JP3114461B2 - エネルギー閉じ込め型圧電共振子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー閉じ込め型
の圧電共振子に関し、特に、圧電共振子の支持構造が改
良されたエネルギー閉じ込め型圧電共振子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エネルギー閉じ込め型の圧電
共振子が周知である。エネルギー閉じ込め型の圧電共振
子は、共振エネルギーが、共振電極の重なり合っている
共振部に閉じ込められた構造を有し、従って共振部以外
の部分で機械的に保持することができ、かつ他の部材と
固定することが可能とされている。従って、圧電共振子
やフィルタに好適に用いられている。

【０００３】しかしながら、エネルギーを閉じ込め得る
振動モードや素子形状にはかなりの制約があり、従っ
て、所望の周波数の共振子やフィルタを得ようとした場
合、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子を用いて構成す
ることができない場合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】他方、未だ公知ではな
いが、長さモード、すべりモードあるいは幅モード等の
種々の振動モードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧
電共振子として、動吸振部を連結したものや、共振部の
寸法をある特定の範囲に設計することにより共振エネル
ギーの閉じ込めを可能とした構造が提案されている（特
願平５−２４１７４８や特願平５−８７４７３など）。

【０００５】上述した未だ公知ではないエネルギー閉じ
込め型圧電共振子の一例を図１を参照して説明する。図
１は、上記圧電共振子を用いたチップ型圧電共振部品を
示す分解斜視図である。圧電共振子１は、中央に長さモ
ードで振動する圧電共振部２を有する。圧電共振部２
は、矩形板状の圧電セラミック板２ａの両面の全面に共
振電極を形成した構造を有する。共振部２の長さ方向中
央部には、それぞれ、支持部を介して動吸振部３，４が
連結されている。動吸振部３，４は、共振部２から漏洩
してきた振動を受けて共振し、動吸振現象により漏洩し
てきた振動を打ち消すように作用する。動吸振現象の詳
細は、谷口修著「振動工学」第１１３頁〜第１１６頁
（コロナ社発行）に記載されている。

【０００６】圧電共振子１では、上記のように動吸振部
３，４が、圧電共振部２に連結されているため、動吸振
部３，４までの部分に共振エネルギーが閉じ込められ、
エネルギー閉じ込め型の圧電共振子とされている。ま
た、動吸振部３，４の外側には、幅の細い連結部を介し
て、保持部５，６が連ねられている。なお、上記共振部
２、支持部、動吸振部３，４、連結部及び保持部５，６
は、圧電セラミック板を図示のような各部分を有する平
面形状に加工することにより形成されている。

【０００７】また、共振部２の両面に形成された共振電
極は、それぞれ、引出し導電部を用いて、保持部５，６
の一方主面に形成された端子電極５ａに電気的に接続さ
れている。なお、保持部６側では、上記端子電極は下面
に形成されているため図示されていない。

【０００８】上記圧電共振子１の側方には、コの字状の
スペーサー７，８が接着されている。スペーサー７，８
は、アルミナ等のセラミック板あるいは合成樹脂板から
なり、圧電共振子１と同等の厚みを有するように構成さ
れている。上記スペーサー７，８の内側には、切欠７
ａ，８ａが形成されており、それによって共振部２の振
動が妨げられないようにされている。

【０００９】また、上記圧電共振子１にスペーサー７，
８を接着してなる共振プレート９の上下に、矩形枠状の
空洞形成用スペーサー１０，１１及びケース基板１２，
１３が積層される。空洞形成用のスペーサー１０，１１
は、それぞれ、共振部２及び動吸振部３，４の振動を妨
げないための空洞を上下に形成するために設けられてい
る。

【００１０】この圧電共振部品では、上記各部材を積層
し接着することにより一体型のチップ型圧電共振部品と
して構成される。しかしながら、共振プレート９を構成
するにあたり、圧電共振子１の側方に図示のようなスペ
ーサー７，８を別途用意し、かつ接着しなければなら
ず、製造工程が非常に煩雑であった。加えて、圧電共振
子１とスペーサー７，８との接着部分の密封性が充分で
ないことがあり、得られた圧電共振部品において耐湿性
等の耐環境特性が損なわれることがあった。

【００１１】よって、本発明の目的は、矩形枠状の部材
内に圧電共振部を構成してなるエネルギー閉じ込め型の
圧電共振子において、製造工程を簡略化することがで
き、かつ密封性を高め得る構造を備えたものを提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、開
口を有する矩形枠状の支持部材と、前記矩形枠状の支持
部材の開口内に配置されており、かつ支持部材に連結さ
れた圧電共振素子とを備え、前記圧電共振素子及び前記
支持部材が矩形板状の部材を加工することにより一体的
に構成されており、かつ、前記圧電共振素子が、圧電共
振部と、圧電共振部に連結された支持部と、支持部に連
結されており、支持部を介して圧電共振部から伝搬して
きた振動を受けて屈曲モードで共振し、動吸振現象によ
り伝搬してきた振動を打ち消す動吸振部と、前記動吸振
部に連結された連結バーとを有し、該連結バーにより前
記支持部材に連結されている、エネルギー閉じ込め型圧
電共振子である。

