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    公开号:WO1991012662A1
    申请号:PCT/JP1990/001273
    申请日:1990-10-02
    公开日:1991-08-22
    发明作者:Takao Morita；Osamu Ishii；Takebumi Kurosaki
    申请人:Toyo Communication Equipment Co., Ltd.；
    IPC主号:H03H9-00
    专利说明:
    [0001] 糸田 β 超薄板圧電共振子の構造
    [0002] 技術分野
    [0003] 本発明は基本波振動によって数十乃至数 1 0 Ο Μ Η ζに及ぶ高い共振周波 数を得ることのできる超薄板圧電共振子の機械的強度の改善に関する。
    [0004] 背景技術
    [0005] 近年、 各種電子機器、 通信機器においては、 高周波化と高い周波数安定度 の要求が厳しくなつているが、 従来より圧電デバイス （振動子、 フィルタ） として多用されてきた一般の A Tカツ ト水晶共振子は温度一周波数特性は極 めて優れているもののその共振周波数は板厚に反比例するため、 製造技術及 び機械的強度の観点より実用可能な共振子の基本波周波数は 3 0 M H z程度 が限界であった。
    [0006] 又、 A Tカツ 卜水晶振動子の高調波成分を抽出して基本波共振周波数の奇 数倍の周波数を得る所謂オーバートーン発振手段も広く用いられているが、 発振回路に L C同調回路等コイルを必要とするため発振回路を半導体集積回 路化する上で不都合がある上、 容量比が大きく且つインピーダンスレベルが 高いため発振 困難な場合が生ずるという欠陥があった。
    [0007] 一方、 インタディジタル ' トランスジュ一サ電極の電極指ピッチによって 発振周波数が決定される弾性表面液共振子は、 フォ トリソグラフィ技術の進 歩によって 1 G H z程度の出力まで可能となってはきたが、 これに使用し得 る圧電基板の温度一周波数特性が A Tカッ ト水晶に比して著しく劣るという 問題があった。
    [0008] 上述の如き問題を解決するため、 第 4図（a) . (b) に示すごとき圧電共振子 が提案されている。 即ち、 A T力ッ小水晶プロ、ソ ク 1の片面のほぼ中央部に機械加工又はェ'ソ チングによ.る凹陥部 5を形成するとともに、 凹陥部 5の底面に位置する振動 部 2の厚さを、 例えば 1 0 O M H zの基本波共振周波数を得んとするならば 約 1 6 mとする。
    [0009] 斯くの如く構成した水晶片ブロ ク 1の凹陥部 5を設けた側には超薄板状 の振動部 2表面、 前記凹陥部 5を包囲する厚肉の環状囲繞部 （リブ） 3表面 及び前記両者を結合する環状囲鐃部内壁面の全面に導電性薄膜を蒸着して全 面電極 1 2.とするとと'もに、 その裏面の平坦面中央部には部分電極 1 4を形 成する。
    [0010] 上述した如く構成する水晶振動子は第 5図に示す如く中央に凹状の収納空 所 1 0を設けたセラミック等のケース 1 1内に前記凹陥部 5をケース底面に 向けて固定するのが常識的且つ有利であろう。 この際、 環状囲繞部 3の凹陥 形成側の一周縁平面 3 aを該部に線状に塗布した導電性接着剤 1 5を介して ケース底面に露出し、 前記ケース 1 1の壁を気密貫通して外部リード 1 8に 接続する導電性膜 1 6と機械的に接着固定すると共に電気的に接続する。
    [0011] このように水晶振動子 1を、 その一緣 3 aのみで支持する構造 （以下、 片 持ち構造と称する） とし、 固定緣 3 a表面と対向する他縁 3 b表面を金属膜 1 6表面と単に接触した状態にするか或は金属膜 1 6表面との間にわずかの 間隙を残した自由な状態で浮かせるようにすれば当該共振子の振動の自由を 束縛することが少ないので、 共振子の Qの劣化、 ケース封止前後の周波数の 変動を防止すると共に量産時の温度—周波数特性のバラツキを小さくするこ とができる。
    [0012] 又、 共振子の振動の自由を極力確保するためには水晶プロック平坦面の電 極 1 4はこれから水晶プロック端部に延びる電極リード部とワイヤボンディ ングによってケースの段部 2 0上に形成したバッ ド 2 1 と接続するのが望ま しい。 このパッ ド 2 1はケース内部を気密貫通する導 2 3を介してケース 底面に形成した他の外部リ一ド 2 4と接続するものであることはいうまでも ない。 '
    [0013] このような圧電デバイスは共振子.1のケース 1 1への収納完了後に、 ケー ス開口を蓋 2 5にて気密封止して完成するものである。
    [0014] このような構成を有する超薄板の圧電デバイスは内蔵する水晶共振子 1を 環状囲繞部のー緣 3 a表面において片持ち状態で保持するのが常識的である と考えられるため、 振動、 衝撃が加わった場合、 固定縁の周りにフラッピン グを生じ環状囲鑊部は該部に加わる負荷に耐えられず、 第 4図（al に示した 如き方向にクラックが発生し易いという欠点があった。 .
