JPH08242138A - 圧電共振部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １ＭＨｚ以上の周波数領域において好適に用
いることができ、エネルギー閉じ込め効率を効果的に高
め得る構造を備えた新規な振動モードを利用した圧電共
振子部品を得る。 【構成】 基板４２上に振動する部分の振動を妨げない
ための空間Ｓを介して圧電共振子４３を固定し、金属キ
ャップ４４を基板４２に固定してなるチップ型圧電共振
部品であって、溝４７ａ，４７ｂで含まれている圧電振
動部が、矩形板状の形状を有し、該矩形面の短辺の長さ
をａ、長辺の長さをｂ、圧電振動部を構成している材料
のポアソン比をσとしたときに、比ｂ／ａが特定の範囲
内とされており、それによって圧電横効果を利用した２
ｎ次（ただし、ｎは整数）の屈曲モードの振動を励振さ
せう得るように構成されている、チップ型圧電共振部
品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な振動モードを利
用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のすべりモードを利用した
エネルギー閉じ込め型の圧電共振子を示す斜視図であ
る。圧電共振子１は、矩形板状の圧電セラミック板２を
有する。圧電セラミック板２は、一方端面２ａから他方
端面２ｂ側に向かって分極処理されている（分極方向を
矢印Ｐで示す。）。圧電セラミック板２の上面２ｃ上に
は共振電極３が、下面２ｄ上には共振電極４が形成され
ている。

【０００３】共振電極３は、端面２ｂ側から中央に向か
って延ばされている。共振電極４は、端面２ａから中央
に向かって延ばされている。共振電極３，４は、圧電セ
ラミック板２の中央領域において、圧電セラミック板２
を介して表裏対向するように重なり合わされている。

【０００４】圧電共振子１では、共振電極３，４から交
流電圧を印加することにより、共振電極３，４が重なり
合っている領域、すなわち共振部がすべりモードで励振
される。この場合、振動のエネルギーは、共振電極３，
４が重なり合っている共振部に閉じ込められ、端面２
ａ，２ｂ側にはあまり漏洩しない。

【０００５】すなわち、圧電共振子１は、すべりモード
を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子である。
従って、端面２ａ，２ｂ近傍において機械的に保持する
ことにより、ケース材や回路基板等に固定することがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】エネルギー閉じ込め型
の圧電共振子１では、振動のエネルギーは共振部に良好
に閉じ込められることが必要である。さもないと、端面
２ａ，２ｂ側の部分において機械的に保持した場合に振
動が阻害され、所望の共振特性を得ることができない。

【０００７】圧電共振子１において、振動エネルギーを
良好に閉じ込めるには、素子の長さＬを長くする必要が
ある。また、圧電共振子１の共振周波数は、共振部の厚
み、すなわち素子の厚みｔに依存する。例えば、共振周
波数が４ＭＨｚの圧電共振子１を得ようとした場合、厚
みｔは０．３ｍｍ程度となり、２ＭＨｚの圧電共振子１
を得ようとした場合には厚みｔは０．６ｍｍとなる。

【０００８】ところが、振動エネルギーを共振部に確実
に閉じ込めるには、厚みｔが大きくなるにつれ、素子の
長さＬを長くしなければならない。例えば、４ＭＨｚの
ときには、厚みｔは０．３ｍｍであるが、この場合共振
エネルギーを共振部に確実に閉じ込めるには、長さＬを
５ｍｍ程度としなければならず、また２ＭＨｚの場合に
は厚みｔは０．６ｍｍとなるが、この場合には長さＬを
１０ｍｍ程度まで長くしなければならなかった。

【０００９】その結果、すべりモードを利用したエネル
ギー閉じ込め型の圧電共振子１では、素子の長さ寸法Ｌ
が大きくならざるを得なかった。本発明の目的は、１Ｍ
Ｈｚ以上の周波数領域において好適に用いることがで
き、エネルギー閉じ込め効率を効果的に高め得る構造を
備えた新規な振動モードを利用した圧電共振部品を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を達成するためになされたものであり、対向する一
対の矩形の面と、一対の矩形の面を結ぶ４つの側面とを
有する圧電振動部と、前記圧電振動部の前記一対の矩形
面上に形成された第１，第２の共振電極とを備え、前記
矩形面の短辺の長さをａ、長辺の長さをｂ、圧電振動部
を構成する材料のポアソン比をσとしたときに、比ｂ／
ａが、

【００１１】

【数２】

【００１２】を満たす値を中心として±１０％の範囲内
とされており、圧電横効果を利用して２ｎ次（但し、ｎ
は整数）の屈曲モードの振動を励振させるように構成さ
れている、圧電共振子と；前記圧電共振子が実装されて
おり、かつ前記圧電共振子の第１，第２の共振電極に電
気的に接続される第１，第２の引出し電極を有する基板
と；前記基板に実装された前記圧電共振子を囲撓するよ
うに、前記基板に取り付けられたキャップとを備えるこ
とを特徴とする、圧電共振部品である。

【００１３】本発明で用いられる上記圧電共振子は、一
対の矩形面を有する圧電振動部の形状を上記特定の範囲
とし、圧電横効果を利用して２ｎ次の屈曲振動モードを
励振させる圧電共振子であり、このような圧電共振子
は、本願発明者により初めて見いだされたものである。

【００１４】上記圧電共振子は上記特定の形状を有する
ので、第１，第２の共振電極に交流電圧を印加すること
により、後述の実施例から明らかなように、２ｎ次の屈
曲振動モードが励振される。この場合、振動のノード部
は、圧電振動部の側面のうち、上記矩形面の短辺に沿う
側面の一端と、矩形面の中心とに表れる。また、後述の
実施例から明らかなように、上記短辺に沿う側面の一端
側部分に連結部を連結して機械的に保持しても、振動が
連結部にほとんど漏洩してこない。従って、上記側面の
一方端部分を保持することにより、圧電共振子内に振動
エネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

