JPS603247B2 - piezoelectric vibrator - Google Patents

piezoelectric vibrator

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JPS603247B2
JPS603247B2 JP4928279A JP4928279A JPS603247B2 JP S603247 B2 JPS603247 B2 JP S603247B2 JP 4928279 A JP4928279 A JP 4928279A JP 4928279 A JP4928279 A JP 4928279A JP S603247 B2 JPS603247 B2 JP S603247B2
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JP
Japan
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vibration
piezoelectric vibrator
ratio
electrode
parallelogram
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JP4928279A
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JPS55143816A (en
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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
    • H03H9/02157Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • 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.

このような圧蚤振動子1は、たとえばPZrのような圧
亀板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、圧函板
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3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昇略する。
第4図は従来の拡がり振動を利用した角板型圧鰭振動子
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 pressure vibrator 1 has an electrode 12 formed on one main surface of a pressure plate 11 such as PZr, 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. The one shown in FIG. 3 is a so-called three-terminal type vibrator in which the electrode 15 formed on the other main surface of the compression box 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 oscillator shown in FIG. 3, which is used in an intermediate frequency circuit of an AM band radio receiver, as an example of a conventional square plate type pressure fin oscillator using 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図に示すように発生する。
すなわち、庄電板11の拡がり方向に基本振動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、このようなスプリアスを抑圧する方法としては、
電極をたとえば第6図に示すように部分電極12a,1
3a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6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プリアスのみ(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置をす
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プ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 the fundamental vibration is placed in the spreading direction of the electric plate 11. Therefore, as a method to suppress such spurious signals,
For example, as shown in FIG.
As 3a, it is known to take measures to prevent such standing waves from appearing. In other words, if the 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. 6 is canceled out, and the oscillation of the third harmonic is suppressed. . By appropriately changing the dimensions and shape of the partial electrodes in this way, 5
Third harmonics, seventh harmonics, contour vibration spurious, etc. can also be suppressed. However, with this method, only a single target spurious (for example, only the third harmonic) is suppressed, and many spurious cannot be suppressed at the same time. Also, for other characteristic requirements,
In some cases, it may not be possible to arrange electrodes that take only spurious suppression into consideration. Therefore, a primary objective of the present invention is to provide an improved spreading vibration piezoelectric vibrator that is effective against all spurs.

この発明は、要約すれば、庄電振動子の圧電板を平行四
辺形とし、その平行四辺形の長辺と短辺の比が0.7か
ら0.斑になり、かつ2辺のなす角のうち1つの角度を
75oから8yになるように選んだ圧電振動子である。
第7図〜第10図は、それぞれこの発明の異なる実施例
を平面的に示す図であり、単に圧蟹板の形状を示すもの
である。
To summarize, this invention uses a piezoelectric plate of a Shoden vibrator as a parallelogram, and the ratio of the long side to the short side of the parallelogram is 0.7 to 0. This is a piezoelectric vibrator that is uneven and one of the angles formed by the two sides is selected to be from 75o to 8y.
FIGS. 7 to 10 are plan views showing different embodiments of the present invention, and simply show the shape of the pressure crab plate.

そして、第7図は第1図に、第8図は第2図に、第9図
および第10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、平行四辺形にした。そして、その平
行四辺形の最辺の長さaと短辺の長さbとの比をb/a
=0.7なし、し0.斑に選ぶ。それとともに、平行四
辺形の2辺のなす角の1つの角度0=75o ないし8
90に選ぶ。第11図はこのような辺比b/aを機軸に
とり、縦軸に反共振抵抗と共振抵抗との比dBをとった
グラフである。
7 corresponds to FIG. 1, FIG. 8 corresponds to FIG. 2, and FIGS. 9 and 10 correspond to FIG. 3. In this invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is not a square as in the conventional case, but a parallelogram. Then, the ratio of the length a of the longest side of the parallelogram to the length b of the short side is b/a
=0.7 None, and 0. Select speckled. At the same time, one of the angles formed by the two sides of the parallelogram is 0 = 75o to 8
Choose 90. FIG. 11 is a graph in which the axis is this side ratio b/a and the vertical axis is the ratio dB between the anti-resonant resistance and the resonant resistance.

