JP2000183683A - 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
圧電共振子であり、小型化が容易であり、共振周波数と
反共振周波数との間のスプリアスを抑圧することがで
き、良好な共振特性を有する厚み縦圧電共振子を得る。 【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共振部を
構成しており、圧電体２の長さ方向において共振部の両
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おらず、圧電体の長さ
方向をＬ、厚みをＴ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとしたときに、１４．
０≧Ｌ／Ｄ≧９．０とされている、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１
９及び図２０を参照して説明する。

【０００４】上記圧電共振子は、図１９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
０により圧電共振子７０が得られる。

【０００６】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。駆動に際しては、励振電極６
３，６７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２１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、実際にケース基板上に取付けて厚み
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が表れ、有効な
共振特性を得られないことがあった。

【００１３】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。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
どの影響を受け難く、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。

【００１４】本発明の他の目的は、厚み縦振動モードの
３倍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】本願の第１の発明は、共
振部の両側に振動減衰部を有し、厚み縦振動モードのＮ
次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１層の内部電極とを備え、第１，第２の励振電極及び
内部電極が厚み方向に重なり合っている部分により前記
共振部が構成されており、共振部の両側の振動減衰部を
結ぶ方向を第１の方向としたときに第１の方向と直交す
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
成されており、前記圧電体の第１の方向における長さを
Ｌ、前記圧電体の厚みをＴ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとしたときに、
１４．０≧Ｌ／Ｄ≧９．０とされていることを特徴とす
る。

【００１６】本願の第２の発明は、共振部の両側に振動
減衰部を有する厚み縦振動モードの３倍波を利用したエ
ネルギー閉じ込め型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の励振電極とを備
え、共振部の両側の振動減衰部を結ぶ方向を第１の方向
としたときに、第１の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おり、前記
圧電体の第１の方向の長さをＬ、圧電体の厚みをＴと
し、Ｄ＝Ｔ／３としたときに、１４．０≧Ｌ／Ｄ≧９．
０とされていることを特徴とする。

【００１７】第１，第２の発明に係る厚み縦圧電共振子
では、圧電体の両面に、すなわち圧電体の厚み方向外側
に、圧電体層が形成されていてもよく、その場合には、
第１，第２の励振電極が内部励振電極の形態とされる。

【００１８】また、第１，第２の発明に係る厚み縦圧電
共振子では、前記圧電体としては、好ましくは、細長い
ストリップ状の圧電体が用いられる。本発明に係る圧電
共振部品は、ケースを構成する第１，第２のケース材
と、振動を妨げないための空隙を確保した状態で第１の
ケース材に接合されている請求項１〜４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のケース材に
接合された厚み縦圧電共振子を囲繞するように、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。

【００１９】また、好ましくは、前記第１のケース材
が、誘電体基板と該誘電体基板に形成された複数の電極
とを有するコンデンサ基板であり、前記圧電共振子がコ
ンデンサ基板に構成されているコンデンサに電気的に接
続されている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
具体的な実施例を挙げることにより、本発明をより詳細
に説明する。

【００２１】（第１の実施例）図１（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の第１の実施例に係るエネルギー閉じ込め型
の厚み縦圧電共振子の斜視図及び縦断面図である。

【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
タン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスによ
り構成されており、厚み方向に一様に分極処理されてい
る。

【００２３】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の一方端面２ａか
ら圧電体２の上面及び下面において他方端面２ｂ側に向
かって延ばされている。

【００２４】励振電極３，４は、圧電体２の端面２ａに
形成された端子電極５により共通接続されている。ま
た、端子電極５は、圧電体２の中間高さ位置において、
端面２ｂ側に向かって延びる内方突出部５ａを有する。

【００２５】圧電体２の中間高さ位置には、内方突出部
５ａと同じ平面上において内方突出部５ａと対向するよ
うに内部電極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。

