JPH08279726A - 圧電共振子 - Google Patents

圧電共振子

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Publication number
JPH08279726A
JPH08279726A JP7925695A JP7925695A JPH08279726A JP H08279726 A JPH08279726 A JP H08279726A JP 7925695 A JP7925695 A JP 7925695A JP 7925695 A JP7925695 A JP 7925695A JP H08279726 A JPH08279726 A JP H08279726A
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JP
Japan
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electrode
piezoelectric
piezoelectric resonator
substrate
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP7925695A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuji Hayano
修二 早野
Kensaku Murakawa
健作 村川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】圧電基板の両面の中央部に互いに対向するよう
に帯状の振動電極が形成され、厚み滑り振動モードを利
用した圧電共振子であって、前記対向する帯状の振動電
極の少なくとも片面側の振動電極が素子幅に対し一部分
に形成された部分電極1である圧電共振子。 【効果】本発明の圧電共振子を用いれば、容易にICと
のマッチングをとることができるチップ型圧電部品を製
造することができる。このチップ型圧電部品を組み込ん
だ発振回路では、部品コストの増大や部品の実装方向が
制限される等の問題もない。

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に関し、より
詳細には、情報処理、通信等の分野において、レゾネー
タ等に用いられる厚みすべり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に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にレゾネータは、図2に示すコルピ
ッツ型発振回路に組み込まれ、各種電子機器のクロック
源として利用される。
【0003】近年、セット部品の軽薄短小化に伴い、各
種電子部品の小型化、及び配電基板等への実装の容易な
チップ化が急速に進められており、レゾネータにおいて
も小型化およびチップ化の要求が非常に大きくなってい
る。このため、発振回路の部品点数を削減し、表面実装
対応を図るため、圧電共振子が負荷容量を内蔵した絶縁
基板にマウントされたケース型構造を有するチップ型圧
電部品が開発されている。
【0004】図3はこのようなチップ型圧電部品の一例
を模式的に示す断面図である。このチップ型圧電部品に
用いられている圧電共振子5は、図4に示す厚みすべり
振動モードを利用した共振子で、圧電基板の上面(図4
(a))には右側の端部を帯状に残して振動電極6a及
び端子電極7aが連続して形成され、一方、圧電基板の
下面(図4(b))にも、上面と反対側の左側の端部を
帯状に残して振動電極6bと端子電極7bが連続して形
成されている。なお、振動電極6a、6bは上面および
下面に形成された電極の対向する部分をいう。
【0005】このような圧電共振子5が、図3に示すよ
うにチップ型圧電部品の絶縁体基板4の表面と平行にな
るように絶縁体基板4上に配設され、圧電基板15の下
面に形成された振動電極6b及び端子電極7bは絶縁体
基板4に形成された接続電極8bに、圧電基板15の上
面に形成された振動電極6a及び端子電極7aは絶縁体
基板4に形成された接続電極8aに、それぞれ導電性接
着剤9を介して接続され、固定されている。接続電極8
a、8bは絶縁体基板4の下面に形成された端子電極1
0a、10bに接続されており、この端子電極10a、
10bを配線基板上の配線(図示せず)と接続して配線
基板等に実装することによりチップ型圧電部品が作動す
るようになる。
【0006】さらに、絶縁体基板4には端子電極10
a、10bと絶縁体基板4の中央部に設けられたアース
電極11に挟み込まれるように誘電体層12が設けられ
ている。すなわち、発振回路の負荷容量がチップ型圧電
部品に内蔵されている。
【0007】また、絶縁体基板4の上部には、絶縁体基
板4上の圧電共振子5を保護するために箱型の保護キャ
ップ13が被せられ、絶縁性接着剤14により絶縁体基
板4に固定されている。
【0008】このようなケース型構造を有するチップ型
圧電部品は部品点数が少なく、そのため部品コストが安
く、回路基板上へのチップ型圧電部品のマウント性にも
優れている。
【0009】発振回路は前記図2に示したように増幅部
と帰還部とに分けられており、下記の式及び式を同
時に満足するときはじめて発振が起こる。
【0010】 αβ≧1 ・・・ θ1 +θ2 =360n(nは1、2、3・・) ・・ ただし、α :増幅率 β :帰還率 θ1 :増幅部における位相量 θ2 :帰還部における位相量 このためIC(インバータ)と圧電部品とのマッチング
が必要で、特にICの入力側にかかる電圧
(VIN HIGH )がICの規格値を超えるとICの誤動作
