JPH0631224U - オーバートーン発振用圧電振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サポートによる短絡事故をなくし、オーバー
トーンの発振を容易に行える圧電振動子を提供する。 【構成】 所望の次数にてオーバートーン振動する圧電
振動子であって、圧電基板１の片面に、上記の主振動エ
ネルギ閉じ込め部を構成する中央部電極２１ａと、上記
振動エネルギ伝搬部を構成する電極不在部３１と、上記
振動エネルギ吸収部を構成する周辺部電極４１ａが形成
され、上記圧電基板１の他の片面のほぼ全面に電極５２
ａが形成されているオーバートーン発振用圧電振動子に
おいて、上記電極のうち、少なくとも、他片面電極５２
ａの厚みを通常の電極２１ａ，４１ａよりも薄くした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、オーバートーン用共振回路を必要とせずに所望のオーバートーン周 波数での発振を可能にするオーバートーン発振用圧電振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術を図５、図６とともに説明する。図５は従来の圧電基板の平面図で あり、図６は図５の底面図である。圧電基板１の表面中央部に電極２及び圧電基 板１の裏面中央部に電極５を設けることにより主振動エネルギ閉じ込め部を設け 、その周囲に上記主振動エネルギ閉じ込め部の遮断周波数ｆｃよりも高い遮断周 波数Ｆｃをもつ振動エネルギ伝搬部（電極不在部）３を設け、更にその外側に上 記遮断周波数Ｆｃよりも低い遮断周波数を持つ振動エネルギ吸収部（周辺部電極 ）４を設け、上記遮断周波数Ｆｃが、所望のオーバートーン振動の副振動周波数 よりも低く、かつ、このオーバートーン振動の主振動周波数ｆ0より高く設定さ れており、上記振動エネルギ吸収部が所望のオーバートーン次数より低次の振動 モード（基本波振動モードを含む）のエネルギを吸収するとともに、上記主振動 よりも高い副振動を外部へ漏洩させるよう構成されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

そこで、上記振動エネルギ吸収部は圧電基板の外周付近に近づける程、所望の オーバートーン次数より低次の振動モード（基本波振動モードを含む）のエネル ギを吸収する効果が良いことから、出来るだけ圧電基板外周に近づけて形成して いたが、圧電基板をサポートに搭載して導電性接合材を塗布することにより表裏 面の電極間で短絡事故を招くことがあった。このため、上記振動エネルギ吸収部 である表裏面の電極を圧電基板の最端部より内側に形成せざるをえず。基本波と 三次オーバートーンとのＣＩ比が小さくなり、発振回路に組み込んだ際にオーバ ートーン振動しづらくなることがあった。

【０００４】 本考案の目的は、圧電基板をサポートに搭載した際の短絡事故をなくし、しか も、所望のオーバートーン次数より低次の振動モード（基本波振動モードを含む ）のエネルギ吸収効果を低下させないで、オーバートーン振動しやすくするもの である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、所望の次数にてオーバートーン振動する圧電振動子であっ て、圧電基板の片面に、上記所望次数のオーバートーン振動の主振動を閉じ込め る主振動エネルギ閉じ込め部を構成する中央部電極と、上記振動エネルギ伝搬部 を構成する電極不在部と、上記振動エネルギ吸収部を構成する周辺部電極が形成 され、上記圧電基板の他の片面のほぼ全面に電極が形成されているオーバートー ン発振用圧電振動子において、上記電極のうち、少なくとも、他片面電極の厚み を通常の電極の厚みよりも薄くした。

【０００６】

【作用】

電極の膜厚が薄くなると、膜の面積抵抗が大きくなり、ＣＩ値が高くなる。こ の関係をグラフに示すと図４のようになる（Ｘ軸の正方向に膜厚が厚くなり、Ｙ 軸の正方向にＣＩ値が高くなるようにした）。つまり、ある一定以下の膜厚にな ると、基本波のＣＩ値が三次オーバートーンのＣＩ値を上回るようになる。した がって、上記他片面の電極の厚みを、少なくとも、通常の電極の厚みよりも薄く したことにより、基本波における電極膜の面積抵抗が三次オーバートーンのそれ より大きくなり、基本波振動のエネルギ閉じ込め量を小さくして、基本波と三次 オーバートーンとのＣＩ比を大きくとれるようになった。

