(57)【要約】  圧電振動子は、厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成されている。前記表裏の励振電極は１つ以上の平行辺を有して同形状に形成されるとともに、前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成されている。前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極における平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成され、前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極における平行辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成されている。
2009020022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成された圧電振動子であって、
前記表裏の励振電極は１つ以上の平行辺を有し、かつ、前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成され、
前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極における平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかの軸方向に沿って形成され、
前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極における平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記表裏の励振電極は１つ以上の平行辺を有して同形状に形成されたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動子において、
前記表裏の励振電極が、互いの中心を中心点として、いずれか一つの励振電極の平行辺をＺ’軸に対して平面視的に４５°回転させて形成されたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成された圧電振動子であって、
前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極は、平行辺が圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された矩形状で形成され、
前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極は平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成された菱形形状で形成され、
前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが対向することを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動子において、
前記他方の励振電極が、前記一方の励振電極より厚く形成したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動子において、
前記励振電極では、それぞれ頂点に切欠が形成されたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項７】
厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に一対の励振電極と引出電極が形成された圧電振動子であって、
前記表裏の励振電極は、同形状で互いに対向して形成されているとともに、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された１つ以上の平行辺と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成され、互いに同寸法で形成された４つ以上の辺とから構成され、
前記軸に沿う平行辺より前記軸に沿わない辺の方が長く形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項８】
厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に一対の励振電極と引出電極が形成された圧電振動子であって、
前記表裏の励振電極は、同形状で互いに対向して形成されているとともに、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された１つ以上の平行辺と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成され、互いに同寸法で形成された４つ以上の辺とから構成され、
前記軸に沿う平行辺と前記軸に沿わない辺が同寸法に形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項９】
厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成された圧電振動子であって、
前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成され、かつ、当該圧電振動子の平面視において表面側の励振電極の辺と裏面側の励振電極の辺とが重なりあうことを特徴とすることを特徴とする圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子に関するものであり、特に圧電振動子の電極構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴカット水晶振動板などの厚み振動系圧電振動板を用いた圧電振動子は、一般に圧電振動板の表裏面に一対の励振電極を正対向して形成し、当該励振電極に交流電圧を印加する構成である。このような圧電振動子の諸特性は励振電極の構成に依存する。例えば大きなサイズの電極を用いることにより励振領域を広くし、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また圧電振動子の諸特性は圧電振動板の特性にも大きく依存する。例えば圧電振動板は加工条件あるいは加工バラツキにより、板面の平面平行度が均一でない場合があり、このような場合スプリアス振動を強く励振させ、圧電振動子としての特性を悪化させることがあった。【０００３】
このように圧電振動板の平面平行度のバラツキにより特性が悪化することについては、例えば特開２００１−１９６８９０号（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、対向電極（励振電極）の一方は２つの分割電極からなる構成とし、当該分割電極はそれぞれ他方の対向電極との間の共振周波数をほぼ一致させることにより特性を改善するものであり、分割電極は導通手段によって互いに電気的に導通している構成が開示されている。【０００４】
上述のスプリアス振動による問題は、高周波になるにつれて顕在化し、励振領域の厚みが薄く形成された高周波向けの圧電振動板で特に影響を受けやすい。また、外部電圧を変化させることにより主振動周波数を可変する電圧制御型圧電発振器において、周波数を大きく可変させる場合に顕著に現れることがある。主振動周波数の可変は前述のスプリアス振動とのカップリングを起こす可能性が高くなり、周波数のジャンプ現象が生じたり、発振が不安定になるという不具合が発生することがあった。
【特許文献１】特開２００１−１９６８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スプリアス振動を抑制した特性の良好な圧電振動子を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の圧電振動子では、厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成され、前記表裏の励振電極は１つ以上の平行辺を有し、かつ、前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成され、前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極における平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかの軸方向に沿って形成され、前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極における平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成されていることを特徴とする。【０００７】
