JP2000332567A - 圧電デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波に対応し、かつ取り扱いおよび製造が
容易な圧電デバイス、およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 薄板部１１ａと厚板部１１ｂとを備え、
少なくとも薄板部１１ａが圧電性材料で形成されている
圧電性基板１１と、励振電極１２とを備える。励振電極
１２は、薄板部１１ａの一主面に形成された励振電極１
２ａと、薄板部１１ａの他主面に形成された励振電極１
２ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電デバイスに関
し、特にたとえば、圧電振動子または圧電フィルタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理端末の高速化、通信のデ
ジタル化により、小型で高周波の振動子や小型で広帯域
のＩＦフィルタが強く求められている。これらの振動
子、フィルタには、従来、エネルギー閉じ込め型の圧電
振動子、圧電フィルタが用いられているが、近年、さら
に小型、広帯域のものが求められるようになっている。
エネルギー閉じこめ型の圧電フィルタとしては水晶フィ
ルタが最も広く用いられてきたが、水晶を用いた場合に
は、材料のもつ電気−機械結合係数が小さいことから、
帯域の広いフィルタを構成することが困難である。

【０００３】従来の圧電振動子について、図１４を用い
て一例を説明する。図１４（Ａ）は斜視図、図１４
（Ｂ）は断面図である。図１４を参照して、従来の圧電
振動子１は、圧電性基板２と励振電極３と導電性ペース
ト４とを備える。圧電振動子１は、導電性ペースト４に
よって固定平面５に固定され、振動空間６が確保され
る。

【０００４】従来の圧電振動子について、図１５を用い
て他の一例を説明する。図１５（Ａ）は斜視図、図１５
（Ｂ）は断面図である。図１５の圧電振動子１ａは、導
電性ペースト４が圧電性基板２の一端にのみ形成されて
いる点で、図１４の圧電振動子１と異なる。

【０００５】ここで、厚み振動を用いたエネルギー閉じ
込め圧電デバイスでは、素子の厚みが素子の共振周波数
に反比例するため、高周波の振動子、広帯域のフィルタ
を得るためには、圧電性基板を薄くすることが必要であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電デバイスでは、製造や取り扱いの困難さから圧電性
基板を一定以上に薄くすることが困難であるという課題
があった。

【０００７】特に、圧電性基板２に圧電単結晶や圧電セ
ラミクスが用いた場合、圧電単結晶や圧電セラミクスは
一般に脆い性質を示すため、板厚が薄い圧電性基板２を
得ることが困難である。したがって、従来の圧電デバイ
スでは、高周波に対応した圧電デバイスを得ることが困
難であった。

【０００８】上記従来の課題を解決するため、本発明
は、高周波に対応し、かつ取り扱いおよび製造が容易な
圧電デバイス、およびその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の圧電デバイスは、厚み振動に用いる圧電性
基板（少なくとも一部が圧電性材料からなる基板）と、
前記厚み振動を行うための励振電極とを備える圧電デバ
イスであって、前記圧電性基板は、板厚が薄い薄板部と
板厚が厚い厚板部とを備え、前記薄板部が圧電性材料か
らなり、前記励振電極が、前記薄板部の一主面および他
主面に形成されていることを特徴とする。上記本発明の
圧電デバイスでは、高周波に対応させるべく振動部を薄
くしても、厚板部があるために取り扱いおよび製造が容
易である。したがって、高周波に対応し、かつ取り扱い
および製造が容易な圧電デバイスが得られる。

【００１０】上記圧電デバイスでは、前記薄板部が、積
層された圧電性を有する２枚の基板からなり、前記２枚
の基板の分極方向が略逆方向であることが好ましい。こ
れによって、より高周波に対応した圧電デバイスが得ら
れる。

【００１１】上記圧電デバイスでは、前記圧電性基板
は、圧電性を有する第１の基板と、前記第１の基板とは
異なる第２の基板とからなり、前記第１の圧電性基板が
前記薄板部を構成し、前記第１および前記第２の基板が
前記厚板部を構成することが好ましい。これによって、
製造がさらに容易な圧電デバイスが得られる。

【００１２】上記圧電デバイスでは、前記一主面に形成
された前記励振電極は、前記薄板部の前記厚板部側の一
端から他端にわたって連続して形成されていることが好
ましい。これによって、スプリアスが小さい圧電デバイ
スが得られる。

【００１３】上記圧電デバイスでは、前記一主面または
前記他主面に形成されている前記励振電極が２つの電極
からなり、フィルタ機能を備えることが好ましい。これ
によって、高周波に対応し、かつ取り扱いおよび製造が
容易な圧電フィルタが得られる。

【００１４】上記圧電フィルタでは、振動吸収手段をさ
らに備え、前記振動吸収手段は、前記厚板部に形成され
ていることが好ましい。これによって、スプリアスが小
さい圧電デバイスが得られる。

【００１５】上記圧電デバイスでは、前記厚板部に複数
のエッチピットが形成されており、前記振動吸収手段が
前記複数のエッチピットであることが好ましい。これに
よって、スプリアスが小さく製造が容易な圧電デバイス
が得られる。

【００１６】上記圧電デバイスでは、前記圧電性基板の
前記厚板部の端面に形成された振動吸収部材をさらに備
え、前記振動吸収手段が前記振動吸収部材であることが
好ましい。これによって、スプリアスが小さく製造が容
易な圧電デバイスが得られる。