【００１５】なお、上記比ｂ／ａを、式（１）を満たす
値を中心として±１０％の範囲内とする必要があるの
は、後述の実施例から明らかなように、上記範囲外では
圧電横効果を利用した２ｎ次の屈曲振動モードを効果的
に励振することができず、従って圧電共振子を側面を利
用して保持した場合振動エネルギーを効果的に閉じ込め
得ないからである。なお、上記比ｂ／ａの範囲は、本願
発明者により実験的に確かめられたものである。

【００１６】上記圧電共振子では、好ましくは、上記圧
電振動部の側面のうち、矩形面の短辺に沿う側面の一端
側に連結された連結部がさらに備えられる。この場合、
上記圧電横効果を利用した２ｎ次の屈曲振動が、圧電振
動部に効果的に閉じ込められるため、連結部を利用して
圧電共振子を保持することができる。

【００１７】また、本発明のより限定的な局面では、上
記圧電振動部の矩形面の短辺に沿う第１の側面と、上記
第１の側面と対向する第２の側面とに、それぞれ、第
１，第２の連結部が連結される。第１の連結部は、第１
の側面の一端側部分に連結され、第２の連結部は、第１
の連結部分が連結されている部分と対角線方向において
反対側となるように、第２の側面の一端側の部分に連結
される。このように、第１，第２の連結部を用いて圧電
振動部を保持した場合には、圧電振動部がその両側で保
持されるため、より安定な特性の圧電共振子を得ること
ができる。

【００１８】さらに、上記連結部が備えられた圧電共振
子では、好ましくは、連結部の外側に保持部が連結され
る。この保持部は、好ましくは、連結部より大きな面積
を有するように構成され、それによって保持部を利用す
ることにより圧電共振子を外部に対してより安定に固定
することができる。

【００１９】また、より好ましくは、上記保持部には、
引出し電極が形成され、該引出し電極は共振電極と電気
的に接続される。すなわち、保持部に設けられた引出し
電極を利用して、外部との電気的接続を容易とすること
ができる。より好ましくは、上記引出し電極は、保持部
の外周縁に至るように構成され、それによって圧電共振
子の外周縁において外部との電気的接続を果たすことが
できる。

【００２０】また、上記第１，第２の連結部が連結され
ている構造においては、上記第１，第２の共振電極は、
第１，第２の連結部が連結されていない側の一対のコー
ナー部を結ぶ対角線に沿うように圧電振動部の矩形面上
に形成され、それによって圧電横効果を利用した２ｎ次
の屈曲振動が効果的に励振される。

【００２１】また、上記振動を効果的に励振するために
は、第１，第２の共振電極は、第１，第２の連結部が連
結されている部分近傍において、それぞれ、上記矩形面
上に形成されていてもよい。

【００２２】本発明の圧電共振部品の構造 本発明は、上記特定の圧電共振子を用いた圧電共振部品
であり、該圧電共振子は第１，第２の引出し電極を有す
る基板上に実装されている。第１，第２の引出し電極
は、圧電共振子の第１，第２の共振電極に電気的に接続
されている。この圧電共振子を基板に実装するに際し、
基板上に圧電共振子を固定する方法としては、種々の固
定方法を用いることができる。例えば、接着剤や半田な
どの接合剤を用いてもよく、あるいは金属端子などを利
用して圧電共振子と基板とを電気的に接続するととも
に、該圧電共振子を基板に固定してもよい。

【００２３】好ましくは、圧電共振子の圧電振動部の振
動を妨げないための空間を、圧電共振子と基板との間に
形成するための空間形成手段がさらに備えられる。この
空間形成手段は基板と、圧電共振子とを接合している接
合剤により構成してもよい。すなわち、接合剤の厚みを
上記空間を形成するのに充分な厚みとすることにより、
空間形成手段を形成してもよい。より好ましくは、上記
接合剤として、導電性接着剤や半田などの導電性接合剤
が用いられる。導電性接合剤を用いた場合には、圧電共
振子の第１，第２の共振電極と、第１，第２の引出し電
極とを電気的に接続するととにも、上記接合剤により圧
電共振子と基板への固定を果たすことができる。

【００２４】また、本発明のより特定的な局面では、第
１，第２の共振電極と、基板上に形成された第１，第２
の引出し電極とが第１，第２の金属端子により電気的に
接続される。この場合、第１，第２の金属端子の一端を
基板に、他端側を圧電共振子に接合することにより、圧
電共振子の基板への固定を果たすことも可能となる。

【００２５】さらに、第１，第２の金属端子が、上記空
間形成手段をも構成するように、基板側に接合された部
分から圧電共振子側にある程度の長さを有するように延
ばされていてもよい。

【００２６】本発明においては、上記圧電共振子が基板
上に実装された状態で、該圧電共振子を囲撓するよう
に、基板にキャップが取り付けられている。このキャッ
プとしては、外部からの物理的ショックに対して圧電共
振子を保護するための適宜の剛性を有する材料により構
成することができる。例えば、金属や合成樹脂などによ
り上記キャップを構成することができる。好ましくは、
金属によりキャップを構成することにより、圧電共振子
を外部のノイズからシールドすることができる。

【００２７】また、キャップの基板への取り付けは、半
田や接着剤などの適宜の接合剤を用いて行うことができ
る。なお、上記基板としては、圧電共振子を支持し得る
限り適宜の材料から基板を用いることができ、特に限定
されるものではない。このような基板材料としては、例
えばアルミナなどの絶縁性セラミックスもしくは合成樹
脂等を例示することができる。

