(57)【要約】    【課題】  厚み縦振動の高調波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子であって、利用する高調波をさほど抑圧することなく、スプリアスとなる厚み縦振動の基本波を効果的に抑圧することが可能とされている圧電共振子を提供する。    【解決手段】  厚み方向に分極処理された圧電基板２の上面に第１の励振電極３が、下面に第２の励振電極４が形成されており、圧電基板２の上面及び／または下面の少なくとも一方に、励振電極３，４が対向しているエネルギー閉じ込め型の振動部が励振した際に伝搬する基本波により生じる電荷に基づく電位分布のノードから第１の励振電極３に近い側及び第１の励振電極３から遠ざかる方向に延びる浮き電極７が形成されている、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向し合う第１，第２の主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の第１の主面に形成された第１の励振電極と、第２の主面において、第１の励振電極と対向するように形成された第２の励振電極とを有し、第１，第２の励振電極が対向する部分が圧電振動部とされており、該圧電振動部の周囲に振動減衰部が構成されている厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子において、
前記圧電基板の第１，第２の主面の少なくとも一方において、前記圧電振動部の周囲に、厚み縦振動の基本波により前記圧電基板の第１及び第２の主面にそれぞれ生じる電荷による電位分布のノードを起点として、前記励振電極に近づく方向及び励振電極から遠ざかる方向に延びるように形成された浮き電極を設けたことを特徴とする、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項２】
前記圧電振動部を構成している第１，第２の励振電極が、前記圧電基板の第１，第２の主面の周縁部よりも内側に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項３】
前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極を囲むように設けられた略環状電極である、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項４】
前記環状電極が、円環状の形状を有する、請求項３に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項５】
前記圧電基板が、細長い矩形板状の形状を有し、前記第１の励振電極が前記圧電基板の第１の主面において前記圧電基板の幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記第２の励振電極が、第２の主面において幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記振動減衰部が、前記圧電振動部を挟んで前記圧電基板の長さ方向両側に配置されている、請求項１に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項６】
前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極の前記圧電基板の長手方向の一方側にのみ形成されている、請求項５に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電発振子等に用いられるエネルギー閉じ込め型の圧電共振子に関し、より詳細には、厚み縦振動の高調波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器の高周波化に伴って、厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型の共振子が種々提案されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図１０に示す圧電共振子が開示されている。
【０００４】
圧電共振子１０１は、矩形板状の圧電基板１０２を有する。圧電基板１０２は、厚み方向に分極処理された圧電セラミックスにより構成されている。圧電基板１０２の上面中央には、第１の励振電極１０３が形成されており、下面中央には、励振電極１０３と対向するように第２の励振電極１０４が形成されている。励振電極１０３，１０４が対向する部分が、圧電振動部を構成している。
