JP2008278011A - 圧電振動部品 - Google Patents

Abstract

【課題】常温のような基準温度から温度が変化した場合、及び常温のような基準温度のいずれにおいても、基本波を抑圧することができ、厚み縦振動の３倍波を良好に利用することが可能とされている圧電振動部品を提供する。
【解決手段】基板２上に、ダンピング層６，７によりエネルギー閉じ込め型の厚み縦振動の３倍波を利用した圧電振動子８が実装されており、ダンピング層６，７の音響インピーダンスが、基板２及び圧電基板９の音響インピーダンスよりも低くされており、ダンピング層６，７が、下記の式（１）で表わされる厚みを有する第１のダンピング層部分６ａ，７ａと、第１のダンピング層部分６ａ，７ａとは厚みが異なる第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂとを有する、圧電振動部品１。
厚み＝（ｎ／４）・λ …式（１）
（式中、ｎは１以上の奇数、λは基本波の波長を表わす。）
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波数の振動を利用する圧電振動部品に関し、より詳細には、厚み縦振動の３倍波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電振動部品に関する。

近年、各種電子機器や通信機器において、情報量の増大と処理速度の高速化に伴って、従来よりも高い周波数で振動する圧電振動子が求められている。このような要求を満たすものとして、下記の特許文献１には、厚み縦振動の３倍波による振動を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電振動部品が開示されている。

図７は、特許文献１に記載の圧電振動部品の構造を示す分解斜視図である。圧電振動部品１０１は、基板１０２を有する。基板１０２の上面１０２ａ上に、実装用電極１０３，１０４が形成されている。実装用電極１０３，１０４に、導電性接着剤１０５，１０６を介してエネルギー閉じ込め型の圧電振動子１０７が固定され、実装されている。

圧電振動子１０７は、ストリップ状の圧電基板１０８を有する。圧電基板１０８の長さ方向中央において、圧電基板１０８を介して表裏対向するように、第１，第２の励振電極１０９，１１０が形成されている。励振電極１０９は、圧電基板１０８の下面に形成された電極延長部１０９ａに連ねられている。電極延長部１０９ａが、導電性接着剤１０５に接続されている。他方、第２の励振電極１１０が導電性接着剤１０６に接続されている。

上記基板１０２に実装された圧電振動子１０７を覆うように、下方に開いた開口を有するキャップ１１１が矩形枠状の絶縁性接着剤層１１２を介して基板１０２の上面に固定されている。

圧電振動子１０１では、導電性接着剤層１０５，１０６の音響インピーダンスは、圧電基板１０８及び基板１０２の音響インピーダンスよりも小さくされている。また、導電性接着剤１０５，１０６の厚みが、（ｎ／４）・λとされている。なお、ｎは１以上の奇数であり、λは基本波の波長である。

より高い周波数で使用するために圧電振動子１０７において、厚み縦振動の３倍波が利用されている。ここでは、導電性接着剤１０５，１０６の音響インピーダンスが、基板１０２及び圧電基板１０８の音響インピーダンスよりも低くされているので、基本波は圧電振動子１０７から導電性接着剤１０５，１０６に伝搬し、伝搬した基本波が導電性接着剤１０５，１０６と基板１０２との界面で反射する。また、導電性接着剤１０５，１０６は上記厚みを有するので、上記界面に向う基本波の入射波と、界面で反射された後の反射波とは同位相となる。よって、常温では、導電性接着剤１０５，１０６で基本波は減衰し難い。

もっとも、圧電振動部品１０１では、常温においては、あえて基本波の振動が導電性接着剤１０５，１０６で減衰し難くされているので、常温から温度が変化した場合には、基本波は減衰されることになる。従って、常温において、基本波が圧電振動部品１０１において十分に減衰されておらずとも、圧電振動部品１０１を駆動するための発振回路側において、３倍波による安定発振が実現されるように回路定数を設定しておけば、常温において安定に発振させることができる。しかも、常温から温度が変化した場合には、圧電振動部品１０１自体において基本波が導電性接着剤１０５，１０６により減衰されるため、同様に厚み縦振動の３倍波による振動を確実に利用することが可能とされている。
特開２００６−１２９２０９

