JPH0426212A - 圧電共振子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電共振子に関し、特に、エスルギー閉し込め
型の圧電共振子に関する。

〔従来の技術と解決すべき課題〕

同一の圧′を基板上に２つの圧電共振部と該圧電共振部
の間に容量部が形成された圧電共振子が従来より提供さ
れている。この圧電共振子の一例を図面に基づき簡単に
説明する。

第１３図及び第１４図において、圧電共振子１はエネル
ギー閉し込め型の厚み振動モードを利用した圧電共振子
である。圧電共振子１は圧！基板２の一面には共振電極
３．３と容量電極４及び取出電極６が形成され、また他
の面にはアース電極あるいは共通電極又は容量ＮＦｋと
なるアース電極５と取出電極６が形成されていて、この
共振電極３．３の部分において圧電共振部７．７が、ま
た容量電極４の部分において容量部８がそれぞれ構成さ
れている。

かかる構成の圧電共振子１においては、圧電共振部７．
７と容量部８が一様に分極された同一の圧！基板２に構
成されているため、圧電共振子ｌを作動させると圧電共
振部７，７だけでなく、逆圧電効果により容量部８も共
振してしまうという問題があった。

この問題を解決する手段の一つとして、容量部８をキュ
リー温度以上で熱処理することにより、その容量部８に
おける圧′ｒ！１基板２の圧電性を消失させる方法が用
いられている。ところが、この方法は容量部８以外の圧
電性まで消失させてしまう場合があるため、大きな°圧
電基板２を用いて圧電共振部７，７と容量部８との間隔
を大きくする必要があり、小型化することができなかっ
た。また、部分的に熱処理を施すのは煩雑で、量産性に
欠けるものであった。

また、上記問題を解決する他の手段として、容量部８の
表面上にはんだを盛り上げることによって、その共振振
動をダンピングする方法が用いられている。しかし、こ
の方法では容量部８の共振振動を完全に制止することは
不可能である。更に、はんだを容量部８の容量を掻４の
上に盛り上げる作業は煩雑で量産性に欠けるものであっ
た。

しかも、これらいずれの方法においても、圧電共振部７
，７の共振振動が容量部８に波及し、圧電効果により電
界が発生する。この現象をを防止するため、容量部８が
圧電共振部７．７から充分に離れて形成される必要があ
り、圧電共振子１の小型化ができなかった。

更に、かかる方法により作製された圧電共振子Ｉは容量
部８に共振振動をダンピングさせる特別の作業を施すも
のであるため、圧電共振子１の特性を劣化させるという
問題があった。

そこで、本発明者は以上の問題を解決するため鋭意研究
を重ねた結果、本発明に係る圧電共振子を得るに至った
のである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、同一の圧電基板上に２以
上の圧電共振部と該圧電共振部のそれぞれの間に容量部
が形成された圧電共振子において、隣接する前記圧電共
振部の分極方向が互いに逆方向になるようにしたことに
ある。

また、かかる圧電共振子において、前記容量部を圧ｉｔ
基板の分極分布が分極方向が逆で且つほぼ対称となる位
置に設けたことにある。

〔作　用〕

かかる本発明の圧電共振子によれば、同一の圧電基板に
圧電共振部と容量部とが形成されていて、容量部を挟む
相隣合う圧電共振部における圧電基板の分極方向が逆方
向とされている。すなわち、圧電基板の分極方向は途中
で交互に逆転させられており、この分極方向が逆転させ
られた箇所における圧電効果や逆圧電効果は分権方向の
異なる部分の相互作用によって打ち消される。したがっ
て、圧電基板に形成される圧電共振部は分権方向の異な
る相隣合う圧電共振部の影響を受けない範囲で、相互に
接近させて形成し得る。

また、かかる分極方向が逆転させられ、且つ分極分布が
対称となる位置に容量部を設けることにより、圧電効果
や逆圧電効果がそれぞれ分極方向の異なる箇所からの相
互作用によって圧電性が打ち消され、誘電体のみにより
構成されたものと同等の容量部を形成することができる
。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳しく説明す
る。

第１図乃至第３図において、符号１０は本発明に係る圧
電共振子である。圧電共振子１０はチタン酸バリウムや
、チタン酸鉛とジルコン酸鉛とを混合して焼成したＰＺ
Ｔ等の圧電体によって板状に形成された圧′を基板１２
と、この圧電基板１２の−の面に形成された振動電極１
４．１４と、容量ｔｉ１６及び引出し電極１８．１８と
、またその圧電基板１２の他の面に形成された共通電極
２０とから構成されている。

圧＠基板１２は、圧電体によって板状に成形された圧電
体板の両面に電極が付けられ、その電極間に高電圧を印
加させることによって分極させたものである。本実施例
に係る圧ｉ％板１２は第１図に示すように、圧電基板１
２のほぼ中央部を境にして分極方向が逆転させられてい
る。

このような圧電基板１２は第４図（ａ）に示すように、
先ず圧電体板２２の片側半分にのみ電極２４を形成し、
高電圧を印加して分極させた後、その電極２４が除去さ
れる。次いで、同図（ｂ）に示すように、圧電体板２２
の他の片側半分に電極２５を形成し、先とはプラス・マ
イナスを反転させた高電圧を印加して分極させることに
よって得られたものである。ここで、圧！基板１２の分
極度はほぼ等しいのが好ましく、等しい電圧が印加され
て分極させられる。

得られた圧電基板１２は前述したように、その中央部を
境にして分極方向が逆転させられており（第１図中、分
極方向を矢印により示す。）、この境界部近傍は両側の
逆の圧電性を示す箇所からの作用を受けることとなる。

そこで、この分極方向が逆転させられた圧電基板１２の
境界部に容量電極１６が配置されるように設定されると
ともに、その境界部を中心に対称な位置に振動電極１４
１４が配設され、また圧！基板１２の適宜位置に引出し
電極１８．１８が配設され、これら電極１４．１６．１
８はリードによって接続されてパターン化される。パタ
ーン化された電極１４．１６゜１８は圧電基板１２の−
の面にたとえばマスク法を用いて電気的良導体が真空蒸
着されて形成される。一方、圧１基板１２の他の面には
振動電極１４．１４及び容量電極１６と対向した位置に
リードによって接続された共通電極２０が配設され、共
通電極２０は同様に真空蒸着などにより形成される。な
お、共通ｔ１４２０には引出し電極部２６が一体的に形
成されている。得られた圧電共振子１０は第５図に示す
等価回路で示される。

かかる構成の圧電共振子１０において、振動電極１４．
１４部は圧電共振部２８．２８として機能し、容量電極
１６部は容量部３０として機能させられる。この圧電共
振部２８．２８では圧を基板１２がエネルギー閉じ込め
型の振動モードによって振動させられる。

一方、容量部３０では容量電極１６と共通電極２０との
間に電界が加わって振動させられた場合、容量部３０の
中央部で分極方向が逆転させられているため、位相が１
８０度ずれた振動が同時に発生して、その位相の異なる
振動により振動が打ち消されてしまうこととなる。また
、容量部３０に両圧電共振部２８．２８から振動が伝わ
り、その振動によって容量部３０に電界が発生させられ
た場合、分極方向の異なる２つの箇所で発生させられる
電界はそれぞれプラス・マイナスが逆転しているため、
電気的に中和されることとなる。

したがって、容量部３０における圧電基板１２は圧電体
として機能させられることはなく、誘電体としてのみ機
能させられ、容量部３０の特性が改善される。また、以
上の説明から明らかなように、圧電共振部２８と２８を
接近させて配設することが可能となるだけでなく、圧電
共振部２８と容量部３０を接近させて配設することも可
能となり、圧電共振子ｌＯの小型化が図れる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその他の
態様でも実施することができる。

たとえば、第６図に示すように、圧電基板１２を分極さ
せる方法として、二点鎖線で示す容量電極３２の中心付
近は分極させる必要がない、このため、圧電体板２２に
は中央部を除く２箇所に対向する電極３４．３５が被着
され、画電極３４３５間にプラス・マイナスが逆転され
た高電圧が印加されて、分極させられる。なお、同様に
、圧電体板２２が分極させられる箇所は圧電共振部が形
成される箇所のみでも良い、この場合においても、分極
方向は逆転させられていることが必要であり、また、容
量部が形成される箇所を中心に対称であることが必要で
ある。

また、圧電体板２２を分極させる方法として、第７圀に
示すように、分権用の電極３６を圧電体板２２の中心部
を越えて被着させて高電圧を印加し分極させた後、その
電極３６を取り除き、その後、電極３６と一部が重なり
合うように電極３７を設け、プラス・マイナスを逆転さ
せた高電圧が１ｉｉ３７間に印加され、分極させられて
も良い。

