JP3389277B2 - Frequency adjustment method for piezoelectric resonator - Google Patents
Frequency adjustment method for piezoelectric resonatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振子の周波数調
整方法に関するものであり、特に厚みすべり振動を用い
たエネルギー閉じ込め型の圧電共振子の周波数調整方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の一般的な厚みすべり振動
モードの圧電共振子の共振素子部分の側面図であり、圧
電体１を挟み両側の主面に励振電極２，３がそれぞれ設
けられている。このような圧電共振子において、低周波
化するには、厚みｔを大きくする必要がある。
【０００３】しかしながら、厚みｔを大きくすると、振
動が端部まで伝わりやすくなり、エネルギー閉じ込め状
態が不充分となる。エネルギー閉じ込め状態を保持する
ためには、厚みｔを大きくすると共に、長さｌを長くす
る必要があり、圧電共振装置が大型化してしまうという
問題を生じた。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点を解消
し、共振装置を大型化することなく周波数を低くするこ
とのできる圧電共振子の周波数調整方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子の周
波数調整方法は、分極処理された圧電体の両主面に厚み
すべり振動モードのすべり振動を励振させるための一対
の励振電極が設けられた圧電共振子の周波数を調整する
方法であり、上記すべり振動モードのノード点が存在す
る、上記一対の励振電極を結ぶ方向である上記圧電体の
厚み方向の中央部の少なくとも一方側面に、上記厚み方
向と垂直な方向に沿う溝を形成し、ノード点への応力集
中を緩和することことにより周波数を低下させ、周波数
の低下量を、形成する上記溝の深さと長さとで制御する
ことを特徴としている。
【０００６】
【作用】図３は、厚みすべり振動モードの圧電共振子を
示しており、図３に示されるように、圧電体１の厚み方
向の中央部には、ノード点４が存在している。本発明で
は、このようなノード点４が存在する圧電体１の中央部
に、溝を形成することにより、ノード点への応力集中を
緩和し、周波数を低下させている。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明に従う第１の実施例の圧電共
振子の共振素子の部分を示す斜視図である。図１を参照
して圧電体１は矢印方向に分極処理されており、両主面
には励振電極２および３が設けられている。圧電体１の
厚み方向の中央部の一方側面には、溝１ａが厚み方向と
垂直な方向に沿って形成されている。
【０００８】図４は、本発明に従う第２の実施例の圧電
共振子の共振素子を示す斜視図であり、この実施例で
は、圧電体１の両側側面に厚み方向と垂直な方向に沿う
溝１ｂ、１ｃがそれぞれ形成されている。
【０００９】図５は、本発明に従う第３の実施例の圧電
共振子の共振素子の部分を示す斜視図であり、この実施
例は、励振電極２と励振電極３とが重なり合う領域の圧
電体１の中央部にのみ溝１ｄを形成した実施例である。
【００１０】図６は、参考例の圧電共振子の共振素子の
部分を示す斜視図であり、この参考例では、圧電体１の
一方主面上に対向して励振電極５および６が形成されて
おり、幅すべり振動モードとされている。従って、この
参考例では、圧電体１の幅方向の中央部に溝１ｅが形成
されている。
【００１１】図７は、本発明に従い、圧電体の中央部に
溝が形成された共振素子を用いた表面実装用圧電共振装
置を示す分解斜視図である。圧電体１の中央部には溝１
ｆが形成されており、圧電体１は支持基板７および８に
よって挟まれ支持されている。圧電体１の一方主面側に
形成された励振電極２は、支持基板７，８上に形成され
た端子電極９と電気的に接続している。図示されない圧
電体１の他方主面側に形成された励振電極は、支持基板
７，８の上に形成された端子電極１０に電気的に接続し
ている。このように支持基板７，８によって支持された
圧電体１の上下に封止基板１１および１２を重ね合わせ
積層体とする。封止基板１２には圧電体１の振動を妨げ
ないように凹部１２ａが形成されており、封止基板１１
にも同様に図示されないが凹部が形成されている。封止
基板１１の両側側面から上方面には電極１３，１４が形
成されている。封止基板１２にも同様に電極１５および
図示されない電極が形成されている。
【００１２】図７に示す圧電体１および支持基板７，
８、封止基板１１、ならびに封止基板１２を積み重ねて
圧電共振子を形成する。図８はこの状態を示しており、
積み重ねた後、端子電極１０と電気的に接続される外部
電極１７、端子電極９と電気的に接続される外部電極１
８が形成される。
【００１３】以上のようにして本発明に従う周波数を低
下させた表面実装用の厚みすべり振動モードの圧電共振
子装置を作成することができる。本発明において、周波
数を低下させる量は、形成する溝の深さと長さとで制御
