JPS6179316A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JPS6179316A JPS6179316A JP20234884A JP20234884A JPS6179316A JP S6179316 A JPS6179316 A JP S6179316A JP 20234884 A JP20234884 A JP 20234884A JP 20234884 A JP20234884 A JP 20234884A JP S6179316 A JPS6179316 A JP S6179316A
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- electrode
- piezo
- piezoelectric
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、圧電振動子に係り、特に、インハーモニック
スプリアスを抑圧するために励振電極の外周にダミーの
外周パターンを形成した圧電振動子に関する。
スプリアスを抑圧するために励振電極の外周にダミーの
外周パターンを形成した圧電振動子に関する。
（従来技術）
一般に厚み振動を利用する圧電振動子は、例えば、第１
０図及び第１１図に示されるように、圧電板５の両表面
に蒸着などにより一対の励振電極ｌａ、ｌａを付設し、
引出し電極（図示なし）により外部発振回路に接続して
発振させ、その周波数を利用するようにしている。そし
て、この圧電振動子によると横軸に周波数、縦軸にレス
ポンスレベルをとると例えば、第１２図に示されるよう
な特性を示すことになる。
０図及び第１１図に示されるように、圧電板５の両表面
に蒸着などにより一対の励振電極ｌａ、ｌａを付設し、
引出し電極（図示なし）により外部発振回路に接続して
発振させ、その周波数を利用するようにしている。そし
て、この圧電振動子によると横軸に周波数、縦軸にレス
ポンスレベルをとると例えば、第１２図に示されるよう
な特性を示すことになる。
（従来技術の問題点）
しかしながら、圧電板上に電極膜を付着させることによ
り電極膜外周端面で厚み振動のあるものは変位分布で横
方向に境界条件を満足Ｓせるインハーモニック振動とよ
ばれる横方向に高次な定在波振動が発生する。電極膜厚
を厚くすればするほどこの作用は大きくなり、いわゆる
スプリアスとして圧電振動子の特性品質を劣化させると
いう問題があった。
り電極膜外周端面で厚み振動のあるものは変位分布で横
方向に境界条件を満足Ｓせるインハーモニック振動とよ
ばれる横方向に高次な定在波振動が発生する。電極膜厚
を厚くすればするほどこの作用は大きくなり、いわゆる
スプリアスとして圧電振動子の特性品質を劣化させると
いう問題があった。
これは電極膜端部で境界条件を不完全な型で示すため、
例えば、第１３図及び第１４図に示されるような奇数次
の変位分布のものにおいて、変位に比例した圧電作用に
よる圧電体表面の正負電荷分布が電極上で打消されず、
差分が残るために生ずる。
例えば、第１３図及び第１４図に示されるような奇数次
の変位分布のものにおいて、変位に比例した圧電作用に
よる圧電体表面の正負電荷分布が電極上で打消されず、
差分が残るために生ずる。
従って、例えば、第１５図に示されるような正と負の電
荷の分布が対称な偶数次のものは電荷が正と負で完全に
電極面上で打消されるためスプリアスとして励振される
ことはない。ここで、次数とは変位または変位に比例し
た圧電体表面の電荷分布の振幅の山の数を表わしており
、一般の習慣にならったものである。
荷の分布が対称な偶数次のものは電荷が正と負で完全に
電極面上で打消されるためスプリアスとして励振される
ことはない。ここで、次数とは変位または変位に比例し
た圧電体表面の電荷分布の振幅の山の数を表わしており
、一般の習慣にならったものである。
また、基本振動の変位に比例した圧電体表面電荷分布は
第１６図のような形で表わされる。ここではＹ軸方向に
変位量の大きさをとっている。第１６図乃至第１９図は
圧電振動子に普通よく見られる各種スプリアスの変位分
布の説明図である。
第１６図のような形で表わされる。ここではＹ軸方向に
変位量の大きさをとっている。第１６図乃至第１９図は
圧電振動子に普通よく見られる各種スプリアスの変位分
布の説明図である。
ここで、ｌａは圧電板上の励振電極を示しており、一般
に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に沿って振幅の山の数で表わし、例え