上記構成により、前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極における平行辺が圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成されるとともに、表裏の励振電極の中心付近で正対向する領域が確保されるので、励振電極の中心付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることない。しかも、励振電極の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動、例えば厚み系の２次モードである（１，２，１）モードや（１，１，２）モード、あるいは厚み系の３次モードである（１，３，１）モードや（１，１，３）モードなどについては、表裏の励振電極の端部で正対向する領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）が少なくなるので、各スプリアスの振動変位に影響して抑制される。なお、前記表裏の励振電極の中心が完全に対向する同一位置に形成されていることが好ましいが、製造誤差などにより多少ずれているものであっても同様の効果が期待できるので本発明の権利範囲内のものである。【０００８】
また、上記構成において、前記表裏の励振電極は同形状に形成されてもよい。【０００９】
この場合、上述の作用効果に加えて、表裏の励振電極は同形状に形成されているので、圧電振動板に形成される励振電極の面積を大型化させることなく、励振電極の中心付近の振動領域を確保しながら、励振電極の端部付近の各スプリアスの振動領域を縮小させる構成とすることが可能となる。すなわち、圧電振動板の小型化と主振動の発振を妨げることなく、スプリアス振動を抑制することが可能となる。【００１０】
また、上記構成に加えて、前記表裏の励振電極が、互いの中心を中心点として、いずれか一つの他方の励振電極の平行辺をＺ’軸から（Ｚ’軸に対して）平面視的に（主面上において）２０°〜７０°の範囲で回転させて形成されてもよい。【００１１】
この場合、スプリアス抑制効果増大するので好ましい。特に、上記構成において、前記表裏の励振電極のうちいずれか一つの励振電極が、その中心を中心点として、その平行辺がＺ’軸から平面視的に４５°傾いて形成されていることが好適である。具体的に、前記平行辺をＺ’軸から平面視的に４５°に回転させると、表裏の励振電極の端部で正対向する領域が最も少なくなるので、各スプリアスの抑制効果が最も高いものが得られる。【００１２】
また、上記構成に加えて、励振電極の平面視形状は方形状が好ましい。【００１３】
この場合、表裏の励振電極を相互に回転させた際に、圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスが回転させた励振電極の互いに直交する各辺によってスプリアスの振動変位領域を確実に狭め、より効率的にスプリアス抑制することができる。また、一方の励振電極の各辺がＸ軸とＺ‘軸に平行に延在させることができるので、主振動の抑圧を無くすという点でより好ましい。【００１４】
また、励振電極の平面視形状を方形状とした場合、Ｘ軸とＺ’軸に沿った方形状の圧電振動板を用いて当該圧電振動板の各辺と一方の励振電極の各辺とをそれぞれ平行に配置させることが好ましい。【００１５】
この場合、圧電振動板の小型化を妨げることなく励振電極の面積を圧電振動板の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極の主振動の振動変位が圧電振動板の端部の辺で遮られて主振動を抑圧することがない。【００１６】
また、本発明の他の圧電振動子では、厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成され、前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極は、平行辺が圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された矩形状で形成され、前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極は平行辺が、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成された菱形形状で形成され、前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが対向することを特徴とする。ここでいう前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが対向するとは、圧電振動子の平面視において、前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが対向して同一位置に形成されたことをいう。【００１７】
上記構成により、励振電極の中心付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることない。励振電極の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動、例えば厚み系の２次モードである（１，２，１）モードや（１，１，２）モード、あるいは厚み系の３次モードである（１，３，１）モードや（１，１，３）モードなどについては、表裏の励振電極の端部で正対向する領域が少なくなるので、各スプリアスの振動変位に影響して抑制される。特に、前記表裏の励振電極のうち一方の励振電極は各辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された矩形状で形成され、前記表裏の励振電極のうち他方の励振電極は平行辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成された菱形形状で形成されるとともに、前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが対向する同一位置に形成されているので、前記圧電振動板の各軸に辺が沿った矩形状の励振電極により主振動が抑圧されるのをおさえながら、前記菱形状の励振電極の各辺によって圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスの振動変位領域を最も確実かつ効率的に狭めることができ、各スプリアスの抑制効果が高い圧電振動子の励振電極構造となる。なお、前記一方の矩形状の励振電極の中心と前記他方の菱形状の励振電極の中心とが完全に対向する同一位置に形成されていることが好ましいが、製造誤差などにより多少ずれているものであっても同様の効果が期待できるので本発明の権利範囲内のものである。【００１８】
また、上記構成に加えて、前記他方の励振電極が、前記一方の励振電極より厚く形成することが好ましい。【００１９】
この場合、圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に沿わずに形成された他方の励振電極の重み付け効果により、各スプリアスの抑制効果がさらに高められる。【００２０】
さらに、高周波向けに形成される圧電振動板では、振動領域のみを薄肉に形成したいわゆる逆メサ形状で構成されることが最近多くなっている。このような逆メサ形状の圧電振動板では、周辺の厚肉の枠領域と薄肉の振動領域の境界部分である段差部をＸ軸とＺ’軸に沿った方形状とし、前記一方の励振電極の各辺をそれぞれ平行に配置させることが好ましい。【００２１】
この場合、圧電振動板の薄肉の振動領域に対して、励振電極の面積を圧電振動板の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極の主振動の振動変位が圧電振動板の段差部で遮られて主振動を抑圧することがない。【００２２】
また、前記構成において、前記励振電極では、外周角部（平面視外周角部）に切欠が形成されてもよい。【００２３】
この場合、前記励振電極の外周角部に切欠が形成されることで、切欠部分におけるスプリアスの面積を小さくしながら、主振動とスプリアスとの距離を離すことが可能となり、その結果、振動漏れしているエネルギーを更に抑制することが可能となる。【００２４】
次に、本発明品（本発明Ａ，本発明Ｂ，本発明Ｃ，本発明Ｄ，本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇ）と従来品（従来Ａ，従来Ｂ，従来Ｃ，従来Ｄ）について、各性能について比較確認を行った。確認した性能は、主振動の直列共振抵抗値（いわゆるＣＩ値）、スプリアスの直列共振抵抗値、およびこれらの抵抗値比である。【００２５】
