JPH11289236A - Piezo-resonator and its manufacture - Google Patents

Piezo-resonator and its manufacture

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JPH11289236A
JPH11289236A JP10089998A JP8999898A JPH11289236A JP H11289236 A JPH11289236 A JP H11289236A JP 10089998 A JP10089998 A JP 10089998A JP 8999898 A JP8999898 A JP 8999898A JP H11289236 A JPH11289236 A JP H11289236A
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JP
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piezoelectric
piezoelectric substrate
vibration
piezoelectric resonator
suppression
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JP10089998A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Miki
信之 三木
Amele Latour
アメール ラトール
Tomohisa Azuma
智久 東
Junichi Yamazaki
純一 山崎
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezo-resonator capable of suppressing the oscillation of a reference wave and oscillating tertiary higher harmonic by forming a suppression load on a position where displacement due to the oscillation of tertiary higher harmonic on a piezoelectric substrate is minimizsed and displacement due to the oscillation of a reference wave exists and to provide a piezo- resonator manufacturing method. SOLUTION: A pair of rectangular oscillation electrodes 2a, 3a are formed across a piezoelectric substrate 1a constituted of lead titanate group piezoelectric ceramic so as to be extended from respective opposed end parts of the surface and rear face of the substrate 1a to the center part of the substrate 1a. Then a suppression load having prescribed weight is formed at least on one of both the sides of the opposed end parts on the surface of the substrate 1a by a sputtering, vacuum deposition or printing method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基本波の振動を抑
制して3次高調波の発振が可能な圧電共振子およびその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric resonator capable of suppressing oscillation of a fundamental wave and oscillating a third harmonic, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は従来の圧電共振子の構成の一例を
示す図であり、図1(a)はその平面図を示し、図1
(b)は図1(a)の線X−X´に沿った断面図を示し
ている。図1(a)、図1(b)に示すように、圧電セ
ラミック等で構成される圧電基板10の表面および裏面
に一対の振動電極20a、20bが圧電基板10を挟ん
で形成されている。圧電基板10の表面および裏面に形
成されている振動電極20a、20bはそれぞれ端子電
極部14a、14bまで延びて端子電極部14a、14
bに電気的に接続されている。端子電極部14a、14
bにはリードフレーム端子16a、16bが半田付けさ
れている。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a view showing an example of the configuration of a conventional piezoelectric resonator, and FIG.
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG. As shown in FIGS. 1A and 1B, a pair of vibrating electrodes 20a and 20b are formed on the front and back surfaces of a piezoelectric substrate 10 made of a piezoelectric ceramic or the like with the piezoelectric substrate 10 interposed therebetween. The vibrating electrodes 20a and 20b formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate 10 extend to the terminal electrode portions 14a and 14b, respectively, and extend to the terminal electrode portions 14a and 14b.
b. Terminal electrode portions 14a, 14
The lead frame terminals 16a and 16b are soldered to b.

【0003】なお、圧電共振子全体は樹脂18により被
覆モールドされ、圧電共振子の振動部分には、圧電共振
子の振動を抑制しないように、空洞30a、30bが形
成されている。
The entire piezoelectric resonator is covered and molded with a resin 18, and cavities 30a and 30b are formed in the vibrating portion of the piezoelectric resonator so as not to suppress the vibration of the piezoelectric resonator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した圧
電共振子において、基本波の振動を抑制するために形成
される空洞30a、30bの径のばらつきや空洞30
a、30bを構成している樹脂18の負荷量(膜厚の違
い)のばらつきにより基本波の振動の抑制が不十分とな
る場合があった。この場合には、基本波の振動が引き起
こされ、これによって本来利用すべき3次高調波の発振
が不可能になることがあった。
By the way, in the above-described piezoelectric resonator, variations in the diameters of the cavities 30a and 30b formed to suppress the oscillation of the fundamental wave,
In some cases, the suppression of the vibration of the fundamental wave was insufficient due to the variation in the load (difference in film thickness) of the resin 18 constituting the a and 30b. In this case, oscillation of the fundamental wave is caused, which may make it impossible to oscillate the third harmonic that should be used.

【0005】このような3次高調波の発振が不可能にな
ることを回避するため、特許第2669099号には、
圧電基板上の3次高調波が励振される領域より外側の領
域であって基本波が励振される領域内にダミー電極を設
け、そのダミー電極に半田を付着させまたはリード端子
の一部を半田付けすることにより3次高調波の励振に影
響を与えずに基本波の励振を抑制した圧電共振子を用い
た発振子が開示されている。
[0005] In order to prevent such a third harmonic oscillation from being impossible, Japanese Patent No. 2669099 discloses that
A dummy electrode is provided in a region outside the region where the third harmonic is excited on the piezoelectric substrate and in which the fundamental wave is excited, and solder is attached to the dummy electrode or a part of the lead terminal is soldered. An oscillator using a piezoelectric resonator in which the excitation of the fundamental wave is suppressed without affecting the excitation of the third harmonic by attaching the piezoelectric resonator is disclosed.