【００１３】本願の第２の発明は、開口を有する矩形枠
状の支持部材と、前記支持部材の開口内に配置されてお
りかつ支持部材に連結された圧電共振素子とを備え、前
記圧電共振素子及び前記支持部材が矩形板状の部材を加
工することにより一体的に構成されており、かつ、前記
圧電共振素子が、上面及び下面が一対の短辺と、一対の
長辺とを有する矩形板状の形状を有し、短辺の長さを
ａ、長辺の長さをｂ、圧電材料のポアソン比をσとした
ときに、前記長辺と短辺の長さの比ｂ／ａが、下記の式
（１）を中心として±１０％の範囲内とされており、前
記短辺方向を幅方向とする幅拡がりモードを利用した矩
形板状の圧電振動部と、矩形板状の圧電振動部と、幅拡
がりモードの振動のノードとなる振動部の両短辺側の側
面略中央に連結された支持部とを有する幅拡がりモード
を利用したエネルギー閉じ込め型の共振素子であり、前
記支持部により前記支持部材に連結されている、エネル
ギー閉じ込め型圧電共振子である。

【００１４】

【００１５】

【数３】

【００１６】

【００１７】本願の第３の発明は、開口を有する矩形枠
状の支持部材と、前記支持部材の開口内に配置されてお
りかつ支持部材に連結された圧電共振素子とを備え、前
記圧電共振素子及び前記支持部材が矩形板状の部材を加
工することにより一体的に構成されており、かつ、前記
圧電共振素子が、分極処理された圧電体と、圧電体中央
部において対向するように、かつ分極方向と平行な方向
となるように、圧電体の少なくとも一方主面上に形成さ
れた第１，第２の共振電極とを有し、第１，第２の共振
電極が対向しあっている共振部を挟むように、前記圧電
体の対向２面に第１，第２の溝が形成されており、第
１，第２の共振電極を結ぶ方向である第１の方向に沿う
共振部の長さをｂ、前記第１の方向と直交し、かつ第
１，第２の溝の深さ方向である第２の方向に沿う共振部
の長さをａとし、圧電体を構成している材料のポアソン
比をσとしたときに、比ｂ／ａが、下記の式（２）を中
心として±１０％の範囲内とされているすべりモードを
利用した共振素子である、エネルギー閉じ込め型圧電共
振子である。

【００１８】

【００１９】

【数４】

【００２０】

【００２１】

【作用及び発明の効果】請求項１に記載の発明では、上
記圧電共振素子が動吸振部を有するため、従来エネルギ
ー閉じ込めが不可能であると考えられていた振動モード
を利用してエネルギー閉じ込め型の圧電共振素子を構成
することができる。

【００２２】請求項２に記載の発明では、上記圧電共振
素子が、幅拡がりモードを利用したエネルギー閉じ込め
型圧電共振素子により構成されている。幅拡がりモード
とは、矩形板状の振動体の振動モードの１つであり、正
方形板の振動体の拡がりモード振動と、長方形板の振動
体の幅モード振動との間の振動姿態をとる振動モードで
ある。このような幅拡がりモードを利用した圧電共振素
子は、本願出願人が先に提出した特願平５−８７４７４
に開示されている。

【００２３】幅拡がりモードを利用した圧電共振子で
は、振動のノード点が振動体の中心だけでなく、両短辺
略中央にも存在する。従って、請求項２に記載の発明に
用いられる圧電共振素子では、振動体の両短辺略中央
に、上記のように支持部を連結した構造とするだけで、
該支持部間に振動体の振動エネルギーを閉じ込めること
ができる。すなわち、エネルギー閉じ込め型の圧電共振
素子を容易に構成することができる。

【００２４】また、幅拡がりモードを利用した振動体に
おいて、矩形板状の振動体の長辺と短辺の長さの比ｂ／
ａを上記特定の範囲内とすることにより、幅拡がりモー
ドが効率よく励振され、かつ閉じ込められる。これは、
本願発明者により実験的に確かめられたものである（特
願平５−８７４７３）。

【００２５】第３の発明では、すべりモードを利用した
エネルギー閉じ込め型圧電共振素子において、共振部を
挟むように第１，第２の溝が形成されているため、該第
１，第２の溝間の共振部にすべりモードの振動が閉じ込
められる。従って、第１，第２の溝の外側の領域におい
て共振部を支持することにより、エネルギー閉じ込め型
の圧電共振素子を構成することができる。第１，第２の
溝間に共振部を構成することによりすべりモードを利用
したエネルギー閉じ込め型圧電共振子を実現し得ること
は、本願発明者が先に提出した特願平５−２４１７４８
号に開示されている。