なお、本発明品と従来品の共通項目として、例えば、基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用い、ＡＴカット水晶振動板の表裏面に正方形状の励振電極が形成されている。当該励振電極は、クロムの下地層の上部に金層が形成されてなり、その電極膜厚が０．２μｍとされ、その平面視１辺の寸法が０．２５ｍｍ（サンプルＡ）もしくは０．２７５ｍｍ（サンプルＢ）とされている。または、当該励振電極は、クロムの下地層の上部に金層が形成されてなり、その電極膜厚が０．３μｍとされ、その平面視１辺の寸法が０．２５ｍｍ（サンプルＣ）もしくは０．２７５ｍｍ（サンプルＤ）とされている。【００２６】
従来品（従来Ａ，従来Ｂ，従来Ｃ，従来Ｄ）は、表裏の励振電極が互いにずれることなく正対向している（表１参照）。【００２７】
これに対して、本発明品（本発明Ａ，本発明Ｂ，本発明Ｃ，本発明Ｄ）は、表面側の励振電極に対して裏面側の励振電極が、その中心（中心位置）を中心点としてその平行辺をＺ’軸から２０°回転させたもの（表２参照）、４５°回転させたもの（表３参照）、７０°回転させたもの（表４参照）を用いる。【００２８】
また、表５では、本発明品（本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇ）は、表面側の励振電極に対して裏面側の励振電極が、その中心（中心位置）を中心点としてその励振電極の平行辺をＺ’軸から４５°回転させたものである。【００２９】
本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇの表裏の励振電極は同じ電極材料であり、励振電極の１辺の寸法が０．２７５ｍｍとされた正方形状のものからなる。また、これら本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇは、基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用いる。【００３０】
さらに具体的に、本発明Ｅは、表面側の励振電極の電極膜厚が０．０２５μｍであるのに対して、裏面側の励振電極の電極膜厚が０．７５μｍに形成されたもの（サンプルＥ）である。【００３１】
本発明Ｆは、表面側の励振電極の電極膜厚が０．２μｍであるのに対して、裏面側の励振電極の電極膜厚が０．１μｍに形成されたもの（サンプルＦ）である。【００３２】
さらに、本発明Ｇは、表面側の励振電極の電極膜厚が０．１μｍであるのに対して、裏面側の励振電極の電極膜厚が０．２μｍに形成されたもの（サンプルＧ）である。【００３３】
また、表６では、本発明品（本発明Ｈ）として、基本波で２００ＭＨｚに発振し、表面側の励振電極に対して裏面側の励振電極が、その中心（中心位置）を中心点としてその励振電極の平行辺をＺ’軸から４５°回転させた圧電振動子（サンプルＨ）を用いる。【００３４】
本発明Ｈの表裏の励振電極は同じ電極材料であり、励振電極の１辺の寸法が０．２ｍｍとされた正方形状のものからなる。なお、この本発明Ｈでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極との正対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、八角形状とされている。【００３５】
また、この表６では、従来品（従来例Ｅ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の正方形（０．２×０．２ｍｍ）の励振電極と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の正方形（０．２×０．２ｍｍ）の励振電極とから構成され、基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用いる。なお、この従来品Ｅでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極とが正対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、正方形（０．２×０．２ｍｍ）とされている。【００３６】
また、表７では、本発明品（本発明Ｉ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずにそれぞれ対角線が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された裏面側の菱形（一辺０．２１５ｍｍ）の励振電極とから構成され、基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用いる。なお、この本発明Ｉでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極との対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、八角形状とされている。【００３７】
また、表７では、従来品（従来例Ｆ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された裏面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極とから構成され、基本波で２００ＭＨzに発振する圧電振動子を用いる。なお、この従来品Ｆでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極とが対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）とされている。【００３８】
試験結果を表１〜表７に示す。【００３９】
【表１】
2009020022.tif 000003
【００４０】
【表２】
2009020022.tif 000004
【００４１】
【表３】
2009020022.tif 000005
【００４２】
【表４】
2009020022.tif 000006
【００４３】
【表５】
2009020022.tif 000007
【００４４】
【表６】
2009020022.tif 000008
【００４５】
【表７】
2009020022.tif 000009
【００４６】
これらの試験結果から明らかなように、従来品に比べて本発明品のほうが、主振動とスプリアスの抵抗比が断然高くなり、スプリアス抑制効果が飛躍的に高まっていることが明らかである。【００４７】
加えて、本発明品のうち４５°回転品で、電極膜厚が０．３μmのものが最もスプリアス抑制効果が高いのがわかる。以上の検証結果から、一方の励振電極の平行辺をＺ’軸から回転させるとスプリアスの抑制効果が表れ、今回比較した中では４５°の時に最大となった。また励振電極の厚みが０．３μmとより厚みのあるものの方についてスプリアス抑制効果が高い傾向にある。また、表５より圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に沿わない前記裏面側の励振電極を前記表面側の励振電極より厚く形成することでスプリアスの抑制効果が高められているのがわかる。【００４８】
また、本発明の他の圧電振動子では、厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に一対の励振電極と引出電極が形成され、前記表裏の励振電極は、同形状で互いに対向して形成されているとともに、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された１つ以上の平行辺と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成され、互いに同寸法で形成された４つ以上の辺とから構成され、前記軸に沿う平行辺より前記軸に沿わない辺の方が長く形成されている、もしくは、前記軸に沿う平行辺と前記軸に沿わない辺が同寸法に形成されていることを特徴とする。【００４９】
