JP2002164764A - Composite material vibrating device - Google Patents

Composite material vibrating device

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JP2002164764A
JP2002164764A JP2000359816A JP2000359816A JP2002164764A JP 2002164764 A JP2002164764 A JP 2002164764A JP 2000359816 A JP2000359816 A JP 2000359816A JP 2000359816 A JP2000359816 A JP 2000359816A JP 2002164764 A JP2002164764 A JP 2002164764A
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vibration
composite material
acoustic impedance
piezoelectric
reflection layer
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Toshio Nishimura
俊雄 西村
Jiro Inoue
二郎 井上
Hiroaki Kaida
弘明 開田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibrating device which does not have the restriction of a vibration mode to be utilized, does not need a vibration damping part, can be mechanically supported with a simple structure and can be miniaturized. SOLUTION: This composite material vibrating device is provided with a piezoelectric element 2 which is made of material having a first acoustic impedance value Z1 and functions as a vibration member to be a vibration generation source, first and second reflecting layers 3 and 4 which are made of material having acoustic impedance Z2 lower than the first acoustic impedance Z1 and connected to the both sides of the piezoelectric element 2, and first and second holding members 5 and 6 which are connected to the outer sides of the reflecting layers 3 and 4 and made of material having an acoustic impedance value Z3 larger than the second acoustic impedance Z2, and vibrations propagated from the piezoelectric element 2 are reflected at the interfaces between the reflecting layers 3 and 4, and the holding members 5 and 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、様々な振動部材を
該振動部材の振動に影響を与えることなく保持し得る構
造を備えた複合材料振動装置に関し、例えば、振動部材
として圧電素子や電歪素子を用いた複合材料振動装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite material vibration device having a structure capable of holding various vibration members without affecting the vibration of the vibration members. The present invention relates to a composite material vibration device using an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、共振子やフィルタ等に圧電振動部
品が広く用いられている。例えば圧電共振子では、目的
とする共振周波数を得るために、様々な振動モードが用
いられている。これらの振動モードとしては、厚み縦振
動、厚みすべり振動、長さ振動、幅振動、拡がり振動、
または屈曲振動等が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, piezoelectric vibrating parts have been widely used for resonators, filters, and the like. For example, in a piezoelectric resonator, various vibration modes are used to obtain a target resonance frequency. These vibration modes include thickness longitudinal vibration, thickness shear vibration, length vibration, width vibration, spreading vibration,
Or, bending vibration or the like is known.

【0003】圧電共振子においては、振動モードの種類
によって保持構造が異なる。厚み縦振動や厚みすべり振
動を用いた場合には、エネルギー閉じ込め型の圧電共振
子を構成し得るので、圧電共振子の端部において圧電共
振子を機械的に保持することができる。この種の厚みす
べり振動を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子
の一例を図33に示す。圧電共振子201では、ストリ
ップ状の圧電板202の上面に共振電極203が形成さ
れており、圧電板202の下面に共振電極203と対向
するように共振電極204が形成されている。共振電極
203,204は圧電板202の長さ方向中央で対向さ
れており、該対向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。エネルギー閉じ込め型であるた
め、振動は圧電振動部にほぼ閉じ込められる。従って、
圧電共振電極201では、圧電振動部の振動を阻害する
ことなく端部において機械的に保持することができる。
In a piezoelectric resonator, the holding structure differs depending on the type of vibration mode. In the case where the thickness longitudinal vibration or the thickness shear vibration is used, an energy trap type piezoelectric resonator can be formed, so that the piezoelectric resonator can be mechanically held at the end of the piezoelectric resonator. FIG. 33 shows an example of this type of energy trap type piezoelectric resonator utilizing thickness shear vibration. In the piezoelectric resonator 201, a resonance electrode 203 is formed on an upper surface of a strip-shaped piezoelectric plate 202, and a resonance electrode 204 is formed on a lower surface of the piezoelectric plate 202 so as to face the resonance electrode 203. The resonance electrodes 203 and 204 are opposed to each other at the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 202, and the opposed portions constitute an energy trapping type piezoelectric vibrating portion. Due to the energy confinement type, the vibration is almost confined in the piezoelectric vibrating part. Therefore,
The piezoelectric resonance electrode 201 can be mechanically held at the end without obstructing the vibration of the piezoelectric vibrating portion.

【0004】もっとも、エネルギー閉じ込め型の圧電共
振電極201では、圧電振動部に振動エネルギーが閉じ
込められるものの圧電振動部の外側に比較的大きな面積
の振動減衰部を構成しなければならない。従って、例え
ば、厚みすべりモードを利用したストリップ状の圧電共
振子201では、長さ寸法が大きくならざるを得なかっ
た。
However, in the energy trapping type piezoelectric resonance electrode 201, although vibration energy is confined in the piezoelectric vibrating portion, a vibration damping portion having a relatively large area must be formed outside the piezoelectric vibrating portion. Therefore, for example, in the strip-shaped piezoelectric resonator 201 using the thickness shear mode, the length dimension has to be increased.

【0005】他方、長さ振動、幅振動、拡がり振動また
は屈曲振動を利用した圧電共振子では、エネルギー閉じ
込め型の圧電共振部を構成することができない。従っ
て、共振特性に影響を与えないために、バネ性を有する
金属端子を用い、該金属端子を圧電共振子の振動のノー
ドに接触させることにより保持構造が構成されている。
On the other hand, in a piezoelectric resonator utilizing length vibration, width vibration, spreading vibration or bending vibration, an energy trapping type piezoelectric resonance section cannot be formed. Therefore, in order not to affect the resonance characteristics, a holding structure is configured by using a metal terminal having a spring property and bringing the metal terminal into contact with a vibration node of the piezoelectric resonator.

【0006】他方、特開平10−270979号公報に
は、図34に示すバルク型音波フィルタ211が開示さ
れている。バルク型音波フィルタ211では、基板21
2上に複数の膜を積層することによりフィルタが構成さ
れている。すなわち、この積層構造中には、圧電層21
3が形成されており、該圧電層213の上面及び下面に
電極214,215が積層されて、圧電共振子が構成さ
れている。また、この圧電共振子の下面には、シリコン
やポリシリコン等の膜を積層することにより上層21
6、中層217及び下層218からなる積層構造の音響
ミラー219が構成されている。ここでは、中層217
の音響インピーダンスが、上層216及び下層218の
音響インピーダンスよりも高くされている。この音響ミ
ラー219により、圧電共振子により生じた振動の基板
212への伝達が遮断されるとされている。
On the other hand, Japanese Patent Laying-Open No. 10-270979 discloses a bulk acoustic wave filter 211 shown in FIG. In the bulk acoustic wave filter 211, the substrate 21
A filter is formed by laminating a plurality of films on the surface 2. That is, in this laminated structure, the piezoelectric layer 21
3 are formed, and electrodes 214 and 215 are laminated on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric layer 213 to form a piezoelectric resonator. On the lower surface of the piezoelectric resonator, a film such as silicon or polysilicon is laminated to form an upper layer 21.
6, an acoustic mirror 219 having a laminated structure including a middle layer 217 and a lower layer 218 is formed. Here, the middle layer 217
Has a higher acoustic impedance than the acoustic impedance of the upper layer 216 and the lower layer 218. It is said that the acoustic mirror 219 blocks transmission of the vibration generated by the piezoelectric resonator to the substrate 212.

【0007】他方、圧電共振子の上方には、同様に構成
された音響ミラー220が積層されており、該音響ミラ
ー220上にパッシベーション膜221が形成されてい
る。パッシべーション膜221は、エポキシ、SiO2
あるいはその他の適当な保護性材料で構成されている。
On the other hand, an acoustic mirror 220 having the same configuration is laminated above the piezoelectric resonator, and a passivation film 221 is formed on the acoustic mirror 220. The passivation film 221 is made of epoxy, SiO 2
Alternatively, it is made of another suitable protective material.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のエネルギー閉じ
込め型の圧電共振子では、圧電振動部の外側に振動減衰
部を構成する必要があるため、接着剤等を用いて機械的
に保持し得るものの、圧電共振子201の寸法が大きく
ならざるを得なかった。
In a conventional energy trap type piezoelectric resonator, a vibration damping portion needs to be formed outside the piezoelectric vibrating portion, so that it can be mechanically held using an adhesive or the like. However, the size of the piezoelectric resonator 201 must be increased.

【0009】他方、長さ振動モードや拡がり振動モード
を利用した非エネルギー閉じ込め型の圧電共振子では、
振動減衰部は必要でないものの、圧電共振子自体を接着
剤や半田等を用いて固定・保持した場合には共振特性が
損なわれる。従って、バネ端子等を用いて支持しなけれ
ばならず、支持構造が複雑であり、かつ多数の部品を必
要とする。
On the other hand, in a non-energy confinement type piezoelectric resonator utilizing a length vibration mode or a spread vibration mode,
Although the vibration damping section is not required, the resonance characteristics are impaired when the piezoelectric resonator itself is fixed and held using an adhesive or solder. Therefore, it is necessary to support using a spring terminal or the like, the supporting structure is complicated, and a large number of parts are required.

【0010】特開平10−270979号公報に記載の
バルク型音波フィルタでは、上記のように基板202上
に複数の膜を積層することにより圧電共振子と、該圧電
共振子と基板とを音響的に絶縁する音響ミラー119が
構成されている。従って、圧電共振子が基板212に対
して積層構造を有する音響ミラー219により音響的に
遮断されて支持されている。
[0010] In the bulk acoustic wave filter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-270979, a plurality of films are stacked on the substrate 202 as described above so that the piezoelectric resonator and the piezoelectric resonator and the substrate are acoustically separated. An acoustic mirror 119 is provided to insulate the acoustic mirror. Therefore, the piezoelectric resonator is acoustically cut off and supported by the acoustic mirror 219 having a laminated structure with respect to the substrate 212.

【0011】しかしながら、上記バルク型音波フィルタ
211では、基板212上において、多数の層を積層
し、下部の音響ミラー219と、圧電共振子や圧電フィ
ルタを構成する積層構造と、上部音響ミラー220を構
成する多数の層を形成しなければならず、さらに最上部
にパッシベーション膜221を形成しなければならなか
った。従って、構造が複雑であり、かつ利用する圧電共
振子における振動モードについても積層構造により構成
されるものであるため制約があった。
However, in the bulk acoustic wave filter 211, a large number of layers are laminated on the substrate 212, and a lower acoustic mirror 219, a laminated structure forming a piezoelectric resonator or a piezoelectric filter, and an upper acoustic mirror 220 are formed. A large number of constituent layers had to be formed, and a passivation film 221 had to be formed at the top. Therefore, the structure is complicated, and the vibration mode of the piezoelectric resonator to be used is limited by the laminated structure.

【0012】上記のように、従来、圧電共振子等の振動
源を、その振動特性を阻害することなく支持するには、
振動モードの制約があったり、部品が大型化したり、構
造が複雑になったりするという問題があった。
As described above, conventionally, in order to support a vibration source such as a piezoelectric resonator without impairing its vibration characteristics,
There have been problems in that there are restrictions on the vibration mode, components become large, and the structure becomes complicated.

【0013】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、様々なモードの振動部材を、比較的簡単な構
造で該振動部材の振動特性に影響をほとんど与えること
なく支持することが可能な構造を備えた複合材料振動装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and to support a vibration member in various modes with a relatively simple structure without substantially affecting the vibration characteristics of the vibration member. An object of the present invention is to provide a composite material vibration device having a possible structure.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、音響インピーダンスが異なる複数の材料部分が結合
されている複合材料振動装置であって、第1の音響イン
ピーダンス値Z1 を有する材料からなり、かつ振動発生
源となる振動部材と、第1の音響インピーダンス値Z1
よりも低い第2の音響インピーダンス値Z2 を有する材
料からなり、かつ前記振動部材の両側に連結された第
1,第2の反射層と、前記第2の音響インピーダンス値
2 よりも大きな第3の音響インピーダンス値Z3 を有
する材料からなり、前記第1,第2の反射層の振動部材
が連結されている側とは反対側に連結された保持部材と
を備え、前記反射層と前記保持部材との界面において前
記振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射される
ように構成されている複合材料振動装置が提供される。
According to a broad aspect of the present invention, there is provided a composite vibrating device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined, the material having a first acoustic impedance value Z1. A vibration member serving as a vibration generation source, and a first acoustic impedance value Z 1
Made of a material having a second acoustic impedance Z 2 is lower than, and the first which are connected to both sides of the vibration member, and a second reflective layer, a large first second than the acoustic impedance Z 2 made of a material having a third acoustic impedance Z 3, wherein the first, to the side where the vibrating member of the second reflective layer is connected and a holding member connected to the opposite side, the said reflective layer There is provided a composite material vibration device configured to reflect vibration propagated from the vibration member to the reflection layer at an interface with a holding member.

