JPH06164300A - 圧電共振子 - Google Patents
圧電共振子Info
- Publication number
- JPH06164300A JPH06164300A JP31826392A JP31826392A JPH06164300A JP H06164300 A JPH06164300 A JP H06164300A JP 31826392 A JP31826392 A JP 31826392A JP 31826392 A JP31826392 A JP 31826392A JP H06164300 A JPH06164300 A JP H06164300A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric resonator
- piezoelectric
- piezoelectric substrate
- thickness
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、厚み縦高次高調波モード圧電共振
子において所望振動振幅を低下させずに帯域内リップル
θを低減できる圧電共振子を提供する。 【構成】 本発明の圧電共振子１は、圧電基板２上に形
成される対向励振電極の厚みｔを基準化したｔ／λが
０．００１乃至０．０２８の範囲において圧電基板２表
面の中心線平均表面粗さＲａを基準化したＲａ／λが
０．０００１乃至０．００３３の範囲としたものであ
る。この構成により、特に１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚに
おいて帯域内リップルを低減でき安定な動作を発揮する
圧電共振子１を提供することができる。
子において所望振動振幅を低下させずに帯域内リップル
θを低減できる圧電共振子を提供する。 【構成】 本発明の圧電共振子１は、圧電基板２上に形
成される対向励振電極の厚みｔを基準化したｔ／λが
０．００１乃至０．０２８の範囲において圧電基板２表
面の中心線平均表面粗さＲａを基準化したＲａ／λが
０．０００１乃至０．００３３の範囲としたものであ
る。この構成により、特に１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚに
おいて帯域内リップルを低減でき安定な動作を発揮する
圧電共振子１を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振子に関し、よ
り詳しくは、厚み縦振動を利用した高次モードの圧電共
振子に関する。
り詳しくは、厚み縦振動を利用した高次モードの圧電共
振子に関する。
【０００２】
【従来の技術】高次モードの圧電共振子においては、波
長が短くなるにつれて圧電基板と励振電極として利用さ
れる表面電極間において、材料の不均一や空孔、基板と
電極界面からの圧電反作用及び他モード振動の所望帯域
内への重複により、インピーダンスと位相特性に図１３
にＯで囲んで示すようになリップルθが生ずる。ここ
で、リップルθは、図１２に示すように、位相特性の最
大値とゆらぎ部分の最小値との差（ｄｅｇ）で定義する
ものとする。
長が短くなるにつれて圧電基板と励振電極として利用さ
れる表面電極間において、材料の不均一や空孔、基板と
電極界面からの圧電反作用及び他モード振動の所望帯域
内への重複により、インピーダンスと位相特性に図１３
にＯで囲んで示すようになリップルθが生ずる。ここ
で、リップルθは、図１２に示すように、位相特性の最
大値とゆらぎ部分の最小値との差（ｄｅｇ）で定義する
ものとする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の高次
モードの圧電共振子においては、定性的に基本波等の他
モードの振動を抑制する方法として、基本波が形成され
る領域に半田や励振電極近傍に部分電極を形成する方法
が提案されているが（特開平3-274817号）、上述した帯
域内のリップルθのような不要共振応答の低減策につい
ては明確ではない。
モードの圧電共振子においては、定性的に基本波等の他
モードの振動を抑制する方法として、基本波が形成され
る領域に半田や励振電極近傍に部分電極を形成する方法
が提案されているが（特開平3-274817号）、上述した帯
域内のリップルθのような不要共振応答の低減策につい
ては明確ではない。
【０００４】また、所望モードより低周波領域に基本波
振動を持つ種々のモードの奇数次高調波を全般的に低減
することは困難である。さらに、単結晶を用いた圧電振