【０００５】
励振電極１０３，１０４は、引き出し電極１０５，１０６にそれぞれ電気的に接続されている。圧電共振子１０１では、厚み縦振動モードの３倍波が利用される。従って、厚み縦振動の基本波はスプリアスとなるため、抑圧されることが望ましい。そのため、圧電共振子１０１では、圧電基板１０２の側縁１０２ａ，１０２ｂに沿うように、圧電基板１０１の上面に部分電極１０７，１０８が形成されている。また、下面においても、側縁に沿うように部分電極１０９，１１０が形成されている。
【０００６】
圧電共振子１０１では、圧電振動部から基本波が周囲に伝達していく際に、部分電極１０７〜１１０が設けられていることにより、該部分電極１０７〜１１０による機械的負荷と圧電短絡効果により、基本波が抑制されるとされている。すなわち、部分電極１０７〜１１０の質量負荷作用を利用して基本波の抑圧ができると述べられている。
【０００７】
他方、下記の特許文献２には、図１１に示す圧電共振子が開示されている。圧電共振子１５１では、矩形板状の圧電基板１５２の上面に第１の励振電極１５３が、下面に第２の励振電極１５４が形成されている。励振電極１５３，１５４が、圧電基板１５２を介して対向している部分が、エネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成している。ここでは、圧電基板１５２は厚み方向に分極されており、厚み縦振動の３倍波が利用されると記載されている。また、励振電極１５３，１５４は、引き出し電極１５５，１５６に連ねられている。引き出し電極１５６は圧電基板１５２の端面を介して実装用の電極１５８に接続されている。
【０００８】
圧電共振子１５１では、圧電基板１５２の上面において、励振電極１５３の引き出し電極１５５側に延ばされている側とは反対側に浮き電極１５７が形成されている。ここでは、圧電振動部から周囲に伝搬してきた厚み縦振動の基本波が、浮き電極１５７の質量負荷作用により抑圧され、それによって厚み縦振動の３倍波を利用した共振特性を有効に利用することができるとされている。
【特許文献１】特開平４−２１６２０８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や特許文献２に記載のように、従来より、厚み縦振動の基本波を抑圧するために、電極を構成する金属材料の質量負荷作用を利用した構造が種々提案されていた。すなわち、厚み縦振動モードの高調波を利用する場合、基本波はスプリアスとなるため、基本波を抑圧することが強く望まれていた。そして、この基本波を抑圧するために、圧電振動部の周囲において、基本波を質量負荷作用により抑圧するために、上記部分電極１０７〜１１０や浮き電極１５７，１５８を設ける試みがなされていた。
【００１０】
しかしながら、基本波を質量負荷作用により抑圧しようとする従来の構造では、厚み縦振動の高調波を利用する際に、基本波による応答を十分に抑圧することは困難であった。また、大きな質量を負荷し、基本波を十分に抑圧し得た場合には、逆に利用しようとする厚み縦振動の高調波の応答も抑圧されがちであった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、厚み縦振動の高調波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子であって、厚み縦振動の基本波を効果的に抑圧し、利用する高調波による応答を良好に利用することが可能とされているエネルギー閉じ込め型圧電共振子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、対向し合う第１，第２の主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の第１の主面に形成された第１の励振電極と、第２の主面において、第１の励振電極と対向するように形成された第２の励振電極とを有し、第１，第２の励振電極が対向する部分が圧電振動部とされており、該圧電振動部の周囲に振動減衰部が構成されている厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子において、前記圧電基板の第１，第２の主面の少なくとも一方において、前記圧電振動部の周囲に、厚み縦振動の基本波により前記圧電基板の第１及び第２の主面にそれぞれ生じる電荷による電位分布のノードを起点として、前記励振電極に近づく方向及び励振電極から遠ざかる方向に延びるように形成された浮き電極を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るエネルギー閉じ込め型圧電共振子のある特定の局面では、前記圧電振動部を構成している第１，第２の励振電極が、前記圧電基板の第１，第２の主面の周縁部よりも内側に形成されている。