【0015】本発明の特定の局面では、前記第2の音響
インピーダンス値Z2 の第1の音響インピーダンス値Z
1 に対する比Z2 /Z1 が0.2以下、より好ましくは
0.1以下とされる。
In a specific aspect of the present invention, the first acoustic impedance value Z 2 of the second acoustic impedance value Z 2
The ratio Z 2 / Z 1 to 1 is set to 0.2 or less, more preferably 0.1 or less.

【0016】本発明の別の特定の局面では、前記第2の
音響インピーダンス値Z2 の第3の音響インピーダンス
3 に対する比Z2 /Z3 が0.2以下、より好ましく
は0.1以下とれる。
[0016] In another specific aspect of the present invention, the second ratio Z 2 / Z 3 for the third acoustic impedance Z 3 of the acoustic impedance Z 2 is 0.2 or less, more preferably 0.1 or less I can take it.

【0017】本発明のある限定的な局面では、上記振動
部材として電気機械結合変換素子が用いられ、より限定
的な局面では、該電気機械結合変換素子として圧電素子
または電歪素子が用いられる。
In one limited aspect of the present invention, an electromechanical coupling conversion element is used as the vibration member, and in a more limited aspect, a piezoelectric element or an electrostrictive element is used as the electromechanical coupling conversion element.

【0018】本発明の他の特定の局面では、前記第1及
び/または第2の保持部材の前記第1,第2の反射層が
連結されている側とは反対側に、第3の反射層、第2の
振動部材、第4の反射層及び第3の保持部材がこの順序
で連結されている。
According to another specific aspect of the present invention, a third reflection member is provided on a side of the first and / or second holding member opposite to a side where the first and second reflection layers are connected. The layer, the second vibration member, the fourth reflection layer, and the third holding member are connected in this order.

【0019】本発明の別の広い局面によれば、音響イン
ピーダンスが異なる複数の材料部分が結合されてなる複
合材料振動装置であって、第1の音響インピーダンス値
1を有する材料からなり、かつ振動発生源となる第
1,第2の振動部材と、第1の音響インピーダンス値Z
1 よりも低い第2の音響インピーダンス値Z2 を有する
材料からなる反射層と、第2の音響インピーダンスZ2
よりも大きな第3の音響インピーダンスZ3 を有する材
料からなる保持部材を備え、第1の保持部材、第1の反
射層、第1の振動部材、第2の反射層、第2の振動部
材、第3の反射層及び第2の保持部材がこの順序で連結
されており、第1,第2の振動部材で発生した各振動
が、第1または第3の反射層と、第1または第2の保持
部材との界面により、並びに前記第2の反射層の第2の
振動部材または第1の振動部材との界面により反射され
る、複合材料振動装置が提供される。
According to another broad aspect of the present invention, there is provided a composite material vibrating apparatus in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined, comprising a material having a first acoustic impedance value Z 1 , First and second vibrating members serving as vibration sources, and a first acoustic impedance value Z
A reflective layer made of a material having a lower second acoustic impedance value Z 2 than 1, the second acoustic impedance Z 2
A holding member made of a material having a third acoustic impedance Z3 larger than the first holding member, the first reflection layer, the first vibration member, the second vibration layer, the second vibration member, The third reflection layer and the second holding member are connected in this order, and each vibration generated by the first and second vibration members is transmitted to the first or third reflection layer by the first or second reflection member. The composite material vibration device is reflected by the interface with the holding member of the second reflection layer and the interface between the second reflection layer and the second vibration member or the first vibration member.

【0020】本発明の他の特定の局面では、前記反射層
が、音響インピーダンスが異なる複数の材料層を積層す
ることにより構成されている。本発明の別の特定の局面
では、前記振動部材が単独で振動したときの振動の波長
をλとしたしたときに、反射層と振動部材との界面から
反射層と保持部材との界面までの距離が、n・λ/4±
λ/8(nは奇数)の範囲にあるように構成される。
[0020] In another specific aspect of the present invention, the reflective layer is formed by laminating a plurality of material layers having different acoustic impedances. In another specific aspect of the present invention, when the wavelength of the vibration when the vibration member vibrates alone is λ, from the interface between the reflection layer and the vibration member to the interface between the reflection layer and the holding member. The distance is n · λ / 4 ±
It is configured to be in the range of λ / 8 (n is an odd number).

【0021】本発明に係る複合材料振動装置では、振動
部材の振動変位方向A、振動部材における振動伝播方向
B、反射層における振動伝播方向Cとしたとき、方向A
〜Cについては、様々に組み合わすことができる。例え
ば、方向A〜Cは互いに平行であってもよい。また、方
向Aと方向Bとが平行であり、方向Bと方向Cとが直交
する関係にあってもよい。さらに、方向Aと方向Bとが
直交しており、方向Bと方向Cとが平行であってもよ
い。また、方向Aと方向Bとが直交しており、方向Bと
方向Cとが直交していてもよい。
In the composite material vibration device according to the present invention, when the vibration displacement direction A of the vibration member, the vibration propagation direction B of the vibration member, and the vibration propagation direction C of the reflection layer, the direction A
About -C, it can be variously combined. For example, the directions A to C may be parallel to each other. Further, the direction A and the direction B may be parallel, and the direction B and the direction C may be in a relationship of being orthogonal. Further, the direction A and the direction B may be orthogonal, and the direction B and the direction C may be parallel. Further, the direction A and the direction B may be orthogonal, and the direction B and the direction C may be orthogonal.

【0022】[0022]

【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、本発明をより
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

【0023】図1(a),(b)は、本発明の一実施例
に係る複合材料振動装置としての圧電共振子を示す斜視
図及び縦断面図である。圧電共振子1は、振動部材とし
てのストリップ状の圧電素子2と、圧電素子2の長さ方
向両端に連結された反射層3,4と、反射層3,4の外
側に連結された保持部材5,6とを有する。
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a longitudinal sectional view showing a piezoelectric resonator as a composite material vibration device according to an embodiment of the present invention. The piezoelectric resonator 1 includes a strip-shaped piezoelectric element 2 as a vibration member, reflection layers 3 and 4 connected to both ends of the piezoelectric element 2 in a longitudinal direction, and a holding member connected outside the reflection layers 3 and 4. 5 and 6.

【0024】圧電素子2は、チタン酸鉛系セラミックス
からなり、その音響インピーダンスZ1 は3.4×10
7kg/(m2・s)である。圧電素子2は、矢印P方向
に、すなわち長さ方向に分極処理されている。
The piezoelectric element 2 is made of a lead titanate ceramic and has an acoustic impedance Z 1 of 3.4 × 10
It is 7 kg / (m 2 · s). The piezoelectric element 2 is polarized in the direction of arrow P, that is, in the length direction.

【0025】圧電素子2は、ストリップ状の形状を有
し、上面、下面、及び一対の側面が矩形の形状を有す
る。言い換えれば、圧電素子2は、角棒状の形状を有す
る。圧電素子2の対向し合う一対の端面2a,2bに
は、励振電極7,8が形成されている。励振電極7,8
から交流電圧を印加することにより圧電素子2は端面2
a,2bを長さ方向とする長さモードで振動する。すな
わち、圧電素子2は、長さモードを利用した圧電共振素
子である。圧電共振子1においては、励振電極7,8に
電気的に接続されるように圧電共振子1の上面に端子電
極9,10が形成されている。端子電極9,10は、圧
電共振子1の上面だけでなく、端面である保持部材5,
6の外側端面5a,6aに至るように形成されている。
従って、プリント回路基板等に、端子電極9,10を利
用して容易に表面実装することができる。反射層3,4
は、本実施例では、音響インピーダンスが1.87×1
6kg/(m2・s)であるエポキシ樹脂により構成さ
れている。また、保持部材5,6は、音響インピーダン
スが3.4×107kg/(m2・s)であるセラミック
スからなるセラミックスにより構成されている。
The piezoelectric element 2 has a strip shape, and the upper surface, the lower surface, and a pair of side surfaces have a rectangular shape. In other words, the piezoelectric element 2 has a square rod shape. Excitation electrodes 7 and 8 are formed on a pair of opposed end faces 2a and 2b of the piezoelectric element 2. Excitation electrodes 7, 8
Is applied to the piezoelectric element 2 so that the end face 2
It vibrates in a length mode with a and 2b as length directions. That is, the piezoelectric element 2 is a piezoelectric resonance element using the length mode. In the piezoelectric resonator 1, terminal electrodes 9 and 10 are formed on the upper surface of the piezoelectric resonator 1 so as to be electrically connected to the excitation electrodes 7 and 8. The terminal electrodes 9 and 10 are provided not only on the upper surface of the piezoelectric resonator 1 but also on the holding members 5 which are end surfaces.
6 are formed so as to reach the outer end faces 5a, 6a.
Therefore, it can be easily surface-mounted on a printed circuit board or the like using the terminal electrodes 9 and 10. Reflective layers 3, 4
In this embodiment, the acoustic impedance is 1.87 × 1
Is composed of 0 6 kg / epoxy resin is a (m 2 · s). The holding members 5 and 6 are made of ceramics having an acoustic impedance of 3.4 × 10 7 kg / (m 2 · s).

【0026】長さモードを利用した圧電共振素子は、振
動の伝播方向が長さ方向であり、分極方向Pと平行な方
向であるため、通常、振動に影響を与えることなく端面
2a,2bにおいて支持することができない。
In the piezoelectric resonance element utilizing the length mode, the propagation direction of the vibration is the length direction and the direction parallel to the polarization direction P, so that the end faces 2a and 2b are usually not affected by the vibration. I can't support it.

【0027】本実施例では、反射層3,4及び保持部材
5,6を有するため、長さモードを利用した圧電素子2
の振動特性に影響を与えることなく圧電共振子1を支持
することが可能とされている。これを、図2〜図5を参
照して説明する。なお、以下において、長さとは圧電共
振子1の長さ方向に沿う寸法をいうものとする。
In this embodiment, the piezoelectric element 2 using the length mode has the reflection layers 3 and 4 and the holding members 5 and 6.
It is possible to support the piezoelectric resonator 1 without affecting the vibration characteristics. This will be described with reference to FIGS. In the following, the length refers to a dimension along the length direction of the piezoelectric resonator 1.

【0028】圧電素子2の長さL1 =0.98mm、共
振子周波数F1 =2MHz、反射層3,4の長さL2
0.25mm、保持部材5,6の長さ=0.4mmとし
て上記圧電共振子1の変位状態を有限要素法で解析し
た。結果を図2に示す。
The length L 1 of the piezoelectric element 2 is 0.98 mm, the resonator frequency F 1 is 2 MHz, and the length L 2 of the reflection layers 3 and 4 is L 2 =
The displacement state of the piezoelectric resonator 1 was analyzed by the finite element method with 0.25 mm and the length of the holding members 5 and 6 = 0.4 mm. The results are shown in FIG.

【0029】図2から明らかなように、保持部材5,6
では、変位がほとんど生じていない。従って、圧電素子
2の共振特性に影響を与えることなく保持部材5,6を
利用して、圧電共振子1を支持し得ることがわかる。こ
れは、反射層3,4の音響インピーダンスZ2 が圧電素
子2の音響インピーダンスZ1 よりも低く、かつ保持部
材5,6の音響インピーダンスZ3 よりも低いため、反
射層3,4と保持部材5,6との界面A,Bにおいて圧
電素子2から伝播してきた振動が反射され、振動が保持
部材5,6にほとんど伝播しないためと考えられる。
As is clear from FIG. 2, the holding members 5, 6
In, there is almost no displacement. Therefore, it is understood that the piezoelectric resonator 1 can be supported by using the holding members 5 and 6 without affecting the resonance characteristics of the piezoelectric element 2. This is because the acoustic impedance Z 2 of the reflection layers 3 and 4 is lower than the acoustic impedance Z 1 of the piezoelectric element 2 and lower than the acoustic impedance Z 3 of the holding members 5 and 6. It is considered that the vibration transmitted from the piezoelectric element 2 is reflected at the interfaces A and B between the holding members 5 and 6, and the vibration hardly propagates to the holding members 5 and 6.

【0030】本願発明者らは、圧電共振子1の結果に鑑
み、圧電共振子1における圧電素子2、反射層3,4及
び保持部材5,6を構成する材料及びこれらの寸法を種
々変更して実験を繰り返したところ、上記のように、第
1,第2の反射層3,4の音響インピーダンスZ2 を、
圧電素子2の音響インピーダンスZ1 及び保持部材5,
6の音響インピーダンスZ3 よりも小さくすれば、上記
実施例と同様に保持部材5,6への圧電素子2からの振
動の伝播をほぼ抑制し得ることを見い出した。これを、
図4及び図5を参照しつつ具体的な実験例に基づいて説
明する。
In view of the results of the piezoelectric resonator 1, the present inventors have variously changed the materials constituting the piezoelectric element 2, the reflective layers 3, 4 and the holding members 5, 6 in the piezoelectric resonator 1, and changed the dimensions thereof. As a result, the acoustic impedance Z 2 of the first and second reflective layers 3 and 4 was determined as described above.
Acoustic impedance Z 1 and the holding member 5 of the piezoelectric element 2,
If 6 smaller than the acoustic impedance Z 3 of, found that it is possible to substantially suppress the propagation of vibration from the piezoelectric element 2 to the embodiment similarly to the holding member 5, 6. this,
A description will be given based on a specific experimental example with reference to FIGS. 4 and 5.

