JP2001144577A

JP2001144577A - 圧電共振子

Info

Publication number: JP2001144577A
Application number: JP32415299A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kotani; 謙一小谷; Masakazu Yoshio; 雅一吉尾
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-25
Also published as: US6388363B1; CN1301084A; DE10056542A1

Abstract

(57)【要約】【課題】不要振動を効果的にダンピングでき、利用し
ようとする振動を有効に利用でき、生産性に優れ、かつ
小型化が容易である圧電共振子を提供する。【解決手段】圧電基板２の両主面に励振電極３が形成
されており、励振電極に第１，第２の引き出し電極４，
６及び第１，第２の端子電極５，７がそれぞれ電気的に
接続されており、第１，第２の端子電極５，７の少なく
とも一方が、第１，第２の励振電極を圧電基板の少なく
とも一方の側縁に延ばした場合の仮想領域内に至るよう
に形成されている電極延長部５ａ，７ａを有する圧電共
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、エネルギー閉じ込
め型の圧電共振子に関し、より詳細には、スプリアスと
なる不要振動を抑制しつつ目的とする振動に基づく共振
特性を有効に利用し得る圧電共振子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エネルギー閉じ込め型の圧電共振
子が、圧電発振子などに広く用いられている。この種の
圧電共振子では、利用する振動モード以外の振動がスプ
リアスとなるため、不要振動を抑圧することが重要であ
る。

【０００３】そこで、従来、不要振動をダンピングする
ために、種々の工夫がなされてきている。例えば、実開
平４−１１９１２３号公報には、エネルギー閉じ込め型
圧電共振子において、共振部に近接した圧電基板端部に
おいて島状にダンピング材を設けた構成が開示されてい
る。

【０００４】また、実開平３−７９５２８号公報には、
図１３に示す負荷容量内蔵型圧電発振子が開示されてい
る。圧電発振子５１には、圧電共振子５２と、負荷容量
を構成するためのコンデンサ５３とが備えられている。
圧電共振子５２は、矩形板状の圧電基板５４を用いて構
成されている。圧電基板５４の両主面中央には、圧電基
板５４を介して対向するように励振電極５５が形成され
ている。この励振電極５５が表裏対向している部分がエ
ネルギー閉じ込め型の共振部を構成しており、該共振部
よりも上方に、すなわち圧電基板５４の側面５４ａ近傍
にダンピング用電極５６が形成されている。このダンピ
ング用電極５６上に半田を付与することにより所望でな
い振動をダンピングすることができるとされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エネルギー閉じ込め型
圧電共振子において、共振部とダンピング材との関係は
非常に重要である。すなわち、ダンピング材の位置が適
当でない場合には、利用しようとするメインの振動がダ
ンピングされたり、不要振動のダンピングを果たすこと
ができなかったりする。

【０００６】実開平４−１１９１２３号公報に記載の先
行技術では、圧電基板の共振部から一定の距離を隔て
て、圧電基板端部にのみダンピング材が配置されている
が、このようなダンピング材を高精度に配置することは
非常に困難であった。従って、生産性が十分でなく、ダ
ンピング材の位置ずれによる不良も発生しがちであっ
た。また、島状にダンピング材が配置されているので、
ダンピング材を付与する際や、後の加工ラインにおい
て、圧電基板にクラックが生じ易くなるという問題もあ
った。さらに、ダンピング材を高精度に配置することが
困難であるため、圧電共振子の小型化も困難であった。

【０００７】実開平３−７９５２８号公報に記載の圧電
発振子では、圧電基板５４上に形成されているダンピン
グ用電極５６が、非常に小さい。従って、該ダンピング
用電極５６上に安定に半田を塗布することが困難であっ
た。半田の塗布を安定にかつ高精度に行おうとした場合
には、ダンピング用電極５６の面積を大きくする必要が
あり、やはり圧電共振子５２の小型化が困難であった。

【０００８】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、不要振動を効果的にダンピングすることがで
き、目的の振動を有効に利用することができ、生産性に
優れかつ小型化が容易であり、さらに外部との電気的接
続も容易に行い得るエネルギー閉じ込め型の圧電共振子
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電共振子
は、圧電基板と、前記圧電基板の両主面に部分的に形成
されており、かつ圧電基板を介して表裏対向された第
１，第２の励振電極と、第１，第２の励振電極にそれぞ
れ電気的に接続されており、圧電基板の第１または第２
の主面に形成された第１，第２の引き出し電極と、前記
第１，第２の引き出し電極の励振電極が接続されている
側とは反対側の端部に形成されており、かつ外部と電気
的に接続を行うための第１，第２の端子電極とを備え、
前記第１，第２の端子電極の少なくとも一方が、第１，
第２の励振電極を圧電基板の少なくとも一方の側縁に延
ばした場合の仮想領域内に至るように形成されている電
極延長部を有することを特徴とする。

