JP2002076821A - コンデンサ内蔵型圧電共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共振素子を薄型化しても、共振素子の破損を防
止できるとともに、電気機械結合係数を向上できるコン
デンサ内蔵型圧電共振器を提供する。 【解決手段】コンデンサ２４と共振素子１５とを積層一
体化し、コンデンサ２４と共振素子１５の積層体がｎ次
の振動モードで厚み縦振動するとともに、共振素子１５
の圧電磁器層３３ａ、３３ｂ厚みの総和をｔｐ、コンデ
ンサ２４の磁器層２４ａ厚みをｔｓとした時、コンデン
サ２４の磁器層２４ａ厚みｔｓと圧電磁器層３３ａ、３
３ｂ厚みの総和ｔｐとの比（ｔｓ／ｔｐ）が、０．４４
ｎ−０．９９≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．００（但
し、０＜ｔｓ／ｔｐ）を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚み縦振動モード
を用いたコンデンサ内蔵型圧電共振器に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、圧電共振器として、共振素子ととも
に帰還回路の要素である負荷容量としてのコンデンサを
内蔵して小型化したコンデンサ内蔵型圧電共振器が知ら
れている。また、実装形態としては、リードピン型と表
面実装型の２つに大別されるが、現在ではプリント配線
基板への高密度実装技術の進歩に伴い、プリント配線基
板に他の電子部品とともにリフロー半田接合される表面
実装型が主流となっている。

【０００３】一般に、厚み縦振動モードを用いた圧電共
振器の共振素子は、図６（ａ）に斜視図、図６（ｂ）に
厚み方向断面図、図６（ｃ）に底面図として示すよう
に、圧電基板３の上下に部分的に対向するように帯状の
入出力電極２ａ、２ｂが形成された構造を有し、この対
向した電極２ａ、２ｂによって厚み縦振動が励振され
て、厚み縦の基本振動あるいは３次高調波などに基づい
て共振特性を発現していた。

【０００４】そして、上記の如く共振素子とともにコン
デンサを内蔵するタイプの典型的な圧電共振器は、図７
に厚み方向断面図として示すように、コンデンサ４とし
て共振素子１とほぼ同面積の板状のものを選択し、共振
素子１の下方にコンデンサ４を配置し、それらを半田な
どの金属導体６ａにて電気的に並列に接続し、定形の容
器９に収納することによって組み立てられていた。ま
た、図８に同じく断面図として示すように、図７の金属
導体６ａに代えて導電性樹脂６ｂが用いられる場合もあ
った。

【０００５】上記コンデンサ内蔵型圧電共振器は、全体
の小型化及び薄型化に加えて共振素子１単独でも、高周
波化に伴って薄くすることが要請される。例えば、３０
〜６０ＭＨｚの共振器において、通常の圧電磁器からな
る共振素子なら３次高調波を用いても１００〜２００μ
ｍ程度の厚みになるが、これ以上の高周波化を図ろうと
すると５０〜６０μｍまで薄くすることが要求され、共
振ピークの大きなものを得ようとして基本振動を用いよ
うとすると、同一共振周波数では更にこの３分の１程度
まで薄くすることが要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７や
図８に示すようなコンデンサ内蔵型圧電共振器では、コ
ンデンサ４が共振素子１の振動を妨げることの無いよう
に、コンデンサ４と共振素子１との間に空間（振動空
間）を設けて分離する必要があり、圧電共振器全体の小
型化及び薄型化に限度があった。

【０００７】また、共振素子１は薄くなるにつれて機械
的強度が低下するので、共振器の信頼性を保ったまま周
波数を１００ＭＨｚ以上に上げたり、３次高調波を用い
ないで基本振動により数１０ＭＨｚ以上の共振器を作製
したりすることは上記の構造では困難であった。

【０００８】さらに、共振素子１が薄くなると、コンデ
ンサ４との接合時の熱衝撃、容器９内への収納時の圧
迫、搬送中や使用中の熱的もしくは機械的衝撃などによ
り破壊される可能性も高くなる。