ば、第１６図においては（１、３。
に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に沿って振幅の山の数で表わし、例え
ば、第１６図においては（１、３。
ｌ）と表わされている。ここで、Ｙはいわゆる厚み方向
のオーバトーンの次数を示し、３は３次を示す。同様に
第１７図、第１８図及び第１９図に（１，３，３）、（
３，３，１）、（３、３、３）が示され、第１６図乃至
第１９図のそれぞれの（ｂ）図は、これらの振動を実際
にＸ線トポグラフでみたときの図を示したものであり、
黒の部分は激しく振動している部分を示している。一般
に３次が最も強勢で次数の増加に従い弱く周波数も離間
していく傾向にあるが、これらの振動がスプリアスとし
て圧電振動子の特性品質を劣化させ問題であることは前
記した通りである。
のオーバトーンの次数を示し、３は３次を示す。同様に
第１７図、第１８図及び第１９図に（１，３，３）、（
３，３，１）、（３、３、３）が示され、第１６図乃至
第１９図のそれぞれの（ｂ）図は、これらの振動を実際
にＸ線トポグラフでみたときの図を示したものであり、
黒の部分は激しく振動している部分を示している。一般
に３次が最も強勢で次数の増加に従い弱く周波数も離間
していく傾向にあるが、これらの振動がスプリアスとし
て圧電振動子の特性品質を劣化させ問題であることは前
記した通りである。
（発明の目的）
本発明は、励磁電極の外周にダミーの外周パターンを形
成することにより、インハーモニックスプリアスを抑圧
して、圧電振動子の特性品質の向Ｉ−を図ることを目的
とする。
成することにより、インハーモニックスプリアスを抑圧
して、圧電振動子の特性品質の向Ｉ−を図ることを目的
とする。
（発明の概要）
本発明は、厚み振動を励振するため圧電板上に対向した
一対の電極膜を圧電板の両面に付着した圧電振動子にお
いて、電極部の両主面表面上で応力自由として示される
固有周波数群のうちで電極の外周端面が境界条件となっ
て示されるインハーモニックモードの定在波振動を励振
電極周辺に独立に密接して間部に配設した膜部の端面で
境界条件となし、かつ、励振電極面上で該インハーモニ
ックの圧電体表面電荷分布が打消されるようにする。
一対の電極膜を圧電板の両面に付着した圧電振動子にお
いて、電極部の両主面表面上で応力自由として示される
固有周波数群のうちで電極の外周端面が境界条件となっ
て示されるインハーモニックモードの定在波振動を励振
電極周辺に独立に密接して間部に配設した膜部の端面で
境界条件となし、かつ、励振電極面上で該インハーモニ
ックの圧電体表面電荷分布が打消されるようにする。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。
。
第１図は本発明に係る圧電振動子の斜視図である。図中
、１ａは一対の励振用電極、２ａ、２ｂはダミーの外周
パターンを形成する膜部、５は圧電板である。
、１ａは一対の励振用電極、２ａ、２ｂはダミーの外周
パターンを形成する膜部、５は圧電板である。
ここで、圧電板５の両表面上には一対の励振用電極１ａ
、ｌａを蒸着などにより付着させ、引出し電極（図示な
し）により外部発振回路から厚み励振できるようになっ
ている。
、ｌａを蒸着などにより付着させ、引出し電極（図示な
し）により外部発振回路から厚み励振できるようになっ
ている。
更に、励振用電極１ａ、ｌａの周辺には励振用電極１ａ
、ｌａと同じ構造で励振用電極１ａ、１ａからは独立し
ており、その電極１ａ、ｌａには接続されていない膜部
２ａ、２ｂをこの励振用電極１ａ、１ａ−１−に表われ
るインハーモニックスプリアスの振動変位の横方向周期
波投入のλ／４より狭い間隔Ｗで励振用電極１ａ、ｌａ
に密接して配設する。
、ｌａと同じ構造で励振用電極１ａ、１ａからは独立し
ており、その電極１ａ、ｌａには接続されていない膜部
２ａ、２ｂをこの励振用電極１ａ、１ａ−１−に表われ
るインハーモニックスプリアスの振動変位の横方向周期
波投入のλ／４より狭い間隔Ｗで励振用電極１ａ、ｌａ
に密接して配設する。
第２図は、第１図におけるＡ−Ａ ’線断面図であり、
この第２図に対応したインハーモニックスプリアス振動
の第３次の変位分布が第３図のように示されている。こ
れらの図を参照しながら、膜部２ａ 、２ｂの幅Ｓ、Ｔ
の設定のしかたについて説明する。
この第２図に対応したインハーモニックスプリアス振動
の第３次の変位分布が第３図のように示されている。こ
れらの図を参照しながら、膜部２ａ 、２ｂの幅Ｓ、Ｔ