【００２６】なお、端子電極７は、圧電体２の上面及び
下面にも至るように形成されている。本実施例の厚み縦
圧電共振子では、第１，第２の励振電極３，４と、内部
電極６とが厚み方向に重なり合っている部分により共振
部が構成されている。また、圧電体２においては、共振
部の両側、すなわち長さ方向両側に振動減衰部が構成さ
れている。言い換えれば、長さ方向を第１の方向とした
ときに、共振部の外側には、第１の方向においてのみ振
動減衰部が構成されている。また、第１，第２の励振電
極３，４は、第１の方向と直交する方向において、すな
わち圧電体２の幅方向において、圧電体２の端部に至る
ように形成されている。

【００２７】もっとも、第１，第２の励振電極３，４
は、圧電体２の幅方向端部に至らず、端部近傍まで形成
されていてもよい。すなわち、圧電体２の幅方向におい
て、共振部の外側に振動減衰部が構成されない限り、励
振電極３，４は、圧電体２の幅方向端部に必ずしも至ら
ずともよい。

【００２８】本実施例の厚み縦圧電共振子では、圧電体
２の第１の方向における長さをＬ、圧電体２の厚みを
Ｔ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとしたときに、１４．０≧Ｌ／Ｄ≧９．
０とされていることを特徴とする。なお、Ｎは、利用し
ようとする厚み縦振動モードの高調波の次数である。

【００２９】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。

【００３０】また、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
り合っている部分が共振部となり、長さ方向両側の圧電
体部分が振動減衰部とされたエネルギー閉じ込め型圧電
共振子が構成される。

【００３１】なお、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
極を端子電極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。

【００３２】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共振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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】さらに、本実施例の厚み縦圧電共振子１で
は、上述したように、１４．０≧Ｌ／Ｄ≧９．０とされ
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。これを図２〜図４を参照して説明する。

【００３６】本願発明者によれば、厚み縦圧電共振子１
として、様々な寸法のものを作製した場合、Ｌ／Ｄが１
４以下の場合には、共振周波数と反共振周波数との間に
スプリアスの発生することが認められた。従って、Ｌ／
Ｄを１４以上としなければ、共振周波数と反共振周波数
との間のスプリアスを抑制することができないと考えて
いた。

【００３７】そこで、より一層の小型化を図るために、
Ｌ／Ｄを１４以下とした場合に、上記スプリアスを抑制
し得るか否かを検討した。そこで、上記厚み縦圧電共振
子の変位分布を有限要素法により解析した。図２は、厚
み縦振動の２倍波による変位分布を示し、図３は上記ス
プリアスの原因となっている振動の変位分布を示す。図
３から明らかなように、上記スプリアス振動では、圧電
体２の両端において変位が最も大きいことがわかる。

【００３８】本願発明者は、振動減衰方向、すなわち圧
電体２の長さ方向両端の端面において、厚み縦振動方向
に対して垂直関係にある２辺のうち、少なくとも１辺を
導電ペースト等で固定するように保持すれば、上記横電
界による影響をあまり受けず、良好な共振特性が得られ
るのではないかと考え、種々の検討を行った。その結
果、このスプリアス抑圧効果が、比Ｌ／Ｄに依存するこ
とが確かめられた。

【００３９】すなわち、比Ｌ／Ｄを種々異ならせ、厚み
縦圧電共振子１を作製し、上記のように長さ方向両側に
存在する端面において、厚み縦振動の方向に対して直交
する関係にある上辺及び下辺のうち、下辺を導電ペース
トで固定し、共振特性を測定した。そして、該共振特性
上表れるスプリアスの大きさと、比Ｌ／Ｄとの関係を求
めた。結果を図４に示す。

【００４０】図４における縦軸のスプリアス位相値は、
共振周波数と反共振周波数との間に表れるスプリアスに
おける最低位相値を示す。また、図４の実線Ｂは、上記
のように圧電共振子１の第１の方向両側の端面の下辺で
圧電共振子１を固定した場合の特性を示し、実線Ｃは、
該端面よりも内側で保持した場合の特性を示す。

【００４１】図４から明らかなように、圧電共振子１の
長さ方向両側の端面の下辺で圧電共振子１を保持した場
合、Ｌ／Ｄ＝９．０を境として、Ｌ／Ｄが９．０未満の
場合、スプリアスが急激に大きくなることがわかる。従
って、上記のように、圧電体２の長さ方向両側の端面の
上辺または下辺を保持することにより、Ｌ／Ｄが１４．
０以下の場合であっても、Ｌ／Ｄを９．０以上とするこ
とにより、良好な共振特性の得られることがわかる。

