JP2005094254A - Piezoelectric resonance element, piezo-resonator, filter, and composite substrate - Google Patents

Piezoelectric resonance element, piezo-resonator, filter, and composite substrate Download PDF

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修一 福岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric resonance element which can reduce in thickness a piezoelectric substrate and which can prevent the piezoelectric substrate from cracking, and to provide a piezo-resonator, a filter using the same, and a composite substrate. <P>SOLUTION: The piezoelectric resonance element is obtained by forming an interdigital transducer (IDT) made of a pair of combtooth-like electrodes 5 on a part of a main surface of one side of the piezoelectric substrate 1a, and providing a groove 6 for reflecting a surface wave of an SH type in parallel adjacent to the electrode finger 55a at the outside of the electrode finger 55a of the IDT on a main surface of one side of the piezoelectric substrate 1a. A reinforcing substrate 1b is adhered with a synthetic resin to the main surface of the other side of the piezoelectric substrate 1a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電共振素子、圧電共振子及びフイルタ並びに複合基板に関し、特にレゾネータやフイルタなどに適用されるSH波の表面波を利用した端面反射型の圧電共振素子、圧電共振子及びこれを使用したフィルタ並びに複合基板に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric resonator, a piezoelectric resonator and a filter, and a composite substrate, and more particularly to an end-face reflection type piezoelectric resonator using a surface wave of an SH wave applied to a resonator, a filter, and the like, a piezoelectric resonator, and the same And a composite substrate.

従来より、通信機器、電子機器にはマイクロコンピュータなどが多用されており、このようなマイクロコンピュータにはクロック発振回路などが接続されていた。   Conventionally, microcomputers and the like have been frequently used for communication devices and electronic devices, and a clock oscillation circuit or the like has been connected to such microcomputers.

ここで、発振回路は、図10に示す等価回路のように、圧電共振素子1の両端と接地電位との間に2つの負荷容量成分15(C1、C2)が接続され、さらに、圧電共振素子1の両端間に帰還抵抗13、インバータ14がそれぞれ接続されていた。   Here, in the oscillation circuit, two load capacitance components 15 (C1, C2) are connected between the both ends of the piezoelectric resonant element 1 and the ground potential, as in the equivalent circuit shown in FIG. A feedback resistor 13 and an inverter 14 are connected between both ends of 1.

一般的に、安定な発振を得る為には、圧電共振素子のメイン振動のP/V値を大きくすることが必要である。尚、P/V値は20×log(Ra/Rb)で表されるもので、Raは反共振インピーダンス、Rbは共振インピーダンスとして定義される。   Generally, in order to obtain stable oscillation, it is necessary to increase the P / V value of the main vibration of the piezoelectric resonant element. The P / V value is expressed by 20 × log (Ra / Rb), where Ra is defined as an anti-resonance impedance and Rb is defined as a resonance impedance.

従来、発振子となる圧電共振素子の小型化を図るために、表面波を利用した端面反射型の表面波共振素子やその表面波共振素子を外装樹脂で覆ったリード付きタイプの表面波装置などの構造が提案されている。   Conventionally, in order to reduce the size of a piezoelectric resonator element as an oscillator, an end surface reflection type surface wave resonator element using a surface wave or a surface wave device with a lead in which the surface wave resonator element is covered with an exterior resin, etc. The structure is proposed.

また、このような端面反射型として、スプリアスを抑制するために、圧電基板に溝又は凹部を設けて、基板端面の上部側端面または溝の内面を反射端面とした構造の端面反射型の圧電共振素子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−119266号公報
Moreover, as such an end face reflection type, in order to suppress spurious, an end face reflection type piezoelectric resonance in which a groove or a recess is provided in the piezoelectric substrate and the upper end face of the substrate end face or the inner face of the groove is a reflection end face. An element is disclosed (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-119266 A

近年においては、圧電共振素子の小型薄型化が要求されているが、圧電基板自体の強度が低いため、一定厚みを確保する必要があり、薄型化には限界があった。即ち、薄型化を図るべく圧電基板を薄くすると、圧電磁器の強度が低いことに起因して、圧電基板にれが発生し易いという問題があった。   In recent years, there has been a demand for miniaturization and thinning of the piezoelectric resonant element, but since the strength of the piezoelectric substrate itself is low, it is necessary to ensure a certain thickness, and there is a limit to thinning. That is, when the piezoelectric substrate is made thin in order to reduce the thickness, there is a problem that the piezoelectric substrate is likely to be leaked due to the low strength of the piezoelectric ceramic.

特に、特許文献1に示されるように、圧電基板に溝又は凹部を設けて、基板端面の上部側端面または溝の内面を反射端面とする場合には、良好な反射特性が得られるものの、溝又は凹部を形成した部分での厚みが薄いため、この部分から割れが発生し易いという問題があった。   In particular, as shown in Patent Document 1, when a groove or a recess is provided in a piezoelectric substrate and the upper end surface of the substrate end surface or the inner surface of the groove is used as a reflection end surface, good reflection characteristics can be obtained. Or since the thickness in the part which formed the recessed part was thin, there existed a problem that a crack would generate | occur | produce easily from this part.

このような圧電基板の割れの発生を防止するには、圧電基板の厚みを大きくする必要があるが、これでは、圧電共振素子の薄型化を達成できない。   In order to prevent the occurrence of such cracking of the piezoelectric substrate, it is necessary to increase the thickness of the piezoelectric substrate. However, this makes it impossible to reduce the thickness of the piezoelectric resonant element.

本発明は、圧電基板を薄型化できるとともに、割れを防止できる圧電共振素子、圧電共振子及びこれを使用したフィルタ並びに複合基板を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric resonator element, a piezoelectric resonator, a filter using the piezoelectric resonator, and a composite substrate that can reduce the thickness of the piezoelectric substrate and prevent cracking.

本発明者等は、一般に強度の低い圧電磁器からなる圧電基板に、強度の高い補強基板を接合することにより、圧電基板を補強して圧電共振素子の破損を防止でき、しかも、補強基板を圧電基板に接合したとしても、表面波を用いるため、共振特性には殆ど影響を与えることがなく、圧電基板を薄くして、バルク波振動を分離してスプリアスの発生を防止できることから、圧電基板を薄層化できるとともに、圧電共振素子の割れを防止でき、良好な共振特性を得ることを見いだし、本発明に至った。   The inventors of the present invention can reinforce the piezoelectric substrate by bonding a high-strength reinforcing substrate to a piezoelectric substrate generally composed of a low-strength piezoelectric ceramic, and prevent the piezoelectric resonant element from being damaged. Even if it is bonded to the substrate, surface waves are used, so there is almost no effect on the resonance characteristics, and the piezoelectric substrate can be thinned to separate bulk wave vibrations to prevent spurious generation. The inventors have found that it is possible to reduce the thickness and prevent cracking of the piezoelectric resonant element and obtain good resonance characteristics, and the present invention has been achieved.

