JPS59182617A - リチウムタンタレ−ト振動子 - Google Patents
リチウムタンタレ−ト振動子Info
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- JPS59182617A JPS59182617A JP5741483A JP5741483A JPS59182617A JP S59182617 A JPS59182617 A JP S59182617A JP 5741483 A JP5741483 A JP 5741483A JP 5741483 A JP5741483 A JP 5741483A JP S59182617 A JPS59182617 A JP S59182617A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 21
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
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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
- H03H9/02—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
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- 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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- 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、圧電単結晶としてリチウムタンタレ−ｆ−（
ＬｉＴａＯ３）を用いた振動子の改良Ｇこ関する。
ＬｉＴａＯ３）を用いた振動子の改良Ｇこ関する。
従来技術と問題点
一般に、Ｌ ｉ Ｔａ Ｏ３からなる圧電単結晶Ｇよ、
その電気−機械結合係数が大きいことから、水晶では不
可能とされていた分野への適用をめざし多くの開発、研
究がなされている。
その電気−機械結合係数が大きいことから、水晶では不
可能とされていた分野への適用をめざし多くの開発、研
究がなされている。
例えば、温度特性が比較的良好であることに基づいてな
された実用化に関する報告（飯田等「放送技術」昭和４
９年６月号 ４４９、或いは、学界「通研月報Ｊｖｏｌ
２４．Ｎｏ、７． １９７５）、結晶方位の選択に依
り頂点温度を室温とすることを可能にした報告（学界［
超音波研究会資料Ｊｕｓ７６−８ １９７６−５）、振
動子をストリップ化することに依り単一モードの発振を
得ると同時に素子の小型化を図る報告（中村等「超音波
研究会資料Ｊ ｕｓ６９−２１ １９６９−１０）等が
知られている。
された実用化に関する報告（飯田等「放送技術」昭和４
９年６月号 ４４９、或いは、学界「通研月報Ｊｖｏｌ
２４．Ｎｏ、７． １９７５）、結晶方位の選択に依
り頂点温度を室温とすることを可能にした報告（学界［
超音波研究会資料Ｊｕｓ７６−８ １９７６−５）、振
動子をストリップ化することに依り単一モードの発振を
得ると同時に素子の小型化を図る報告（中村等「超音波
研究会資料Ｊ ｕｓ６９−２１ １９６９−１０）等が
知られている。
然し乍ら、Ｌｉ Ｔ ａ Ｏ３振動子はその実用化の緒
についたばかりであり、更に改善しなければならないこ
とが多い。例えば、温度特性が比較的良好であるとは言
え、従来、その温度特性の改善は、結晶方位と電極形状
の最適化に依り行なわれ、そして、製造上の容易性から
、結晶方位の選択は、Ｙ軸或いはＹ軸の周りに適宜回転
させ、それに依って一次温度係数を零にしているのみで
ある。尚、このときの共振周波数温度特性は二次曲線と
なり頂点温度は室温である。
についたばかりであり、更に改善しなければならないこ
とが多い。例えば、温度特性が比較的良好であるとは言
え、従来、その温度特性の改善は、結晶方位と電極形状
の最適化に依り行なわれ、そして、製造上の容易性から
、結晶方位の選択は、Ｙ軸或いはＹ軸の周りに適宜回転
させ、それに依って一次温度係数を零にしているのみで
ある。尚、このときの共振周波数温度特性は二次曲線と
なり頂点温度は室温である。
とごろが、このような振動子の温度特性を更に改善する