この第11図の線Aが基本振動の周波数たとえば45球
Hzを示す。そして、線Bがその3次高調波たとえば1
.2M世を示し、線Cがその5次高調波たとえば2.び
M世を示し、線Dが輪郭振動たとえば650k世を示
し線Eが屈曲振動たとえば300kHbを示す。また、
第12図はこのような角度0を穣軸にとり、縦軸に反共
振抵抗と共振抵抗との比dBをとったグラフである。
Line A in FIG. 11 indicates the frequency of fundamental vibration, for example, 45 Hz. And line B is its third harmonic, for example 1
.. 2M, and line C indicates its fifth harmonic, for example 2. Line D shows contour vibration, for example, 650 kHb, and line E shows bending vibration, for example, 300 kHz. Also,
FIG. 12 is a graph in which the rectangular axis represents such an angle of 0, and the ratio dB between the anti-resonant resistance and the resonant resistance is represented on the vertical axis.

この第12図の線A′が基本振動の周波数たとえば45
水Hzを示す。そして、線B′がその3次高調波たとえ
ば1.2M批を示し、線C′がその5次高調波たとえば
2.のMHzを示し、線D′が輪郭振動たとえば650
k&を示し線Eが屈曲振動たとえば300k比を示す。
これら第11図および第12図からわかるように、圧電
板の主表面の形状を平行四辺形とし、長辺の長さaと短
辺の長さbとの比b/aを0.7から0.斑に選び、か
つ長辺と短辺のなす角の1つの角度oを75oから89
0に選ぶことによって、ほとんどすべてのスブリアス振
動に対してそれを効果的に抑圧し得ることがわかる。
The line A' in FIG. 12 is the frequency of the fundamental vibration, for example, 45
Indicates water Hz. Line B' indicates the third harmonic, for example 1.2M, and line C' indicates the fifth harmonic, for example 2.2M. MHz, and the line D' represents the contour vibration, for example, 650 MHz.
k& and line E indicates bending vibration, for example, a 300k ratio.
As can be seen from these FIGS. 11 and 12, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is a parallelogram, and the ratio b/a of the length a of the long side to the length b of the short side is 0.7. 0. Choose a spot, and one angle o between the long side and the short side is 75o to 89
It can be seen that by selecting 0, almost all spurious vibrations can be effectively suppressed.

第13図はたとえば第9図または第10図の3端子圧電
振動子にこの発明を適用した場合の周波数特性を示し、
辺比b/aをたとえば0.96とし、角度8をたとえば
87.yにとっている。
FIG. 13 shows the frequency characteristics when the present invention is applied to the three-terminal piezoelectric vibrator shown in FIG. 9 or 10, for example.
The side ratio b/a is, for example, 0.96, and the angle 8 is, for example, 87. I'm taking it to y.

この第13図を見れば、従釆のもの(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11図および第12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図もしく
は第10図)であっても、同等のスブリアス振動の抑圧
効果を有するものである。なお、第11図および第12
図においてもわかるが、辺比b/aが0.7以下、角度
750以下のものについてもスブリアス振動の抑圧効果
はあるが、この辺比b/a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。
Looking at FIG. 13, it can be seen that the present invention can suppress all harmonics more effectively than the subordinate one (FIG. 4). The same applies to contour vibrations (Figures 11 and 12), and no matter what electrode structure (for example, Figures 7, 8, 9, or 10), the same This has the effect of suppressing spurious vibrations. Furthermore, Figures 11 and 12
As can be seen in the figure, there is an effect of suppressing spurious vibration even when the side ratio b/a is 0.7 or less and the angle is 750 or less, but if the side ratio b/a is too small, the workability becomes poor and the case The structure to be incorporated into the system 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、この発明では辺比b′aを0.7から0.
弊に、角度0を750から8ぴまでに選んだ。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。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平行四辺形とし、
その最辺と短辺との比を0.7なし、し0.98に選び
、かつ2辺のなす角の1つの角度ひを750ないし89
0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。
At the same time, a resonance splitting phenomenon occurs, which is not preferable. Therefore, in this invention, the side ratio b'a is set from 0.7 to 0.
For me, I chose the angle 0 from 750 to 8 degrees. Note that the present invention can be used in a resonator, a three-terminal filter, a ladder type filter, and the like. As described above, according to the present invention, the shape of the main surface of the piezoelectric plate is a parallelogram,
The ratio of the longest side to the shortest side is 0.7 or 0.98, and the angle between the two sides is between 750 and 89.
By selecting 0, all harmonics can be effectively suppressed.

