JPH06291587A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JPH06291587A JPH06291587A JP4180856A JP18085692A JPH06291587A JP H06291587 A JPH06291587 A JP H06291587A JP 4180856 A JP4180856 A JP 4180856A JP 18085692 A JP18085692 A JP 18085692A JP H06291587 A JPH06291587 A JP H06291587A
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Classifications
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電振動子、例えば、水晶振動子の高周波特
性、特に共振周波数が高くても、共振のQの優れた圧電
振動子の構造を提供することを目的とする。 【構成】 振動時にも前記圧電基板振動部に直接触れな
いだけの空隙をあけて励振用電極を備えたことを特徴と
する圧電振動子。
性、特に共振周波数が高くても、共振のQの優れた圧電
振動子の構造を提供することを目的とする。 【構成】 振動時にも前記圧電基板振動部に直接触れな
いだけの空隙をあけて励振用電極を備えたことを特徴と
する圧電振動子。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波特性に優れた圧
電振動子に関する。
電振動子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信技術の進歩発展によ
り、通信機器の小型、高周波化が進んでいる。これらの
機器には、必ず発振器や高周波のフィルタが必要であ
り、またこれらの発振器や高周波フィルタに圧電振動子
が用いられている。
り、通信機器の小型、高周波化が進んでいる。これらの
機器には、必ず発振器や高周波のフィルタが必要であ
り、またこれらの発振器や高周波フィルタに圧電振動子
が用いられている。
【0003】従来の圧電振動子、例えば水晶振動子は、
水晶基板を所定の形状に加工した後、その上下両面に電
極を形成し、その電極に交流電界を加えることによって
振動を励振している。移動体通信機器に使用するために
は、高周波で特性の良い水晶振動子が必要である。水晶
振動子の高周波特性として重要なのは、発振周波数と共
振のQ(損失の逆数に対応)である。水晶の厚み滑り振
動を用いた場合、発振周波数は、水晶振動子の厚みに反
比例する。従来、容易に得られるのは、基本モードで5
0MHz以下の発振周波数、水晶振動子の厚みで40ミ
クロン程度である。発振周波数を高めるためには、水晶
振動子の厚みを薄くしてやれば良い。たとえば5ミクロ
ン程度の厚みにすると、400MHz程度での発振が可
能となる。しかし高周波になるに従い、共振のQが低下
する。これは一つには、高周波になるに従い電極で表皮
効果が生じ、電極損失が増すことによる。またもう一つ
の原因は、振動部分が薄くなるにつれ、電極の重みが、
損失に効いてくることによる。そのため電極抵抗低減の
ために電極の厚みを厚くすることに限界がある。したが
って、単に研磨などにより、水晶を薄く加工しても、発
振周波数は高くなるが、共振のQが低下するため、高周
波における性能の良好なものが得られない。
水晶基板を所定の形状に加工した後、その上下両面に電
極を形成し、その電極に交流電界を加えることによって
振動を励振している。移動体通信機器に使用するために
は、高周波で特性の良い水晶振動子が必要である。水晶
振動子の高周波特性として重要なのは、発振周波数と共
振のQ(損失の逆数に対応)である。水晶の厚み滑り振
動を用いた場合、発振周波数は、水晶振動子の厚みに反
比例する。従来、容易に得られるのは、基本モードで5
0MHz以下の発振周波数、水晶振動子の厚みで40ミ
クロン程度である。発振周波数を高めるためには、水晶
振動子の厚みを薄くしてやれば良い。たとえば5ミクロ
ン程度の厚みにすると、400MHz程度での発振が可
能となる。しかし高周波になるに従い、共振のQが低下
する。これは一つには、高周波になるに従い電極で表皮
効果が生じ、電極損失が増すことによる。またもう一つ
の原因は、振動部分が薄くなるにつれ、電極の重みが、
損失に効いてくることによる。そのため電極抵抗低減の
ために電極の厚みを厚くすることに限界がある。したが
って、単に研磨などにより、水晶を薄く加工しても、発
振周波数は高くなるが、共振のQが低下するため、高周
波における性能の良好なものが得られない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の圧電振動子の構
造では、高周波化のため圧電振動子の厚みを薄くする
と、損失が増すため共振のQが低下し、実質的に500
MHzを越えるような高周波で動作する特性の良好な圧
電振動子を得ることが困難であった。また長期の信頼性
を確保するのに、圧電振動部を気密封止することが必要
なため、さらに容器に収納することが必要であり、形状
が大きくなった。
造では、高周波化のため圧電振動子の厚みを薄くする
と、損失が増すため共振のQが低下し、実質的に500
MHzを越えるような高周波で動作する特性の良好な圧
