JP2000138555A

JP2000138555A - 圧電素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000138555A
Application number: JP30974198A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sugimoto; 雅人杉本; Tetsuo Ootsuchi; 哲郎大土; Yoshihiro Tomita; 佳宏冨田; Tatsuo Hiratani; 辰夫平谷; Chizuo Izuno; 千鶴雄泉野; Tatsutoshi Suenaga; 辰敏末永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングの困難な圧電体を高精度に薄板化
しても取り扱いを容易とすることができ、しかも安定に
保持しながら不要振動を抑制しあるいは主振動の特性を
制御することのできる圧電素子を得る。【解決手段】外形が矩形状の圧電体２と支持基板６と
を直接接合して一体形成する。支持基板６の概ね中央部
に溝を形成して、振動空間３とする。また、圧電体２の
両面に、振動空間のほぼ中央に位置してそれぞれ励振電
極４、５を形成する。以上により、圧電振動子１を構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体を用いた圧
電素子及びその製造方法に関する。さらに詳細には、特
に超薄板の高周波振動子や広帯域フィルタ素子等に応用
可能な圧電体を用いた圧電素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、移動体・情報通信機器等に用い
られる圧電振動子や圧電フィルタなどの圧電素子は、機
器の小型化、デジタル化の要請と相俟って、高周波化、
広帯域化の傾向にある。

【０００３】特に、フィルタの広帯域化の要求に対して
は、高結合圧電体としてのタンタル酸リチウム基板やニ
オブ酸リチウム基板、圧電セラミックス基板などが有効
である。

【０００４】従来の圧電素子においては、研磨技術やエ
ッチング技術などの薄板化技術を向上させることによ
り、高周波化、広帯域化が図られていた。以下、従来の
圧電素子について、Ｘカットタンタル酸リチウム振動子
（以下「ＬＴ振動子」という。）を例に挙げて説明す
る。

【０００５】図８（ａ）は従来技術におけるＬＴ振動子
を示す平面図、図８（ｂ）は当該ＬＴ振動子の実装状態
を示す平面図、図８（ｃ）は当該ＬＴ振動子の特性図で
ある。図８において、２１はＬＴ板である。ＬＴ板２１
は、Ｘカットの板を所定の厚さまで両面研磨して作製さ
れており、その両主面にはそれぞれ励振電極２２及び引
き出し電極２３が形成されている。引き出し電極２３
は、ＬＴ板２１の外周部まで引き延ばされ、その端部は
保持部材２４によって保持されている。また、これら
は、気密な容器２５内に収容されている。

【０００６】ＬＴ振動子の素子特性は、主に周波数−電
圧増幅度特性によって表され、電圧増幅度が最大の点は
共振周波数と呼ばれる。この点の鋭さ（以下「共振先鋭
度」という。）とそれ以外の点での不要共振（以下「ス
プリアス」ともいう。図中、矢印で示されている。）の
有無によって素子の特性が決定される。共振先鋭度は圧
電振動子の安定度やフィルタの帯域遮断特性の急峻度を
決定し、制御できるのが望ましい。また、不要共振は、
圧電振動子においてもフィルタにおいても全く無いのが
望ましい。

【０００７】このようなＬＴ振動子においては、ＬＴ板
を所要厚みに薄板加工することによって共振周波数が調
整されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、両面研磨機を
用いて薄いＬＴ板を作製し、高い周波数のＬＴ振動子を
組み立てる場合には、研磨加工中にＬＴ板に割れや欠け
が生じるおそれがある一方、取扱いサイズを小さくする
必要もあるので、研磨組立時の取り扱いが非常に困難で
ある。

【０００９】このような問題があるために、従来、両面
研磨での量産可能な厚みレベルの限界は１００μｍ程度
であった。この値は、水晶振動子などの数値に比べて非
常に厚い。これは、ＬＴやＬＮなどの高結合圧電材料が
非常に脆い性質を有していることに起因している。