為には二次温度係数も考慮しなげればならない。
為には二次温度係数も考慮しなげればならない。
発明の目的
本発明は、Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ３振動子の温度特性に於
ける頂点温度を室温とすると共に更に温度特性を改善し
、安定度を高め、単一発振モードが容易に（ｑられるよ
うにするものである。
ける頂点温度を室温とすると共に更に温度特性を改善し
、安定度を高め、単一発振モードが容易に（ｑられるよ
うにするものである。
発明の構成
本発明でば、ＬｉＴａＯ３圧電結晶の回転Ｘ板を用いた
圧電ストリップ型の振動子に於いて、該回転Ｘ板に於け
るＹ軸及びＹ軸の周りの回転角を±１０°以内の範囲で
選択し、且つ、該回転Ｘ板の長手方向を前記回転角が選
択された後に於けるＹ軸から一４８° ±４°の範囲で
選択し、且つ、該回転Ｘ板の厚さＨと駆動電極の長さｌ
との比ｌ／Ｈを３．８以下とした構造とすることに依り
目的を達成している。
圧電ストリップ型の振動子に於いて、該回転Ｘ板に於け
るＹ軸及びＹ軸の周りの回転角を±１０°以内の範囲で
選択し、且つ、該回転Ｘ板の長手方向を前記回転角が選
択された後に於けるＹ軸から一４８° ±４°の範囲で
選択し、且つ、該回転Ｘ板の厚さＨと駆動電極の長さｌ
との比ｌ／Ｈを３．８以下とした構造とすることに依り
目的を達成している。
発明の実施例
第１図はＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３圧電単結晶の結晶方位を
説明する為の線図である。
説明する為の線図である。
図に於いて、ＡはＬｉＴａ○３圧電単結晶の回転Ｘ板を
示している。
示している。
さて、単結晶では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｙ軸は一義的に決定さ
れることは良く知られている。Ｌ ｉ Ｔ ａ０３圧電
単結晶にはＸ軸及びＹ軸は一平面に三つ存在し、例えば
、その三つのＸ軸のうち、どれを採っても同じ方位にな
り、そして、主っのＹ軸は前記三つのＸ軸にそれぞれ対
応して直角をなしている。
れることは良く知られている。Ｌ ｉ Ｔ ａ０３圧電
単結晶にはＸ軸及びＹ軸は一平面に三つ存在し、例えば
、その三つのＸ軸のうち、どれを採っても同じ方位にな
り、そして、主っのＹ軸は前記三つのＸ軸にそれぞれ対
応して直角をなしている。
第１図に見られる回転Ｘ板ＡばＸ軸に垂直な面を有する
ものであり、そして、図では回転Ｘ ｊｆｆｌ ＡをＹ
軸の周囲に角度θだけ、また、Ｙ軸の周囲に角度φだり
それぞれ回転させた状態を表わしている。
ものであり、そして、図では回転Ｘ ｊｆｆｌ ＡをＹ
軸の周囲に角度θだけ、また、Ｙ軸の周囲に角度φだり
それぞれ回転させた状態を表わしている。
このように、ｘＦｊ、ＡをＹ軸の周囲、或いは、Ｙ軸の
周囲に適切に回転させることに依り温度特性を向上させ
ることができる。但し、本発明をなすに際して行なった
実験に依れば、Ｙ軸の周囲に回転させた場合、温度特性
が向上する程度の面でのばらつきがＹ軸の周囲に回転さ
せた場合に比較して若干大きいことが判明している。
周囲に適切に回転させることに依り温度特性を向上させ
ることができる。但し、本発明をなすに際して行なった
実験に依れば、Ｙ軸の周囲に回転させた場合、温度特性
が向上する程度の面でのばらつきがＹ軸の周囲に回転さ
せた場合に比較して若干大きいことが判明している。
ところで、図示の如（、Ｙ軸とＹ軸との両方の軸に関し
て適切に回転させた場合、温度特性向上の目的は良好に
達成することができ、−次温度係数を零にすることは勿
論、二次温度係数も最小にすることが可能になるのであ
る。
て適切に回転させた場合、温度特性向上の目的は良好に
達成することができ、−次温度係数を零にすることは勿
論、二次温度係数も最小にすることが可能になるのであ
る。
第２図は圧電ストリップ型ＬｉＴａＯ３振動子を表わし
、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部斜面図を示してい
る。
、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部斜面図を示してい
る。
図に於いて、１はＬｉＴａＯ３からなる振動素板、２は
振動素板１の表裏に例えば金（Ａｕ）の蒸着膜を形成し
てそれをバターニングして作製した駆動電極、Ｈは振動