即ち、本発明の圧電共振素子は、厚みが320μm以下の圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ(IDT)を形成するとともに、前記圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着してなることを特徴とする。   That is, the piezoelectric resonant element of the present invention forms an interdigital transducer (IDT) composed of a pair of comb electrodes on a part of one side main surface of a piezoelectric substrate having a thickness of 320 μm or less and the other side main piezoelectric substrate. A reinforcing substrate is bonded to the surface with a synthetic resin.

また、本発明の圧電共振素子は、圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ(IDT)を形成するとともに、前記圧電基板の片側主面における前記IDTの電極指の外側に、該電極指に隣設して並行にSHタイプの表面波を反射させるための溝を設けてなる圧電共振素子であって、前記圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着してなることを特徴とする。圧電基板の厚みは320μm以下であることが望ましい。   In addition, the piezoelectric resonant element of the present invention forms an interdigital transducer (IDT) comprising a pair of comb electrodes on a part of one side main surface of the piezoelectric substrate, and the IDT electrode on one side main surface of the piezoelectric substrate. A piezoelectric resonant element having a groove on the outside of a finger adjacent to the electrode finger for reflecting SH type surface waves in parallel, and a reinforcing substrate is synthesized on the other principal surface of the piezoelectric substrate It is characterized by being bonded with a resin. The thickness of the piezoelectric substrate is desirably 320 μm or less.

後述するように、圧電基板の厚みを320μm以下と薄くすることで、SH波の表面波とバルク波振動とを分離することができ、レゾネータとして適用する場合、安定した発振を得ることが可能になる。   As described later, by reducing the thickness of the piezoelectric substrate to 320 μm or less, it is possible to separate the surface wave and bulk wave vibration of the SH wave, and when applied as a resonator, stable oscillation can be obtained. Become.

従って、共振特性については圧電基板が薄い程良く、また、薄型化という要求にも合致しているが、圧電基板の厚みが薄くなれば圧電基板の強度が低下し、特に、SH波の端面反射を可能にするために設けた電極指に隣設して並行に形成した溝部で強度が低下する傾向にある。   Therefore, the resonance characteristic is better as the piezoelectric substrate is thinner, and it meets the requirement for thinning. However, as the thickness of the piezoelectric substrate is reduced, the strength of the piezoelectric substrate is lowered. There is a tendency for the strength to decrease in the groove formed in parallel with the electrode finger provided in order to make it possible.

そこで、本発明の圧電共振素子では、圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着することにより圧電基板を補強し、圧電基板を薄く形成しても破損することを防止した。特に、SHタイプの表面波を反射させるための溝を設けた圧電共振素子では、圧電基板の溝部分で強度が低く、割れが発生し易いが、本発明では、補強基板により圧電基板を補強するため、溝を形成したとしても、この溝部分からの割れを防止できる。   Therefore, in the piezoelectric resonant element of the present invention, the reinforcing substrate is bonded to the other main surface of the piezoelectric substrate with a synthetic resin to reinforce the piezoelectric substrate and prevent damage even if the piezoelectric substrate is thinly formed. In particular, in a piezoelectric resonant element provided with a groove for reflecting SH type surface waves, the strength is low in the groove portion of the piezoelectric substrate and cracking easily occurs. In the present invention, the piezoelectric substrate is reinforced by the reinforcing substrate. For this reason, even if the groove is formed, the crack from the groove portion can be prevented.

また、圧電基板を薄くできることから、SH波の表面波とバルク波振動とを分離することができ、スプリアスの発生を防止でき、安定した発振を得ることが可能になる。   Further, since the piezoelectric substrate can be made thin, it is possible to separate the surface wave and bulk wave vibration of the SH wave, to prevent spurious generation, and to obtain stable oscillation.

さらに、圧電基板の片側主面に部分的に櫛歯電極からなるIDTを備えたSHタイプの表面波を利用することから、振動部を圧電基板の片側のみに集約することができ、補強基板を圧電基板に接着したとしても、共振特性に影響を与えない。   Furthermore, since an SH type surface wave having an IDT composed of a comb-teeth electrode is partially used on one main surface of the piezoelectric substrate, the vibration part can be concentrated only on one side of the piezoelectric substrate, Even if it adheres to the piezoelectric substrate, it does not affect the resonance characteristics.

また、本発明の圧電共振素子は、溝が圧電基板を貫通していることを特徴とする。このような圧電共振素子では、SHタイプの表面波の反射を完全に行うことができ、共振特性を向上できる。   Moreover, the piezoelectric resonant element of the present invention is characterized in that the groove penetrates the piezoelectric substrate. In such a piezoelectric resonant element, the SH type surface wave can be completely reflected, and the resonance characteristics can be improved.

さらに、本発明の圧電共振素子は、溝は圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成されていることを特徴とする。SHタイプの表面波を反射させるための反射端面を構成する溝の長さは、櫛歯電極の電極指の交差長より長くすると、SHタイプの表面波の反射をより向上でき、スプリアス発生をより効果的に抑えることができる。すなわち、共振及び反共振の近傍におけるスプリアスの発生を押さえる事が出来ると共に、大きなP/V値が得られる。また、このような圧電共振素子では、作製時において溝の形成を容易に行うことができる。   Furthermore, the piezoelectric resonant element of the present invention is characterized in that the groove is continuously formed from one end face to the other end face of the piezoelectric substrate. If the length of the groove constituting the reflection end surface for reflecting the SH type surface wave is longer than the crossing length of the electrode fingers of the comb-teeth electrode, the reflection of the SH type surface wave can be further improved and spurious generation can be further improved. It can be effectively suppressed. That is, spurious generation near the resonance and anti-resonance can be suppressed, and a large P / V value can be obtained. Further, in such a piezoelectric resonant element, it is possible to easily form a groove during manufacturing.

また、本発明の圧電共振素子は、圧電基板と補強基板とを接着する合成樹脂のヤング率は1×1010Pa以下であることを特徴とする。このような圧電共振素子では、バルク波をダンピングさせバルク波のP/V値を小さくすることが可能となる。 The piezoelectric resonant element of the present invention is characterized in that the Young's modulus of the synthetic resin for bonding the piezoelectric substrate and the reinforcing substrate is 1 × 10 10 Pa or less. In such a piezoelectric resonant element, it is possible to damp the bulk wave and reduce the P / V value of the bulk wave.

さらに、本発明の圧電共振素子は、IDTの単位面積当りの荷重が2×10−5g/cm以上であることを特徴とする。このような圧電共振素子では、電極基板に加わる電極荷重の質量負荷効果が大きくなり、SH波タイプの表面波振動が電極近傍に集中する、いわゆるエネルギー閉じ込め効果が大きくなり、P/V値を大きくすることができる。 Furthermore, the piezoelectric resonant element of the present invention is characterized in that the load per unit area of the IDT is 2 × 10 −5 g / cm 2 or more. In such a piezoelectric resonance element, the mass load effect of the electrode load applied to the electrode substrate is increased, the so-called energy confinement effect in which the SH wave type surface wave vibration is concentrated in the vicinity of the electrode is increased, and the P / V value is increased. can do.

