JPS62142410A - 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 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスプリアス応答を抑圧した圧電振動子及びモノ
リシッククリスタルフィルタ（以下ＭＣＦと略す）で代
表される単一圧電素子フィルタの電極構造に関する。

（従来技術） 一般に水晶等の圧電基板を用いた厚みすべり振動を利用
した水晶振動子９例えば第６図（ａｌに示すように水晶
基板１の両面に電極２．２”ｅ配置した水晶振動子音例
にとれば、その振動エネルギは電極２，２′部分に閉じ
込められ、同図（ｂ）に示す１次（基本）モードをはじ
めとして同図（ｃｌ　、　（ｄｌに示す２次、３次・・
・・・・の高次エネルギ閉じ込めモードが励振される。

ここで電極に励起される電荷は変位に比例し、偶数次モ
ードにおいては、電極内に励起される電荷は同図（ｃｌ
より明らかなとおりプラス−マイナスが同量となるため
電極内で相殺され’ｔＪ’Ｌ気的応答気早応答いが、同
図（ｄｌに示した奇数次モ−ト°では相殺されず図中斜
線部が残り電気的応答を呈しスプリアス応答となる。

従来このようなスプリアス応答を抑圧する方法としては
第７図に示す如く、水晶基板１上であって、電極の両群
１の１次振動モードの変位が十分小さくかつ３次振動モ
ードの変位が大きい位置に接着剤等による質量３，３′
を適当量付着させることにより機械的に高次振動モード
の振動を抑圧するいわゆるダンピングが行なわれていた
。また、この手法は水晶振動子のみでなくＭＣＦについ
ても同様に行われていた。

しかしながらこの手法では作業に熟練が必要な上、工程
の繁雑化を伴うのみならずこの質量が主モードにも影響
ケ与え、Ｑの低下を引き起こすという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は上述したような従来の水晶振動子及びＭＣＦの
スプリアス応答の抑圧法の欠点を除去するためになされ
たものであって、工程の増加及びＱの低下全件うことな
くスプリアス応答全抑圧した水晶振動子及びＭＣＦ　２
５供することを目的とする。

（発明の概要） 上述の目的を達成する為本発明では以下の如き構成をと
る。

即ち、水晶素板上に形成された対向電極の横方向又は縦
方向あるいは両者の両外側の一部に微少幅の間隙を設け
ることにより分割し、この内側部分子ｆ：電気的に接続
するよりな゛ｉｔ極構造とする。

（発明の実施例） 以下２本発明を図面に示した実施例に基いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係かろ水晶振動子の一実施例を示す構
造図である。同図に於いて、４は八゛［カット水晶基板
であって、その両面に対向する王′市極５，５′及び副
電極６．６’、７．７’全形成したものである。

このとき主電極と副′市極とを微少間隙を隔てて配置す
ることにより音響的には連続でかつ電気的には分離され
た状態の電極構造とすることができる。

このような電極構造をもつ水晶振動子に於いて各モード
により励起される電荷は第２図に示すとおりであり、奇
数高次モードによって主電極に励起される電荷は同図（
ｄｌに示す如く正負双方が互いに相殺され、スプリアス
応答を抑圧することができる。

即ち、上述したようにエネルギ閉じ込め型水晶振動子に
於けるエネルギは’を極が付着した部分に集中しかつそ
の閉じ込め領域に於ける励振電荷変位は余弦（コサイン
）カーブで表わされるから、前記第１図に示す如く電極
全以下述べるように所定の間隔をもって分割配置すれば
。

主電極に励振される電荷のピーク値が前記電極の分割部
分に位置するようになるから、電気的に独立した主電極
に於ける電荷分布の正負変位が互いに相殺されてスプリ
アス応答を排除することができる。

このときの副１！Ｌ極の幅Ｗの一例を示せば、主電極幅
をＷとするとき　Ｗ″−Ｎ′／６とすれば第２図（ｄｌ
に示すように３次モードに対するスプリアス全除去する
ことができる。

又、このとき、１次モードに関しては元来励起電荷の少
ない部分の電荷っ甘り電荷分布の両端の裾の一部分が欠
落するのみで閉じ込められる全体のエネルギ量にはさし
て影響を及ぼされず単にインピーダンスレベルが若干高
くなるにすぎずＱの低下は伴わないことは容易に理解で
きよう。

以上説明した例右セＡ　Ｔカット水晶板のＺ′軸方向に
本発明に係る電極構造金もつ場合について説明したが、
エネルギー閉じ込めはＸ軸方向に関しても全く同じ現象
？もつから、副電極の分割２ｘ軸方向について行えばＸ
　Ｑｌ＋方向の高次インハーモニックモードに対して同
じようにスプリアス応答を排除することができる。

