JP2001094385A - 圧電振動素子とその製造方法および圧電フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みすべり
振動を主振動とする圧電振動素子において、機械的強度
を向上させるために振動伝搬方向素子長さを短くしつつ
Ｑの低下を抑制し、かつインハーモニック・オーバート
ーンモードが閉じ込められない単一モードが得られる圧
電振動素子とその製造方法および圧電フィルタを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 励振用電極２の振動伝搬方向長さＬｅと
振動素子部１の厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈを３．０以上３．
７以下とし、かつ励振用電極２の遮断周波数をｆ₀、無
電極部の遮断周波数をｆ_cとした時の周波数低下量（ｆ_c
−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２以下とすることで、
素子端部における振動変位を十分小さくして素子長さを
短くしつつ高いＱを実現でき、かつ単一モードが得られ
るという効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンタル酸リチウム
のＸ板を用い厚みすべり振動を主振動とする圧電振動素
子とその製造方法および圧電フィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】固体中を伝わる波であるバルク波を用い
た圧電振動素子として、各種電子機器などのクロック源
として用いられる圧電振動子や、通信機器の周波数抽出
用などに用いられる圧電フィルタがある。特に、電気エ
ネルギーと機械エネルギーの変換効率を表す電気機械結
合係数が水晶などと比べて大きいニオブ酸リチウムやタ
ンタル酸リチウムを用いた圧電振動素子は、ＶＣＯ（電
圧制御発振器）や広帯域の帯域通過フィルターとして利
用される。

【０００３】これらの圧電振動素子の使用される周波数
域は近年高周波化しており、振動モードとして厚みすべ
り、厚み縦などの厚み振動が用いられ、特に不要振動の
抑圧や素子の保持が容易なエネルギー閉じ込め現象を利
用したものが多い。エネルギー閉じ込め現象とは、ある
特定の圧電材料で厚みすべり振動や厚み縦振動などのあ
る特定の振動モードを用いる場合、圧電振動素子の主面
に部分的に励振用電極を形成すると振動エネルギーが励
振用電極下のみに閉じ込められる現象をいい、ショック
レイ（Ｓｈｏｃｋｌｅｙ）、尾上氏らにより詳細に解析
されている。

【０００４】以下にエネルギー閉じ込めについて、圧電
振動素子の斜視図と断面図を図１０、図１１を用いて説
明する。図１０、図１１に示すように、振動素子部５の
励振用電極６のある部分における遮断周波数をｆ₀と
し、無電極部における遮断周波数をｆ_cとすると、ｆ_cよ
りも大きい周波数では振動エネルギーは自由に伝搬し励
振用電極６下においても定在波を作らない。しかし、ｆ
₀よりも大きくｆ_cよりも小さい周波数では、励振用電極
６のある部分では振動エネルギーは自由に伝搬するが無
電極部では指数関数的に減衰するので、振動変位も圧電
振動素子の端部に向かうほど小さくなり、結果として振
動エネルギーは励振用電極付近に集中することになる。

【０００５】振動伝搬方向の素子長さを十分にとらない
場合、素子端部における振動変位の減衰が十分ではな
く、素子端部で起こる反射波などにより不要振動が生
じ、機械的品質係数Ｑの低下などの悪影響を与える。例
えば、周波数温度特性に関して零温度係数を有するタン
タル酸リチウムのＸ板を用いた厚みすべり振動子のＱを
高くするために、振動伝搬方向素子長さＬと素子厚みＨ
との比Ｌ／Ｈを１４以上としている（特公昭６３−５７
９６７号公報参照）。

【０００６】タンタル酸リチウムのＸ板を用いた厚みす
べり振動子の相対変位を振動伝搬方向にわたって計算し
た結果例を図１２に示す。以下において、横軸が素子中
央から外周部に向かう距離を表し、縦軸が素子中央での
振動変位を１とした時の相対変位を表した図を相対変位
分布図と呼ぶことにする。先に述べたように、エネルギ
ー閉じ込めを利用すれば、振動は励振用電極下では正弦
波上に分布し、無電極部では指数関数的に減衰するの
で、単一電極を設けた圧電振動素子の相対変位分布は図
１２のように素子中央から遠ざかるにつれて小さくな
る。振動伝搬方向素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈ
をある値以上に設定することは、図１２から素子端部相
対変位をある値以下に設定することと同義であることが
わかる。すなわち、素子端部における振動変位を素子中
央に比べて十分減衰させれば、反射波や保持の影響をほ
とんど受けず高いＱを有することができる。

【０００７】また、エネルギー閉じ込め度合いの指標と
してエネルギー閉じ込め量ζなるものがある。ただしζ
は、Ｌｅ／（２Ｈ）×（（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_c）^1/2で計算
される。

【０００８】図１３に、タンタル酸リチウムのＸ板を用
いた厚みすべり振動の周波数スペクトラムを示す。図１
３の横軸はエネルギー閉じ込め量ζで、縦軸は（ｆ−ｆ
₀）／（ｆ_c−ｆ₀）で計算される規格化周波数Ωであ
る。図１３において、ｓ＿０，ｓ＿１，…，は対称モー
ド、ａ＿０，ａ＿１，…，は斜対称モードを表してお
り、それぞれのモードを示す線の近くには、各モードの
相対変位分布図を示してある。図１３の相対変位分布図
からわかるように、ａ＿０，ａ＿１，…，などの斜対称
モードは素子に対して励振用電極が対称に配置されてい
れば電気的に励振されないためｓ＿０，ｓ＿１，…，の
対称モードだけが電気的に取り出せる。

【０００９】しかし、圧電振動子の場合ｓ＿０以外の振
動はインハーモニック・オーバートーンと呼ばれる不要
共振となるため、ｓ＿０モードのみがエネルギー閉じ込
め可能となる値にエネルギー閉じ込め量を設定しなけれ
ばならない。例えば、特開昭５９−１８２６１６号公報
では、ｓ＿０モードのみがエネルギー閉じ込め可能とな
るζは１．２より小さいとし、また周波数低下量（ｆ_c
−ｆ₀）／ｆ_cは圧電材料のみに依存して０．１であるか
ら、Ｌｅ／Ｈを３．８より小さくすればｓ＿０モードの
みの単一モードを実現できるとしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】タンタル酸リチウムの
Ｘ板を用い厚みすべり振動を主振動とする圧電振動素子
において、高周波化に伴い素子厚みなどの素子寸法が小
さくなるにつれ、素子加工時に発生する加工歪みやマイ
クロクラックなどの機械的強度に与える影響が無視でき
なくなり、振動伝搬方向素子長さのさらなる小型化が望
まれていた。しかしＱの低下を抑制するためには振動伝
搬方向素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈを大きくと
らざるを得ないといった課題があった。

【００１１】また、エネルギー閉じ込め量を大きくして
素子端部における振動変位の減衰を大きくし素子長さを
短くするために、例えば電極膜厚を厚くするなどして周
波数低下量を大きくすると、素子厚みが厚い場合に設定
された振動伝搬方向の励振用電極長さＬｅと素子厚みＨ
との比Ｌｅ／Ｈの値では、インハーモニック・オーバー
トーンモードも閉じ込め可能となり単一モードを実現で
きないといった課題があった。

【００１２】そこで本発明では、タンタル酸リチウムの
Ｘ板を用い厚みすべり振動を主振動とする圧電振動素子
において、振動伝搬方向の励振用電極長さＬｅと素子厚
みＨとの比Ｌｅ／Ｈを３．０以上３．７以下とし、かつ
励振用電極部遮断周波数をｆ ₀、無電極部遮断周波数を
ｆ_cとした時の周波数低下量（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_cを０．１
２以上０．２以下とすることで、素子端部における振動
変位を十分小さくして素子長さを短くしつつ高いＱを実
現でき、かつインハーモニック・オーバートーンモード
が閉じ込められない単一モードが得られる圧電振動素子
とその製造方法および圧電フィルタを提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、タンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みすべ
り振動を主振動とする圧電振動素子において、振動伝搬
方向の励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈ
を３．０以上３．７以下とし、かつ励振用電極部遮断周
波数をｆ₀、無電極部遮断周波数をｆ_cとした時の周波数
低下量（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２以下と
する圧電振動素子である。上記構造をとることで、素子
端部における振動変位を十分小さくして素子長さを短く
しつつ高いＱを実現でき、かつインハーモニック・オー
バートーンモードが閉じ込められない単一モードが得ら
れるという効果を有する。

【００１４】好ましくは、前記圧電振動素子は振動伝搬
方向の素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈを７．０以
上９．４以下とする。高いＱを有しながら、かつ機械的
強度にも優れるという効果がある。

【００１５】また、本発明にかかる圧電振動素子は、タ
ンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みすべり振動を主振動
とする圧電振動素子において、振動素子部分主面片側に
一対の入力用電極と出力用電極を設け、もう一方の主面
に接地用電極を設け、振動伝搬方向の入力用電極長さＬ
１と素子厚みＨとの比Ｌ１／Ｈ、および出力用電極長さ
Ｌ２と素子厚みＨとの比Ｌ２／Ｈをそれぞれ０．８以上
１．９以下とし、かつ励振用電極部遮断周波数をｆ₀、
無電極部遮断周波数をｆ_cとした時の周波数低下量（ｆ_c
−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２以下とする２重モー
ドの圧電フィルタである。上記構造をとることで、素子
端部における振動変位を十分小さくして素子長さを短く
しつつ、低い挿入損失を実現できるという効果がある。

【００１６】また、本発明にかかる圧電振動素子は、同
一圧電基板上に形成されかつ電気的に接続される少なく
とも２個以上の圧電振動素子が、請求項１，２，３記載
の圧電振動素子のいずれかである圧電フィルタである。
同一基板上に形成されるため浮遊容量などの影響を受け
にくく、また小型化が可能であるという効果がある。

【００１７】また、前記圧電振動素子の製造方法は、電
極の上に電極と同じ面積の樹脂を塗布することにより周
波数低下量を０．１２以上０．２以下とすることを特徴
とするものである。樹脂を用いることで、安価に周波数
低下量を０．１２以上０．２以下とすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、タンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みすべり振動を
主振動とする圧電振動素子において、振動伝搬方向の励
振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈを３．０
以上３．７以下とし、かつ励振用電極部遮断周波数をｆ
₀、無電極部遮断周波数をｆ_cとした時の周波数低下量
（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２以下とするこ
とを特徴とする圧電振動素子であり、素子端部における
振動変位を十分小さくして素子長さを短くしつつ高いＱ
を実現でき、かつインハーモニック・オーバートーンモ
ードが閉じ込められない単一モードが得られるという作
用を有する。

【００１９】請求項２に記載の発明は、振動伝搬方向の
素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈを７．０以上９．
４以下とすることを特徴とする請求項１記載の圧電振動
素子であり、高いＱを有しながら、かつ機械的強度にも
優れるという作用を有する。

【００２０】請求項３に記載の発明は、タンタル酸リチ
ウムのＸ板を用い厚みすべり振動を主振動とする圧電振
動素子において、振動素子部分主面片側に一対の入力用
電極と出力用電極を設け、もう一方の主面に接地用電極
を設け、振動伝搬方向の入力用電極長さＬ１と素子厚み
Ｈとの比Ｌ１／Ｈ、および出力用電極長さＬ２と素子厚
みＨとの比Ｌ２／Ｈをそれぞれ０．８以上１．９以下と
し、かつ励振用電極部遮断周波数をｆ₀、無電極部遮断
周波数をｆ_cとした時の周波数低下量（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_c
を０．１２以上０．２以下とすることを特徴とする２重
モードの圧電フィルタであり、素子端部における振動変
位を十分小さくして素子長さを短くしつつ、低い挿入損
失を実現できるという作用を有する。

【００２１】請求項４に記載の発明は、同一圧電基板上
に形成されかつ電気的に接続される少なくとも２個以上
の圧電振動素子が、請求項１，２，３記載の圧電振動素
子のいずれかであることを特徴とする圧電フィルタであ
り、同一基板上に形成されるため浮遊容量などの影響を
受けにくく、また小型化が可能であるという作用を有す
る。

【００２２】請求項５に記載の発明は、電極の上に電極
と同じ面積の樹脂を塗布することにより周波数低下量を
０．１２以上０．２以下とすることを特徴とする請求項
１，２，３記載の圧電振動素子の製造方法であり、樹脂
を用いることで安価に周波数低下量を０．１２以上０．
２以下とすることができる作用を有する。

【００２３】以下、本発明の実施の形態について図１〜
図９を用いて説明する。図１において、１はタンタル酸
リチウムのＸ板からなる振動素子部、２は振動素子部１
の表面と裏面に相対向して設けられた励振用電極、３は
外部との接続用電極、４は外部引き出し用電極である。

【００２４】圧電振動素子の用いる周波数が高くなると
素子厚みが薄くなるため、機械的強度を向上させるに
は、素子加工時に素子に与える損傷が少ない加工方法を
選択することもさることながら、できるだけ振動伝搬方
向素子長さを短くすることが望ましい。素子長さを短く
するためには素子端部における振動変位を十分小さくせ
ねばならず、そのためにはエネルギー閉じ込め効果の度
合いを上げる必要がある。

【００２５】エネルギー閉じ込め現象は、励振用電極２
部における遮断周波数と無電極部における遮断周波数と
の差を大きくして周波数低下量を大きくすればその効果
が大きくなるため、励振用電極２の膜厚を厚くすると電
極膜厚が薄い場合に比べて素子端部における振動変位の
減衰が大きくなる。言い換えれば、電極膜厚が厚い場合
には、薄い場合の素子長さよりも短い素子長さで、励振
用電極２が薄い場合の素子端部相対変位と同等の相対変
位を得ることができるわけである。

【００２６】振動伝搬方向素子長さＬと素子厚みＨとの
比Ｌ／Ｈがどのくらいであれば機械的強度上問題がない
かということについては、厚み５０μｍの素子を両端支
持で実装し落下試験を行った結果である図２から考察す
る。図２の横軸は振動伝搬方向素子長さＬと素子厚みＨ
との比Ｌ／Ｈ、縦軸は落下試験前後での周波数変化率で
ある。図２から分かるように、Ｌ／Ｈが９．５〜１０程
度よりも大きくなると落下時に素子に加わった衝撃など
でクラックなどが伸展したり素子が割れるなどして周波
数変化率が大きくなり、そのばらつきも大きくなる。よ
って、用いる周波数が高くなり素子厚みが薄くなる場合
には素子加工時のマイクロクラックなどの影響が大きく
なることから、Ｌ／Ｈは９．４以下に設定することが望
ましい。

【００２７】一方、素子端部相対変位が０．００５以下
であればＱの低下はほとんど見られないことが実験的に
確かめられているので、素子厚みが５０μｍで一定とし
電極膜厚を変化させるなどして周波数低下量を変化させ
た時に、素子端部相対変位が０．００５となる振動伝搬
方向素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈを計算すると
図３のようになる。図３より、Ｌ／Ｈが９．４以下とな
るためには周波数低下量は０．１２以上でなければなら
ないことがわかる。

【００２８】しかし、質量効果により周波数低下量を大
きくしすぎると厚みすべり振動そのものを阻害するロス
成分となり、共振インピーダンスを増加させる傾向にあ
るため、ここでは共振インピーダンスが安定して１００
Ω以下となる周波数低下量を実験的に求め、その上限を
０．２とする。周波数低下量が０．２の時に素子端部相
対変位が０．００５となるＬ／Ｈは、図３より７．０で
あることが分かる。

【００２９】次に、タンタル酸リチウムのＸ板を用いた
厚みすべり振動子の周波数低下量を、素子厚みが２００
μｍ、１００μｍ、５０μｍの場合についてそれぞれ計
算したものを図４に示す。ただし、素子主面両側にそれ
ぞれ形成する電極材料は金としその膜厚は２５０Åから
１００００Åとしている。

【００３０】図４から分かるように、素子厚みが２００
μｍと比較的厚い場合には周波数低下量は約０．１で一
定である。しかし、素子厚みが薄くなるにつれ、電極膜
厚が厚いときの周波数低下量は０．１よりも大きくな
り、素子厚みが５０μｍで電極膜厚が３０００Åの時の
周波数低下量はもはや０．１４となっている。これは、
素子厚みが薄い場合、周波数低下量に占める電極の質量
効果割合が大きくなるためである。図１３に示した周波
数スペクトラムは、素子厚みや電極膜厚によらずほぼ同
じ結果となり、対称モードのみに着目してｓ＿０モード
のみの単一モードを実現できるエネルギー閉じ込め量の
値は約０．６５以下である。よって、エネルギー閉じ込
め量が０．６５以下となる条件と図４より、単一モード
を実現するための振動伝搬方向励振用電極長さＬｅと素
子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈの最大値が計算でき、その結果
は図５のようになる。

