JPH0834397B2 - チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法 - Google Patents
チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH0834397B2 JPH0834397B2 JP1183210A JP18321089A JPH0834397B2 JP H0834397 B2 JPH0834397 B2 JP H0834397B2 JP 1183210 A JP1183210 A JP 1183210A JP 18321089 A JP18321089 A JP 18321089A JP H0834397 B2 JPH0834397 B2 JP H0834397B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- lead zirconate
- zirconate titanate
- spurious
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 40
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、拡がり振動を用いるチタン酸ジルコン酸
鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法に関するもの
で、特に、拡がり振動以外のモードの振動に由来するス
プリアス振動を抑制するための方法に関するものであ
る。
鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法に関するもの
で、特に、拡がり振動以外のモードの振動に由来するス
プリアス振動を抑制するための方法に関するものであ
る。
［従来の技術］ たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
は、拡がり振動を利用して、AMラジオ用フィルタ、ある
いは通信機用kHz帯フィルタを構成する圧電セラミック
体として用いられている。同様に、このような圧電セラ
ミック体は、発振素子としても利用されており、この場
合、たとえば拡がり振動が振動モードとして用いられ
る。
は、拡がり振動を利用して、AMラジオ用フィルタ、ある
いは通信機用kHz帯フィルタを構成する圧電セラミック
体として用いられている。同様に、このような圧電セラ
ミック体は、発振素子としても利用されており、この場
合、たとえば拡がり振動が振動モードとして用いられ
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような圧電セラミック発振素
子において、振動モードとして拡がり振動を用いると、
不可避的に厚み縦振動を誘発し、スプリアス特性が悪化
するという問題点があった。
子において、振動モードとして拡がり振動を用いると、
不可避的に厚み縦振動を誘発し、スプリアス特性が悪化
するという問題点があった。
そこで、この発明の目的は、厚み縦振動に由来するス
プリアス振動を抑制できるようにしたチタン酸ジルコン
酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法を提供しよ
うとすることである。
プリアス振動を抑制できるようにしたチタン酸ジルコン
酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法を提供しよ
うとすることである。
［課題を解決するための手段］ この発明は、対向する１対の主面上にそれぞれ電極が
形成されたチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体
を備え、拡がり振動を用いるチタン酸ジルコン酸鉛系の
圧電セラミック発振素子の製造方法に向けられるもので
あって、上述した技術的課題を解決するため、次のよう
なステップを備えることを特徴としている。すなわち、
この発明にかかるチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミ
ック発振素子の製造方法は、前記チタン酸ジルコン酸鉛
系の圧電セラミック体の主面寸法および厚み寸法の関係
を、スプリアス内で、厚み縦振動と拡がり振動高調波と
が重なり合うように、設定するステップを備えることを
特徴としている。
形成されたチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体
を備え、拡がり振動を用いるチタン酸ジルコン酸鉛系の
圧電セラミック発振素子の製造方法に向けられるもので
あって、上述した技術的課題を解決するため、次のよう
なステップを備えることを特徴としている。すなわち、
