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JP3496191B2 - 圧電デバイス - Google Patents
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JP3496191B2 - 圧電デバイス - Google Patents

圧電デバイス

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JP3496191B2
JP3496191B2 JP32224094A JP32224094A JP3496191B2 JP 3496191 B2 JP3496191 B2 JP 3496191B2 JP 32224094 A JP32224094 A JP 32224094A JP 32224094 A JP32224094 A JP 32224094A JP 3496191 B2 JP3496191 B2 JP 3496191B2
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克典 熊坂
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NEC Tokin Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子を用いた圧
電デバイスに関し、特に圧電振動子板の上下面のいずれ
か一方にのみ電極を有し、電気的信号の取り出しを容易
にした圧電振動子、圧電トランスおよび圧電フィルタ等
の圧電デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】圧電振動子を応用したデバイスとして圧
電トランス、圧電フィルタ等の圧電デバイスが知られて
おり、現在、かかる圧電デバイスに用いる振動子として
は、セラミックやニオブ酸リチウム単結晶が多く使用さ
れている。このような圧電デバイスの一般的な構造とし
ては、圧電振動子の上下面の一方に電気信号を入力する
入力電極が、また前記入力電極を有する面とは異なる他
方の上下面に電気的にアースできるアース電極が形成さ
れている。また、圧電トランスにおいては、図4及び図
5に示すように、圧電振動子から成る正方形板41の上
下面の一方の表面にそれぞれ電気信号を入力、出力でき
る入力電極42、出力電極43を、また入力電極42、
出力電極43を有する面とは異なる他方の上下面の表面
に電気的にアースできるアース電極44、45が形成さ
れている。
【0003】また、実際の製造工程は上下面の一方の表
面に電極を形成した後、前記表面と異なる他方の表面の
電極を形成し圧電デバイスを作製する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に圧電デバイス
は、周辺機器の小型化に伴いここ数年非常に小型化が進
んでいる。従来の圧電フィルタ、圧電トランス等の圧電
デバイスは、図4及び図5に示すように、圧電振動子の
少なくとも2つの対向する表面にそれぞれ電気信号を入
力、出力、アースできる入力電極42、出力電極43、
アース電極44、45を有するために、それぞれの入力
電極42、出力電極43、アース電極44、45から電
気信号を取り出す際に、それぞれ正方形板41の上下面
の表面から少なくとも2つのリード線等で電気信号を取
り出すために、圧電振動子の小型化が進んでも圧電デバ
イスとしての従来以上の小型化、低背化は非常に困難で
あった。また電子機器等の小型化を図る上で一般的な技
術であり、デバイスの1つの表面でのみ外部と電気的に
接合する表面実装においても、従来の圧電デバイスにお
いては、正方形板41の上下面の表面から2つの電気信
号を取り出すリード線を引き出すために表面実装も非常
に困難であった。
【0005】更に、実際の製造工程では、一方の表面に
電極を形成した後に前記表面と他方の表面に同一の工程
を用いて再度電極を形成するため、1つの表面の2倍の
工程時間が必要であった。
【0006】このように、従来の圧電デバイスでは、圧
電振動子板の少なくとも上下面の2つの表面上の電極か
ら電気信号を取り出すためのリード線等が必要であり、
小型化やそれに伴う表面実装を行う上で致命的な構造上
の問題点があった。
【0007】本発明の目的は、圧電振動子板の上下面の
いずれか一方の表面からのみ電気的なすべての信号を取
り出すことを可能とし、小型化や表面実装を十分可能と
し工程時間を十分短縮できる圧電デバイスを提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電振
