JP3438689B2 - 圧電共振子及び圧電発振子 - Google Patents

圧電共振子及び圧電発振子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電共振素子の上
下に外装基板が積層されている構造を有する圧電共振子
及び圧電発振子に関し、例えばマイクロコンピューター
のクロック信号発生用発振子として用いられる、圧電共
振子及び圧電発振子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電共振素子にコンデンサを複合
させてなる圧電共振子や負荷容量内蔵型の圧電発振子が
種々提案されている。
【０００３】例えば、特許第２６６６２９５号特許掲載
公報には、図９（ａ）及び（ｂ）に示す圧電部品が開示
されている。この圧電部品１０１では、板状の圧電共振
素子１０２の上下に外装基板１０３，１０４が積層され
ている。圧電共振素子１０２は、エネルギー閉じ込め型
の圧電共振子であり、圧電板１０５と、圧電板１０５を
介して表裏対向された励振電極１０６，１０７とを有す
る。圧電板１０５と外装基板１０３，１０４との積層体
の一方端面に励振電極１０６が引き出されている。該端
面に、外部電極１０８が形成されている。また、励振電
極１０７は、上記端面とは反対側の端面に引き出されて
おり、該端面に形成された外部電極１０９に電気的に接
続されている。
【０００４】外部電極１０８，１０９は、上記積層体の
端面だけでなく、上面、一対の側面及び下面に至るよう
に形成されている。また、上記積層体の中央において、
上面、一対の側面及び下面を巻回するように、外部電極
１１０が形成されている。
【０００５】圧電部品１０１では、上記外部電極１０
８，１１０間及び外部電極１０９，１１０間で、それぞ
れ、コンデンサが構成されている。また、上記のように
上下の外装基板１０３，１０４を利用することにより、
大きな容量のコンデンサを構成し得るとされている。
【０００６】また、特許第２８３９０９２号掲載公報、
特開平４−１９２７０９号公報、実開平５−１８１２０
号公報などには、コンデンサを構成し得るパッケージ基
板上に圧電共振素子を接合し、圧電共振素子を囲繞する
キャップ材を接合してなるキャップ付の圧電部品が開示
されている。
【０００７】これらのキャップ付圧電部品では、圧電共
振素子が搭載されるパッケージ基板が多層基板からな
り、該多層基板においてコンデンサが構成されている。
すなわち、パッケージ基板にコンデンサを構成すること
により、コンデンサと圧電共振素子とを組み合わせてな
る圧電部品の小型化が図られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特許第２６６６２９５
号特許掲載公報に記載の圧電部品１０１では、上記のよ
うに圧電共振素子１０２の上下に積層された外装基板１
０３，１０４を利用して圧電共振素子に接続されるコン
デンサが構成されている。従って、低背化が可能な圧電
部品が構成される。
【０００９】しかしながら、大きな容量のコンデンサを
構成する場合には、外装基板の１０３，１０４として、
高誘電率のセラミック基板を用いる必要がある。ところ
が、高誘電率のセラミック基板では、抗折強度が低く、
薄肉化が困難である。従って、外装基板１０３，１０４
の厚みをある程度大きくせざるをえず、高容量化の妨げ
となっていた。
【００１０】また、圧電共振素子１０２の上下に高誘電
率のセラミック基板からなる外装基板１０３，１０４を
積層した構造を得ようとする場合、その積層体を粘着シ
ートに固定した後、切断が行われる。上記高誘電率のセ
ラミック基板は、加工性が十分でないので、切断に際し
チッピングが生じがちであるという問題があった。
【００１１】すなわち、圧電部品１０１のように、圧電
共振素子１０２の上下に外装基板１０３，１０４を積層
してなる構造では、上下の外装基板１０３，１０４の一
方は、加工性に優れた低誘電率の誘電体セラミック基板
により構成しなければならなかった。そのため、高容量
化に限界があった。
【００１２】他方、前述した、キャップ付圧電部品で
は、金属キャップなどのキャップがパッケージ基板の上
面に接合されている。従って、パッケージ基板はキャッ
プより大きな平面形状を有するので、小型化が困難であ
った。加えて、キャップにおいてコンデンサを構成する
ことができず、パッケージ基板においてのみコンデンサ
が構成されている。従って、大きな静電容量のコンデン
サを構成することが困難であった。また、パッケージ基
板においてのみコンデンサを構成する必要があるため、
その点においてもパッケージ基板の寸法が大型にならざ
るを得なかった。
【００１３】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、圧電共振素子の上下に外装基板が積層されて
いる構造を有する圧電共振子であって、小型化及び低背
化が可能であり、大きな静電容量のコンデンサを構成す
ることができる、圧電共振子を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、圧電共振素子に三端
子型コンデンサが接続されている負荷容量内蔵型圧電発
振子であって、小型化及び低背化が可能であり、大きな
静電容量を構成し得る圧電発振子を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、圧
電共振素子と、前記圧電共振素子の上下に積層された第
１，第２の外装基板とを備える圧電共振子であって、前
記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する第
１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度で
は焼結しない第２の基板材料層とを交互に積層してな