【００１０】好ましくは、前記励振電極の外周縁から前
記電極延長部の内側縁までの平均法線距離が励振電極の
径をｄとしたときに、１．２ｄ以上の範囲内とされる。
より好ましくは、前記電極延長部上に半田が付与され
る。この場合、端子電極の上面の全面に半田が付与され
てもよい。

【００１１】本発明に係る圧電共振子では、上記第１，
第２の端子電極に半田付により接合された第１，第２の
リード端子がさらに備えられてもよく、それによってリ
ード付の圧電共振子が提供される。

【００１２】

【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ことにより、本発明を明ら
かにする。

【００１３】図１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圧電共振子を示す平面図である。圧
電共振子１は、厚み縦振動の３倍波を利用した圧電共振
子であり、矩形板状の圧電基板２を有する。圧電基板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、あるいは水晶などの圧電単結晶を用いて
構成されている。本実施例では、圧電基板２は、圧電セ
ラミックスよりなり、厚み方向に分極処理されている。

【００１４】圧電基板の上面２ａの中央には、円形の励
振電極３が形成されている。励振電極３に、引き出し電
極４が連ねられている。引き出し電極４の外側端には、
端子電極５が連ねられている。端子電極５は、圧電基板
２の上面２ａにおいて、端面２ｃと上面２ａとのなす端
縁に沿って延びるように、かつ圧電基板２の全幅に至る
ように形成されている。なお、圧電基板２の側面２ｄ，
２ｅを結ぶ方向を幅方向とする。

【００１５】さらに、端子電極５は、圧電基板２の全幅
に至るように形成されているだけでなく、側面２ｄと上
面２ａとのなす端縁に沿って、長さ方向、すなわち端面
２ｂ，２ｃを結ぶ方向において、端面２ｂ側にも延ばさ
れている。

【００１６】この端面２ｂ側に延ばされている部分を電
極延長部５ａとする。上記電極延長部５ａは、励振電極
３を側面２ｄ側に延長した場合の仮想領域（矢印Ａで示
す領域内に至るように形成されている。

【００１７】圧電基板２の下面にも、励振電極３と圧電
基板２を介して表裏対向するように励振電極が形成され
ている。また、下面に形成された励振電極に、引き出し
電極６が連ねられており、引き出し電極６の外側端に端
子電極７が連ねられている。端子電極７は、端子電極５
と同様に構成されている。もっとも、端子電極７は、圧
電基板２の下面と端面２ｂとのなす端縁に沿うように形
成されている。また、端子電極７も、電極延長部７ａを
有し、電極延長部７ａは、圧電基板２の下面と側面２ａ
とのなす端縁に沿って延ばされており、上記仮想領域Ａ
内に至るように形成されている。

【００１８】本実施例の圧電共振子１の特徴は、上記電
極延長部５ａ，７ａが、仮想領域Ａ内に至るように形成
されていることにある。言い換えれば、端子電極５の電
極延長部５ａの先端と、端子電極５が形成されている側
とは反対側の端面２ｂとの間の距離Ｘが、励振電極３の
端子電極５側端部と端面２ｂとの間の距離Ｙに比べて小
さくなるように、上記電極延長部５ａが形成されてい
る。

【００１９】本実施例では、上記電極延長部５ａが仮想
領域Ａ内に至るように形成されているので、所望でない
振動を効果的にダンピングすることができる。これを、
具体的な実験例に基づき説明する。

【００２０】圧電共振子１として、ＰＴ系セラミックス
からなり、幅２．３５×長さ３．６×厚み０．４７ｍｍ
の圧電基板２の両主面に直径１．４ｍｍの励振電極３を
形成し、図１に示した引き出し電極４，６及び端子電極
５，７を形成した。この場合、端子電極５，７の電極延
長部５ａ，７ａは、幅０．１５ｍｍ×長さ０．９ｍｍと
し、電極延長部５ａ，７ａの一部が上記仮想領域Ａ内に
至るように形成した。

