JP3461453B2 - 厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の共振子や発
振子等に用いられる圧電共振子及び圧電共振部品に関
し、より詳細には、厚み縦振動モードの高調波を利用し
た厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電共振子は、圧電発振子や圧電フィル
タなどの種々の圧電共振部品に用いられており、この種
の圧電共振子としては、使用周波数に応じて種々の圧電
振動モードを利用したものが知られている。

【０００３】特開平１−１１７４０９号公報には、厚み
縦振動モードの２倍波を利用したエネルギー閉じ込め型
圧電共振子が開示されている。この圧電共振子を、図２
２及び図２３を参照して説明する。

【０００４】上記圧電共振子は、図２２に分解斜視図で
示すように、圧電材料よりなるセラミックグリーンシー
ト６１，６２を積層し、一体焼成することにより得られ
ている。セラミックグリーンシート６１上には、中央に
円形の励振電極６３が形成されており、該励振電極６３
は、引き出し電極６４によりセラミックグリーンシート
６１の端縁に引き出されている。また、セラミックグリ
ーンシート６２の上面には、中央に円形の励振電極６５
が形成されており、励振電極６５は引き出し電極６６に
よりセラミックグリーンシート６２の端縁に引き出され
ている。また、セラミックグリーンシート６２の下面に
は、下方に投影して示すように、励振電極６７が形成さ
れており、励振電極６７は引き出し電極６８によりセラ
ミックグリーンシート６２の端縁に引き出されている。

【０００５】上記セラミックグリーンシート６１，６２
を積層し、厚み方向に加圧した後焼成することにより、
焼結体を得、該焼結体を分極処理することにより、図２
３により圧電共振子７０が得られる。

【０００６】圧電共振子７０では、圧電体層７１，７２
が図示の矢印方向に、すなわち焼結体が厚み方向に一様
に分極処理されている。駆動に際しては、励振電極６
３，６７を共通接続し、励振電極６３，６７と、励振電
極６５との間で交流電圧を印加することにより、圧電共
振子７０を共振させることができる。この場合、振動エ
ネルギーは、励振電極６３，６５，６７が重なり合って
いる領域、すなわち共振部Ａに閉じ込められる。

【０００７】従来の厚み縦振動モードの高調波を利用し
た圧電共振子７０は、上記のようにエネルギー閉じ込め
型圧電共振子として構成されており、従って、共振部Ａ
の周囲に振動を減衰させるための振動減衰部を必要とし
ていた。すなわち、共振部の面積に比べて大きな振動減
衰部を必要としていた。従って、圧電共振子７０では小
型化を進めることが困難であった。

【０００８】他方、特開平２−２３５４２２号公報に
は、共振部の周囲に余分な圧電基板部分をあまり必要と
しない、ストリップ型の圧電セラミックスを用いたエネ
ルギー閉じ込め型圧電共振子が開示されている。

【０００９】ここでは、図２４に示すように、細長い圧
電基板８１の上面に励振電極８２ａが、下面に励振電極
８２ｂが形成されている。励振電極８２ａ，８２ｂは、
それぞれ、圧電基板８１の一対の長辺に至るように、す
なわち全幅に至るように形成されており、かつ圧電基板
８１の長さ方向中央において表裏対向されて共振部を構
成している。また、これらの励振電極８２ａ，８２ｂ
は、それぞれ、圧電基板８１の長さ方向端部８１ａ，８
１ｂに至るように延ばされている。

【００１０】圧電共振子８０では、厚み縦振動モードを
励振した場合、圧電基板８１の幅Ｗと厚みＴの寸法関係
に起因する不要振動が発生する。そこで、特開平２−２
３５４２２号公報では、基本波を利用する場合には、共
振周波数１６ＭＨｚにおいてＷ／Ｔ＝５．３３付近とす
ればよいこと、３倍波を利用する場合には、共振周波数
約１６ＭＨｚにおいてＷ／Ｔ＝２．８７付近とすれば、
共振周波数−反共振周波数間における不要スプリアスを
低減し得るとされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、厚み縦
振動モードの２倍波を利用した特開平１−１１７４０９
号公報に開示されているエネルギー閉じ込め型圧電共振
子では、共振部の周囲に大きな振動減衰部を構成する必
要があるため、小型化が困難であるという問題があっ
た。

【００１２】また、特開平２−２３５４２２号公報に開
示されているエネルギー閉じ込め型圧電共振子では、共
振部の側方に振動減衰部を必要としないため、小型化を
果たし得るものの、実際に厚み縦振動モードの高調波を
利用しようとした場合には、共振周波数−反共振周波数
間のスプリアス以外に、様々な不要スプリアスが現れ、
有効な共振特性を得られないという問題があった。

【００１３】また、特開平２−２３５４２２号公報に開
示されている圧電共振子では、その電気的容量が比較的
小さく、回路基板の浮遊容量などの影響を受けやすかっ
た。よって、本発明の目的は、厚み縦振動モードの高調
波を利用した厚み縦圧電共振子であって、小型化を進め
ることができ、かつ電気的容量が大きく、回路基板の浮
遊容量などの影響を受け難く、所望でない不要スプリア
スの発生を効果的に抑制し得る良好な共振特性を有す
る、厚み縦圧電共振子及び圧電共振部品を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願発明の厚み縦圧電共
振子は、共振部の両側に振動減衰部を有する厚み縦振動
モードのＮ次高調波を利用した厚み縦圧電共振子であっ
て、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の主面または内部
に形成された複数の励振電極とを備え、複数の励振電極
が厚み方向において圧電体層を介して重なりあって共振
部が構成されており、複数の前記励振電極が少なくとも
１層の内部励振電極を有し、前記共振部の両側の振動減
衰部を結ぶ方向を第１の方向としたときに、圧電体の第
１の方向の両端に形成されており、いずれかの励振電極
に電気的に接続された第１，第２の端子電極とを備え、
該第１，第２の端子電極が外部に接合される部分を構成
しており、前記内部励振電極と、該内部励振電極とは反
対側の電位に接続される端子電極との間の第１の方向に
沿う間隔をＧｉ、圧電体の厚みをＴ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとした
ときに、Ｇｉ／Ｄ≧２．０とされていることを特徴とす
る。