【００１０】また、圧電セラミックスにおいても、薄板
化すると圧電的性質が劣化するという問題があった。さ
らに、高周波化を図るために圧電板の一部をエッチング
しようとしても、例えばＬＴ、ＬＮでは、フッ酸と硝酸
の混酸以外には不溶で、エッチングレートが遅いことか
ら、エッチングによって選択的に薄い部分を形成するこ
とは困難であった。

【００１１】また、エッチングが比較的容易な圧電材料
においても、その厚みを正確に制御するには、エッチン
グ時の液温、濃度などを厳密に管理しなければならず、
さらに、材料内の欠陥が選択的に除去されるなどの問題
が生じ、一様な厚みに制御することは容易でなかった。

【００１２】また、高結合圧電体を用いて形成される振
動子は、スプリアスが励振され易く、使用上好ましい単
一共振の素子とすることは困難であった。しかも、従来
の素子形状では、得られる共振先鋭度が低く、その得ら
れる値もほぼ一定であるため、設計範囲にも限界があっ
た。

【００１３】また、通常、単一の共振で、共振先鋭度の
高い素子を得るために、図９に示すように、振動子をス
トリップ化することが行われるが、この構造では、高周
波化に伴ってサイズが極小化し、加工上の問題及び取り
扱い性の問題から高周波化には限界があった。さらに、
電極のサイズが素子の幅によって限定され、フィルタと
しての設計余裕度が小さかった。

【００１４】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、エッチングの困難な
圧電体を高精度に薄板化しても取り扱いを容易とするこ
とができ、しかも安定に保持しながら不要振動を抑制し
あるいは主振動の特性を制御することのできる圧電素子
及びその製造方法を提供することを目的とする。また、
本発明は、共振先鋭度が高く、かつ、単一共振を得るこ
とのできる圧電素子を従来よりも高周波の領域で作製可
能な圧電素子及びその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電素子の構成は、薄板状の圧電体
と、前記圧電体の対向する２つの主面に形成された励振
電極と、前記圧電体に接合された支持基板と、前記励振
電極を中心とした前記圧電体の振動部分を覆わないよう
に形成された振動空間とを備えたことを特徴とする。こ
の圧電素子の構成によれば、周辺が厚い支持基板によっ
て保持されているため、圧電体の厚みが１００μｍ以下
であっても、取り扱い中に割れや欠けが生じることはな
い。その結果、歩留まりが著しく向上する。また、薄板
状の圧電体が厚い支持基板によって覆われているため、
工程中の取り扱いが容易となる。また、一体化された支
持基板により、不要な振動が抑制されるため、共振周波
数近くに不要振動を持たない単一共振素子を実現するこ
とができる。さらに、一体化された支持基板との距離を
調整することにより、主振動の共振先鋭度などの振動特
性を制御することができるので、素子設計に際しての設
計の自由度が高くなる。

【００１６】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、支持基板が圧電体に直接接合されているのが好ま
しい。この好ましい例によれば、圧電体と支持基板を、
高精度に一体化することができる。

【００１７】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、振動空間が、支持基板の圧電体との接合面に形成
された溝からなるのが好ましい。また、この場合には、
溝の幅が圧電体の厚みに比して小さいのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、不要振動を効果的に抑制し、か
つ、主振動の共振先鋭度を効果的に制御することができ
る。この場合にはさらに、溝の幅が圧電体の厚みの５０
倍以下であるのが好ましい。

【００１８】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、振動空間が、支持基板に形成された貫通孔からな
るのが好ましい。また、この場合には、貫通孔の口径が
圧電体の厚みに比して小さいのが好ましい。この好まし
い例によれば、不要振動を効果的に抑制し、かつ、主振
動の共振先鋭度を効果的に制御することができる。この
場合にはさらに、貫通孔の口径が圧電体の厚みの５０倍
以下であるのが好ましい。

【００１９】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、支持基板として、薄板状の圧電体と同じ種類の圧
電体が用いられるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、熱が加わっても支持部と振動部が同様に膨張するの
で、急激な環境変化による破損を防止することができ
る。

【００２０】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、支持基板としてガラス基板が用いられるのが好ま
しい。この好ましい例によれば、支持基板の形状加工が
比較的容易となる。

