JPH06303086A - 圧電振動子の電極構造 - Google Patents
圧電振動子の電極構造Info
- Publication number
- JPH06303086A JPH06303086A JP10760293A JP10760293A JPH06303086A JP H06303086 A JPH06303086 A JP H06303086A JP 10760293 A JP10760293 A JP 10760293A JP 10760293 A JP10760293 A JP 10760293A JP H06303086 A JPH06303086 A JP H06303086A
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- Japan
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- piezoelectric substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スプリアス特性の良好な、より安定した主振
動発振が行える信頼性の高い圧電振動子を提供する。 【構成】 圧電基板１１の表裏面に対向して励振電極２
１ａ、２１ｂを設け、表裏面のうち一方の励振電極２１
ａの直径Ａを他方の励振電極５１ａの直径Ｂよりも１．
３倍〜１．７倍の大きさで設けるとともに、前記励振電
極２１ａの保持方向に所定の幅寸法Ｔを隔てて、補助電
極４１を設け、前記補助電極は前記励振電極５１ａと電
気的に短絡させた。
動発振が行える信頼性の高い圧電振動子を提供する。 【構成】 圧電基板１１の表裏面に対向して励振電極２
１ａ、２１ｂを設け、表裏面のうち一方の励振電極２１
ａの直径Ａを他方の励振電極５１ａの直径Ｂよりも１．
３倍〜１．７倍の大きさで設けるとともに、前記励振電
極２１ａの保持方向に所定の幅寸法Ｔを隔てて、補助電
極４１を設け、前記補助電極は前記励振電極５１ａと電
気的に短絡させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水晶振動子等の圧電振
動子の電極構造に関する。
動子の電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の高周波化にともない、圧電振動子
においてもオーバートーン振動子が多く利用されるよう
になってきたのが現状である。周知のように、従来の一
般的な厚みすべり圧電振動子は、図５、図６に示すよう
に例えば、ＡＴカットの水晶板からなる圧電基板１の表
裏面中央部に金属蒸着等の手段を用いて、表面電極２及
び裏面電極５を設けており、表面電極２から圧電基板１
の一端部までリード電極２ｂが形成され、裏面電極５か
らは圧電基板１の反対側の端部までリード電極５ｂが形
成されている。そして、圧電基板１は図示しない支持構
体により電気的機械的な固着がなされ、図示しない外装
構体により気密封止し最終的な圧電振動子として機能を
持たせている。そして、この圧電振動子を例えば三次オ
ーバートーン振動子として用いる場合、あらかじめ発振
回路側で、圧電振動子の三次オーバートーンモードを選
択的に取り出すようにするものである。
においてもオーバートーン振動子が多く利用されるよう
になってきたのが現状である。周知のように、従来の一
般的な厚みすべり圧電振動子は、図５、図６に示すよう
に例えば、ＡＴカットの水晶板からなる圧電基板１の表
裏面中央部に金属蒸着等の手段を用いて、表面電極２及
び裏面電極５を設けており、表面電極２から圧電基板１
の一端部までリード電極２ｂが形成され、裏面電極５か
らは圧電基板１の反対側の端部までリード電極５ｂが形
成されている。そして、圧電基板１は図示しない支持構