【００４２】よって、厚み縦圧電共振子１では、比Ｌ／
Ｄを１４．０以下とした場合であっても、９．０以上と
することにより、上記保持方法を採用すれば良好な共振
特性が得られ、それによってエネルギー閉じ込め型厚み
縦圧電共振子１のより一層の小型化を図ることができ
る。

【００４３】（第１の実施例の変形例）厚み縦圧電共振
子１では、端子電極５に、内部電極６側に延びる内方突
出部５ａが形成されていたが、図５（ａ）及び（ｂ）に
示すように、端子電極内方突出部５ａは設けられずとも
よい。

【００４４】（第２の実施例）図６は、本発明の第２の
実施例に係る厚み縦圧電共振子１１を示す斜視図であ
る。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
わる印加電圧が逆方向とされていた。すなわち、２つの
圧電体層が並列接続されていたが、本発明では、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。

【００４５】第２の実施例に係る厚み縦圧電共振子１１
は、このようなシリーズ接続型の圧電共振子である。図
６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、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１２を介し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の長さ方向中央部において対向されており、この対
向部分が共振部とされている。

【００４６】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。

【００４７】従って、励振電極１３，１４は、圧電体１
２の長さ方向を第１の方向としたときに、第１の方向と
直交する方向において圧電体の両端に、すなわち全幅に
至るように形成されている。

【００４８】また、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。内部電極１６は、圧電体
１２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、内部電極１６に相対的に高い電圧を、励振
電極に１３，１４に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。

【００４９】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なく、厚み
縦振動の２倍波ＴＥ₂ を励振させることができる。

【００５０】また、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、共振部の圧電体１
２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、小型の厚み縦圧電共振子を構成することができる。
加えて、比Ｌ／Ｄが９．０〜１４．０の範囲とされてい
るので、それによっても圧電共振子１１の小型化を図る
ことができ、かつ共振周波数と反共振周波数との間の不
要スプリアスを抑制することができる。

【００５１】また、第１の実施例と同様に、内部電極１
６を有するため、並びに励振電極１３，１４が圧電体１
２の幅方向両側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。

【００５２】（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７〜図９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。

【００５３】図７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。

【００５４】また、図８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。

【００５５】図９（ａ）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１
２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。

【００５６】同様に、図９（ｂ）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。

【００５７】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。図７〜図
１０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。

【００５８】さらに、図７〜図１０に示した各厚み縦圧
電共振子においても、比Ｌ／Ｄが、９．０〜１４．０の
範囲とされているので、第１の実施例と同様に、共振周
波数と反共振周波数との間に表れる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。

【００５９】さらに、本発明に係る厚み縦圧電共振子で
は、第１，第２の励振電極のさらに外側に圧電体層が形
成されていてもよく、その場合には、第１，第２の励振
電極が内部励振電極の形態とされる。図１０は、このよ
うな変形例を示す断面図であり、図１（ｂ）に示した第
１の実施例に係る厚み縦圧電共振子１の変形例に相当す
る。

【００６０】図１０に示す厚み縦圧電共振子１Ａでは、
第１，第２の励振電極３，４の外側に圧電体層２Ａ，２
Ｂが形成されている。言い換えれば、第１，第２の励振
電極３，４は、内部電極６と同様に、圧電セラミックス
内に埋設された内部電極の形態とされている。その他の
点については、第１の実施例の厚み縦圧電共振子１と同
様である。従って、厚み縦圧電共振子１Ａは、第１の実
施例に係る厚み縦圧電共振子１と同様の作用効果を発揮
する。なお、圧電体の厚みＴは、励振電極３，４間の圧
電体層の厚みとなる。

【００６１】なお、圧電体層２Ａ，２Ｂの厚みがあまり
厚くなると、共振部の振動を阻害するため、圧電体層２
Ａ，２Ｂの厚みは薄い方が好ましく、圧電体層２Ａ，２
Ｂの厚みが薄い場合、共振部の振動は妨げられず、むし
ろ振動効率が高められることがある。

