JP2733604B2

JP2733604B2 - 圧電振動子

Info

Publication number: JP2733604B2
Application number: JP63149459A
Authority: JP
Inventors: 有村　　博之; 幸博岡本
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH01317013A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は圧電振動子を利用分野とし、特に導波路を用
いて副振動を小さくするとともに共振領域部の等価定数
の変化を防止した圧電振動子に関する。

（発明の背景）圧電振動子は特に厚みすべり振動姿態の水晶振動子は
共振先鋭度に優れることから例えば通信機器用の発振器
あるいはフイルタ素子等として有用される、近年では、
通信量の増大等により雑音等の少なく高品位の情報を得
ることのできる圧電振動子が望まれている。本出願人は
このような事情に基づき、「特願昭62−119249号、圧電
振動子」及び「特願昭63−64115号、多重モード型圧電
振動子」にて副振動の振動レベルを低減する新規な技術
思想を提案した。すなわち、厚みすべり振動の主振動に
対して相対的に発生する副振動を導波路により共振領域
外に伝播させて振動吸収材により吸収減衰し、その振動
レベルを相対的に小さくする技術思想である。

（従来技術）第６図は厚みすべり振動及び上記技術思想の基本を説
明する水晶振動子の平面図である。

水晶振動子は例えばATカットで切断された円板状の水
晶片１からなる。水晶片１には両主面間で対向する幅ｗ
の励振電極対２（ａ、ｂ）を形成する。励振電極対２か
らはｚ′軸方向の両端外周部に幅ｄの引き出し電極３
（ａ、ｂ）を形成する。

このようなものでは、対向する励振電極対２間部分を
特に共振領域部４として厚みすべり振動が励起される。
厚みすべり振動には種々の振動モードが存在し、例えば
モード記号（ｙ、ｘ、ｚ）で示される。モード記号
（ｙ、ｘ、ｚ）中、ｙは厚み（ｙ′軸）方向の半波長の
数（即ち、オーバトーンの次数）を、ｘ、ｚは共振領域
内におけるｘ、ｚ′軸方向の振動の腹（山及び谷）の数
を示す。

ここで、水晶片１、共振領域部４、引き出し電極部分
５の遮断周波数をf₁、f₂、f₃とすると、共振領域部４の
閉じ込め領域ΔF₁は遮断周波数f₁からf₂までの間とな
る。したがって、共振領域部４には閉じ込め領域ΔF₁内
にある振動モードが主振動f₀及び副振動f_pとして励起さ
れる。なお、主振動f₀は遮断周波数f₂に略一致して励起
される。そして、一般には主振動f₀を（ｙ、１、１）モ
ードとし、副振動f_pをモード記号のｘ、ｚを複数とした
例えば（ｙ、１、３）、（ｙ、３、１）モードとして励
起される。

一方、引き出し電極部分５の閉じ込め領域ΔF₂を想定
すると、その閉じ込め領域ΔＦ₂は遮断周波数f₁からf₃
までの間となる。したがって閉じ込め領域ΔF₂にある振
動モード（副振動f_p）であって、伝播方向を引き出し電
極と同一方向とする振動モードの振動エネルギーは、共
振領域部からその方向に伝播する。この場合には、ｚ′
軸方向に伝播する例えば（ｙ、３、１）モードが相当す
る（第７図の周波数配列参照）。

このようなことから、引き出し電極部分５を副振動f_p
の導波路として共振領域部４外に導くことができ、更に
引き出し電極部分５の例えば延出端端部に図示しない導
電性接着剤等を施すことにより、これを振動吸収材とし
て副振動はf_pの振動エネルギーを吸収減衰できる。そし
て、引き出し電極３（引き出し電極部分５）の幅ｄお励
振電極対２（共振領域部４）の中心と一致させて0.5w以
上とすると、振動エネルギーの最大変位部分を伝播する
ことになるので導波路としての機能を充分に発揮でき
る。

（従来技術の問題点）しかしながら、上記における副振動f_pの抑圧手段で
は、引き出し電極３の幅ｄを励振電極２の幅ｗに対し0.
5w以上とする。したがって、励振電極対２の対向面積で
決定される等価定数例えば電極間容量やインダクタンス
に与える影響が大きい。なお、通常では、引き出し電極
３の幅は0.3w以下とするので、励振電極対２の対向面積
に起因する等価定数への影響は少ない。このようなこと
から引き出し電極３の幅ｄを0.5w以上とした場合には、
その幅ｄを考慮した設計が求められる。しかし、実際に
はこれらを考慮した設計は困難であり、このような場合
生産性を低下させる。