【００１５】本願発明の厚み縦圧電共振子では、上記端
子電極が、内部励振電極が形成されている高さ位置にお
いて、内部電極側に突出した内方突出部を有していても
よく、その場合には、間隔Ｇｉは、内部励振電極と、該
内部励振電極とは反対側の電位に接続される端子電極に
形成された内方突出部との間の間隔とされる。

【００１６】本願発明の圧電共振部品は、ケースを構成
する第１，第２のケース材と、第１のケース材に形成さ
れた複数の電極と、振動を妨げないための空隙を確保し
た状態で第１のケース材に接合されている上記の厚み縦
圧電共振子とを備え、前記第１のケース材に接合された
厚み縦圧電共振子を囲繞するように、第２のケース材が
第１のケース材に固定されていることを特徴とする。

【００１７】本願発明の圧電共振部品においては、好ま
しくは、第１のケース材が、誘電体基板と、該誘電体基
板に形成された複数の電極とを有するコンデンサ基板で
あり、前記厚み縦圧電共振子が、コンデンサ基板により
構成されているコンデンサに電気的に接続されている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の理解の参考となる参考例を先に示し、その後本発明の
具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らか
にする。

【００１９】（第１の参考例）図１（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の第１の参考例に係る厚み縦圧電共振子を示
す斜視図及び縦断面図である。

【００２０】厚み縦圧電共振子１は、細長いストリップ
状の圧電体２を用いて構成されている。圧電体２は、チ
タン酸鉛系セラミックスやチタン酸ジルコン酸鉛系セラ
ミックのような圧電セラミックスで構成されており、厚
み方向に一様に分極処理されている。

【００２１】圧電体２の上面には、第１の励振電極３が
形成されており、下面には第２の励振電極４が形成され
ている。励振電極３，４は、圧電体２の一方の端面２ａ
から圧電体２の上面及び下面において他方端面２ｂ側に
向かって延ばされている。

【００２２】他方、励振電極３，４は、圧電体２の端面
２ａに形成された接続電極５により共通接続されてい
る。また、圧電体２の中間高さ位置には、内部電極６が
形成されている。内部電極６は、圧電体２の端面２ｂに
引き出されており、端面２ｂに形成された端子電極７に
電気的に接続されている。

【００２３】駆動に際しては、第１，第２の励振電極
３，４と、内部電極６との間に交流電圧を印加すること
により、厚み縦振動モードの２倍波が強く励振され、該
２倍波を利用した圧電共振子として動作させることがで
きる。

【００２４】なお、本参考例では、第１，第２の励振電
極３，４と、内部電極６とは、圧電体２の長さ方向中央
部分において圧電体層を介して重なり合うように形成さ
れている。従って、第１，第２の励振電極３，４と内部
電極６とが重なり合っている部分において、エネルギー
閉じ込め型の共振部が構成され、この共振部が振動した
場合のエネルギーは、共振部から端面２ａ，２ｂ側の圧
電体部分で減衰される。

【００２５】言い換えれば、上記共振部を中心として考
えると、圧電体２の長さ方向のみに振動減衰部が両側に
設けられており、第１，第２の励振電極は、長さ方向と
直交する方向（幅方向）において、圧電板の端部、すな
わち長手方向に延びる端縁に至るように形成されてい
る。この圧電体２の長さ方向を第１の方向とする。

【００２６】第１，第２の励振電極３，４及び内部電極
６は、共振部においてのみ、圧電体２の全幅に至るよう
に形成されておればよく、共振部外では、同じ幅に形成
されている必要は必ずしもない。例えば、励振電極３を
例にとると、共振部においてのみ、励振電極３は圧電体
２の全幅に至るように形成されておればよく、励振電極
３の共振部より端面２ａ側の部分は、単に励振電極を接
続電極５に電気的に接続する部分であるため、より細い
幅で形成されていてもよい。

【００２７】本参考例の厚み縦圧電共振子では、圧電体
２の長さ方向においてのみ振動部の両側に振動減衰部が
設けられており、圧電体２の幅方向には振動減衰部が構
成されていない。従って、厚み縦圧電共振子１ではその
幅方向寸法を小さくすることができ、圧電共振子の小型
化を図ることができる。

【００２８】加えて、第１，第２の励振電極３，４及び
内部電極６を圧電体層を介して積層した構造を有するた
め、内部電極を有しない従来の厚み縦圧電共振子８０に
比べて電気的容量が大きくなり、回路基板の浮遊容量な
どによる影響を受け難い。

【００２９】また、第１，第２の励振電極３，４が圧電
体２の幅方向両端に至るように形成されていることによ
っても、電気的容量が大きくなり、回路基板側の浮遊容
量による影響を受け難い。

