JPS6038893B2 - 平行電界励振圧電振動子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平行電界励振厚みこり圧電振動子の改良された
構造に関する。

第１図は平行電界励振厚みヒり圧電振動子として周知の
構造例を示す。

斜線を施した側面に電極２，２′を設け、こられ電極間
に電気信号を印加すると圧電体１は板面に平行な電界成
分によって例えば図中矢印で示すような振動変位を持つ
厚みヒり振動で励振される。かかる振動子厚さ寸法の研
磨によって周波数調整を振動子の完成後行なうことがで
き、またスプリアスの少し、良好な共振特性が得られる
等の長所を有する。一方振動子としての静電容量が一般
に小さく高インピーダンス特性を呈することで低周波領
域については圧電材の選択が実際上限定される等の不利
な点も認められる。チタン酸ジルコン酸沿で代表される
ような所謂圧電セラミック材はその高誘電率特性に基づ
いて低周波領域での平行電界励振振動子に適した圧電材
料であり、ＭＨＺ帯への応用に常用されている。

しかし圧電セラミックでは分極工程を必要とし、第１図
の構造については予め板の厚さ方向に分極処理をせねば
ならず、このためセラミック板の表裏面に先ず分極処理
のための分極電極を施し、分極後この分極電極は取除き
、改めて側面に励振用の電極を分極が消極しない低温で
強固に電極付できるような例えば真空蒸着法等の手段で
設ける必要があり、電極付が二段階にわたる面倒さがあ
った。本発明は第一には上記のごとき圧電セラミック材
の導入に附随する電極付の面健さを解決する改良された
平行電界励振振動子の構造に係るが、更に以下説明ごと
〈振動子の支持あるいは端子線の引出しを極めて容易且
つ堅固になし得る構造であって他の圧電材の場合につい
ても充分な効果をもたらす。

即ち第２図に示すように矩形状圧電板３において、その
一対の対向する側面４，４′を裏面５寄りに所定の煩度
をもって額斜させて断面台形状となし、傾斜側面４，４
′が表面６に落す投射影の部分に一致するように表面６
上の両側端部に一対の電極７．７′を設け、上記−対の
電極を励振電極とした構造の平行電界励振圧電振動子で
ある。以下圧電セラミック材を利用した実施例につにて
具体的に本発明の構造の技術的根拠と得られる効果を説
明する。

セラミック板を厚さ方向に分極するため板の表裏両面に
電極が設けられる。電極は真空蒸着によっても、またセ
ラミック材に対し常用されている焼付電極でもよく、こ
の表裏電極を用いてセラミックは厚さ方向に分極処理さ
れる。分極後裏面電極は全面無電極に表面電極「便宜上
表裏の区別は傾斜側面との対応で明白に区別している。
）は裏面に対応する領域は無電極に、傾斜側面が表面に
落す投射影部分は分極時の表面電極が残るように、選択
的に酸エッチング等の手段で電極除去を行ない第２図の
構造の振動子が作られる。これらの工程において電極付
は唯一度で済み従来のように側面に励振用の電極を改め
て設ける必要がない。次に本発明の振動子構造の技術的
根拠を振動特性との関連において説明する。

