JPH03149913A - 圧電振動子 - Google Patents

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】 〔概要〕 厚みすべり振動を誘起せしめる駆動電極が角形棒状圧電
体の主面の全馬輻に渡って形成された圧電振動子の構成
に関し、 特性を劣化させることなく、かつ、作業性に優れた新規
方法の通用される構成とすることを目的とし、 厚みすべり振動を誘起せしめる駆動電極が全幅に渡って
形成された角形棒状圧電体の対向主面の少なくとも一方
には、該駆動電極を被着せしめたのち幅方向のコーナを
少なくとも該駆動電極の全長に渡って除去した面取りが
形成されてなることを特徴とし構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は圧電振動子、特に共振周波数を低減方式によっ
て所望値に調整した圧電振動子の構成に関する。

角形棒状圧電体の対向主面に、該主面の全幅に渡る駆動
電極を被着した圧電振動子の共振周波数ｆ、は、振動の
伝播速度をＶ、圧電体の厚さをｔとしたときＶ／２・ｔ
に比例する。

かかる圧電振動子の圧電体、例えばりチウムタンタレー
ト単結晶を使用し共振周波数ｆ、が１．５ＭＨｚである
圧電体の厚さｔは１．２−一程度となり、共振周波数ｆ
、がｌＯ朋２である圧電体の厚さｔは０．１８ａ＋ｓ程
度でアル。

従って、圧電体の寸法精度により共振周波数を設定する
ことは、特に高周波帯域用に対して製造技術的に困難で
あり、伝播速度Ｖを替える周波数調整が必要になる。

〔従来の技術〕− 厚みすべり振動を利用し、圧電体主面の全幅に渡る駆動
電極が被着された圧電振動子の共振周波数調整方法には
、周波数低下方式と周波数上昇方式がある。

周波数低下方式は、駆動電極に蒸着やスパッタおよびめ
っき等の手段で質量を付加し、振動の伝播速度を低下せ
しめ、そのことによって共振周波数を低下させる。

周波数上昇方式は、駆動電極の質量をスパッタやレーザ
等によって低減させるまたは駆動電極の一部を切り離す
ことで低減せしめ、振動の伝播速度を高め、そのことに
よって共振周波数を上昇させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記共振周波数の調整方法において、蒸着やスパッタお
よびめっき手段による周波数低下方式は、インピーダン
スや容量比等の変特性劣化が少ないこと、周波数上昇方
式より調整量が１％以上太き（できることで優れる。

しかし、蒸着装置およびスパッタ装置を使用する周波数
低下方式は、試料の出し入れが厄介な真空チャンバ内で
行うため作業性が悪く、めっきによる周波数低下方式は
、駆動電極に被着させる質量制御が難しいという欠点が
あった。

他方、例えばレーザ光を利用した周波数上昇方式は、大
気中で実施可能のため作業性に優れる反面、インピーダ
ンスおよび容量比の変化が大きくスプリアスが発生し易
く、特にリチウムタンタレートを使用した圧電体では温
度特性の頂点温度が変化すると共に、調整量が０．５％
程度に小さいという欠点があった。

本発明の目的は、作業性に優れ、特性劣化の少ない新規
周波数調整が施された圧電振動子を提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明の実施例を示す第１図によれば、厚
みすべり振動を誘起せしめる駆動電極Ｓ。

６が全幅に渡って被着された角形棒状圧電体２の対向主
面３．４の一方である主面３に、駆動電極５゜６を被着
せしめたのち幅方向の前コーナを少なくとも駆動電極５
の全長に渡って除去した面取り７が形成されてなること
を特徴とする、圧電振動子ｌによって達成される。

〔作用〕

上記手段は、圧電体にその全幅に渡る駆動電極を形成し
たのち、圧電体の長さ方向のコーナを駆動電極の一部と
共に削ることによって共振周波数が上昇し、その変化率
が圧電体の幅または厚さを低減させるよりも太きく、か
つ、従来の周波数上昇方式より大幅の調整が可能である
ことを、本発明者らが実験によって発見し、そのことに
着目してなされたものである。

