JP2001257558A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JP2001257558A JP2001257558A JP2000067841A JP2000067841A JP2001257558A JP 2001257558 A JP2001257558 A JP 2001257558A JP 2000067841 A JP2000067841 A JP 2000067841A JP 2000067841 A JP2000067841 A JP 2000067841A JP 2001257558 A JP2001257558 A JP 2001257558A
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- JP
- Japan
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- electrode
- electrodes
- piezoelectric vibrator
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周辺回路とのマッチングを図るため、等価イ
ンダクタンスを電極面積を変えることなく大きくする。 【解決手段】 厚み滑り振動用圧電基板のほぼ中央部に
対向電極を配置すると共に、該電極の周縁に幅が狭く、
浅い溝を形成した圧電振動子を構成する。
ンダクタンスを電極面積を変えることなく大きくする。 【解決手段】 厚み滑り振動用圧電基板のほぼ中央部に
対向電極を配置すると共に、該電極の周縁に幅が狭く、
浅い溝を形成した圧電振動子を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子に関し、
特に電極面積を調整することなく等価インダクタンス値
を大きくした圧電振動子に関する。
特に電極面積を調整することなく等価インダクタンス値
を大きくした圧電振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動子、例えばＡＴカット水晶振動
子は小型であること、高精度、高安定な周波数が容易に
得られるため、通信機から電子機器まで広く使用されて
いる。図３は従来のＡＴカット水晶振動子の構成を示す
図であって、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにお
ける断面図である。ＡＴカット水晶基板１１のほぼ中央
部に対向電極１２ａ、１２ｂを配置すると共に、該電極
１２ａ、１２ｂからそれぞれ基板１１の端部に向けてリ
ード電極１３ａ、１３ｂを延在して、水晶振動素子を形
成する。この水晶振動素子をセラミックパッケージ（図
示しない）に収容し、該パッケージの端子電極と、水晶
振動素子のリード電極１３ａ、１３ｂとを導電性接着剤
にて導通固定し、パッケージの上部周縁部に金属蓋を抵
抗溶接して水晶振動子を構成している。
子は小型であること、高精度、高安定な周波数が容易に
得られるため、通信機から電子機器まで広く使用されて
いる。図３は従来のＡＴカット水晶振動子の構成を示す
図であって、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにお
ける断面図である。ＡＴカット水晶基板１１のほぼ中央
部に対向電極１２ａ、１２ｂを配置すると共に、該電極
１２ａ、１２ｂからそれぞれ基板１１の端部に向けてリ
ード電極１３ａ、１３ｂを延在して、水晶振動素子を形
成する。この水晶振動素子をセラミックパッケージ（図
示しない）に収容し、該パッケージの端子電極と、水晶
振動素子のリード電極１３ａ、１３ｂとを導電性接着剤
にて導通固定し、パッケージの上部周縁部に金属蓋を抵
抗溶接して水晶振動子を構成している。
【０００３】水晶振動子を所定の共振周波数に調整する
には、電極１２ａ、１２ｂのいずれかあるいは、双方に
蒸着等の手段を用いて負荷質量を付着し周波数を下降さ
せて調整するか、あるいは電子ビーム装置を用いて前記
電極膜を薄く削りとり、周波数を上昇させて周波数を調
整する方法が一般的である。また、水晶振動子の定数、
例えば等価インダクタンスは共振周波数の３乗と電極面
積とに逆比例するので、所定の周波数が得られるように
水晶基板の厚みを決めた後、電極１２ａ、１２ｂの面積
を設定するのが一般的である。
には、電極１２ａ、１２ｂのいずれかあるいは、双方に
蒸着等の手段を用いて負荷質量を付着し周波数を下降さ
せて調整するか、あるいは電子ビーム装置を用いて前記
電極膜を薄く削りとり、周波数を上昇させて周波数を調
整する方法が一般的である。また、水晶振動子の定数、
例えば等価インダクタンスは共振周波数の３乗と電極面
積とに逆比例するので、所定の周波数が得られるように
水晶基板の厚みを決めた後、電極１２ａ、１２ｂの面積
を設定するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話等の更なる小
型化への要求を満たすべく、表面実装型振動子（ＳＭＤ
振動子）用のＡＴカット水晶基板の大きさは、例えば1.
4mm×1.4mm、電極の奥行き及び幅の寸法Ｌ×Ｗは0.6mm
×0.6mmと極めて小さくなってきている。このような小
さな電極面積を有する水晶振動子のインダクタンスを周
辺回路とのインピーダンスマッチングのために、例えば
小さくする要求には、電極面積を少し大きくすれば対応
できるが、逆にインダクタンスを大きくする要求には更
に電極面積を小さく設定する必要が生じる。しかしなが
ら、電極面積を必要以上に小さくすることはクリスタル
インピーダンス（ＣＩ）を大きくし、Ｑ値を悪化させる
おそれがあるという問題があった。本発明は上記問題を
解決するためになされたものであって、電極面積を変え
ずにインダクタンス値のみを大きくした水晶振動子を提
供することを目的とする。
型化への要求を満たすべく、表面実装型振動子（ＳＭＤ
振動子）用のＡＴカット水晶基板の大きさは、例えば1.
