JPH1127083A - 厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚み縦振動モードの高調波を利用した厚み縦
圧電共振子であって、小型化を進めることができ、電気
的容量が大きく、回路基板の浮遊容量の影響を受け難い
厚み縦圧電共振子を提供する。 【解決手段】 ストリップ型の矩形板状の圧電体２と、
圧電体２の両面に形成されており、圧電体２を介して表
裏対向された第１，第２の励振電極３，４と、圧電体内
に配置されており、第１，第２の励振電極３，４と対向
された内部電極６とを備え、第１，第２の励振電極３，
４及び内部電極６が対向している部分が振動部を構成し
ており、圧電体２の長さ方向においては振動部の両側に
振動減衰部が構成されており、圧電体２の幅方向におい
ては振動減衰部が構成されていない、厚み縦圧電共振子
１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の共振子や発
振子等に用いられる圧電共振子及び圧電共振部品に関
し、より詳細には、厚み縦振動モードの高調波を利用し
た厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電共振子は、圧電発振子や圧電フィル
タなどの種々の圧電共振部品に用いられており、この種
の圧電共振子としては、使用周波数に応じて種々の圧電
振動モードを利用したものが知られている。

【０００３】特開平１−１１７４０９号公報には、厚み
縦振動モードの２倍波を利用したエネルギー閉じ込め型
圧電共振子が開示されている。この圧電共振子を、図２
０及び図２１を参照して説明する。

【０００４】上記圧電共振子は、図２０に分解斜視図で
示すように、圧電材料よりなるセラミックグリーンシー
ト６１，６２を積層し、一体焼成することにより得られ
ている。セラミックグリーンシート６１上には、中央に
円形の励振電極６３が形成されており、該励振電極６３
は、引き出し電極６４によりセラミックグリーンシート
６１の端縁に引き出されている。また、セラミックグリ
ーンシート６２の上面には、中央に円形の励振電極６５
が形成されており、励振電極６５は引き出し電極６６に
よりセラミックグリーンシート６２の端縁に引き出され
ている。また、セラミックグリーンシート６２の下面に
は、下方に投影して示すように、励振電極６７が形成さ
れており、励振電極６７は引き出し電極６８によりセラ
ミックグリーンシート６２の端縁に引き出されている。

【０００５】上記セラミックグリーンシート６１，６２
を積層し、厚み方向に加圧した後焼成することにより、
焼結体を得、該焼結体を分極処理することにより、図２
１により圧電共振子７０が得られる。圧電共振子７０で
は、圧電体層７１，７２が図示の矢印方向に、すなわち
焼結体が厚み方向に一様に分極処理されている。

【０００６】駆動に際しては、励振電極６３，６７を共
通接続し、励振電極６３，６７と、励振電極６５との間
で交流電圧を印加することにより、圧電共振子７０を共
振させることができる。この場合、振動エネルギーは、
励振電極６３，６５，６７が重なり合っている領域、す
なわち共振部Ａに閉じ込められる。

【０００７】従来の厚み縦振動モードの高調波を利用し
た圧電共振子７０は、上記のようにエネルギー閉じ込め
型圧電共振子として構成されており、従って、共振部Ａ
の周囲に振動を減衰させるための振動減衰部を必要とし
ていた。すなわち、共振部の面積に比べて大きな振動減
衰部を必要としていた。従って、圧電共振子７０では小
型化を進めることが困難であった。

【０００８】他方、特開平２−２３５４２２号公報に
は、共振部の周囲に余分な圧電基板部分をあまり必要と
しない、ストリップ型の圧電セラミックスを用いたエネ
ルギー閉じ込め型圧電共振子が開示されている。

【０００９】ここでは、図２２に示すように、細長い圧
電基板８１の上面に励振電極８２ａが、下面に励振電極
８２ｂが形成されている。励振電極８２ａ，８２ｂは、
それぞれ、圧電基板８１の一対の長辺に至るように、す
なわち全幅に至るように形成されており、かつ圧電基板
８１の長さ方向中央において表裏対向されて共振部を構
成している。また、これらの励振電極８２ａ，８２ｂ
は、それぞれ、圧電基板８１の長さ方向端部８１ａ，８
１ｂに至るように延ばされている。

【００１０】圧電共振子８０では、厚み縦振動モードを
励振した場合、圧電基板８１の幅Ｗと厚みＴの寸法関係
に起因する不要振動が発生する。そこで、特開平２−２
３５４２２号公報では、基本波を利用する場合には、共
振周波数１６ＭＨｚにおいてＷ／Ｔ＝５．３３付近とす
ればよいこと、３倍波を利用する場合には、共振周波数
約１６ＭＨｚにおいてＷ／Ｔ＝２．８７付近とすれば、
共振周波数−反共振周波数間における不要スプリアスを
低減し得るとされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、厚み縦
振動モードの２倍波を利用した特開平１−１１７４０９
号公報に開示されているエネルギー閉じ込め型圧電共振
子では、共振部の周囲に大きな振動減衰部を構成する必
要があるため、小型化が困難であるという問題があっ
た。

【００１２】また、特開平２−２３５４２２号公報に開
示されているエネルギー閉じ込め型圧電共振子では、共
振部の側方に振動減衰部を必要としないため、小型化を
果たし得るものの、実際に厚み縦振動モードの高調波を
利用しようとした場合には、共振周波数−反共振周波数
間のスプリアス以外に、様々な不要スプリアスが現れ、
有効な共振特性を得られないという問題があった。ま
た、特開平２−２３５４２２号公報に開示されている圧
電共振子では、その電気的容量が比較的小さく、回路基
板の浮遊容量などの影響を受けやすかった。

