JPH03235408A - 超薄板圧電共振子の構造 - Google Patents

超薄板圧電共振子の構造

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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) 本発明は基本波振動によって数十乃至数100M H7
,に及ぶ高い共振周波数を得ることのできる超薄板圧電
共振子の機械的強度の改看に関する。
(従来の技術) 近年、各種電子機器、通信機器においては、高周波化と
高い周波数安定度の要求が厳しくなっているが、従来よ
り圧電デバイス(振動子、フィルタ)として多用されて
きた一般のATカット水晶共振子は温度−周波数特性は
極めて優れているもののその共振周波数は板厚に反比例
するため、製造技術及び機械的強度の観点より30 M
 HZ程度が限界であった。
又、ATカット水晶振動子の高周波成分を抽出して基本
波共振周波数の奇数倍の周波数を得る所謂オーバートー
ン発振手段も広く用いられているか、発振回路にL C
同調回路等コイルを必要とするため発振回路を半導体集
積回路化するLで不都合がある上、容量比か大きく且つ
インピーダンスレベルが高いため発振が困難な場合が生
ずるという欠陥があった。
一方、インタディジタル・トランスジューサ電極の電極
指ビッヂによって発振周波数が決定される弾性表面波共
振子は、フォトリソグラフィ技術の進歩によって] G
 Hz程度の出力まで可能となってはきたが、これに使
用し得る圧電基板の温度周波数特性がΔ′1′カット水
晶に比して著しく劣るという問題かあった。
上述の如き問題を解決するため、第4図(al(b)に
小すごときICE電共徹子が提案されている。
即ち、A丁カット水晶ブロック1の片面のほぼ中央部に
機械加工又はエツチングによる凹陥部5を形成するとと
もに、凹陥部5の底面に位置する振動部2の厚さを、例
えばl OOM H7,の基本波共振周波数を得んとす
るならば約16μmとする。
斯くの如く構成した水晶片ブロック1の凹陥部5を設け
た側には超薄板状の振動部2表面、前記凹陥部5を包囲
する厚肉の環状囲繞部(リブ)3表面及び前記両者を結
合する環状囲繞部内壁面の全面に導電性薄膜を蒸着して
全面電極12とするとともに、その裏面の平坦面中央部
には部分電極14を形成する。
Y述した如く構成する水晶振動子は従来、天験室におけ
る第5図に示す如く中央に凹状の収納空所10を設けた
セラミック等のケースll内に前記凹陥部5をケース底
面に向けて固定するのが常識的且つ有利であろう。この
際、環状囲繞部3の凹陥形成側の一周縁平面3aを核部
に線状に塗布した導電性接着剤15を介してケース底面
に露出し、がj記ケース1)の壁を気密貫通して外部り
一ト18に接続する導電性膜16と機械的に接着固定す
ると共に電気的に接続する。
このように水晶振動子1を、その一縁3aのみで支持す
るtlta(以下1片持ち構造と称する)とし、固定縁
38表面と対向する離縁3b表面を金属膜16表面と星
に接触した状態にするか或は金属y1216表面との間
にわずかの間隙を残した自由な状態で浮かせるようにす
れば当該共振子の振動の自由を束縛することが少ないの
で、共振子のQの劣化、ケース封1−IY?T後の周波
数の変動を防止すると共に旬産時の温度−周波数特性の
バラツキを小さ(することができる。
叉、共振子の振動の自由を極力確保するためには共振子
平坦面の電極14はこれから水晶ブロック端部に延びる
電極リード部とワイヤボンディングによってケースの段
部20上に形成したバット21と接続するのが望ましい
。このバッド2!はケース内部を気密貫通する導体23
を介してケース底面に形成した他の外部リード24と接
続するものであることはいうまでもない。
このような圧電デバイスは共振子lのケースへの収納完
了後に、ケース開口を蓋25にて気密封止して完成する
ものである。
このような構成を有する超薄板の圧電デバイスは内蔵す
る水晶共振子1を環状囲繞部の一縁3a表面において片
持ち状態で保持するのが常識的であると考えられるため
、振動、衝撃が加わった場合、固定縁の周りにフラッピ
ングを生じ環状囲繞部に加わる負荷に耐えられず、第4
図(a)に示した如き方向にクラックが発生し易いとい
う欠点があった。
(発明の目的) 本発明は上述したような超薄板圧電共振子の保持構造に
由来する欠点を除去すべくなされたものであって、水晶
等の圧電共振子ブロック表面に形成した凹陥部周縁の厚
肉の環状囲繞部によって振動部の外周を保持するように
した片持ち保持した場合に生じ易い共振子の破損を防止
することができる超薄圧電共振子の構造を提供すること
を目的する。
(発明の概要) 上記目的を達成するため本発明は、超薄肉の振動部の外
周を一体的に支持する厚肉の環状囲繞部を有する圧電共
振子において、前記環状囲繞部の相対向する一対の幅員
を、これらと直交する前記環状囲繞部のケースに保持固
定すべき一縁からこれと対向する縁に向けて漸減せしめ