上記構成により、励振電極の中心付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることない。励振電極の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動、例えば厚み系の２次モードである（１，２，１）モードや（１，１，２）モード、あるいは厚み系の３次モードである（１，３，１）モードや（１，１，３）モードなどについては、表裏の励振電極の端部で正対向する領域が少なくなるので、各スプリアスの振動変位に影響して抑制される。特に、前記表裏の励振電極は同形状で互いに対向して形成されているとともに、圧電振動板のＸ軸方向またはＺ’軸方向のいずれかに沿って形成された１つ以上の平行辺と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成され互いに同寸法で形成された４つ以上の辺とから構成されており、前記軸に沿う平行辺と軸に沿わない辺が同寸法に形成されるか、または前記軸に沿う平行辺より軸に沿わない辺の方が長く形成されているので、前記圧電振動板の表裏の励振電極のうちいずれかの軸に沿って形成された１つ以上の平行辺部分により主振動が抑圧されるのをおさえながら、前記圧電振動板の表裏の励振電極のうち平行辺以上の長さでいずれの軸にも沿わずに形成された４つ以上の各辺部分によって圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスの振動変位領域を最も確実かつ効率的に狭めることができ、各スプリアスの抑制効果が高い圧電振動子の励振電極構造となる。【００５０】
次に、本発明品（本発明Ｊ，本発明Ｋ）と従来品（従来Ｇ，従来Ｈ）について、各性能について比較確認を行った。確認した性能は、主振動の直列共振抵抗値（いわゆるＣＩ値）、スプリアスの直列共振抵抗値、およびこれらの抵抗値比である。【００５１】
本発明Ｊは基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子であり、励振電極の１辺の寸法を０．１２４ｍｍとした正八角形状の励振電極が形成されている。【００５２】
これに対して、従来Ｇは基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子であり、励振電極の１辺の寸法を０．３ｍｍとした正方形状の励振電極が形成されている。【００５３】
本発明Ｋは基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子であり、励振電極の１辺の寸法を０．１２４ｍｍとした正八角形状の励振電極が形成されている。【００５４】
これに対して、従来Ｈは基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子であり、励振電極の１辺の寸法を０．３ｍｍとした正方形状の励振電極が形成されている。【００５５】
なお、上記した本発明Ｊ，本発明Ｋと従来Ｇ，従来Ｈの共通項目としては、例えば、ＡＴカット水晶振動板の表裏面に励振電極の電極膜厚が０．２μｍに形成され、当該励振電極は、クロムの下地層の上部に金層が形成されている。【００５６】
試験結果を表８に示す。【００５７】
【表８】
2009020022.tif 000010
【００５８】
これらの試験結果から明らかなように、従来品（従来Ｇ，従来Ｈ）に比べて本発明品（本発明Ｊ，本発明Ｋ）のものでは主振動とスプリアスの抵抗比が断然高くなりスプリアス抑制効果が飛躍的に高まっているのが明らかである。【００５９】
また、上記構成に加えて、Ｘ軸とＺ’軸に沿った方形状の圧電振動板を用いて当該圧電振動板の各辺いずれかと前記平行辺とを平行に配置させることが好ましい。【００６０】
この場合、圧電振動板の小型化を妨げることなく励振電極の面積を圧電振動板の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極の主振動の振動変位が圧電振動板の端部の辺で遮られて主振動を抑圧することがない。【００６１】
また、上記構成に加えて、高周波向けに形成される圧電振動板では、振動領域のみを薄肉に形成したいわゆる逆メサ形状で構成されることが最近多くなっている。このような逆メサ形状の圧電振動板では、周辺の厚肉の枠領域と薄肉の振動領域の境界部分である段差部をＸ軸とＺ’軸に沿った方形状とし、この段差部いずれかと前記励振電極の平行辺とを平行に配置させることが好ましい。【００６２】
この場合、圧電振動板の薄肉の振動領域に対して、励振電極の面積を圧電振動板の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極の主振動の振動変位が圧電振動板の段差部で遮られて主振動を抑圧することがない。【００６３】
また、上記構成に加えて、前記圧電振動板は中央に薄肉の振動領域と周囲に厚肉の枠領域を有する逆メサ形状で構成するとともに、前記圧電振動板の薄肉の振動領域における中心と前記表裏の励振電極における中心とが同一位置に形成させることが好ましい。【００６４】
この場合、圧電振動板の薄肉の振動領域における中心ではエッチングレート差などによる平面平行度にばらつきが生じにくいため、この中心と励振電極の中心を同一位置にすることで平面平行度のばらつきに起因するスプリアス振動の影響をより効果的に抑制することができる。特に水晶などの圧電振動板に対してウェットエッチング加工により逆メサ形状に加工する場合、前記薄肉の振動領域と厚肉の枠領域の境界近傍ではエッチングレート差によりスロープ状の厚み漸減領域が形成されるので、振動領域の平行平面度がばらつくことが懸念される。このような厚み漸減領域域の影響を受けない振動領域の中心に励振電極を形成することがスプリアス抑制するうえでより好ましい構成となる。【００６５】
上記したように、本発明によれば、特に、圧電振動板の励振領域の厚みが薄く形成されて平面平行度のバラツキの影響が顕著となり、基本波振動で１５０ＭＨｚ以上にて発振する高周波向けの圧電振動子のスプリアス振動の抑制に好適であり、特別な調整方法を施すことなく励振電極の形状変更のみで極めて容易かつ効率的にスプリアス振動を抑制することができる。また、外部電圧を変化させることにより主振動周波数を可変する電圧制御型圧電発振器に使用される圧電振動子のスプリアス振動の抑制にも好適であり、主振動とスプリアス振動とのカップリングや周波数のジャンプ現象をなくし、発振周波数の安定化を実現することができる。【００６６】
また、別の本発明の圧電振動子では、厚みすべり振動にて動作する圧電振動板の表裏に対向して一対の励振電極と引出電極が形成され、前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成され、かつ、当該圧電振動子の平面視において表面側の励振電極の辺と裏面側の励振電極の辺とが重なりあうことを特徴とする。【００６７】
本発明によれば、前記圧電振動板の表裏に対向して一対の前記励振電極と前記引出電極が形成され、前記表裏の励振電極の中心が互いに対向して形成され、かつ、当該圧電振動子の平面視において表面側の励振電極の辺と裏面側の励振電極の辺とが重なりあうので、励振電極の中心付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることなく、スプリアス振動を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００６８】
以上のように、本発明では、スプリアス振動を抑制した特性の良好な圧電振動子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の実施例１にかかる圧電振動板の概略平面図である。
【図２】図２は、図１の底面図である。
【図３】図３は図３（ａ）〜図３（ｄ）からなり、図３（ａ）〜図３（ｄ）は、それぞれ実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図４】図４は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図５】図５は、実施例１の他の例にかかる圧電振動板の概略平面図である。
【図６】図６は、図５の底面図である。
【図７】図７は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図８】図８は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図９】図９は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１０】図１０は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１１】図１１は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１２】図１２は、実施例１にかかる本発明の変形例を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２にかかる圧電振動板の概略平面図である。
