JPH02296407A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 籠！上り且里豆Ｍ 本発明は圧電振動子、より詳細には圧電基板と該圧電基
板に配設された振動電極とを備えた圧電振動子に関する
。

従迷］支術 従来のこの種厚み縦振動を利用した圧電振動子は、例え
ば特開昭５８−１３８１）５号公報などに開示されてい
る。これら一般の厚み縦振動を利用した圧電振動子の外
観を第１図に示す。１０は厚み縦振動を利用した圧電振
動子である。１）は正電振動子１０の外装としての熱硬
化性樹脂であり、１２は圧電振動子ＩＯ内部に形成され
た電極に電圧を印加するためのリード端子である。

ここで、これら一般の圧電振動子１０の製造工程を第５
図に基づいて説明する。１３は圧電基板であり、この圧
電基板１３を所定の厚みに研削した後、該圧電基板１３
の表裏両面にそれぞれ電極材料１４・１４を蒸着形成す
る（ａ）、電極材料１４を蒸着させた圧電基板１３のＸ
、−Ｘ、線断面図を（ａｌ）に示す。そして、これら電
極材料１４・１４間に所定の直流電圧を印加して圧電基
板１３に分極処理を施す。次に、第５図（ｄｌ）に示す
ような振動電極１５と同一形状のエツチングレジスト１
６を前記分極処理を行なった圧電基板１３の表裏両面に
スクリーン印刷機などを用いてそれぞれ塗布する（ｂ）
、この後エツチングを行ないエツチングレジスト１６・
１６が塗布されていない電極材料１４部分を表裏両面と
もそれぞれ除去し、さらにエツチングレジスト１６を除
去して振動電極１５・・−を形成する（Ｃ）、この圧電
基板１３を表裏−対の振動電極１５を単位としてカット
したものが１個の圧電振動子１０分となる（ｄ）、この
カットされた圧電基板１３を拡大して示したのが（ｄ、
ｌである。この（ｄｌ）における表裏一対の振動電極１
５にリード端子１２をそれぞれ半田付けなどによって接
着し、振動用の空隙１９（第２図）を設けて熱硬化性樹
脂１）でモールドすると第１図に示すような圧電振動子
１０が製作される。

が　゛しようとする課題 ところが上記従来の圧電振動子ｌＯの製造方法において
は、第５図（ａｌに示すように圧電基板１３の分極工程
が、圧電基板１３の表裏それぞれの全面に塗布された電
極材料１４・１４によって行なわれているため、１個の
圧電振動子１０分として圧電基板１３をカットした場合
、このカットされた圧電基板１３は、全体的に分極され
ている。そして、上記した製造方法によって作成した圧
電振動子１０は、第６図に示すように共振点と反共振点
との間にリップルと呼ばれるインビータンスの乱れが生
じる事が普通であった。このため、第７図に示す一般的
な発振回路であるコルピッツ形発振回路に前記の圧電振
動子１０を用いると１発振周波数が所望の周波数となら
ないとか発振周波数が一定せず不安定になるなど製品の
信頼性に問題が生じていた。ここで第７図における３０
は反転増幅器、３１は帰還抵抗、３２は負荷容量である
。

本発明は上記した問題点に鑑み発明されたものであって
、圧電振動子を用いて所望の発振周波数を確実に発信す
ることができ、かつ、発振周波数の安定した信頼性の高
い圧電振動子を供給することを目的としている６ ・８を　′するための 上記した目的を達成するために、本発明に係る圧電振動
子は、圧電基板と該圧電基板の表面及び裏面に対向して
振動電極が配設された圧電振動子において、これら振動
電極間の圧電基板部分及びその近傍が分極されているこ
とを特徴とするものである。

ｍ里 上記した構成によれば、表裏に対向した振動電極間およ
びこの振動電極間の周辺部の圧電基板部分のみが分極さ
れている。すなわち、１個の圧電振動子を構成する圧電
基板の中に分極された領域と分極されていない領域とが
存在し、この分極された領域は表裏に対向して配設され
ている振動電極間とその周辺部のみであり、他の部分は
分極されていない領域となっている。

したがって、前記振動電極間に所定の電圧を印加した場
合、圧電基板上の振動を誘発する領域（分極領域）が前
言己振動電極よりも少し大きいため、振動を阻害すると
考えられる分極されていない領域は前記振動電極間には
存在しない、他方、上記構成によれば従来の圧電振動子
のように圧電基板全体が分極されておらず、振動電極間
に所定の電圧を印加した場合にも、振動は圧電基板の分
極された領域のみで起こり、このためリード端子の接合
部および熱硬化性樹脂などで表面が覆われた部分は、振
動を誘発する領域から分離される結果となり、リード端
子を介して侵入する外部の影響や熱硬化性樹脂などの振
動への係わりなど、前記振動を不安定にする要因が除去
されていると考えられる。このため、リップルと呼ばれ
るインピーダンスの乱れが生じる事がなくなり、圧電振
動子を用いて所望の発振周波を確実に発振させることが
できるようになる。