たものである。
(発明の実施例) 以ト添付図面に示した好適な実施例に基づいて本発明の
詳細な説明する。
第1図(a)(b)及び(c)は本発明に係るJ」二重
共振その第1の実施例を示す斜視図、平面図及び図(a
)の図(a)のA−A断面図であって、矩形状の水晶ブ
ロック1の表面中央部にエツチング或は機械研磨等の方
法によって鞍形の平面形状を有する凹陥部5を形成する
ことによって凹陥部底面に超薄肉の奈動部2を形成する
とともに2振動i’l 2の周縁部に一体形成した厚肉
の環状囲繞部(リブ)3の接着剤を塗布すべき一縁3a
と直交する縁3c、3cの幅員dを[li記ケースに対
する固定縁に近づくに従って漸増する如く構成する。
明くすることにより、第5図に示した片持ち構造にて振
動fをケース内に組み付けた場合においても、振動、衝
撃によって振動子lにクラックが生じることを有効に防
止しつる。
叩も、接着剤を塗布した一縁3aに向けて環状囲繞部の
側縁3cの幅dを漸増すると共に凹陥部幅を萌記固定縁
3aに向けて徐々に狭くなるよう構成するので、これに
対向する他縁3aへ向う程水晶共振子lの質量は減少す
る如く分布するのみらならず、固定縁3aへ向う程環状
囲繞部の機械的強度が増大するから2振動、衝撃による
共振子のフラッピングに起因する破損を防止する上で効
果的である。
尚、上記第1の実施例の他にも、これと同様の効果を奏
する構造であれば、いずれも本発明の範囲内に属するも
のである。
即ち、例えば第2図(a)に示す如く凹陥部5の平面形
状を台形としたり、又、同図(b)のように台形の斜縁
を凹陥中央に向けて湾曲させても同様の効果を奏する。
即ち、第3図に示すように固定縁3aの接着部15以外
にも対向する他縁3bの隅部3o、31のいずれか一方
に接着剤335を塗布してケースに固定し、共振子のフ
ラッピングを阻止するようにしてもよい。
共振子の上述した如き固定法は共振子ブロックの固定点
が増大した分だけ共振子とケースとの間の熱膨張率の相
違に起因するストレスに基づく周波数の変動等諸特性の
低下は避けられないが、要求されるスペックが比較的緩
やかな場合には充分実用に耐えるので、衝撃、振動によ
る共振子の破損の可能性の大幅な低減は上述の共振子諸
特性のわずかな劣化を補って余りあるものである。
以上、圧電共振子の凹陥部をケース底面に向けて収納し
た場合についてのみ説明したが、本発明に係る超薄板圧
電共振子はその平坦面をケース底部に向けて収納するこ
とも可能である。
また」−紀実施例では圧電共振子として水晶振動rを例
示したが、こねは−例に過ぎず、本発明は水晶以外の圧
電基板を用いた振動子、フィルタ素子等に適用d■能で
ある。更に、上2実施例においては、V計測形状が直方
体状の圧電材料ブロックを示したが、これは共振子をバ
ッチ生産する際の量産性を高める必要からの便宜的な形
態に過ぎず、本発明の範囲がこの例に限定される趣旨で
はない。従って、本発明の思想は、共振子の平面形状が
円形、多角形、その地異形のものであっても同様に適用
I′if能である。
(発明の効果) 本発明は以上説明した如(構成するものであるから、殊
に本発明に係る共振子をケース内に片持支持にて収納し
た際、外部がらの振動、衝撃によって生ずる共振子のフ
ラッピングに起因する破損を防Wする上で著しい効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)及び(c)は本発明の第1実施例と
しての水晶振動子の構成を示す斜視図5平面図及びA−
A断面図、第2図(a)(b)は夫々第1図の実施例の
変形例を示す平面図、第3図は本発明の第2の実施例の
構成を示す平面図、第4図(a)(b)及び第5図は従
来の超薄板圧電共振子の構成を示す斜視図、断面図及び
そのケースへの固定法を構成説明図である。 1・・・水晶振動子 2・・・振動部 3・・・環状囲
繞部(リブ)  3a・・・固定縁 3b・・・固定縁
の対向縁 3c・・・側縁 5・・・凹陥部 I5・・
・導電性接着剤 30 。 3 ・隅部 35 ・ ・導電性接着剤

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超薄肉の振動部と、該振動部周縁を包囲する厚肉
    の環状囲繞部とを一体的に構成した圧電共振子において
    、前記環状囲繞部の相対向する一対の厚肉側縁の幅員を
    、これらと直交する前記環状囲繞部のケースに固定すべ
    き一縁から該一縁と対向する他縁に向けて漸減せしめた
    ことを特徴とする超薄板圧電共振子の構造。
  2. (2)前記圧電共振子を構成する前記環状囲繞部の前記
    ケースに固定すべき前記一縁を接着剤にて固定するとと
    もに当該固定縁と対向する他縁の両端角部の少なくとも
    いずれか一方を接着剤によって前記ケースに接着したこ
    とを特徴とする請求項(1)の超薄板圧電共振子の構造
    。
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