(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の音響インピーダンス値Ｚ１を有する材料からなり、すべりモードを励振する圧電体の対向しあう主面上に励振電極がそれぞれ形成された振動部材と、前記第１の音響インピーダンス値Ｚ１よりも低い第２の音響インピーダンス値Ｚ２を有する材料からなり、前記振動部材の両側にそれぞれ連結された反射層と、前記第２の音響インピーダンス値Ｚ２よりも高い第３の音響インピーダンス値Ｚ３を有する材料からなり、前記反射層の振動部材が連結された側とは反対側に連結された保持部材とを備えており、前記振動部材から前記反射層に伝播してきた振動を前記反射層と前記保持部材との界面で反射する構成とされた複合圧電すべり共振子であって、
前記振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、前記振動部材と前記反射層との界面から該反射層と前記保持部材との界面までの距離Ｌｒはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあり、また、前記振動部材と一方側の前記反射層との界面から該反射層と前記保持部材との界面までの距離をＬｒ１とし、かつ、前記振動部材と他方側の前記反射層との界面から該反射層と前記保持部材との界面までの距離をＬｒ２としたとき、これら距離Ｌｒ１，Ｌｒ２の差｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲は
０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）≦０．３
で表される関係とされていることを特徴とする複合圧電すべり共振子。
【請求項２】
第１の音響インピーダンス値Ｚ１を有する材料からなり、すべりモードを励振する圧電体の対向しあう主面上に励振電極がそれぞれ形成された振動部材と、前記第１の音響インピーダンス値Ｚ１よりも低い第２の音響インピーダンス値Ｚ２を有する材料からなり、前記振動部材の両側にそれぞれ連結された反射層と、前記第２の音響インピーダンス値Ｚ２よりも高い第３の音響インピーダンス値Ｚ３を有する材料からなり、前記反射層の振動部材が連結された側とは反対側に連結された保持部材とを備えており、前記振動部材から前記反射層に伝播してきた振動を前記反射層と前記保持部材との界面で反射する構成とされた複合圧電すべり共振子であって、
前記振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、前記反射層と前記保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離ｈはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあり、また、一方側の前記反射層と一方側の前記保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離をｈ１とし、かつ、他方側の前記反射層と他方側の前記保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離をｈ２としたとき、これら距離ｈ１，ｈ２の差｜ｈ１−ｈ２｜の範囲は
０．０１≦｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）
で表される関係とされていることを特徴とする請求項１に記載の複合圧電すべり共振子。
【請求項３】
前記保持部材が前記振動部材とほぼ同一の厚みＴを有しており、かつ、前記反射層と前記保持部材との界面から該保持部材の外端面までの距離をｈとしたとき、比ｈ／Ｔの範囲は
（１）０．１×α＜ｈ／Ｔ＜０．３×α
（２）（０．５＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（０．８＋１．６×ｎ）×α
（３）（１．１＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（１．６＋１．６×ｎ）×α
（但し、音速比αは保持部材の音速Ｃｓを振動部材の音速Ｃｒで除した値（α＝Ｃｓ／Ｃｒ）であり、ｎは正の整数である）
で表される関係とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合圧電すべり共振子。
【請求項４】
保持部材に容量を形成していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複合圧電すべり共振子。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の複合圧電すべり共振子を利用して構成される圧電共振部品であって、