体により電気的機械的な固着がなされ、図示しない外装
構体により気密封止し最終的な圧電振動子として機能を
持たせている。そして、この圧電振動子を例えば三次オ
ーバートーン振動子として用いる場合、あらかじめ発振
回路側で、圧電振動子の三次オーバートーンモードを選
択的に取り出すようにするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】オーバートーン圧電振
動子の主振動Ｆの近傍には比較的大きなスプリアスＬ
1、Ｌ2が存在する。このスプリアスＬ1、Ｌ2は厚みすべ
り系の奇数モードのものと考えられる。しかし、従来の
ような表裏同径の励振電極の場合、スプリアスＬ1とス
プリアスＬ2と非常に近接して発生するため、図７に示
すように、スプリアスＬ1がスプリアスＬ2に結合される
ようにして、結果的にスプリアスＬ2が大きく成長する
ため、スプリアス発振の原因となっていた。このスプリ
アスによる影響は、高次オーバートーンモードになるほ
どその影響を受けやすい。上記構成により三次オーバー
トーン振動子として用いた場合、特に、主振動（三次オ
ーバートーン）近傍のスプリアスＬ1，Ｌ2がある程度大
きく成長してしまうためにスプリアス発振することが多
くみられた。例えば、圧電基板の直径8.0φで表裏の励
振電極径を3.5φに形成した圧電振動子を用いて三次オ
ーバートーンで４９．４７５ＭＨｚ発振させた圧電振動
子を例にすると、主振動Ｆ（三次オーバートーン）に対
するスプリアスＬ2の減衰量Ｓは−４〜−８ｄＢであり
（図７参照）、主振動Ｆ（三次オーバートーン）の振動
エネルギーとさほど変わらないために、スプリアス発振
したりすることがあり、安定した主振動発振（三次オー
バートーン）が得られず信頼性の点で問題があった。
動子の主振動Ｆの近傍には比較的大きなスプリアスＬ
1、Ｌ2が存在する。このスプリアスＬ1、Ｌ2は厚みすべ
り系の奇数モードのものと考えられる。しかし、従来の
ような表裏同径の励振電極の場合、スプリアスＬ1とス
プリアスＬ2と非常に近接して発生するため、図７に示
すように、スプリアスＬ1がスプリアスＬ2に結合される
ようにして、結果的にスプリアスＬ2が大きく成長する
ため、スプリアス発振の原因となっていた。このスプリ
アスによる影響は、高次オーバートーンモードになるほ
どその影響を受けやすい。上記構成により三次オーバー
トーン振動子として用いた場合、特に、主振動（三次オ
ーバートーン）近傍のスプリアスＬ1，Ｌ2がある程度大
きく成長してしまうためにスプリアス発振することが多
くみられた。例えば、圧電基板の直径8.0φで表裏の励
振電極径を3.5φに形成した圧電振動子を用いて三次オ
ーバートーンで４９．４７５ＭＨｚ発振させた圧電振動
子を例にすると、主振動Ｆ（三次オーバートーン）に対
するスプリアスＬ2の減衰量Ｓは−４〜−８ｄＢであり
（図７参照）、主振動Ｆ（三次オーバートーン）の振動
エネルギーとさほど変わらないために、スプリアス発振
したりすることがあり、安定した主振動発振（三次オー
バートーン）が得られず信頼性の点で問題があった。
【０００４】本発明の目的は、スプリアス特性の良好
な、より安定した主振動発振が行える信頼性の高い圧電
振動子を提供する。
な、より安定した主振動発振が行える信頼性の高い圧電
振動子を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、圧電
基板の表裏面に対向して励振電極を設け、前記各々の励
振電極には引き出し電極を設けた圧電振動子の電極構造
において、表裏面のうち一方の励振電極直径を他方の励
振電極直径よりも１．３倍〜１．７倍の大きさで設ける
とともに、前記他方の励振電極の保持方向に所定の幅寸
法Ｔを隔てて、少なくとも一つの補助電極を設け、前記