【0031】図4は、下記の仕様で圧電共振子1を構成
した場合のインピーダンス−周波数特性及び位相−周波
数特性を示す。なお、実線が位相−周波数特性を、破線
がインピーダンス−周波数特性を示す。また、図4及び
図5の縦軸及び横軸のNE+Onは、N×10n である
ことを示し、例えば1E+O2は1×102 である。
FIG. 4 shows impedance-frequency characteristics and phase-frequency characteristics when the piezoelectric resonator 1 is configured according to the following specifications. The solid line indicates the phase-frequency characteristics, and the broken line indicates the impedance-frequency characteristics. In addition, NE + On on the vertical and horizontal axes in FIGS. 4 and 5 indicates N × 10 n , for example, 1E + O 2 is 1 × 10 2 .

【0032】圧電共振子1の仕様 圧電素子2…音響インピーダンスZ1 =3.4×10
7kg/(m2・s)であるチタン酸鉛系セラミックスに
より構成。長さ寸法L1 =412mm、共振子周5.4
MHZ 反射層3,4…音響インピーダンスZ2 =1.87×
106kg/(m2・s)のエポキシ樹脂により構成。長
さ寸法L2 =0.07mm 保持部材5,6…音響インピーダンスZ3 =3.4×
107kg/(m2・s)のチタン酸鉛系セラミックスに
より構成。長さ寸法L3 =300mm なお、圧電共振子1における幅方向寸法は250mm、
厚みは200mmとした。
Specifications of the piezoelectric resonator 1 Piezoelectric element 2... Acoustic impedance Z 1 = 3.4 × 10
It is composed of 7 kg / (m 2 · s) lead titanate ceramics. Length dimension L 1 = 412 mm, resonator circumference 5.4
MHZ reflective layers 3, 4... Acoustic impedance Z 2 = 1.87 ×
Constructed of 10 6 kg / (m 2 · s) epoxy resin. Length dimension L 2 = 0.07 mm Holding members 5, 6... Acoustic impedance Z 3 = 3.4 ×
Constructed of 10 7 kg / (m 2 · s) lead titanate ceramics. Length dimension L 3 = 300 mm The width dimension of the piezoelectric resonator 1 is 250 mm,
The thickness was 200 mm.

【0033】また、上記圧電共振子1を図3に示すよう
に基板11に導電性接着剤12を用いて接合し、固定し
た。なお、導電性接着剤12による固定により、圧電素
子2の下面と基板11の上面との間に振動を妨げないた
めの空間を確保するように導電性接着剤12による接合
が行われている。
The piezoelectric resonator 1 was fixed to a substrate 11 by using a conductive adhesive 12 as shown in FIG. Note that, by fixing with the conductive adhesive 12, bonding with the conductive adhesive 12 is performed so as to secure a space between the lower surface of the piezoelectric element 2 and the upper surface of the substrate 11 so as not to hinder vibration.

【0034】また、導電性接着剤12は、上記端子電極
9,10と基板11上の電極13,14とを接合してお
り、圧電素子2及び反射層3,4には導電性接着剤12
は付着していない。
The conductive adhesive 12 joins the terminal electrodes 9 and 10 to the electrodes 13 and 14 on the substrate 11, and the piezoelectric adhesive 2 and the reflective layers 3 and 4 are electrically conductive adhesive 12.
Is not attached.

【0035】基板11に実装された後の圧電共振子1の
周波数特性を図5に示す。図5においても、破線がイン
ピーダンス−周波数特性を、実線が位相−周波数特性を
示す。
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the piezoelectric resonator 1 after being mounted on the substrate 11. Also in FIG. 5, the broken line shows the impedance-frequency characteristic, and the solid line shows the phase-frequency characteristic.

【0036】図4と図5を比較すれば明らかなように、
圧電共振子1自体の周波数特性と、基板11に固定され
た後の圧電共振子1の周波数特性とがほとんど変わらな
いことがわかる。すなわち、圧電共振子1は保持部材
5,6において機械的に固定したとしても、圧電素子2
の共振特性が損なわれないことがわかる。
As is apparent from a comparison between FIG. 4 and FIG.
It can be seen that the frequency characteristics of the piezoelectric resonator 1 itself and the frequency characteristics of the piezoelectric resonator 1 fixed to the substrate 11 hardly change. That is, even if the piezoelectric resonator 1 is mechanically fixed to the holding members 5 and 6, the piezoelectric element 2
It can be seen that the resonance characteristics of are not impaired.

【0037】図1〜図5から明らかなように、本発明に
従って構成された複合材料振動装置としての圧電共振子
1では、振動部材としての圧電素子2の両側に反射層
3,4を設け、反射層3,4の外側に保持部材5,6を
連結することにより、圧電素子2の振動を妨げることな
く圧電共振子1を支持し得ることがわかる。これを、図
6により包括的に示すと、本発明に係る複合材料振動装
置は、振動源としての振動部材21の両側に振動部材2
1からの振動が伝播されるように反射層22,23が連
結されており、該反射層22,23の外側に保持部材2
4,25を連結した構造に相当する。この場合、上記の
ように反射層22,23の音響インピーダンスZ2 を、
振動部材21の音響インピーダンスZ1 及び保持部材2
4,25の音響インピーダンスZ3 よりも小さくするこ
とにより、上記実施例と同様に、振動部材21の振動特
性に影響を与えることなく保持部材24,25において
複合材料振動装置20を機械的に支持し得る。
As is apparent from FIGS. 1 to 5, in the piezoelectric resonator 1 as a composite material vibration device constituted according to the present invention, reflection layers 3 and 4 are provided on both sides of a piezoelectric element 2 as a vibration member. It can be seen that by connecting the holding members 5 and 6 to the outside of the reflection layers 3 and 4, the piezoelectric resonator 1 can be supported without hindering the vibration of the piezoelectric element 2. This is shown more comprehensively in FIG. 6, and the composite material vibration device according to the present invention includes a vibration member 2 on both sides of a vibration member 21 as a vibration source.
The reflection layers 22 and 23 are connected so that the vibration from the first member 1 is propagated, and the holding member 2 is provided outside the reflection layers 22 and 23.
This corresponds to a structure in which 4, 25 are connected. In this case, as described above, the acoustic impedance Z 2 of the reflection layers 22 and 23 is
Acoustic impedance Z 1 of vibration member 21 and holding member 2
By making the acoustic impedance Z 3 smaller than the acoustic impedance Z 3 of the vibration member 21, the composite material vibration device 20 is mechanically supported by the holding members 24 and 25 without affecting the vibration characteristics of the vibration member 21, as in the above embodiment. I can do it.

【0038】すなわち、上記実施例では、振動部材とし
て圧電素子2を用いたが、本発明においては、振動部材
21、反射層22,23及び保持部材24,25のイン
ピーダンス値Z1 〜Z3 間に上記関係が満たされ得る限
り上記実施例と同様に、反射層22,23と、保持部材
24,25との界面において伝播してきた振動を反射さ
せることができるので、振動部材21については特に限
定されるものではない。すなわち、振動部材21として
は、圧電素子2の他、電歪素子や他の様々な振動を発生
する部材を広く用いることができる。
That is, in the above embodiment, the piezoelectric element 2 was used as the vibration member. However, in the present invention, the impedance values Z 1 to Z 3 of the vibration member As long as the above relationship can be satisfied, the vibration propagated at the interface between the reflective layers 22 and 23 and the holding members 24 and 25 can be reflected in the same manner as in the above-described embodiment. It is not something to be done. That is, as the vibration member 21, other than the piezoelectric element 2, an electrostrictive element or other members that generate various vibrations can be widely used.

【0039】また、反射層22,23を構成する材料及
び保持部材24,25を構成する材料についても特に限
定されるものではなく、上記音響インピーダンス値の関
係を満たす限り任意の材料を用いることができる。
The material forming the reflection layers 22 and 23 and the material forming the holding members 24 and 25 are not particularly limited, and any material may be used as long as the material satisfies the above relationship of the acoustic impedance value. it can.

【0040】本願発明者らは、上記圧電共振子1におい
て、反射層を構成する材料を種々異ならせ、圧電共振子
1の共振周波数及び帯域幅の各変化率を測定した。結果
を図7及び図8に示す。ここでは、圧電素子2を構成す
るセラミックス及び反射層3,4を構成するエポキシ樹
脂を種々異ならせ、音響インピーダンスZ2 の規格化さ
れた値すなわち、比Z2 /Z1 を種々異ならせ、共振周
波数変化率(%)及び比帯域変化率(%)を測定した。
The inventors of the present invention varied the materials forming the reflection layer in the piezoelectric resonator 1 and measured the respective changes in the resonance frequency and the bandwidth of the piezoelectric resonator 1. The results are shown in FIGS. Here, various different causes the epoxy resin constituting the ceramic and the reflection layer 3 and 4 constituting the piezoelectric element 2, the values were normalized acoustic impedance Z 2 That is, the ratio Z 2 / Z 1 was variously different, resonance The frequency change rate (%) and the relative band change rate (%) were measured.

【0041】図7及び図8から明らかなうに、音響イン
ピーダンス比Z2 /Z1 が0.2以下、好ましく0.1
以下において、共振周波数の変化率が0.2%以下と非
常に小さく0.1以下では、0.01%以下と低いこと
がわかる。同様に、比帯域変化率についても、音響イン
ピーダンス比Z2 /Z1 が0.2以下で−15%以下、
0.1以下で−8%以下となることがわかる。
As is clear from FIGS. 7 and 8, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 is 0.2 or less, preferably 0.1
In the following, it can be seen that the rate of change of the resonance frequency is very small, at 0.2% or less, and is as low as 0.01% at 0.1 or less. Similarly, regarding the rate of change of the relative band, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 is 0.2 or less and -15% or less,
It turns out that it becomes -8% or less at 0.1 or less.

【0042】従って、好ましくは音響インピーダンス比
2 /Z1 は、0.2以下、より好ましくは0.1以下
とされる。また、本願発明者らは、反射層3,4及び保
持部材5,6を構成する材料を異ならせ、音響インピー
ダンス比Z2 /Z3 を種々異ならせ、同様に圧電共振子
1の周波数変化率(%)及び比帯域変化率(%)を測定
した。結果を図9及び図10に示す。
Therefore, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 is preferably set to 0.2 or less, more preferably 0.1 or less. In addition, the present inventors differed the materials constituting the reflection layers 3, 4 and the holding members 5, 6, varied the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 , and similarly changed the frequency change rate of the piezoelectric resonator 1. (%) And the specific band change rate (%) were measured. The results are shown in FIGS.

【0043】図9及び図10から明らかなように、音響
インピーダンス比Z2 /Z3 を0.2以下とすることに
より、周波数変化率が0.2%以下、比帯域幅が−7%
以下、さらに0.1以下とすることにより0.05%以
下、比帯域幅を−6%以下とし得ることがわかる。よっ
て、音響インピーダンス比Z2 /Z3 は、好ましくは、
0.2以下、より好ましくは0.1以下とされる。
As is clear from FIGS. 9 and 10, by setting the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 to 0.2 or less, the frequency change rate is 0.2% or less and the relative bandwidth is -7%.
Hereinafter, it can be seen that by further setting the value to 0.1 or less, the relative bandwidth can be set to 0.05% or less and the specific bandwidth can be set to -6% or less. Therefore, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 is preferably
0.2 or less, more preferably 0.1 or less.

【0044】また、音響インピーダンス比Z2 /Z1
変化させて、圧電共振子1の共振周波数率及び比帯域変
化率を測定した。結果を図11及び図12に示す。図1
1及び図12においては、反射層3,4を構成する材料
として、エポキシ樹脂、セラミックスあるいはこれらに
他の音響インピーダンス値を有する粉末を配合すること
等により、音響インピーダンスZ2 が音響インピーダン
スZ1 の1/128から任意の範囲で変化されている。
Also, the resonance frequency ratio and the ratio band change ratio of the piezoelectric resonator 1 were measured while changing the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 . The results are shown in FIG. 11 and FIG. FIG.
In FIGS. 1 and 12, the acoustic impedance Z 2 is reduced to the acoustic impedance Z 1 by mixing epoxy resin, ceramics, or a powder having another acoustic impedance value as a material constituting the reflective layers 3 and 4. It is changed in an arbitrary range from 1/128.

【0045】なお、図11及び図12における横軸は、
反射層3,4の長さ方向寸法(圧電共振子1の長さ方向
に沿う寸法)となる。反射層3,4の長さ方向寸法と
は、言い換えれば、振動部材としての圧電素子2に連結
されている反射層面と、振動部材5,6に連結されてい
る反射層面とを結ぶ方向の寸法、すなわち、振動が反射
面を伝播する方向の寸法である。
The horizontal axis in FIGS. 11 and 12 is
The length in the length direction of the reflection layers 3 and 4 (the length along the length direction of the piezoelectric resonator 1) is obtained. The lengthwise dimension of the reflective layers 3 and 4 is, in other words, the dimension in the direction connecting the reflective layer surface connected to the piezoelectric element 2 as a vibration member and the reflective layer surfaces connected to the vibration members 5 and 6. That is, the dimension in the direction in which the vibration propagates through the reflecting surface.