容量を内蔵した基板上に複合圧電すべり共振子を搭載し、かつ、該複合圧電すべり共振子を前記基板上に接合された外装部材で取り囲んで封止していることを特徴とする圧電共振部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合圧電すべり共振子及び圧電共振部品に係り、詳しくは、振動部材から反射層に伝播してきた振動を反射層と保持部材との界面で反射する構成とされた複合圧電すべり共振子と、この複合圧電すべり共振子を利用して構成された圧電共振部品とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電発振子や帯域通過型フィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）などとして使用される圧電すべり共振子のうちには、ＬｉＴａＯ3 単結晶からなる圧電基板の両主面上に励振電極が形成されており、共振周波数の近傍に発生する不要なリップルを抑制するため、励振電極同士が互いに対向しあって重なりあう長さと圧電基板の厚みとの関係を適当な範囲内で規制する構成とされたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、厚みすべりモードを励振する圧電体の互いに対向しあう主面上に励振電極がそれぞれ形成されており、圧電体の側面である矩形状のずれひずみ面における長辺と短辺の長さ比をポアソン比との関係で規制する構成とされた圧電共振子もある（例えば、特許文献２参照。）。そして、このような構成とされた圧電共振子であれば、特定の長さ比を採用することにより圧電振動部のエネルギー閉じ込め効率を向上させることが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２４３８８９号公報
【特許文献２】
特開平７−１４７５２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した圧電すべり共振子の各々はいずれもエネルギー閉じ込め型といわれるものであり、圧電振動部に振動エネルギーを閉じ込めるエネルギー閉じ込め型の圧電すべり共振子である限りは、その圧電振動部の外側に対して比較的大きな面積を有する振動減衰部を設けておくことが必要となる。従って、これらの圧電すべり共振子においては、その長さ寸法が長くなり、大型化することが避けられないという不都合が生じる。
【０００６】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであって、振動特性に悪影響を及ぼさない小型化が可能であると共に、周波数変化が小さくなって安定しており、かつ、比帯域が大きくなって安定している複合圧電すべり共振子と、この複合圧電すべり共振子を利用して構成された圧電共振部品との提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る複合圧電すべり共振子は、第１の音響インピーダンス値Ｚ１を有する材料からなり、すべりモードを励振する圧電体の対向しあう主面上に励振電極がそれぞれ形成された振動部材と、第１の音響インピーダンス値Ｚ１よりも低い第２の音響インピーダンス値Ｚ２を有する材料からなり、振動部材の両側にそれぞれ連結された反射層と、第２の音響インピーダンス値Ｚ２よりも高い第３の音響インピーダンス値Ｚ３を有する材料からなり、反射層の振動部材が連結された側とは反対側に連結された保持部材とを備えている。
【０００８】
すなわち、この複合圧電すべり共振子は、振動部材から反射層に伝播してきた振動を反射層と保持部材との界面で反射する構成とされており、振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、振動部材と反射層との界面から反射層と保持部材との界面までの距離Ｌｒはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にある。また、この際における振動部材と一方側の反射層との界面から一方側の反射層と保持部材との界面までの距離をＬｒ１とし、かつ、振動部材と他方側の反射層との界面から他方側の反射層と保持部材との界面までの距離をＬｒ２としたとき、これら距離Ｌｒ１，Ｌｒ２の差｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲は
０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）≦０．３
で表される関係とされていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明に係る複合圧電すべり共振子は請求項１に記載したものであって、振動部材と、反射層と、保持部材とを備え、振動部材から反射層に伝播してきた振動を反射層と保持部材との界面で反射する構成とされたものであり、振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、反射層と保持部材との界面から保持部材自体の外端面までの距離ｈはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にある。そして、一方側の反射層と一方側の保持部材との界面から保持部材自体の外端面までの距離をｈ１とし、かつ、他方側の反射層と他方側の保持部材との界面から保持部材自体の外端面までの距離をｈ２としたとき、これら距離ｈ１，ｈ２の差｜ｈ１−ｈ２｜の範囲は