素板１の厚め、ｌは駆動電極２の長さ、Ｄは振動素板１
の変位方向をそれぞれ示している。
振動素板１の表裏に例えば金（Ａｕ）の蒸着膜を形成し
てそれをバターニングして作製した駆動電極、Ｈは振動
素板１の厚め、ｌは駆動電極２の長さ、Ｄは振動素板１
の変位方向をそれぞれ示している。
このＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３振動子は、振動素板１として
Ｘ板を使用し、変位方向Ｉ〕を振動素板１の長手方向と
一致させ、駆動電極２を振動素板ｌの幅一杯に設は且つ
ストリップ型とすることに依り極めて小型に形成するこ
とができるものである。
Ｘ板を使用し、変位方向Ｉ〕を振動素板１の長手方向と
一致させ、駆動電極２を振動素板ｌの幅一杯に設は且つ
ストリップ型とすることに依り極めて小型に形成するこ
とができるものである。
さて、Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ３のＸ板に於ける厚みすべり
振動はＹ軸から一５０°の方向（ファスト・モード：ｆ
ａｓｔ ｍｏｄｅ）とこれに直角な方向（スロー・モ
ード：ｓｌｏｗ ｍｏｄｅ）の二つがあり、ファスト
・モートはスロー・モードよりも電気−機械結合係数が
人であることから主撮動として利用される。従って、勿
論、圧電ストリップ幅手方向はファスト・モードと平行
な方向に形成しなければならない。尚、この長平方向は
、詳細には、結晶のＹ軸から一４８° ±４°の範囲に
あるようにカットすると良く、それに（衣り、スプリア
スの抑制及びＱの向上が可能である。
振動はＹ軸から一５０°の方向（ファスト・モード：ｆ
ａｓｔ ｍｏｄｅ）とこれに直角な方向（スロー・モ
ード：ｓｌｏｗ ｍｏｄｅ）の二つがあり、ファスト
・モートはスロー・モードよりも電気−機械結合係数が
人であることから主撮動として利用される。従って、勿
論、圧電ストリップ幅手方向はファスト・モードと平行
な方向に形成しなければならない。尚、この長平方向は
、詳細には、結晶のＹ軸から一４８° ±４°の範囲に
あるようにカットすると良く、それに（衣り、スプリア
スの抑制及びＱの向上が可能である。
今、第２図に示したＬ ｉ Ｔ ａ○３１辰動子に於け
る電極部分の遮断周波数をｆｅ、無電極部分の遮断周波
数をｆａとすると、エネルキ閉し込め量ζは、 ζ−ｅ／Ｈ・ （（ｆａ−ｆｅ）／ｆａ）で表わされる
。
る電極部分の遮断周波数をｆｅ、無電極部分の遮断周波
数をｆａとすると、エネルキ閉し込め量ζは、 ζ−ｅ／Ｈ・ （（ｆａ−ｆｅ）／ｆａ）で表わされる
。
ごこて、前記式のルート内は周波数低下量と呼ばれ、結
晶に依存して決定されてしまうので、変化するのはｎ／
Ｈであるが、このＨもどの周波数を使用するかに依って
決るから、結局、選択された周波数に対してｌだけが変
化させ得る要素となる。
晶に依存して決定されてしまうので、変化するのはｎ／
Ｈであるが、このＨもどの周波数を使用するかに依って
決るから、結局、選択された周波数に対してｌだけが変
化させ得る要素となる。
第３図は本発明振動子の周波数スペクトラムを表わす線
図であり、縦軸に規格化周波数を、横軸に閉じ込め量ζ
を採っである。
図であり、縦軸に規格化周波数を、横軸に閉じ込め量ζ
を採っである。
図に於いて、ｓ−ｏ＋ ｓ 、・・・・は対象モード
を、ａ ｐ、 ａ−、・・・・は非対象モードをそれ
ぞれ示している。
を、ａ ｐ、 ａ−、・・・・は非対象モードをそれ
ぞれ示している。
さて、振動子ではＳ−ｏ＋ｓ−ビ・・・Ｓｎのモードが
電気信号としてとり出されるが、スプリアスがない単−
モート振動を得るには、Ｓ−ｏのみが存在する領域を使
用しなければならず、従って、第３図から、ζく１．２
となる。尚、ここで、ＬｉＴａＯ３のＸ板に於ける周波
数低下量はへ−０，１である為Ｉ２／Ｈ＜３．８となる
。
電気信号としてとり出されるが、スプリアスがない単−
モート振動を得るには、Ｓ−ｏのみが存在する領域を使
用しなければならず、従って、第３図から、ζく１．２
となる。尚、ここで、ＬｉＴａＯ３のＸ板に於ける周波
数低下量はへ−０，１である為Ｉ２／Ｈ＜３．８となる
。
第４図は一次温度係数を零とする閉し込め量と結晶方位
の関係及び二次温度係数の分布を表わす線図であり、縦
軸にはＹ軸に関する回転角θを、横軸にはＹ軸に関する
回転角φをそれぞれ採っである。
の関係及び二次温度係数の分布を表わす線図であり、縦
軸にはＹ軸に関する回転角θを、横軸にはＹ軸に関する