【００２６】また、上記すべりモードを利用した圧電共
振素子では、比ｂ／ａが上記特定の範囲内とされるよう
に構成され、それによってすべりモードにより振動エネ
ルギーが共振部内により一層効果的に閉じ込められる。
このことは、本願発明者によって実験的に確かめられた
ものであり、上記特願平５−２４１７４８号に開示され
ている。

【００２７】上記のように、本発明で用いられる各圧電
共振素子は、連結部あるいは支持部により、支持されて
おり、かつエネルギー閉じ込め型の圧電共振素子として
構成されており、さらに開口を有する矩形枠状の支持部
材内に配置されており、かつ該支持部材に連結されてい
ることにおいて共通するものである。

【００２８】本発明では、上記各圧電共振素子が、矩形
枠状の支持部材と一体の部材で構成されている。従っ
て、圧電共振素子が、矩形枠状の支持部材で囲まれてお
り、かつ圧電共振素子の側方に接合部分を有しないた
め、エネルギー閉じ込め型の圧電共振素子を用いた圧電
共振部品の密封性を高めることが可能となる。

【００２９】また、本発明の圧電共振子は、上記圧電共
振素子が支持部材と一体の部材で構成されているため、
矩形枠状の支持部材及び圧電共振素子を構成するに当た
り、圧電セラミック板や金属板に圧電薄膜を形成した矩
形の板状部材を、レーザー加工あるいはエッチング等に
より容易に作製することができる。従って、製造工程を
簡略化することができる。

【００３０】よって、本発明によれば、種々の周波数で
用い得るエネルギー閉じ込め型圧電共振子であって、し
かも、製造工程を簡略化することができ、かつ耐湿性等
の耐環境特性に優れた圧電共振部品を提供することが可
能となる。

【００３１】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ実施例を説明
することにより本発明を明らかにする。第１の実施例 図２は、第１の実施例の圧電共振子を構成するのに用い
られる圧電セラミック板を示す斜視図である。圧電セラ
ミック板２１は、矩形の圧電セラミック板を図示の形状
を有するように加工することにより構成されている。す
なわち、圧電セラミック板２１は、矩形枠状の支持部材
２２と、矩形枠状の支持部材２２の開口２２ａ内に配置
された圧電共振子を構成する圧電セラミック板部分２３
とを一体の部材で形成することにより構成されている。

【００３２】ここでは、中央に、圧電共振部を構成する
ための細長い矩形板状の圧電セラミック板部分２３が配
置されており、該圧電セラミック板部分２３の両側に、
支持部２４，２５を介して、屈曲モードで共振する動吸
振部２６，２７が形成されている。動吸振部２６，２７
の外側の側面中央は、支持部２８，２９を介して、矩形
枠状の支持部材２２に連ねられている。

【００３３】本実施例では、上記圧電セラミック板２１
の上面に、図３に示すように、共振電極３３、引出し導
電部３４及び端子電極３５を形成し、さらにダミーの電
極３６を形成し、下面側において、共振電極３３と対向
するように第２の共振電極を形成し、該第２の共振電極
に接続された引出し導電部及び引出し導電部に接続され
た端子電極（上面側の電極３６と表裏対向するように形
成された電極）を形成することにより圧電共振素子が構
成されている。

【００３４】上記各電極は、圧電セラミック板２１の上
面及び下面に蒸着、メッキもしくはスパッタリング等に
より導電性材料を付与することにより形成することがで
きる。

【００３５】本実施例のエネルギー閉じ込め型圧電共振
子３０では、上記のように、矩形枠状の支持部材２２
と、圧電共振素子とが一体の部材すなわち図２に示した
圧電セラミック板２１を用いて構成されている。従っ
て、例えば図１に示した圧電共振部品における共振プレ
ート９に代えて用いることができる。よって、図１に示
した例では、スペーサー７，８と圧電共振子の接合部分
の密封性が充分でない場合があったが、本実施例の圧電
共振子３０ではこのような接合部分を有しないため、密
封性に優れた圧電共振部品を得ることができる。

【００３６】第２の実施例 図４（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例に係る圧電共振
子を説明するための斜視図及び平面図である。

【００３７】本実施例の圧電共振子４０では、第１の実
施例の場合と同様に、圧電セラミック板をレーザー加工
あるいはエッチングにより加工することにより、矩形枠
状の支持部材４１と、該支持部材４１内に配置された圧
電共振素子４２を構成する部分とが一体に構成されたプ
レート４３が得られる。従って、第１の実施例の場合と
同様に、圧電共振素子の側方にスペーサーを接合する煩
雑な作業を省略することができる。