補助電極は前記１．３倍〜１．７倍の大きさで設けられ
た励振電極と電気的に短絡させた。
基板の表裏面に対向して励振電極を設け、前記各々の励
振電極には引き出し電極を設けた圧電振動子の電極構造
において、表裏面のうち一方の励振電極直径を他方の励
振電極直径よりも１．３倍〜１．７倍の大きさで設ける
とともに、前記他方の励振電極の保持方向に所定の幅寸
法Ｔを隔てて、少なくとも一つの補助電極を設け、前記
補助電極は前記１．３倍〜１．７倍の大きさで設けられ
た励振電極と電気的に短絡させた。
【０００６】
【作用】つまり、一方の励振電極径Ｂを他方の励振電極
径Ａより次第に大きく設けると、スプリアスＬ1、Ｌ2の
周波数差が広がり、互いに分離してくるため（スプリア
スＬ1がスプリアスＬ2以上に主振動Ｆに近づいてく
る）、スプリアスＬ2は小さくなり、逆にスプリアスＬ1
は大きく成長してくる。（図８、図９参照）これはスプ
リアスＬ1、Ｌ2は互いに異なる軸方向に変位を持ってお
り、電極比を変えることで波長差が明確に出てくるもの
である。このスプリアスＬ1、Ｌ2の成長のバランスがと
れる電極比はＢ／Ａ＝１．３〜１．７の範囲である（図
８参照）。つまり、スプリアスＬ1、Ｌ2の振るまいを利
用して、これらスプリアスＬ1、Ｌ2の成長のバランスを
変え、スプリアス特性を改善し、主振動発振しやすいよ
うにしてやろうとするものである。
径Ａより次第に大きく設けると、スプリアスＬ1、Ｌ2の
周波数差が広がり、互いに分離してくるため（スプリア
スＬ1がスプリアスＬ2以上に主振動Ｆに近づいてく
る）、スプリアスＬ2は小さくなり、逆にスプリアスＬ1
は大きく成長してくる。（図８、図９参照）これはスプ
リアスＬ1、Ｌ2は互いに異なる軸方向に変位を持ってお
り、電極比を変えることで波長差が明確に出てくるもの
である。このスプリアスＬ1、Ｌ2の成長のバランスがと
れる電極比はＢ／Ａ＝１．３〜１．７の範囲である（図
８参照）。つまり、スプリアスＬ1、Ｌ2の振るまいを利
用して、これらスプリアスＬ1、Ｌ2の成長のバランスを
変え、スプリアス特性を改善し、主振動発振しやすいよ
うにしてやろうとするものである。
【０００７】また、補助電極によっても、スプリアスの
成長を抑制する。これは、主振動Ｆが電極の中心付近に
変位しているのに対して、スプリアスＬ1、Ｌ2はそれよ
りも広い範囲に分布しており、補助電極をスプリアスＬ
1、Ｌ2の変位に近づけていくことで、これらのスプリア
スＬ1、Ｌ2の変位エネルギーを外部に逃がしてやろうと
するものである。
成長を抑制する。これは、主振動Ｆが電極の中心付近に
変位しているのに対して、スプリアスＬ1、Ｌ2はそれよ
りも広い範囲に分布しており、補助電極をスプリアスＬ
1、Ｌ2の変位に近づけていくことで、これらのスプリア
スＬ1、Ｌ2の変位エネルギーを外部に逃がしてやろうと
するものである。
【０００８】上記作用を実験データーをもとに説明す
る。図３は、三次オーバートーン発振で４９．４７５Ｍ
ＨZの水晶振動子において、Ｔ寸法を1.0ｍｍとし、表裏
のうち一方の励振電極径Ａを3.0ｍｍと定め、他方を電
極径Ｂを3.0ｍｍから5.5ｍｍへと0.5ｍｍずつと変化さ
せたときのスプリアスＬ1，Ｌ2の減衰量を近似値で表わ
したグラフである。図３が示すように、スプリアスＬ1
はＢ／Ａの値が増えるにしたがってスプリアス減衰量が
減っており、スプリアスＬ2はＢ／Ａの値が増えるにし
たがってスプリアス減衰量が増えるグラフとなってい
る。Ｂ／Ａの値が１．３から１．７の範囲にあるとき、
スプリアス特性が良くなる効果（スプリアスＬ1，Ｌ2の
減衰量のバランスが取れている）があり、特にＢ／Ａの
値を１．５程度に設定したとき、スプリアスＬ1，Ｌ2減
衰量Ｔは−１０〜−１４ｄＢと改善され、顕著な効果が
あるのが分かる。