この発明にかかるチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミ
ック発振素子の製造方法は、前記チタン酸ジルコン酸鉛
系の圧電セラミック体の主面寸法および厚み寸法の関係
を、スプリアス内で、厚み縦振動と拡がり振動高調波と
が重なり合うように、設定するステップを備えることを
特徴としている。
［発明の作用および効果］ 本発明は、実験を重ねた結果、チタン酸ジルコン酸鉛
系の圧電セラミック発振素子に用いられる圧電セラミッ
ク帯の主面寸法および厚み寸法の関係が、スプリアス特
性に影響を及ぼす、という知見を得た。この知見に基づ
き、さらに実験を行なったところ、主面寸法および厚み
寸法の関係を変化させたとき、スプリアス特性の良好な
ものが得られ、このようにスプリアス特性が良好なチタ
ン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子において
は、スプリアス内で厚み縦振動と拡がり振動高調波とが
重なり合っていることが判明した。
系の圧電セラミック発振素子に用いられる圧電セラミッ
ク帯の主面寸法および厚み寸法の関係が、スプリアス特
性に影響を及ぼす、という知見を得た。この知見に基づ
き、さらに実験を行なったところ、主面寸法および厚み
寸法の関係を変化させたとき、スプリアス特性の良好な
ものが得られ、このようにスプリアス特性が良好なチタ
ン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子において
は、スプリアス内で厚み縦振動と拡がり振動高調波とが
重なり合っていることが判明した。
それゆえに、この発明に従って、スプリアス内で、厚
み縦振動と拡がり振動高調波とが重なり合うように、チ
タン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体の主面寸法お
よび厚み寸法の関係を設定すれば、スプリアス特性の良
好なチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子
を得ることができる。
み縦振動と拡がり振動高調波とが重なり合うように、チ
タン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体の主面寸法お
よび厚み寸法の関係を設定すれば、スプリアス特性の良
好なチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子
を得ることができる。
［実施例］ 第１図には、この発明の一実施例により得られた圧電
セラミック発振素子１が示されている。
セラミック発振素子１が示されている。
第１図に示した圧電セラミック発振素子１を得るた
め、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック焼
結体が用意され、これにラップ加工を施すことにより、
所定の厚み寸法ｔを有する板を得た。得られた板の両主
面に銀ペーストを塗布し、800℃で0.5時間の焼付けを行
なった後、3kV/mmの直流電界を印加して分極処理を行な
い、次いで、150℃で１時間の枯化処理を行なった。し
かる後に、圧電セラミック体２が、所定の主面寸法Ａ×
Ａの平行四辺形の角板となるように、ダイシングカット
を行なった。すなわち、主面寸法とは圧電セラミック体
２を平面視した時の平行四辺形の縦、横寸法をいう。こ
の縦、横寸法より主面の面積が規定される。このように
して、対向する１対の主面上にそれぞれ電極3,3が形成
された圧電セラミック体２を備える圧電セラミック発振
素子１を得た。
め、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック焼
結体が用意され、これにラップ加工を施すことにより、
所定の厚み寸法ｔを有する板を得た。得られた板の両主
面に銀ペーストを塗布し、800℃で0.5時間の焼付けを行
なった後、3kV/mmの直流電界を印加して分極処理を行な
い、次いで、150℃で１時間の枯化処理を行なった。し
かる後に、圧電セラミック体２が、所定の主面寸法Ａ×
Ａの平行四辺形の角板となるように、ダイシングカット
を行なった。すなわち、主面寸法とは圧電セラミック体
２を平面視した時の平行四辺形の縦、横寸法をいう。こ
の縦、横寸法より主面の面積が規定される。このように
して、対向する１対の主面上にそれぞれ電極3,3が形成
された圧電セラミック体２を備える圧電セラミック発振
素子１を得た。
このようにして得られた圧電セラミック発振素子１に
おいて、圧電セラミック体２の主面寸法Ａ×Ａをたとえ
ば4.70mm×4.70mmと一定としたとき、その厚み寸法ｔが
450μｍ付近にあるとき、スプリアス特性が良好になる
ことがわかった。なお、この時点では、厚み寸法ｔに関
して、「450μｍ付近」という条件が、スプリアス特性