０．０１≦｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）
で表される関係とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明に係る複合圧電すべり共振子は請求項１または請求項２に記載したものであり、保持部材が振動部材とほぼ同一の厚みＴを有しており、かつ、反射層と保持部材との界面から保持部材の外端面までの距離をｈとしたとき、比ｈ／Ｔの範囲は
（１）０．１×α＜ｈ／Ｔ＜０．３×α
（２）（０．５＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（０．８＋１．６×ｎ）×α
（３）（１．１＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（１．６＋１．６×ｎ）×α
（但し、音速比αは保持部材の音速Ｃｓを振動部材の音速Ｃｒで除した値（α＝Ｃｓ／Ｃｒ）であり、ｎは正の整数である）
で表される関係とされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明に係る複合圧電すべり共振子は請求項１〜請求項３のいずれかに記載したものであり、保持部材に容量を形成していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明に係る圧電共振部品は請求項１〜請求項４のいずれかに記載の複合圧電すべり共振子を利用して構成されるものであり、容量を内蔵した基板上に複合圧電すべり共振子を搭載し、かつ、この複合圧電すべり共振子を基板上に接合された外装部材で取り囲んで封止していることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を簡略化して示す斜視図であり、図２はその側面図である。そして、図３は複合圧電すべり共振子が備える反射層の長さの差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）と共振周波数Ｆｒの変化率ｄＦｒ／Ｆｒとの関係を示す説明図、図４は｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）とスプリアス振動の比帯域幅変化率との関係を示す説明図であり、図５は複合圧電すべり共振子が備えている保持部材の長さ及び厚みに基づく比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図である。
【００１４】
また、図６は音速比αがα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝√２である場合の比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図、図７は音速比αがα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝１／√２である場合の比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図であり、図８は保持部材の長さの差に基づく比｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）とスプリアス振動の比帯域幅変化率との関係を示す説明図である。なお、図１及び図２中の符号１は、複合圧電すべり共振子を示している。
【００１５】
複合圧電すべり共振子１は、第１の音響インピーダンス値Ｚ１を有する材料、例えば、３．４×１０7Ｋｇ／（ｍ2・ｓ）程度の音響インピーダンス値Ｚ１を有するチタン酸鉛系セラミックスからなる角柱状の圧電体２を具備して構成された振動部材３を備えている。そして、分極方向Ｐが軸心方向（長手方向）と一致するようにして分極処理された圧電体２の互いに対向しあう主面上には、励振電極４，５がそれぞれ形成されている。
【００１６】
すなわち、ここでの振動部材３は、すべりモードを励振する圧電体２の主面上に励振電極４，５がそれぞれ形成されたものであり、圧電体２を挟んで互いに対向しあう励振電極４，５間に交流電圧が印加されると、振動部材３は厚みすべり振動モードで振動する。なお、振動部材３の長さ（距離）はＬｅ、その厚みはＴで表されている。
【００１７】
また、振動部材３の軸心方向に沿う両側端面には、この振動部材３が有する第１の音響インピーダンス値Ｚ１よりも低い第２の音響インピーダンス値Ｚ２、例えば、１．８７×１０6Ｋｇ／（ｍ2・ｓ）程度の音響インピーダンス値Ｚ２を有するエポキシ樹脂などのような材料からなる反射層６，７がそれぞれ連結されている。そして、この際における反射層６，７の長さ（距離）は互いに異なっており、反射層６の長さはＬｒ１、反射層７の長さはＬｒ２でそれぞれ表されることになっている。
【００１８】
すなわち、ここでは、振動部材３と一方側の反射層６との界面から一方側の反射層６と保持部材８（後述する）との界面までの距離をＬｒ１とし、かつ、振動部材３と他方側の反射層７との界面から他方側の反射層７と保持部材９（後述する）との界面までの距離をＬｒ２としている。なお、Ｌｒ１＝Ｌｒ２であってもよいことは、勿論である。
【００１９】
