JP3317219B2 - 容量内蔵型圧電共振部品 - Google Patents
容量内蔵型圧電共振部品Info
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Description
として用いられる容量内蔵型圧電共振部品に関し、より
詳細には、圧電共振素子と容量素子との積層構造が改良
された容量内蔵型圧電共振部品に関する。
合わせてなる容量内蔵型の圧電発振子が知られている。
また、この容量内蔵型圧電発振子を、下方に開口を有す
るキャップ材を該開口側からケース基板に接合すること
により構成されたケース内に収納してなるチップ型圧電
発振子も知られている。
どの絶縁性材料からなるケース基板上に、外部との接続
のための複数の端子電極が形成されている。また、該ケ
ース基板上に、誘電体基板の両主面に複数の容量取り出
し電極を形成することにより構成された3端子型容量素
子が導電性接合材を介して接合されている。さらに、上
記矩形板状の容量素子の上方に、導電性接合材、例えば
半田や導電ペーストを介して、圧電共振素子が接合さ
れ、積層されている。上記ケース基板上に、キャップ材
を該キャップ材の下方開口側から接合することにより、
ケース基板とキャップ材とにより構成される内部空間に
上記容量素子及び圧電共振素子からなる積層構造が密閉
されている。
圧電共振部品では、ケース基板上に積層されている矩形
板状の容量素子と、該容量素子に積層される矩形板状の
圧電共振素子として、同じ寸法のもの、特に幅寸法が同
じものが用いられていた。そのため、圧電共振素子を駆
動した際に発生する幅モードの周波数と、容量素子の幅
方向の固有振動数とが略一致し、両素子が幅モードで互
いに共振し、幅モードに起因するスプリアス応答が大き
くなるという問題があった。
せ難いことがあり、特に、幅モードに起因するスプリア
スが大きくなりすぎ、該スプリアス応答の周波数におい
て異常発振が生じることもあった。
型圧電共振部品の欠点を解消し、幅モードに起因する不
要スプリアスを効果的に抑圧することができ、従って、
目的とする周波数で安定に発振させ得る、容量内蔵型圧
電共振部品を提供することにある。
係る容量内蔵型圧電共振部品は、矩形板状の圧電共振素
子と、前記圧電共振素子に導電材を介して接合されて積
層されている矩形板状の容量素子とを備え、前記容量素
子の幅寸法をWc、幅方向の周波数定数をNc、前記圧
電共振素子の幅寸法をWe、幅方向の周波数定数をNe
としたときに、1.3≦(Ne/We)/(Nc/W
c)とされていることを特徴とする。
及び圧電共振素子からなる積層構造が容量素子側から導
電材を介して上面に接合され、かつ積層されているケー
ス基板がさらに備えられる。
及び圧電共振素子からなる積層構造を囲繞するように、
ケース基板に固定されたキャップ材がさらに備えられ
る。
非限定的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。
型圧電共振部品の分解斜視図である。本実施例の容量内
蔵型圧電共振部品では、ケース基板1とキャップ材2と
によりケースが構成されている。このケース内に、容量
素子3及び圧電共振素子4が収納されている。
の絶縁性材料で構成されている。絶縁材料としては、ア
ルミナなどの絶縁性セラミックスや合成樹脂などを用い
ることができる。
側面1a,1bには、それぞれ、複数の切欠が形成され
ている。また、ケース基板1の上面1cにおいては、図
2に平面図で示すように、端子電極5a〜5cが形成さ
れている。各端子電極5a〜5cは、ケース基板1の上
面1cにおいて、幅方向両端に至るように形成されてお
り、さらに側面1a,1bに形成されている切欠内に延
ばされている。
に導電性材料として、例えば、Ag、Cu、Ag−Pd
などからなる導電膜を形成することにより構成されてい
る。導電膜の形成方法については、特に限定されず、導
電ペーストの塗布・焼付け、蒸着、メッキ、スパッタリ
ングなどの適宜の方法を用いることができる。
接合材6a,6b,6cを介して容量素子3が接合され
る。導電性接合材6a〜6cとしては、公知の導電性接
着剤を用いることができる。
の下面に、図1に想像線で示すように容量取り出し電極
3bを、上面に一対の容量取り出し電極3c,3dを形
成することにより構成されている。容量取り出し電極3
c,3dは、誘電体基板3aの上面中央において所定距
離を隔てて対向されている。また、容量取り出し電極3
bは、容量取り出し電極3c,3dと誘電体基板3aを
介して部分的に対向するように形成されている。