！且ヨ 以下本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。な
右、本実施例における圧電振動子の外観と従来の圧電振
動子の外観とは同一であるため外観図（第１図）は共用
する。また、共通する部品名は共通の符合を使用する。

第１図および第２図において、圧電振動子４０は圧電基
板４１にリード端子１２が接続され、これら圧電基板４
１とリード端子１２の上から外装としての熱硬化性樹脂
１）がモールドされて形成されている。圧電基板４１部
分は、圧電基板４１とこの圧電基板４１の表裏両面にそ
れぞれ対向して配設された振動電極１５とから形成され
ており、圧電基板４１は分極された領域１７と分極され
ていない領域１８とから構成されている。そして、熱硬
化性樹脂１）のモールドと圧電基鈑４１および振動電極
１５との間には振動のための空隙１９が確保されている
。

次に、この圧電振動子４０の製造方法を第３図に基づい
て説明する。

まず、所定の厚みに圧電基板４１を研削し、この圧電基
板４１の表面および裏面に電極材料１４を蒸着させる（
第３図（ａ））。（ａ）におけるＸ、−Ｘ２線断面図を
示したものが（ａ、）図である。

次に蒸着したそれぞれの電極材料１４の上に分極用型ｔ
４２１形成のためのエッヂングレジス］・２０をスクリ
ーン印刷機などを用いて塗布する（ｈ）、この分極用電
極のエツチングレジスト２０のパターンを（ｔ〕、）に
示す。この後、エツチングを行ないエツチングレジスト
２０・２０で覆われた部分以外の電極材料１４を除去し
、さらにエツチングレジスト２０を除去して分極用電極
２１を形成する（Ｃ）、そして、表面および裏面に形成
された分極用電極２１に所定の直流電圧を印加して圧電
基板４１の表面および裏面に対向形成された分極用電極
２１・２１間部分のみに分極処理を施す。

次いで、圧電基板４１の表裏両面に形成されている分極
用型＠２１をエツチングなどによって除去する（ｄ）、
この分極処理を施した圧電基板４１の表面および裏面全
面にそれぞれ振動電極材ｆ４２２を蒸着形成する（ｅ）
、このｔｅｌ　におけるＸ、−Ｘ３線断面図が（ｅ、）
である。この後、振動電極１５を形成するためのエツチ
ングレジスト１６を表裏両面にそれぞれスクリーン印刷
機などを用いて塗布する（ｆ）、そして１表裏両面のエ
ツチングレジスト１６で覆われた部分以外の振動電極材
料２２をエツチングなどによって除去し、さらにエツチ
ングレジスト１６を除去して振動型１）５を形成する（
ｇ）、圧電基板４１を表裏一対の振動電極１５を単位と
してカットしたものが（１））であり、（ｈ）を拡大し
た平面図が（ｈｌ）である、ここで２３はリード端子１
２を接続するための接続電極、２４は振動電極１５と接
続電極２３を接続するための引出し電極である。すなわ
ち、カットされた１個の圧電振動子４０となる圧電基板
４１において、表裏−対の振動電極１５が対向して配設
され重なり合っており、これらの振動電極１５の中心と
圧電基板４１上の分極された領域１７の中心とは一致さ
せられており、振動電極１５よりも分極された領域１７
の方が幾分大きく形成されている（（ｈ＋ｌｅ照）。接
続電極２３にそれぞれリード端子１２を半固相けなどに
よって固着し、振動電極１５部分における振動を確保す
るため、空隙１９を形成するためのペーストを塗布、し
た後、熱硬化性樹脂１）でモールドすると第１図に示す
ような圧Ｎ振動子４０が製造できる。

以」二のようにして製造された圧電振動子４０と従来の
方法によって製造された圧電振動子１０とは圧電基板４
１．圧電基板１３への分極処理の方法が根本的に異なっ
ている。すなわち圧電振動子を構成する圧電基板全体が
分極されているか、振動電極１５に挟まれた圧電基板４
１の部分とその周辺部分とのみが分極され、他の部分は
分極されていない部分として残されているかという基本
的な構成上の違いを有している。

このような基本的な構成上の違いによって、本実施例に
よる圧電振動子４０と従来の方法によって製造された圧
電振動子ｌＯとは電気的特性にも以下に述べるような大
きな違いを有している。

すなわち、従来の方法により製造された圧電振動子ＩＯ
は第６図に示すように、共振点と反共振点との間にリッ
プルと呼ばれるインピーダンス曲線上に乱れを生じる頻
度が高かった。この原因としては、圧電基板１３全体が
分極されているため、この圧電基板１３の周囲に固着さ
れ、全体を覆っている熱硬化性樹脂１）などのモールド
や振動電極１５に半田付けなどによって接着されたリー
ド端子１２などによって圧電、基ＩＨ１３の振動に外部
からの影響が誘引されることと、これらの熱硬化性樹脂
１）およびリード端子１２自体の固有振動などが圧電基
板１３の振動に重なり、あるいは制限などを与えること
とが考えられる。

