KR100367855B1 - 압전 진동 소자 및 압전 공진 부품 - Google Patents

압전 진동 소자 및 압전 공진 부품

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Abstract

본 발명의 에너지 트랩형 압전 진동 소자는, 두께 전단 모드(thickness shear mode)를 발생하며, 또한 제 1 및 제 2 세로방향 대향 단부, 서로 대향하도록 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면과 하면, 및 압전 소자의 두께가 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면(beveled surfaces)을 갖는 길다란 압전 소자를 포함한다. 압전 소자의 상면 및 하면에는 각각 제 1 및 제 2 진동 전극이 배치된다. 제 1 및 제 2 진동 전극은 그들 사이에 압전 소자를 배치하면서 서로 대향하도록 압전 소자의 대략 중앙부에 위치하며, 이 대향 부분이 진동부를 구성한다. 베벨면의 거칠기는 진동 전극 바로 아래에 위치하는 압전 소자의 상면 및 하면의 평탄부의 거칠기보다 크다.

Description

압전 진동 소자 및 압전 공진 부품{Piezoelectric Vibration Device and Piezoelectric Resonance Component}
본 발명은 압전 공진자, 압전 필터 및 다른 유사 장치에 사용되는 압전 진동 소자 및 압전 공진 부품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 압전 소자의 양 단부 근방에 위치하는 베벨면을 갖는 압전 진동 소자 및 압전 공진 부품에 관한 것이다.
에너지 트랩형(energy-trapping) 압전 소자가 공진자, 대역 통과 필터 및 다른 유사 장치에서 널리 사용되고 있다. 일본국 특허공개 소56-165413호 공보에는, 이러한 종류의 압전 소자의 한 예가 개시되어 있다. 본 명세서의 도 7은 이 선행 기술에 기재된 압전 소자의 사시도를 나타낸다. 압전 소자(51)는 압전 기판(52)을 포함한다. 압전 기판(52)은 도 7의 화살표 P로 나타낸 방향을 따라서, 즉 기판(52)의 주면과 평행한 방향으로 분극되어 있다. 압전 기판(52)의 상면 및 하면의 중앙에는, 진동 전극(53, 54)이 압전 기판(52)을 그들 사이에 배치하면서 서로 대향하도록 형성되어 있다. 진동 전극(53)은 압전 기판(52)의 한 단부에 위치하는 단자 전극(55)에 전기적으로 접속되어 있다. 압전 기판(52)의 하면에는, 진동 전극(54)이 압전 기판(52)의 다른 단부에 위치하는 단자 전극(56)에 접속되어 있다.
압전 소자(51)에 있어서, 압전 기판(52)의 세로방향 양 단부의 4개의 능선부 중의 적어도 하나가 압전 기판(52)의 폭방향을 따라서 절단되어 있다. 즉, 기판(52)의 대향하는 단부에 베벨면(beveled surfaces)(52a, 52b)이 형성되어 있다.
압전 소자(51)에 있어서, 베벨면(52a, 52b)의 칫수를 적절히 설정함으로써, 세로 모드(longitudinal mode)에 의하여 발생되는 스퓨리어스 응답을 억제할 수가 있다.
또한, 일본국 실용신안공개 평1-40920호 공보에 개시된 바와 같이, 두께 전단 진동(thickness shear vibration)을 발생하는 압전 공진자는 압전 기판의 양 단부에 베벨면을 갖는다. 이러한 소자에 있어서, 압전 기판의 단부에 베벨면을 형성함으로써, 에너지 트랩 효과가 증가하고, 필터링 특성이 향상된다. 또한, 윤곽 모드(contour mode)에 기인하는 스퓨리어스 응답을 억제할 수 있음과 아울러, 소형화가 용이하다고 기재되어 있다.
상술한 선행 기술에 기재되어 있는 바와 같이, 두께 전단 진동을 발생하는 에너지 트랩형 압전 소자에 있어서, 압전 기판에 베벨면을 형성함으로써, 세로 모드 또는 윤곽 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 억제할 수 있으며, 에너지 트랩효율성을 높일 수 있다고 알려져 있다.