【００３８】本実施例の特徴は、上記圧電共振素子４２
が、動吸振部を有する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素子で構成されていることにあ
る。すなわち、圧電共振素子４２は、分極軸が矢印Ｐで
示すように長手方向に揃うように分極処理された細長い
圧電板部分４４を有する。圧電板部分４４の上面には、
両端縁に沿うように第１，第２の共振電極４５，４６が
形成されている。

【００３９】第１，第２の共振電極４５，４６は、圧電
板部分４４の上面中央部分において対向し合うように配
置されている。また、第１の共振電極４５の先端側に
は、第１の溝４７が、第２の共振電極４６の先端には、
第２の溝４８が形成されている。そして、第１，第２の
溝４７，４８で挟まれている部分、すなわち、第１，第
２の共振電極４５，４６を結ぶ方向（第２の方向）に沿
う共振部の長さをａ、上記第１の方向、すなわち共振電
極の共振部で延びている方向、本例では分極方向Ｐに沿
う共振部の長さをｂとし、圧電板を構成しているポアソ
ン比σとしたときに、比ｂ／ａが、上記式（２）を満た
す値を中心として、±１０％の範囲内とされている。

【００４０】また、第１，第２の溝４７，４８よりも外
側に、それぞれ、第１，第２の溝４７，４８と平行に、
第３，第４の溝４９，５０が形成され、それによって動
吸振部５１，５２が形成されている。動吸振部５１，５
２は、共振部から漏洩してきた振動を相殺するために設
けられている。

【００４１】また、上記第３，第４の溝４９，５０が形
成されている圧電セラミック板部分が、上記矩形枠状の
支持部材４１に連ねられている。第１，第２の共振電極
４５，４６は、それぞれ、矩形枠状の支持部材４１の上
面に形成された端子電極５３，５４に電気的に接続され
ている。

【００４２】従って、本実施例のエネルギー閉じ込め型
の圧電共振子４０では、端子電極５３，５４から交流電
圧を印加することにより、共振部がすべりモードで励振
される。そして、この共振エネルギーは、特願平５−２
４１７４８号に開示されているように、共振部が上記特
定の寸法比を有するように構成されているため、該共振
部に効果的に閉じ込められる。

【００４３】しかも、共振部の外側に、上記動吸振部５
１，５２が構成されているため、該動吸振部５１，５２
により、僅かながら漏洩してきた振動がさらに相殺され
ることになる。従って、動吸振部５１，５２までの部分
に、振動エネルギーが確実に閉じ込められる。

【００４４】さらに、第１の実施例と同様に、支持部材
４１と圧電共振素子４２とが一体の部材を用いて、すな
わち１枚の圧電セラミック板を用いて構成されているた
め、図１に示した共振プレート８に比べて圧電共振部品
を構成した場合の密封性を高めることができる。

【００４５】第３の実施例 図５は、第３の実施例に係るエネルギー閉じ込め型圧電
共振子を示す斜視図である。本実施例の圧電共振子６１
は、矩形枠状の支持部材６２と、該矩形枠状の支持部材
６２の開口６２ａ内に配置された圧電共振素子６３とを
有する。そして、圧電共振素子６３及び支持部材６２
が、第１の実施例と同様に、矩形の圧電セラミック板
を、図示の平面形状を有するようにレーザービーム加工
あるいはエッチング等により加工することにより形成さ
れている。

【００４６】第１の実施例と異なるところは、支持部材
６２の開口６２ａ内に配置されている圧電共振素子６３
にある。圧電共振素子６３は、矩形板状の圧電セラミッ
ク板部分６４を有し、該圧電セラミック板部分６４は、
図示の矢印Ｐ方向に分極軸が揃うように分極処理されて
いる。矩形板状の圧電セラミック板部分６４は、請求項
２に記載の発明における矩形板状の振動体に相当し、本
実施例では、該圧電セラミック板部分６４の長辺ｂと短
辺ａとの長さの比ｂ／ａが、上述した式（１）を満たす
ように構成されている。

【００４７】また、圧電セラミック板部分６４の上面に
おいて、両端に沿うように、第１，第２の共振電極６
５，６６が形成されている。第１，第２の共振電極６
５，６６は、引出し導電部により、支持部材６２の上面
に形成された第１，第２の端子電極６７，６８に電気的
に接続されている。本実施例では、第１，第２の端子電
極６７，６８から交流電圧を印加することにより、圧電
共振部が幅拡がりモードで励振される。そして、この場
合、共振部６９の外側には、動吸振部７０，７１が、そ
れぞれ、支持部を介して連結されているため、漏洩して
きた振動エネルギーが動吸振部７０、７１により動吸振
現象により相殺される。従って、動吸振部７０、７１が
設けられている部分までに振動エネルギーが一層効果的
に閉じ込められる。

【００４８】第３の実施例においても、支持部材６２と
圧電共振素子６３が一体の部材を用いて構成されている
ため、第１の実施例と同様に製造工程を簡略化すること
ができ、かつ圧電共振部品を構成した場合の密封性を高
めることができる。

