JPS59221023A - 圧電振動素子 - Google Patents
圧電振動素子Info
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- JPS59221023A JPS59221023A JP9526583A JP9526583A JPS59221023A JP S59221023 A JPS59221023 A JP S59221023A JP 9526583 A JP9526583 A JP 9526583A JP 9526583 A JP9526583 A JP 9526583A JP S59221023 A JPS59221023 A JP S59221023A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 18
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241000775881 Haematopota pluvialis Species 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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】
（１１発明の技術分野
本発明は圧電振動素子、詳しくはリチウムナイオベート
（ＬｉＮｂ０３）単結晶を用いた共振特性の向上せしめ
られた圧電振動素子に関する。
（ＬｉＮｂ０３）単結晶を用いた共振特性の向上せしめ
られた圧電振動素子に関する。
（２）技術の背景
水晶やリチウムクシタレート（ＬｉＴａ０３）などの圧
電体に適当な電極を形成し、この電極に交流電界を印加
すると、圧電体は印加電界と等しい周波数の応力を生じ
、かつ印加電界の周波数が圧電体の固有周波数に一致す
ると共振して強勢な振動が得られる。そしてかかる振動
子は高性能であるため、通信装置などの発振回路、フィ
ルタ、遅延線等として広く用いられる。
電体に適当な電極を形成し、この電極に交流電界を印加
すると、圧電体は印加電界と等しい周波数の応力を生じ
、かつ印加電界の周波数が圧電体の固有周波数に一致す
ると共振して強勢な振動が得られる。そしてかかる振動
子は高性能であるため、通信装置などの発振回路、フィ
ルタ、遅延線等として広く用いられる。
（３）従来技術と問題点
第１図は従来のＬｉＴａ０３の単結晶を用いた圧電振動
素子の主要構成を示す斜視図で、同図を参照すると圧電
振動素子１は圧電体であるＬｉＴａ０３単結晶の素板（
以下単に素板と呼ぶ）２の対向主面２ａおよび２ｂそれ
ぞれに対向電極３および４をパターン形成した構成のも
のである。
素子の主要構成を示す斜視図で、同図を参照すると圧電
振動素子１は圧電体であるＬｉＴａ０３単結晶の素板（
以下単に素板と呼ぶ）２の対向主面２ａおよび２ｂそれ
ぞれに対向電極３および４をパターン形成した構成のも
のである。
かかる構成において対向電極３．４間に交流電界を印加
すると厚みすべりモードの振動が生じ、この厚みすべり
振動は曲線ａで模式的に示す如（、円形電極３がある素
板中央部を含む円形の広い範囲にわたって起り、この振
動は中央部で強く、周囲へ向かって弱（なっ□ている。
すると厚みすべりモードの振動が生じ、この厚みすべり
振動は曲線ａで模式的に示す如（、円形電極３がある素
板中央部を含む円形の広い範囲にわたって起り、この振
動は中央部で強く、周囲へ向かって弱（なっ□ている。
（４）発明の目的
本発明は上記従来の問題点に鑑み、小型でかつ機械結合
係数の大きい振動特性の向上せしめられた圧電振動素子
の提供を目的とする。
係数の大きい振動特性の向上せしめられた圧電振動素子
の提供を目的とする。
（５）発明の構成
そしてこの目的は本発明によれば、リチウムナイオベー
ト単結晶を圧電体とする圧電振動素子にして、圧電体の
対向主面を、上記単結晶において１６５±５度の範囲内
の角度の回転Ｙ板の切出し面とすることを特徴とする圧
電振動素子を提供することによって達成され、更に上記
圧電振動素子の長手方向を前記回転Ｙ板のＸ軸に対し９
０±５度の範囲内の角度をもつ方向とすることを特徴と
し、また前記圧電振動素子をストリップ型とすることを
特徴とする圧電振動素子を提供することによって達成さ
れる。
ト単結晶を圧電体とする圧電振動素子にして、圧電体の
対向主面を、上記単結晶において１６５±５度の範囲内
の角度の回転Ｙ板の切出し面とすることを特徴とする圧
電振動素子を提供することによって達成され、更に上記
圧電振動素子の長手方向を前記回転Ｙ板のＸ軸に対し９