그러나, 베벨면을 갖는 종래의 에너지 트랩형 압전 소자에 있어서는, 에너지 트랩 효율성을 높임으로써, 스퓨리어스 응답이 되는 고차 모드 진동의 응답이 매우 증가된다고 하는 문제점이 있다.
두께 전단 모드의 에너지 트랩형 압전 소자를 발진기로서 이용하는 경우, 기본 진동의 홀수배의 주파수에서 발생하는 고조파(harmonics)의 억제가 절대적으로 필요하다. 고조파의 억제가 불충분한 경우, 발진 주파수의 3배, 5배 등의 홀수배의 주파수에서 발진이 생기기 쉽다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시형태는, 두께 전단 모드를 발생하며, 세로 방향 모드 및 윤곽 모드에 기인한 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있으며, 따라서 양호한 공진 특성 및 필터링 특성을 실현할 수 있는 에너지 트랩형 압전 진동 소자를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자를 나타낸 사시도이다.
도 2는 제 1 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자에 있어서, 베벨면의 표면 거칠기 Ra1 및 진동 전극 아래의 압전 기판의 표면의 표면 거칠기 Ra2와, 제3 고조파에 기인하는 스퓨리어스 응답간의 관계를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 부품을 나타내는 부분 절단 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자를 나타낸 사시도이다.
도 7은 종래 기술의 압전 진동 소자를 나타낸 사시도이다.
(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)
1: 압전 진동 소자 2: 압전 기판
2a: 상면 2b: 하면
2c, 2d, 2h, 2i: 베벨면 2e, 2f: 측면
3, 4: 제 1, 제 2 진동 전극 5, 6: 인출 전극
11: 압전 공진 부품 12: 케이스 기판
13: 금속 캡 15: 커패시터 소자
21, 31: 압전 진동 소자
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자는, 제 1 및 제 2 세로방향 대향 단부, 서로 대향하도록 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면과 하면, 및 압전 소자의 두께가 상기 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 상기 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면을 포함하는 압전 소자; 및 상기 압전 소자의 상면 및 하면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 진동 전극으로서, 제 1 및 제 2 진동 전극이 그들 사이에 상기 압전 소자를 배치하면서 서로 대향하도록 상기 압전 소자의 대략 중앙부에 위치하며, 이 대향 부분이 진동부를 구성하는 제 1 및 제 2 진동 전극;을 포함하며, 상기 베벨면의 거칠기가 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, Ra1이 상기 베벨면의 일본 산업 규격(Japanese Industrial Standard; JIS) B0601에 따른 중심선의 평균 거칠기이고, Ra2가 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면의 중심선의 평균 거칠기일 때, Ra1-Ra2＞0.3㎛의 관계를 만족한다.
본 발명에 있어서, 베벨면은 상면에만, 또는 하면에만, 또는 상면 및 하면에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 부품은, 케이스 기판; 상기 케이스 기판상에 실장되는 압전 진동 소자; 및 상기 압전 진동 소자를 둘러싸도록 상기 케이스 기판상에 실장되는 케이스 부재;를 포함하며, 상기 압전 진동 소자가, 제 1 및 제 2 세로방향 대향 단부, 서로 대향하도록 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면과 하면, 및 압전 소자의 두께가 상기 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 상기 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면을 포함하는 압전 소자; 및 상기 압전 소자의 상면 및 하면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 진동 전극으로서, 제 1 및 제 2 진동 전극이 그들 사이에 상기 압전 소자를 배치하면서 서로 대향하도록 상기 압전 소자의 대략 중앙부에 위치하며, 이대향 부분이 진동부를 구성하는 제 1 및 제 2 진동 전극;을 포함하며, 상기 베벨면의 거칠기가 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상술한 압전 공진 부품은 상기 케이스 기판에 실장되는 커패시터 소자를 더 포함하며, 상기 압전 진동 소자가 상기 커패시터 소자에 고정되어, 커패시터 소자를 개재하여 상기 케이스 기판상에 실장되며, 이러한 배치에 의하여 부하 용량 내장형 발진기가 구성된다. 커패시터 소자가 케이스 기판상에 실장되고, 압전 진동 소자가 커패시터 소자상에 고정되는 경우, 소망의 주파수에서 정확히 발진하며 또한 이상 발진 또는 다른 결함이 없는 압전 공진 부품이 얻어진다.