【００３０】上記厚み縦圧電共振子１の共振部の振動を
妨げない空間を隔てて、端子電極５，７をケース基板な
どに接合し、厚み縦圧電共振子１を保持した場合、場合
によっては、共振周波数と反共振周波数との間の周波数
領域に、大きなスプリアスが発生することが認められ
た。

【００３１】すなわち、図３に位相−周波数特性を示す
ように、共振周波数と反共振周波数との間の周波数域に
おいて、矢印Ｂで示す大きなスプリアスが見られること
があった。また、厚み縦圧電共振子の各寸法を種々異な
らせた場合、上記スプリアスＢが余り発生しないことも
あった。すなわち、図２に位相−周波数特性で示すよう
に、共振周波数と反共振周波数との間の周波数領域にお
いてスプリアスの見られないこともあった。

【００３２】そこで、図２及び図３に示す各特性が得ら
れる相違点について、種々検討した結果、第１，第２の
励振電極３，４と、励振電極３，４とは反対側の電位に
接続される端子電極７との間の第１の方向に沿う間隔Ｇ
ｏを、特定の値とすれば、図２に示すように、スプリア
スを効果的に抑圧することを見出した。

【００３３】すなわち、上記間隔Ｇｏが小さ過ぎると、
励振電極３，４と端子電極７との間に生じる電界による
電歪効果のために、別の振動が発生し、共振周波数と反
共振周波数との間の周波数領域に大きなスプリアスが現
れる。そこで、上記比Ｇｏ／Ｄを種々異ならせ、種々の
厚み縦圧電共振子を作成し、共振周波数と反共振周波数
との間に上記スプリアスがどの程度発生するかを調べ
た。結果を図４に示す。

【００３４】図４の横軸は、比Ｇｏ／Ｄを示し、縦軸
は、共振周波数と反共振周波数との間に現れるスプリア
スＢにおける位相値を示す。すなわち、図３に矢印Ｂで
示すスプリアスが現れている部分における最低位相値を
示す。

【００３５】なお、圧電体２としては、２．０×０．４
×厚み０．３ｍｍのものを用いた。すなわち、Ｔ＝０．
３ｍｍであり、Ｄ＝０．３／２＝０．１５ｍｍである。
また、上記Ｄを０．１５ｍｍと一定とし、Ｇｏを種々異
ならせ、種々の厚み縦圧電共振子を得た。

【００３６】図４から明らかなように、Ｇｏ／Ｄが２．
０未満の場合には、共振周波数と反共振周波数との間に
現れるスプリアスＢの最低位相値が急激に小さくなり、
従ってスプリアスＢの大きさが急激に大きくなることが
わかる。逆に、Ｇｏ／Ｄが２．０以上の場合には、共振
周波数と反共振周波数との間に現れるスプリアスはさほ
ど大きくならないことがわかる。よって、共振周波数と
反共振周波数との間に現れる上記スプリアスを抑圧する
には、比Ｇｏ／Ｄを２．０以上とすればよいことがわか
る。

【００３７】なお、Ｇｏ／Ｄの上限値については、上記
スプリアスＢを抑圧する上では、特に限定されないが、
厚み縦圧電共振子１の小型化を図る上では、２０以下と
することが望ましい。

【００３８】なお、図２に示した位相−周波数特性は、
Ｇｏ／Ｄ＝２．０の場合の特性であり、図３に示した特
性は、Ｇｏ／Ｄ＝１．５の場合の特性に相当する。すな
わち、図２及び図３から明らかなように、Ｇｏ／Ｄを
２．０以上とすることにより、共振周波数と反共振周波
数との間に現れる不要スプリアスを効果的に抑圧するこ
とができ、良好な共振特性の得られることがわかる。

【００３９】なお、励振電極３，４と、励振電極３，４
とは反対側の電位に接続される端子電極７との間の第１
の方向に沿う距離Ｇｏは、第１の参考例では、端子電極
７が圧電体２の上面及び下面にも至るように形成されて
いたので、上面または下面上における端子電極７の先端
と、第１，第２の励振電極３，４との間の第１の方向に
沿う距離とされている。

【００４０】しかしながら、図５（ａ）及び（ｂ）に示
す変形例のように、端子電極７Ａが端面２ｂ上にのみ形
成されている場合には、間隔Ｇｏは、端子電極７Ａと励
振電極３，４との間の第１の方向に沿う寸法となり、言
い換えれば、端面２ｂと励振電極３，４との間の第１の
方向に沿う寸法となる。

【００４１】（第２の参考例）第１の参考例に係る厚み
縦圧電共振子１では、圧電体２が厚み方向に一様に分極
処理されており、各層に加える印加電界が逆方向とされ
るパラレル接続タイプの圧電共振子を示したが、複数の
圧電体層を厚み方向に交互に逆方向に分極処理してなる
シリーズ接続型の圧電共振子としてもよい。このような
シリーズ型の厚み縦圧電共振子を、図６に示す。

【００４２】図６に示す厚み縦圧電共振子１１は、細長
い矩形板状のストリップ型圧電体１２を用いて構成され
ている。圧電体１２の上面には、第１の励振電極１３が
形成されており、下面には第２の励振電極１４が形成さ
れている。第１，第２の励振電極１３，１４は圧電体１
２を介して表裏対向されている。また、第１，第２の励
振電極１３，１４は、圧電体１２の長さ方向、すなわち
第１の方向の中央部分において対向しており、この第
１，第２の励振電極１３，１４が対向している部分はエ
ネルギー閉じ込め型の共振部とされている。