【0006】しかし、3次高調波の発振に影響を与える
ことなく基本波の振動を効率良く抑制して3次高調波を
利用可能な圧電共振子を製造するためには、圧電基板上
の3次高調波の振動による変位が最小となる点(位置)
でかつ基本波の振動による変位が存在する点(位置)に
所定の重量を有する抑圧負荷を精度良く形成することが
望まれる。
However, in order to efficiently suppress the oscillation of the fundamental wave without affecting the oscillation of the third harmonic, and to manufacture a piezoelectric resonator that can use the third harmonic, it is necessary to use the 3rd harmonic on the piezoelectric substrate. The point (position) where the displacement due to the vibration of the second harmonic is minimized
It is desired to accurately form a suppression load having a predetermined weight at a point (position) where displacement due to vibration of the fundamental wave exists.

【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、圧電基板の表面および裏面の対
向する端部のそれぞれから基板中央部に向かって延びて
圧電基板を挟んで振動電極を形成し、圧電基板上の3次
高調波の振動による変位が最小となる位置でかつ基本波
の振動による変位が存在する位置にスパッタリング、真
空蒸着、または印刷法を用いて所定の重量を有する抑圧
負荷を形成することにより、基本波の振動を抑制し、3
次高調波における圧電特性の低下を最小限にして3次高
調波の発振が可能な圧電共振子およびその製造方法を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to extend from each of opposite ends of a front surface and a rear surface of a piezoelectric substrate toward the center of the substrate and sandwich the piezoelectric substrate. A vibrating electrode is formed, and a predetermined weight is applied by sputtering, vacuum deposition, or printing at a position where displacement due to third harmonic vibration on the piezoelectric substrate is minimized and at a position where displacement due to fundamental wave vibration exists. By forming a suppression load having
It is an object of the present invention to provide a piezoelectric resonator capable of oscillating a third harmonic while minimizing degradation of piezoelectric characteristics in the second harmonic, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明の圧電共振子は、圧電基板の
表面および裏面において対向する端部のそれぞれから前
記圧電基板の中央部に向かって延びて前記圧電基板を挟
んで形成された一対の振動電極と、前記圧電基板の表面
または裏面の少なくとも一方の3次高調波の振動による
変位が最小となる位置でかつ基本波の振動による変位が
存在する位置に形成された抑圧負荷とを有することを特
徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a piezoelectric resonator according to the present invention is characterized in that a central portion of the piezoelectric substrate is arranged from each of opposite ends on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate. And a pair of vibrating electrodes formed so as to sandwich the piezoelectric substrate, and a position where the displacement due to the vibration of the third harmonic of at least one of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate is minimized and the vibration of the fundamental wave And a suppression load formed at a position where the displacement due to is present.

【0009】また、上記課題を解決するために、請求項
2に記載の発明の圧電共振子は、圧電基板の表面および
裏面において対向する端部のそれぞれから前記圧電基板
の中央部に向かって延びて前記圧電基板を挟んで形成さ
れた一対の振動電極と、前記圧電基板の表面または裏面
の少なくとも一方の前記対向する端部の両側の少なくと
も一方に形成された抑圧負荷とを有することを特徴とす
る。
In order to solve the above problem, a piezoelectric resonator according to a second aspect of the present invention extends from each of opposing ends on a front surface and a back surface of a piezoelectric substrate toward a central portion of the piezoelectric substrate. A pair of vibrating electrodes formed with the piezoelectric substrate interposed therebetween, and a suppression load formed on at least one of both sides of the opposed end of at least one of the front surface and the back surface of the piezoelectric substrate. I do.

【0010】上記請求項1または2に記載の発明の圧電
共振子において、請求項3に記載の発明は、前記抑圧負
荷は金属膜または樹脂により構成されることを特徴とす
る。
[0010] In the piezoelectric resonator according to the first or second aspect of the invention, the third aspect of the invention is characterized in that the suppression load is formed of a metal film or a resin.

【0011】また、上記課題を解決するために、請求項
4に記載の発明の圧電共振子の製造方法は、圧電基板の
表面および裏面において対向する端部のそれぞれから前
記圧電基板の中央部に向かって延びて前記圧電基板を挟
んで一対の振動電極を形成し、前記圧電基板の表面また
は裏面の少なくとも一方の3次高調波の振動による変位
が最小となる位置でかつ基本波の振動による変位が存在
する位置に抑圧負荷を形成することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a piezoelectric resonator, comprising: A pair of vibrating electrodes are formed to extend toward the piezoelectric substrate with the piezoelectric substrate interposed therebetween. A suppression load is formed at a position where the exists.

【0012】また、上記課題を解決するために、請求項
5に記載の発明の圧電共振子の製造方法は、圧電基板の
表面および裏面において対向する端部のそれぞれから前
記圧電基板の中央部に向かって延びて前記圧電基板を挟
んで一対の振動電極を形成し、前記圧電基板の表面また
は裏面の少なくとも一方の前記対向する端部の両側の少
なくとも一方に抑圧負荷を形成することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric resonator, comprising the steps of: A pair of vibrating electrodes formed so as to extend toward the piezoelectric substrate, and a suppression load is formed on at least one of both sides of the facing end of at least one of a front surface and a back surface of the piezoelectric substrate. .