回転角φをそれぞれ採っである。
さて、この振動子が単一モード振動子となる為の条件は
、閉じ込め量ζが１２以下とすることであり、そして、
Ｙ軸に関する回転のみでは二次温度係数を０．１ （
ｐｐｍ／’ｃ２）以下とはならず、また、同様にＹ軸の
周りだけに回転しても二次温度係数は０ 、１ （ｐ
ｐ ｍ／’Ｃ２）以下とはならない。
、閉じ込め量ζが１２以下とすることであり、そして、
Ｙ軸に関する回転のみでは二次温度係数を０．１ （
ｐｐｍ／’ｃ２）以下とはならず、また、同様にＹ軸の
周りだけに回転しても二次温度係数は０ 、１ （ｐ
ｐ ｍ／’Ｃ２）以下とはならない。
本発明では、Ｙ軸及びＹ軸に関して回転角を±１０°１
００範囲で選択し、一方の軸のみでなく、両軸の周りに
回転させることに依り好結果を得ている。
００範囲で選択し、一方の軸のみでなく、両軸の周りに
回転させることに依り好結果を得ている。
第４図から明かであるが、−大温度係数を零とし、二次
温度係数を最小とするには、閉し込め量ζ−】、２でθ
＝８′、φ−８゛付近とした場合に最も良好な共振周波
数温度特性を得られるのが理解されよう。
温度係数を最小とするには、閉し込め量ζ−】、２でθ
＝８′、φ−８゛付近とした場合に最も良好な共振周波
数温度特性を得られるのが理解されよう。
第５図は本発明一実施例に於ける共振周波数の温度特性
を表わす線図であり、縦軸には周波数変化量△ｆ／ｆｏ
（ｐｐｍ、）を、横軸には温度Ｔ〔”ｃ）をそれぞ
れ採っである。
を表わす線図であり、縦軸には周波数変化量△ｆ／ｆｏ
（ｐｐｍ、）を、横軸には温度Ｔ〔”ｃ）をそれぞ
れ採っである。
図示の曲線は、それぞれ二次温度係数が異なる二つの温
度特性を表わしている。
度特性を表わしている。
これからすると、良好な温度特性を有していることが判
断される。
断される。
発明の効果
本発明に依れば、ｌ、１Ｔａ０３圧電単結晶の回転Ｘ板
を用いて圧電ストリップ型の振動子を作製するに際し、
該回転Ｘ板に於けるＹ軸及びＹ軸の周りの回転角を±１
０’１００範囲で選択し、且つ、その回転Ｘ板の長手方
向を前記回転角が選択された後に於けるＹ軸から一４８
° ±４°の範囲で選択し、且つ、回転Ｘ板の厚さＨと
駆動電極の長さβとの比β／Ｈを３．８以下とした構造
としてあり、このような構造とすることに依り、−大温
度係数を零に、しかも、二次温度係数を最小にすること
ができるので、共振周波数温度特性を一層向上させるこ
とができ、そして、容易に単一共振モード動作をさせる
ことが可能である。
を用いて圧電ストリップ型の振動子を作製するに際し、
該回転Ｘ板に於けるＹ軸及びＹ軸の周りの回転角を±１
０’１００範囲で選択し、且つ、その回転Ｘ板の長手方
向を前記回転角が選択された後に於けるＹ軸から一４８
° ±４°の範囲で選択し、且つ、回転Ｘ板の厚さＨと
駆動電極の長さβとの比β／Ｈを３．８以下とした構造
としてあり、このような構造とすることに依り、−大温
度係数を零に、しかも、二次温度係数を最小にすること
ができるので、共振周波数温度特性を一層向上させるこ
とができ、そして、容易に単一共振モード動作をさせる
ことが可能である。
第１図はｌ、 ｉ Ｔａ Ｏ３圧電単結晶の結晶方位に
ついて説明する為の線図、第２図は圧電ストリップ型Ｌ
ｉ Ｔ ａ ０３振動子を表わしくａ）は要部平面図
、（ｂ’）は要部斜面図、第３１はＬｉＴａＯ３振動子
の周波数スペクトラムを表わす線図、第４図は一次温度
係数を零とする閉し込め量と結晶方位の関係を表わす線
図、第５図は本発明実施例に於ける共振周波数の温度特
性を表わす線図である。 図に於いて、１はＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３からなる振動素
板、２は振動素板１の表裏に形成した駆動電極、Ｈは振
動素板１の厚み、βは駆動電極２の長さ、Ｄは振動素板
１の変位方向である。 第・ １ 図 Ｚ軸 Ｘ軸 第２図 （ａ）
ついて説明する為の線図、第２図は圧電ストリップ型Ｌ
ｉ Ｔ ａ ０３振動子を表わしくａ）は要部平面図
、（ｂ’）は要部斜面図、第３１はＬｉＴａＯ３振動子
の周波数スペクトラムを表わす線図、第４図は一次温度
係数を零とする閉し込め量と結晶方位の関係を表わす線
図、第５図は本発明実施例に於ける共振周波数の温度特
性を表わす線図である。 図に於いて、１はＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３からなる振動素
