RU2099858C1 - Radio-frequency piezoelectric element - Google Patents

Radio-frequency piezoelectric element Download PDF

Info

Publication number
RU2099858C1
RU2099858C1 RU9595119522A RU95119522A RU2099858C1 RU 2099858 C1 RU2099858 C1 RU 2099858C1 RU 9595119522 A RU9595119522 A RU 9595119522A RU 95119522 A RU95119522 A RU 95119522A RU 2099858 C1 RU2099858 C1 RU 2099858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piezoelectric element
gap
frequency
piezoelectric
radio
Prior art date
Application number
RU9595119522A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95119522A (en
Inventor
О.Е. Мартыненко
С.И. Дзыба
Д.И. Каландадзе
Original Assignee
Научно-производственное предприятие "ДЕКО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное предприятие "ДЕКО" filed Critical Научно-производственное предприятие "ДЕКО"
Priority to RU9595119522A priority Critical patent/RU2099858C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU95119522A publication Critical patent/RU95119522A/en
Publication of RU2099858C1 publication Critical patent/RU2099858C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: piezoelectronics, applicable in production of piezoelectric elements for RF piezoelectric resonators and monolithic filters. SUBSTANCE: RF piezoelectric element of the back-type mesa- structure is made of a single-crystal wafer in the form of a thinned central part with a thicker shoulder surrounding it; the shoulder is made with a rupture, whose width makes up 20 to 400 thickness of the thinned part of the piezoelectric element. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области пьезоэлектроники и может быть использовано при производстве пьезоэлементов для высокочастотных пьезорезонаторов и монолитных фильтров. The invention relates to the field of piezoelectronics and can be used in the manufacture of piezoelectric elements for high-frequency piezoresonators and monolithic filters.

Известны высокочастотные пьезорезонаторы с пьезоэлементами в виде обратной мезаструктуры, представляющие собой монолитную структуру, центральная колеблющаяся часть которой намного тоньше окружающего ее буртика. Такая конструкция (см. например, пат. Франции N 2666705, кл. H 03 H 9/17, 9/25), 1992, позволяет выполнить пьезоэлемент толщиной до 1 мкм и повысить частоту до 1,5 ГГц. Частотная характеристика описанного пьезоэлемента имеет ряд паразитных всплесков и сопротивление такого пьезоэлемента составляет порядка нескольких десятков ом. Known high-frequency piezoresonators with piezoelectric elements in the form of an inverse mesastructure, which are a monolithic structure, the central oscillating part of which is much thinner than the surrounding flange. This design (see, for example, Pat. France N 2666705, class H 03 H 9/17, 9/25), 1992, allows you to perform a piezoelectric element with a thickness of up to 1 μm and increase the frequency to 1.5 GHz. The frequency response of the described piezoelectric element has a number of spurious bursts and the resistance of such a piezoelectric element is of the order of several tens of ohms.

Улучшить частотную характеристику пьезоэлементов типа обратной мезаструктуры удается при помощи конструкции, описанной в пат. ЕПВ N 0468051 кл. H 03 H 9/19), 1992. Благодаря изменению формы пьезоэлемента удается снизить паразитные колебания, но они все равно оказывают влияние на частотную характеристику, т.к. и в этом случае пьезоэлемент зажат со всех сторон по всему периметру. Improve the frequency response of piezoelectric elements such as inverse mesastructure is possible using the design described in US Pat. EPO N 0468051 cl. H 03 H 9/19), 1992. Due to the change in the shape of the piezoelectric element, spurious oscillations can be reduced, but they still affect the frequency response, because and in this case, the piezoelectric element is clamped on all sides around the entire perimeter.

Задача предлагаемого изобретения заключается в улучшении моночастотности характеристики колебаний пьезоэлемента и уменьшении его динамического сопротивления. The task of the invention is to improve the monofrequency characteristics of the oscillations of the piezoelectric element and reduce its dynamic resistance.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в высокочастотном пьезоэлементе типа обратной мезаструктуры, изготовленном из монокристаллической пластины в виде утонченной центральной части с более толстым окружающим ее буртиком, буртик выполнен с разрывом, ширина которого составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. The solution of this problem is achieved by the fact that in a high-frequency piezoelectric element of the inverse mesostructure type made of a single-crystal plate in the form of a refined central part with a thicker collar surrounding it, the collar is made with a gap, the width of which is from 20 to 400 thicknesses of the refined part of the piezoelectric element.