０±５度の範囲内の角度をもつ方向とすることを特徴と
し、また前記圧電振動素子をストリップ型とすることを
特徴とする圧電振動素子を提供することによって達成さ
れる。
（６）発明の実施例
以下本発明実施例を図面により説明する。
本願の発明者は圧電体としてリチウムナイオベート（Ｌ
ｉＮｂ０３）単結晶を用い、このＬｉＮｂ０３単結晶か
らのウェハ切出しにおいては、厚みすべりファーストモ
ードの機械結合係数が大きく、かつ厚みすべりスローモ
ードの機械結合係数が小さい面を選択し、またリチウム
ナイオベートのウェハにおける振動素子の形成において
は、振動素子を例えばストリップ型とし、その矩形断面
を振動変化と直角になるよう選択した。
ｉＮｂ０３）単結晶を用い、このＬｉＮｂ０３単結晶か
らのウェハ切出しにおいては、厚みすべりファーストモ
ードの機械結合係数が大きく、かつ厚みすべりスローモ
ードの機械結合係数が小さい面を選択し、またリチウム
ナイオベートのウェハにおける振動素子の形成において
は、振動素子を例えばストリップ型とし、その矩形断面
を振動変化と直角になるよう選択した。
第３図は第２図に示すＬｉＮｂＯ３単結晶１１における
Ｘ軸のまわりの回転角θ （ｃｌｅｇ）に対する機械結
合係数ｋ（以下単に結合係数と記す）の依存性を示す線
図で、同図において、縦軸は結合係数ｋ、横軸は回転角
θを表し、また曲線Ｉは厚み縦モードにおける結合係数
、曲線■は厚みずベリスローモードにおける結合係数、
曲線■は厚みすべりファーストモードにおける結合係数
それぞれの角度依存性を示す。これらの曲線が示す結合
係数の変化から厚みすべりファーストモードの結合係数
が大きく厚みすべりスローモードのそれが小さい角度θ
は、矢印すおよびＣで示す３５度と１６５度付近である
。
Ｘ軸のまわりの回転角θ （ｃｌｅｇ）に対する機械結
合係数ｋ（以下単に結合係数と記す）の依存性を示す線
図で、同図において、縦軸は結合係数ｋ、横軸は回転角
θを表し、また曲線Ｉは厚み縦モードにおける結合係数
、曲線■は厚みずベリスローモードにおける結合係数、
曲線■は厚みすべりファーストモードにおける結合係数
それぞれの角度依存性を示す。これらの曲線が示す結合
係数の変化から厚みすべりファーストモードの結合係数
が大きく厚みすべりスローモードのそれが小さい角度θ
は、矢印すおよびＣで示す３５度と１６５度付近である
。
上記２つの角度のうちウェハ切出し角度としては、結合
係数ｋが大きく、かつ第４図に矢印ｄで示す如く変位方
向Φ（ｄｅｇ ）が小さく、ウェハ切出し面と平行に振
動波が進む１６５°とする。
係数ｋが大きく、かつ第４図に矢印ｄで示す如く変位方
向Φ（ｄｅｇ ）が小さく、ウェハ切出し面と平行に振
動波が進む１６５°とする。
かかるウェハ切出しによって厚み縦モードおよび厚みす
べりスローモードの振動をおさえられたウェハが得られ
る。またウェハ切出し角度θは、変位方向のθ−１６５
°付近の角度依存性から±５度の範囲で選択しても本発
明の効果を損なうものではない。
べりスローモードの振動をおさえられたウェハが得られ
る。またウェハ切出し角度θは、変位方向のθ−１６５
°付近の角度依存性から±５度の範囲で選択しても本発
明の効果を損なうものではない。
なお上記θ＝３５°の場合は、この角度での変位方向θ
は約−１，５度であるため振動波は切出し面と平行に進
まないので切出し角度としない。
は約−１，５度であるため振動波は切出し面と平行に進
まないので切出し角度としない。
第５図は切出し角度１６５度で切り出したウェハにおけ
る振動波の進行方向を考察するために本願の発明者によ
って得られた直列抵抗Ｒｓ（Ω）のＸ軸に対する角度依
存性を示す線図で、同図において縦軸は直列抵抗Ｒｓ、
横軸はＸ軸に対する回転角度φ（ｄｅｇ ）を表し、直
列抵抗Ｒｓはφ−９０°で最小となる。従って第６図に
示す如く、振動波は切出し角度１６５°で切り出された
ウェハ１２において矢印ｅで示すＸ軸と直角な方向（φ
＝９０’）に進むことになり、圧電素子１３の長手方向
が矢印ｅの方向と同じになるよう素子を形成する。
る振動波の進行方向を考察するために本願の発明者によ
って得られた直列抵抗Ｒｓ（Ω）のＸ軸に対する角度依
存性を示す線図で、同図において縦軸は直列抵抗Ｒｓ、
横軸はＸ軸に対する回転角度φ（ｄｅｇ ）を表し、直
列抵抗Ｒｓはφ−９０°で最小となる。従って第６図に
示す如く、振動波は切出し角度１６５°で切り出された
ウェハ１２において矢印ｅで示すＸ軸と直角な方向（φ
＝９０’）に進むことになり、圧電素子１３の長手方向
が矢印ｅの方向と同じになるよう素子を形成する。
第７図はかくして形成された例えばストリップ型圧電振