板、２は振動素板１の表裏に形成した駆動電極、Ｈは振
動素板１の厚み、βは駆動電極２の長さ、Ｄは振動素板
１の変位方向である。 第・ １ 図 Ｚ軸 Ｘ軸 第２図 （ａ）
Claims (1)
- リチウムタンタレート圧電単結晶の回転Ｘ＠をを用いた
圧電ストリップ型の振動子に於いて、該回転Ｘ板のＹ軸
及びＹ軸の周りに於ける回転角を±１０°１００範囲で
選択し、且つ、該回転Ｘ板の長手方向を前記回転角が選
択された後に於けるＹ軸から一４８°±４°の範囲で選
択し、且つ、該回転Ｘ板の厚さＨと駆動電極の長さｅと
の比ｌ／Ｈを３．８以下とした構造を有してなることを
特徴とするリチウムタンクレート振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5741483A JPS59182617A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | リチウムタンタレ−ト振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5741483A JPS59182617A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | リチウムタンタレ−ト振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182617A true JPS59182617A (ja) | 1984-10-17 |
Family
ID=13054985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5741483A Pending JPS59182617A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | リチウムタンタレ−ト振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59182617A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05243889A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-21 | Kyocera Corp | 厚みすべり圧電振動素子 |
| WO2002067424A1 (fr) * | 2001-02-19 | 2002-08-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vibrateur piezo-electrique, filtre de type echelle mettant en oeuvre celui-ci et filtre piezo-electrique a double mode |
| US7126251B2 (en) * | 2002-03-19 | 2006-10-24 | Thales | Interface acoustic wave device made of lithium tantalate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5185688A (ja) * | 1975-01-27 | 1976-07-27 | Kinsekisha Lab Ltd | Koketsugoatsudenshindoshi |
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP5741483A patent/JPS59182617A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| JPS5185688A (ja) * | 1975-01-27 | 1976-07-27 | Kinsekisha Lab Ltd | Koketsugoatsudenshindoshi |
| JPS5683110A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Toshiba Corp | Thickness slip oscillator of litium tantalate |
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