【００４３】本参考例においても、第１，第２の励振電
極１３，１４は、それぞれ、圧電体１２の端面１２ａま
たは端面１２ｂに引き出されており、端面１２ａ，１２
ｂに形成された端子電極１５，１７に連ねられている。
なお、第１，第２の励振電極１３，１４は、共振部以外
の部分は圧電体１２の全幅に至るように形成されておら
ずともよい。

【００４４】従って、励振電極１３，１４についても、
見方を変えれば、圧電体１２の長さ方向に振動減衰部を
有するエネルギー閉じ込め型の共振部を構成するため
に、該長さ方向と直交する方向において第１，第２の励
振電極１３，１４が圧電体１２の長さ方向端縁に至るよ
うに形成されていることになる。

【００４５】圧電体１２の中間高さ位置には、内部電極
１６が形成されている。この内部電極１６は、圧電体１
２を分極処理するために設けられている。すなわち、分
極に際しては、内部電極１６に相対的に高い電圧を、励
振電極１３，１４には相対的に低い電圧を与えることに
より、圧電体層１２ｃ，１２ｄが図示の矢印で示すよう
に厚み方向に逆方向に分極処理される。

【００４６】駆動に際しては、第１，第２の励振電極１
３，１４間に交流電圧を印加することにより、すなわち
内部電極１６を用いることなく駆動することにより、厚
み縦振動モードの２倍波ＴＥ2 を励振させることができ
る。

【００４７】第２の参考例に係る厚み縦圧電共振子１１
においても、振動減衰部が圧電体１２の幅方向において
は振動部の両側に設けられず、振動部の圧電体１２の長
さ方向、すなわち第１の方向の両側にのみ振動減衰部が
設けられているため、第１の参考例に係る厚み縦圧電共
振子１と同様に、小型の厚み縦圧電共振子を構成するこ
とができる。また、第１の参考例と同様に、内部電極１
６を有するため、並びに励振電極１３，１４が圧電体１
２の幅方向両端に至るように形成されているので、電気
的容量の増大を図ることができ、回路基板側の浮遊容量
による影響を受け難い。

【００４８】第２の参考例に係る厚み縦圧電共振子１１
においても、第１，第２の励振電極１３，１４と、反対
側の電極に接続される端子電極１７，１５との間の第１
の方向に沿う間隔をＧｏとしたときに、比Ｇｏ／Ｄが
２．０以上とされており、それによって第１の参考例の
場合と同様に共振周波数と反共振周波数との間に現れる
スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共振
特性を得ることができる。

【００４９】（変形例）第１，第２の参考例は、何れも
厚み縦振動モードの２倍波を利用した圧電共振子１，１
１であるが、厚み縦振動モードの２倍波以外の高調波を
利用したものであってもよい。図７〜図９は、これらの
他の高調波を利用した圧電共振子を説明するための断面
図であり、第１の参考例について示した図１（ｂ）に相
当する図である。

【００５０】図７は、厚み縦振動モードの３倍波を利用
したパラレル接続型厚み縦圧電共振子２１を示す。すな
わち、圧電体２内に２枚の内部電極２２，２３を配置
し、矢印で示すように圧電体２を厚み方向に一様に分極
処理することにより、厚み縦振動モードの３倍波を利用
した圧電共振子２１を構成することができる。

【００５１】また、図８（ａ）に示す厚み縦圧電共振子
２４は、厚み縦振動モードの４倍波を利用したパラレル
接続型圧電共振子２４を示す断面図である。厚み縦圧電
共振子２４では、圧電体２が厚み方向に一様に分極処理
されており、内部に３枚の内部電極２５〜２７が厚み方
向に等間隔を隔てて配置されている。また、圧電体2の
下面には、励振電極３Ａが形成されており、励振電極３
Ａは端子電極５に接続されている。従って、厚み縦振動
モードの４倍波が効果的に励振される。

【００５２】図８（ｂ）は、厚み縦振動モードの３倍波
を利用したシリーズ接続型の厚み縦圧電共振子２８を示
す断面図である。厚み縦圧電共振子２８では、圧電体１
２内に２枚の内部電極２９，３０が配置されており、圧
電体１２内が３層の圧電体層１２ｅ〜１２ｇに分割され
ており、これらの内部電極２９，３０を用いて分極処理
することにより、厚み方向において隣合う圧電体層が逆
方向となるように分極処理されている。従って、第１，
第２の励振電極１３，１４に交流電圧を印加することに
より、厚み縦振動モードの３倍波を励振することができ
る。

【００５３】同様に、図９は、厚み縦振動モードの４倍
波を利用したシリーズ接続型圧電共振子３１を示す断面
図である。ここでは、圧電体１２内に、３枚の内部電極
３２〜３４が配置されており、これらの内部電極３２〜
３４を用いて分極処理することにより、図示のように隣
接する圧電体層が相互に逆方向になるように厚み方向に
分極処理されている。

【００５４】従って、第１，第２の励振電極１３，１４
から交流電圧を印加することにより、厚み縦振動の４倍
波を利用した圧電共振子として動作させ得る。図７〜図
９に示した各厚み縦圧電共振子においても、上記のよう
に、第１の方向においてのみ共振部の両側に振動減衰部
を有し、該第１の方向と直交する方向において、圧電体
の端部または端部近傍まで第１，第２の励振電極が至る
ように第１，第２の励振電極が形成されているので、小
型の厚み縦圧電共振子を構成することができる。また、
いずれも、内部電極を有するため、電気的容量の増大を
図ることができ、回路基板の浮遊容量の影響を受け難
い。

