JPH01117409A

JPH01117409A - 電歪共振装置

Info

Publication number: JPH01117409A
Application number: JP62235948A
Authority: JP
Inventors: Akira Ando; 陽安藤; Toshihiko Kikko; 橘高　敏彦; Yukio Sakabe; 行雄坂部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1987-09-19
Publication date: 1989-05-10
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790178B2; US4918350A

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、厚み縦振動モードを利用したエネルギ閉じ込
め型の電歪共振装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ＰＺＴ系圧電セラミックスを用いた厚み縦振
動モードを利用したエネルギ閉じ込め型の圧電振動子が
知られている。この種のエネルギ閉じ込め型の圧電振動
子は、圧電セラミックス板の両面に該圧電セラミックス
板より小さな面積の電極を形成することにより構成され
ている。

圧電セラミックスとしては、ＰＺＴ系のモルフォトロピ
ック相境界（Ｍ、　　Ｐ、　　Ｂ、　）付近の組成のよ
うに実効ポアソン比が１／３以上の材料が用いられてい
た。これは、実効ポアソン比が１／３未満の材料を用い
た場合には、厚み縦振動の周波数低下型エネルギ閉じ込
めができなかったからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した圧電振動子において、より高周波域で使用し得
るものが望まれている。より高周波域で振動させるには
、圧電セラミックス板の厚みを薄くすればよい、しかし
ながら、取り扱い上２００μｍ程度とするのが限界であ
り、それ以上薄くすることは困難であった。よって、現
実には、厚み縦基本振動の使用周波数範囲は１０ＭＨｚ
以下であった。

他方、厚み縦振動の３次高調波を利用すれば、高周波域
で使用することが可能であると考えられる。しかしなが
ら、３次高調波は、基本振動に比べて応答レベルがかな
り小さく、従って、３次高調波の利用は特定の分野に限
られている。

さらに、従来の厚み縦振動モードを利用した電歪効果素
子では、上述したように、実効ポアソン比が１／３以上
の材料を用いなければ周波数低下型で振動エネルギを閉
じ込めることができず、材料の選択範囲が、ＰＺＴ系電
歪材料のＭ、　　Ｐ、　　Ｂ。

付近の組成程度と限られていた。また、電気機械係合係
数や機械的品質係数、共振周波数温度特性、耐熱限界温
度などの特性の選択範囲も非常に狭いものであった。

他方、実効ポアソン比が１／３未満の材料として、チタ
ン酸鉛系の材料が知られている。チタン酸鉛系の電歪材
料は、比誘電率ε８．／ε。が低く、比較的大きな圧電
性を存し、高い機械的品質係数Ｑｍが得られる。また、
キュリー温度が高く高温でも劣化しにくいことなどの優
れた特徴を有する。

しかしながら、このチタン酸鉛系の電歪材料は、上記し
たように、厚み縦振動の基本波のエネルギ閉じ込めを行
うことができない。よって、良好な特性を有しているに
もかかわらず、フィルタや発振子のような電子デバイス
への応用は現実には不可能であった。

また、圧電振動子の信頼性の一つの要素として、優れた
耐熱性を有することが要求されるが、ＰＺＴ系のＭ、Ｐ
、　　Ｂ、付近の組成では、圧電性が低下し始める限界
温度が２２０℃と比較的低い。さらに、電気的特性の面
においてもＰＺＴ系のＭ。

Ｐ、Ｂ、付近の組成では、厚み縦振動のＱｍは５００程
度しかなく、発振子等に応用する場合には、発振の安定
性に欠け、さらに、高周波となるほど共振抵抗と反共振
抵抗の山谷比が低下するという問題があった。

よって、本発明の目的は、より高周波域で使用すること
ができ、より広範な電歪特性を選択することが可能であ
り、かつ信頼性に優れ、良好なエネルギ閉じ込めが可能
な構造を備えた電歪共振装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明者た
ちは、上述の目的を達成するために種々検討した結果、
電歪材料よりなる板状の本体と、この本体の厚み方向に
おいて電歪材料層を介して互いに重なり合うように配置
された３以上の電極とを備える、積層型の電歪共振装置
を構成すれば、より高周波域で使用し得るエネルギ閉じ
込め型の電歪共振装置を実現し得ることを見い出した。

この積層型の電歪共振装置では、３以上の電極が、電歪
材料を介して、厚み方向において互いに重なり合うよう
に配置されているので、全体の厚みが同じである場合、
従来の単板型の電歪共振装置に比べて（ｎ−１）倍〔小
文字ｎは電極の数を示す〕の周波数位置に、厚み縦振動
の最初の応答が現れる。よって、より高周波域で使用す
ることができる。

また、３以上の電極を用いて電歪材料層を複数層に分割
すると、従来は振動エネルギを閉じ込めることが不可能
であった、実効ポアソン比がｌ／３未満の電歪材料を用
いた場合でも周波数低下型で厚み縦振動のエネルギを閉
じ込めることが可能となった。