【００１３】よって、本発明の目的は、厚み縦振動モー
ドの高調波を利用した厚み縦圧電共振子であって、小型
化を進めることができ、かつ電気的容量が大きく、回路
基板の浮遊容量などの影響を受け難い、厚み縦圧電共振
子及び圧電共振部品を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、厚み縦振動モードの
高調波を利用した厚み縦圧電共振子であって、小型化を
進めることができ、かつ所望でない不要スプリアスの発
生を効果的に抑制し得る良好な共振特性を有する厚み縦
圧電共振子及び圧電共振部品を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、厚み縦振動モードの高調波を利用した厚み縦圧電共
振子であって、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の両面
に形成されており、圧電体を介して対向された第１，第
２の励振電極と、前記圧電体内に配置されており、圧電
体層を介して第１，第２の励振電極と少なくとも部分的
に対向された少なくとも一層の内部電極とを備え、第
１，第２の励振電極及び前記内部電極が厚み方向に重な
り合っている部分により振動部が構成されており、一方
向のみ振動減衰部を有し、前記一方向と直交する方向に
おいて、圧電板の端部または端部近傍まで第１，第２の
励振電極が至るように第１，第２の励振電極が形成され
ていることを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明は、厚み縦振動モー
ドの高調波を利用した厚み縦圧電共振子であって、矩形
板状の圧電体と、前記圧電体の両面に形成されており、
圧電体を介して対向された第１，第２の励振電極と、前
記圧電体内に配置されており、圧電体層を介して第１，
第２の励振電極と少なくとも部分的に対向された少なく
とも一層の内部電極とを備え、前記圧電板が、圧電定数
ｄ₃₁が｜ｄ₃₁｜≦２０×１０^-12 Ｃ／Ｎの範囲にある圧
電材料により構成されていることを特徴とする。

【００１７】また、請求項３に記載の発明は、厚み縦振
動モードの高調波を利用した厚み縦圧電共振子であっ
て、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の両面に形成され
ており、圧電体を介して対向された第１，第２の励振電
極と、前記圧電体内に配置されており、圧電体層を介し
て第１，第２の励振電極と少なくとも部分的に対向され
た少なくとも一層の内部電極とを備え、前記第１，第２
の励振電極及び前記内部電極が厚み方向に重なり合って
いる部分が振動部を構成しており、一方向のみに振動減
衰部を有し、前記一方向と直交する方向において、圧電
板の端部または端部近傍まで第１，第２の励振電極が至
るように第１，第２の励振電極が形成されており、かつ
前記圧電体が、圧電定数ｄ₃₁が｜ｄ₃₁｜≦２０×１０
^-12 Ｃ／Ｎの範囲にある圧電材料により構成されている
ことを特徴とする。

【００１８】また、好ましくは、請求項４に記載のよう
に、上記圧電体は細長いストリップ型の圧電体により構
成されている。なお、細長いとは、平面形状が短辺と、
短辺よりも大きな長辺とを有する形状をいうものとす
る。

【００１９】請求項５に記載の発明は、前記第１または
第２の励振電極が形成されている面に、圧電共振子の振
動を妨げないための空間を隔てて貼り合わされたコンデ
ンサをさらに備えることを特徴とする。

【００２０】請求項６に記載の発明に係る圧電共振部品
は、ケースを構成する第１，第２のケース材と、第１の
ケース材上面に形成された電極ランドと、前記電極ラン
ドに電気的に接続されており、ケースの外表面に至るよ
うに形成されている複数の外部電極と、第１のケース材
の上面に導電性接合材により固定されており、かつ第１
のケース材上面の所定の電極ランドに電気的に接続され
ている板状コンデンサと、振動を妨げないための空隙を
確保した状態で導電性接合材により板状コンデンサ上に
接合されている請求項１〜５のいずれかに記載の厚み縦
圧電共振子とを備え、前記第１のケース材上面に積層さ
れた板状コンデンサ及び厚み縦圧電共振子を囲撓するよ
うに、第２のケース材が第１のケース材に固定されてい
ることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
非限定的な実施例につき説明する。 （第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例に係る
厚み縦圧電共振子を示す斜視図であり、図２はその断面
図である。

【００２２】厚み縦圧電共振子１は、細長いストリップ
状の圧電体２を用いて構成されている。圧電体２は、チ
タン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミ
ックスで構成されており、特に限定されるわけではない
が、好ましくは、その圧電定数ｄ₃₁が｜ｄ₃₁｜≦２０×
１０^-12 Ｃ／Ｎの範囲である圧電材料により構成されて
いる。

【００２３】圧電体２は、図示の矢印で示すように、厚
み方向に一様に分極処理されている。他方、圧電体２の
上面には、第１の励振電極３が形成されており、下面に
は第２の励振電極４が形成されている。励振電極３，４
は、圧電体２の一方端部２ａから圧電体２の上面及び下
面において他方端部２ｂに向かって延ばされている。

【００２４】他方、励振電極３，４は、圧電体２の端面
２ａに形成された接続電極５により共通接続されてい
る。また、圧電体２の中間高さ位置には、内部電極６が
形成されている。内部電極６は、圧電体２の端面２ｂに
引き出されており、端面２ｂに形成された端子電極７に
電気的に接続されている。

【００２５】駆動に際しては、第１，第２の励振電極
３，４と、内部電極６との間に交流電圧を印加すること
により、厚み縦振動モードの２倍波が強く励振され、該
２倍波を利用した圧電共振子として動作させることがで
きる。

【００２６】なお、本実施例では、第１，第２の励振電
極３，４と、内部電極６とは、圧電体２の長さ方向中央
部分において圧電体層を介して重なり合うように形成さ
れている。従って、第１，第２の励振電極３，４と内部
電極６とが重なり合っている部分において、エネルギー
閉じ込め型の共振部が構成され、この共振部が振動した
場合のエネルギーは、共振部から端面２ａ，２ｂ側の圧
電体部分で減衰される。

【００２７】言い換えれば、上記共振部を中心として考
えると、圧電体２の長さ方向のみに振動減衰部が両側に
設けられており、第１，第２の励振電極は、長さ方向と
直交する方向（幅方向）において、圧電板の端部、すな
わち長手方向に延びる端縁に至るように形成されてい
る。