【００１４】
本発明に係るエネルギー閉じ込め型圧電共振子の他の特定の局面では、前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極を囲むように設けられた略環状電極である。
【００１５】
上記環状電極としては、好ましくは、円環状の形状を有するものが用いられる。
【００１６】
本発明に係るエネルギー閉じ込め型圧電共振子のさらに別の特定の局面では、前記圧電基板が、細長い矩形板状の形状を有し、前記第１の励振電極が前記圧電基板の第１の主面において前記圧電基板の幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記第２の励振電極が、第２の主面において幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記振動減衰部が、前記圧電振動部を挟んで前記圧電基板の長さ方向両側に配置されている。
【００１７】
本発明に係るエネルギー閉じ込め型圧電共振子の別の特定の局面では、前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極の前記圧電基板の長手方向の一方側にのみ形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る圧電共振子では、圧電基板の第１，第２の主面に第１，第２の励振電極がそれぞれ形成されており、第１，第２の主面の少なくとも一方において、圧電振動部の周囲に、厚み縦振動の基本波により圧電基板の第１及び第２の主面にそれぞれ生じる電位分布のノードを起点として、第１，第２の励振電極に近づく方向及び励振電極から遠ざかる方向に延びるように浮き電極が設けられている。従って、圧電共振子を励振した場合には、基本波が圧電振動部から周囲に伝搬するとともに、上記電位分布が生じるが、本発明の圧電共振子では、上記電位分布のノードの励振電極に近い側に存在する浮き電極部分における電荷と、上記励振電極から遠ざかる方向に延びる浮き電極部分に生じた電荷とが相殺される。従って、上記浮き電極の存在により基本波の励振に寄与する電荷が生じないように構成されているため、基本波の励振を効果的に抑圧することができる。
【００１９】
そして、上記浮き電極は、基本波によって生じる電荷をなくすように作用するものであり、浮き電極自体の質量負荷作用を利用するものではないため、浮き電極を設けたことによって、厚み縦振動の高調波は抑制され難い。
【００２０】
よって、厚み縦振動の基本波を効果的に抑圧し、しかも厚み縦振動の高調波を良好に利用することが可能なエネルギー閉じ込め型の厚み縦高調波圧電共振子を提供することが可能となる。
【００２１】
また、本発明では、上記浮き電極は、上記のように基本波により生じる正負の電荷を相殺するように作用するものであるため、浮き電極として大きな質量の金属膜を形成する必要がない。従って、質量負荷作用を利用した従来技術における部分電極やダミー電極の形成の場合に比べて、材料コストを低減することができるとともに、浮き電極を容易に形成することができる。
【００２２】
圧電振動部を構成している第１，第２の励振電極が、圧電基板の第１，第２の主面の周縁部よりも内側に形成されている場合には、圧電基板の第１，第２の周縁部と第１，第２の励振電極との間に励振電極が存在しない環状の領域が形成される。従って、該環状の領域に、環状もしくは非環状の浮き電極を形成することができる。
【００２３】
浮き電極は、第１及び／または第２の励振電極を囲むように設けられた略環状電極である場合には、圧電振動部の周囲において、周方向のいずれの位置においても、基本波により生じる正負の電荷を効果的に相殺することができる。
【００２４】
環状電極が円環状の形状を有する場合には、等方性であるため、圧電振動部の周囲において、より効果的にむらなく基本波の励振に寄与する正負の電荷の発生を阻害することができる。
【００２５】
圧電基板が、細長い矩形板状の形状を有し、第１，第２の端面が長さ方向両端に位置しており、第１の励振電極が圧電基板の第１の主面において、圧電振動部から圧電基板の幅方向両側の一対の側縁に至るように形成されており、第２の励振電極が第２の主面において幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、振動減衰部が圧電振動部を挟んで圧電基板の長さ方向両側に配置されている場合には、本発明に従って細長いストリップ型の圧電共振子を提供することができる。