본 발명의 다른 특징, 구성요소 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시형태 및 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명하겠다.
(바람직한 실시형태의 설명)
도 1은 본 발명의 제 1 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자의 사시도를 나타낸다.
압전 진동 소자(1)는 두께 전단 진동 모드로 진동하기에 적합한 에너지 트랩형 압전 공진자이다.
압전 진동 소자(1)는 압전 기판(2)을 포함하는 것이 바람직하다. 본 바람직한 실시형태에서는, 압전 기판(2)은 바람직하게는 PZT계의 압전 세라믹스를 포함하며, 도 1에 나타낸 바와 같이 화살표 P방향으로 분극된다. 즉, 압전 기판(2)은 압전 기판(2)의 세로 방향을 따라서 압전 기판(2)의 상면(2a) 및 하면(2b)에 거의 평행한 방향으로 분극된다.
압전 기판(2)은 PZT계의 압전 세라믹스 이외의 압전 세라믹스로 이루어질 수 있으며, 또는 수정 등의 압전 단결정으로 이루어질 수 있다. 또한, 압전 기판(2) 대신에, 판형상의 압전 소자와는 다른 봉형상의 압전 소자 등을 사용할 수 있다.
압전 기판(2)의 상면(2a)에 있어서는, 압전 기판(2)의 양 단부 근방에 베벨을 형성함으로써 베벨면(2c, 2d)을 형성하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는, 압전 기판(2)의 상면(2a) 및 측면(2e, 2f)에 의하여 구성되는 능선부를 폭방향으로 절단함으로써 베벨면(2c, 2d)을 형성하는 것이 바람직하다. 베벨면(2c, 2d)에 있어서는, 압전 기판(2)의 양 단부를 향하여 압전 기판(2)의 두께가 점차적으로 작아지도록 압전 기판(2)을 구성한다. 베벨면(2c, 2d)은 압전 기판(2)의 양 단부를 향하여 하면(2b)측으로 가까워지는 평면적인 경사면을 구성하는 것이 바람직하다. 그러나, 베벨면(2c, 2d)은 곡면 또는 다른 형상의 면이어도 된다.
한편, 압전 기판(2)의 상면(2a)의 대략 중앙에는, 제 1 진동 전극(3)이 형성되고, 압전 기판(2)의 하면(2b)의 대략 중앙에는, 제 2 진동 전극(4)이 형성된다. 이 제 1 및 제 2 진동 전극(3, 4)은 압전 기판(2)의 세로 방향의 대략 중앙에 있어서 압전 기판(2)을 사이에 두고 서로 대향하도록 형성된다. 진동 전극(3, 4)이 포개져서 수직적으로 대향하고 있는 부분이, 압전 진동부를 구성한다.
진동 전극(3)은 인출 전극(5)에 접속되며, 인출 전극(5)은 압전 진동부로부터 베벨면(2c) 및 측면(2e)을 거쳐서 하면(2b)에 이르도록 연장된다. 진동 전극(3)및 인출 전극(5)은 동일한 재료로 동시에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 인출 전극(5)은 진동 전극(3)과 일체적으로 접속되어 있다. 따라서, 진동 전극(3)과 인출 전극(5)의 경계를 명확히 하기 위하여, 도 1에 점선 A로 경계를 나타낸다.