前述したように、特許文献１に記載の圧電振動部品１０１では、導電性接着剤１０５，１０６の音響インピーダンス及び厚みが上記特定の値とされているので、温度が変化したとしても、厚み縦振動の３倍波を良好に利用することが可能とされている。

しかしながら、圧電振動部品１０１を利用する際には、上記のように、常温においては、圧電振動部品１０１自体においては基本波が抑圧され難いので、接続される発振回路側の回路定数を常温において３倍波による安定発振が実現されるように設定しなければならなかった。

しかしながら、多くの発振回路において安定な発振を得ようとした場合に、回路定数を上記のように調整することは困難であった。すなわち、常温においても、圧電振動部品自体において、基本波が抑圧されていることが望ましいが、圧電振動部品１０１では、上記のように、圧電振動部品１０１において基本波を抑圧する試みはなされていなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、常温のような基準とする温度から温度が変化した場合だけでなく、例えば常温のような基準とする温度においても基本波の応答を十分に小さくすることができ、従って、３倍波の振動を効果的に利用することが可能とされている圧電振動部品を提供することにある。

本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板を介して厚み方向に対向するように、前記圧電基板の上面及び下面にそれぞれ形成された第１，第２の振動電極とを有し、前記第１，第２の振動電極が厚み方向に対向している部分がエネルギー閉じ込め型の振動部を形成しているエネルギー閉じ込め型の圧電振動子と、前記圧電振動子が上面に搭載されている基板と、前記圧電振動子と前記基板とを接合するように配置されており、音響インピーダンスが前記圧電基板及び前記基板の音響インピーダンスよりも低いダンピング層とを備え、前記ダンピング層が下記の式（１）で表わされる厚みを有する第１のダンピング層部分と、厚みが第１のダンピング層部分と異なる第２のダンピング層部分とを有し、厚み縦振動の３倍波を利用していることを特徴とする、圧電振動部品が提供される。

厚み＝（ｎ／４）・λ …式（１）
式（１）において、ｎは１以上の奇数であり、λは基本波の波長を表わす。

好ましくは、前記第２のダンピング層部分の厚みが、下記の式（２）で表わされる厚みである。

第２のダンピング層部分の厚み＝（ｍ／４）・λ …式（２）
式（２）において、ｍは偶数（ゼロを除く）であり、λは基本波の波長を表わす。第２のダンピング層部分の厚みが式（２）で表わされる厚みである場合には、第２のダンピング層部分において、基本波が抑圧しにくい例えば常温のような基準とする温度において基本波をより一層効果的に抑圧することが可能となる。

本発明に係る圧電振動部品では、好ましくは、前記第２のダンピング層部分の面積が、前記第１のダンピング層部分の面積よりも小さくされている。この場合には、基本波をより効果的に抑圧することが可能となる。

本発明において、上記ダンピング層は、すなわち第１，第２のダンピング層は接着剤により形成されていることが好ましい。その場合には、ダンピング層を用いて、圧電振動子を基板に固定し、実装することができる。

もっとも、本発明においては、ダンピング層は圧電振動子に固定されていてもよく、その場合は、ダンピング層を基板の上面に接着している接着剤層がさらに別途備えられていてもよい。この場合には、第１，第２のダンピング層を構成する材料として、ダンピング効果が最適な材料を選択することができ、接着剤層については、圧電振動子を基板に実装するのに最適な接着剤を用いて形成することができる。

本発明に係る圧電振動部品では、その具体的なパッケージ構造については特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、前記圧電振動子を覆うように、下方に開いた開口を有するキャップが前記基板の上面に搭載されている。この場合には、基板とキャップとからなるパッケージ構造内に圧電振動子が封止されるため、耐環境特性を高めることができる。

また、本発明の圧電振動部品の他の特定の局面では、前記圧電振動子が板状の形状を有し、前記圧電振動子の上面に搭載されている第２の基板と、前記圧電振動子と前記第２の基板とを接合するように配置されており、音響インピーダンスが前記圧電基板及び前記第２の基板の音響インピーダンスよりも小さい第２のダンピング層をさらに備え、第２のダンピング層が、前記式（１）で表わされる厚みを有する第１のダンピング層部分と、前記式（２）で表わされる第２のダンピング層部分とを有する。この場合には、圧電振動子の上面に搭載されている第２の基板との間に設けられた第２のダンピング層においても、第１，第２のダンピング層部分が設けられているので、基本波による応答をより効果的に抑圧することができる。