【0013】上記請求項4または5に記載の発明の圧電
共振子の製造方法において、請求項6に記載の発明は、
前記抑圧負荷は、スパッタリング、真空蒸着、または印
刷法のいずれかにより形成されることを特徴とする。
In the method for manufacturing a piezoelectric resonator according to the fourth or fifth aspect, the invention according to the sixth aspect is characterized in that:
The suppression load is formed by any one of sputtering, vacuum deposition, and a printing method.

【0014】上記請求項4乃至6のいずれかに記載の発
明の圧電共振子の製造方法において、請求項7に記載の
発明は、前記抑圧負荷は金属膜または樹脂により構成さ
れることを特徴とする。
In the method of manufacturing a piezoelectric resonator according to any one of claims 4 to 6, the invention according to claim 7 is characterized in that the suppression load is formed of a metal film or a resin. I do.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図2は本発明の実施の形態の負荷が形成さ
れる前の圧電共振子の構成を示す図である。図2(a)
は矩形の振動電極を有する圧電共振子の平面図を示し、
図2(b)は円形の振動電極を有する圧電共振子の平面
図を示し、図2(c)は本発明の実施の形態の圧電共振
子の一断面図を示している。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric resonator according to an embodiment of the present invention before a load is formed. FIG. 2 (a)
Shows a plan view of a piezoelectric resonator having a rectangular vibrating electrode,
FIG. 2B is a plan view of a piezoelectric resonator having a circular vibrating electrode, and FIG. 2C is a cross-sectional view of a piezoelectric resonator according to an embodiment of the present invention.

【0017】図2(a)に示す本発明の実施の形態の圧
電共振子は、チタン酸鉛(PbTiO3、PT)系の圧
電セラミックで構成される圧電基板1aと、圧電基板1
aの表面および裏面の対向する端部のそれぞれから圧電
基板1aの中央部に向かって延びて圧電基板1aを挟ん
で形成されている一対の矩形の振動電極2a、3aとに
よって構成されている。
A piezoelectric resonator according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2A includes a piezoelectric substrate 1a made of a lead titanate (PbTiO3, PT) -based piezoelectric ceramic, and a piezoelectric substrate 1a.
and a pair of rectangular vibrating electrodes 2a and 3a extending toward the center of the piezoelectric substrate 1a from opposite ends of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate 1a and sandwiching the piezoelectric substrate 1a.

【0018】また、図2(b)に示す本発明の実施の形
態の圧電共振子は、チタン酸鉛系の圧電セラミックで構
成される圧電基板1bと、圧電基板1bの表面および裏
面の対向する端部のそれぞれから圧電基板1bの中央部
に向かって延びて圧電基板1bを挟んで形成されている
一対の円形の振動電極2b、3bとによって構成されて
いる。
The piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2B has a piezoelectric substrate 1b made of a lead titanate-based piezoelectric ceramic and a front surface and a rear surface of the piezoelectric substrate 1b opposed to each other. It is constituted by a pair of circular vibrating electrodes 2b and 3b extending from each of the ends toward the center of the piezoelectric substrate 1b and sandwiching the piezoelectric substrate 1b.

【0019】図3および図4は図2(a)に示す本発明
の実施の形態の抑圧負荷が形成される前の圧電共振子の
圧電基板の表面上の基本波の振動による変位および3次
高調波の振動による変位の分布を示す図である。図3に
示す変位分布は図2(a)の圧電共振子の圧電基板1a
の表面上の線a−a´に沿った光ファイバ干渉計を用い
た変位測定により得られた結果であり、図4に示す変位
分布は図2(a)の圧電共振子の圧電基板1aの表面上
の線b−b´に沿った光ファイバ干渉計を用いた変位測
定により得られた結果である。図3および図4におい
て、縦軸は圧電基板1aの表面の変位(単位はオングス
トローム)を示し、横軸は圧電共振子の表面位置を示し
ている。
FIGS. 3 and 4 show the displacement and the third order of vibration of the fundamental wave on the surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator before the suppression load is formed according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It is a figure showing distribution of displacement by vibration of a harmonic. The displacement distribution shown in FIG. 3 corresponds to the piezoelectric substrate 1a of the piezoelectric resonator shown in FIG.
4 is a result obtained by a displacement measurement using an optical fiber interferometer along a line aa 'on the surface of the piezoelectric resonator 1a of the piezoelectric resonator shown in FIG. It is the result obtained by the displacement measurement using the optical fiber interferometer along the line bb ′ on the surface. 3 and 4, the vertical axis represents the displacement (unit: angstrom) of the surface of the piezoelectric substrate 1a, and the horizontal axis represents the surface position of the piezoelectric resonator.