る。図３は、三次オーバートーン発振で４９．４７５Ｍ
ＨZの水晶振動子において、Ｔ寸法を1.0ｍｍとし、表裏
のうち一方の励振電極径Ａを3.0ｍｍと定め、他方を電
極径Ｂを3.0ｍｍから5.5ｍｍへと0.5ｍｍずつと変化さ
せたときのスプリアスＬ1，Ｌ2の減衰量を近似値で表わ
したグラフである。図３が示すように、スプリアスＬ1
はＢ／Ａの値が増えるにしたがってスプリアス減衰量が
減っており、スプリアスＬ2はＢ／Ａの値が増えるにし
たがってスプリアス減衰量が増えるグラフとなってい
る。Ｂ／Ａの値が１．３から１．７の範囲にあるとき、
スプリアス特性が良くなる効果（スプリアスＬ1，Ｌ2の
減衰量のバランスが取れている）があり、特にＢ／Ａの
値を１．５程度に設定したとき、スプリアスＬ1，Ｌ2減
衰量Ｔは−１０〜−１４ｄＢと改善され、顕著な効果が
あるのが分かる。
【０００９】また、図４は、三次オーバートーン発振で
４９．４７５ＭＨZの水晶振動子において、一方の励振
電極径Ａを3.0ｍｍと定め、他方を電極径Ｂを4.5ｍｍと
し、Ｔ寸法を変化させたときのスプリアスＬ2の減衰量
を近似値で表わしたグラフである。図４が示すように、
Ｔ寸法が小さくなるにつれ、スプリアス特性が良くなる
効果があり、特にＴ＝0.2ｍｍ程度に設定したときスプ
リアスＬ2の減衰量は−１６ｄＢと改善され、顕著な効
果があるのが分かる。つまり、前記直径3.0ｍｍの励振
電極に短絡しない程度に幅寸法Ｔを狭めるに従って効果
が増大する。
４９．４７５ＭＨZの水晶振動子において、一方の励振
電極径Ａを3.0ｍｍと定め、他方を電極径Ｂを4.5ｍｍと
し、Ｔ寸法を変化させたときのスプリアスＬ2の減衰量
を近似値で表わしたグラフである。図４が示すように、
Ｔ寸法が小さくなるにつれ、スプリアス特性が良くなる
効果があり、特にＴ＝0.2ｍｍ程度に設定したときスプ
リアスＬ2の減衰量は−１６ｄＢと改善され、顕著な効
果があるのが分かる。つまり、前記直径3.0ｍｍの励振
電極に短絡しない程度に幅寸法Ｔを狭めるに従って効果
が増大する。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図１、図２
を参照にして説明する。図１は本発明の実施例を示す圧
電基板の平面図であり、図２は図１のＹ−Ｙ線に沿う断
面図である。圧電基板１１は、厚みすべり振動を行うＡ
Ｔカット水晶板からなり、その圧電基板１１の表面に
は、表面電極２１ａが設けられ、圧電基板１１の保持方
向に向かって幅寸法Ｔの電極不在部３１が設けられ更に
その外部に副部電極４１ａが設けられている。ここで
は、電極不在部３１の幅寸法Ｔを1.0ｍｍとした。ま
た、圧電基板１１の裏面には、表面電極２１ａの直径の
１．５倍の大きさで形成された裏面電極５１ａが設けら
れている。また、表面電極２１ａから圧電基板１１の一
端部までリード電極２１ｂが形成され、副部電極４１ａ
及び裏面電極５１ａは圧電基板１１の反対側の端部まで
リード電極４１ｂ，５１ｂが形成されている。そして、
これらの電極は真空蒸着により形成される。そして、圧
電基板１１は図示しない支持構体により電気的機械的な
固着がなされ、図示しない外装構体により気密封止し最
終的な圧電振動子として機能を持たせている。尚、前記
リード電極４１ｂと５１ｂは前記支持構体により電気的
な短絡がなされる。そして、この圧電振動子を例えば三
次オーバートーン振動子として用いる場合、あらかじめ
発振回路側で、圧電振動子の三次オーバートーンモード
を選択的に取り出すようにするものである。尚、本実施
例では、裏面電極を表面電極２１ａの直径の１．５倍の
大きさとしたが、表面電極２１ａの直径の１．３倍〜
１．７倍の範囲の大きさであれば同様のスプリアス抑制
効果がある。また、前記電極不在部３１の幅寸法Ｔを1.