を相対的に良くすることを発見したにすぎなかった。こ
こで、たとえば、圧電セラミック体２の主面寸法Ａ×Ａ
が一定であるとすれば、厚み寸法ｔを変えたとき、スプ
リアス特性が変化し、主面寸法Ａ×Ａに対する厚み寸法
ｔの関係が所定の条件を満たすときには、スプリアス特
性を向上させ得ることを推測するに至ったのである。
おいて、圧電セラミック体２の主面寸法Ａ×Ａをたとえ
ば4.70mm×4.70mmと一定としたとき、その厚み寸法ｔが
450μｍ付近にあるとき、スプリアス特性が良好になる
ことがわかった。なお、この時点では、厚み寸法ｔに関
して、「450μｍ付近」という条件が、スプリアス特性
を相対的に良くすることを発見したにすぎなかった。こ
こで、たとえば、圧電セラミック体２の主面寸法Ａ×Ａ
が一定であるとすれば、厚み寸法ｔを変えたとき、スプ
リアス特性が変化し、主面寸法Ａ×Ａに対する厚み寸法
ｔの関係が所定の条件を満たすときには、スプリアス特
性を向上させ得ることを推測するに至ったのである。
このような状況のもとで、次に、圧電セラミック体２
の主面寸法Ａ×Ａを4.70mm×4.70mmと一定にしながら、
その厚み寸法ｔを変化させた場合のスプリアス波形の変
化を調査し、その結果得られたFEM（有限要素法）合成
波形が第２図および第３図に示されている。第２図は、
厚み寸法ｔが500μｍの場合であり、第３図は、厚み寸
法ｔが450μｍの場合である。
の主面寸法Ａ×Ａを4.70mm×4.70mmと一定にしながら、
その厚み寸法ｔを変化させた場合のスプリアス波形の変
化を調査し、その結果得られたFEM（有限要素法）合成
波形が第２図および第３図に示されている。第２図は、
厚み寸法ｔが500μｍの場合であり、第３図は、厚み寸
法ｔが450μｍの場合である。
第２図および第３図に示したそれぞれのスプリアス波
形を観察し、FEM解析を行なった結果、異なるモードの
振動が互いに重なり合うことが、スプリアス特性の向上
の要因らしいことが判明した。第２図および第３図にお
いて、厚み縦振動の共振周波数がfr1で、厚み縦振動の
反共振周波数がfa1で、拡がり５倍振動（拡がり振動高
調波）の共振周波数がfr2で、拡がり５倍振動の反共振
周波数がfa2で示されている。第２図では、スプリアス
のメイン波形である厚み縦振動の山谷（fr1，fa1）が大
きく現れているのに対し、第３図においては厚み縦振動
の山谷（fr1，fa1）は、広がり５倍振動の山谷（fr2，f
a2）によって分断されている。つまり、第２図では、厚
み縦振動と拡がり５倍振動のそれぞれの共振周波数（f
r1，fr2）と反共振周波数（fa1，fa2）とが現れている
のに対し、第３図では厚み縦振動の共振周波数fr1と反
共振周波数fa1との間に、拡がり５倍波の共振周波数fr2
と反共振周波数fa2とが重なっているのである。すなわ
ち、第３図においてはスプリアス波形同士が互いに干渉
分割するようなポイントに位置する。このようなスプリ
アス波形同士が互いに干渉分割するようなポイントに位
置する状態を厚み縦振動と拡がり５倍振動とが重なる状
態であるという。このような現象は、どのような圧電セ
ラミック材料においても起こり得るものである。第２図
では、厚み縦振動と拡がり５倍振動との重なりはない
が、第３図では、厚み縦振動と拡がり５倍振動とが少な
くとも一部において重なっている。なお、上述の「拡が
り５倍振動」は、実際には11倍波であるが、偶数倍波は
現れないため、見かけ上、５倍波となるものである。
形を観察し、FEM解析を行なった結果、異なるモードの
振動が互いに重なり合うことが、スプリアス特性の向上
の要因らしいことが判明した。第２図および第３図にお
いて、厚み縦振動の共振周波数がfr1で、厚み縦振動の
反共振周波数がfa1で、拡がり５倍振動（拡がり振動高
調波）の共振周波数がfr2で、拡がり５倍振動の反共振
周波数がfa2で示されている。第２図では、スプリアス
のメイン波形である厚み縦振動の山谷（fr1，fa1）が大
きく現れているのに対し、第３図においては厚み縦振動
の山谷（fr1，fa1）は、広がり５倍振動の山谷（fr2，f
a2）によって分断されている。つまり、第２図では、厚
み縦振動と拡がり５倍振動のそれぞれの共振周波数（f
r1，fr2）と反共振周波数（fa1，fa2）とが現れている
のに対し、第３図では厚み縦振動の共振周波数fr1と反
共振周波数fa1との間に、拡がり５倍波の共振周波数fr2
と反共振周波数fa2とが重なっているのである。すなわ
ち、第３図においてはスプリアス波形同士が互いに干渉
分割するようなポイントに位置する。このようなスプリ
アス波形同士が互いに干渉分割するようなポイントに位
置する状態を厚み縦振動と拡がり５倍振動とが重なる状
態であるという。このような現象は、どのような圧電セ
ラミック材料においても起こり得るものである。第２図