【００１７】上記圧電デバイスでは、前記厚板部から前
記薄板部に連なる部分が、テーパ形状を有することが好
ましい。これによって、生産性および信頼性が高い圧電
デバイスが得られる。

【００１８】上記圧電デバイスでは、前記薄板部が、半
円状の形状を有することが好ましい。これによって、取
り扱いが特に容易な圧電デバイスが得られる。

【００１９】また、本発明の圧電デバイスの製造方法
は、厚み振動に用いる圧電性基板（少なくとも一部が圧
電性材料からなる基板）と、前記厚み振動を行うための
励振電極とを備える圧電デバイスの製造方法であって、
板厚が厚い厚板部と板厚が薄く圧電性材料からなる薄板
部とを備える圧電性基板を形成する第１の工程と、前記
薄板部の一主面および他主面に前記励振電極を形成する
第２の工程と、前記第２の工程を経た前記圧電性基板を
素子ごとに分割する第３の工程とを備えることを特徴と
する。上記製造方法によれば、本発明の圧電デバイスを
容易に製造できる。

【００２０】上記製造方法では、前記第１の工程が、圧
電性材料からなる基板に溝を形成することによって行わ
れることが好ましい。

【００２１】上記製造方法では、前記第１の工程が、圧
電性材料からなる基板を研削することによって行われる
ことが好ましい。

【００２２】上記製造方法では、前記第１の工程が、貫
通孔を備える第１の基板と、圧電性材料からなる第２の
基板とを接合する工程と、その後、前記第２の基板を研
磨して薄板化する工程とを備えることが好ましい。

【００２３】上記製造方法では、前記第１の工程の後
に、前記厚板部にエッチピットを形成する工程をさらに
備えることが好ましい。

【００２４】上記製造方法では、前記第３の工程の後、
前記厚板部に振動吸収部材を形成する第４の工程をさら
に備えることが好ましい。

【００２５】上記製造方法では、前記圧電性基板が、積
層された圧電性を有する２枚の基板からなり、前記第１
の工程において前記圧電性基板を形成する工程が、前記
２枚の基板を互いの分極方向が略反対方向となるように
接合する工程を含むことが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２７】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電振動子の一例を説明する。

【００２８】実施形態１の圧電デバイス１０の斜視図を
図１（Ａ）および（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）の裏面を表している。

【００２９】図１を参照して、圧電デバイス１０は、圧
電性基板１１と、励振電極１２（励振電極１２ａおよび
１２ｂからなる）とを備える。

【００３０】圧電性基板１１は、厚み振動に用いられる
基板であって、板厚が薄い薄板部１１ａと板厚が厚い厚
板部１１ｂとを備える。図１には、薄板部１１ａと厚板
部１１ｂとが同一の基板で形成されている場合を示して
いるが、薄板部１１ａと厚板部１１ｂとが別の基板で形
成されてもよい。このとき、圧電性基板１１の少なくと
も薄板部１１ａは圧電性材料からなる。圧電性材料とし
ては、たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
Ｏ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、水晶、ＰＺ
Ｔなどの圧電セラミクスなどを用いることができる。厚
板部１１ｂは、特に材料の制限はないが、薄板部１１ａ
と同様に圧電性材料を用いることができる。

【００３１】圧電性基板１１の厚板部１１ｂには、必要
に応じてエッチピットを形成してもよい。また、圧電性
基板１１は、厚板部１１ｂから薄板部１１ａに連なる部
分がテーパ形状を有するものであってもよい。また、圧
電性基板１１は、２枚の基板を貼り合わせたものであっ
てもよい。また、薄板部１１ａは、略半円状の形状であ
ってもよい。

【００３２】励振電極１２は、薄板部１１ａの一主面に
形成された励振電極１２ａと、薄板部１１ａの他主面に
形成された励振電極１２ｂとを備える。励振電極１２
は、薄板部１１ａを振動させるための電極であり、たと
えばクロムを下地とした金からなる。励振電極１２は、
取り出し電極１３を介して端子電極１４に接続されてい
る。

【００３３】励振電極１２ａおよび１２ｂは、目的に応
じて様々な形状に形成される。たとえば、励振電極１２
ａおよび１２ｂは、薄板部１１ａを挟んで略対称に形成
してもよい。また、励振電極１２ａおよび１２ｂのいず
れか一方を、圧電性基板１１の一主面または他主面の全
面に形成してもよい。また、励振電極１２ａは、薄板部
１１ａの厚板部１１ｂ側の一端から他端にわたって連続
に形成してもよい（薄板部１１ａの全幅に形成してもよ
い）。

【００３４】さらに、実施形態１の圧電デバイス１０
は、必要に応じて、振動吸収手段を備えてもよい。振動
吸収手段には、たとえば、厚板部１１ｂの端面に形成さ
れた振動吸収部材を用いることができる。このとき、振
動吸収部材には、たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド、導電性ペーストなど、弾性を有する材料が好ましい
が、その他、金属、絶縁物、酸化物などでもよい。ま
た、厚板部１１ｂにエッチピットを形成し、これを振動
吸収手段として用いてもよい。

【００３５】図１に示した圧電デバイス１０について、
圧電性基板１１に、滑り振動の結合係数が大きいＸｃｕ
ｔのタンタル酸リチウム基板を用い（滑り振動の変位方
向は、図１（Ａ）中の矢印Ａで示す）、薄板部１１ａの
板厚を５０μｍ、厚板部１１ｂの板厚を３００μｍ、素
子の外形を５ｍｍ×２．５ｍｍとすると、共振周波数が
４０ＭＨｚ程度の圧電振動子が得られる。

