JP2001057516A - 厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心周波数ばらつきが少なく、安定な特性を
得ることができ、高周波化に対応できる、厚み縦振動モ
ードの高次モードを利用したエネルギー閉じ込め型の厚
み縦圧電共振子をえる。 【解決手段】 圧電体内において、複数の内部電極が形
成されており、内部電極間の圧電体層に厚み方向に交互
に逆極性の電界が印加される厚み縦振動モードの高次モ
ードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子１に
おいて、厚み方向に隣り合う内部電極２，３間の圧電体
層の厚みをＤ、厚み方向最外側の内部電極よりも外側の
第１，第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ と
したときに、Ｎ＝３のときに、０．４５≦（Ｄ₁ ＋
Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８５、Ｎ＝４のとき、０．４５≦
（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．６０、Ｎ＝５のとき、０．
４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．５５である、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、厚み縦圧電共振子
及び圧電共振部品に関し、より詳細には、ディスクリミ
ネータとして好適に用いられる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、ディスクリ
ミネータ、圧電フィルタなどの種々の圧電共振部品に用
いられている。この種の圧電共振子としては、使用周波
数に応じて様々な圧電振動モードを利用したものが知ら
れている。

【０００３】特公昭６３−４０４９１号公報には、厚み
縦振動の高次モードを利用したエネルギー閉じ込め型の
圧電共振子が開示されている。すなわち、圧電セラミッ
クス内に、複数の内部電極を圧電体層を介して重なり合
うように配置し、内部電極間の圧電体層を、厚み方向に
おいて交互に異なる方向に分極処理してなる厚み縦圧電
共振子が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術では、圧電体内に複数の内部電極を配置すること
により、厚み縦振動モードの高調波を利用することは示
されているものの、内部電極の形成位置については、特
定の例が示されているだけである。すなわち、上記先行
技術では、三次の厚み縦振動モードを利用した圧電共振
子として、隣接する内部電極間の間隔を７３μｍ、圧電
体全体の厚みを２５９μｍあるいは２５７μｍとした圧
電共振子が実施例として示されているだけである。

【０００５】上記のような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は、マザーの圧電基板から
加工される。ところが、マザーの圧電基板にそり等があ
るので、平面研磨することが多い。そのため、圧電基板
内の内部電極の厚み方向位置がばらつきがちであり、周
波数の変動が生じがちであった。特に、高周波で用いら
れる厚み縦圧電共振子ほど、上記周波数変動が顕著に現
れ、高周波化の大きな妨げとなっていた。

【０００６】本発明の目的は、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の厚み縦圧電共振子
であって、中心周波数の精度を効果的に高めることがで
き、高周波化に対応でき、ディスクリミネータとして好
適に用いられ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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、厚
み方向に一様に分極された圧電体と、前記圧電体内にお
いて、圧電体層を介して厚み方向に重なり合うように配
置されたＮ枚（Ｎは３〜５の自然数）の内部電極とを有
し、内部電極間の圧電体層に厚み方向に交互に逆極性の
電界が印加される、厚み縦振動モードの（Ｎ−１）次の
高次モードを利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子
において、厚み方向に隣合う内部電極間の圧電体層の厚
みをＤ、厚み方向最外側の内部電極よりも外側の第１，
第２の圧電体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ としたときに、Ｎ＝
３のときに、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８
５、Ｎ＝４のとき、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦
０．６０、Ｎ＝５のとき、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／
２Ｄ≦０．５５であることを特徴とする。

【０００８】本願の第２の発明は、圧電体と、前記圧電
体内において、圧電体層を介して厚み方向に重なり合う
ように配置されたＮ枚（Ｎは３〜５の自然数）の内部電
極とを有し、内部電極間の圧電体層が厚み方向に交互に
逆方向に分極されている、厚み縦振動モードの（Ｎ−
１）次の高次モードを利用したエネルギー閉じ込め型圧
電共振子において、厚み方向に隣合う内部電極間の圧電
体層の厚みをＤ、厚み方向最外側の内部電極よりも外側
の第１，第２の圧電体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ としたとき
に、Ｎ＝３のときに、０．６５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ
≦１．１０、Ｎ＝４のとき、０．８０≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）
／２Ｄ≦０．９０、Ｎ＝５のとき、０．６５≦（Ｄ₁ ＋
Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８０であることを特徴とする。