の設定のしかたについて説明する。
前記したインハーモニック振動は励振電極１ａ、ｌａの
周辺に配設した幅Ｓの一対の膜部２ａ。
周辺に配設した幅Ｓの一対の膜部２ａ。
２ａの外縁部が境界条件となって存在する。
ところが、電極部において変位分布に比例し示される圧
電作用の電荷分布が、例えば、第３図における斜線部の
ように正負相等しいようにすると結果的にインハーモニ
ックスプリアスは励振されないことになり、所期の目的
を達成することができる。ここで例えば水晶のような異
方性の結晶圧電体において、音波速度が軸方向によって
顕なるため、膜部２ａ、２ｂの幅Ｓ、Ｔは当然異なる値
となるが側面方向に等方質な、例えば厚み方向に分核さ
れたセラミ・ンク圧電体においては同じ値を示すことに
なる。
電作用の電荷分布が、例えば、第３図における斜線部の
ように正負相等しいようにすると結果的にインハーモニ
ックスプリアスは励振されないことになり、所期の目的
を達成することができる。ここで例えば水晶のような異
方性の結晶圧電体において、音波速度が軸方向によって
顕なるため、膜部２ａ、２ｂの幅Ｓ、Ｔは当然異なる値
となるが側面方向に等方質な、例えば厚み方向に分核さ
れたセラミ・ンク圧電体においては同じ値を示すことに
なる。
第４図は励振用電極１ａに引出し電極１ｂを有する角型
の圧電振動子の斜視図、第５図は同様の丸型の圧電振動
子の斜視図であり、前記したように圧電板５トの励振用
電極１ａの外周にはインハーモニックスプリアスを抑圧
するためのダミーの外周パターン２が形成Ｓれる。
の圧電振動子の斜視図、第５図は同様の丸型の圧電振動
子の斜視図であり、前記したように圧電板５トの励振用
電極１ａの外周にはインハーモニックスプリアスを抑圧
するためのダミーの外周パターン２が形成Ｓれる。
第６図乃至第７図は本発明に係る圧電振動子の他の実施
例を示す斜視図及び断面図である。この実施例において
は、ダミーの外周パターンが複数設けられるように構成
される点に特徴がある。即ち、圧電板５−１−の励振用
電極１ａの外周には外周パターン２が形成され、そのパ
ターン２の外周には、更に、外周パターン３が形成され
る。そしてこのように構成することにより、３次以」−
の奇数次の高次インハーモニックスプリアスをも同時に
抑圧するようになすことができる。
例を示す斜視図及び断面図である。この実施例において
は、ダミーの外周パターンが複数設けられるように構成
される点に特徴がある。即ち、圧電板５−１−の励振用
電極１ａの外周には外周パターン２が形成され、そのパ
ターン２の外周には、更に、外周パターン３が形成され
る。そしてこのように構成することにより、３次以」−
の奇数次の高次インハーモニックスプリアスをも同時に
抑圧するようになすことができる。
また、第８図は別の実施例を説明する説明図であり、第
８図（ａ）はその全体の斜視図、第８図（ｂ）は第８図
（ａ）におけるＡ−Ａ ’線の断面図、第８図（ｃ）は
第８図（ａ）を分解した図である。
８図（ａ）はその全体の斜視図、第８図（ｂ）は第８図
（ａ）におけるＡ−Ａ ’線の断面図、第８図（ｃ）は
第８図（ａ）を分解した図である。
これらの図から明らかなように、この実施例においては
、前記した実施例とは励振電極１ａ及びダミーを形成す
る膜部２の形状な顕なったものとしている。つまり、ダ
ミーを形成する膜部２はＬ字形であり、励振電極１ａと
ダミーを形成する膜部２とを全体としてみるときにＡ−
Ａ ’線を中心線として左右対象となる形状にしている
。この実施例によれば、ダミーを形成する膜部２を配設
するのに両生面電極の外周２面ですみ、インハーモニッ
クスプリアスモードの変位分布境界条件をほぼダミーの
外周端に移すことができると共にタミーを形成する膜部
２は各両１三面電極の外周２面で良いから生産が容易で
あり、またマスクも容易に製作することができる。
、前記した実施例とは励振電極１ａ及びダミーを形成す
る膜部２の形状な顕なったものとしている。つまり、ダ
ミーを形成する膜部２はＬ字形であり、励振電極１ａと
ダミーを形成する膜部２とを全体としてみるときにＡ−
Ａ ’線を中心線として左右対象となる形状にしている
。この実施例によれば、ダミーを形成する膜部２を配設
するのに両生面電極の外周２面ですみ、インハーモニッ
クスプリアスモードの変位分布境界条件をほぼダミーの
外周端に移すことができると共にタミーを形成する膜部
２は各両１三面電極の外周２面で良いから生産が容易で
あり、またマスクも容易に製作することができる。
更に、別のもう一つの実施例を第９図を参照しながら説
明する。第９図（ａ）は全体の斜視図、第９図（ｂ）は