では、厚み縦振動と拡がり５倍振動との重なりはない
が、第３図では、厚み縦振動と拡がり５倍振動とが少な
くとも一部において重なっている。なお、上述の「拡が
り５倍振動」は、実際には11倍波であるが、偶数倍波は
現れないため、見かけ上、５倍波となるものである。
このような知見に基づき、圧電セラミック体２の厚み
寸法ｔおよび主面寸法Ａ×Ａの関係の最適条件を求める
ため、圧電セラミック発振素子１を発進回路に実際に挿
入し、発振回路での厚み縦振動により生ずるスプリアス
発振の帰還ループゲインすなわちスプリアスループゲイ
ンを実測し、その結果を、第４図に示した。第４図に示
すように、スプリアスループゲインが最小となる点は、
破線で示した最適設定線４上に現われた。このような最
適設定線４上においては、スプリアスループゲインを0d
Bにまで抑制することができ、スプリアスループゲイン
が0dBとなる最適点は、厚み寸法ｔが450μｍの場合、主
面寸法Ａが4.6mm付近に設定されたときに現われ、ま
た、厚み寸法ｔが500μｍの場合、主面寸法Ａが4.4mm付
近に設定されたときに現われ、また、厚み寸法ｔが550
μｍの場合、主面寸法Ａが4.2mm付近に設定されたとき
に現われる。
寸法ｔおよび主面寸法Ａ×Ａの関係の最適条件を求める
ため、圧電セラミック発振素子１を発進回路に実際に挿
入し、発振回路での厚み縦振動により生ずるスプリアス
発振の帰還ループゲインすなわちスプリアスループゲイ
ンを実測し、その結果を、第４図に示した。第４図に示
すように、スプリアスループゲインが最小となる点は、
破線で示した最適設定線４上に現われた。このような最
適設定線４上においては、スプリアスループゲインを0d
Bにまで抑制することができ、スプリアスループゲイン
が0dBとなる最適点は、厚み寸法ｔが450μｍの場合、主
面寸法Ａが4.6mm付近に設定されたときに現われ、ま
た、厚み寸法ｔが500μｍの場合、主面寸法Ａが4.4mm付
近に設定されたときに現われ、また、厚み寸法ｔが550
μｍの場合、主面寸法Ａが4.2mm付近に設定されたとき
に現われる。
このように、第１図に示した角形の圧電セラミック発
振素子１は、厚み縦振動のスプリアスを発生するが、こ
の厚みスプリアスは、様々なモードの振動により構成さ
れている。この中に、拡がり振動の高調波モードがあ
り、上述のように、圧電セラミック体２の厚み寸法ｔと
主面寸法Ａとの関係を適切に設定することにより、スプ
リアス内で厚み縦振動と拡がり振動高調波とを重ね合わ
せることができ、これにより、発振回路でのスプリアス
ループゲインを0dBにまで抑制することができる。
振素子１は、厚み縦振動のスプリアスを発生するが、こ
の厚みスプリアスは、様々なモードの振動により構成さ
れている。この中に、拡がり振動の高調波モードがあ
り、上述のように、圧電セラミック体２の厚み寸法ｔと
主面寸法Ａとの関係を適切に設定することにより、スプ
リアス内で厚み縦振動と拡がり振動高調波とを重ね合わ
せることができ、これにより、発振回路でのスプリアス
ループゲインを0dBにまで抑制することができる。
第１図は、この発明の一実施例によって得られる圧電セ
ラミック発振素子１を概略的に示す斜視図である。第２
図および第３図は、第１図に示した圧電セラミック体２
の主面寸法Ａを一定にして、厚み寸法ｔを異ならせたと
きのスプリアス波形をそれぞれ示す図である。第４図
は、圧電セラミック体２の主面寸法Ａと厚み寸法ｔとを
変化させながら、実測されたスプリアスループゲインを
示す図である。 図において、１は圧電セラミック発振素子、２は圧電セ
ラミック体、３は電極、４は最適設定線、ｔは厚み寸
法、Ａは主面寸法である。
ラミック発振素子１を概略的に示す斜視図である。第２
図および第３図は、第１図に示した圧電セラミック体２
の主面寸法Ａを一定にして、厚み寸法ｔを異ならせたと
きのスプリアス波形をそれぞれ示す図である。第４図
は、圧電セラミック体２の主面寸法Ａと厚み寸法ｔとを
変化させながら、実測されたスプリアスループゲインを
示す図である。 図において、１は圧電セラミック発振素子、２は圧電セ
ラミック体、３は電極、４は最適設定線、ｔは厚み寸
法、Ａは主面寸法である。
Claims (1)
- 【請求項１】対向する１対の主面上にそれぞれ電極が形
成されたチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体を
備え、拡がり振動を用いるチタン酸ジルコン酸鉛系の圧
電セラミック発振素子の製造方法において、 前記チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体の主面
の面積および厚み寸法の関係を、スプリアス内で、厚み
縦振動と拡がり振動高調波とが重なり合うように、設定
するステップを備えることを特徴とする、チタン酸ジル