【００２８】この場合、第１，第２の励振電極３，４及
び内部電極６は、共振部においてのみ、圧電体２の全幅
に至るように形成されておればよく、共振部外では、同
じ幅に形成されている必要は必ずしもない。例えば、励
振電極３を例にとると、共振部においてのみ、励振電極
３は圧電体２の全幅に至るように形成されておればよ
く、励振電極３の共振部より端面２ａ側の部分は、単に
励振電極を接続電極５に電気的に接続する部分であるた
め、より細い幅で形成されていてもよい。

【００２９】本実施例の厚み縦圧電共振子では、圧電体
２の長さ方向においてのみ振動部の両側に振動減衰部が
設けられており、圧電体２の幅方向には振動減衰部が構
成されていない。従って、厚み縦圧電共振子１ではその
幅方向寸法を小さくすることができ、圧電共振子の小型
化を図ることができる。

【００３０】加えて、第１，第２の励振電極３，４及び
内部電極６を圧電体層を介して積層した構造を有するた
め、内部電極を有しない従来の厚み縦圧電共振子８０に
比べて電気的容量が大きくなり、回路基板の浮遊容量な
どによる影響を受け難い。

【００３１】また、第１，第２の励振電極３，４が圧電
体２の幅方向両端に至るように形成されていることによ
っても、電気的容量が大きくなり、回路基板側の浮遊容
量による影響を受け難い。

【００３２】さらに、本実施例の厚み縦圧電共振子１で
は、従来のストリップ型厚み縦圧電共振子と異なり、幅
モード振動に起因する不要スプリアスを効果的に抑制す
ることができる。これを、図３〜図８を参照して説明す
る。

【００３３】図２２に示した従来のストリップ型圧電共
振子８０では、圧電基板８１の幅Ｗで決定される幅モー
ドによる共振が強く発生する。この従来の圧電共振子８
０のインピーダンス周波数特性を図６に示す。図６にお
いて、矢印ＴＥ₂ で示す振動モードが、厚み縦振動モー
ドの２倍波であり、ＷＥ₁ 及びＷＥ₂ で示す応答が幅モ
ードに起因するスプリアス振動である。図６に示すイン
ピーダンス周波数特性は、共振周波数が１０ＭＨｚとし
た圧電共振子８０の特性であるが、図６から明らかなよ
うに、ＷＥ₁ で示す幅モードスプリアスが６ＭＨｚ付近
に、ＷＥ₂ で示す幅モードスプリアスが７ＭＨｚ付近で
現れており、何れのスプリアスもかなり大きいことがわ
かる。

【００３４】上記幅モードスプリアスＷＥ₁ ，ＷＥ₂ に
おける圧電共振子の変位状態を有限要素法で分析したと
ころ、図３及び図４に示す結果が得られた。なお、図３
〜図５は、ストリップ型厚み縦圧電共振子の横断面、す
なわち長さ方向と直交する方向であり、かつ厚み方向に
ストリップ型圧電共振子を切断した面の変位状態を模式
的に示す図である。

【００３５】図３は、幅モードＷＥ₁ で振動している状
態を示す図であり、図４は幅モードＷＥ₂ の場合の変位
分布を示す図である。他方、図５は、厚み縦振動モード
の２倍波ＴＥ₂ の場合の変位状態を示す図である。図３
及び図４を、図５と比較すれば明らかなように、厚み縦
振動モードの２倍波ＴＥ₂ では、圧電体が厚み方向に疎
密に変形するのに対し、幅モードＷＥ₁ ，ＷＥ₂ では、
圧電共振子が幅方向に大きく変位することがわかる。

【００３６】そこで、本願発明者は、上記幅モードＷＥ
₁ ，ＷＥ₂ に起因するスプリアスを抑制すべく種々実験
を繰り返したところ、図１に示した厚み縦圧電共振子１
において、圧電体２として、ある特定の材料を用いれ
ば、幅モードＷＥ₁ ，ＷＥ₂ の応答を小さくすることが
でき、厚み縦振動モードの２倍波ＴＥ₂ のみを大きく励
振させ得ることを見出した。このようにして得られた圧
電共振子１のインピーダンス周波数特性を図７に示す。
なお、図７に示すインピーダンス周波数特性は、圧電体
２として、−ｄ₃₁＝９×１０^-12 Ｃ／Ｎのチタン酸鉛系
圧電セラミックスを用いた場合の特性である。図７から
明らかなように、本実施例の圧電共振子１では、矢印Ｔ
Ｅ₂ で示す厚み縦振動モードの２倍波が強く励振されて
おり、幅モードスプリアスＷＥ₂ の大きさが非常に小さ
くなっていることがわかる。また、図７では必ずしも明
瞭ではないが、幅モードＷＥ₁ も幅モードＷＥ₂ と同様
に非常に小さくなっていることが確かめられた。

【００３７】なお、幅モードによる応答ＷＥ₁ ，ＷＥ₂
は、厚み縦振動モードの６倍波ＴＥ ₆ よりも厚み縦振動
モードの２倍波ＴＥ₂ に近いため、６倍波ＴＥ₆ よりも
幅モードＷＥ₁ ，ＷＥ₂ の応答は小さいことが好まし
い。

【００３８】他方、図６に示した特性は、圧電体２をｄ
₃₁＝−４２×１０^-12 Ｃ／Ｎであるチタン酸ジルコン酸
鉛系セラミックスで構成した場合の特性である。そこ
で、上記チタン酸鉛系圧電セラミックスからなる圧電体
２を用いた場合に、図７に示したように、良好な特性が
得られたことに鑑み、圧電体２を構成する圧電材料の圧
電定数ｄ₃₁を変化させた場合の比帯域幅を有限要素法に
より確かめたところ、図８に示す結果が得られた。