【０００９】また、第１，第２の発明（以下、本発明と
総称する）においては、好ましくは、複数の内部電極は
線状の形状とされ、圧電体層を介して交差されている。
この場合、交差部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動
部を構成している。

【００１０】また、本発明の厚み縦圧電共振子は、ディ
スクリミネータとして好適に用いることができる。さら
に、本発明の特定の局面で提供される圧電共振部品は、
本発明に係る厚み縦圧電共振子と、厚み縦圧電共振子の
振動を妨げないための空間を隔てて厚み縦圧電共振子に
貼り合わされたケース基板と、前記厚み縦圧電共振子を
囲繞するようにケース基板に接合された導電性キャップ
とを備える。

【００１１】

【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説明する。図１（ａ）及び（ｂ）
は、ディスクリミネータとして用いられる、本発明の第
１の実施例に係る厚み縦圧電共振子を説明するための斜
視図及び断面図である。

【００１２】厚み縦圧電共振子１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、または
水晶もしくはＬｉＴａＯ₃ などの圧電単結晶からなる直
方体状の圧電体２を有する。圧電体２の内部には、複数
の内部電極３〜６が圧電体層を介して厚み方向に重なり
合うように配置されている。

【００１３】また、圧電体２は、厚み方向に矢印Ｐで示
すように一様に分極処理されている。内部電極３，５
は、圧電体２の一方の端面２ａに引き出されており、内
部電極４，６は、端面２ａと対向している反対側の端面
２ｂに引き出されている。

【００１４】端面２ａ，２ｂを覆うように、外部電極
７，８が形成されている。外部電極７，８は、導電ペー
ストの塗布・硬化により、あるいは金属材料をスパッタ
リング、蒸着もしくはメッキすることにより形成されて
いる。

【００１５】外部電極７は、内部電極３，５に電気的に
接続されており、外部電極８は、内部電極４，６に電気
的に接続されている。本実施例の厚み縦圧電共振子１で
は、外部電極７，８間に交流電界を印加すると、内部電
極３，４間の圧電体層と、内部電極４，５間の圧電体層
とは、上記交流電界を印加したとき、逆極性の電界が印
加される。同様に、内部電極４，５間の圧電体層と、内
部電極５，６間の圧電体層も、交互に逆極性の電界を印
加される。従って、内部電極３〜６が厚み方向に重なり
合っている部分が共振し、エネルギー閉じ込め型の厚み
縦圧電共振子として動作する。この場合、内部電極積層
数が４枚であるため、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として動作する。

【００１６】なお、以下、圧電体が一様に分極処理さ
れ、隣り合う内部電極間の圧電体層が厚み方向において
交互に逆極性の電界が印加される形式の厚み縦圧電共振
子を、パラレル接続型の厚み縦圧電共振子とする。

【００１７】なお、本実施例の厚み縦圧電共振子１で
は、圧電体２は、周知のセラミックス一体焼成技術を用
いて得ることができる。例えば、図２に示すように、複
数枚の圧電体セラミックスを主体とするグリーンシート
９ａ〜９ｅを用意する。グリーンシート９ｂ〜９ｅ上に
図示のように直線状の内部電極３〜６を導電ペーストの
スクリーン印刷により形成する。しかる後、グリーンシ
ート９ａ〜９ｅを積層し、厚み方向に加圧した後、焼成
することにより、圧電体２を得ることができる。

【００１８】本実施例では、内部電極３〜６がグリーン
シート端縁への引出し部を除いて直線状の形状を有す
る。従って、内部電極３〜６が厚み方向に重なり合って
いる部分は、直線状の電極同士が交差する部分により構
成されている。よって、エネルギー閉じ込め型の圧電振
動部の面積を、上記内部電極３〜６の交差領域を調整す
ることにより容易に調整することができ、かつ微妙に調
整することができる。従って、高周波化に対応して、面
積の小さなエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を容易に
形成することができる。

【００１９】次に、本実施例の厚み縦圧電共振子１の特
徴を説明する。本実施例の厚み縦圧電共振子１では、複
数の内部電極３〜６が重なり合っている部分の外側、す
なわち最外側の内部電極３または６の外側の第１，第２
の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ とし、厚み方
向に隣合う内部電極間例えば内部電極３，４間の圧電体
層の厚みをＤとしたときに、第１，第２の圧電体層２
ｃ，２ｄの厚みが下記の式（１）を満たす関係に選ばれ
ている。