한편, 인출 전극(6)은 압전 기판(2)의 하면(2b)상에 형성된 진동 전극(4)에 연결된다. 인출 전극(6)은 압전 진동부로부터 압전 기판(2)의 하면(2b)과 측면(2f)간의 능선에 이르도록 배치된다.
본 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(1)에서는, 압전 기판(2)의 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기가 압전 기판(2)의 상면(2a) 및 하면(2b)의 표면 거칠기보다 크다. 즉, 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기가 진동 전극(3, 4) 바로 아래의 압전 기판(2)의 표면 부분의 표면 거칠기보다 크다.
본 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(1)에서는, 압전 기판(2)이 도 1의 화살표 P방향으로 분극되어 있으므로, 진동 전극(3, 4) 사이에 교류 전압을 인가함으로써, 압전 공진 소자(1)가 두께 전단 모드를 발생하는 압전 공진자로서 동작할 수 있다. 이 경우, 베벨면(2c, 2d)이 상술한 바와 같이 배치되어 있으므로, 세로 모드 또는 윤곽 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있음과 아울러, 에너지 트랩 효율성을 높일 수가 있다.
게다가, 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기가 진동 전극(3, 4) 바로 아래의 압전 기판의 표면의 표면 거칠기보다 크기 때문에, 고차 모드의 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제하여 최소화할 수 있다.
바람직하게는, 일본 산업 규격(Japanese Industrial Standard; JIS) B0601에 의거하는 베벨면의 중심선의 평균 거칠기가 Ra1이고, 진동 전극(3, 4)바로 아래의압전 기판의 표면의 중심선의 평균 거칠기가 Ra2라 할 때, 식 Ra1-Ra2＞0.3㎛를 만족하는 것이 바람직하다. 이 관계를 도 2를 참조하여 이하에 설명하겠다.
본 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(1)에서는, 다양한 표면 거칠기를 갖는 압전 진동 소자들을 제작하였으며, 도 2는 이들 압전 진동 소자에서 얻어진 제3 고조파의 응답의 크기와, 상기 식 Ra1-Ra2으로부터 얻어진 값간의 관계로부터 얻어진 결과를 나타낸다.
이 실험에서는, 압전 진동 소자(1)로서, PZT로 이루어지며, 길이 약 5.4㎜, 폭 0.5㎜ 및 두께 0.6㎜이며, 베벨면(2c, 2d)의 세로방향 칫수 1.2㎜, 베벨면(2c, 2d)의 하단과 압전 기판의 상면간의 거리 0.23㎜, 진동 전극(3, 4)의 대향 면적 1.25㎟인 압전 진동 소자를 사용한다.
도 2로부터 명확한 바와 같이, Ra1-Ra2의 값이 양(positive)인 경우, Ra1-Ra2의 값이 증가하면, 즉 베벨면(2c, 2d)의 상대적인 표면 거칠기가 증가하면, 제3 고조파의 응답이 감소한다. 특히, Ra1-Ra2의 값이 약 0.3㎛보다 커지면, 제3 고조파의 응답에 기인하는 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있다.
베벨면(2c, 2d)을 형성하는 방법 및 베벨면(2c, 2d)을 거칠게 하는 방법에는 특정한 제한은 없다. 즉, 압전 기판(2)의 상면(2a)의 양 단부 근방 부분을 연마하고, 소정의 표면 거칠기를 갖는 베벨면(2c, 2d)을 형성하기 위하여, 회전 연마 툴을 사용하여도 된다. 또한, 절단기 또는 다른 유사 장치를 사용하여 베벨면(2c, 2d)을 형성한 후, 회전 연마 툴, 샌드 블라스팅, 또는 다른 유사한 장치 등을 사용하여 베벨면(2c, 2d)을 거칠게 해도 된다.
또한, 압전 기판(2)의 상면(2a) 및 하면(2b)은 특별히 연마할 필요는 없으나, 베벨면(2c, 2d)과의 상대적인 표면 거칠기를 실현하기 위하여, 예를 들면 래핑(lapping)을 이용하여 표면(2a, 2b)을 더욱 평탄화하여도 된다.