【００５５】さらに、図７〜図９に示した各厚み縦圧電
共振子においても、上述した比Ｇｏ／Ｄが２．０以上と
されているので、共振周波数と反共振周波数との間に現
れる不要スプリアスが効果的に抑圧され、それによって
良好な共振特性を得ることができる。

【００５６】また、図１０に示す変形例の厚み縦圧電共
振子３５では、第１，第２の励振電極３，４の外側に圧
電体層２Ａ，２Ｂが積層されている。すなわち、厚み縦
圧電共振子３５は、図１（ａ）及び（ｂ）に示した厚み
縦圧電共振子１の変形例であり、ここでは、圧電体層２
Ａ，２Ｂを設けることにより、第１，第２の励振電極
３，４が内部電極の形態で構成されている。

【００５７】また、端子電極５，７は、それぞれ、圧電
体２の端面２ａ，２ｂ上だけでなく、圧電体２に圧電体
層２Ａ，２Ｂを積層してなる積層体の上面及び下面に至
るように形成されている。その他の点については、厚み
縦圧電共振子１と同様に構成されている。

【００５８】このように、本発明においては、第１，第
２の励振電極が形成されている面の外側に、さらに圧電
体層を積層し、第１、第２の励振電極３，４が内部電極
の形態とされていてもよい。この場合、圧電体層２Ａ，
２Ｂの厚みがあまり厚くなると、振動効率が低下する
が、圧電体層２Ａ，２Ｂの厚みが比較的薄い場合には、
共振部の振動効率はさほど低下しない。

【００５９】また、第１，第２の励振電極３，４を、内
部電極の形態で構成した場合には、周知の積層セラミッ
クス一体焼成技術を用いて、圧電体２、圧電体層２Ａ，
２Ｂ並びに内部電極６及び励振電極３，４を形成するこ
とができる。従って、励振電極３，４を焼成前に導電ペ
ーストのスクリーン印刷により形成することができるの
で、励振電極３，４を高精度に形成することができると
共に、製造工程の簡略化を果たすことができる。

【００６０】（第３の参考例）図１１は、本発明に係る
チップ型圧電共振部品の参考例を説明するための分解斜
視図である。本参考例のチップ型圧電共振部品では、図
１に示した厚み縦圧電共振子１が、第１のケース材とし
てのコンデンサ基板３６上に、導電性接着剤３７，３８
を介して接合されている。コンデンサ基板３６は、誘電
体セラミックスなどの誘電体材料よりなる矩形の誘電体
基板３６ａと、誘電体基板３６ａの外表面に形成された
複数の電極３６ｂ〜３６ｄとを有する。コンデンサ基板
３６では、電極３６ｂ，３６ｄと３６ｃとの間でそれぞ
れコンデンサが構成されている。

【００６１】また、厚み縦圧電共振子１は、振動を妨げ
ないための空間を隔ててコンデンサ基板３６に接合され
ている。この接合は、導電性接着剤３７，３８により、
端子電極５，７をそれぞれ、電極３６ｂ，３６ｄに接合
することにより行われている。

【００６２】従って、この圧電共振部品では、図１２に
示すように、電極３６ｂ〜３６ｄ間に、共振子と２個の
コンデンサとを有する回路が構成されている。よって、
単一の部品で負荷容量内蔵型圧電発振子を構成し得る。

【００６３】また、厚み縦圧電共振子１を囲繞するよう
に、コンデンサ基板３６に、第２のケース材としてのキ
ャップ３９が絶縁性接着剤を用いて接合される。なお、
本発明に係る圧電共振部品では、第１，第２のケース材
については、上記コンデンサ基板３６及びキャップ３９
を用いたものに限定されない。すなわち、第１のケース
材として、上方に開口が開いた容器本体を用意し、上記
容器本体内に厚み縦圧電共振子１を収納し、容器本体を
閉成する第２のケース材としての蓋材を第１のケース材
に接合してもよい。

【００６４】（第１の実施例）図１３（ａ）及び（ｂ）
は、本発明の第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子を説
明するための斜視図及び縦断面図である。

【００６５】第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子１Ａ
は、内部電極６と同じ高さ位置において、端子電極５に
電気的に接続された内方突出部５ａが端子電極５に電気
的に接続されるように形成されていること、並びに比Ｇ
ｏ／Ｄではなく、比Ｇｉ／Ｄが２．０以上とされている
ことをのぞいては、第１の参考例の厚み縦圧電共振子１
と同様に構成されている。従って、厚み縦圧電共振子１
Ａの他の構造については、第１の参考例の説明を援用す
ることにより省略する。

【００６６】第１の参考例の厚み縦圧電共振子１では、
第１，第２の励振電極３，４と、反対側の電位に接続さ
れる端子電極７，５との間の間隔Ｇｏに対し、比Ｇｏ／
Ｄを２．０以上とすることにより、共振周波数と反共振
周波数との間に現れる不要スプリアスの抑圧が図られて
いた。

【００６７】本願発明者らは、内部励振電極としての内
部電極６と反対側の電位に接続される端子電極５との間
の間隔Ｇｉについても、比Ｇｉ／Ｄを調整することによ
り、上記スプリアスが抑圧されることを見出した。