【００２０】 ０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．６０ ……… （１） 本実施例の厚み縦圧電共振子では、式（１）を満たすよ
うに、第１，第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みが選ばれ
ているので、共振周波数、あるいは反共振周波数などの
ばらつきを効果的に低減することができ、良好な特性の
ディスクリミネータを構成することができる。以下、こ
れを説明する。

【００２１】厚み縦圧電共振１の製造に際し、圧電体２
においては、第１、第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みは
等しいことが理想である。すなわち、Ｄ₁ ＝Ｄ₂ となる
ように、内部電極３〜６が配置されることが望ましい。

【００２２】しかしながら、通常、圧電体２は、マザー
の圧電基板を切断することにより得られる。ところが、
マザーの圧電基板では、わずかな反りが発生したりする
ことがあり、平面性を高めるために、マザーの圧電基板
段階で上面及び／または下面を平面研磨するのが普通で
ある。

【００２３】上記マザー基板の反りや平面研磨時の上面
及び／または下面における研磨量のばらつきにより、内
部電極３〜６が積層されている部分は、上述した理想的
な位置からずれがちであった。

【００２４】例えば、図３に示すように、内部電極３，
４間、内部電極４，５間及び内部電極５，６間の各圧電
体層の厚みＤは、用意したグリーンシートの厚みに略対
応しているので、一定とすることができる。しかしなが
ら、圧電基板から圧電体２を得るにあたり、上面及び下
面の研磨量のばらつきやマザーの圧電基板の反りによ
り、第１，第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みＤ₁ ，Ｄ₂
にばらつきが生じがちであった。なお、図３の破線Ａ
は、内部電極３〜６の理想的な位置を示す。また、内部
電極３〜６の理想的な位置からの厚み方向のずれ量をｄ
Ｄとする。

【００２５】本願発明者は、上記内部電極３〜６の厚み
方向位置が、理想的な位置からずれると、共周波数や反
共振周波数などが変化し、この変化の程度が最外層の第
１，第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みに依存することを
見出し、本発明をなすに至った。

【００２６】すなわち、圧電体２が、上記のように、４
枚の内部電極３〜６を有し、３倍波を利用したパラレル
接続型の厚み縦圧電共振子１の場合には、上述した式
（１）を満たすように、圧電体層２ｃ，２ｄを形成すれ
ばよいことを見出した。

【００２７】また、本願発明者は、内部電極積層数を種
々変更し、同様に実験により確かめたところ、図６に示
す第２の実施例、すなわち２倍波を利用したパラレル接
続型の厚み縦圧電共振子１１では、下記の式（２）を満
たすように圧電体層２ｃ，２ｄを形成すればよいことを
見出した。

【００２８】 ０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８５ ……… （２） さらに、図７に断面図で示す第３の実施例、すなわち４
倍波を利用したパラレル接続型の厚み縦圧電共振子２１
では、下記の式（３）を満たすように最外層の圧電体層
２ｃ，２ｄの厚みを制御すれば、周波数変動を抑制し得
ることを見出した。

【００２９】 ０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．５５ ……… （３） なお、図６に示す２倍波を利用した厚み縦圧電共振子１
１では、３枚の内部電極１２〜１４が圧電体層を介して
厚み方向に重なり合うように配置されている。

【００３０】また、図７に示す４倍波を利用した厚み縦
圧電共振子２１では、５枚の内部電極２２〜２６が圧電
体層を介して厚み方向に重なり合うように配置されてい
る。また、厚み縦圧電共振子１１，２１では、圧電体２
内は、パラレル接続型であるため、矢印Ｐ方向に一様に
分極処理されている。

【００３１】厚み縦圧電共振子１１，２１は、内部電極
積層数及び利用する高次モードが異なることを除いて
は、第１の実施例の厚み縦圧電共振子１と同様に構成さ
れている。