또한, 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기는 상술한 바와 같이 상면(2a) 및 하면(2b)의 표면 거칠기보다 큰 것이 바람직하며, 베벨면(2c, 2d)의 표면에 연마 자국이 남아있어도 된다.
본 바람직한 실시형태에서는, 상면(2a) 및 하면(2b) 전체가 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기보다 작지만, 진동 전극(3, 4)바로 아래의 압전 기판 표면 부분만의 거칠기가 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기보다 작도록 구성할 수 있다.
제 1 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자에서는, 윤곽 모드 또는 세로 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답이 클 뿐만 아니라, 베벨면(2c, 2d)의 표면 거칠기가 압전 기판(2)의 상면(2a) 및 하면(2b)의 표면 거칠기보다 크기 때문에, 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 억제할 수 있으며, 이에 따라서 개선된 공진 특성을 얻을 수 있다.
또한, 베벨면(2c, 2d)이 상면(2a)의 양 단부 근방에 형성되고, 하면(2b)에는 베벨면이 형성되지 않는다. 즉, 측면에서 본 경우, 압전 진동 소자(1)는 사다리꼴(trapezoid)과 같은 형상을 갖는다. 따라서, 인쇄 회로 기판 또는 다른 유사 장치에 압전 진동 소자(1)를 하면(2b)으로부터 안정되게 실장하여 패키징할 수 있다.
인출 전극(5, 6)은 각각 측면(2e, 2f)에 이르도록 배치되어 있으므로, 인쇄회로 기판에 실장하였을 때, 용이하게 솔더링 필렛(soldering fillet)을 형성할 수 있으며, 따라서 패키징 신뢰성이 향상된다.
도 3 및 도 4는 각각 제 1 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(1)를 포함하는 압전 공진 부품의 분해 사시도 및 부분 절단 사시도를 나타낸다.
압전 공진 부품(11)에 있어서, 케이스 기판(12)과, 케이싱 부재로서의 금속 캡(13)에 의하여 패키지가 구성된다. 케이스 기판(12)은 알루미나 등의 절연 재료로 이루어지며, 한쪽 측면에 노치(12a∼12c)를 가지며, 다른쪽 측면에 노치(12d∼12f)를 갖는다. 노치(12a∼12c) 및 노치(12d∼12f)는 각각 서로 대향한다. 압전 기판(12)의 상면에는, 단자 전극(14a∼14c)이 각각 압전 기판(12)의 폭방향으로 연장하도록 배치된다. 단자 전극(14a∼14c)은 상면(12g)뿐만 아니라, 상기 노치(12a, 12d, 12b, 12e, 12c, 12f)내에 각각 이르도록 배치된다.
또한, 케이스 기판(12)상에는, 커패시터 소자(15) 및 압전 진동 소자(1)가 장착되어 패키징되는 것이 바람직하다.
커패시터 소자(15)는 유전체 기판(15a)을 포함하는 것이 바람직하다. 유전체 기판(15a)의 상면에는, 그 대략 중앙에 있어서 소정의 갭을 두어 커패시터 전극(15b, 15c)이 형성된다. 커패시터 전극(15b, 15c)은 유전체 기판(15a)의 세로방향 양 단부의 말단면을 거쳐서 유전체 기판(15a)의 하면에 이르도록 각각 배치된다. 또한, 커패시터 소자(15)는 유전체 기판(15a)의 하면의 대략 중앙에 커패시터 전극(15d)이 형성되는 것이 바람직하다.
유전체 기판(15a)의 하면에 이르는 커패시터 전극(15b)의 부분이, 도전성 접착제(16a)에 의하여 단자 전극(14a)에 전기적으로 접속된다. 또한 커패시터 전극(15d)이 도전성 접착제(16b)에 의하여 단자 전극(14b)에 전기적으로 접속된다. 유전체 기판의 하면에 연장되는 커패시터 전극(15c)의 부분이 도전성 접착제(16c)에 의하여 단자 전극(14c)에 전기적으로 접속된다. 상술한 바와 같이, 커패시터 소자(15)가 단자 전극(14a∼14c)에 전기적으로 접속되고, 케이스 기판(12)에 고정된다.
