JPS63234707A - 圧電セラミツク共振子 - 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」 本発明は主として各種マイクロプロセッサのの基準クロ
ック発振源として利用される径方向振動モードを利用す
る圧電セラミック共振子に関するものである。

「従来技術」 従来、この種の圧電セラミック共振子は、第５図に示す
よう円又は多角板（図面は円板）からなる圧電磁器板１
０両主表面に銀の蒸着あるいは焼付等によってそれぞれ
全面を覆う金属化電極面２．２を形成し、厚み方向の分
極軸Ｐを有し、径方向振動の基本波が利用されていた。

「発明が解決しようとする問題点」 上記、基準クロックは最近Ｉ　ＭＨｚ以上の高周波で発
振する圧電共振子が要望されるようになっ九が、元来こ
の種の圧電共振子の共振周波数は小さく、例えば通常使
用される５調φＸ０．４５ｍ１ＩＩＩｔの外径寸法とし
て後で述べる実施例の■によりて製作した第５図の円板
における径方向振動の基本モードは第７図中曲線ＦＭに
示され、その共振周波数は第６図に示されるように６０
０ＫＨｚ付近に生起し、要望されるＩ　ＫＨｚには極め
て遠く離れている。これを高めるには形状寸法を小′さ
くすることによりて目的に達することができるが小型化
には限界がある。

また、この種の圧電セラミック共振子は同じく第６図に
示されるように５００　ＫＨｚ付近の基本波ＦＭを大き
く超える１　０００　ＫＨｚ以上の高調波で共振する高
次（２次及び３次）モードＳＭ及びＴＭが存在するので
これらの利用について注目されるが、これら２次及び８
次モードは共振インピーダンスが小さくて実用できない
。

「問題を解決するための手段」 このような径方向振動を呈する共振子は、第７図に示さ
れるように基本、２次及び８次モードＦＭ、ＳＭ及びＴ
Ｍを呈するので、例えばここで２次モードＳＭで共振さ
せるには周方向（横軸）との交点Ｃを、また３次モード
ＴＭで共振させるには同じく周方向（横軸）との交点Ａ
、Ｂを境にして位相を１８０’異ならせることに着目し
、圧電磁器板の一方の主表面の金属化電極面を上記の点
Ｃ又はＡ、Ｈに相当する部分において環状に絶縁間隔を
設けて分割し、隣り合う電極面を逆方向の分極軸を呈す
るように分極したのち、これらの電極面間を導電ブリッ
ジによって接続することによって成功した。

「実施例」 ■　チタン酸ジルコン酸鉛系化合物からなり、代表的特
性として誘電率７００、電気機械結合係数Ｋｒｍ０．８
を有し、５鴎φＸ０．４５ｍｔの円板状圧電磁器１の両
生表面全面に銀電極面２．２を形成した第５図の従来の
セラミック共撫子は、第６図に示される通り５００　Ｋ
Ｈｚ付近の基本モードＦＭと、これより高い１重１ｍ０
０ＫＨｚ付近と２０００　ＫＨｚ付近にそれぞれ２次及
び８次モードＳＭ、ＴＭが表われるが、いずれも共振イ
ンピーダンスが小さく、この２次及び３次モードは前に
述べた通り実用性が乏しい。

■　前と同じ代表的特性と寸法を具えた圧電磁器の円板
１を用い、一方の主表面を共通電極とする全面の銀電極
２、他方の主表面に第７図の２次モードＳＭの点Ｃに相
当する部位に設けた巾０．５　ｍの環状の絶縁間隔３ｃ
を介して１．８　ｗｓφの中心電極８ａと、これと対向
する側側電極３ｂを形成して中心′電極８＆の部分と外
側電極８ｂを逆方向の分極１８　Ｐｔ　−Ｐｚを呈する
ように分極処理を施したのち、この中心電極３ａと外９
４１を極３ｂとを導電性塗料による巾約１■（絶縁間隔
８Ｃの全周を覆うようにしてもよい）の導電ブリッジ８
ｄＫよりて接続した第１図に示す本発明のセラミック共
振子のインピーダンス特性は、第２図Ａ。

Ｂに示されるように１８００　ＫＨｚ付近の２次モード
ＳＭによって大きく共振すること、及び５００　ＫＨｚ
付近の基本モードＦＭ及び８次モードＴＭが抑制されて
いることが明らかにされた。なお、第２図Ｂは第２図Ａ
の２次モードＳＭにおける共振周波数帯域の拡大とその
位相特性を示している。