しかしながら、上記した応答モードに重畳して比較的大
きなスプリアスの発生することがあった。

そこで、より高周波域で使用する電歪共振装置において
、このスプリアスレベルを効果的に低減し得る構造を検
討した結果、本発明を成すに至った。

本発明は、厚み縦振動モードを利用したエネルギ閉じ込
め型の電歪共振装置であって、電歪材料よりなる板状の
本体と、該本体の厚み方向において電歪材料層を間に介
して配置された電極とを備える。この電極は、振動エネ
ルギを閉じ込めるための振動電極と、該振動電極と電歪
材料よりなる本体の側端縁とを結ぶ接続用導電部とから
なる。

好ましくは、電極に挟まれる電歪材料層は分極方向が厚
み方向に互い違いになっており、駆動時に最外層の振動
電極を用い、該振動電極の接続導電部は厚み方向におい
て互いに重なり合わないように形成されており、かつ接
続導電部は最外層以外の電極と厚み方向において互いに
重なり合わないように形成されている。

また、好ましくは、電極に挟まれる電歪材料層は分極方
向が厚み方向に同一方向であり、電極の接続導電部の内
、少なくとも駆動時に互いに反対の電位となる接続導電
部が厚み方向において互いに重なり合わないように形成
されている。

本発明では、内側に位置する電極が、エネルギを閉じ込
めるための外側の電極に含まれるように形成されており
、それによって、上述した基本波に重畳するスプリアス
を効果的に低減することが可能とされている。

すなわち、上記した基本振動に重畳する比較的大きなス
プリアスは、エネルギが閉じ込められる領域以外の部分
により生しる容量に基づくものであることを見出した。

そこで、本発明では、駆動時にエネルギが閉じ込められ
る領域以外において、容量が生じるのを防止するように
構成されている。

よって、本発明では、エネルギを閉じ込められた領域以
外で発生する容量がほとんど発生しないので、上記した
ようなスプリアス低減効果を発揮することが可能とされ
ている。

本発明で用いられる電歪材料としては、その中に少なく
とも元素Ｐｂ、ＴｉおよびＺ「を含むチタン酸ジルコン
酸鉛系（すなわちＰＺＴ系）電歪材料や、その中に少な
くとも元素ＰｂおよびＴｉを含むチタン酸鉛系の電歪材
料を用いることができる。

また、前述したように、本発明では、実効ポアソン比が
１／３未満の材料を用いた場合でも、周波数低下型で厚
み縦振動のエネルギを閉じ込めることが可能とされてい
る。よって、上記ＰＺＴ系電歪材料の場合には、Ｍ、　
　Ｐ、　Ｂ、の組成から離れた、正方晶系または菱面体
晶系結晶構造を示す組成のものを用いることができる。

従って、大きな電気機械結合係数を有する共振子を実現
することができる。また、ＰＺＴ系材料を用いることに
より、共振周波数および反共振周波数の温度変化の小さ
な共振子を構成することも容易である。

また、実効ポアソン比が１／３未満のチタン酸鉛系の電
歪材料を用いることにより、信輔性が高く、山谷比が大
きな高性能の共振子を実現することもできる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を得るのに用いられたセ
ラミックグリーンシートおよび該セラミックグリーンシ
ート上に形成される電極パターンを説明するための斜視
図である。まず、第１図を参照して、この発明の一実施
例を製造する過程を説明する。

２枚のＰＺＴ系電歪材料よりなるセラミックグリーンシ
ート１．２を用意する。セラミックグリーンシートｌの
上面には、エネルギを閉じ込めるための円形の領域に電
極ペースト３が塗布されている。この電極ペースト３は
、エネルギを閉じ込めるための電極部分のみならず、セ
ラミックグリーンシート１の一方端縁に延びるように塗
布されている。このセラミックグリーンシートｌ°の一
方端縁に延びる部分４は、後述する接続導電部を構成す
るものである。

セラミックグリーンシート２の上面にも、後述する内側
に位置する電極を形成するために電極ペースト５が塗布
されている。ここでも、接続導電部を構成するために、
セラミックグリーンシート２の一方端縁に延びる部分６
にも電極ペーストが塗布されている。

さらに、セラミックグリーンシート２の下面には、第１
図にセラミックグリーンシート２を透視して示すように
、電極ペースト７が塗布されている。＠、極ペースト７
は、エネルギを閉込めるための電極の他方側を形成する
ために塗布されているものである。この電極ペースト７
も、セラミックグリーンシート２の他方端縁に延びるよ
うに塗布されている。この他方端縁に延びる部分８は、
接続導電部を構成するものである。

次に、セラミックグリーンシート１．２を、第１図に示
した状態のまま積層し圧着する。しかる後、圧着して得
られた成形体を焼成することにより、第２図に示す電歪
共振装置１０を得ることができる０次に、この電歪共振
装置１０の電歪材料層１１．１２（上述したセラミック
グリーンシート１．２に対応する。）を、図示の矢印の
方向に分極処理する。この分極を行なうには、電極１３
と電極１７との間に電位を与えればよい。

駆動に際しては、ｆｔ１１３，１７に＋または−のいず
れか一方を、電ｆｆ１１５にいずれか他方の電圧を印加
すればよい。

ところで、上述した電歪共振装置では、電極１３．１５
．１７は、第１図に示した電極ペースト部分３．５．７
に対応している。すなわち、電歪材料よりなる本体１０
ａにおいて、厚み方向に互いに重なり合うように配置さ
れている。よって、第２図に示した電歪共振装置と同じ
厚みの従来の単板型の電歪共振装置に比べて、より高周
波域で使用することができる。なぜならば、電極１３゜
１５間あるいは電極１５．１７間の距離がλ／２（λは
波長）となる厚み縦振動モードが生じるからである。