【００３９】なお、比帯域幅とは、共振周波数をｆｒ、
反共振周波数をｆａとしたとき、（ｆａ−ｆｒ）×１０
０／ｆａ（％）で得られる値である。図８から明らかな
ように、圧電定数ｄ₃₁を変化させると、比帯域幅が変化
し、特に、２０×１０^-12 Ｃ／Ｎより大きくすると、幅
モードＷＥ₁ が大きくなり、圧電定数ｄ₃₁が５０×１０
^-12 Ｃ／Ｎでは、２倍波ＴＥ₂ と幅モードＷＥ₁ が同等
のレスポンスとなることがわかる。従って、圧電定数ｄ
₃₁を２０×１０^-12 以下とすることにより、２倍波ＴＥ
₂ の応答を小さくすることなく、幅モードＷＥ ₁ ，ＷＥ
₂ 及び６倍波ＴＥ₆ のレスポンスを効果的に抑圧し得る
ことがわかる。

【００４０】なお、図８における矢印Ｂ〜Ｅで示す各点
は、圧電材料としてチタン酸ジルコン酸鉛系セラミック
ス（−ｄ₃₁＝４２×１０^-12 Ｃ／Ｎ）を用いた場合の６
倍波、幅モードＷＥ₁ ，ＷＥ₂ 及び２倍波のそれぞれの
比帯域幅（実測値）を示す。

【００４１】従って、実際に上記圧電定数ｄ₃₁＝−４２
×１０^-12 であるチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス
を用いて圧電共振子を構成した場合の比帯域幅が、上記
有限要素法による結果と一致していることがわかる。

【００４２】本実施例の厚み縦圧電共振子１では、上記
のように、圧電体２を、圧電定数ｄ ₃₁の絶対値が２０×
１０^-12 Ｃ／Ｎ以下とされているので、厚み縦振動モー
ドの２倍波ＴＥ₂ を用いた圧電共振子を構成した場合、
幅モードＷＥ₁ ，ＷＥ₂ や６倍波ＴＥ₆ による不要スプ
リアスを効果的に抑制することができ、良好な共振特性
の得られることがわかる。

【００４３】（第２の実施例）第１の実施例に係る厚み
縦圧電共振子１では、圧電体２が厚み方向に一様に分極
処理されており、各層に加える印加電界が逆方向とされ
るパラレル接続タイプの圧電共振子を示したが、本発明
は、複数の圧電体層を厚み方向に交互に逆方向に分極処
理してなるシリーズ接続型の圧電共振子としてもよい。
このようなシリーズ性型の厚み縦圧電共振子を、図９に
示す。

【００４４】図９に示す厚み縦圧電共振子１１は、細長
い矩形板状のストリップ型圧電体１２を用いて構成され
ている。圧電体１２の上面には、第１の励振電極１３が
形成されており、下面には第２の励振電極１４が形成さ
れている。第１，第２の励振電極１３，１４は圧電体１
２を用いて表裏対向されている。また、第１，第２の励
振電極１３，１４は、圧電体１２の長さ方向中央部分に
おいて対向しており、この第１，第２の励振電極１３，
１４が対向している部分はエネルギー閉じ込め型の共振
部とされている。

【００４５】本実施例においても、第１，第２の励振電
極１３，１４は、それぞれ、圧電体１２の端面１２ａま
たは端面１２ｂに引き出されているが、共振部以外の部
分は圧電体１２の全幅に至るように形成されておらずと
もよい。

【００４６】従って、励振電極１３，１４についても、
見方を変えれば、圧電体１２の長さ方向に振動減衰部を
有するエネルギー閉じ込め型の共振部を構成するため
に、該長さ方向と直交する方向において第１，第２の励
振電極１３，１４が圧電体１２の長さ方向端縁に至るよ
うに形成されていることになる。

【００４７】圧電体１２の中間高さ位置には、内部電極
１６が形成されている。この内部電極１６は、圧電体１
２を分極処理するために設けられている。すなわち、分
極に際しては、内部電極１６に相対的に高い電圧を、励
振電極１３，１４には相対的に低い電圧を与えることに
より、圧電体層１２ｃ，１２ｄが図示の矢印で示すよう
に厚み方向に逆方向に分極処理される。

【００４８】駆動に際しては、第１，第２の励振電極１
３，１４間に交流電圧を印加することにより、すなわち
内部電極１６を用いることなく駆動することにより、厚
み縦振動モードの２倍波ＴＥ₂ を励振させることができ
る。

【００４９】第２の実施例に係る厚み縦圧電共振子１１
においても、振動減衰部が圧電体１２の幅方向において
は振動部の両側に設けられず、振動部の圧電体１２の長
さ方向両側にのみ振動減衰部が設けられているため、第
１の実施例に係る厚み縦圧電共振子１と同様に、小型の
厚み縦圧電共振子を構成することができる。また、第１
の実施例と同様に、内部電極１６を有するため、並びに
励振電極１３，１４が圧電体１２の幅方向両端に至るよ
うに形成されているので、電気的容量の増大を図ること
ができ、回路基板側の浮遊容量による影響を受け難い。

【００５０】第２の実施例に係る厚み縦圧電共振子１１
においても、圧電体１２を構成する材料として、その圧
電定数ｄ₃₁の絶対値が２０×１０^-12 Ｃ／Ｎ以下の材料
を用いることにより、第１の実施例の厚み縦圧電共振子
１と同様に、幅モードＷＥ₁，ＷＥ₂ や６倍波ＴＥ₆ に
基づく不要スプリアスを効果的に抑制することができ、
良好な共振特性を得ることができる。

【００５１】（変形例）第１，第２の実施例は、何れも
厚み縦振動モードの２倍波を利用した圧電共振子１，１
１であるが、本発明に係る圧電共振子は、厚み縦振動モ
ードの２倍波以外の高調波を利用したものであってもよ
い。図１０〜図１３は、これらの他の高調波を利用した
圧電共振子を説明するための断面図であり、第１の実施
例について示した図２に相当する図である。

【００５２】図１０は、厚み縦振動モードの３倍波を利
用したパラレル接続型厚み縦圧電共振子２１を示す。す
なわち、圧電体２内に２枚の内部電極２２，２３を配置
し、矢印で示すように圧電体２を厚み方向に一様に分極
処理することにより、厚み縦振動モードの３倍波を利用
した圧電共振子２１を構成することができる。