【図１４】図１４は、図１３の底面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例２−２を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１６】図１６は、図１５の底面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例２−３を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図１８】図１８は、図１７の底面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例２−４を示す圧電振動板の概略平面図である。
【図２０】図２０は、図１９の底面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１，１４，２１，２４      水晶振動板（圧電振動板）
１２，１３，２２，２３      励振電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
【実施例１】
【００７２】
以下、本発明にかかる実施例１について図面に基づいて説明する。本形態では、厚みすべり振動にて動作するＡＴカット水晶振動子に本発明による構成を適用した場合について説明する。図１は本発明の実施例１による圧電振動板の平面図であり、図２は図１の底面図である。【００７３】
圧電振動板１１は矩形平板状のＡＴカット水晶振動板（厚みすべり振動）からなり、その表裏面の中央領域に平面視略正方形状の励振電極１２，１３が形成されている。励振電極１２，１３は例えば同形状で同一面積に構成されており、かつ圧電振動板１１を介してその中心１２１，１３１が正対向して形成されている。圧電振動板１１は例えばＸ軸が長辺、Ｚ’軸が短辺になるよう設定されており、励振電極１２は各辺がＸ軸とＺ’軸に沿って形成され、励振電極１３は各辺がＸ軸とＺ’軸に沿わずに形成されている。【００７４】
つまり、本実施例１では励振電極１２，１３は正方形状であるので、２つの平行辺を有して同形状に形成されるとともに、励振電極１２については各平行辺が圧電振動板１１のＸ軸方向とＺ’軸方向の両方に沿って形成され、励振電極１３については各平行辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成されており、励振電極１２の中心１２１を中心点として励振電極１２に対して平面視的に（主面上において）２０°〜７０°の範囲で回転させていることが特徴的な構成となっている。なお、本形態では４５°に回転させたものを開示しているので、励振電極１２、または励振電極１３のそれぞれの励振電極の端部では正対向しない領域（水晶振動子の平面視において表裏の励振電極１２，１３の重なりあう領域）の面積が最も多くなる（励振電極１２と励振電極１３の両方の励振電極の端部が正対向する領域が最も少なくなる）ので、励振電極１２，１３の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動、例えば厚み系の２次モードである（１，２，１）モードや（１，１，２）モード、あるいは厚み系の３次モードである（１，３，１）モードや（１，１，３）モードなどについては、振動変位に影響して最も効率的に抑制される。【００７５】
また、各励振電極１２，１３から圧電振動板１１の外周端部に引出電極１２２，１３２が引き出されている。これら励振電極１２，１３および引出電極１２２，１３２は例えばクロム−金の積層構成であり、真空蒸着法やスパッタリング法により構成されるが、当該金属材料に限定されるものではない。【００７６】
圧電振動板１１は図示しないセラミックパッケージなどのパッケージへ収納するとともに、圧電振動板１１をパッケージに導電性樹脂接着剤や金属バンプ・めっきバンプなどの導電性接合材により電気的機械的接合される。そして所定の加熱などによる安定化処理を行った後、図示しない蓋体にてパッケージの開口部をシーム接合やビーム接合、ろう接合、ガラス封止などの手段により、気密封止を行うことで圧電振動子（具合的に、ＡＴカット水晶振動子）の完成となる。【００７７】
以上のように構成することで、表裏の励振電極１２，１３のうち励振電極１２の２つの平行辺が圧電振動板１１のＸ軸方向とＺ’軸方向の両方に沿って形成されるとともに、励振電極１２，１３の中心１２１，１３１付近で正対向する領域が確保されるので、励振電極１２，１３の中心１２１，１３１付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることない。しかも、励振電極１２，１３の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動、例えば厚み系の２次モードである（１，２，１）モードや（１，１，２）モード、あるいは厚み系の３次モードである（１，３，１）モードや（１，１，３）モードなどについては、表裏の励振電極１２，１３の端部で正対向する領域が少なくなるので、各スプリアスの振動変位に影響して抑制される。なお、表裏の励振電極１２，１３の中心が完全に対向する同一位置に形成されていることが好ましいが、製造誤差などにより多少ずれているものであっても同様の効果が期待できる。【００７８】
また、表裏の励振電極１２，１３は同形状に形成されているので、圧電振動板１１に形成される励振電極１２，１３の面積を大型化させることなく、励振電極の中心付近の振動領域を確保しながら、励振電極の端部付近の各スプリアスの振動領域を縮小させる構成とすることができる。すなわち、圧電振動板の小型化と主振動の発振を妨げることなく、スプリアス振動を抑制することができる。【００７９】
上記実施例１では、励振電極１２，１３として正方形のものを開示しているが、少なくとも１つの平行辺を具備しておればよくこれに限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、長方形でもよく、図３（ｂ）に示すように６角形状などの他の多角形状であってもよい。図３（ｃ）に示すように辺の一部に曲率辺を組み合わせたものでもよい。また、これらの形状の組合せからなるものであってもよい。【００８０】
また、本発明の実施例１では、表裏面が同一形状の励振電極で形成され、このうち一方の励振電極の平行辺を圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向のいずれかに沿って形成し、他方の励振電極の平行辺を圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わないように中心を中心点として一方の励振電極に対して平面視的に２０°〜７０°の範囲で回転させていることでスプリアスを抑制しているが、次のような構成でも同様のスプリアス抑制効果がある電極構成が得られる。すなわち図３（ｄ）に示すように、表面側の励振電極１２は各辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された矩形状で形成され、裏面側の励振電極１３が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成された菱形形状で形成されるとともに、前記表面側の矩形状の励振電極１２の中心と前記裏面側の菱形状の励振電極１３の中心とが対向する同一位置に形成している。圧電振動板１１のＸ軸とＺ’軸に辺を沿わした矩形状の励振電極１２により主振動が抑圧されるのをおさえながら、菱形状の励振電極１３の各辺によって圧電振動板１１のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスの振動変位領域を最も確実かつ効率的に狭めることができ、各スプリアスの抑制効果が高い圧電振動子の励振電極構造となる。【００８１】
本発明の圧電振動板としては上記実施例１に示す平板状のものに限らず、図４に示すように、圧電振動板の中央に薄肉の振動領域と周囲に厚肉の枠領域を有する逆メサ形状のものであってもよい。つまり、高周波向けに形成される圧電振動板では、エッチング加工を施すことで振動領域のみを薄肉に形成したいわゆる逆メサ形状で構成されることが最近多くなっている。このような逆メサ形状の圧電振動板１４では、周辺の厚肉の枠領域１４１と薄肉の振動領域１４２の境界部分である段差部１４３をＸ軸とＺ’軸に沿った方形状とし、表裏のうちの一方の励振電極１２の各辺とをそれぞれ平行に配置している。励振電極１３については上記実施例１と同様にその平行辺をＺ’軸から４５°回転させている。このように構成することで、高周波向けの逆メサ形状の圧電振動板に対しても極めて容易かつ効率的にスプリアスを抑制することができる。加えて圧電振動板１４の薄肉の振動領域１４２に対して、励振電極の面積を圧電振動板の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極の主振動の振動変位が圧電振動板の段差部で遮られて主振動を抑圧することがない。また、図４に示す逆メサ形状は平面視方形状のものとなっているので、振動領域１４２のより多く確保を行うことができ、励振電極１２，１３の寸法を大きく設定することができる。その結果、水晶振動板１４の主振動の特性を向上させることができる。【００８２】