さらに、第１図から明らかなように、電極ペースト延長
部４．８は、電極ペースト延長部６とは厚み方向から見
たときに重ならないように形成されているため、°第２
図において２点鎖線Ａで囲まれた領域以外すなわち振動
エネルギが閉込められる領域以外で、隣接する１！極間
に基づく容量が発生することがない。

したがって、エネルギが閉じ込められた領域以外におい
て容量がほとんど生じないため、上述したスプリアスを
効果的に抑圧することができる。

これ・を、第３図および第４図に示す比較例と対照する
ことにより、より具体的に説明する。

第３図では、比較例を得るために、セラミックグリーン
シー）２１．２２を用意する。セラミックグリーンシー
ト２１の上面には、第１図のセラミックグリーンシート
ｌと同様に電極ペースト３および電極ペースト延長部４
が塗布により形成されている。また、セラミックグリー
ンシート２２の下面にも、第１図の電極ペースト７およ
び延長部８が形成されている。しかしながら、セラミッ
クグリーンシート２２の上面には、全面に電極ペースト
２５が塗布されている。よって、セラミックグリーンシ
ート２１．２２を第３図の状態のまま積層し圧着して得
られた成形体を焼成した場合、第４図に示す電歪共振装
置を得ることができる。

ここでも、電歪材料よりなる本体３０ａにおいて厚み方
向に電極３３．３５．３７が重なり合うように配置され
ているため、従来の単板型の電歪共振装置に比べて、よ
り高周波域で厚み縦基本振動波が閉じ込められる。

しかしながら、電極３５が全面電極の形態で形成されて
いるので、エネルギが閉じ込められる部分（破線Ｘで囲
まれる領域）以外において、静電容量が生じる。すなわ
ち、電極３５と、電極３３に接続される接続導電部およ
び電極３７に接続される接続導電部との間に静電容量が
発生する。よって、第５図に破線で示すように、厚み縦
振動の基本波において大きなスプリアスが現れる。これ
に対して、第２図実施例では、第５図に実線で示すよう
に、このようなスプリアスはほとんど生じないことがわ
かる。

第６図は、この発明の第２の実施例を得るためのセラミ
ックグリーンシートおよびセラミックグリーンシート上
に形成される電極パターンを説明するための斜視図であ
る。ここでは、セラミックグリーンシー１−４１．４２
を用意する。電極ペース）４３．４５．４７が、第２図
実路例と同様に、電極ペーストを塗布して形成される。

第２図実施例と異なる点は、セラミックグリーンシート
４２の上面に形成される電極ペースト４５に連なって形
成される延長部４６が、セラミックグリーンシ・−ト４
１．４２を隔てて厚み方向外側に形成される電極ペース
ト延長部４４．４８と直交する方向に、異なる端縁に引
出されていることにある。つまり、第６図の電極パター
ンにおいては、すべての接続導電部を構成する電極ペー
スト延長部４４゜４６．４８が異なる方向に引出されて
いるため、接続導電部により生じる静電容量をほとんど
なくすことができる。

なお、得られた実施例では、第７図に示すように、電歪
材料層５１．５２を図示の矢印で示すように厚み方向に
おいて逆方向に分極処理する。従って、分極に際しては
、電極５５に＋または−の電位を、電極５３．５７に−
または士の電位を印加すればよい、Ｗ！Ａ動に際しては
、電極５５は用いられず、電極５３．５７に、＋および
−の電圧をそれぞれ印加すればよい。

なお、第２図における電１ｉ１３．１７または第７図に
おける電極５３．５７については、焼結したのちに導電
ペーストの焼付、または蒸着もしくはスパッタリング等
の薄膜形成技術により形成しても良い。

また、上述した第２図実施例および第７図実施例では、
それぞれ、３枚の電極が厚み方向において重なり合うよ
うに配置されていたが、４以上の電極を厚み方向におい
て重なり合うように配置してもよい。

次に、ＰＺＴ系およびチタン酸鉛系の材料を種々選択し
て行った具体的な実験例につき説明する。

ＰＺＴｌ　歪　・を　いた第２図実施例の構造を有する電歪共振装置を、第８Ａ図
、第８Ｂ図および第８Ｃ図の下方に示す組成の電歪材料
を用いてそれぞれ構成し、そのインピーダンス−周波数
特性を調べた。その結果、第８Ａ図〜第８Ｃ図に実線で
示すインピーダンス−周波数特性を示すことが確認され
た。なお、第８Ａ図〜第８０図中の破線で示す特性は、
それぞれ、同一材料を用いて単板型の電歪共振装置を構
成した場合の特性を示す。

第８Ａ図〜第８Ｃ図から明らかなように、ＰＺＴ系電歪
材料のＭ、Ｐ、　Ｂ、近傍の組成の場合（第８Ａ図に示
した組成）以外では、従来から用いられている単板型の
構造では、厚み縦基本振動のエネルギ閉じ込めが不可能
であることがわかる。

