JPH0522068A - 圧電共振子 - Google Patents
圧電共振子Info
- Publication number
- JPH0522068A JPH0522068A JP16968791A JP16968791A JPH0522068A JP H0522068 A JPH0522068 A JP H0522068A JP 16968791 A JP16968791 A JP 16968791A JP 16968791 A JP16968791 A JP 16968791A JP H0522068 A JPH0522068 A JP H0522068A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- vibration
- piezoelectric resonator
- square
- resonance
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 厚み方向に分極処理された平面形状が正方形
の圧電板６の前記正方形を二本の対角線で区切ることに
より構成された四つの領域において、それぞれ、圧電板
６の両主面に共振電極７〜１４が形成されており、各領
域において両主面に形成されている一対の共振電極に互
いに異なる極性の電位が与えられるように、かつ両主面
上に形成されている共振電極間において隣合う共振電極
に互いに異なる極性の電位が与えられるように構成され
た圧電共振子１６。 【効果】 正方形の頂点が移動する振動が励振され、該
振動は拡がり振動よりも低周波数域に共振点を有するた
め、より小型でかつ不要スプリアスの影響を受け難い圧
電共振子が得られる。
の圧電板６の前記正方形を二本の対角線で区切ることに
より構成された四つの領域において、それぞれ、圧電板
６の両主面に共振電極７〜１４が形成されており、各領
域において両主面に形成されている一対の共振電極に互
いに異なる極性の電位が与えられるように、かつ両主面
上に形成されている共振電極間において隣合う共振電極
に互いに異なる極性の電位が与えられるように構成され
た圧電共振子１６。 【効果】 正方形の頂点が移動する振動が励振され、該
振動は拡がり振動よりも低周波数域に共振点を有するた
め、より小型でかつ不要スプリアスの影響を受け難い圧
電共振子が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平面形状が正方形の圧
電板を用いかつ拡がり振動モードよりも低周波の振動モ
ードを利用した圧電共振子に関し、例えば、ＫＨｚ帯の
発振子やフィルタを構成するのに適した圧電共振子に関
する。
電板を用いかつ拡がり振動モードよりも低周波の振動モ
ードを利用した圧電共振子に関し、例えば、ＫＨｚ帯の
発振子やフィルタを構成するのに適した圧電共振子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＫＨｚ帯の共振子としては、平面形状が
正方形の圧電板の拡がり振動モードを利用したものが多
用されている。このような拡がり振動モードを利用した
圧電共振子は、平面形状が正方形の圧電板の両主面に共
振電極を形成した構造を有する。
正方形の圧電板の拡がり振動モードを利用したものが多
用されている。このような拡がり振動モードを利用した
圧電共振子は、平面形状が正方形の圧電板の両主面に共
振電極を形成した構造を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】拡がり振動モードの共
振周波数は圧電板の外径寸法で決定される。そのため、
例えば共振周波数が４５５ＫＨＺの共振子を構成した場
合、圧電板の寸法が４．５ｍｍ×４．５ｍｍ程度とかな
り大きなものとならざるを得なかった。近年、他の電子
部品と同様に、圧電共振子においても素子の小型化が強
く求められているが、上記のように拡がり振動モードを
利用した圧電共振子では、共振周波数が外径寸法で決定
されるため素子の小型化に充分に対応できないという問
題があった。
振周波数は圧電板の外径寸法で決定される。そのため、
例えば共振周波数が４５５ＫＨＺの共振子を構成した場
合、圧電板の寸法が４．５ｍｍ×４．５ｍｍ程度とかな
り大きなものとならざるを得なかった。近年、他の電子
部品と同様に、圧電共振子においても素子の小型化が強
く求められているが、上記のように拡がり振動モードを
利用した圧電共振子では、共振周波数が外径寸法で決定
されるため素子の小型化に充分に対応できないという問
題があった。
【０００４】また、拡がり振動モードを利用した圧電共
振子では、共振周波数よりもすぐ上の周波数域に輪郭振
動がかなりの強度で発生し、該輪郭振動に基づく不要ス
プリアス振動が無視できないという問題もあった。本発
明の目的は、より小型で、かつ不要スプリアス振動の影
響を受け難い圧電共振子を提供することにある。