【００２８】また、上記圧電共振子の圧電振動部を構成
する材料としては、従来より周知の適宜の圧電材料、例
えば圧電セラミックスや圧電多結晶を用いることができ
る。上記圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸
ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような圧電効果を発
揮し得る材料を例示することができ、また、上記圧電多
結晶としては、ＬｉＴａＯ₃ 、ＬｉＮｂＯ₃ または水晶
などを例示することができる。いずれにしても、上記式
（１）を満たす値を中心として比ｂ／ａが±１０％の範
囲内となるように構成し得る、適宜の圧電材料を用いて
上記特定の圧電共振子を構成することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の圧電共振部品では、圧電共振子
の圧電振動部が、上記比ｂ／ａが、式（１）を満たす値
を中心として±１０％の範囲内とされている形状を有す
る。従って、一対の矩形面上に形成された第１，第２の
共振電極から交流電圧を印加することにより、圧電横効
果を利用した２ｎ次の屈曲振動モードが強く励振され
る。この２ｎ次の屈曲振動モードの振動のノード点は、
圧電振動部の側面のうち、上記矩形面の短辺に沿う側面
の一端と、上記矩形面の中心とに存在する。従って、例
えば圧電振動部の矩形面の短辺に沿う側面の一方端近傍
を基板に固定することにより、圧電共振子を基板上に実
装することができ、その場合、基板側に振動エネルギー
がほとんど漏洩しない。また、圧電振動部の矩形面の短
辺に沿う側面の一方端に連結部を連結した構造とした場
合には、該連結部に振動エネルギーがほとんど漏洩しな
い。従って、連結部のまでの部分に、振動エネルギーを
効果的に閉じ込めるため、連結部より外側の部分におい
て基板上に固定し、所望通りの共振特性を得ることがで
きる。

【００３０】上記２ｎ次の屈曲振動モードは、１ＭＨｚ
以上周波数領域で用いるのに適した振動モードであり、
従って、本発明によれば、エネルギー閉じ込め効率に優
れた、１ＭＨｚ以上の周波数体で用い得る新規な圧電共
振部品を提供し得る。

【００３１】しかも、本発明の圧電共振部品では、基板
上に圧電共振子を上記接合剤などを用いて実装し、キャ
ップを基板に取り付けるだけで構成される。従って、ば
ね端子などの複雑な支持構造を必要としない。さらに、
従来のすべりモードを利用したエネルギー閉じ込め型圧
電共振子のように、振動部分と支持部分との間の距離を
大きくする必要がないため、圧電共振部品の小型化を促
進することが可能となる。

【００３２】また、基板と圧電共振子との間に空間形成
手段により圧電振動部の振動を妨げないための空間を形
成した構造では、圧電振動部の振動が基板に圧電共振子
を実装したことにより妨げられないため、所望通りの共
振特性を確実に得ることができる。

【００３３】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ実施例を説明
することにより、本発明を明らかにする。

【００３４】本発明で用いられる圧電共振子の振動モー
ドの説明 本発明は、上述したように、本発明者により見い出され
た新しい振動モードを利用した圧電共振子を有する圧電
共振部品である。この新たに見い出された振動モード
を、図２〜図６を参照して説明する。

【００３５】今、図２に示すように、矩形の圧電板１１
の両主面の全面に電極１２，１３を形成したモデルを考
える。圧電板１１は、矩形の平面形状を有する。すなわ
ち、上面及び下面が矩形の平面形状を有する。また、圧
電板１１は、厚み方向に、すなわち矢印Ｐ方向に一様に
分極処理されている。

【００３６】上記圧電板１１を、電極１２，１３から交
流電圧を印加することにより振動させた場合の屈曲振動
の２次高調波を有限要素法により解析すると、圧電板１
１の平面形状がある範囲において、図３に示す振動モー
ドが励振されることがわかった。なお、図３は、有限要
素法により解析された振動モードを示し、元の形状が線
Ａで示されており、ここでは、Ｂで示す変位状態と、Ｂ
で示す変位状態とは逆の変位状態との間で振動が繰り返
される。

【００３７】上記屈曲モードの２次高調波の振動が励振
される圧電板１１を、一対の短辺に沿う一対の側面の各
一端側において保持した場合、図４に示すように、振動
エネルギーが閉じ込められることが確かめられた。すな
わち、図４に有限要素法により解析した変位分布を示す
ように、圧電板１１の短辺側の側面１１ａの一端側に連
結部１２を連結する。また、他方の短辺側に沿う側面１
１ｂの一端に連結部１３を連結する。この場合、連結部
１２と連結部１３とは、圧電板１１の上面の１つの対角
線の両端に連結されている。

【００３８】図４から明らかなように、上記連結部１
２，１３を連結し、該連結部１２，１３により圧電板１
１を保持した場合、変位状態Ｃでは、連結部１２，１３
よりも外側の部分に変位が伝搬しないことがわかる。言
い換えれば、連結部１２，１３を、上記位置に連結する
ことにより、圧電板１１の屈曲モードの２次高調波の振
動を連結部１２，１３までの部分に閉じ込め得ることが
わかる。

【００３９】図４に示した変位状態Ｃにおける電荷分布
を調べたところ、図５に示す結果が得られた。すなわ
ち、圧電板１１の上面において、＋極性の領域が、図示
の仮想線Ｄに沿う方向に延び、この仮想線Ｄは、１つの
対角線に略沿うように延びている。また、他方の対角線
側のコーナー部分近傍に、−極性の電位の強い部分が表
れる。

