JPS59114909A - 高結合圧電振動子 - Google Patents
高結合圧電振動子Info
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- JPS59114909A JPS59114909A JP22456482A JP22456482A JPS59114909A JP S59114909 A JPS59114909 A JP S59114909A JP 22456482 A JP22456482 A JP 22456482A JP 22456482 A JP22456482 A JP 22456482A JP S59114909 A JPS59114909 A JP S59114909A
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- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 8
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- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/177—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of the energy-trap type
-
- H—ELECTRICITY
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02031—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）圧電
単結晶のＸ板を用いた高結合圧電すべり振動子に関する
。
単結晶のＸ板を用いた高結合圧電すべり振動子に関する
。
従来技術と問題点
発振周波数の安定化などに用いる振動子には古くから水
晶振動子が用いられており、最近ではセラミック振動子
なども採用されているが、リチウムクンタレート人口結
晶も電子回路のクロック発振器、ワイヤレスマイクのキ
ャリヤ発振器などに注目されている。この種の振動子の
振動モードには厚みすべり振動および厚み縦振動があり
、後者は厚み方向に、前者はそれと直角方向従って振動
板の面に平行（表面と裏面では運動方向が逆）に振動す
る。ＬｉＴａＯ３結晶板では厚みすべり振動を利用し、
そしてＸ面でスライスした従ってＹ。
晶振動子が用いられており、最近ではセラミック振動子
なども採用されているが、リチウムクンタレート人口結
晶も電子回路のクロック発振器、ワイヤレスマイクのキ
ャリヤ発振器などに注目されている。この種の振動子の
振動モードには厚みすべり振動および厚み縦振動があり
、後者は厚み方向に、前者はそれと直角方向従って振動
板の面に平行（表面と裏面では運動方向が逆）に振動す
る。ＬｉＴａＯ３結晶板では厚みすべり振動を利用し、
そしてＸ面でスライスした従ってＹ。
Ｚ軸を持つＸ板が利用されることが多い。第１図は従来
例を示し、１０はＬｉＴａＯ３のＸ板、１２はその表裏
面に被着した電極、１４は電極リード線である。板１０
は円形をしており、電極も円形をしている。しかしこの
型の振動子は、厚みすべり振動モードを調査してみると
更に小型化が可能である。
例を示し、１０はＬｉＴａＯ３のＸ板、１２はその表裏
面に被着した電極、１４は電極リード線である。板１０
は円形をしており、電極も円形をしている。しかしこの
型の振動子は、厚みすべり振動モードを調査してみると
更に小型化が可能である。
発明の目的
本発明はか＼る点に着目したものであって、電極の構成
、素材の切り出し方を工夫して圧電素板の寸法を減少し
、一層小型化したＬｉＴａ○３振動子を提供しようとす
るものである。
、素材の切り出し方を工夫して圧電素板の寸法を減少し
、一層小型化したＬｉＴａ○３振動子を提供しようとす
るものである。
発明の構成
本発明はリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）圧電単
結晶のＸ板の厚みすべり振動を利用する高結合圧電振動
子において、該Ｘ板を矩形としてその長辺をＹ軸に対し
て一５０’±４°の方向にとり、該長辺の長さをＬｌ、
短辺の長さをＬ２としてこれらを１／２≦Ｌ ２ ／
Ｌ ＋≦１に選び、該Ｘ板の表、裏面に矩形電極を取付
け、その長辺および引出し電極を前記Ｘ板の長辺方向に
とり、該矩形電極の長辺の長さを４１、短辺の長さを７
！２としてこれらを１ ／ ２ ＜ １２２／β１く１
に選定してなることを特徴とするが、次に実施例を参照
しながらこれを詳細に説明する。
結晶のＸ板の厚みすべり振動を利用する高結合圧電振動
子において、該Ｘ板を矩形としてその長辺をＹ軸に対し
て一５０’±４°の方向にとり、該長辺の長さをＬｌ、
短辺の長さをＬ２としてこれらを１／２≦Ｌ ２ ／
Ｌ ＋≦１に選び、該Ｘ板の表、裏面に矩形電極を取付
け、その長辺および引出し電極を前記Ｘ板の長辺方向に
とり、該矩形電極の長辺の長さを４１、短辺の長さを７
！２としてこれらを１ ／ ２ ＜ １２２／β１く１
に選定してなることを特徴とするが、次に実施例を参照
しながらこれを詳細に説明する。
発明の実施例
第２図は本発明に係るＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３高結合圧電
振動子を示す。振動子板１ｏは矩形をなし、その表裏面
に取付けられる金（Ａｕ）電極１２も矩形をなす。振動
子板１０もＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３圧電単結晶をＸ面でス
ライスしたＸ板であるが、その長辺はＹ軸に対し一５０