Ａ−Ａ’線による断面図、第９図（Ｃ）は第９図（ｂ）
におけるＢ部分の拡大図である。
明する。第９図（ａ）は全体の斜視図、第９図（ｂ）は
Ａ−Ａ’線による断面図、第９図（Ｃ）は第９図（ｂ）
におけるＢ部分の拡大図である。
これらの図から明らかなように、この実施例によれば、
励振電極１ａに密着して電極とは別に絶縁材からなる膜
部２を形成する。そして、この絶縁材による膜部２、つ
まり、絶縁材からなるダミーは励振電極１ａと音響イン
ピーダンスが等しくなるようにする。
励振電極１ａに密着して電極とは別に絶縁材からなる膜
部２を形成する。そして、この絶縁材による膜部２、つ
まり、絶縁材からなるダミーは励振電極１ａと音響イン
ピーダンスが等しくなるようにする。
（発明の効果）
本発明によれば、圧電振動子の励振電極の外周にダミー
の外周パターンを設けるという簡単な構成によって、イ
ンハーモニックスプリアスを効果的に抑制をすることが
できる。この場合、圧電振動子の２軸方向の夫々につい
て考慮されているので２軸に沿った２つのインハーモニ
ックスプリアス定在波の境界条件に対して適切な対策を
とることができる。また、ダミーの外周パターンを複数
にすることにより、３次のみならず、他の高次のインハ
ーモニックスプリアスの抑圧をも同時に行なうことがで
きる。従って、本発明によれば、インハーモニックスプ
リアスに起因する圧電振動子の特性品質の劣化を防ぎ、
信頼性の高い圧電振動子を得ることができる。
の外周パターンを設けるという簡単な構成によって、イ
ンハーモニックスプリアスを効果的に抑制をすることが
できる。この場合、圧電振動子の２軸方向の夫々につい
て考慮されているので２軸に沿った２つのインハーモニ
ックスプリアス定在波の境界条件に対して適切な対策を
とることができる。また、ダミーの外周パターンを複数
にすることにより、３次のみならず、他の高次のインハ
ーモニックスプリアスの抑圧をも同時に行なうことがで
きる。従って、本発明によれば、インハーモニックスプ
リアスに起因する圧電振動子の特性品質の劣化を防ぎ、
信頼性の高い圧電振動子を得ることができる。
ｉ１図は本発明に係る一実施例としての圧電振動子の斜
視図、第２図は第１図のＡ−Ａ ′線断面図、第３図は
インハーモニックスプリアス定在波振動の第３次の変位
に比例した圧電体表面電荷分布の説明図、第４図は角型
の圧電振動子の斜視図、第５図は丸型の圧電振動子の斜
視図、第６図及び第７図は本発明に係る他の実施例とし
ての圧電振動子の斜視図及び断面図、第８図は別の実施
例を説明する説明図、第９図は更にもう一つの別の実施
例を説明する説明図、第１Ｏ図及び第１１図は従来の圧
電振動子の斜視図及び断面図、第１２図は第１０図及び
第１１図における振動子の周波数特性の説明図、第１３
図乃至第１５図は従来の圧電振動子のインハーモニック
スプリアスを説明する説明図、第１６図乃至第１９図が
各種のインハーモニックスプリアスを説明する説明図と
それをＸ線トポグラフでみた実例図である。 ｌａ・・・励振電極、ｌｂ・・・引出電極、２．３・・
・ダミーの外周パターンを形成する膜部、５・・・圧電
板特許出願人 日本電波工業株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實（外１
名） 第１図 第２図 手糸売祁ｊ正書（方式） 昭和６０年 ２月２２日 特許庁長官 志 賀 学 殿 遼１、事件
の表示 昭和５９年 特許願 第２０２３４８号２、発明の名称 圧電振動子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都渋谷区西原１丁目２１番２号４、代理人 住所 〒１０１東京都千代田区神田小川町３−１４６、
補正の対象 図面 第２図 第３図
視図、第２図は第１図のＡ−Ａ ′線断面図、第３図は
インハーモニックスプリアス定在波振動の第３次の変位
に比例した圧電体表面電荷分布の説明図、第４図は角型
の圧電振動子の斜視図、第５図は丸型の圧電振動子の斜
視図、第６図及び第７図は本発明に係る他の実施例とし
ての圧電振動子の斜視図及び断面図、第８図は別の実施
例を説明する説明図、第９図は更にもう一つの別の実施
例を説明する説明図、第１Ｏ図及び第１１図は従来の圧
電振動子の斜視図及び断面図、第１２図は第１０図及び
第１１図における振動子の周波数特性の説明図、第１３
図乃至第１５図は従来の圧電振動子のインハーモニック
スプリアスを説明する説明図、第１６図乃至第１９図が
各種のインハーモニックスプリアスを説明する説明図と