【００３２】次に、具体的な実験例につき説明する。２
倍波を利用した厚み縦圧電共振子１１、３倍波を利用し
た厚み縦圧電共振子１及び４倍波を利用した厚み縦圧電
共振子２１として、圧電体をＰＴ系セラミックスで構成
し、内部電極交差部分の面積、すなわちエネルギー閉じ
込め型振動部の面積を０．０２５ｍｍ² とし、隣り合う
内部電極間の圧電体層厚みＤを４０μｍとし、最外層の
第１、第２のＤ₁ ，Ｄ₂ の厚みを等しくし（これをＤ′
とする）、Ｄ′／Ｄを種々異ならせた場合の共振周波数
Ｆｒ及び反共振周波数Ｆａの変化率ｄＦｒ／Ｆｒ及びｄ
Ｆａ／Ｆａを測定した。結果を図１２（ａ），（ｂ）〜
図１４（ａ），（ｂ）に示す。

【００３３】なお、図１２（ａ），（ｂ）が２倍波を利
用した厚み縦圧電共振子１１の場合の結果、図１３
（ａ），（ｂ）が３倍波を利用した厚み縦圧電共振子１
の場合の結果を、図１４（ａ），（ｂ）が４倍波を利用
した厚み縦圧電共振子２１の場合の結果を示す。

【００３４】図１２〜１４において、横軸は、内部電極
間に挟まれた１つの圧電体層の厚みＤに対する内部電極
の厚み方向位置ずれ量ｄＤの割合（百分率）を示す。ｄ
Ｄは、図３に示した３倍波を利用した厚み縦圧電共振子
１における内部電極形成位置の位置ずれ量に相当する。
図１２（ａ）の縦軸は、共振周波数Ｆｒの変化量ｄＦｒ
（理想とする共振周波数をＦｒとした場合、共振周波数
の実測値−Ｆｒ＝ｄＦｒとなる）の共振周波数Ｆｒに対
する割合（百分率）を示す。

【００３５】また、図１２（ｂ）の縦軸は、反共振周波
数Ｆａの変化量ｄＦａ（反共振周波数の実測値−目標と
する反共振周波数Ｆａ）の反共振周波数Ｆａに対する割
合（百分率）を示す。

【００３６】また、図１２（ａ），（ｂ）の実線Ａは
Ｄ′／Ｄ＝１．２の場合を、一点鎖線ＢはＤ′／Ｄ＝
１．０の場合を、二点鎖線ＣはＤ′／Ｄ＝０．８の場合
を、三点鎖線ＤはＤ′／Ｄ＝０．６の場合を、破線Ｅは
Ｄ′／Ｄ＝０．４の場合を、破線ＦはＤ′／Ｄ＝０．２
の場合の結果を示す。

【００３７】この図１２（ａ），（ｂ）の結果を最外層
の第１，第２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みＤ′の厚みＤ
に対する割合（Ｄ′／Ｄ）を横軸にして書き直した結果
を、それぞれ、図１５（ａ），（ｂ）に示す。

【００３８】また、図１５（ａ），（ｂ）では、縦軸の
共振周波数変化率及び反共振周波数変化率についても、
ｄＤ／Ｄにより規格化してある。他方、ディスクリミネ
ータとして用いる場合、所望のインピーダンスになる中
心周波数Ｆ₀ が重要である。中心周波数Ｆ₀ は、（Ｆｒ
＋Ｆａ）／２の位置にあり、中心周波数Ｆ₀ の変化を最
小に抑えるには、共振周波数Ｆｒ上昇率及び反共振周波
数Ｆａの下降率がほぼ等しいことが望ましい。また、一
般に、中心周波数Ｆ₀ の精度は±０．１％程度以内であ
ることが求められている。従って、共振周波数Ｆｒの上
昇率と、反共振周波数Ｆａの下降率との差を０．２％以
内にする必要がある。よって、例えば２倍波を利用した
厚み縦圧電共振子１１の場合、図１５（ａ）及び（ｂ）
に示すように、Ｄ′／Ｄ、すなわち（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２
Ｄを、０．４５以上、０．８５以下の範囲となるよう
に、最外層の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みを制御すること
により、中心周波数のばらつきの少ないディスクリミネ
ータを提供し得ることがわかる。すなわち、図１５
（ａ）及び（ｂ）から、式（２）で示したように、最外
層の圧電体層の厚みを制御すれば、中心周波数精度の高
いディスクリミネータの得られることがわかる。