振子では、共振周波数よりもすぐ上の周波数域に輪郭振
動がかなりの強度で発生し、該輪郭振動に基づく不要ス
プリアス振動が無視できないという問題もあった。本発
明の目的は、より小型で、かつ不要スプリアス振動の影
響を受け難い圧電共振子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
厚み方向に一様に分極処理された平面形状が正方形の圧
電板と、前記正方形を２本の対角線で区切ることにより
構成される前記圧電板の４つの領域において、それぞ
れ、圧電板の両主面に形成された共振電極とを備え、４
つの領域の各領域において両主面に形成されている一対
の共振電極に互いに異なる極性の電位が与えられるよう
に、かつ両主面上に形成されている共振電極において各
主面上で隣合う共振電極に互いに異なる極性の電位が与
えられるように構成されていることを特徴とする。
厚み方向に一様に分極処理された平面形状が正方形の圧
電板と、前記正方形を２本の対角線で区切ることにより
構成される前記圧電板の４つの領域において、それぞ
れ、圧電板の両主面に形成された共振電極とを備え、４
つの領域の各領域において両主面に形成されている一対
の共振電極に互いに異なる極性の電位が与えられるよう
に、かつ両主面上に形成されている共振電極において各
主面上で隣合う共振電極に互いに異なる極性の電位が与
えられるように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は、拡がり振動モードを利用した圧電共
振子では小型化に限界があることに鑑み、拡がり振動モ
ードと異なる振動モードを利用したことに特徴を有す
る。すなわち、平面形状が正方形の圧電板の４つの領域
に上記のように共振電極を形成することにより、拡がり
振動モードよりも低周波域で共振し得る振動モードを励
振し、該振動モードを利用することにより、圧電共振子
の小型化及び不要スプリアス振動の影響の低減を図った
ことを特徴とする。
振子では小型化に限界があることに鑑み、拡がり振動モ
ードと異なる振動モードを利用したことに特徴を有す
る。すなわち、平面形状が正方形の圧電板の４つの領域
に上記のように共振電極を形成することにより、拡がり
振動モードよりも低周波域で共振し得る振動モードを励
振し、該振動モードを利用することにより、圧電共振子
の小型化及び不要スプリアス振動の影響の低減を図った
ことを特徴とする。
【０００７】
【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例を説
明することにより、本発明を明らかにする。図２は、本
発明において利用する振動モードを説明するための模式
的平面図である。本発明では、一点鎖線Ａで示す平面形
状が正方形の圧電板の頂点１〜４が図示の矢印方向に振
動する振動モードを利用する。この場合、振動は、図示
の実線で示した状態と、各頂点１〜４が一点鎖線で示さ
れている元の位置を挟んで反対側の相当の位置にある状
態とを繰り返すように発生する。このような頂点１〜４
が図示の矢印方向に振動する振動モードは、後述の実施
例から明らかなように、拡がり振動モードよりも低周波
数域で振動を生じる。
明することにより、本発明を明らかにする。図２は、本
発明において利用する振動モードを説明するための模式
的平面図である。本発明では、一点鎖線Ａで示す平面形
状が正方形の圧電板の頂点１〜４が図示の矢印方向に振
動する振動モードを利用する。この場合、振動は、図示
の実線で示した状態と、各頂点１〜４が一点鎖線で示さ
れている元の位置を挟んで反対側の相当の位置にある状
態とを繰り返すように発生する。このような頂点１〜４
が図示の矢印方向に振動する振動モードは、後述の実施
例から明らかなように、拡がり振動モードよりも低周波
数域で振動を生じる。
【０００８】図２のように圧電板を振動させた場合の発
生電荷分布を、図３に示す。図３から明らかなように、
上記振動を励振する場合、正方形５を２本の対角線で区
切ることにより構成された４つの領域において、隣接す
る領域が逆極性となるように電荷集中が生じる。そこ
で、本発明では、図１に示すように、上記４つの領域に
共振電極を形成し、上記振動を励起するように各共振電
極が結線されている。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の
一実施例にかかる圧電共振子の平面図及び圧電板を透か
して裏面側の電極形状を示した模式的平面図である。平
面形状が正方形の圧電板６は、厚み方向に一様に分極処
理されており、例えば圧電セラミックス等の適宜の圧電
材料により構成されている。
生電荷分布を、図３に示す。図３から明らかなように、
上記振動を励振する場合、正方形５を２本の対角線で区
切ることにより構成された４つの領域において、隣接す
る領域が逆極性となるように電荷集中が生じる。そこ