【０００９】本発明は、共振素子を薄型化しても、共振
素子の破損を防止できるとともに、電気機械結合係数を
向上できるコンデンサ内蔵型圧電共振器を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサ内蔵
型圧電共振器は、コンデンサと共振素子とを積層一体化
し、前記コンデンサと前記共振素子の積層体がｎ次の振
動モードで厚み縦振動するコンデンサ内蔵型圧電共振器
であって、前記共振素子の圧電磁器層厚みの総和をｔ
ｐ、前記コンデンサの磁器層厚みをｔｓとした時、前記
コンデンサの磁器層厚みｔｓと前記圧電磁器層厚みの総
和ｔｐとの比（ｔｓ／ｔｐ）が、０．４４ｎ−０．９９
≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．００（但し、０＜ｔｓ
／ｔｐ）を満足するものである。

【００１１】本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器にお
いては、隣設する上下の圧電磁器層が互いに逆位相で厚
み縦振動し、コンデンサを含めた積層構造体が一体とな
って振動する。そして、例えば、厚さｔの圧電磁器層を
２層積層した積層体を共振素子として用いると、圧電磁
器層の１層の厚さｔが半波長となるような高次（２次以
上）の定在波が共振素子に最も効率よく励振されること
になる。

【００１２】例えば、従来の３次厚み縦振動を利用した
板厚Ｔの１層の共振素子と同じ共振周波数を得るために
は、本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器の場合では、
コンデンサを含めた積層構造体全体の板厚をＴとして、
積層構造体全体で３次の厚み縦振動モードの共振周波数
を利用すればよい。

【００１３】従って、本発明のコンデンサ内蔵型圧電共
振器では、共振素子にコンデンサを一体化させた積層体
を、従来の１層の圧電体からなる共振素子と同じ板厚に
できるため、共振素子の圧電磁器層を薄くできるととも
に、別にコンデンサを外付けする必要も無い。また、共
振素子とコンデンサを密着できるため、従来の圧電共振
器で必要であった、共振素子とコンデンサの間の振動空
間も不要となり、更に薄層化できる。更には、コンデン
サを共振素子と一体化しているため、パッケージ基板へ
の実装工程も簡略化できる。

【００１４】そして、圧電磁器層の厚さの総和をｔｐ、
コンデンサの磁器層厚さをｔｓ、厚み縦振動モードの振
動次数をｎとするとき、コンデンサの磁器層厚さｔｓと
圧電磁器層の厚さの総和ｔｐとの比（ｔｓ／ｔｐ）が
０．４４ｎ−０．９９≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．
００（但し、０＜ｔｓ／ｔｐ）を満足することにより、
圧電磁器層とコンデンサの磁器層との厚さの比（ｔｓ／
ｔｐ）が最適化され、各次数の振動モードにおける電気
機械結合係数を最大限に大きくでき、ＰＶ値を最大限に
大きくできるとともに、不要な次数の振動モードの電気
機械結合係数が抑制され、不要振動モードによるＰＶ値
を小さく抑えることが可能になる。

【００１５】また、本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振
器では、複数層の圧電磁器層を有し、上下隣設する圧電
磁器層が逆位相の厚み縦振動をすることにより、基本モ
ードの振動は抑制され、２次以上の高次モード振動が強
く励振され易くなる。従って、２次以上の高次モードを
利用する本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器では、基
本モードによるスプリアス振動の影響を小さくできる。

【００１６】本発明では、共振素子の圧電磁器層がＰｂ
およびＴｉを含む圧電材料よりなり、コンデンサの磁器
層が、前記共振素子の圧電磁器層と同一材料、もしくは
Ｐｂを含む強誘電体材料よりなることが望ましい。これ
により、コンデンサ、共振素子を一体物として振動させ
やすくなり、同一または類似材料であるため同時焼成し
易くなり、製造が容易となる。