【００４９】第４の実施例 図６は、第４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８１は、第３の実施例に係る圧電共振
子６１とほぼ同様に構成されている。異なる点は、支持
部材６２の開口６２ａ内に配置された圧電共振素子８３
の共振部にある。すなわち、共振部は、厚み方向に一様
に分極処理された矩形板状の圧電セラミック板部分８４
ａを有し、圧電セラミック板部分８４ａの両主面の全面
に共振電極８５（下面側の共振電極は図示されず）を形
成することにより構成されている。共振電極８５は、引
出し導電部により、第１の端子電極８６に電気的に接続
されている。

【００５０】また、下面側の共振電極も同じく引出し導
電部により、下面側に形成された第２の端子電極（図示
されず）に電気的に接続されている。なお、第２の端子
電極は、上面側に形成されたダミーの電極８７と表裏対
向する位置に形成されている。

【００５１】その他の点については、第３の実施例と同
様であるため、同一部分について同一参照番号を付する
ことによりその説明は省略する。本実施例おいても、圧
電共振素子８３が支持部材６２と一体の部材を用いて構
成されているため、製造工程の簡略化及び密封性の向上
を図ることができる。また、動吸振部７０，７１により
該動吸振部７０，７１が設けられている部分までに、上
記幅拡がり振動モードによる振動エネルギーが閉じ込め
られる。従って、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子と
して構成されている。

【００５２】第５の実施例 図７（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施例に係る圧電共振
子を説明するための斜視図及び平面図である。

【００５３】本実施例の圧電共振子９１は、第２の実施
例の圧電共振子４０の変形例に相当する。すなわち、本
実施例の圧電共振子９１においても、矩形枠状の支持部
材４１と、圧電共振素子９２とが一体の部材を用いて構
成されている。異なるところは、圧電共振素子９３で
は、図４に示した動吸振部４９，５０が設けられていな
いことにある。

【００５４】従って、動吸振現象により共振エネルギー
が閉じ込められる構造ではないが、共振部４４は、前述
したように、第１，第２の共振電極４５，４６間を結ぶ
方向の長さをａ、第１，第２の溝４７，４８間に位置し
ている共振部の分極方向Ｐに沿う長さをｂとし、圧電板
を構成している材料のポアソン比をσとしてときに、前
述した式（２）を満たす値を中心として±１０％の範囲
内とされている。従って、すべりモードの振動エネルギ
ーが、共振部４４に閉じ込められる。

【００５５】第５の実施例においても、第２の実施例と
同様に、矩形枠状の支持部材４１と圧電共振素子９２と
が一体の部材を用いて構成されているため、第２の実施
例と同様に製造工程の簡略化及び圧電共振部品として構
成した場合の密封性の向上を図り得る。

【００５６】第６の実施例 図８は、第６の実施例に係る圧電共振素子を説明するた
めの斜視図である。第６の実施例に係る圧電共振素子１
０１は、矩形枠状の支持部材１０２と、支持部材１０２
の中央の開口１０２ａ内に配置された圧電共振素子１０
３とを有する。圧電共振素子１０３は、矩形の板状の圧
電セラミック板部分１０４を有する。圧電セラミック板
部分１０４は、厚み方向に分極軸が揃うように分極処理
されている。

【００５７】また、圧電セラミック板部分１０４の両主
面に共振電極１０５（下面側の共振電極は図示されず）
が図示されている。共振電極１０５は、支持部１０６上
に形成された引出し導電部１０７を介して第１の端子電
極１０８に電気的に接続されている。また、支持部材１
０２上には、ダミーの電極１０９が形成されており、該
ダミーの電極１０９と表裏対向する位置に、すなわち支
持部材１０２の下面側に第２の端子電極が形成されてお
り、該第２の端子電極が下面側の共振電極と引出し導電
部を介して電気的に接続されている。

【００５８】また、上記圧電共振素子１０３では、共振
部すなわち圧電セラミック板部分１０４の寸法が、前述
した式（１）を満たす値を中心として±１０％の範囲内
とされている。従って、第１，第２の端子電極から交流
電圧を印加することにより、圧電セラミック板１０４に
構成された共振部が幅モードで励振されるが、この振動
エネルギーが共振部に閉じ込められる。

【００５９】第６の実施例においても、圧電共振素子１
０３と支持部材１０２とが一体の部材を用いて構成され
ているため、製造工程の簡略化及び圧電共振部品を構成
した場合の密封性の向上を図ることができる。