【００３９】図１３（ａ），（ｂ）は、３倍波の厚み縦
圧電共振子１において、第１，第２の圧電体層２ｃ，２
ｄの厚みを種々異ならせた場合の結果を示す。図１３に
おいて、実線Ａ、一点鎖線Ｂ、二点鎖線Ｃ、三点鎖線
Ｄ、破線Ｅ及び破線Ｆは、それぞれ、Ｄ′／Ｄが、それ
ぞれ、１．２、１．０、０．８、０．６、０．４及び
０．２の場合に相当する。また、図１６（ａ），（ｂ）
は、図１３（ａ），（ｂ）に示した結果を書き直した図
であり、２倍波の厚み縦圧電共振子における図１５
（ａ），（ｂ）に相当する図である。

【００４０】また、図１４（ａ），（ｂ）は、４倍波を
利用した厚み縦圧電共振子２１において、第１，第２の
圧電体層の厚みを種々異ならせた場合の結果を示す。図
１４（ａ），（ｂ）において、実線Ａ、一点鎖線Ｂ、二
点鎖線Ｃ、三点鎖線Ｄ、破線Ｅ及び破線Ｆは、それぞ
れ、Ｄ′／Ｄが、１．２、１．０、０．８、０．６、
０．４及び０．２の場合を示す。また、図１７（ａ），
（ｂ）は、図１４（ａ），（ｂ）の結果を書き直した図
であり、２倍波を利用した厚み縦圧電共振子についての
図１５（ａ），（ｂ）に相当する図である。

【００４１】図１６（ａ），（ｂ）及び図１７（ａ），
（ｂ）から明らかなように、３倍波及び４倍波を利用し
た厚み縦圧電共振子１，２１においては、上述した式
（１）及び式（３）を満たすように、最外層の第１，第
２の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みを制御すれば、共振周波
数Ｆｒの上昇率と、反共振周波数Ｆａの下降率との差を
０．２％以内、すなわち中心周波数を±０．１％の範囲
とすることができ、中心周波数精度に優れたディスクリ
ミネータを提供し得ることがわかる。

【００４２】特に、高周波化を進めた場合、隣接する内
部電極間に挟まれた圧電体層の厚みＤは小さくなるの
で、同じ加工精度であっても、ｄＤ／Ｄが大きくなり、
周波数精度が劣化しがちとなる。しかしながら、上記の
ように、最外層の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みを特定の範
囲とすることにより、内部電極の位置ずれによる中心周
波数の変化に与える影響を低減でき、それによって中心
周波数精度を高め得るだけでなく、高周波に対応するこ
とができる。

【００４３】上述した実施例では、いわゆるパラレル接
続型の厚み縦圧電共振子１，１１，２１について説明し
たが、本願の第２の発明では、シリーズ型の厚み縦圧電
共振子が用いられる。これを、図８〜図１０に示す。な
お、図８〜図１０では、外部電極の図示は省略してある
が、図１（ｂ）の外部電極７，８と同様に圧電体２の端
面２ａ，２ｂを覆うように、一対の外部電極が形成され
る。

【００４４】図８に示す第４の実施例の厚み縦圧電共振
子３１では、圧電体２内に３枚の内部電極３２〜３４が
圧電体層を介して重なり合うように配置されている。な
お、中央の内部電極３３は非接続型内部電極とされてい
る。内部電極３２が、圧電体２の端面２ａに引き出され
ており、内部電５３４が圧電体２の端面２ａとは反対側
の端面２ｂに引き出されている。また、圧電体２内にお
いては、矢印で示すように、内部電極３２と内部電極３
３との間の圧電体層と、内部電極３３と内部３４との間
の圧電体層が厚み方向に逆方向に分極処理されている。

【００４５】従って、内部電極３２，３４に電気的に接
続されるように、一対の外部電極を端面２ａ，２ｂに形
成し、交流電界を印加すれば、２倍波を利用した厚み縦
圧電共振子として動作する。

【００４６】同様に、図９に示した第５の実施例の厚み
縦圧電共振子４１では、４枚の内部電極４２〜４５が圧
電体２内に形成されており、内部電極４２，４５間に交
流電圧を印加することにより、シリーズ接続型の３倍波
を利用した厚み縦圧電共振子として動作する。

【００４７】また、図１０に示す第６の実施例の厚み縦
圧電共振子５１では、圧電体２内に５枚の内部電極５２
〜５６が圧電体層を介して厚み方向に重なり合うように
配置されている。ここでは、内部電極５２，５６間に交
流電圧を印加することにより、厚み縦振動の４倍波を利
用した厚み縦圧電共振子として動作する。