なお、このような圧電板上に形成する電極構造は実施例
第7図ないし第10図のような形状以外にも、他のどの
ような形状であってもよいことはもちろんであり、要は
圧電板の主表面の形状を上述の形状に選ぶことである。
従来より、このような圧電振動子においては、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という理由による
。したがって、この発明のように特に圧電板の外形や寸
法を変えれば、基本振動やスブ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4・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かくな
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。
Note that it goes without saying that the electrode structure formed on such a piezoelectric plate may have any shape other than the shapes shown in FIGS. 7 to 10 of the embodiment, and the main point is that The main surface of the piezoelectric plate is selected to have the shape described above.
Conventionally, such a piezoelectric vibrator has a square shape because it is symmetrical when viewed from the vibration mode point and is made of a uniform material because it is easier for vibration to occur. Therefore, if the outer shape and dimensions of the piezoelectric plate are changed as in this invention, it will also affect the fundamental vibration and the spurious, but in any case, the fundamental vibration is limited to the maximum 4 dimensions that the wavelength can ride on. It is sufficient if there is
Changing the external shape or dimensions has little effect on the fundamental vibration. On the other hand, spurious vibrations such as 3rd harmonics and 5th harmonics naturally have shorter wavelengths than fundamental vibrations, and the effects of changes in 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釆の拡が
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10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11
図は辺比b/aに対する反共振抵抗/共振抵抗の特性を
示すグラフである。第I2図は角度0に対する反共塚抵
抗/共振抵抗の特性を示すグラフである。第13図はた
とえば第9図もしくは第10図の実施例をAMバンドの
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は圧電振動子、11′は圧函板
、13′は全面電極、14′は部分電極、15′,15
rはドット電極、16′,16″はリング電極を示す。 斜図 孝之図 髪3図 孝ょ図 孝5図 穿く図 菱7図 孝8図 孝?図 髪′o図 髪’’図 強2図 孝′3図
FIGS. 1 to 3 are illustrative diagrams showing different examples of square piezoelectric vibrators that utilize spreading vibration of a slave, which is 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 10 are planar illustrative views showing different embodiments of the present invention, respectively. 11th
The figure is a graph showing the characteristics of antiresonance resistance/resonance resistance with respect to the side ratio b/a. FIG. I2 is a graph showing the characteristics of anti-resonance resistance/resonance resistance for an angle of 0. FIG. 13 is a graph showing frequency characteristics when, for example, the embodiment of FIG. 9 or 10 is used in an AM band intermediate frequency circuit. In the figure, 1 is a piezoelectric vibrator, 11' is an indentation plate, 13' is a full-surface electrode, 14' is a partial electrode, 15', 15
r indicates a dot electrode, and 16' and 16'' indicate a ring electrode. Tuko'3 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 その主表面の形状が平行四辺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って、前記平行四辺形
の長辺の長さと短辺の長さとの比が0.7ないし0.9
8であり、かつ前記平行四辺形の長辺と短辺とのなす角
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 parallelogram shape, and the ratio of the length of the long side to the length of the short side of the parallelogram is 0.7 to 0. .9
8, and one of the angles formed between the long side and the short side of the parallelogram is 75° to 89°.
JP4928279A 1979-04-20 1979-04-20 piezoelectric vibrator Expired JPS603247B2 (en)

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JP4928279A JPS603247B2 (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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