【００３６】上記圧電デバイス１０では、圧電性基板１
１が、薄板部１１ａと厚板部１１ｂとからなるため、薄
板部１１ａを薄くしても取り扱いが容易である。したが
って、圧電デバイス１０によれば、高周波に対応し、か
つ取り扱いおよび製造が容易な圧電デバイスが得られ
る。

【００３７】また、従来の圧電デバイス１ａ（図１５参
照）では、素子を固定平面５に対して略平行に固定する
ことが難しく、傾いて固定され振動部が固定平面に接触
すると、素子の振動を阻害するという問題があったが、
上記圧電デバイス１０では、この問題を解消できる。す
なわち、厚板部１１ｂの端面を固定平面に固定すること
によって、容易かつ確実に振動空間を確保することがで
きる。

【００３８】（実施形態２）実施形態２では、実施形態
１で説明した圧電デバイス１０を製造する方法の一例に
ついて、図２および図３を参照しながら説明する。図２
は、圧電デバイス１０の断面を示した製造工程の流れ図
である。

【００３９】まず、図２（Ａ）に示すように、圧電性材
料からなり、一主面および他主面が略平行な基板２１
（たとえば、板厚３００μｍのＸｃｕｔのタンタル酸リ
チウム基板）を準備する。この厚みにおいては、基板２
１の取り扱いが容易で、大面積の基板を取り扱うことが
できる。

【００４０】次に、図２（Ｂ）に示すように、基板２１
の一主面に溝２２（深さが、たとえば２５０μｍ）を形
成することによって、薄板部１１ａを備える圧電性基板
１１を得る。溝２２は、たとえば、回転砥石２３を用い
て形成できる。また、溝２２は、プラズマ加工、放電加
工、レーザ加工、ＣＶＭ、ドライエッチング、ウエット
エッチンなどによって形成してもよく、これらの方法を
用いることによって、加工精度よく溝２２を形成でき
る。

【００４１】次に、図２（Ｃ）に示すように、薄板部１
１ａの一主面および他主面に、励振電極１２ａおよび１
２ｂを形成する。また、必要に応じて、取り出し電極や
端子電極も同時に形成する。励振電極１２ａおよび１２
ｂは、たとえば、メタルマスクを用いた蒸着法またはス
パッタリング法によって形成できる。このとき、段差部
を被覆するために、電極の回り込み性の高いスパッタリ
ング法を用いることが好ましい。

【００４２】次に、図２（Ｄ）に示すように、形成され
た溝２２の方向と略平行に、圧電性基板１１を切断す
る。

【００４３】最後に、図３に示すように、各素子ごとに
圧電性基板１１を切断することによって、実施形態１の
圧電デバイス１０が製造できる。

【００４４】実施形態２の製造方法によれば、実施形態
２の圧電デバイス１０を、一括して大量に製造できる。
また、実施形態２の製造方法では、圧電性基板１１の薄
い部分に触れることなく圧電性基板１１を取り扱うこと
ができるため、歩留まりよく圧電デバイス１０を製造で
きる。

【００４５】なお、薄板部１１ａを形成する方法には、
他の方法を用いることができる。たとえば、図４に示す
ように、平面研削盤を用いて圧電性基板を削りだすこと
によって形成してもよい。たとえば、まず、図４（Ａ）
に示すように、Ｙｃｕｔのタンタル酸リチウムからなる
基板４０を準備する。その後、図４（Ｂ）に示すよう
に、平面研削盤４１を用いて基板４０を削り出すこと
で、Ｘｃｕｔ面を振動面とすることができる。最後に、
図４（Ｃ）に示すように、基板４０の斜め方向に配置し
た蒸着源４２を用いて蒸着を行うことによって、電極４
３を形成することができる。

【００４６】（実施形態３）実施形態３では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電振動子の他の一例を説明す
る。なお、上記実施形態と重複する部分については、説
明を省略する。

【００４７】実施形態３の圧電デバイス３０の斜視図を
図５に示す。

【００４８】図５を参照して、圧電デバイス３０は、基
板３１と、励振電極３２と、振動吸収部材３３とを備え
る。圧電デバイス３０の平面方向の大きさは、１．５ｍ
ｍ×１ｍｍである。

【００４９】基板３１は、積層された圧電性を有する２
枚の基板３１ｃおよび３１ｄからなる。２枚の基板３１
ｃおよび３１ｄは、板厚が薄い薄板部３１ａ（板厚５０
μｍ）と、板厚が厚い厚板部３１ｂ（板厚１２５μｍ）
とを形成する。基板３１ｃは、薄板部３１ａでの板厚が
２５μｍ、厚板部３１ｂでの板厚が１００μｍである。
また、基板３１ｄの板厚は２５μｍである。

【００５０】基板３１ｃおよび３１ｄには、結合係数の
大きなＸｃｕｔのタンタル酸リチウム基板を用いてい
る。基板３１ｃと基板３１ｄとは、お互いの分極方向が
略反対方向となるように接合されている。このような構
成の圧電性基板３１を用いることで、同じ厚みの基板に
おいて、通常は励振されない２倍波の振動が励振可能と
なり、共振周波数を２倍に高めることが可能になる（特
開平０７−２０６６００号参照）。たとえば、薄板部３
１ａの厚みは、実施形態１で説明した圧電デバイス１０
の一例と同じ５０μｍとなっているにもかかわらず、圧
電デバイス１０の一例に対して約２倍の共振周波数（約
８０ＭＨｚ）を示す。

