(57)【要約】【課題】不要振動の抑圧に好適な構造を有した圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス１０は、圧電基板１１と、この圧電基板の第1主面１１ａに設けた第1励振電極１３ａ及び第1引出電極１３ｂと、この圧電基板の第２主面１１ｂに設けた第２励振電極１３ｃ及び第２引出電極と１３ｄと、を具える。さらに圧電デバイスは、第１主面の第２引出電極と対向する領域に第２励振電極と同電位の第１の不要振動抑圧電極１３ｅを具え、第２主面の第１引出電極と対向する領域に第１励振電極と同電位の第２の不要振動抑圧電極１３ｆを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、該圧電基板の第１主面に設けた第１励振電極及びこの第１励振電極から前記圧電基板の端に引き出された第１引出電極と、前記圧電基板の前記第１主面に対向する第２主面に設けた第２励振電極及びこの第２励振電極から前記圧電基板の他の端に引き出された第２引出電極と、前記圧電基板を収納している容器と、を具え、厚みすべり振動モードで振動する圧電デバイスにおいて、
前記第１主面の前記第２引出電極と対向する領域上であって、前記第１励振電極とは距離ｄ１で離間した領域に、前記第２励振電極と同電位の第１の不要振動抑圧電極を具えること、及び又は
前記第２主面の前記第１引出電極と対向する領域上であって、前記第２励振電極とは距離ｄ２で離間した領域に前記第１励振電極と同電位の第２の不要振動抑圧電極を具えること
を特徴とする圧電デバイス（ただし、第１及び第２の不要振動抑圧電極双方を具える場合は、距離ｄ１、距離ｄ２は同じでも異なっても良い）。
【請求項２】
前記圧電基板は平面形状が四角形状であり、
前記第１引出電極は前記圧電基板の第１の辺の一端側に引き出してあり、
前記第２引出電極は前記圧電基板の前記第１の辺の他端側に引き出してあり、
前記圧電基板は前記第１の辺側で片持ちに保持してあること
を特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電基板は平面形状が四角形状であり、
前記第１引出電極は前記圧電基板の第１の辺側に引き出してあり、
前記第２引出電極は前記圧電基板の前記第１の辺と対向する第２の辺側に引き出してあり、
前記圧電基板は前記第１の辺側と第２の辺側とで両持ちに保持してあること
を特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記距離ｄ１及びｄ２を０．１７ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記距離ｄ１及びｄ２を０．１１ｍｍ以上、０．１７ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記具えた不要振動抑圧電極の膜厚を、当該抑圧電極と同一平面上にある励振電極の膜厚と異なる所定膜厚としてあることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記具えた不要振動抑圧電極の表面に不要振動抑圧調整痕を具えることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記具えた不要振動抑圧電極上に、さらに異種材料を具えることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記異種材料が導電性接着剤であることを特徴とする請求項８に記載の圧電デバイス。電デバイス。
【請求項１０】
前記容器に当該圧電デバイス用の発振回路をさらに具えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みすべり振動で振動する圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器では、周波数の選択や制御等のために、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが多用されている。圧電デバイスの代表的なものに厚みすべり振動を利用したものがある。水晶振動子でいえば、ＡＴカット水晶振動子、また、ＳＣカット水晶振動子に代表される２回回転カット水晶振動子である。