なお、図４に示す逆メサ形状（圧電振動板１１の中央に薄肉の振動領域）は平面視方形状のものとなっているが、これに限定されるものではなく、平面視円形状のものであってもよい。この場合、逆メサ形状における角部がなく、その結果、クラックを防ぐことができる。【００８３】
また、上記した図１，２に示す励振電極１２，１３の形状に限定されるものではなく、例えば、図５，６に示すような励振電極１２，１３であってもよい。この図５，６に示す励振電極１２，１３では、それぞれ外周角部（平面視外周角部）に切欠を形成したものである。なお、この切欠は、上記した図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す励振電極１２，１３にも適用できることは言うまでもない。【００８４】
このように、励振電極１２，１３の外周角部に切欠を形成することで、切欠部分におけるスプリアスの面積を小さくしながら、主振動とスプリアスとの距離を離すことができ、その結果、振動漏れしているエネルギーを更に抑制することができる。【００８５】
上記した本実施例１では、励振電極１３については各平行辺が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずに形成されており、励振電極１２の重心１２１を中心点として励振電極１２に対して平面視的に２０°〜７０°の範囲で回転させていることが特徴的な構成としている。そこで、次に、この２０°と４５°と７０°で回転させた形態（上記した表２〜５に示す本発明Ａ，本発明Ｂ，本発明Ｃ，本発明Ｄ，本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇ参照）と、回転させていない従来品（上記した表１に示す従来Ａ，従来Ｂ，従来Ｃ，従来Ｄ参照）とについて各性能について比較確認を行った。確認した性能は、主振動の直列共振抵抗値（いわゆるＣＩ値）、スプリアスの直列共振抵抗値、およびこれらの抵抗値比である。【００８６】
なお、上記した表１〜表４に示す形態（本発明と従来品）の共通項目としては、例えば、基本波で３００ＭＨｚに発振する水晶振動子を用い、ＡＴカット水晶振動板の表裏面に正方形状の励振電極１２，１３が形成されている。励振電極１２，１３は、クロムの下地層の上部に金層が形成されてなり、その電極膜厚が０．２μｍとされ、その平面視１辺の寸法が０．２５ｍｍ（サンプルＡ）もしくは０．２７５ｍｍ（サンプルＢ）とされている。または、当該励振電極１２，１３は、クロムの下地層の上部に金層が形成されてなり、その電極膜厚が０．３μｍとされ、その平面視１辺の寸法が０．２５ｍｍ（サンプルＣ）もしくは０．２７５ｍｍ（サンプルＤ）とされている。【００８７】
従来品（従来Ａ，従来Ｂ，従来Ｃ，従来Ｄ）は、表裏の励振電極が互いにずれることなく正対向している（表１参照）。【００８８】
これに対して、表２〜表４に示す本形態（本発明Ａ，本発明Ｂ，本発明Ｃ，本発明Ｄ）は、表面側の励振電極１２に対して裏面側の励振電極１３が、その中心（中止位置）を中心点としてその平行辺をＺ’軸から２０°回転させたもの（表２参照）、４５°回転させたもの（表３参照）、７０°回転させたもの（表４参照）を用いる。【００８９】
また、表５に示す本形態（本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇ）は、表面側の励振電極１２に対して裏面側の励振電極１３がその中心（中心位置）を中心点として、その励振電極１３の平行辺をＺ’軸から４５°回転させたものである。【００９０】
また、本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇの表裏の励振電極１２，１３は同じ電極材料であり、励振電極１２，１３の１辺の寸法が０．２７５ｍｍとされた正方形状のものからなる。また、この表５では、本発明Ｅ，本発明Ｆ，本発明Ｇとして、基本波で３００ＭＨzに発振する圧電振動子を用いる。【００９１】
さらに具体的に、本発明Ｅは、表面側の励振電極１２の表面側電極膜厚が０．０２５μｍであるのに対して、裏面側の励振電極１３の裏面側電極膜厚が０．７５μｍに形成されたもの（サンプルＥ）である。【００９２】
本発明Ｆは、表面側の励振電極１２の電極膜厚が０．２μｍであるのに対して、裏面側の励振電極１３の電極膜厚が０．１μｍに形成されたもの（サンプルＦ）である。【００９３】
さらに、本発明Ｇは、表面側の励振電極１２の電極膜厚が０．１μｍであるのに対して、裏面側の励振電極１３の電極膜厚が０．２μｍに形成されたもの（サンプルＧ）である。【００９４】
また、表６では、図１に示すような本発明品（本発明Ｈ）として、基本波で２００ＭＨzに発振し、表面側の励振電極１２に対して裏面側の励振電極１３が、その中心（中心位置）を中心点として一方の励振電極（図１では励振電極１３）の平行辺をＺ’軸から４５°回転させた水晶振動子（サンプルＨ）を用いる。【００９５】
本発明Ｈの表裏の励振電極１２，１３は同じ電極材料であり、励振電極１２，１３の１辺の寸法が０．２ｍｍとされた正方形状のものからなる。なお、この本発明Ｈでは、表面側の励振電極１２と裏面側の励振電極１３との正対向した励振電極の領域（水晶振動子の平面視において表裏の励振電極１２，１３の重なりあう領域）は、八角形状とされている。また、図１に示すように、水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２と裏面側の励振電極１３とはそれぞれ任意の辺で重なりあっている。【００９６】
また、表６では、従来品（従来例Ｅ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の正方形（０．２×０．２ｍｍ）の励振電極と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の正方形（０．２×０．２ｍｍ）の励振電極とから構成され、基本波で２００ＭＨzに発振する圧電振動子を用いる。なお、この従来品Ｅでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極とが対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、正方形（０．２×０．２ｍｍ）とされている。【００９７】
また、表７では、図３（ｄ）に示すような本発明品（本発明Ｉ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極１２と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿わずにそれぞれ対角線が圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された裏面側の菱形（一辺０．２１５ｍｍ）の励振電極１３とから構成され、基本波で２００ＭＨzに発振する圧電振動子を用いる（サンプルＨ）。なお、この本発明Ｉでは、表面側の励振電極１２と裏面側の励振電極１３との対向した励振電極の領域（水晶振動子の平面視において表裏の励振電極１２，１３の重なりあう領域）は、八角形状とされている。また、図３に示すように、水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２と裏面側の励振電極１３とはそれぞれ任意の辺で重なりあっている。【００９８】
また、表７では、従来品（従来Ｆ）として、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された表面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極と、圧電振動板のＸ軸方向とＺ’軸方向に沿って形成された裏面側の長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）の励振電極とから構成され、基本波で２００ＭＨzに発振する圧電振動子を用いる。なお、この従来品Ｆでは、表面側の励振電極と裏面側の励振電極とが対向した励振電極の領域（圧電振動子の平面視において表裏の励振電極の重なりあう領域）は、長方形（０．１５×０．２６８ｍｍ）とされている。【００９９】
上記したように表６，７に示す本発明Ｈ，本発明Ｉによれば、圧電振動板１１の表裏に対向して一対の励振電極１２，１３と引出電極１２２，１３２が形成され、表裏の励振電極１２，１３の中心が互いに対向して形成され、かつ、当該水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２の辺と裏面側の励振電極１３の辺とが重なりあうので、励振電極１２，１３の中心付近に最も強い振動変位分布を有する主振動の発振を妨げることなく、スプリアス振動を抑制することができる。【０１００】