それをＸ線トポグラフでみた実例図である。 ｌａ・・・励振電極、ｌｂ・・・引出電極、２．３・・
・ダミーの外周パターンを形成する膜部、５・・・圧電
板特許出願人 日本電波工業株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實（外１
名） 第１図 第２図 手糸売祁ｊ正書（方式） 昭和６０年 ２月２２日 特許庁長官 志 賀 学 殿 遼１、事件
の表示 昭和５９年 特許願 第２０２３４８号２、発明の名称 圧電振動子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都渋谷区西原１丁目２１番２号４、代理人 住所 〒１０１東京都千代田区神田小川町３−１４６、
補正の対象 図面 第２図 第３図
Claims (1)
- 厚み振動を励振するため圧電板上に対向した一対の電極
膜を圧電板の両面に付着した圧電振動子において、電極
部の両主面表面上で応力自由として示される固有周波数
群のうちで電極の幅方向の外周端面が境界条件となって
示されるインハーモニックモードの定在波振動を励振電
極周辺に独立に密接して同時に配設した膜部の端面で境
界条件となし、かつ、励振電極面上で該インハーモニッ
クモードの圧電体電荷分布が打消されるようにすること
を特徴とする圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20234884A JPS6179316A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20234884A JPS6179316A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 圧電振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179316A true JPS6179316A (ja) | 1986-04-22 |
Family
ID=16456042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20234884A Pending JPS6179316A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179316A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62142410A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Toyo Commun Equip Co Ltd | スプリアス抑圧型圧電振動子及びモノリシツク・圧電素子・フイルタの電極構造 |
| JPH03218111A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-25 | Daishinku Co | オーバートーン発振用圧電振動子 |
| US5939815A (en) * | 1997-07-23 | 1999-08-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Field trapping electrodes |
| JP2005260692A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片、圧電振動子および圧電発振器 |
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| JPS54131894A (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-13 | Citizen Watch Co Ltd | Piezoelectric oscillator |
| JPS5593314A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-15 | Yuji Yanagisawa | Piezoelectric oscillator using auxiliary electrode |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20234884A patent/JPS6179316A/ja active Pending
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