を招き易い等の問題があった。
【0011】そこで、この入力側にかかる電圧(V
IN HIGH )を低減させるために、図5に示すように、発
振回路にダンピング抵抗16を挿入したり、ICの入力
側の負荷容量値(CL1)を大きくすることで対応してき
た。しかし、前者においては部品点数が増えるため圧電
部品のコスト増大を招き、また後者においては、入力側
と出力側の負荷容量のバランスが崩れるため部品の実装
方向が制限される等の問題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑がみなされたもので、ICの入力側にかかる電圧がI
Cの規格値を超えることのない、すなわちICとのマッ
チングが容易にとれるチップ型圧電部品の製造が可能な
圧電共振子を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
圧電共振子にある。
【0014】圧電基板の両面の中央部に互いに対向する
ように帯状の振動電極が形成され、厚み滑り振動モード
を利用した圧電共振子において、前記対向する帯状の振
動電極の少なくとも片面側の振動電極が素子幅に対し一
部分に形成されていることを特徴とする圧電共振子。
【0015】
【作用】本発明の圧電共振子の特徴は、上記のように圧
電基板の両面の中央部に互いに対向するように形成され
た帯状の振動電極の少なくとも片面側の振動電極が素子
幅に対し一部分に、すなわち、振動電極が圧電基板の幅
全体ではなく、幅の一部分に形成されている点にある
(以下、このように幅の一部分に形成された振動電極を
「部分電極」という)。
【0016】このような部分電極が形成された圧電共振
子においては、以下に述べる図7および図8に示すよう
に、その性能が変化するので、それによってICの入力
側にかかる電圧(VIN HIGH 、以下、「ICの入力電
圧」または単に「入力電圧」という)の制御が可能とな
る。
【0017】図6は本発明の圧電共振子の等価回路であ
るが、圧電共振子をこの等価回路に置き換え、発振回路
の電気回路シミュレーションによりICの入力電圧(V
IN H IGH )に及ぼす圧電共振子の各回路定数の影響を調
査した。
【0018】図7に、ICの入力電圧(VIN HIGH )に
及ぼす容量比(C0 /C1 )の影響のシミュレーション
結果を示す。縦軸の△VIN(%)は、C0 /C1 =4の
ときのVIN(すなわち、VIN HIGH −VIN LOW)を10
0(%)として表した相対値である。容量比(C0 /C
1 )が大きくなるにつれて△VINは小さくなっており、
それに伴って入力電圧(VIN HIGH )が低下する。ま
た、同じ容量比でも等価並列容量(C0 )が小さいほど
△VINは小さくなり、入力電圧(VIN HIGH )は低下す
ることが判明した。容量比の変化は等価直列インダクタ
ンス(L1 )及び等価直列抵抗(R1 )にはまったく影
響を及ぼさないので、容量比(C0 /C1)を変えるこ
とによりICの入力電圧(VIN HIGH )の制御が可能で
ある。
【0019】図8は圧電基板の片面に部分電極が形成さ
れた圧電共振子における部分電極の幅が容量比(C0
1 )に及ぼす影響を示す図であるが、この図から、部
分電極幅を減少させることにより容量比を大きくできる
ことが明かである。なお、この圧電共振子の素子幅は
1.0mmである。
【0020】上記のように、部分電極幅を減少させるこ
とにより容量比(C0 /C1 )を増大させ、ICの入力
電圧(VIN HIGH )を低く抑えることが可能で、圧電共
振子の電極設計のみで容易にICとのマッチングがとれ
るチップ型圧電部品の製造が可能な圧電共振子を提供す
ることができる。
【0021】部分電極の形成位置は、素子幅に対して中
央部が望ましい。素子の中央部からいずれかの辺側へず
れたりすると、リップル等が発生しやすく、安定した発
振周波数を有する素子は得られにくい。
【0022】また、部分電極の幅は、例えば素子幅1.
0mmに対して0.2mm以上であるのが好ましい。
0.2mmに満たないと特性のバラツキが大きくなって
歩留まりの低下を招きやすいからである。
【0023】なお、部分電極の形成は圧電基板の少なく
とも片面側であればよい。両面に形成される場合は、振
動電極部(上面および下面に形成された電極の対向する
部分)が素子幅に対して中央部に位置するように配置さ
れているのが望ましい。
【0024】
【実施例】以下、本発明に係る圧電共振子の実施例を図
面に基づいて説明する。
【0025】図1は本発明に係る圧電共振子の一例を示
す上面図で、(a)は部分電極が素子幅に対して中央部
に形成されている場合、(b)は部分電極が素子幅に対
して片側に形成されている場合である。図1(a)及び
(b)のいずれにおいても部分電極1の形成は上面のみ
で、右側の端部を帯状に残し、この部分電極1に連続し
て端子電極2が形成されている。図示していないが、下
面には上面と反対側の左側の端部を帯状に残して振動電
極が圧電基板の幅全体に形成され、この振動電極に連続
して端子電極が形成されている。なお、部分電極の幅
は、図1(a)及び(b)のいずれにおいても容量比
(C0 /C1 )が5〜7.8の範囲内の種々の値になる
ように調整した。
【0026】この圧電共振子を用いてチップ型圧電部品
を作製し、さらにコルピッツ型発振回路を構成してIC
の入力電圧(VIN HIGH )に及ぼす容量比(C0
1 )の影響を調べた。
【0027】チップ型圧電部品の作製にあたり、素子マ
ウント基板(絶縁体基板)としては、アルミナ基板にチ
タン酸バリウム系の誘電体を積層内蔵した、寸法が8.
0mm×4.0mm×0.5mmの基板(端子電極と中
央部のアース電極間の端子間容量=30pF)を使用し