することができる。例えば、１．５ＭＨｚの厚みすべり
振動モードの共振装置において圧電体の中央部に０．３
ｍｍの深さの溝を形成することにより、周波数を８００
ｋＨｚまで低下することができた。
【００１４】本発明における圧電体の中央部の溝の形成
は、例えばマザーの状態においてレーザー等によって圧
電体に溝を形成し、所望の周波数に調整することができ
る。図９はこのような状態を示す斜視図であり、マザー
２０における圧電共振子構成部分の圧電体１の中央部に
レーザー３０からのレーザー光３１を照射し、溝１ｇを
形成する。溝１ｇ形成後に測定ピン３２，３３を端子電
極９，１０にあてて、周波数を測定することができる。
従って、レーザー光３１によって溝１ｇの深さおよび長
さをコントロールして所定の周波数に調整することがで
きる。なお、本発明において圧電体は圧電セラミックに
限定されるものではなく、圧電単結晶を圧電体として用
いた圧電共振子にも本発明を適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、すべり振動モードのノード
点が存在する圧電体の中央部に溝を形成して周波数を低
下させている。従って、従来と同じ圧電体素子を用い
て、低周波数化を図ることができる。このため、圧電共
振子を大型化させることなく周波数の低い圧電共振子を
得ることができる。また、本発明に従えば溝を形成して
周波数を低下させるので、溝の深さおよび長さを調整す
ることにより所定の周波数に設定することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Field of the Invention The present invention relates to a frequency adjustment method of the piezoelectric resonator, in particular the frequency of the energy-trap piezoelectric resonator using thickness shear vibration It relates to an adjustment method. 2. Description of the Related Art FIG. 2 is a side view of a resonance element portion of a conventional general piezoelectric resonator in a thickness-shear vibration mode. Are provided respectively. In such a piezoelectric resonator, it is necessary to increase the thickness t in order to reduce the frequency. However, when the thickness t is increased, the vibration is easily transmitted to the end portion, and the energy confinement state becomes insufficient. In order to maintain the energy confined state, it is necessary to increase the thickness t and the length l, which causes a problem that the size of the piezoelectric resonance device is increased. An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a method of adjusting the frequency of a piezoelectric resonator which can reduce the frequency without increasing the size of the resonance device. [0005] According to the method of adjusting the frequency of the piezoelectric resonator of the present invention , the thickness of both main surfaces of the polarized piezoelectric material is increased.
A pair for exciting the slip vibration in the slip vibration mode
The frequency of the piezoelectric resonator with the excitation electrodes
Method, and the node point of the slip vibration mode exists.
Of the piezoelectric body in a direction connecting the pair of excitation electrodes.