部は、誘電体基板3の端面を経て下面に至るように延長
されている。従って、誘電体基板3の下面においては、
容量取り出し電極3bと、電極延長部3c1 ,3d1 と
が形成されている。
ラミックスまたは合成樹脂などからなる矩形板状の材料
を用いることができる。また、容量取り出し電極3b,
3c,3dについては、前述した端子電極5a〜5cと
同様の金属材料により構成することができる。
しており、導電性接合材6a,6b,6cは、それぞ
れ、電極延長部3c1 、容量取り出し電極3d及び電極
延長部3d1 に接合され、かつこれらと電気的に接続さ
れる。また、導電性接合材6a〜6cは、下面において
は、それぞれ、端子電極5a〜5cに接合される。
ッチングを付して示すように、絶縁性接着剤7が塗布さ
れる。絶縁性接着剤7は、導電性接合材6a〜6cが付
与される部分を除いて、すなわち、矩形の領域7a,7
b,7cを除いて塗布されている。この絶縁性接着剤7
は、容量素子3をケース基板1に接合すると共に、後述
のキャップ材2をケース基板1に接合するために塗布さ
れている。絶縁性接着剤7としては、エポキシ系接着剤
やシリコーン系接着剤などの適宜の絶縁性接着剤を用い
ることができる。
波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子であり、
矩形板状の圧電板4aを有する。圧電板4aは、チタン
酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミック
ス、あるいは水晶、LiNbO3 などの圧電単結晶によ
り構成することができる。圧電板4aは、圧電セラミッ
クスにより構成されている場合には厚み方向に分極処理
されている。
bが形成されている。第1の励振電極4bは、圧電板4
aの上面中央から一方端部に向かって延ばされている。
また、圧電板4aの下面には、第2の励振電極4cが形
成されている。第2の励振電極4cは、圧電板4aの下
面中央から圧電板4aの一方端に延ばされている。励振
電極4b,4cは、圧電板4aの一方端面上において導
電膜4dにより電気的に接続されている。
内部電極4eが形成されている。内部4eは、圧電体層
を介して励振電極4b,4cに重なり合うように配置さ
れており、かつ圧電板4aの他方端部に引き出されてい
る。圧電板4aの他方端部においては、端面を覆い、か
つ上面及び下面に至るように引出し電極4fが形成され
ている。
電極4eとの間に交流電圧を印加することにより、圧電
共振子4は、厚み縦振動モードで励振し、該厚み縦振動
モードの高調波を利用した共振特性を得ることができ
る。
a,8bを介して容量素子3に接合されると共に、電気
的に接続される。すなわち、導電性接合材8aは、容量
取り出し電極3cと、圧電共振素子4に形成された引出
し電極4fとを電気的に接続し、導電性接合材8bは、
容量取り出し電極3dと第2の励振電極4cとを電気的
に接続している。
り、圧電共振素子4が容量素子3に機械的にも接合され
ている。本実施例の特徴は、上記圧電共振素子4の幅寸
法をWe、幅方向の周波数定数をNe、容量素子3の幅
寸法をWc、幅方向の周波数定数をNcとしたときに、
1.3≦(Ne/We)/(Nc/Wc)の関係を満た
すように、容量素子3及び圧電共振素子4の寸法が定め
られていることにある。
満たすように圧電共振素子4及び容量素子3の寸法が定
められているため、後述の実験例から明らかなように、
幅モードに起因する不要スプリアスを効果的に抑圧する
ことができ、厚み縦振動の高調波を安定に発振すること
が可能とされている。
し、例えばステンレスやアルミニウムなどの金属材料あ
るいは適宜の合成樹脂により構成されている。キャップ
材2は、下方に開口を有し、該開口周縁部が絶縁性接着
剤7を介してケース基板1に接合されている。従って、
ケース基板1とキャップ材2とで密閉空間が構成され、
この密閉空間内に、上述した容量素子3及び圧電共振素
子4の積層構造が収納されており、かつ外部に対して密
閉されている。
例に係る容量内蔵型圧電共振部品9の外観を示す斜視図
である。圧電共振部品9においては、端子電極5a,5
c間に圧電共振素子4が接続され、端子電極5bと端子
電極5a,5cとの間に、それぞれ、コンデンサが挿入
されることになる。すなわち、図4に回路図で示す回路
構成が圧電共振部品9により実現されている。
9では、上記端子電極5a〜5cがケース基板1の側面
1a,1bに形成された切欠に至るように延ばされてい
る。従って、他のチップ型電子部品と同様に、例えばプ
リント回路基板上に自動機を用いて容易に表面実装する
ことができる。