即ち、共振周波数が調整された上記手段の圧電振動子は
、周波数調整の作業性に優れる周波数上昇方式であ恒、
かつ、従来の周波数上昇方式における利点を損なうこと
なく、特性の劣化および周波数調整量が小さいという周
波数上昇方式における従来の欠点が解決されることによ
って、高性能の圧電振動子が、従来より安価に提供可能
になる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明による圧電振動子を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例による圧電振動子の斜視図（
イ）とその檎＝弄断面図（Ｉｔ）および面取り前の状態
を示す斜視図（ｈ）、第２図は本発明の他の実施例によ
る圧電振動子の斜視図（イ）　とその番＝尋断面図（訝
）および面取り前の状態を示す斜視図（ハ）である。

第１図（イ）および（ＴＩ）において、所望の共振周波
数ｆｒに調整された本発明による圧電振動子ｌは、角形
棒状圧電体２の一方の主面（上面）３の中央部にはその
全幅にわたる駆動電極５を形成し、圧電体２の他方の主
面（下面）４の中央部にはその全幅にわたる駆動電極６
を形成し、主面３の前端コーナには駆動電極５の全長に
渡る面取り７が形成されてなる。

駆動電極５の右端から圧電体２の右端に延在するリード
５ａと、駆動電極６の左端から圧電体２の左端に延在す
るリード（図示されず）は、駆動電極５．６の外部接続
用に形成されたものである。

第１図（１％）において、共振周波数調整前の圧電振動
子１ａは、面取り７が形成される前の状態であり、圧電
体２に形成され振動の伝播速度Ｖに係わる駆動電極５と
６は、所望の共振周波数ｆｒより１．５％程度以下の範
囲で小さく設定される。

かかる圧電振動子１ａは、やすりやグラインダーにて面
取り７を形成させることにより、所望共振周波数ｆｒに
調整される。

第２図（イ）および（田）において、所望の共振周波数
ｆｒ＆−調整された本発明による圧電振動子１１は、角
形棒状圧電体１２の一方の主面（上面Ｈ３の中央部から
右端にかけてその全幅にわたる駆動電極１５を形成し、
圧電体１２の他方の主面（下面Ｈ４には中央部から右端
にかけてその全幅にわたる駆動電極１６を形成し、主面
１３の前端コーナにはその全長に渡る面取り１７が形成
されてなる。

第２図（ｎ）において、共振周波数調整前の圧電振動子
１１ａは、面取り！フが形成される前の積層であり、圧
電体１２に形成され振動の伝播速度Ｖに係わる駆動電極
１５と１６は、所望の共振周波数ｆｒより１．５％程度
以下の範囲で小さく設定される。

かかる圧電振動子１１ａは、やすりやグラインダーにて
面取り７を形成させることにより、所望共振周波数ｆｒ
に調整される。

第３図ば本発明に、よる圧電振動子のΔＷ／Ｈと周波数
変化率との関係を示す図である。

Ｘカット・リチウムタンタレートの圧電体を使用して第
２図に示す如（構成された１、５ＭＨｚ用圧電振動子１
１について、実装値を黒丸でプロットした第３図は、縦
軸が共振周波数の変化率（Δｆｒ／ｆｒ）％、横軸がΔ
Ｗ／Ｈである。ただし、ｆｒは調整前の共振周波数、Δ
【ｒは調整による共振周波数ｆｒの変化量、ΔＷは主面
における面取り１７の幅、Ｈは圧電体１２の厚さである
。

なお、図中の白丸プロットおよび白三角プロットは参考
試料の実測値であり、白丸のプロットは圧電体１２の幅
を削って周波数調整した圧電振動子の実測値、白三角の
プロットは電極の幅寸法を削って周波数調整した圧電振
動子の実測値である。

第３図から明らかなように、本発明による面取り１７の
効果は、参考試料より著しく優れる。そして」第３図は
りチウムタンタレートに関する実測データであるが、リ
チウムタンタレートと同様に使用されるリチウムナイオ
ベートの圧電体についても、第３図に示すリチウムタン
クレートのそれと同様な周波数変化が得られる。