で、本発明では、図１に示すように、上記４つの領域に
共振電極を形成し、上記振動を励起するように各共振電
極が結線されている。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の
一実施例にかかる圧電共振子の平面図及び圧電板を透か
して裏面側の電極形状を示した模式的平面図である。平
面形状が正方形の圧電板６は、厚み方向に一様に分極処
理されており、例えば圧電セラミックス等の適宜の圧電
材料により構成されている。
【０００９】圧電板６の上面には、第１〜第４の共振電
極７〜１０が形成されている。第１〜第４の共振電極７
〜１０は、圧電板６の上面を２本の対角線で区切ること
により構成された４つの領域に形成されている。他方、
圧電板６の裏面側においても、２本の対角線で区切られ
た４つの領域に分けて、第５〜第８の共振電極１１〜１
４が形成されている。第１〜第４の共振電極７〜１０
と、第５〜第８の共振電極１１〜１４とは、それぞれ、
圧電板６を介して表裏対向するように形成されている。
極７〜１０が形成されている。第１〜第４の共振電極７
〜１０は、圧電板６の上面を２本の対角線で区切ること
により構成された４つの領域に形成されている。他方、
圧電板６の裏面側においても、２本の対角線で区切られ
た４つの領域に分けて、第５〜第８の共振電極１１〜１
４が形成されている。第１〜第４の共振電極７〜１０
と、第５〜第８の共振電極１１〜１４とは、それぞれ、
圧電板６を介して表裏対向するように形成されている。
【００１０】さらに、本実施例の圧電共振子１５では、
図４に１つの圧電共振子１５の表裏面を分けて示すよう
に、表面側の第２の共振電極８及び第４の共振電極１０
と、裏面側の第５の共振電極１１及び第７の共振電極１
３とが共通接続されて端子１６に引出されており、他
方、表面側の第１の共振電極７及び第３の共振電極９
と、裏面側の第２の共振電極１２及び第４の共振電極１
４とが共通接続されて端子１７に引出されている。そし
て、図４の端子１６，１７間に互いに異なる極性の電位
を与えることにより、上記４つの領域は、隣接する領域
とは厚み方向において逆位相で伸縮するため、圧電板６
の各頂点が図２の矢印方向に振動される。
図４に１つの圧電共振子１５の表裏面を分けて示すよう
に、表面側の第２の共振電極８及び第４の共振電極１０
と、裏面側の第５の共振電極１１及び第７の共振電極１
３とが共通接続されて端子１６に引出されており、他
方、表面側の第１の共振電極７及び第３の共振電極９
と、裏面側の第２の共振電極１２及び第４の共振電極１
４とが共通接続されて端子１７に引出されている。そし
て、図４の端子１６，１７間に互いに異なる極性の電位
を与えることにより、上記４つの領域は、隣接する領域
とは厚み方向において逆位相で伸縮するため、圧電板６
の各頂点が図２の矢印方向に振動される。
【００１１】次に、具体的な実施例につき説明する。圧
電板６として、Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ 0.48）Ｏ3 に対して
Ｃｒ2 Ｏ3 を０．３重量％の割合で配合してなる圧電材
料を主体とする圧電板であって、１５ｍｍ×１５ｍｍ×
厚み５ｍｍの大きさのものを用意し、両主面の全面に電
極を形成し、分極処理を施し、厚み方向に一様に分極さ
せた。次に、エッチングにより正方形の２本の対角線に
沿った部分の電極を除去することにより、図１（ａ），
（ｂ）に示した圧電共振子１５を作製し、図４に示すよ
うに結線した。
電板６として、Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ 0.48）Ｏ3 に対して
Ｃｒ2 Ｏ3 を０．３重量％の割合で配合してなる圧電材
料を主体とする圧電板であって、１５ｍｍ×１５ｍｍ×
厚み５ｍｍの大きさのものを用意し、両主面の全面に電
極を形成し、分極処理を施し、厚み方向に一様に分極さ
せた。次に、エッチングにより正方形の２本の対角線に
沿った部分の電極を除去することにより、図１（ａ），
（ｂ）に示した圧電共振子１５を作製し、図４に示すよ
うに結線した。
【００１２】次に、図４に示した端子１６，１７間に交
流電圧を印加し、得られた圧電共振子のインピーダンス
−周波数特性を測定した。結果を、図５に実線で示す。
比較のために、上記と同一の平面形状の正方形の圧電板
の全面に電極を形成し、両主面の全面電極間に交流電圧
を印加した場合（拡がり振動モードを利用した従来例に
相当する）のインピーダンス−周波数特性を測定した。
結果を、図５に破線で示す。
流電圧を印加し、得られた圧電共振子のインピーダンス
−周波数特性を測定した。結果を、図５に実線で示す。
比較のために、上記と同一の平面形状の正方形の圧電板
の全面に電極を形成し、両主面の全面電極間に交流電圧
を印加した場合（拡がり振動モードを利用した従来例に