【0020】図3では、3次高調波の振動による変位は
圧電共振子の両端部において最小であるが、基本波の振
動による変位は圧電共振子の表面において一様である。
しかし、図4では、基本波の振動による変位と3次高調
波の振動による変位との間に大きな差が見られ、特に、
振動電極2aと振動電極3aとが重なった部分において
基本波の振動による変位と3次高調波の振動による変位
とが共に大きくなっている。
In FIG. 3, the displacement due to the vibration of the third harmonic is minimum at both ends of the piezoelectric resonator, but the displacement due to the vibration of the fundamental wave is uniform on the surface of the piezoelectric resonator.
However, in FIG. 4, there is a large difference between the displacement caused by the vibration of the fundamental wave and the displacement caused by the vibration of the third harmonic.
In the portion where the vibrating electrode 2a and the vibrating electrode 3a overlap, both the displacement due to the vibration of the fundamental wave and the displacement due to the vibration of the third harmonic are large.

【0021】以上のことから、圧電共振子において基本
波の振動を抑制して3次高調波を利用するためには、基
本波の振動による変位と3次高調波の振動による変位と
の差が大きくなっている位置に所定の重量を有する負荷
を形成する必要があることがわかる。従って、ここで
は、図4に示すように、圧電共振子の圧電基板上に基本
波の振動を抑制するための抑制点として12の抑制点A
1、B1、C1、A1´、B1´、C1´、A2、B
2、C2、A2´、B2´、C2´を設定し、これらの
抑制点に負荷を形成して圧電共振子の圧電特性を測定し
ている。
From the above, in order to use the third harmonic while suppressing the vibration of the fundamental wave in the piezoelectric resonator, the difference between the displacement due to the vibration of the fundamental wave and the displacement due to the vibration of the third harmonic is required. It is understood that it is necessary to form a load having a predetermined weight at a position where the load is increased. Therefore, here, as shown in FIG. 4, 12 suppression points A as suppression points for suppressing the vibration of the fundamental wave on the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator.
1, B1, C1, A1 ', B1', C1 ', A2, B
2, C2, A2 ', B2', and C2 'are set, and a load is formed at these suppression points to measure the piezoelectric characteristics of the piezoelectric resonator.

【0022】なお、本発明の実施の形態の圧電共振子の
圧電特性の測定は、図5に示すような次の(a)〜
(f)の場合について行っている。
The measurement of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention is performed by the following (a) to (c) shown in FIG.
The case of (f) is performed.

【0023】(a)圧電共振子の圧電基板の表面上で対
向する端部の片側に位置する抑制点A1、A2にそれぞ
れ負荷を形成した場合(図5(a)参照)。
(A) A case where a load is formed at each of the suppression points A1 and A2 located on one side of the opposite end on the surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator (see FIG. 5A).

【0024】(b)図5(a)に示す抑制点A1、A2
よりも圧電共振子の長手方向に沿ってその中央に近い位
置にある抑制点B1、B2にそれぞれ負荷を形成した場
合(図5(b)参照)。
(B) Suppression points A1 and A2 shown in FIG.
A case where loads are respectively formed at the suppression points B1 and B2 located closer to the center of the piezoelectric resonator along the longitudinal direction than the piezoelectric resonator (see FIG. 5B).

【0025】(c)図5(b)に示す抑制点B1、B2
よりも圧電共振子の長手方向に沿ってその中央に近い位
置にある抑制点C1、C2にそれぞれ負荷を形成した場
合(図5(c)参照)。
(C) Suppression points B1 and B2 shown in FIG.
In the case where loads are respectively formed at the suppression points C1 and C2 located closer to the center of the piezoelectric resonator along the longitudinal direction than the piezoelectric resonator (see FIG. 5C).

【0026】(d)圧電共振子の圧電基板の表面上で対
向する端部の両側(すなわち圧電共振子の表面上の4つ
の角部)に位置する抑制点A1、A2、A1´、A2´
にそれぞれ負荷を形成した場合(図5(d)参照)。
(D) Suppression points A1, A2, A1 ', A2' located on both sides of the opposite end of the piezoelectric resonator on the surface of the piezoelectric substrate (ie, four corners on the surface of the piezoelectric resonator).
(See FIG. 5D).

【0027】(e)図5(d)に示す抑制点A1、A
2、A1´、A2´よりも圧電共振子の長手方向に沿っ
てその中央に近い位置にある抑制点B1、B2、B1
´、B2´にそれぞれ負荷を形成した場合(図5(e)
参照)。
(E) Suppression points A1 and A shown in FIG.
2, suppression points B1, B2, B1 located closer to the center of the piezoelectric resonator along the longitudinal direction than A1 ', A2'
′ And B2 ′ (FIG. 5E)
reference).

【0028】(f)図5(e)に示す抑制点B1、B
2、B1´、B2´よりも圧電共振子の長手方向に沿っ
てその中央に近い位置にある抑制点C1、C2、C1
´、C2´にそれぞれ負荷を形成した場合(図5(f)
参照)。
(F) Suppression points B1 and B shown in FIG.
2, suppression points C1, C2, and C1 located closer to the center of the piezoelectric resonator along the longitudinal direction than B1 'and B2'.
′, C2 ′ (FIG. 5F)
reference).