これに対して、実施例の構造によればＰＺＴ系のＭ、Ｐ
、Ｂ、から離れた組成の場合（第８Ｂ図および第８Ｃ図
の場合）であっても、２次高調波が良好に閉じ込められ
ていることがわかる。

なお、Ｍ、Ｐ、Ｂ、近傍の組成の場合には、（第８Ａ図
の組成の場合）、実施例の構造では、２次高調波のイン
ピーダンス応答を示す部分に他の振動モードによる応答
が重なっているが、これについてもエネルギ閉し込めは
良好に行われている。

次に、ＰＺＴ系電歪材料の２次高調波励振の工ネルギ閉
じ込め特性を第１表〜第３表に示す。

第１表は、ＰｂＴｉ０ｚ　　ＰｂＺｒ０ｚの２成分系の
Ｔ　ｉ　／　Ｚ　ｒ比を変化させた場合の特性を示す。

他方、第２表には、厚み＠１振動の基本波の周波数低下
型エネルギ閉じ込めが不可能な組成に各種の第３成分を
加えたＰＺＴ系電歪材料を用いた場合の特性を示す。

さらに、第３表は、代表的な第３成分としてＰｂ　（Ｍ
ｎ＋ｚｓ　Ｎ　ｂｔｚｓ　）　ＯｘおよびＰｂ（Ｃｏ、
ｚｓ　Ｎ　ｂｔｚｓ　）　Ｏｘを加えた場合の第９図お
よび第１Ｏ図にそれぞれ示す範囲の組成の電歪材料を用
いた場合の特性を示す。

なお、山谷比は、２０　ＸＩｏｇ＋。（反共振インピー
ダンス／共振インピーダンス）で計算したものである。

第３表から、いずれの材料においても、山谷比が６０ｄ
Ｂ以上あり、従って良好なエネルギ閉じ込め特性が得ら
れていることがわかる。

（以下余白）男−」−一表％　ＰｂＺｒＯｓ　＋　（１−７）ＰｂＴｉＯｓの２次
高調波励振素子のエネルギー閉じ込め特性；（但し、ｋ、：電気機械結合係数、Ｔ：正方晶系。

Ｒ：菱面体晶系、　Ｍ、Ｐ、Ｂ：モ４７オ）ｏビｎ相境
界）（以下余白）第一」し−表、各種ｐｚ丁系電歪材料（０，ＩＡ＋０．５２ＰｂＴｉＯ
ｓ＋０．３８ＰｂＺｒＯｓ）を用いたときの２次高調波
エネルギ閉じ込め特性例；（但し、ｋ、？電気機械結合係数、Ｔ：正方品系）芽−
」Ｌ−表４Ａ＋ＶＰｂＺｒＯｓ＋（１４−＞）ＰｂＴｉＯｓを用
いた場合の特性；（但し、Ｔ：正方品系、Ｒ：菱面体晶系。

Ｍ、Ｐ、Ｂ：　モルフォトロピック相境界）なお、ＰＺ
Ｔ系電歪材料としては、上記の実験に使用したものの他
、下記の第４表に示す種々の材料を用いることができる
。ここで、ＰＺＴ系電歪材料とは、ＰｂＴｉＯｓ　　Ｐ
ｂＺｒＯｓの２成分糸、またはＰｂＴｉ０ｉ　　ＰｂＺ
ｒ０ｚ　−（複合酸化物）（Ａ”Ｂ”（ｈ　、Ａ’°Ｂ
ｓ″Ｏｓ。

Ａｌ″Ｂ”０３　　、　　Ａｚ　　Ｂｔ　　Ｏｑ　　、
　　Ｂ　ｉｔ　　Ａｘ−＋ＢＸ　０ｓ−−ｘ、Ａ、Ｂｔ
　Ｏ，；第１表参照）の３成分のもの、あるいは３成分
のものにさらに他の複合酸化物（に２°Ｂ””Ｏｓ　、
Ａ”Ｂｔ０．。

六Ｂ’ｇ　Ｏ？　、　Ｂ　ｔ　ｚ　Ａ＋＋−＋　ＢえＯ
５，、。

Ａ、ＢｔＯ，）などを加えたもの、もしくは上記した各
成分系のものに添加物を加えたもの、さらには上記した
各成分系のＰｂの一部をＢａ、Ｃａ。

Ｓｒで置換したものおよびＴｉまたはＺｒの一部をＳｎ
、Ｈｆなどで置換し、あるいはこれらの材料の組゛成を
化学量論比から±５０％以内でずらしたものなどがあり
、これらはすべて強誘電体であることを特徴とする。

また複合酸化物として、含まれる遷移金属の価数が一つ
の値とならないようなもの〔例えばＰｂ（Ｓｎ＋　　Ｓ
ｂ＝　）　Ｏｓ　）を選んでも良いことは言ｔうまでもないことである。

