JPH01176111A

JPH01176111A - 電歪共振素子

Info

Publication number: JPH01176111A
Application number: JP33592187A
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: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-12

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、電歪共振素子、特に、厚み縦振動モードを利
用した電歪共振素子に関する。

［従来の技術］従来より、ＰＺＴ系圧主圧電セラミックスいた厚み縦振
動モードを利用した圧電共振素子が知られている。この
種の圧電共振素子は、第７図に示すように、圧電セラミ
ックス２１の両生面の全面に電極２２．２３を形成する
ことにより構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］圧電共振素子においては、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２１の厚みを薄くすればよい。しかしな
がら、取扱い上２００μｍ程度とするのが限界であり、
それ以上薄くすることは実用上困難であった。よって、
現実には、厚み縦基本振動の使用可能な周波数範囲はＩ
ＯＭＨ２以下でった。

また、厚み縦振動の高調波を用いると、ラム波や拡がり
振動の高調波によるスプリアスが重畳して、良好な電歪
特性が得られなかった。

本発明の目的は、機械的強度を確保しつつ、より高周波
域で使用することができ、かつスプリアスの少ない電歪
共振素子を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る電歪共振素子は、厚み縦振動モードを利用
した電歪共振素子である。そして、この電歪共振素子は
、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ている。また、前記電極
は、前記本体の主面の全面に形成されている。

なお、たとえば、電極の間に存在する各電歪材料層の分
極方向は厚み方向に互い違いになっており、駆動時には
前記３以上の電極のうち最外層の電極を用いるようにな
っている。あるいは、前記電極の間に存在する各電歪材
料層の分極方向は厚み方向に同じ方向であり、駆動時に
は隣り合う電極間で電位が反対となるように設定されて
いる。

また、たとえば、前記電極は奇数であり、偶数次の高調
波を利用するようになっている。

［作用および発明の効果コこの発明では、３以上の電極が電歪材料層を介して厚６
方向において互いに重なり合うように配置されている。

したがって、全体の厚みが同じである場合、厚み縦振動
は、従来の単板型の電歪共振素子に比べて（ｎ−１）倍
［ｎは電極の数を示す。コの周波数位置に発生する。よ
って、より高周波域で使用し得る電歪共振素子を得るこ
とができる。しかも、全体の厚みとしては従来と同様の
厚みを確保することができることから、機械的強度を維
持することができる。

また、厚み縦振動の基本波および拡がり振動の基本波、
高調波は原理的に励振されないことから、これらによる
スプリアスを抑制することができ、良好な電歪特性が得
られるようになる。

このため、本発明に係る電歪効果素子を、たとえばトラ
ップや発振子に採用した場合には、高性能のトラップや
発振子を得ることができるようになる。

［実施例］第１図および第２図には、この発明の一実施例として、
厚み縦振動モードを利用した円板型の電歪共振素子が示
されている。第１図は、理解の便宜上、展開された状態
で描かれている。

第１図および第２図において、電歪共振素子は、電歪材
料よりなる１対の円板状のセラミックシート１．２を有
している。セラミックシート１．２は同心に積み重ねら
れた状態に配置されている。

上側のセラミックシート１の上側主面には、その全面に
電極３が形成されている。また、下側のセラミックシー
ト２の下側主面には、その全面に電極４が形成されてい
る。さらに、両セラミックシート１，２間には、電極５
が全面に形成されている。そして、セラミックシート１
およびセラミックシート２は、それぞれ、第２図に示す
矢印の方向に分極された状態にある。なお、電極３およ
び電極４には、リード線６，７が接続されるようになっ
ている。

前記実施例の電歪共振素子を駆動する場合には、リード
線６，７を用いて、電極３，４に交番電界を印加する。

これにより、セラミックシート１゜２が厚み縦振動を行
ない、その結果、第３図に示すインピーダンス−周波数
特性を示す。

なお、前記実施例と同じ厚みの第７図の単板型電歪効果
素子についてのインピーダンス−周波数特性を第８図に
示す。第３図および第８図に示す特性曲線の比較から、
本発明に係る前記実施例では、厚み縦振動で励振される
最低次モードの共振点および反共振点が高周波側に大き
くシフトされていることがわかる。これは、第７図の従
来例では、λを波長として電極２２．２３間の距離がλ
／２となる厚み縦振動の基本波が発生するのに対し、前
記本発明に係る実施例では、電極３．５間あるいは電極
４，５間の距離がλ／２となる厚み縦振動の高調波が発
生するからである。すなわち、全体の厚みを同じとした
場合、周波数が２倍の高調波振動が発生する。よって、
電気的に励振可能な最低次の厚み縦振動の共振点および
反共振点は、第３図に示したように高周波域側に大きく
シフトする。また、第３図と第８図との比較から明らか
なように、本発明に係る電歪共振素子によれば、ラム波
や拡がり振動の高調波によるスプリアスが重畳しなくな
り、高周波域で山谷比が大きくとれるようになる。

