JPS59205811A - 圧電素子 - 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】 １明の分野 この発明は、拡がり振動モードを利用した圧電素子の構
造の改良に関する。

笈１１艷悲１１ ｋＨｚ帯の発振子、フィルタなどに用いる圧電素子では
、拡がり振動モードが利用されている。

たとえば、４５５ｋＨ２帯の場合に−よ、５Ｘ５１１Ｉ
Ｉ１１１厚みＱ、５ｎｕ＋＋の正方形の素子の拡がり振
動モードが利用されている。第１図は、この種の、圧電
゛素子の一例を示す斜視図である。圧電体１には、たと
えば銀ペーストの印刷などにより銀電極が焼き付けられ
対向電極２．３が形成されている。この圧１１素子の拡
がり振動は、第１図に破線Ｘおよび１点鎖線Ｙで示され
た形状間を振動するものである。

ところで、第１図に示した圧電素子の周波数特性は、第
２図にグラフで示すとおりであるが、４Ｍ　ＨＺ付近に
大きな厚み振動スプリアスを有する。

この厚み振動スプリアスにより１発振子にあってはスプ
リアス発振、フィルタにあっては帯域外リップルを生じ
、圧電素子の最大不良原因となっている。

このような厚み振動スプリアスの位置およびレベルは、
圧電体１の材料によって変化する。したがって、理論的
に）ま、材料を選ぶことにより、スプリアスを成る程度
低減することは可能と考えられる。しかしながら、厚み
振動スプリアスの小さい組成と拡がり振動の特性が良好
な組成とは必ずしも一致しない等の問題点があり、材料
開発には多大の費用と時間を゛必要とするため、材料選
、択による解決は現実的ではない。

発明の目的 それゆえに、この発明の目的は、厚み振動スプリアスを
飛躍的に低減し得るｍ造を備えた圧電素子を提供するこ
とにある。

発明の構成 この発明は、拡がり振動モードを利用する圧電素子であ
って、少なくとも１対の対向電極の少なくとも一部に質
量負荷用物質を設けたことを特徴とするものである。

「質量負荷用物質」を電極に付着させることにより、メ
インの拡がり振動をダニ／プすることなく、厚み振動ス
プリアスをダンピングせんとするものである。これは、
厚み振動スプリアスが４　Ｍ　ｔ−（Ｚと拡がり振動に
比べてがなり高い周波数帯に存在するため、質」負荷効
果により選択的に厚み振動スプリアスをダンピングし得
るという知見に基づ・くものである。

「′Ｒ忌負負荷用物質としては、Ａａ　、　Ｐｂ　、は
んだなどの様々な金属材料、あるいは樹脂材、料が用い
られ、電極を形成する材料と異なる材料であってもよく
、あるいは同一の材料であってもよい。

また、質量負荷用物質は、塗布、蒸着、スパッタあるい
はディップなどの様々な方法で電極に付着させて設けら
れるが、電極自身を質量負荷用物質で構成してもよい。

。さらに、質量負荷用物質は、「対向電極の少なくとも
一部に」設けられるものであるため、対向電極の全面に
付着させてもよく、またその一部にのみ付着させてもよ
い。

この発明のその他の特徴は、図面を参照して行なう以下
の実施例についての説明により明らかとなろう。

叉ＩＬ史Ｊｌ 第３図は、この発明の一実施例の正面断面図である。圧
電体１１の上面および下面に銀ペースト電極１２．１３
が塗布・形成されている。この実施例の特徴は、一方の
電極１２の上面にさらに銀ペースト電極１４が塗布・形
成されていることにある。重ね塗りした銀ペースト電極
１４は、この発明の「質量負荷用物質」の機能を果たす
ものであり、この電極１４により圧電体１１の厚み振動
がダンプされる。第３図に示した実施例について測定し
たインピーダンスの周波数特性を第４図に示す。

第４図に示すように、４ＭＨｚ付近の厚み振動スプリア
スのレベルは、第２図に示した従来の圧電素子における
レベルに比べてはるかに小さくなっており、かつその波
形の分割も著しく減少している。

第３図に示した質量負荷用銀ペースト電ｔｉｉ４は、図
示のように１層だけ重ね塗りしたものでもよく、あるい
は複数回重ね塗りしたものでもよい。

また、銀ペーストの重ね塗りのほか、蒸着、スパッタ、
ディップなどの様々な公知の電極形成方法を用いてもよ
いことはいうまでもない。

第５図は、この発明の他の実施例を示す正面断面図であ
る。ここでは、圧電体１１の上面および下面に形成され
た銀Ｎ極１２．１３のうち一方の電極１２の上面にＰｂ
あるいははんだなどの比重の大きな金側［５が付着され
ている。この実施例の圧電素子について測定したインピ
ーダンスの周波数特性を第６図に示す。