（以下余白）第４表その他の複合ペロプスカイトの例では、（ＫｔＢｉｉ）
ＴｉＯｉ、　　Ｐｂ（ＺｎｔＮｂｉ）Ｏｓ、５ｒ（Ｃｕ
ｌＴａ３）Ｏｓ　　。

（Ｎａ６Ｂｉｉ）ＴｉＯｓ、　Ｐｂ（Ｇｏ４Ｎｂ３）０
１．　　Ｈａ（Ｃｕ６Ｔａ４）Ｏｓ　。

Ｐｂ（ＣｏＩＷ４）Ｏｓ１Ｐｂ（Ｎｉ（ｒＮｂ４）Ｏｘ
　＋　５ｒ（ＣｕｌＴａ３）Ｏｘ　。

Ｐｂ（ＣｄｉＮｂ４）Ｏｚ、Ｂａ（Ｃｕ）Ｎｂ３）Ｏｘ
　、　Ｐｂ（Ｓｃ４Ｎｂ４）Ｏｓ　。

Ｐｂ（ＭｇＬＴａｉ）０３，５ｒ（ＣｕＪｂｚ）Ｏｓ　
、Ｐｂ（ＦｅＪｂ＝）Ｏｓ　　。

Ｐｂ（ＣｏｔＴａＺ）Ｏｘ、　ＢａＢ１０ｚ、＊　　　
ｔ　Ｐｂ（ＩｎＪＥＮｂＬ）Ｏｓ　１Ｐｂ（ＮｉｔＴａ
ｚ）０３．Ｒａｄｉｏｓ　　　　　　ｔ　　Ｐｂ（Ｓｃ
ｔＴａＬ）０３　　。

Ｐｂ（Ｆｅ３Ｗ４　）Ｏｓ＋　Ｂａ（Ｂｉ４Ｎｂ４）Ｏ
ｓ　ｔ　Ｐｂ（ＦｅＪＥＴａＪｆ）Ｏｓ　１Ｐｂ（Ｓｃ
ｚＷ＝　）０３１　　Ｂａ（ＢｉｈＴａＬ）Ｏｓ　　ｔ
　　Ｐｂ（ＭｇｈＮｂ！Ｌ）０．。

１２　　　　　　　　　　　３！Ｂａ（ＣｕＬＷ上）Ｏｓ、　　Ｂａ（Ｂｉ工ＶＬ　）Ｏ
ｓ　　ｔ　　Ｂａ（ＢｉｘＷ上）Ｏ３。

１　１Ｌ　　　　　　　　　　　　　ｓ　　　３Ｂａ（
ＢｉｉＭｏＬ）Ｏｓ、Ｐｂ（ＢｉｉＭｏ’）Ｏｘ　　ｌ
　　Ｔｌ（ＺｒｚＷ＝　）Ｏｓ　　。

Ｐｂ（ＬｉｘＳｃ＝Ｗ＝　）Ｏｓ　　、　　　　Ｃｄ１
ｌｆＯｓＰｂ（Ｌｉｈｌ’ｅＪ上）Ｏｚ　　　ｌ　　　
　Ｃｄ（Ｆｅ＋Ｎｂ上）ＯＳＰｂ（ＬｉＬＣｏＬＷ＝）
Ｏｘ　　ｌ　　　Ｃｄ（ＳｃＪｂＪＯｓＰｂ（ＬｉＡＩ
ｎｌＷ上）０３　　　、　　　　　Ｃｄ（Ｃｒ、ＬＮｂ
ｉ）ＯｓＰｂ（Ｌｉ＝Ｙニー上）Ｏｓ　　　　、　　　
　　Ｃｄ（ＭｇＬＮｂよ）０゜４４１　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　ａＢＰｂ（ＬｉｌＴｂ
Ｌ−工　）（ｈ　　　、　　　　　　Ｐｂ（Ｌｉ！Ｊｂ
Ｌ賛工）Ｏｌ　　　　　。

Ｐｂ（ＭｇＪｎ！Ｎｂ＝）Ｏｓ　　　＊　　　　　Ｐｂ
（Ｌｉ上■ｏｘＷｚ）Ｏｘ　　　　　。

Ｐｂ（Ｌｉ上Ｃｄ１Ｊｊ、）Ｏｚ　　　ｌ　　　　　Ｐ
ｂ（ＳｃＬＮｂｔＷｑ）Ｏｓ　　　　　。

Ｐｂ（Ｌｉ上ＰｒＬ−ユ）０３　　　＋　　　　　Ｐｂ
（Ｓｃ４Ｃｒ＝Ｎｂ上　）ＯＸ　　　、。

４４１　　　　　　　　　　　　　　　　　　４ａＬＰ
ｂ（Ｌｉ＝ＬａＬＷ上　）Ｏｓ　　　、　　　　　　Ｐ
ｂ（ＣｄｉＭｎｉＮｂ上　）０３　　　。

４ｍＰｂ（ＬｉＬＳ紅Ｍｌ）Ｏｓ　　、　　　　Ｐｂ（Ｍｇ
ＬＭｎｌＷｆ）Ｏｘ　　　。

Ｐｂ（Ｎａ４ＹＪ４Ｗ４　）Ｏｚ　　＋　　　Ｐｂ（Ｃ
ｄ６Ｍｎ４；Ｗ＜）Ｏｓ　　　ｒＰｂ（ＮａｌＨｏ４Ｗ
ｚ　　）０３　　　＋　　　　　　　Ｐｂ（Ｃｏ６Ｍｎ
６町）０．　　　　　　。