【００２１】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、圧電体の全幅にわたって励振電極が形成されてい
るのが好ましい。この好ましい例によれば、支持基板に
よって支えられる圧電素子を概ねストリップ素子形状と
することができる。その結果、不要振動を効果的に抑え
ながら、素子厚みが薄い領域の高周波帯においても共振
先鋭度が高く特性の安定なストリップ型の圧電素子を実
現することができる。

【００２２】また、前記本発明の圧電素子の構成におい
ては、圧電体に、励振電極の幅方向の両端部に位置して
スリットが形成されているのが好ましい。この好ましい
例によれば、圧電体の全幅にわたって励振電極が形成さ
れた状態とすることができるので、支持基板によって支
えられる圧電素子を概ねストリップ素子形状とすること
ができる。その結果、不要振動を効果的に抑えながら、
共振先鋭度の高い安定なストリップ型の圧電素子を実現
することができる。

【００２３】また、本発明に係る圧電素子の製造方法
は、圧電体に裏打ち基板を直接接合し、前記裏打ち基板
を裏打ちとして前記圧電体を薄板化する工程と、前記圧
電体上に第１の励振電極を形成する工程と、溝が形成さ
れた支持基板を、前記溝の中心位置と前記第１の励振電
極の中心位置とが合致するように、前記圧電体に直接接
合する工程と、前記裏打ち基板を除去する工程と、前記
裏打ち基板の除去によって曝された前記圧電体の表面に
第２の励振電極を形成する工程とを備えたことを特徴と
する。この圧電素子の製造方法によれば、種々の効果を
奏する上記本発明の圧電素子を効率的に作製することが
できる。特に、裏打ち基板が圧電体に直接接合されるこ
とにより、接着剤で接合したときのような接着層の厚み
むらが生じることはないので、裏打ち基板を高精度に仕
上げておけば、その精度を維持したまま圧電体を薄板化
することができる。

【００２４】また、前記本発明の圧電素子の製造方法に
おいては、コスト、平行度などの点で、裏打ち基板とし
てガラス基板を用いるのが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。本発明の第１の実施の形態
は、溝を有する構造の支持基板に圧電体が固定された圧
電振動子及びその製造方法に関するものである。この圧
電振動子は、薄板状の圧電体と支持基板とを積層一体化
したものであり、圧電振動子を支持するための支持基板
として同じ種類の圧電体が用いられている。

【００２６】図１に本実施の形態における圧電振動子を
示す。図１に示すように、外形が矩形状の圧電体２と支
持基板６とが直接接合されて一体形成されている。支持
基板６の概ね中央部には溝が形成されており、この溝が
振動空間３となっている。また、圧電体２の両面には、
振動空間のほぼ中央に位置してそれぞれ励振電極４、５
が形成されており、これにより圧電体２の振動を励振す
ることができるようにされている。以上により、圧電振
動子１が構成されている。

【００２７】このように支持基板６によって支持された
圧電振動子１は、周辺が厚い支持基板６によって保持さ
れているため、圧電体２の厚みが１００μｍ以下であっ
ても、取り扱い中に割れや欠けが生じることはない。

【００２８】また、薄板(圧電体２)の裏側が厚い支持基
板６によって覆われているため、工程中の取り扱いが容
易となる。さらに、上記の構造においては、不要振動の
抑制、主振動の共振先鋭度の制御などの効果を適宜付加
することが可能である。

【００２９】本発明の第２の実施の形態は、図３に示す
ように、振動空間３となる貫通孔を有する支持基板６に
圧電体２が固定された圧電振動子１に関するものであ
る。この圧電振動子１は、薄板状の圧電体２と支持基板
６とを積層一体化したものであり、圧電振動子１を支持
するための支持基板６としてガラス基板が用いられてい
る。

【００３０】本圧電振動子１は、外形が長矩形状の圧電
体２と貫通孔を有する支持基板６とが直接接合されて一
体形成されている。また、圧電体２の両面のほぼ中央に
は、貫通孔部分に位置してそれぞれ励振電極４、５が対
向形成されており、これにより圧電体２の振動を励振す
ることができるようにされている。