【００４０】従って、上記連結部１２，１３を連結し
て、図４に示した変位Ｃと、その逆の変位状態との間で
振動する振動を強く励振させるには、図５に示した電荷
分布に応じて共振電極を形成すればよいと考えられる。
このような知見のもとに、後述の第１及び第２の圧電共
振子が考えられた。

【００４１】上記のように、矩形の圧電板１１に連結部
１２，１３を連結し、両面の電極から電圧を印加して励
振させた場合に、屈曲モードの２次高調波が強く励振さ
れ、該振動のエネルギーが連結図１２，１３までに閉じ
込められ得る。このような効果は、圧電板１１の寸法が
特定の範囲にある場合にのみ得られれることがわかっ
た。

【００４２】すなわち、本願発明者は、種々の寸法の圧
電板１１を用いて、図４に示した変位状態Ｃと、逆の変
位状態との間で繰り返す振動を励振させたところ、圧電
板１１の矩形面の長辺の長さをｂ、短辺の長さをａと
し、圧電板１１を構成する材料のポアソン比をσとする
と、上述した式（１）を満たす値のときに上記振動が強
く励振され、かつ第１，第２の連結部１２，１３までの
部分に振動エネルギーが効果的に閉じ込められ得ること
がわかった。すなわち、比ｂ／ａを種々変更し、かつ種
々の圧電材料を用いて、図４に示したように有限要素法
により変位状態を解析した。その結果、上記屈曲モード
の２次高調波を効果的に連結部１２，１３までに閉じ込
めるには、比ｂ／ａと、圧電板１１を構成する材料のポ
アソン比σとが、図６（ａ）に示す関係を満たせばよい
ことが確かめられた。この図６（ａ）の結果から、比ｂ
／ａが、

【００４３】

【数３】

【００４４】となるように、上記短辺の長さａ及び長辺
の長さｂを選択すればよいことがわかる。さらに、上記
比ｂ／ａが（０．３σ＋１．４８）の整数倍の場合に
も、上記と同様に、振動エネルギーが閉じ込められるこ
とを見い出した。

【００４５】また、本願発明者は、あるポアソン比σの
圧電材料として、ポアソン比σ＝０．３のチタン酸ジル
コン酸鉛からなる圧電板を用いて、式（１）のｎを、
０．８５〜１．１まで変化させ、図４に示す変位量の最
も小さな点Ｐの変位量に対する変位量の最も大きな点Ｑ
における変位量の比、すなわち相対変位（％）を測定し
た。結果を図６（ｂ）に示す。

【００４６】図６（ｂ）から明らかなように、ｎの値が
０．９〜１．１の範囲であれば、上記相対変位は１０％
以下であることがわかる。他方、相対変位が１０％以下
の場合には、共振子を構成する場合に実質的に問題のな
いことがわかっている。従って、式（１）を満たす値か
ら±１０％の範囲内であれば、圧電振動部に振動エネル
ギーを効果的に閉じ込めることができる。

【００４７】上記のように、短辺の長さがａ、長辺の長
さｂ、圧電板を構成する材料のポアソン比がσの圧電振
動部において、上記比ｂ／ａを式（１）を満たす値から
±１０％の範囲内とすることにより、エネルギー閉じ込
め効率に優れた圧電共振子を提供し得ることがわかっ
た。なお、上記屈曲モードの２次高調波の振動は、圧電
板１１に連結部１２，１３を連結しない場合には、振動
のノードは、矩形面の中央と両短辺に沿う側面の中央に
存在することが確かめられた。

【００４８】本発明で用いられる圧電共振子の一例 図７は、上記圧電共振子の一例を示す平面図であり、図
８は、圧電板を透かして下面側の電極形状を示した模式
的平面図である。

【００４９】圧電共振子２１は、矩形の圧電板２２と連
結部２３，２４と、保持部２５，２６とを有する。圧電
板２２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミッ
クスのような圧電材料により構成されており、圧電セラ
ミックスの場合には、厚み方向に一様に分極処理されて
いる。圧電板２２は、矩形の平面形状を有し、短辺に沿
う第１の側面２２ａの一端側に第１の連結部２３が連結
されており、短辺に沿う第２の側面２２ｂの一端に第２
の連結部２４が連結されている。また、連結部２３，２
４の外側には、連結部２３，２４よりも面積の大きな保
持部２５，２６が連結されている。

【００５０】圧電共振子２１では、上記圧電板２２、第
１，第２の連結部２３，２４及び第１，第２の保持部２
５，２６は、一枚の圧電板を用意し、該圧電板に溝２
７，２８を形成することにより構成されている。すなわ
ち、圧電板２２、第１，第２の連結部２３，２４及び保
持部２５，２６は、同一材料により一体的に構成されて
いる。もっとも、圧電板２２、第１，第２の連結部２
３，２４及び第１，第２の保持部２５，２６はそれぞれ
別の部材で構成されていてもよく、接着剤等により接合
されて一体化されてもよい。

【００５１】圧電板２２は、矩形の平面形状を有し、そ
の矩形面の長辺の長さをｂ、短辺の長さをａとしたとき
に、比ｂ／ａは、上述した式（１）を満たす値を中心と
して±１０％の範囲内とされている。

【００５２】圧電板２２の上面には、第１の共振電極２
８が形成されており、下面には、第１の共振電極２８と
圧電板２２を介して対向するように第２の共振電極２９
が形成されている。第１，第２の共振電極２８，２９
は、図５に示した＋の極性の領域にほぼ合致するように
形成されている。すなわち、第１，第２の共振電極２
８，２９は、図５に示した仮想線Ｄに沿う方向に、すな
わち一方の対角線に略沿う方向に延ばされている。