ところで、振動部材３が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、反射層６及び反射層７それぞれの長さ、つまり、振動部材３と反射層６，７との界面から反射層６，７のそれぞれと各別に連結される保持部材８，９との界面までの距離Ｌｒは、ｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあるように、好ましくは、λ／４の近傍にあるようにして設定される。なお、振動部材３で発生する振動の波長λはλ＝１／ｆ×√（Ｅ／ρ）で表されることになり、ｆは振動部材３で発生する振動の周波数、Ｅは保持部材８，９のヤング率、ρは保持部材８，９の密度である。
【００２０】
さらに、これら反射層６，７それぞれの外側端面、つまり、振動部材３が連結された側とは反対側の端面には、第２の音響インピーダンス値Ｚ２よりも高い第３の音響インピーダンス値Ｚ３、例えば、３．４×１０7Ｋｇ／（ｍ2・ｓ）程度の音響インピーダンス値Ｚ３を有するセラミックス材料からなる保持部材８，９が連結されている。なお、これらの保持部材８，９は、反射層６，７と同じく、振動部材３とほぼ同一の厚みＴを有している。
【００２１】
そして、この際における保持部材８の長さ、つまり、反射層６と保持部材８との界面から保持部材８自体の外端面までの距離はｈ１で表される。また、反射層７と連結された保持部材９の長さ、つまり、反射層７と保持部材９との界面から保持部材９そのものの外端面までの距離はｈ２で表される。なお、ｈ１＝ｈ２とされている場合もあることは、勿論である。
【００２２】
この複合圧電すべり共振子１では、反射層６，７の有している第２の音響インピーダンス値Ｚ２が振動部材３の有している第１の音響インピーダンス値Ｚ１及び保持部材８，９の有している第３の音響インピーダンス値Ｚ３のいずれよりも低いので、振動部材３から反射層６，７へと伝播してきた振動は、反射層６，７と保持部材８，９との界面でそれぞれ反射されてしまう。そこで、振動部材３の振動特性に何らの悪影響を及ぼすこともなく、保持部材８，９を介して複合圧電すべり共振子１を機械的に支持することが可能となる。
【００２３】
また、このような構成であれば、従来のように、比較的大きな面積を有する振動減衰部を圧電振動部の外側に設けておく必要がなくなる。従って、エネルギー閉じ込め型のように、その長さ寸法が長くなって大型化することは起こらず、エネルギー閉じ込め型の圧電すべり共振子に比して小型化することが可能となる。
【００２４】
ところで、本発明の発明者らが、振動部材３の両側端面にそれぞれ連結された反射層６，７に着目し、これら反射層６，７の長さＬｒ１，Ｌｒ２の差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）と共振周波数Ｆｒの変化率ｄＦｒ／Ｆｒ（％）との関係を検討してみたところ、図３で示すような関係にあることが見いだされた。すなわち、ここでの検討課題は、図２で示した複合圧電すべり共振子１が備えている左右一対の反射層６，７における長さＬｒ１，Ｌｒ２の差が共振周波数Ｆｒに及ぼす影響を調べることにある。
【００２５】
図３で示す検討結果によれば、振動部材３の両側端面に連結されている反射層６，７それぞれの長さＬｒ１，Ｌｒ２の差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲が０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）≦０．３で表される関係にある限り、共振周波数Ｆｒの変化率ｄＦｒ／Ｆｒはほぼ零％であり、共振周波数Ｆｒは殆ど変化しないことが分かる。ところで、本実施の形態に係る複合圧電すべり共振子１においては、振動部材３単独の振動以外に、反射層６，７及び保持部材８，９が一体となって共振する振動モードが振動部材３の共振周波数の約２倍となる位置に存在するが、これは不要なレスポンスであり、このようなレスポンスを弱めるためには、反射層６，７それぞれの長さを互いに異ならせることが望ましい。
【００２６】
そして、この際にあっては、反射層６，７の長さＬｒ１，Ｌｒ２の差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲を０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）とすれば、図４で示すように、反射層６，７の長さＬｒ１，Ｌｒ２の差が大きくなるほど、反射層６，７及び保持部材８，９の共振に伴って発生するスプリアス振動の比帯域幅変化率が低下して好ましい状態となる。すなわち、上記した数式で表される関係となる構成を採用している場合には、複合圧電すべり共振子１における周波数変化が小さくなって安定化することとなる。
【００２７】