また、本発明の圧電共振素子は、補強基板が、Al、MgO、ZrO、AlN、Si、SiCのいずれか1種類以上を主成分とすることを特徴とする。このような圧電共振素子では、補強基板の強度が高いため、補強基板の厚みを薄くでき、圧電共振素子の厚みを薄くできる。補強基板は、製品厚みを薄くしても高い強度が得るという点から、補強基板の厚みを薄くしても、圧電磁器より十分高い強度と高い靭性が得られる材料であることが望ましく、具体的にはアルミナAl、部分安定化ジルコニアZrO、安定化ジルコニアZrO、マグネシアMgO、窒化珪素Si、炭化珪素SiC等を主成分とした材料が望ましい。 In the piezoelectric resonant element of the present invention, the reinforcing substrate is mainly composed of one or more of Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , AlN, Si 3 N 4 , and SiC. In such a piezoelectric resonant element, since the strength of the reinforcing substrate is high, the thickness of the reinforcing substrate can be reduced, and the thickness of the piezoelectric resonant element can be reduced. The reinforcing substrate is desirably a material that can provide sufficiently high strength and high toughness than a piezoelectric ceramic even if the thickness of the reinforcing substrate is reduced, since a high strength can be obtained even if the product thickness is reduced. For this, a material mainly composed of alumina Al 2 O 3 , partially stabilized zirconia ZrO 2 , stabilized zirconia ZrO 2 , magnesia MgO, silicon nitride Si 3 N 4 , silicon carbide SiC, or the like is desirable.

本発明の圧電共振子は、上記圧電共振素子における圧電基板のIDTが形成された片側主面に対向するように、かつSHタイプの表面波の振動を妨げず、かつ前記IDTを収容する空間を形成するようにベース基板を前記圧電基板に接着してなることを特徴とする。   The piezoelectric resonator according to the present invention has a space for accommodating the IDT so as to face one side main surface of the piezoelectric substrate in which the IDT of the piezoelectric substrate is formed and does not disturb the vibration of the SH type surface wave. A base substrate is bonded to the piezoelectric substrate so as to be formed.

このような圧電共振子では、圧電基板の片側主面に部分的に櫛歯電極からなるIDTを備えたSHタイプの表面波を利用することから、振動部を圧電基板の片側のみに集約することができ、このため振動を妨げないような振動空間を形成し密閉するための目的で配置されるベース基板は、圧電基板の櫛歯電極が形成された片側主面のみに配置すればよく、圧電共振素子とベース基板の積層構造を基本構造とすることができ、圧電共振素子を筐体で覆う必要がない事から圧電共振子としての厚みを著しく薄くすることができる。   In such a piezoelectric resonator, since an SH type surface wave provided with an IDT made of a comb-like electrode is partially used on one side main surface of the piezoelectric substrate, the vibration part is concentrated only on one side of the piezoelectric substrate. Therefore, the base substrate disposed for the purpose of forming and sealing a vibration space that does not hinder vibration may be disposed only on one side main surface of the piezoelectric substrate on which the comb electrodes are formed. A laminated structure of the resonant element and the base substrate can be used as a basic structure, and since the piezoelectric resonant element does not need to be covered with a casing, the thickness of the piezoelectric resonator can be significantly reduced.

また、本発明の圧電共振子は、圧電基板の片側主面におけるIDTの電極指の外側に、該電極指に隣設して並行にSHタイプの表面波を反射させるための溝が設けられており、前記電極指の交差部との隣接部分における溝を収容する空間を形成するようにベース基板が前記圧電基板に接着されており、前記圧電基板と前記ベース基板との接着部分に存在する溝内に合成樹脂を充填してなることを特徴とする。   In addition, the piezoelectric resonator of the present invention is provided with a groove for reflecting SH type surface waves in parallel with the electrode finger on the outer side of the electrode finger of the IDT on one side main surface of the piezoelectric substrate. And a base substrate is bonded to the piezoelectric substrate so as to form a space for accommodating a groove in a portion adjacent to the intersection of the electrode fingers, and the groove present in the bonded portion between the piezoelectric substrate and the base substrate. It is characterized by being filled with a synthetic resin.

本発明では、圧電基板のIDTが形成された面に対向するように、かつSHタイプの表面波の振動を妨げず、電極指の交差部(重畳部)との隣接部分における溝を収容する空間を形成するようにベース基板を圧電基板に接着したため、電極指の交差部に隣接する部分の溝内には、合成樹脂は充填されておらずに空気が存在しており、SHタイプの表面波を有効に反射できるとともに、溝で均一に反射することができ、表面波のP/V値を低減させることなく、スプリアスの発生を防止できる。   In the present invention, the space that accommodates the groove in the portion adjacent to the intersecting portion (overlapping portion) of the electrode finger so as to face the surface on which the IDT of the piezoelectric substrate is formed and does not hinder the vibration of the SH type surface wave. Since the base substrate is bonded to the piezoelectric substrate so as to form an air, the synthetic resin is not filled in the groove in the portion adjacent to the intersecting portion of the electrode fingers, and the SH type surface wave is present. Can be effectively reflected, and can be uniformly reflected by the grooves, and spurious can be prevented without reducing the P / V value of the surface wave.

また、電極指の交差部に隣接する部分以外であって、圧電基板とベース基板との接着部分に存在する溝内には合成樹脂が充填されているため、圧電基板とベース基板との固着部分及び溝内の合成樹脂により、ベース基板内の空間が完全に密封され、外気とのシール信頼性を向上できる。   In addition, since the synthetic resin is filled in the groove existing in the bonding portion between the piezoelectric substrate and the base substrate, except for the portion adjacent to the intersection of the electrode fingers, the fixing portion between the piezoelectric substrate and the base substrate Further, the space in the base substrate is completely sealed by the synthetic resin in the groove, and the sealing reliability with the outside air can be improved.

さらに、溝を圧電基板の端面までは延出し、即ち、圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成し、圧電基板の端面近傍の溝内に合成樹脂を充填することにより水分等の侵入を防止することが可能となり、振動部領域の封止性及び気密性向上を図る事が出来る。   Further, the groove extends to the end surface of the piezoelectric substrate, that is, continuously formed from one end surface to the other end surface of the piezoelectric substrate, and a synthetic resin is filled in the groove in the vicinity of the end surface of the piezoelectric substrate. Can be prevented, and the sealing property and airtightness of the vibration part region can be improved.

また、本発明の圧電共振子は、ベース基板に、容量を形成する電極が形成されていることを特徴とする。このような圧電共振子では、ベース基板に誘電体磁器を用い、容量を形成する電極を形成し、負荷容量を内蔵したレゾネータに適した圧電共振子を得る事ができる。   The piezoelectric resonator of the present invention is characterized in that an electrode for forming a capacitor is formed on a base substrate. In such a piezoelectric resonator, it is possible to obtain a piezoelectric resonator suitable for a resonator having a built-in load capacitor by using a dielectric ceramic on a base substrate and forming an electrode for forming a capacitor.

本発明のフィルタは、上記圧電共振素子の圧電基板の片側主面に、IDTを複数形成し、各IDTを電気的に接続してなることを特徴とする。このようなフイルタでは、圧電基板の一面に独立した複数の櫛歯電極を設け、各櫛歯電極の数を変え容量比を調整することで、フィルタとしての減衰特性を有したバンドパスフィルタの機能を得ることができる。   The filter of the present invention is characterized in that a plurality of IDTs are formed on one main surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonant element, and each IDT is electrically connected. In such a filter, a function of a band-pass filter having an attenuation characteristic as a filter is provided by providing a plurality of independent comb-tooth electrodes on one surface of the piezoelectric substrate, and adjusting the capacitance ratio by changing the number of each comb-tooth electrode. Can be obtained.