本発明者等は、この点につき、次の手段を提案してい
る「前述の特願昭63−64115号参照」。すなわち、第８
図に示したように、励振電極対２からの引き出し電極３
の延出始端部にギャップＧのスリット６を設けて括れを
形成し、引き出し電極３の励振電極対間面積による等価
定数への影響を少なくする方法である。しかし、このよ
うな方法では、ギャップＧが大きいと導波路としの機能
を防げ、又小さいと励振電極対間面積に影響を及ぼすの
で、その調整を困難にする欠点があった。

（発明の目的）本発明は、導波路により副振動の振動レベルを低減し
て、しかも励振電極対による回路定数の変化を防止した
圧電振動子を提供することを目的とする。

（解決手段）本発明は、共振領域部から副振動を伝播する方向に励
振電極とは電気的に独立した補助路を形成し、前記共振
領域部の幅をｗ、前記励振電極と接続する引き出し電極
の幅をａ、前記補助路の幅をｂとしたとき、前記引き出
し電極の幅ａと0.5w以下にするとともに、前記共振領域
部の幅内にある引き出し電極と補助路との幅の和ａ＋ｂ
を0.5wより大きくしたことを解決手段とする。

（発明の作用）本発明は励振電極の幅ｗに対して引き出し電極の幅ａ
を0.5w以下としたので、励振電極対の対向面積に与える
電気的影響を少なくする。

また、引き出し電極に電気的に独立した補助路を並設
して、かつ引き出し電極と補助路との幅ａ、ｂの和ａ＋
ｂを0.5w以上として導波路を形成したので、共振領域部
内に励起して伝播方向を導波路の延出方向と同じにする
副振動の最大変位部分を伝播する。以下、本発明の実施
例を説明する。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の平
面図である。なお、前実施例と同一部分については同番
号を付与して説明する。水晶振動子は前述したように例
えばATカットで円板状の水晶片に、共振領域部４を形成
する直径ｗの励振電極対２（ａ、ｂ）を設ける。励振電
極対２からはｚ′軸方向の両端外周部に引き出し電極３
（ａ、）を形成する。このとき、引き出し電極３と励振
電極対２の中心は一致し、引き出し電極３の幅ａは0.5w
以下に設定する。引き出し電極３の両側にはその延出方
向に沿って等しい幅ｂの補助路７が形成される。補助路
７の幅ｂは引き出し電極３の幅ａとの和ａ＋2bが0.5wよ
り大きく設定される。そして、励振電極対２及び引き出
し電極３とは間隙をもって両者とは電気的に独立する。
そして、補助路７自信もその延出方向に電気的に独立し
た例えば二つに分断される（それぞれを分割補助路7a、
7bとする）。なお、補助路７は例えば引き出し電極３と
同一金属からなり蒸着等により形成される。

そして、引き出し電極３と補助路７を形成した水晶片
の遮断周波数を、ｚ軸方向に伝播する副振動（ｙ、３、
１）モードの周波数より低くて主振動（ｙ、１、１）モ
ードより高い領域に設定する。引き出し電極３及び補助
路７の延出した外周両端部には図示しない導電性接着剤
が施される。そして、図示しない保持具と引き出し電極
３とを電気的・機械的に接続する構成とする。

したがって、このようなものでは、引き出し電極３と
補助路７とにより導波路が形成される。そして導波路の
幅（ａ＋2b）を0.5w以上とするので、前述したように導
波路としての機能を充分に発揮する。すなわち、副振動
f_pここでは例えば（ｙ、３、１）モードを外周へ伝播
し、導電性接着剤を振動吸収材として減衰吸収する。