動子において奇数次高調波のスプリアス低減策として、
圧電基板表面の十点平均粗さを波長の０．０１倍以上に
規定した提案もなされている（特開昭62-219808 号）。
振動を持つ種々のモードの奇数次高調波を全般的に低減
することは困難である。さらに、単結晶を用いた圧電振
動子において奇数次高調波のスプリアス低減策として、
圧電基板表面の十点平均粗さを波長の０．０１倍以上に
規定した提案もなされている（特開昭62-219808 号）。
【０００５】しなしながら、この提案の場合には、波長
との関係における十点平均粗さの下限値を示すのみで、
例えば、数十ＭＨｚの周波数帯域でのリップルθの低減
が具体的にどうなるのか必ずしも明らかでない。
との関係における十点平均粗さの下限値を示すのみで、
例えば、数十ＭＨｚの周波数帯域でのリップルθの低減
が具体的にどうなるのか必ずしも明らかでない。
【０００６】この他、リップルθの低減は、励振電極自
体の厚みを増すか、他のダンピング材を励振電極上に又
は近傍に付加し、その質量付加効果による圧電共振子の
Ｑの低減も対策の一つとして考えられるが、圧電共振子
に対しては望ましい方策ではない。また、高次モードで
は次数に比例して振動振幅が低下するためＱの確保との
両立が難しいという問題がある。
体の厚みを増すか、他のダンピング材を励振電極上に又
は近傍に付加し、その質量付加効果による圧電共振子の
Ｑの低減も対策の一つとして考えられるが、圧電共振子
に対しては望ましい方策ではない。また、高次モードで
は次数に比例して振動振幅が低下するためＱの確保との
両立が難しいという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、厚み縦高次高調波モー
ド圧電共振子において所望振動振幅を低下させずに帯域
内リップルθを低減できる圧電共振子を提供することを
目的とする。
ド圧電共振子において所望振動振幅を低下させずに帯域
内リップルθを低減できる圧電共振子を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電基板上に
形成される対向励振電極厚みｔを基準化したｔ／λが
０．００１乃至０．０２８の範囲において圧電基板表面
の中心線平均表面粗さＲａを基準化したＲａ／λが０．
０００１乃至０．００３３の範囲としたものである。
形成される対向励振電極厚みｔを基準化したｔ／λが
０．００１乃至０．０２８の範囲において圧電基板表面
の中心線平均表面粗さＲａを基準化したＲａ／λが０．
０００１乃至０．００３３の範囲としたものである。
【０００９】ここで中心線平均粗さ（Ｒａ）とは、表面
粗さ測定機の抽出曲線から、その中心線方向に測定長さ
Ｌの部分を抜き取り、その抜き取り部分の中心線をＸ
軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、抽出曲線をＹ＝ｆ（ｘ）
で表した時、次式で与えられるμｍ単位の表示である。
粗さ測定機の抽出曲線から、その中心線方向に測定長さ
Ｌの部分を抜き取り、その抜き取り部分の中心線をＸ
軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、抽出曲線をＹ＝ｆ（ｘ）
で表した時、次式で与えられるμｍ単位の表示である。
【００１０】
【数１】
【００１１】
【作用】上述した構成の圧電共振子によれば、ｔ／λを
０．００１乃至０．０２８の範囲で、Ｒａ／λを０．０
００１乃至０．００３３の範囲としたので、圧電基板
と、この圧電基板表面に設けた一対の励振電極との間の
音響的反射が特に１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚの周波数帯
域において緩和されこの周波数帯域内のリップルを低減
でき、安定な動作を発揮する。
０．００１乃至０．０２８の範囲で、Ｒａ／λを０．０
００１乃至０．００３３の範囲としたので、圧電基板
と、この圧電基板表面に設けた一対の励振電極との間の
音響的反射が特に１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚの周波数帯
域において緩和されこの周波数帯域内のリップルを低減
でき、安定な動作を発揮する。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】図１，図２に示す圧電共振子１は、ＰｂＴ
ｉＯ3 系で、表裏両面の表面平均粗さを、０．０５乃至
０．３μｍ（Ｒａ／λ＝０．０００１５乃至０．００１
０）とした圧電基板２と、この圧電基板２の表裏両面の