4mm×1.4mm、電極の奥行き及び幅の寸法Ｌ×Ｗは0.6mm
×0.6mmと極めて小さくなってきている。このような小
さな電極面積を有する水晶振動子のインダクタンスを周
辺回路とのインピーダンスマッチングのために、例えば
小さくする要求には、電極面積を少し大きくすれば対応
できるが、逆にインダクタンスを大きくする要求には更
に電極面積を小さく設定する必要が生じる。しかしなが
ら、電極面積を必要以上に小さくすることはクリスタル
インピーダンス（ＣＩ）を大きくし、Ｑ値を悪化させる
おそれがあるという問題があった。本発明は上記問題を
解決するためになされたものであって、電極面積を変え
ずにインダクタンス値のみを大きくした水晶振動子を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電振動子の請求項１記載の発明は、厚
み滑り振動用圧電基板に対向電極を配置すると共に、前
記圧電基板の少なくとも一方の主面に前記電極の外周縁
に沿って、細幅の溝を形成したことを特徴とする圧電振
動子である。
に本発明に係る圧電振動子の請求項１記載の発明は、厚
み滑り振動用圧電基板に対向電極を配置すると共に、前
記圧電基板の少なくとも一方の主面に前記電極の外周縁
に沿って、細幅の溝を形成したことを特徴とする圧電振
動子である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るＡ
Ｔカット水晶振動子の構成を示す図であって、同図
（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図であ
る。ＡＴカット水晶基板１のほぼ中央部に対向電極２
ａ、２ｂを配置すると共に、該電極２ａ、２ｂからそれ
ぞれ基板１の端部に向けてリード電極３ａ、３ｂを延在
して、水晶振動素子を形成する。さらに、図１（ｂ）に
示すように、水晶振動素子の電極２ａ、２ｂの周縁に接
して幅が狭く、且つ浅い溝４を例えばフォトリソグラフ
ィ手法を用いて形成する。この際、図１（ａ）に示すよ
うに、リード電極３ａ、３ｂ部には溝を形成する必要は
ない。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るＡ
Ｔカット水晶振動子の構成を示す図であって、同図
（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図であ
る。ＡＴカット水晶基板１のほぼ中央部に対向電極２
ａ、２ｂを配置すると共に、該電極２ａ、２ｂからそれ
ぞれ基板１の端部に向けてリード電極３ａ、３ｂを延在
して、水晶振動素子を形成する。さらに、図１（ｂ）に
示すように、水晶振動素子の電極２ａ、２ｂの周縁に接
して幅が狭く、且つ浅い溝４を例えばフォトリソグラフ
ィ手法を用いて形成する。この際、図１（ａ）に示すよ
うに、リード電極３ａ、３ｂ部には溝を形成する必要は
ない。
【０００７】本発明の特徴は電極２ａ、２ｂの面積を小
さくすることなく、等価インダクタンス値を大きくでき
ることである。図２は、ＡＴカット水晶基板の寸法を1.
4mm×1.4mm、厚さ0.1mm、電極寸法Ｌ×Ｗを0.6mm×0.6m
mとした水晶振動素子の電極部周縁に幅16.7μm、深さ1
6.7μmの溝４を形成したものについて、該振動子上に発
生する電荷分布を有限要素法を用いてシミュレーション
したものである。従来の水晶振動子の電荷分布と比較す
るため、水晶基板の大きさ、電極寸法等を上記例と同一
としたものについて、その電荷分布をシミュレーション
により求めたものが図４である。図２と図４に示した電
荷分布を比較すると、電極周縁部において電荷の発生の
量が大幅に異なっていることが判明した。
さくすることなく、等価インダクタンス値を大きくでき
ることである。図２は、ＡＴカット水晶基板の寸法を1.