【0029】図6は本発明の実施の形態の圧電共振子に
おいて上述の(a)〜(f)の場合のように所定の抑制
点に負荷が形成された時の圧電特性の測定結果を示す図
である。図6の縦軸は基本波および3次高調波における
共振の鋭さを表すQmaxを示しており、このQmax
が大きい方が圧電共振子の圧電特性が良いことになる。
なお、圧電共振子を実際に使用する場合には、例えば周
波数f=16MHz時においてはQmaxが10以上で
あることが必要である。
FIG. 6 shows the measurement results of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention when a load is formed at a predetermined suppression point as in the cases (a) to (f) described above. FIG. The vertical axis in FIG. 6 shows Qmax indicating the sharpness of resonance in the fundamental wave and the third harmonic, and this Qmax
The larger the value, the better the piezoelectric characteristics of the piezoelectric resonator.
When the piezoelectric resonator is actually used, for example, when the frequency f is 16 MHz, Qmax needs to be 10 or more.

【0030】図6から、上述の(a)および(d)の場
合(圧電共振子の圧電基板の表面上で対向する端部の両
側に位置する抑制点にそれぞれ負荷を形成した場合)の
3次高調波におけるQmaxは所定値(例えば周波数f
=16MHz時においては10)以上であり、また、基
本波と3次高調波とにおけるQmaxの比は1/2以下
の値が得られていることがわかる。一方、(b)、
(c)、(e)、および(f)の場合(すなわち圧電共
振子の圧電基板の表面上で対向する端部の両側に位置す
る抑制点よりも圧電共振子の中央に近い位置にある抑制
点にそれぞれ負荷を形成した場合)には、基本波におけ
るQmaxとともに3次高調波におけるQmaxも低下
して所定値(例えば周波数f=16MHz時においては
10)以上のQmaxを得ることができず、また3次高
調波におけるQmaxと基本波におけるQmaxとの差
がなくなり、これにより3次高調波を安定に発振させる
ことができなくなってしまう。
From FIG. 6, in the above-mentioned cases (a) and (d) (in the case where loads are respectively formed at the suppression points located on both sides of the opposite end on the surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator). Qmax at the second harmonic is a predetermined value (for example, frequency f
At 16 MHz, the value is 10) or more, and the ratio of Qmax between the fundamental wave and the third harmonic has a value of 1/2 or less. On the other hand, (b),
(C), (e), and (f) (ie, the suppression located closer to the center of the piezoelectric resonator than the suppression points located on both sides of the opposing end on the surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator. When a load is formed at each point), the Qmax of the third harmonic is reduced together with the Qmax of the fundamental wave, and a Qmax of a predetermined value (for example, 10 at a frequency f = 16 MHz) cannot be obtained. In addition, there is no difference between Qmax of the third harmonic and Qmax of the fundamental wave, which makes it impossible to oscillate the third harmonic stably.

【0031】以上の結果より、(a)および(d)の場
合のように、圧電共振子の表面上で対向する端部の片側
または両側にそれぞれ抑圧負荷を形成してダンピングを
行うことにより、基本波の振動の抑制が実現でき、また
3次高調波における圧電特性(Qmax)の低下を最小
限にすることができるので、圧電共振子において3次高
調波を利用することが可能になる。
From the above results, as in the cases (a) and (d), damping is performed by forming a suppression load on one or both sides of the opposite end on the surface of the piezoelectric resonator, respectively. The vibration of the fundamental wave can be suppressed, and the reduction of the piezoelectric characteristic (Qmax) in the third harmonic can be minimized, so that the third harmonic can be used in the piezoelectric resonator.

【0032】従って、本発明の実施の形態の圧電共振子
においては、圧電基板の表面上で対向する端部の両側の
位置(抑制点A1、A2、A1´、A2´)が3次高調
波の振動による変位が最小となる位置でかつ基本波の振
動による変位が存在する位置に対応することになり、こ
れらの位置に抑圧負荷を形成することによって3次高調
波を発振可能な圧電共振子を得ることができる。
Therefore, in the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention, the positions (suppression points A1, A2, A1 ', A2') on both sides of the opposing ends on the surface of the piezoelectric substrate are the third harmonic. A piezoelectric resonator that can oscillate the third harmonic by forming a suppression load at these positions where the displacement due to the vibration of the element becomes the minimum and the displacement due to the vibration of the fundamental wave exists. Can be obtained.

【0033】次に、本発明の実施の形態の所定の抑制点
に負荷が形成された圧電共振子(ここでは、図2(a)
に示す矩形の振動電極を有する圧電共振子)の製造方法
について説明する。
Next, a piezoelectric resonator in which a load is formed at a predetermined suppression point according to the embodiment of the present invention (here, FIG. 2A)
A method for manufacturing a piezoelectric resonator having a rectangular vibrating electrode shown in FIG.

【0034】まず、板状の圧電基板1aの表面および裏
面において対向する端部2a´、3a´のそれぞれから
圧電基板1aの中央部に向かって延びて圧電基板1aを
挟んで一対の振動電極2a、3aを形成する。
First, a pair of vibrating electrodes 2a extend from the opposing ends 2a ', 3a' on the front and back surfaces of the plate-shaped piezoelectric substrate 1a toward the center of the piezoelectric substrate 1a with the piezoelectric substrate 1a interposed therebetween. , 3a.