【００２６】
この場合、浮き電極は、圧電基板の長さ方向において、第１／または第２の励振電極の一方側にのみ形成されてもよく、両側に形成されてもよいが、一方側にのみ形成されている場合には、電極構造の簡略化及び材料コストの低減を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電共振子を示す斜視図及び略図的正面断面図である。圧電共振子１は、厚み縦振動の３倍波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子である。
【００２９】
圧電共振子１は、細長い矩形板状の、すなわちストリップ状の圧電基板２を有する。本実施形態では、圧電基板２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスやチタン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスからなり、厚み方向に分極処理されている。
【００３０】
圧電基板２の上面２ａ上には、中央に第１の励振電極３が形成されている。第１の励振電極３は矩形の形状を有し、圧電基板２の全幅に至るように形成されている。すなわち、圧電基板２の上面２ａにおいて、一対の側縁に至るように形成されている。
【００３１】
第１の励振電極３と圧電基板２を介して対向するように、圧電基板２の下面２ｂには、第２の励振電極４が形成されている。第２の励振電極４も、圧電基板２の全幅に至るように、すなわち下面において一対の側縁に至るように形成されている。
【００３２】
第１の励振電極３は、圧電基板２の長さ方向一端に位置する第１の端面２ｃと、上面２ａとのなす端縁に沿うように、上面２ａ上に形成された引き出し電極５に電気的に接続されている。また、圧電基板２の下面においては、第２の励振電極４が引き出し電極６に電気的に接続されている。引き出し電極６は、圧電基板２の下面２ｂと、第１の端面２ｃと反対側の端面２ｄとのなす端縁に沿うように下面２ｂに上に形成されている。
【００３３】
また、圧電基板２の上面２ａにおいては、第１の励振電極３と端面２ｄとの間において、浮き電極７が形成されている。浮き電極７は、本実施形態では、圧電基板２の全幅に至るように形成されている。また、浮き電極７は、端面２ｄとギャップ２ｅを隔てて配置されている。本実施形態では、浮き電極７は、後述するように、厚み縦振動の基本波によって圧電基板２の上面２ａに発生する電荷による電位分布の少なくとも１つのノード点が浮き電極７内に位置するように設けられている。
【００３４】
なお、図１（ｂ）では、本発明の要部である励振電極３，４及び浮き電極７を示すが、引き出し電極５，６については図示を省略していることを指摘しておく。
【００３５】
圧電共振子１では、励振電極３，４間に交流電界を印加した場合に、厚み縦振動によりエネルギー閉じ込め型の圧電振動部が励振する。この場合、厚み縦振動の基本波と３倍波、５倍波などの奇数次の高調波が励振される。本実施形態では、励振される波の内、厚み縦振動の３倍波を利用する。従って、厚み縦振動の基本波は抑圧されることが望ましい。
【００３６】
ところで、厚み縦振動の基本波が励振されるが、該基本波は閉じ込められにくい性質があり、圧電振動部から周囲に伝搬する。この場合、圧電基板２の上面２ａ及び下面２ｂには、該基本波の振動に応じた電荷が発生し、それによる電位分布が生じる。図２（ａ）は、圧電振動部から端面２ｄ側に向かって圧電基板２の上面２ａに生じる電位分布を示す図である。図２（ａ）に示す電位分布は、浮き電極７が設けられる前の状態の電位分布である。圧電基板としては、２．２ｍｍ×０．５４ｍｍ×厚み０．２５ｍｍのセラミック基板を用いた。図２の縦軸は電位であり、横軸は圧電基板２の長さ方向に沿う位置を示す。図２（ｂ）に圧電共振子１の略図的半断面正面図で示すように、この長さ方向に沿う位置とは、第１の励振電極３の中心を通るＺ軸の位置を０とし、端面２ｄ側に向かって増加する座標系であり、図２では、第１の励振電極３の中心から端面２ｄまでの長さを１．１ｍｍとした場合の電位分布が示されている。なお、図２（ｂ）においても、図１（ｂ）と同様に引き出し電極５，６については、理解を容易とするために図示を省略する。
【００３７】
図２から明らかなように、長さ方向位置が０．７ｍｍ及び０．８７ｍｍの各位置に電位分布のノードが存在することがわかる。すなわち、０．７ｍｍ未満の場合には、電荷の極性が正であり、０．７ｍｍ〜０．８７ｍｍの範囲では負であり、０．８７ｍｍを超えると、電荷が正となることがわかる。