他方、本実施例における製品の分極された領域１７の直
径と振動［１）５の直径との比を横軸に、縦軸にリップ
ルなしの割合および従来品のインピーダンス曲線での山
と谷との比（Ｐ／Ｖ）を表示したグラフを第４図に示す
。白丸は本実施例における製品、黒丸は従来の製造方法
による製品を表わす、また、Ｐ／Ｖは第６図における共
振点でのインピーダンスをＲｏ、反共振点でのインピー
ダンスなＲＡとした場合に次式（１）で算出される値で
ある。

Ｐ／　Ｖ　＝　　２０ｊｏｇ＋ｏ　（ＲＡ／　Ｒｏ）　
　’＝　”・”’　（１）この（Ｐ／Ｖ）値は一般に圧
電振動子を発振回路に組み込んだ場合の発振出力の大き
さと正の相関があることが知らハている。

第４図からも判るようにリップルなしの割合は分極され
た領域１７が振動電極１５に比して大きくなると減少し
ているのが判る。

したがって、本実施例のように、圧電基板４１上に分極
された領域１７と分極されていない領域１８とを設け、
振動電極１５のある部分及びその近傍のみを分極し、周
囲の分極されていない領域１８に熱硬化性樹脂１）を固
着してモールドし、またリード端子１２も分極されてい
ない領域で半田付けなどにより接着すれば、振動電極１
５部分での振動電極１５自体の不規則な振動の発生が抑
えられるとともに、熱硬化性樹脂１）やリード端子１２
などの固有振動が振動電極１５部分の振動に侵入し、重
なり合ったり、制限を与えるようなこともなくなると考
えられる。そして、最も良好な範囲は横軸における１、
２５〜１．５０の値である。この範囲では第６図に示す
ような共振点と反共振点との間でのリップルと呼ばれる
インピーダンス曲線上の乱れがなくなる。

及匪Ω苅呈 以上の説明により明らかなように、本発明に係る圧電振
動子は圧電基板と該圧電基板の表面及び裏面に対向して
振動電極が配設された圧電振動子において、これら振動
電極間の圧電基板部分及びその近傍が分極されているの
で圧電基板上での振動領域をこの圧電基板の分極された
領域内に限定することができ、振動に有害と考えられる
樹脂などのモールド及びリード端子などを分極されてい
ない領域に設けることができ、振動においてこれらモー
ルドやリード端子の影響を排除することができる。また
、振動電極からの振動エネルギーもこの分極された圧電
基板上の領域内で使用されるので、振動エネルギーの有
害な分散もなくなり、インピーダンス曲線上に乱れを生
ずることがな（なる。したがって、良好な安定した電気
的特性を有する圧電振動子が得られ、発振回路に組み込
んで使用する場合にも所望の発振周波数が確実に得られ
、製品の信頼性を白下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明及び従来例に係る圧電振動子の外観を示
す正面図、第２図は第１図におけるＩＩ　−ＩＩ線断面
図、第３図における（ａｌ　、　（ｂｌ、（ｃＬ（ｄ）
、（ｅ）、（ｆ）、（ｇｌ　は本実施例に係る圧Ｍ、振
動子の製作過程を示す斜視図、（ａ、）及び（ｅ、）は
（ａｌ及び（ｅ）におけるＸ２−Ｘ２　、Ｘ、−Ｘ、線
断面図、（ｂ、）はエツチングレジストパターンのみを
示した斜視図、（ｈｌ　は圧電基板からカッティングさ
れた１個の圧電基板の斜視図、（ｈｌ）はこの（ｈｌを
拡大した平面図、第４図は本発明における圧電基板上の
分極領域と分極されてれていない領域との直径の比と、
従来品のＰ／Ｖを基準にした場合のＰ／Ｖと、リップル
の発生しない割合とを表示したグラフ、第５図における
［ａｌ、（ｂｌ　、　（ｃｌ　、　（ｄｌは従来の圧電
振動子の製作過程を示す斜視図、（ａｌ）は（ａ）図に
おけるＸ、−Ｘ、線断面図、（ｄｌ）は（ｄｉ図の拡大
平面図、第６図は従来の圧電振動子の周波数とインピー
ダンス曲線図、第７図は一般の発振回路であるコルピッ
ツ形発振回路の回路図である。 １５・・・振動電極、１７・・・分極された領域、１８
・・・分極されていない領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電基板と該圧電基板の表面及び裏面に対向して
   振動電極が配設された圧電振動子において、これら振動
   電極間の圧電基板部分及びその近傍が分極されているこ
   とを特徴とする圧電振動子。