【００３１】このように支持基板６によって周辺が支持
された圧電振動子１においては、薄板部分に触れること
なく電極の形成、容器への実装を行うことができるの
で、上記第１の実施の形態と同様に、厚みが１００μｍ
以下の圧電体２であっても、割れや欠けは生じ難い。

【００３２】さらに、上記の構造においても、不要振動
の抑制、主振動の共振先鋭度の制御などの効果を適宜付
加することが可能である。また、支持基板６としてガラ
ス基板を用いているので、形状加工が比較的容易であ
る。

【００３３】本発明の第３の実施の形態は、図４に示す
ように、振動空間３が支持基板６上に溝によって形成さ
れている点で上記第１の実施の形態と同じである。しか
し、本実施の形態においては、励振電極４、５の形成方
向及び切断方向が溝に垂直であり、圧電体２の全幅にわ
たって励振電極４、５が形成されているので、支持基板
６によって支えられる圧電振動子１を概ねストリップ素
子形状とすることができる。その結果、不要振動を効果
的に抑えながら、素子厚みが薄い領域の高周波帯におい
ても共振先鋭度が高く特性の安定なストリップ型の圧電
振動子１を実現することができる。

【００３４】本発明の第４の実施の形態は、図５に示す
ように、上記第１の実施の形態で示した素子構造を、フ
ィルタに適用したものである。本構造をフィルタに適用
することにより、共振先鋭度を調整することができるの
で、フィルタの設計範囲が拡大する。

【００３５】本発明の第５の実施の形態は、図６に示す
ように、上記第１の実施の形態で示した素子構造の圧電
振動子１において、励振電極４、５の幅方向の両端部に
スリット８を形成し、圧電体２の全幅にわたって励振電
極４、５が形成された状態とすることにより、支持基板
６によって支えられる圧電振動子１を概ねストリップ素
子形状とすることができる。このように上記第１の実施
の形態で示した素子構造の圧電振動子１をストリップ型
とすることにより、不要振動を効果的に抑えながら、共
振先鋭度の高い安定なストリップ型の圧電振動子１を実
現することができる。また、図７に示すように、本素子
構造をフィルタに適用することも可能である。本構造を
フィルタに適用することにより、不要振動を効果的に抑
えながら、共振先鋭度を高め、急峻な特性のフィルタを
実現することができる。

【００３６】また、上記第１〜第５の実施の形態におい
て、圧電体としては、結合係数が大きく、一様なエッチ
ングの困難な圧電単結晶、より具体的には、ＬｉＮｂＯ
₃ 、ＬｉＴａＯ₃ 、もしくはＫＮｂＯ₃ 結晶などが用い
られる。しかし、圧電体はこれらの圧電単結晶に限定さ
れるものではなく、エッチングが比較的容易な水晶又は
ランガサイト系結晶を用いることもできる。また、振動
子及びフィルタを構成する圧電体の厚みは、１００μｍ
以下であるのが望ましいが、それ以上の厚みであっても
適用可能である。但し、素子が厚すぎると全体の大きさ
が大きくなるため、素子厚みは５〜１５０μｍの範囲で
あるのが望ましい。

【００３７】以下、それぞれの実施の形態について、さ
らに詳細に説明する。〈第１の実施の形態〉圧電体としてＸカットＬＴ板を用
いた図１に示す形状を有する圧電振動子の構造とそれを
製造する具体的方法について説明する。

【００３８】本実施の形態の圧電振動子１において、圧
電体２の厚みは２０μｍ、支持基板６の厚みは５００μ
ｍである。圧電体としてはＬＴが使用されており、機械
強度が厚みの厚いＬＴ板によって向上させられている。
このため、圧電体２の厚みが２０μｍ程度であっても、
一般的な圧電振動子の機械強度に関する仕様を満足させ
ることができる。