電振動子を得ることが困難であった。また長期の信頼性
を確保するのに、圧電振動部を気密封止することが必要
なため、さらに容器に収納することが必要であり、形状
が大きくなった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、交流電界印加により振動する部分を有する圧電振動
基体と、交流電界印加励振用電極を有する保持部からな
り、前記励振用電極が前記振動部近傍にあってかつ振動
時にも前記振動部に直接触れないだけの空隙を有するよ
うに、前記保持部一部に凹部を設け、該凹部内に励振用
電極を設けて前記振動基体と前記保持部を固定したり、
前記振動基体と前記励振電極保持部との間に適当なスペ
ーサーをいれて固定したり、前記振動基体一部に肉厚部
を設け、該肉厚部と前記保持部とを固定したりするよう
にしたものである。
め、交流電界印加により振動する部分を有する圧電振動
基体と、交流電界印加励振用電極を有する保持部からな
り、前記励振用電極が前記振動部近傍にあってかつ振動
時にも前記振動部に直接触れないだけの空隙を有するよ
うに、前記保持部一部に凹部を設け、該凹部内に励振用
電極を設けて前記振動基体と前記保持部を固定したり、
前記振動基体と前記励振電極保持部との間に適当なスペ
ーサーをいれて固定したり、前記振動基体一部に肉厚部
を設け、該肉厚部と前記保持部とを固定したりするよう
にしたものである。
【0006】
【作用】上記のような構成とすることにより、高周波に
おいても共振のQに優れ、また小型の圧電振動子が得ら
れる。
おいても共振のQに優れ、また小型の圧電振動子が得ら
れる。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例の圧電振動子の構成とそ
の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0008】(実施例1)本実施例の圧電振動子の構造
の第1の例を図1に示す。図1(a)は本実施例の構造
の断面図であり、1は振動基体を構成する圧電基板で、
例えば水晶基板、2は中央部および引出し電極形成部に
凹部を設けた保持部、3、3’は保持部2の凹部に設け
られた上下の水晶振動子励振用の引出し部を含む浮き電
極、4、4’は水晶基板1の振動部と励振用浮き電極
3、3’の間の空隙である。図1(b)は、図1(a)
の構成例を上から見た図である。上下の励振用電極3、
3’は振動部では対向し、電極引出し部では、上下それ
ぞれ異なる方向に引出す構成となっている。また電極引
出し部の保持部はやはり凹部となっており、固定時に引
出し電極の段差が障害とならないようにしている。5、
5’は励振用電極と引出し部を経て接続された取り出し
電極部で、電極表面が外部に露出しており、これにより
外部回路と接続することができる。
の第1の例を図1に示す。図1(a)は本実施例の構造
の断面図であり、1は振動基体を構成する圧電基板で、
例えば水晶基板、2は中央部および引出し電極形成部に
凹部を設けた保持部、3、3’は保持部2の凹部に設け
られた上下の水晶振動子励振用の引出し部を含む浮き電
極、4、4’は水晶基板1の振動部と励振用浮き電極
3、3’の間の空隙である。図1(b)は、図1(a)
の構成例を上から見た図である。上下の励振用電極3、
3’は振動部では対向し、電極引出し部では、上下それ
ぞれ異なる方向に引出す構成となっている。また電極引
出し部の保持部はやはり凹部となっており、固定時に引
出し電極の段差が障害とならないようにしている。5、
5’は励振用電極と引出し部を経て接続された取り出し
電極部で、電極表面が外部に露出しており、これにより
外部回路と接続することができる。
【0009】浮き電極3、3’は、空隙4、4’により
振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない構成となっ
ており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられているの
で、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部に強電界
が加わるようになっている。このような構造とすること
により、高周波でも共振のQの極めて良い水晶振動子が
得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶基板の厚
みを4ミクロン、凹部の深さをを3ミクロン、励振用浮
き電極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1ミクロンとし
た場合、共振周波数約500MHz、Qとして、約1
0,000が得られた。空隙を設けなかった場合のQ
は、約5,000であり、このような構造とすることに
より、高周波の損失が大幅に改善された。
振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない構成となっ
ており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられているの
で、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部に強電界
が加わるようになっている。このような構造とすること
