JPS603246B2 - piezoelectric vibrator - Google Patents

piezoelectric vibrator

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JPS603246B2
JPS603246B2 JP4928179A JP4928179A JPS603246B2 JP S603246 B2 JPS603246 B2 JP S603246B2 JP 4928179 A JP4928179 A JP 4928179A JP 4928179 A JP4928179 A JP 4928179A JP S603246 B2 JPS603246 B2 JP S603246B2
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vibration
piezoelectric
piezoelectric vibrator
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electrode
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二郎 井上
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NOTO DENSHI KOGYO KK
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NOTO DENSHI KOGYO KK
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
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    • H03H9/02157Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧電振動子に関し、特に拡がり振動を利用し
た圧電振動子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a piezoelectric vibrator, and particularly to a piezoelectric vibrator that utilizes spreading vibration.

第1図ないし第3図はそれぞれこの発明の背景となる従
来の拡がり振動を利用した角板型振動子の異なる例を示
す図解図である。
FIGS. 1 to 3 are illustrative views showing different examples of conventional square plate type vibrators using spreading vibration, which are the background of the present invention.

このような圧電振動子1は、たとえばPZTのような圧
蚤板1 1の一方主表面に形成された電極12と他方主
表面に形成された電極13を有する。第2図に示す振動
子1は圧電板11の他方主表面に形成される電極14を
部分電極とした例を示す。第3図に示すものは、圧電板
11の他方主表面に形成される電極15をドット電極と
し、16をリング電極としたいわゆる端子型振動子を示
す。これらの圧電振動子の動作原理等についてはすでに
周知のところであり、ここではその説明は省略する。第
4図は従来の拡がり振動を利用した角板型圧亀振動子の
一例として、たとえばAMバンドのラジオ受信機の中間
周波回路に用いた第3図の振動子の周波数特性を示すグ
ラフである。
Such a piezoelectric vibrator 1 has an electrode 12 formed on one main surface of a pressure plate 11 such as PZT, and an electrode 13 formed on the other main surface. The vibrator 1 shown in FIG. 2 shows an example in which the electrode 14 formed on the other main surface of the piezoelectric plate 11 is a partial electrode. What is shown in FIG. 3 is a so-called terminal type vibrator in which the electrode 15 formed on the other main surface of the piezoelectric plate 11 is a dot electrode, and the electrode 16 is a ring electrode. The principles of operation of these piezoelectric vibrators are already well known, and their explanation will be omitted here. FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the vibrator shown in FIG. 3, which is used in an intermediate frequency circuit of an AM band radio receiver, for example, as an example of a conventional square plate type pressure-turtle vibrator that utilizes spreading vibration. .

このグラフからもわかるように、従来のものにおいては
、基本振動周波数の3次高調波あるいは5次高調波など
のスプリアスが非常に大きく、これが問題となっていた
。たとえば3次高調波は第5図に示するうに発生する。
すなわち、圧電板11の拡がり方向に基本振動の3倍の
周波数の定在波がのることにより発生するものである。
そこで、このようなスブリアスを抑圧する方法としては
、蝿極をたとえば第6図に示すように部分燈極12a,
13aとしてそのような定在波がのらないように工夫す
ることが知られている。すなわち、この第6図に示すよ
うに部分電極12a,13aを用いれば、この第S図の
表面電荷分布における斜線部分の表面電荷が打ち消され
て3次高調波の振動が抑圧されるものである。このよう
に部分電極の寸法や形状を適当に変えることによって、
5次高調波や7次高調波あるいは輪郭振動スプリアス等
もそれぞれ抑圧可能である。しかしながら、この方法で
は、対象とする単一のスブリアスのみ(たとえば3次高
調波のみ)が抑圧され、同時に多くのスプリアスを抑圧
することができない。また、他の特性上の要求のために
、このようなスプリアス抑圧のみを考慮した電極配陣を
することができない場合もある。それゆえに、この発明
の主たる目的はすべてのスブリアスに効果のある、改良
された拡がり振動を利用する圧電振動子を提供すること
である。
As can be seen from this graph, in the conventional device, spurious waves such as the third harmonic or the fifth harmonic of the fundamental vibration frequency are extremely large, which has been a problem. For example, third harmonics are generated as shown in FIG.
That is, it is generated when a standing wave with a frequency three times that of the fundamental vibration is placed in the direction in which the piezoelectric plate 11 spreads.
Therefore, as a method of suppressing such spurious noise, the fly poles are replaced with partial light poles 12a, 12a,
13a, it is known to take measures to prevent such standing waves from appearing. In other words, if partial electrodes 12a and 13a are used as shown in FIG. 6, the surface charge in the shaded area in the surface charge distribution in FIG. S is canceled out, and the oscillation of the third harmonic is suppressed. . By appropriately changing the dimensions and shape of the partial electrodes,
It is also possible to suppress fifth-order harmonics, seventh-order harmonics, contour vibration spurious, etc. However, with this method, only a single targeted spurious (for example, only the third harmonic) is suppressed, and many spurious cannot be suppressed at the same time. Furthermore, due to other characteristic requirements, it may not be possible to arrange the electrodes in consideration only of spurious suppression. Therefore, a primary objective of the present invention is to provide an improved piezoelectric vibrator that utilizes spreading vibrations and is effective against all spurious components.