°をなし、短辺は長辺と直交する。
振動子を示す。振動子板１ｏは矩形をなし、その表裏面
に取付けられる金（Ａｕ）電極１２も矩形をなす。振動
子板１０もＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３圧電単結晶をＸ面でス
ライスしたＸ板であるが、その長辺はＹ軸に対し一５０
°をなし、短辺は長辺と直交する。
Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ３圧電単結晶Ｘ板の表裏面に電極を
形成し、該電極によりＸ板に交流電界を印加すると、速
い音速と遅い音速の２つの（ｆａｓｔ ｍｏｄｅとｓｌ
ｏｗ ｍｏｄｅの）厚みすべり振動が励起される。ファ
ーストモードの結合係数は０．４７２、スローモードの
結合係数は０．０５２であり、一般に結合係数の大きな
ファーストモードが使用される。ファーストモードの変
位方向はＹ軸に対して一５０’の方向にあり、この方向
をｘ２′、これと直角な方向をＸ３’ とする。第３図
および第４図にこれらの関係を示す。ＦＭ、ＳＭは上記
のファースト。
形成し、該電極によりＸ板に交流電界を印加すると、速
い音速と遅い音速の２つの（ｆａｓｔ ｍｏｄｅとｓｌ
ｏｗ ｍｏｄｅの）厚みすべり振動が励起される。ファ
ーストモードの結合係数は０．４７２、スローモードの
結合係数は０．０５２であり、一般に結合係数の大きな
ファーストモードが使用される。ファーストモードの変
位方向はＹ軸に対して一５０’の方向にあり、この方向
をｘ２′、これと直角な方向をＸ３’ とする。第３図
および第４図にこれらの関係を示す。ＦＭ、ＳＭは上記
のファースト。
スロー各モードを示す。電極下に閉じ込められた振動は
電極板の周囲の振動子板に伝播する。振動伝播方向はＸ
２′方向及びｘ３’方向であり、それぞれＴＳモード、
ＴＴモードとなる。
電極板の周囲の振動子板に伝播する。振動伝播方向はＸ
２′方向及びｘ３’方向であり、それぞれＴＳモード、
ＴＴモードとなる。
厚みすべり振動はエネルギ閉じ込め型であるため、電極
のある部分では波は正弦波で伝播するが、電極のない部
分では指数関数的に減衰して行く。
のある部分では波は正弦波で伝播するが、電極のない部
分では指数関数的に減衰して行く。
閉じ込め量は単位面積の電極中にどれだけの振動エネル
ギが閉じ込められるかを与える量である。
ギが閉じ込められるかを与える量である。
ＬｉＴａＯ３圧電単結晶Ｘ板の厚みすべり振動ではＴＴ
モードの閉じ込め量はＴＳモードの閉じ込め量の約２倍
であり、従ってＸ３’方向の電極長はＸ２′方向の電極
長に比較して約半分の長さでよいことになる。振動子板
の外形寸法は、電極寸法に比例−させてよい。
モードの閉じ込め量はＴＳモードの閉じ込め量の約２倍
であり、従ってＸ３’方向の電極長はＸ２′方向の電極
長に比較して約半分の長さでよいことになる。振動子板
の外形寸法は、電極寸法に比例−させてよい。
第２の振動子はか−る観点で作られているもので、振動
子板１０は矩形で、長辺はＸ２’方向、短辺はＸ３’方
向、長辺の長さＬｌは短辺の長さし２の約２倍とする。
子板１０は矩形で、長辺はＸ２’方向、短辺はＸ３’方
向、長辺の長さＬｌは短辺の長さし２の約２倍とする。
電極１２は振動子板１０の中央に取付けやはり長辺β１
は短辺１２の約２倍とし、引出し電極（リード線）１４
はＸ２’方向に引き出す。引出し電極１４は電極１２よ
り充分小面積なので振動にはそれ程関係しないが、引出
し方向が、利用しようとしているファーストモードの変
位方向でないとファーストモードの振動が引出し電極と
交差し、反射してスプリアスを生じたりする。
は短辺１２の約２倍とし、引出し電極（リード線）１４
はＸ２’方向に引き出す。引出し電極１４は電極１２よ
り充分小面積なので振動にはそれ程関係しないが、引出
し方向が、利用しようとしているファーストモードの変
位方向でないとファーストモードの振動が引出し電極と
交差し、反射してスプリアスを生じたりする。
振動子板１０の長手方向及び引き出し電極（リード線）
１４の延長方向とＹ軸とのなす角θと振動子のＱ（機械
的品質係数）およびＲｓ（機械的抵抗）との関係を第５
図に示す。Ｑはθ＝−５０゜で最もよくなり、これより
ずれるに従って悪化する。ＲｓはＱと、値でみる限り逆
の関係にあり、−５０’で最小で、それよりずれると大
きくなる。
１４の延長方向とＹ軸とのなす角θと振動子のＱ（機械
的品質係数）およびＲｓ（機械的抵抗）との関係を第５
図に示す。Ｑはθ＝−５０゜で最もよくなり、これより
ずれるに従って悪化する。ＲｓはＱと、値でみる限り逆
の関係にあり、−５０’で最小で、それよりずれると大
きくなる。
Ｒｓが小になると振動が伝わりやすくなり、つれて共振
が生じ易くなる。Ｑ ＝ ５０００以上を目標とすると
θ＝−４３°〜−５６°となることが、このグラフより
読みとれる。第６図はθ−−５４°にしたサンプルに対
し３．１０〜４．１０ＭＨｚの周波数を加えて振動の振
幅を測定した結果を示す。３．５０〜３．６０ＭＨｚ帯
の主振動の他に３．４０〜３．５０Ｍ Ｈｚ 。
が生じ易くなる。Ｑ ＝ ５０００以上を目標とすると
θ＝−４３°〜−５６°となることが、このグラフより
読みとれる。第６図はθ−−５４°にしたサンプルに対
し３．１０〜４．１０ＭＨｚの周波数を加えて振動の振
幅を測定した結果を示す。３．５０〜３．６０ＭＨｚ帯
の主振動の他に３．４０〜３．５０Ｍ Ｈｚ 。
３．３０〜３．４０ＭＨｚ帯に強いスプリアス振動が生
じており、この辺がθの限界である。つまりθ＝−５０
°±４°に選ぶのが適当である。なおθ＝−５０＋４°
の場合の測定結果は示していないが、対称性があるので
θ＝−５０−４°の結果もθ＝−５０°＋４°の結果も
同様である。