【００１７】さらに、コンデンサの磁器層が、圧電磁器
層と同一材料からなるとともに、未分極であることが望
ましい。これにより、さらにコンデンサ、共振素子を一
体物として振動させやすくなり、同時焼成し易くなり、
製造が容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のコンデンサ内蔵型圧電共
振器を図１に断面図として示す。このコンデンサ内蔵型
圧電共振器は、板状のコンデンサ２４と、その上に隙間
無く密着して一体形成された共振素子１５とを備え、そ
れら一体品が容器１９内に収納された構造を有する。容
器１９は図７に示した従来品よりも薄型であって、一体
品を載せる樹脂などからなる絶縁基板１９ａと、樹脂製
で中空の蓋１９ｂとからなる。

【００１９】コンデンサ２４は、通常の誘電体セラミッ
ク基板からなる磁器層２４ａの両主面に、対向する電極
２５ａ、２５ｂ、２５ｃを形成して構成されている。こ
のうち、電極２５ｂは、共振素子１５用の入出力電極を
も兼ねる。この点、図７に示した従来品と大きく異な
る。

【００２０】即ち、コンデンサ２４の磁器層２４ａの主
面上に、電極２５ｂ、２５ｃが形成され、これらの電極
２５ｂ、２５ｃの上面に、圧電磁器層３３ａ、電極４２
ａ、圧電磁器層３３ｂ及び電極４２ｂが順次積層され、
共振素子１５は、電極２５ｂ、圧電磁器層３３ａ、電極
４２ａ、圧電磁器層３３ｂ、電極４２ｂにより構成され
ている。

【００２１】そして、共振素子１５の隣設する上下の圧
電磁器層３３ａと圧電磁器層３３ｂはそれぞれの接合面
に対して上下対称構造をなしており、隣設する上下の圧
電磁器層３３ａと圧電磁器層３３ｂとは同一厚みで、同
一の圧電材料からなり、分極方向も同一（例えば図面の
矢印方向）とされている。電極２５ｂ、４２ａ、４２ｂ
より互いに逆方向の電界を印加することにより、厚み縦
振動を励振させることができ、各層を逆位相で振動させ
ることができる。

【００２２】また、電極４２ａは共振素子１５の一方の
側面から中央に向かって、電極２５ｂ、４２ｂは他方の
側面から中央に向かって各々延びており、双方の電極が
中央付近で対向し、エネルギー閉じ込め部（励振部）を
形成している。電極２５ｃは、電極２５ｂと接しないよ
うにコンデンサ２４の磁器層２４ａと共振素子１５の圧
電磁器層３３ａの間に形成されている。

【００２３】電極２５ａは、コンデンサ２４の磁器層２
４ａの共振素子１５と反対側の主面に形成され、電極２
５ａと電極２５ｂ間、及び電極２５ａと電極２５ｃ間
に、それぞれ所望の容量を形成している。

【００２４】電極４２ａは半田などの金属導体４７ａを
介して、絶縁基板１９ａの貫通孔に形成されたヴィア導
体４８ａに、電極２５ａは金属導体４７ｂ及び絶縁基板
１９a上の電極５５ｄを介して、絶縁基板１９ａのヴィ
ア導体４８ｂに、電極４２ｂ、２５ｂは金属導体４７ｃ
を介してヴィア導体４８ｃに各々接続されている。金属
導体４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、電気的な接続部材であ
ると同時に共振素子１５及びコンデンサ２４の一体品を
容器１９に固定する機械的な接合部材を兼ねている。金
属導体４７ｂは、共振素子の振動を害さないように、エ
ネルギー閉じ込め部から離れた位置に形成してある。

【００２５】共振素子１５及びコンデンサ２４は、積層
コンデンサや多層ＩＣパッケージと同様にシート成形技
術によって積層し、同時焼成することによって一体化す
ることが可能である。また、ＰＶＤやスパッタなどの薄
膜技術によっても可能である。