厚みすべり振動を用いる圧電デバイスでは、主振動と、それ以外の振動すなわち不要振動とが存在し、両者が結合した場合、圧電デバイスの特性が悪化する。不要振動を抑圧する技術として、例えば特許文献１の従来技術欄には、水晶片の主面上であって励振電極が形成されていない領域に、接着剤を塗布して重み付けを行うことにより、不要振動を抑圧する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０９４４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、圧電デバイスに対する特性改善の要求は益々高まっている。例えば、高精度の温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）では、水晶振動子自体の周波数温度特性を測定してこの温度特性を高次の関数、例えば４次から７次等の関数で近似し、この近似式にしたがい周波数を補償して、ＴＣＸＯからの出力の温度特性を限りなく平坦にしたいという要求がある。このような要求を満たすためには、水晶振動子自体の周波数温度特性に関する近似曲線は相関係数が１となるものが理想である。しかし、実際には、多数の温度で周波数が近似曲線から外れる現象、いわゆる周波数ディップが生じる。高精度のＴＣＸＯに利用する水晶振動子の周波数温度特性に対しては、上記の理想状態が無理だとしても、使用予定の環境温度範囲、例えば−４０〜＋８５℃の範囲において、上記の周波数ディップが±０．２ｐｐｍ以内、より好ましくは±０．１５ｐｐｍ以内であることが望まれるようになっている。
このような要望に対し、特許文献１の方法では、接着剤を塗布する精度バラツキが無視できず、圧電デバイスの特性をかえって悪化させるおそれがある。圧電デバイスの小型化が益々進むことを考えると、上記要望に対応できる技術の出現が望まれている。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、不要振動の抑圧に好適な構造を有した圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的の達成を図るため、この出願の第１発明の圧電デバイスによれば、圧電基板と、該圧電基板の第１主面に設けた第１励振電極及びこの第１励振電極から前記圧電基板の端に引き出された第１引出電極と、前記圧電基板の前記第１主面に対向する第２主面に設けた第２励振電極及びこの第２励振電極から前記圧電基板の他の端に引き出された第２引出電極と、
前記圧電基板を収納している容器と、を具え、厚みすべり振動モードで振動する圧電デバイスにおいて、
前記第１主面の前記第２引出電極と対向する領域上であって、前記第１励振電極とは距離ｄ１で離間した領域に、前記第２励振電極と同電位の第１の不要振動抑圧電極を具えること、及び又は、
前記第２主面の前記第１引出電極と対向する領域上であって、前記第２励振電極とは距離ｄ２で離間した領域に前記第１励振電極と同電位の第２の不要振動抑圧電極を具えることを特徴とする（ただし、第１の不要振動抑圧電極及び第２の不要振動抑圧電極双方を具える場合は、前記距離ｄ１、距離ｄ２は同じでも異なっても良い）。
【０００６】
また、この出願の第２発明の圧電デバイスによれば、前述の第１発明の圧電デバイスにおいて、第１発明の構成において具えた不要振動抑圧電極の膜厚を、当該抑圧電極と同一平面上に設けた励振電極の膜厚と異なる所定膜厚としてあることを特徴とする。
また、この出願の第３発明の圧電デバイスによれば、前述の第１発明又は第２発明において具えた不要振動抑圧電極の表面に不要振動抑圧調整痕を具えることを特徴とする。
また、この出願の第４発明の圧電デバイスによれば、前述の第１発明、第２発明又は第３発明の圧電デバイスにおいて具えた不要振動抑圧電極上に、さらに異種材料を具えることを特徴とする。異種材料としては例えば接着剤が良く、さらに接着剤としては導電性接着剤が良い。
【０００７】