【００３９】しかも、図１に示すように、溝幅を調整す
ることにより、変位分布（振動範囲）が変化するため、
振動特性も変化し、特に不要振動の抑制、共振先鋭度の
抑制が可能となる。つまり、圧電体２の板厚に対して溝
幅が広い場合には、図８に示した従来の振動子と同様に
不要振動（図中矢印で示す）が発生し易いが、溝幅を狭
くすることにより、共振先鋭度はわずかに低下するもの
の、不要振動を抑えることができる。この状態で圧電振
動子１を使用することにより、特性の安定した振動子を
実現することができる。溝の最適幅は、材料の圧電的性
質によって変わるが、おおよそ圧電体２の板厚の５０倍
以下であることが多い。

【００４０】本構造の圧電振動子は、以下の工程によっ
て製造される。以下、図２を参照しながら製造方法につ
いて説明する。図２は本発明の第１の実施の形態におけ
る圧電振動子の製造方法を示す工程図である。

【００４１】まず、図２（ａ）に示すように、圧電体１
１の一方の面に裏打ち基板１２を直接接合する。直接接
合とは、２枚以上の基板の鏡面に研磨された面同士を清
浄にして、その面に親水化処理を施し、表面に生成され
た親水基同士の静電引力によって面同士を密着させるこ
とにより、接着剤を用いることなく両基板を一体化し、
さらに加熱処理を施すことにより、基板の構成原子間の
結合に置換する接合のことである。このように圧電体１
１と裏打ち基板１２を直接接合することにより、強固な
接合を得ることができる。また、接着剤で両基板を接合
したときのような接着層の厚みむらが生じないので、裏
打ち基板を高精度に仕上げておけば、その精度を維持し
たまま圧電体を薄板化することができる。裏打ち基板１
２としては、コスト、平行度などの点でガラス基板が望
ましい。

【００４２】次いで、図２（ｂ）に示すように、圧電体
１１を薄板化する。この場合、圧電体１１は裏打ち基板
１２と一体になっているので、圧電体１１を数μｍまで
薄板化しても、割れや欠けが生じることはない。また、
上記したように、圧電体１１と裏打ち基板１２との間に
は接着層が介在されていないので、厚みむらのない圧電
体薄板を容易に得ることができる。

【００４３】本実施の形態においては、圧電体１１とし
て２００μｍに平行研磨されたＬＴ板を最初に用い、本
工程で２００μｍの厚みの裏打ち基板１２を裏打ちにし
て２０μｍまで薄板化した。

【００４４】次いで、図２（ｃ）に示すように、薄板化
した圧電体１１の表面に裏面電極１３となる電極を形成
する。この電極は、最終的に励振電極の一方の電極とな
るが、裏面に位置することになるので、本実施の形態で
は裏面電極と称する。

【００４５】次いで、図２（ｄ）に示すように、圧電体
１１と支持基板１４を積層一体化させるために、圧電体
１１の裏面電極形成面に支持基板１４を直接接合する。
直接接合の手法は上記した通りである。ここで、支持基
板１４の接合される側の面には、振動空間１５となる溝
が形成されている。尚、支持基板１４として厚み５００
μｍのＬＴ板が用いられているので、ここまでの工程
で、厚み２０μｍの圧電体１１と厚み５００μｍの支持
基板１４と厚み２００μｍの裏打ち基板１２とからなる
積層体が、基板の割れや欠けを生じることなく得られ
る。

【００４６】次いで、図２（ｅ）に示すように、裏打ち
基板１２をエッチングによって除去する。裏打ち基板１
２に用いる材料は容易にエッチングされる材料であるの
が望ましいが、特に厳密な選択をしなくとも、ＬＴは難
エッチング材料であるため、裏打ち基板１２を効果的に
溶解できるものを比較的自由にエッチャントとして選択
することが可能である。尚、エッチングなどの化学的方
法によらず、研削などの機械的方法によって裏打ち基板
１２を取り除くことも可能である。

【００４７】次いで、図２（ｆ）に示すように、裏打ち
基板１２の除去によって表面が現れた圧電体１１のもう
一方の面にレジスト１６を塗布する。次いで、図２
（ｇ）、（ｈ）に示すように、レジスト１６をパターニ
ングすると共に、表面電極１７を形成する。この場合、
先に形成した裏面電極１３と位置合わせをした状態で表
面電極１７を形成する。