На чертежах на фиг. 1 4 представлено несколько вариантов исполнения предлагаемого пьезоэлемента. На фиг. 1 показан пьезоэлемент круглой формы с отсеченным сегментом, у которого разрыв буртика имеет переменную ширину. На фиг. 2 представлен пьезоэлемент круглой формы, у которого буртик имеет разрыв постоянной ширины. На фиг. 3 изображен пьезоэлемент прямоугольной формы с разрывом буртика постоянной ширины. На фиг. 4 представлен прямоугольный пьезоэлемент, у которого ширина разрыва буртика совпадает с шириной одной из сторон пьезоэлемента. In the drawings of FIG. 1 4 presents several versions of the proposed piezoelectric element. In FIG. 1 shows a piezoelectric element of a circular shape with a cut off segment, in which the rim gap has a variable width. In FIG. 2 shows a piezoelectric element of a round shape in which the bead has a gap of constant width. In FIG. 3 shows a piezoelectric element of a rectangular shape with a gap of a shoulder of constant width. In FIG. 4 shows a rectangular piezoelectric element, in which the width of the rupture of the shoulder coincides with the width of one of the sides of the piezoelectric element.

Предлагаемое устройство содержит (см. фиг.1) пьезоэлемент, состоящий из круглой кристаллической пластины, имеющей утонченную часть 1 и буртик 2, содержащий разрыв 3, ширина которого составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. Аналогично утонченная часть пьезоэлемента и буртик с разрывом показаны на фиг.2, 3 и 4. The proposed device contains (see figure 1) a piezoelectric element consisting of a round crystalline plate having a thinned part 1 and a shoulder 2 containing a gap 3, the width of which is from 20 to 400 thicknesses of the thinned part of the piezoelectric element. Similarly, the refined part of the piezoelectric element and the flange with a gap shown in figure 2, 3 and 4.

Наличие разрыва на буртике, окружающем активную часть пьезоэлемента, способствует существенному освобождению центральной колеблющейся части пьезоэлемента, что приводит к значительному уменьшению паразитных колебаний и улучшению амплитудно-частотной характеристики пьезоэлемента. При этом ширина разрыва буртика составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. При разрыве менее 20 толщин влияние разрыва на частотную характеристику незначительно, а при разрыве более 400 толщин тонченной части пьезоэлемента конструкция становится механически непрочной, что приводит к значительным деформациям и поломкам пьезоэлемента в процессе его монтажа в кристаллодержатель. The presence of a gap on the flange surrounding the active part of the piezoelectric element contributes to a significant release of the central oscillating part of the piezoelectric element, which leads to a significant reduction in spurious oscillations and an improvement in the amplitude-frequency characteristic of the piezoelectric element. Moreover, the width of the rim gap is from 20 to 400 thicknesses of the refined part of the piezoelectric element. With a gap of less than 20 thicknesses, the effect of the gap on the frequency response is insignificant, and with a gap of more than 400 thicknesses of the thinned part of the piezoelectric element, the structure becomes mechanically unstable, which leads to significant deformations and breakdowns of the piezoelectric element during its installation in the crystal holder.

Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения на возбуждающие электроды пьезоэлемента /на чертеже не показаны/ в утонченной части кристаллической пластины, расположенной между возбуждающими электродами, возникают колебания. При совпадении частоты возбуждающего переменного напряжения с собственной частотой толщинно-сдвиговых колебаний утонченной части пластины наступает резонанс конструкции, при этом проводимость устройства резко возрастает. The device operates as follows. When applying an alternating voltage to the exciting electrodes of the piezoelectric element / not shown / in the refined part of the crystal plate located between the exciting electrodes, oscillations occur. When the frequency of the exciting alternating voltage coincides with the natural frequency of the thickness-shear vibrations of the thinned part of the plate, a resonance of the structure occurs, while the conductivity of the device increases sharply.