本発明の複合基板は、マイクロコンピュータICチップと、上記圧電共振素子とを母基板に実装したことを特徴とする。このような複合基板では、部品の集積度を高めることができるとともに、低背の複合基板を得ることができる。   The composite substrate of the present invention is characterized in that a microcomputer IC chip and the piezoelectric resonance element are mounted on a mother substrate. With such a composite substrate, the degree of integration of components can be increased, and a low-profile composite substrate can be obtained.

本発明の圧電共振素子によれば、圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着することにより、圧電基板を補強し、圧電基板を薄く形成しても破損することを防止できるとともに、圧電基板を薄くできることから、SH波の表面波とバルク波振動とを分離することができ、スプリアスの発生を防止でき、安定した発振を得ることができる。   According to the piezoelectric resonant element of the present invention, the reinforcing substrate is bonded to the other principal surface of the piezoelectric substrate with a synthetic resin, so that the piezoelectric substrate is reinforced and can be prevented from being damaged even if the piezoelectric substrate is formed thin. Since the piezoelectric substrate can be thinned, the surface wave of the SH wave and the bulk wave vibration can be separated, spurious generation can be prevented, and stable oscillation can be obtained.

従って、圧電基板厚みを薄くすることが可能になり、バルク波に起因したスプリアス振動が重畳しないSHタイプの表面波の特性を得ることができ、薄型で機械的強度に優れ、且つ大きなP/V値を有した薄型の表面波型圧電共振素子を得ることができる。   Therefore, it is possible to reduce the thickness of the piezoelectric substrate, obtain the characteristics of SH type surface waves that do not superimpose spurious vibrations caused by bulk waves, are thin, have excellent mechanical strength, and have a large P / V A thin surface wave type piezoelectric resonance element having a value can be obtained.

図1は、本発明の圧電基板と補強基板とを貼り合わせた圧電共振素子の斜視図、図2は本発明の圧電共振子の斜視図であり、図3は図2のA−A線に沿う断面図であり、図4は、図3において櫛歯電極からなるIDTが形成された面の平面図であり、IDTの電極指の外側に隣接して並行に磁器端面まで溝加工されている。   FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric resonator element in which a piezoelectric substrate and a reinforcing substrate of the present invention are bonded together, FIG. 2 is a perspective view of the piezoelectric resonator of the present invention, and FIG. 3 is a line AA in FIG. FIG. 4 is a plan view of a surface on which an IDT made of comb-teeth electrodes is formed in FIG. 3, and is grooved to the porcelain end surface in parallel adjacent to the outside of the electrode finger of the IDT. .

図1乃至図4において、符号1は圧電共振素子、1aは圧電基板、1bは補強基板、2はベース基板、3は絶縁性接着剤、4は外部端子、5は櫛歯電極、5a、5bはIDTと電気的に接続された引き出し電極、6は櫛歯電極からなるIDTと並行に形成された溝、8は導電性バンプである。   1 to 4, reference numeral 1 is a piezoelectric resonance element, 1a is a piezoelectric substrate, 1b is a reinforcing substrate, 2 is a base substrate, 3 is an insulating adhesive, 4 is an external terminal, 5 is a comb-teeth electrode, 5a and 5b Is a lead electrode electrically connected to the IDT, 6 is a groove formed in parallel with the IDT composed of comb-tooth electrodes, and 8 is a conductive bump.

本発明の圧電共振素子は、圧電基板1aと補強基板1bとを接着固定させ、圧電基板1aの片側主面にはIDTを形成して構成されており、IDTは一対の櫛歯電極5から構成されている。即ち、櫛歯電極5は、複数の電極指55aを電極基体55bに平行に形成して構成され、一対の櫛歯電極5の電極指55aが交互に配置され、一対の櫛歯電極の電極指55aが圧電基板1a中央部で交差している。   The piezoelectric resonance element of the present invention is configured by bonding and fixing a piezoelectric substrate 1a and a reinforcing substrate 1b and forming an IDT on one side main surface of the piezoelectric substrate 1a. The IDT is composed of a pair of comb electrodes 5. Has been. That is, the comb electrode 5 is configured by forming a plurality of electrode fingers 55a parallel to the electrode base 55b, the electrode fingers 55a of the pair of comb electrodes 5 are alternately arranged, and the electrode fingers of the pair of comb electrodes 5 55a intersects at the center of the piezoelectric substrate 1a.

本発明の圧電共振素子では、圧電基板1aと補強基板1bとを接着することで、インターデジタルトランスデユーサ(IDT)の最外側の電極指55aに隣接して並行に磁器端面まで溝加工した場合においても、補強基板1bにより圧電共振素子1の強度向上が図れる。さらに、圧電基板1aと補強基板1bとを接着固定することで、強度は補強基板1bで確保できることから、圧電基板1aの厚みを薄くすることが可能となり、SHタイプの表面波とバルク波に起因したスプリアスとを分離することができ、大きなP/V値を得ることができる。   In the piezoelectric resonant element according to the present invention, when the piezoelectric substrate 1a and the reinforcing substrate 1b are bonded, a groove is formed in parallel to the outermost electrode finger 55a of the interdigital transducer (IDT) to the porcelain end face in parallel. In this case, the strength of the piezoelectric resonance element 1 can be improved by the reinforcing substrate 1b. Further, by bonding and fixing the piezoelectric substrate 1a and the reinforcing substrate 1b, the strength can be ensured by the reinforcing substrate 1b. Therefore, the thickness of the piezoelectric substrate 1a can be reduced, which is caused by SH type surface waves and bulk waves. Can be separated from the spurious, and a large P / V value can be obtained.

即ち、図5は、SHタイプの表面波の共振周波数fr及び反共振周波数faとバルク波のスプリアスの関係を示すもので、この図5から磁器厚みが薄くなるに従い、バルク波振動に起因したスプリアスが高周波側に移動するため、SHタイプの表面波のfr、faとバルク波振動のスプリアスとを分離できることが判る。そのため、SHタイプの表面波のfr、fa間及びその近傍にスプリアスが重畳しないことから、大きなP/V値が得られ、レゾネータとして適用する場合、安定した発振を得ることが可能になる。従って、圧電基板の厚みは薄い方がよく、320μm以下、特に300μm以下、さらには200μm以下であることが望ましい。一方取り扱い上の観点からは150μm以上であることが望ましい。   That is, FIG. 5 shows the relationship between the resonance frequency fr and anti-resonance frequency fa of the SH type surface wave and the spurious of the bulk wave. As the porcelain thickness becomes thinner from FIG. 5, the spurious due to the bulk wave vibration is shown. It can be seen that the SH type surface wave fr and fa can be separated from the bulk wave vibration spurious. For this reason, since spurious is not superimposed between and near the fr and fa of the SH type surface wave, a large P / V value is obtained, and when applied as a resonator, stable oscillation can be obtained. Accordingly, the thickness of the piezoelectric substrate is preferably thin, and is desirably 320 μm or less, particularly 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less. On the other hand, it is desirable that it is 150 micrometers or more from a viewpoint on handling.