そして、補助路７を分割して電気的に独立して形成し
たので、両端外周部に導電性接着剤を施して引き出し電
極３と外周側の分割補助路7bとが電気的に短絡しても、
励振電極対２側の分割補助路7aは励振電極対２に対して
電気的な独立を維持する。したがって、励振電極対間の
対向面積による等価定数に影響を及ぼすのは特に引き出
し電極３のみとなる。そして、本実施例では引き出し電
極３の幅ａを励振電極対２に対して0.5w以下としたの
で、励振電極対２間の対向面積による等価定数への影響
を少なくして設計時の回路定数の変化を防止できる。ま
た、このようなことから、補助路7aを励振電極対２に充
分に近接させることができ、導波路としての機能を損な
うことがない。

なお、本実施例では引き出し電極３の両側に設けた補
助路７の幅ｂは等しいとしたが、必ずしも同一である必
要はない。また、引き出し電極３と外周側の分割電極7b
とは電気的に接続してもよいことは勿論である。

（他の実施例）第２図は本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の
平面図である。なお、前実施例と同一部分には同番号を
付与してその説明を省略する。この実施例では、幅ｗの
励振電極対２のそれぞれ反対側の一端側から、幅ａを0.
5w以下とした引き出し電極３を延出する。補助路８は分
割補助路8a、8bからなり、引き出し電極３に沿ったｚ′
軸方向にその幅をｂとして延出する。そして、励振電極
対２の幅ｗ内にある、引き出し電極３と補助路８との幅
の和ａ＋ｂを0.5w以上とし、この部分の遮断周波数をｚ
軸方向に伝播する副振動の周波数より低くて主振動より
高い領域に設定する。

したがって、この実施例においても、前実施例と同様
に、分割補助路8aを励振電極対２に充分に近接させて両
端外周部に保持及び振動吸収材としての導電性接着剤を
施し、分割補助路8bと引き出し電極３とが電気的に短絡
したとしても、励振電極間の対向面積に及ぼす影響を少
なくして等価定数の変化を防止する。そして、引き出し
電極３と補助路８の部分を導波路としてその機能を充分
に発揮する。

なお、この実施例においては、補助路８の部分の遮断
周波数のみを副振動の周波数より低くて主振動より高い
領域に設定し、励振電極対の幅ｗ内における補助路８の
幅ｂを0.5w以上として引き出し電極に拘らず導波路とし
てもよいことは勿論である。

（他の実施例）第３図は本発明の他の実施例を説明する水晶振動子の
平面図である。

この実施例では、幅ｗの励振電極対２からｚ′軸方向
に0.5w以上の分割補助路9a、9bからなる補助路９を延出
する。そして、その部分の遮断周波数を副振動より低く
て、主振動より高い領域に設定する。補助路９（9b）の
延出端部には振動吸収材としての図示しない導電性接着
材を施す、引き出し電極３はその幅を0.5w以下として、
補助路９とは異なる方向の、ｚ′軸から応力感度特性の
良好な例えば30度傾いた方向に延出する。そして、引き
出し電極の延出端部に図示しない導電性接着剤を施して
保持具と電気的・機械的に接続する。

したがって、この実施例でも同様に、分割補助路9aを
励振電極対２に充分に近接させても、仮に分割補助路8b
と引き出し電極３とが電気的に短絡したとしても、励振
電極間の対向面積に及ぼす影響を少なくして等価定数の
変化を防止し、補助路９の部分を導波路としてその機能
を充分に発揮する。そして、引き出し電極を応力感度特
性の良好な方向に延出して保持したので、衝撃特性等を
良好にする。

なお、この実施例においては、例えば第４図に示した
ように、引き出し電極３と外周側の分割補助路とは電気
的に接続してもよい。但し、引き出し電極３の励振電極
対２からの延出始端部は充分な間隔をとる必要がある。
また、このときの引き出し電極部分の遮断周波数は特に
問題とする必要はない。

（他の事項）なお、上記の各実施例では補助路を分割補助路として
説明したが、本発明では例えば引き出し電極の延出分に
は導電性接着剤を用いて保持具と接続し、補助路には絶
縁性の振動吸収材を設けても同様な効果をもたらすの
で、必ずしも分割補助路とする必要はない。また、補助
路は二つに分割したが、三つ以上の複数に分割されてい
てもよいことは勿論である。また、補助路は例えば引き
出し電極と同じ金属としたが、絶縁材から形成して電気
的にのみ独立させてもよい。副振動はｚ′軸方向に伝播
する例えば（ｙ、３、１）モードとしたが、ｘ軸方向に
伝播する副振動例えば（ｙ、１、３）を抑圧する場合
に、ｘ軸方向へも本発明による導波路を形成して振動吸
収材を設ければよい。