【００５１】また、基板３１は、厚板部３１ｂから薄板
部３１ａにかけてテーパ形状を有している。

【００５２】励振電極３２は、薄板部３１ａの一主面に
形成された励振電極３２ａと薄板部３１ａの他主面に形
成された励振電極３２ｂとを備える。励振電極３２ａ
は、薄板部３１ａの厚板部３１ｂ側の一端から他端にか
けて連続して形成されている（薄板部３１ａの全幅にわ
たって形成されている）。一方、励振電極３２ｂは、薄
板部３１ａから厚板部３１ｂにわたって全面に形成され
ている。圧電デバイス３０では、励振電極３２ａと励振
電極３２ｂの重なり合う部分にのみ振動が励振される。

【００５３】振動吸収部材３３は、エポキシ樹脂からな
る。

【００５４】実施形態３の圧電デバイス３０では、基板
３１が２枚の基板３１ｃおよび３１ｄからなっている
点、励振電極３２ａが薄板部３１ａの端面までにわたっ
て形成されている点、励振電極３２ｂが裏面の全面に形
成されている点、厚板部３１ｂの端面には振動吸収部材
３３が塗布されている点で、図１に示した圧電デバイス
１０とは異なるが、その他の点では実施形態１の圧電デ
バイスと同様である。

【００５５】上記圧電デバイス３０によれば、実施形態
１で説明した圧電デバイス１０と同様の効果が得られ
る。

【００５６】さらに、圧電デバイス３０では、励振電極
３２ａが薄板部３１ａの全幅にわたって形成されてお
り、圧電性基板３１の一方が厚くなっている構造のた
め、厚みの厚い方向の幅方向には振動は閉じ込められ
ず、その振動は幅方向に選択的に圧電性基板上を伝搬す
る。そのため、伝搬した波が圧電性基板３１の厚板部３
１ｂ側の端面にまで達し、振動吸収部材３３によって効
果的にダンピングされ、結果として、スプリアスの小さ
い振動子が得られる。また、圧電性基板３１の全体の伸
縮や幅方向の伸縮や、ずれに起因する不要振動も、振動
吸収部材３３によって抑制できる。

【００５７】また、圧電デバイス３０では、薄板部３１
ａに形成された励振電極３２ａが、テーパ部を通じて厚
板部３１ｂまで引き出されているため、実施形態２の圧
電デバイス１０に比べて断線を起こしにくい形状となっ
ている。

【００５８】さらに、圧電デバイス３０では、振動吸収
部材３３が、圧電性基板３１の端面に形成されているた
め、振動吸収部材３３と励振電極３２との距離が遠く、
塗布時の流れ込みや、シミだしを抑えやすい。したがっ
て、圧電デバイス３０によれば、製造が容易で特性ばら
つきが少ない圧電デバイスが得られる。

【００５９】なお、図５には、励振電極３２について、
基板３１ｃ側を部分電極とし、基板３１ｄ側を全面電極
とする場合を示したが、この逆にしてもよい。この場
合、基板３１ｄ側の面は平坦であるため、電極のパター
ニングは通常のフォトリソグラフィ工程で行うことがで
き、より正確な電極形成が可能になる。

【００６０】また、上記実施形態３で用いた圧電デバイ
スの大きさや基板の板厚は一例であり、本発明の圧電デ
バイスはこれに限定されない（以下の実施形態において
同様である）。

【００６１】（実施形態４）実施形態４では、実施形態
３で説明した圧電デバイス３０の製造方法について、一
例を説明する。

【００６２】まず、図６（Ａ）に示すように、圧電性材
料からなる２枚の基板４１および４２を準備し、互いの
分極方向が略反対方向となるように接合する。

【００６３】次に、図６（Ｂ）に示すように、一方の基
板４２を所望の厚み（本実施形態では２５μｍ）にまで
薄く研磨することによって、基板３１ｄを形成する。こ
の時の厚みは、薄板部３１ａにおいて、基板３１ｃの厚
みと基板３１ｄの厚みとが等しくなるようにする。本実
施形態では、薄板部３１ａの最終厚みが５０μｍとなる
ため、基板３１ｄは２５μｍの厚さに加工する。２５μ
ｍの厚みの板は、単体では得ることが難しいが、基板４
２は接合された基板４１によって裏打ちされているた
め、容易に薄板化することができる。この薄板化の工程
の後、回転砥石４３を用いて基板４１に溝４４を形成す
ることによって、基板３１ｃを形成する。この回転砥石
４３は、形成される溝がテーパ形状になるような形状を
有する。このとき、薄板部３１ａの厚みが５０μｍとな
るように、基板４１の板厚が１００μｍである場合に
は、溝４４の深さを７５μｍとする。

【００６４】次に、図６（Ｃ）に示すように、励振電極
３２ａおよび３２ｂを形成する。この工程は、実施形態
２で述べたのと同様にメタルマスクを用いていて行うこ
とができるが、励振電極３２ｂは裏面の全面に形成する
ため、パターニングの必要がない。