また、複合圧電すべり共振子１が備える保持部材８，９、つまり、反射層６，７の各々に対して連結され、かつ、厚みがＴとされた保持部材８，９に着目し、これら保持部材８，９の端部を拘束したうえで長さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）を変化させた場合における比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋ（％）との関係を検討してみたところ、図５で示すような検討結果が得られた。なお、ここでは、振動部材３の材料における音速がＣｒ、保持部材８，９の材料における音速がＣｓであり、保持部材８，９の音速Ｃｓを振動部材３の音速Ｃｒで除して得られる音速比αはα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝１であるとしている。
【００２８】
そして、この際における検討結果によれば、図５で示すように、保持部材８，９の長さｈを変化させたとしても、電気機械結合係数ｋが極大値を示す３つの範囲、つまり、ＡからＣまでの範囲が互いに並列するように存在していることが明らかとなる。すなわち、図５中のＡ範囲では０．１＜ｈ／Ｔ＜０．３、Ｂ範囲では（０．５＋１．６×ｎ）＜ｈ／Ｔ＜（０．８＋１．６×ｎ）となり、また、Ｃ範囲では（１．１＋１．６×ｎ）＜ｈ／Ｔ＜（１．６＋１．６×ｎ）となっていることが分かる。
【００２９】
なお、ここでのｎは振動の波数を意味しており、正の整数で表される。また、これらの検討時にあってはｈ１＝ｈ２としているが、保持部材８，９それぞれの長さｈ１，ｈ２が等しくない場合（ｈ１≠ｈ２）であっても、ｈ１，ｈ２の各々が上記した３つの範囲内にある限りは同様の結果が得られることも確認されている。
【００３０】
さらに、本発明の発明者らが検討を重ねてみたところ、電気機械結合係数ｋが極大値を示す比ｈ／Ｔの範囲は音速比αに比例することも明らかとなっている。すなわち、例えば、音速比αがα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝√２である場合には図６で示すような検討結果が得られ、また、α＝Ｃｓ／Ｃｒ＝１／√２である場合には図７で示すような検討結果が得られている。
【００３１】
そこで、電気機械結合係数ｋが極大値を示す比ｈ／Ｔの範囲を整理すると、
Ａ範囲    ０．１×α＜ｈ／Ｔ＜０．３×α
Ｂ範囲  （０．５＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（０．８＋１．６×ｎ）×αＣ範囲  （１．１＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（１．６＋１．６×ｎ）×αというように一般化される。従って、電気機械結合係数ｋが極大値近傍となるよう、複合圧電すべり共振子１が備えている保持部材８，９の比ｈ／Ｔを設定しておけば、この複合圧電すべり共振子１の有する比帯域は大きくなって安定する。そして、複合圧電すべり共振子１の比帯域が大きい場合には、製品品質のばらつきを低減し得ることとなり、フィルタ特性の向上を実現することが可能となる。
【００３２】
ところで、本実施の形態にあっては、振動部材３と、その両側に連結された反射層６，７と、反射層６，７のそれぞれに連結された保持部材８，９とを複合圧電すべり共振子１が備えており、振動部材３が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、振動部材３と反射層６，７との界面から反射層６，７と各保持部材８，９との界面までの距離Ｌｒはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあるとしている。また、このとき、振動部材３と一方側の反射層６との界面から反射層６と保持部材８との界面までの距離をＬｒ１とし、振動部材３と他方側の反射層７との界面から反射層７と保持部材９との界面までの距離をＬｒ２としたとき、これら距離Ｌｒ１，Ｌｒ２の差｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲は、０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）≦０．３で表される関係を有するとしている。
【００３３】
しかしながら、本実施の形態に係る構成のみに限定されることはなく、つぎのような構成とされた複合圧電すべり共振子１を採用することも可能である。すなわち、本実施の形態に係る複合圧電すべり共振子１と同様、振動部材３と反射層６，７と保持部材８，９とが一体的に連結されているものの、振動部材３が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、反射層６，７と保持部材８，９との界面から保持部材８，９自体の外端面までの距離ｈがｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあるように、好ましくは、λ／４の近傍にあるように設定された複合圧電すべり共振子１である。
【００３４】
そして、この複合圧電すべり共振子１では、一方側の反射層６と一方側の保持部材８との界面から保持部材８自体の外端面までの長さ、つまり、距離をｈ１とし、かつ、他方側の反射層７と他方側の保持部材９との界面から保持部材９自体の外端面までの距離をｈ２としたとき、これら距離ｈ１，ｈ２の差｜ｈ１−ｈ２｜の範囲が、０．０１≦｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）で表される関係を有することとなっており、このような構成である限り、本実施の形態と同じく、共振周波数Ｆｒは殆ど変化しない。
