【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧電振動子は、自発分極を有し、前記自発分極の分極軸方向が交互に逆方向になるように、かつ、前記分極軸以外の結晶軸の互いのなす角度が０度を含まない所定の角度をもってずれるように直接接合により一体化された複数の圧電性単結晶板と、前記複数の圧電性単結晶板に形成された駆動電極とからなる。２枚の圧電単結晶板の厚みをほぼ同じとすることにより、圧電振動子は、安定で対称性の高い分極反転構造を備える。また、結晶軸を意図的にずらすことにより、スプリアスを抑制する。
好ましくは、前記圧電性単結晶板は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びほう酸リチウムのいずれかからなる。[0013]
[Means for solving the problem]
The piezoelectric vibrator according to the present invention comprises a plurality of piezoelectric single crystal plates, each of which has spontaneous polarization and is directly bonded together so that the polarization axes of the spontaneous polarization are alternately in opposite directions and the crystal axes other than the polarization axes are offset by a predetermined angle not including 0 degrees, and drive electrodes formed on the plurality of piezoelectric single crystal plates. By making the thicknesses of the two piezoelectric single crystal plates approximately the same, the piezoelectric vibrator has a stable and highly symmetric polarization inversion structure. Furthermore, by intentionally offsetting the crystal axes, spurious signals are suppressed.
Preferably, the piezoelectric single crystal plate is made of any one of lithium niobate , lithium tantalate , and lithium borate.
【００１４】
また、本発明に係る圧電振動子は、好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板が前記駆動電極により厚み縦振動の偶数次高調波を励振する形状を備える。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は、前記自発分極の軸に直交する結晶軸の方位のずれを±５°以内の角度にして一体化されている。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板の各々は、ポアソン比が１／３以下であり、かつ、厚み縦振動モードの電気機械結合係数の値が厚みすべり振動モードの電気機械結合係数の値よりも大きな圧電材料からなり、前記駆動電極が偶数次高調波エネルギーを閉じこめるように配置されている。ポアソン比が１／３以下の圧電単結晶板でも厚み縦振動モードのエネルギー閉じ込めが可能になる。
好ましくは、前記圧電性単結晶板は、Ｚカットニオブ酸リチウムまたはＺカットタンタル酸リチウムからなり、前記駆動電極の各々は、前記複数の圧電性単結晶板の厚みＨに対し、２Ｈ以上７Ｈ以下の長さまたは幅を有する。
好ましくは、さらに、前記複数の圧電性単結晶板を支持する基板を備え、前記基板上は、外部接続用電極を備え、前記複数の圧電性単結晶板は前記外部接続用電極に導電性接着剤で支持され、前記駆動電極の引き出し方向及び前記複数の圧電性単結晶板が支持されている方向が前記複数の圧電性単結晶板のＸ軸方向に一致する。これにより、実装基板への圧電振動子の実装において電極の取り出し方向を最適化する。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は、前記駆動電極により厚み縦振動の偶数次高調波が主要波として励起される。[0014]
Furthermore, the piezoelectric vibrator according to the present invention preferably has a shape in which the plurality of piezoelectric single crystal plates are shaped to excite even-order harmonics of thickness extensional vibration by the driving electrodes.
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are integrated together with the deviation of the orientation of the crystal axis perpendicular to the axis of spontaneous polarization being within ±5°.
Preferably, each of the plurality of piezoelectric single crystal plates is made of a piezoelectric material having a Poisson's ratio of 1/3 or less and an electromechanical coupling coefficient in thickness-extensional vibration mode that is greater than the electromechanical coupling coefficient in thickness-shear vibration mode, and the drive electrodes are arranged so as to trap even-order harmonic energy. Energy trapping in thickness-extensional vibration mode is possible even with a piezoelectric single crystal plate having a Poisson's ratio of 1/3 or less.
Preferably, the piezoelectric single crystal plates are made of Z-cut lithium niobate or Z-cut lithium tantalate, and each of the drive electrodes has a length or width of 2H or more and 7H or less, where H is the thickness of the plurality of piezoelectric single crystal plates.
Preferably, the piezoelectric resonator further comprises a substrate supporting the plurality of piezoelectric single crystal plates , the substrate having electrodes for external connection, the plurality of piezoelectric single crystal plates being supported by the electrodes for external connection with a conductive adhesive, and the direction in which the drive electrodes are drawn and the direction in which the plurality of piezoelectric single crystal plates are supported coincide with the X-axis direction of the plurality of piezoelectric single crystal plates, thereby optimizing the direction in which the electrodes are drawn when the piezoelectric resonator is mounted on the mounting substrate.
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are excited by the driving electrodes so that even - order harmonics of thickness extensional vibration are generated as main waves.