この発明は、要約すれば、圧電振動子の圧電板を菱形と
し、その菱形の2辺のなす角の1つを750から89o
になるように選んだ圧電振動子である。第7図,第8図
および第9図は、それぞこの発明の異なる実施例を平面
的に示す図であり、単に圧電板の圭状を示すものである
To summarize, this invention has a piezoelectric plate of a piezoelectric vibrator having a rhombus shape, and one of the angles formed by the two sides of the rhombus is 750 to 89 degrees.
The piezoelectric vibrator was selected to FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 are plan views showing different embodiments of the present invention, and simply show the shape of the piezoelectric plate.

そして、第7図は第1図に、第8図は第2図に、第9図
は第3図にそれぞれ対応している。この発明では、圧電
板の主表面の形状を従来のような正方形とするのではな
く、菱形にした。そして、その菱形の2辺のなす角の1
つの角度0を75oいし89oに選ぶ。第10図はこの
ような角度8を機軸にとり、縦軸に反共振抵抗と共振抵
抗との比凪をとったグラフである。この第10図の線A
が基本振動の周波数たとえば455kHzを示す。そし
て、線Bがその3次高調波たとえば1.小川zを示し、
線Cがその5次高調波たとえば2.仙Hzを示し、線D
が輪郭振動たとえば650kHzを示し線Eが屈曲振動
たとえば300kHzを示す。この第10図からもわか
るように、圧電板の形状を菱形とし、2辺のなす角の1
つの角度を8をほぼ750から890にすることによっ
て、ほとんどすべてのスプリアス振動に対してそれを効
果的に抑圧し得ることがわかる。第11図はたとえば第
9図の3端子圧函振動子にこの発明を適用した場合の周
波数特性を示し、角度8をたとえば87.5oにとって
いる。この第1図を見れば、従来のもの(第4図)に比
べて、この発明がすべての高調波を効果的に抑圧し得る
ということがわかる。そして、それは輪郭振動について
も同様であり(第10図)、またどのような電極構造(
たとえば第7図,第8図または第9図)であっても、同
等のスプリアス振動の抑圧効果を有するものである。な
お、第10図においてもわかるが、角度0が750以下
のものについてもスプリアス振動の抑圧効果はあるが、
この角度8をあまり小さくすると加工性がわろくなり、
ケースに組込む構造が複雑となる。
7 corresponds to FIG. 1, FIG. 8 corresponds to FIG. 2, and FIG. 9 corresponds to FIG. 3. In this invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is not square as in the prior art, but is rhombic. Then, 1 of the angle formed by the two sides of the rhombus
Select angle 0 from 75o to 89o. FIG. 10 is a graph in which the angle 8 is taken as the axis and the ratio between the anti-resonant resistance and the resonant resistance is taken as the vertical axis. Line A in this figure 10
indicates the fundamental vibration frequency, for example, 455 kHz. Then, line B is the third harmonic, for example 1. Shows Ogawa z,
Line C is its fifth harmonic, for example 2. Indicates Hz, line D
indicates a contour vibration of, for example, 650 kHz, and line E indicates a bending vibration of, for example, 300 kHz. As can be seen from Fig. 10, the shape of the piezoelectric plate is rhombus, and the angle between the two sides is 1
It can be seen that almost all spurious vibrations can be effectively suppressed by setting the angle of 8 to approximately 750 to 890. FIG. 11 shows the frequency characteristics when the present invention is applied to, for example, the three-terminal pressure box vibrator shown in FIG. 9, and the angle 8 is set to, for example, 87.5 degrees. Looking at FIG. 1, it can be seen that the present invention can suppress all harmonics more effectively than the conventional one (FIG. 4). The same is true for contour vibration (Figure 10), and what kind of electrode structure (
For example, FIG. 7, FIG. 8, or FIG. 9) has the same effect of suppressing spurious vibrations. Furthermore, as can be seen in Fig. 10, there is also an effect of suppressing spurious vibrations when the angle 0 is less than 750, but
If this angle 8 is too small, the workability will become poor.
The structure to be incorporated into the case becomes complicated.

それとともに共振分割現象が生じたりして好ましくはな
い。そこで、この発明では角度8を750から890に
選んだ。なお、この発明は共振子や3端子フィルタある
いははしご型フィル夕などに用いることができる。
At the same time, a resonance splitting phenomenon occurs, which is not preferable. Therefore, in this invention, the angle 8 was selected from 750 to 890. Note that the present invention can be used in a resonator, a three-terminal filter, a ladder type filter, and the like.

以上のように、この発明によれば、圧電板の主表面の形
状を菱形とし、その菱形の2辺のなす角の1つの角度a
を750なし、し890に選んだことにより、すべての
高調波に対して効果的にそれを抑圧することができる。
As described above, according to the present invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is rhombus, and one of the angles a formed by the two sides of the rhombus is
By selecting 750 and 890, all harmonics can be effectively suppressed.