【0046】図11及び図12から明らかなように、音
響インピーダンス比Z2 /Z1 がさらに小さく1/32
以下、より好ましくは1/64以下の場合、反射層3,
4の長さ寸法がλ/4から若干変動したとしても、周波
数変化率及び比帯域変化率があまり変動しないことがわ
かる。よって、好ましくは、Z2 /Z1 を1/32以
下、より好ましくは1/64以下とすることにより、反
射層3,4の長さ方向寸法の制約が少ないことがわか
る。
As is apparent from FIGS. 11 and 12, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 is further reduced to 1/32.
Below, more preferably 1/64 or less, the reflective layer 3,
It can be seen that even if the length dimension of F.4 slightly changes from λ / 4, the rate of change of frequency and the rate of change of fractional band do not change much. Therefore, it is understood that, by setting Z 2 / Z 1 to preferably 1/32 or less, more preferably 1/64 or less, there are few restrictions on the lengthwise dimensions of the reflective layers 3 and 4.

【0047】もっとも、図11及び図12から明らかな
ようにZ2 /Z1 の値のいかんに関わらず、反射層3,
4の長さ寸法がλ/4及びその近傍の場合には、圧電共
振子1の周波数変化率及び比帯域幅変化率は非常に小さ
くなる。
However, as is apparent from FIGS. 11 and 12, regardless of the value of Z 2 / Z 1 ,
When the length dimension of the piezoelectric resonator 1 is at or near λ / 4, the rate of change of the frequency and the rate of change of the relative bandwidth of the piezoelectric resonator 1 are very small.

【0048】また、上記反射層3,4の厚みと周波数変
化率及び比帯域変化率との関係を、反射層3,4のより
広い厚みにわたり調べた。結果を図13及び14にそれ
ぞれを示す。従って、図11〜図14から明らかなよう
に、好ましくは、反射層3,4長さ寸法はn・λ/4±
(λ/8)(nは奇数)の範囲とされ、より好ましく
は、λ/4及びその近傍とされる。
Further, the relationship between the thickness of the reflection layers 3 and 4 and the rate of change of frequency and the ratio of change in specific band was examined over a wider thickness of the reflection layers 3 and 4. The results are shown in FIGS. 13 and 14, respectively. Therefore, as is apparent from FIGS. 11 to 14, preferably, the length dimension of the reflection layers 3 and 4 is n · λ / 4 ±.
(Λ / 8) (n is an odd number), more preferably λ / 4 and its vicinity.

【0049】図15(a),(b)は、本発明の第2の
実施例の複合材料振動装置としての圧電共振子を示す斜
視図及び部分切欠縦断面図である。圧電共振子31は、
ストリップ状あるいは角棒状の圧電素子32を有する。
圧電素子32は、長さモードの6倍波を利用した圧電素
子である。本実施例の圧電共振子31は、圧電素子2の
代わりに圧電素子32を用いたこと、並びに圧電素子3
2を励振するための電極構造が異なっていることを除い
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。
FIGS. 15A and 15B are a perspective view and a partially cutaway vertical sectional view showing a piezoelectric resonator as a composite material vibration device according to a second embodiment of the present invention. The piezoelectric resonator 31 is
It has a strip-shaped or square rod-shaped piezoelectric element 32.
The piezoelectric element 32 is a piezoelectric element using the sixth harmonic of the length mode. The piezoelectric resonator 31 of the present embodiment uses a piezoelectric element 32 instead of the piezoelectric
It has the same configuration as the piezoelectric resonator 1 of the first embodiment except that the electrode structure for exciting the piezoelectric resonator 2 is different.

【0050】圧電素子32は、本実施例では、音響イン
ピーダンス値2.6×107kg/(m2・s)のチタン
酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスにより構成されてい
る。
In this embodiment, the piezoelectric element 32 is made of a lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic having an acoustic impedance value of 2.6 × 10 7 kg / (m 2 · s).

【0051】圧電素子32では、長さモードの6倍波を
励振するために、圧電素子32の横断面方向に延びる6
枚の励振電極32a〜32fが形成されている。言い換
えれば、励振電極32a〜23f間に5層の圧電層が存
在するように、励振電極32a〜32fが互いに平行に
かつ圧電共振子32の横断面方向に位置するように形成
されている。また、5層の圧電層は、長さ方向に一様に
分極されている。
In order to excite the sixth harmonic of the length mode, the piezoelectric element 32 extends in the transverse section of the piezoelectric element 32.
Excitation electrodes 32a to 32f are formed. In other words, the excitation electrodes 32a to 32f are formed so as to be parallel to each other and to be positioned in the cross-sectional direction of the piezoelectric resonator 32 so that five piezoelectric layers exist between the excitation electrodes 32a to 23f. The five piezoelectric layers are uniformly polarized in the length direction.

【0052】励振電極32a,32c,32eに電気的
に接続されるように、端子電極37が圧電共振子31の
上面に形成されている。圧電共振子31の下面には、端
子電極38が形成されており、励振電極32b,32
d,32fに電気的に接続されている。
A terminal electrode 37 is formed on the upper surface of the piezoelectric resonator 31 so as to be electrically connected to the excitation electrodes 32a, 32c and 32e. A terminal electrode 38 is formed on the lower surface of the piezoelectric resonator 31, and the excitation electrodes 32b, 32
d, 32f.

【0053】なお、励振電極32b,32d,32fと
端子電極37との電気的絶縁を図るために、励振電極3
2b,32d,32fの上端には、絶縁性材料39a〜
39cが付与されている。同様に、励振電極32a,3
2c,32eと端子電極38との電気的絶縁を果たすた
めに、励振電極32a,32c,32eの下端には絶縁
性材料39d〜39fが配置されている。
In order to electrically insulate the excitation electrodes 32b, 32d, 32f and the terminal electrode 37, the excitation electrodes 3
2b, 32d, and 32f have insulating materials 39a-
39c is provided. Similarly, the excitation electrodes 32a, 3
Insulating materials 39d to 39f are arranged at lower ends of the excitation electrodes 32a, 32c, and 32e in order to achieve electrical insulation between the terminal electrodes 38 and 2c and 32e.

【0054】反射層33,34は、圧電素子32の長さ
方向両端に位置されており、音響インピーダンス比Z2
/Z1 =1/16となるエポキシ樹脂により構成されて
いる。
The reflection layers 33 and 34 are located at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric element 32 and have an acoustic impedance ratio Z 2.
It is made of an epoxy resin satisfying / Z 1 = 1/16.

【0055】反射層33,34の外側には、音響インピ
ーダンス比Z2 /Z3 =1/16となるチタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミックスからなる保持部材35,36が連
結されている。
Outside the reflection layers 33 and 34, holding members 35 and 36 made of lead zirconate titanate-based ceramics having an acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 = 1/16 are connected.

【0056】なお、端子電極37,38は、圧電共振子
31の対向し合う端面、すなわち保持部材35,36の
外側端面35a,36aに至るように形成されている。
本実施例においても、反射層33,34及び保持部材3
5,36の横断面形状は圧電素子32と同一とされてい
る。従って、圧電共振子31は、角棒状の形状を有す
る。
The terminal electrodes 37 and 38 are formed so as to reach the opposing end faces of the piezoelectric resonator 31, that is, the outer end faces 35a and 36a of the holding members 35 and 36.
Also in this embodiment, the reflection layers 33 and 34 and the holding member 3
The cross-sectional shapes of the piezoelectric elements 5 and 36 are the same as those of the piezoelectric element 32. Therefore, the piezoelectric resonator 31 has a square rod shape.

【0057】第2の実施例のように、振動部材としての
圧電素子32は長さモードの高調波を利用したものであ
ってもよい。圧電共振子31のインピーダンス−周波数
特性及び位相−周波数特性を図17に示す。また、図1
6に示すように、圧電共振子31を実装基板41上に導
電性接着剤42,43を用いて、接合・固定した後のイ
ンピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を図1
8に示す。図17及び図18において、実線が位相−周
波数特性を、破線がインピーダンス−周波数特性をそれ
ぞれ示す。
As in the second embodiment, the piezoelectric element 32 as a vibration member may use a harmonic in a length mode. FIG. 17 shows impedance-frequency characteristics and phase-frequency characteristics of the piezoelectric resonator 31. FIG.
As shown in FIG. 6, the impedance-frequency characteristics and the phase-frequency characteristics after the piezoelectric resonator 31 is bonded and fixed on the mounting substrate 41 using the conductive adhesives 42 and 43 are shown in FIG.
FIG. 17 and 18, a solid line indicates a phase-frequency characteristic, and a broken line indicates an impedance-frequency characteristic.

【0058】図17及び図18の比較から明らかなよう
に、第2の実施例においても、実装基板41に実装され
る前(すなわち圧電共振子31単体)の特性と、実装基
板41に実装された後の特性がほとんど変わらないこと
がわかる。
As is clear from the comparison between FIG. 17 and FIG. 18, also in the second embodiment, the characteristics before mounting on the mounting substrate 41 (that is, the piezoelectric resonator 31 alone) and the characteristics before mounting on the mounting substrate 41 are also shown. It can be seen that the characteristics after hardly changing.

【0059】従って、第2の実施例においても、保持部
材35,36において、圧電共振子31を機械的に保持
したとしても、圧電素子32の共振特性にほとんど影響
が生じないことがわかる。
Therefore, also in the second embodiment, even if the piezoelectric resonator 31 is mechanically held by the holding members 35 and 36, the resonance characteristics of the piezoelectric element 32 are hardly affected.

【0060】なお、図19に分解斜視図で示すように、
複数の圧電共振子31を絶縁性接着剤51,52を介し
て接合し、実装基板53上を実装してもよい。図19に
示す構造では、2つの圧電共振子31,31が接合さ
れ、かつフィルタ回路を構成するように電気的に接続さ
れる。2つの圧電共振子31間の電気的接続は、実装基
板53上に形成された導電パターン54a〜54dによ
り果たされる。また、実装基板53上には、金属キャッ
プ55が固定される。金属キャップ55は、圧電共振子
31,31を囲繞し、かつ封止するように絶縁性接着剤
を用いて実装基板53に固定される。図19に示したフ
ィルタ部品のように本発明に係る複合材料振動装置は、
圧電共振子だけでなく、フィルタにも適用することがで
きる。
As shown in an exploded perspective view in FIG.
The plurality of piezoelectric resonators 31 may be joined via insulating adhesives 51 and 52 and mounted on the mounting substrate 53. In the structure shown in FIG. 19, two piezoelectric resonators 31, 31 are joined and electrically connected to form a filter circuit. Electrical connection between the two piezoelectric resonators 31 is made by conductive patterns 54 a to 54 d formed on the mounting substrate 53. A metal cap 55 is fixed on the mounting board 53. The metal cap 55 is fixed to the mounting board 53 using an insulating adhesive so as to surround and seal the piezoelectric resonators 31. The composite material vibrating device according to the present invention as in the filter component shown in FIG.
The present invention can be applied to not only a piezoelectric resonator but also a filter.

【0061】図20は、本発明の第3の実施例に係る圧
電共振子を示す斜視図である。圧電共振子61は、厚み
すべりモードを利用した圧電素子62を有する。圧電素
子62は、本実施例では、圧電セラミックスからなる矩
形板状の形状を有し、上面に励振電極63が、下面に励
振電極64が形成されている。圧電素子62は、その長
さ方向に分極処理されている。励振電極63,64から
交流電圧を印加することにより、圧電素子62が厚みす
べりモードで励振される。
FIG. 20 is a perspective view showing a piezoelectric resonator according to a third embodiment of the present invention. The piezoelectric resonator 61 has a piezoelectric element 62 using a thickness shear mode. In the present embodiment, the piezoelectric element 62 has a rectangular plate shape made of piezoelectric ceramics, and an excitation electrode 63 is formed on an upper surface and an excitation electrode 64 is formed on a lower surface. The piezoelectric element 62 is polarized in its length direction. By applying an AC voltage from the excitation electrodes 63 and 64, the piezoelectric element 62 is excited in the thickness-shear mode.

【0062】なお、従来の厚みすべりモードを利用した
エネルギー閉じ込め型の圧電共振子201(図33参
照)とは異なり、圧電素子62では、上面及び下面の全
面に励振電極63,64が形成されている。従って、圧
電素子62は、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子では
ない。
Unlike the conventional energy trap type piezoelectric resonator 201 utilizing the thickness-shear mode (see FIG. 33), the piezoelectric element 62 has excitation electrodes 63 and 64 formed on the entire upper and lower surfaces. I have. Therefore, the piezoelectric element 62 is not an energy trap type piezoelectric resonator.