コン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183210A JPH0834397B2 (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183210A JPH0834397B2 (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0346808A JPH0346808A (ja) | 1991-02-28 |
| JPH0834397B2 true JPH0834397B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16131707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1183210A Expired - Fee Related JPH0834397B2 (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834397B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400001A (en) * | 1992-09-21 | 1995-03-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and piezoelectric filter |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP1183210A patent/JPH0834397B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0346808A (ja) | 1991-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3271517B2 (ja) | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 | |
| JPH1051261A (ja) | 圧電共振子とその製造方法およびそれを用いた電子部品 | |
| US6362561B1 (en) | Piezoelectric vibration device and piezoelectric resonance component | |
| JP2001211052A (ja) | 圧電共振子 | |
| JP3244238B2 (ja) | 圧電共振装置 | |
| JP2000138554A (ja) | エネルギー閉じ込め型圧電共振子 | |
| KR910001647B1 (ko) | 트랩형 에너지 공진기 | |
| JP3262076B2 (ja) | 圧電共振子、圧電共振子の周波数調整方法および通信機器 | |
| JPH1084244A (ja) | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 | |
| JP2001144577A (ja) | 圧電共振子 | |
| JPH10126203A (ja) | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 | |
| JPH0834397B2 (ja) | チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック発振素子の製造方法 | |
| JP3266031B2 (ja) | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 | |
| RU175586U1 (ru) | Пьезоэлемент | |
| JPH07336184A (ja) | エネルギー閉じ込め型圧電共振子 | |
| JPS6357967B2 (ja) | ||
| JPH09181556A (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2855208B2 (ja) | ＬｉＴａＯ▲下３▼圧電共振子 | |
| WO2002101923A1 (en) | Piezoelectric vibrator and filter using the same | |
| JPS6125253B2 (ja) | ||
| JPH08154032A (ja) | 圧電共振子 | |
| JPH0117857Y2 (ja) | ||
| JPH06188671A (ja) | 圧電共振子 | |
| JPS63190413A (ja) | 圧電共振子 | |
| JPH066166A (ja) | 圧電振動子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |