JP2003124779A

JP2003124779A - 圧電振動子、圧電振動部品及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2003124779A
Application number: JP2001318692A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 利幸鈴木; Keisuke Itakura; 圭助板倉
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-04-25
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP3922428B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動エネルギーの減衰を最小限に抑えて、安
定に支持し得る圧電振動子を提供する。【解決手段】圧電基体１は、振動部１０１と、非振動
部１０２とを含んでいる。溝２は、圧電基体１の厚み方
向にある２つの主面１００、１３０の少なくとも一方に
おいて、振動部１０１の周りに設けられ、振動部１０１
と非振動部１０２とを区分する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発振回路などを構
成する際に用いられる圧電振動子、圧電振動部品及びそ
れらの製造方法に関する。本発明は、特に厚み縦振動モ
ードを利用した圧電振動子の構造に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発振周波数を得る共振子とし
て、圧電振動子を利用した圧電振動部品が知られてい
る。圧電振動子は、圧電基板の一面及び他面に、１対の
対向電極を付与した構造を有する。この圧電振動子は、
発振回路を構成する２個の負荷容量を形成する容量素子
と、互いの厚み方向の一面が向い合う位置関係に固定さ
れる。更に、接続導体により、入力電極、出力電極およ
び接地電極がそれぞれ電気的機械的に接合され、また、
キャップで封止される。

【０００３】このような圧電振動部品は、例えば、特開
昭６０ー１２３１２０号公報、特開平１−２３６７１５
号公報、特開平８ー２３７０６６号公報または特開平１
０ー１３５２１５号公報等に開示されている。

【０００４】厚み縦振動モードを利用する圧電振動部品
には、基本波振動モードを利用するものと、高調波振動
モード、特に、第三次高調波振動モードを利用するもの
が知られている。

【０００５】第三次高調波振動モードを利用する圧電振
動部品の典型例は、エネルギー閉じ込め型である。この
タイプの圧電振動部品は、圧電基板内に非振動部分が存
在するため、その部分を支持固定することにより、特性
劣化のない圧電振動部品が得られ、多方面に利用されて
いる。

【０００６】厚み縦基本振動モードの圧電振動部品は、
基本波振動を利用するため、共振特性の高い（Ｑｍａｘ
大）ものが得られる。しかし、エネルギー閉じ込め型と
は異なって、非振動部分が得られにくい。特に小型化に
移行していく場合、圧電基板全体が振動している状態で
あり、基板の支持固定が困難となる。

【０００７】また、圧電振動部品の基本波振動モードを
利用するため、圧電基板の誘電基板上への搭載接続にお
いて、導電ペースト接続時の粘度変化による接着面積の
バラツキおよび滲み出し等により接続強度が不安定とな
り、圧電振動部品の振動エネルギーの抑制による特性劣
化、不要振動の抑圧不足による共振特性の劣化を発生
し、不安定な発振飛びなど発振不良を発生することがあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、振動
エネルギーの減衰を最小限に抑えて、安定に支持し得る
圧電振動子及び圧電振動部品を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、小型化された
場合でも、振動エネルギーの減衰を最小限に抑えて、安
定に支持し得る圧電共振子及び圧電振動部品を提供する
ことである。

【００１０】本発明のもう一つの課題は、上述した圧電
振動子及び圧電振動部品を得るのに適した製造方法を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る圧電振動子は、圧電基体と、溝とを
含み、厚み縦基本振動モードを利用する。前記圧電基体
は、振動部と、非振動部とを含んでいる。前記溝は、前
記圧電基体の厚み方向にある２つの主面の少なくとも一
方において、前記振動部の周りに設けられ、前記振動部
と非振動部とを区分する。

【００１２】上述のように本発明に係る圧電振動子は、
厚み縦振動モードを利用するものであり、振動部は厚み
縦振動モードで動作する。

【００１３】本発明に係る圧電振動子では、溝を含んで
いる。この溝は、圧電基体の厚み方向にある２つの主面
の少なくとも一方において、振動部の周りに設けられ、
振動部と非振動部とを区分する。従って、振動部から伝
搬する漏れ振動が、溝によって遮断され、非振動部には
伝達されない。

【００１４】しかも、非振動部は、溝によって振動部か
ら区分されているから、非振動部分で圧電振動子を支持
する構成をとることができる。このため、支持構造を単
純化するとともに、支持安定性を向上させ、振動エネル
ギーの放散、不要振動の抑圧不足、振動特性の劣化、及
び、不安定な発振飛びなどの発振不良を抑え、振動特性
の代表値であるＱｍａｘ値が大きく、安定した振動特性
を発揮し得る圧電振動子が実現される。

【００１５】また、振動部を、非振動部から区分する方
法として、溝を利用する。この溝は、圧電基体の主面に
設けるだけでよい。従って、製造が容易である。

【００１６】振動部を、圧電基体に設けられる溝によっ
て、非振動部から区分する別の利点として、圧電基体に
振動部を設定するだけの寸法があれば、圧電基体の外形
寸法を変更しなくても、溝の加工寸法を変更するだけで
振動部の形状（寸法）を変更できるという構造上の利点
を挙げることができる。この利点によれば、振動領域の
変更に付随して変化する振動特性を、溝２の設定加工に
より調節でき、製品の多様化を確保し得ると共に、通常
この種の圧電振動子が使用される電子部品の小型化傾向
が著しい現状において、需要に応じて搭載基板の外形・
容量を変化させるための設計・検討を行なうことなく、
迅速な製品の生産及び供給が可能となる。

【００１７】溝は２つの主面の一方のみに設けてもよい
が、圧電振動部品として組み立てる際の厚み方向の方向
性をなくし、組立工程の簡素化を図る観点、及び、溝に
よる振動遮断性の向上の観点などから、両主面に設ける
ことが好ましい。また溝は、連続溝ではなく、不連続溝
であってもよい。

【００１８】本発明は、更に、上述した圧電振動子と、
支持基板とを組み合わせた圧電振動部品、及び、その製
造方法についても開示する。本発明の他の目的、構成及
び利点については、添付の図面を参照し、更に詳しく説
明する。図は単なる例に過ぎない。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る圧電振動子の
斜視図、図２は図１の２ー２線に沿った断面図である。
図示された圧電振動子は、圧電基体１と、溝２とを含
み、厚み縦基本振動モードを利用する。

【００２０】圧電基体１は、略六面体であり、圧電燒結
体を所定厚みに研磨し、高電界で、厚み方向に分極処理
をしたものである。圧電基体１の材質は、環境への配慮
から、ＰｂＯを含まない非鉛材料を用いるのが好まし
い。また、圧電基体１は、実効ポアソン比が１／３未満
の圧電材料によって構成することができる。本発明によ
れば、実効ポアソン比が１／３未満の材料を用いても基
本波について良好な波形が得られる。

【００２１】実効ポアソン比が１／３未満の圧電材料と
しては、例えば、タンタル酸化合物あるいはニオブ酸化
合物などのペロブスカイト構造を有する化合物およびそ
の固溶体、イルメナイト構造を有する化合物および固溶
体、パイロクロア構造を有する化合物、ビスマスを含む
層状構造化合物、またはタングステンブロンズ構造を有
する化合物などが挙げられる。この圧電基体１はこれら
の圧電材料を最大含有成分である主成分として含んでい
る。

【００２２】タンタル酸化合物またはニオブ酸化合物と
しては、例えば、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム
（Ｋ）、およびリチウム（Ｌｉ）などからなる群のうち
の少なくとも１種の第１の元素と、タンタル（Ｔａ）お
よびニオブ（Ｎｂ）からなる群のうちの少なくとも１種
の第２の元素と、酸素とを含むものが挙げられる。これ
らは、第１の元素をＡとし、第２の元素をＢとすると、
一般式ＡＢＯ₃で表される。また、ビスマスを含む層状
構造化合物としては、例えば、ビスマスと、ナトリウ
ム、カリウム、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、鉛（Ｐｂ）、カルシウム（Ｃａ）、イットリウム
（Ｙ）、およびランタノイド（Ｌｎ）およびビスマスな
どからなる群のうちの少なくとも１種の第１の元素と、
バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アンチモン
（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ、タンタル、タング
ステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）などからなる群
のうちの少なくとも１種の第２の元素と、酸素とを含む
ものが挙げられる。これらは、第１の元素をＣとし、第
２の元素をＤとすると、次の一般式（Ｂｉ₂Ｏ₂）²⁺（Ｃ_m-1Ｄ_mＯ_3m+1）^2- 但し、ｍ：１から８までの整数で表される。更に、ダングステンブロンズ化合物には一
般式はなく、例えば、ＮａＷ０₆ＢａＮａＮｂＯ₁₅ などがある。但し、ここで示した化学式はいずれも科学
量論組成を表したものであり、圧電基体１を構成する圧
電材料としては科学量論組成でないものが用いられても
よい。

【００２３】ちなみに、これらの中でも、ビスマスを含
む層状構造化合物は圧電基体１を構成する圧電材料とし
て好ましい。機械的品質係数Ｑ_mおよびキュリー温度が
大きく、特にレゾネータとして優れた特性を得ることが
できるからである。例えば、ビスマスとストロンチウム
とチタンと酸素とを含む層状構造化合物が好ましく、特
に、この層状構造化合物にランタノイドを含むものがよ
り好ましい。

【００２４】圧電基体１は、振動部１０１と、非振動部
１０２とを含む。溝２は、振動部１０１の全周にわたっ
て設けられ、振動部１０１と、非振動部１０２とを区分
する。図示実施例において、溝２は、主面１００におい
て、４本備えられ、その内の２本は振動部１０１の相対
する両側に配置され、他の２本は振動部１０１の他の両
側に配置されている。

【００２５】主面１３０においても、溝２は４本備えら
れ、その内の２本は振動部１０１の相対する両側に配置
され、他の２本は振動部１０１の他の両側に配置されて
いる。図示の溝２は、直線状であり、主面１００及び１
３０のそれぞれの平面内における同一位置で、対向する
ように設けられている。但し、これは、好ましい形状及
び配置として例示したにすぎない。

【００２６】圧電振動子の振動部１０１は、第１の振動
電極４１と、第２の振動電極５１とを含む。第１及び第
２の振動電極４１、５１は、例えば、真空蒸着法、スパ
ッタリング法などの薄膜技術や厚膜印刷技術によって形
成することができる。材質としては、金（Ａｕ）、銀
（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）またはそれらの
合金などを用いることができる。

【００２７】第１の振動電極４１は、主面１００に設け
られ、第２の振動電極５１は、主面１３０に設けられる
とともに、第１の振動電極４１と向かいあう。非振動部
１０２は、第１の端子電極４２と、第２の端子電極５２
とを含む。

【００２８】第１の端子電極４２は、第１のリード電極
４２１を介して、第１の振動電極４１に電気的に接続さ
れている。第１の端子電極４２は、圧電基体１の側面に
付着されるともに、その両端が、主面１００、１３０に
延長されている。

【００２９】第１のリード電極４２１は、主面１００の
表面及び溝２の内面に付着され、一端が第１の振動電極
４１に接続され、他端が第１の端子電極４２に接続され
ている。図示された第１のリード電極４２１は、均一幅
の帯形状であるが、他の形状、例えば、一部湾曲形状や
波形状等であってもよい。

【００３０】第２の端子電極５２は、第２のリード電極
５２１を介して、第２の振動電極５１に電気的に接続さ
れている。第２の端子電極５２は、第１の端子電極４２
と対向する関係で、圧電基体１の側面に付着されるとも
に、その両端が、主面１００、１３０に延長されてい
る。

【００３１】第２のリード電極５２１は、主面１３０の
表面及び溝２の内面に付着され、一端が第２の振動電極
５１に接続され、他端が第２の端子電極５２に接続され
ている。図示された第２のリード電極５２１は、均一幅
の帯形状であるが、他の形状、例えば、一部湾曲形状や
波形状等であってもよい。

【００３２】第１及び第２の端子電極４２、５２、並び
に、第１及び第２のリード電極４２１、５２１は、基本
的には、第１及び第２の振動電極４１、５１と同材質の
導体材料によって形成される。

【００３３】上述したように、本発明に係る圧電振動子
では、主面１００に、第１の振動電極４１が備えられて
おり、主面１３０に、第２の振動電極５１が備えられて
いる。第２の振動電極５１は、第１の振動電極４１と向
きあっている。従って、第１の振動電極４１及び第２の
振動電極５１に、電気エネルギーを供給することによ
り、当該圧電振動子を、厚み縦振動モードで動作させる
ことができる。実施例において、第１及び第２の端子電
極４２、５２を備えており、第１の端子電極４２は、導
体からなり、第１の振動電極４１に電気的に導通し、第
２の端子電極５２は、導体からなり、第２の振動電極５
１に電気的に導通する。従って、第１及び第２の端子電
極４２、５２に電気エネルギーを供給して、圧電振動子
を励振することができる。

【００３４】上述のように本発明に係る圧電振動子は、
厚み縦振動モードを利用するものであり、振動部は厚み
縦振動モードで動作する。励振モードとしては、特に、
厚み縦基本波振動モードが適している。

【００３５】厚み縦基本波振動モードの圧電振動子は、
前述したように、基本波振動を利用するため、振動特性
の高い（Ｑｍａｘ大）ものが得られる。

【００３６】一方、厚み縦基本振動モードを利用する圧
電振動子は、エネルギー閉じ込め型とは異なって、圧電
基体１の全体が振動している状態であり、圧電基体１の
支持固定が難しい。小型化に移行していく場合、特にそ
の支持困難性が顕著になる。

【００３７】図３は、図１及び図２に示した圧電振動子
の振動変位量の分布図である。図３において、振動変位
量は、Ａ〜Ｅの５段階区分として示してある。白抜きの
参照符号Ａ１〜Ａ４で示す領域の変位量が最も小さく、
次に鎖線で示すＢ領域、縦実線で示すＣ領域、横実線で
示すＤ領域、斜実線で示すＥ領域の順で振動変位量が大
きくなっている。

【００３８】図３に図示するように、六面体である圧電
基体１を、厚み縦振動モードで動作させた場合、厚み方
向の両面のそれぞれにおいて、その４つのコーナ部に、
振動変位が最小になる領域Ａ１〜Ａ４が生じる。

【００３９】もし、圧電振動子を、直接に支持しようと
すれば、図３において、振動変位が最小になる領域Ａ
に、ピンポイント的に支持バンプ等を形成しなければな
らず、圧電基体１の支持固定が難しい。小型化に移行し
ていく場合には、特に、その支持困難性が顕著になる。

【００４０】また、圧電振動子を、誘電体基板等の上に
搭載する場合、従来から、導電性ペーストを用いてい
る。しかし、厚み縦基本振動モードを利用する圧電振動
子の場合、圧電基体１の誘電基板上への搭載接続におい
て、導電ペースト接続時の粘度変化による接着面積のバ
ラツキおよび滲み出し等により接続強度が不安定とな
り、圧電振動子の振動エネルギーの抑制による特性劣
化、不要振動の抑圧不足による振動特性の劣化を発生
し、不安定な発振飛びなど発振不良を発生することがあ
る。

【００４１】このような厚み縦基本振動モードを利用す
る圧電振動子に固有の問題点に対して、本発明に係る圧
電振動子では、溝２を含んでいる。この溝２は、圧電基
体１の厚み方向にある２つの主面１００、１３０におい
て、振動部１０１の周りに設けられ、振動部１０１と非
振動部１０２とを区分する。従って、振動部１０１から
伝搬する漏れ振動が、溝２によって遮断され、非振動部
１０２には伝達されない。

【００４２】しかも、非振動部１０２は、溝２によって
振動部１０１から区分されているから、非振動部１０２
で圧電振動子３を支持した圧電振動部品を得ることがで
きる。

【００４３】このため、振動エネルギーの放散、不要振
動の抑圧不足、振動特性の劣化、及び、不安定な発振飛
びなどの発振不良を抑え、振動特性の代表値であるＱｍ
ａｘ値が大きく、安定した振動特性を発揮し得る圧電振
動子及び圧電振動部品が実現される。

【００４４】更に、振動部１０１を、非振動部１０２か
ら区分するに当って、圧電基体１の主面１００、１３０
に溝２を設けるだけでよい。従って、製造が容易であ
る。

【００４５】また、振動部１０１を、圧電基体１に設け
られる溝２によって設定する更に別の利点として、圧電
基体１に振動部１０１を設定するだけの寸法があれば、
圧電基体１の外形寸法を変更しなくとも、溝２の加工寸
法を変更するだけで振動部１０１を設定変更できるとい
う利点を挙げることがある。この利点によれば、振動領
域の変更に付随して変化する振動特性を、溝２の設定加
工により調節でき、製品の多様化を確保し得ると共に、
通常この種の圧電振動子が使用される電子部品の小型化
傾向が著しい現状において、需要に応じて事後的に搭載
基板の外形・容量を変化させるための設計・検討を行な
うことなく、迅速な製品の生産及び提供が可能となる。

【００４６】また、溝２の深さｄは、誘電体基体１の厚
みＤの１４％より大きいことが好ましい。即ち、（ｄ／Ｄ）×１００＞１４（％）である。溝２の深さｄの上限値は、誘電体基板１に要求
される機械的強度を考慮して決定される。次にこの点に
ついて、データを参照して説明する。

【００４７】図４は溝２の深さｄを０．０７ｍｍとした
場合の周波数−インピーダンス特性を示す図、図５は同
じく周波数−位相特性を示す図である。圧電基体１は、
基本波共振周波数４．５（ＭＨｚ）とし、そのサイズ
を、幅１．２ｍｍ、長さ１．２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍと
した。振動電極４１、５１のサイズは幅１．０ｍｍ、長
さ１．０ｍｍ、厚さ１．０（μｍ）とした。溝２は、振
動部１０１が１．２ｍｍ×１．２ｍｍのサイズとなる位
置に設けた。圧電振動子は、溝２の外部の非振動領域１
０２で抑圧した。

【００４８】図４、図５に図示した例の場合、（ｄ／Ｄ）×１００＝１４（％）であり、（ｄ／Ｄ）×１００＞１４（％）を満たしていない。

【００４９】図４及び図５に示されるように、溝２が
（ｄ／Ｄ）×１００＞１４（％）を満たしていない場
合、基本波共振周波数４．５（ＭＨｚ）よりも高い周波
数領域で、スプリアス及び位相の乱れが生じている。

【００５０】図６は溝２の深さｄを０．１４ｍｍとした
場合の周波数−インピーダンス特性を示す図、図７は同
じく周波数−位相特性を示す図である。圧電基体１は、
基本波共振周波数４．５（ＭＨｚ）とし、そのサイズ
を、幅１．２ｍｍ、長さ１．２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍと
した。振動電極４１、５１のサイズは幅１．０ｍｍ、長
さ１．０ｍｍ、厚さ１．０（μｍ）とした。溝２は、振
動部１０１が１．２ｍｍ×１．２ｍｍのサイズとなる位
置に設けた。圧電振動子は、溝２の外部の非振動領域で
抑圧した。

【００５１】図６、図７に図示した例の場合、（ｄ／Ｄ）×１００＝２８（％）であり、（ｄ／Ｄ）×１００＞１４（％）を満たす。

【００５２】図６及び図７に示されるように、（ｄ／
Ｄ）×１００＞１４（％）を満たす場合は、スプリアス
及び位相の乱れは生じない。

【００５３】圧電振動子は、溝２の外部の非振動領域１
０２で抑圧することが重要である。図８は溝２の深さｄ
を０．２１ｍｍとした場合の周波数−インピーダンス特
性を示す図、図９は同じく周波数−位相特性を示す図で
ある。圧電基体１のサイズは、幅２．０ｍｍ、長さ２．
０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍとした。振動電極４１、５１の
サイズは幅１．０ｍｍ、長さ１．０ｍｍ、厚さ１．０
（μｍ）とした。溝２は、振動部１０１が１．２ｍｍ×
１．２ｍｍのサイズとなる位置に設けた。圧電振動子
は、溝２の外部の非振動領域１０２では抑圧しなかっ
た。

【００５４】図８、図９に図示した例の場合、（ｄ／Ｄ）×１００＝４８（％）であり、（ｄ／Ｄ）×１００＞１４（％）を満たす。しかし、圧電振動子は、抑圧されていない。
この場合は、図８及び図９の例に示されるように、大き
なスプリアス及び位相の乱れを生じている。

【００５５】図１０は溝２の深さｄを０．２１ｍｍとし
た場合の周波数−インピーダンス特性を示し、図１１は
同じく周波数−位相特性を示す図である。圧電基体１の
サイズは、幅２．０ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍとした。振動電極４１、５１のサイズは幅１．０ｍ
ｍ、長さ１．０ｍｍ、厚さ１．０（μｍ）とした。溝２
は、振動部１０１が１．２ｍｍ×１．２ｍｍのサイズと
なる位置に設けた。圧電振動子は、溝２の外部の非振動
領域１０２で抑圧した。従って、図８及び図９図示と
は、圧電振動子を、溝２の外部の非振動領域１０２で抑
圧した点で異なるだけである。

【００５６】図１０及び図１１のデータを、図８及び図
９のデータと比較すると明らかなように、圧電振動子
を、溝２の外部の非振動領域１０２で抑圧した場合、周
波数−インピーダンス特性及び周波数−位相特性の何れ
も改善される。

【００５７】図１２は本発明に係る圧電振動子を用いた
圧電振動部品の斜視図、図１３は図１２の１３ー１３線
に沿った断面図である。図示された圧電振動部品は、圧
電振動子３と、支持基板６と、封止構造体を構成する封
止ケース８とを含む。圧電振動子３は、図１及び図２に
示した圧電振動子である。

【００５８】支持基板６は、誘電体材料を用いて形成さ
れた誘電体基体６１に、３つの接続電極６２〜６４を、
間隔を隔てて帯状に形成してある。圧電振動子３は、支
持基板６に搭載され、第１の端子電極４１及び第２の端
子電極５２の所定の側面が２つの接続電極６２及び６３
に接続されると共に、全体的に支持される。また、接続
電極６２〜６４のうち、接続電極６２、６３は、入出力
端子となり、接続電極６４は中間接地電極となる。

【００５９】組立に当っては、圧電振動子３を支持基板
６の表面に搭載し、導電性接合９を用いて、第１及び第
２の端子電極４２、５２を、２つの接続電極６２、６３
に接続する。封止ケース８は、圧電振動子３を密閉し保
護する。

【００６０】図１２及び図１３に示した圧電振動部品
は、図１、図２に示した圧電振動子を用いているので、
圧電振動子に関して述べた作用効果がそのまま得られ
る。図１２、図１３に示した実施例の場合、非振動部１
０２が抑圧されるので、抑圧による作用効果も得られ
る。

【００６１】図１４は本発明に係る圧電振動子を用いた
圧電振動部品の斜視図、図１５は図１４の１５ー１５線
に沿った断面図である。図示された圧電振動部品は、圧
電振動子３と、第１及び第２の封止構造体９３及び９４
とを含む。圧電振動子３は図１、図２に図示されたもの
からなる。第１及び第２の封止構造体９３及び９４は、
接着層９１、９２によって、圧電振動子３の主面１０
０、１３０に面接合され、圧電振動子３の周りに振動空
間を形成する。

【００６２】第１及び第２の封止構造体９３及び９４
は、少なくとも一方が面板状の誘電体基板、例えば、誘
電体セラミックス板によって構成される。接着層９１、
９２は、溝２を含む非振動部１０２に設けられる。

【００６３】第２の封止構造体９４には、コンデンサ電
極８１、８３と、中間電極８２とが設けられており、圧
電振動子３の第１及び第２の端子電極４２、５２は、コ
ンデンサ電極８１、８３にそれぞれ電気的に接続されて
いる。

【００６４】この実施例の場合も、図１２、図１３に示
した圧電振動部品と同等の作用効果が得られる。更に、
図１４、図１５に示した圧電振動部品は、接着層９１、
９２を、ダンピング層として構成することにより、ダン
ピング効果を得ることができる。ダンピング作用を得る
場合、接着層９１、９２としては、エポキシ樹脂等が適
している。

【００６５】図１６はダンピング層を持たない圧電振動
子の周波数ーインピーダンス特性、及び、周波数ー位相
特性を示している。図において、実線で示す曲線Ｌ１１
がインピーダンス特性、一点鎖線で示す曲線Ｌ１２が位
相特性である。図１６において、横軸に周波数（ＭＨ
ｚ）、左縦軸にインピーダンス（Ω）、右縦軸に位相
（ｄｅｇ．）をとってある。Ｑｍａｘは、８．２４であ
る。

【００６６】図１６に示すように、ダンピング層を持た
ない場合、インピーダンス特性、位相特性ともに、かな
り乱れる。

【００６７】図１７は接着層９１、９２をダンピング層
として構成した場合の圧電振動子の周波数ーインピーダ
ンス特性、及び、周波数ー位相特性を示している。図に
おいて、実線で示す曲線Ｌ２１がインピーダンス特性、
一点鎖線で示す曲線Ｌ２２が位相特性である。図１７に
おいて、横軸に周波数（ＭＨｚ）、左縦軸にインピーダ
ンス（Ω）、右縦軸に位相（ｄｅｇ．）をとってある。
ダンピング層を構成する接着層９１、９２には熱硬化型
エポキシ樹脂配合物を用いた。

【００６８】図１７のデータを、図１６のデータと比較
すると明らかなように、接着層９１、９２をダンピング
層として働かせた場合、周波数−インピーダンス特性及
び周波数−位相特性の何れも改善される。また、Ｑｍａ
ｘは、ダンピング層を持たない場合の８．２４に対し
て、９．５２であり、品質特性が改善される。

【００６９】次に、本発明に係る圧電振動子の製造方法
について、図１８〜図２３を参照して説明する。まず図
１８に示すように、分極処理及び研摩等の必要な工程を
終了した大判の圧電母材板１０を用意する。