略中央位置において圧電基板２を挟んで対向配置した所
定径の円形の励振電極３ａ，３ｂと、圧電基板２の表裏
両面において一端を励振電極３ａ，３ｂに各々連結し、
他端を圧電基板２の下端部近傍に各々臨ませた接続補助
電極４ａ，４ｂと、この接続補助電極４ａ，４ｂに各々
半田付け等で取り付けた一対のリード端子５ａ，５ｂと
を具備している。
ｉＯ3 系で、表裏両面の表面平均粗さを、０．０５乃至
０．３μｍ（Ｒａ／λ＝０．０００１５乃至０．００１
０）とした圧電基板２と、この圧電基板２の表裏両面の
略中央位置において圧電基板２を挟んで対向配置した所
定径の円形の励振電極３ａ，３ｂと、圧電基板２の表裏
両面において一端を励振電極３ａ，３ｂに各々連結し、
他端を圧電基板２の下端部近傍に各々臨ませた接続補助
電極４ａ，４ｂと、この接続補助電極４ａ，４ｂに各々
半田付け等で取り付けた一対のリード端子５ａ，５ｂと
を具備している。
【００１４】次に、前記圧電共振子１の製造方法を図３
乃至図６を参照して説明する。
乃至図６を参照して説明する。
【００１５】まず、ＰｂＴｉＯ3 系の材料により形成し
た基板基体５を用意し、この基板基体５の表裏両面を＃
１０００乃至＃３０００の粗さの研磨材で研磨して表裏
両面の中心線平均粗さＲａ（図３に点々で示す）を、
０．０５乃至０．３５μｍとする。
た基板基体５を用意し、この基板基体５の表裏両面を＃
１０００乃至＃３０００の粗さの研磨材で研磨して表裏
両面の中心線平均粗さＲａ（図３に点々で示す）を、
０．０５乃至０．３５μｍとする。
【００１６】次に、研磨終了後の基板基体５の表裏両面
に、図４に示すように所定径の円形の励振電極３ａ，３
ｂ及び接続補助電極４ａ，４ｂを必要個数パターニング
する。
に、図４に示すように所定径の円形の励振電極３ａ，３
ｂ及び接続補助電極４ａ，４ｂを必要個数パターニング
する。
【００１７】次に、基板基体５にカッティング処理を行
い、図５に示す個別の圧電基板２とする。
い、図５に示す個別の圧電基板２とする。
【００１８】そして、各圧電基板２の接続補助電極４
ａ，４ｂに対して、図６に示すように、半田付け等で一
対のリード端子５ａ，５ｂを取り付けることで図１，図
２に示すような圧電共振子１を得る。
ａ，４ｂに対して、図６に示すように、半田付け等で一
対のリード端子５ａ，５ｂを取り付けることで図１，図
２に示すような圧電共振子１を得る。
【００１９】このようにして製造される圧電共振子１の
圧電基板２の中心線平均表面粗さＲａと、リップルθと
の関係を図７乃至図１１及び表１を参照して説明する。
圧電基板２の中心線平均表面粗さＲａと、リップルθと
の関係を図７乃至図１１及び表１を参照して説明する。
【００２０】表１は、共振子としての基準周波数に対す
る表面粗さＲａと、圧電共振子の励振電極の片側厚み
（電極厚み）ｔをそれぞれ波長で基準化したＲａ／λ，
ｔ／λを示す。
る表面粗さＲａと、圧電共振子の励振電極の片側厚み
（電極厚み）ｔをそれぞれ波長で基準化したＲａ／λ，
ｔ／λを示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】図７乃至図９は、圧電基板２の中心線平均
表面粗さＲａを各々０．０１μｍ（鏡面仕上げＲａ／λ
＝０．００００３），０．１３５μｍ（Ｒａ／λ＝０．
０００４），０．３５μｍ（Ｒａ／λ＝０．００１０
４）としたときの状態を示す測定例である。
表面粗さＲａを各々０．０１μｍ（鏡面仕上げＲａ／λ
＝０．００００３），０．１３５μｍ（Ｒａ／λ＝０．
０００４），０．３５μｍ（Ｒａ／λ＝０．００１０
４）としたときの状態を示す測定例である。
【００２３】また、図１０は、圧電基板２の中心線平均
表面粗さＲａとリップルθとの関係を励振電極厚みをパ
ラメータとして示したものである。
表面粗さＲａとリップルθとの関係を励振電極厚みをパ
ラメータとして示したものである。
【００２４】図１０からＲａ０．０１μｍ（鏡面仕上
げ）は励振電極厚みが片面４μｍ以上でもリップルθは
低減されないのに対し、Ｒａ０．０５μｍ乃至０．３５
μｍの間ではリップルθが５（ｄｅｇ）に低減されるこ
とがわかる。
げ）は励振電極厚みが片面４μｍ以上でもリップルθは
低減されないのに対し、Ｒａ０．０５μｍ乃至０．３５
μｍの間ではリップルθが５（ｄｅｇ）に低減されるこ
とがわかる。
【００２５】また、図１２は、本実施例の圧電共振子１
の１．５ＭＨｚ乃至１．８２ＭＨｚの帯域でのインピー
ダンス特性Ｚ及び第３高調波の位相特性を示すものであ
る。
の１．５ＭＨｚ乃至１．８２ＭＨｚの帯域でのインピー
ダンス特性Ｚ及び第３高調波の位相特性を示すものであ
る。