■　前■例と同じ圧電磁器の円板１を用い、一方の主表
面を共通電極２、他方の主表面に第７図の８次モードＴ
Ｍの点Ａ及びＢにそれぞれ幅０．５　ｖｍからなる２重
の環状の絶縁間隔８ｃ’、Ｓｃ“を設け、前例に対応す
る中心電極８　ａ、３ａ′と外側電極８　ｂ’の間に中
間電極８ｂ“を形成し、隣シ合う電極の分極軸Ｐｌ＋　
Ｐ２　＋　Ｐ’ｔを逆方向（中心電極と外側電極を同一
方向、中間電極を逆方向）とした上、これら８電極の間
を導電性塗料による巾約１ｆｉの導電ブリッジ８　ｃＩ
　、　８　ｃＩによって接続した第８図に示す本発明の
セラミック共振子は、図示を省略するが２０００　ＫＨ
ｚ付近の８次毫−ドによって大きく共振する前例第２図
に対応する特性が得られた。

■　前各例はいずれも圧電磁器板１の形状を円板として
その径方向振動を利用した場合について説明したが、第
４図に示すように量産性の高い角板状の圧電磁器板１に
対し前０例と同様に製作した共振子の場合でも原理的に
は円板の径方向振動と同様であるため、その２次モード
において共振を生じるが、突験の結果、対角長さと対辺
長さの若干の寸法差に起因すると見られるスプリアスを
生じたので、圧電磁器板１の各コーナを面とＤ４ａ〜４
ｄして多角形状とした処、第２図と同様のインピーダン
ス、位相特性が得られた。

「発明の作用及び効果」 上記の実施例によって明らかにされるように圧電磁器板
の一方の主表面を榎う共通電極面と反対側の主表面に環
状の絶縁間隔を介して対向する中心電極と外側電極、又
はこの両電極間に中間電極を設け、これらの隣り合う各
電極の分極軸が逆方向を呈するように分極した後、各電
極間を導電ブリッジによって接続してなる本発明の圧電
セラミック共振子は、該共振子を小型化することなく、
基本モードを遥かに超える高周波を呈する高次モードを
利用することができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる圧電セラミック共振
子を示し、Ａ図は上面図、Ｂ図はＡ図イーイ線に沿う断
面図、第２図Ａは第１図に示した本発明の圧電セラミッ
ク共振子のインピーダンス特性図、第２図Ｂは同図Ａに
示した２次モードＳＭの共振周波数付近の拡大とその位
相を一緒に表示した特性図、第８図及び第４図はそれぞ
れ本発明の他実雄側にかがるセラミック共振子を示し、
各Ａ図は上面図、各Ｂ図はＡ図のローロ線及びハーバ線
に沿う断面図である。 第５図は従来のセラミック共振子を示し、Ａ図は上面図
、Ｂ図はＡ図二−二線に沿う断面図、第６閣は第５図に
示す従来の共振子のインピーダンス特性図、第７図は周
方向振動を呈する板状共振子の各モードにおける電荷分
布図である。 なお、図中同−付号は同一部分を示す。 １・・・圧電磁器板、２・・・共通電極、８ａ。 ８ａ’・・・中心電極、ａｂ、ａｂ’、ａｂ’・・・外
方の電極、ｓｂ、ｓｂ’・・・外側電極、８ｂ’・・・
中間電極、８　ｃ、　８　ｃ’　、　３　Ｑ’　＠　Ｉ
Ｉ　Ｉｔ絶縁間隔、３ｄ、３ｄ′、３ｄ″・−導電ブリ
ッジ、ＳＭ、ＴＭ・・・径方向振動の高次モー１’、（
ＳＭ・・・２次モード、ＴＭ・・・８次モード）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電磁器板１の一方の主表面を覆う共通電極２と
   反対側の主表面に形成し、互に逆方向の分極軸を呈する
   極性の中心電極３ａ、３ａ′と該中心電極を絶縁間隔３
   ｃ、３ｃ′、３ｃ″を介して囲繞する外方の電極とを接
   続する導電ブリッジ３ｄ、３ｄ′、３ｄ″を設けたこと
   を特徴とする周方向振動の高次モードＳＭ、ＴＭを利用
   する圧電セラミック共振子。
2. （２）上記中心電極３ａを囲繞する外方の電極が絶縁間
   隔３ｄを介して形成された外側電極 ３ｂであることを特徴とする周方向振動の二次モードＳ
   Ｍを利用する特許請求の範囲第（１）項記載の圧電セラ
   ミック共振子。
3. （３）上記中心電極３ａ′を囲繞する外方の電極がそれ
   ぞれ絶縁間隔３ｃ′、３ｃ″を介して形成された中間電
   極３ｂ′と、該中間電極を囲繞する外側電極８ｂ′の二
   重をなすことを特徴とする周方向振動の８次モードＴＭ
   を利用する特許請求の範囲第（１）項記載の圧電セラミ
   ック共振子。