かかる方法によって圧電体板２２を分極させても、電極
３６と電極３７が重なり合った箇所においては第８図に
示すように分極が打ち消され、誘電体として機能するこ
ととなる。

更に、本発明が通用される圧電共振子の構成は前述の例
に限定されるものではなく、たとえば第９図に示すよう
に、同一の圧電基板３８上の３箇所に圧電共振部４０．
４２．４４と、それら圧電共振部４０．４２．４４の間
の２箇所に容量部４６．４８が形成された圧電共振子５
０を構成することが可能である。かかる圧電共振子５０
においては、第１０図に示すように、容量部４６．４８
のそれぞれの中心部を境に分極方向が逆転させられてい
る。また第９図に示すように、その境界部を中心に容量
部４６．４８及び圧電共振部４０４２．４４の位置関係
が対称に構成されている。

したがって、容量部４６．４８においては、前述したの
と同様に圧電性及び逆圧電性が打ち消されて、誘電体に
よって構成されたのと同等の特性を示すこととなる。な
お、かかる構成の圧電共振子５０の等価回路を第１１図
に示す。

また、第１２図に示すように、圧電基板５２の分極方向
が逆方向になる中心部を境にほぼ対称となる位置にそれ
ぞれ容Ｉ電掻５４を設け、容量部５６が２つ形成された
形式の圧電共振子５８に本発明を通用することも可能で
ある。その他、電極パターンの形状はなんら限定される
ものではないのは当然である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明した
が、本発明は図示した圧電共振子の形態に限定されるも
のではないのは当然である。また本発明はエネルギー閉
し込め型の振動モードであれば、厚み縦振動モードや厚
み滑り振動モードなどに対して適用できるものである。

その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者
の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様
で実施し得るものである。

〔発明の効果〕

かかる本発明の圧電共振子によれば、同一の圧電基板が
容量部が形成される位置でその分極方向が逆転させられ
ているため、分極方向の異なる箇所に形成された圧電共
振部からの振動によって発生させられる電界や、容量部
に加わった電界によって発生させられる振動はいずれも
それぞれ打ち消し合い、容量部は圧電性の影響を受ける
ことがない。したがって、特性の優れた圧電共振子を得
ることが可能となった。

更に、分極方向が逆転された境界部を挟んで圧電共振部
を接近させて配設することができるとともに、圧電共振
部と容量部を接近させて配設することができ、全体とし
て小型の圧電共振子を得ることが可能となった。また、
小型の圧ｔＬ基板を用いることができ、製造コストの低
減も可能となるなど、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧電共振子の実施例を説明するた
めの説明図であり、第２図は第１図に示す圧電共振子の
平面図、第３図は第１図に示す圧電共振子の背面図であ
る。第４図（ａ）　（ｂ）は第１図に示す圧電基板の製
造方法の一例を示す説明図であり、第５図は第２図に示
す圧電共振子の等価回路図である。 第６図及び第７図はいずれも本発明に係る圧電基板を製
造するための他の実施例を示す説明図であり、第８図は
第６図又は第７図の方法によって得られた圧電基板の分
極分布を示す説明図である。 第９図乃至第１１図は本発明に係る圧電共振子の他の実
施形態を示す図であり、第９図は平面図、第１０図は圧
！基板の分極分布を示す説明図、第１１図は第９図に示
す圧電共振子の等価回路図である。第１２図は本発明に
係る圧電共振子において、他の形態の電極パターンを碕
えたＸ旙例を示す平面メである。 第１３図及び第１４図はいずれも従来の圧電共振子を説
明するための図であり、第１２図は正面図、第１３図は
第１２図に示す圧電Ｓ板の分極分布を示す説明図である
。 １０．５０．５８；圧電共振子 １２．３Ｂ、５２；圧電基板 １４、振動電極 １６．３２．５４；容量電極 ２０；共通電極 ２８．４０．４２．４４；圧電共振部 ３０．４６．４Ｂ、５６；容量部 特許出願人　株式会社　村田製作所 ＯＮ 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一の圧電基板上に２以上の圧電共振部と該圧電
   共振部のそれぞれの間に容量部が形成された圧電共振子
   において、隣接する前記圧電共振部の分極方向が互いに
   逆方向であることを特徴とする圧電共振子。
2. （２）前記容量部を圧電基板の分極分布が分極方向が逆
   で且つほぼ対称となる位置に設けたことを特徴とする請
   求項第１項に記載する圧電共振子。