【００２６】共振素子１５の圧電磁器層３３ａ、３３ｂ
はＰｂおよびＴｉを含む圧電材料よりなり、コンデンサ
２４の磁器層２４ａが、共振素子１５の圧電磁器層３３
ａ、３３ｂと同一材料、もしくはＰｂを含む強誘電体材
料より構成されている。

【００２７】本発明の共振器においては、上記したよう
に、共振素子１５とコンデンサ２４とが隙間無く密着し
ており、一体化されている。これにより、共振素子１５
全体がコンデンサ２４によって支えられていることにな
り、共振素子１５は非常に薄くても機械的熱的衝撃に耐
えることができる。

【００２８】また、共振素子１５は、上下の圧電磁器層
３３ａ、３３ｂが実質的に同形同質であるから、電極２
５ｂ、４２ａ、４２ｂより互いに逆方向の電界を印加す
ることにより、厚み縦振動を励振させた場合、各層が逆
位相で振動する。共振素子１５とコンデンサ２４とが密
着しているため共振子素子１５とコンデンサ２４の積層
体全体が一体となって振動する。即ち、圧電磁器層３３
ａ、３３ｂの材質とコンデンサの材質（それぞれを伝播
する音速）に応じて、圧電磁器層３３ａ、３３ｂとコン
デンサ２４の板厚の比を最適な値に設定することによっ
て、共振素子１５とコンデンサ２４の積層体全体が一体
となった振動を励起させることができ、共振素子１５と
コンデンサ２４の積層体全体としての振動が、コンデン
サ２４に阻害されず、共振周波数は共振素子１５単独の
ものと変わらない。尚、圧電磁器層３３ａと圧電磁器層
３３ｂの分極方向を逆にして、同一方向の電界を印加し
ても、各層の振動が逆位相となるため、上記と同様の効
果が得られる。

【００２９】また、上記の如く、シート成形技術あるい
は薄膜技術によって薄い圧電磁器層を積層することがで
きるから、１００ＭＨｚ程度あるいはそれ以上の高周波
化に対応した共振器を得ることができる。

【００３０】上記の例では、共振素子１５の圧電磁器層
３３ａ、３３ｂを２層としたが、これに限定されること
はなく、圧電磁器層１層でもよく、また、２層以上の積
層体であってもよい。

【００３１】また、上記したように、共振素子１５の圧
電磁器層３３ａ、３３ｂがＰｂおよびＴｉを含む圧電材
料よりなり、コンデンサ２４の磁器層２４ａが、共振素
子１５の圧電磁器層３３ａ、３３ｂと同一材料、もしく
はＰｂを含む強誘電体材料より構成されているが、この
場合には、同時焼成などの製造工程を優先する場合に望
ましく、特にコンデンサと共振素子を一体となって振動
させるという点では同一材料からなることが望ましく、
コンデンサ機能を優先する場合は、圧電磁器層３３a、
３３ｂをチタン酸鉛を主成分とし、コンデンサ２４の磁
器層２４aを、チタン酸バリウム主成分の通常の誘電体
を用いることが望ましい。

【００３２】さらに、共振素子１５の強度及び信頼性
が、コンデンサ２４との一体化によって確保されている
ことから、容器１９は必須ではなく、図２に例示するよ
うに、公知のセラミック積層コンデンサと同様に半田６
０ａ、６０ｂ、６０ｃを介してプリント配線基板６１に
直接実装しても良い。

【００３３】また、本発明では、上下の電極２５ｂ、４
２ａ、４２ｂにより挟持された圧電磁器層３３ａ、３３
ｂの励振部を分極し、その外周部における圧電磁器層３
３ａ、３３ｂを未分極とすることにより、エネルギーが
閉じ込められる励振部よりも、その外周部の硬度が大き
くなり、外周部を一定の方向に分極した場合と比較し
て、さらに励振部にエネルギーを閉じ込めることがで
き、良好な特性のコンデンサ内蔵型圧電共振器を得るこ
とができる。