【００５３】また、図１１に示す厚み縦圧電共振子２４
は、厚み縦振動モードの４倍波を利用したパラレル接続
型圧電共振子２４を示す断面図である。厚み縦圧電共振
子２４では、圧電体２が厚み方向に一様に分極処理され
ており、内部に３枚の内部電極２５〜２７が厚み方向に
等間隔を隔てて配置されており、それによって厚み縦振
動モードの４倍波が効果的に励振される。

【００５４】図１２は、厚み縦振動モードの３倍波を利
用したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子２８を示す断
面図である。厚み縦圧電共振子２８では、圧電体１２内
に２枚の内部電極２９，３０が配置されており、圧電体
１２内が３層の圧電体層１２ｅ〜１２ｇに分割されてお
り、これらの内部電極２９，３０を用いて分極処理する
ことにより、厚み方向において隣合う圧電体層が逆方向
となるように分極処理されている。従って、第１，第２
の励振電極１３，１４に交流電圧を印加することによ
り、厚み縦振動モードの３倍波を励振することができ
る。

【００５５】同様に、図１３は、厚み縦振動モードの４
倍波を利用したシリーズ接続型圧電共振子３１を示す断
面図である。ここでは、圧電体１２内に、３枚の内部電
極３２〜３４が配置されており、これらの内部電極３２
〜３４を用いて分極処理することにより、図示のように
隣接する圧電体層が相互に逆方向になるように厚み方向
に分極処理されている。従って、第１，第２の励振電極
１３，１４から交流電圧を印加することにより、厚み縦
振動の４倍波を利用した圧電共振子として動作させ得
る。

【００５６】図１０〜図１３に示した各厚み縦圧電共振
子においても、上記のように、一方向のみに振動減衰部
を有し、該一方向と直交する方向において、圧電体の端
部または端部近傍まで第１，第２の励振電極が至るよう
に第１，第２の励振電極が形成されているので、小型の
厚み縦圧電共振子を構成することができる。また、いず
れも、内部電極を有するため、電気的容量の増大を図る
ことができ、回路基板の浮遊容量の影響を受け難い。

【００５７】さらに、図１０〜図１３に示した各厚み縦
圧電共振子においても、圧電体２，１２の材料として、
圧電定数ｄ₃₁の絶対値が２０×１０^-12 Ｃ／Ｎ以下の圧
電材料を用いることにより、第１，第２の実施例の厚み
縦圧電共振子と同様に厚み縦振動の高調波を利用し、か
つ幅モードや他の高調波のレスポンスによる不要スプリ
アスを効果的に抑制することが可能となる。

【００５８】（第３の実施例）図１４は、本発明の第３
の実施例に係る厚み縦圧電共振子を説明するための斜視
図であり、図１５はその等価回路を示す図である。図１
４に示す圧電共振子４１は、第１の実施例に係る厚み縦
圧電共振子１にコンデンサ４２を結合した構造を有す
る。すなわち、厚み縦圧電共振子１の下面に、導電性接
着剤４３，４４を介してコンデンサ４２が接合されてい
る。

【００５９】コンデンサ４２では、誘電体基板４２ａの
上面において、所定のギャップを隔てて容量電極４２
ｂ，４２ｃが形成されている。また、誘電体基板４２ａ
の下面には、容量電極４２ｂ，４２ｃと誘電体基板４２
ａを介して表裏対向するように共通電極４２ｄが形成さ
れている。

【００６０】他方、導電性接着剤４３は、上記容量電極
４２ｂと端子電極７とを接合しており、導電性接着剤４
４は、容量電極４２ｃと端子電極５とを接合している。
従って、圧電共振子４１は、図１５に示すように、共振
子に２個のコンデンサユニットを組み合わせた容量内蔵
型圧電発振子として用いることができるものである。

【００６１】よって、厚み縦圧電共振子１は幅寸法方向
を小さくすることができるため、全体として小型の容量
内蔵型圧電発振子を構成することができる。また、内部
電極を有する厚み縦圧電共振子１であるため、回路基板
側の浮遊容量やコンデンサ４２側の浮遊容量に基づく悪
影響も受け難い。さらに、厚み縦圧電共振子１が厚み縦
振動の２倍波を利用した圧電共振子であって、幅モード
ＷＥ₁ ，ＷＥ₂ や６倍波ＴＥ₆ に起因するスプリアスを
効果的に抑制することが可能とされているので、良好な
周波数特性を有する圧電発振子を提供することが可能と
なる。

【００６２】（他の変形例）図１６は、本発明の厚み縦
圧電共振子のさらに他の変形例を示す斜視図である。

【００６３】請求項２に記載の発明に係る厚み縦圧電共
振子は、厚み縦振動の高調波を利用した圧電共振子にお
いて、圧電体を構成する材料の圧電定数ｄ₃₁の絶対値を
２０×^-12 Ｃ／Ｎ以下としたことより、幅モードに起因
するスプリアスや他の高調波に起因する不要スプリアス
を抑制したことに特徴を有するものである。すなわち、
エネルギー閉じ込め型の圧電共振子に限定されるもので
はなく、図１６に示すように、エネルギー閉じ込め型で
はない厚み縦圧電共振子にも本発明を適用することがで
きる。

【００６４】図１６に示す厚み縦圧電共振子４５は、矩
形板状の細長いストリップ型の圧電体４６を用いて構成
されており、該圧電体４６は、圧電定数ｄ₃₁の絶対値が
２０×１０^-12 Ｃ／Ｎ以下の圧電材料により構成されて
いる。そして、圧電体４６の上面及び下面の全面に、そ
れぞれ、第１，第２の励振電極４７，４８が形成されて
おり、内部に内部電極５０が配置されている。また、圧
電体４６では、隣り合う圧電体層４６ａ，４６ｂが厚み
方向において逆方向に分極処理されている。

【００６５】厚み縦圧電共振子４５においても、圧電体
が上記特定の圧電定数の圧電材料により構成されている
ため、第２の実施例の厚み縦圧電共振子１１と同様に、
幅モードや他の高調波に起因する不要スプリアスを効果
的に抑制することができ、良好な共振特性を得ることが
できる。