相当する）のインピーダンス−周波数特性を測定した。
結果を、図５に破線で示す。
【００１３】図５から明らかなように、実施例の圧電共
振子では、拡がり振動モードを利用した従来の圧電共振
子に比べて、より低周波数側に上記頂点の移動に基づく
振動が励起され、他方拡がり振動や輪郭振動がほとんど
励起されないことがわかる。また、図５から明らかなよ
うに、実施例の圧電共振子では、共振周波数と不要スプ
リアス振動の周波数との差が、従来例に比べて約２倍に
広がっており、従ってスプリアス振動の影響を非常に受
け難いこともわかる。
振子では、拡がり振動モードを利用した従来の圧電共振
子に比べて、より低周波数側に上記頂点の移動に基づく
振動が励起され、他方拡がり振動や輪郭振動がほとんど
励起されないことがわかる。また、図５から明らかなよ
うに、実施例の圧電共振子では、共振周波数と不要スプ
リアス振動の周波数との差が、従来例に比べて約２倍に
広がっており、従ってスプリアス振動の影響を非常に受
け難いこともわかる。
【００１４】従って、実施例の圧電共振子を用いれば、
従来の拡がり振動モードを利用した圧電共振子よりも共
振周波数が低く、かつ不要スプリアス振動の影響を受け
難い共振子を構成し得ることがわかる。また、上記のよ
うにして作製した実施例の圧電共振子及び比較のために
用意した従来例の圧電共振子の特性を下記の表１に示
す。なお、表１中の記号の意味は、下記の通りである。
Ｆｒ…共振周波数、Ｚｒ…共振周波数におけるインピー
ダンス値、Ｆａ…反共振周波数、Ｚａ…反共振周波数に
おけるインピーダンス値、Ｋ…電気機械結合係数。
従来の拡がり振動モードを利用した圧電共振子よりも共
振周波数が低く、かつ不要スプリアス振動の影響を受け
難い共振子を構成し得ることがわかる。また、上記のよ
うにして作製した実施例の圧電共振子及び比較のために
用意した従来例の圧電共振子の特性を下記の表１に示
す。なお、表１中の記号の意味は、下記の通りである。
Ｆｒ…共振周波数、Ｚｒ…共振周波数におけるインピー
ダンス値、Ｆａ…反共振周波数、Ｚａ…反共振周波数に
おけるインピーダンス値、Ｋ…電気機械結合係数。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の値から明らかなように、実施例の圧
電共振子おいて拡がり振動モードを利用した圧電共振子
と同一の共振周波数を得ようとした場合、圧電板の外形
は１５ｍｍ×１５ｍｍ（拡がり振動の場合）から１２．
７ｍｍ×１２．７ｍｍ（実施例の場合）とすればよいこ
とがわかる。よって、本実施例によれば、１５％程度圧
電共振子の小型化を図り得ることがわかる。
電共振子おいて拡がり振動モードを利用した圧電共振子
と同一の共振周波数を得ようとした場合、圧電板の外形
は１５ｍｍ×１５ｍｍ（拡がり振動の場合）から１２．
７ｍｍ×１２．７ｍｍ（実施例の場合）とすればよいこ
とがわかる。よって、本実施例によれば、１５％程度圧
電共振子の小型化を図り得ることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明では、厚み方向に
一様に分極処理された平面形状が正方形の圧電板におい
て、正方形の２本の対角線で区切られた４つの領域に上
記のように共振電極を形成し、各領域において両主面に
形成されている一対の共振電極に互いに異なる極性の電
位が与えられるように、両主面上に形成されている共振
電極において隣合う共振電極に互いに異なる極性の電位
が与えられるように構成されているため、圧電板の頂点
が移動する振動が励振され、該振動の共振周波数は拡が
り振動モードの共振周波数よりも低周波数側に位置す
る。従って、従来の拡がり振動モードを利用した圧電共
振子に比べて、より小型であり、かつ不要スプリアス振
動の影響を受け難い圧電共振子を提供することが可能と
なる。
一様に分極処理された平面形状が正方形の圧電板におい
て、正方形の２本の対角線で区切られた４つの領域に上
記のように共振電極を形成し、各領域において両主面に
形成されている一対の共振電極に互いに異なる極性の電
位が与えられるように、両主面上に形成されている共振
電極において隣合う共振電極に互いに異なる極性の電位
が与えられるように構成されているため、圧電板の頂点
が移動する振動が励振され、該振動の共振周波数は拡が
り振動モードの共振周波数よりも低周波数側に位置す
る。従って、従来の拡がり振動モードを利用した圧電共
振子に比べて、より小型であり、かつ不要スプリアス振
動の影響を受け難い圧電共振子を提供することが可能と
なる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例の圧電
共振子の平面図及び圧電板を透かして裏面側の共振電極
を図示した模式的平面図。
共振子の平面図及び圧電板を透かして裏面側の共振電極
を図示した模式的平面図。