【0035】次に、上述した測定結果から、圧電基板1
aの表面上の高調波の振動による変位が最小となる位置
でかつ基本波の振動による変位が存在する点を振動抑制
点として所定の重量を有する負荷を用いて抑制する。具
体的には、次のようにして行われる。
Next, from the above measurement results, the piezoelectric substrate 1
A point on the surface of a where the displacement due to the vibration of the harmonics is minimized and the point where the displacement due to the vibration of the fundamental wave exists is suppressed using a load having a predetermined weight as a vibration suppression point. Specifically, it is performed as follows.

【0036】すなわち、振動電極2aが形成されている
圧電基板1aの表面に負荷を形成する位置に穴が設けら
れているマスクパターンを形成した後、スパッタリング
または真空蒸着により金属膜を形成する。なお、この金
属膜を構成する金属材料は、銀(Ag)、銅(Cu)、
ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、金(A
u)、白金(Pt)、チタン(Ti)、クロム(Cr)
等の1種または2種を組み合わせて用いられ、金属膜は
振動抑制点において所定の重量を有するような厚みに形
成される。
That is, after forming a mask pattern in which holes are provided at positions where a load is to be formed on the surface of the piezoelectric substrate 1a on which the vibrating electrode 2a is formed, a metal film is formed by sputtering or vacuum evaporation. The metal material constituting this metal film is silver (Ag), copper (Cu),
Nickel (Ni), aluminum (Al), gold (A
u), platinum (Pt), titanium (Ti), chromium (Cr)
The metal film is formed to have a predetermined weight at the vibration suppression point.

【0037】上述の金属材料で構成される金属膜を形成
した後、先に形成したマスクパターンを除去する。な
お、振動抑制点に形成される金属膜の重量は、圧電セラ
ミックで構成される圧電基板1aの圧電特性、および圧
電基板1aの表面上における基本波および3次高調波の
振動による変位の状態に応じて決定されるが、ここでは
約0.05mgである。
After forming the metal film made of the above-described metal material, the previously formed mask pattern is removed. The weight of the metal film formed at the vibration suppression point depends on the piezoelectric characteristics of the piezoelectric substrate 1a made of piezoelectric ceramic and the state of displacement caused by the vibration of the fundamental wave and the third harmonic on the surface of the piezoelectric substrate 1a. Approximately 0.05 mg here.

【0038】以上のような工程により、基本波の振動を
抑制し、3次高調波における圧電特性の低下を最小限に
して3次高調波の発振が可能な圧電共振子を製造するこ
とができる。
Through the steps described above, it is possible to manufacture a piezoelectric resonator capable of suppressing the oscillation of the fundamental wave and minimizing the deterioration of the piezoelectric characteristics at the third harmonic and capable of oscillating the third harmonic. .

【0039】なお、スパッタリングまたは真空蒸着によ
り金属膜を振動抑制点に形成する代わりに、印刷法によ
り印刷膜を振動抑制点に形成した場合においても基本波
の振動を抑制し、3次高調波における圧電特性の低下を
最小限にすることができる。なお、印刷膜を構成する印
刷材料としては、エポキシ系、アクリル系、またはフェ
ノール系の樹脂が使用される。
When the printing film is formed at the vibration suppression point by a printing method instead of forming the metal film at the vibration suppression point by sputtering or vacuum deposition, the vibration of the fundamental wave is suppressed and the third harmonic is suppressed. Deterioration of piezoelectric characteristics can be minimized. It should be noted that an epoxy-based, acrylic-based, or phenol-based resin is used as a printing material for forming the printing film.

【0040】図7は上述した製造方法により所定の振動
抑制点に負荷が形成された種々の圧電共振子の構成を示
す平面図である。上述したように、圧電共振子の圧電基
板の表面上で対向する端部の両側の位置(圧電基板の4
つの角に対応する位置、すなわち抑制点A1、A2、A
1´、A2´)が3次高調波の振動による変位が最小と
なる位置でかつ基本波の振動による変位が存在する位置
に対応し、負荷は圧電基板の表面上で対向する端部のそ
れぞれの片側または両側に形成されることが望ましい。
しかし、圧電特性の低下を防ぐためには、負荷は圧電基
板の両中央を基準として対称に形成する必要があるの
で、図7では、これらの形成条件を満足する振動抑制点
にそれぞれ負荷が形成された圧電共振子を示している。
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of various piezoelectric resonators in which loads are formed at predetermined vibration suppression points by the above-described manufacturing method. As described above, the positions of both sides of the opposing end of the piezoelectric resonator on the surface of the piezoelectric substrate (4
Corresponding to the two corners, ie, the suppression points A1, A2, A
1 ′, A2 ′) correspond to the position where the displacement due to the vibration of the third harmonic is minimized and the position where the displacement due to the vibration of the fundamental wave exists, and the load is applied to each of the opposite ends on the surface of the piezoelectric substrate. It is desirable to be formed on one side or both sides.
However, in order to prevent the deterioration of the piezoelectric characteristics, it is necessary to form the loads symmetrically with respect to both centers of the piezoelectric substrate. Therefore, in FIG. 7, the loads are respectively formed at the vibration suppression points satisfying these forming conditions. FIG.