【００３１】図５から分かるように、素子厚みが２００
μｍと比較的厚い場合には単一モードを実現できるＬｅ
／Ｈの最大値は約４でほぼ一定であるが、素子厚みが薄
くなり、かつ電極膜厚が厚い場合には４よりも小さくな
り、例えば素子厚みが５０μｍで電極膜厚が３０００Å
の時に単一モードを実現できるＬｅ／Ｈの最大値は約
３．６となる。

【００３２】用いる周波数が高くなり素子厚みが薄い場
合には素子の機械的強度の観点から振動伝搬方向素子長
さＬと素子厚みＨとの比Ｌ／Ｈを小さくするのが望まし
く、Ｌ／Ｈを１０以下とするためには周波数低下量を
０．１２以上とすればよく、かつ安定して共振インピー
ダンスが１００Ω以下となるためには周波数低下量を
０．２以下とすればよいことを既に述べた。

【００３３】周波数低下量は、素子厚みが厚い時には約
０．１でほぼ一定と見てよいが、素子厚みが薄い場合に
は０．１よりも大きくなる。ここでは、用いる周波数が
高く素子厚みが５０μｍ以下などの薄い場合を考慮して
いるので、素子厚みが５０μｍで周波数低下量が０．１
２以上０．２以下という値を電極材料が金である時の電
極膜厚に換算するとおよそ１５００Å以上１００００Å
以下となる。よって、周波数低下量が０．１２以上０．
２以下である時に単一モードを実現できる振動伝搬方向
励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈの最大
値は、図５の電極膜厚１５００Å以上１００００Å以下
の範囲に着目すればよく、Ｌｅ／Ｈが３．０以上３．７
以下で単一モードを実現できることがわかる。

【００３４】ここで、金電極の膜厚を１００００Åなど
厚く形成することはコスト高となりプロセス時間も長く
なることから、例えばフォトリソグラフィなどで電極パ
ターンを形成した後にレジストを除去せず残すことで、
レジストの質量効果により所望の周波数低下量を安価に
得ることができる。

【００３５】以上のように、周波数低下量を０．１２以
上０．２以下とすることでエネルギー閉じ込め効果を増
大させ、素子長さを短くしつつ高いＱを有することがで
き、振動伝搬方向励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの
比Ｌｅ／Ｈを３．０以上３．７以下とすることで不要共
振であるインハーモニック・オーバートーンを閉じ込め
ない単一モードを実現できる。また、高いＱを得るため
のＬ／Ｈは最低でも９．４あれば十分である。

【００３６】次に、一枚のタンタル酸リチウムＸ板に複
数の圧電振動子を配置し、それらの振動を結合させるこ
とで多重モードの圧電フィルタを実現する方法を考察す
る。このようなフィルタはＭＣＦ（モノリシッククリス
タルフィルタ）とも呼ばれ、図１３に示したａ＿０モー
ドやｓ＿１モードなどのインハーモニック・オーバート
ーンを積極的に利用したものである。ここでは、ｓ＿０
モードとａ＿０モードの二つのモードを用いた２重モー
ドの圧電フィルタ（２電極対型ＭＣＦ）の場合を述べ
る。

【００３７】２重モードの圧電フィルタの構造は、図６
のようにタンタル酸リチウムＸ板７の主面片側に数十μ
ｍ〜数百μｍ程度の微小な間隔を空けて一対の入力用電
極８と出力用電極９を設け、もう一方の主面に接地用電
極１０を設けるもので、対称モードであるｓ＿０モード
と斜対称モードであるａ＿０モードを生じさせ、帯域通
過フィルタを実現するものである。図６における接地用
電極１０は一つしかないが、図７のように入力用電極８
と出力用電極９にそれぞれ相対向して接地用電極１０を
設けても構わない。

【００３８】２重モードの圧電フィルタでは、ａ＿０モ
ードは閉じ込められるがｓ＿１モードは閉じ込められな
いエネルギー閉じ込め量に設定する必要がある。図１３
の周波数スペクトラムより、ａ＿０モードが閉じ込めら
れｓ＿１モードが閉じ込められないエネルギー閉じ込め
量は０．３３以上０．６５以下となることがわかる。周
波数低下量は、圧電振動子の場合と同じくエネルギー閉
じ込め効果を増大させ、素子長さを短くしつつＱの低下
を抑制するために０．１２以上０．２以下とするため、
圧電振動子の場合にａ＿０モードが閉じ込められｓ＿１
モードが閉じ込められない条件は、励振用電極長さＬｅ
と素子厚みＨの比Ｌｅ／Ｈが１．５以上３．７以下とな
る。