補強基板1bは、圧電基板1aを構成する圧電磁器より強度や靭性の高いアルミナ(Alを主成分にした磁器)、ジルコニア(ZrOを主成分にした磁器)、マグネシア(MgOを主成分にした磁器)、窒化アルミニウム(AlNを主成分にした磁器)、窒化珪素(Siを主成分にした磁器)、炭化珪素(SiCを主成分にした磁器)を用いることができるが、これらの中でも、原価を安く設定でき、生産性に優れるという点から、アルミナが望ましい。 The reinforcing substrate 1b is made of alumina (a porcelain containing Al 2 O 3 as a main component), zirconia (a porcelain containing ZrO 2 as a main component), magnesia (mainly MgO), which is stronger and tougher than the piezoelectric ceramic constituting the piezoelectric substrate 1a. Component ceramics), aluminum nitride (aluminum based on AlN), silicon nitride (a ceramic based on Si 3 N 4 ), and silicon carbide (a ceramic based on SiC) can be used. Among these, alumina is desirable because it can be set at a low cost and is excellent in productivity.

圧電基板1aと補強基板1bとを接着する合成樹脂のヤング率は1×1010Pa以下であることが望ましい。このようなヤング率の低い合成樹脂で接着することにより、バルク波に起因したスプリアスを効果的に抑制できる。このような合成樹脂としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が例示できるがこれらに限定されるものではない。 The Young's modulus of the synthetic resin that bonds the piezoelectric substrate 1a and the reinforcing substrate 1b is desirably 1 × 10 10 Pa or less. By adhering with such a synthetic resin having a low Young's modulus, spurious due to bulk waves can be effectively suppressed. Examples of such a synthetic resin include, but are not limited to, epoxy resins, silicon resins, acrylic resins, and urethane resins.

圧電基板1aは、PT(チタン酸鉛)、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)やニオブ酸ナトリウムNaNbO等の圧電セラミック材料、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四棚酸リチウムなどの単結晶材料から形成されているものである。望ましくは、電気機械結合係数の大きな、チタン酸鉛PbTiOやチタン酸ジルコン酸鉛PbZrTiO及びニオブ酸ナトリウムNaNbOを主成分とした圧電セラミックス等であると大きなP/V値を得やすい。さらには、レゾネータ用途の場合、比誘電率が300以下となるチタン酸鉛PbTiO及びニオブ酸ナトリウムNaNbOを主成分とした圧電セラミックスであること望ましい。 The piezoelectric substrate 1a is, PT (lead titanate), PZT (lead zirconate titanate) or a piezoelectric ceramic material such as sodium niobate NaNbO 3, lithium tantalate, lithium niobate, a single crystal material such as Yontanasan lithium Is formed. Preferably, the electromechanical coupling factor large, easy to obtain a large P / V value If it is piezoelectric ceramics mainly composed of lead titanate PbTiO 3 and lead zirconate titanate PbZrTiO 3 and sodium niobate NaNbO 3. Furthermore, if the resonator applications, the dielectric constant is desirable piezoelectric ceramic mainly composed of lead titanate PbTiO 3 and sodium niobate NaNbO 3 to be 300 or less.

また、櫛歯電極の材質はAlやCr、Ag、Au、Pt、Niなどが好適に使用できる。IDTを構成する櫛歯電極5の単位面積当りの荷重(電極厚み×電極密度で決定される)は、2×10−5g/cm以上であることが望ましい。このようなIDTを形成するためには、例えば、Al電極の場合、厚みが0.08μm以上、Au電極の場合は厚みが0.01μm以上にする。これにより、圧電基板と補強基板とを合成樹脂で接着した場合においても、ダンピングによるSHタイプの表面波の振動を抑制することが少ないことから、大きなP/Vを得ることができる。 Moreover, the material of the comb electrode can be suitably used Al, Cr, Ag, Au, Pt, Ni or the like. The load per unit area (determined by electrode thickness × electrode density) of the comb electrode 5 constituting the IDT is desirably 2 × 10 −5 g / cm 2 or more. In order to form such an IDT, for example, in the case of an Al electrode, the thickness is 0.08 μm or more, and in the case of an Au electrode, the thickness is 0.01 μm or more. Thereby, even when the piezoelectric substrate and the reinforcing substrate are bonded with a synthetic resin, it is possible to obtain a large P / V because there is little suppression of SH type surface wave vibration due to damping.

また、櫛歯電極の電極指の外側に電極指に隣接して並行に設けられた溝は、スライサー加工機やレーザー加工機などにより、圧電共振素子端面から端面まで加工することができる。   Moreover, the groove | channel provided in parallel and adjacent to the electrode finger on the outer side of the electrode finger of a comb-tooth electrode can be processed from a piezoelectric resonance element end surface to an end surface with a slicer processing machine, a laser processing machine, etc.

ここで、櫛歯電極の最外側の電極指における電極幅は約λ/8の幅に設定されると、最外側の電極指は溝に隣接して形成されSHタイプの表面波の端面反射をより効果的にすることが可能になる。さらに、表面波の端面反射の点からは、電極指の外側に隣接した溝の長さは、電極指の交差長より長くなるように加工されるのが望ましい。さらに、表面波の端面反射の点からも溝の深さは圧電基板を貫通していることが望ましい。   Here, when the electrode width of the outermost electrode finger of the comb-teeth electrode is set to a width of about λ / 8, the outermost electrode finger is formed adjacent to the groove to reflect the end face reflection of the SH type surface wave. It becomes possible to be more effective. Further, from the viewpoint of the end face reflection of the surface wave, it is desirable that the length of the groove adjacent to the outside of the electrode finger is processed so as to be longer than the intersection length of the electrode finger. Furthermore, it is desirable that the depth of the groove penetrates the piezoelectric substrate from the point of the end face reflection of the surface wave.

さらに、一対の電極基体55bには引き出し電極5a、5bがそれぞれ接続され、これらの引き出し電極5a、5bには導電性バンプ8がそれぞれ設けられ、外部端子4とそれぞれに電気的に接続されている。   Further, lead electrodes 5a and 5b are connected to the pair of electrode bases 55b, respectively, and conductive bumps 8 are provided on the lead electrodes 5a and 5b, respectively, and are electrically connected to the external terminals 4, respectively. .

また、最も外側に位置する電極指55aに沿って、言い換えれば電極指55a群に沿って、電極指55aに隣接して並行にSHタイプの表面波を反射させるための溝6が形成されている。圧電基板1a端面近傍における溝6内には合成樹脂が充填され、残りの溝6内には何ら充填されていない。   A groove 6 for reflecting SH type surface waves is formed along the outermost electrode finger 55a, in other words, along the electrode finger 55a group, in parallel with the electrode finger 55a. . The groove 6 near the end face of the piezoelectric substrate 1a is filled with synthetic resin, and the remaining grooves 6 are not filled at all.