【００４８】尚、表面電極１７を形成する際、電極材を
全面に塗布した後に、当該電極材のエッチングによって
パターニングを行うと、裏面電極１３と表面電極１７と
の位置合わせが困難となるため、本実施の形態のよう
に、レジスト１６をパターニングした後、電極材をレジ
ストパターン間に形成し、レジスト１６を剥離する、い
わゆるリフトオフ法によって表面電極１７を形成するの
が望ましい（図２（ｇ）、（ｈ）、(ｉ））。

【００４９】最後に、図２（ｊ）に示すように、個片に
切断する。これにより、図１に示す構造の圧電振動子が
得られる。以上の製造方法を採用すれば、常に、薄板状
の圧電体１１を支持した状態で取り扱うことができるの
で、工程中における割れや欠け等を抑えることができ
る。その結果、歩留まりが著しく向上する。また、支持
基板１４上の正確な位置に振動空間１５を形成すること
ができ、しかも振動部を薄くすることができるので、高
精度で高周波の圧電振動子を実現することができる。

【００５０】また、振動空間１５用の溝の幅を適宜設定
し、正確な位置に電極を形成することにより、特にスプ
リアスを効果的に抑制して振動子特性を向上させること
ができる。

【００５１】〈第２の実施の形態〉圧電体として１６５
ＹカットＬＮ板を用いた図３に示す形状を有する圧電振
動子の構造について説明する。

【００５２】本実施の形態の圧電振動子１において、圧
電体２の厚みは１０μｍ、ガラスからなる支持基板６の
厚みは５００μｍである。圧電体２としてはＬＮが使用
されており、機械強度が厚みの厚いガラス板（支持基板
６）によって向上させられている上、円形の穴によって
全周囲支持されているので、圧電体２の厚みが１０μｍ
程度であっても、一般的な圧電振動子の機械強度に関す
る仕様を満足させることができる。

【００５３】また、ガラスは比較的加工が容易であるた
め、本実施の形態のような丸穴形状をくり抜き加工、あ
るいはエッチングなどの方法によって実現することがで
きる。但し、上記第１の実施の形態のような圧電体であ
っても、エッチングは困難であるが、機械的に同様な加
工を施すことにより、丸穴形状を実現することができ
る。

【００５４】さらに、本実施の形態の構造においても、
不要振動の抑制、主振動の共振先鋭度の制御などの効果
を得るために、貫通孔の径を選択することにより、上記
第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であ
る。貫通孔の最適直径は、材料の圧電的性質によって変
わるが、おおよそ圧電体２の厚みの５０倍以下であるこ
とが多い。

【００５５】本構造の圧電振動子は、上記第１の実施の
形態とほぼ同様の工程によって製造され、支持基板６と
して貫通孔を有する基板を用いる点と裏面からの電極引
出し位置が異なる。

【００５６】〈第３の実施の形態〉圧電体としてＸカッ
トＬＴ板を用いた図４に示す形状を有する圧電振動子の
構造とそれを製造する具体的方法について説明する。

【００５７】本実施の形態の圧電振動子１において、圧
電体２の厚みは３０μｍ、支持基板６の厚みは３００μ
ｍである。圧電体としてはＬＴが使用されており、機械
強度が厚みの厚いＬＴ板によって向上させられている。
このため、圧電体２の厚みが３０μｍ程度であっても、
一般的な圧電振動子の機械強度に関する仕様を満足させ
ることができる。

【００５８】しかも、図４に示すように、溝（振動空間
３）の方向と垂直な方向に切断することにより、励振電
極４、５の形成方向及び切断方向が溝(振動空間３)に垂
直となり、圧電体２の全幅にわたって励振電極４、５が
形成されることとなるので、支持基板６によって支えら
れる圧電振動子１を概ねストリップ素子形状とすること
ができる圧電体２の厚みが３０μｍであるとき、素子の
幅はその数倍となり（例えば、素子の大きさは、長さ１
ｍｍ、ｘ幅１００μｍ、ｘ厚み３０μｍとなり）、この
ような素子を取り扱うことは非常に困難となる。