なお、これらの発明を実施するに当たり、上記圧電デバイスは、圧電基板をその一端側の２箇所で保持するいわゆる片持ち構造のもの、圧電基板をその対向する両端で保持するいわゆる両持ち構造のものいずれでも良い。さらに上記の各構成のいずれかに、さらに発振回路を具える発振器としての圧電デバイスも、本発明の圧電デバイスに含まれる。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明の圧電デバイスによれば、圧電基板の所定領域に抑圧電極を設けたので、抑圧電極を設けない場合に比べ、後述する実験結果から明らかなように、周波数温度特性での周波数ディップを低減することができる。また、抑圧電極は励振用電極を形成する際に一体に形成することができる等の特徴があるため、接着剤を塗布して重み付けを行う場合に比べて、精度良く抑圧電極を圧電基板に配置できる。従って、圧電デバイス本来の特性例えばクリスタルインピーダンスを悪化させる等のおそれも少ない。
第２発明の圧電デバイスによれば、不要振動抑圧電極の膜厚を励振電極の膜厚とは異なる所定の膜厚としたので、単に励振電極と同様の薄膜で不要振動抑圧電極を構成する場合に比べ、不要振動抑圧を精度良く行うことができる。
第３発明の圧電デバイスによれば、不要振動抑圧電極の表面に不要振動調整痕を具えるので、単に励振電極と同様の薄膜で不要振動抑圧電極を構成する場合に比べ、不要振動抑圧を精度良く行うことができる。
第４発明の圧電デバイスによれば、不要振動抑圧電極上にさらに異種材料例えば接着剤を具えるため、単に励振電極と同様の薄膜で不要振動抑圧電極を構成する場合に比べ、不要振動抑圧を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１発明の第1の実施形態の圧電デバイス１０の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、第１発明の実施例の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、第１発明の実施例及び比較例の説明図である。
【図４】第１発明の第２の実施形態の圧電デバイス３０の説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、第１発明の第３の実施形態の圧電デバイス４０の説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、第１発明の第４の実施形態の圧電デバイス５０、第５の実施形態の圧電デバイス６０の説明図である。
【図７】第１発明の実施形態の説明図であって、抑圧電極と励振電極との距離と、振動子の損失との関係を説明する図である。
【図８】第２発明の実施形態の説明図である。
【図９】は、第３発明の実施形態の説明図である。
【図１０】第４発明の実施形態の説明図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、第４発明の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの出願の各発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１１】
１． 第１発明の第1の実施形態
図１は、第１発明の第1の実施形態の圧電デバイス１０を説明する図である。特に図１（Ａ）は圧電デバイス１０の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＰ−Ｐ線に沿った断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＱ−Ｑ線に沿った断面図である。なお、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示した蓋部材１３の図示を省略してある。
【００１２】
この圧電デバイス１０は、圧電基板１１と、第１励振電極１３ａと、第１引出電極１３ｂと、第２励振電極１３ｃと、第２引出電極１３ｄと、第１の不要振動抑圧電極１３ｅと、第２の不要振動抑圧電極１３ｆと、容器１５と、導電性接着剤１７と、蓋部材１９と、を具える。これら構成成分について以下に説明する。
圧電基板１１は、厚みすべり振動が可能なもので、水晶基板をはじめとする種々の圧電基板である。典型的には、ＡＴカット水晶基板、又は、ＳＣカットに代表される２回回転カットの水晶基板である。この実施形態の場合は、圧電基板１１は、平面形状が四角形状、具体的には長方形状のＡＴカット水晶基板としてある。この圧電基板１１は、第１の主面１１ａとこれに対向する第２の主面１１ｂを有する。
【００１３】