【0041】すなわち、図7(a)は振動抑制点A1、
A2にそれぞれ負荷5、6が形成された圧電共振子を示
し、図7(b)は振動抑制点A1´、A2´にそれぞれ
負荷7、8が形成された圧電共振子を示し、図7(c)
は振動抑制点A1、A2´にそれぞれ負荷5、8が形成
された圧電共振子を示し、図7(d)は振動抑制点A
2、A1´にそれぞれ負荷6、7が形成された圧電共振
子を示し、図7(e)は振動抑制点A1、A2、A1
´、A2´にそれぞれ負荷5、6、7、8が形成された
圧電共振子を示している。
That is, FIG. 7A shows the vibration suppression point A1,
A2 shows a piezoelectric resonator in which loads 5 and 6 are formed, respectively. FIG. 7B shows a piezoelectric resonator in which loads 7 and 8 are formed in vibration suppression points A1 'and A2', respectively. c)
7 shows a piezoelectric resonator in which loads 5 and 8 are formed at vibration suppression points A1 and A2 ', respectively.
2 and A1 'show piezoelectric resonators in which loads 6 and 7 are formed, respectively, and FIG. 7E shows vibration suppression points A1, A2 and A1.
3 shows a piezoelectric resonator in which loads 5, 6, 7, and 8 are formed on A2 'and A2', respectively.

【0042】図8は本発明の実施の形態の圧電共振子の
3次高調波におけるインピーダンス特性および位相特性
の一例を示す図である。図8において、縦軸はインピー
ダンスImp(Ω)および位相θ(゜)を示し、横軸は
周波数Freq(Mz)を示している。図8から、本発
明の実施の形態の圧電共振子は周波数が16.20MH
z付近において位相θが約85゜以上で極めて安定した
動作が可能であることがわかる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of impedance characteristics and phase characteristics at the third harmonic of the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, the vertical axis indicates the impedance Imp (Ω) and the phase θ (゜), and the horizontal axis indicates the frequency Freq (Mz). FIG. 8 shows that the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention has a frequency of 16.20 MHz.
It can be seen that extremely stable operation is possible when the phase θ is about 85 ° or more near z.

【0043】なお、本発明の実施の形態では、圧電共振
子の圧電基板の表面上の所定の振動抑制点に負荷を形成
した場合について説明したが、圧電共振子の圧電基板の
表面だけでなく裏面だけや両面においても3次高調波の
振動による変位が最小となる位置でかつ基本波の振動に
よる変位が存在する位置に負荷を形成して抑制した場合
でも、上述したような良好な圧電特性を得ることがで
き、3次高調波の発振が可能である。
In the embodiment of the present invention, the case where a load is formed at a predetermined vibration suppression point on the surface of the piezoelectric substrate of the piezoelectric resonator has been described. Even when the load is formed at a position where the displacement due to the vibration of the third harmonic is minimized on only the back surface or both surfaces and a position where the displacement due to the vibration of the fundamental wave is present is suppressed, the excellent piezoelectric characteristics as described above are obtained. And the third harmonic oscillation is possible.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上、本発明によれば、圧電基板の表面
および裏面において対向する端部のそれぞれから圧電基
板の中央部に向かって圧電基板を挟んで一対の振動電極
が形成された圧電共振子において、圧電基板上の高調波
の振動による変位が最小となる位置でかつ基本波の振動
による変位が存在する位置にスパッタリング、真空蒸
着、または印刷法により所定の重量を有する抑圧負荷を
形成することにより、基本波の振動を効率よく抑制し、
3次高調波における圧電特性の低下を最小限にして高調
波の発振が可能な圧電共振子を製造することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a piezoelectric resonator in which a pair of vibrating electrodes are formed from the opposing ends on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate toward the center of the piezoelectric substrate with the piezoelectric substrate interposed therebetween. In the element, a suppression load having a predetermined weight is formed by sputtering, vacuum deposition, or printing at a position where displacement due to harmonic vibration on the piezoelectric substrate is minimized and at a position where displacement due to vibration of fundamental wave exists. This effectively suppresses the vibration of the fundamental wave,
It is possible to manufacture a piezoelectric resonator that can oscillate higher harmonics while minimizing the deterioration of the piezoelectric characteristics at the third harmonic.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の圧電共振子の構成の一例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional piezoelectric resonator.

【図2】本発明の実施の形態の負荷が形成される前の圧
電共振子の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a piezoelectric resonator according to an embodiment of the present invention before a load is formed.

【図3】本発明の実施の形態の負荷が形成される前の圧
電共振子の圧電基板の表面上の基本波の振動による変位
および3次高調波の振動による変位の分布を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing distributions of displacement due to fundamental wave vibration and third harmonic vibration on the surface of a piezoelectric substrate of a piezoelectric resonator before a load is formed according to the embodiment of the present invention. .

【図4】本発明の実施の形態の負荷が形成される前の圧
電共振子の圧電基板の表面上の基本波の振動による変位
および3次高調波の振動による変位の分布を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing distributions of displacement due to fundamental wave vibration and displacement due to third harmonic vibration on the surface of a piezoelectric substrate of a piezoelectric resonator before a load is formed according to the embodiment of the present invention. .