また、圧電振動子は一組の対向する励振電極の設けら
れた水晶振動子としたが、例えば第５図に示したよう
に、水晶片１の一方の主面に分割電極10（ａ、ｂ）を、
他方の主面に共通電極11を設けた所謂MCF（Monolithie
Crystal Filter）にも適用できる。例えば、一方の主面
の分割電極10からそれぞれｚ′軸方向に引き出し電極12
（ａ、ｂ）を、共通電極11からｘ軸方向の両端外周部に
引き出し電極14（ａ、ｂ）を延出する。そして、各引き
出し電極12、14の両側に分割補助路13（ａ、ｂ）、15
（ａ、ｂ）からなる補助路13、15を設ける。そして、各
引き出し電極12、14の幅a₁、a₂を共通電極11のｘ、ｚ′
軸方向の各幅w₁，w₂に対して0.5w₁、0.5w₂以下にする。
共通電極の各幅w₁，w₂内にある各補助路13、15の共通電
極幅b₁内にあるb₁、b₂を、a₁＋2b₁＞0.5w₁、a₂＋2b₂＞
0.5w₂となるようにする。そして、引き出し電極12（1
4）と補助路13（15）との部分の遮断周波数を振動より
低くて主振動より高い領域に設定すればよい。なお、こ
の場合においても、他の実施例で説明したような種々の
態用にを取り得ることはいうまでもなく、その他複数の
電極対とした多電極対型にも適用でき、場合に応じて自
在に変更可能である。

（発明の効果）本発明は、共振領域部から副振動を伝播する方向に励
振電極とは電気的に独立した補助路を形成し、前記共振
領域部の幅をｗ、前記励振電極と接続する引き出し電極
の幅をａ、前記補助路の幅をｂとしたとき、前記引き出
し電極の幅ａを0.5w以下にするとともに、前記共振領域
部の幅内にある引き出し電極と補助路との幅の和ａ＋ｂ
を0.5wより大きくしたので、導波路により副振動の振動
レベルを低減して、しかも励振電極対による回路定数の
変化を防止した圧電振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の平面
図である。第２図乃至第５図は本発明の他の実施例を説
明する水晶振動子の平面図である。第６図及び第８図は本出願人がすでに提案した技術思想
を説明する水晶振動子の平面図、第７図は第６図の水晶
振動子を説明する周波数配列図である。１…水晶片、２…励振電極対、３…引き出し電極、４…
共振領域部、５、12、14…引き出し電極部、６…スリッ
ト、７、８、９、13、15…補助路、10…分割電極、11…
共通電極．

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電片の両主面に対向する少なくとも一組
の励振電極対を形成して厚みすべり振動の励起される共
振領域部と、該共振領域部から副振動を伝播する導波路
を延出した圧電振動子において、前記導波路は副振動の
伝播する方向に形成される前記励振電極の引き出し電極
と該引き出し電極の延出方向に沿って並設されて電気的
に独立した補助路とからなり、前記共振領域部の幅を
ｗ、引き出し電極の幅をａ、補助路の幅をｂとしたと
き、前記引き出し電極の幅ａを0.5w以下にするととも
に、前記共振領域部の幅内にある引き出し電極と補助路
との幅の和ａ＋ｂを0.5wより大きくしたことを特徴とす
る圧電振動子。
【請求項２】圧電片の両主面に対向する少なくとも一組
の励振電極対を形成して厚みすべり振動の励起される共
振領域部とし、該共振領域部から副振動を伝播する導波
路を延出した圧電振動子において、前記導波路は副振動
の伝播する方向に形成されて前記励振電極と電気的に独
立した補助路からなり、前記共振領域部の幅をｗ、前記
励振電極から前記補助路とは異なる方向へ延出した引き
出し電極の幅をａ、前記補助路の幅をｂとしたとき、前
記引き出し電極の幅ａを0.5w以下とし、前記補助路の幅
ｂを0.5wより大きくしたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】前記補助路は金属膜からなる特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の圧電振動子。
【請求項４】前記金属膜は延出方向に分断された特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の圧電振動子。