また、この実施例に係る電歪共振素子では、全体の厚み
を従来と同様に確保しながら、高周波域で共振が得られ
るので、機械的強度は確保できる。

次に、この実施例に係る電歪共振素子の製造法を説明す
る。

まず、２枚のセラミックグリーンシートを用意する。一
方のセラミックグリーンシートの上側主面の全面に電極
ペーストを印刷し、その電極ペーストを挾むように両セ
ラミックグリーンシートを重ね合わせて圧召し、円板状
にカットする。全体を一体焼成した後、分極処理を施し
、さらに周波数調整のために焼成体の上下面を研摩する
。次に、得られた焼成体の上側主面の全面および下側主
面の全面に、蒸告によって電極を形成し、第１図および
第２図に示す電歪共振素子が構成される。

［別の実施例］（ａ）　　第４図に示す構成を採用することもできる。

ここでは、図示の矢印で示すように、セラミックシート
１およびセラミックシート２の各分極方向が同一方向に
設定されている。よって、図示のように電極３，４の電
位差を等しくし、電極５との間に交番電界を印加すれば
、第１図の実施例と同様に高周波域で使用し得る電歪共
振素子とすることができる。なお、この第４図に示す実
施例では、第１図の実施例に比べてインピーダンスを低
くすることができる。

（ｂ）　　前記両実施例においては、電極を奇数とした
が、偶数としてもよい。

たとえば、第５図および第６図に示すように、４つの電
極１０を設けるようにしてもよい。なお、第５図の実施
例では、各セラミックシート１１間において、分極方向
は厚み方向に互い違いとなっている。第６図の実施例で
は、各セラミックシート１１において、分極方向は厚み
方向に同一となっている。第５図の実施例では、上端お
よび下端の電極１０間に交番電界を印加することによっ
て駆動する。また、第６図の実施例では、上端および上
から３番目の電極の電位差を等しくし、上から２番目お
よび最下端の電極の電位差を等しくするとともに、両者
間に交番電界を印加することによって駆動する。

（Ｃ）　　上述の各実施例では、重なり合う電極として
３〜４枚の電極を形成した例について説明してきたが、
５以上の電極を用いセラミックシートを介して重なり合
うように配してもよい。これにより、より高周波域で使
用し得る電歪共振素子を実現することができる。

（ｄ）　　前記実施例における電歪共振素子の製造法と
しては、セラミックグリーンシートを複数枚用意し、積
層し、一体焼成する方法を示した。

しかし、これに限らず、既に焼結された電歪祠料シート
を絶縁性接着剤を用いて貼り付けることによっても、こ
の発明の電歪効果素子を得ることができる。また、セラ
ミックスに限らず、単結晶や水晶などの電歪効果材料を
用いることも可能である。さらに、スパッタリング、真
空蒸着法などの薄膜形成技術により、ＺｎＯなどの圧電
配向膜を用いて電歪共振素子を形成してもよい。

（ｅ）　　前記実施例では円板形の電歪共振素子につい
て説明したが、形状はこれに限られることはなく、たと
えば矩形の電歪共振素子であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す展開斜視図である。第２図は、第１図の■−■断面図である。第３図は、本発明の一実施例のインピーダンス−周波数
特性を示すグラフである。第４図、第５図および第６図
は、それぞれ別の実施例を示す第２図に相当する図であ
る。第７図は、従来例の第２図に相当する図である。第
８図は、第７図の従来例のインピーダンス−周波数特性
を示すグラフである。１．２はセラミックシート、３．４．５は電極である。婢１閃第３図周波数思波数第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚み縦振動モードを利用した電歪共振素子であっ
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、前記電極は、前記本体の主面の全面に形成されている、電歪共振素子。
（２）前記電極の間に存在する各電歪材料層の分極方向
は厚み方向に互い違いになっており、駆動時には前記３
以上の電極のうち最外層の電極を用いるようになってい
る、特許請求の範囲第１項記載の電歪共振素子。
（３）前記電極の間に存在する各電歪材料層の分極方向
は厚み方向に同じ方向であり、駆動時には隣り合う電極
間で電位が反対となるように設定されている、特許請求
の範囲第１項記載の電歪共振素子。
（４）前記電極は奇数であり、偶数次の高調波を利用す
る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載の電歪共振素子。