【００５９】しかし、本実施の形態においては、長さ１
ｍｍ、ｘ幅１００μｍ、ｘ厚み３０μｍ＋支持基板厚み
３００μｍとすることができる。このような構造では、
素子の搬送を支持基板６の部分を掴んで行うことができ
るので、通常は取り扱いの不可能なストリップ型素子に
おいても製造が可能となる。

【００６０】従って、本実施の形態の構造を採用すれ
ば、高周波で共振尖鋭度が高く、スプリアスのない単一
共振の振動子を得ることができる。〈第４の実施の形態〉圧電体としてＸカットＬＴ板を用
いた図５に示す形状を有する圧電フィルタの構造につい
て説明する。

【００６１】本実施の形態の圧電フィルタ７において、
圧電体２の厚みは２０μｍ、支持基板６の厚みは５００
μｍであり、電極の形状以外は上記第１の実施の形態と
ほぼ同じ構造となっている。

【００６２】本実施の形態においては、２電極型のモノ
リシックフィルタを構成するために、圧電体２の裏面に
共通電極となる裏面電極５が形成され、圧電体２の表面
に２つに分割された励振電極４が形成されている。

【００６３】しかも、図５に示すように、溝幅を調整す
ることにより、変位分布（振動範囲）が変化するため、
振動特性も変化し、特に不要振動の抑制、共振先鋭度の
抑制が可能となる。つまり、圧電体２の板厚に対して溝
幅が広い場合には、振動子の共振尖鋭度が大きすぎて、
通過特性を平坦にできない場合が生ずるが、溝幅を狭く
することにより、共振先鋭度は低下し、通過特性を平坦
化することができる。そのため、本実施の形態の構造を
採用すれば、フィルタの設計余裕度が増加し、所望の特
性を有するフィルタを容易に構成することができるよう
になる。溝の最適幅は、材料の圧電的性質によって変わ
るが、おおよそ圧電体２の板厚の５０倍以下であること
が多い。尚、上記第２の実施の形態で示した貫通穴を有
する構造を用いても同様の効果を得ることができる。

【００６４】〈第５の実施の形態〉圧電体としてＸカッ
トＬＴ板を用いた図６に示す形状を有する圧電振動子の
構造について説明する。

【００６５】本実施の形態の圧電振動子１において、圧
電体２の厚みは２０μｍ、支持基板６の厚みは５００μ
ｍであり、上記第１の実施の形態の構造とほぼ同じであ
る。圧電体２としてはＬＴが使用されており、機械強度
が厚みの厚いＬＴ板によって向上させられている。この
ため、圧電体２の厚みが３０μｍ程度であっても、一般
的な圧電振動子の機械強度に関する仕様を満足させるこ
とができる。

【００６６】しかも、図６に示すように、励振電極４、
５の幅方向の両端部にスリット８が形成され、圧電体２
の全幅にわたって励振電極４、５が形成された状態とさ
れている。すなわち、本圧電振動子１は、いわゆるスト
リップ素子形状となっている。このため、不要振動を効
果的に抑えながら、共振先鋭度の高い安定なストリップ
型の圧電振動子１を得ることができる。尚、スリットの
形成方法としては、プラズマエッチング、レーザ加工、
機械的加工などから選択することができる。

【００６７】また、図７に示すように、本構造をフィル
タに適用することにより、不要振動を効果的に抑えなが
ら、共振先鋭度を高め、急峻な特性のフィルタを実現す
ることもできる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電素子
の構成によれば、周辺が厚い支持基板によって保持され
ているため、圧電体の厚みが１００μｍ以下であって
も、取り扱い中に割れや欠けが生じることはない。その
結果、歩留まりが著しく向上する。また、薄板状の圧電
体が厚い支持基板によって覆われているため、工程中の
取り扱いが容易となる。また、一体化された支持基板に
より、不要な振動が抑制されるため、共振周波数近くに
不要振動を持たない単一共振素子を実現することができ
る。さらに、一体化された支持基板との距離を調整する
ことにより、主振動の共振先鋭度などの振動特性を制御
することができるので、素子設計に際しての設計の自由
度が高くなる。