【００２１】比較のために、上記電極延長部が設けられ
ていないことを除いては、上記と同様にして構成された
圧電共振子を用意した。上記実施例及び比較例の圧電共
振子のインピーダンス−周波数特性を測定した。結果を
図２（ａ），（ｂ）に示す。図２（ａ）において、実線
は実施例の圧電共振子のインピーダンス−周波数特性
を、破線は圧電共振子の位相−周波数特性を示す。ま
た、図２（ｂ）は、比較例の圧電共振子のインピーダン
ス−周波数特性（実線）及び位相−周波数特性（破線）
を示す。図２から明らかなように、上記電極延長部５
ａ，７ａが設けられたことにより、比較例の圧電共振子
で現れている、幅スプリアスを効果的に抑圧し得ること
がわかる。

【００２２】本実施例の圧電共振子１では、上記のよう
に端子電極に電極延長部５ａ，７ａを設けることにより
不要振動がダンピングされる。この場合、電極延長部５
ａ，７ａは、端子電極５，７と同じ工程において、端子
電極５，７の一部として形成される。従って、ダンピン
グ材を付与する余分な工程を必要としない。しかも、電
極材料は、スクリーン印刷やフォトリソグラフィーなど
により高精度に圧電基板上に付与することができる。従
って、電極延長部５ａ，７ａを高精度に形成することが
でき、それによって所望でない振動を確実にダンピング
することができる。

【００２３】なお、本実施例では、厚み縦振動モードの
３倍波を利用し、幅スプリアスを抑圧したが、本発明に
係る圧電共振子において、利用する振動モードはこれに
限定されず、厚み滑りモードなどの他の振動モードを利
用してもよい。また、３倍波だけでなく、他の高調波を
利用してもよく、あるいは基本波を利用するものであっ
てもよい。

【００２４】第１の実施例の圧電共振子１では、電極延
長部５ａ，７ａが形成されていたが、少なくとも片側の
主面においてのみ電極延長部が形成されていてもよい。
また、図３〜図７に示すように、端子電極５，７の形状
については種々変形し得る。

【００２５】図３に示す圧電共振子８では、端子電極７
には電極延長部は設けられていない。他方、端子電極５
においては、側面２ｄに沿う電極延長部５ａが、第１の
実施例の圧電共振子１の場合と同様に形成されている。
加えて、側面２ｅと上面２ａとのなす端縁に沿うように
第２の電極延長部５ｂが形成されている。第２の電極延
長部５ｂも、上述した寸法Ｙ＞Ｘを満たすように形成さ
れている。

【００２６】図４に示す圧電共振子９では、端子電極５
に、電極延長部５ａ，５ｃが、端子電極７に電極延長部
７ｂ，７ｃが形成されている。電極延長部５ｃは、電極
延長部５ａと同様に形成されており、但し、電極延長部
５ｃは、側面２ｅと上面２ａとのなす端縁に沿うように
形成されている。また、電極延長部７ｂは、電極延長部
５ａと圧電基板２を介して先端側部分で部分的に重なり
合うように形成されている。電極延長部７ｃは、電極延
長部５ｃと同様に形成されている。

【００２７】図５に示す圧電共振子１０では、端子電極
７には電極延長部は設けられていない。端子電極５にお
いて、電極延長部５ｄが形成されている。ここでは、端
子電極５は、側面２ｄと上面２ａとのなす端縁には至ら
ないように形成されている。すなわち、端子電極５と側
面２ｄと上面２ａとのなす端縁との間にサイドギャップ
２ｇが形成されている。電極延長部５ｄは、このサイド
ギャップ２ｇを残して、すなわち側面２ｄから隔てられ
て形成されている。

【００２８】図６に示す圧電共振子１１では、端子電極
５に、電極延長部５ｅが形成されている。電極延長部５
ｅは、側面２ｄと上面２ａとの端縁に沿うように延ばさ
れており、さらに、電極延長部５ｅの内側縁が円弧状の
形状とされている。

【００２９】図７に示す圧電共振子１２では、電極延長
部５ｆ，５ｇが設けられている。電極延長部５ｆは、側
面２ｄと上面２ａとのなす端縁に沿って延び、さらに電
極延長部５ｆの内側は、励振電極３を取り囲む円弧状の
形状とされている。また、電極延長部５ｇは、側面２ｅ
と上面２ａとのなす端縁にそって延びており、さらにそ
の内側縁は、不整形状とされている。

【００３０】図３〜図７に示したように、電極延長部の
形状については、上述した寸法関係Ｙ＞Ｘを満たす限
り、適宜変形することができる。次に、第１の実施例に
係る圧電共振子では、励振電極の径をｄとしたときに、
電極延長部の内側縁が、励振電極３に対して励振電極の
外縁から法線距離で、１．２ｄ以上とした場合に、利用
しようとする３倍波を有効に利用でき、幅スプリアスを
効果的に抑圧し得ることを説明する。