【００３４】そして、本発明では、厚み縦振動モードの
振動次数をｎとし、共振素子１５の圧電磁器層３３ａ、
３３ｂの厚みの総和をｔｐ、コンデンサ２４の磁器層２
４ａの厚みをｔｓとした時、コンデンサ２４の磁器層２
４ａの厚みｔｓと圧電磁器層３３ａ、３３ｂの厚みの総
和ｔｐとの比（ｔｓ／ｔｐ）が、０．４４ｎ−０．９９
≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．００（但し、０＜ｔｓ
／ｔｐ）を満足することが重要である。

【００３５】このような関係を満足することにより、例
えば、圧電磁器層３３ａ、３３ｂとコンデンサ２４の磁
器層２４ａにＰｂ、Ｔｉを含む圧電材料を用いた場合
に、圧電磁器層３３ａ、３３ｂおよびコンデンサ２４の
磁器層２４ａの厚さ比（ｔｓ／ｔｐ）が最適化され、各
次数の振動モードにおける周波数差を最大限に大きくで
き、ＰＶ値を最大限に大きくできるとともに、不要な次
数の振動モードの周波数差を小さく抑制しＰＶ値を小さ
く抑制できる。

【００３６】本発明者等は、上記コンデンサ内蔵型圧電
共振器を模式化して、有限要素法を用いたコンピュータ
ーシミュレーションによるインピーダンス解析を行っ
た。ここで、圧電磁器層３３ａ、３３ｂの厚さｔ₁、ｔ₂
をそれぞれ１００μｍ、即ち、圧電磁器層３３ａ、３３
ｂの厚さの総和ｔｐを２００μｍ、電極４２ａ、４２
ｂ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃの厚さを２μｍとし、コン
デンサ２４の磁器層２４aの厚さｔｓをパラメータとし
て変化させた。

【００３７】また、２層の圧電磁器層３３ａ、３３ｂの
分極方向を同一方向とし、それぞれの圧電磁器層３３
ａ、３３ｂに逆方向の電界が印加されるようにした。ま
た、圧電磁器層３３ａ、３３ｂとコンデンサ２４の磁器
層２４aにはＰｂＴｉＯ₃（以下、ＰＴと略記）を主成分
とする同一圧電材料を使用した。

【００３８】解析結果の例として、図３に、コンデンサ
２４の磁器層２４aの厚さｔｓが１１０μｍの場合のイ
ンピーダンス特性を示す（ｔｓ／ｔｐ＝０．５５）。こ
の例では、基本波（ｆ₁）、２倍波（ｆ₂）、３倍波（ｆ
₃）、及び４倍波（ｆ₄）の共振ピークが認められる。コ
ンデンサ２４の磁器層２４aと共振素子１５全体で合計
約３１０μｍの厚みで、約２２ＭＨｚ近傍で３倍波に相
当する大きなピークが認められることから、厚みを更に
薄くすることにより、それ以上の高周波化が可能である
ことが明らかである。

【００３９】本発明の圧電共振器においては、図３に示
すように、共振素子の３次の共振ｆ ₃において最も大き
な周波数差（反共振周波数ｆａ₃と共振周波数ｆｒ₃との
差）が得られている。この３次の共振は、圧電磁器層３
３ａ、３３ｂの１層に半波長の定在波が励振される振動
モードである。

【００４０】また、図４（ａ）に、ｎ次厚み縦振動モー
ドの電気機械結合係数Ｋｔｎ（％）の厚さ比ｔｓ／ｔｐ
依存性を示す。ここで、ｎ次厚み縦振動モードの電気機
械結合係数Ｋｔｎ（％）は、インピーダンス特性よりｎ
次厚み縦振動モードの共振周波数Ｆｒｎと反共振周波数
Ｆａｎを求め、以下の式により算出した。

