなく、ランガサイト、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム、四硼酸リチウム等の基板を用いた厚みすべ
り振動、厚み縦振動等に適用できることは云うまでもな
い。
を用いて説明したが、本発明は水晶基板に限定するもの
ではなく、ランガサイト、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム、四硼酸リチウム等の基板を用いた厚みすべ
り振動、厚み縦振動等に適用できることは云うまでもな
い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように構成したので、請求
項１の発明によれば、圧電基板のカットオフ周波数、電
極領域のカットオフ周波数及び電極周辺のカットオフ周
波数とを適切に設定することにより、圧電振動子の共振
周波数近傍のスプリアスを抑圧することができる。請求
項２の発明によれば、圧電基板のカットオフ周波数、電
極領域のカットオフ周波数及び電極周辺のカットオフ周
波数とを適切に設定することにより、二重モード圧電フ
ィルタの通過域近傍のスプリアスを抑圧することができ
る。請求項３の発明によれば、一方の面に配置した２つ
の電極間にくし型電極を配置したので、通過域近傍のス
プリアスを抑圧すると共に、電極間間隙が広くなるの
で、微調用マスクあわせが容易となる。請求項４の発明
によれば、請求項１乃至３のように電極指の配列方向に
よる振動変位の影響が少なくなるので、軸方向によるス
プリアスの発生が均等になり、抑圧が容易となる。
項１の発明によれば、圧電基板のカットオフ周波数、電
極領域のカットオフ周波数及び電極周辺のカットオフ周
波数とを適切に設定することにより、圧電振動子の共振
周波数近傍のスプリアスを抑圧することができる。請求
項２の発明によれば、圧電基板のカットオフ周波数、電
極領域のカットオフ周波数及び電極周辺のカットオフ周
波数とを適切に設定することにより、二重モード圧電フ
ィルタの通過域近傍のスプリアスを抑圧することができ
る。請求項３の発明によれば、一方の面に配置した２つ
の電極間にくし型電極を配置したので、通過域近傍のス
プリアスを抑圧すると共に、電極間間隙が広くなるの
で、微調用マスクあわせが容易となる。請求項４の発明
によれば、請求項１乃至３のように電極指の配列方向に
よる振動変位の影響が少なくなるので、軸方向によるス
プリアスの発生が均等になり、抑圧が容易となる。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る水晶振動子の平
面図及び断面図、（ｃ）はカットオフ周波数と共振周波
数の配列を示す。
面図及び断面図、（ｃ）はカットオフ周波数と共振周波
数の配列を示す。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係る第２の
実施の二重モードフィルタの平面図、底面図及び断面
図、（ｄ）はカットオフ周波数と共振周波数の配列を示
す。
実施の二重モードフィルタの平面図、底面図及び断面
図、（ｄ）はカットオフ周波数と共振周波数の配列を示
す。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第３の実施例の
二重モードフィルタの平面図及び断面図である。
二重モードフィルタの平面図及び断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第４の実施例の
二重モードフィルタの平面図及び断面図である。
二重モードフィルタの平面図及び断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は従来の水晶振動子の平面図及
び断面図、（ｃ）は諸パラメータを記した図、（ｄ）は
カットオフ周波数と共振周波数の配列を示す。
び断面図、（ｃ）は諸パラメータを記した図、（ｄ）は
カットオフ周波数と共振周波数の配列を示す。
【図６】（ａ）、（ｂ）は従来の二重モードフィルタの
平面図及び断面図、（ｃ）はカットオフ周波数と２つの
共振周波数の配列を示す。
平面図及び断面図、（ｃ）はカットオフ周波数と２つの
共振周波数の配列を示す。
【図７】（ａ）、（ｂ）は従来の二重モードフィルタの
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
１・・圧電基板 ２ａ、２ｂ、１０、１１、１２、２１、２２、２３・・
電極 ３ａ、３ｂ、１３、１４、２４、２５・・リード電極 ４、５、１５、２６・・くし状電極 ２６’・・電極 ｖ、ｗ・・間隙 ｇ・・電極間間隙
電極 ３ａ、３ｂ、１３、１４、２４、２５・・リード電極 ４、５、１５、２６・・くし状電極 ２６’・・電極 ｖ、ｗ・・間隙 ｇ・・電極間間隙
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電基板に表裏対向する電極を配置した
圧電振動子において、少なくとも一方の面の前記電極の
周囲に所定の間隙をおいて電極指とスペースからなるく
し状電極を配置したことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項２】 圧電基板の一方の面に近接する一対の電
極と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した
二重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面
の前記電極の周囲に所定の間隙をおいてくし状電極を配
置したことを特徴とする二重モード圧電フィルタ。 - 【請求項３】 前記近接配置した電極間に複数の電極指
を有するくし状電極を配置したことを特徴とする請求項
２記載の二重モードフィルタ。 - 【請求項４】 圧電基板の一方の面に近接する一対の電
極と、他方の面に前記電極と対向する電極とを配置した
二重モード圧電フィルタにおいて、少なくとも一方の面
の前記電極の周囲に所定の間隙をおいて多数の孔のあい
た電極を配置したことを特徴とする二重モード圧電フィ
ルタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000152239A JP2001077657A (ja) | 1999-07-06 | 2000-05-24 | 圧電振動子及びフィルタ |
| US09/665,476 US6492759B1 (en) | 2000-05-24 | 2000-09-20 | Piezoelectric resonator and a filter |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-192287 | 1999-07-06 | ||
| JP19228799 | 1999-07-06 | ||
| JP2000152239A JP2001077657A (ja) | 1999-07-06 | 2000-05-24 | 圧電振動子及びフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077657A true JP2001077657A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=26507221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000152239A Pending JP2001077657A (ja) | 1999-07-06 | 2000-05-24 | 圧電振動子及びフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001077657A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021153263A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
-
2000
- 2000-05-24 JP JP2000152239A patent/JP2001077657A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021153263A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
| JP2021185718A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-12-09 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
| JP2021192549A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-12-16 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
| JP7165247B2 (ja) | 2020-03-24 | 2022-11-02 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
| JP7165248B2 (ja) | 2020-03-24 | 2022-11-02 | デクセリアルズ株式会社 | バルク波共振子および帯域通過フィルタ |
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