【００５３】第２の保持部２６上には引出し電極３０
が、第１の保持部２５の下面には引出し電極３１が形成
されている。第１の共振電極２８は、接続導電部３２を
介して引出し電極３０に電気的に接続されており、他
方、第２の共振電極２９は、接続導電部３３を介して引
出し電極３１に電気的に接続されている。

【００５４】圧電共振子２１では、引出し電極３０，３
１から交流電圧を印加することにより、第１，第２の共
振電極２８，２９間に交流電圧が印加され、それによっ
て上述した屈曲モードの２次高調波の振動が強く励振さ
れる。

【００５５】この場合、圧電板２２の長辺と短辺の長さ
の比ｂ／ａが、上述した式（１）を満たす値を中心とし
て±１０％の範囲内とされているため、連結部２３，２
４までの部分に振動が効果的に閉じ込められる。従っ
て、保持部２５，２６を利用して機械的に保持したとし
ても、共振特性の劣化が生じ難い。言い換えれば、連結
部２３，２４までの部分に振動エネルギーが効果的に閉
じ込められたエネルギー閉じ込め型の圧電共振子２１が
提供される。

【００５６】第１の実施例 図９及び図１０は、本発明の第１の実施例に係る圧電共
振部品を説明するための分解斜視図及び外観を示す斜視
図である。

【００５７】本実施例のチップ型圧電共振部品４１は、
アルミナ等の絶縁性セラミックスよりなる基板４２上に
上述した圧電共振子２１と同様の構造を有する圧電共振
子４３を実装し、金属キャップ４４を基板４２に固定し
た構造を有する。

【００５８】基板４２は、平面形状が略矩形の形状を有
し、長辺側の両側縁に、切欠４２ａ〜４２ｄを有する。
切欠４２ａと切欠４２ｃとが向かい合うように、切欠４
２ｂに切欠ｄとが向かい合うように形成されている。ま
た、切欠４２ａ，４２ｃを結ぶように、第１の引出し電
極４５が形成されている。同様に、切欠４２ｂと、切欠
４２ｄとを結ぶように第２の引出し電極４６が基板４２
の上面に形成されている。第１，第２の引出し電極４
５，４６は、それぞれ、上述した切欠４２ａ，４２ｃ及
び４２ｂ，４２ｄ内に至るように形成されている。

【００５９】切欠４２ａ〜４２ｄは、本実施例のチップ
型圧電共振部品４１をプリント回路基板等に実装する際
に、引出し電極４５，４６とプリント回路基板上の配線
電極との電気的接続を容易にかつ確実に行うために設け
られている。

【００６０】圧電共振子４３は、図７及び図８に示した
圧電共振子２１と同様に構成されている。すなわち、図
１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧電共振子４３
は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスの
ような圧電材料よりなり、厚み方向に一様に分極処理さ
れた矩形の圧電板４７を用いて構成されている。圧電板
４７には、一方の長辺側の側面から短辺側の側面と平行
に延びる溝４７ａが、他方の長辺側の側面から短辺側の
側面と平行に延びる溝４７ｂが形成されている。溝４７
ａ，４８７ｂで挟まれた圧電板部分が圧電振動部を構成
している。

【００６１】また、溝４７ａ，４７ｂの側方に位置する
圧電板部分がそれぞれ、第１，第２の連結部４８，４９
を構成しており、該連結部４８，４９の外側に第１，第
２の保持部５０，５１が構成されている。圧電板４７の
上面には、圧電振動部の向かい合う対角を結ぶように、
第１の共振電極５２が形成されており、下面には第１の
共振電極５２と圧電板４７を介して容易に対向するよう
に第２の共振電極５３が形成されている。第１の共振電
極５２は、接続導電部５４を介して端子電極５５に電気
的に接続されている。同様に、第２の共振電極５３は、
接続導電部５６を介して保持部５１の下面に形成された
端子電極５７に電気的に接続されている。

【００６２】圧電共振子４３は、接続導電部の位置及び
第１，第２の共振電極の方向において、圧電共振子２１
（図７参照）と異なるが、その他の点については同様で
ある。従って、端子電極５５，５７から交流電圧を印加
することにより、圧電共振子２１と同様に屈曲モードの
２次高調波の振動が強く励振される。

【００６３】しかも、上記振動のノード点は、圧電振動
部の短辺側の側面の一端側に存在する。すなわち、第
１，第２の連結部４８，４９には、上記屈曲モードの振
動エネルギーはほとんど漏洩してこない。

【００６４】他方、圧電共振子４３は、第１，第２の保
持部５０，５１において、導電線接着剤５８，５９によ
り基板４２に固定されている。すなわち、導電性接着剤
５８，５９により端子電極５５の第１の保持部５０の下
面に至る部分及び第２の端子電極５７と、第１，第２の
引出し電極４５，４６とが電気的に接続されるととも
に、圧電共振子４３が基板４２に物理的に固定されてい
る。

【００６５】なお、導電性接着剤５８，５９は、図９に
示されているように、ある程度の厚みを有するように付
与されている。従って、圧電共振子４３の振動部分と、
基板４２の上面との間に矢印Ｓで示す空間が確保されて
いる。よって、圧電振動部の振動が、基板４２の上面に
よって妨げられることがない。

【００６６】なお、本実施例では、導電性接着剤５８，
５９を用いたが、代わりに半田や銀ろう等の接合剤を用
いてもよい。キャップ４４は、ステンレスもしくはアル
ミニムなどの金属材料からなり、上記圧電共振子を囲撓
するように基板４２に固定される。このキャップ４４の
基板４２への固定は、接着剤や半田等を用いて行うこと
ができる。図１０から明らかなように、本実施例のチッ
プ型圧電共振部品４１では、上述したエネルギー閉じ込
め型の圧電共振子４３が基板４２とキャップ４４とから
なるケース内に収納されており、従って圧電共振子４３
に異物が接触したりするおそれがない。よって、プリン
ト回路基板等に実装された後に、所望通りの共振特性を
確実に得ることができる。