動子板の上下面のいずれか一方にそれぞれ電気的信号を
入力するための入力用電極と電気的にアースできるアー
ス用電極を有し、自発分極軸をZ軸として有するニオブ
酸リチウム単結晶において、座標軸をX軸のまわりに1
20〜170°回転した座標系(X,Y′,Z′)を、
さらにそのZ′軸のまわりに−20〜20°回転した座
標系(X′,Y″,Z′)において、前記ニオブ酸リチ
ウム単結晶の板面がX′軸Z′軸に平行になるように切
り出した圧電振動子板を用い、前記ニオブ酸リチウム単
結晶から切り出した圧電振動子板は、正方形で、四隅が
振動の節となるラーメモード振動を用いた圧電振動子を
1個または2個以上縦横に複数個並べた形であることを
特徴とする圧電デバイスが得られる。
【0009】 また、本発明によれば、圧電振動子板の
上下面のいずれか一方にそれぞれ1つまたは複数の電気
的信号を入力するための入力用電極、電気的信号を出力
するための出力用電極と電気的にアースできるアース用
電極を有し、自発分極軸をZ軸として有するニオブ酸リ
チウム単結晶において、座標軸をX軸のまわりに120
〜170°回転した座標系(X,Y′,Z′)を、さら
にそのZ′軸のまわりに−20〜20°回転した座標系
(X′,Y″,Z′)において、前記ニオブ酸リチウム
単結晶の板面がX′軸Z′軸に平行になるように切り出
した圧電振動子板を用い、前記ニオブ酸リチウム単結晶
から切り出した圧電振動子板は、正方形で、四隅が振動
の節となるラーメモード振動を用いた圧電振動子を1個
または2個以上縦横に複数個並べた形であることを特徴
とする圧電デバイスが得られる。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】本発明においては、圧電デバイスに用いる圧電
振動子板の上下面の一方表面のみ電気信号を取り出すた
めの複数の電極を有するため、電気信号を取り出すリー
ド線等を圧電デバイスの1つの表面にのみ容易に構成す
ることができ、より一層の小型化、低背化が可能とな
る。また、圧電デバイスの1つの表面にのみ電気的な端
子を構成できるため、容易に表面実装が可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る圧電デバイス
として、圧電トランスの実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。
【0016】図1は本実施例に係る圧電トランスの構成
の一例を示す斜視図であり、図2は図1のa−a′線に
おける断面図である。図1に示すように、圧電トランス
はニオブ酸リチウム単結晶から切り出した縦横比が1:
1である正方形板11と、この正方形板11の上下面の
一方の表面に形成した4分割電極からなる入力電極12
a及び入力アース電極12bと出力電極12c及び出力
アース電極12dとを備えている。
【0017】図3は本実施例に係る上記図1の圧電トラ
ンスのパッケージの構成を示す斜視図であり、正方形板
11上の4分割電極からなるそれぞれ入力電極12a、
入力アース電極12b、出力電極12c、出力アース電
極12dから電気信号を取り出すリード線33a、33
b、33c、33dをパッケージ34上に形成したそれ
ぞれの外部接続用の電極端子35a、35b、35c、
35dに接続して構成し、表面実装にも十分に対応でき
る。
【0018】以下に、本実施例による圧電トランスの製
造方法の具体例を示す。市販のニオブ酸リチウム単結晶
を用いて、自発分極軸(Z軸)X軸を中心に155°回
転し、更にX軸と直交するZ′軸を中心に5°回転して
縦と横の寸法が20×20mmで、厚さが0.5mmの
正方形板11を切り出した。この正方形板11の1つの
表面にアルミニウムを蒸着し4分割の電極12a、12
b、12c、12dを形成した。次に、これらの電極1
2a、12b、12c、12dを形成した正方形板11
をパッケージ34に固定し、リード線33a、33b、
33c、33dを介してそれぞれの外部接続用の電極端
子35a、35b、35c、35dを接続して圧電トラ
ンスを形成した。この圧電トランスにおける入力電圧と
出力電圧の測定結果及び昇圧比を表1に示す。この時、
負荷抵抗は100MΩである。
【0019】
【表1】 表1に示すように、入力電圧の変化に対しても、昇圧比
は略一定であることを確認することができた。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電振動子の上下面のいずれか一方表面にのみ電極を形
成したので、より一層の小型化、低背化が可能となる。
【0021】また、圧電デバイスのひとつの表面にのみ
電気的な端子を構成できるため、容易に表面実装が可能
となり、製造工程を十分簡素化し、特性、信頼性に優れ
