JP3262007B2 - エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子およびこの共振子を用いた電子部品 - Google Patents
エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子およびこの共振子を用いた電子部品Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/177—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of the energy-trap type
-
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- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
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-
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエネルギー閉じ込め
型厚みすべり共振子、特に小型の共振子の構造に関する
ものである。
型厚みすべり共振子、特に小型の共振子の構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器、特に移動体通信機器の
小型化に伴い、バッテリーや２次電池などの電源も一層
の小型化が要求されている。これに対する発振子への要
求としては、少しでも長時間の使用が可能になるよう、
低消費電力化が叫ばれている。このような要求に対し、
現在使用されているセラミック発振子では、高周波化が
促進され、かつ端子間の容量あるいは負荷容量が比較的
大きいために、消費電力を効果的に低減することは難し
かった。
小型化に伴い、バッテリーや２次電池などの電源も一層
の小型化が要求されている。これに対する発振子への要
求としては、少しでも長時間の使用が可能になるよう、
低消費電力化が叫ばれている。このような要求に対し、
現在使用されているセラミック発振子では、高周波化が
促進され、かつ端子間の容量あるいは負荷容量が比較的
大きいために、消費電力を効果的に低減することは難し
かった。
【０００３】発振子としては、図１に示される構造のエ
ネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子が広く使用されて
いる。この共振子Ａは、矩形薄板状の圧電基板１の一面
に一端側から中央部にかけて帯状の電極２を形成し、他
面に他端側から中央部にかけて帯状の電極３を形成した
ものであり、圧電基板１の中央部で両面の電極２，３を
対向させて厚みすべり振動を励振させるようになってい
る。
ネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子が広く使用されて
いる。この共振子Ａは、矩形薄板状の圧電基板１の一面
に一端側から中央部にかけて帯状の電極２を形成し、他
面に他端側から中央部にかけて帯状の電極３を形成した
ものであり、圧電基板１の中央部で両面の電極２，３を
対向させて厚みすべり振動を励振させるようになってい
る。
【０００４】このような構造の共振子の場合、その端子
間容量Ｃf は次式で与えられる。
間容量Ｃf は次式で与えられる。
【数４】 ここで、ε0 は真空誘電率、εr は圧電基板材料の比誘
電率、ΔＬは電極２，３の対向部の長さ、Ｗは圧電基板
１の短辺方向の幅寸法、Ｔは圧電基板１の厚みである。
電率、ΔＬは電極２，３の対向部の長さ、Ｗは圧電基板
１の短辺方向の幅寸法、Ｔは圧電基板１の厚みである。
【０００５】容量Ｃf を決定する要素の中で、ΔＬまた
はＷを小さくするか、あるいはＴを大きくすれば、容量
Ｃf を小さくすることが可能である。しかしながら、厚
みＴは発振周波数と相関関係にあるので、自由に変える
ことができない。また、スプリアスの発生しにくい発振
子の条件として、一般にΔＬ／Ｔの値をほぼ一定とする
ことがよいとされているので、ΔＬも自由に変えること
ができない。したがって、容量Ｃf を小さくするには幅
寸法Ｗを小さくすることが最も有効となる。
はＷを小さくするか、あるいはＴを大きくすれば、容量
Ｃf を小さくすることが可能である。しかしながら、厚
みＴは発振周波数と相関関係にあるので、自由に変える
ことができない。また、スプリアスの発生しにくい発振
子の条件として、一般にΔＬ／Ｔの値をほぼ一定とする
ことがよいとされているので、ΔＬも自由に変えること
ができない。したがって、容量Ｃf を小さくするには幅
寸法Ｗを小さくすることが最も有効となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の厚みすべり振
動を利用した発振子において、幅寸法Ｗを次のような範
囲に設定したものが知られている。すなわち、特開昭６
３−２０６０１８号公報では、０．８ｍｍ≦Ｗ≦１．４
ｍｍの範囲とすることが開示され、実開平１−１７１１
２１号公報では、０．７５ｍｍ≦Ｗ≦０．９０ｍｍの範
囲とすることが開示されている。
動を利用した発振子において、幅寸法Ｗを次のような範
囲に設定したものが知られている。すなわち、特開昭６
３−２０６０１８号公報では、０．８ｍｍ≦Ｗ≦１．４
ｍｍの範囲とすることが開示され、実開平１−１７１１
２１号公報では、０．７５ｍｍ≦Ｗ≦０．９０ｍｍの範
囲とすることが開示されている。