【００７０】このような圧電母材板１０の材料組成、及
び、製造方法は、周知である。その一例を説明すると、
例えば、出発原料として、主に酸化物の原料を用い、そ
れらを所望の組成となるように秤量し、純水あるいはア
セトンなどの溶媒中で、ジルコニアボールを使い、ボー
ルミル混合を行う。次いで、混合した原料粉末を十分に
乾燥させたのち、例えば、プレス成形したのち７００〜
９００℃の温度で仮焼成をする。

【００７１】続いて、例えば、この仮焼成体を再度ボー
ルミル粉砕したのち、乾燥させ、バインダーとしてポリ
ビニルアルコールを適量加えて造粒する。

【００７２】造粒したのち、例えば、この造粒粉を、一
軸プレス成型器を用いて、２００〜３００ＭＰａの加重
により、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み約１．５ｍｍの
薄板状に成形する。

【００７３】次に、例えば、熱処理により、成形体から
バインダーを揮発させ、１１００〜１３５０℃の温度で
本焼成を行う。本焼成を行ったのち、この焼成体の厚さ
を、例えば、ラップ研磨機により研磨し、圧電基体の圧
電母材板１０を形成する。

【００７４】圧電母材板１０を形成した後、例えば、銅
を真空蒸着することにより、圧電母材板１０の両面に分
極処理用電極を形成する。その後、例えば、この分極処
理用電極を形成した圧電母材板１０を、２００〜３００
℃に加熱したシリコンオイル中に浸し、５〜１０Ｋｖ／
ｍｍの電界を１分間印加して分極処理を行う。

【００７５】分極処理を行った後、分極処理用電極を除
去してダイシングソーなどにより圧電母材板１０の大き
さを整え、圧電母材板１０とする。

【００７６】次に、図１９に示すように、圧電母材板１
０の両面の同一位置に、溝２を格子状に形成する。溝２
は、ダイシングソー等を使用して、所定の深さ及び本数
で加工する。ダイシングソーのような精密機器を使用す
ることで、均一な溝２を形成でき、高品質な圧電振動子
を提供できる。

【００７７】次に、図２０に示すように、圧電母材板１
０の両面に、振動電極、リード電極、及び、端子電極の
一部のための導体パターン４０を形成する。導体パター
ン４０は蒸着やスパッタリング等の手段によって形成で
きる。導体パターン４０は、図１、図２に示した電極パ
ターン、及び、分割工程を考慮して定める。具体的に
は、振動電極４１、５１のパターンを、２本の溝２を挟
んで形成し、端子電極の一部となるパターンを帯状に形
成する。

【００７８】次に、図２０に示すように、振動電極４
１、５１となる領域を挟む切断位置Ｗ１において、圧電
母材板１０を切断する。切断位置Ｗ１は、端子電極の一
部が帯状に形成された位置である。切断にはダイシング
ソーを用いる。上述した切断工程により、図２１に示す
ように、複数の圧電振動子要素Ｑ１〜Ｑ３を配列した集
合体が得られる。

【００７９】次に、図２２に示すように、集合体の幅方
向の両端に、第１及び第２の端部電極４２、５２を形成
する。端部電極４２、５２は蒸着やスパッタリング等の
手段によって形成できる。

【００８０】次に、圧電振動子要素Ｑ１〜Ｑ３のそれぞ
れの境界位置Ｗ２で、集合体を切断することにより、図
２３に示すように、圧電振動子の単品が得られる。

【００８１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）振動エネルギーの減衰を最小限に抑えて、安定に
支持し得る圧電振動子及び圧電振動部品を提供すること
ができる。（ｂ）小型化された場合でも、振動エネルギーの減衰を
最小限に抑えて、安定に支持し得る圧電共振子及び圧電
振動部品を提供することができる。（ｃ）上述した圧電振動子及び圧電振動部品を得るのに
適した製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電振動子の斜視図である。