た圧電デバイスを提供し得る。
【0022】 即ち、本発明の圧電デバイスによれば、
圧電デバイスのより一層の小型化、低背化が可能とな
り、作業性が向上する。
【0023】 また、本発明の圧電デバイスによれば、
小型化、低背化、作業性の向上に加え、入出力電極を表
面に形成できるため、圧電トランス等の3端子以上のデ
バイスを構成できる。
【0024】 また、本発明の圧電デバイスによれば、
入出力部以外に電極を有するため、帰還用電極等の複雑
な電極構成を一表面上に構成できるので、リード線の引
き出しが非常に容易になる。
【0025】 また、本発明の圧電デバイスによれば、
リード線の引き出しは一表面で可能とし、更なる特性の
向上を図れる。更に、裏面に電極を有することにより、
電界分布が電極に対して垂直方向に立ち、より効率の良
い圧電デバイスを構成できる。
【0026】 また、本発明の圧電デバイスによれば、
圧電振動子にニオブ酸リチウム単結晶を用いることによ
り、高いQによる特性向上を図れる。更に、大振幅時の
発熱も少なく特性の優れた小型・低背化の圧電デバイス
を構成できる。
【0027】 更に、本発明の圧電デバイスによれば、
ラーメモード振動であることにより、振動子の四隅を支
持でき、更に一表面にのみリード線の引き出しがあるの
で、表面実装が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る圧電トランスの構成の一
例を示す斜視図である。
【図2】図1に示した圧電トランスのa−a′線におけ
る断面図である。
【図3】図1に示した圧電トランスのパッケージの構成
を示す斜視図である。
【図4】従来の圧電トランスの構成例を示す図である。
【図5】図4に示した従来の圧電トランスのb−b′線
における断面図である。
【符号の説明】
11 正方形板 12a 入力電極 12b 入力アース電極 12c 出力電極 12d 出力アース電極 33a、33b、33c、33d リード線 34 パッケージ 35a、35b、35c、35d 電極端子 41 正方形板 42 入力電極 43 出力電極 44、45 アース電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−259528(JP,A) 特開 平5−335648(JP,A) 特開 平6−97527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/107 G01P 9/04 H01L 41/09 H03H 9/02 G01C 19/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動子板の上下面のいずれか一方に
    それぞれ電気的信号を入力するための入力用電極と電気
    的にアースできるアース用電極を有し、自発分極軸をZ
    軸として有するニオブ酸リチウム単結晶において、座標
    軸をX軸のまわりに120〜170°回転した座標系
    (X,Y′,Z′)を、さらにそのZ′軸のまわりに−
    20〜20°回転した座標系(X′,Y″,Z′)にお
    いて、前記ニオブ酸リチウム単結晶の板面がX′軸Z′
    軸に平行になるように切り出した圧電振動子板を用い、
    前記ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した圧電振動子
    板は、正方形で、四隅が振動の節となるラーメモード振
    動を用いた圧電振動子を1個または2個以上縦横に複数
    個並べた形であることを特徴とする圧電デバイス。
  2. 【請求項2】 圧電振動子板の上下面のいずれか一方に
    それぞれ1つまたは複数の電気的信号を入力するための
    入力用電極、電気的信号を出力するための出力用電極と
    電気的にアースできるアース用電極を有し、自発分極軸
    をZ軸として有するニオブ酸リチウム単結晶において、
    座標軸をX軸のまわりに120〜170°回転した座標
    系(X,Y′,Z′)を、さらにそのZ′軸のまわりに
    −20〜20°回転した座標系(X′,Y″,Z′)に
    おいて、前記ニオブ酸リチウム単結晶の板面がX′軸
    Z′軸に平行になるように切り出した圧電振動子板を用
    い、前記ニオブ酸リチウム単結晶から切り出した圧電振
    動子板は、正方形で、四隅が振動の節となるラーメモー
    ド振動を用いた圧電振動子を1個または2個以上縦横に
    複数個並べた形であることを特徴とする圧電デバイス。
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