た。保護キャップには、プレス成形により作製したアル
ミナ製の絶縁性ケースを使用した。
【0028】上記素子マウント基板の入出力電極(端子
電極)上にディスペンサでAgペースト(導電性接着
剤)を塗布し、その上に前記の圧電共振子をマウントし
て150℃で30分乾燥した。さらに、その上にアルミ
ナ製絶縁性ケースを被せ、熱硬化型エポキシ系樹脂接着
剤で絶縁体基板に接着し、チップ型圧電部品とした。
【0029】また、コルピッツ型発振回路の作製にあた
っては、ICに4069UBCを使用し、上記のチップ
型圧電部品を発振回路に組み込んだ。
【0030】このコルピッツ型発振回路に5Vの直流電
圧を印加し、前記のΔVINを求めた。
【0031】図9に測定結果の一例を示す。これは、図
1(a)に示した部分電極を有する圧電共振子について
の測定結果であるが、この結果から、部分電極幅を減少
させて容量比(C0 /C1 )を増大させることによりΔ
INを低減させることができ、ICの入力電圧(V
IN HIGH )を低下させ得ることがわかる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧電共振
子を用いれば、容易にICとのマッチングをとることが
可能なチップ型圧電部品を製造することができる。この
チップ型圧電部品は、これまでのように、ダンピング抵
抗を挿入したり、ICの入力側の負荷容量値を変える等
の発振回路の設計変更が不要で、部品コストの増大を防
ぎ、部品の実装方向が制限される等の問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電共振子の一例を示す上面図
で、(a)は部分電極が素子幅に対して中央部に形成さ
れている場合、(b)は部分電極が素子幅に対して片側
に形成されている場合である。
【図2】コルピッツ型発振回路図である。
【図3】ケース型構造を有するチップ型圧電部品の一例
を模式的に示す断面図である。
【図4】従来の厚みすべり振動モードを利用した圧電共
振子を示す図で、(a)は上面図、(b)は下面図であ
る。
【図5】ダンピング抵抗を挿入したコルピッツ型発振回
路図である。
【図6】本発明の圧電共振子の電気的等価回路を示す図
である。
【図7】ICの入力電圧の変化率と発振回路の容量比と
の関係を示す図である。
【図8】発振回路の容量比と圧電共振子の部分電極幅と
の関係を示す図である。
【図9】ICの入力電圧の変化率と本発明の圧電共振子
を用いた発振回路の容量比との関係を示す図である。
【符号の説明】
1:部分電極 2、7a、7b、10a、10b:端子電極 3:レゾネータ 4:絶縁体基板 5:圧電共振子 6a、6b:振動電極 8a、8b:接続電極 9:導電性接着剤 11:アース電極 12:誘電体層 13:保護キャップ 14:絶縁性接着剤 15:圧電基板 16:ダンピング抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板の両面の中央部に互いに対向する
    ように帯状の振動電極が形成され、厚み滑り振動モード
    を利用した圧電共振子において、前記対向する帯状の振
    動電極の少なくとも片面側の振動電極が素子幅に対し一
    部分に形成されていることを特徴とする圧電共振子。
JP7925695A 1995-04-05 1995-04-05 圧電共振子 Pending JPH08279726A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7925695A JPH08279726A (ja) 1995-04-05 1995-04-05 圧電共振子

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JP7925695A JPH08279726A (ja) 1995-04-05 1995-04-05 圧電共振子

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JPH08279726A true JPH08279726A (ja) 1996-10-22

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ID=13684781

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JP7925695A Pending JPH08279726A (ja) 1995-04-05 1995-04-05 圧電共振子

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JP (1) JPH08279726A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008543099A (ja) * 2005-06-07 2008-11-27 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 可変のキャパシタンスを備えたコンデンサ及び該コンデンサの製造方法

Cited By (1)

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JP2008543099A (ja) * 2005-06-07 2008-11-27 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 可変のキャパシタンスを備えたコンデンサ及び該コンデンサの製造方法

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