【0063】もっとも、圧電素子62の長さ方向両側に
は、第1の実施例と同様に反射層65,66及び保持部
材67,68が連結されている。なお、反射層65,6
6の厚み、すなわち圧電素子62と保持部材67,68
とを結ぶ方向の寸法は、伝播してきた振動の波長をλと
したときに約λ/4とされている。そして、共振電極6
3,64は、端子電極69,70に連ねられている。端
子電極70,69は、圧電共振子62の端面、すなわち
保持部材67,68の外側端面67a,68aに至るよ
うに形成されている。
However, the reflection layers 65 and 66 and the holding members 67 and 68 are connected to both sides of the piezoelectric element 62 in the longitudinal direction, as in the first embodiment. The reflection layers 65 and 6
6, the piezoelectric element 62 and the holding members 67, 68
Is about λ / 4, where λ is the wavelength of the transmitted vibration. And the resonance electrode 6
3, 64 are connected to terminal electrodes 69, 70. The terminal electrodes 70 and 69 are formed so as to reach the end faces of the piezoelectric resonator 62, that is, the outer end faces 67 a and 68 a of the holding members 67 and 68.

【0064】本実施例の圧電共振子61では、圧電素子
62は、エネルギー閉じ込め型ではないが、反射層6
5,66及び保持部材67,68が第1の実施例と同様
に構成されている。また、圧電素子62の音響インピー
ダンス値Z1 と、反射層65,66の音響インピーダン
ス値Z2 と、保持部材67,68の音響インピーダンス
値Z3 が第1の実施例と同様に選ばれているため、圧電
素子62から長さ方向に伝播した振動は、反射層65,
66と保持部材67,68の界面で反射される。従っ
て、第1の実施例と同様に保持部材67,68により機
械的に支持したとしても、圧電素子62の共振特性にほ
とんど影響が生じない。このように、厚みすべりモード
を利用した場合であっても、本発明を利用することによ
り、振動減衰部をなくすことができ、厚みすべりモード
を利用した圧電共振子の小型化を図ることができる。
In the piezoelectric resonator 61 of this embodiment, the piezoelectric element 62 is not of the energy trap type,
5, 66 and holding members 67, 68 are configured in the same manner as in the first embodiment. Further, an acoustic impedance Z 1 of the piezoelectric element 62, the acoustic impedance Z 2 of the reflective layer 65 and 66, acoustic impedance Z 3 of the holding member 67 and 68 are selected as in the first embodiment Therefore, the vibration propagated in the length direction from the piezoelectric element 62 is
The light is reflected at the interface between 66 and the holding members 67 and 68. Therefore, even if the piezoelectric element 62 is mechanically supported by the holding members 67 and 68 as in the first embodiment, the resonance characteristics of the piezoelectric element 62 are hardly affected. As described above, even when the thickness-shear mode is used, by using the present invention, the vibration damping portion can be eliminated, and the size of the piezoelectric resonator using the thickness-shear mode can be reduced. .

【0065】すなわち、反射層65,66の厚み(共振
61の長さ方向に沿う寸法)はλ/4程度でよいため、
従来のエネルギー閉じ込め型の圧電共振子201のよう
な大きな振動減衰部を必要としない。また、保持部材6
7,68は、その圧電共振子61の長さ方向に沿う寸法
は非常に小さくてよく、上記反射面を構成するだけでよ
いため、圧電共振子61は、圧電共振子201に比べて
その長さ寸法を小さくすることができる。
That is, since the thickness of the reflection layers 65 and 66 (the dimension along the length direction of the resonance 61) may be about λ / 4,
There is no need for a large vibration damping unit as in the conventional energy trap type piezoelectric resonator 201. The holding member 6
The lengths of the piezoelectric resonators 61 and 68 along the length direction of the piezoelectric resonator 61 may be very small, and only the reflection surface is required. Therefore, the piezoelectric resonator 61 has a longer length than the piezoelectric resonator 201. The size can be reduced.

【0066】本実施例の圧電共振子61の周波数特性、
並びに図21に示すように実装基板71上に圧電共振子
61を導電性接着剤72,73を用いて固定した状態の
周波数特性は、ほとんど変わらなかった。図22の破線
はインピーダンス−周波数特性を、実線は位相−周波数
特性を示し、図22では実装基板71に実装された後の
特性が示されているが、実装前の特性もほとんど変わら
ないため図示を省略する。本発明に係る複合材料振動装
置としての圧電共振子については、第1〜第3の実施例
で利用した振動モードを利用したものに限らず、振動部
材としての圧電素子の振動モードは特に限定されない。
The frequency characteristics of the piezoelectric resonator 61 of the present embodiment,
In addition, as shown in FIG. 21, the frequency characteristics in a state where the piezoelectric resonator 61 is fixed on the mounting substrate 71 using the conductive adhesives 72 and 73 hardly changed. The broken line in FIG. 22 indicates the impedance-frequency characteristic, and the solid line indicates the phase-frequency characteristic. In FIG. 22, the characteristic after being mounted on the mounting board 71 is shown. Is omitted. The piezoelectric resonator as the composite material vibration device according to the present invention is not limited to the one using the vibration mode used in the first to third embodiments, and the vibration mode of the piezoelectric element as the vibration member is not particularly limited. .

【0067】図23は、本発明に係る複合材料振動装置
としての圧電共振子の変形例を示す略図的断面図であ
る。図23に示した圧電共振子81では、厚み縦振動を
利用した矩形板状の圧電素子82が用いられている。圧
電素子82の上面及び下面には、圧電素子82を介して
対向するように励振電極83,84が形成されている。
圧電素子82の上面及び下面には、反射層85,86を
介して保持部材としてのセラミック板87,88が積層
されている。また、励振電極83,84に電気的に接続
される端子電極89,90がそれぞれ圧電共振子81の
外表面に形成されている。
FIG. 23 is a schematic sectional view showing a modified example of a piezoelectric resonator as a composite material vibration device according to the present invention. In the piezoelectric resonator 81 shown in FIG. 23, a rectangular plate-like piezoelectric element 82 utilizing thickness longitudinal vibration is used. Excitation electrodes 83 and 84 are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 82 so as to face each other with the piezoelectric element 82 interposed therebetween.
On the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 82, ceramic plates 87, 88 as a holding member are laminated via reflection layers 85, 86. Terminal electrodes 89 and 90 electrically connected to the excitation electrodes 83 and 84 are formed on the outer surface of the piezoelectric resonator 81, respectively.

【0068】圧電素子82のように、厚み縦振動モード
を利用した圧電素子を本発明における振動部材として用
いてもよい。また、圧電共振子81のように圧電素子8
2の上下に反射層83,84及び保持部材87,88を
積層してもよい。
A piezoelectric element utilizing the thickness longitudinal vibration mode, such as the piezoelectric element 82, may be used as the vibration member in the present invention. Further, the piezoelectric element 8 like the piezoelectric resonator 81 is used.
The reflective layers 83 and 84 and the holding members 87 and 88 may be stacked on the upper and lower sides of the two.

【0069】さらに、図24に示す圧電共振子91のよ
うに、積層型の厚み縦振動モードを利用した圧電共振子
にも本発明を適用することができる。ここでは、圧電素
子92は、励振電極93,94に加えて、圧電素子92
内に構成された内部電極95,96を有する。従って、
厚み縦振動の高調波を利用した圧電素子92が構成され
ている。圧電素子92の上下には、圧電共振子81と同
様に、反射層83,84及び保持部材87,88が積層
されている。
Further, the present invention can be applied to a piezoelectric resonator utilizing a laminated thickness longitudinal vibration mode, such as a piezoelectric resonator 91 shown in FIG. Here, the piezoelectric element 92 includes, in addition to the excitation electrodes 93 and 94, the piezoelectric element 92.
It has internal electrodes 95 and 96 formed therein. Therefore,
A piezoelectric element 92 using harmonics of thickness longitudinal vibration is configured. Reflection layers 83 and 84 and holding members 87 and 88 are stacked above and below the piezoelectric element 92, similarly to the piezoelectric resonator 81.

【0070】また、本発明における複合材料振動装置に
おいて、振動部材の振動方向をA、振動部材における振
動伝播方向をB、反射層における振動伝播方向をCとし
たとき、方向A〜方向Cの組み合わせは適宜変形され得
る。
In the composite material vibration device according to the present invention, when the vibration direction of the vibration member is A, the vibration propagation direction of the vibration member is B, and the vibration propagation direction of the reflection layer is C, a combination of directions A to C is provided. Can be appropriately modified.

【0071】すなわち、図25(a)〜(c)に示す圧
電共振子101〜103のように、方向Aと方向Bとが
平行であり、方向Bと方向Cが直交されるように配置さ
れていてもよい。なお、図25(a)〜(c)は、いず
れも長さ振動を利用した圧電共振子であり、各圧電素子
101a,101b,101cそれぞれ、図示の矢印方
向に分極処理されている。また、104aは反射層、1
04bは保持部材を示す。
That is, like the piezoelectric resonators 101 to 103 shown in FIGS. 25A to 25C, the directions A and B are parallel to each other, and the directions B and C are orthogonal to each other. May be. 25 (a) to 25 (c) show piezoelectric resonators using length vibration, and each of the piezoelectric elements 101a, 101b, 101c is polarized in the direction of the arrow shown in the figure. 104a is a reflection layer, 1
04b indicates a holding member.

【0072】すなわち、本発明においては、振動部材に
おける振動伝播方向に対して垂直に反射層を配置しても
よい。このような構造の有限要素法による変位分布を解
析した結果を図26に示す。図26では、振動部材とし
て、音響インピーダンス値Z 1 が3.0×107kg/
(m2・s)の圧電セラミックスからなり、長さL1
0.98mm、共振子周波数が2MHzである長さモー
ドを利用した圧電素子106が構成されている。この圧
電素子106の側面に、すなわち、圧電素子106の振
動伝播方向に対して直交する方向に反射層107,10
8が配置されている。反射層107,108は、音響イ
ンピーダンス値Z2 が1.87×106kg/(m2
s)、厚み(圧電素子106と反射層107,108と
の界面から反射層107,108の反対側の面に至る方
向の寸法)が0.15mmとされている。保持部材10
9,110は、音響インピーダンスZ3 =3.0×10
7kg/(m2・s)のチタン酸ジルコン酸鉛系セラミッ
クスからなり、上記反射層107,108に連結されて
いる。
That is, in the present invention, the vibration member
The reflective layer perpendicular to the vibration propagation direction
Good. Solve the displacement distribution of such a structure by the finite element method.
The results of the analysis are shown in FIG. In FIG. 26, the vibration member
And the acoustic impedance value Z 1Is 3.0 × 107kg /
(MTwo・ S) The length L1But
0.98mm, length mode with resonator frequency 2MHz
A piezoelectric element 106 using a metal is formed. This pressure
On the side surface of the piezoelectric element 106,
The reflection layers 107 and 10 extend in a direction orthogonal to the dynamic propagation direction.
8 are arranged. The reflection layers 107 and 108
Impedance value ZTwoIs 1.87 × 106kg / (mTwo
s), thickness (piezoelectric element 106 and reflective layers 107 and 108)
From the interface of to the surface on the opposite side of the reflective layers 107 and 108
Direction dimension) is set to 0.15 mm. Holding member 10
9,110 is the acoustic impedance ZThree= 3.0 × 10
7kg / (mTwo・ S) Lead zirconate titanate ceramic
And is connected to the reflection layers 107 and 108.
I have.

【0073】図26から明らかなように、圧電共振子1
05においても、保持部材109,110にほとんど振
動が漏洩していないことがわかる。従って、本発明に係
る複合材料振動装置においては、振動部材における振動
伝播方向に対して直交する方向に反射層が連結されてい
てもよい。このような例は、前述した図25(a)〜
(c)に示した圧電共振子101〜103において具現
化されている。
As is clear from FIG. 26, the piezoelectric resonator 1
Also in 05, it can be seen that the vibration hardly leaks to the holding members 109 and 110. Therefore, in the composite material vibration device according to the present invention, the reflection layer may be connected in a direction orthogonal to the vibration propagation direction in the vibration member. Such an example is shown in FIGS.
This is embodied in the piezoelectric resonators 101 to 103 shown in FIG.

【0074】また、図27(a),(b)に略図的に示
す圧電共振子111,112のように、厚み縦振動モー
ドを利用した圧電素子111a,112aの振動伝播方
向(矢印で示されている分極方向と平行)と直交する方
向に反射層113,114を配置してもよい。なお、図
27(b)に示す圧電素子112aは内部電極を有する
積層型の厚み縦振動を利用した圧電共振素子である。
Also, like the piezoelectric resonators 111 and 112 schematically shown in FIGS. 27A and 27B, the vibration propagation directions of the piezoelectric elements 111a and 112a using the thickness longitudinal vibration mode (indicated by arrows). The reflection layers 113 and 114 may be arranged in a direction perpendicular to the polarization direction (parallel to the polarization direction). Note that the piezoelectric element 112a shown in FIG. 27B is a stacked-type piezoelectric resonance element having internal electrodes and utilizing thickness longitudinal vibration.