本発明に係る圧電振動部品では、上記ダンピング層の音響インピーダンスが圧電基板及び基板の音響インピーダンスよりも低いため、特許文献１に記載の先行技術の場合と同様に、３倍波を利用する圧電振動部品において、圧電振動子から伝搬してきた基本波が、ダンピング層と基板との界面において反射されることになる。そして、第１のダンピング層部分は、上記式（１）で表わされる厚みを有するため、常温において、第１のダンピング層部分では、基本波は抑圧され難い。しかしながら、例えば常温のような基準温度から温度が変化した場合には、第１のダンピング層部分において、基本波が抑圧されることになる。

他方、ダンピング層は、第１のダンピング層部分と異なる厚みの第２のダンピング層部分を有するため、第２のダンピング層部分では、第１のダンピング層部分よりも例えば常温のような基準温度において基本波が抑圧されることになる。すなわち、第１のダンピング層部分では、伝搬してきた基本波のダンピング層と基板との界面に入射する入射波と、界面で反射された反射波は同位相であり第１のダンピング層部分が式（１）で示される厚みを有するため、打ち消し合わない。すなわち、例えば常温のような基準温度において基本波は抑圧されない。

これに対して、第２のダンピング層部分の厚みは、第１のダンピング層部分の厚みと異なるため、基本波の入射波と反射波との位相が完全に同位相ではないため、打ち消し合いが生じる。従って、第２のダンピング層部分では、例えば常温のような基準温度において第１のダンピング層部分の場合よりも、基本波が抑圧されることになる。よって、本発明によれば、第２のダンピング層部分において、例えば常温のような基準温度において基本波が抑圧されることになるため、例えば常温のような基準温度において３倍波をより効果的に利用することができる。

よって、多種多様な発振回路に接続した場合であっても、例えば常温のような基準温度から温度が変化した場合だけでなく、例えば常温のような基準温度においても、厚み縦振動の３倍波を良好に利用することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより本発明を明らかにする。

図１は本発明の第１の実施形態の圧電振動部品の分解斜視図であり、図２は図１に示した各構成を説明するための分解正面図である。

圧電振動部品１は、基板２を有する。基板２の上面２ａには、第１，第２の実装電極３，４が形成されている。実装電極３，４は、基板２の上面２ａから、一対の側面を経て下面に至るように形成されている。

他方、基板２には、第１，第２の実装電極３，４間に、第３の実装電極５が形成されている。第３の実装電極５もまた、基板２の上面２ａから一対の側面を経て下面に至るように形成されている。第１〜第３の実装電極３〜５は、圧電振動部品１をプリント回路基板などに実装するための実装電極として機能するものである。従って、表面実装が容易なように第１〜第３の実装電極３〜５は、基板２の下面に至るように形成されている。

もっとも、実装電極３〜５は、基板２の下面に至らずともよい。

また、第３の実装電極５は、第１，第２の実装電極３，４との間で静電容量を取り出すために設けられている。

上記基板２を構成する材料については、適宜の絶縁体または誘電体を用いることができる。このような基板２を構成する材料としては、アルミナなどの絶縁性セラミックスあるいは合成樹脂などを挙げることができる。

実装電極３〜５については、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金等の適宜の導電性材料により形成することができる。

基板２上に、導電性接着剤からなる第１のダンピング層６，７により、エネルギー閉じ込め型の圧電振動子８が実装され、固定されている。

第１のダンピング層６，７は、圧電振動子８を第１，第２の実装電極３，４に固定し、かつ電気的に接続し得る導電性接着剤からなる。この導電性接着剤の硬化後の音響インピーダンスは、基板２の音響インピーダンスよりも低く、後述する圧電基板９の音響インピーダンスよりも低い。

上記ダンピング層６，７は、厚みが下記の式（１）で示す第１のダンピング層部分６ａ，７ａと、第１のダンピング層部分６ａ，７ａよりも厚みが薄い第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂとを有する。