【００６２】また、本変形例の厚み縦圧電共振子１Ａで
は、励振電極３，４が内部電極の形態で構成されるの
で、周知の積層セラミックス一体焼成技術を用いて、第
１，第２の励振電極３，４及び内部電極６が埋設された
圧電体を作製することにより、容易に得ることができ
る。加えて、積層セラミックス一体焼成技術を用いた場
合、励振電極３，４を導電ペーストの印刷等により形成
することができるので、励振電極３，４を高精度に形成
することができ、それによっても共振特性の向上を図る
ことができる。

【００６３】（第３の実施例）第３の実施例は、本発明
に係る厚み縦圧電共振子を用いた圧電共振部品について
の実施例である。

【００６４】図１１に示すように、本実施例の圧電共振
部品では、第１のケースとしてのコンデンサ基板４１上
に、導電性接着剤４２，４３を介して第１の実施例に係
る厚み縦圧電共振子１が固定されている。

【００６５】コンデンサ基板４１は、誘電体セラミック
スなどの誘電体材料よりなる誘電体基板４１ａを用いて
構成されている。誘電体基板４１ａの外表面には、コン
デンサを構成するために、第１〜第３の電極４１ｂ〜４
１ｄが形成されている。電極４１ｂ，４１ｄは、誘電体
基板４１ａの上面から側面に至るように形成されてい
る。電極４１ｂ，４１ｄが、導電性接着剤４２，４３を
介して圧電共振子１に電気的に接続されている。この場
合、圧電共振子１は、その振動を妨げられないように、
誘電体基板４１ａの上面と所定の空隙を隔てた状態で導
電性接着剤４２，４３を用いて固定されている。

【００６６】また、圧電体２の端面２ａ，２ｂの下辺が
その全長にわたり、導電性接着剤４２，４３により電極
４１ｂ，４１ｄに接合されている。従って、圧電共振子
１を駆動した場合、共振周波数−反共振周波数間に表れ
るスプリアスを効果的に抑圧することができる。

【００６７】なお、電極４１ｃは、アース電位に接続さ
れる。従って、本実施例の圧電共振部品では、電極４１
ｂ〜４１ｄ間に、図１０に示す回路が構成されることに
なる。よって、圧電共振子と２個のコンデンサを組み合
わせた圧電発振子を構成することができる。

【００６８】なお、コンデンサ基板４１の上面には、第
２のケース材としてのキャップ４４が固定される。キャ
ップ４４は、圧電共振子１を囲繞するようにして、第１
のケース材としてのコンデンサ基板４１に絶縁性接着剤
を用いて固定されている。

【００６９】もっとも、第１，第２のケース材について
は、上記コンデンサ基板４１及びキャップ４４に限定さ
れず、圧電共振子１を囲繞し得る適宜の構造のものを用
いることができる。

【００７０】例えば、第１のケース材を上方に開口を有
する直方体の容器とし、該容器の開口内に圧電共振子１
を収納し、容器の開口を第２のケース材としての平板状
の蓋材により閉成し、圧電共振部品を構成してもよい。

【００７１】（第４の実施例）図１３（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の第４の実施例に係る厚み縦圧電共振子を示
す斜視図及び縦断面図である。

【００７２】厚み縦圧電共振子５１は、細長いストリッ
プ状の圧電体５２を用いて構成されている。圧電体５２
は、チタン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミック
スで構成されている。

【００７３】圧電体５２は厚み方向に一様に分極処理さ
れている。また、圧電体５２の上面には、第１の励振電
極５３が、下面には第２の励振電極５４が形成されてい
る。励振電極５３は、圧電体５２の一方端面５２ａ側か
ら圧電体５２の上面において他方端面５２ｂ側に向かっ
て、但し端面５２ｂには至らないように延ばされてい
る。励振電極５４は、圧電体５２の下面において、端面
５２ｂ側から端面５２ａ側に向かって、但し端面５２ａ
には至らないように延ばされている。

【００７４】従って、圧電体５２の長さ方向中央部分に
おいて、励振電極５３と励振電極５４とが圧電体５２を
介して表裏対向されている。なお、励振電極５３は、圧
電体５２の端面５２ａから下面に至る端子電極５５に接
続されている。