【００１５】
また、本発明に係る圧電振動子は、好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は、前記駆動電極により厚みすべり振動の偶数次高調波を励振する。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は、前記自発分極の軸に直交する結晶軸の方位を、０°を除く±１５°以内の角度にして一体化されている。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板はタンタル酸リチウムのＸ±１０°回転板であり、前記複数の圧電板に励振される２種の厚みすべり振動モードのうち、電極機械結合係数の値の大きな主要波を用い、前記主要波以外の不要波を抑制して用いる厚みすべり振動子において、前記複数の圧電性単結晶板は、前記自発分極の向きをほぼ逆方向になるように、かつ、前記自発分極に直交する互いの結晶方位は０°を除く±１５°以内である。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は棒状のタンタル酸リチウムのＸ±１０°回転板であり、前記駆動電極は、前記圧電性単結晶板のＸ±１０°回転面に平行な面にそれぞれ全幅にわたって形成され、厚みすべり振動を励振する長手方向を、Ｙ'、Ｚ'平面内でＹ'軸から時計方向に３８°乃至５８°回転した方向にとり、前記長手方向の端部を保持する。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板は、前記偶数次高調波のうち厚みすべり振動の２次高調波が主要波として励起される。[0015]
In addition, in the piezoelectric vibrator according to the present invention, preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates excite even-order harmonics of thickness-shear vibration by the driving electrodes.
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are integrated together with the orientation of the crystal axis perpendicular to the axis of spontaneous polarization at an angle within ±15° excluding 0°.
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are X±10° rotated plates of lithium tantalate, and in a thickness-shear vibrator that uses a main wave with a large value of the electrode mechanical coupling coefficient of two types of thickness-shear vibration modes excited by the plurality of piezoelectric plates and suppresses unnecessary waves other than the main wave , the plurality of piezoelectric single crystal plates are arranged so that the directions of the spontaneous polarization are approximately opposite, and the crystal orientations of each plate perpendicular to the spontaneous polarization are within ±15° excluding 0°.
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are rod-shaped X±10° rotated plates of lithium tantalate, and the driving electrodes are formed across the entire width of each of the piezoelectric single crystal plates on a surface parallel to the X±10° rotation plane , with the longitudinal direction exciting thickness -shear vibration being rotated 38° to 58° clockwise from the Y' axis within the Y', Z' plane, and the longitudinal ends are held .
Preferably, the plurality of piezoelectric single crystal plates are excited with a second harmonic of thickness-shear vibration among the even-order harmonics as the main wave.
【００１６】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、自発分極を有する複数の圧電性単結晶板のそれぞれの接合面を鏡面研磨し、前記複数の圧電性単結晶板の接合面を清浄化、親水化し、前記複数の圧電性単結晶板の結晶方位を０度を含まない所定の角度をもってずれるように重ね合わせて、前記自発分極の軸方向のそれぞれは交互に反対方向となるように前記接合面を密着し、前記複数の圧電性単結晶板を加熱して一体化し、前記複数の圧電性単結晶板の２つの主面に互いに対向する駆動電極を形成する。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板を一体化した後、前記複数の圧電性単結晶板のそれぞれの片面を研磨して厚みを揃え、前記複数の圧電性単結晶の２つの主面に互いに対向する前記駆動電極を形成する。
好ましくは、前記複数の圧電性単結晶板を一体化した後、前記複数の圧電性単結晶板の両面を研磨して厚みを揃え、前記複数の圧電性単結晶基板の２つの主面に互いに対向する前記駆動電極を形成する。
好ましくは、前記圧電性単結晶板がニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びほう酸リチウムのいずれかからなる。
本発明に係る圧電デバイスは、隣り合う結晶の軸方向が互いに逆方向になるように、かつ、その他の結晶軸は互いのなす角度が０度を含まない所定の角度をもってずれるように直接接合により一体化された複数の圧電性単結晶板と、前記複数の圧電性単結晶板に形成された駆動電極とからなる。[0016]
The method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention includes mirror-polishing the bonding surfaces of a plurality of piezoelectric single crystal plates having spontaneous polarization, cleaning and hydrophilizing the bonding surfaces of the plurality of piezoelectric single crystal plates, stacking the plurality of piezoelectric single crystal plates so that the crystal orientations of the plurality of piezoelectric single crystal plates are shifted by a predetermined angle not including 0 degrees, bringing the bonding surfaces into close contact with each other so that the axial directions of the spontaneous polarizations are alternately in opposite directions , heating the plurality of piezoelectric single crystal plates to integrate them , and forming driving electrodes facing each other on two main surfaces of the plurality of piezoelectric single crystal plates.
Preferably, after the plurality of piezoelectric single crystal plates are integrated, one surface of each of the plurality of piezoelectric single crystal plates is polished to make the thickness uniform , and the driving electrodes are formed on the two main surfaces of the plurality of piezoelectric single crystals so as to face each other.
Preferably, after the plurality of piezoelectric single crystal plates are integrated, both surfaces of the plurality of piezoelectric single crystal plates are polished to make the thickness uniform, and the driving electrodes are formed on the two main surfaces of the plurality of piezoelectric single crystal substrates so as to face each other.
Preferably, the piezoelectric single crystal plate is made of any one of lithium niobate, lithium tantalate , and lithium borate.
The piezoelectric device of the present invention comprises a plurality of piezoelectric single crystal plates that are integrated by direct bonding so that the axial directions of adjacent crystals are opposite to each other and the other crystal axes are offset from each other by a predetermined angle that does not include 0 degrees, and drive electrodes formed on the plurality of piezoelectric single crystal plates.