At least one side surface of the central part in the thickness direction
Grooves along the direction perpendicular to the
Lowering the frequency by relaxing the inside
Is characterized in that the amount of decrease is controlled by the depth and length of the groove to be formed . FIG. 3 shows a piezoelectric resonator in a thickness shear vibration mode. As shown in FIG. 3, a node point 4 exists in the center of the piezoelectric body 1 in the thickness direction. I have. In the present invention, by forming a groove in the center of the piezoelectric body 1 where such a node point 4 exists, stress concentration on the node point is reduced, and the frequency is reduced. FIG. 1 is a perspective view showing a portion of a resonance element of a piezoelectric resonator according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, piezoelectric body 1 is polarized in the direction of the arrow, and excitation electrodes 2 and 3 are provided on both main surfaces. A groove 1a is formed on one side surface of a central portion of the piezoelectric body 1 in the thickness direction along a direction perpendicular to the thickness direction. FIG. 4 is a perspective view showing a resonance element of a piezoelectric resonator according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, grooves along the direction perpendicular to the thickness direction are formed on both side surfaces of the piezoelectric body 1. 1b and 1c are formed respectively. FIG. 5 is a perspective view showing a portion of a resonance element of a piezoelectric resonator according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric body in the region where the excitation electrode 2 and the excitation electrode 3 overlap is shown. This is an embodiment in which a groove 1d is formed only in the central portion of the groove 1. FIG. 6 is a perspective view showing a portion of the resonance element of the piezoelectric resonator of the reference example. In this reference example, excitation electrodes 5 and 6 are formed on one main surface of the piezoelectric body 1 so as to face each other. And the mode is the width-shear vibration mode. Therefore, this
In the reference example, a groove 1e is formed at the center of the piezoelectric body 1 in the width direction. FIG. 7 is an exploded perspective view showing a surface-mounting piezoelectric resonance device using a resonance element in which a groove is formed in the center of a piezoelectric body according to the present invention. A groove 1 is provided at the center of the piezoelectric body 1.
f is formed, and the piezoelectric body 1 is sandwiched and supported by the supporting substrates 7 and 8. The excitation electrode 2 formed on one main surface side of the piezoelectric body 1 is electrically connected to terminal electrodes 9 formed on the support substrates 7 and 8. Excitation electrodes formed on the other main surface side of the piezoelectric body 1 (not shown) are electrically connected to terminal electrodes 10 formed on the support substrates 7 and 8. Thus, the sealing substrates 11 and 12 are superposed on and under the piezoelectric body 1 supported by the supporting substrates 7 and 8 to form a laminate. A recess 12 a is formed in the sealing substrate 12 so as not to hinder the vibration of the piezoelectric body 1.
Although not shown, a concave portion is formed in the same manner. Electrodes 13 and 14 are formed on the upper surface from both side surfaces of the sealing substrate 11. Similarly, an electrode 15 and an electrode (not shown) are formed on the sealing substrate 12. The piezoelectric body 1 and the supporting substrate 7 shown in FIG.
8. The sealing substrate 11 and the sealing substrate 12 are stacked to form a piezoelectric resonator. FIG. 8 shows this state.
After stacking, the external electrode 17 electrically connected to the terminal electrode 10 and the external electrode 1 electrically connected to the terminal electrode 9
8 are formed. As described above, the piezoelectric resonator device of the thickness shear vibration mode for surface mounting with reduced frequency according to the present invention can be manufactured. In the present invention, the amount by which the frequency is reduced can be controlled by the depth and length of the groove to be formed. For example, in a 1.5 MHz thick shear vibration mode resonator, 0.3
By forming a groove having a depth of 800 mm, the frequency becomes 800
kHz. In the present invention, the groove at the center of the piezoelectric body can be formed, for example, by forming a groove in the piezoelectric body with a laser or the like in a mother state and adjusting the frequency to a desired frequency. FIG. 9 is a perspective view showing such a state, and irradiates a laser beam 31 from a laser 30 to a central portion of the piezoelectric body 1 of the piezoelectric resonator constituting portion of the mother 20 to form a groove 1g. After forming the groove 1g, the measuring pins 32 and 33 are applied to the terminal electrodes 9 and 10, and the frequency can be measured.