動素子１３の主要構成を示す斜視図で、同図において１
４はＬｉＮｂ０３単結晶の圧電体素板、１５は対向電極
を示す。
動素子１３の主要構成を示す斜視図で、同図において１
４はＬｉＮｂ０３単結晶の圧電体素板、１５は対向電極
を示す。
かかる圧電素子１３における振動は同図に曲線ｆで模式
的に示す如（、素子１３の中央幅方向（矢印ｅに直角な
方向）全面において強い同等の振動モードとなり、素板
１４の両端に向かうにつれて弱くなる。かくして素Ｆｉ
１４の小型化が可能となる。
的に示す如（、素子１３の中央幅方向（矢印ｅに直角な
方向）全面において強い同等の振動モードとなり、素板
１４の両端に向かうにつれて弱くなる。かくして素Ｆｉ
１４の小型化が可能となる。
第８図は第６図において振動素子１３の長手方向をφ−
９０°方向とした場合の上記ストリップ型圧電振動素子
の共振特性（アドミッタンス）を示す線図で、同図にお
いて横軸は印加交流の周波数（Ｍｌｌｚ ） 、縦軸は
共振強度（ｄＢ）を表す。同図を参照すると、一つの強
い共振ピークのみが周波数４．４ ＭＨｚ （４近に見
出され、厚みすべりファーストモード以外の不要波によ
るスプリアスが現れない高特性の共振が得られる。
９０°方向とした場合の上記ストリップ型圧電振動素子
の共振特性（アドミッタンス）を示す線図で、同図にお
いて横軸は印加交流の周波数（Ｍｌｌｚ ） 、縦軸は
共振強度（ｄＢ）を表す。同図を参照すると、一つの強
い共振ピークのみが周波数４．４ ＭＨｚ （４近に見
出され、厚みすべりファーストモード以外の不要波によ
るスプリアスが現れない高特性の共振が得られる。
第９図はストリップ型振動素子の長手方向をＸ軸と８５
度（φ−８５°）をなす方向としてウェハより切り出し
た素子の共振特性を示す図で、同図において符号りで示
す小さなスプリアスが観測されるが、第８図と同様の高
特性の共振が得られる。
度（φ−８５°）をなす方向としてウェハより切り出し
た素子の共振特性を示す図で、同図において符号りで示
す小さなスプリアスが観測されるが、第８図と同様の高
特性の共振が得られる。
また第１０図は第９図の場合とは反対に角度ψを９０度
から５度増加してφ−９５゛として切り出した振動素子
の共振特性で、上記の場合と同様に高特性の共振が得ら
れる。
から５度増加してφ−９５゛として切り出した振動素子
の共振特性で、上記の場合と同様に高特性の共振が得ら
れる。
第１１図はψを８０度、また第１２図ばφを１００度と
してウェハより切り出した振動素子の共振特性を示す線
図で、いずれの場合も符号ｉまたばｊで示す不要波によ
るスプリアスが強く現れて共振特性が悪（なっている。
してウェハより切り出した振動素子の共振特性を示す線
図で、いずれの場合も符号ｉまたばｊで示す不要波によ
るスプリアスが強く現れて共振特性が悪（なっている。
かくして振動素子のウェハからの切出しにおいては、当
該素子の長手方向がＸ軸となす角度φをφ−９０±５°
とすることにより高い共振特性の振動素子が得られる。
該素子の長手方向がＸ軸となす角度φをφ−９０±５°
とすることにより高い共振特性の振動素子が得られる。
（７）発明の効果
以上詳細に説明した如く本発明によれば、リチウムナイ
オベート単結晶を圧電体とする共振特性の向上した圧電
振動素子が提供され、またこの振動素子はストリップ型
とすることにより小型化が可能であるため、圧電振動素
子の信頼性および機能性向上に効果大である。
オベート単結晶を圧電体とする共振特性の向上した圧電
振動素子が提供され、またこの振動素子はストリップ型
とすることにより小型化が可能であるため、圧電振動素
子の信頼性および機能性向上に効果大である。
第１図は従来の圧電振動素子の斜視図、第２図は本発明
実施例を説明するためのウェハ切出し面を示す図、第３
図はＬｉＮｂＯ３単結晶の機械結合係数の角度依存性を
、また第４図は変位方向の角度依存性を示す図、第５図
は本発明の切出し角度で切り出したウェハにおける直列
抵抗の回転角度依存性を示す図、第６図は上記ウェハに
おける振動素子の切出し方向を説明するための図、第７
図は本発明に係わる圧電素子の斜視図、第８図から第１
２図までは本発明に係わる圧電振動素子の共振特性を示
す図である。 ２− ＬｔＴａｏ ３単結晶圧電素板、３，４．１５一
対向電極、１ｌ−ＬｉＮｂ０３単結晶、１２−ウェハ、
１３−ストリップ型圧電振動素子、１４−−− ＬｉＮ
ｂ０３単結晶圧電素板第 ５［４ ７０８０９０１００７４０ ＵｇＪ帖角ア（ｄｅｇ） 第６図 第７１．１ １４ １ｂ
実施例を説明するためのウェハ切出し面を示す図、第３
図はＬｉＮｂＯ３単結晶の機械結合係数の角度依存性を