【0075】図27(a),(b)では、厚み縦振動を
利用した圧電素子111a,112aの両側に、圧電素
子111a,112aにおける振動伝播方向と直交する
方向に反射層113,114が配置されている。また、
反射層113,114が圧電素子111a,112aと
結合されている面とは反対側の面に、保持部材115,
116が連結されている。
In FIGS. 27A and 27B, the reflection layers 113 and 114 are arranged on both sides of the piezoelectric elements 111a and 112a using the thickness longitudinal vibration in the direction orthogonal to the vibration propagation direction of the piezoelectric elements 111a and 112a. Have been. Also,
The holding members 115 and 114 are provided on the surface opposite to the surface where the reflection layers 113 and 114 are coupled to the piezoelectric elements 111a and 112a.
116 are connected.

【0076】さらに、本発明に係る複合材料振動装置で
は、図28に示す圧電共振子117のように、振動部材
における振動変位方向と振動部材における振動伝播方向
とが直交し、かつ振動部材における振動伝播方向と反射
層における振動伝播方向が平行であってもよい。圧電共
振子117では、圧電素子117aが備えられている。
圧電素子117aは、圧電セラミックスの両主面に励振
電極118,119を形成した構造を有し、図28にお
ける紙面−紙背方向に分極処理されている。従って、圧
電素子117aは、厚み捩れ振動モードを利用した圧電
素子である。この圧電素子117aの外側に反射層11
3,114及び保持部材115,116が連結されてい
る。
Further, in the composite material vibration device according to the present invention, as in the piezoelectric resonator 117 shown in FIG. 28, the vibration displacement direction of the vibration member is orthogonal to the vibration propagation direction of the vibration member, and the vibration of the vibration member is The direction of propagation and the direction of vibration propagation in the reflective layer may be parallel. The piezoelectric resonator 117 includes a piezoelectric element 117a.
The piezoelectric element 117a has a structure in which excitation electrodes 118 and 119 are formed on both main surfaces of piezoelectric ceramics, and is polarized in the direction of the paper surface-back direction in FIG. Therefore, the piezoelectric element 117a is a piezoelectric element utilizing the thickness torsional vibration mode. The reflection layer 11 is provided outside the piezoelectric element 117a.
3, 114 and holding members 115, 116 are connected.

【0077】図25〜図28及び後述の図30(a)〜
(c)から明らかなように、本発明において、振動部材
の振動変位方向と、振動部材における振動伝播方向と、
反射層における振動伝播方向とは様々な関係に構成する
ことができ、いずれの場合にも、上述した音響インピー
ダンスZ1 〜Z3 が上記特定の関係を満たす限り、第1
の実施例と同様に、圧電素子の共振特性に影響を与える
ことなく、保持部材において圧電共振子を機械的に保持
することができる。
FIGS. 25 to 28 and FIGS.
As apparent from (c), in the present invention, the vibration displacement direction of the vibration member, the vibration propagation direction in the vibration member,
It can be configured in various relations with the vibration propagation direction in the reflective layer, and in any case, as long as the above-described acoustic impedances Z 1 to Z 3 satisfy the above-described specific relation, the first
As in the embodiment, the piezoelectric resonator can be mechanically held by the holding member without affecting the resonance characteristics of the piezoelectric element.

【0078】また、本発明は、圧電効果を利用した他の
共振子やフィルタ、例えば表面波装置にも適用すること
ができる。図29は、本発明に係る複合材料振動装置の
第4の実施例としての表面波共振子を示す平面図であ
る。表面波共振子121では、矩形板状の圧電基板12
2上に、第1,第2のインターデジタルトランスデュー
サー(IDT)123,124が表面波伝播方向におい
て隔てられて配置されている。そして、圧電板122の
表面波伝播方向外側に、第1,第2の反射層125,1
26が結合されており、反射層125,126の外側に
セラミック板からなる保持部材127,128が連結さ
れている。ここでは、圧電板122の音響インピーダン
ス値Z1 、反射層125,126の音響インピーダンス
値Z2 及び保持部材127,128の音響インピーダン
スZ3 が第1の実施例と同様に選択されているので、反
射層125,126の保持部材127,128との界面
で表面波が反射され、表面波共振子として動作させるこ
とができる。従って、反射器を省略することができるの
で、表面波共振子の小型化を図ることができる。
The present invention can be applied to other resonators and filters utilizing the piezoelectric effect, for example, surface acoustic wave devices. FIG. 29 is a plan view showing a surface acoustic wave resonator as a fourth embodiment of the composite material vibration device according to the present invention. In the surface acoustic wave resonator 121, the rectangular plate-shaped piezoelectric substrate 12
2, first and second interdigital transducers (IDTs) 123 and 124 are arranged separated from each other in the surface acoustic wave propagation direction. Then, the first and second reflective layers 125, 1 are provided outside the piezoelectric plate 122 in the surface wave propagation direction.
26 are connected, and holding members 127 and 128 made of a ceramic plate are connected to the outside of the reflection layers 125 and 126. Here, the acoustic impedance Z 1 of the piezoelectric plate 122, the acoustic impedance Z 3 of the acoustic impedance Z 2 and the holding member 127 and 128 of the reflective layer 125 and 126 is selected as in the first embodiment, The surface waves are reflected at the interfaces between the reflection layers 125 and 126 and the holding members 127 and 128, and can operate as surface acoustic wave resonators. Therefore, since the reflector can be omitted, the size of the surface acoustic wave resonator can be reduced.

【0079】図30(a)〜(c)に示す圧電共振子1
31〜133は、それぞれ、振動部材の振動変位方向A
と振動部材における振動伝播方向Bと、反射層における
振動伝播方向Cとが互いに直交する関係にある圧電共振
子を示す各略図的断面図である。
The piezoelectric resonator 1 shown in FIGS.
31 to 133 are vibration displacement directions A of the vibration member, respectively.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric resonator in which a vibration propagation direction B in a vibration member and a vibration propagation direction C in a reflection layer are orthogonal to each other.

【0080】圧電共振子131では、厚みすべりモード
を利用した圧電素子134が用いられている。ここで
は、圧電素子134は、図示の矢印方向に分極処理され
ており、励振電極135,136を有し、振動変位方向
Aは励振電極に平行な成分もあるが、垂直な成分もある
ものとなり、圧電素子134における振動伝播方向Bは
励振電極135,136と平行な方向とされている。こ
れに対して反射層137,138は、圧電素子134の
下面に連結されており、該反射層137,138におけ
る振動伝播方向は圧電素子134における振動伝播方向
と直交されている。保持部材139a,139bは、反
射層137,138の圧電素子134と連結されている
面と反対側の面に連結されている。
In the piezoelectric resonator 131, a piezoelectric element 134 using a thickness-shear mode is used. Here, the piezoelectric element 134 is polarized in the direction of the arrow shown in the figure, has excitation electrodes 135 and 136, and the vibration displacement direction A has a component parallel to the excitation electrode but has a component perpendicular thereto. The vibration propagation direction B of the piezoelectric element 134 is parallel to the excitation electrodes 135 and 136. On the other hand, the reflection layers 137 and 138 are connected to the lower surface of the piezoelectric element 134, and the vibration propagation direction in the reflection layers 137 and 138 is orthogonal to the vibration propagation direction in the piezoelectric element 134. The holding members 139a and 139b are connected to surfaces of the reflection layers 137 and 138 opposite to the surfaces connected to the piezoelectric element 134.

【0081】図30(b)では、保持部材140が用い
られており、該保持部材140は図30(a)の保持部
材139a,139bを連結し、一体化した構造に相当
する。
In FIG. 30B, a holding member 140 is used, and the holding member 140 corresponds to a structure in which the holding members 139a and 139b in FIG.

【0082】このように、反射層の外側に設けられる保
持部材は、第1,第2の反射層の双方に連結されていて
もよい。図30(c)に示す圧電共振子133では厚み
捩れ振動を利用した圧電素子141が用いられている。
その他の点については、図30(a)に示した圧電共振
子1と同様である。
As described above, the holding member provided outside the reflection layer may be connected to both the first and second reflection layers. In the piezoelectric resonator 133 shown in FIG. 30C, a piezoelectric element 141 utilizing thickness torsional vibration is used.
Other points are the same as those of the piezoelectric resonator 1 shown in FIG.

【0083】上述してきたように、本発明に係る複合材
料振動装置では、振動部材として、様々な振動モードを
利用した圧電素子を用いることができるが、圧電素子に
代えて、電歪効果素子を用いてもよい。さらに、圧電素
子や電歪素子等の電気機械結合変換素子に限らず、様々
な振動を発生させる振動源を、本発明に係る複合材料振
動装置の振動部材として用いることができる。
As described above, in the composite material vibration device according to the present invention, a piezoelectric element utilizing various vibration modes can be used as the vibration member, but an electrostrictive effect element is used instead of the piezoelectric element. May be used. Furthermore, not only electromechanical coupling conversion elements such as piezoelectric elements and electrostrictive elements, but also vibration sources that generate various vibrations can be used as the vibration member of the composite material vibration device according to the present invention.

【0084】また、本発明において、振動部材、反射層
及び保持部材の連結関係は、上述した各実施例及び変形
例に限定されない。例えば、図31(a),(b),
(c)及び図32に示すように、複数の振動部材を用い
た複合材料振動装置も構成することができる。
Further, in the present invention, the connection relationship between the vibration member, the reflection layer and the holding member is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, FIGS. 31 (a), (b),
As shown in (c) and FIG. 32, a composite material vibration device using a plurality of vibration members can also be configured.

【0085】図31(a)に示す複合材料振動装置で
は、第1,第2の振動部材151,152が反射層15
3を介して連結されており、第1,第2の振動部材15
1,152の各外側に反射層154,155及び保持部
材156,157が連結されている。ここでは、反射層
155,156が本発明における第1,第2の反射層を
構成し、保持部材156,157が本発明における第
1,第2の保持部材を構成している。そして、第1,第
2の振動部材151,152が反射層153で連結して
いる構造を、本発明における複合材料振動装置の1つの
振動部材と把握することができる。また、第1,第2の
振動部材151,152は、反射層153を介して連結
されているので、第1の振動部材から反射層153側に
伝播した振動は、反射層153と第2の振動部材152
との界面で反射され、逆に、振動部材152から反射層
153側に伝播した振動は、反射層153と第1の振動
部材151との界面で反射される。
In the composite vibration device shown in FIG. 31A, the first and second vibration members 151 and 152 are
3, the first and second vibrating members 15
The reflection layers 154 and 155 and the holding members 156 and 157 are connected to the outside of each of the reference numerals 1 and 152. Here, the reflection layers 155 and 156 constitute the first and second reflection layers of the present invention, and the holding members 156 and 157 constitute the first and second holding members of the present invention. The structure in which the first and second vibration members 151 and 152 are connected by the reflection layer 153 can be understood as one vibration member of the composite material vibration device according to the present invention. Further, since the first and second vibration members 151 and 152 are connected via the reflection layer 153, the vibration propagated from the first vibration member to the reflection layer 153 side is transmitted to the reflection layer 153 and the second layer. Vibration member 152
Vibration that is reflected at the interface between the vibration member 152 and the reflection layer 153 is reflected at the interface between the reflection layer 153 and the first vibration member 151.

【0086】図31(b)に示す複合材料振動装置で
は、振動部材161の両側に第1,第2の反射層16
2,163が連結されており、第1,第2の反射層16
2,163の外側に保持部材164,165が連結され
ている。すなわち、ここまでは、第1の実施例と同様の
構造である。異なるところは、第2の保持部材165の
外側に、第3の反射層166、第2の振動部材167、
第4の反射層168、及び第3の保持部材169がこの
順序で連結されていることにある。ここでは、第2の振
動部材169で生じた振動が、反射層166,168と
保持部材165,169との界面により反射される。す
なわち、第1の実施例の複合材料振動装置を2個用意
し、両者の一方の保持部材を兼ねることにより、2個の
複合材料振動装置が連結されている構造に相当する。
In the composite vibration device shown in FIG. 31B, the first and second reflection layers 16 are provided on both sides of the vibration member 161.
2, 163 are connected, and the first and second reflection layers 16 are connected.
The holding members 164 and 165 are connected to the outside of the holding members 2 and 163. That is, the structure up to here is the same as that of the first embodiment. The difference is that the third reflection layer 166, the second vibration member 167,
The fourth reflective layer 168 and the third holding member 169 are connected in this order. Here, the vibration generated by the second vibration member 169 is reflected by the interface between the reflection layers 166 and 168 and the holding members 165 and 169. In other words, the structure corresponds to a structure in which two composite material vibrators are connected to each other by preparing two composite material vibrators according to the first embodiment and also serving as one of the holding members.