【００３８】
他方、本実施形態では、上記浮き電極７が設けられている。浮き電極７の作用効果を図２（ａ）を参照して説明する。図２（ａ）に模式的に浮き電極７が設けられている位置を示す。ここでは、浮き電極７は、圧電基板２の長さ方向に沿う寸法が０．４ｍｍとされており、かつ浮き電極７の該長さ方向中心位置は、図２（ａ）の横軸である圧電基板２の長さ方向に沿う位置として０．７７ｍｍの位置とされている。浮き電極７の上記長さ方向に沿う寸法が０．４ｍｍと比較的大きいため、上記２つのノードが浮き電極７内に位置している。
【００３９】
上記のように、上記長さ方向に沿ってある長さ寸法を有するように浮き電極７は構成されており、上記電位分布の１つのノードに着目した場合、該ノードを起点として第１の励振電極３に近づく方向に延びる部分と、第１の励振電極３から遠ざかる方向に延びる部分とを有する。なお、ノードは浮き電極の中心に位置する必要は必ずしもないので、上記起点という表現を用いている。
【００４０】
本実施形態では、上記ノードから第１の励振電極３に近い側の浮き電極部分に生じる電荷と、第１の励振電極３に対して遠い側の浮き電極部分に生じる電荷の極性が逆であるため、浮き電極７の存在により正及び負の電荷が相殺される。従って、上記正負の電荷による電位分布が発生し難いため、基本波を効果的に抑圧することができる。これを、図３を参照して具体的に説明する。
【００４１】
図３は、上記圧電基板２において圧電基板２の長さ方向に沿う寸法が０．４ｍｍの浮き電極７を形成し、該浮き電極７の中心の圧電基板２の長さ方向位置を変化させた場合の厚み縦振動の基本波及び３倍波の応答を示す図である。すなわち、図３の横軸は、図２の横軸と同様に、圧電基板２の長さ方向に沿う位置を示し、縦軸のθｍｘは、基本波または３倍波の位相最大値を示す。この位相最大値が小さいほど応答は小さく、従って抑圧されていることを示す。図３から明らかなように、浮き電極７の圧電基板２の長さ方向に沿う位置が、０．７６ｍｍ付近において、基本波の応答が非常に小さいことがわかる。他方、厚み縦振動の３倍波は浮き電極７の長さ方向位置が０．７６ｍｍ付近においてもほとんど抑圧されていないことがわかる。
【００４２】
上記のように、図２（ａ）及び（ｂ）並びに図３を参照した説明では、浮き電極７内に２つのノードが位置するように浮き電極７が設けられている場合の例を示した。従って、２つのノードのいずれにおいても、ノードの内側の浮き電極部分の電荷とノードの外側の浮き電極部分の電荷とが相殺される。
【００４３】
もっとも、浮き電極７は、その内部に１つの上記ノードが位置するように形成されてもよい。
【００４４】
浮き電極７内に１つのノードを位置させるには、浮き電極７の圧電基板２の長さ方向に沿う寸法を小さくすればよい。図４及び図５は、浮き電極７の圧電基板２の長さ方向に沿う寸法を変化させた場合の浮き電極７の作用効果を説明するための図である。
【００４５】
すなわち図４は、浮き電極７の上記圧電基板２の長さ方向に沿う寸法を０．２ｍｍ及び０．４ｍｍとした場合の浮き電極位置と基本波の応答との関係を示す図である。図４の横軸は、浮き電極７の中心の圧電基板２の長さ方向に沿う位置である。また、縦軸のΔＦ（％）は、基本波の共振周波数をｆｒ、反共振周波数をｆａとしたときに、ｆａ−ｆｒの絶対値のｆｒに対する割合であるΔＦを、浮き電極がない場合のΔＦで規格化したものであり、基本波の応答の大きさに比例する。Δｆが小さいほど、すなわちΔＦ（％）が小さいほど基本波が抑圧されることを意味する。
【００４６】
図４から明らかなように、浮き電極７の上記長さ方向位置に沿う寸法が０．２ｍｍの場合には、基本波が抑圧される浮き電極の上記長さ方向に沿う位置は、０．６５〜０．７０ｍｍの位置と、０．８６〜０．９２ｍｍの位置とにあり、浮き電極７の上記長さ方向位置に沿う寸法が０．４ｍｍの場合には、０．８６〜０．８０ｍｍの位置であることがわかる。
【００４７】
このときの基本波の電位分布では、図２（ａ）に示したように、２つの振動のノードが存在していた。従って、図４から明らかなように、浮き電極７の圧電基板２の長さ方向に沿う寸法を０．４ｍｍとした場合には、図２（ａ）及び図３に示した結果と図４に示した結果とが矛盾しないことがわかる。すなわち、図４より、浮き電極の上記長さ方向寸法が０．４ｍｍとされている場合には、浮き電極７の中心位置を、上記長さ方向に沿う位置で０．７４〜０．８０ｍｍの間とすればよいことがわかるが、図２（ａ）では、該長さ方向位置が０．７７ｍｍとされていたため、図３に示すように基本波の応答が抑圧されていた。
【００４８】