【０００７】ところが、上記のような幅寸法Ｗとして
も、消費電力は依然として大きく、幅寸法をなお一層短
縮することが要望されている。そこで、本発明者らは、
厚みすべり振動を利用した発振子において、幅寸法と消
費電力との関係について様々な実験を行った。その結
果、図２のような関係があることを発見した。なお、図
２はΔＬ／Ｔの値をほぼ一定とした条件下でのデータで
ある。
も、消費電力は依然として大きく、幅寸法をなお一層短
縮することが要望されている。そこで、本発明者らは、
厚みすべり振動を利用した発振子において、幅寸法と消
費電力との関係について様々な実験を行った。その結
果、図２のような関係があることを発見した。なお、図
２はΔＬ／Ｔの値をほぼ一定とした条件下でのデータで
ある。
【０００８】図２から明らかなように、幅寸法が約０．
７ｍｍ以下になると、０．７ｍｍより大きな領域に比べ
て、消費電力の低下傾向が大きくなる。ただし、幅寸法
を０．７ｍｍ以下とすると、幅寸法の値によっては帯域
内にスプリアスが生じる場合がある。スプリアスが帯域
内に発生すると、発振周波数がすべり振動の３次あるい
は５次の高調波などに移ってしまうという異常発振が起
こる。特に、高周波化が進んだ発振子ほどスプリアスに
悩まされやすく、実用化を困難にしている。
７ｍｍ以下になると、０．７ｍｍより大きな領域に比べ
て、消費電力の低下傾向が大きくなる。ただし、幅寸法
を０．７ｍｍ以下とすると、幅寸法の値によっては帯域
内にスプリアスが生じる場合がある。スプリアスが帯域
内に発生すると、発振周波数がすべり振動の３次あるい
は５次の高調波などに移ってしまうという異常発振が起
こる。特に、高周波化が進んだ発振子ほどスプリアスに
悩まされやすく、実用化を困難にしている。
【０００９】そこで、本発明の目的は、スプリアスの発
生を抑制しながら、消費電力を低減できるエネルギー閉
じ込め型厚みすべり共振子を提供することにある。
生を抑制しながら、消費電力を低減できるエネルギー閉
じ込め型厚みすべり共振子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】まず、本発明の原理を説
明する。帯域内にリップルが生じる時は、音速が一定で
あることから、厚みすべり振動の周波数定数と幅寸法Ｗ
に起因する振動の周波数定数がほぼ一致するときである
と考えられる。このとき、幅寸法Ｗに起因する振動は奇
数次の高調波を含むことを考慮する必要がある。リップ
ルが問題となるのは、幅寸法Ｗに起因する（２ｎ＋１）
ｆａ’（但し、ｆａ’はスプリアスの反共振周波数、ｎ
は厚みすべり振動に重畳するスプリアス振動の次数に対
応する数であり、例えばｎ＝０はスプリアス（幅スプリ
アス）振動が１次、ｎ＝１は３次、ｎ＝２は５次の場合
を表す）が発振周波数ｆosc とほぼ一致する場合である
から、リップルの影響を無くすには次の（４）式と
（５）式とが同時に成り立つことが条件となる。一方、
発振周波数ｆosc は、すべり振動の反共振周波数ｆａと
の関係で、ｆａよりｆａ×α分だけ低い周波数で表され
るとし、かつ、発振周波数ｆosc は共振周波数ｆｒと反
共振周波数ｆａの間に存在するから、これらの条件は
（６）式と（７）式で表すことができる。
明する。帯域内にリップルが生じる時は、音速が一定で
あることから、厚みすべり振動の周波数定数と幅寸法Ｗ
に起因する振動の周波数定数がほぼ一致するときである
と考えられる。このとき、幅寸法Ｗに起因する振動は奇
数次の高調波を含むことを考慮する必要がある。リップ
ルが問題となるのは、幅寸法Ｗに起因する（２ｎ＋１）
ｆａ’（但し、ｆａ’はスプリアスの反共振周波数、ｎ
は厚みすべり振動に重畳するスプリアス振動の次数に対
応する数であり、例えばｎ＝０はスプリアス（幅スプリ
アス）振動が１次、ｎ＝１は３次、ｎ＝２は５次の場合
を表す）が発振周波数ｆosc とほぼ一致する場合である
から、リップルの影響を無くすには次の（４）式と
（５）式とが同時に成り立つことが条件となる。一方、
発振周波数ｆosc は、すべり振動の反共振周波数ｆａと
の関係で、ｆａよりｆａ×α分だけ低い周波数で表され
るとし、かつ、発振周波数ｆosc は共振周波数ｆｒと反
共振周波数ｆａの間に存在するから、これらの条件は
（６）式と（７）式で表すことができる。
【００１１】 Ｗ・ｆａ’≒ｋ・ｆａ・Ｔ ・・・（４） （２ｎ＋１）ｆａ’≠ｆosc ・・・（５） ｆosc ＝ｆａ（１−α） ・・・（６） ０＜α＜（ｆａ−ｆｒ）／ｆａ ・・・（７） なお、Ｔは圧電基板の厚みである。ｋは波の性質によっ
て決まる定数であり、縦波では１／２、横波では１であ
り、ここでは縦波を対象としているのでｋ＝１／２であ
る。
て決まる定数であり、縦波では１／２、横波では１であ
り、ここでは縦波を対象としているのでｋ＝１／２であ
る。
【００１２】上記の（４）〜（６）式を書き直すと、
（８）式のようになる。
（８）式のようになる。
【数５】
【００１３】（８）式を不等式で表すと（９）式のよう
になる。
になる。
【数６】
【００１４】（９）式において、ｎは０を含む正の整数
であるが、ｎ＝０の場合には左辺が負の値となるので、
ｎ＝０のときのみ次式で表すことができる。
であるが、ｎ＝０の場合には左辺が負の値となるので、
ｎ＝０のときのみ次式で表すことができる。
【数７】
【００１５】本発明者らは、エネルギー閉じ込め型厚み
すべり共振子について、その圧電基板の短辺の幅寸法Ｗ
を種々変更した場合に、スプリアスの発生状況について
実験調査を重ねた。その結果、（９）式と（７）式、ま