また、第１励振電極１３ａを、圧電基板１１の第１主面１１ａの中央領域を含む一部の領域に、設けてある。また、第１引出電極１３ｂを、圧電基板１１の第１励振電極１３ａの一部分から圧電基板１１の第１の辺１１ｘの一端側に、引き出してある。また、第２励振用電極１３ｃを、圧電基板１１の第２主面１１ｂの中央領域を含む一部の領域に、設けてある。また、第２引出電極１３ｄを、圧電基板１１の第２励振電極１３ｃの一部分から圧電基板１１の第１の辺１１ｘの他端側に、引き出してある。
【００１４】
また、第１の不要振動抑圧電極１３ｅを、第１主面１１ａの第２引出電極１３ｄと対向する領域上であって、第１励振電極１３ａとは距離ｄ１で離間した領域に、設けてある。然も、この第１の不要振動抑圧電極１３ｅは、圧電基板１１の側面を経由して第２引出電極１３ｄと電気的に接続されている。このため、第１の不要振動抑圧電極１３ｅは、第２励振電極１３ｂと同電位となっている。ここで、同電位とは、真に同電位の場合は勿論、第２引出電極１３ｄ等の配線長に起因する電圧降下が生じるような程度の電位差があっても良い（以下の、第２の不要振動抑圧電極１３ｆにおいても同様。）。また、第１の不要振動抑圧電極１３ｅの幅Ｗ１は、設計に応じた幅とできるが、好ましくは第２の引出電極１３ｄの幅と同程度とするのが良い。
【００１５】
また、第２の不要振動抑圧電極１３ｆを、第２主面１１ｂの第１引出電極１３ｂと対向する領域上であって、第２励振電極１３ｃとは距離ｄ２で離間した領域に、設けてある。然も、この第２の不要振動抑圧電極１３ｆは、圧電基板１１の側面を経由して第１引出電極１３ｂと電気的に接続されている。このため、第２の不要振動抑圧電極１３ｆは、第１励振電極１３ａと同電位となっている。なお、上記の距離ｄ２は第１の不要振動抑圧電極１３ｅに関する上記距離ｄ１と同じであっても、異なっていても良く、不要振動の抑圧に好適な距離とすることができる。また、第２の不要振動抑圧電極１３ｆの幅Ｗ２は、設計に応じた幅とできるが、好ましくは第２の引出電極１３ｄの幅と同程度とするのが良い。なお、この幅Ｗ２と上記の幅Ｗ１とは同じでも異なっても良い。
これら第１励振電極１３ａ、第１引出電極１３ｂ、第２励振電極１３ｃ、第２引出電極１３ｄ、第１の不要振動抑圧電極１３ｅ及び第２の不要振動抑圧電極１３ｆは、公知のメッキ枠技術及び成膜技術、または、フォトリソ技術及び成膜技術を用いて圧電基板１１に一括に形成することができる。なお、不要振動抑圧効果を考慮した場合、設計によっては、第１、第２の不要振動抑圧電極１３ｅ、１３ｆの膜厚が励振電極や引出電極の膜厚と異なる場合があっても良い（この点については後述する第２発明の実施形態において詳細に説明する）。
【００１６】
また、容器１５は、この場合、凹部１５ａと、接続パッド１５ｂと、外部端子１５ｃとを具えるものである。凹部１５ａは、圧電基板１１を収納する形状及び大きさとなっている。接続パッド１５ｂは、圧電基板１１の第１の辺１１ｘの両端付近で圧電基板１１を保持できるように、容器１１の凹部１１ａの所定位置に設けてある。外部端子１５ｃは、容器１１の外側底面に設けてある。接続パッド１５ｂと外部端子１５ｃとは、容器１５に設けた図示しないビア配線により電気的に接続してある。
この圧電基板１１は、その第１の辺１１ｘの両端付近でかつ第１、第２引出電極１３ｂ、１３ｄの端部の位置で、導電性接着剤１７、典型的にはシリコーン系導電性接着剤によって、容器１１の接続パッド１１ｂに電気的・機械的に接続固定してある。そして、この容器１５を蓋部材１９によって封止してある。この圧電デバイス１０は、圧電基板１１を片持ちの構造で容器に接続固定したものに相当する。
【００１７】
２．第１発明の実施例及び比較例
次に、不要振動抑圧電極１３ｅ、１３ｆの効果について、実験結果を参照しながら説明する。
図１を用いて説明した構造を具えた実施例の圧電デバイスと、上記構造を設けない比較例の圧電デバイスとを試作した。詳細には、実施例１の圧電デバイスとして、第１、第２の不要振動抑圧電極１３ｅ、１３ｆを具え、かつ、上記の距離ｄ１＝ｄ２＝０．０１７ｍｍとしたもの、実施例２の圧電デバイスとして、第１、第２の不要振動抑圧電極１３ｅ、１３ｆを具え、かつ、上記の距離ｄ１＝ｄ２＝０．０１２ｍｍとしたもの、比較例の圧電デバイスとして、不要振動抑圧電極を設けないものを試作した。発振周波数は３８．８ＭＨｚ、サンプル数は各々６０個とした。
【００１８】