【００３５】
なお、このような複合圧電すべり共振子１であっても、反射層６，７及び保持部材８，９が一体となって共振する振動モードが振動部材３の共振周波数の約２倍となる位置に存在しているので、この不要なレスポンスを弱めるため、保持部材８，９それぞれの長さを互いに異ならせておくことが望ましい。そして、このとき、保持部材８，９の長さｈ１，ｈ２の差に基づく比｜ｈ１−ｈ２｜の範囲を０．０１≦｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）としておけば、図８で示すように、保持部材８，９の長さｈ１，ｈ２の差が大きくなるほど、反射層６，７及び保持部材８，９の共振に伴って発生するスプリアス振動の比帯域幅変化率が低下し、好ましい状態となることが確認されている。
【００３６】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を簡略化して示す斜視図、図１０はその等価回路図であり、図１１は変形例に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を簡略化して示す斜視図、図１２はその等価回路図である。なお、図９及び図１０における符号１１は複合圧電すべり共振子を示し、図１１及び図１２における符号２１も複合圧電すべり共振子を示している。また、これらの図９〜図１２において、図１〜図８と互いに同一となる部材及び部分については同一符号を付しており、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３７】
実施の形態２に係る複合圧電すべり共振子１１は、第１の音響インピーダンス値Ｚ１を有する材料、例えば、３．４×１０7Ｋｇ／（ｍ2・ｓ）程度の音響インピーダンス値Ｚ１を有するチタン酸鉛系セラミックスからなる角柱状の圧電体２と、その軸心方向（長手方向）に沿う両側端面のそれぞれに連結された左右一対の反射層６，７と、これら反射層６，７それぞれの外側端面に連結された左右一対の保持部材８，９とを備えている。そして、分極方向Ｐが軸心方向と一致するようにして分極処理された圧電体２の対向しあう主面上には励振電極４，５がそれぞれ形成されており、圧電体２の上側主面上に形成された励振電極４は、圧電体２の右側端面に連結された反射層７及び保持部材９それぞれの上側主面上にまで延出されている。
【００３８】
また、圧電体２の下側主面上に形成された励振電極５は、圧電体２の左側端面に連結された反射層６及び保持部材８の下側主面上にまで延出されている。さらに、保持部材８の上側主面上と保持部材９の下側主面上との各々に対しては、端子電極１２，１３がそれぞれ形成されている。そこで、この際における一方側の端子電極１２は保持部材８を介したうえで励振電極５と対向しあっていることになり、励振電極５と端子電極１２とで挟まれた保持部材８内には仮想的な容量１４が形成される。
【００３９】
さらにまた、他方側の端子電極１３も保持部材９を介して励振電極４と対向しあっているため、励振電極４と端子電極１３とで挟まれた保持部材９内にも容量１５が形成されている。すなわち、実施の形態２に係る複合圧電すべり共振子１１では、反射層６，７を介して圧電体２の両側端面に連結された保持部材８，９の内部に容量１４，１５がそれぞれ形成されており、図１０の等価回路図で示すような構成、つまり、発振回路で必要とされる負荷容量１４，１５が振動部材３に内蔵された回路構成が確保される。その結果、部品点数の削減を実現し得ることとなる。
【００４０】
なお、複合圧電すべり共振子１１における圧電体２は、その対向しあう主面上に励振電極４，５が形成されているため、実施の形態１における振動部材３として機能する。そこで、励振電極４，５間に交流電圧が印加されると、振動部材３は厚みすべり振動モードで振動することとなり、反射層６，７の有する音響インピーダンス値Ｚ２が振動部材３の有する第１の音響インピーダンス値Ｚ１及び保持部材８，９の有する第３の音響インピーダンス値Ｚ３よりも低いため、振動部材３から反射層６，７へと伝播してきた振動は反射層６，７及び保持部材８，９の界面でそれぞれ反射されてしまう。
【００４１】
ところで、複合圧電すべり共振子１１においては、圧電体２の上側主面上に形成された励振電極４を反射層７及び保持部材９の上側主面上にまで延出し、圧電体２の下側主面上に形成された励振電極５を反射層６及び保持部材８の下側主面上にまで延出すると共に、保持部材８の上側主面上と保持部材９の下側主面上とのそれぞれに対して端子電極１２，１３を形成している。しかしながら、図１１で変形例として示す複合圧電すべり共振子２１のように、端子電極１２，１３を形成することなく、圧電体２の上側主面上に形成された励振電極４を反射層６，７及び保持部材８の上側主面上にまで延出し、かつ、圧電体２の下側主面上に形成された励振電極５を反射層６及び保持部材８の下側主面上にまで延出した構成であってもよい。
【００４２】