【００６７】しかも、キャップ４４が金属よりなるた
め、圧電共振子４３は、外部の電磁ノイズから確実にシ
ールドされ、よって共振特性の劣化も生じ難い。さら
に、基板４２に、上述した切欠４２ａ〜４２ｄが形成さ
れており、該切欠４２ａ〜４２ｄ内に至るように第１，
第２の引出し電極４５，４６が形成されているため、プ
リント回路基板上の配線パターンに容易に面実装するこ
とができる。従って、本実施例によれば、１ＭＨｚ体以
上の周波数体で用いるのに適したエネルギー閉じ込め型
の圧電共振部品を提供することが可能となる。

【００６８】第２の実施例 図１２及び図１３は、本発明の第２の実施例のチップ型
圧電共振部品を説明するための分解斜視図及び外観を示
す斜視図である。

【００６９】第２の実施例のチップ型圧電共振子部品６
１は、基板６２上に圧電共振子６３を実装し、第１の実
施例で用いたのと同様のキャップ４４を基板６２に固定
した構造を有する。

【００７０】基板６２は、第１の実施例の基板４２と同
様の材料で構成されるが、基板６２では、短辺側の一方
の側面に切欠６２ａ，６２ｂが、他方の短辺側の側面に
切欠６２ｃ，６２ｄが形成されている。また、基板６２
の上面には、第１の引出し電極６４が形成されており、
該引出し電極６４は切欠６２ａ内に延びるように形成さ
れている。また、切欠６２ｂ内に延びるように基板６２
の上面にアース電極６５が形成されている。

【００７１】同様に、他方側の短辺側の側面近傍におい
て、基板６２の上面に第２の引出し電極６６とアース電
極６７とが形成されている。第２の引出し電極６６は切
欠６２ｄ内に延びるように形成されており、アース電極
６７は切欠６２ｃ内に延びるように形成されている。

【００７２】圧電共振子６３は、単一モード圧電フィル
タを構成する共振子であり、圧電板６８を用いて構成さ
れている。この圧電板６８は、図７に示した圧電板２２
と同様に構成されている。従って、同一部分について
は、同一の参照番号を付することにより、その説明を省
略する。本実施例では、圧電振動部を構成している中央
の矩形の圧電板部分の上面に、第１の共振電極として、
入力電極６９と出力電極７０とが形成されている。ま
た、下面には、第２の共振電極として、共通共振電極７
１が形成されている。入力電極６９及び出力電極７０
は、図５に示した電荷分布において＋の極性を有する領
域を中心として形成されている。また、共通共振電極７
１は、入力電極６９及び出力電極７０に対して、圧電板
６８を介して表裏対向するように形成されている。

【００７３】入力電極６９は、接続導電部７２を介して
端子電極７３に電気的に接続されている。端子電極７３
は、支持部２６の下面に至るように形成されている。同
様に出力電極７０は接続導電部７４を介して端子電極７
５に接続されている。端子電極７５は、支持部２５の下
面に至るように形成されている。

【００７４】上記圧電共振子６３は、導電性接着剤７
７，７８，７９を用いて基板６２上に固定されている。
導電性接着剤７７は、端子電極７３と第１の引出し電極
６４とを電気的に接続している。また、端子電極７５
は、図示されていない導電性接着剤により第２の引出し
電極６６に電気的に接続されている。さらに、導電性接
着剤７８，７９により、共通共振電極７１に接続された
接続導電部（図示されず）が、アース電極６５，６７に
電気的に接続されている。

【００７５】本実施例においても、圧電板６８に設けら
れた圧電振動部が上述した式（１）を満たす値を中心と
して±１０％の範囲内となるように、圧電振動部の平面
形状が定められている。従って、入力電極６９から入力
を印加した場合、屈曲モードの２次高調波で入力電極６
９と共通共振電極７１とが対向している部分が励振さ
れ、出力が共通共振電極７１と出力電極７０との間で取
り出される。従って、３端子型の単一モード圧電フィル
タとして動作し得る。

【００７６】本実施例においても、第１の実施例と同様
に、上述した導電性接着剤７７〜７９がある程度の厚み
を有し、従って圧電板６８の圧電振動部の圧電基板６２
との間に矢印Ｓで示す空間が形成されている。よって、
圧電板６２により圧電振動部の振動が妨げられないた
め、所望通りのフィルタ特性を実現することができる。

【００７７】また、本実施例においても、切欠６２ａ〜
６２ｄが形成されており、該切欠６２ａ〜６２ｄ内に第
１，第２の引出し電極及び圧電電極が至るように形成さ
れているため、チップ型圧電共振部品として、プリント
回路基板上の配線パターンに容易に接合することができ
る。

【００７８】第３の実施例 図１４及び図１５は、本発明の第３の実施例にかかるチ
ップ型圧電共振部品を説明するための分解斜視図及び斜
視図であり、図１６（ａ）及び（ｂ）は、本実施例で用
いられる圧電共振子の平面図及び下面の電極形状を示す
模式的平面図である。

【００７９】本実施例のチップ型圧電共振部品９１は、
基板９２上に、連結部及び保持部を有しない圧電振動部
のみからなる圧電共振子９３を実装し、金属キャップ４
４により圧電共振子９３を囲撓した構造を有する。