なお、このような圧亀坂上に形成する電極構造は実施例
第7図ないし第9図のような形状以外にも、他のどのよ
な形状であってもよいことはもちろんであり、要は圧篭
板の主要面の形状を上述に選ぶことである。従来より、
このような圧電振動子において、その形状を正方形とし
たのは、振動モード点から見て対称でありしかも材質が
均一な方が振動が起き易いという理由による。したがっ
て、この発明のように特に圧鰭板の外形や寸法を変えれ
ば、基本振動やスプリアスにも影響を与えるわけである
が、基本振動についてはいずれにしてもその波長がのり
得る最小の寸法があればよいわけであり、外形や寸法を
変えることによる基本振動への影響はあまりない。これ
に対して、3次高調波や5次高調波などのスプリアス振
動は基本振動に比べて当然波長が短くなり、形状や寸法
を変えたことの影響は基本振動に対してよりも強く現わ
れる。そして、その基本振動とスプリアス振動とのバラ
ンスの上で最適の外形寸法を選ぶのがこの発明の特徴で
ある。
It should be noted that the electrode structure formed on the pressure slope may have any other shape other than the shapes shown in FIGS. 7 to 9 of the embodiment, and the point is that The shape of the main surface of the indentation plate is selected as described above. Traditionally,
The reason why such a piezoelectric vibrator has a square shape is that vibration occurs more easily when the piezoelectric vibrator is symmetrical when viewed from the vibration mode point and the material is uniform. Therefore, if the outer shape and dimensions of the pressure fin plate are changed as in this invention, it will also affect the fundamental vibration and spurious, but in any case, for the fundamental vibration, the minimum dimension on which the wavelength can ride is It is fine if there is one, and changing the external shape or dimensions does not have much effect on the fundamental vibration. On the other hand, spurious vibrations such as third-order harmonics and fifth-order harmonics naturally have shorter wavelengths than fundamental vibrations, and the effects of changing the shape and dimensions appear more strongly than on fundamental vibrations. A feature of the present invention is that the optimum external dimensions are selected based on the balance between the basic vibration and the spurious vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第3図はこの発明の背景となる従来の拡が
り振動を利用した角型圧電振動子の異なる例を示す図解
図である。 第4図はたとえば第3図の3端子圧電振動子をAMバン
ドの中間周波回路に用いた場合の周波数特性の一例を示
すグラフである。第5図は3次高調波の例を示す図であ
る。第6図はその3次高調波を抑圧するための一例を示
す図である。第7図ないし第9図は、それぞれこの発明
の異なる実施例を示す平面的な図解図である。第10図
は角度8‘こ対する反共振抵抗/共振抵抗の特性を示す
グフである。第11図はたとえば第9図の実施例をAM
ンドの中間周波数回路に用いた場合の周波数特性を示す
グラフである。図において、1は庄電振動子、11′は
圧電板、13′は全面電極、14′は部分電極、15′
はドット電極、16′はリング電極を示す。 髪’図茅2図 釣図 穿く図 孝5図 *図 髪7図 孝8図 髪?図 敦o図 孝〃図
1 to 3 are illustrative views showing different examples of conventional square piezoelectric vibrators using spreading vibration, which are the background of the present invention. FIG. 4 is a graph showing an example of frequency characteristics when the three-terminal piezoelectric vibrator shown in FIG. 3 is used in an AM band intermediate frequency circuit. FIG. 5 is a diagram showing an example of third harmonics. FIG. 6 is a diagram showing an example for suppressing the third harmonic. 7 to 9 are planar illustrative views showing different embodiments of the present invention, respectively. FIG. 10 is a graph showing the characteristics of antiresonance resistance/resonance resistance at an angle of 8'. For example, FIG. 11 shows the embodiment of FIG.
12 is a graph showing frequency characteristics when used in an intermediate frequency circuit of a semiconductor. In the figure, 1 is a Shoelectric vibrator, 11' is a piezoelectric plate, 13' is a full-surface electrode, 14' is a partial electrode, and 15' is a piezoelectric plate.
indicates a dot electrode, and 16' indicates a ring electrode. Hair' figure, 2 figures, fishing figure, 5 figures, 7 figures, 8 figures? Illustration of Atsun o Zuko

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 その主表面の形状が菱形をなす圧電板の拡がり振動
を利用した圧電振動子であつて、前記菱形の2辺のなす
角の1つの角度が75°ないし89°であることを特徴
とする、圧電振動子。
1 A piezoelectric vibrator that utilizes the spreading vibration of a piezoelectric plate whose main surface has a rhombic shape, characterized in that one of the angles formed by the two sides of the rhombus is 75° to 89°. , piezoelectric vibrator.
JP4928179A 1979-04-20 1979-04-20 piezoelectric vibrator Expired JPS603246B2 (en)

Priority Applications (3)

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JP4928179A JPS603246B2 (en) 1979-04-20 1979-04-20 piezoelectric vibrator
US06/140,848 US4348609A (en) 1979-04-20 1980-04-16 Piezoelectric vibrator with spurious mode suppression
DE3014865A DE3014865C2 (en) 1979-04-20 1980-04-17 Piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

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JPS55143815A JPS55143815A (en) 1980-11-10
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