、また第４図は変位方向の角度依存性を示す図、第５図
は本発明の切出し角度で切り出したウェハにおける直列
抵抗の回転角度依存性を示す図、第６図は上記ウェハに
おける振動素子の切出し方向を説明するための図、第７
図は本発明に係わる圧電素子の斜視図、第８図から第１
２図までは本発明に係わる圧電振動素子の共振特性を示
す図である。 ２− ＬｔＴａｏ ３単結晶圧電素板、３，４．１５一
対向電極、１ｌ−ＬｉＮｂ０３単結晶、１２−ウェハ、
１３−ストリップ型圧電振動素子、１４−−− ＬｉＮ
ｂ０３単結晶圧電素板第 ５［４ ７０８０９０１００７４０ ＵｇＪ帖角ア（ｄｅｇ） 第６図 第７１．１ １４ １ｂ
Claims (3)
- （１）リチウムナイオベート単結晶を圧電体とする圧電
振動素子にして、圧電体の対向主面を、上記単結晶にお
いて１６５±５度の範囲内の角度の回転Ｙ板の切出し面
とすることを特徴とする圧電振動素子。 - （２）上記圧電振動素子の長平方向を前記回転Ｙ板のＸ
軸に対し９ｏ±５度の範囲内の角度をもつ方向とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電振動素
子。 - （３）前記圧電振動素子をストリップ型とすることを特
徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記載の圧電
振動素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9526583A JPS59221023A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 圧電振動素子 |
| EP84303505A EP0127442B1 (en) | 1983-05-30 | 1984-05-23 | Piezoelectric resonator |
| US06/613,187 US4583019A (en) | 1983-05-30 | 1984-05-23 | Piezoelectric resonator using 165° Y-cut LiNbO3 |
| DE8484303505T DE3484450D1 (de) | 1983-05-30 | 1984-05-23 | Piezoelektrischer resonator. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9526583A JPS59221023A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 圧電振動素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59221023A true JPS59221023A (ja) | 1984-12-12 |
| JPH037162B2 JPH037162B2 (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=14132931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9526583A Granted JPS59221023A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 圧電振動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59221023A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025312A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子 |
-
1983
- 1983-05-30 JP JP9526583A patent/JPS59221023A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025312A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子 |
| JPH0344451B2 (ja) * | 1983-07-22 | 1991-07-08 | Fujitsu Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH037162B2 (ja) | 1991-01-31 |
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