この溝6内の合成樹脂3は、圧電共振素子1とベース基板2とを接着する際に充填される。尚、予め溝6内に合成樹脂を充填した後、圧電共振素子1とベース基板2を接着しても良い。その接着領域は、圧電磁器端面から図4の破線Aで示すまでの領域である。   The synthetic resin 3 in the groove 6 is filled when the piezoelectric resonant element 1 and the base substrate 2 are bonded. In addition, after filling the groove 6 with the synthetic resin in advance, the piezoelectric resonant element 1 and the base substrate 2 may be bonded. The adhesion region is a region from the end face of the piezoelectric ceramic to a position indicated by a broken line A in FIG.

この図4から理解されるように、圧電基板1aに、SHタイプの表面波の振動を妨げない空間Lを形成するようにベース基板2が配置され、圧電基板1aとベース基板2とが、電極指55aの交差部に隣接する部分の溝6を取り囲むように固着されている。即ち、ベース基板2は、電極指55aの交差部の両端に形成された溝6であって、それらの両端部のみが合成樹脂3で充填されるとともに、合成樹脂で充填された部分が、ベース基板2の外周部に接合され、中央部は何ら充填されていない。   As can be understood from FIG. 4, the base substrate 2 is disposed in the piezoelectric substrate 1a so as to form a space L that does not hinder the vibration of the SH type surface wave, and the piezoelectric substrate 1a and the base substrate 2 are connected to the electrodes. It is fixed so as to surround the groove 6 in the portion adjacent to the intersection of the fingers 55a. That is, the base substrate 2 is a groove 6 formed at both ends of the intersecting portion of the electrode finger 55a, and only the both end portions are filled with the synthetic resin 3, and the portion filled with the synthetic resin is the base 6 It is joined to the outer peripheral part of the substrate 2 and the central part is not filled at all.

図4において、圧電共振素子1の端面まで加工された溝6の端面近傍は、合成樹脂の充填、又は絶縁性接着剤3の塗布により塞ぐことができ、さらには外部端子形成によっても塞ぐことができるため、櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデユーサ(IDT)の駆動部は完全に気密封止することが可能である。   In FIG. 4, the vicinity of the end face of the groove 6 processed to the end face of the piezoelectric resonator element 1 can be closed by filling with synthetic resin or applying the insulating adhesive 3, and can also be closed by forming an external terminal. Therefore, the drive unit of the interdigital transducer (IDT) made up of comb electrodes can be completely hermetically sealed.

ベース基板2は、絶縁性を有するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、チタン酸バリウムを含有した誘電体材料やアルミナ基板等のセラミックス、あるいはポリイミドや液晶ポリマー等の耐熱性に優れた樹脂材などから構成されることが望ましい。   The base substrate 2 is not particularly limited as long as it has an insulating property. For example, the base substrate 2 has a heat resistance such as a dielectric material containing barium titanate, ceramics such as an alumina substrate, polyimide, liquid crystal polymer, or the like. It is desirable to be composed of an excellent resin material.

溝の充填に使用する合成樹脂3は、ヤング率が1×1010Pa以下のものがバルク波に起因したスプリアスを効果的に抑制できる。このような合成樹脂としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が例示できるがこれらに限定されるものではない。 The synthetic resin 3 used for filling the grooves has a Young's modulus of 1 × 10 10 Pa or less and can effectively suppress spurious due to bulk waves. Examples of such a synthetic resin include, but are not limited to, epoxy resins, silicon resins, acrylic resins, and urethane resins.

また、ベース基板2に誘電体材料を適用し、積層構造にする事で2個の負荷容量が形成され、負荷容量を内蔵した圧電共振子を得ることができる。また、独立した櫛歯電極を形成し電気的接続を図る事でフィルタを得ることができる。例えば、ラダー型フィルタとする場合、直列に配置される圧電共振素子の共振周波数と並列に配置される反共振周波数とを合わせてフィルタの中心周波数が決定し、保証減衰量を直列に配置した容量より並列に配置した容量を大きくすることで所望の減衰量を得ることができる。即ち、並列に配置した共振子のIDTの数を直列に配置した共振子のIDTより多くすることで減衰量を大きくすることができる。図6にラダー型フィルタを示す。   In addition, by applying a dielectric material to the base substrate 2 to form a laminated structure, two load capacitors are formed, and a piezoelectric resonator having a built-in load capacitor can be obtained. Moreover, a filter can be obtained by forming an independent comb-tooth electrode and achieving electrical connection. For example, in the case of a ladder type filter, the center frequency of the filter is determined by combining the resonance frequency of the piezoelectric resonance element arranged in series and the anti-resonance frequency arranged in parallel, and the capacitance in which the guaranteed attenuation amount is arranged in series. A desired attenuation can be obtained by increasing the capacity of the parallel arrangement. That is, the amount of attenuation can be increased by increasing the number of IDTs of the resonators arranged in parallel to the IDTs of the resonators arranged in series. FIG. 6 shows a ladder type filter.

さらに、図7に示すように、複合基板を作製することもできる。即ち、回路母基板21にキャビティが形成され、このキャビティ内に図1乃至図4に示す圧電共振素子1を、その1DT形成面をキャビティ底面に対面するように収容し、図4に示す接着領域となるようにヤング率が1×1010Pa以下の合成樹脂により接着する。一方、回路母基板21中には2つのコンデンサ23が内蔵されており、これらのコンデンサ23が、圧電共振素子1に電気的に接続されている。キャビティ上には、マイクロコンピュータ用ICチップ25が配置され、その外周面が回路母基板21上面に接着され、キャビティ内が封止されている。 Furthermore, as shown in FIG. 7, a composite substrate can also be produced. That is, a cavity is formed in the circuit mother board 21, and the piezoelectric resonator element 1 shown in FIGS. 1 to 4 is accommodated in this cavity so that the 1DT formation surface faces the cavity bottom surface, and the bonding region shown in FIG. Adhering with a synthetic resin having a Young's modulus of 1 × 10 10 Pa or less. On the other hand, two capacitors 23 are built in the circuit motherboard 21, and these capacitors 23 are electrically connected to the piezoelectric resonant element 1. An IC chip 25 for microcomputer is disposed on the cavity, and the outer peripheral surface thereof is bonded to the upper surface of the circuit mother board 21 to seal the inside of the cavity.

このような複合基板では、マイクロコンピュータ用ICチップ25を、キャビティ内の圧電共振子を封止するように実装することにより、低背な複合基板を得ることができる。   In such a composite substrate, a low-profile composite substrate can be obtained by mounting the microcomputer IC chip 25 so as to seal the piezoelectric resonator in the cavity.

厚み150μmのPT系圧電磁器ウエーハと、アルミナからなる厚み100μm補強基板とを、ヤング率が2×10Paのエポキシ樹脂を介して接着後、長さ(L)方向に分極し、圧電磁器ウエーハの鏡面出しした磁器の主面上にAu電極を1μm蒸着した。 A 150 μm thick PT-type piezoelectric ceramic wafer and a 100 μm thick reinforcing substrate made of alumina are bonded via an epoxy resin with a Young's modulus of 2 × 10 9 Pa and then polarized in the length (L) direction. On the main surface of the mirror-finished porcelain, an Au electrode was deposited by 1 μm.