【００６０】変形例 上述してきた実施例では、矩形の圧電セラミック板を用
意し、レーザービーム加工あるいはエッチング等により
上記支持部材及び圧電共振子を構成する部分を形成し得
るが、請求項１〜５に記載の発明の圧電共振子は、他の
方法によって構成することもできる。例えば、矩形板状
の金属板や半導体プレートを用意し、図９に示すよう
に、矩形枠状の支持部材１１２及び圧電共振素子を構成
する部分１１３を有するように金属板を打ち抜き、ある
いはエッチングし、次に、圧電共振素子を構成する部分
１１３の上面に、圧電薄膜１１４を付与し、さらに圧電
薄膜１１４の上面に図示しない一方の共振電極を形成す
ることによっても構成することができる。この場合、圧
電薄膜１１４の下面側の共振電極は上記金属板よりなる
圧電共振素子を構成する部分１１３により兼用すること
ができる。

【００６１】また、圧電薄膜１１４の上面に形成される
共振電極については、支持部材１１２や動吸振部１１
５，１１６上を通過する部分に絶縁層を形成し、該絶縁
層上に引出し導電部及び端子電極を形成すればよい。

【００６２】図９に示した例は、第１の実施例の変形例
であるが、第２〜第６の実施例においても同様に構成す
ることができる。また、金属板に代えて、半導体材料か
らなるプレートを用いてもよい。さらに、圧電薄膜とし
ては、圧電セラミックスよりなるもののほか、圧電単結
晶からなるものであってもよい。

【００６３】図１０は、本発明の第７の実施例にかかる
圧電共振子を示し、図１０（ａ）及び（ｂ）は、それぞ
れ、該圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の
電極形状を示した模式的平面図である。

【００６４】第７の実施例にかかる圧電共振子１３１
は、２重モードを圧電フィルタを構成するためのもので
あり、長さ振動モードを利用した第１，第２の圧電共振
子ユニット１３２，１３３を有する。圧電共振ユニット
１３２，１３３は、厚み方向に一様に分極処理された細
長い矩形の圧電セラミック板部分の一方主面に共振電極
を構成するための電極１３２ａ，１３３ａを形成し、下
面にアース電極として機能する電極１３２ｂ，１３３ｂ
を形成した構造を有する。

【００６５】第１，第２の圧電共振ユニット１３２，１
３３は、それぞれ、長さ振動モードで励振されるが、そ
の振動のノード点同士が連結材１３４により連結されて
いる。また、下面においては、電極１３２ｂと１３３ｂ
とが、連結部材の下面に形成された接続導電部により相
互に電気的に接続されている。従って、電極１３２ａま
たは１３３ａを入力電極もしくは出力電極とし、下面の
電極１３２ｂ，１３３ｂをアース電極として用いること
により、対称モード及び非対称モードを利用した２重モ
ード圧電フィルタが構成される。

【００６６】本実施例は、上記２個の圧電共振ユニット
１３２，１３３を用いたことに特徴を有し、その他の点
については、第１の実施例の圧電共振子と同様に構成さ
れている。すなわち、第１，第２の圧電共振ユニット１
３２，１３３の外側には、それぞれ、振動伝達部を介し
て屈曲モードで共振される動吸振部１３５，１３６が構
成されており、動吸振部１３５，１３６の外側端が連結
バーを介して矩形枠状の支持部材１３７に連結されてい
る。従って、矩形枠状の支持部材１３７の開口１３７ａ
内に、第１，第２の圧電共振ユニット１３２，１３３等
が配置されている。

【００６７】また、これら開口１３７ａ内に配置された
第１，第２の圧電共振ユニット１３２，１３３等は、支
持部材１３７と一体に構成されている。すなわち、一枚
の圧電セラミック板を機械加工することにより、あるい
はエッチングすることにより図示のように平面形状を有
する一体の部材が得られている。

【００６８】第１〜第７の実施例では、圧電セラミック
板を用いたが、圧電セラミック板に代えて、圧電単結晶
板を用いてもよい。また、請求項１〜５に記載の発明の
圧電共振子を製作するにあたっては、好ましくは、図１
１に示すように、マザーのプレート１２１を用してもよ
い。マザーのプレート１２１をレーザービーム加工もし
くはエッチングにより加工し、それによって、複数の圧
電共振素子部分１２３，１２３と、矩形板状の支持部材
とを一体に形成する。しかる後、圧電共振素子部分１２
３，１２３に適宜の電極を蒸着、メッキもしくはスパッ
タリングにより形成し、さらに上下にマザーのケース基
板１２４，１２５を貼り合わせることにより、マザーの
圧電共振部品積層体を得ることができる。しかる後、該
マザーの積層体を厚み方向に切断し、個々のチップ型圧
電共振部品単位に切断することにより圧電共振部品を効
率よく製造することができる。

【００６９】なお、図１１において、１２５ａは凹部を
示し、圧電共振素子の振動を妨げないための空洞を形成
するために設けられている。なお、上記空洞１２５ａを
有しないケース基板を用いる場合には、図１に示した例
のように、空洞形成用スペーサーをケース基板１２４，
１２５と、プレート１２１との間に介在させればよい。