【００２６】図１２から、本実施例の圧電共振子１のリ
ップルθが僅少であることがわかる。
ップルθが僅少であることがわかる。
【００２７】即ち、本実施例の圧電共振子１の周波数帯
域は、１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚ、特に、１６ＭＨｚ帯
域で極めて良好な位相特性を示す。
域は、１２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚ、特に、１６ＭＨｚ帯
域で極めて良好な位相特性を示す。
【００２８】図１１は、リップルθのピーク点での周波
数Ｆθと反共振周波数Ｆａとの差と励振電極厚みとの相
関を示す。図１１より、リップルθは励振電極厚みｔと
相関があり、３μｍでリップルθと反共振周波数Ｆａと
一致し、波形として検出不可能となる。
数Ｆθと反共振周波数Ｆａとの差と励振電極厚みとの相
関を示す。図１１より、リップルθは励振電極厚みｔと
相関があり、３μｍでリップルθと反共振周波数Ｆａと
一致し、波形として検出不可能となる。
【００２９】さらに、厚みを増すとリップルθは、帯域
外へ移動する。結果的に特に問題となる帯域内リップル
θは、３μｍ以下の成膜範囲となる。
外へ移動する。結果的に特に問題となる帯域内リップル
θは、３μｍ以下の成膜範囲となる。
【００３０】図１３は、リップルθの原因となる厚み片
寄りモードのインピーダンス特性を示す。この振動は、
圧電基板のカッティング後、基本波、３次，５次モード
を問わず基板端面からの反射を伴い、１６ＭＨｚ製作品
では、５次の反射波がリップルθとして帯域内へ出現す
るものである。
寄りモードのインピーダンス特性を示す。この振動は、
圧電基板のカッティング後、基本波、３次，５次モード
を問わず基板端面からの反射を伴い、１６ＭＨｚ製作品
では、５次の反射波がリップルθとして帯域内へ出現す
るものである。
【００３１】振動モードが３次元厚み縦高調波と異なる
ため、図１２に示したようにリップルθへ周波数移動を
生ずることになる。
ため、図１２に示したようにリップルθへ周波数移動を
生ずることになる。
【００３２】圧電共振子１は帯域内のリップルθが少な
いことが良好であり、励振電極厚みｔと波長λとの基準
化ｔ／λが０．００１乃至０．０２８の範囲において、
所望高次モード励振の特性を劣化させないで安定した励
振動作を実現できる。
いことが良好であり、励振電極厚みｔと波長λとの基準
化ｔ／λが０．００１乃至０．０２８の範囲において、
所望高次モード励振の特性を劣化させないで安定した励
振動作を実現できる。
【００３３】本実施例の圧電共振子１の用途としては、
高調波の圧電共振子の他高調波のフィルタを利用する移
動通信分野，ＯＡ機器のクロック発生回路などに挙げる
ことができる。また、水晶発信子との置換えも可能であ
る。
高調波の圧電共振子の他高調波のフィルタを利用する移
動通信分野，ＯＡ機器のクロック発生回路などに挙げる
ことができる。また、水晶発信子との置換えも可能であ
る。
【００３４】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能であ
る。
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能であ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、上述した
ように励振電極厚みの基準値０．００１乃至０．０２８
の範囲において、圧電基板の中心線表面平均粗さ基準値
を０．０００１乃至０．００３３としたことにより、帯
域内のリップルθを低減できる。その周波数領域は１２
ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚにおいて安定な動作を発揮する圧
電共振子を提供することができる。
ように励振電極厚みの基準値０．００１乃至０．０２８
の範囲において、圧電基板の中心線表面平均粗さ基準値
を０．０００１乃至０．００３３としたことにより、帯
域内のリップルθを低減できる。その周波数領域は１２
ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚにおいて安定な動作を発揮する圧
電共振子を提供することができる。
【図１】本発明の圧電共振子の実施例を示す正面図
【図２】本発明の圧電共振子の実施例を示す側面図
【図３】本実施例の圧電共振子の製造工程を示す図
【図４】本実施例の圧電共振子の製造工程を示す図
【図５】本実施例の圧電共振子の製造工程を示す図