【００７５】駆動に際しては、第１，第２の励振電極５
３，５４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３倍波が強く励振され、該３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。

【００７６】なお、本実施例では、第１，第２の励振電
極５３，５４が圧電体５２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５３，５４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
振部と端面５２ａ，５２ｂとの間の圧電体部分で減衰さ
れる。

【００７７】言い換えれば、上記共振部を中心として考
えると、圧電体５２の長さ方向（第１の方向）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。

【００７８】この場合、第１，第２の励振電極５３，５
４は、共振部においてのみ、圧電体５２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５
３を例にとると、共振部においてのみ、励振電極５３は
圧電体５２の全幅に至るように形成されておればよく、
励振電極５３の共振部より端面５２ａ側の部分は、単に
励振電極を端子電極５５に電気的に接続する部分である
ため、細い幅で形成されていてもよい。

【００７９】本実施例の厚み縦圧電共振子５１では、圧
電体の厚みをＴとし、Ｄ＝Ｔ／３とし、かつ圧電体５２
の長さ方向（第１の方向）に沿う長さをＬとしたとき
に、Ｌ／Ｄが、９．０〜１４．０の範囲とされているこ
とにある。すなわち、第１の実施例の場合と同様に、比
Ｌ／Ｄが上記特定の範囲とされているので、共振周波数
と反共振周波数との間に表れる不要スプリアスを効果的
に抑圧することができる。これを、図１４〜図１６を参
照して説明する。

【００８０】図１４及び図１５は、厚み縦圧電共振子５
１が厚み縦振動の３倍波で励振された場合、及び上記共
振周波数と反共振周波数との間のスプリアス振動の変位
分布を有限要素法で解析した結果を示す。図１５から明
らかなように、上記スプリアス振動が生じた場合、圧電
体５２の長さ方向両端において変位が大きくなることが
わかる。

【００８１】そこで、圧電体５２の長さ方向両端を保持
した場合、上記スプリアスを抑制し得るのではないかと
考えた。すなわち、圧電体５２の端面５２ａ，５２ｂの
辺のうち、厚み縦振動と直交する方向の２辺、すなわち
上辺または下辺を保持すれば、上記スプリアス振動を抑
制し得るのではないかと考えた。

【００８２】厚み縦圧電共振子５１について、比Ｌ／Ｄ
を種々変更し、上記のように保持した場合のスプリアス
発生状況を測定した。結果を図１６に示す。図１６にお
ける縦軸は、共振周波数と反共振周波数との間に表れる
スプリアスの大きさを示すものであり、スプリアスが発
生している部分における最低位相値を示す。

【００８３】図１６の実線Ｅは、本実施例の厚み縦圧電
共振子を上記のように保持した場合の結果を示し、実線
Ｆは、厚み縦圧電共振子５１を、端面５２ａ，５２ｂの
下辺ではなく、下辺よりも内側で保持した場合の結果を
示す。

【００８４】実線Ｅ，Ｆの比較から明らかなように、本
実施例の厚み縦圧電共振子５１を、端面５２ａ，５２ｂ
の下辺で保持した場合、Ｌ／Ｄを９．０以上とすれば、
スプリアスを効果的に抑制し得ることがわかる。

【００８５】すなわち、厚み縦圧電共振子５１では、Ｌ
／Ｄを９．０以上、１４．０以下とすることにより、上
記のような端面５２ａ，５２ｂの辺とうち、厚み縦振動
の振動方向と直交する方向に延びる２辺、すなわち上辺
または下辺により支持すれば、小型化を図り得るだけで
なく、良好な共振特性の得られることがわかる。

【００８６】よって、本実施例の厚み縦圧電共振子５１
では、比Ｌ／Ｄが９．０以上、１４．０以下とされてい
る。また、厚み縦圧電共振子５１においても、圧電体５
２の上下に、さらに圧電体層を形成し、励振電極５３，
５４を内部励振電極としてもよい。このような変形例を
図１７に示す。

【００８７】図１７に示す変形例では、圧電体５２の厚
み方向両側に圧電体層５２Ａ，５２Ｂが形成されてお
り、それによって励振電極５３，５４が内部励振電極と
されている。この場合、圧電体の厚みＴは、励振電極５
３，５４間の圧電体層の厚みとなる。