により、高周波でも共振のQの極めて良い水晶振動子が
得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶基板の厚
みを4ミクロン、凹部の深さをを3ミクロン、励振用浮
き電極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1ミクロンとし
た場合、共振周波数約500MHz、Qとして、約1
0,000が得られた。空隙を設けなかった場合のQ
は、約5,000であり、このような構造とすることに
より、高周波の損失が大幅に改善された。
【0010】(実施例2)本実施例の圧電振動子の構造
の第2の例を図2に示す。図2において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図2(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図2(b)は図2(a)
の構成例を上から見た図である。図2(a)において、
6、6’は励振用電極と振動部との空隙を保つためのス
ペイサーであり、上面、下面のそれぞれにある。電極の
引出し部にはスペイサーはない。スペイサーはガラスな
どのビーズ(小球)で空隙の高さを設定し、接着剤など
で固定したものである。浮き電極3、3’は、空隙4、
4’により振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない
構成となっており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられ
ているので、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部
に強電界が加わるようになっている。このような構造と
することにより、高周波でも共振のQの極めて良い水晶
振動子が得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶
基板の厚みを4ミクロン、スペイサーの厚みを3ミクロ
ン、励振用浮き電極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1
ミクロンとした場合、共振周波数約500MHz、Qと
して、約10,000が得られた。空隙を設けなかった
場合のQは、約5,000であり、このような構造とす
ることにより、高周波の損失が大幅に改善された。
の第2の例を図2に示す。図2において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図2(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図2(b)は図2(a)
の構成例を上から見た図である。図2(a)において、
6、6’は励振用電極と振動部との空隙を保つためのス
ペイサーであり、上面、下面のそれぞれにある。電極の
引出し部にはスペイサーはない。スペイサーはガラスな
どのビーズ(小球)で空隙の高さを設定し、接着剤など
で固定したものである。浮き電極3、3’は、空隙4、
4’により振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない
構成となっており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられ
ているので、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部
に強電界が加わるようになっている。このような構造と
することにより、高周波でも共振のQの極めて良い水晶
振動子が得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶
基板の厚みを4ミクロン、スペイサーの厚みを3ミクロ
ン、励振用浮き電極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1
ミクロンとした場合、共振周波数約500MHz、Qと
して、約10,000が得られた。空隙を設けなかった
場合のQは、約5,000であり、このような構造とす
ることにより、高周波の損失が大幅に改善された。
【0011】(実施例3)本実施例の圧電振動子の構造
の第3の例を図3に示す。図3において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図3(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図3(b)は図3(a)
の構成例を上から見た図である。図3(a)において、
7は励振用電極と振動部との空隙を保つために振動基体
1の周辺部の適当な箇所に設けた肉厚部である。電極取
り出し部は肉厚にしていない。
の第3の例を図3に示す。図3において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図3(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図3(b)は図3(a)
の構成例を上から見た図である。図3(a)において、
7は励振用電極と振動部との空隙を保つために振動基体
1の周辺部の適当な箇所に設けた肉厚部である。電極取
り出し部は肉厚にしていない。
【0012】浮き電極3、3’は、空隙4、4’により
振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない構成となっ
ており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられているの
で、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部に強電界
が加わるようになっている。このような構造とすること
により、高周波でも共振のQの極めて良い水晶振動子が
得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶基板の振
動部厚みを4ミクロン、肉厚部の厚みを上下面それぞれ
3ミクロン厚くして、合計10ミクロン、励振用浮き電
極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1ミクロンとした場
合、共振周波数約500MHz、Qとして、約10,0
00が得られた。空隙を設けなかった場合のQは、約
5、000であり、このような構造とすることにより、
高周波の損失が大幅に改善された。
振動時にも水晶基板振動部に直接接触しない構成となっ
ており、かつ水晶基板振動部近傍に設けられているの
で、上下電極間に電界を加えると、水晶振動部に強電界
が加わるようになっている。このような構造とすること
により、高周波でも共振のQの極めて良い水晶振動子が
得られた。例えば、各部分の寸法として、水晶基板の振
動部厚みを4ミクロン、肉厚部の厚みを上下面それぞれ
3ミクロン厚くして、合計10ミクロン、励振用浮き電
極の厚みを、2ミクロン、空隙を、1ミクロンとした場
合、共振周波数約500MHz、Qとして、約10,0
00が得られた。空隙を設けなかった場合のQは、約
5、000であり、このような構造とすることにより、
高周波の損失が大幅に改善された。
【0013】(実施例4)本実施例の圧電振動子の構造
の第4の例を図4に示す。図4において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図4(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図4(b)は図4(a)
の構成例を上から見た図である。図4(b)において、
8、8’は電極引出し部の空隙を埋めた樹脂であり、こ
れにより振動部は気密封止構造となっている。
の第4の例を図4に示す。図4において、1−5の各部
の名称と機能は実施例1と同様である。図4(a)は本
実施例の構造の断面図であり、図4(b)は図4(a)
の構成例を上から見た図である。図4(b)において、
8、8’は電極引出し部の空隙を埋めた樹脂であり、こ
れにより振動部は気密封止構造となっている。
【0014】電極構造は実施例1と全く同様であり、そ
の浮き電極としての効果も全く同様である。この場合に
はさらに樹脂8、8’により外部への電極取り出し部の
空隙を埋めており、他の部分は固定部で接着または直接
接合により気密封止されていることから、これにより振
動部が気密封止されたことになり、新たに容器に収納す
る必要がなく小型になるという効果が得られた。
の浮き電極としての効果も全く同様である。この場合に
はさらに樹脂8、8’により外部への電極取り出し部の
空隙を埋めており、他の部分は固定部で接着または直接
接合により気密封止されていることから、これにより振
動部が気密封止されたことになり、新たに容器に収納す
る必要がなく小型になるという効果が得られた。
【0015】樹脂の代わりにガラスで封じても同様の効
果が得られた。また実施例2および3で示したと同じ構
造のものに、本実施例と同様にして樹脂またはガラスに
より気密封止することにより、本実施例と同様の効果が
得られた。
果が得られた。また実施例2および3で示したと同じ構
造のものに、本実施例と同様にして樹脂またはガラスに
より気密封止することにより、本実施例と同様の効果が
得られた。
【0016】(実施例5)本実施例の圧電振動子の構造
の第5の例を図5に示す。図5において、1−5および
7の各部の名称と機能は実施例3と同様である。図5
(a)は本実施例の構造の断面図であり、図5(b)は
図5(a)の構成例を上から見た図である。図5(a)
において、9は水晶振動基体の振動部周辺に設けた振動
部よりも肉薄部である。このような構成とすることによ
り、振動エネルギーの振動部への閉じこめがよりよくな
り、電気特性としてほぼ実施例3と同様の性能を得つつ
さらに不要振動モードであるスプリアスが低減するとい
う効果が見られた。
の第5の例を図5に示す。図5において、1−5および
7の各部の名称と機能は実施例3と同様である。図5
(a)は本実施例の構造の断面図であり、図5(b)は
図5(a)の構成例を上から見た図である。図5(a)
において、9は水晶振動基体の振動部周辺に設けた振動
部よりも肉薄部である。このような構成とすることによ
り、振動エネルギーの振動部への閉じこめがよりよくな
り、電気特性としてほぼ実施例3と同様の性能を得つつ
さらに不要振動モードであるスプリアスが低減するとい
う効果が見られた。
【0017】肉薄部の厚みは、少なくとも振動部よりも
薄ければスプリアス低減の効果が見られた。
薄ければスプリアス低減の効果が見られた。
【0018】(実施例6)本実施例の製造方法の第1の
例を示す。まず厚み40ミクロンの水晶基板を用意し、
取り扱いのため厚くしておく部分を両面から金属膜、例
えばCrなどでマスクした。このCrマスクを用い、弗
酸系のエッチング液で、この水晶基板の一部に非常に厚
みの薄い部分を形成した。エッチング時の温度と時間を
厳密に制御することにより、この肉薄部の厚みを、例え
ば4ミクロンに加工することができた。次に別途水晶板
を用意し、やはり同様のマスクとエッチングにより、周
辺部が厚く真ん中に凹部のある電極保持用水晶板を作成
した。マスクは形状加工の後、Crのエッチング液によ
り除去した。寸法としては例えば、周辺部の厚みが10
0ミクロン、凹部の厚みが97ミクロン、すなわちへこ
みが3ミクロンであり、また凹部は円形にし、その直径
として、例えば0.5mm、凸部を含んで1mmという
ような形状に加工した。次に通常の真空蒸着、ホトリソ
グラフィーとエッチングまたはリフトオフ技術により、
その凹部内に励振用電極および引き出し用電極を形成し
た。励振用電極の直径は例えば300ミクロンとした。
凹部の形は引き出し用電極を形成できるように加工して
おいた。電極としては例えば金を用い厚み2ミクロンと
した。このような電極保持部を2組形成した。次に先に
形成法を述べた肉薄部を有する水晶基板と後で述べた電
極保持用水晶基板の各水晶表面を親水処理した。具体的
には、弗酸で表面を軽く洗浄し、純水に数分浸すことに
より親水処理ができる。このように親水処理した後、水
晶基板肉薄部分を励振用電極が水晶基板肉薄部をはさん
で対向するようにして電極保持用水晶基板で上下からは
さんだ。このようにすると重ね合わせた部分表面に付着
した水酸基により重ね合わせ面が強く吸着した。そのま
まの状態で熱処理を行った。熱処理温度を上げていくと
重ね合わせ面から次第に水が抜けていき、水晶の構成元
素である酸素と珪素の結合が形成され接合された。その
後、取り扱いのために設けていた肉厚部を除去すること
により、実施例1に示した構造の水晶を用いた圧電振動
子が得られた。すなわち振動部分の厚みが4ミクロン、
電極の厚みが2ミクロン、空隙が1ミクロンである。し
たがって特性として実施例1に示した高周波のQに優れ
た圧電振動子が得られた。
例を示す。まず厚み40ミクロンの水晶基板を用意し、
取り扱いのため厚くしておく部分を両面から金属膜、例
えばCrなどでマスクした。このCrマスクを用い、弗
酸系のエッチング液で、この水晶基板の一部に非常に厚
みの薄い部分を形成した。エッチング時の温度と時間を
厳密に制御することにより、この肉薄部の厚みを、例え
ば4ミクロンに加工することができた。次に別途水晶板
を用意し、やはり同様のマスクとエッチングにより、周
辺部が厚く真ん中に凹部のある電極保持用水晶板を作成
した。マスクは形状加工の後、Crのエッチング液によ
り除去した。寸法としては例えば、周辺部の厚みが10
0ミクロン、凹部の厚みが97ミクロン、すなわちへこ
みが3ミクロンであり、また凹部は円形にし、その直径
として、例えば0.5mm、凸部を含んで1mmという
ような形状に加工した。次に通常の真空蒸着、ホトリソ
グラフィーとエッチングまたはリフトオフ技術により、
その凹部内に励振用電極および引き出し用電極を形成し
た。励振用電極の直径は例えば300ミクロンとした。
凹部の形は引き出し用電極を形成できるように加工して
おいた。電極としては例えば金を用い厚み2ミクロンと
した。このような電極保持部を2組形成した。次に先に
形成法を述べた肉薄部を有する水晶基板と後で述べた電
極保持用水晶基板の各水晶表面を親水処理した。具体的
には、弗酸で表面を軽く洗浄し、純水に数分浸すことに
より親水処理ができる。このように親水処理した後、水
晶基板肉薄部分を励振用電極が水晶基板肉薄部をはさん
で対向するようにして電極保持用水晶基板で上下からは
さんだ。このようにすると重ね合わせた部分表面に付着
した水酸基により重ね合わせ面が強く吸着した。そのま
まの状態で熱処理を行った。熱処理温度を上げていくと
重ね合わせ面から次第に水が抜けていき、水晶の構成元
素である酸素と珪素の結合が形成され接合された。その
後、取り扱いのために設けていた肉厚部を除去すること
により、実施例1に示した構造の水晶を用いた圧電振動
子が得られた。すなわち振動部分の厚みが4ミクロン、
電極の厚みが2ミクロン、空隙が1ミクロンである。し
たがって特性として実施例1に示した高周波のQに優れ
た圧電振動子が得られた。
【0019】(実施例7)本実施例の製造方法の他の例
を示す。水晶基板に厚み4ミクロンの肉薄部を形成する
ところまでは実施例6と同様である。次に別の水晶基板
平板に励振用電極と電極引出し部を、やはり実施例6と
同様の方法により形成した。次に直径3ミクロンのガラ
スのビーズをスペイサーとして、肉薄部を上下から励振
用電極が対向するようにして電極保持用水晶基板ではさ
み、スペイサー部に接着剤を入れて固定した。接着剤と
しては、エポキシ系接着剤あるいは低融点ガラスを用い
加熱硬化または接着させた。励振用電極の厚みを2ミク
ロンとすることにより、空隙を1ミクロンにすることが
でき、実施例2に示す構造の圧電振動子が得られた。
を示す。水晶基板に厚み4ミクロンの肉薄部を形成する
ところまでは実施例6と同様である。次に別の水晶基板
平板に励振用電極と電極引出し部を、やはり実施例6と
同様の方法により形成した。次に直径3ミクロンのガラ
スのビーズをスペイサーとして、肉薄部を上下から励振
用電極が対向するようにして電極保持用水晶基板ではさ
み、スペイサー部に接着剤を入れて固定した。接着剤と
しては、エポキシ系接着剤あるいは低融点ガラスを用い
加熱硬化または接着させた。励振用電極の厚みを2ミク
ロンとすることにより、空隙を1ミクロンにすることが
でき、実施例2に示す構造の圧電振動子が得られた。
【0020】(実施例8)本実施例の製造方法の他の例
を示す。水晶基板に40ミクロンの基板を用い、実施例
6と同様の方法でまず厚み10ミクロンの部分を形成し
た。さらに同じ手法を繰り返し、10ミクロン部の中
に、さらに厚みが4ミクロンの肉薄部を形成した。次に
別の水晶基板平板に励振用電極と電極引出し部を、やは
り実施例6と同様の方法により形成した。次に各水晶基
板表面を実施例6と同様の方法により親水処理した。次
に先に述べた10ミクロン部分に電極保持用水晶基板を
のせ、水晶肉薄部を挟んで、電極が対向するように配置
して、実施例6と同様の方法により接合した。これによ
り実施例3に示す構造の圧電振動子が得られた。
を示す。水晶基板に40ミクロンの基板を用い、実施例
6と同様の方法でまず厚み10ミクロンの部分を形成し
た。さらに同じ手法を繰り返し、10ミクロン部の中
に、さらに厚みが4ミクロンの肉薄部を形成した。次に
別の水晶基板平板に励振用電極と電極引出し部を、やは
り実施例6と同様の方法により形成した。次に各水晶基
板表面を実施例6と同様の方法により親水処理した。次
に先に述べた10ミクロン部分に電極保持用水晶基板を
のせ、水晶肉薄部を挟んで、電極が対向するように配置
して、実施例6と同様の方法により接合した。これによ
り実施例3に示す構造の圧電振動子が得られた。
【0021】(実施例9)本実施例の製造方法の他の例
を示す。実施例6に示した方法において、電極保持用基
板として水晶の代わりにシリコンまたはガラスを用いて
同様の方法を実施した。シリコンも構成元素が珪素であ
り、またガラスも主成分が珪素および酸素であるため、
実施例6で示したと同じように、弗酸系エッチング液と
純水を用いた親水処理後の熱処理により直接接合が可能
であった。したがって実施例1と同じ構造が実現でき、
良好な高周波特性が得られた。
を示す。実施例6に示した方法において、電極保持用基
板として水晶の代わりにシリコンまたはガラスを用いて
同様の方法を実施した。シリコンも構成元素が珪素であ
り、またガラスも主成分が珪素および酸素であるため、
実施例6で示したと同じように、弗酸系エッチング液と
純水を用いた親水処理後の熱処理により直接接合が可能
であった。したがって実施例1と同じ構造が実現でき、
良好な高周波特性が得られた。
【0022】(実施例10)本実施例の製造方法の他の
例を示す。実施例8に示した方法において、電極保持用
基板として水晶の代わりにシリコンまたはガラスを用い
て同様の方法を実施した。この場合も、実施例9と同
様、シリコンの構成元素が珪素であり、またガラスの主
成分が珪素および酸素であることから、実施例8で示し
たと同じように親水処理後の熱処理により直接接合が可
能であった。したがって実施例3と同じ構造が実現で
き、良好な高周波特性が得られた。
例を示す。実施例8に示した方法において、電極保持用
基板として水晶の代わりにシリコンまたはガラスを用い
て同様の方法を実施した。この場合も、実施例9と同
様、シリコンの構成元素が珪素であり、またガラスの主
成分が珪素および酸素であることから、実施例8で示し
たと同じように親水処理後の熱処理により直接接合が可
能であった。したがって実施例3と同じ構造が実現で
き、良好な高周波特性が得られた。
【0023】(実施例11)本実施例の製造方法の他の
例を示す。実施例6から8に示した方法において圧電振
動子の構造を得た後、窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰
囲気で電極引出し部の空隙をエポキシ系樹脂もしくは低
融点ガラスにより密閉した。実施例6から8で示した直
接接合部あるいは接着剤による封止部は十分気密性があ
るため、電極引出し部の空隙を封止することにより、振
動部を気密封止することができた。このような構造とす
ることにより長期間環境の変化に対して安定な圧電振動
子が得られた。
例を示す。実施例6から8に示した方法において圧電振
動子の構造を得た後、窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰
囲気で電極引出し部の空隙をエポキシ系樹脂もしくは低
融点ガラスにより密閉した。実施例6から8で示した直
接接合部あるいは接着剤による封止部は十分気密性があ
るため、電極引出し部の空隙を封止することにより、振
動部を気密封止することができた。このような構造とす
ることにより長期間環境の変化に対して安定な圧電振動
子が得られた。
【0024】実施例では、電極として金を用い、代表的
な膜厚として、2ミクロンとしたが、電極としては、こ
れ以外にも通常の金属、例えばチタン、白金、銅、銀、
タングステン、ニッケルなどを用いても同じように構成
できる。また空隙形成は1ミクロンとしたが、真空蒸着
や凹部、肉薄部形成のエッチングを制御することによ
り、これより大きくしたり小さくしたりすることも可能
であった。
な膜厚として、2ミクロンとしたが、電極としては、こ
れ以外にも通常の金属、例えばチタン、白金、銅、銀、
タングステン、ニッケルなどを用いても同じように構成
できる。また空隙形成は1ミクロンとしたが、真空蒸着
や凹部、肉薄部形成のエッチングを制御することによ
り、これより大きくしたり小さくしたりすることも可能
であった。
【0025】水晶基板の最初の厚みは、実施例では40
ミクロンを用いたが、もちろんこれに限定されるわけで
はなく、もっと厚くても、また取扱いに支障をきたさな
い範囲で、もっと薄くても良かった。また水晶振動子部
分の厚みとして、実施例では、4ミクロンの例を示した
が、さらに厚くても、薄くても同じような構造を形成す
ることができた。
ミクロンを用いたが、もちろんこれに限定されるわけで
はなく、もっと厚くても、また取扱いに支障をきたさな
い範囲で、もっと薄くても良かった。また水晶振動子部
分の厚みとして、実施例では、4ミクロンの例を示した
が、さらに厚くても、薄くても同じような構造を形成す
ることができた。
【0026】また実施例1、3などに示した、圧電振動
子にも保持部にも水晶を用い、その直接接合で固定した
ものでは、振動部と保持部の熱膨張率をほぼ同じに選べ
ることから、温度変化に対して極めて安定な素子が得ら
れた。保持部にガラスを用いた場合、圧電振動子に用い
る材料がいろいろ変わっても、ガラスの熱膨張率の選択
の範囲が広いので、熱膨張率をあわせることが比較的容
易であり、やはり温度変化に対して安定な素子を得るこ
とができた。
子にも保持部にも水晶を用い、その直接接合で固定した
ものでは、振動部と保持部の熱膨張率をほぼ同じに選べ
ることから、温度変化に対して極めて安定な素子が得ら
れた。保持部にガラスを用いた場合、圧電振動子に用い
る材料がいろいろ変わっても、ガラスの熱膨張率の選択
の範囲が広いので、熱膨張率をあわせることが比較的容
易であり、やはり温度変化に対して安定な素子を得るこ
とができた。
【0027】また本実施例では、スペイサーの例とし
て、ガラスビーズを用いたが、これ以外に、セラミック
スやプラスチックなどを用いても良い。
て、ガラスビーズを用いたが、これ以外に、セラミック
スやプラスチックなどを用いても良い。
【0028】また本実施例では、圧電基板の例として水
晶を示したが、保持部との固定に接着剤を用いる方法で
あれば、いずれの圧電材料にたいしても同様な構造と浮
き電極の効果を得ることができた。例えばニオブ酸リチ
ウム、タンタル酸リチウム、酸化亜鉛、ほう酸リチウム
でも同じような構成と効果が得られた。
晶を示したが、保持部との固定に接着剤を用いる方法で
あれば、いずれの圧電材料にたいしても同様な構造と浮
き電極の効果を得ることができた。例えばニオブ酸リチ
ウム、タンタル酸リチウム、酸化亜鉛、ほう酸リチウム
でも同じような構成と効果が得られた。
【0029】また本実施例では、保持基板として、水
晶、シリコンおよびガラスの例を示したが、保持部との
接着に接着剤を用いれば他の基板を用いても励振電極を
浮かせた構造の効果がほぼ同じように得られることは明
らかである。
晶、シリコンおよびガラスの例を示したが、保持部との
接着に接着剤を用いれば他の基板を用いても励振電極を
浮かせた構造の効果がほぼ同じように得られることは明
らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成から
成るので、以下に記載されるような効果を示す。
成るので、以下に記載されるような効果を示す。
【0031】いずれの実施例においても、まず第1に、
圧電振動部分と励振用電極が直接接触しないだけの空隙
をあけて設けられているので、高周波になっても電極損
失にまつわる共振のQの低下が少なく、高周波共振特性
が大幅に向上した。
圧電振動部分と励振用電極が直接接触しないだけの空隙
をあけて設けられているので、高周波になっても電極損
失にまつわる共振のQの低下が少なく、高周波共振特性
が大幅に向上した。
【0032】また実施例4の構造にした場合、気密封止
まで考えた時の素子大きさを大幅に小型化することがで
きた。
まで考えた時の素子大きさを大幅に小型化することがで
きた。
【0033】また実施例5の構造にした場合、Qのより
一層の向上およびスプリアスの低減が見られた。
一層の向上およびスプリアスの低減が見られた。
【0034】また圧電振動子と同じ素材もしくは熱膨張
率の近い材料で保持部を構成し、その材料の直接接合を
行うことにより、温度変化に対する特性の安定性を向上
させることができた。
率の近い材料で保持部を構成し、その材料の直接接合を
行うことにより、温度変化に対する特性の安定性を向上
させることができた。
【図1】本発明の第1の実施例の構成図
【図2】本発明の第2の実施例の構成図
【図3】本発明の第3の実施例の構成図
【図4】本発明の第4の実施例の構成図
【図5】本発明の第5の実施例の構成図
1 圧電振動基体 2、2’ 励振電極保持部 3、3’ 励振用浮き電極 4、4’ 空隙 5、5’ 取り出し電極部 6、6’ スペイサー 7 保持部肉厚部 8、8’ 気密封止用樹脂 9 圧電振動部周辺肉薄部
Claims (6)
- 【請求項1】交流電界印加により振動する部分を有する
圧電振動基体と、一部に凹部を有し該凹部内に交流電界
印加励振用電極を有する保持部からなり、前記励振用電
極が前記振動部近傍にあってかつ振動時にも前記振動部
に直接触れないだけの空隙を有するように、前記振動基
体と前記保持部を固定していることを特徴とする圧電振
動子。 - 【請求項2】交流電界印加により振動する部分を有する
圧電振動基体と、交流電界印加励振用電極を有する保持
部からなり、前記励振用電極が前記振動部近傍にあって
かつ振動時にも前記振動部に直接触れないだけの空隙を
有するように、前記振動基体と前記保持部間にスペイサ
ーを入れて固定していることを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項3】一部に振動部よりも厚い部分を有する交流
電界印加により振動する部分を有する圧電振動基体と、
交流電界印加励振用電極を有する保持部からなり、前記
励振用電極が振動部近傍にあってかつ振動時にも前記振
動部に直接触れないだけの空隙を有するように、前記振
動基体肉厚部と前記電極保持部の一部とを固定している
ことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項4】圧電振動基体に水晶を用い、励振用電極保
持部に水晶またはガラスまたはシリコンを用い、前記振
動基体と前記電極保持部との固定が、前記両者の表面親
水処理および熱処理による直接接合によって行われてい
ることを特徴とする請求項1または3記載の圧電振動
子。 - 【請求項5】圧電振動基体と保持部の固定部および取り
出し電極部の空隙封止物によって前記振動部が気密封止
されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載の圧電振動子。 - 【請求項6】圧電振動基体振動部の厚みを該振動部周辺
部よりも厚くすることにより、振動エネルギーを閉じこ
めたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載
の圧電振動子。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4180856A JPH06291587A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 圧電振動子 |
EP97110176A EP0797300B1 (en) | 1992-07-08 | 1993-07-08 | Piezoelectric vibrator and manufacturing method thereof |
DE69322819T DE69322819T2 (de) | 1992-07-08 | 1993-07-08 | Piezoelektrischer Schwinger und sein Herstellungsverfahren |
EP93110915A EP0580025B1 (en) | 1992-07-08 | 1993-07-08 | Piezoelectric vibrator and manufacturing method thereof |
DE69330499T DE69330499T2 (de) | 1992-07-08 | 1993-07-08 | Piezoelektrischer Resonator und Herstellungsverfahren derselben |
US08/424,648 US5548178A (en) | 1992-07-08 | 1995-04-19 | Piezoelectric vibrator and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4180856A JPH06291587A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 圧電振動子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06291587A true JPH06291587A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=16090561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4180856A Pending JPH06291587A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 圧電振動子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5548178A (ja) |
EP (2) | EP0580025B1 (ja) |
JP (1) | JPH06291587A (ja) |
DE (2) | DE69322819T2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002118440A (ja) * | 2000-10-04 | 2002-04-19 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 圧電振動子 |
KR20020038197A (ko) * | 2000-11-16 | 2002-05-23 | 박명수 | 압전소자를 이용한 골도 보청기용 진동자 |
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