【０００７】

【実施例】

次に、本考案の実施例について、図１、図２、図３を参照にして説明する。図 １は本考案の実施例を示す圧電基板の平面図であり、図２は図１の底面図である 。そして、図３は図１のＸ−Ｘ断面図である。 尚、従来の実施例と同様の部分 については同番号を付した。 円形の圧電基板１の表面には、その中央に電極２１ａが設けられその周囲に幅 Ｇの電極不在部３１が設けられ更にその外周で、かつ、圧電基板１の外周から幅 Ｌの所に電極４１ａが設けられている。また、圧電基板１の裏面には、圧電基板 １の外周から幅Ｌの所から内側へ全面に電極５１ａが設けられている。すなわち 、裏面電極５１ａは、表面の中央電極２１ａ、電極不在部３１、周辺部電極４１ ａに対向して全面に形成されている。このような構造において、電極２１ａとそ れに対応する電極５１ａの一部分が主振動エネルギ閉じ込め部を構成し、電極不 在部３１とそれに対応する電極５１ａの一部分が振動エネルギ伝搬部を構成し、 電極４１ａとそれに対応する電極５１ａの一部分が振動エネルギ吸収部を構成し ている。中央電極２１ａから圧電基板１の一端部Ａまでリード電極２１ｂが形成 され、外周電極４１ａ及び裏面電極５１ａは圧電基板１の反対側の端部Ｂまでリ ード電極４１ｂ，５１ｂが形成されている。そして、これらの電極は真空蒸着に より形成されるが、図３に示すように、裏面電極５１ａの厚みｔを中央電極２１ ａ及び外周電極４１ａの厚みｓより薄くするために、真空蒸着を二工程に分けて 構成する。つまり、一度目は上記全ての電極が露出したマスクを用いて厚さ0.07 5μｍの電極を形成する。二度目は裏面電極５１ａ部分以外の上記電極が露出し た別のマスクを用いて厚さ0.15μｍの厚さに形成する。通常電極は0.15μｍ〜0. 175μｍの厚さで形成する事が多く、本考案の実施例では裏面電極の厚さを通常 電極の半分ぐらいにした。また、本考案では裏面電極５１ａのみの厚さを薄くし たが、上記全ての電極（表裏面の電極）を薄く形成してもよく、この場合は、真 空蒸着を一工程で終えることが出来る。 尚、上記電極の厚さを薄くしすぎると 、膜形成されず導通不良となることがあり、あまり薄くすると問題がある。 ま た、上記寸法幅Ｌ、Ｇにより基本波と三次オーバートーンとのＣＩ比が変化する ため、所望のＣＩ比を得るため、あらかじめ設定する必要がある。

【０００８】 図７は、直径6.5ｍｍの圧電基板に直径2.5ｍｍの中央電極を形成し、Ｇ寸法を 0.4ｍｍ、Ｌ寸法を0.25ｍｍで形成し、かつ、表面電極の厚みを0.15μｍという 固定条件をもとにして、裏面電極の厚みを変化させたときの基本波と３次オーバ ートーンとのＣＩ比の関係をデータをもとにして近似値で表わしたグラフである 。つまり、裏面電極の厚みを0.15ｍｍにした時の基本波と三次オーバートーンと のＣＩ比（以下ＣＩ比）は4.19であったのに対し、裏面電極の厚みを0.075ｍｍ にした時のＣＩ比は7.38と、ＣＩ比の値が大きくなっているのがわかる。

【０００９】 また、図８は、上記固定条件（圧電基板の直径を6.5ｍｍ、中央電極の直径を2 .5ｍｍ、Ｇ寸法を0.4ｍｍ、表面電極の厚みを0.15μｍ）をもとにして、Ｌ寸法 を変化させたときの基本波と３次オーバートーンとのＣＩ比の関係をデータをも とにして近似値で表わしたグラフであり、裏面電極を0.075μｍにした本考案に よるものと裏面電極を0,15μｍにした従来のものとを比較したグラフである。こ のグラフからも明かであるように、裏面電極の厚みを0.15ｍｍにした時のＣＩ比 に比べて、裏面電極の厚みを0.075ｍｍにした時のＣＩ比が上回っているのがわ かる。つまり、本考案によるものを用いて従来と同じＣＩ比を得ようとする場合 、本考案によるものの方がＬ寸法を大きくとれるため、サポートと電極間との余 裕をもたすことができる。そのため圧電基板をサポートに搭載して導電性接合材 を塗布することにより表裏面の電極間で短絡事故を招くことがない。