このような構成を採用している場合には、励振電極４が保持部材８を介したうえで励振電極５と対向しあっているため、励振電極４，５によって挟まれた保持部材８の内部には仮想的な容量２２が形成される。そこで、変形例に係る複合圧電すべり共振子２１は、図１２の等価回路図で示すような構成、つまり、振動部材３と並列に容量２２が内蔵された回路構成であることになる。その結果、容量２２を調整するのに伴って振動部材３の比帯域を変化させることが可能となり、発振周波数をコントロールし得ることとなる。
【００４３】
（実施の形態３）
図１３は実施の形態３に係る圧電共振部品の全体構造を簡略化して示す分解斜視図であり、図１３における符号３１は圧電共振部品を示している。すなわち、本実施の形態に係る圧電共振部品３１は、実施の形態１または実施の形態２に記載した複合圧電すべり共振子１，１１，２１のいずれかを利用して構成されたものである。
【００４４】
ここでの複合圧電すべり共振子３２は、例えば、複合圧電すべり共振子１が備える圧電体２の上側主面上に形成された励振電極４を反射層６及び保持部材８の上側主面上から外側端面にまで延出しており、かつ、圧電体２の下側主面上に形成された励振電極５を反射層７及び保持部材９の下側主面上から外側端面にまで延出してなる構成を有している。
【００４５】
そして、複合圧電すべり共振子３２は容量を内蔵した誘電体基板、いわゆるコンデンサ基板３３上に搭載されており、励振電極４，５のそれぞれはコンデンサ基板３３に形成された入出力電極３４，３５の各々と半田３６を用いて接合されている。なお、図１３中の符号３７は、コンデンサ基板３３に形成されたアース電極を示している。
【００４６】
また、このコンデンサ基板３３上に搭載された複合圧電すべり共振子３２は、これを取り囲んで配置される外装部材であるところのキャップ３８、つまり、アルミニウムやステンレス鋼などの導電性材料を使用して作製されたキャップ３８が、絶縁性接着剤３９を介してコンデンサ基板３３上に接合されることによって封止されている。そこで、複合圧電すべり共振子３２は、キャップ３８で電磁シールドされていることになる。なお、この際、複合圧電すべり共振子３２を封止するキャップ３８が、振動を阻害することのない内容積を有していることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る複合圧電すべり共振子であれば、反射層の有する第２の音響インピーダンス値Ｚ２が振動部材３の有する第１の音響インピーダンス値Ｚ１及び保持部材の有する第３の音響インピーダンス値Ｚ３のいずれよりも低いので、振動部材から反射層へと伝播してきた振動は、反射層と保持部材との界面でそれぞれ反射されてしまう。そこで、振動部材の振動特性に何らの悪影響を及ぼすこともなく、保持部材介して複合圧電すべり共振子を機械的に支持することが可能となり、その全体構成を小型化することができる。
【００４８】
また、請求項１の発明では、振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、振動部材と反射層との界面から該反射層と保持部材との界面までの距離Ｌｒはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあり、また、振動部材と一方側の反射層との界面から当該反射層と保持部材との界面までの距離をＬｒ１とし、かつ、振動部材と他方側の反射層との界面から当該反射層と保持部材との界面までの距離をＬｒ２としたときにおける距離Ｌｒ１，Ｌｒ２の差｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜の範囲が、
０．０１≦｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）≦０．３
で表される関係とされている。このような構成である場合には、共振周波数が殆ど変化しないため、複合圧電すべり共振子における周波数変化が小さくなって安定するという効果が得られる。
【００４９】
請求項２の発明に係る複合圧電すべり共振子では、振動部材が単独で振動する場合の振動の波長をλとしたとき、反射層と保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離ｈはｎ・λ／４±λ／８（ｎは奇数）の範囲内にあり、また、一方側の反射層と一方側の保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離をｈ１とし、かつ、他方側の反射層と他方側の保持部材との界面から該保持部材自体の外端面までの距離をｈ２としたときにおける距離ｈ１，ｈ２の差｜ｈ１−ｈ２｜の範囲が、
０．０１≦｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）
で表される関係とされている。このような構成であれば、共振周波数が殆ど変化せず、複合圧電すべり共振子における周波数変化が小さくなって安定するという効果が得られる。
【００５０】
請求項３の発明に係る複合圧電すべり共振子においては、保持部材が振動部材とほぼ同一の厚みＴを有し、かつ、反射層と保持部材との界面から保持部材の外端面までの距離をｈとしたとき、比ｈ／Ｔの範囲は