【００３９】２重モードの圧電フィルタにおいて入力用
電極長さＬ１と出力用電極長さＬ２を等しい長さとし、
入力用電極と出力用電極の間の微小な間隔はＬ１，Ｌ２
に比べ無視できるほど小さいので、ａ＿０モードが閉じ
込められｓ＿１モードが閉じ込められないためのＬ１／
ＨとＬ２／ＨはＬｅ／（２Ｈ）にほぼ等しくなる。すな
わち、Ｌ１／ＨとＬ２／Ｈを０．８以上１．９以下とし
周波数低下量を０．１２以上０．２以下とすることで、
不要共振を閉じ込めることなく素子端部における振動変
位を十分小さくして素子長さを短くしつつ、低い挿入損
失を実現できる。

【００４０】３重モードの圧電フィルタや４重モードの
圧電フィルタなど他の多重モードの圧電フィルタの場合
においても同様に、用いるモードの中で最も周波数の高
いモードよりも一つ高次のモードを閉じ込めないように
エネルギー閉じ込め量を設定することで、電極設計値を
求めることは容易なことである。

【００４１】以下、本発明の具体的な実施の形態につい
て、図８、図９を用いて説明する。

【００４２】（実施の形態１）図８はタンタル酸リチウ
ムのＸ板を用いた厚みすべり振動を主振動とする圧電振
動子であり、１１は振動素子部、１２は振動素子部１１
の表面と裏面に相対向して設けられた励振用電極、１３
は外部との接続用電極、１４は外部引き出し用電極、１
５は導電性材料からなる樹脂、１６は実装基板、１７は
外部端子である。素子厚みＨは５０μｍであるため共振
周波数は約４０ＭＨｚである。また、励振用電極材料に
は金を用いその膜厚は表裏ともそれぞれ２５００Å、振
動伝搬方向励振用電極長さＬｅは１８０μｍ、振動伝搬
方向素子長さＬは４６０μｍである。

【００４３】周波数低下量は約０．１３でありエネルギ
ー閉じ込め効果が大きく素子端部における振動変位の減
衰が大きいため、Ｌ／Ｈが９．２と小型化でき機械的強
度にも優れ、かつ高いＱを有することができる。また、
励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈは３．
６であるので、不要共振となるインハーモニック・オー
バートーンを閉じ込めることのない単一モードが得ら
れ、発振周波数のジャンプなどを起こしにくい安定した
特性を得ることができる。

【００４４】（実施の形態２）図９はタンタル酸リチウ
ムのＸ板を用いた厚みすべり振動を主振動とする２重モ
ードの圧電フィルタであり、１８は振動素子部、１９は
入力用電極、２０は出力用電極、２１は接地用電極、２
２は入力用電極１９と出力用電極２０をそれぞれ外部端
子と導通をとるための金属細線、２３は導電性材料から
なる樹脂、２４は実装基板、２５は入出力用端子、２６
は接地用端子である。素子厚みＨは２５μｍであるため
フィルタの中心周波数は約８０ＭＨｚである。また、入
出力用電極１９，２０および接地用電極２１の材料には
金を用いその膜厚はすべて１０００Å、入力用電極長さ
Ｌ１と出力用電極長さＬ２はともに４６μｍ、振動伝搬
方向素子長さＬは２３０μｍである。