【００８０】金属キャップ４４は、第１の実施例で用い
た金属キャップ４４と同様に構成されており、かつ第１
の実施例の場合と同様にして基板に取り付けられてい
る。基板９２は、平面形状が矩形の絶縁性セラミック
ス、例えばアルミナなどにより構成されており、一方長
辺側の側面に切欠９２ａ，９２ｂが形成されており、他
方長辺側の側面に９２ｃ，９２ｄが形成されている。

【００８１】また、基板９２の上面には、第１，第２の
引出し電極９４，９５が形成されている。第１の引出し
電極９４は、切欠９２ｂ，９２ｄ内に至るように形成さ
れており、第２の引出し電極９５は、切欠９２ａ，９２
ｃ内に至るように形成されている。

【００８２】圧電共振子９３は、平面形状が矩形の圧電
板９６を用いて構成されている。圧電板９６は、例えば
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスよりなり、厚
み方向に分極されており、前述した比ｂ／ａが、式
（１）を満たす値を中心として±１０％の範囲となるよ
うに、比ｂ／ａが定められている。

【００８３】圧電セラミック板９６の上面には、一対の
コーナー部分を結ぶように第１の共振電極９７が形成さ
れている。第１の共振電極９７は接続導電部９８を介し
て端子電極９９に電気的に接続されている。端子電極９
９は、圧電板９６の下面にも至るように形成されてい
る。

【００８４】他方、図１６（ｂ）から明らかなように、
圧電板９６の下面には、第２の共振電極１００が形成さ
れている。第２の共振電極１００は、接続導電部１０１
を介してコーナー部分に形成された端子電極１０２に電
気的に接続されている。

【００８５】上記第１，第２の端子電極９９，１０２
は、それぞれ、導電性接着剤もしくは半田等からなる導
電性接合剤１０３，１０４により第１，第２の引出し電
極９４，９５に電気的に接続されている。導電性接合剤
１０３，１０４は、上記電気的接続を果たすだけでな
く、圧電共振子９６を圧電基板９２に対して固定する機
能をも果たしている。

【００８６】また、導電性接合剤１０３，１０４は、あ
る程度の厚みを有するように付与されており、従って、
圧電基板９６の下面と基板９２の上面との間に所定の厚
みの空間Ｓが確保されている。

【００８７】圧電共振子９３では、上記第１，第２の共
振電極９７，１００間に交流電圧を印加することによ
り、第１の実施例の圧電共振子の圧電振動部と同様に屈
曲モードの２次高調波で共振が生じる。この振動のノー
ド点は、圧電板９６の上面及び下面の中央だけでなく、
短辺側の側面の一端、すなわち共振電極９７，１００が
延ばされているコーナー部分とが異なるコーナー部分近
傍の短辺側側面に存在する。従って、導電性接合剤１０
３，１０４が振動のノード点近傍に位置しているため、
導電性接合剤１０３，１０４により圧電共振子９３を固
定したとしても、上記振動エネルギーが基板９２側にほ
とんど漏洩しない。言い換えれば、導電性接合剤１０
３，１０４により固定したとしても、圧電共振子９６の
共振特性がほとんど阻害されない。

【００８８】よって、本実施例では、第１の実施例で設
けられていた連結部や支持部を設けずとも、エネルギー
閉じ込め型の１ＭＨｚ体で使用し得る小型のチップ型圧
電共振部品を提供することができる。

【００８９】第４の実施例 図１７及び図１８は、本発明の第４の実施例にかかるチ
ップ型圧電共振部品う説明するための分解斜視図及び斜
視図である。本実施例は、圧電共振子９３を、基板９２
上に実装し、金属キャップ４４により囲撓した構造を有
する点において、第３の実施例と同様である。従って、
同一部分については、同一の参照番号を付することによ
り、その説明を省略する。

【００９０】第３の実施例と異なる点は、圧電共振子９
３を基板９２に固定する構造にある。すなわち、本実施
例では、第１，第２の引出し電極９４，９５に、例えば
半田などにより、金属端子１１２，１１３が固定されて
いる。金属端子１１２，１１３は、略Ｐ字状の形状を有
し、先端が上方に延ばされている。

【００９１】他方、圧電共振子９３の端子電極９９に、
上記金属端子１１２の先端側が半田等により接合され
て、端子電極９９と第１の引出し電極９４とが電気的に
接続されている。同様に、金属端子１１３により、第２
の端子電極（図示されず）が、第２の引出し電極９５と
電気的に接続されている。上記金属端子１１２，１１３
は、圧電共振子９３の第１，第２の端子電極、引いては
第１，第２の共振電極と、基板９２上の第１，第２の共
振電極９７，１００とを電気的に接続する機能を果たし
ている。のみならず、金属端子１１２，１１３は、圧電
共振子９３を基板９２に固定するための固定部材として
も機能している。

【００９２】また、金属端子１２，１１３の先端は、基
板１２の上面よりもかなり上方に位置しており、従っ
て、圧電共振子９３の下面と、基板９２の上面との間に
は、前述した各実施例と同様に所定の厚みの空間Ｓが確
保されている。

【００９３】よって、第４の実施例においても、第３の
実施例と同様に、所望通りの共振特性を発揮し得るチッ
プ型圧電共振部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のすべりモードを利用した圧電共振子を示
す斜視図。

【図２】厚み方向に分極処理された圧電板の両面に電極
を形成したモデルを示す斜視図。

【図３】図２に示した圧電板の変位状態を有限要素法に
より解析した状態を示す図。

【図４】図３に示した圧電板に連結部を連結した場合の
変位分布を示す図。

【図５】図４の変位分布に応じた電荷分布状態を示す平
面図。

【図６】（ａ）は、比ｂ／ａとポアソン比との関係を示
す図、（ｂ）は、相対変位とｎとの関係を示す図。

【図７】本発明で用いられる圧電共振子の一例を示す平
面図。

【図８】図７に示した圧電共振子において、圧電板を透
かして下方の電極形状を示す模式的平面図。

【図９】本発明の第１の実施例のチップ型圧電共振部品
を説明するための分解斜視図。

【図１０】第１の実施例のチップ型圧電共振部品の外観
を示す斜視図。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例で用いら
れる圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電
極形状を示す模式的平面図。