또한, 커패시터 소자(15)의 상면에는, 도전성 접착제(17a, 17b)에 의하여 압전 진동 소자(1)가 접합된다. 압전 진동 소자(1)의 인출 전극(5)은 도전성 접착제(17a)에 의하여 커패시터 전극(15b)에 전기적으로 접속된다. 인출 전극(6)은 도전성 접착제(17b)에 의하여 커패시터 전극(15c)에 전기적으로 접속된다. 그 후, 금속 캡(13)이 절연성 페이스트(18) 및 접착제(19)에 의하여 케이스 기판(12)에 접합된다.
따라서, 본 바람직한 실시형태의 압전 공진 부품(11)에 있어서는, 케이스 기판(12)과 금속 캡(13)을 갖는 패키지내에, 압전 진동 소자(1)와 커패시터 소자(15)를 포함하는 3단자형의 부하 용량 내장형 압전 발진기가 구성된다.
도 5는 본 발명의 제 2 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자의 사시도를 나타낸다.
압전 진동 소자(21)에서는, 압전 기판(2)의 하면(2b)에 있어서 그 양 단부 근방에도 베벨면(2h, 2i)이 형성된다. 즉, 압전 기판(2)의 상면(2a)에 베벨면(2c, 2d)이 형성될 뿐만 아니라, 압전 기판(2)의 하면(2b)에도 베벨면(2h, 2i)이 형성된다.
베벨면(2h, 2i)은 압전 기판(1)의 두께 방향의 대략 중심을 포함하는 수평면에 대하여 베벨면(2c, 2d)와 대칭이 되도록 배치된다.
또한, 인출 전극(5)은 베벨면(2c)으로부터 측면(2e)을 거쳐서 하측의 베벨면(2h)의 도중에 이르도록 배치되고, 인출 전극(6)은 압전 기판(2)의 하면(2b)으로부터 베벨면(2i)에 이르도록 배치된다.
본 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(21)와 같이, 압전 기판(2)의 하면(2b)에도 한 쌍의 베벨면(2h, 2i)을 형성하여도 된다. 이 경우, 베벨면(2h, 2i)의 표면 거칠기가 진동 전극(3, 4) 바로 아래의 압전 기판 표면의 표면 거칠기보다 크다. 따라서, 제 1 바람직한 실시형태의 경우와 마찬가지로, 제 2 바람직한 실시형태에 있어서도 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있다.
게다가, 제 2 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(21)에서는, 압전 기판(2)의 상면 및 하면의 형상이 거의 동일하며 대칭인 것이 바람직하다. 따라서, 자동 삽입 실장기에 소자의 방향성을 정렬하지 않고 압전 진동 소자(21)를 공급할 수 있으며, 인쇄 회로 기판, 케이스 기판 또는 유사 장치에의 실장의 자동화를 향상시킬 수 있음과 아울러 실장시의 작업성을 향상할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 소자의 사시도를 나타낸다. 압전 공진 소자(31)에 있어서, 압전 기판(2)의 상면(2a)에는, 한쪽의 단부측의 측면(2f) 근방에 베벨면(2d)이 형성되며, 하면(2b)에는, 측면(2e) 근방에베벨면(2h)이 형성된다. 이 경우에도, 베벨면(2d, 2h)의 표면 거칠기를, 진동 전극(3, 4) 바로 아래의 압전 기판 표면의 표면 거칠기보다 크게 함으로써, 제 1 및 제 2 바람직한 실시형태의 경우와 마찬가지로, 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답을 효과적으로 억제할 수 있다.