第６図から明らかなように、「質量負荷用物質」がｐｂ
あるいははんだなどの比重の大きな金属からなるため、
４ＭＨｚ付近の厚み振動スプリアスはぼとんと完全にダ
ンプされている。

なお、第５図に示した実施例では、Ｐｂあるいははんだ
などの低価格の金属を用いるため、圧電素子のコストを
上昇させることなく厚み振動スプリアスを低減させる利
点を有する。

第７図は、この発明のさらに他の実施例を示す正面断面
図である。ここでは、圧電体１１の上面にｐｂあるいは
はんだなどからなる質量負荷用電極１５を形成し、下面
に銀ベース１〜電極１３を形成し、さらに上面の質量負
荷用電極１５の上に銀電極１２が重ねられる。大力の用
途には、第５図に示した実施例の方が製造上有利であり
、また、何ら問題は生じないが、もし露出したはんだが
腐食するような特殊環境下で用いるときは第７図に示し
たようにすればよい。

上述した各実施例のほか、第８図に同じく正面断面図で
示すように、圧電体１１の両面に安価なｐｂなどの卑金
属により質量負荷用物質を兼ねた電極を形成してもよい
。この場合、電極の形成法については、上述した実施例
と同様にペースト塗布、蒸着スパッタあるいはディップ
などの様々な方法が用いられ得る。

また、上述の各実施例では「質！負荷用物質」はすべて
金属材料より構成されたが、たとえばレジスト樹脂を用
いてもよいことはいうまでもない。

さらに、「質量負荷用物質」は、圧電体１１の片面のみ
ならず両面に形成してもよいことはいうまでもない。

なお、この発明の圧電素子は、第１図に示した圧電素子
と同様に拡がり振動モードを利用するものであるため、
第１図の破線Ｘおよび１点鎖線Ｙで示される振動形態を
とる。したがって、振動に基づく変位のより小さな部分
にのみ質量負荷用物質を付着させれば、前述の実施例よ
りさらに拡がり振動を抑制Ｊ−ることなく、厚み振動の
みを効果的にダ゛ンピングすることが可能である。した
がって、利用しようとする拡がり振動のレベルを確保し
つつ、厚み振動スプリアスを極めて効果的に解消するこ
とが可能となる。

また、圧電体１１は、第１図に示した従来の圧電体１の
ごとく正方形である必要はない。すなわち円板でもよく
、あるいは平行四辺形であってもよい。さらに、電極１
２．１３ならびに質量負荷用物質は、圧電体１１の両面
において全面に形成される必要もない。すなわち部分的
にのみ形成されているものであってもよい。

発明の効果 以上のように、この発明によれば、少なくとも１対の対
向電極の少なくとも一部に質量負荷用物質を設けてなる
ため、厚み振動スプリアスを飛躍的に低減することが可
能となる。しかも、材料選択による解決のような多大の
時間と費用を要することなく、厚み振動スプリアスを改
善し得る。

この発明は、圧電振動子、フィルタ、ディスクリミネー
タそのほか拡がり振動モードを利用する圧電素子を用い
る電子部品一般に使用可能であり、たとえばフィルタに
用いた場合帯域外スプリアスの少ない高性能フィルタを
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の圧電素子の一例を示す斜視図である。 第２図は、第１図に示した圧電素子のインピーダンスの
周波数特性を示す図である。第３図は、この発明の一実
施例の正面断面図である。 第４図は、第３図に示した実施例のインピーダンスの周
波数特性を示す図である。第５図は、この発明の他の実
施例を示す正面断面図である。第６図は、第５図に示し
た実施例のインピーダンスの周波数特性を示す図である
。第７図は、この発明のさらに他の実施例を示す正面断
面図である。第８図は、この発明のさらに他の実施例を
示す正面断面図である。 １１・・・圧電体、１２．１３・・・電極、１４・・・
質量負荷用物質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電体と、この圧セ体を挾む少なくとも１対の対向電極
   とを備え、拡がり振動モードを利用する圧電素子におい
   て、 前記少なくとも１対の対向電極の少なくとも一部に質曇
   負荷用物質が設けられていることを特徴とづる、圧電素
   子。