【図６】本実施例の圧電共振子の製造工程を示す図
【図７】圧電基板の平均表面粗さ（０．０１μｍ）の測
定例を示す図
定例を示す図
【図８】圧電基板の平均表面粗さ（０．１３５μｍ）の
測定例を示す図
測定例を示す図
【図９】圧電基板の平均表面粗さ（０．３５μｍ）の測
定例を示す図
定例を示す図
【図１０】中心線平均表面粗さとリップルとの関係を示
すグラフ
すグラフ
【図１１】本実施例の圧電共振子の励振電極厚みと周波
数との関係を示すグラフ
数との関係を示すグラフ
【図１２】圧電共振子のインピーダンス特性及び位相特
性を示すグラフ
性を示すグラフ
【図１３】圧電共振子のインピーダンス特性及び位相特
性を示すグラフ
性を示すグラフ
１ 圧電共振子 ２ 圧電基板 ３ａ，３ｂ 励振電極 ４ａ，４ｂ 接続補助電極 ５ａ，５ｂ リード端子
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電基板と、この圧電基板上に形成され
た金属からなる一対の励振電極とを有する厚み縦高調波
モードを用いた圧電共振子において、圧電基板表面の中
心線平均表面粗さＲａを波長λで基準化した値Ｒａ／λ
を０．０００１乃至０．００３３の範囲とすることを特
徴とする圧電共振子。 - 【請求項２】 圧電基板上に形成される金属からなる一
対の励振電極の膜圧ｔは、片面厚みを波長λで基準化し
た値ｔ／λを０．００１乃至０．０２８の範囲とするこ
とを特徴とする請求項１記載の圧電共振子。 - 【請求項３】 前記波長は、厚み縦振動を用いた高次の
奇数高調波であることを特徴とし、適用周波数帯域が１
２ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚである請求項１及び２記載の圧
電共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31826392A JPH06164300A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧電共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31826392A JPH06164300A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06164300A true JPH06164300A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18097252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31826392A Pending JPH06164300A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧電共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06164300A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006270543A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Tdk Corp | 圧電共振部品 |
| JP2006270545A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Tdk Corp | 圧電共振部品 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP31826392A patent/JPH06164300A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006270543A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Tdk Corp | 圧電共振部品 |
| JP2006270545A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Tdk Corp | 圧電共振部品 |
| JP4692811B2 (ja) * | 2005-03-24 | 2011-06-01 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電共振部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011204 |