【００８８】なお、厚み縦圧電共振子５１は、第１の実
施例に係る厚み縦圧電共振子１と同様に、第１，第２の
ケース材を用いてケースに収納し、圧電共振部品とする
ことができる。すなわち、図１８に示すように、図１１
に示した圧電共振部品において、厚み縦圧電共振子１に
代えて、厚み縦圧電共振子５１を用いれば、同様に圧電
共振部品を構成することができる。

【００８９】

【発明の効果】第１の発明に係る厚み縦圧電共振子で
は、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、内部電極とを有するので、内部
電極を有しない従来の厚み縦圧電共振子に比べて、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る。

【００９０】加えて、比Ｌ／Ｄが９．０〜１４．０の範
囲とされているので、小型化を図り得るだけでなく、第
１の方向両端において、厚み縦振動の高調波の振動方向
と直交する方向に沿う辺に沿って保持することにより、
共振周波数と反共振周波数との間に表れるスプリアスを
効果的に抑圧することができる。

【００９１】よって、良好な共振特性を有する、厚み縦
振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型厚
み縦圧電共振子を提供することができる。さらに、第１
の方向においてのみ、共振部の両側に振動減衰部が設け
られており、共振部の第１の方向と直交する方向におい
ては振動減衰部が設けられていないため、並びにＬ／Ｄ
が１４以下とされているため、小型の厚み縦圧電共振子
とすることができる。

【００９２】第２の発明に係る厚み縦圧電共振子は、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の励振電極とを備え、比Ｌ／Ｄが９．０〜１４．０の
範囲とされている。従って、Ｌ／Ｄが１４以下であり、
かつ共振部の両側に、振動減衰部が設けられているが、
第１の方向と直交する方向においては共振部の両側に振
動減衰部が設けられていないため、小型の厚み縦圧電共
振子を提供することができる。

【００９３】加えて、Ｌ／Ｄが９．０〜１４．０の範囲
にあるため、圧電体の第１の方向両端において、第１の
方向と直交する方向に延びる辺に沿って保持することに
より、共振周波数と反共振周波数との間のスプリアスを
効果的に抑圧することができ、それによって良好な共振
特性を得ることができる。

【００９４】従って、第２の発明によれば、小型であ
り、かつ良好な共振特性を有する、厚み縦振動の３倍波
を利用した圧電共振子を提供することができる。また、
第１，第２の発明においては、第１，第２の励振電極の
外側に圧電体層を設けてもよく、その場合には第１，第
２の励振電極が内部励振電極とされる。この場合には、
第１，第２の励振電極を積層セラミックス一体焼成技術
を用いて高精度に形成することができるので、共振特性
の精度を高めることができると共に、生産性を高めるこ
とが可能となる。

【００９５】第１，第２の発明において、圧電体として
細長いストリップ状圧電体を用いた場合には、厚み縦圧
電共振子の幅方向寸法を小さくすることができ、厚み縦
圧電共振子の小型化をより一層進めることが可能とな
る。

【００９６】第３の発明に係る圧電共振部品では、第
１，第２の発明に係る厚み縦圧電共振子を、第１，第２
のケース材からなるケースに収納してなるため、さら
に、共振子の振動を妨げない空間を隔てて厚み縦圧電共
振子が第１のケース材に接合されているので、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、
圧電共振部品を提供することが可能となる。

【００９７】特に、第３の発明において、第１のケース
材が、誘電体基板と、誘電体基板に形成された複数の電
極とを有するコンデンサ基板であり、圧電共振子がコン
デンサ基板に構成されているコンデンサに電気的に接続
されているように構成した場合には、圧電共振子とコン
デンサとを組み合わせてなる容量内蔵型圧電発振子を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に
係る厚み縦圧電共振子の斜視図及び縦断面図。

【図２】厚み縦圧電共振子において、厚み縦振動の２倍
波を励振した場合の振動の変位分布を示す図。

【図３】厚み縦圧電共振子において共振周波数と反共振
周波数との間に表れるスプリアスとなる振動の変位分布
を示す図。

【図４】厚み縦圧電振動子において、比Ｌ／Ｄと、共振
周波数と反共振周波数との間に表れるスプリアスの大き
さ（位相値）との関係を示す図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例に係る厚み
縦圧電共振子の変形例を説明するための斜視図及び縦断
面図。