上記した各試験結果から明らかなように、従来品（上記した表１に示す従来Ａ，従来Ｂ，従来Ｃ，従来Ｄ，従来Ｅ，従来Ｆ参照）に比べて本形態（上記した表２〜４，６，７に示す本発明Ａ，本発明Ｂ，本発明Ｃ，本発明Ｄ，本発明Ｈ，本発明Ｉ参照）のほうが、主振動とスプリアスの抵抗比が断然高くなり、スプリアス抑制効果が飛躍的に高まっているのが明らかである。【０１０１】
加えて、本形態のうち４５°回転品（表３参照）で、電極膜厚が０．３μmのものが最もスプリアス抑制効果が高いのがわかる。以上の検証結果から、一方の励振電極の平行辺をＺ’軸から回転させるとスプリアスの抑制効果が表れ、今回比較した中では４５°の時に最大となった。また励振電極の厚みが０．３μmとより厚みのあるものの方についてスプリアス抑制効果が高い傾向にある。また、表５より圧電振動板のＸ軸とＺ’軸に沿わない前記裏面側励振電極を前記表面側励振電極より厚く形成することでスプリアスの抑制効果が高められているのがわかる。【０１０２】
また、上記したように、本実施例では、励振電極１２，１３では、図３（ｃ）を除くすべての辺が直線とされているが、これに限定されるものではなく、図３（ｃ）に示すように曲線であってもよい。
また、励振電極１２，１３の少なくとも一方が、平面視円形（図７参照）や平面視楕円形（図８参照）であってもよい。なお、図７では、励振電極１３は平面視において励振電極１２と内接している。この場合、表裏の励振電極１２，１３の平面視上重ならない部分において角部（エッジ部）がないので、この角部におけるスプリアスが発生し難くなり、スプリアスを抑制するのにより好適である。【０１０３】
また、上記したように、本実施例によれば、励振電極１２，１３の一方の辺が、Ｘ軸とＺ’軸に沿った形態となっているが、励振電極１２，１３のいずれの辺もＸ軸とＺ’軸に沿わない形態とした時、励振電極１２，１３のいずれの辺もＸ軸とＺ’軸に沿わないことによるスプリアスが発生するため、好ましくない。【０１０４】
また、表７，８に示す本実施例では、水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２と裏面側の励振電極１３とはそれぞれ任意の辺で重なりあっているが、図９や図１０に示すように、水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２の辺と裏面側の励振電極１３の平面視外周角部とが重なり合ってもよい。なお、図９では、励振電極１２，１３は平面視矩形（方形）に形成されている。また、図１０では、励振電極１２は平面視において長辺と短辺を有する長方形に形成され、励振電極１３は平面視において菱形に形成されている。これら図９や図１０に示す励振電極１２，１３の関係について、平面視において励振電極１２は励振電極１３と内接している。【０１０５】
もしくは、図１１，１２に示すように水晶振動子の平面視において表面側の励振電極１２の平面視外周角部と裏面側の励振電極１３の辺が重なり合ってもよい。なお、図１１では、励振電極１２，１３は平面視矩形（方形）に形成されている。また、図１２では、励振電極１２は平面視において長辺と短辺を有する長方形に形成され、励振電極１３は平面視において菱形に形成されている。これら図１２や図１３に示す励振電極１２，１３の関係について、平面視において励振電極１２は励振電極１３と外接している。【０１０６】
上記したように励振電極１２が励振電極１３と内接や外接している場合、表裏の励振電極１２，１３うちいずれか一方の電極面積を大きくすることができ、その結果、周波数調整の際の位置決めが容易となる
次に、上記した実施例１とは異なる形態の実施例２について説明する。
【実施例２】
【０１０７】
以下、本発明による実施例２について図面に基づいて説明する。本形態では、厚みすべり振動にて動作するＡＴカット水晶振動子に本発明による構成を適用した場合について説明する。図１３は本発明の実施例２による圧電振動板の平面図であり、図１４は図１３の底面図である。【０１０８】
圧電振動板２１は矩形平板状のＡＴカット水晶振動板（厚みすべり振動）からなり、その表裏面の中央領域に平面視略正八角形状の励振電極２２，２３が形成されている。励振電極２２，２３は例えば同形状で同一面積に構成されており、かつ圧電振動板２１を介してその中心２２０，２３０が正対向（水晶振動板２１の平面視において表裏の励振電極２２，２３が同一位置にあり、重なり合っている）して形成されている。圧電振動板２１は例えばＸ軸が長辺、Ｚ’軸が短辺になるよう設定されており、励振電極２２の平行辺２２１と２２２および励振電極２３の平行辺２３１と２３２がＸ軸に沿って形成され、励振電極２２の平行辺２２３と２２４および励振電極２３の平行辺２３３と２３４がＺ’軸に沿って形成されている。励振電極２２の他の辺２２５，２２６，２２７，２２８および励振電極２３の他の辺２３５，２３６，２３７，２３８は、Ｘ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成されている。これらの励振電極２２および励振電極２３の各辺２２１〜２２８，２３１〜２３８は全て同寸法で構成されている。【０１０９】
また、各励振電極２２，２３から圧電振動板２１の外周端部に引出電極２２９，２３９が引き出されている。これら励振電極および引出電極は例えばクロム−金の積層構成であり、真空蒸着法やスパッタリング法により構成されるが、当該金属材料に限定されるものではない。【０１１０】
圧電振動板２１は図示しないセラミックパッケージなどのパッケージへ収納するとともに、圧電振動板２１をパッケージに導電性樹脂接着剤や金属バンプ・めっきバンプなどの導電性接合材により電気的機械的接合される。そして所定の加熱などによる安定化処理を行った後、図示しない蓋体にてパッケージの開口部をシーム接合やビーム接合、ろう接合、ガラス封止などの手段により、気密封止を行うことで圧電振動子（具合的に、ＡＴカット水晶振動子）の完成となる。【０１１１】
以上のように構成することで、表裏の励振電極２２，２３は同形状の平面視略正八角形状で互いに対向して形成されているとともに、励振電極２２の平行辺２２１と２２２および励振電極２３の平行辺２３１と２３２がＸ軸に沿って形成され、励振電極２２の平行辺２２３と２２４および励振電極２３の平行辺２３３と２３４がＺ’軸に沿って形成されている。このため、主振動が抑圧されるのをおさえることができる。加えて励振電極２２の他の辺２２５，２２６，２２７，２２８および励振電極２３の他の辺２３５，２３６，２３７，２３８は、Ｘ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成されている。これらの励振電極２２および励振電極２３の各辺２２１〜２２８，２３１〜２３８は全て同寸法で構成されている。このため、圧電振動板２１のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスの振動変位領域を最も確実かつ効率的に狭めることができ、各スプリアスの抑制効果が高い圧電振動子の励振電極構造となる。【０１１２】
また、Ｘ軸とＺ’軸に沿った方形状の圧電振動板２１を用いて、この圧電振動板２１の各辺のうち短辺と、励振電極２２の平行辺２２３，２２４および励振電極２３の平行辺２３３，２３４とをそれぞれ平行に配置している。また、この圧電振動板２１の各辺のうち長辺と、励振電極２２の平行辺２２１，２２２および励振電極２３の平行辺２３１，２３２とをそれぞれ平行に配置している。【０１１３】
この場合、圧電振動板２１の小型化を妨げることなく励振電極２２，２３の面積を圧電振動板２１の端部の辺に近接して拡大させることが可能となり、かつ、このように設計された励振電極２２，２３の主振動の振動変位が圧電振動板２１の端部の辺で遮られて主振動を抑圧することがない。【０１１４】
次に、本発明による実施例２の他の例（実施例２−２）について図面に基づいて説明する。図１５は実施例２−２を示す表面実装型水晶振動子の平面図であり、図１６は図１５の底面図である。実施例２と同様の部分は同番号を付すとともに、説明の一部を割愛している。【０１１５】
本発明による実施例２−２では、図１５，図１６に示すように、圧電振動板２４として上記実施例２に示す平板状ではなく、圧電振動板２４の中央に薄肉の振動領域２４２と周囲に厚肉の枠領域２４１を有する逆メサ形状のものを用いている。つまり、高周波向けに形成される圧電振動板２４では、エッチング加工を施すことで振動領域のみを薄肉に形成したいわゆる逆メサ形状で構成されることが最近多くなっている。【０１１６】