次に、上記の３種類の圧電デバイス全部について、−４０℃から８５℃の範囲で５℃ステップで周波数温度特性を各々測定した。さらに、それぞれの圧電デバイスの上記測定した温度特性について、最少二乗法により４次関数による近似式を求めた。さらに、それぞれの圧電デバイスについて、各測定温度毎の上記近似式上の周波数と実際の測定周波数との差Δｆを求め、このΔｆを発振周波数Ｆで除した数値Δｆ／Ｆ（以下、これを周波数ディップという。単位：ｐｐｍ）を求めた。次に、このようにして求めた比較例、実施例１、実施例２各々６０個ずつの周波数ディップについて、各測定温度毎の平均値及び標準偏差σを求めた。
【００１９】
図２（Ａ）は、上記求めた実施例１の圧電デバイス６０個分の周波数ディップの平均値、平均値＋３σ、平均値−３σを、横軸に温度（℃）をとり、縦軸に周波数ディップ（ｐｐｍ）をとって、プロットした特性図である。なお、図では、平均値をＡＶＧ、平均値＋３σを＋３σ、平均値−３σを−３σと標記している。また、図２（Ｂ）は図２（Ａ）同様に作成した実施例２の圧電デバイス６０個分の特性図である。また、図３（Ａ）は図２（Ａ）同様に作成した比較例の圧電デバイス６０個分の特性図である。
図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図３（Ａ）を比較すると、不要振動抑圧電極を設けた実施例１、実施例２の方が、不要振動抑圧電極を設けない比較例の場合に比べて、周波数ディップを低減できることが分かる、さらに、不要振動抑圧電極と励振電極との距離を小さくした実施例２の方が実施例１に比べて、周波数ディップをより低減できることが分かる。
【００２０】
また、比較例、実施例１、実施例２の上記の相違点をより理解し易くするために、比較例、実施例１、実施例２各々６０個のサンプル毎に、温度特性測定範囲全域での最も大きな周波数ディップを抽出し、そしてそれらの平均値及び±３σを求めた。すなわち、サンプル１での−４０〜＋８５℃の範囲での最大の周波数ディップ、・・・、サンプル６０での同じく最大の周波数ディップを抽出して、それらから平均値及び±３σを求めた。その結果を下記の表１及び図３（Ｂ）に示した。
【表１】
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【００２１】
表１及び図３（Ｂ）から、周波数ディップの改善具合は、実施例２＞実施例１＞比較例であることが分かる。詳細には、不要振動抑圧電極と励振電極との距離を０．１７ｍｍとした実施例１の場合、周波数ディップは±３σでみて＋０．１９２〜−０．０２６ｐｐｍ範囲に収まり、さらに不要振動抑圧電極と励振電極との距離を０．１２ｍｍとした実施例２の場合、周波数ディップは±３σでみて＋０．１４７〜＋０．０１６ｐｐｍ範囲にさらに収まることが分かる。従って、不要振動抑圧電極は周波数ディップの改善に寄与することが理解できる。また、上記の結果から見ると、不要振動抑圧電極と励振電極との距離は小さい方が良いことが分かる。この距離の適正値については、後述する。不要振動抑圧電極と励振電極との距離をどの程度まで小さくできるかは、主に製造技術的要素に関係する。例えばメッキ枠を用いて、励振電極、引出電極及び不要振動抑圧電極を形成する場合、現状では上記距離は０．０５ｍｍ程度まで小さくできる。フォトリソ技術によるパターニング技術によればさらに小さくできる。
【００２２】
不要振動抑圧電極を設けることで周波数ディップを低減できる理由は、不要振動が生じてそれが引出電極上を伝搬して圧電基板の端部に至った後に反射して励振電極に戻ろうとしても、この反射を抑圧できるためと推定する。また、不要振動により圧電基板に予期せぬ電荷が発生してもこの電荷は不要振動抑圧電極、導電性接着剤を経由して振動部以外に流れるためと推定する。
【００２３】
次に、不要振動抑圧電極と励振電極との距離ｄ１（ｄ２）の適正値について考察した結果について説明する。具体的には、発明者は、上記距離ｄ１を変えた場合に圧電デバイスの損失がどのように変動するかについて、有限要素法によるミュレーションを実施して、上記距離ｄ１（ｄ２）の適正値を考察した。用いたモデルは、ＡＴカット水晶基板１１として長辺が３．２ｍｍ、短辺が１．８ｍｍのもの、かつ、励振電極１３ａ、１３ｃとして長辺が０．８８ｍｍ、短辺が０．８５ｍｍのものとしたモデルである。ただし、励振電極の中心が圧電基板の中心に一致するように、励振電極を圧電基板上に配置したモデルである。そして、圧電基板１１の第１の辺１１ｘ（図１参照）側に、不要振動抑圧電極を配置すると共に、この抑圧電極と励振電極との距離ｄ１（ｄ２）を種々に違えたモデルを想定して、各々のモデル（圧電デバイス）での損失（１／Ｑ）を、有限要素法により算出した。なお、各モデルでの損失であるが、いずれのモデルの場合も−３０度付近の損失（１／Ｑ）が最大値を示したことから、この温度付近の最大損失を各モデルでの損失の代表値として用いて図７を作成した。
【００２４】
図７は、横軸に距離ｄ１（ｄ２）をとり、縦軸に損失（１／Ｑ）をとって、両者の関係を示した図である。なお、損失１／Ｑ（１／ｋ）での１／ｋとは、１０のマイナス３乗の略記である（後述する図８においても同じ）。
図７から分かるように、距離ｄ１（ｄ２）が小さすぎては損失（１／Ｑ）が大きくなり、距離ｄ１（ｄ２）が適正範囲で損失は極小値を示し、さらに大きくなると損失は悪化した後にほぼ横ばいになる。具体的には、上記モデルの場合は、距離ｄ１（ｄ２）が１０５μｍ以下の場合は損失が増加し、同距離が１１０〜１７５μｍの範囲で損失が小さくなり、然も、距離ｄ１（ｄ２）が１４０μｍ（すなわち０．１４ｍｍ）付近で極小値を示し、距離が１７５μｍより大きくなると損失は悪化した後横ばい状態になる。従って、距離ｄ１（ｄ２）は１１０〜１７０μｍ（すなわち０．１１〜０．１７ｍｍ）が良い。
【００２５】
３．第１発明の第２、第３、第４、第５の実施形態
本発明は第１の実施形態に限られず、下記に説明するような各種の構造にも適用できる。以下、順に説明する。
図４は、第２の実施形態の圧電デバイス３０を説明する図であり、圧電デバイス３０を図１（Ａ）同様の平面図で示したものある。第１の実施形態の圧電デバイス１０では、不要振動抑圧電極を２つ設けていたが、第２の実施形態の圧電デバイス３０の場合、一方のみを設ける例である。図２の場合は、第１実施形態の圧電デバイス１０において説明した第１の不要振動抑圧電極１３ｅを設けた例を示してある。
【００２６】
図５は、第３の実施形態の圧電デバイス４０を説明する図である。特に図５（Ａ）は圧電デバイス４０の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＲ−Ｒ線に沿った断面図である。
この第３の実施形態の圧電デバイス４０は、いわゆる両持ち構造の圧電デバイスに本発明を適用した例である。すなわち、この圧電デバイス４０では、第１引出電極１３ｂは圧電基板１１の第１の辺１１ｘ側に引き出してあり、第２引出電極１３ｄは圧電基板１１の第１の辺１１ｘと対向する第２の辺１１ｙ側に引き出してある。そして、圧電基板１１は第１の辺側と第２の辺側とで両持ちに保持してある。従って、第１の不要振動抑圧電極１１ｅと第２の不要振動抑圧電極１３ｆとは、両持ち構造に対応して引き出された各引出電極と対向する位置に設けてある。なお、距離ｄ１、ｄ２、幅Ｗ１，Ｗ２等については、第１の実施形態と同様に選択できる。このような両持ち構造の圧電デバイスに対しても本発明を適用でき、本発明の効果を得ることができる。
【００２７】
図６（Ａ）は、第４の実施形態の圧電デバイス５０を説明する図であり、圧電デバイス５０を図１（Ｂ）同様の断面図で示したものある。この第４の実施形態の圧電デバイス５０は、上記で述べた圧電デバイスに当該圧電デバイス用の発振回路をさらに具えた、発振器としての圧電デバイスの例である。特にこの圧電デバイス５０の場合は、容器１５の凹部１５ａの底面に発振回路５１を具えたものである。ここで発振回路とは発振回路単独の場合、発振回路と温度保証用回路等とを含む高機能回路等、種々のものである。
【００２８】
また、図６（Ｂ）は、第５の実施形態の圧電デバイス６０を説明する図であり、圧電デバイス６０を図１（Ｂ）同様の断面図で示したものある。第４の実施形態の圧電デバイスでは発振回路５１を容器１５の凹部１５ａの底面に設けていたが、この第５の実施形態の圧電デバイス６０では、容器１５の裏面側に発振回路用の裏面側の凹部６１を設け、この凹部６１内に発振回路５１を設けた例である。これら圧電デバイス５０、６０によれば、従来より優れた周波数温度特性を示す発振器を実現できる。
【００２９】
４．第２発明、第３発明（不要振動抑圧電極の膜厚に関するもの）