【図２】本発明で用いられる振動モードを説明するため
の模式的平面図。
の模式的平面図。
【図３】本発明で利用される振動モードで圧電板を励振
させた場合の電荷分布を説明するための模式的平面図。
させた場合の電荷分布を説明するための模式的平面図。
【図４】実施例の圧電共振子における共振電極間の電気
的接続状態を説明するための略図的斜視図。
的接続状態を説明するための略図的斜視図。
【図５】実施例及び従来例の圧電共振子のインピーダン
ス−周波数特性を示す図。
ス−周波数特性を示す図。
６…圧電板 ７〜１４…共振電極 １５…圧電共振子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 陽 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 厚み方向に一様に分極処理された平面形
状が正方形の圧電板と、 前記正方形を２本の対角線で区切ることにより構成され
る前記圧電板の４つの領域において、それぞれ、圧電板
の両主面に形成された共振電極とを備え、 前記４つの領域の各領域において、両主面に形成されて
いる一対の共振電極に互いに異なる極性の電位が与えら
れるように、かつ両主面上に形成されている共振電極に
おいて、各主面上で隣合う共振電極に互いに異なる極性
の電位が与えられるように構成されていることを特徴と
する圧電共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16968791A JPH0522068A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 圧電共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16968791A JPH0522068A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522068A true JPH0522068A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15891040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16968791A Pending JPH0522068A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 圧電共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0522068A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089113A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動装置、発振回路素子及び電子装置 |
| US8148879B2 (en) | 2008-05-29 | 2012-04-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Sheet-type vibrator and acoustic apparatus |
| US8363863B2 (en) | 2008-05-29 | 2013-01-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric speaker, speaker apparatus, and tactile feedback apparatus |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP16968791A patent/JPH0522068A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089113A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動装置、発振回路素子及び電子装置 |
| US8148879B2 (en) | 2008-05-29 | 2012-04-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Sheet-type vibrator and acoustic apparatus |
| US8363863B2 (en) | 2008-05-29 | 2013-01-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric speaker, speaker apparatus, and tactile feedback apparatus |
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