【0087】図32に示す複合材料振動装置171で
は、第1の実施例と同様にして構成された複合材料振動
装置172,173が、反射層174を介して連結され
ている。
In the composite material vibrating device 171 shown in FIG. 32, composite material vibrating devices 172 and 173 configured in the same manner as in the first embodiment are connected via a reflective layer 174.

【0088】また、図31(c)に示すように、振動部
材181の両側に反射層182,183及び保持部材1
84,185を連結した構造のさらに各保持部材18
4,185の外側に、反射層186,187,保持部材
188,189を連結してもよい。
As shown in FIG. 31C, the reflection layers 182 and 183 and the holding member 1 are provided on both sides of the vibration member 181.
84, 185 and each holding member 18
The reflection layers 186, 187 and the holding members 188, 189 may be connected to the outside of the fourth, 185.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明に係る複合材料振動装置では、振
動発生源の両側に第1,第2の反射層が連結されてお
り、第1、第2の反射層の振動部材が連結されている側
とは反対側に第1,第2の保持部材が連結されており、
反射層の音響インピーダンス値Z 2 が振動部材及び保持
部材の音響インピーダンス値Z1 ,Z3 よりも低くされ
ているので、反射層と保持部材との界面において、振動
部材から反射層に伝播してきた振動が反射される。従っ
て、振動部材の振動特性に影響を与えることなく、第
1,第2の保持部材により機械的に支持することができ
る。
According to the composite material vibration device of the present invention, the vibration
The first and second reflection layers are connected to both sides of the motion source.
The side of the first and second reflection layers to which the vibration member is connected.
The first and second holding members are connected to the opposite side to
Acoustic impedance value Z of reflective layer TwoIs a vibration member and holding
Acoustic impedance value Z of the member1, ZThreeLower than
Vibration at the interface between the reflective layer and the holding member
The vibration propagated from the member to the reflection layer is reflected. Follow
Without affecting the vibration characteristics of the vibration member.
1, can be mechanically supported by the second holding member
You.

【0090】本発明では、上記振動部材に対して反射層
及び保持部材を上記のように連結して反射層と保持部材
との界面において反射層に伝播してきた振動が反射され
るので、振動部材の振動モードや具体的な構造について
は特に限定されない。従って、例えば、圧電振動素子を
振動部材として用いる場合、長さ振動モード、屈曲振動
モード、拡がりモード等様々な振動モードを利用するこ
とができ、従来エネルギー閉じ込め型圧電振動素子を構
成することができなかった振動モードを利用して、バネ
端子等の複雑な支持構造を必要とすることなく支持され
得る複合材料振動装置を構成することができる。
In the present invention, the reflection layer and the holding member are connected to the vibration member as described above, and the vibration transmitted to the reflection layer is reflected at the interface between the reflection layer and the holding member. The vibration mode and the specific structure of are not particularly limited. Therefore, for example, when a piezoelectric vibration element is used as a vibration member, various vibration modes such as a length vibration mode, a bending vibration mode, and a spreading mode can be used, and a conventional energy trap type piezoelectric vibration element can be configured. By utilizing the vibration mode that was not present, a composite material vibration device that can be supported without requiring a complicated support structure such as a spring terminal can be configured.

【0091】また、従来のエネルギー閉じ込め型厚みす
べりモードを利用した圧電共振子等でも、比較的大きな
面積の振動減衰部を構成しなければならなかったのに対
し、本発明に係る複合材料振動装置ではこのような振動
減衰部を必要としない。従って、振動モードを用いた場
合、従来のエネルギー閉じ込め型の圧電振動素子に比べ
て、本発明を利用することにより、より小型の圧電共振
子や圧電フィルタを提供することができる。
Further, even in a conventional piezoelectric resonator or the like utilizing the energy trapping type thickness-shear mode, a vibration damping portion having a relatively large area had to be formed. Does not require such a vibration damping unit. Therefore, when the vibration mode is used, a smaller piezoelectric resonator or piezoelectric filter can be provided by using the present invention as compared with a conventional energy trap type piezoelectric vibration element.

【0092】音響インピーダンス比Z2 /Z1 が0.2
以下である場合には、振動部材における振動特性への影
響をほとんど与えることなく複合材料振動装置を保持部
材において支持することができ、同様に、音響インピー
ダンス比Z2 /Z3 が0.2以下の場合にも、保持部材
により機械的に支持したとしても振動部材の振動特性へ
のより一層小さくすることができる。
The acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 is 0.2
In the case of the following, the composite material vibration device can be supported on the holding member without substantially affecting the vibration characteristics of the vibration member, and similarly, the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 is 0.2 or less. In this case, even if the vibration member is mechanically supported by the holding member, the vibration characteristics of the vibration member can be further reduced.

【0093】第1及び/または第2の保持部材の第1,
第2の反射層が連結されている側とは反対側に、第3の
反射層、第2の振動部材、第4の反射層及び第3の保持
部材がこの順序で連結されている場合には、本発明に従
って、2つの振動部材を用いたフィルタ等を容易に構成
することができる。また、第1の保持部材、第1の反射
層、第1の振動部材、第2の反射層、第2の振動部材、
第3の反射層及び第2の保持部材がこの順序で連結され
ている複合材料振動装置においても、本発明に従って、
第1,第2の振動部材の振動特性に影響を与えることな
く、第1,第2の保持部材により機械的に支持すること
ができるので、様々な振動モードを利用した小型の圧電
フィルタや複合圧電共振部品等を提供することができ
る。
The first and / or second holding members 1 and 2
When the third reflection layer, the second vibrating member, the fourth reflection layer, and the third holding member are connected in this order on the side opposite to the side where the second reflection layer is connected. According to the present invention, a filter or the like using two vibration members can be easily configured. Further, the first holding member, the first reflection layer, the first vibration member, the second reflection layer, the second vibration member,
According to the present invention, a composite vibration device in which the third reflection layer and the second holding member are connected in this order is also provided.
Since it is possible to mechanically support the first and second holding members without affecting the vibration characteristics of the first and second vibration members, a small piezoelectric filter or composite using various vibration modes can be used. A piezoelectric resonance component or the like can be provided.

【0094】本発明において、反射層の振動部材との界
面から反射層と保持部材との界面までの距離を、伝播さ
れてきた振動の波長をλとしたとき、n・λ/4±λ/
8の範囲とした場合には、保持部材による機械的支持を
行なった場合の振動部材の振動特性の影響をより一層軽
減することができる。
In the present invention, the distance from the interface between the reflection layer and the vibration member to the interface between the reflection layer and the holding member is represented by n · λ / 4 ± λ /, where λ is the wavelength of the transmitted vibration.
In the case of the range of 8, the effect of the vibration characteristics of the vibration member when mechanical support is performed by the holding member can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b)は、本発明の第1の実施例に係
る複合材料振動装置としての圧電共振子を示す斜視図及
び縦断面図。
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a longitudinal sectional view showing a piezoelectric resonator as a composite material vibration device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した圧電共振子の有限要素法で解析さ
れた変位分布を示す模式的縦断面図。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a displacement distribution of the piezoelectric resonator shown in FIG. 1 analyzed by a finite element method.

【図3】第1の実施例に係る圧電共振子を実装基板に実
装した状態を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the piezoelectric resonator according to the first embodiment is mounted on a mounting substrate.

【図4】第1の実施例に係る圧電共振子の実装基板に実
装する前の共振特性を示す図。
FIG. 4 is a view showing resonance characteristics of the piezoelectric resonator according to the first embodiment before being mounted on a mounting substrate.

【図5】第1の実施例に係る圧電共振子の実装基板に実
装した後の共振特性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing resonance characteristics after the piezoelectric resonator according to the first embodiment is mounted on a mounting substrate.

【図6】本発明に係る複合材料振動装置の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a composite material vibration device according to the present invention.

【図7】第1の実施例の圧電共振子における音響インピ
ーダンス比Z2 /Z1 と共振周波数変化率との関係を示
す図。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 and the rate of change of the resonance frequency in the piezoelectric resonator of the first embodiment.

【図8】第1の実施例の圧電共振子における音響インピ
ーダンス比Z2 /Z1 と比帯域変化率との関係を示す
図。
FIG. 8 is a view showing the relationship between the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 1 and the rate of change of the specific band in the piezoelectric resonator of the first embodiment.

【図9】第1の実施例の圧電共振子における音響インピ
ーダンス比Z2 /Z3 と共振周波数変化率との関係を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 and a resonance frequency change rate in the piezoelectric resonator of the first embodiment.

【図10】第1の実施例の圧電共振子における音響イン
ピーダンス比Z2 /Z3 と比帯域変化率との関係を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the acoustic impedance ratio Z 2 / Z 3 and the rate of change of the specific band in the piezoelectric resonator of the first embodiment.

【図11】様々な音響インピーダンスの反射層を用いた
場合の反射層の圧電共振子の長さ方向に沿う寸法と共振
子周波数変化率との関係を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the dimension of the reflection layer along the length direction of the piezoelectric resonator and the rate of change in the resonator frequency when a reflection layer having various acoustic impedances is used.

【図12】様々な音響インピーダンスの反射層を用いた
場合の反射層の圧電共振子の長さ方向に沿う寸法と比帯
域変化率との関係を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the dimension of the reflection layer along the length direction of the piezoelectric resonator and the rate of change of the fractional band when the reflection layer has various acoustic impedances.

【図13】反射層の厚み、すなわち圧電共振子の長さ方
向に沿う寸法を変化させた場合の周波数変化率を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing a frequency change rate when the thickness of the reflection layer, that is, the dimension along the length direction of the piezoelectric resonator is changed.

【図14】反射層の厚み、すなわち圧電共振子の長さ方
向に沿う寸法を変化させた場合の比帯域変化率を示す
図。
FIG. 14 is a view showing a ratio band change rate when the thickness of the reflection layer, that is, the dimension along the length direction of the piezoelectric resonator is changed.

【図15】(a),(b)は、本発明の第2の実施例と
しての圧電共振子の斜視図及び部分切欠断面縦断面図。
FIGS. 15A and 15B are a perspective view and a partially cutaway longitudinal sectional view of a piezoelectric resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図16】第2の実施例の圧電共振子を実装基板上に実
装した状態を示す斜視図。
FIG. 16 is a perspective view showing a state in which the piezoelectric resonator according to the second embodiment is mounted on a mounting board.

【図17】第2の実施例の圧電共振子を実装基板に実装
する前の状態の共振特性を示す図。
FIG. 17 is a diagram illustrating resonance characteristics before the piezoelectric resonator according to the second embodiment is mounted on a mounting substrate.

【図18】第2の実施例の圧電共振子を実装基板に実装
した後の状態の共振特性を示す図。
FIG. 18 is a diagram illustrating resonance characteristics of a state after the piezoelectric resonator according to the second embodiment is mounted on a mounting substrate.

【図19】2個の圧電共振子を用いたフィルタ部品とし
ての応用例を説明するための分解斜視図。
FIG. 19 is an exploded perspective view for explaining an application example as a filter component using two piezoelectric resonators.

【図20】本発明に係る複合材料振動装置の第3の実施
例としての厚みすべりモードを利用した圧電共振子を示
す斜視図。
FIG. 20 is a perspective view showing a piezoelectric resonator using a thickness-shear mode as a third embodiment of the composite material vibration device according to the present invention.

【図21】第3の実施例の圧電共振子を実装基板に実装
した状態を示す斜視図。
FIG. 21 is a perspective view showing a state in which the piezoelectric resonator of the third embodiment is mounted on a mounting board.

【図22】第3の実施例の圧電共振子を実装基板に実装
した状態の共振特性を示す図。
FIG. 22 is a diagram illustrating resonance characteristics when the piezoelectric resonator according to the third embodiment is mounted on a mounting substrate.

【図23】本発明の複合材料振動装置の変形例としての
厚み縦振動を利用した圧電共振子を示す略図的断面図。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric resonator using thickness longitudinal vibration as a modified example of the composite material vibration device of the present invention.

【図24】本発明に係る複合材料振動装置の他の変形例
としての積層型の厚み縦振動モードを利用した圧電共振
子を説明するための略図的断面図。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining a piezoelectric resonator using a laminated thickness longitudinal vibration mode as another modified example of the composite material vibration device according to the invention.

【図25】(a)〜(c)は、本発明に従って構成され
た長さモードを利用した圧電共振子の各変形例を示す略
図的断面図。
FIGS. 25A to 25C are schematic cross-sectional views showing modifications of the piezoelectric resonator using the length mode configured according to the present invention.

【図26】本発明において、長さモードを利用した圧電
素子の振動伝播方向に対して直交する方向に反射層を配
置した構成の有元要素法により解析された変位分布を示
す図。
FIG. 26 is a diagram showing a displacement distribution analyzed by a finite element method having a configuration in which a reflective layer is arranged in a direction orthogonal to a vibration propagation direction of a piezoelectric element using a length mode in the present invention.

【図27】(a),(b)は、本発明に従って構成され
ており、厚み縦振動を利用した圧電素子の両側に反射層
及び保持部材が連結されてなる圧電共振子の各変形例を
示す略図的断面図。
FIGS. 27 (a) and 27 (b) show modified examples of a piezoelectric resonator configured according to the present invention, in which a reflection layer and a holding member are connected to both sides of a piezoelectric element utilizing thickness longitudinal vibration. FIG.