て、幅モードに起因する不要スプリアスを抑制し得るこ
とを、具体的な実験例に基づいて説明する。いま、上記
実施例に係る容量内蔵型圧電共振部品9を、以下の仕様
で作製した。すなわち、容量素子3として、長さ2.2
×厚み0.15mm(幅寸法Wは後述のように変化させ
た。)のチタン酸ジルコン酸鉛よりなる誘電体基板3a
の上面に、0.8×Wmm2 の面積の容量取り出し電極
3c,3dを形成し、下面に容量取り出し電極3c,3
dのそれぞれと0.1×Wmm2 の領域で対向するよう
に容量取り出し電極3bを形成したものを用いた。ま
た、圧電共振素子4としては、チタン酸鉛よりなり、長
さ2.2×厚み0.3mm(幅寸法は後述のように変化
させた。)の厚み縦振動モードよりなる圧電板4aを用
い、該圧電板4aの中央領域において、第1,第2の励
振電極4d,4c及び内部電極4eが圧電体層を介して
0.24mm2 の領域で対向しているものを用意した。
性接合材6a〜6c,8a,8bとしてエポキシ系導電
性接着剤を用いてケース基板1に順に積層し、ニッケル
・鉄合金よりなるキャップ材2をケース基板1に接合し
た。このようして、実施例の容量内蔵型圧電共振部品9
を作製した。
及び圧電共振素子4の幅寸法を変化させ、すなわち(N
e/We)/(Nc/Wc)を種々変化させ、幅モード
に起因するスプリアス応答の位相の大きさを測定した。
結果を図5に示す。
We)/(Nc/Wc)が1.3以上であれば、幅モー
ドに起因するスプリアスの位相が60°以下であること
がわかる。通常、厚み縦モードの高調波を利用した圧電
発振子では、幅モードに起因するスプリアス応答の位相
が60°を超えると異常発振を招き、実使用上問題とさ
れている。従って、図5から明らかなように、上記比を
1.3以上とすれば、異常発振を生じさせずに、厚み縦
振動の高調波を安定に発振させ得る負荷容量内蔵型圧電
共振部品を提供し得ることがわかる。
因するスプリアスを説明するための比較例及び実施例の
インピーダンス−周波数特性を示す図である。図6に示
す比較例では、Ne=2200Hz・m、We=0.4
mm、Nc=1800Hz・m、Wc=0.4mm、す
なわち上記比(Ne/We)/(Nc/Wc)=1.2
2としたことを除いては、実施例と同様に構成された負
荷容量内蔵型圧電共振部品の特性を示す。図6におい
て、矢印Aが、厚み縦振動の3倍波の応答を示し、他
方、矢印Bが幅モードに起因するスプリアス応答を示し
ている。図6から明らかなように、厚み縦振動モード高
調波の応答Aの近傍に比較的に大きな幅モードに起因す
る応答Bが生じていることがわかる。
て、Ne=2200Hz・m、We=0.4mm、Nc
=1800Hz・m、Wc=0.6mm、すなわち上記
比(Ne/We)/(Nc/Wc)=1.83とした場
合のインピーダンス−周波数特性を示す。図8から明ら
かなように、本実施例では、矢印Cで示す、幅モードに
起因するレスポンスが非常に小さくされていることがわ
かる。
9では、ケース基板1とキャップ材2とによりケースを
構成したが、キャップ材2は必ずしも用いられずともよ
い。また、キャップ材2に代えて、圧電共振素子4の上
方に、該導電性接着剤や絶縁性接着剤を介してケース基
板1と同様の平板状のケース基板を積層してもよい。
材ではなく、底面上に容量素子3及び圧電共振素子4を
積層し、かつこれらが積層されている部分の周囲に圧電
共振素子4の上面よりも上方に延ばされた側壁を有す
る、上方に開いた開口を有する有底のケース基板を用い
てもよい。この場合には、上方開口を閉成するように平
板状の蓋材等を用いることにより、圧電共振素子4及び
容量素子3を内部に密閉し得るケースを構成することが
できる。
縦振動の高調波を利用するものに限らず、厚み縦振動の
基本波を用いたものであってもよく、あるいは厚み縦振
動モードや幅モード以外の振動モードを利用するもので
あってもよい。
単一の誘電体基板3aの両面に容量取り出し電極3b,
3c,3dを形成したものに限定されず、矩形板状の形
状を有する限り、内部電極を有する積層コンデンサなど
の他の構造のものであってもよい。
状の圧電共振素子と、矩形板状の容量素子とを導電材を
介して接合した構造を有する圧電共振部品において、比
(Ne/We)/(Nc/Wc)が1.3以上とされて
いるため、幅モードに起因する不要スプリアスを効果的
に抑圧することができ、従って、所望の周波数で安定に
発振し得る容量内蔵型圧電共振部品を提供することが可
能となる。
圧電共振素子からなる積層構造が、容量素子側からケー
ス基板の上面に導電材を介して接合されかつ積層されて
いるので、ケース基板に端子電極を設け、該端子電極を