【００４８】上記シリーズ接続型の厚み縦圧電共振子３
１〜５１において、パラレル接続型の場合と同様に、最
外層の圧電体層２ｃ，２ｄの厚みを、下記の式（４）〜
（６）をそれぞれ満たすように構成することにより、パ
ラレル接続型の厚み縦圧電共振子の場合と同様に中心周
波数のばらつきを効果的に低減することができる。これ
を、図１８〜２３を参照して説明する。

【００４９】 ０．６５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦１．１０ ……… （４） ０．８０≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．９０ ……… （５） ０．６５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８０ ……… （６） 図１８（ａ），（ｂ）〜２０（ａ），（ｂ）は、それぞ
れ、厚み縦圧電共振子３１〜５１についてのＤ′／Ｄ、
すなわち（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄを変化させた場合のｄＤ
／Ｄと、共振周波数変化率ｄＦｒ／Ｆｒ及び反共振周波
数変化率ｄＦａ／Ｆａとの関係を示す図であり、パラレ
ル接続型の２倍波を利用した厚み縦圧電共振子について
示した図１２（ａ），（ｂ）に相当する図である。

【００５０】なお、図１８〜２０において、実線Ａ、一
点鎖線Ｂ、二点鎖線Ｃ、三点鎖線Ｄ、破線Ｅ及び破線Ｆ
の意味は、図１２の場合と同様である。また、図２１
（ａ），（ｂ）〜２３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、シ
リーズ接続型の２倍波、３倍波及び４倍波を利用した各
厚み縦圧電共振子３１〜５１におけるＤ′／Ｄ、すなわ
ち（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄと共振周波数変化率及び反共振
周波数変化率を規格化した値との関係を示す図であり、
パラレル接続型の２倍波を利用した厚み縦圧電共振子に
ついての図１５（ａ），（ｂ）に相当する図である。

【００５１】図２１（ａ），（ｂ）〜図２３（ａ），
（ｂ）から明らかなように、シリーズ接続型の厚み縦圧
電共振子３１〜５１において、それぞれ、Ｄ′／Ｄ、す
なわち（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄを、式（４）〜（６）を満
たすように制御すれば、中心周波数の精度を±０．１％
以内とすることができ、安定な特性のディスクリミネー
タを提供し得ることがわかる。

【００５２】本発明に係る厚み縦圧電共振子では、上述
したように、パラレル接続型あるいはシリーズ接続型の
いずれの構造を採用してもよいが、以下に述べるよう
に、圧電発振子や圧電共振部品として好適に用いること
ができる。

【００５３】図４は、本発明の第７の実施例としての圧
電共振部品を示す分解斜視図であり、図５はその外観を
示す斜視図である。本実施例の圧電共振部品では、ケー
ス基板６１上に、厚み縦圧電共振子１が導電性接着剤６
２，６３を介して接合される。ケース基板６１は、絶縁
性基板を用いて構成されている。また、ケース基板６１
の外表面には、第１，第２の外部電極６１ａ，６１ｂが
形成されている。

【００５４】また、ケース基板６１の上面には、外部電
極６１ａ，６１ｂとの短絡を防止して金属キャップ６４
を接合するために、絶縁性材料からなる矩形枠上のフィ
ルム６５が積層される。このフィルム６５上に、絶縁性
接着剤を用いて金属キャップ６４が接合される。このよ
うにして、図５に示すように、ディスクリミネータとし
て好適に用いられる圧電共振部品６６が得られる。

【００５５】なお、第１の実施例では、内部電極２〜５
は、線状であり、かつグリーンシートの端縁から斜め方
向に延びるように延ばされていたが、本発明に係る圧電
共振子において、内部電極はグリーンシートの端縁に直
行する方向に延ばされていてもよい。すなわち、図１１
に示すように、内部電極２〜４を、それぞれ、グリーン
シートの端縁と直行する方向に該端縁から延びる線状と
してもよい。

【００５６】さらに、本発明において、圧電共振子の内
部電極は、線状である必要は必ずしもなく、円形の励振
電極部分に接続導電部が電気的に接続された形状の内部
電極等であってもよい。

【００５７】図２４及び図２５は、本発明の第４の実施
例としての圧電共振部品を示す分解斜視図及び外観斜視
図である。図４及び図５に示した圧電共振部品では、金
属キャップにより圧電共振子が囲繞されていたが、本実
施例のように、金属キャップを用いずに、誘電体基板を
積層することにより、圧電共振部品を構成してもよい。