また第３図に示す如（Ｚ’軸、Ｘ軸方向に副電極を構成
すれば両方の；１１ｊに対する高次インハーモニックモ
ードの応答を同時に抑圧することができ更に効果的であ
る。

また上述した例では副電極の幅Ｗを約１／６Ｗトシて３
次インハーモニックモードのスプリアス応答について説
明を行ったがこの幅Ｗは抑圧すべきインハーモニックモ
ードの次数がＮの場合ｗ　”−Ｗ　／　２　Ｎと選べば
良いことは励起電荷の相殺の観点から明らかであって、
抑圧せんとする次数に応じて前記副Ｗｔ極Ｗの幅を決定
すればよく１以上説明した副電極金膜ける方向、副電極
の幅は仕様に応じて適宜選べばよい。

伺、更に以上の説明は水晶振動子単体について行ったが
、このように構成することによってスプリアス応答を抑
圧した振動子を用いてクリスタルフィルタを構成すれば
、スプリアス特性の良好なフィルタとなることはいうま
でもない。

本発明の考え方は同一圧電基板上に互いに音響的に結合
せしめた複数の水晶振動子全形成した所謂モノリシック
・クリスタル・フィルタ（ＭＣＦ）にも適用可能である
。

第５図は本発明をＭＣＦに適用した実施例を示すもので
、この場合も上述した振動子の場合と同様に高次インハ
ーモニックモードにより励起された電荷を電極内で相殺
することによりスプリアス応答を抑圧できる。

以上動作原理の説明をエネルギ閉じ込め理論および励起
電荷の相殺に基き行ったが、この効果を確認するため実
験を行った。

試料にはＡＴカット水晶素板にＷ＝３．６ｍ入出力電極
間隔１■の入出力電極全形成した従来の電極構造をもつ
ＭＣＦと以上説明したように、主電極のＺ′軸方向の両
端夫々にＷ＝Ｗ／６（即ちｗ　＝　０．６龍）の幅をも
つ副電極を間隙５０μｍｆもって分割したＭＣＦ’とを
用いた。

両ＭＣＦの測定結果を第５図に、従来のＭＣＦ全点線に
て９本発明に係かるＭＣＦｉ実線にて示した。

同図から明らかなように９本発明に係るＭＣＦではｆＯ
＋１００ＫＨ２付近に存在するＺ′軸方向３次インハー
モニックモードによるスプリアス応答は従来のＭＣＦに
比べ著しく抑圧されており９本発明の効果が明確に理解
できよう。

伺、後者は電極面積の減少によりインピーダンスレベル
が高まっているため測定はインピーダンスを高めて行っ
た。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、電極の一部を分割し、電
気的信号を導出する主電極に対するスプリアス励振電荷
が正負互いに相殺されるよう構成したものであるから、
極めて安価かつ簡便にスプリアス応答を抑圧しスプリア
ス特性に優れた水晶振動子及びクリスタルフィルタ或は
モノリシック・クリスタ）ｖ＠フィルタを実現するうえ
で著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係かろ水晶振動子の一例を示す電極構
成図、第２図はその励振状態を説明する図であって（ａ
ｔは水晶振動子の側面図、　（ｂ）（ｃｌ（ｄｌは夫々
基本モード、２次モード及び３次モードの励振状態を示
す図、第３図は本発明に係かろ水晶振動子の変形例を示
す電極構成図、第４図は本発明に係かるＭＣＦの励振状
態を説明する図であって、（ａ）はＭＣＦの側面図、　
（ｂｌ　（ｃｌ　（ｄｌは夫々基本モード、２次モード
及び３次モードの励振状態を示す図、第５図は本発明に
係かるＭＣＦ及び従来のＭＣＦのフィルタ特性を示す図
、第６図は従来の水晶振動子の励振状態を示す図、第７
図は従来のスプリアス抑圧方法を説明する図である。 ４・・・・・・・・・水晶振動子、　　　５．５’・・
・・・・−・・主電極、　　　６．６’、７．７’・・
・・・・・・・副電極。 Ｗ・・・・・・・・・主電極幅、　　Ｗ・・・・・・・
・・副電極幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極の横方向、縦方向あるいは両方向について該電
   極の両外側に該電極から電気的に遊離した所定幅の副電
   極を設け励起電荷を相殺させスプリアス応答を抑圧した
   ことを特徴とするエネルギー閉じ込め型圧電振動子の電
   極構造。 ２、前記圧電振動子がフィルタの構成要素である特許請
   求の範囲１記載の圧電振動子の電極構造。 ３、入出力電極の横方向、縦方向あるいは両方向につい
   て該入出力電極の両外側に該電極から遊離した所定幅の
   副電極を設けたことを特徴とするモノリシック・圧電素
   子フィルタの電極構造。