【００６８】厚み縦圧電共振子１Ａでは、内部電極６
と、反対側の電位に接続される端子電極５との間の第１
の方向に沿う間隔をＧｉとしたとき、比Ｇｉ／Ｄを種々
変更して、厚み縦圧電共振子を作製し、その共振特性を
調べた。結果を図１４〜図１６に示す。

【００６９】実験にあたっては、２．０×０．４×０．
３ｍｍの圧電体２を用いて、Ｄ＝０．３ｍｍ／２＝０．
１５ｍｍとし、Ｇｉを種々異ならせた。その結果、図１
４に示すように、比Ｇｉ／Ｄ＝０．２の場合には、共振
周波数と反共振周波数との間に大きなスプリアスＣが認
められなかった。これに対して、図１５に示すように、
比Ｇｉ／Ｄ＝０．１５の場合には、矢印Ｃで示すスプリ
アスが共振周波数と反共振周波数との間に現れた。

【００７０】また、図１６から明らかなように、Ｇｉ／
Ｄが２．０未満の場合、共振周波数と反共振周波数との
間に現れるスプリアスＣの大きさが大きくなることが認
められるた。なお、図１６における縦軸はスプリアスＣ
における最低位相値を示し、この位相値が小さい程スプ
リアスが大きいことを意味する。

【００７１】従って、厚み縦圧電共振子１Ａにおいて
は、内部電極６と、端子電極５の内方突出部５ａの先端
との間の第１の方向に沿う間隔Ｇｉを、比Ｇｉ／Ｄが
２．０以上となるように選択することにより、第１の参
考例の場合と同様に、共振周波数と反共振周波数との間
に現れるスプリアスを抑圧することができ、良好な共振
特性が得られる。

【００７２】なお、比Ｇｉ／Ｄの上限については、上記
スプリアスを抑圧するという観点からは特に制限されな
いが、圧電共振子１Ａの小型化を図る上では、２０以下
とすることが望ましい。

【００７３】厚み縦圧電共振子１Ａでは、端子電極５に
内方突出部５ａが形成されていたため、間隔Ｇｉは、内
部電極６と内方突出部５ａの先端との間の第１の方向に
沿う寸法とされていたが、内方突出部は設けられずとも
よい。

【００７４】すなわち、図１７（ａ）及び図（ｂ）に示
す厚み縦圧電共振子１Ｂを構成した場合には、間隔Ｇｉ
は、内部電極６と、端子電極５との間の第１の方向に沿
う寸法となる。この場合においても、Ｇｉ／Ｄを２．０
以上とすることにより、厚み縦圧電共振子１Ａの場合と
同様に、共振周波数と反共振周波数との間に現れるスプ
リアスを効果的に抑圧することができる。

【００７５】また、より好ましくは、第１の参考例にお
いて示したように、比Ｇｏ／Ｄを２．０以上とし、さら
に本実施例のように比Ｇｉ／Ｄを２．０以上とすること
により、共振周波数と反共振周波数との間に現れるスプ
リアスをより効果的に抑圧することができる。

【００７６】（第２の実施例）図１８は、本発明に係
る、厚み縦圧電共振子の第２の実施例を示す斜視図であ
る。

【００７７】この厚み縦圧電共振子４１は、細長い矩形
板状のストリップ型圧電体４２を用いて構成されてい
る。圧電体４２内には、厚み方向に重なり合うように内
部励振電極４３，４４が形成されている。また、内部励
振電極４３，４４の間に、分極用の内部電極４５が形成
されている。内部励振電極４３は、圧電体４２の長さ方
向一方端面４２ｂに引き出されており、内部励振電極４
４は、圧電体４２の他方端面４２ａに引き出されてい
る。内部励振電極４３と内部励振電極４４とが厚み方向
に重なり合っている部分が共振部を構成している。従っ
て、本実施例においても、圧電体４２の長さ方向、すな
わち第１の方向においてのみ共振部の両側に振動減衰部
が構成されたエネルギー閉じ込め型圧電共振子が構成さ
れる。

【００７８】なお、厚み縦圧電共振子４１は、前述した
シリーズ接続型の圧電共振子であり、分極用内部電極４
５の上方の圧電体層４３ｃと、下方の圧電体層４３ｄと
が、厚み方向において逆方向に分極処理されている。

【００７９】また、端子電極１５，１７は、それぞれ、
端面４２ａ，４２ｂを覆うように形成されている。ま
た、端子電極１５は、内方突出部１５ａを有し、内方突
出部１５ａは、内部励振電極４３が形成されている高さ
位置において、内部励振電極４３の先端と同一平面上で
対向するように形成されている。同様に、端子電極１７
は、内方突出部１７ａを有し、内方突出部１７ａは、内
部励振電極４４が形成されている高さ位置に形成されて
おり、内部励振電極４４の先端と同一平面上において所
定距離を隔てて対向されている。

【００８０】本実施例の厚み縦圧電共振子４１は、厚み
縦振動モードの２倍波を利用したシリーズ接続型の厚み
縦圧電共振子であるが、比Ｇｉ／Ｄが２．０以上とされ
ているので、第１の実施例と同様に共振周波数と反共振
周波数との間に現れるスプリアスが効果的に抑圧され
る。なお、間隔Ｇｉは、内部励振電極４３と、内方突出
部１５ａとの間の第１の方向に沿う距離、あるいは内部
励振電極４４と内方突出部１７ａとの間の第１の方向に
沿う距離とされる。