【００１０】

【考案の効果】

本考案により、基本波における電極膜の面積抵抗が三次オーバートーンのそれ より大きくなり、基本波振動のエネルギ閉じ込め量を小さくして、基本波と三次 オーバートーンとのＣＩ比を大きくとれるようになった。そのため、エネルギー 吸収部（裏面電極と周辺部電極）を圧電基板外周に近づけなくとも基本波を抑制 してオーバートーン振動させることが容易になり、圧電基板をサポートに搭載し て導電性接合材を塗布することにより表裏面の電極間で短絡事故を招くことがな くなった。 また、最近では、圧電基板に形成されたリード電極の位置をセンサーで感知し 、位置決めをして、圧電基板をサポーターに挿入するというような自動機が主流 となっているが、従来の構成ではセンサーの感知ミスが生じるなど、自動機対策 が成されていなかったが、本考案により改善された。

【提出日】平成５年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【実施例】

次に、本考案の実施例について、図１、図２、図３を参照にして説明する。図 １は本考案の実施例を示す圧電基板の平面図であり、図２は図１の底面図である 。そして、図３は図１のＸ−Ｘ断面図である。 尚、従来の実施例と同様の部分 については同番号を付した。 圧電基板１は、ＡＴカットで円形に切り出された水晶板であり、圧電基板１の 表面には、その中央に電極２１ａが設けられその周囲に幅Ｇの電極不在部３１が 設けられ更にその外周で、かつ、圧電基板１の外周から幅Ｌの所に電極４１ａが 設けられている。また、圧電基板１の裏面には、圧電基板１の外周から幅Ｌの所 から内側へ全面に電極５１ａが設けられている。すなわち、裏面電極５１ａは、 表面の中央電極２１ａ、電極不在部３１、周辺部電極４１ａに対向して全面に形 成されている。このような構造において、電極２１ａとそれに対応する電極５１ ａの一部分が主振動エネルギ閉じ込め部を構成し、電極不在部３１とそれに対応 する電極５１ａの一部分が振動エネルギ伝搬部を構成し、電極４１ａとそれに対 応する電極５１ａの一部分が振動エネルギ吸収部を構成している。中央電極２１ ａから圧電基板１の一端部Ａまでリード電極２１ｂが形成され、外周電極４１ａ 及び裏面電極５１ａは圧電基板１の反対側の端部Ｂまでリード電極４１ｂ，５１ ｂが形成されている。そして、これらの電極は真空蒸着により形成されるが、図 ３に示すように、裏面電極５１ａの厚みｔを中央電極２１ａ及び外周電極４１ａ の厚みｓより薄くするために、真空蒸着を二工程に分けて構成する。つまり、一 度目は上記全ての電極が露出したマスクを用いて厚さ0.075μｍの電極を形成す る。二度目は裏面電極５１ａ部分以外の上記電極が露出した別のマスクを用いて 厚さ0.15μｍの厚さに形成する。通常電極は0.15μｍ〜0.175μｍの厚さで形成 する事が多く、本考案の実施例では裏面電極の厚さを通常電極の半分ぐらいにし た。また、本考案では裏面電極５１ａのみの厚さを薄くしたが、上記全ての電極 （表裏面の電極）を薄く形成してもよく、この場合は、真空蒸着を一工程で終え ることが出来る。 尚、上記電極の厚さを薄くしすぎると、膜形成されず導通不 良となることがあり、あまり薄くすると問題がある。 また、上記寸法幅Ｌ、Ｇ により基本波と三次オーバートーンとのＣＩ比が変化するため、所望のＣＩ比を 得るため、あらかじめ設定する必要がある。