【００４１】Ｋｔｎ（％）＝（（Ｆａｎ−Ｆｒｎ）／Ｆ
ｒｎ）^(1/2)×１００図４（ａ）より、厚さ比ｔｓ／ｔ
ｐを最適な値に制御することにより、ｎ次厚み縦振動モ
ードの電気機械結合係数を大きくでき、（ｎ−１）次以
下、及び（ｎ＋１）次以上の振動モードの電気機械結合
係数を小さく抑制できることが判る。

【００４２】例えば、ｔｓ／ｔｐが０．５程度では、３
次の振動モードが強く励振され、２次や４次以上のモー
ドの電気機械結合係数を小さくできることが判る。電気
機械結合係数を大きくするという点から、２〜４次の振
動モードを用いることが望ましい。

【００４３】図４（ａ）のグラフより、それぞれの振動
次数ｎにおいて、電気機械結合係数Ｋｔｎの最大値Ｋｔ
ｎ（ｍａｘ）を求め、この最大値Ｋｔｎ（ｍａｘ）を１
００とした時の電気機械結合係数Ｋｔｎを算出して、そ
れぞれの電気機械結合係数ＫｔｎをＫｔｎ（ｍａｘ）で
規格化し、これを図４（ｂ）に示した。例えば、３次の
振動モードのＫｔｎ（ｍａｘ）は約３０％であるが、こ
のＫｔｎ（ｍａｘ）を１００として表すと図４（ｂ）に
示すグラフとなる。

【００４４】この図４（ｂ）において、それぞれの振動
次数ｎにおいて、規格化電気機械結合係数が８０％以
上、および９０％以上となるような厚さ比ｔｓ／ｔｐを
求め、その厚さ比を振動次数ｎの関数としてプロットす
ると図５が得られる。規格化電気機械結合係数が８０％
以上、および９０％以上となる厚さ比の下限値、上限値
は振動次数ｎの１次関数と見なすことができ、近似式を
求めると、グラフに示したようになる。

【００４５】尚、図５のグラフでは、振動次数をｎ、厚
さ比ｔｓ／ｔｐをｙとして１次関数（直線）で表示して
いる（破線は８０％、実線は９０％）。例えば、３次の
振動モードでは、規格化電気機械結合係数が８０％以上
となる厚さ比の下限値は０．３程度であり、上限値は
０．９程度となる。

【００４６】この図５のグラフより、ｎ次厚み縦振動モ
ードを利用する場合は、厚さ比ｔｓ／ｔｐは、規格化電
気機械結合係数が８０％以上となるには、０．４４ｎ−
０．９９≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．００（但し、
振動次数ｎが２の時には、０＜ｔｓ／ｔｐ）を満足する
必要があることが判る。

【００４７】従って、ｔｓ／ｔｐが上記関係を満足する
場合には、ｎ次厚み縦振動モードにおいて電気機械結合
係数を最も大きくできる。即ち、２次の振動モードの場
合には０＜ｔｓ／ｔｐ≦０．２６、３次の振動モードの
場合には０．３３≦ｔｓ／ｔｐ≦０．８９、４次の振動
モードの場合には０．７７≦ｔｓ／ｔｐ≦１．５２とな
る。

【００４８】また、図５には、規格化電気機械結合係数
が９０％以上となる厚さ比の下限値、上限値を振動次数
ｎの１次関数として表した（実線）。規格化電気機械結
合係数が９０％以上となるには、０．４６ｎ−０．９９
≦ｔｓ／ｔｐ≦０．５９ｎ−１．０１（但し、振動次数
ｎが２の時には、０＜ｔｓ／ｔｐ）を満足する必要があ
り、この場合にはさらに所望の振動次数ｎにおける電気
機械結合係数を高くできることが判る。