【００３１】図６に示した圧電共振子１１として、上述
した実験例と同じ圧電基板を用い、上述した実験例と同
様にして励振電極及び引き出し電極を形成した。もっと
も、端子電極７については電極延長部を設けず、端子電
極５については図６に示した電極延長部５ｅを形成し
た。この場合、励振電極３の外周縁から電極延長部５ｅ
の内側縁５ｅ₁までの法線距離Ｃを種々異ならせ、種々
の圧電共振子を作成した。これらの圧電共振子につい
て、厚み縦振動モードの３倍波の共振抵抗を測定した。

【００３２】上記法線距離Ｃと、３倍波の共振抵抗との
関係を図８に示す。なお、図８において、「無」とある
のを、電極延長部が設けられていない場合の圧電共振子
の３倍波の共振抵抗を示す。この電極延長部が設けられ
ていない場合の３倍波の共振抵抗を１とし、他の圧電共
振子の共振抵抗を相対値で示した。

【００３３】図８から明らかなように、電極延長部が設
けられていない場合と同様に、法線距離Ｃが０．３ｍｍ
以上、すなわち１．２ｄ以上である場合には、３倍波が
ダンピングされないことがわかる。従って、好ましく
は、励振電極の外周縁から電極延長部の内側縁までの法
線距離を法線距離を１．２ｄとすることにより、利用し
ようとする振動をダンピングすることなく、不要振動を
ダンピングし得ることがわかる。

【００３４】図９は、本発明の第２の実施例に係る圧電
共振子を示す平面図である。圧電共振子２１では、端子
電極５の電極延長部５ｈ上に、半田層２２が形成されて
いる。なお、端子電極７には、電極延長部は形成されて
いない。上記半田層２２が形成されていること、並びに
端子電極７に電極延長部が形成されていないことを除い
ては、第１の実施例の圧電共振子１と同様に構成されて
いる。

【００３５】第２の実施例では、上記半田層２２が電極
延長部５ｈ上に形成されているので、半田層２２の質量
付加作用により不要振動をより効果的にダンピングする
ことができる。

【００３６】図１０は、第２の実施例の圧電共振子２１
の変形例を示し、ここでは、端子電極５の電極延長部５
ｈの全領域に半田層２３が形成されており、かつ半田層
２３は、電極延長部５ｈだけでなく、端子電極５の本体
部にも至るように形成されている。このように、半田層
２３は、電極延長部の一部にのみ形成される必要は必ず
しもなく、電極延長部の全面に形成されてもよく、さら
に端子電極上に至っていてもよい。また、特に図示はし
ないが、半田層は、端子電極の全面に形成されてもよ
い。

【００３７】図１１は、本発明に従って構成されたリー
ド付圧電共振部品の一例を示す略図的斜視図である。圧
電共振部品３１は、図１に示した第１の実施例の圧電共
振子１と、コンデンサ３２とを有する。圧電共振子１の
端子電極５と、図示されていない側の端子電極に、リー
ド電極３３，３４が接合されている。また、コンデンサ
３２は、誘電体基板３２ａの片面に容量電極３２ｂを形
成した構造を有する。図示されていない側の面には、容
量電極３２ｂと部分的に重なり合うように、一対の容量
電極が形成されている。この一対の容量電極は、それぞ
れ、リード端子３３，３４に接合されている。また、容
量電極３２ｂには、リード端子３５が接合されている。

【００３８】さらに、リード端子３３〜３５の引き出し
部を除く残りの部分が二点鎖線Ｄで示すように、樹脂外
装により被覆されている。従って、図１１に示したリー
ド付圧電共振部品３１は、負荷容量内蔵型の圧電発振子
として用いることができる。

【００３９】なお、本発明に係る圧電共振子は、適宜の
パーケージ材と組み合わせることにより、チップ型の圧
電共振部品にも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明に係る圧電共振子では、第１，第
２の端子電極の少なくとも一方に上記電極延長部が形成
されており、従って、利用しようとする振動モード以外
の不要振動を効果的に抑圧することができ、利用しよう
とする振動に基づく共振特性を有効に利用することがで
きる。しかも、電極延長部は端子電極と同一工程で電極
形成方法に従って形成されるので、高精度に形成するこ
とができる。また、樹脂などのダンピング材を用いるも
のでないため、形成精度に優れているだけでなく、圧電
共振子の厚みを増加させることもない。従って、圧電共
振子の小型化をも図り得る。