たは（１０）式と（７）式を同時に満足する場合に、帯
域内で発振に実質的に影響を及ぼすスプリアスが生じな
いことが確かめられた。
すべり共振子について、その圧電基板の短辺の幅寸法Ｗ
を種々変更した場合に、スプリアスの発生状況について
実験調査を重ねた。その結果、（９）式と（７）式、ま
たは（１０）式と（７）式を同時に満足する場合に、帯
域内で発振に実質的に影響を及ぼすスプリアスが生じな
いことが確かめられた。
【００１６】更に実用的には、発振周波数ｆosc と反共
振周波数ｆａの位置関係は、温度特性や負荷容量の変動
あるいは外装構造などを加味すると、０＜α＜０．１の
範囲とするのがよい。上記式で表される領域以外では、
帯域内に発振に影響するようなリップルを実質的に無く
すことができる。
振周波数ｆａの位置関係は、温度特性や負荷容量の変動
あるいは外装構造などを加味すると、０＜α＜０．１の
範囲とするのがよい。上記式で表される領域以外では、
帯域内に発振に影響するようなリップルを実質的に無く
すことができる。
【００１７】図３は、（１）式および（２）式の関係を
図示したものである。なお、αの値は０＜α＜０．１の
範囲とした。図３の斜線範囲がスプリアスのために使用
できない領域であり、各領域はそれぞれｎ＝０，１，
２，３，４，５の場合に対応している。
図示したものである。なお、αの値は０＜α＜０．１の
範囲とした。図３の斜線範囲がスプリアスのために使用
できない領域であり、各領域はそれぞれｎ＝０，１，
２，３，４，５の場合に対応している。
【００１８】例えば、８ＭＨｚの発振子の場合、圧電基
板の厚みＴは約１５０μｍであるので、図３よりＷ＝
０．０８ｍｍ、０．２３ｍｍ、０．３９ｍｍ、０．５４
ｍｍ、０．７０ｍｍおよび０．８６ｍｍ付近の幅寸法は
避けなければならない。使用可能領域の中央値を求める
と、 Ｗ＝ｎＴ／（１−α） となり、具体的にはＷ＝０．１５ｍｍ、０．３１ｍｍ、
０．４７ｍｍ、０．６２ｍｍ、０．７８ｍｍが中央値と
なる。今回の実験では、これらのＷ値付近で望ましい特
性が得られた。実際の設計では、発振周波数ｆosc ≧３
ＭＨｚで、特に本発明の効果が有効に現れている。
板の厚みＴは約１５０μｍであるので、図３よりＷ＝
０．０８ｍｍ、０．２３ｍｍ、０．３９ｍｍ、０．５４
ｍｍ、０．７０ｍｍおよび０．８６ｍｍ付近の幅寸法は
避けなければならない。使用可能領域の中央値を求める
と、 Ｗ＝ｎＴ／（１−α） となり、具体的にはＷ＝０．１５ｍｍ、０．３１ｍｍ、
０．４７ｍｍ、０．６２ｍｍ、０．７８ｍｍが中央値と
なる。今回の実験では、これらのＷ値付近で望ましい特
性が得られた。実際の設計では、発振周波数ｆosc ≧３
ＭＨｚで、特に本発明の効果が有効に現れている。
【００１９】図２から明らかなように、低消費電力化の
ためにはＷ寸法を０．７ｍｍ以下にする必要があるが、
その反面、Ｗ寸法が小さ過ぎると圧電基板の機械加工お
よび外装、実装作業が難しくなる。現在では、加工上な
どの強度的な問題により約０．３ｍｍがＷ寸法の限界で
ある。そこで、本発明者らが種々実験した結果、次の寸
法設定の場合に、加工および実装が容易で、リップルの
ないインピーダンスカーブを有する共振子を得ることが
出来た。 ΔＬ＝１．１ｍｍ Ｗ＝０．４７ｍｍ
ためにはＷ寸法を０．７ｍｍ以下にする必要があるが、
その反面、Ｗ寸法が小さ過ぎると圧電基板の機械加工お
よび外装、実装作業が難しくなる。現在では、加工上な
どの強度的な問題により約０．３ｍｍがＷ寸法の限界で
ある。そこで、本発明者らが種々実験した結果、次の寸
法設定の場合に、加工および実装が容易で、リップルの
ないインピーダンスカーブを有する共振子を得ることが
出来た。 ΔＬ＝１．１ｍｍ Ｗ＝０．４７ｍｍ
【００２０】
【発明の実施の形態】図４は本発明の共振子素子Ａを表
面実装型発振子に適用した一例を示す。この発振子は、
取付基板１０と、共振子素子Ａと、キャップ１５とで構
成されている。取付基板１０はアルミナセラミックスや
ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性の薄板よりなり、取付
基板１０の表裏面には２個の取付電極１１，１２が鉢巻
き状に形成されている。取付電極１１，１２の端部は、
取付基板１０の両側縁部に形成された凹状のスルーホー
ル部１０ａまで引き出され、スルーホール部１０ａの内
面に形成された電極を介して裏側の取付電極（図示せ
ず）と導通している。
面実装型発振子に適用した一例を示す。この発振子は、
取付基板１０と、共振子素子Ａと、キャップ１５とで構
成されている。取付基板１０はアルミナセラミックスや
ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性の薄板よりなり、取付
基板１０の表裏面には２個の取付電極１１，１２が鉢巻
き状に形成されている。取付電極１１，１２の端部は、
取付基板１０の両側縁部に形成された凹状のスルーホー
ル部１０ａまで引き出され、スルーホール部１０ａの内
面に形成された電極を介して裏側の取付電極（図示せ
ず）と導通している。
【００２１】取付電極１１，１２の上には、導電性接着
剤や半田のような導電性と接着性の機能を併せ持つ材料
１３，１４によって共振子素子Ａが接着固定され、材料
１３，１４の厚みによって取付基板１０との間に一定の
振動空間が確保されている。共振子素子Ａを取付基板１
０の取付電極１１，１２と確実に接続するには、図５の
ように共振子素子Ａの電極２，３の一端部２ａ，３ａ
を、圧電基板１の両端面を介して反対側主面まで延ばす