【００６５】次に、図６（Ｄ）に示すように、形成され
た溝と略平行な方向に、基板３１を切断する。

【００６６】次に、図６（Ｅ）に示すように、基板３１
の厚板部３１ｂ側の一端にエポキシ樹脂を塗布、硬化さ
せることによって、振動吸収部材３３を形成する。そし
て、最後に長尺の基板３１を素子ごとに切り出すことに
よって（図３参照）、圧電デバイス３０を製造できる。

【００６７】上記実施形態４の製造方法によれば、実施
形態３で説明した圧電デバイス３０を容易かつ一括して
大量に製造できる。

【００６８】さらに、実施形態４の製造方法によれば、
複数の素子がつながった状態で振動吸収部材を形成する
ことが可能であり、生産性よく圧電デバイスを製造でき
る。

【００６９】（実施形態５）実施形態５では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電振動子のその他の一例を説
明する。なお、上記実施形態と同様の部分については、
重複する説明を省略する。

【００７０】実施形態５の圧電デバイス５０の斜視図を
図７に示す。

【００７１】図７を参照して、圧電デバイス５０は、圧
電性基板５１と、励振電極５２と、導電性ペースト５３
（導電性ペースト５３ａおよび５３ｂからなる）とを備
える。圧電デバイス５０の外形は、２ｍｍ×１．５ｍｍ
である。

【００７２】圧電性基板５１には、たとえば、Ｘｃｕｔ
のタンタル酸リチウム基板を用いることができる。圧電
性基板５１は、板厚の薄い薄板部５１ａ（板厚５０μ
ｍ）と、板厚の厚い厚板部５１ｂ（板厚３００μｍ）と
を備える。圧電性基板５１は、厚板部５１ｂから薄板部
５１ａにかけてテーパ形状を有する。圧電性基板５１の
厚板部５１ｂには、エッチピット５４が形成されてい
る。エッチピット５４は、振動吸収手段として機能す
る。

【００７３】励振電極５２ａおよび５２ｂは、これによ
って厚み振動が励振される部分に形成されている。励振
電極５２ｂは、圧電性基板５１の一方主面の全面に形成
されており、励振電極５２ａと励振電極５２ｂとが重な
り合う部分にのみ振動が励振される構成となっている。

【００７４】導電性ペースト５３ａおよび５３ｂは、そ
れぞれ、励振電極５２ａおよび５２ｂに接続されてい
る。導電性ペースト５３は、励振電極５２ａおよび５２
ｂの取り出し電極であるとともに、振動吸収部材として
機能する。

【００７５】圧電デバイス５０は、圧電性基板５１の厚
板部５１ｂにエッチピット５４が形成されている点、厚
板部５１ｂから薄板部５１ａにかけてテーパ形状を有す
る点、励振電極５２ｂが裏面の全面に形成されている
点、導電性ペースト５３が形成されている点で、図１に
示した圧電デバイス１０とは異なるが、その他は実施形
態１で説明した圧電デバイス１０と同様である。

【００７６】圧電デバイス５０は、約４０ＭＨｚの共振
周波数を示す。

【００７７】上記実施形態５の圧電デバイス５０によれ
ば、実施形態１で説明した圧電デバイス１０と同様の効
果が得られる。

【００７８】さらに、上記実施形態５の圧電デバイス５
０によれば、実施形態３で説明した圧電デバイス３０と
同様の効果が得られる。

【００７９】たとえば、上記実施形態５の圧電デバイス
５０では、実施形態３で述べたように、薄板部５１ａ側
の端部では、一次元的な振動閉じ込めが可能だが、厚板
部５１ｂ側には振動が漏れる。しかし、このような振動
は、厚板部５１ｂに形成されたエッチピット５４により
効果的に散乱され、端面の導電性ペースト５３によって
吸収することができる。

【００８０】（実施形態６）実施形態６では、実施形態
５で説明した圧電デバイス５０を製造する方法につい
て、一例を説明する。

【００８１】まず、図８（Ａ）に示すように、圧電性材
料からなり、一主面および他主面が略平行な基板６１
（たとえば、板厚３００μｍのＸｃｕｔのタンタル酸リ
チウム基板）を準備する。この厚みにおいては、基板６
１の取り扱いが容易で、大面積の基板を取り扱うことが
できる。

【００８２】次に、図８（Ｂ）に示すように、基板６１
の一主面に溝６２（深さが、たとえば２５０μｍ）を形
成することによって、薄板部５１ａを備える圧電性基板
５１を得る。溝６２は、たとえば、回転砥石６３を用い
て形成できる。また、プラズマ加工や放電加工、レーザ
加工あるいは化学的エッチング加工によって溝６２を形
成してもよく、これらの方法を用いることによって、加
工精度よく溝６２を形成できる。

【００８３】次に、図８（Ｃ）に示すように、溝６２を
保護レジスト膜６４で覆い、薄板部５１ａを保護した上
で、それ以外の部分をエッチングする。この工程で、厚
板部５１ｂにエッチピット５４が形成される。このエッ
チピット５４は、圧電性基板５１にランダムに存在する
欠陥部に選択的に形成される。

【００８４】次に、保護レジスト膜６４を剥離した後
に、図８（Ｄ）に示すように、圧電性基板５１の一主面
および他主面に励振電極５２ａおよび５２ｂを形成す
る。励振電極５２ａおよび５２ｂの形成方法は、実施形
態２で説明した方法と同様である。