【００７０】次に、第１の実施例のエネルギー閉じ込め
型圧電共振子の応用例としてのラダー型フィルタを図１
２及び図１３を参照して説明する。ラダー型フィルタ１
４０は、上から順にケース基板１４１、空洞形成用スペ
ーサー１４２、第１の共振プレート１４３、空洞形成用
スペーサー１４４、第２の共振プレート１４５、空洞用
形成スペーサー１４６、第３の共振プレート１４７、空
洞形成用スペーサー１４８、第４の共振プレート１４
９、空洞形成用スペーサー１５０及びケース基板１５１
を順に積層した構造を有する。

【００７１】上記各部材のうち、第２，第４の共振プレ
ート１４５，１４９が、第１の実施例で用いられたエネ
ルギー閉じ込め型圧電共振子３０とほぼ同様の構造の部
材を用いて構成されている。

【００７２】図１２を参照して、ケース基板１４１，１
５１は、図１に示したケース基板１２，１３と同様に絶
縁性セラミックスもしくは合成樹脂板等により構成され
ている。ケース基板１４１の下方に配置される第１の共
振プレート１４３の振動部分の振動を妨げないための空
間を形成するために、上記スペーサー１４２が挿入され
ている。同様に、形成基板１５１の上面側にも、第４の
共振プレート１４９の振動部分の振動を妨げないための
空間を確保するために、空洞形成用スペーサー１５０が
用いられている。

【００７３】空洞形成用スペーサー１４２，１５０は、
図示のように厚みの薄い矩形枠状の部材で構成されてい
るが、例えば合成樹脂その他の適宜の絶縁性材料で構成
することができる。なお、他の空洞形成用スペーサー１
４４，１４６，１４８についても、空洞形成用スペーサ
ー１４２，１５０と同様に構成される。

【００７４】第１の共振プレート１４３は、長さ振動モ
ードで振動する動吸振部内蔵型のエネルギー閉じ込め型
圧電共振部１５２ａを有する。圧電共振部１５２ａは、
細長い矩形板状の形状を有し、分極軸がその長さ方向に
沿うように分極処理されている。圧電共振部１５２ａの
長さ方向中央部には、支持部を介して、屈曲モードで共
振し得るように構成された動吸振部１５２ｄ，１５２ｅ
が構成されている。

【００７５】第１の共振プレート１４３においても、第
２，第４の共振プレート１４５，１４９と同様に、圧電
共振部１５２ａ及び動吸振部１５２ｄ，１５２ｅ等が、
矩形枠状の支持部材１５４と一体に構成されている。

【００７６】なお、上記圧電共振部１５２ａでは、共振
電極１５２ｊ，１５２ｋが上面に形成されており、該共
振電極１５２ｊ，１５２ｋは、接続導電部を介して支持
部材上に形成された電極１５２ｍ，１５２ｎに電気的に
接続されている。

【００７７】他方、第２の共振プレート１４５は、前述
したように、第１の実施例で用いられたエネルギー閉じ
込め型圧電共振子３０と同様に構成されている。すなわ
ち、矩形枠状の支持部材１５７の開口１５７ａ内に、動
吸振部内蔵型圧電共振部１５５を一体に構成した構造を
有する。

【００７８】第３の共振プレート１４７は、第１の共振
プレート１４３に比べて支持部材側への電極の引出し方
が異なる点においてのみ異なり、他の部分は同様に構成
されている。

【００７９】同様に、第４の共振プレート１４９も、第
２の共振プレート１４５と支持部材側への電極の引出し
方が異なる点においてのみ異なる。すなわち、第４の共
振プレート１４９における圧電共振部１６１ａの上面に
形成された共振電極１６１ｂには、支持部材上の電極１
６１ｃが電気的に接続されており、該電極１６１ｃは、
支持部材１５７の一辺の中央部分に形成されているのに
対し、圧電共振部１６１ａの下面の全面に形成された共
振電極（図示されず）は、支持部材の一辺の下面におい
て、中央ではなく一方端に寄せて形成された電極１６１
ｍに電気的に接続されている。

【００８０】上述した各部材を積層し、適宜の端子電極
を形成することにより、図１３に示すラダー型フィルタ
１４０を得ることができる。図１３において、１４０ａ
〜１４０ｆは端子電極を示す。なお、図１３において
は、相対的に厚みの薄いスペーサー１４２，１４４，１
４６，１４８の図示は省略されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をなす契機となった未だ公知ではないチ
ップ型圧電共振部品を説明するための分解斜視図。

【図２】第１の実施例に用いられる素子プレートを示す
斜視図。

【図３】第１の実施例の圧電共振子を示す斜視図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例の圧電共振
子を説明するための斜視図及び平面図。