のがよい。この場合には、導電性接着剤１３，１４を印
刷等の手段で取付基板１０上に一定厚みに塗布し、この
上に共振子素子Ａを接着すれば、素子Ａの電極２，３と
取付電極１１，１２とを簡単かつ確実に導通させること
ができる。
剤や半田のような導電性と接着性の機能を併せ持つ材料
１３，１４によって共振子素子Ａが接着固定され、材料
１３，１４の厚みによって取付基板１０との間に一定の
振動空間が確保されている。共振子素子Ａを取付基板１
０の取付電極１１，１２と確実に接続するには、図５の
ように共振子素子Ａの電極２，３の一端部２ａ，３ａ
を、圧電基板１の両端面を介して反対側主面まで延ばす
のがよい。この場合には、導電性接着剤１３，１４を印
刷等の手段で取付基板１０上に一定厚みに塗布し、この
上に共振子素子Ａを接着すれば、素子Ａの電極２，３と
取付電極１１，１２とを簡単かつ確実に導通させること
ができる。
【００２２】キャップ１５は、共振子素子Ａを覆うよう
に取付基板１０上に接着剤１６によって接着されてい
る。キャップ１５は金属板を縦断面Ｕ字形に深絞り形成
したものであるが、圧印加工やダイキャスト加工を用い
てもよい。接着剤１６としては、耐熱性や耐薬品性から
エポキシ系，エポキシ−アクリレート系，シリコーン系
の接着剤が考えられるが、金属製キャップ１５との接着
性とコスト面からエポキシ系接着剤が望ましい。接着剤
１６をキャップ１５の開口部底面に転写により塗布した
後、取付基板１０の上に接着し、硬化させれば、キャッ
プ１５内部を簡単に封止できる。
に取付基板１０上に接着剤１６によって接着されてい
る。キャップ１５は金属板を縦断面Ｕ字形に深絞り形成
したものであるが、圧印加工やダイキャスト加工を用い
てもよい。接着剤１６としては、耐熱性や耐薬品性から
エポキシ系，エポキシ−アクリレート系，シリコーン系
の接着剤が考えられるが、金属製キャップ１５との接着
性とコスト面からエポキシ系接着剤が望ましい。接着剤
１６をキャップ１５の開口部底面に転写により塗布した
後、取付基板１０の上に接着し、硬化させれば、キャッ
プ１５内部を簡単に封止できる。
【００２３】本発明による共振子素子Ａはその幅寸法が
非常に小さいので、表面実装型発振子を構成した場合の
幅寸法もそれだけ小さくできる。しかも、消費電力が小
さいので、移動体通信機器の小型化、低消費電力化に寄
与できる。
非常に小さいので、表面実装型発振子を構成した場合の
幅寸法もそれだけ小さくできる。しかも、消費電力が小
さいので、移動体通信機器の小型化、低消費電力化に寄
与できる。
【００２４】図６は本発明の共振子素子Ａを表面実装型
でかつ負荷容量内蔵型の発振子に適用した一例を示す。
この発振子は、コルピッツ型発振回路に用いられる発振
子であり、１個の共振子素子Ａと２個のコンデンサとを
備えたものである。
でかつ負荷容量内蔵型の発振子に適用した一例を示す。
この発振子は、コルピッツ型発振回路に用いられる発振
子であり、１個の共振子素子Ａと２個のコンデンサとを
備えたものである。
【００２５】取付基板２０はアルミナセラミックスより
なり、取付基板２０の中央部と両端部の表裏面には３個
の取付電極２１〜２３が形成されている。上記電極２１
〜２３の端部は、取付基板２０の両側縁部に形成された
凹状のスルーホール部２０ａ〜２０ｃまで引き出され、
スルーホール部２０ａ〜２０ｃの内面に形成された電極
を介して表裏の取付電極２１〜２３が互いに導通してい
る。上記取付基板２０の上面でかつ上記電極２１〜２３
の上側には、キャップ接着部に相当する枠形の絶縁体層
２４が一定厚みに形成されている。
なり、取付基板２０の中央部と両端部の表裏面には３個
の取付電極２１〜２３が形成されている。上記電極２１
〜２３の端部は、取付基板２０の両側縁部に形成された
凹状のスルーホール部２０ａ〜２０ｃまで引き出され、
スルーホール部２０ａ〜２０ｃの内面に形成された電極
を介して表裏の取付電極２１〜２３が互いに導通してい
る。上記取付基板２０の上面でかつ上記電極２１〜２３
の上側には、キャップ接着部に相当する枠形の絶縁体層
２４が一定厚みに形成されている。
【００２６】上記取付基板２０上には、導電性接着剤の
ような導電性と接着性の機能を併せ持つ材料２５〜２７
によって、共振子素子Ａとコンデンサ素子３０とを積層
一体化したものが接着固定されている。コンデンサ素子
３０は、図７に示すように、共振子素子Ａと同長，同幅
の誘電体基板（例えばセラミックス基板）３１を備えて
おり、その表面に両端から中央に向かって延びる２個の
個別電極３２，３３を形成し、裏面中央部には上記個別
電極３２，３３と対向する１個の対向電極３４を形成し
たものであり、個別電極３２，３３と対向電極３４との
対向部で２個の容量部が形成される。コンデンサ素子３
０の両端部には、個別電極３２，３３の一部３２ａ，３
３ａが誘電体基板３１の端面をへて他主面側へ回りこむ
ように延設されている。
ような導電性と接着性の機能を併せ持つ材料２５〜２７
によって、共振子素子Ａとコンデンサ素子３０とを積層
一体化したものが接着固定されている。コンデンサ素子
３０は、図７に示すように、共振子素子Ａと同長，同幅
の誘電体基板（例えばセラミックス基板）３１を備えて
おり、その表面に両端から中央に向かって延びる２個の
個別電極３２，３３を形成し、裏面中央部には上記個別
電極３２，３３と対向する１個の対向電極３４を形成し
たものであり、個別電極３２，３３と対向電極３４との
対向部で２個の容量部が形成される。コンデンサ素子３
０の両端部には、個別電極３２，３３の一部３２ａ，３
３ａが誘電体基板３１の端面をへて他主面側へ回りこむ