【図5】本発明の実施の形態の所定の抑制点に負荷が形
成される圧電共振子について説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for describing a piezoelectric resonator in which a load is formed at a predetermined suppression point according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態の所定の抑制点に負荷が形
成された圧電共振子の圧電特性の測定結果を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating measurement results of piezoelectric characteristics of a piezoelectric resonator in which a load is formed at a predetermined suppression point according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態の所定の振動抑制点に負荷
が形成された種々の圧電共振子の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of various piezoelectric resonators according to the embodiment of the present invention, in which a load is formed at a predetermined vibration suppression point.

【図8】本発明の実施の形態の圧電共振子のインピーダ
ンス特性および位相特性の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of impedance characteristics and phase characteristics of the piezoelectric resonator according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b 圧電基板 2a、2b、3a、3b 振動電極 2a´、2b´、3a´、3b´ 端部 5、6、7、8 負荷 1a, 1b Piezoelectric substrate 2a, 2b, 3a, 3b Vibration electrode 2a ', 2b', 3a ', 3b' End 5, 6, 7, 8 Load

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 純一 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued from the front page (72) Inventor Junichi Yamazaki 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電基板の表面および裏面において対向
する端部のそれぞれから前記圧電基板の中央部に向かっ
て延びて前記圧電基板を挟んで形成された一対の振動電
極と、 前記圧電基板の表面または裏面の少なくとも一方の3次
高調波の振動による変位が最小となる位置でかつ基本波
の振動による変位が存在する位置に形成された抑圧負荷
とを有することを特徴とする圧電共振子。
A pair of vibrating electrodes extending from respective opposing ends on a front surface and a back surface of the piezoelectric substrate toward a central portion of the piezoelectric substrate and formed to sandwich the piezoelectric substrate; and a front surface of the piezoelectric substrate. Or a suppression load formed at a position where displacement due to vibration of at least one third harmonic of the back surface is minimized and at a position where displacement due to vibration of the fundamental wave exists.
【請求項2】 圧電基板の表面および裏面において対向
する端部のそれぞれから前記圧電基板の中央部に向かっ
て延びて前記圧電基板を挟んで形成された一対の振動電
極と、 前記圧電基板の表面または裏面の少なくとも一方の前記
対向する端部の両側の少なくとも一方に形成された抑圧
負荷とを有することを特徴とする圧電共振子。
2. A pair of vibrating electrodes extending from respective opposing ends on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate toward the center of the piezoelectric substrate and formed with the piezoelectric substrate interposed therebetween, and a front surface of the piezoelectric substrate. Or a suppression load formed on at least one of both sides of the opposite end of at least one of the back surface.
【請求項3】 前記抑圧負荷は金属膜または樹脂により
構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の
圧電共振子。
3. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the suppression load is formed of a metal film or a resin.
【請求項4】 圧電基板の表面および裏面において対向
する端部のそれぞれから前記圧電基板の中央部に向かっ
て延びて前記圧電基板を挟んで一対の振動電極を形成
し、 前記圧電基板の表面または裏面の少なくとも一方の3次
高調波の振動による変位が最小となる位置でかつ基本波
の振動による変位が存在する位置に抑圧負荷を形成する
ことを特徴とする圧電共振子の製造方法。
4. A pair of vibrating electrodes are formed extending from respective opposing ends on the front surface and the back surface of the piezoelectric substrate toward the center of the piezoelectric substrate so as to sandwich the piezoelectric substrate therebetween. A method for manufacturing a piezoelectric resonator, wherein a suppression load is formed at a position on the rear surface where displacement due to vibration of at least one third harmonic is minimized and at a position where displacement due to vibration of a fundamental wave exists.
【請求項5】 圧電基板の表面および裏面において対向
する端部のそれぞれから前記圧電基板の中央部に向かっ
て延びて前記圧電基板を挟んで一対の振動電極を形成
し、 前記圧電基板の表面または裏面の少なくとも一方の前記
対向する端部の両側の少なくとも一方に抑圧負荷を形成
することを特徴とする圧電共振子の製造方法。
5. A pair of vibrating electrodes extending from respective opposing ends on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate toward the center of the piezoelectric substrate, sandwiching the piezoelectric substrate, and forming a pair of vibrating electrodes; A method of manufacturing a piezoelectric resonator, comprising: forming a suppression load on at least one of both sides of at least one of the opposite ends of the back surface.
【請求項6】 前記抑圧負荷は、スパッタリング、真空
蒸着、または印刷法のいずれかにより形成されることを
特徴とする請求項4または5に記載の圧電共振子の製造
方法。
6. The method according to claim 4, wherein the suppression load is formed by any one of sputtering, vacuum deposition, and printing.
【請求項7】 前記抑圧負荷は金属膜または樹脂により
構成されることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか
に記載の圧電共振子の製造方法。
7. The method for manufacturing a piezoelectric resonator according to claim 4, wherein the suppression load is formed of a metal film or a resin.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006042065A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Kyocera Corp Piezoelectric resonance element and piezoelectric resonator using same
US7888849B2 (en) 2005-02-01 2011-02-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric resonator and method for producing the same

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