【００８５】最後に、図８（Ｅ）に示すように、形成さ
れた溝６２と略平行な方向に、圧電性基板５１を切断し
た後、素子ごとに圧電性基板５１を切断し（図３参
照）、導電性ペースト５３ａおよび５３ｂを塗布するこ
とによって、実施形態５で説明した圧電デバイス５０を
製造できる。

【００８６】実施形態６で説明した製造方法によれば、
圧電デバイス５０を、容易に大量生産できる。

【００８７】さらに、実施形態６の製造方法では、導電
性ペースト５３ａおよび５３ｂが電極の取り出しと振動
吸収の両方の役割を果たし、工程が簡略化される。

【００８８】また、導電性ペースト５３ａおよび５３ｂ
の塗布位置が、厚みの厚い基板端面にあるため、塗布位
置と振動部との距離が長く、塗布後の流れ込みや、シミ
だしによるショートを抑えやすく、量産性が向上し、特
性ばらつきも減少する。

【００８９】（実施形態７）実施形態７では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電振動子のその他の一例を説
明する。なお、上記実施形態と同様の部分については、
重複する説明を省略する。

【００９０】図９（Ａ）に、実施形態７の圧電デバイス
７０の斜視図を示す。

【００９１】図９（Ａ）に示すように、圧電デバイス７
０は、圧電性基板７１と、励振電極７２（励振電極７２
ａおよび７２ｂからなる）と、振動吸収部材３３とを備
える。

【００９２】圧電性基板７１は、圧電性材料からなり、
板厚が薄い薄板部７１ａと、板厚が厚い厚板部７１ｂと
を備える。圧電デバイス７０では、薄板部７１ａが、略
半円状に形成されている。

【００９３】圧電デバイス７０は、薄板部７１ａの形状
が略半円状である点、圧電性基板７１が厚板部７１ｂか
ら薄板部７１ａにかけてテーパ形状を有する点、励振電
極７２ｂが裏面の全面に形成されている点、振動吸収部
材３３が形成されている点で、図１に示した圧電デバイ
ス１０と異なるが、他の点では実施形態１で説明した圧
電デバイス１０と同様である。

【００９４】圧電性基板７１の製造方法の一例を、図９
（Ｂ）に示す。図９（Ｂ）に示すように、圧電性基板７
１は、外径の小さな平面研削盤７３を用いて圧電性材料
からなる基板を研削することによって形成できる。

【００９５】その他の製造工程については、上記実施形
態で説明した方法と同様の方法を用いることによって、
圧電デバイス７０を製造できる。

【００９６】実施形態７の圧電デバイス７０によれば、
実施形態１の圧電デバイス１０と同様の効果が得られ
る。

【００９７】さらに、圧電デバイス７０では、実施形態
３の圧電デバイス３０と同様に、スプリアスが小さい圧
電デバイスが得られる。

【００９８】また、圧電デバイス７０では、薄板部７１
ａの円弧部分が厚板部７１ｂによって囲まれているた
め、取り扱いが容易で、特に落下などの衝撃に強い圧電
デバイスが得られる。

【００９９】（実施形態８）実施形態８では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電振動子のその他の一例を説
明する。なお、上記実施形態と同様の部分については、
重複する説明を省略する。

【０１００】図１０に、実施形態８の圧電デバイス８０
の斜視図を示す。

【０１０１】図１０に示すように、圧電デバイス８０
は、圧電性基板８１と、励振電極８２（励振電極８２ａ
および８２ｂからなる）と、振動吸収部材３３とを備え
る。

【０１０２】圧電性基板８１は、基板８１ｃと圧電性基
板８１ｄとからなり、少なくとも圧電性基板８１ｄは圧
電性材料からなる。基板８１ｃには、圧電性材料からな
る基板のほか、たとえば、通常入手可能なガラス材料や
Ｓｉウエハなどを用いることができる。圧電性基板８１
ｄのうち、基板８１ｃが積層されていない部分が、薄板
部８１ａとなる。また、基板８１ｃと圧電性基板８１ｄ
とが積層されている部分が、厚板部８１ｂとなる。圧電
デバイス８０は、圧電性基板８１が２枚の基板からなる
点を除いて、実施形態７で説明した圧電デバイス７０と
同様である。

【０１０３】なお、圧電性基板８１ｄに、結合係数の大
きなＸｃｕｔのタンタル酸リチウム基板を用い、振動吸
収部材３３にポリイミドを用い、素子の外形を２ｍｍ×
１ｍｍ、薄板部８１ａの板厚を１０μｍ、薄板部の半円
の直径を０．５ｍｍ、厚板部８１ｂの厚みを２００μｍ
としたときには、共振周波数が約２００ＭＨｚの圧電デ
バイスが得られる。

【０１０４】次に、圧電性基板８１の製造方法につい
て、図１１を参照しながら一例を説明する。

【０１０５】まず、図１１（Ａ）に示すように、圧電性
材料からなる基板８３と、貫通孔８４を有する基板８５
とを用意する。

【０１０６】次に、図１１（Ｂ）に示すように、基板８
３と基板８５とを直接接合する。

【０１０７】次に、図１１（Ｃ）に示すように、基板８
３を薄板化して薄板部８１ａを形成する。この製造方法
によれば、薄板部８１ａを特に薄く形成できる。

【０１０８】なお、このようにして形成された基板８３
および８５は、励振電極等を形成した後に、図１２の平
面図の波線部分で切断され、素子ごとに分割される。

【０１０９】なお、他の製造工程については上記実施形
態で説明した方法を用いることによって、圧電デバイス
８０を製造できる。

【０１１０】（実施形態９）実施形態９では、本発明の
圧電デバイスについて、圧電フィルタの一例を説明す
る。なお、実施形態１と同様の部分については、重複す
る説明を省略する。