    [0015] 本発明は上述したような超薄板圧電共振子の保持構造に由来する欠点を除 去すべくなされたものであって、 水晶等の圧電ブロック周緣に形成し厚肉の 環状囲繞部によ て超薄肉の振動部を保持するようにした共振子の破損を防 止することができる超薄圧電共振子の構造を提供することを目的する。
    [0016] 発明の開示 .
    [0017] 上記目的を達成するため本発明は、 超薄肉の振動部の外周を一体的に支持 する厚肉の環状囲繞部を有する圧電共振子において、 前記環状囲繞部の相対 向する一対の幅員を、 これらと直交する環状囲鐃部のケースに保持固定すベ き一縁からこれと対向する縁に向けて漸減せしめたものである。
    [0018] 図面の簡単な説明
    [0019] 第 1図 （ a ) ， （ b ) 及び （ c ) は本発明に係る圧電共振子の第 1の実施 例を示す斜視図、 平面図及び A— A断面図、 第 2図 （ a ) 及び （ b ) は夫々 第 1の実施例の変形例を示す平面図、 第 3図は本発明の第 2の実施例を示す 平面図、 第 4図 （ a ) ， ( b ) 及び第 5図は夫々従来の超薄板圧電共振子の 構成を示す斜視図、 断面図及びそのケースへの固定法を構成説明図である。 発明を実施す.るための最良の形態 '
    [0020] 以下、 添付図面に示した好適な実施例に基づいて本発明を詳細に説明す 。
    [0021] 第 1図 a ) ， （b ) 及び （c ) は本発明に係る圧電共振子の第 1の実施 例を示す斜視図、 平面図及び図 （a ) の A— A断面図であって、 矩形状の水 晶ブロック 1の表面中央部にエッチング或は機械研磨等の手法を用いて鞍形 の平面形状を有する凹陥部 5を形成することによって凹陥部底面に超薄肉の 振動部 2を形成するとともに、 振動部 2の周縁部に一体形成した厚肉の環状 囲繞部 （リブ） 3の接着剤を塗布すべき一縁 3 aと直交する縁 3 c , 3 cの 幅員 dを前記ケースに対する固定縁に近づくに従って漸増する如く構成す る。 .