【００８１】（変形例）図１９〜図２１は、本発明に係
る厚み縦圧電共振子のさらに他の変形例を示す各縦断面
図である。

【００８２】図１９に示す厚み縦圧電共振子５１は、図
１に示した厚み縦圧電共振子１の励振電極３，４を内部
励振電極とするように圧電体５２内に埋設した構造にお
いて、端子電極５，７に、それぞれ、内方突出部５ａ，
７ａ，７ａを設けた構造に相当する。

【００８３】なお、内部電極６は、分極用に用いられて
いるのではなく、第１の実施例の場合と同様に励振電極
として構成されているものである。従って、本実施例に
おいても、内部励振電極６，５３，５４と、各内部励振
電極６，５３，５４とは反対側の電位に接続される端子
電極５，７との間の第１の方向に沿う間隔をＧｉとした
ときに、比Ｇｉ／Ｄを２．０以上とすることにより、上
述したスプリアスを効果的に抑圧することができる。こ
こでも、間隔Ｇｉは、内部電極６，５３，５４と、同一
平面上で対向している内方突出部５ａ，７ａ，７ａとの
間の第１の方向に沿う間隔となる。

【００８４】また、図２０及び図２１は、それぞれ、図
７及び図８（ｂ）に示した厚み縦圧電共振子の変形例に
も相当するが、それぞれ、圧電体内に、第１，第２の励
振電極が内部励振電極の形態で埋設されている。また、
各内部励振電極と、該内部励振電極とは反対側の電位に
接続される端子電極５，７に、内方突出部５ａ，７ａが
形成されている。図２０及び図２１に示した厚み縦圧電
共振子５８，５９においても、内部励振電極と、反対側
の電位に接続される端子電極もしくは端子電極内方突出
部との間の間隔をＧｉとしたときに、比Ｇｉ／Ｄを２．
０以上とすることにより、上記スプリアスを効果的に抑
圧することができ、良好な共振特性を得ることができ
る。

【００８５】また、図１３及び図１７〜図２１に示した
各厚み縦圧電共振子においても、第１の参考例の厚み縦
圧電共振子の場合と同様に、第１，第２のケース材を用
いて例えば図１１に示した圧電共振部品を同様に構成す
ることができる。

【００８６】

【発明の効果】本発明に係る厚み縦圧電共振子では、矩
形板状の圧電体と、少なくとも１層の内部励振電極を含
み、かつ圧電体層を介して厚み方向に重なり合うように
配置された複数の励振電極とを有するため、内部電極を
有しない従来の厚み縦圧電共振子に比べ、電気的容量の
増大を図ることができ、回路基板などの浮游容量による
悪影響を低減することができる。

【００８７】加えて、長さ方向においてのみ、共振部の
両側に振動減衰部が設けられおり、長さ方向と直交する
方向においては振動部の両側に振動減衰部が設けられな
いため、長さ方向と直交する方向における厚み縦圧電共
振子の寸法を小さくすることができる。

【００８８】さらに、比Ｇｉ／Ｄが２．０以上とされて
いるので、共振周波数と反共振周波数との間に現れる不
要スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共
振特性を得ることができる。

【００８９】また、内部励振電極が形成されている高さ
位置において、該内部励振電極とは反対側の電位に接続
される端子電極には、該励振電極と所定距離を隔てて対
向される内方突出部が設けられていてもよく、その場合
には、間隔Ｇｉは、内部励振電極と、該端子電極の内方
突出部との間の間隔とされる。この場合においても、比
Ｇｉ／Ｄを２．０以上とすることにより、共振周波数と
反共振周波数との間に現れるスプリアスを効果的に抑圧
することができる。

【００９０】本発明に係る厚み縦圧電共振子において、
圧電体として細長いストリップ状圧電体を用いた場合に
は、幅方向寸法を小さくすることができ、より小型の厚
み縦圧電共振子を提供することができる。

【００９１】本発明に係る圧電共振部品では、第１，第
２のケース材によりケースが構成され、本発明に係る厚
み縦圧電共振子が振動を妨げないための空隙を確保した
状態で第１のケース材に接合されており、かつ第２のケ
ース材が第１のケース材に接合された厚み縦圧電共振子
を囲繞するように第１のケース材に固定されている。従
って、プリント回路基板などに表面実装可能な電子部品
としての圧電共振部品を構成することができる。

【００９２】加えて、第１のケース材がコンデンサ基板
により構成されており、厚み縦圧電共振子がコンデンサ
基板により構成されているコンデンサに電気的に接続さ
れている場合には、共振子とコンデンサとを電気的に接
続してなる圧電発振子を単一の部品で構成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の参考例に
係る厚み縦圧電共振子を説明するための斜視図及び縦断
面図。

【図２】第１の参考例に係る厚み縦圧電共振子における
位相値−周波数特性を示す。

【図３】比Ｇｏ／Ｄ＝１．５の場合の位相値−周波数特
性を示す。

【図４】比Ｇｏ／Ｄを種々異ならせた場合のスプリアス
部分における最低位相値の変化を示す。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、第１の参考例に係る厚み
縦圧電共振子の変形例を説明するための斜視図及び縦断
面図。

【図６】本発明の第２の参考例に係る厚み縦圧電共振子
を示す斜視図。

【図７】本発明の厚み縦圧電共振子の参考例における変
形例を示す縦断面図

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る厚み縦圧電
共振子の参考例におけるさらに他の変形例を示す各縦断
面図。