【図１２】第２の実施例のチップ型圧電共振部品を説明
するための分解斜視図。

【図１３】第２の実施例のチップ型圧電共振部品の外観
を示す斜視図。

【図１４】第３の実施例のチップ型圧電共振部品を説明
するための分解斜視図。

【図１５】第３の実施例のチップ型圧電共振部品の外観
を示す斜視図。

【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第３の実施
例で用いられる圧電共振子の平面図及び圧電板を透かし
て下方の電極形状を示す模式的平面図。

【図１７】第４の実施例のチップ型圧電共振部品を示す
斜視図。

【図１８】第４の実施例のチップ型圧電共振部品の外観
を示す斜視図。

【符号の説明】

２１…圧電共振子 ２２…圧電板 ２３，２４…連結部 ２５，２６…支持部 ２８，２９…第１，第２の共振電極 ４１…チップ型圧電共振部品 ４２…圧電板 ４３…圧電共振子 ４４…キャップ ４５，４６…第１，第２の引出し電極 ４８，４９…連結部 ５０，５１…保持部 ５２，５３…第１，第２の共振電極 ５５，５７…端子電極 ５８，５９…導電性接着剤 ６１…チップ圧電共振部品 ６２…基板 ６３…圧電共振子 ６４，６６…第１，第２の引出し電極 ６５，６７…圧電電極 ６９…第１の共振電極としての入力電極 ７０…第１の共振電極としての出力電極 ７１…共通共振電極（第２の共振電極） ７７〜７９…導電性接合剤 ９１…チップ型圧電共振部品 ９２…基板 ９３…圧電共振子 ９４，９５…第１，第２の引出し電極 ９６…圧電板 ９７，１００…第１，第２の共振電極 １０３，１０４…導電性接合剤 １１１…チップ型圧電共振部品 １１２，１１３…金属端子

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の矩形の面と、一対の矩形
   の面を結ぶ４つの側面とを有する圧電振動部と、 前記圧電振動部の前記一対の矩形面上に形成された第
   １，第２の共振電極とを備え、 前記矩形面の短辺の長さをａ、長辺の長さをｂ、圧電振
   動部を構成する材料のポアソン比をσとしたときに、比
   ｂ／ａが、 【数１】 を満たす値を中心として±１０％の範囲内とされてお
   り、圧電横効果を利用して２ｎ次（但し、ｎは整数）の
   屈曲モードの振動を励振させるように構成されている、
   圧電共振子と、 前記圧電共振子が実装されており、かつ前記圧電共振子
   の第１，第２の共振電極に電気的に接続される第１，第
   ２の引出し電極を有する基板と、 前記基板に実装された前記圧電共振子を囲撓するよう
   に、前記基板に取り付けられたキャップとを備えること
   を特徴とする、圧電共振部品。
2. 【請求項２】 前記圧電振動部の側面のうち、前記矩形
   面の短辺に沿う側面の一端側に連結された連結部をさら
   に備え、該連結部により保持されるように構成されてい
   る、請求項１に記載の圧電共振部品。
3. 【請求項３】 前記圧電振動部の矩形面の第１の短辺に
   沿う第１の側面の一端側部分に第１の連結部が連結され
   ており、第１の連結部が連結されている部分に対して対
   角線方向において反対側の位置となるように、第２の短
   辺に沿う第２の側面の一端側部分に第２の連結部が連結
   されている、請求項２に記載の圧電共振部品。
4. 【請求項４】 前記連結部に、圧電共振子を機械的に保
   持するための保持部が連結されている、請求項２または
   ３に記載の圧電共振部品。
5. 【請求項５】 前記保持部に引出し電極が形成されてお
   り、該引出し電極が前記第１または第２の共振電極に電
   気的に接続されている、請求項４に記載の圧電共振部
   品。
6. 【請求項６】 前記第１，第２の共振電極が、前記第
   １，第２の連結部が連結されている側のコーナー部を結
   ぶ対角線に略沿うように延びるように、前記圧電振動部
   の矩形面上に形成されている、請求項３に記載の圧電共
   振部品。
7. 【請求項７】 前記第１，第２の共振電極が、前記第
   １，第２の連結部が連結されている部分近傍において、
   それぞれ、前記矩形面上に形成されている、請求項３に
   記載の圧電共振部品。
8. 【請求項８】 前記圧電共振子の振動を妨げないための
   空間を、前記圧電共振子と基板との間に形成するための
   空間形成手段をさらに備える、請求項１〜７のいずれか
   に記載の圧電共振部品。
9. 【請求項９】 前記空間形成手段が、前記基板と、前記
   圧電共振子とを接合している接合剤により構成されてい
   る、請求項８に記載の圧電共振部品。
10. 【請求項１０】 前記接合剤が、導電性接合剤であり、
    該導電性接合剤が前記第１，第２の引出し電極上に付与
    されている、請求項９に記載の圧電共振部品。
11. 【請求項１１】 前記圧電共振子の第１，第２の共振電
    極と、前記基板上に形成された第１，第２の引出し電極
    とを電気的に接続し、かつ圧電共振子を基板に接合する
    ための第１，第２の金属端子をさらに備え、前記第１，
    第２の金属端子が前記空間形成手段を構成するように、
    基板側に接合された部分から圧電共振子側に延ばされて
    いる、請求項８に記載の圧電共振部品。