【００４９】同様の解析を、２層の圧電磁器層３３ａ、
３３ｂの分極方向を逆向きとし、電界を同一方向に印加
した場合の圧電共振子についても行ってみたが、結果
は、図５に示したものと同じであった。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明のコンデンサ内蔵
型圧電共振器では、高周波化に対応した共振素子の薄型
化が可能で、圧電共振器全体としても小型化及びモジュ
ールへの組み付けが容易なコンデンサ内蔵型圧電共振器
となる。

【００５１】特に、本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振
器では、隣設する圧電磁器の振動を逆位相として、コン
デンサを一体化し、積層した積層体を共振素子として用
いるので、基本モードは抑制され、１層の圧電磁器の板
厚ｔが半波長となるような高次の厚み縦振動モードが共
振素子に最も効率よく励振される。

【００５２】さらに、本発明のコンデンサ内蔵型圧電共
振器では、逆位相で振動する圧電磁器層の厚さに対し
て、コンデンサの磁器層の厚さを最適化しているので、
使用する高次の厚み縦振動モードの電気機械結合係数を
大きくでき、それ以外の次数の厚み縦振動モードの電気
機械結合係数を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器を示す断
面図である。

【図２】本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器の他の例
を示す断面図である。

【図３】本発明のコンデンサ内蔵型圧電共振器のインピ
ーダンス特性の解析結果を示す図である。

【図４】（ａ）は、第ｎ次厚み縦振動モードの電気機械
結合係数Ｋｔｎ（％）の厚さ比ｔｓ／ｔｐ依存性を示
し、（ｂ）は、第ｎ次厚み縦振動モードの規格化電気機
械結合係数（％）の厚さ比ｔｓ／ｔｐ依存性を示す図で
ある。

【図５】規格化電気機械結合係数が８０％以上、および
９０％以上となる厚さ比ｔｓ／ｔｐの下限値、上限値を
振動次数ｎの１次関数と見なした時のグラフである。

【図６】従来のコンデンサ内蔵型圧電共振器に用いられ
ている共振素子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は断面図、（ｃ）は底面図である。

【図７】従来のコンデンサ内蔵型圧電共振器を示す断面
図である。

【図８】従来の他のコンデンサ内蔵型圧電共振器を示す
断面図である。

【符号の説明】

１５・・・共振素子 ２４・・・コンデンサ ２４ａ・・・磁器層 ３３ａ、３３ｂ・・・圧電磁器層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンデンサと共振素子とを積層一体化し、
   前記コンデンサと前記共振素子の積層体がｎ次の振動モ
   ードで厚み縦振動するとともに、前記共振素子の圧電磁
   器層厚みの総和をｔｐ、前記コンデンサの磁器層厚みを
   ｔｓとした時、前記コンデンサの磁器層厚みｔｓと前記
   圧電磁器層厚みの総和ｔｐとの比（ｔｓ／ｔｐ）が、
   ０．４４ｎ−０．９９≦ｔｓ／ｔｐ≦０．６３ｎ−１．
   ００（但し、０＜ｔｓ／ｔｐ）を満足することを特徴と
   するコンデンサ内蔵型圧電共振器。
2. 【請求項２】共振素子が、複数層の圧電磁器層を有する
   とともに、上下の隣設する前記圧電磁器層の振動が逆位
   相であることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ内
   蔵型圧電共振器。
3. 【請求項３】共振素子の圧電磁器層がＰｂおよびＴｉを
   含む圧電材料よりなり、コンデンサの磁器層が、前記共
   振素子の圧電磁器層と同一材料、もしくはＰｂを含む強
   誘電体材料よりなることを特徴とする請求項１または２
   記載のコンデンサ内蔵型圧電共振器。
4. 【請求項４】コンデンサの磁器層が、圧電磁器層と同一
   材料からなるとともに、未分極であることを特徴とする
   請求項１乃至３のうちいずれかに記載のコンデンサ内蔵
   型圧電共振器。
5. 【請求項５】２次以上の振動モードで厚み縦振動するこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の
   コンデンサ内蔵型圧電共振器。