【００４１】加えて、部分的に電極材料と異なる材料を
付与するものでないため、形成に際して、あるいは後加
工において圧電基板にクラックが生じたりすることもほ
とんどない。よって、圧電共振子生産性を高めることが
でき、圧電共振子のコストの低減も果たし得る。

【００４２】励振電極の外周縁から電極延長部の内側縁
までの平均法線距離ガ励振電極の径をｄとしたときに、
１．２ｄ以上とされている場合には、前述した実験例か
ら明らかなように、利用しようとする振動の所望でない
ダンピングを確実に抑制することができ、利用しようと
する振動の共振特性をより効果的に発揮させることがで
きる。

【００４３】電極延長部上に半田が付与されている場合
には、半田の質量付加作用により、所望でない振動をよ
り効果的にダンピングすることができる。特に、端子電
極の上面の全面に半田が付与されている場合には、所望
でない振動を効果的にダンピングし得るだけでなく、該
半田を利用して外部との電気的接続もより確実にかつ容
易に行い得る。

【００４４】第１，第２の端子電極に半田付により接合
された第１，第２のリード端子がさらに備えられている
場合には、本発明に従って、所望でない振動を効果的に
抑制することができ、利用しようとする振動の共振特性
を有効に利用し得るリード付圧電共振部品を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の圧電共振子を示す平面
図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例及び比較例
の圧電共振子の共振特性を示す図。

【図３】第１の実施例の変形例の圧電共振子を示す平面
図。

【図４】第１の実施例の他の変形例の圧電共振子を示す
平面図。

【図５】第１の実施例の他の変形例の圧電共振子を示す
平面図。

【図６】第１の実施例の他の変形例の圧電共振子を示す
平面図。

【図７】第１の実施例の他の変形例の圧電共振子を示す
平面図。

【図８】励振電極の外周縁から電極延長部の内側縁まで
の法線距離Ｃと、利用しようとする振動の共振抵抗との
関係を示す図。

【図９】本発明の第２の実施例の圧電共振子を示す平面
図。

【図１０】第２の実施例の圧電共振子の変形例を示す平
面図。

【図１１】本発明の第１の実施例に係る圧電共振子を用
いたリード付圧電共振部品を示す略図的斜視図。

【図１２】図１１に示したリード付圧電共振部品の縦断
面図。

【図１３】従来の圧電共振子の一例を説明するための略
図的斜視図。

【符号の説明】

１…圧電共振子２…圧電基板３…励振電極４，６…第１，第２の引き出し電極５，７…第１，第２の端子電極５ａ〜５ｈ…電極延長部７ａ〜７ｃ…電極延長部８〜１２…圧電共振子２１…圧電共振子２２，２３…半田層３１…リード付圧電共振部品３３，３４…第１，第２のリード端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J108 AA01 BB02 BB04 CC04 CC12 DD01 DD02 DD06 DD08 EE02 EE05 EE07 EE11 EE19 FF01 FF07 FF10 FF11 FF15 GG05 HH02 HH06 JJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板と、前記圧電基板の両主面に部
分的に形成されており、かつ圧電基板を介して表裏対向
された第１，第２の励振電極と、第１，第２の励振電極にそれぞれ電気的に接続されてお
り、圧電基板の第１または第２の主面に形成された第
１，第２の引き出し電極と、前記第１，第２の引き出し電極の励振電極が接続されて
いる側とは反対側の端部に形成されており、かつ外部と
電気的に接続を行うための第１，第２の端子電極とを備
え、前記第１，第２の端子電極の少なくとも一方が、第１，
第２の励振電極を圧電基板の少なくとも一方の側縁に延
ばした場合の仮想領域内に至るように形成されている電
極延長部を有することを特徴とする、圧電共振子。
【請求項２】前記励振電極の外周縁から前記電極延長
部の内側縁までの平均法線距離が励振電極の径をｄとし
たときに、１．２ｄ以上の範囲にあることを特徴とす
る、請求項１に記載の圧電共振子。
【請求項３】前記電極延長部上に半田が付与されてい
る、請求項１または２に記載の圧電共振子。
【請求項４】前記端子電極の上面の全面に半田が付与
されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧電共振
子。
【請求項５】前記第１，第２の端子電極に半田付によ
り接合された第１，第２のリード端子をさらに備える、
請求項１〜４のいずれかに記載の圧電共振子。