厚み＝（ｎ／４）・λ …式（１）
式（１）において、ｎは１以上の奇数であり、λは基本波の波長を表わす。

本実施形態では、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みは、下記の式（２）で表わされる厚みとされる。

第２のダンピング層部分の厚み＝（ｍ／４）・λ …式（２）
式（２）において、ｍは偶数であり、λは基本波の波長を表わす。

圧電振動子８は、厚み縦振動の３倍波を利用するエネルギー閉じ込め型の圧電振動子である。圧電振動子８は、圧電基板９を有する。圧電基板９は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスあるいは圧電単結晶からなる。圧電基板９が圧電セラミックスからなる場合、厚み方向に分極処理されている。

圧電基板９は、細長い矩形板状、すなわちストリップ状の形状を有する。圧電基板９の長さ方向中央において、第１の励振電極１０と第２の励振電極１１とが圧電基板９を介して対向している。第１，第２の励振電極１０，１１が圧電基板９を介して対向している部分が、エネルギー閉じ込め型の圧電振動部である。

第１の励振電極１０は、圧電基板９の上面において、上記圧電振動部から圧電基板９の一方端面に至るように形成されており、圧電基板９の下面に形成された電極延長部１０ａに連ねられている。

第２の励振電極１１は、圧電振動部から圧電基板９の他方端面と下面との端縁に至るように延ばされている。

上記第１，第２の励振電極１０，１１及び電極延長部１０ａは、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらの合金等の適宜の導電性材料からなる。

図２に示すように、圧電振動部品１では、前述したダンピング材６，７は、積層された際に、上記圧電振動部の下方から外れた領域に位置している。すなわち、第１のダンピング層６，７は、圧電基板９の長さ方向において、圧電振動部が構成されている部分より外側に位置している。

圧電振動子８をダンピング層６，７の接着性を利用して第１，第２の実装電極３，４に接合するに際し、上記電極延長部１０ａがダンピング層６により第１の実装電極３に接合される。他方、第２の励振電極１１の圧電振動部以外の部分が第２のダンピング層７を介して第２の実装電極４に接合される。

従って、圧電振動部は、ダンピング層６，７の厚みの分だけ基板２の上面２ａに浮かされる。従って、第２の励振電極１１と第３の実装電極５との間には振動子を妨げないための空隙が確保され、第２の励振電極１１と、第３の実装電極５との短絡が確実に防止される。

他方、上記圧電振動子８を基板２上に実装した後に、枠状の絶縁性接着剤１２により、キャップ１３が接合される。キャップ１３は、下方に開いた開口を有し、該開口側から圧電振動子８が囲繞されるようにして、基板２に接合される。好ましくは、キャップ１３は金属材料からなり、それによって、内部の圧電振動子８を電磁シールドすることができる。もっとも、キャップ１３は、金属以外の合成樹脂などで形成されていてもよい。

また、接着剤１２としては、エポキシ樹脂系接着剤のような適宜の絶縁性接着剤を用いることができる。

本実施形態の圧電振動部品１では、第１，第２の実装電極３，４から圧電振動子８を駆動する電圧を印加する、第１，第２の実装電極３，４を駆動源に接続し、第３の実装電極５をグラウンド電位に接続することにより、容量内蔵型の圧電発振子として用いることができる。もっとも、第３の実装電極５は、必ずしも設けられずともよい。すなわち、基板２にコンデンサは構成されておらずともよい。

本実施形態の圧電振動部品１の特徴は、３倍波を利用した圧電振動子８の基本波を抑圧する構成にある。すなわち、第１のダンピング層６，７の音響インピーダンスが、上記のように設定されており、かつ第１及び第２のダンピング層部分６ａ，７ａ及び６ｂ，７ｂの厚みが上記のように設定されることにある。それによって、常温から温度が変化した場合だけでなく、常温においても基本波を十分に抑圧することができ、それによって厚み縦振動の３倍波を利用した良好な発振を安定に得ることが可能とされている。

前述した特許文献１では、ダンピング層の厚みが式（１）で示した厚みとされているため、ダンピング層に入射してきた基本波が、基板との界面で反射した際に、入射波と反射波との位相が同位相となっている。従って、常温では基本波は抑圧されない。