【図２】図１の２ー２線に沿った断面図である

【図３】図１及び図２に示した圧電振動子の振動変位量
の分布図である。

【図４】溝の深さｄを０．０７ｍｍとした場合の周波数
−インピーダンス特性を示す図である。

【図５】溝の深さｄを０．０７ｍｍとした場合の周波数
−位相特性を示す図である。

【図６】溝の深さｄを０．１４ｍｍとした場合の周波数
−インピーダンス特性を示す図である。

【図７】溝２の深さｄを０．１４ｍｍとした場合の周波
数−位相特性を示す図である。

【図８】溝の深さｄを０．２１ｍｍとした場合の周波数
−インピーダンス特性を示す図である。

【図９】溝の深さｄを０．２１ｍｍとした場合の周波数
−位相特性を示す図である。

【図１０】溝の深さｄを０．２１ｍｍとした場合の周波
数−インピーダンス特性を示す図である。

【図１１】溝の深さｄを０．２１ｍｍとした場合の周波
数−位相特性を示す図である。

【図１２】本発明に係る圧電振動子を用いた圧電振動部
品の斜視図である。

【図１３】図１２の１３ー１３線に沿った断面図であ
る。

【図１４】本発明に係る圧電振動子を用いた圧電振動部
品の斜視図である。

【図１５】図１４の１５ー１５線に沿った断面図であ
る。

【図１６】ダンピング層を持たない圧電振動子の周波数
ーインピーダンス特性、及び、周波数−位相特性を示す
図である。

【図１７】接着層をダンピング層として構成した場合の
圧電振動子の周波数ーインピーダンス特性、及び、周波
数ー位相特性を示す図である。

【図１８】本発明に係る圧電振動子の製造方法に含まれ
る工程示す図である。

【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２０】図１９に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２１】図２０に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２２】図２１に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２３】図２２に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１圧電基体１００主面１３０主面２溝１０１振動部１０２非振動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J108 BB04 CC04 CC09 CC11 DD01 DD06 EE07 EE18 FF11 GG03 GG16 KK01 KK05 MM02 MM11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基体と、溝とを含み、厚み縦振動モ
ードを利用する圧電振動子であって、前記圧電基体は、振動部と、非振動部とを含んでおり、前記溝は、前記圧電基体の厚み方向にある２つの主面の
少なくとも一方において、前記振動部の周りに設けら
れ、前記振動部と前記非振動部とを区分する圧電振動
子。
【請求項２】請求項１に記載された圧電振動子であっ
て、前記非振動部を抑圧する圧電振動子。
【請求項３】請求項１または２の何れかに記載された
圧電振動子であって、前記溝は前記２つの主面の両方に
設けられている圧電振動子。
【請求項４】請求項３に記載された圧電振動子であっ
て、前記溝の深さは前記誘電体基体の厚みの１４％より
大きい圧電振動子。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載された圧
電振動子であって、前記振動部は、第１の振動電極と、
第２の振動電極とを含み、前記第１の振動電極は、前記主面の一方に設けられ、前記第２の振動電極は、前記主面の他方に設けられ、前
記第１の振動電極と向かいあい、前記非振動部は、第１の端子電極と、第２の端子電極と
を含み、前記第１の端子電極は、前記第１の振動電極に電気的に
接続されており、前記第２の端子電極は、前記第２の振動電極に電気的に
接続されている圧電振動子。
【請求項６】請求項５に記載された圧電振動子であっ
て、更に、第１のリード電極と、第２のリード電極とを含
み、前記第１のリード電極は、前記圧電基体の表面に形成さ
れた導体膜からなり、前記第１の振動電極と前記第１の
端子電極とを電気的に接続し、前記第２のリード電極は、前記圧電基体の表面に形成さ
れた導体膜からなり、前記第２の振動電極と前記第２の
端子電極とを電気的に接続する圧電振動子。
【請求項７】圧電振動子と、封止構造体とを含む圧電
振動部品であって、前記圧電振動子は、請求項１乃至６の何れかに記載され
たものからなり、前記封止構造体は、前記圧電振動子に結合され、前記圧
電振動子の厚み方向の両面に振動空間を形成する圧電振
動部品。
【請求項８】請求項７に記載された圧電振動部品であ
って、前記封止構造体は、第１の封止部材と、第２の封
止部材とを含み、前記第１の封止部材及び前記第２の封
止部材は前記圧電振動子を両面側から挟持する圧電振動
部品。
【請求項９】請求項７に記載された圧電振動部品であ
って、前記封止構造体は、支持部材と、キャップとを含
み、前記支持部材はその一面上に前記圧電振動子が搭載され
ており、前記キャップは、前記圧電振動子を包囲し、前記支持部
材の前記一面上に搭載されている圧電振動部品。
【請求項１０】圧電振動子の製造方法であって、圧電母材板の厚み方向において相対向する両主面に、横
溝及び縦溝を形成し、前記両主面において、前記横溝及び縦溝によって囲まれ
た領域に、振動電極、リード電極及び端子電極となる導
体膜を形成し、前記振動電極を形成した領域を囲む位置で、前記圧電母
材板を切断する工程を含む圧電振動子の製造方法。