第４図は本発明の実施例になる圧電振動子のインピーダ
ンス特性図、第５図は本発明の他の実施例になる圧電振
動子のインピーダンス特性図である。

リチウムタンタレートの圧電体を使用し第２図に示す如
く構成された２　ＭＨｚ用圧電振動子１１の実測値を示
す第４図において、縦軸はインピーダンスの変化率（Ｚ
／Ｚ、）％、横軸は周波数（ｆ）Ｈｚ、ただし２はイン
ピーダンスの絶対値、ｚ０は周波数調整前試料の共振周
波数ｆｒ　”のインピーダンスの絶対値であり、図中に
示す如く圧電体１２の主面１３で０．２ｓｕ＋＋、圧電
体１２の前面て０．１−　　となる面取り１７を形成し
、共振周波数ｆｒが共振周波数ｆｒ　より約０．４％高
い２．０７ＭＩＩｚに調整された圧電振動子１１のイン
ピーダンス特性は、面取り１７を形成せしめた周波数調
整によって図中の破線から実線に示す如く変化し、″容
量比の変化および新規スプリアスの発生が観、察されな
い。

リチウムナイオベートの圧電体を使用し第２図に示す如
（構成された２　ＭＨｚ用圧電振動子１１の実測値を示
す第５図において、縦軸と横軸は第４図のそれと同じイ
ンピーダンスの変化率（Ｚ／Ｚ＠）％および周波数（ｆ
）ｌｌｚであり、図中に示す如く圧電体１２の主面１３
で０．１７５ｍ、圧電体１２の前面でＯ。

１４ｍ−となる面取り１７を形成し、共振周波数ｆｒが
共振周波数ｆｒ　より約１．１％高い２ＭＨｚに調整さ
れた圧電振動子１１のインピーダンス特性は、面取り１
７を形成せしめた周波数調整によって、容量比の変化お
よび新規スプリアスの発生を生じることなく、図中の破
線から実線に変化する。

なお、前記実施例において面取りは、圧電体の一方の主
面の１コーナだけに形成している。しかし、かかる面取
りは同一主面または対向主面の複数コーナに形成せしめ
ても良く、例えば第１の面取りにて周波数の粗調整をし
たのち、第２の面取りにて周波数の微調整を行うが如く
、２コーナに分けた周波数調整が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、従来の上昇方式に
おける周波数調整の利点を損なうことなく、周波数調整
による特性の劣化が少なく、かつ、周波数の調整量を太
きくすることが可能となり、高性能の圧電振動子を従来
より安価に提供可能とした効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧電振動子、第２図は
本発明の他の実施例による圧電振動子、第３図は本発明
による圧電振動子の面取りと周波数変化率との関係を示
す図、 第４図は本発明の実施例になる圧電振動子のインピーダ
ンス特性、 第５図は本発明の他の実施例になる圧電振動子のインピ
ーダンス特性、 である。 図中において、 １、１１は圧電振動子、　２，１２は圧電体、３．４．
１３．１４は圧電体の主面、 ５、６．１５．１６は駆動電極、 ７．１７は面取り、 １圧電譲動千 本定明の化の実ｔＩＦ！４Ｑｔ二よ６圧電藪動子９ＰＳ
２　図 ｒ％）ｌ　　　　　　　／ １　　　−＠−ΔＷ　　　／ ＡＷ／Ｈ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　厚みすべり振動を誘起せしめる駆動電極（５，６，１
   ５，１６）が全幅に渡って被着された角形棒状圧電体（
   ２，１２）の対向主面（３，４，１３，１４）の少なく
   とも一方には、該駆動電極（５，６，１５，１６）を被
   着せしめたのち幅方向のコーナを少なくとも該駆動電極
   （５，６，１５，１６）の全長に渡って除去した面取り
   （７，１７）が形成されてなることを特徴とする圧電振
   動子。