【００６６】（圧電共振部品の実施例）図１７〜図１９
を参照して、本発明に係るチップ型圧電共振部品の実施
例を説明する。

【００６７】図１７は、本発明のチップ型圧電共振部品
の分解斜視図であり、図１８はその外観を示す斜視図で
ある。チップ型圧電共振部品５１は、第１の実施例に係
る厚み縦圧電共振子１と、板状のコンデンサ５２とをケ
ース内に収納した構造を有する。また、ケースは、第１
のケース材としてのケース基板５３と、ケース基板５３
上に接合される金属よりなるキャップ５７とにより構成
されている。

【００６８】ケース基板５３は、アルミナや合成樹脂な
どの絶縁性材料により構成される。図１９に平面図で示
すように、ケース基板５３の側面５３ａ，５３ｂには、
それぞれ、切欠５３ｃ〜５３ｅ，５３ｆ〜５３ｈが形成
されている。

【００６９】また、ケース基板５３の上面においては、
切欠５３ｃと切欠５３ｆとを結ぶように電極ランド５４
ａが形成されている。電極ランド５４ａは、コンデンサ
５２と電気的に接続するための部分を構成し、かつ切欠
５３ｃ，５３ｆ内に至るように形成されている。この切
欠５３ｃ，５３ｆに至る電極ランド延長部分が外部電極
を構成している。同様に、切欠５３ｄ，５３ｇを結ぶよ
うに、ケース基板５３の上面に電極ランド５４ｂが形成
されており、電極ランド５４ｂの切欠５３ｄ，５３ｇに
至る延長部分が外部電極を構成している。同様に、切欠
５３ｅ，５３ｈを結ぶように、ケース基板５３の上面に
電極ランド５４ｃが形成されており、電極ランド５４ｃ
の両端において切欠５３ｅ，５３ｈに至る延長部分が外
部電極を構成している。

【００７０】他方、ケース基板５３上には、導電性接着
剤などの導電性接合材５５ａ〜５５ｃを介してコンデン
サ５２が接合される。コンデンサ５２は、誘電体セラミ
ックスなどの誘電体材料よりなる矩形の誘電体基板５２
ａを用いて構成されている。誘電体基板５２ａの上面に
は、一対の容量電極５２ｂ，５２ｃが中央領域で対向さ
れて形成されている。誘電体基板５２ａの下面には、図
１７に想像線で左側に示すように、容量電極５２ｂ，５
２ｃと部分的に対向するように、中央領域に容量電極５
２ｄが形成されている。

【００７１】また、容量電極５２ｂ，５２ｃは、誘電体
基板５２ａの長手方向端部において端面から下面に至る
ように形成されている。すなわち、誘電体基板５２ａの
下面においては、中央に容量電極５２ｄが配置されてお
り、長さ方向両端に、それぞれ、容量電極５２ｂ，５２
ｃの電極延長部５２ｂ₁ ，５２ｃ₁ が配置されている。

【００７２】前述した導電性接合材５５ａ〜５５ｃは、
これらの容量電極延長部５２ｂ₁ 、容量電極５２ｄ及び
容量電極延長部５２ｃ₁ にそれぞれ接合され、これらを
電極ランド５４ａ〜５４ｃにそれぞれ接合している。

【００７３】従って、導電性接合材５５ａ〜５５ｃによ
り、板状コンデンサ５２がケース基板５３に機械的に接
合されると共に、電極ランド５４ａ〜５４ｃに電気的に
接続されている。板状のコンデンサ５２の上方には、導
電性接合材５６ａ，５６ｂを介して厚み縦圧電共振子１
が接合されている。

【００７４】なお、厚み縦圧電共振子１の下面において
は、図１７において左側に想像線で示すように、第２の
励振電極４が形成されているだけでなく、内部電極６に
接続された接続電極７の延長部分７ａが配置されてい
る。導電性接合材５６ａは、この接続電極７の電極延長
部分７ａを板状コンデンサ５２の容量電極５２ｂに電気
的に接続している。さらに、導電性接合材５６ｂは、厚
み縦圧電共振子１の第２の励振電極４の圧電体２の端部
近傍部分において、該導電性接合材５６ｂに接合されて
おり、かつ導電性接合材５６ｂにより、励振電極４と容
量電極５２ｃとが電気的に接続されている。

【００７５】また、上記導電性接合材５６ａ，５６ｂ
は、厚み縦圧電共振子１を板状コンデンサ５２上に接合
した際に、厚み縦圧電共振子１の振動部の振動を妨げな
いための空隙を確保し得るように、硬化後の厚みが所定
の厚みを有するように構成されている。

【００７６】本実施例のチップ型圧電共振部品では、上
記のようにして、ケース基板５３上に、板状のコンデン
サ５２及び厚み縦圧電共振子１を積層した後に、金属キ
ャップ５７がケース基板５３に接合される。この場合、
金属キャップ５７は、電磁シールド性を高めるために金
属よりなるが、電極ランド５４ａ〜５４ｃや外部電極と
の短絡を防止するために、ケース基板５３上には、予め
金属キャップ５７が接合される部分において、絶縁膜５
７が塗布されている。この絶縁膜５８については、電極
ランド５４ａ〜５４ｃと金属キャップ５７との短絡を防
止し得る限り、適宜の合成樹脂より構成することがで
き、その膜厚についても、上記電気的絶縁を図り得る限
り、適宜の厚さとされる。

【００７７】上記絶縁膜５７上に、絶縁性接着剤を付与
し、金属キャップ５７を絶縁性接着剤により接合する。
この場合、絶縁膜５８自体を絶縁性接着剤を用いて構成
し、金属キャップ５７をケース基板５３に接合してもよ
い。

【００７８】上記のようにして、図１８に示すチップ型
圧電共振部品５１が得られる。本実施例のチップ型圧電
共振部品５１では、上述した厚み縦圧電共振子１を用い
るため、幅方向寸法を小さくすることができ、全体とし
て小型のチップ型圧電共振部品とすることができる。ま
た、厚み縦圧電共振子１が、不要スプリアスを発生させ
得ないため、第１の実施例と同様に、良好な共振特性を
得ることができる。