第３図は各種振動子の断面図で、ａは第２図の本発明振
動子の断面台形形状のもの、ｂはａに対して側面を傾斜
させない振動子、またｃは第１図の従来の構造の振動子
に対応する。第３図ｂの構造になる振動子は従来の第３
図ｃの構造に対して側面にあった励振電極を表面の両側
端部に移したとも解せるが、この振動千構造ではィンハ
ーモニックなスプリアス共振が主共振の近傍に多数観測
され、全く不満足な特性であった。このィンハーモニッ
クスプリアスは電極下のセラミック領域１１の存在によ
ってもたらされている。今図中矢印線の電界分布図より
無電極下のセラミック領域１０を庄電的に活性と考える
と、電極下領域１１が無限小では動作上ｃ図構造と一致
して領域１０内にはィンハーモニックな共振が存在し得
ず良特性であるはずのものが、電極下領域１１の存在に
よって領域１０内にィンハーモニックな共振が存在する
ようになり、電極幅の増大に応じこのィンハーモニック
な共振は次第に強勢になると了解される。従ってこのィ
ンハーモニックなスプリァス共振を抑圧するには電極幅
は充分に挟くすることが考えられるが、電極構造が弱く
なり、また電極面より端子線の引き出しも難点が生じる
。本発明は第３図ｂの構造の振動子の振動特１の観測と
その分析に基づいてなされたもので、第３図ｂの構造に
おいて厚みヒり振動が実質的に電極下領域１１に伝播し
ないように艮０ち無電極下の圧電的に活性な領域１０が
波動の伝播領域であるのに対し電極下領域１１を波動の
減衰領域とし、両領域の端面を実質的に波動の反射面と
して、領域１０の動作を実質的に第３図ｃと同等ならし
めて前記ィンハーモニックスプリアスを抑圧する技術思
想に基づき第３図ａに示すごとく側面４，４′を煩斜さ
せ、しかもこの傾斜側面４，４′と裏面５で作る陵線位
置を表面電極の内縁端位置とほぼ一致させる構造になり
、また実験結果も以上の動作説明の妥当性を立証し、各
種の傾斜側面構造において本発明に係る構造条件を満す
ものほどスプリアス特性に優れていることが認められた
。

第４図は観測された共振特性例で厚さ０．８帆、電極内
縁間間隔４．５側、電極幅１．２５側の例である。なお
特性例サンプルではなお若干の劣勢スプリアスが観測さ
れたので傾斜側面４，４′に吸振材としてェポキシ系樹
脂を薄〈ぬり固め抑圧を計っている。煩斜角度を緩くす
れば特に吸振材を要せずともスプリアスの抑圧に効果が
あるが、同時に振動子外形が次第に大形になるのでいず
れの構造によるかは目的に応じて処置しなければならな
い。以上セラミック材を前提に本発明振動子の構造 ・
と効果を説明したが更に本構造によってもたらされる効
果に支持構造の容易さがあげられる。既に説明したよう
に本線造では電極下領域は振動の減衰領域であって、こ
の減衰領域内にある表面電極に例えば引き出し端子線を
直線半田付等で取付けてもこれによって無電極下の圧電
的な活性領域への影響は僅小で実用上問題にならす、共
振特性の変化は殆んど認められない。このように安定か
つ堅固な端子の引き出しを可能にした点も本構造によっ
てもたらされた効果であって、この支持に関連する効果
はセラミック材のみならず他の圧電結晶に対しても共通
であり、本発明がセラミック材のみに限定されないこと
は当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より周知の平行電界励仮厚み；二り振動子
の構造例で、１は圧電体、２および２′は側面電極で、
矢印はこり振動に伴う変位成分を示す。 第２図は本発明になる平行電界励振振動子で、第１図の
構造に比較し対向する側面が裏面寄りに額斜されていて
、側面にあった電極が表面に移されており、かつ表面電
極７，７′の領域は前記傾斜側面４，４′が表面６に落
す投射影にほぼ一致していることを示す。第３図は各種
振動子の断面図で、図中矢印は電界分布を示し、ａは本
発明振動子で断面台形状であることを示し、側面の額斜
効果を説明するために傾斜のない振動子を向図ｂに示し
、従来の振動子をｃ図に示す。第４図は本発明による振
動子で観測された振動特性例である。オー図 オ２図 才３図 オ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 矩形状圧電板において、その一対の対向する側面を
   裏面寄りに所定の傾度をもつて傾斜させて断面台形状と
   なし、前記傾斜側面が表面に落す投射影の部分に一致す
   るように両側端部に一対の電極を設け、前記一対の電極
   を励振電極としたことを特徴とする平行電界励振圧電振
   動子。