【００６９】また、本発明の圧電素子の製造方法によれ
ば、上記本発明の圧電素子を効率的に作製することがで
きる。特に、裏打ち基板が圧電体に直接接合されること
により、接着剤で接合したときのような接着層の厚みむ
らが生じることはないので、裏打ち基板を高精度に仕上
げておけば、その精度を維持したまま圧電体を薄板化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における圧
電振動子を示す斜視図、（ｂ）、（ｃ）は当該圧電振動
子の溝幅を変化させたときの特性図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における圧電振動子
の製造方法を示す工程断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における圧電振動子
を示す斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における圧電振動子
及びその製造方法を示す斜視図である。

【図５】（ａ）は本発明の第４の実施の形態における圧
電フィルタを示す斜視図、（ｂ）、（ｃ）は当該圧電フ
ィルタの溝幅を変化させたときの特性図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態における圧電振動子
を示す斜視図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態における圧電フィル
タを示す斜視図である。

【図８】（ａ）は従来技術における圧電振動子を示す平
面図、（ｂ）は当該圧電振動子の実装状態を示す平面
図、（ｃ）は当該圧電振動子の特性図である。

【図９】（ａ）は従来技術における他の圧電振動子を示
す斜視図、（ｂ）は当該圧電振動子の特性図である。

【符号の説明】

１圧電振動子２圧電体３振動空間４励振電極（裏面電極）５励振電極（上面電極）６支持基板７圧電フィルタ８スリット１１圧電体１２裏打ち基板１３裏面電極１４支持基板１５振動空間１６レジスト１７表面電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田佳宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者平谷辰夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者泉野千鶴雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者末永辰敏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5J108 AA01 AA07 BB01 CC04 CC11 EE04 JJ01 MM08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板状の圧電体と、前記圧電体の対向す
る２つの主面に形成された励振電極と、前記圧電体に接
合された支持基板と、前記励振電極を中心とした前記圧
電体の振動部分を覆わないように形成された振動空間と
を備えた圧電素子。
【請求項２】支持基板が圧電体に直接接合された請求
項１に記載の圧電素子。
【請求項３】振動空間が、支持基板の圧電体との接合
面に形成された溝からなる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項４】溝の幅が圧電体の厚みに比して小さい請
求項３に記載の圧電素子。
【請求項５】溝の幅が圧電体の厚みの５０倍以下であ
る請求項４に記載の圧電素子。
【請求項６】振動空間が、支持基板に形成された貫通
孔からなる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項７】貫通孔の口径が圧電体の厚みに比して小
さい請求項６に記載の圧電素子。
【請求項８】貫通孔の口径が圧電体の厚みの５０倍以
下である請求項７に記載の圧電素子。
【請求項９】支持基板として、薄板状の圧電体と同じ
種類の圧電体が用いられた請求項１に記載の圧電素子。
【請求項１０】支持基板としてガラス基板が用いられ
た請求項１に記載の圧電素子。
【請求項１１】圧電体の全幅にわたって励振電極が形
成された請求項１に記載の圧電素子。
【請求項１２】圧電体に、励振電極の幅方向の両端部
に位置してスリットが形成された請求項１に記載の圧電
素子。
【請求項１３】圧電体に裏打ち基板を直接接合し、前
記裏打ち基板を裏打ちとして前記圧電体を薄板化する工
程と、前記圧電体上に第１の励振電極を形成する工程
と、溝が形成された支持基板を、前記溝の中心位置と前
記第１の励振電極の中心位置とが合致するように、前記
圧電体に直接接合する工程と、前記裏打ち基板を除去す
る工程と、前記裏打ち基板の除去によって曝された前記
圧電体の表面に第２の励振電極を形成する工程とを備え
た圧電素子の製造方法。
【請求項１４】裏打ち基板としてガラス基板を用いる
請求項１３に記載の圧電素子の製造方法。