ように延設されている。
【００２７】共振子素子Ａの裏面とコンデンサ素子３０
の表面は、その両端部で導電性接着剤のような導電性と
接着性の機能を併せ持つ材料４０，４１によって、接着
固定されている。つまり、共振子素子Ａの下側の電極
２，３がコンデンサ素子３０の上側の電極３２，３３と
電気的に接続されるとともに、共振子素子Ａの振動部と
コンデンサ素子３０との間には、材料４０，４１の厚み
によって所定の振動空間が形成される。なお、共振子素
子Ａの表面の両端部上には、樹脂などからなる周波数調
整用のダンピング材４２，４３が塗布されている。
の表面は、その両端部で導電性接着剤のような導電性と
接着性の機能を併せ持つ材料４０，４１によって、接着
固定されている。つまり、共振子素子Ａの下側の電極
２，３がコンデンサ素子３０の上側の電極３２，３３と
電気的に接続されるとともに、共振子素子Ａの振動部と
コンデンサ素子３０との間には、材料４０，４１の厚み
によって所定の振動空間が形成される。なお、共振子素
子Ａの表面の両端部上には、樹脂などからなる周波数調
整用のダンピング材４２，４３が塗布されている。
【００２８】上記のように積層一体化された共振子素子
Ａとコンデンサ素子３０は、導電性材料２５〜２７で取
付基板２０上に接着され、コンデンサ素子３０の個別電
極３２，３３が取付電極２１，２２に、対向電極３４が
取付電極２３に夫々接続される。この時、コンデンサ素
子３０の両端部裏面には個別電極３２，３３と導通する
裏面電極３２ａ，３３ａが形成されているので、膜状に
塗布された導電性材料２５，２６によって個別電極３
２，３３と取付電極２１，２２とを確実に接続すること
ができる。
Ａとコンデンサ素子３０は、導電性材料２５〜２７で取
付基板２０上に接着され、コンデンサ素子３０の個別電
極３２，３３が取付電極２１，２２に、対向電極３４が
取付電極２３に夫々接続される。この時、コンデンサ素
子３０の両端部裏面には個別電極３２，３３と導通する
裏面電極３２ａ，３３ａが形成されているので、膜状に
塗布された導電性材料２５，２６によって個別電極３
２，３３と取付電極２１，２２とを確実に接続すること
ができる。
【００２９】なお、共振子素子Ａとコンデンサ素子３０
の一体構造品を製造する際、例えば共振子素子Ａのマザ
ー基板とコンデンサ素子３０のマザー基板とを材料４
０，４１によって接着した後、１素子幅にカットすれ
ば、簡単に製造できる。
の一体構造品を製造する際、例えば共振子素子Ａのマザ
ー基板とコンデンサ素子３０のマザー基板とを材料４
０，４１によって接着した後、１素子幅にカットすれ
ば、簡単に製造できる。
【００３０】キャップ５０は、共振子素子Ａおよびコン
デンサ素子３０を覆うように取付基板２０上に接着剤５
１によって接着される。キャップ５０の材料としては、
図４の実施例と同様の材料を用いた。接着剤５１も、図
４の実施例と同様の材料を用い、キャップ５０の開口部
底面に転写により塗布した後、絶縁体層２４の上に接着
し、硬化させればよい。
デンサ素子３０を覆うように取付基板２０上に接着剤５
１によって接着される。キャップ５０の材料としては、
図４の実施例と同様の材料を用いた。接着剤５１も、図
４の実施例と同様の材料を用い、キャップ５０の開口部
底面に転写により塗布した後、絶縁体層２４の上に接着
し、硬化させればよい。
【００３１】上記実施例では、コンデンサ素子３０を用
いて容量を形成したが、これに代えて、取付基板２０上
に容量電極を形成するとともに、その上に誘電体層を形
成し、さらにその上に容量電極を形成することにより、
取付基板２０上に容量を直接形成することも可能であ
る。
いて容量を形成したが、これに代えて、取付基板２０上
に容量電極を形成するとともに、その上に誘電体層を形
成し、さらにその上に容量電極を形成することにより、
取付基板２０上に容量を直接形成することも可能であ
る。
【００３２】図８は本発明の共振子素子Ａをリード端子
型の負荷容量内蔵型発振子に適用した例を示す。図にお
いて、６０はコンデンサ素子、７０〜７２はリード端子
であり、この例では丸棒状のリード端子を用いたが、平
板状リード端子を用いてもよい。
型の負荷容量内蔵型発振子に適用した例を示す。図にお
いて、６０はコンデンサ素子、７０〜７２はリード端子
であり、この例では丸棒状のリード端子を用いたが、平
板状リード端子を用いてもよい。
【００３３】コンデンサ素子６０は、セラミックスなど
の誘電体基板６１の一主面の両端部に２個の個別電極６
２，６３を形成し、他主面の中央部に個別電極６２，６
３と対向する対向電極６４を形成したものである。な
お、このコンデンサ素子６０には、図７のような個別電
極と導通する裏面電極は形成されてなくてもよい。コン
デンサ素子６０の幅寸法は共振子素子Ａと同一である
が、長さは共振子素子Ａより長く、共振子素子Ａはコン
デンサ素子６０の個別電極６２，６３側の主面の中央部
に導電性接着剤（図示せず）により接着されている。そ
のため、共振子素子Ａの電極２が個別電極６２に、電極
３が個別電極６３に夫々電気的に接続される。なお、共
振子素子Ａの中央部とコンデンサ素子６０との間には所
定の振動空間が確保されている。
の誘電体基板６１の一主面の両端部に２個の個別電極６
２，６３を形成し、他主面の中央部に個別電極６２，６
３と対向する対向電極６４を形成したものである。な
お、このコンデンサ素子６０には、図７のような個別電
極と導通する裏面電極は形成されてなくてもよい。コン
デンサ素子６０の幅寸法は共振子素子Ａと同一である