Ｐｂ（Ｌｉ４Ｚｒ、４Ｗ（）Ｏｓ　　、　　　Ｐｂ（Ｎ
ｉ４Ｍｎ６Ｗｆ）Ｏｘ　　　。

Ｐｂ（Ｃｄ：Ｎｂ１Ｗ４　）０３．　　　Ｐｂ（Ｎｉ６
Ｍｎ６Ｎｂ４）Ｏｚ　　　。

Ｐｂ（Ｃｏｉ；Ｍｎ６Ｎｂｆ）Ｏｓ　　＋　　　（ＫＩ
Ｂｉｔ）ＴｉＯｓＰｂ（ＬｕＪｒＮｂｌ）０３＋　（Ｎ
ａｌＢｉ４）Ｔｉ０３　　、　Ｐｂ（ＹｂｌＴａ４）Ｏ
ｓ。

Ｐ　ｂ　（Ｍ　ｇｔ甲Ｏｘ　　）　Ｐ　ｂ　（Ｌ　ｕ、
＋　Ｔａ４ｔ）Ｏｓ　　＋　Ｐ　ｂ　（ＣＱ　ｕ４）０
３　ｒＰｂ（Ｍ、１Ｗ４）Ｏｓ　　ｌ　Ｐｂ（Ｍｎ４１
１４）Ｏｓ　　＋　ＰｂｚＧａＮｂ０６　　。

Ｐｂ（Ｍｎ４Ｗ４）Ｏｓ　　＋　ＰｂｇＢｉＮｂＯ，＋
　Ｐｂ（Ｃｏ＋Ｗ４）Ｏｘ　ｒＰｂｌＣｄ＋Ｍｎ＝Ｎｂ
Ｏ，Ｐｂ（ＭｎｉＲｅＬ）Ｏｘ　　　ｌ　　Ｐｂ１Ｃｄ
ｔＴｉｌＴａ０６゜Ｐｂ（Ｉｎ＝Ｎｂ＝）Ｏｓ　　ｌ　
　Ｐｂ（Ｌ＋１ＮｂＬれ）０３＋　　Ｐｂ（Ｙｂ上Ｎｂ
−Ｌ）Ｏｓ＋Ｐｂ（Ｃｄ６Ｍｎ４Ｗｉ）Ｏｓ、Ｐｂ（Ｈ
ｏ４Ｎｂ４）Ｏｓ　　＋　Ｃｄ５ｃ）Ｎｂ４０３　　。

などがある。

複合パイロクロアの例としては、ＣｄｆＮｂｇＯｙ　　　　＋　　Ｐｂｔ、Ｊａ＊、＋Ｌ
ｉｅ、ｓＮｂ＋、ｓＯｉ　　＋Ｃｄ１Ｎｂ２０６Ｓ　　
　、　　ＰｂＪｔＮｂＯ＊　　＋　ＣｄｚＣｒＮｂＯｉ
　　＋ＰｂｔＢｉＴａＯｉ　　　Ｉ　　ＣｄｇＦｅＮｂ
Ｏ，ｌ　ＰｂＴｉ０ｉＯｉ　＋Ｂａ、Ｚｎ）Ｔａ）Ｏｈ
＊　　ＰｂＪｉ＋Ｍｏ％Ｏ＊などがある。

ビスマス層状化合物としての例は、Ｂ１ｎＴｉ３０＋＊　　　＋　ＢｉｔＷＯｈ＊　ＰｒＢ
１ｎＴｉ５ＰｅＯ＋５ＰｒＢｉｓＴｉｚＯ＋ｚ　　　＋
　ＢｉＪｂＯｓＦ　　＋　ＢａＪｉａＴｉｓＯ＋ｓ　　
＋１１ｏＢｉｉＴｉ３０＋ｚ　　＋　Ｂｉ２Ｔａ０ｓＦ
　　＋　ＰｂＪｉ４ＴｉｓＯ＋＊　　＋ＬａＢ１５Ｔｉ
ｓＯ＋＊　　　＋　ＢｉｓＴｉＮｂＯｗ　　＋　Ｓｒ！
［ｌ１ａＴｉｓ（１＋ｓ　　＋ＣａＢｉａＴｉａＯ＋ｓ
　　１Ｂｉ３ＴｉＴａＯ＊　　ｌ　Ｂ１５ＴｉｓＦｅＯ
＋ｓ　　１ＢａＢｉ４Ｔｉ４０＋ｓ　　＋　ＳｒＢｉＪ
ｔｌｘＯｗ　＋　Ｂ１５ＴｉｓＦｅＯ＋ｓ　　＋ＰｂＢ
ｉａＴｉ、Ｏ０＋　５ｒＢｉｚＴａｔＯ＊　＋　Ｂｉｓ
［１ｉ４ＴｉＪｅｓＯｚｔ＋５ｒＢｉ４Ｔｉ４０＋ｓ　
　＋　ＢａＢｉｔＮｂｚＯｗ　ｔ　ＣａＢ１５ＴｉａＦ
ｅＯ＋＊　＋ＬａＢ１ｎＴｉ５ＦｅＯ＋ｓ　＋　ＢａＢ
ｉｇＴａｘＯ雫＋　５ｒＢｉｓＴｉ４ＦｅＯ＋ｓ　１Ｐ
ｂＢｉｚＮｂ＊Ｏ＊　　　＋　ＰｂＢｉｚＴａ＊０嗜　
　などがある。