제 3 바람직한 실시형태의 압전 진동 소자(31)에서는, 인출 전극(5)은 압전 기판(2)의 상면(2a)에만 형성되고, 인출 전극(6)도 압전 기판(2)의 평탄한 하면(2b)에만 형성된다. 따라서, 베벨면에 인출 전극을 형성할 필요가 없기 때문에, 인출 전극(5, 6)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 제 3 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자(31)는, 상면 및 하면의 구조가 동일하기 때문에, 소자의 방향성을 정렬하지 않고 자동기에 용이하게 삽입될 수 있으며, 따라서 패키징 자동화를 용이하게 행할 수 있다.
제 1, 제 2 및 제 3 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 소자는 압전 기판의 양 주면에 각각 제 1 및 제 2 진동 전극을 형성하여 압전 공진자를 구성하였으나, 본 발명에서는, 압전 기판의 적어도 한 주면에 복수의 진동 전극을 형성하여 압전 필터를 구성하여도 된다.
본 발명을 바람직한 실시형태를 참조하여 구체적으로 설명하였으나, 본 기술분야의 전문가라면, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한, 상기 변형 및 다른 변형이 가능하다는 것을 알 것이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 에너지 트랩형 압전 진동부를 갖는압전 소자상에 베벨면이 형성되어 있으므로, 세로 모드 또는 윤곽 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답이 효과적으로 억제된다. 또한, 베벨면의 표면 거칠기가 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래에 위치하는 압전 소자의 표면의 표면 거칠기보다 크기 때문에, 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답이 효과적으로 억제된다.
따라서, 에너지 트랩성이 우수하고, 불필요한 스퓨리어스 응답으로부터의 영향이 적으며, 또한 공진 특성 및 필터링 특성이 우수한 압전 진동 소자가 얻어진다.
본 발명에 있어서, 베벨면의 중심선 평균 거칠기 Ra1 및 압전 소자의 평탄면의 중심선 평균 거칠기 Ra2가 Ra1-Ra2＞0.3㎛로 표현되는 관계에 있는 경우, 고차 모드에 기인하는 스퓨리어스 응답이 더욱 효과적으로 억제된다.
또한, 압전 소자의 상면의 양 단부 근방에 한 쌍의 베벨면이 형성되고, 압전 소자의 하면에는 베벨면이 형성되지 않은 바람직한 실시형태에서는, 압전 소자를 하면측으로부터 케이스 기판, 인쇄 회로 기판 등에 매우 안정되게 실장하여 패키징할 수 있다.
압전 소자의 상면 및 하면의 세로방향 대향 단부에 한 쌍의 베벨면이 형성되어 있는 경우, 상면 및 하면이 동일한 구조로 되어 있기 때문에, 소정의 방향성을 갖도록 압전 소자를 배치할 필요없이 자동적인 처리에 의하여 압전 소자를 케이스 기판 등에 용이하게 실장할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 압전 진동 소자는 압전 세라믹 재료,압전 단결정 재료 또는 다른 적절한 압전 재료로 이루어질 수 있으며, 따라서 압전 재료의 조성을 조정함으로써 다양한 공진 특성 및 필터링 특성을 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 부품에서는, 케이스 기판상에 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자가 실장되고, 압전 진동 소자를 둘러싸도록 케이스 부재가 케이스 기판에 고정되어 있으므로, 불필요한 스퓨리어스 응답이 억제된 매우 양호한 공진 특성 및 필터링 특성을 가지며 또한 인쇄 회로 기판 등에 용이하게 실장할 수 있는 압전 공진 부품을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 압전 공진 부품에 있어서는, 케이스 기판상에 실장된 커패시터 소자가 제공되고, 커패시터 소자상에 압전 진동 소자가 고정되며, 또한 부하 용량 내장형 압전 발진기가 압전 진동 소자 및 커패시터 소자를 포함하는 경우, 단일의 압전 공진 부품에 의하여 부하용량 내장형 압전 발진기를 구성할 수 있으며, 또한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 압전 진동 소자가 그안에 내장되어 있다. 그 결과, 소망의 주파수에서 확실하게 발진하며, 이상 발진 또는 다른 문제가 생기지 않는 압전 공진 부품이 제공된다.