これに対して、本実施形態の圧電振動部品１では、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みは、式（２）で示す厚みとされている。従って、常温において、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂに伝搬してきた基本波が外界との界面で反射された場合、入射波の位相と反射波の位相とが逆相となる。よって、第２のダンピング層部分では、入射波と反射波とが相殺され、基本波による応答を効果的に抑圧することが可能とされている。

よって、圧電振動部品１では、常温においても、第２のダンピング層部分６ｂ、７ｂの存在により、基本波による応答を効果的に抑圧することができる。

加えて、第１のダンピング層部分６ａ，７ａが設けられているので、特許文献１に記載の圧電振動部品１０１の場合と同様に、常温から温度が変化した場合には、第１のダンピング層部分６ａ，７ａにおいて基本波の応答が抑圧される。よって、常温及び常温から温度が変化した場合のいずれにおいても、基本波による応答を十分に抑圧することができる。しかも、常温においても、基本波を抑圧することができるので、多種多様な発振回路に接続した場合であっても、基本波による応答を十分に抑圧して、３倍波による安定な発振を得ることが可能である。

使用に際し、本実施形態においても、特許文献１に記載の場合と同様に、常温において３倍波の振動が安定に励振されるように、接続される回路側の回路定数を選択しておくことが望ましい。その場合には、より一層常温における３倍波に基づく安定な振動を送ることが可能となる。

図３は、上記実施形態及び特許文献１に記載の従来例の圧電振動部品１，１０１におけるダンピング層の厚みと、基本波の位相最大角（度）との関係を示す図である。圧電振動子８において、圧電基板９の寸法を２．２０×０．４６×厚み０．１６ｍｍとした。３倍波の波長は圧電振動子において０．１１ｍｍであり、基本波の波長は圧電振動子において０．３２ｍｍであり、ダンピング層において基本波の波長λは１３２μｍである。

このような構成において、上記実施形態及び従来例の圧電振動部品１，１０１において、ダンピング層の全厚みを図３の横軸で示すように、変化させた。なお、上記実施形態では、第１のダンピング層部分６ａ，７ａの厚みが、図３の横軸の厚みに相当する。第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みについては、（ｍ／４）・λのｍをｎに対し、−３とした。すなわち、ｍ＝ｎ−３とした。

このようにして、様々な厚みのダンピング層の圧電振動部品１，１０１を作製し、発振させ、基本波の位相最大角度を求めた。図３から明らかなように、ダンピング層の厚みが３λ／４、５λ／４及び７λ／４の場合、すなわち、ｎが奇数の厚みを有するダンピング層が設けられている場合、本実施形態によれば、従来例に比べて、基本波による応答を十分に抑圧し得ることがわかる。なお、図３の横軸の３λ／４、５λ／４及び７λ／４、すなわち（ｎ／４）・λのｎが奇数の場合が、上記実施形態及び従来例の構造に相当する。

なお、上記実施形態では、第１のダンピング層部分６ａ，７ａの厚みが（ｎ／４）・λであり、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みが（ｎ／４）・λとされていたが、第１，第２のダンピング層部分６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂの厚みはこれらの値から若干ずれていてもよい。

また、上記第１のダンピング層部分６ａ，７ａ及び第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂは、上記のように作用するものであるため、それぞれが、上述した厚みを有し、かつ平面積を有する一定の領域として設けられていることが好ましい。すなわち、上記実施形態では、第１のダンピング層６ａ，７ａが、上述した厚みを有し、かつ厚みが一定の平面積を有する領域として設けられており、第２のダンピング層６ｂ，７ｂも、上記厚みを有し、かつ一定の厚みの平面積の領域として設けられている。従って、上記のように、第１，第２のダンピング層部分６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂの作用効果が十分に得られる。言い換えれば、本発明においては、第１のダンピング層部分及び第２のダンピング層部分は、いずれも、一定の厚みで連続した領域として設けられることが望ましい。

なお、上記実施形態では、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みは、式（２）を満たすように形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第１のダンピング層部分６ａ，７ａでは、上記基本波の入射波と反射波とが同相であるため、基本波が全く打ち消し合わない。これに対して、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂは、上記入射波と反射波とが少しでも打ち消し合えば、常温における基本波の応答を抑圧するように作用する。従って、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みは、第１のダンピング層部分６ａ，７ａの厚みと異なっておりさえすればよい。

よって、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂの厚みは、第１のダンピング層部分６ａ，７ａの厚みより薄くてもよく、あるいは厚くともよい。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る圧電振動部品の分解斜視図である。圧電振動部品２１では、エネルギー閉じ込め型の圧電振動子８を基板２に接合する構造が異なることを除いては、第１の実施形態の圧電振動部品１と同様に構成されている。ここでは、第１のダンピング層２２，２３は、予め圧電振動子８の下面に接着剤等により接合されている。そして、ダンピング層２２，２３は、さらに別の導電性接着剤２４，２５により基板２上の第１，第２の実装電極３，４に接合されている。この場合、導電性接着剤２４，２５の厚みは非常に薄くすることができる。また、導電性接着剤２４，２５により、圧電振動子８の第１の励振電極１０及び第２の励振電極１１と圧電振動子８側面でそれぞれ電気的に接続することができる。よって、ダンピング層２２，２３は導電性を有しない材料により形成することができる。

このように、本発明においては、第１，第２のダンピング層２２，２３のように、ダンピング層は導電性を有せずともよい。また、基板２の実装電極に接合する作用を有するものでなくともよい。

なお、第２の実施形態においても、ダンピング層２２，２３の音響インピーダンスは基板２及び圧電基板９の音響インピーダンスよりも低い。また、第１のダンピング層２２，２３は、第１のダンピング層部分２２ａ，２３ａと、第２のダンピング層部分２２ｂ，２３ｂとを有する。第１のダンピング層部分２２ａ，２３ａの厚みは、前述した式（１）を満たす厚みとされており、第２のダンピング層部分２２ｂ，２３ｂの厚みは、第１のダンピング層部分２２ａ，２３ａの厚みとは異ならされており、より具体的には、第１の実施形態の場合と同様に、式（２）を満たす厚みとされている。従って、第２の実施形態においても、常温及び常温から温度変化が生じた場合のいずれにおいても、基本波を十分に抑圧することができる。

図１及び図４に示した実施形態では、第１のダンピング層部分６ａ，７ａ，２２ａ，２３ａと、第２のダンピング層部分６ｂ，７ｂ，２２ｂ，２３ｂとは、厚み方向に延びる壁面６ｃ，７ｃ，２２ｃ，２３ｃを介して隔てられていたが、第１，第２のダンピング層の形態は、これに限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示す第１のダンピング層３１のように、第１のダンピング層部分３１ａから、第２のダンピング層部分３２ｂに向って、厚みが連続的に変化する曲面状の接続部３１ｃが設けられていてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、第１のダンピング層３２において、下面に切欠３２ｃを設けることにより、第２のダンピング層３２ａ内に、切欠３２ｃの上部に厚みが相対的に薄い第２のダンピング層部分３２ｂを設けてもよい。

さらには、図５（ｃ）に示す第１のダンピング層３３のように、一定の厚みのダンピング層の側面から内側に向って切りかかれた切欠３３ｃ，３３ｃを形成することにより、切欠３３ｃ，３３ｃが設けられる部分において、ダンピング層全体の厚みが相対的に薄くされている第２のダンピング層部分３３ｂを設けてもよい。この場合には、切欠３３ｃ，３３ｃ間で挟まれた領域が第１のダンピング層部分３３ａとなる。

図６は、本発明の第３の実施形態の圧電振動部品を説明するための分解斜視図である。

圧電振動部品５１は、圧電振動子５２を有する。圧電振動子５２は、板状の圧電基板５３を有する。圧電基板５３は、上面５３ａと、下面５３ｂと、長さ方向一端に位置する第１の端面５３ｃと、第１の端面５３ｃとは反対側に位置する第２の端面５３ｄとを有する。

圧電基板５３の上面５３ａの中央には、円形の第１の振動電極５４が形成されている。他方、圧電基板５３の下面５３ｂの中央には、円形の第２の振動電極が形成されている。第１の振動電極５４と第２の振動電極とは、圧電基板５３の中央部分において、圧電基板５３を介して厚み方向に対向している。この厚み方向に対向している領域が、エネルギー閉じ込め型の振動部５６を構成している。本実施形態においても、厚み縦振動の３倍波が利用される。

第１の振動電極５４は、圧電基板５３の上面５３ａと、端面５３ｃとのなす端縁に沿うように設けられた引出電極５７に電気的に接続されている。下面側の第２の振動電極は、下面５３ｂと、端面５３ｄとのなす端縁に沿うように下面５３ｂ上に形成された引出電極に電気的に接続されている。

矩形板状の圧電振動子５２の下面側には、矩形枠状の接着剤層７１を介して矩形板状のケース基板６１が接合されている。矩形枠状の接着剤層７１は、開口を有し、該開口は振動部の振動を妨げないための空隙を設けるために形成されている。圧電振動子５２の上面側には、同じく矩形枠状の接着層７２を介してケース基板６２が接合されている。

本実施形態においては、上記接着剤層７１，７２がそれぞれ、第１のダンピング層部分７１ａ，７２ａ及び第２のダンピング層部分７１ｂ，７２ｂを有する。第１のダンピング層部分７１ａ，７２ａが上述した式（１）を満たす厚みとされており、第２のダンピング層部分７１ｂ，７２ｂが、第１のダンピング層部分７１ａ，７２ａと異なる厚み、好ましくは、上述した式（２）で表わされる厚みを有するように構成されている。

本実施形態では、上記圧電振動子５２の上下に接着剤層７１，７２を介してケース基板６１，６２が積層されることにより、積層型の圧電振動部品が構成される。そして、この積層体の一方の側面から下面を経て他方の側面に至るように、端子電子部品８１〜８３が形成される。図６では、端子電極８１〜８３の、積層体の側面上に形成される部分と、下面上に形成される部分と、反対側の側面上に形成される部分とが分断して示されている。

本実施形態の特徴は、上記接着剤層７１，７２の音響インピーダンスが、圧電基板５２の音響インピーダンス及びケース基板６１，６２の音響インピーダンスよりも小さく低くされており、かつ接着剤層７１，７２の第１のダンピング層７１ａ，７２ａの厚みが、上述した式（１）で表される厚み、第２のダンピング層７１ｂ，７２ｂの厚みが第１のダンピング層７１ａ，７１ａと異なっていることにある。なお、第１，第２の接着剤層７１，７２の上述した式（１）の厚みは、例えば、第１，第２の接着剤層７１，７２の弾性率が３ＧＰａ，密度が１．２ｇ／ｃｍ³、及び基本波の周波数が１０ＭＨｚである場合はλ＝１６０μｍになり、ｎ＝１のときには４０μｍ、ｎ＝３のときには１２０μｍとなる。

このように、本発明においては、エネルギー閉じ込め型の厚み縦振動の３倍波を利用した圧電振動子の下方でなく、上方にも、第２のダンピング層に相当する接着剤層７２を介し、接着剤層７２よりも音響インピーダンスが高いケース基板６２を積層した構造を有していてもよい。

ダンピング層７１ｂ，７２ｂは、矩形枠状の接着剤層７１，７２の全周に渡り形成されていたが、必ずしも全周に渡り形成されている必要はない。

第３の実施形態においても、第１，第２のダンピング層に相当する第１，第２の接着剤層７１，７２が、それぞれ、第１，第２のダンピング層部分７１ａ，７２ａ及び第２のダンピング層部分と７１ｂ，７２ｂを有しており、かつ上記のように構成されているので、常温において、並びに常温から温度が変化した場合のいずれにおいても、厚み縦振動の基本波を十分に抑圧して、厚み縦振動の３倍波による発振を安定に得ることができる。

第３の実施形態からも明らかなように、本発明の圧電振動部品におけるパッケージ構造は、第１の実施形態におけるキャップを用いたパッケージ構造に限定されるものではない。

なお、上記各実施形態では、基準温度を常温として説明したが、本発明においては、上記基準温度は常温に限定されるものではない。すなわち、常温以外の基準温度において、基本波が抑制されにくいように第１のダンピング層を形成してもよい。