導電材により容量素子と電気的に接続することにより、
ケース基板側からプリント回路基板などに表面実装可能
な圧電共振部品とすることができる。
及び圧電共振素子からなる積層体を囲繞するように、ケ
ース基板にキャップ材が固定されているので、容量素子
及び圧電共振素子からなる積層体が密封され、従って、
耐環境特性や耐衝撃性等に優れた圧電共振部品とするこ
とができる。
品を説明するための分解斜視図。
ース基板の平面図。
の外観を示す斜視図。
成を示す図。
(Ne/We)/(Nc/Wc)を変化させた場合の幅
モードに起因する応答の位相の変化を示す図。
のインピーダンス−周波数特性を示す図。
ンス−周波数特性を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 矩形板状の圧電共振素子と、 前記圧電共振素子に導電材を介して接合されて積層され
ている矩形板状の容量素子とを備え、 前記容量素子の幅寸法をWc、幅方向の周波数定数をN
c、前記圧電共振素子の幅寸法をWe、幅方向の周波数
定数をNeとしたときに、1.3≦(Ne/We)/
(Nc/Wc)とされていることを特徴とする、容量内
蔵型圧電共振部品。 - 【請求項2】 前記容量素子及び圧電共振素子からなる
積層構造が容量素子側から導電材を介して上面に接合さ
れかつ積層されているケース基板をさらに備えることを
特徴とする、請求項1に記載の容量内蔵型圧電共振部
品。 - 【請求項3】 前記容量素子及び圧電共振素子からなる
積層構造を囲繞するように、前記ケース基板に固定され
たキャップ材をさらに備えることを特徴とする、請求項
2に記載の容量内蔵型圧電共振部品。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33057697A JP3317219B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 容量内蔵型圧電共振部品 |
EP98108174A EP0877480A3 (en) | 1997-05-09 | 1998-05-05 | Thickness extensional vibration mode piezoelectric resonator and piezoelectric resonator component |
US09/075,901 US6051910A (en) | 1997-05-09 | 1998-05-11 | Thickness extensional vibration mode piezoelectric resonator and piezoelectric resonator component |
CNB981089372A CN1147939C (zh) | 1997-05-09 | 1998-05-11 | 厚度延伸振动模式压电谐振器和压电谐振器组件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33057697A JP3317219B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 容量内蔵型圧電共振部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11163659A JPH11163659A (ja) | 1999-06-18 |
JP3317219B2 true JP3317219B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=18234206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33057697A Expired - Lifetime JP3317219B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-12-01 | 容量内蔵型圧電共振部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3317219B2 (ja) |
-
1997
- 1997-12-01 JP JP33057697A patent/JP3317219B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH11163659A (ja) | 1999-06-18 |
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