このような逆メサ形状の圧電振動板２４では、周辺の厚肉の枠領域２４１と薄肉の振動領域２４２の境界部分である段差部２４３をＸ軸とＺ’軸に沿った方形状とし、その表裏面の薄肉の振動領域２４２に平面視略正八角形状の励振電極２２，２３が形成されている。また、圧電振動板２４は、例えばＸ軸が長辺、Ｚ’軸が短辺になるよう設定されている。【０１１７】
励振電極２２，２３は例えば同形状で同一面積に構成されている。そして、圧電振動板２４の薄肉の振動領域における中心点（図示せず）に対して各励振電極の中心点２２１，２３１が正対向して同一位置に形成されている。これら励振電極２２の平行辺２２１と２２２、および励振電極２３の平行辺２３１と２３２がＸ軸に沿って形成されている。また、励振電極２２の平行辺２２３と２２４、および励振電極２３の平行辺２３３と２３４がＺ’軸に沿って形成されている。励振電極２２の他の辺２２５，２２６，２２７，２２８、および励振電極２３の他の辺２３５，２３６，２３７，２３８は、Ｘ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成されている。なお、これらの励振電極２２および励振電極２３の各辺２２１〜２２８，２３１〜２３８は全て同寸法で構成されている。【０１１８】
このように構成することで、高周波向けの逆メサ形状の圧電振動板２４に対しても極めて容易かつ効率的にスプリアスを抑制することができる。つまり上記実施例２と同様に主振動が抑圧されるのをおさえることができる。加えて励振電極２２の他の辺２２５，２２６，２２７，２２８、および励振電極２３の他の辺２３５，２３６，２３７，２３８は、Ｘ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成されている。これら励振電極２２および励振電極２３の各辺２２１〜２２８，２３１〜２３８は全て同寸法で構成されている。このため、圧電振動板２４のＸ軸とＺ’軸に延在するスプリアスの振動変位領域を最も確実かつ効率的に狭めることができ、各スプリアスの抑制効果が高い圧電振動子の励振電極構造となる。【０１１９】
また、圧電振動板２４の薄肉の振動領域２４２に対して、周辺の厚肉の枠領域２４１と薄肉の振動領域２４２の境界部分である段差部２４３をＸ軸とＺ’軸に沿った方形状とし、この段差部２４３と励振電極２２，２３の平行辺２２１，２２２、平行辺２２３，２２４、平行辺２３１，２３２、平行辺２３３，２３４とを平行に配置している。このため、圧電振動板２４の薄肉の振動領域２４２に対して、励振電極２２，２３の面積を圧電振動板２４の端部の辺に近接して拡大させることが可能となる。また、このように設計された励振電極２２，２３の主振動の振動変位が圧電振動板２４の段差部２４３で遮られて、主振動を抑圧することがない。【０１２０】
また、励振電極２２，２３は例えば同形状で同一面積に構成され、圧電振動板２４の薄肉の振動領域２４２における中心点に対して各励振電極２２，２３の中心点２２１，２３１が正対向して同一位置に形成されている。このため、圧電振動板２４の薄肉の振動領域２４２における中心では、エッチングレート差などによる平面平行度にばらつきが生じにくいため、この中心と励振電極２２，２３の中心を同一位置にすることで平面平行度のばらつきに起因するスプリアス振動の影響をより効果的に抑制することができる。特に、水晶などの圧電振動板２４に対してウェットエッチング加工により逆メサ形状に加工する場合、薄肉の振動領域２４２と厚肉の枠領域２４１の境界近傍（段差部２４３近傍）ではエッチングレート差によりスロープ状の厚み漸減領域が形成されるので、振動領域２４２の平行平面度がばらつくことが懸念される。このような厚み漸減領域域の影響を受けない振動領域２４２の中心に励振電極２２，２３を形成することがスプリアス抑制するうえでより好ましい構成となる。【０１２１】
なお、上記実施例２−２では、励振電極２２，２３として平面視略正八角形状のものを開示しているが、図１７，図１８に示すように、励振電極２２および励振電極２３の各軸と平行辺２２１〜２２４，２３１〜２３４を同寸法で構成し、励振電極２２および励振電極２３の各軸に沿っていない辺２２５〜２２８，２３５〜２３８は同寸法で構成するとともに、平行辺２２１〜２２４，２３１〜２３４に対して前記各軸に沿っていない辺２２５〜２２８，２３５〜２３８を長く形成してＸ軸方向に長い励振電極として構成してもよい（実施例２−３）。【０１２２】
このように構成することで、上記実施例２−２と同様のスプリアス抑制効果が得られる。各軸に沿わない辺が各軸に沿う平行辺より短くなると励振電極２２，２３の端部付近に振動変位分布を有するスプリアス振動の抑制効果が低下する。なお、図１７，図１８とは異なりＺ’軸方向に長い励振電極として構成してもよい。【０１２３】
また、上記実施例２−２では、励振電極２２，２３として各軸に沿った２つの平行辺を有するものを開示しているが、少なくとも１つの平行辺を具備しておればよくこれに限定されるものではない。例えば、図１９，図２０に示すように、平面視略六角形状の励振電極２２，２３で構成してもよい（実施例２−４）。【０１２４】
つまり、励振電極２２，２３は同形状で同一面積に構成されており、かつ、圧電振動板２１の薄肉の振動領域における中心点（図示せず）に対して各励振電極２２，２３の中心点２２１，２３１が正対向して同一位置に形成されている。圧電振動板２４は例えばＸ軸が長辺、Ｚ’軸が短辺になるよう設定され、励振電極２２の平行辺２２１と２２２および励振電極２３の平行辺２３１と２３２がＸ軸に沿って形成されている。励振電極２２の他の辺２２５，２２６，２２７，２２８および励振電極２３の他の辺２３５，２３６，２３７，２３８は、Ｘ軸方向とＺ’軸方向のいずれにも沿わずに形成されている。励振電極２２および励振電極２３の各軸と平行辺２２１と２２２および平行辺２３１と２３２を同寸法で構成し、励振電極２２および励振電極２３の各軸に沿っていない辺２２５〜２２８，２３５〜２３８は同寸法で構成するとともに、平行辺２２１と２２２および平行辺２３１と２３２に対して前記各軸に沿っていない辺２２５〜２２８，２３５〜２３８を長く構成している。このように構成することで上記実施例２−２と同様のスプリアス抑制効果が得られる。【０１２５】
上記した本実施例２や実施例２−２，実施例２−３，実施例２−４を実施形態とする本発明と従来品（上記した表８に示す参照）に関して、各性能について比較確認を行った。確認した性能は、主振動の直列共振抵抗値（いわゆるＣＩ値）、スプリアスの直列共振抵抗値、およびこれらの抵抗値比である。【０１２６】
本発明品Ｊは、基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用い、これに搭載される圧電振動板には、励振電極の１辺の寸法を０．１２４ｍｍとした正八角形状の励振電極が形成されている。【０１２７】
従来品Ｇは、基本波で２００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用い、これに搭載される圧電振動板には、励振電極の１辺の寸法を０．３ｍｍとした正方形状の励振電極が形成されている。【０１２８】
本発明品Ｋは、基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用い、これに搭載される圧電振動板には、励振電極の１辺の寸法を０．１２４ｍｍとした正八角形状の励振電極が形成されている。【０１２９】
従来品Ｈは、基本波で３００ＭＨｚに発振する圧電振動子を用い、これに搭載される圧電振動板には、励振電極の１辺の寸法を０．３ｍｍとした正方形状の励振電極が形成されている。【０１３０】
なお、表８に示す本発明品と従来品の共通項目として、例えば、ＡＴカット水晶振動板の表裏面に、厚み全体で０．２μｍの励振電極が形成され、当該励振電極はクロムの下地層の上部に金層が形成されてなる。【０１３１】
表８に示すように、これらの試験結果から明らかなように、従来品（従来Ｇ，従来Ｈ）に比べて本発明品（本発明Ｊ，本発明Ｋ）のほうが、主振動とスプリアスの抵抗比が断然高くなり、スプリアス抑制効果が飛躍的に高まっているのが明らかである。【０１３２】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。【０１３３】
また、この出願は、２００７年８月３日に日本で出願された特願２００７−２０３０１０号、２００７年９月２１日に日本で出願された特願２００７−２４６２７９号、及び２００７年９月２８日に日本で出願された特願２００７−２５４０４６号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、特に水晶振動子に好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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