0ｍｍとしたが、幅寸法Ｔを1.0ｍｍ以下の範囲で形成す
ることにより、より一層のスプリアス抑制効果がある。
つまり、表面電極の直径をＡとし、裏面電極の直径をＢ
とした場合における各々の直径比Ｂ／Ａ、及び、電極不
在部の幅寸法Ｔによりスプリアス抑制効果が変化するた
め、所望の効果を得るためあらかじめ設定する必要があ
る。また、本発明の実施例では、三次オーバートーン振
動子について説明したが、より高調波モードの振動子に
ついても実施することは可能であり、スプリアス特性を
改善する効果がある。
を参照にして説明する。図１は本発明の実施例を示す圧
電基板の平面図であり、図２は図１のＹ−Ｙ線に沿う断
面図である。圧電基板１１は、厚みすべり振動を行うＡ
Ｔカット水晶板からなり、その圧電基板１１の表面に
は、表面電極２１ａが設けられ、圧電基板１１の保持方
向に向かって幅寸法Ｔの電極不在部３１が設けられ更に
その外部に副部電極４１ａが設けられている。ここで
は、電極不在部３１の幅寸法Ｔを1.0ｍｍとした。ま
た、圧電基板１１の裏面には、表面電極２１ａの直径の
１．５倍の大きさで形成された裏面電極５１ａが設けら
れている。また、表面電極２１ａから圧電基板１１の一
端部までリード電極２１ｂが形成され、副部電極４１ａ
及び裏面電極５１ａは圧電基板１１の反対側の端部まで
リード電極４１ｂ，５１ｂが形成されている。そして、
これらの電極は真空蒸着により形成される。そして、圧
電基板１１は図示しない支持構体により電気的機械的な
固着がなされ、図示しない外装構体により気密封止し最
終的な圧電振動子として機能を持たせている。尚、前記
リード電極４１ｂと５１ｂは前記支持構体により電気的
な短絡がなされる。そして、この圧電振動子を例えば三
次オーバートーン振動子として用いる場合、あらかじめ
発振回路側で、圧電振動子の三次オーバートーンモード
を選択的に取り出すようにするものである。尚、本実施
例では、裏面電極を表面電極２１ａの直径の１．５倍の
大きさとしたが、表面電極２１ａの直径の１．３倍〜
１．７倍の範囲の大きさであれば同様のスプリアス抑制
効果がある。また、前記電極不在部３１の幅寸法Ｔを1.
0ｍｍとしたが、幅寸法Ｔを1.0ｍｍ以下の範囲で形成す
ることにより、より一層のスプリアス抑制効果がある。
つまり、表面電極の直径をＡとし、裏面電極の直径をＢ
とした場合における各々の直径比Ｂ／Ａ、及び、電極不
在部の幅寸法Ｔによりスプリアス抑制効果が変化するた
め、所望の効果を得るためあらかじめ設定する必要があ
る。また、本発明の実施例では、三次オーバートーン振
動子について説明したが、より高調波モードの振動子に
ついても実施することは可能であり、スプリアス特性を
改善する効果がある。
【００１１】
【発明の効果】本発明による一方の励振電極の直径を他
方の励振電極の直径の１．３倍〜１．７倍で形成し、か
つ、前記他方の励振電極の保持方向には所定の幅寸法Ｔ
を隔てた補助電極を設けることにより、例えば三次オー
バートーン振動子として用いた場合、特に、主振動（三
次オーバートーン）近傍のスプリアスＬ1，Ｌ2がある程
度大きく成長することによるスプリアス発振がなく、よ
り安定した主振動発振が行える信頼性の高い圧電振動子
を提供できる。
方の励振電極の直径の１．３倍〜１．７倍で形成し、か
つ、前記他方の励振電極の保持方向には所定の幅寸法Ｔ
を隔てた補助電極を設けることにより、例えば三次オー
バートーン振動子として用いた場合、特に、主振動（三
次オーバートーン）近傍のスプリアスＬ1，Ｌ2がある程
度大きく成長することによるスプリアス発振がなく、よ
り安定した主振動発振が行える信頼性の高い圧電振動子
を提供できる。
【図１】本発明の実施例を示す圧電基板の平面図であ
る。
る。
【図２】図１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図３】圧電基板の表裏のうち一方の励振電極径を3.0
ｍｍと定め、他方を電極径を3.0ｍｍから5.5ｍｍへと変
化させたときのスプリアスＬ1，Ｌ2の減衰量を近似値で
表わしたグラフである。
ｍｍと定め、他方を電極径を3.0ｍｍから5.5ｍｍへと変
化させたときのスプリアスＬ1，Ｌ2の減衰量を近似値で
表わしたグラフである。
【図４】圧電基板の表裏のうち一方の励振電極径を3.0
ｍｍと定め、他方を電極径を4.5ｍｍとし、Ｔ寸法を変
化させたときのスプリアスＬ2の減衰量を近似値で表わ
したグラフである。
ｍｍと定め、他方を電極径を4.5ｍｍとし、Ｔ寸法を変
化させたときのスプリアスＬ2の減衰量を近似値で表わ
したグラフである。
【図５】従来の実施例を示す圧電基板の平面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図７】励振電極Ｂと励振電極Ａが同径（Ｂ／Ａ＝１）
の場合の周波数特性グラフである。
の場合の周波数特性グラフである。