【００４５】周波数低下量は約０．１３とエネルギー閉
じ込め効果が大きく素子端部振動変位の減衰が大きいた
め、Ｌ／Ｈが９．２と小型化でき機械的強度にも優れ、
かつ高いＱを有し低挿入損失が実現できる。また、入力
用電極長さＬ１および出力用電極長さＬ２と素子厚みＨ
とのそれぞれの比Ｌ１／Ｈ，Ｌ２／Ｈはどちらも約１．
８となっているので、中心周波数よりも高域側で不要通
過域のない良好なフィルタ特性が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、タンタル
酸リチウムのＸ板を用い厚みすべり振動を主振動とする
圧電振動素子において、振動伝搬方向の励振用電極長さ
Ｌｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈを３．０以上３．７以
下とし、かつ励振用電極部遮断周波数をｆ₀、無電極部
遮断周波数をｆ_cとした時の周波数低下量（ｆ_c−ｆ₀）
／ｆ_cを０．１２以上０．２以下とすることで、素子端
部における振動変位を十分小さくして素子長さを短くし
つつ高いＱを実現でき、かつインハーモニック・オーバ
ートーンモードが閉じ込められない単一モードが得られ
るという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動素子の一実施の形態を示す斜
視図

【図２】振動伝搬方向素子長さＬと素子厚みＨとの比Ｌ
／Ｈを変化させたときの落下試験前後での周波数変化率
を表す図

【図３】周波数低下量を変化させたときの素子端部相対
変位が０．００５となる振動伝搬方向素子長さＬと素子
厚みＨとの比Ｌ／Ｈを表す図

【図４】金電極の膜厚と周波数低下量の関係を表す図

【図５】金電極の膜厚と単一モードを得るための振動伝
搬方向励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／Ｈ
の最大値の関係を表す図

【図６】２重モード圧電フィルタの断面図

【図７】バランス型２重モード圧電フィルタの断面図

【図８】本発明の圧電振動素子の一実施の形態を示す斜
視図

【図９】本発明の圧電振動素子の一実施の形態を示す斜
視図

【図１０】従来の圧電振動素子の斜視図

【図１１】エネルギー閉じ込め型圧電振動素子を示す断
面図

【図１２】相対変位分布図

【図１３】タンタル酸リチウムのＸ板を用いたエネルギ
ー閉じ込め型厚みすべり振動の周波数スペクトラムを示
す図

【符号の説明】

１ 振動素子部 ２ 励振用電極 ３ 外部接続用電極 ４ 外部引き出し用電極 ７ 振動素子部 ８ 入力用電極 ９ 出力用電極 １０ 接地用電極 １１ 振動素子部 １２ 励振用電極 １３ 外部接続用電極 １４ 外部引き出し用電極 １５ 導電性樹脂 １６ 実装基板 １７ 外部端子 １８ 振動素子部 １９ 入力用電極 ２０ 出力用電極 ２１ 接地用電極 ２２ 金属細線 ２３ 導電性樹脂 ２４ 実装基板 ２５ 入出力用端子 ２６ 接地用端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 9/56 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みす
   べり振動を主振動とする圧電振動素子において、振動伝
   搬方向の励振用電極長さＬｅと素子厚みＨとの比Ｌｅ／
   Ｈを３．０以上３．７以下とし、かつ励振用電極部遮断
   周波数をｆ₀、無電極部遮断周波数をｆ_cとした時の周波
   数低下量（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２以下
   とした圧電振動素子。
2. 【請求項２】 振動伝搬方向の素子長さＬと素子厚みＨ
   との比Ｌ／Ｈを７．０以上９．４以下とした請求項１に
   記載の圧電振動素子。
3. 【請求項３】 タンタル酸リチウムのＸ板を用い厚みす
   べり振動を主振動とする圧電振動素子において、振動素
   子部分の主面片側に一対の入力用電極と出力用電極を設
   け、もう一方の主面に接地用電極を設け、振動伝搬方向
   の入力用電極長さＬ１と素子厚みＨとの比Ｌ１／Ｈ、お
   よび出力用電極長さＬ２と素子厚みＨとの比Ｌ２／Ｈを
   それぞれ０．８以上１．９以下とし、かつ励振用電極部
   遮断周波数をｆ₀、無電極部遮断周波数をｆ_cとした時の
   周波数低下量（ｆ_c−ｆ₀）／ｆ_cを０．１２以上０．２
   以下とした圧電フィルタ。
4. 【請求項４】 同一圧電基板上に形成されかつ電気的に
   接続される少なくとも２個以上の圧電振動素子が請求項
   １，２，３のいずれか１つに記載の圧電振動素子である
   圧電フィルタ。
5. 【請求項５】 電極の上に電極と同じ面積の樹脂を塗布
   し周波数低下量を０．１２以上０．２以下とする請求項
   １，２，３のいずれか１つに記載の圧電振動素子の製造
   方法。