が、長さは共振子素子Ａより長く、共振子素子Ａはコン
デンサ素子６０の個別電極６２，６３側の主面の中央部
に導電性接着剤（図示せず）により接着されている。そ
のため、共振子素子Ａの電極２が個別電極６２に、電極
３が個別電極６３に夫々電気的に接続される。なお、共
振子素子Ａの中央部とコンデンサ素子６０との間には所
定の振動空間が確保されている。
【００３４】３本のリード端子７０〜７２の先端部はや
や偏平に押し潰されており、両側の２本のリード端子７
０，７１の先端部が共振子素子Ａの両端部とコンデンサ
素子６０とで構成される凹段部に配置され、半田付けさ
れる。この時、一方の半田はリード端子７０と共振子素
子Ａの電極２とコンデンサ素子６０の個別電極６２とに
覆い被さるので、３者を確実に接続できる。また、他方
の半田もリード端子７１と共振子素子Ａの電極３とコン
デンサ素子６０の個別電極６３とに覆い被さるので、３
者を確実に接続できる。また、コンデンサ素子６０の対
向電極６４には中間のリード端子７２が半田付けにて接
続される。
や偏平に押し潰されており、両側の２本のリード端子７
０，７１の先端部が共振子素子Ａの両端部とコンデンサ
素子６０とで構成される凹段部に配置され、半田付けさ
れる。この時、一方の半田はリード端子７０と共振子素
子Ａの電極２とコンデンサ素子６０の個別電極６２とに
覆い被さるので、３者を確実に接続できる。また、他方
の半田もリード端子７１と共振子素子Ａの電極３とコン
デンサ素子６０の個別電極６３とに覆い被さるので、３
者を確実に接続できる。また、コンデンサ素子６０の対
向電極６４には中間のリード端子７２が半田付けにて接
続される。
【００３５】なお、上記のように半田がリード端子７
０，７１と共振子素子Ａの電極２，３とコンデンサ素子
６０の個別電極６２，６３との接続機能を果たす場合に
は、共振子素子Ａをコンデンサ素子６０と接着するため
の接着剤として、導電性接着剤に代えて絶縁性接着剤を
用いてもよい。上記共振子素子Ａ、コンデンサ素子６０
およびリード端子７０〜７２の先端部外周は、ディッピ
ング樹脂あるいは樹脂ケースなどにより外装される。
０，７１と共振子素子Ａの電極２，３とコンデンサ素子
６０の個別電極６２，６３との接続機能を果たす場合に
は、共振子素子Ａをコンデンサ素子６０と接着するため
の接着剤として、導電性接着剤に代えて絶縁性接着剤を
用いてもよい。上記共振子素子Ａ、コンデンサ素子６０
およびリード端子７０〜７２の先端部外周は、ディッピ
ング樹脂あるいは樹脂ケースなどにより外装される。
【００３６】上記実施例では、コンデンサ素子６０が回
路素子としての機能のほか、共振子素子Ａの補強板とし
ての機能も有するので、共振子素子Ａの幅寸法が非常に
小さい場合でも、共振子素子Ａの割れ等の不具合を解消
できる。
路素子としての機能のほか、共振子素子Ａの補強板とし
ての機能も有するので、共振子素子Ａの幅寸法が非常に
小さい場合でも、共振子素子Ａの割れ等の不具合を解消
できる。
【００３７】なお、図８の実施例では、共振子素子Ａと
コンデンサ素子６０とを組み合わせた複合型の発振子を
示したが、これに限るものではなく、コンデンサ素子６
０に代えて単なる補強板を用いてもよい。この場合に
は、負荷容量を有しない２端子型発振子として用いられ
るので、中間のリード端子７２を省略すればよい。
コンデンサ素子６０とを組み合わせた複合型の発振子を
示したが、これに限るものではなく、コンデンサ素子６
０に代えて単なる補強板を用いてもよい。この場合に
は、負荷容量を有しない２端子型発振子として用いられ
るので、中間のリード端子７２を省略すればよい。
【００３８】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。本発明にかかる共振子の圧電基板としては、ＰＺ
ＴやＰｂＴｉＯ3 などのセラミックス基板に限らず、Ｌ
ＴやＬＮ等の単結晶基板を用いてもよい。
ない。本発明にかかる共振子の圧電基板としては、ＰＺ
ＴやＰｂＴｉＯ3 などのセラミックス基板に限らず、Ｌ
ＴやＬＮ等の単結晶基板を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、共振子の幅寸法を厚みと定数αとの関係で決定
される所定の範囲に選択することにより、スプリアスが
なく、かつ低消費電力の共振子を得ることができる。ま
た、共振子をどの周波数でもほぼ同じ幅とすることがで
きるので、周波数毎に負荷容量値を設定する必要がな
く、同一容量素子とすることができ、製造が容易になる
という効果がある。
よれば、共振子の幅寸法を厚みと定数αとの関係で決定
される所定の範囲に選択することにより、スプリアスが
なく、かつ低消費電力の共振子を得ることができる。ま
た、共振子をどの周波数でもほぼ同じ幅とすることがで
きるので、周波数毎に負荷容量値を設定する必要がな
く、同一容量素子とすることができ、製造が容易になる
という効果がある。
【図１】厚みすべり共振子の一例の斜視図である。
【図２】幅寸法と消費電力との関係を示す図である。
【図３】共振子の厚みと幅の実使用範囲を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の共振子素子を表面実装型発振子に適用
した一例を示す分解斜視図である。
した一例を示す分解斜視図である。
【図５】共振子素子の表裏面図である。
【図６】本発明の共振子素子を表面実装型で負荷容量内
蔵型の発振子に適用した一例を示す分解斜視図である。
蔵型の発振子に適用した一例を示す分解斜視図である。
【図７】コンデンサ素子の表裏面図である。