【図８】励振電極Ｂと励振電極Ａとの比がＢ／Ａ＝１．
３〜１．７の場合の周波数特性グラフである。
３〜１．７の場合の周波数特性グラフである。
【図９】励振電極Ｂと励振電極Ａとの比がＢ／Ａ＞１．
７の場合の周波数特性グラフである。
７の場合の周波数特性グラフである。
１，１１・・・圧電基板 ２，２１ａ・・・表面電極 ３１・・・電極不在部 ４１ａ・・・副部電極 ５，５１ａ・・・裏面電極 ２ｂ，２１ｂ，５ｂ，５１ｂ・・・リード電極
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電基板の表裏面に対向して励振電極を
設け、前記各々の励振電極には引き出し電極を設けた圧
電振動子の電極構造において、表裏面のうち一方の励振
電極の直径をＡとし、また、他方の励振電極の直径をＢ
とした場合、次式 １．３≦Ｂ／Ａ≦１．７ の関係を満たす大きさで設けるとともに、前記一方の励
振電極の保持方向には所定の幅寸法Ｔを隔てて少なくと
も一つの補助電極を設け、前記補助電極は前記他方の励
振電極と電気的に短絡されていることを特徴とする圧電
振動子の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10760293A JPH06303086A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 圧電振動子の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10760293A JPH06303086A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 圧電振動子の電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06303086A true JPH06303086A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=14463336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10760293A Pending JPH06303086A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 圧電振動子の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06303086A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998005121A1 (fr) * | 1996-07-31 | 1998-02-05 | Daishinku Corporation | Dispositif a vibration piezo-electrique |
| JP2013207336A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Seiko Epson Corp | 振動素子、振動子、電子デバイス、及び電子機器 |
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| JPS5593314A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-15 | Yuji Yanagisawa | Piezoelectric oscillator using auxiliary electrode |
| JPS6019843A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-02-01 | 松下電器産業株式会社 | 衛生洗浄装置 |
| JPS6119213A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-28 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 圧電振動子の電極構造 |
| JPH039366A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-17 | Toshiba Corp | 電子写真感光体 |
| JPH0525826B2 (ja) * | 1982-08-16 | 1993-04-14 | Denki Kagaku Kogyo Kk |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP10760293A patent/JPH06303086A/ja active Pending
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