【提出日】平成５年１２月２０日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術を図５、図６とともに説明する。図５は従来の圧電基板の平面図で あり、図６は図５の底面図である。圧電基板１の表面中央部に電極２及び圧電基 板１の裏面ほぼ全面に電極５を設けることにより主振動エネルギ閉じ込め部を設 け、その周囲に上記主振動エネルギ閉じ込め部の遮断周波数ｆｃよりも高い遮断 周波数Ｆｃをもつ振動エネルギ伝搬部（電極不在部）３を設け、更にその外側に 上記遮断周波数Ｆｃよりも低い遮断周波数を持つ振動エネルギ吸収部（周辺部電 極）４を設け、上記遮断周波数Ｆｃが、所望のオーバートーン振動の副振動周波 数よりも低く、かつ、このオーバートーン振動の主振動周波数ｆ0より高く設定 されており、上記振動エネルギ吸収部が所望のオーバートーン次数より低次の振 動モード（基本波振動モードを含む）のエネルギを吸収するとともに、上記主振 動よりも高い副振動を外部へ漏洩させるよう構成されていた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、所望の次数にてオーバートーン振動する圧電振動子であっ て、圧電基板の片面に、上記所望次数のオーバートーン振動の主振動を閉じ込め る主振動エネルギ閉じ込め部を構成する中央部電極と、上記振動エネルギ伝搬部 を構成する電極不在部と、上記振動エネルギ吸収部を構成する周辺部電極が形成 され、上記圧電基板の他の片面には少なくとも前記電極郡に対向する電極が形成 されているオーバートーン発振用圧電振動子において、上記電極のうち、少なく とも、他片面電極の厚みを通常の電極の厚みよりも薄くした。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】 図７は、直径6.5ｍｍの圧電基板に直径2.5ｍｍの中央電極を形成し、Ｇ寸法を 0.4ｍｍ、Ｌ寸法を0.25ｍｍで形成し、かつ、表面電極の厚みを0.15μｍという 固定条件をもとにして、裏面電極の厚みを変化させたときの基本波と３次オーバ ートーンとのＣＩ比の関係をデータをもとにして近似値で表わしたグラフである 。つまり、裏面電極の厚みを0.15μｍにした時の基本波と三次オーバートーンと のＣＩ比（以下ＣＩ比）は4.19であったのに対し、裏面電極の厚みを0.075μｍ にした時のＣＩ比は7.38と、ＣＩ比の値が大きくなっているのがわかる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】 また、図８は、上記固定条件（圧電基板の直径を6.5ｍｍ、中央電極の直径を2 .5ｍｍ、Ｇ寸法を0.4ｍｍ、表面電極の厚みを0.15μｍ）をもとにして、Ｌ寸法 を変化させたときの基本波と３次オーバートーンとのＣＩ比の関係をデータをも とにして近似値で表わしたグラフであり、裏面電極を0.075μｍにした本考案に よるものと裏面電極を0.15μｍにした従来のものとを比較したグラフである。こ のグラフからも明かであるように、裏面電極の厚みを0.15μｍにした時のＣＩ比 に比べて、裏面電極の厚みを0.075μｍにした時のＣＩ比が上回っているのがわ かる。つまり、本考案によるものを用いて従来と同じＣＩ比を得ようとする場合 、本考案によるものの方がＬ寸法を大きくとれるため、サポートと電極間との余 裕をもたすことができる。そのため圧電基板をサポートに搭載して導電性接合材 を塗布することにより表裏面の電極間で短絡事故を招くことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す圧電基板の平面図であ
る。

【図２】図１の底面図である。

【図３】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】電極の膜厚とＣＩ値の関係を示した図である。

【図５】従来の圧電基板の平面図である。

【図６】図５の底面図である。

【図７】裏面電極の厚みを変化させたときの基本波と３
次オーバートーンとのＣＩ比の関係をデータをもとにし
て近似値で表わした図である。

【図８】Ｌ寸法を変化させたときの基本波と３次オーバ
ートーンとのＣＩ比の関係をデータをもとにして近似値
で表わし、本考案によるものと従来のものとを比較した
グラフである。

【符号の説明】

１・・・圧電基板 ２，２１ａ・・・中央電極 ３，３１ａ・・・電極不在部 ４，４１ａ・・・周辺部電極 ５，５１ａ・・・裏面電極 ２１ｂ，４１ｂ，５１ｂ・・・リード電極

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の次数にてオーバートーン振動する
   圧電振動子であって、圧電基板の片面に、上記所望次数
   のオーバートーン振動の主振動を閉じ込める主振動エネ
   ルギ閉じ込め部を構成する中央部電極と、上記振動エネ
   ルギ伝搬部を構成する電極不在部と、上記振動エネルギ
   吸収部を構成する周辺部電極が形成され、上記圧電基板
   の他の片面のほぼ全面に電極が形成されているオーバー
   トーン発振用圧電振動子において、上記電極のうち、少
   なくとも、他片面電極の厚みを通常の電極の厚みよりも
   薄くした事を特徴とするオーバートーン発振用圧電振動
   子。