Claims (20)

  1. 세로방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 단부, 서로 대향하도록 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면 및 하면, 및 압전 소자의 두께가 상기 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 상기 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면을 포함하는 압전 소자; 및
    상기 압전 소자의 상면 및 하면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 진동 전극으로서, 제 1 및 제 2 진동 전극이 그들 사이에 상기 압전 소자를 배치하면서 서로 대향하도록 상기 압전 소자의 대략 중앙부에 위치하며, 이 대향 부분이 진동부를 구성하는 제 1 및 제 2 진동 전극;을 포함하는 압전 진동 소자로서,
    상기 베벨면의 거칠기가 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  2. 제 1항에 있어서, Ra1이 일본 산업 규격(Japanese Industrial Standard; JIS) B0601에 따른 상기 베벨면의 중심선의 평균 거칠기이고, Ra2가 상기 상면 및 하면의 평탄부의 중심선의 평균 거칠기일 때, Ra1-Ra2＞0.3㎛의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면이 평탄한 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 베벨면이 곡면인 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 압전 소자의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 압전 소자의 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 상면 및 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 상면 및 하면의 제 1 및 제 2 단부 근방에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 압전 소자가 압전 세라믹 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 진동 소자.
  10. 케이스 기판;
    상기 케이스 기판상에 실장되는 압전 진동 소자; 및
    상기 압전 진동 소자를 둘러싸도록 상기 케이스 기판상에 실장되는 케이스 부재;를 포함하는 압전 공진 부품으로서,
    상기 압전 진동 소자가, 세로방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 단부, 서로 대향하도록 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면과 하면, 및 압전 소자의 두께가 상기 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 상기 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면을 포함하는 길다란 압전 소자; 및 상기 압전 소자의 상면 및 하면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 진동 전극으로서, 제 1 및 제 2 진동 전극이 그들 사이에 상기 압전 소자를 배치하면서 서로 대향하도록 상기 압전 소자의 대략 중앙부에 위치하며, 이 대향 부분이 진동부를 구성하는 제 1 및 제 2 진동 전극;을 포함하며, 상기 베벨면의 거칠기가 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  11. 제 10항에 있어서, Ra1이 일본 산업 규격(JIS) B0601에 따른 상기 베벨면의 중심선의 평균 거칠기이고, Ra2가 상기 상면 및 하면의 평탄부의 중심선의 평균 거칠기일 때, Ra1-Ra2＞0.3㎛의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 소자의 표면이 평탄한 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 베벨면이 곡면인 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 압전 소자의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 압전 소자의 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 상면 및 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  17. 제 10항에 있어서, 상기 베벨면이 상기 상면 및 하면의 제 1 및 제 2 단부 근방에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  18. 제 10항에 있어서, 상기 압전 소자가 압전 세라믹 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  19. 제 10항에 있어서, 도전성 접착제에 의하여 상기 케이스 기판에 실장되는 커패시터 소자를 더 포함하며, 상기 압전 진동 소자가 도전성 접착제에 의하여 상기 커패시터 소자에 고정되어, 상기 압전 진동 소자가 상기 케이스 기판상에 실장되는 것을 특징으로 하는 압전 공진 부품.
  20. 세로방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 단부; 서로 대향하도록 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 형성되는 상면과 하면; 및 압전 기판의 두께가 상기 제 1 및 제 2 단부를 향하여 점차적으로 작아지도록, 각각 상기 제 1 및 제 2 단부의 근방에 배치되는 베벨면;을 포함하는 압전 기판을 포함하는 압전 소자로서,
    상기 베벨면의 거칠기가 제 1 및 제 2 진동 전극이 대향하고 있는 부분에 있어서의 진동 전극 바로 아래의 압전 기판의 표면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 소자.
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