【０１１１】図１３を参照して、実施形態９の圧電デバ
イス９０は、圧電性基板１１と、励振電極９２（励振電
極９２ａおよび９２ｂからなる）とを備える。圧電デバ
イス１０は、励振電極９２の構造のみが実施形態１の圧
電デバイス１０と異なる。

【０１１２】励振電極９２は、薄板部１１ａを振動させ
ることによってフィルタ機能を発揮する電極であり、た
とえば、アルミ電極や、クロムを下地とした金電極、あ
るいは、銅、銀などからなる。励振電極９２は、薄板部
１１ａの一主面に形成された励振電極９２ａと、薄板部
１１ａの他主面および厚板部１１ｂの全面に形成された
励振電極９２ｂとを備える。励振電極９２ａは、対向す
る２つの電極からなる。この様に分割された電極間で
は、厚み振動モードが結合し、多重モードフィルタを形
成できる。分割された電極が近接して配置されることで
フィルタになり、圧電振動子同様、スプリアスの抑制が
特性の安定化につながる。

【０１１３】ここで、圧電基板１１に圧電性基板は結合
係数の大きなＸｃｕｔのタンタル酸リチウム基板を用
い、素子の外形を１．５ｍｍ×０．７５ｍｍ、薄板部１
１ａの板厚を４０μｍ、厚板部１１ｂの板厚を１００μ
ｍとしたとき、中心周波数が約１００ＭＨｚである多重
モード圧電フィルタが得られる。

【０１１４】圧電デバイス９０の製造方法については、
励振電極９２ａを分割して形成する他は、上記実施形態
で説明した方法と同様であるため、重複する説明は省略
する。

【０１１５】圧電デバイス９０においても、振動吸収部
材の形成、分極反転接合基板による高周波化、エッチピ
ットの形成、薄板部の形状の変更など、上記実施形態で
説明した変更をそのまま適用できることはいうまでもな
い。

【０１１６】以上、本発明の実施の形態について一例を
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発
明の技術的思想に基づいて、様々な実施形態への適用が
可能である。

【０１１７】たとえば、本発明は、圧電振動子、多重モ
ード圧電フィルタに限定されるものではなく、すべての
エネルギー閉じ込め圧電デバイスに広く適用でき、本発
明と同様の効果が得られる。

【０１１８】また、上記本発明の圧電フィルタを携帯電
話などの移動体通信装置に用いることによって、不要な
スプリアスが抑えられ、且つ、設計自由度が大きく、特
性の優れたフィルタで高周波部を構成することができる
ことから、隣接チャンネルの選択度が大きく、妨害波の
影響を受けにくい無線通信機器を実現することができ
る。また、上記本発明の圧電振動子を情報機器や通信機
器に用いることで、スプリアスが少なく安定した特性の
振動子によるクロック発生ができることから、基準周波
数や動作の安定した情報機器や通信機器を実現できる。

【０１１９】また、不要なスプリアスが抑制しやすく、
より小型で高周波に対応した圧電デバイスを実現出来
る。又、フィルタにおいては優れたチャンネル選択度を
有するエネルギー閉じ込め圧電デバイスが実現出来る。
また、その製造方法は、従来に比べてより一層容易なも
のである。

【０１２０】また、上記実施形態では、圧電性基板の材
料としてタンタル酸リチウムを用いる一例を示したが、
圧電性材料はタンタル酸リチウムに限定されない。ま
た、これら材料のカット角についても何ら限定はない。
また、振動モードについては滑り振動について主に説明
したが、厚み縦振動などにも適用可能である。

【０１２１】また、上記実施形態では、励振電極が一組
の電極からなるものを主に示したが、さらに複数組の電
極が連結された形でもよい。

【０１２２】また、上記実施形態では、励振電極につい
て、段差がある主面に部分電極を形成し、他方の主面に
全面電極を形成する場合を主に示したが、この逆でも同
様の効果が得られる。

【０１２３】また、上記実施形態の製造方法では、素子
が数個の場合を示したが、さらに大判の基板上に一括し
て形成することも可能である。

【０１２４】また、上記実施形態の製造方法では、薄板
部を形成する方法として、研削により形成する方法を主
に説明したが、これに限らずたとえば、放電加工、ウェ
ットエッチング、レーザ加工、ＣＶＭ、ドライエッチン
グなどの手法を用いてもよい。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電デバ
イスによれば、高周波化に対応し、かつ取り扱いおよび
製造が容易な圧電デバイスが得られる。

【０１２６】また、本発明の圧電デバイスの製造方法に
よれば、本発明の圧電デバイスを容易に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧電デバイスについて、一例を示す
斜視図である。

【図２】 本発明の圧電デバイスの製造方法について、
一例を示す工程図である。

【図３】 本発明の圧電デバイスの製造方法について、
一工程を示す斜視図である。

【図４】 本発明の圧電デバイスの製造方法について、
他の一例を示す工程図である。

【図５】 本発明の圧電デバイスについて、他の一例を
示す斜視図である。

【図６】 本発明の圧電デバイスの製造方法について、
その他の一例を示す工程図である。

【図７】 本発明の圧電デバイスについて、その他の一
例を示す斜視図である。

【図８】 本発明の圧電デバイスの製造方法について、
その他の一例を示す工程図である。

【図９】 本発明の圧電デバイスのその他の一例につい
て、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は製造工程の一例を示す平
面図である。