複合タングステンブロンズの例としては、ＫＳｒｔＮｂ
ｓＯ＋ｓ　　　　　　、Ｉ　　ＢａｚＮａ３ＬａＮｂ＋
ｏＯｓｏ　　＋ＫＳｒａ、ｓＮｂ＋ｏＯｓｓ　　　　　
ｔ　　ＢａＪａＬａＮｂ＋ａＯｓｏ　　　＋Ｋ１５ｒＪ
ｂｓＯ＋、Ｆ　　　　　　Ｉ　　ＢａｔＮａ３ＥｕＮｂ
ｔｅＯｚｏ　　＋Ｎａ５ｒＪｂＳ０１Ｂ　　　　　　、
　　ＢａＪａｓＧｄＮｂ＋ｏＯｓｏ　　＋ＬｉＫＳｒ４
Ｎｂ＋ｅＯｓｏ　　　　　＋　　ＢａＪａＧｄＮｂ＋ｏ
Ｏｚｏ　　　＋ＬｉＮａ５ｒａＮＪ＋Ｏｓｅ　　　　＋
　　Ｂａ＊Ｎａ５ＤｙＮｂ＋ｏＯｚｏ　　＋ＫＢａｚＮ
ｂｓ０，１　　　　　　　＋　　ＢａＪａｓＹＮｂ＋ｏ
Ｏｓ＋＋　　　＋ＮａＢａＪｂ５０＋ｓ　　　　　　Ｉ
　　ＢａＪａＹＮｂ＋ｏＯｓｅ　　　＋ＬｉＢａｔＮｂ
ｌＯ＋５　　　　　　、　　　Ｂａ６ＴｉＪｂａＯｓ。

ＫＰｂＪｂＳＯｌＢ　　　　　　　、　　ＢａＺｒｏ、
ｚｓＮｂ＋、ｓＯｓ、ｔｓ＋ＢａＪｇＮｂ１４０４Ｂ　
　　　　　　、　　　Ｂａ４ＦｅＮｂ、０３゜Ｓｒ９Ｍ
ｇＮｂ＋ａＯ４ｓ　　　　　　　、　　　５ｒｉＴｉｌ
ＮｂｓＯｉ。

Ｂａ＋、ｚＳｒｓ、ｖＮｂｔｏＯｓｅ　　　　ｌ　　　
ＢａｔＳｒ３Ｎｂ＋ｏＯｓｅ　　　　＋Ｂａｘ、ｔＳｒ
ｘ、５Ｎｂ１ｏＯｓ＊　　　　　＋　　　　　Ｋ３Ｌｉ
ＪｂｓＯ＋５Ｋ３ＬｉｘＴａｓＯ＋ｓ　　などがある。

チ　　ン　　　　、　　　　　・　　　いた第５表に、
製作した圧電振動子に用いた電歪材料の組成、実効ポア
ソン比および圧電特性を示す。

なお、試料１は、ＰＺＴ系の電歪材料を用いた比較例で
あり、ＰＺＴのＭ、Ｐ、Ｂ、の近傍の組成を有し、厚み
縦振動の基本波のエネルギを閉じ込めるように構成した
ものである。試料２は、試料６と同一組成のチタン酸鉛
系の材料を用いて、従来例の単板型の電歪共振装置を構
成し、３倍波のエネルギ閉じ込めを利用したものの例で
ある。

この試料ｌおよび試料２を用いた例は、本発明の範囲外
のものである。試料ｌを用いた共振装置では、該試料ｌ
のＰＺＴが耐熱性の点で難があり、試料２を用いた３倍
波閉じ込め型の共振装置では、ｋ、および山谷比が小さ
いという欠点のあることがわかる。

これに対して、本発明によるチタン酸鉛系の２倍波閉じ
込め型を利用した共振装置は、いずれも山谷比が大きく
、また高い耐熱性を示すことがわかる。

試料１．試料２および試料６を用いた上記各共振装置の
インピーダンス−周波数特性を第１１図に示す、第１１
図から明らかなように、本発明による試料６の共振装置
では、スプリアスが少なく、また２倍波モードが太き（
励振されて、良好な特性を有することがわかる。

なお、本発明において用いるチタン酸鉛系電歪材料とは
、少なくともＰｂおよびＴｉをその内部に含むものであ
り、ＰｂＴｉＯｓを主成分とする。

そして、下記の第６表に示子ような元素が少なくとも一
種以上添加され、またはＰｂもしくはＴｉの一部がこれ
らの元素で置換されたもの、またはＰｂＴｉ０ｉを一成
分として、下記の第７表に示す複合酸化物の一種以上を
これに固溶させたもの、あるいは前記の添加・置換・固
溶を同時に行って得られる電歪材料を包含するものであ
る。

また、これらの材料の組成を化学量論比から±５０％以
内でずらしたものも用いることができ、これらはすべて
強誘電体であることを特徴とするものである。

（以下余白）第一」Ｌ−表但し、＊印は本発明の範囲外、組成中の％は重量％を示
す。

（以下余白）第６表〔発明の効果〕この発明では、３以上の電極が、電歪材料から成る本体
の厚み方向において、電歪材料層を介して互いに重なり
合うように配置されているので、同じ厚みの従来の単板
型の電歪共振装置に比べて、より高周波域で使用するこ
とができる。