【図８】本発明の共振子素子をリード端子型の負荷容量
内蔵型発振子に適用した一例を示す斜視図である。
内蔵型発振子に適用した一例を示す斜視図である。
Ａ 共振子素子 １ 圧電基板 ２，３ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−226647（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−104886（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−204491（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−13834（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283968（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−171121（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−10886（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/215 H03H 9/54 - 9/60
Claims (5)
- 【請求項１】矩形板状の圧電基板の一面に一端側から中
央部にかけて第１の電極が形成され、他面に他端側から
中央部にかけて第２の電極が形成され、圧電基板の中央
部で第１と第２の電極が対向する厚みすべり振動を利用
した圧電共振子において、 上記圧電基板の短辺の幅寸法Ｗを０．７ｍｍ以下とする
とともに、下記の（１）式と（３）式、または（２）式
と（３）式を満足するように設定したことを特徴とする
エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子。 【数１】 【数２】 【数３】 ただし、Ｔ：圧電基板の厚み、ｋ＝１／２、ｆosc ＝ｆ
ａ（１−α）、ｆosc：発振周波数、ｆａ：反共振周波
数、ｆｒ：共振周波数、ｎ：正の整数。 - 【請求項２】上記αの値を、０＜α＜０．１の範囲内と
したことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー閉じ
込め型厚みすべり共振子。 - 【請求項３】絶縁性の取付基板と、請求項１または２に
記載の共振子と、キャップとを備え、 上記取付基板の少なくとも上面に２個の取付電極が形成
され、これら取付電極に上記第１と第２の電極がそれぞ
れ接続されるように取付基板上に上記共振子が配置さ
れ、 上記取付基板の上に上記共振子を覆うようにキャップが
接着され、 上記取付電極はキャップより外部に引き出されているこ
とを特徴とする電子部品。 - 【請求項４】絶縁性の取付基板と、請求項１または２に
記載の共振子と、コンデンサ素子と、キャップとを備
え、 上記取付基板の少なくとも上面に第１〜第３の取付電極
が形成され、 上記コンデンサ素子は、誘電体基板の一主面の両端部に
２個の個別電極が形成され、他主面の中央部に個別電極
と対向する対向電極が形成されたものであり、 このコンデンサ素子の対向電極が上記取付基板の第２取
付電極と接続され、個別電極が上記取付基板の第１，第
３の取付電極および上記共振子の第１，第２の電極とそ
れぞれ接続されるように取付基板上にコンデンサ素子が
配置され、 上記取付基板の上に上記共振子およびコンデンサ素子を
覆うようにキャップが接着され、 上記第１〜第３の取付電極はキャップより外部に引き出
されていることを特徴とする電子部品。 - 【請求項５】請求項１または２に記載の共振子と、コン
デンサ素子と、第１〜第３のリード端子とを備え、 上記コンデンサ素子は、上記共振子より長尺な誘電体基
板の一主面の両端部に２個の個別電極が形成され、他主
面の中央部に個別電極と対向する対向電極が形成された
ものであり、 上記共振子はコンデンサ素子の個別電極側の主面の中間
部に接着固定され、 第１，第２のリード端子は上記共振子の両端とコンデン
サ素子の側面とで形成される凹段部に配置され、かつ上
記共振子の第１，第２の電極およびコンデンサ素子の個
別電極とそれぞれ接続され、 コンデンサ素子の対向電極に第３のリード端子が接続さ
れていることを特徴とする電子部品。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01449697A JP3262007B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子およびこの共振子を用いた電子部品 |
| US08/986,763 US5942836A (en) | 1997-01-10 | 1997-12-08 | Energy-trapping thickness-shear resonator and electronic components using the same |
| DE19758033A DE19758033C2 (de) | 1997-01-10 | 1997-12-29 | Piezoelektrischer Dickenscherungsresonator |
| CN97126242A CN1096717C (zh) | 1997-01-10 | 1997-12-31 | 抑制能量、厚薄切变的谐振器和采用该谐振器的电子元件 |