【図６】第２の実施例に係る厚み縦圧電共振子を示す斜
視図。

【図７】本発明の厚み縦圧電共振子の変形例を示す縦断
面図。

【図８】本発明の厚み縦圧電共振子の他の変形例を示す
縦断面図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る厚み縦圧電
共振子のさらに他の変形例を示す各縦断面図。

【図１０】本発明に係る厚み縦圧電共振子のさらに他の
変形例を示す縦断面図。

【図１１】本発明に係る圧電共振部品の一例を説明する
ための分解斜視図。

【図１２】図１１に示した圧電共振部品により構成され
る回路を示す回路図。

【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施例に係る厚
み縦圧電共振子の斜視図及び縦断面図。

【図１４】第４の実施例の厚み縦圧電共振子における厚
み縦振動の３倍波を励振した場合の変位分布を示す図。

【図１５】第４の実施例に係る厚み縦圧電共振子におい
て、共振周波数と反共振周波数との間に表れるスプリア
ス振動が生じた場合の変位分布を示す図。

【図１６】第４の実施例に係る厚み縦圧電共振子におけ
る比Ｌ／Ｄと、共振周波数と反共振周波数との間に表れ
るスプリアス（位相値で示す）との関係を示す図。

【図１７】第４の実施例に係る厚み縦圧電共振子の変形
例を示す断面図。

【図１８】第４の実施例に係る厚み縦圧電共振子を用い
た圧電共振部品を説明するための分解斜視図。

【図１９】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２０】図１９に示した厚み縦圧電共振子の断面図。

【図２１】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…コンデンサ基板 ４１ａ…誘電体基板 ４１ｂ〜４１ｄ…電極 ４２，４３…導電性接着剤 ４４…第２のケース材としてのキャップ ５１…厚み縦圧電共振子 ５２…圧電体 ５２ａ，５２ｂ…端面 ５３，５４…第１，第２の励振電極 ５５，５６…端子電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J108 AA01 BB04 CC04 CC12 DD01 DD06 DD07 DD08 EE03 EE04 EE07 EE18 FF01 GG03 GG08 GG16 JJ02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振部の両側に振動減衰部を有し、厚み
   縦振動モードのＮ次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１層の内部電極とを備え、 第１，第２の励振電極及び内部電極が厚み方向に重なり
   合っている部分により前記共振部が構成されており、共
   振部の両側の振動減衰部を結ぶ方向を第１の方向とした
   ときに第１の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おり、 前記圧電体の第１の方向における長さをＬ、前記圧電体
   の厚みをＴ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとしたときに、１４．０≧Ｌ／
   Ｄ≧９．０と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】 共振部の両側に振動減衰部を有する厚み
   縦振動モードの３倍波を利用したエネルギー閉じ込め型
   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の励振電極とを備え、 共振部の両側の振動減衰部を結ぶ方向を第１の方向とし
   たときに、第１の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おり、 前記圧電体の第１の方向の長さをＬ、圧電体の厚みをＴ
   とし、Ｄ＝Ｔ／３としたときに、１４．０≧Ｌ／Ｄ≧
   ９．０と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】 前記圧電体の両面の外側に、それぞれ、
   圧電体層が形成されており、それによって第１，第２の
   励振電極が内部励振電極とされている、請求項１または
   ２に記載の厚み縦圧電共振子。
4. 【請求項４】 前記圧電体が細長いストリップ状圧電体
   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】 ケースを構成する第１，第２のケース材
   と、 振動を妨げないための空隙を確保した状態で第１のケー
   ス材に接合されている請求項１〜４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のケース材に接合された厚み縦圧電共振子を囲
   繞するように、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。
6. 【請求項６】 前記第１のケース材が、誘電体基板と、
   該誘電体基板に形成された複数の電極とを有するコンデ
   ンサ基板であり、前記圧電共振子がコンデンサ基板に構
   成されているコンデンサに電気的に接続されている、請
   求項５に記載の圧電共振部品。