じており、この辺がθの限界である。つまりθ＝−５０
°±４°に選ぶのが適当である。なおθ＝−５０＋４°
の場合の測定結果は示していないが、対称性があるので
θ＝−５０−４°の結果もθ＝−５０°＋４°の結果も
同様である。
第７ｑにＬ ２ ／ Ｌ ＋ ＝ １の場合のアドミッ
タンス特性、第８図にＬ ２ ／ Ｌ ＋ ＝ １ ／
２の場合のそれ、第９図にＬ ２ ／ Ｌ ＋ ＝
１ ／ ４の場合のアドミッタンス特性を示す。これら
の特性から明らかなようにＬ ２ ／ Ｌ ＋が１／２
までは主振動に変化はないが、Ｌ２／ＬＩが１／２以下
本例では１／４などになるとスプリアスが大きくて使用
に耐えない。従ってＬ２／Ｌｌは１／２以上が好ましい
。
タンス特性、第８図にＬ ２ ／ Ｌ ＋ ＝ １ ／
２の場合のそれ、第９図にＬ ２ ／ Ｌ ＋ ＝
１ ／ ４の場合のアドミッタンス特性を示す。これら
の特性から明らかなようにＬ ２ ／ Ｌ ＋が１／２
までは主振動に変化はないが、Ｌ２／ＬＩが１／２以下
本例では１／４などになるとスプリアスが大きくて使用
に耐えない。従ってＬ２／Ｌｌは１／２以上が好ましい
。
但しＬ ２ ／ Ｌ ＋をｌより大きくすることは前述
の理由から明らかなように無意味であり、小型化の目的
に反する。従って１≧Ｌ２／Ｌｌ≧１／２が適当である
。振動板を円形にするとＬｌを直径とすることになるか
ら、本発明振動子より大型化する。
の理由から明らかなように無意味であり、小型化の目的
に反する。従って１≧Ｌ２／Ｌｌ≧１／２が適当である
。振動板を円形にするとＬｌを直径とすることになるか
ら、本発明振動子より大型化する。
な説明したように本発明によればｌ、１Ｔａｏ３圧電振
動子を小型化することができ、形状が矩形なのでスペー
スファクタがよいなどの利点が得られる。
動子を小型化することができ、形状が矩形なのでスペー
スファクタがよいなどの利点が得られる。
第１図は従来例を示す説明図、第２図は本発明の実施例
を示す説明図、第３図および第４図は振動モードの説明
図、第５図〜第９図は測定結果を示すグラフである。 図面で１０はＸ板、１２は電極、１４は電極引出し線で
ある。 出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第す図 ｅ （＠Ｃ）
を示す説明図、第３図および第４図は振動モードの説明
図、第５図〜第９図は測定結果を示すグラフである。 図面で１０はＸ板、１２は電極、１４は電極引出し線で
ある。 出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第す図 ｅ （＠Ｃ）
Claims (1)
- リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）圧電単結晶のＸ
板の厚みすべり振動を利用する高結合圧電振動子におい
て、該Ｘ板を矩形としてその長辺をＹ軸に対して一５０
°±４°の方向にとり、該長辺の長さをＬ ＋ 、短辺
の長さをＬ２としてこれらを１／２≦Ｌ ２ ／ Ｌ
＋ ＜ １に選び、該Ｘ板の表、裏面に矩形電極を取付
け、その長辺および引出し電極を前記Ｘ板の長辺方向に
とり、該矩形電極の長辺の長さをβ１、短辺の長さを７
！２としてこれらを１／２くβ２ ／ ｊ！ ＋≦１に
選定してなることを特徴とする高結合圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22456482A JPS59114909A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 高結合圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22456482A JPS59114909A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 高結合圧電振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114909A true JPS59114909A (ja) | 1984-07-03 |
Family
ID=16815745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22456482A Pending JPS59114909A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 高結合圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114909A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59127413A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | タンタル酸リチウム振動子 |
| JP2020088680A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP22456482A patent/JPS59114909A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59127413A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | タンタル酸リチウム振動子 |
| JP2020088680A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
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