（１）０．１×α＜ｈ／Ｔ＜０．３×α
（２）（０．５＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（０．８＋１．６×ｎ）×α
（３）（１．１＋１．６×ｎ）×α＜ｈ／Ｔ＜（１．６＋１．６×ｎ）×α
（但し、音速比αは保持部材の音速Ｃｓを振動部材の音速Ｃｒで除した値（α＝Ｃｓ／Ｃｒ）であり、ｎは正の整数である）
で表される関係を有している。そこで、電気機械結合係数ｋが極大値近傍となるよう、複合圧電すべり共振子が備える保持部材の比ｈ／Ｔを設定しておけば、この複合圧電すべり共振子の比帯域が大きくなって安定する。その結果、複合圧電すべり共振子における製品品質のばらつきを低減することが可能となり、フィルタ特性の向上を実現することができる。
【００５１】
請求項４の発明に係る複合圧電すべり共振子にあっては、その保持部材に容量を形成することが行われている。従って、この複合圧電すべり共振子は、発振回路で必要とされる負荷容量が振動部材に内蔵された回路構成を有していることとになり、その結果として部品点数の削減を実現し得るという効果が確保される。
【００５２】
請求項５の発明に係る圧電共振部品は、容量を内蔵した基板上に複合圧電すべり共振子を搭載し、かつ、この複合圧電すべり共振子を基板上に接合された外装部材で取り囲んで封止していることを特徴とする。すなわち、このような構成であれば、複合圧電すべり共振子との電気的な接続不良が生じがたいコンデンサ基板を備えた圧電共振部品が極めて容易に作製されることになり、コンデンサ基板の入出力電極を介したうえでプリント配線基板などへ実装することが効率的に行えるという利点が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を示す斜視図である。
【図２】その側面図である。
【図３】複合圧電すべり共振子が備える反射層の長さの差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）と共振周波数Ｆｒの変化率ｄＦｒ／Ｆｒとの関係を示す説明図である。
【図４】反射層の長さの差に基づく比｜Ｌｒ１−Ｌｒ２｜／（Ｌｒ１＋Ｌｒ２）とスプリアス振動の比帯域幅変化率との関係を示す説明図である。
【図５】複合圧電すべり共振子が備えている保持部材の長さ及び厚みに基づく比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図である。
【図６】音速比αがα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝√２である場合の比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図である。
【図７】音速比αがα＝Ｃｓ／Ｃｒ＝１／√２である場合の比ｈ／Ｔと電気機械結合係数ｋとの関係を示す説明図である。
【図８】保持部材の長さの差に基づく比｜ｈ１−ｈ２｜／（ｈ１＋ｈ２）とスプリアス振動の比帯域幅変化率との関係を示す説明図である。
【図９】実施の形態２に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を示す斜視図である。
【図１０】その等価回路図である。
【図１１】変形例に係る複合圧電すべり共振子の全体構造を示す斜視図である。
【図１２】その等価回路図である。
【図１３】実施の形態３に係る圧電共振部品の全体構造を簡略化して示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１    複合圧電すべり共振子
３    振動部材
４    励振電極
５    励振電極
６    反射層
７    反射層
８    保持部材
９    保持部材
１１    複合圧電すべり共振子
１４    容量
１５    容量
２１    複合圧電すべり共振子
２２    容量
３１    圧電共振部品
３２    複合圧電すべり共振子
３３    コンデンサ基板（容量を内蔵した基板）
Ｚ１    第１の音響インピーダンス値
Ｚ２    第２の音響インピーダンス値
Ｚ３    第３の音響インピーダンス値
Ｌｒ１  反射層６の長さ（振動部材３と一方側の反射層６との界面から反射層６と保持部材８との界面までの距離）
Ｌｒ２  反射層７の長さ（振動部材３と他方側の反射層７との界面から反射層７と保持部材９との界面までの距離）
ｈ１  保持部材８の長さ（一方側の反射層６と一方側の保持部材８との界面から該保持部材８自体の外端面までの距離）
ｈ２  保持部材９の長さ（他方側の反射層７と他方側の保持部材９との界面から該保持部材９自体の外端面までの距離）
Ｔ    保持部材８，９の厚み
【図１】
0003864887.tif 000002
【図２】
0003864887.tif 000003
【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】
0003864887.tif 000013
【図１３】
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