| MYPI98000019A MY116699A (en) | 1997-01-10 | 1998-01-03 | Energy-trapping thickness-shear resonator and electronic component using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01449697A JP3262007B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子およびこの共振子を用いた電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200364A JPH10200364A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3262007B2 true JP3262007B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=11862679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01449697A Expired - Lifetime JP3262007B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | エネルギー閉じ込め型厚みすべり共振子およびこの共振子を用いた電子部品 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942836A (ja) |
| JP (1) | JP3262007B2 (ja) |
| CN (1) | CN1096717C (ja) |
| DE (1) | DE19758033C2 (ja) |
| MY (1) | MY116699A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11234077A (ja) * | 1998-02-16 | 1999-08-27 | Murata Mfg Co Ltd | 表面実装型圧電部品 |
| KR20000047400A (ko) | 1998-12-19 | 2000-07-25 | 이형도 | 고주파형 공진자 및 그 제조방법 |
| JP3334669B2 (ja) * | 1999-03-29 | 2002-10-15 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振部品 |
| KR20010021135A (ko) * | 1999-08-05 | 2001-03-15 | 사토 히로시 | 압전공진자 및 압전공진부 |
| JP3438660B2 (ja) * | 1999-08-17 | 2003-08-18 | 株式会社村田製作所 | リード付電子部品 |
| JP3675260B2 (ja) * | 1999-11-12 | 2005-07-27 | 株式会社村田製作所 | リード付き電子部品 |
| SE0300375D0 (sv) * | 2003-02-12 | 2003-02-12 | Attana Ab | Piezoelectric resonator |
| US7068125B2 (en) * | 2004-03-04 | 2006-06-27 | Robert Bosch Gmbh | Temperature controlled MEMS resonator and method for controlling resonator frequency |
| WO2007091376A1 (ja) | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電振動子 |
| JP5253437B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2013-07-31 | 日本電波工業株式会社 | 表面実装用の水晶振動子 |
| CN103824827B (zh) * | 2012-11-16 | 2017-02-08 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 封装模块、封装终端及其制造方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4266157A (en) * | 1979-05-18 | 1981-05-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Piezoelectric resonator assembly with thin molybdenum mounting clips |
| US4384229A (en) * | 1980-02-14 | 1983-05-17 | Nippon Electric Co., Ltd. | Temperature compensated piezoelectric ceramic resonator unit |
| JPS639141Y2 (ja) * | 1980-10-22 | 1988-03-18 | ||
| US4454444A (en) * | 1982-02-22 | 1984-06-12 | Fujitsu Limited | LiTaO3 Piezoelectric resonator |
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