【００５８】図２４において、略図的に示す第１の実施
例に係る厚み縦圧電共振子１の下面側に絶縁性基板より
なるケース基板７１が積層される。ケース基板７１の上
面には凹部７１ａが形成されている。凹部７１ａは、厚
み縦圧電共振子１のエネルギー閉じ込め型振動部の振動
を妨げないために設けられている。

【００５９】また、厚み縦圧電共振子１の上面には、第
２のケース基板７２が積層される。ケース基板７２は、
絶縁性基板よりなり、下面に圧電振動部の振動を妨げな
いための凹部を有する。厚み縦圧電共振子１の上下に、
上記ケース基板７２，７１を絶縁性接着剤により接合
し、さらに上面に樹脂フィルム７３をコーティングする
ことにより、図２５に示す圧電共振部品７４が得られ
る。

【００６０】また、ケース基板７１，７２の側面には、
それぞれ、外部電極７１ｂ，７１ｃ，７２ｂ，７２ｃが
形成されている。外部電極７１ｂ，７１ｃと外部電極７
２ｂ，７２ｃとは、厚み縦圧電共振子１に形成された外
部電極７，８を介して電気的に接続されている。

【００６１】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、圧電体内に
Ｎ枚の内部電極を有し、厚み縦振動モードの（Ｎ−１）
次の高次モードを利用したパラレル接続型のエネルギー
閉じ込め型圧電共振子において、隣り合う内部電極間の
圧電体層の厚みをＤ、厚み方向最外側の内部電極よりも
外側の第１、第２の圧電体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ とした
ときに、Ｎ＝３のときに式（２）を、Ｎ＝４のときに式
（１）を、Ｎ＝５のときに式（３）を満たすように構成
されているので、中心周波数のばらつきを小さくするこ
とができる。従って、特性の安定なディスクリミネータ
として好適な厚み縦圧電共振子を提供することができ
る。

【００６２】本願の第２の発明では、圧電体内にＮ枚の
内部電極を有し、厚み縦振動モードの（Ｎ−１）次の高
次モードを利用したシリーズ接続型のエネルギー閉じ込
め型圧電共振子において、隣り合う内部電極間の圧電体
層の厚みをＤ、厚み方向最外側の内部電極よりも外側の
第１、第２の圧電体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ としたとき
に、Ｎ＝３のときに式（４）を、Ｎ＝４のときに式
（５）を、Ｎ＝５のときに式（６）を満たすように構成
されているので、中心周波数のばらつきを小さくするこ
とができる。従って、特性の安定なディスクリミネータ
として好適な厚み縦圧電共振子を提供することができ
る。

【００６３】複数の内部電極が線状の電極であり、かつ
圧電体層を介して交差されていおり、交差部分がエネル
ギー閉じ込め型の圧電振動部を構成してる場合には、線
状の電極の交差部分の面積を調整することにより、高周
波化に適した厚み縦圧電共振子を容易に構成することが
できる。

【００６４】また、本発明に係る厚み縦圧電共振子は、
さまざまな圧電共振部品に用いることができるが、好ま
しくは、ディスクリミネータとして用いられ、その場
合、中心周波数のばらつきが少ないディスクリミネータ
を提供することができる。

【００６５】本発明に係る圧電共振部品では、厚み縦圧
電共振子に、該厚み縦圧電共振子の振動を妨げないため
の空間を隔てて厚み縦圧電共振子にケース基板が貼り合
わされており、該ケース基板に対して、厚み縦圧電共振
子を囲繞するように導電性キャップが接合されているの
で、電子部品として用いることができる、中心周波数の
ばらつきの少ない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】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例と
しての厚み縦振動の３倍波を利用した厚み縦圧電共振子
の斜視図及び断面図。

【図２】第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子の圧電体
を構成するのに用いた内部電極形状を説明するための分
解斜視図。

【図３】第１の実施例の厚み縦圧電共振子において内部
電極形成位置がずれて、第１，第２の圧電体層の厚みが
理想的な状態からずれた場合を説明するための断面図。

【図４】第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子を用いた
第７の実施例に係る圧電共振部品の分解斜視図。