他方、図４に示すように、浮き電極７の上記長さ方向に沿う寸法が０．２ｍｍの場合には、上記のように、上記長さ方向位置が０．６５〜０．７０ｍｍの場合と、０．８６〜０．９２ｍｍの位置の場合のいずれにおいても基本波が抑圧されることがわかる。これを、図５を参照してより具体的に説明する。図５に示されている電位分布は、図２（ａ）に示した電位分布と同じであり、浮き電極７を形成する前の基本波が励振された場合の基本波による電位分布を示す。もっとも、図５では、２つの浮き電極７Ａ，７Ｂが設けられる位置を模式的に示すこととする。
【００４９】
ここでは、内側の浮き電極７Ａが上記長さ方向に沿う位置で０．７０ｍｍ付近に、外側の浮き電極７Ｂが上記長さ方向に沿う位置で０．８７ｍｍ付近に配置されている。従って、この構造においても、浮き電極７Ａ，７Ｂにおいて、それぞれ、基本波による正負の電荷を相殺し、該電荷分布に基づく電位分布を抑圧し得ることがわかる。すなわち、図２では、１つの浮き電極７により２つのノードにおける正負の電荷の相殺を説明したが、図５に示したように、各ノードに浮き電極７Ａ，７Ｂを配置し、それぞれのノードで正負の電荷を相殺し得ることがわかる。
【００５０】
なお、図５では、一方の浮き電極７Ａに１つのノードが位置するように、他方の浮き電極７Ｂ内にもう１つのノードが位置するように構成されていたが、いずれか一方の浮き電極のみを用いても基本波を抑圧することができる。たとえば、浮き電極７Ａのみを上記長さ方向に沿う位置で０．７０ｍｍ付近に配置した場合、浮き電極７Ａの存在により、基本波による正負の電荷が相殺され、従って該電荷分布に基づく電位分布が抑圧される。従って、複数のノードが存在する場合、全てのノードに浮き電極を配置する必要はない。上記のように、本実施形態によれば、厚み縦振動の基本波を抑圧することができるが、その場合厚み縦振動の３倍波はほとんど抑圧されない。
【００５１】
よって、厚み縦振動の３倍波を効率良く利用することができる。特に、浮き電極７は、上記のように、基本波による正負の電荷が生じ難いように作用するものであるため、浮き電極７の質量をさほど大きくする必要はない。すなわち、浮き電極７は導電性材料で構成されればよく、その質量は特に限定されない。従って、材料コストの上昇を招くこともない。
【００５２】
加えて、質量負荷を利用するものでないため、浮き電極７の質量を小さくした場合には、厚み縦振動の３倍波が抑圧される可能性も少ない。よって、厚み縦振動の基本波を効果的に抑圧しつつ、３倍波の応答は十分な大きさとすることができる。
【００５３】
本実施形態において、上記浮き電極７の存在により、基本波を抑圧し得ることを具体的な実験例に基づいて説明する。
【００５４】
上記圧電基板として、チタン酸鉛系セラミック基板を用い、励振電極３，４の形状を、０．３×０．５４ｍｍとし、浮き電極７として、圧電基板２の長さ方向に沿う長さ方向寸法が０．４ｍｍ、圧電基板２の幅方向に沿う寸法が０．５４ｍｍの厚み０．３μｍのＡｇ膜を作製した。この場合、浮き電極７の形成位置をｘ座標において種々変化させ、基本波の応答を評価した。結果を図３に示す。
【００５５】
従って、図２に示した基本波により生じる正負の電荷による電位分布のノード位置である０．７８ｍｍ付近に浮き電極７を設けることにより、基本波の応答を効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００５６】
なお、本発明の圧電共振子において、圧電基板内に基本波の伝搬による電位分布のノードが複数存在する場合には複数のノードのそれぞれに浮き電極を設けてもよく、複数のノードの少なくとも１つのノードに浮き電極を設けてもよい。好ましくは、複数のノードに浮き電極を設けることにより、より効果的に基本波を抑圧することができる。
【００５７】
また、本発明の圧電共振子は、図１に示したストリップ型の圧電共振子１に限定されない。図６〜図１０を参照して、本発明の圧電共振子の変形例を説明する。図６に示す変形例の圧電共振子３１では、矩形板状の圧電基板３２の上面中央に略円形の第１の励振電極３３が、下面に略円形の第２の励振電極３４が形成されている。ここでは、励振電極３３，３４は、引き出し電極３５，３６に、細長い配線電極３７，３８を介して電気的に接続されている。そして、配線電極３７，３８が設けられている部分を除くように、スリットが設けられた略Ｃ字状の浮き電極３９ａ，３９ｂが設けられている。このように、配線電極３７，３８が設けられている構造では、浮き電極３９ａ，３９ｂは、スリットを有するＣ字状の形状を有していてもよい。すなわち、閉環状の形状を有する必要は必ずしもない。
【００５８】
