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公開番号2025114090
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008539
出願日2024-01-24
発明の名称振動素子
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H03H 9/17 20060101AFI20250729BHJP(基本電子回路)
要約【課題】低損失で高いQ値の振動素子を実現する。
【解決手段】閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子100であって、複数の第1振動部と複数の第2振動部とが交互に配置される振動部1を備え、第1振動部は、第1電極41a、41c、41eと第2電極42a、42c、42eとを有し、第2振動部は、第3電極42b、42dと第4電極41b、41dとを有し、第1電極は、単結晶の[001]軸の正側の面であって、単結晶の[001]軸に垂直な第1面に配置され、第2電極は、単結晶の[001]軸の負側の面であって、単結晶の[001]軸に垂直な第2面に配置され、第3電極は、第2面に配置され、第4電極は、第1面に配置され、第1電極と第3電極とは電気的に接続され、第2電極と第4電極とは電気的に接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、
複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部を備え、
前記第１振動部は、第１電極と第２電極とを有し、
前記第２振動部は、第３電極と第４電極とを有し、
前記第１電極は、前記単結晶の［００１］軸の正側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第１面に配置され、
前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸の負側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第２面に配置され、
前記第３電極は、前記第２面に配置され、
前記第４電極は、前記第１面に配置され、
前記第１電極と前記第３電極とは電気的に接続され、
前記第２電極と前記第４電極とは電気的に接続されることを特徴とする振動素子。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
請求項１に記載の振動素子において、
複数の前記第１振動部及び複数の前記第２振動部は、前記単結晶の［１１０］軸または前記単結晶の［－１１０］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動素子において、
前記単結晶の［００１］軸に平行な方向から見て前記振動部の周囲の少なくとも一部に設けられ複数の前記第１振動部及び複数の前記第２振動部が配置されないベース部と、前記振動部と前記ベース部とを架橋する支持部と、を備えることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項３に記載の振動素子において、
前記支持部は、前記振動部の節点と前記ベース部とを架橋することを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項３に記載の振動素子において、
前記支持部は、前記単結晶の［１００］軸または前記単結晶の［０１０］軸に平行に延設されることを特徴とする振動素子。
【請求項６】
請求項１または２に記載の振動素子において、
前記圧電体は、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＡｌＮの何れかで構成されていることを特徴とする振動素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電体を用いた様々な振動素子が知られている。例えば、特許文献１には、サファイア基板に圧電体としてのＡｌＮ層と複数の電極とを有する共振器が開示されている。特許文献１の共振器は、ＡｌＮ層の主面を六方晶の（０００１）面または立方晶の（１１１）面として該主面と平行に電極を配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－６００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の共振器のようにＡｌＮ層の主面を六方晶の（０００１）面または立方晶の（１１１）面として該主面と平行に電極を配置することで、最も分極を大きくすることができ、大きな変位で圧電体を振動させる振動素子とすることができる。しかしながら、このような構成の振動素子は、圧電体を構成する材料内部での損失が大きくなる。振動素子における損失が大きくなると品質係数Ｑの値であるＱ値が低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の振動素子は、閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部を備え、前記第１振動部は、第１電極と第２電極とを有し、前記第２振動部は、第３電極と第４電極とを有し、前記第１電極は、前記単結晶の［００１］軸の正側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第１面に配置され、前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸の負側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第２面に配置され、前記第３電極は、前記第２面に配置され、前記第４電極は、前記第１面に配置され、前記第１電極と前記第３電極とは電気的に接続され、前記第２電極と前記第４電極とは電気的に接続されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の一実施例の振動素子を表す立方晶の（００１）面側からの斜視図。
本発明の一実施例の振動素子を表す立方晶の（００－１）面側からの斜視図。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の概略平面図であって、電圧印加前の状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の概略平面図であって、電圧を印加させたときの状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の概略平面図であって、図４とは電圧の印加方向を反転させて電圧を印加させたときの状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の圧電体の単結晶の結晶構造を表す結晶構造を表す図。
本発明の一実施例の振動素子を表す立方晶の（００１）面側から見た概略図であって、振動子単位の変形状態を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の振動素子は、閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部を備え、前記第１振動部は、第１電極と第２電極とを有し、前記第２振動部は、第３電極と第４電極とを有し、前記第１電極は、前記単結晶の［００１］軸の正側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第１面に配置され、前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸の負側の面であって、前記単結晶の［００１］軸に垂直な第２面に配置され、前記第３電極は、前記第２面に配置され、前記第４電極は、前記第１面に配置され、前記第１電極と前記第３電極とは電気的に接続され、前記第２電極と前記第４電極とは電気的に接続されることを特徴とする。
【０００８】
本態様によれば、閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用い、単結晶の［００１］軸に垂直な２つの面に沿って形成された二つの電極を有し、振動部が二つの電極の間に配置されている。そして、各々異なる電極が設けられる第１振動部と第２振動部とが交互に配置されている。このような構成とすることで、各電極に電圧を印加して第１振動部と第２振動部とを振動させた場合でも振動部全体として体積変化を伴う歪みが生じないようにすることができる。したがって、圧電体を構成する材料内部での損失を抑制することができ、低損失で高いＱ値の振動素子を実現することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の振動素子は、前記第１の態様に従属する態様であって、複数の前記第１振動部及び複数の前記第２振動部は、前記単結晶の［１１０］軸または前記単結晶の［－１１０］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されることを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、複数の第１振動部及び複数の第２振動部は、単結晶の［１１０］軸または単結晶の［－１１０］軸に平行に並んで圧電体に配置される。このような構成とすることで、特に効果的に各電極に電圧を印加して第１振動部と第２振動部とを振動させた場合でも振動部全体として体積変化を伴う歪みが生じないようにすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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