フォトリソ工程を用いて櫛歯電極からなるIDTと、IDTと電気的に導通する引き出し電極とを複数形成した。櫛歯電極の単位面積当りの荷重は2×10−3g/cmであった。IDTは個々の圧電共振素子の中央部に相当する領域に配置した。この時、櫛歯電極からなるIDTの電極指の方向と分極方向は一致させた。 A plurality of IDTs composed of comb-tooth electrodes and lead electrodes that are electrically connected to the IDTs were formed using a photolithography process. The load per unit area of the comb electrode was 2 × 10 −3 g / cm 2 . The IDT is disposed in a region corresponding to the central portion of each piezoelectric resonant element. At this time, the direction of the electrode finger of the IDT composed of comb-teeth electrodes was matched with the polarization direction.

その後、SHタイプの表面波を反射させるための溝を、圧電基板を貫通するようにスライサーにて加工して形成した。溝内には補強基板が露出していた。この時、IDTの交差電極の数は16対として、電極交差長は400μmとした。さらにIDTの電極指の幅は15μm、電極指と電極指との間は15μmとして、メタライゼーション比(IDT電極幅/電極間の無電極の幅)を1に設定した。IDT電極の最外側電極指の電極幅がλ/8(約7.5μm)であり、SHタイプの表面波を反射させるための溝加工は圧電基板を貫通させ、溝を圧電基板の端面までは延出するように加工した。   Thereafter, a groove for reflecting the SH type surface wave was formed by processing with a slicer so as to penetrate the piezoelectric substrate. The reinforcing substrate was exposed in the groove. At this time, the number of crossing electrodes of the IDT was 16 pairs, and the electrode crossing length was 400 μm. Furthermore, the width of the electrode finger of the IDT was 15 μm, the distance between the electrode finger was 15 μm, and the metallization ratio (IDT electrode width / no electrode width between electrodes) was set to 1. The electrode width of the outermost electrode finger of the IDT electrode is λ / 8 (about 7.5 μm), and the groove processing for reflecting the SH type surface wave penetrates the piezoelectric substrate, and the groove extends to the end surface of the piezoelectric substrate. Processed to extend.

このときのインピーダンス特性は図8に示すようにメイン周波数帯域内にスプリアスが発生せずP/V値は63dBと大きな値が得られた。また、この圧電共振素子に対して、コンクリート上に1.5mの高さから落下させて衝撃を与える、いわゆる落下試験を行ったところ、破損しなかった。   As shown in FIG. 8, the impedance characteristic at this time did not generate spurious in the main frequency band, and the P / V value was as large as 63 dB. In addition, when this piezoelectric resonance element was subjected to a so-called drop test in which it was dropped from a height of 1.5 m on the concrete to give an impact, it was not damaged.

一方、実施例1において、厚みが300μmの圧電基板を用い(補強基板を有しない)、溝深さ150μmの比較例の圧電共振素子を作製した。この圧電共振素子に対して、上記と同様の試験を行ったところ、溝部分で破損した。   On the other hand, in Example 1, a piezoelectric substrate having a thickness of 300 μm was used (no reinforcing substrate), and a piezoelectric resonant element of a comparative example having a groove depth of 150 μm was produced. When this piezoelectric resonant element was tested in the same manner as described above, it was damaged at the groove portion.

次ぎに、実施例1において、IDTを形成する為のAu電極を厚さ2μm蒸着したとき(櫛歯電極の単位面積当りの荷重は4×10−3g/cm)のインピーダンス特性を図9に示す。この図9から、SHタイプの表面波の周波数帯域内にはスプリアスが発生せず、P/V値は68dBと大きな値が得られた。この現象は、単位面積当りの電極荷重を大きくする事で、SHタイプの表面波の振動が電極近傍に閉じこもる、いわゆるエネルギー閉じ込め効果が大きくなったことに起因すると理解される。 Next, in Example 1, when the Au electrode for forming the IDT is deposited by a thickness of 2 μm (the load per unit area of the comb electrode is 4 × 10 −3 g / cm 2 ), the impedance characteristic is shown in FIG. Shown in From FIG. 9, no spurious was generated in the frequency band of the SH type surface wave, and a large P / V value of 68 dB was obtained. It is understood that this phenomenon is caused by increasing the so-called energy confinement effect in which the vibration of the SH type surface wave is confined in the vicinity of the electrode by increasing the electrode load per unit area.

次ぎに、実施例1において、圧電磁器厚みを変化させた場合の、表面波の共振周波数fr及び反共振周波数faとバルク振動のスプリアスの関係を測定し、図5に記載した。圧電磁器厚みが320μm以下の時、表面波振動のfr及びfa間にバルク波に起因したスプリアス振動が重畳しないことがわかる。従って、圧電磁器厚みは320μm以下である事が望ましい。特に、200μm以下の場合には、SHタイプの表面波の振動とバルク波振動とを完全に分離することができ、さらに薄くできることが判る。   Next, in Example 1, the relationship between the resonance frequency fr and antiresonance frequency fa of the surface wave and the spurious of the bulk vibration when the thickness of the piezoelectric ceramic is changed is shown in FIG. It can be seen that when the thickness of the piezoelectric ceramic is 320 μm or less, spurious vibration due to the bulk wave is not superimposed between fr and fa of the surface wave vibration. Accordingly, the thickness of the piezoelectric ceramic is desirably 320 μm or less. In particular, in the case of 200 μm or less, it can be seen that SH type surface wave vibration and bulk wave vibration can be completely separated and can be further thinned.

次ぎに、実施例1の圧電共振素子と2個の負荷容量(10〜50pF/個)が内蔵された誘電体からなるベース基板とを、ベース基板上にエポキシ系樹脂をIDTに対向しない領域に環状に印刷し(図4に示す)、圧電磁器ウエーハのIDTが形成された面と対向するように、ヤング率が3×10Paのエポキシ樹脂を介して貼り合わせ固着した。その後、個々の圧電共振子の形状にダイシング加工機で切断した。その後、外部端子をAgスパッタで形成し、IDTと外部端子との電気的導通を行った。その後、図10で示すインバータ発振回路にて発振評価をおこなった結果、約50MHzと高周波にもかかわらず、高周波で一般に用いられる3倍波発振を用いた時の発振開始電圧が3.5Vに対して、SHタイプの表面波においては約2Vの低電圧で発振することができ、安定した所望の発振特性を得ることができた。 Next, the piezoelectric resonance element of Example 1 and a base substrate made of a dielectric material incorporating two load capacitors (10 to 50 pF / piece) are placed on the base substrate so that the epoxy resin does not face the IDT. It was printed in a ring shape (shown in FIG. 4), and bonded and fixed through an epoxy resin having a Young's modulus of 3 × 10 9 Pa so as to face the surface on which the IDT of the piezoelectric ceramic wafer was formed. Then, it cut | disconnected with the dicing machine into the shape of each piezoelectric resonator. Thereafter, an external terminal was formed by Ag sputtering, and electrical conduction between the IDT and the external terminal was performed. After that, as a result of evaluating the oscillation by the inverter oscillation circuit shown in FIG. 10, the oscillation start voltage when using the third harmonic oscillation generally used at a high frequency is about 3.5 V despite the high frequency of about 50 MHz. Thus, the SH type surface wave can oscillate at a low voltage of about 2 V, and stable desired oscillation characteristics can be obtained.