図７は、本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を示す斜視図である。ここでは、圧電共振子４１では、矩形板状の圧電基板４２の上面に矩形の第１の励振電極４３が、下面に矩形の第２の励振電極４４が形成されている。励振電極４３，４４の周囲には、配線電極４７，４８が引き出されている部分に矩形枠状の浮き電極４９ａ，４９ｂが設けられている。このように、励振電極は矩形の形状を有していてもよく、また浮き電極４９ａ，４９ｂのように、矩形枠状の浮き電極を形成してもよい。
【００５９】
図８は、本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を説明するための底面図である。図８に示す圧電共振子５１は、細長い矩形板状の、すなわちストリップ型の圧電基板５２を有する。圧電基板５２の下面中央に、第２の励振電極５３が形成されている。第２の励振電極５３は、引き出し電極５５に電気的に接続されている。ここでは、上面側の第１の励振電極は図示されていないが、励振電極５３と圧電基板５２を介して厚み方向に対向するように配置されている。そして、圧電基板５２の下面において、浮き電極５４が形成されている。上面側には浮き電極が形成されていない。このように、細長いストリップ型の圧電共振子５１において、下面側にのみ浮き電極５４を設けてもよい。
【００６０】
図９は、本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を示す略図的正面断面図である。本実施形態の圧電共振子６１では、図１に示す圧電共振子１において、圧電基板２の下面にも浮き電極８を設けた構造に相当する。その他の構造については、圧電共振子１と同様である。圧電共振子６１からも明らかなように圧電基板２の上面２ａだけでなく、下面２ｂにも浮き電極８を設けてもよい。すなわち、本発明においては、圧電基板の第１，第２の主面の内、少なくとも一方の主面に浮き電極が設けられればよい。なお、図９においても、図１（ｂ）と同様に、引き出し電極の図示は省略している。
【００６１】
また、上述してきた実施形態では、厚み縦振動の３倍波を利用した圧電共振子につき説明したが、５倍波を含む他の厚み縦振動の高調波を利用した圧電共振子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電共振子の外観を示す模式的斜視図及び略図的正面断面図。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態の圧電共振子における基本波により生じる電荷に基づく電位分布を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電位分布における横軸におけるｘ座標を説明するための圧電共振子の略図的半断面正面図。
【図３】第１の実施形態の圧電共振子において、浮き電極の位置を変化させた場合の基本波抑圧状態の変化を示す図。
【図４】浮き電極の圧電基板の長さ方向に沿う寸法を０．２ｍｍ及び０．４ｍｍとした場合の浮き電極位置と基本波の応答との関係を示す図。
【図５】圧電基板長さ方向位置と、厚み縦振動の基本波により生じる電荷に基づく電位分布との関係を示す図。
【図６】本発明の圧電共振子の変形例を示す模式的斜視図。
【図７】本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的斜視図。
【図８】本発明の圧電共振子のさらに別の変形例を説明するための底面図。
【図９】本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を説明するための略図的正面断面図。
【図１０】従来の圧電共振子の一例を示す斜視図。
【図１１】従来の圧電共振子の他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００６３】
１…圧電共振子
２…圧電基板
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ，２ｄ…端面
３，４…励振電極
５，６…引き出し電極
７…浮き電極
８…浮き電極
２１…圧電共振子
２２…圧電基板
２２ａ…上面
２２ｂ…下面
２３…励振電極
２４…浮き電極
２５…励振電極
３１…圧電共振子
３２…圧電基板
３２ａ…上面
３２ｂ…下面
３３…励振電極
３４…励振電極
３５，３７…引き出し電極
３６，３８…配線電極
３９ａ，３９ｂ…浮き電極
４１…圧電共振子
４２…圧電基板
４３，４４…励振電極
４５，４６…引き出し電極