【図28】本発明に従って構成された複合材料振動装置
であって、振動部材として厚みねじれモードを利用した
圧電素子を有する圧電共振子の略図的断面図。
FIG. 28 is a schematic sectional view of a piezoelectric resonator having a piezoelectric element using a thickness torsion mode as a vibration member, which is a composite material vibration device configured according to the present invention.

【図29】本発明に係る複合材料振動装置の他の変形例
としての表面波共振子を示す平面図である。
FIG. 29 is a plan view showing a surface acoustic wave resonator as another modified example of the composite material vibration device according to the present invention.

【図30】(a)〜(c)は、本発明に係る複合材料振
動装置の変形例としての厚みすべりモードを利用した各
圧電共振子を示す略図的断面図。
FIGS. 30A to 30C are schematic cross-sectional views showing piezoelectric resonators using a thickness shear mode as a modified example of the composite material vibration device according to the present invention.

【図31】(a)〜(c)は、本発明に係る複合材料振
動装置の概略ブロック図であり、それぞれ、第1,第2
の振動部材を有する複合材料振動装置の変形例を示す。
FIGS. 31 (a) to (c) are schematic block diagrams of a composite material vibrating device according to the present invention.
A modified example of the composite material vibration device having the vibration member of FIG.

【図32】第1、第2の振動部材を有する本発明に係る
複合材料振動装置の他の例を示す概略ブロック図。
FIG. 32 is a schematic block diagram showing another example of the composite material vibrating device according to the present invention having first and second vibrating members.

【図33】従来のエネルギー閉じ込め型圧電共振子を基
板上に実装した状態を説明するための略図的部分切欠縦
断面図。
FIG. 33 is a schematic partial cutaway longitudinal sectional view illustrating a state in which a conventional energy trap type piezoelectric resonator is mounted on a substrate.

【図34】従来のバルク型音波フィルタの一例を示す縦
断面図。
FIG. 34 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional bulk acoustic wave filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電共振子(複合材料振動装置) 2…圧電素子 3,4…第1,第2の反射層 5,6…第1,第2の保持部材 7,8…励振電極 9,10…端子電極 31…圧電共振子(複合材料振動装置) 32…圧電素子(複合材料振動装置) 33,34…第1,第2の反射層 35,36…第1,第2の保持部材 61…圧電共振子(複合材料振動装置) 62…圧電素子 65,66…反射層 67,68…保持部材 81…圧電共振子 82…圧電素子 85,86…反射層 87,88…保持部材 91…圧電共振子 92…圧電素子 101〜103…圧電共振子 104…圧電素子 105,106…反射層 107,108…保持部材 111,112…圧電共振子 111a,112a…圧電素子 113…圧電共振子 113a…圧電素子 115,116…反射層 117,118…保持部材 121…表面波共振子 122…圧電板 125,126…反射層 127,128…保持部材 151,152…振動部材 153…反射層 154,155…反射層 156,157…保持部材 161…第1の振動部材 162,163…第1,第2の反射層 164,165…第1,第2の保持部材 166…反射層 167…振動部材 168…反射層 169…保持部材 171…複合材料振動装置 172,173…複合材料振動装置 174…反射層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Piezoelectric resonator (composite material vibration device) 2: Piezoelectric element 3, 4 ... 1st, 2nd reflection layer 5, 6 ... 1st, 2nd holding member 7, 8 ... Excitation electrode 9, 10 ... Terminal Electrode 31: Piezoelectric resonator (composite material vibration device) 32: Piezoelectric element (composite material vibration device) 33, 34 ... First and second reflective layers 35, 36 ... First and second holding members 61 ... Piezoelectric resonance Element (composite material vibrating device) 62 piezoelectric element 65, 66 reflective layer 67, 68 holding member 81 piezoelectric resonator 82 piezoelectric element 85, 86 reflective layer 87, 88 holding member 91 piezoelectric resonator 92 ... piezoelectric elements 101 to 103 ... piezoelectric resonators 104 ... piezoelectric elements 105 and 106 ... reflection layers 107 and 108 ... holding members 111 and 112 ... piezoelectric resonators 111a and 112a ... piezoelectric elements 113 ... piezoelectric resonators 113a ... piezoelectric elements 115 and 116 ... Anti Emissive layers 117, 118 ... Holding member 121: Surface wave resonator 122 ... Piezoelectric plates 125, 126 ... Reflective layers 127, 128 ... Holding members 151, 152 ... Vibrating members 153 ... Reflective layers 154, 155 ... Reflective layers 156, 157 ... Holding member 161 First vibration member 162, 163 First and second reflection layers 164, 165 First and second holding members 166 Reflection layer 167 Vibration member 168 Reflection layer 169 Holding member 171 … Composite material vibration device 172,173… Composite material vibration device 174… Reflection layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 開田 弘明 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5J108 AA07 BB04 CC04 CC13 DD01 DD02 DD06 DD07 DD08 EE03 EE07 EE18 FF01 GG03 JJ01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroaki Kaida 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto F-term in Murata Manufacturing Co., Ltd. (Reference) 5J108 AA07 BB04 CC04 CC13 DD01 DD02 DD06 DD07 DD08 EE03 EE07 EE18 FF01 GG03 JJ01

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音響インピーダンスが異なる複数の材料
部分が結合されている複合材料振動装置であって、 第1の音響インピーダンス値Z1 を有する材料からな
り、かつ振動発生源となる振動部材と、 第1の音響インピーダンス値Z1 よりも低い第2の音響
インピーダンス値Z2を有する材料からなり、かつ前記
振動部材の両側に連結された第1,第2の反射層と、 前記第2の音響インピーダンス値Z2 よりも大きな第3
の音響インピーダンス値Z3 を有する材料からなり、前
記第1,第2の反射層の振動部材が連結されている側と
は反対側に連結された保持部材とを備え、 前記反射層と前記保持部材との界面において前記振動部
材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構
成されていることを特徴とする、複合材料振動装置。
1. A composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined, comprising: a vibration member made of a material having a first acoustic impedance value Z 1 and serving as a vibration generation source; first and second reflective layer, the second acoustic coupled to both sides of the first of a material having a second acoustic impedance Z 2 is lower than the acoustic impedance Z 1, and the vibrating member large third than the impedance value Z 2
Made of a material having an acoustic impedance value Z 3 of the first, and a retaining member connected to the side opposite to the side where the vibrating member of the second reflective layer are connected, the holding and the reflective layer A composite material vibrating device characterized in that vibrations propagated from the vibrating member to the reflective layer at an interface with the member are reflected.
【請求項2】 前記第2の音響インピーダンス値Z2
第1の音響インピーダンス値Z1 に対する比Z2 /Z1
が0.2以下である、請求項1に記載の複合材料振動装
置。
2. A ratio of the first acoustic impedance Z 1 of the second acoustic impedance value Z 2 Z 2 / Z 1
The composite material vibration device according to claim 1, wherein is less than or equal to 0.2.
【請求項3】 前記第2の音響インピーダンス値Z2
第3の音響インピーダンスZ3 に対する比Z2 /Z3
0.2以下である、請求項1または2に記載の複合材料
振動装置。
Wherein the second third of the ratio Z 2 / Z 3 for the acoustic impedance Z 3 of the acoustic impedance Z 2 is 0.2 or less, the composite material vibration device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記振動部材が電気機械結合変換素子で
ある、請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料振動装
置。
4. The composite material vibration device according to claim 1, wherein said vibration member is an electromechanical coupling conversion element.
【請求項5】 前記電気機械結合変換素子が圧電素子ま
たは電歪素子である、請求項4に記載の複合材料振動装
置。
5. The composite material vibration device according to claim 4, wherein said electromechanical coupling conversion element is a piezoelectric element or an electrostrictive element.
【請求項6】 前記第1及び/または第2の保持部材の
前記第1,第2の反射層が連結されている側とは反対側
に、第3の反射層、第2の振動部材、第4の反射層及び
第3の保持部材がこの順序で連結されている、請求項1
〜5のいずれかに記載の複合材料振動装置。
6. A third reflection layer, a second vibrating member, and a first and / or second holding member on a side opposite to a side where the first and second reflection layers are connected. The fourth reflection layer and the third holding member are connected in this order.
The composite material vibrating apparatus according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 音響インピーダンスが異なる複数の材料
部分が結合されてなる複合材料振動装置であって、 第1の音響インピーダンス値Z1 を有する材料からな
り、かつ振動発生源となる第1,第2の振動部材と、 第1の音響インピーダンス値Z1 よりも低い第2の音響
インピーダンス値Z2を有する材料からなる反射層と、 第2の音響インピーダンスZ2 よりも大きな第3の音響
インピーダンスZ3 を有する材料からなる保持部材を備
え、 第1の保持部材、第1の反射層、第1の振動部材、第2
の反射層、第2の振動部材、第3の反射層及び第2の保
持部材がこの順序で連結されており、第1,第2の振動
部材で発生した各振動が、第1または第3の反射層と、
第1または第2の保持部材との界面により、並びに前記
第2の反射層の第2の振動部材または第1の振動部材と
の界面により反射される、複合材料振動装置。
7. A composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined, wherein the first and second materials are made of a material having a first acoustic impedance value Z1 and serve as vibration sources. A second acoustic member, a reflective layer made of a material having a second acoustic impedance value Z2 lower than the first acoustic impedance value Z1, and a third acoustic impedance Z greater than the second acoustic impedance Z2. A first holding member, a first reflection layer, a first vibration member, and a second holding member.
The reflection layer, the second vibration member, the third reflection layer, and the second holding member are connected in this order, and each vibration generated by the first and second vibration members is the first or third vibration member. A reflective layer,
A composite material vibration device, which is reflected by an interface with a first or second holding member and by an interface of the second reflection layer with a second vibration member or a first vibration member.
【請求項8】 前記反射層が、音響インピーダンスが異
なる複数の材料層を積層することにより構成されてい
る、請求項1〜7のいずれかに記載の複合材料振動装
置。
8. The composite material vibration device according to claim 1, wherein said reflection layer is formed by laminating a plurality of material layers having different acoustic impedances.
【請求項9】 前記振動部材が単独で振動したときの振
動の波長をλとしたしたときに、反射層と振動部材との
界面から反射層と保持部材との界面までの距離が、n・
λ/4±λ/8(nは奇数)の範囲にあることを特徴と
する、請求項1〜8のいずれかに記載の複合材料振動装
置。
9. When the wavelength of vibration when the vibration member vibrates alone is λ, the distance from the interface between the reflection layer and the vibration member to the interface between the reflection layer and the holding member is n ·.
The composite material vibration device according to any one of claims 1 to 8, wherein the composite material vibration device is in a range of λ / 4 ± λ / 8 (n is an odd number).
【請求項10】 前記振動部材の振動変位方向をA、振
動部材における振動伝播方向をB、前記反射層における
振動伝播方向をCとしたときに、方向A〜Cが互いに平
行である、請求項5に記載の複合材料振動装置。
10. When the vibration displacement direction of the vibration member is A, the vibration propagation direction in the vibration member is B, and the vibration propagation direction in the reflection layer is C, the directions A to C are parallel to each other. 6. The composite material vibration device according to 5.
【請求項11】 前記振動部材の振動変位方向A、振動
部材における振動伝播方向B、反射層における振動伝播
方向をCとしたときに、方向Aと方向Bとが平行であ
り、方向Bと方向Cとが直交する関係にある、請求項5
に記載の複合材料振動装置。
11. When the vibration displacement direction A of the vibration member, the vibration propagation direction B in the vibration member, and the vibration propagation direction in the reflection layer are C, the direction A and the direction B are parallel, and the direction B and the direction are parallel. 6. C is orthogonal to C.
The composite material vibration device according to claim 1.
【請求項12】 前記振動部材の振動変位方向A、前記
振動部材における振動伝播方向B、前記反射層における
振動伝播方向Cとしたとき、方向Aと方向Bとが直交し
ており、方向Bと方向Cとが平行にある、請求項5に記
載の複合材料振動装置。
12. When a vibration displacement direction A of the vibration member, a vibration propagation direction B in the vibration member, and a vibration propagation direction C in the reflection layer, the direction A is orthogonal to the direction B, and the direction B is 6. The composite vibration device according to claim 5, wherein the direction C is parallel.
【請求項13】 前記振動部材の振動変位方向A、前記
振動部材における振動伝播方向B、前記反射層における
振動伝播方向Cとしたとき、方向Aと方向Bとが直交し
ており、方向Bと方向Cとが直交している関係にある、
請求項5に記載の複合材料振動装置。
13. A vibration displacement direction A of the vibration member, a vibration propagation direction B in the vibration member, and a vibration propagation direction C in the reflection layer, the direction A is orthogonal to the direction B, and the direction B is The direction C is orthogonal to the direction C,
The composite material vibration device according to claim 5.
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