4mm×1.4mm、厚さ0.1mm、電極寸法Ｌ×Ｗを0.6mm×0.6m
mとした水晶振動素子の電極部周縁に幅16.7μm、深さ1
6.7μmの溝４を形成したものについて、該振動子上に発
生する電荷分布を有限要素法を用いてシミュレーション
したものである。従来の水晶振動子の電荷分布と比較す
るため、水晶基板の大きさ、電極寸法等を上記例と同一
としたものについて、その電荷分布をシミュレーション
により求めたものが図４である。図２と図４に示した電
荷分布を比較すると、電極周縁部において電荷の発生の
量が大幅に異なっていることが判明した。
【０００８】周知のように、水晶振動子の等価インダク
タンスＬは、水晶基板１上の振動変位ｕによる運動エネ
ルギーＫ（Ｋ∝∫∫ｕ2dz）と、電極２ａ、２ｂ上の発
生した電磁エネルギーL・Ｉ2（Ｌはインダクタンス、Ｉ
は電流）とを等しいおいて求めることができる。図２の
電荷分布から等価インダクタンスを求めると、図４に示
した従来の水晶振動子の電荷分布より求めた等価インダ
クタンスに比べて約１２％大きくなることが分かった。
このように、電極周縁部に溝を形成することにより、水
晶振動子の等価インダクタンスを大きくすることができ
るので、電極の面積を小さくする必要がなく、水晶振動
子の等価抵抗を小さく、またＱ値を維持することが可能
となった。
タンスＬは、水晶基板１上の振動変位ｕによる運動エネ
ルギーＫ（Ｋ∝∫∫ｕ2dz）と、電極２ａ、２ｂ上の発
生した電磁エネルギーL・Ｉ2（Ｌはインダクタンス、Ｉ
は電流）とを等しいおいて求めることができる。図２の
電荷分布から等価インダクタンスを求めると、図４に示
した従来の水晶振動子の電荷分布より求めた等価インダ
クタンスに比べて約１２％大きくなることが分かった。
このように、電極周縁部に溝を形成することにより、水
晶振動子の等価インダクタンスを大きくすることができ
るので、電極の面積を小さくする必要がなく、水晶振動
子の等価抵抗を小さく、またＱ値を維持することが可能
となった。
【０００９】上記ではＡＴカット水晶基板を用いた例に
ついて説明したが、厚み滑り振動モードを有する他の圧
電材料、例えばタンタル酸リチウム、ランガサイト等に
ついても同様に、電極面積を小さくすることなくインダ
クタンスを大きくできることは説明するまでもない。
ついて説明したが、厚み滑り振動モードを有する他の圧
電材料、例えばタンタル酸リチウム、ランガサイト等に
ついても同様に、電極面積を小さくすることなくインダ
クタンスを大きくできることは説明するまでもない。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、周辺回路とのインピーダンス・マッチングを図る
際に、圧電振動子の電極面積を小さく設定する必要がな
くなったので、等価抵抗と小さく、Ｑ値を大きく維持で
きることが可能となった。本発明になるＱ値の大きな圧
電振動子を、更なる小型化を要求する携帯電話等に用い
ると、発振回路の性能が向上するという優れた効果を表
す。
ので、周辺回路とのインピーダンス・マッチングを図る
際に、圧電振動子の電極面積を小さく設定する必要がな
くなったので、等価抵抗と小さく、Ｑ値を大きく維持で
きることが可能となった。本発明になるＱ値の大きな圧
電振動子を、更なる小型化を要求する携帯電話等に用い
ると、発振回路の性能が向上するという優れた効果を表
す。
【図１】本発明に係る水晶振動子の構成を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明になる水晶振動子の電荷分布を示す曲線
である。
である。
【図３】従来の水晶振動子の構成を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は断面図である。
平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】従来の水晶振動子の電荷分布を示す曲線であ
る。
る。
１・・圧電基板 ２ａ、２ｂ・・電極 ３ａ、３ｂ・・リード電極 ４・・溝 Ｌ・・奥行き寸法 Ｗ・・幅寸法
Claims (1)
- 【請求項１】 厚み滑り振動用圧電基板に対向電極を配
置すると共に、前記圧電基板の少なくとも一方の主面に
前記電極の外周縁に沿って、細幅の溝を形成したことを
特徴とする圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067841A JP2001257558A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067841A JP2001257558A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 圧電振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257558A true JP2001257558A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18586971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067841A Pending JP2001257558A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001257558A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7301258B2 (en) | 2004-02-05 | 2007-11-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric resonator element, piezoelectric resonator, and piezoelectric oscillator |
| US7368857B2 (en) | 2004-03-02 | 2008-05-06 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric resonator element, piezoelectric, resonator, and piezoelectric oscillator |
| US7411649B2 (en) | 2004-12-10 | 2008-08-12 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing a crystal device |
| JP2010093837A (ja) * | 2009-12-03 | 2010-04-22 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、及び圧電発振器 |
| CN111030633A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器、体声波谐振器组、滤波器及电子设备 |
| JP2020136999A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 京セラ株式会社 | 水晶素子、水晶デバイス及び電子機器 |
| JP2020136998A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 京セラ株式会社 | 水晶素子、水晶デバイス及び電子機器 |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000067841A patent/JP2001257558A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7301258B2 (en) | 2004-02-05 | 2007-11-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric resonator element, piezoelectric resonator, and piezoelectric oscillator |
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| JP2020136999A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 京セラ株式会社 | 水晶素子、水晶デバイス及び電子機器 |
| JP2020136998A (ja) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 京セラ株式会社 | 水晶素子、水晶デバイス及び電子機器 |
| CN111030633A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器、体声波谐振器组、滤波器及电子设备 |
| WO2021135016A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器、体声波谐振器组、滤波器及电子设备 |
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