第１発明では、励振電極と不要振動抑圧電極とは同じ膜厚として検討をしていた。しかし、発明者の検討によれば、不要振動抑圧電極の膜厚を励振電極の膜厚とは異なる所定の膜厚とすることで、不要振動の抑圧効果を変化させることが可能なことが判明した。以下、このことについて説明する。
第１発明において用いたシミュレーションモデルであって、励振電極の膜厚を９５０Åとし、不要振動抑圧電極と励振電極との距離を０．１２ｍｍとした第１のモデルと、前記距離を０．１７ｍｍとしそれ以外は第1モデルと同様とした第２のモデルの、２種類のモデルについて、不要振動抑圧電極の膜厚を７５０Åから１３５０Åまで１００Åステップで変化させた場合の各モデル（圧電デバイス）での損失を、有限要素法により算出した。
【００３０】
図８は、横軸に不要振動抑圧電極の膜厚をとり、縦軸に損失（１／Ｑ）をとって、両者の関係を示した図である。
図８から分かるように、不要振動抑圧電極の膜厚を変化させると圧電デバイスでの損失が変化する。このことから、不要振動抑圧電極の膜厚を変えることにより不要振動の抑圧効果を調整できることが分かる。また、不要振動抑圧電極と励振電極との距離を違えた場合、不要振動抑圧電極の膜厚と圧電デバイスの損失との関係が違ったものになる。すなわち、この２つのモデルの場合、不要振動抑圧電極と励振電極との距離が小さい方が（０．１２ｍｍの場合の方が）、不要振動抑圧電極の膜厚の増加に伴い圧電デバイスの損失は大きく変化することが分かる。また、図８から分かるように、不要振動抑圧電極の膜厚は励振用電極の膜厚と同程度とする方が、損失は小さくなる。すなわち、このシミュレーションモデルの場合では、不要振動抑圧電極の膜厚は励振電極の膜厚である９５０Å±２００Å程度、換言すれば励振電極の膜厚±２０％、好ましくは±１０％にするのが良い。
【００３１】
一方、図８の結果から、次のことも言える。励振電極と不要振動抑圧電極との距離が０．１２ｍｍの場合では、圧電デバイスの損失を極小とできる不要振動抑圧電極の膜厚は、９５０Å付近であるが、励振電極と不要振動抑圧電極との距離が０．１７ｍｍの場合では、同じく極小にできる不要振動抑圧電極の膜厚は９５０〜１１００Å程度でも良いことが分かる。このことは、励振電極と不要振動抑圧電極との距離を大きくするとともに、不要振動抑圧電極の膜厚を励振電極の膜厚より厚くすることにより、励振電極と不要振動抑圧電極との距離を小さくした場合と同様の、圧電デバイスの損失低減効果が得られることを意味する。励振電極と不要振動抑圧電極との距離を小さくするには、電極作成時のメッキ枠の機械的精度を高める必要があるが、これを回避するために、前記距離を例えば０．１７ｍｍとし、不要振動抑圧電極の部分に２回の成膜をする等により不要振動抑圧電極の膜厚を厚くしておく方法も講じることができる。
【００３２】
さらには、不要振動抑圧電極の部分に２回の成膜を意図的に予めしておいて、不要振動抑圧電極の膜厚を励振電極より厚くしておき、その後、この厚い部分をアルゴンガスのイオン等で選択的に除去して圧電デバイスの損失が所望値になるように調整する等を行うこともできる。すなわち、第３発明である。図９はその説明図である。すなわち、この第３発明の圧電デバイス７０は、不要振動抑圧電極１３ｅの表面に、圧電デバイスの損失を所望の値に調整して生じる不要振動調整痕７１を具えている。なお、図９に示した圧電デバイス７０は、ＳＭＤ型の圧電デバイスであるため、調整痕７１は圧電基板１１の第１主面１１ａ側の不要振動抑圧電極１３ｅ上に形成されるが、圧電デバイスがリードタイプ等の場合であれば、圧電基板１１の両主面の不要振動抑圧電極に調整痕７１を生じさせることもできる。
【００３３】
５．第４発明（異種材料付加に関するもの）
上述した各発明では、不要振動抑圧電極の励振電極に対する位置や膜厚に関して検討してきたが、発明者のさらなる検討により、不要振動抑圧電極の表面に異種材料を設けることにより、不要振動抑圧効果が変わることが判明した。以下、この例（第４発明）の実施形態について説明する。図１０はこの第４発明の圧電デバイス８０を説明する断面図である。図１（Ｂ）に対応する断面図である。
この圧電デバイス８０は、不要振動抑圧電極１３ｅの表面に異種材料８１を設けることで不要振動抑圧効果を高めたものである。異種材料８１として、任意好適なものを用いることができる。典型的には、接着剤を用いることができる。接着剤としては、任意好適なものを用いることができ、非導電性のものでも、導電性のものでも良い。ただし、工程の簡略化等を考慮すると、圧電基板１１と容器１５とを接続するために用いる導電性接着剤１７を流用するのが好ましい。