【図９】本発明に係る厚み縦圧電共振子の参考例におけ
る他の変形例を示す縦断面図。

【図１０】本発明に係る厚み縦圧電共振子の参考例にお
ける他の変形例を示す縦断面図。

【図１１】本発明の圧電共振部品を説明するための分解
斜視図。

【図１２】図１１に示した圧電共振部品により構成され
る回路構成を示す回路図。

【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例
に係る厚み縦圧電共振子を示す斜視図及び縦断面図。

【図１４】第１の実施例に係る厚み縦圧電共振子におけ
る位相−周波数特性を示す図。

【図１５】比Ｇｉ／Ｄ＝１．５の場合の位相−周波数特
性を示す図。

【図１６】第１の実施例の厚み縦圧電共振子における比
Ｇｉ／Ｄと、共振周波数数と反共振周波数数との間に現
れるスプリアス部分の最低位相値の関係を示す図。

【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例に係る厚
み縦圧電共振子を示す斜視図及び縦断面図

【図１８】本発明の厚み縦圧電共振子の他の変形例を示
す斜視図。

【図１９】本発明に係る厚み縦圧電共振子のさらに他の
変形例を示す縦断面図。

【図２０】本発明に係る厚み縦圧電共振子のさらに他の
変形例を示す縦断面図。

【図２１】本発明に係る厚み縦圧電共振子の他の変形例
を示す縦断面図。

【図２２】従来の厚み縦圧電共振子の一例を説明するた
めの分解斜視図。

【図２３】図２２に示した厚み縦圧電共振子の断面図。

【図２４】従来の厚み縦圧電共振子の他の例を説明する
ための斜視図。

【符号の説明】

１…厚み縦圧電共振子 ２…圧電体 ３，４…第１，第２の励振電極 ５…端子電極 ５ａ…内方突出部 ６…内部電極 ７…端子電極 ７ａ…内方突出部 １１…厚み縦圧電共振子 １２…圧電体 １３，１４…第１，第２の励振電極 １５…端子電極 １５ａ…内方突出部 １６…内部電極 １７…端子電極 １７ａ…内方突出部 ２１…厚み縦圧電共振子 ２２，２３…内部電極 ２４…厚み縦圧電共振子 ２５〜２７…内部電極 ２８…厚み縦圧電共振子 ２９，３０…内部電極 ３１…厚み縦圧電共振子 ３２〜３４…内部電極 ３６…コンデンサ基板 ３６ａ…誘電体基板 ３６ｂ〜３６ｄ…電極 ３７，３８…導電性接着剤 ３９…第２のケース材としてのキャップ ４１…厚み縦圧電共振子 ４２…圧電体 ４３，４４…内部励振電極 ４５…内部電極 ５１…厚み縦圧電共振子 ５２…圧電体 ５３，５４…内部励振電極 ５８…厚み縦圧電共振子 ５９…厚み縦圧電共振子

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−290139（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139009（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−235422（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−99310（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−37579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−104886（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111626（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−242026（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−226647（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218788（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−347536（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−139561（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−10886（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−44451（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−49050（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電体の長さ方向において共振部の両側
   に振動減衰部を有する厚み縦振動モードのＮ次高調波を
   利用した厚み縦圧電共振子であって、 長さ方向及び幅方向を有する矩形板状の圧電体と、 前記圧電体の主面または内部に形成されており、かつ圧
   電体の幅方向端部または該端部近傍に至るように設けら
   れている複数の励振電極とを備え、 複数の励振電極が厚み方向において、厚み方向に分極さ
   れた圧電体層を介して重なりあって共振部が構成されて
   おり、 複数の前記励振電極が少なくとも１層の内部励振電極を
   有し、 前記圧電体の長さ方向の両端に形成されており、いずれ
   かの励振電極に電気的に接続された第１，第２の端子電
   極とを備え、該第１，第２の端子電極が外部に接合され
   る部分を構成しており、 前記内部励振電極と、該内部励振電極とは反対側の電位
   に接続される端子電極との間の前記長さ方向に沿う間隔
   をＧｉ、圧電体の厚みをＴ、Ｄ＝Ｔ／Ｎとしたときに、
   Ｇｉ／Ｄ≧２．０とされていることを特徴とする、厚み
   縦圧電共振子。
2. 【請求項２】 前記端子電極が、内部励振電極が形成さ
   れている高さ位置において、該内部励振電極の先端と所
   定距離を隔てて前記長さ方向に沿って対向されている内
   方突出部をさらに備え、前記間隔Ｇｉが、内部励振電極
   と、該内部励振電極とは反対側の電位に接続される端子
   電極の前記内方突出部との間の間隔である、請求項１に
   記載の厚み縦圧電共振子。
3. 【請求項３】 前記圧電体が細長いストリップ状圧電体
   である、請求項１または２に記載の厚み縦圧電共振子。
4. 【請求項４】 ケースを構成する第１，第２のケース材
   と、第１のケース材に形成された複数の電極と、振動を
   妨げないための空隙を確保した状態で第１のケース材に
   接合されている、請求項１〜３のいずれかに記載の厚み
   縦圧電共振子とを備え、前記第１のケース材に接合され
   た厚み縦圧電共振子を囲繞するように、第２のケース材
   が第１のケース材に固定されていることを特徴とする、
   圧電共振部品。
5. 【請求項５】 前記第１のケース材が、誘電体基板と、
   該誘電体基板に形成された複数の電極とを有するコンデ
   ンサ基板であり、前記厚み縦圧電共振子が、コンデンサ
   基板により構成されているコンデンサに電気的に接続さ
   れている、請求項４に記載の圧電共振部品。