４７，４８…配線電極
４９ａ，４９ｂ…浮き電極
５１…圧電共振子
５２…圧電基板
５２ｂ…下面
５３…励振電極
５４…浮き電極
５５…引き出し電極
６１…圧電共振子
【図１】
2006140980.tif 000003
【図２】
2006140980.tif 000004
【図３】
2006140980.tif 000005
【図４】
2006140980.tif 000006
【図５】
2006140980.tif 000007
【図６】
2006140980.tif 000008
【図７】
2006140980.tif 000009
【図８】
2006140980.tif 000010
【図９】
2006140980.tif 000011
【図１０】
2006140980.tif 000012
【図１１】
2006140980.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月3日(2005.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向し合う第１，第２の主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の第１の主面に形成された第１の励振電極と、第２の主面において、第１の励振電極と対向するように形成された第２の励振電極とを有し、第１，第２の励振電極が対向する部分が圧電振動部とされており、該圧電振動部の周囲に振動減衰部が構成されている厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子において、
前記圧電基板の第１，第２の主面の少なくとも一方において、前記圧電振動部の周囲に、厚み縦振動の基本波により前記圧電基板の第１及び第２の主面にそれぞれ生じる電荷による電位分布のノードを起点として、前記励振電極に近づく方向及び励振電極から遠ざかる方向に延びるように形成された浮き電極を設けたことを特徴とする、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項２】
前記圧電振動部を構成している第１，第２の励振電極が、前記圧電基板の第１，第２の主面の周縁部よりも内側に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項３】
前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極を囲むように設けられた略環状電極である、請求項２に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項４】
前記環状電極が、円環状の形状を有する、請求項３に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項５】
前記圧電基板が、細長い矩形板状の形状を有し、前記第１の励振電極が前記圧電基板の第１の主面において前記圧電基板の幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記第２の励振電極が、第２の主面において幅方向両側に位置する一対の側縁に至るように形成されており、前記振動減衰部が、前記圧電振動部を挟んで前記圧電基板の長さ方向両側に配置されている、請求項１に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【請求項６】
前記浮き電極が、前記第１及び／または第２の励振電極の前記圧電基板の長手方向の一方側にのみ形成されている、請求項５に記載のエネルギー閉じ込め型圧電共振子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、本発明の圧電共振子は、図１に示したストリップ型の圧電共振子１に限定されない。図６〜図１０を参照して、本発明の圧電共振子の変形例を説明する。図６に示す変形例の圧電共振子３１では、矩形板状の圧電基板３２の上面中央に略円形の第１の励振電極３３が、下面に略円形の第２の励振電極３４が形成されている。ここでは、励振電極３３，３４は、引き出し電極３５，３６に、細長い配線電極３７，３８を介して電気的に接続されている。そして、配線電極３７，３８が設けられている部分を除くように、スリットが設けられた略Ｃ字状の浮き電極３９ａ，３９ｂが設けられている。このように、配線電極３７，３８が設けられている構造では、浮き電極３９ａ，３９ｂは、スリットを有するＣ字状の形状を有していてもよい。すなわち、閉環状の形状を有する必要は必ずしもなく、略環状であればよい。