    [0022] 斯くすることにより、 第 5図に示した片持ち構造にて共振子をケース内に 組み付けた場合においても、 振動、 衝撃によって共振子 1にクラックが生じ ることを有効に防止し得る。
    [0023] 以上、 ケース内に片持状に固定した圧電共振子についてその破損を防止す るための構造について説明したが、 このような構造を有する圧電共振子は必 ずしも片持状に固定すべき必然性はなく、 接着剤を塗布した一縁 3 aに向け て環状囲繞部の側緣 3 cの幅 dを漸増すると共に凹陥部幅を前記固定縁 3 a に向けて徐々に狭くなるよう構成するので、 これに対向する他縁 3 aへ向う -程水晶プロック 1の単位長さ当りの質量は減少する如く分布するのみらなら ず、 固定縁 3 aへ向う程環状囲繞部の機械的強度が増大するから、 振動、 衝 撃による共振子のフラッピングに起因する破損を防止する上で効果的であ る。
    [0024] 尚、 上記第 1の実施例の他にも、 これと同様の効果を奏する構造であれ ば、 いずれも本発明の範囲内に属するものである。 . 即ち、 例えば第' 2図 （ a ) に ·.示す如く凹陥部 5の平面形状を台形とした り、 又、 同図 （b ) のように台形の斜緣を凹陥中央に向けて湾曲させても同 様の効果を奏する。
    [0025] - 即ち、 第 3図に示すように固定縁 3 aの接着部 1 5以外にも対向する他緣 3 bの隅部 3 0、 3 1のいずれか一方に接着剤 3 5を塗布してケースに固定 し、 共振子のフラッビングを阻止するようにしてもよい。
    [0026] 共振子の上述した如き固定法は共振子プロックの固定点が増大した分だけ 共振子とケースとの間の熱膨張率の相違に起因するストレスに基づく周波数 の変動等諸特性の低下は避けられないが、 要求されるスペックが比較的緩や かな場合には充分実用に耐えるので、 衝撃、 振動による共振子の破損の可能 性の大幅な低減は上述の共振子諸特性のわずかな劣化を補って余りあるもの である。
    [0027] 以上、 圧電共振子の凹陥部をケース底面に向けて収納した場合についての み説明したが、 本発明に係る超薄板圧電共振子はその平坦面をケース底部に 向けて収納することも可能である。
    [0028] また上記実施例では圧電共振子として水晶振動子を例示したが、 これは一 例に過ぎず、 本発明は二重モードフィルタ等のフィルタ素子、 或は水晶以外 の圧電基板を用いた振動子、 フィルタ素子等についても適用可能である。 更に、 上記実施例においては.、'平面形状が直方体状の圧電材料プロ、ソクを 示したが、 これは共振子をバッチ生産する際の量産性を高める必要からの便 宜的な形態に過ぎず、 本発明の範囲がこの例に限定される趣旨ではない。 従 つて、 本発明の思想は、 共振子の平面形状が円形、 多角形、 その他異形のも のであっても同様に適用可能である。
    [0029] 本発明は以上説明した如く構成するものであるから、 殊に本発明に係る共 振子をケース内に片持支持にて収納した際、 外部からの振動、 衝撃によって 生ずる共振子のフラッビングに起因する破損を防止する上で著しい効果を奏 する。.
    权利要求:
    Claims言青求の範囲
    (1) 超薄肉.の振動部と、 該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを一体 的に構成した圧電共振子において、 前記環状囲繞部の相対向する一対の厚肉 側縁の幅員を、.これらと直交する前記環状囲繞部のケースに固定すべき一緣 から該ー縁と対向する他縁に向けて漸減せしめたことを特徴とする超薄板圧 電共振子の構造。
    (2) 前記圧電共振子を構成する前記環状囲繞部の前記ケースに固定すべき前 記一緣を接.着剤にて固定するとともに当該固定縁と対向する他縁の両端角部 の少なく ともいずれか一方を接着剤によって前記ケースに接着した'ことを特 徴とする請求項（1! の超薄板圧電共振子の構造。
    (3! 前記圧電共振子の素材が水晶であることを特徴とする請求項（1) 文 は (2) の超薄板圧電共振子の構造。
    (4) 前記圧電共振子を多重モードフィル夕に適用したことを特徴とする請求 項（1) 又は（2) の超薄板圧電共振子の構造。
    类似技术:
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    EP0644652A2|1995-03-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-08-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1991-08-22| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1991-10-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990914424 Country of ref document: EP |
    1992-01-29| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990914424 Country of ref document: EP |
    1995-12-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990914424 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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