【００７９】加えて、厚み縦圧電共振子１が、板状のコ
ンデンサ５２に接合されているため、板状のコンデンサ
５２により、厚み縦圧電共振子１を補強することも可能
である。すなわち、厚み縦圧電共振子１の厚みが薄い場
合であっても、板状のコンデンサ５２を機械的に接合す
ることにより、厚み縦圧電共振子１を補強することがで
きる。

【００８０】また、好ましくは、上記板状のコンデンサ
５２の幅方向寸法は、厚み縦圧電共振子１の幅方向寸法
よりも大きくされる。このように、板状のコンデンサ５
２の幅方向寸法を、厚み縦圧電共振子１の幅方向寸法よ
りも大きくすることにより、金属キャップ５７の内壁と
厚み縦圧電共振子１との接触を防止することができる。

【００８１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、矩形板
状の圧電体と、圧電体の両面に形成された第１，第２の
励振電極と、圧電体内に配置されており、第１，第２の
励振電極と少なくとも部分的に対向された少なくとも１
層の内部電極とを有する厚み縦圧電共振子が構成される
ため、内部電極を有しない従来の厚み縦圧電共振子に比
べ、内部電極を有する分だけ電気的容量の増大を図るこ
とができ、それによって取り付けられる回路基板などの
浮遊容量による悪影響を低減することができ、良好な共
振特性を有する厚み縦圧電共振子を提供することができ
る。

【００８２】加えて、請求項１に記載の発明に係る厚み
縦圧電共振子では、一方向のみに振動減衰部が設けられ
ており、該一方向と直交する方向においては、振動部の
両側に振動減衰部が設けられないため、前記一方向と直
交する方向における厚み縦圧電共振子の寸法を小さくす
ることができ、従って小型の厚み縦圧電共振子を提供す
ることが可能となる。

【００８３】請求項２に記載の発明によれば、矩形板状
の圧電体と、圧電体の両面に形成された第１，第２の励
振電極と、圧電体内に配置されており、第１，第２の励
振電極と少なくとも部分的に対向された少なくとも１層
の内部電極とを備える厚み縦圧電共振子において、圧電
定数ｄ₃₁の絶対値が２０×１０^-12 Ｃ／Ｎ以下の圧電材
料により圧電体が構成されているので、幅モードや利用
する高調波以外の他の高調波に起因する不要スプリアス
を効果的に抑制することができる。よって、共振特性の
良好な厚み縦圧電共振子を提供することができる。

【００８４】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明に係る厚み縦圧電共振子の特徴及び請求項
２に記載の発明に係る圧電共振子の特徴を備えるため、
内部電極を有するので電気的容量が大きく、回路基板の
浮遊容量などの悪影響を抑制することができ、かつ振動
減衰部が上記一方向と直交する方向においては振動部の
両側に設けられないため、圧電共振子の小型化を図るこ
とができ、さらに、圧電定数ｄ₃₁の絶対値が２０×１０
^-12 Ｃ／Ｎ以下の圧電材料により圧電体が構成されてい
るので、不要スプリアスを効果的に抑制することができ
る。従って、共振特性が良好であり、小型の厚み縦圧電
共振子を提供することが可能となる。

【００８５】また、請求項４に記載のように、圧電体と
して、細長いストリップ型の圧電体を用いた場合には、
厚み縦圧電共振子の小型化を進めることができ、さらに
細長いストリップ型の圧電体を用い、請求項２に記載の
発明に従ってエネルギー閉じ込め型圧電共振子を構成し
た場合には、より一層小型の厚み縦圧電共振子を提供す
ることができる。

【００８６】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜３の何れに記載の厚み縦圧電共振子に、さらに共振子
の振動を妨げないための空間を隔ててコンデンサが貼り
合わされているので、不要スプリアスが少ない共振特性
の良好な圧電共振子を用いて、容量内蔵型の圧電発振子
を提供することが可能となる。

【００８７】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のいずれかに記載の厚み縦圧電共振子と、板状のコ
ンデンサとを、第１のケース材上に積層し、第１のケー
ス材に第２のケース材を接合してケースを構成すること
により、内部空間に上記板状のコンデンサ及び厚み縦圧
電共振子が収納されている。従って、小型であり、浮遊
容量などの影響を受け難い厚み縦圧電共振子を用いたチ
ップ型のコンデンサ内蔵型圧電共振部品を提供すること
ができる。

【００８８】加えて、板状のコンデンサを厚み縦圧電共
振子と導電性接合材を介して固定し積層しているため、
厚み縦圧電共振子の厚みが薄い場合であっても、板状の
コンデンサにより厚み縦圧電共振子を補強することがで
き、厚み縦圧電共振部品の耐機械的衝撃性を高め得る。

【００８９】さらに、厚み縦圧電共振子の幅寸法に対し
コンデンサの幅寸法を大きくした場合には、組み立てに
際し、厚み縦圧電共振子の第２のケース材内面への接触
を効果的に防止することができ、厚み縦圧電共振部品の
良品率を高めることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子
を示す斜視図。

【図２】第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子の断面
図。

【図３】幅モードＷＥ₁ における圧電体の有限要素法に
より解析された変位分布を示す図。

【図４】幅モードＷＥ₂ で振動している圧電体の有限要
素法により解析された変位分布を説明するための図。

【図５】厚み縦振動の２倍波で変位している状態の有限
要素法で解析された変位分布を示す図。

【図６】従来の厚み縦圧電共振子においてスプリアスと
して現れている幅モードＷＥ₁，ＷＥ₂ を説明するため
のインピーダンス−周波数特性を示す図。

【図７】本発明の第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子
のインピーダンス−周波数特性を示す図。