Наличие разрыва в буртике снижает жесткость конструкции и способствует возникновению более активных колебаний рабочей частоты. Кроме того, отсутствие деформаций пластины, вызванных напряжениями, возникающими при замкнутом буртике, значительно уменьшает число вероятных побочных колебаний пластины и способствует уменьшению динамического сопротивления пьезоэлемента, а также существенно уменьшает возникновение двойников в утонченной части пластины, что позволяет уменьшить потери от двойникования не менее, чем на 80% The presence of a gap in the shoulder reduces the rigidity of the structure and contributes to the appearance of more active oscillations of the operating frequency. In addition, the absence of plate deformations caused by stresses arising during a closed flange significantly reduces the number of possible side vibrations of the plate and contributes to a decrease in the dynamic resistance of the piezoelectric element, as well as significantly reduces the occurrence of twins in the thinned part of the plate, which reduces twinning losses by no less than 80%

Claims (1)

Высокочастотный пьезоэлемент типа обратной мезаструктуры, изготовленный из монокристаллической пластины в виде утонченной центральной части с более толстым окружающим ее буртиком, отличающийся тем, что буртик выполнен с разрывом, ширина которого составляет 20 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. A high-frequency piezoelectric element of the inverse mesastructure type made of a single-crystal plate in the form of a refined central part with a thicker collar surrounding it, characterized in that the collar is made with a gap whose width is 20,400 thicknesses of the refined part of the piezoelectric element.
RU9595119522A 1995-11-10 1995-11-10 Radio-frequency piezoelectric element RU2099858C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595119522A RU2099858C1 (en) 1995-11-10 1995-11-10 Radio-frequency piezoelectric element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595119522A RU2099858C1 (en) 1995-11-10 1995-11-10 Radio-frequency piezoelectric element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95119522A RU95119522A (en) 1997-12-20
RU2099858C1 true RU2099858C1 (en) 1997-12-20

Family

ID=20173910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9595119522A RU2099858C1 (en) 1995-11-10 1995-11-10 Radio-frequency piezoelectric element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099858C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095698A1 (en) * 2003-04-24 2004-11-04 Andrei Nikolaevich Matsak High-frequency piezoelectric element
RU196148U1 (en) * 2019-11-20 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью НПП «МЕТЕОР-КУРС» HIGH FREQUENCY Piezoelectric element in the form of inverse mesostructure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EP, патент, 0468051, кл. H 03 H 9/19, 1992. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095698A1 (en) * 2003-04-24 2004-11-04 Andrei Nikolaevich Matsak High-frequency piezoelectric element
RU196148U1 (en) * 2019-11-20 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью НПП «МЕТЕОР-КУРС» HIGH FREQUENCY Piezoelectric element in the form of inverse mesostructure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8456257B1 (en) Bulk acoustic wave devices and method for spurious mode suppression
US6476536B1 (en) Method of tuning BAW resonators
US6788170B1 (en) Resonator structure having a dampening material and a filter having such a resonator structure
JP4520415B2 (en) Piezoelectric thin film resonator and manufacturing method thereof
US20050168105A1 (en) Electronic component, manufacturing method for the same, and filter, duplexer, and electronic communication apparatus using the same
EP0483358B1 (en) Ultra thin quartz crystal filter element of multiple mode
US4329666A (en) Two-pole monolithic crystal filter
US5578974A (en) Piezoelectric filter with a curved electrode
RU2099858C1 (en) Radio-frequency piezoelectric element
JPH0955635A (en) Method for slitting piezoelectric devices
JPH11340775A (en) Piezoelectric oscillator
US3898489A (en) Piezoelectric resonators including mass loading to attenuate spurious modes
WO1996009655A1 (en) Piezoelectric resonator with an attenuated spurious response
US3365591A (en) Piezoelectric resonator
US3297968A (en) Piezoelectric ceramic transformer
GB1449797A (en) Process for manufacturing piezoelectric resonators and resonators resulting from such process
WO1991012662A1 (en) Structure of ultra-thin sheet piezoresonator
US3763530A (en) Method of manufacturing piezoelectric resonators for controlling the coupling coefficient thereof
US4710731A (en) Planar type thickness shear mode quartz oscillator
US4326142A (en) Piezoelectric resonators
JP3783288B2 (en) Ultrathin plate piezoelectric vibrator
US4006437A (en) Frequency filter
JP2600146B2 (en) Surface acoustic wave resonator
JP3965681B2 (en) Piezoelectric vibration filter and frequency adjusting method thereof
JPH06224678A (en) Frequency adjusting method for multistage connection type surface acoustic wave filter