【図１０】 本発明の圧電デバイスについて、その他の
一例を示す斜視図である。

【図１１】 本発明の圧電デバイスの製造方法につい
て、製造工程の一例を示す断面図である。

【図１２】 本発明の圧電デバイスの製造方法につい
て、製造工程の一例を示す平面図である。

【図１３】 本発明の圧電デバイスについて、その他の
一例を示す斜視図である。

【図１４】 従来の圧電デバイスについて、一例を示す
図である。

【図１５】 従来の圧電デバイスについて、他の一例を
示す図である。

【符号の説明】

１０、３０、５０、７０、８０、９０ 圧電デバイ
ス １１、３１、５１、７１、８１ 圧電性基板 １１ａ、３１ａ、５１ａ、７１ａ、８１ａ、９１ａ
薄板部 １１ｂ、３１ｂ、５１ｂ、７１ｂ、８１ｂ、９１ｂ
厚板部 １２、３２、５２、７２、８２、９２ 励振電極 ３３ 振動吸収部材 ２１、４１、４２、６１ 基板 ２２、４４、６２ 溝 ５４ エッチピット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 克 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 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 佐々木 幸紀 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 島村 徹郎 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 BB02 BB04 CC01 CC10 CC11 CC13 DD01 FF01 HH02 KK01 KK02 MM08 MM11

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み振動に用いる圧電性基板と、前記厚
   み振動を行うための励振電極とを備える圧電デバイスで
   あって、 前記圧電性基板は、板厚が薄い薄板部と板厚が厚い厚板
   部とを備え、 前記薄板部が圧電性材料からなり、 前記励振電極が、前記薄板部の一主面および他主面に形
   成されていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 【請求項２】 前記薄板部が、積層された圧電性を有す
   る２枚の基板からなり、 前記２枚の基板の分極方向が、略逆方向である請求項１
   に記載の圧電デバイス。
3. 【請求項３】 前記圧電性基板は、圧電性を有する第１
   の基板と、前記第１の基板とは異なる第２の基板とから
   なり、 前記第１の圧電性基板が前記薄板部を構成し、前記第１
   および前記第２の基板が前記厚板部を構成する請求項１
   に記載の圧電デバイス。
4. 【請求項４】 前記一主面に形成された前記励振電極
   は、前記薄板部の前記厚板部側の一端から他端にわたっ
   て連続して形成されている請求項１に記載の圧電デバイ
   ス。
5. 【請求項５】 前記一主面または前記他主面に形成され
   ている前記励振電極が２つの電極からなり、フィルタ機
   能を備える請求項１に記載の圧電デバイス。
6. 【請求項６】 振動吸収手段をさらに備え、 前記振動吸収手段は、前記厚板部に形成されている請求
   項１に記載の圧電デバイス。
7. 【請求項７】 前記厚板部に複数のエッチピットが形成
   されており、 前記振動吸収手段が前記複数のエッチピットである請求
   項６に記載の圧電デバイス。
8. 【請求項８】 前記圧電性基板の前記厚板部の端面に形
   成された振動吸収部材をさらに備え、 前記振動吸収手段が前記振動吸収部材である請求項６に
   記載の圧電デバイス。
9. 【請求項９】 前記厚板部から前記薄板部に連なる部分
   が、テーパ形状を有する請求項１に記載の圧電デバイ
   ス。
10. 【請求項１０】 前記薄板部が、半円状の形状を有する
    請求項１に記載の圧電デバイス。
11. 【請求項１１】 厚み振動に用いる圧電性基板と、前記
    厚み振動を行うための励振電極とを備える圧電デバイス
    の製造方法であって、 板厚が厚い厚板部と板厚が薄く圧電性材料からなる薄板
    部とを備える圧電性基板を形成する第１の工程と、 前記薄板部の一主面および他主面に前記励振電極を形成
    する第２の工程と、 前記第２の工程を経た前記圧電性基板を素子ごとに分割
    する第３の工程とを備えることを特徴とする圧電デバイ
    スの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記第１の工程が、圧電性材料からな
    る基板に溝を形成することによって行われる請求項１１
    に記載の圧電デバイスの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の工程が、圧電性材料からな
    る基板を研削することによって行われる請求項１１に記
    載の圧電デバイスの製造方法。
14. 【請求項１４】 前記第１の工程が、貫通孔を備える第
    １の基板と、圧電性材料からなる第２の基板とを接合す
    る工程と、その後、前記第２の基板を研磨して薄板化す
    る工程とを備える請求項１１に記載の圧電デバイスの製
    造方法。
15. 【請求項１５】 前記第１の工程の後に、前記厚板部に
    エッチピットを形成する工程をさらに備える請求項１１
    に記載の圧電デバイスの製造方法。
16. 【請求項１６】 前記第３の工程の後、前記厚板部に振
    動吸収部材を形成する第４の工程をさらに備える請求項
    １１に記載の圧電デバイスの製造方法。
17. 【請求項１７】 前記圧電性基板が、積層された圧電性
    を有する２枚の基板からなり、 前記第１の工程において前記圧電性基板を形成する工程
    が、前記２枚の基板を互いの分極方向が略反対方向とな
    るように接合する工程を含む請求項１１に記載の圧電デ
    バイスの製造方法。