Therefore, the depth and length of the groove 1g can be controlled by the laser light 31 to adjust the frequency to a predetermined frequency. In the present invention, the piezoelectric body is not limited to the piezoelectric ceramic, and the present invention can be applied to a piezoelectric resonator using a piezoelectric single crystal as the piezoelectric body. According to the present invention, the frequency is lowered by forming a groove in the center of the piezoelectric body where the node point of the slip vibration mode exists. Therefore, the frequency can be reduced by using the same piezoelectric element as in the related art. Therefore, a piezoelectric resonator having a low frequency can be obtained without increasing the size of the piezoelectric resonator. Further, according to the present invention, since the frequency is reduced by forming the groove, a predetermined frequency can be set by adjusting the depth and length of the groove.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う第１の実施例を示す斜視図。
【図２】従来の一般的な厚みすべり振動モードの圧電共
振子の共振素子を示す側面図。
【図３】圧電体におけるノード点を示す側面図。
【図４】本発明に従う第２の実施例を示す斜視図。
【図５】本発明に従う第３の実施例を示す斜視図。
【図６】参考例を示す斜視図。
【図７】本発明に従う表面実装用の厚みすべり圧電共振
子装置を示す分解斜視図。
【図８】図７と同様の、本発明に従う表面実装用の厚み
すべり振動の圧電共振装置を示す斜視図。
【図９】製造工程において、本発明に従い圧電体の中央
部にレーザー光によって溝を形成する状態を示す斜視
図。
【符号の説明】
１…圧電体
１ａ〜１ｇ…溝
２，３…励振電極
４…ノード点
５，６…励振電極BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment according to the present invention. FIG. 2 is a side view showing a conventional resonance element of a general thickness shear vibration mode piezoelectric resonator. FIG. 3 is a side view showing a node point in the piezoelectric body. FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a third embodiment according to the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing a reference example. FIG. 7 is an exploded perspective view showing a thickness-shear piezoelectric resonator device for surface mounting according to the present invention. 8 is a perspective view similar to FIG. 7, showing a thickness-shear vibration piezoelectric resonator for surface mounting according to the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing a state in which a groove is formed at the center of the piezoelectric body by laser light in the manufacturing process according to the present invention. [Description of Signs] 1 ... Piezoelectric bodies 1a to 1g ... Grooves 2 and 3 ... Excitation electrode 4 ... Node points 5 and 6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−106209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−131786（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−10627（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−10626（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−22965（ＪＰ，Ｂ２) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-106209 (JP, A) JP-A-53-131786 (JP, A) 2-10627 (JP, U) 2-10626 (JP, U) Tokiko Sho 55-22965 (JP, B2)
Claims (1)
べり振動モードのすべり振動を励振させるための一対の
励振電極が設けられた圧電共振子の周波数を調整する方
法であって、 前記すべり振動モードのノード点が存在する、前記一対
の励振電極を結ぶ方向である前記圧電体の厚み方向の中
央部の少なくとも一方側面に、前記厚み方向と垂直な方
向に沿う溝を形成し、前記ノード点への応力集中を緩和
することにより周波数を低下させ、周波数の低下量を、
形成する前記溝の深さと長さとで制御することを特徴と
する、圧電共振子の周波数調整方法。(57) [of Claims] [Claim 1] piezoelectric resonator pair of excitation electrodes are provided for exciting the shear vibration in the thickness shear vibration mode on both main surfaces of the polarized treated piezoelectric A method of adjusting a frequency, wherein there is a node point of the slip vibration mode , wherein the pair
In the thickness direction of the piezoelectric body, which is the direction connecting the excitation electrodes of
At least one side of the central part is perpendicular to the thickness direction.
Form grooves along the direction to reduce stress concentration at the node point
To reduce the frequency, the amount of frequency reduction,
A method for adjusting the frequency of a piezoelectric resonator, wherein the frequency is controlled by a depth and a length of the groove to be formed .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05662993A JP3389277B2 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Frequency adjustment method for piezoelectric resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05662993A JP3389277B2 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Frequency adjustment method for piezoelectric resonator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268470A JPH06268470A (en) | 1994-09-22 |
| JP3389277B2 true JP3389277B2 (en) | 2003-03-24 |
Family
ID=13032604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05662993A Expired - Lifetime JP3389277B2 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Frequency adjustment method for piezoelectric resonator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3389277B2 (en) |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP05662993A patent/JP3389277B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06268470A (en) | 1994-09-22 |
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