【図５】第３の実施例の圧電共振子の斜視図。

【図６】第４の実施例の圧電共振子を示す斜視図。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施例の圧電共振
子の圧電共振子の斜視図及び平面図。

【図８】第６の実施例に係る圧電共振子を示す斜視図。

【図９】金属板上に圧電薄膜を付与することにより形成
された圧電共振子を示す斜視図。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第７の実施例の圧電共
振子を説明するための平面図及び圧電セラミック板を透
かして下方の電極形状を示した模式的平面図。

【図１１】本発明の圧電共振子を用いて構成されるチッ
プ型圧電共振部品の製造方法を説明するための分解斜視
図。

【図１２】第１の実施例の圧電共振子を用いて構成され
たラダー型フィルタの分解斜視図。

【図１３】ラダー型フィルタを示す斜視図。

【符号の説明】

２２…支持部材 ２２ａ…開口 ２３…圧電共振部 ２５，２６…支持部 ２６，２７…動吸振部 ２８，２９…連結部 ３０…圧電共振子 ３３…共振電極 ３５…端子電極 ４０…圧電共振子 ４１…支持部材 ４１ａ…開口 ４３…圧電共振素子 ４５，４６…共振電極 ４７，４８…第１の溝 ５１，５２…動吸振部 ６１…圧電共振子 ６２…支持部材 ６２ａ…開口 ６３…圧電共振素子 ６４…共振部 ６５，６６…共振電極 ７０，７１…動吸振部 ８１…圧電共振子 ８３…圧電共振素子 ８４…共振部 ８５…共振電極 ９１…圧電共振子 １０１…圧電共振子 １０２…支持部材 １０２ａ…開口 １０３…圧電共振素子 １０４…共振部 １０５…共振電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−119911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−68718（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−85120（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−108809（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145369（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−25828（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−2116（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−44525（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−42328（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−14436（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/215 H03H 9/54 - 9/60 H03H 3/00 - 3/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有する矩形枠状の支持部材と、 前記矩形枠状の支持部材の開口内に配置されており、か
   つ支持部材に連結された圧電共振素子とを備え、 前記圧電共振素子及び前記支持部材が矩形板状の部材を
   加工することにより一体的に構成されており、かつ、 前記圧電共振素子が、圧電共振部と、圧電共振部に連結
   された支持部と、支持部に連結されており、支持部を介
   して圧電共振部から伝搬してきた振動を受けて屈曲モー
   ドで共振し、動吸振現象により伝搬してきた振動を打ち
   消す動吸振部と、前記動吸振部に連結された連結バーと
   を有し、該連結バーにより前記支持部材に連結されてい
   る、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。
2. 【請求項２】 開口を有する矩形枠状の支持部材と、 前記支持部材の開口内に配置されておりかつ支持部材に
   連結された圧電共振素子とを備え、 前記圧電共振素子及び前記支持部材が矩形板状の部材を
   加工することにより一体的に構成されており、かつ、 前記圧電共振素子が、上面及び下面が一対の短辺と、一
   対の長辺とを有する矩形板状の形状を有し、短辺の長さ
   をａ、長辺の長さをｂ、圧電材料のポアソン比をσとし
   たときに、前記長辺と短辺の長さの比ｂ／ａが、 【数１】 を中心として±１０％の範囲内とされており、前記短辺
   方向を幅方向とする幅拡がりモードを利用した矩形板状
   の圧電振動部と、矩形板状の圧電振動部と、 幅拡がりモードの振動の ノードとなる振動部の両短辺側
   の側面略中央に連結された支持部とを有する幅拡がりモ
   ードを利用したエネルギー閉じ込め型の共振素子であ
   り、前記支持部により前記支持部材に連結されている、
   エネルギー閉じ込め型圧電共振子。
3. 【請求項３】 開口を有する矩形枠状の支持部材と、 前記支持部材の開口内に配置されておりかつ支持部材に
   連結された圧電共振素子とを備え、 前記圧電共振素子及び前記支持部材が矩形板状の部材を
   加工することにより一体的に構成されており、かつ、 前記圧電共振素子が、 分 極処理された圧電体と、 前記圧電体中央部において対向するように、かつ分極方
   向と平行な方向となるように、圧電体の少なくとも一方
   主面上に形成された第１，第２の共振電極とを有し、 第１，第２の共振電極が対向しあっている共振部を挟む
   ように、前記圧電体の対向２面に第１，第２の溝が形成
   されており、第１，第２の共振電極を結ぶ方向である第
   １の方向に沿う共振部の長さをｂ、前記第１の方向と直
   交し、かつ第１，第２の溝の深さ方向である第２の方向
   に沿う共振部の長さをａとし、圧電体を構成している材
   料のポアソン比をσとしたときに、比ｂ／ａが、 【数２】 を中心として±１０％の範囲内とされているすべりモー
   ドを利用した共振素子である、エネルギー閉じ込め型圧
   電共振子。