本発明の第１の実施形態の圧電振動部品の分解斜視図である。 図２は、第１の実施形態の圧電振動部品の分解正面図である。 図３は、第１の実施形態及び従来例の圧電振動部品におけるダンピング層の厚みと基本波の位相最大角度との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態の圧電振動部品の分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明における第１，第２のダンピング層の形状の変形例を示す各正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る圧電振動部品の分解斜視図である。 従来の圧電振動部品の一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…圧電振動部品
２…基板
２ａ…上面
３〜５…第１〜第３の実装電極
６，７…第１のダンピング層
６ａ，７ａ…第１のダンピング層部分
６ｂ，７ｂ…第２のダンピング層部分
６ｃ，７ｃ…側壁
８…圧電振動子
９…圧電基板
１０，１１…励振電極
１０ａ…電極延長部
１２…接着剤
１３…キャップ
２１…圧電振動子
２２，２３…ダンピング材
２２ａ，２３ａ…第１のダンピング層部分
２２ｂ，２３ｂ…第２のダンピング層部分
２２ｃ，２３ｃ…側壁
２４，２５…接着剤
３１…ダンピング層
３１ａ，３１ｂ…第１，第２のダンピング層部分
３１ｃ…接続部
３２…第１のダンピング層
３２ａ，３２ｂ…第１，第２のダンピング層部分
３２ｃ…切欠
３３…第１のダンピング層
３３ａ，３３ｂ…第１，第２のダンピング層部分
３３ｃ…切欠
５１…圧電振動部品
５２…圧電振動子
５３…圧電基板
５３ａ…上面
５３ｂ…下面
５３ｃ…第１の端面
５３ｄ…第２の端面
５４…第１の振動電極
５５…第２の振動電極
５６…振動部
５７…引出電極
６１…第１の基板
６１ａ…上面
６１ｂ…下面
６２…第２の基板
７１…第１の接着剤層
７２…第２の接着剤層
７１ａ，７２ａ…第１のダンピング層部分
７１ｂ，７２ｂ…第２のダンピング層部分

Claims (7)

1. 圧電基板と、前記圧電基板を介して厚み方向に対向するように、前記圧電基板の上面及び下面にそれぞれ形成された第１，第２の振動電極とを有し、前記第１，第２の振動電極が厚み方向に対向している部分がエネルギー閉じ込め型の振動部を形成しているエネルギー閉じ込め型の圧電振動子と、
   前記圧電振動子が上面に搭載されている基板と、
   前記圧電振動子と前記基板とを接合するように配置されており、音響インピーダンスが前記圧電基板及び前記基板の音響インピーダンスよりも低いダンピング層とを備え、
   前記ダンピング層が下記の式（１）で表わされる厚みを有する第１のダンピング層部分と、厚みが第１のダンピング層部分と異なる第２のダンピング層部分とを有し、
   厚み縦振動の３倍波を利用していることを特徴とする、圧電振動部品。
   厚み＝（ｎ／４）・λ …式（１）
   （式中、ｎは１以上の奇数、λは基本波の波長を表わす。）
2. 前記第２のダンピング層部分の厚みが、下記の式（２）で表わされる厚みである、請求項１に記載の圧電振動部品。
   第２のダンピング層部分の厚み＝（ｍ／４）・λ …式（２）
   （式中、ｍは偶数、λは基本波の波長を表わす。）
3. 前記第２のダンピング層部分の面積が、前記第１のダンピング層部分の面積よりも小さくされている、請求項１または２に記載の圧電振動部品。
4. 前記ダンピング層が接着剤からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電振動部品。
5. 前記ダンピング層が前記圧電振動子に固定されており、前記ダンピング層を前記基板の上面に接着している接着剤層をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電振動部品。
6. 前記圧電振動子を覆うように、下方に開いた開口を有するキャップが前記基板の上面に搭載されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電振動部品。
7. 前記圧電振動子が板状の形状を有し、
   前記圧電振動子の上面に搭載されている第２の基板と、
   前記圧電振動子と前記第２の基板とを接合するように配置されており、音響インピーダンスが前記圧電基板及び前記第２の基板の音響インピーダンスよりも小さい第２のダンピング層をさらに備え、第２のダンピング層が、前記式（１）で表わされる厚みを有する第１のダンピング層部分と、前記式（２）で表わされる第２のダンピング層部分とを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電振動部品。

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