【図８】圧電定数ｄ₃₁の絶対値と比帯域幅との関係を示
す図。

【図９】本発明の第２の実施例に係る厚み縦圧電共振子
を説明するための斜視図。

【図１０】本発明に係る厚み縦圧電共振子の第１の変形
例を示す断面図。

【図１１】本発明に係る厚み縦圧電共振子の第２の変形
例を示す断面図。

【図１２】本発明に係る厚み縦圧電共振子の第３の変形
例を示す断面図。

【図１３】本発明に係る厚み縦圧電共振子の第４の変形
例を示す断面図。

【図１４】本発明の第３の実施例に係る圧電共振子であ
って、コンデンサ内蔵型圧電共振子を示す斜視図。

【図１５】図１４に示した圧電共振子の回路構成を示す
図。

【図１６】本発明の厚み縦圧電共振子のさらに他の変形
例を説明するための斜視図。

【図１７】本発明に係るチップ型圧電共振部品の実施例
を説明するための分解斜視図。

【図１８】図１７に示したチップ型圧電共振部品の外観
を示す斜視図。

【図１９】図１７に示したチップ型圧電共振部品で用い
られている第１のケース材としてのケース基板の平面
図。

【図２０】従来の厚み縦圧電共振子の一例を説明するた
めの分解斜視図。

【図２１】図２０に示した厚み縦圧電共振子の断面図。

【図２２】従来の厚み縦圧電共振子の他の例を説明する
ための斜視図。

【符号の説明】

１…厚み縦圧電共振子 ２…圧電体 ３，４…第１，第２の励振電極 ６…内部電極 １１…厚み縦圧電共振子 １２…圧電体 １３，１４…第１，第２の励振電極 １６…内部電極 ２１…厚み縦圧電共振子 ２２，２３…内部電極 ２４…厚み縦圧電共振子 ２５〜２７…内部電極 ２８…厚み縦圧電共振子 ２９，３０…内部電極 ３１…厚み縦圧電共振子 ３２〜３４…内部電極 ４１…圧電共振子 ４２…コンデンサ ４５…厚み縦圧電共振子 ４６…圧電体 ４７，４８…第１，第２の励振電極 ５０…内部電極 ５１…チップ型圧電共振部品 ５２…板状コンデンサ ５３…第１のケース材としてのケース基板 ５４ａ〜５４ｃ…電極ランド ５４ａ₁ 〜５４ｃ₁ …外部電極 ５５ａ〜５５ｃ…導電性接合材 ５６ａ，５６ｂ…導電性接合材 ５７…キャップ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み縦振動モードの高調波を利用した厚
   み縦圧電共振子であって、 矩形板状の圧電体と、 前記圧電体の両面に形成されており、圧電体を介して対
   向された第１，第２の励振電極と、 前記圧電体内に配置されており、圧電体層を介して第
   １，第２の励振電極と少なくとも部分的に対向された少
   なくとも一層の内部電極とを備え、 第１，第２の励振電極及び前記内部電極が厚み方向に重
   なり合っている部分により振動部が構成されており、 一方向のみ振動減衰部を有し、前記一方向と直交する方
   向において、圧電板の端部または端部近傍まで第１，第
   ２の励振電極が至るように第１，第２の励振電極が形成
   されていることを特徴とする、厚み縦圧電共振子。
2. 【請求項２】 厚み縦振動モードの高調波を利用した厚
   み縦圧電共振子であって、 矩形板状の圧電体と、 前記圧電体の両面に形成されており、圧電体を介して対
   向された第１，第２の励振電極と、 前記圧電体内に配置されており、圧電体層を介して第
   １，第２の励振電極と少なくとも部分的に対向された少
   なくとも一層の内部電極とを備え、 前記圧電体が、圧電定数ｄ₃₁が｜ｄ₃₁｜≦２０×１０
   ^-12 Ｃ／Ｎの範囲にある圧電材料により構成されている
   ことを特徴とする、厚み縦圧電共振子。
3. 【請求項３】 厚み縦振動モードの高調波を利用した厚
   み縦圧電共振子であって、 矩形板状の圧電体と、 前記圧電体の両面に形成されており、圧電体を介して対
   向された第１，第２の励振電極と、 前記圧電体内に配置されており、圧電体層を介して第
   １，第２の励振電極と少なくとも部分的に対向された少
   なくとも一層の内部電極とを備え、 前記第１，第２の励振電極及び前記内部電極が厚み方向
   に重なり合っている部分が振動部を構成しており、一方
   向のみに振動減衰部を有し、前記一方向と直交する方向
   において、圧電板の端部または端部近傍まで第１，第２
   の励振電極が至るように第１，第２の励振電極が形成さ
   れており、かつ前記圧電体が、圧電定数ｄ₃₁が｜ｄ₃₁｜
   ≦２０×１０^-12 Ｃ／Ｎの範囲にある圧電材料により構
   成されていることを特徴とする、厚み縦圧電共振子。
4. 【請求項４】 前記圧電体が細長いストリップ型の圧電
   体により構成されている、請求項１〜３のいずれかに記
   載の厚み縦圧電共振子。
5. 【請求項５】 前記第１または第２の励振電極が形成さ
   れている面に、圧電共振子の振動を妨げないための空間
   を隔てて貼り合わされたコンデンサをさらに備えること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の厚み縦
   圧電共振子。
6. 【請求項６】 ケースを構成する第１，第２のケース材
   と、 第１のケース材上面に形成された電極ランドと、 前記電極ランドに電気的に接続されており、ケースの外
   表面に至るように形成されている複数の外部電極と、 第１のケース材の上面に導電性接合材により固定されて
   おり、かつ第１のケース材上面の所定の電極ランドに電
   気的に接続されている板状コンデンサと、 前記板状コンデンサ上に振動を妨げないための空隙を確
   保した状態で導電性接合材により板状コンデンサに接合
   されている請求項１〜５のいずれかに記載の厚み縦圧電
   共振子とを備え、 前記第１のケース材上面に積層された板状コンデンサ及
   び厚み縦圧電共振子を囲撓するように、第２のケース材
   が第１のケース材に固定されていることを特徴とする、
   圧電共振部品。