【００３４】
次に、この異種材料８１を設けた効果について説明する。比較例として、不要振動抑圧電極を設けずにその位置に導電性接着剤を設けた圧電デバイスを、６０個試作した。また、第４発明の実施例として、図１０を用いて説明した不要振動抑圧電極１３ｅと、この上に設けた導電性接着剤による異種材料８１とを有した圧電デバイス８０を、６０個試作した。これら比較例、実施例の圧電デバイスについて、第１発明の項にて説明したと同様に周波数温度特性を測定しかつ、周波数デイップを算出した。図１１（Ａ）は比較例のものでの周波数ディップを示したものであり、図１１（Ｂ）は実施例のものでの周波数ディップを示したものである。なお、データのまとめ方等は、第１発明において図２、図３を用いて説明した方法と同じであるので、省略する。
【００３５】
また、これら比較例、実施例の周波数ディップの特性と、第１発明において説明した不要振動抑圧電極を有しない比較例、不要振動抑圧電極を設けた比較例（これは第１発明では実施例に当たる）各々の周波数ディップの特性とをまとめて整理したものを、下記の表２と図１１（Ｃ）に示した。なお、いずれの水準も、不要振動抑圧電極と励振電極との距離は０．１２ｍｍとした。
【表２】
2018137715.tif 000004
【００３６】
表２及び図１１（Ｃ）から、周波数ディップの改善具合は、第４発明＞比較例(接着剤のみ)≒比較例（抑圧電極のみ）＞比較例（抑圧電極なし）であることが分かる。すなわち、第４発明によれば、不要振動抑圧効果を他の水準に比べて高められることが分かる。ただし、接着剤等の異種材料を不要振動抑圧電極上に付加する構成は、異種材料を付加する分、手間がかかる。従って、圧電デバイスに要求される仕様に応じて、第１〜第４発明の各構造を選択して用いるのが良い。そうすることで、圧電デバイスの要求仕様に応じた所望の圧電デバイスを得ることができる。
なお、１発明と同様に第２〜第４発明においても、図４を用いて説明したように不要振動抑圧電極の一方のみを設けても良く、また図５を用いて説明したように両持ち構造の圧電デバイスに適用することができ、さらに図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように発振回路を有した圧電デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：第１発明の第１の実施形態の圧電デバイス、  
１１：圧電基板、                        １１ａ：第１主面、  
１１ｂ：第２主面、                      １１ｘ：第１の辺、  
１１ｙ：第２の辺、
１３ａ：第１励振電極、                １３ｂ：第１引出電極、
１３ｃ：第２励振電極、                １３ｄ：第２引出電極、
１３ｅ：第１の不要振動抑圧電極、      １３ｆ：第２の不要振動抑圧電極、
１５：容器、                          １５ａ凹部、
１５ｂ：接続パッド、                  １５ｃ：外部端子、
１７：導電性接着剤、                  １９：蓋部材、
３０：第１発明の第２の実施形態の圧電デバイス
４０：第１発明の第３の実施形態の圧電デバイス
５０：第１発明の第４の実施形態の圧電デバイス
５１：発振回路
６０：第１発明の第５の実施形態の圧電デバイス
６１：裏面側の凹部
７０：第３発明の実施形態の圧電デバイス
７１：不要振動抑圧調整痕
８０：第４発明の実施形態の圧電デバイス
８１：異種材料（導電性接着剤）
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月5日(2017.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2018137715.tif 000016
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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