本発明の圧電基板と補強基板を貼り合わせた圧電共振素子を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the piezoelectric resonance element which bonded the piezoelectric substrate and reinforcement board | substrate of this invention together. 本発明の圧電共振子を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the piezoelectric resonator of this invention. 図2のA−A線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the AA line of FIG. 図3における圧電共振素子のIDT形成面の平面図である。It is a top view of the IDT formation surface of the piezoelectric resonance element in FIG. 実施例3のSHタイプの共振及び反共振周波数とバルク波に起因したスプリアスの振動の圧電磁器厚み依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the piezoelectric ceramic thickness dependence of the vibration of the spurious resulting from the resonance of the SH type of Example 3, an antiresonance frequency, and a bulk wave. 本発明の圧電フィルタを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric filter of this invention. 本発明の回路基板上に圧電共振素子を実装した複合基板の模式断面図である。It is a schematic cross section of the composite substrate which mounted the piezoelectric resonance element on the circuit board of this invention. 実施例1のインピーダンス特性図である。6 is an impedance characteristic diagram of Example 1. FIG. 実施例2のインピーダンス特性図である。6 is an impedance characteristic diagram of Example 2. FIG. 圧電共振子の発振回路図である。It is an oscillation circuit diagram of a piezoelectric resonator.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧電共振素子
1a 圧電基板
1b 補強基板
2 ベース基板
3 合成樹脂
5 櫛歯電極
6 溝
12 マイクロコンピュータIC
21 母基板
L 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric resonance element 1a Piezoelectric substrate 1b Reinforcement substrate 2 Base substrate 3 Synthetic resin 5 Comb electrode 6 Groove 12 Microcomputer IC
21 Mother board L space

Claims (13)

厚みが320μm以下の圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ(IDT)を形成するとともに、前記圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着してなることを特徴とする圧電共振素子。 An interdigital transducer (IDT) composed of a pair of comb electrodes is formed on a part of one side main surface of a piezoelectric substrate having a thickness of 320 μm or less, and a reinforcing substrate is bonded to the other side main surface of the piezoelectric substrate with a synthetic resin. A piezoelectric resonant element characterized by comprising: 圧電基板の片側主面の一部に一対の櫛歯電極からなるインターデジタルトランスデューサ(IDT)を形成するとともに、前記圧電基板の片側主面における前記IDTの電極指の外側に、該電極指に隣設して並行にSHタイプの表面波を反射させるための溝を設けてなる圧電共振素子であって、前記圧電基板の他側主面に補強基板を合成樹脂で接着してなることを特徴とする圧電共振素子。 An interdigital transducer (IDT) comprising a pair of comb electrodes is formed on a part of one side main surface of the piezoelectric substrate, and on the outside of the IDT electrode finger on one side main surface of the piezoelectric substrate, adjacent to the electrode finger. A piezoelectric resonance element provided with a groove for reflecting SH type surface waves in parallel, wherein a reinforcing substrate is bonded to the other main surface of the piezoelectric substrate with a synthetic resin. Piezoelectric resonant element. 圧電基板の厚みが320μm以下であることを特徴とする請求項2記載の圧電共振素子。 The piezoelectric resonant element according to claim 2, wherein the thickness of the piezoelectric substrate is 320 µm or less. 溝は圧電基板を貫通していることを特徴とする請求項2又は3記載の圧電共振素子。 4. The piezoelectric resonance element according to claim 2, wherein the groove penetrates the piezoelectric substrate. 溝は圧電基板の一方側端面から他方側端面まで連続して形成されていることを特徴とする請求項2乃至4のうちいずれかに記載の圧電共振素子。 5. The piezoelectric resonance element according to claim 2, wherein the groove is formed continuously from one end face to the other end face of the piezoelectric substrate. 圧電基板と補強基板とを接着する合成樹脂のヤング率は1×1010Pa以下であることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれかに記載の圧電共振素子。 6. The piezoelectric resonant element according to claim 1, wherein the Young's modulus of the synthetic resin for bonding the piezoelectric substrate and the reinforcing substrate is 1 × 10 10 Pa or less. IDTの単位面積当りの荷重が2×10−5g/cm以上であることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれかに記載の圧電共振素子。 7. The piezoelectric resonant element according to claim 1, wherein a load per unit area of the IDT is 2 × 10 −5 g / cm 2 or more. 補強基板が、Al、MgO、ZrO、AlN、Si、SiCのいずれか1種類以上を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれかに記載の圧電共振素子。 The reinforcing substrate is mainly composed of at least one of Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , AlN, Si 3 N 4 , and SiC, according to claim 1. Piezoelectric resonance element. 請求項1乃至8のうちいずれかに記載の圧電共振素子における圧電基板のIDTが形成された片側主面に対向するように、かつ前記IDTを収容する空間を形成するようにベース基板を前記圧電基板に接着してなることを特徴とする圧電共振子。 The piezoelectric substrate according to any one of claims 1 to 8, wherein the piezoelectric substrate is disposed on the base substrate so as to face a main surface of the piezoelectric substrate on which the IDT is formed and to form a space for accommodating the IDT. A piezoelectric resonator characterized by being bonded to a substrate. 圧電基板の片側主面におけるIDTの電極指の外側に、該電極指に隣設して並行にSHタイプの表面波を反射させるための溝が設けられており、前記電極指の交差部との隣接部分における溝を収容する空間を形成するようにベース基板が前記圧電基板に接着されており、前記圧電基板と前記ベース基板との接着部分に存在する溝内に合成樹脂を充填してなることを特徴とする請求項9記載の圧電共振子。 A groove for reflecting SH type surface waves is provided on the outer side of the electrode finger of the IDT on one side main surface of the piezoelectric substrate, adjacent to the electrode finger, and in parallel with the electrode finger. A base substrate is bonded to the piezoelectric substrate so as to form a space for accommodating a groove in an adjacent portion, and a synthetic resin is filled in the groove existing in the bonded portion between the piezoelectric substrate and the base substrate. The piezoelectric resonator according to claim 9. ベース基板に、容量を形成する電極が形成されていることを特徴とする請求項9又は10記載の圧電共振子。 11. The piezoelectric resonator according to claim 9, wherein an electrode for forming a capacitor is formed on the base substrate. 請求項1乃至8のうちいずれかに記載の圧電共振素子の圧電基板の片側主面に、IDTを複数形成し、各IDTを電気的に接続してなることを特徴とするフイルタ。 9. A filter comprising a plurality of IDTs formed on one principal surface of a piezoelectric substrate of the piezoelectric resonance element according to claim 1 and electrically connected to each IDT. マイクロコンピュータICチップと、請求項1乃至8のうちいずれかに記載の圧電共振素子とを母基板に実装したことを特徴とする複合基板。 9. A composite substrate comprising a microcomputer IC chip and the piezoelectric resonant element according to claim 1 mounted on a mother substrate.
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