また、エネルギを閉じ込めるために、エネルギが閉じ込
められる領域以外において、厚み方向に隣合う電極間に
容量がほとんど生じないように配置されている。従って
、所望でないスプリアスのレベルを飛躍的に低めること
ができる。

さらに、ＰＺＴ系電歪材料のすべての組成の物を使用す
ることができるため、並びに従来用いることができなか
ったチタン酸鉛系の電歪材料を種々選択することができ
るので、広範な電歪特性を利用して、さまざまな特性の
電歪共振装置を得ることができる。

従って、種々の用途に応じた発振子や圧電フィルタ等を
容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を得るのに用いるセラミッ
クグリーンシートおよび該セラミックグリーンシート上
に形成される電極パターンを説明するための斜視図、第
２図は第１図の構成を用いて得られた一実施例を示す断
面図、第３図は比較例を得るのに用いられるセラミック
グリーンシートおよび該セラミックグリーンシート上に
形成される電極パターンを示す斜視図、第４図は第３図
の構成を用いて得られた比較例を示す断面図、第５図は
、第１図実施例および比較例のインピーダンス−周波数
特性を示す図、第６図は本発明の第２の実施例を得るの
に用いられるセラミンクグリーンシートおよび該セラミ
ックグリーンシート上に形成される電極パターンを説明
するための斜視図、第７図は第６図の構成を用いて得ら
れた第２の実施例を示す断面図、第８Ａ図〜第８Ｃ図は
ＰＺＴ系材料を用いた具体的実験例により得られた共振
装置のインピーダンス−周波数特性を示す各図であり、
第９図および第１０図は、第３成分としてＰ　ｂ　（Ｍ
　ｎ　＋ｚｓ　Ｍ　ｎｔ／ｚ　）　ＯｘおよびＰｂ（Ｃ
ｏ　Ｉｙｓ　Ｍ　ｎ　ｌ／２　）　０３をそれぞれ加え
た場合の組成範囲を示す各図であり、第１１図はチタン
酸鉛系の電歪材料を用いた実施例および比較例のインピ
ーダンス−周波数特性を示す図である。図において、１．２は電歪材料層を構成するためのセラ
ミックグリーンシート、３．７は外側の一対の電極を構
成するための電極ペースト、５は内側に位置する電極を
構成するための電極ペースト、４，６．８は接続導電部
を構成するための電極ペースト延長部を示す。 −二第２図問、Ｐ、Ｂ、付Ａらの琺Ｎ ’、Ｉ　Ｐ’ＣＭａＩ　Ｋｂ４）Ｏｓ　Ｏ−４八七〇ｓ
＠−５Ｐｈ７！ｖｏｓ第７！ｖｏｓ　　　　　　第８Ｃ
図正方晶瓜の組人゛　　　　　　　　（面体轟秀、の亀戊
第９図ＰＩｏＨＩ−Ｏｓ第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギ閉
込め型の電歪共振装置であって、電歪材料よりなる板状の本体と、前記本体の厚み方向において、電歪材料層を介して配置
された電極とを備え、前記電極は、振動エネルギを閉じ込めるための振動電極
と、該振動電極と電歪材料よりなる本体の側端縁とを結
ぶ接続用電極とからなる、電歪共振装置。
（２）前記電極に挟まれる電歪材料層は分極方向が厚み
方向に互い違いになっており、駆動時に最外層の振動電極を用い、該振動電極の接続導電部は厚み方向において互いに重な
り合わないように形成されており、かつ該接続導電部は
最外層以外の電極と厚み方向において互いに重なり合わ
ないように形成されている、特許請求の範囲第１項記載
の電歪共振装置。
（３）前記電極に挟まれる電歪材料層は分極方向が厚み
方向に同一方向であり、前記電極の接続導電部のうち、少なくとも同時に互いに
反対の電位となる接続導電部が厚み方向において互いに
重なり合わないように形成されている、特許請求の範囲
第１項記載の電歪共振装置。
（４）前記電歪材料は、その中に少なくとも元素Ｐｂ，
ＴｉおよびＺｒの元素を含むチタン酸ジルコン酸鉛系の
電歪材料である、特許請求の範囲第１項〜第３項のいず
れかに記載の電歪共振装置。
（５）前記電歪材料は、その中に少なくとも元素Ｐｂお
よびＴｉを含むチタン酸鉛系の電歪材料である、特許請
求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の電歪共振装
置。
（６）前記電歪材料は、厚み縦基本振動の周波数低下型
エネルギ閉じ込めが不可能な実効ポアソン比を有するも
のからなる、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか
に記載の電歪共振装置。
（７）厚み縦基本振動の周波数低下型エネルギ閉じ込め
が不可能な前記実効ポアソン比を有する電歪材料は、正
方晶系又は菱面体晶系の電歪材料である、特許請求の範
囲第６項記載の電歪共振装置。
（８）前記電極の数は３以上の奇数であり、利用する高
調波が偶数次モードである、特許請求の範囲第１項〜第
７項のいずれかに記載の電歪共振装置。