【図５】本発明の第７の実施例としての圧電共振部品を
示す外観斜視図。

【図６】本発明の第２の実施例としての２倍波を利用し
た厚み縦圧電共振子を示す断面図。

【図７】本発明の第３の実施例としての４倍波を利用し
たパラレル接続型の厚み縦圧電共振子を示す断面図。

【図８】本発明の第４の実施例としての２倍波を利用し
たシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子を説明するための
断面図。

【図９】本発明の第５の実施例としての３倍波を利用し
たシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子を説明するための
断面図。

【図１０】本発明の第６の実施例としての４倍波を利用
したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子を説明するため
の断面図。

【図１１】本発明に係る厚み縦圧電共振子における内部
電極形状の他の例を説明するための分解斜視図。

【図１２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、２倍波を利用
したパラレル接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図１３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、３倍波を利用
したパラレル接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図１４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、４倍波を利用
したパラレル接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図１５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１２
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図１６】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１３
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図１７】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１４
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図１８】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、２倍波を利用
したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図１９】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、３倍波を利用
したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図２０】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、４倍波を利用
したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子における最外層
の圧電体層の厚みを変化させた場合の内部電極形成位置
の位置ずれ量と、共振周波数変化率及び反共振周波数変
化率との関係を示す図。

【図２１】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１８
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図２２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１９
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図２３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２０
（ａ），（ｂ）に示した結果を書き変えた図であり、最
外層の圧電体層の厚みと共振周波数変化率及び反共振周
波数変化率との関係を示す図。

【図２４】本発明の圧電共振部品の他の実施例を説明す
るための分解斜視図。

【図２５】本発明の他の実施例の圧電共振部品を示す斜
視図。

【符号の説明】

１…厚み縦圧電共振子 ２…圧電体 ２ｃ，２ｄ…第１，第２の圧電体層 ３〜６…内部電極 ７，８…外部電極 １１，２１…厚み縦圧電共振子 ３１，５１，６１…厚み縦圧電共振子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に一様に分極された圧電体と、 前記圧電体内において、圧電体層を介して厚み方向に重
   なり合うように配置されたＮ枚（Ｎは３〜５の自然数）
   の内部電極とを有し、内部電極間の圧電体層に厚み方向
   に交互に逆極性の電界が印加される、厚み縦振動モード
   の（Ｎ−１）次の高次モードを利用したエネルギー閉じ
   込め型圧電共振子において、 厚み方向に隣合う内部電極間の圧電体層の厚みをＤ、厚
   み方向最外側の内部電極よりも外側の第１，第２の圧電
   体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ としたときに、Ｎ＝３のとき
   に、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．８５、Ｎ＝
   ４のとき、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．６
   ０、Ｎ＝５のとき、０．４５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂）／２Ｄ≦
   ０．５５であることを特徴とする、厚み縦圧電共振子。
2. 【請求項２】 圧電体と、 前記圧電体内において、圧電体層を介して厚み方向に重
   なり合うように配置されたＮ枚（Ｎは３〜５の自然数）
   の内部電極とを有し、内部電極間の圧電体層が厚み方向
   に交互に逆方向に分極されている、厚み縦振動モードの
   （Ｎ−１）次の高次モードを利用したエネルギー閉じ込
   め型圧電共振子において、 厚み方向に隣合う内部電極間の圧電体層の厚みをＤ、厚
   み方向最外側の内部電極よりも外側の第１，第２の圧電
   体層の厚みをＤ₁ ，Ｄ₂ としたときに、Ｎ＝３のとき
   に、０．６５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦１．１０、Ｎ＝
   ４のとき、０．８０≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂ ）／２Ｄ≦０．９
   ０、Ｎ＝５のとき、０．６５≦（Ｄ₁ ＋Ｄ₂）／２Ｄ≦
   ０．８０であることを特徴とする、厚み縦圧電共振子。
3. 【請求項３】 前記複数の内部電極が線状の電極であ
   り、かつ圧電体層を介して交差されており、交差部分が
   エネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成している、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】 請求項１〜３のいずれかに記載の厚み縦
   圧電共振子を用いたことを特徴とする、ディスクリミネ
   ータ。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の厚み縦
   圧電共振子と、 前記厚み縦圧電共振子の振動を妨げないための空間を隔
   てて厚み縦圧電共振子に貼り合わされたケース基板と、 前記厚み縦圧電共振子を囲繞するようにケース基板に接
   合された導電性キャップとを備えることを特徴とする、
   圧電共振部品。