り、前記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の
基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する
無機固体粉末が未焼成のまま一体となっており、抗折強
度が２０００ｋｇ／ｃｍ 2 以上の多層基板であり、前記
第１，第２の外装基板において、前記第１または第２の
基板材料層を介して第１，第２の内部電極が形成される
ことによりコンデンサが構成されていることを特徴とす
る。
【００１６】
【００１７】本願の第２の発明は、圧電共振素子と、前
記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２の外装基
板とを備える圧電共振子であって、前記第１，第２の外
装基板は、それぞれ、液相焼結する第１の基板材料層
と、前記第１の基板材料層の焼結温度では焼結しない第
２の基板材料層とを交互に積層してなり、前記第１の基
板材料層を構成する材料が前記第２の基板材料層に浸透
し、前記第２の基板材料層を構成する無機固体粉末が未
焼成のまま一体となっており、抗折強度が２０００ｋｇ
／ｃｍ 2 以上の多層基板であり、前記第１，第２の外装
基板において、同一高さ位置に一対の第１，第２の内部
電極が形成され、前記第１，第２の内部電極と前記第１
または前記第２の基板材料層を介して第３の内部電極が
形成され、前記第１，第３の内部電極間及び前記第２，
第３の内部電極間にそれぞれコンデンサが構成されてい
ることを特徴とする。本願の第３の発明は、圧電共振素
子と、前記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２
の外装基板とを備える圧電共振子であって、前記第１，
第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する第１の基板
材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度では焼結し
ない第２の基板材料層とを積層してなり、前記第１の基
板材料層を構成する材料が前記第２の基板材料層に浸透
し、前記第２の基板材料層を構成する無機固体粉末が未
焼成のまま一体となっている多層基板であり、前記第
１，第２の外装基板において、前記第２の基板材料層を
介して第１，第２の内部電極が形成されることによりコ
ンデンサが構成されていることを特徴とする。 本願の第
４の発明は、圧電共振素子と、前記圧電共振素子の上下
に積層された第１，第２の外装基板とを備える圧電共振
子であって、前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、
液相焼結する第１の基板材料層と、前記第１の基板材料
層の焼結温度では焼結しない第２の基板材料層とを積層
してなり、前記第１の基板材料層を構成する材料が前記
第２の基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構
成する無機固体粉末が未焼成のまま一体となっている多
層基板であり、前記第１，第２の外装基板において、同
一高さ位置に一対の第１，第２の内部電極が形成され、
前記第１，第２の内部電極と前記第２の基板材料層を介
して第３の内部電極が形成され、前記第１，第３の内部
電極間及び前記第２，第３の内部電極間に それぞれコン
デンサが構成されていることを特徴とする。
【００１８】第１〜４の発明の特定の局面では、前記第
１，第２の外装基板の各第１の内部電極がそれぞれ第
１，第２の電位に、第１，第２の外装基板の各第２の電
極がアース電位に接続されている。
【００１９】
【００２０】本願の第５の発明は、板状の圧電共振素子
と、前記圧電共振素子の上下に積層されており、圧電共
振素子に接続される三端子型のコンデンサを構成する第
１，第２の外装基板とを備える負荷容量内蔵型の圧電発
振子であって、前記第１，第２の外装基板は、それぞ
れ、液相焼結する第１の基板材料層と、前記第１の基板
材料層の焼結温度では焼結しない第２の基板材料層とを
交互に積層してなり、前記第１の基板材料層を構成する
材料が前記第２の基板材料層に浸透し、前記第２の基板
材料層を構成する無機固体粉末が未焼成のまま一体とな
っており抗折強度２０００ｋｇ／ｃｍ 2 以上の多層基板
であり、前記圧電共振素子と、前記第１，第２の外装基
板とを積層してなる積層体の外表面に形成された入力電
極、出力電極及びアース電極をさらに備え、前記第１，
第２の外装基板で構成される前記三端子型コンデンサ
が、前記入力電極、前記出力電極及び前記アース電極に
接続されていることを特徴とする。本願の第６の発明
は、板状の圧電共振素子と、前記圧電共振素子の上下に
積層されており、前記圧電共振素子に接続される三端子
型のコンデンサを構成する第１，第２の外装基板とを備
える負荷容量内蔵型の圧電発振子であって、前記第１，
第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する第１の基板
材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度では焼結し
ない第２の基板材料層とを積層してなり、前記第１の基
板材料層を構成する材料が前記第２の基板材料層に浸透
し、前記第２の基板材料層を構成する無機固体粉末が未
焼成のまま一体となっている多層基板であり、前記圧電
共振素子と、前記第１，第２の外装基板とを積層してな
る積層体の外表面に形成された入力電極、出力電極及び
アース電極をさらに備え、前記第１，第２の外装基板で
構成される前記三端子型コンデンサが、前記入力電極、
前記出力電極及び前記アース電極に接続されており、前
記第１，第２の外装基板において、同一高さ位置に一対
の第１，第２の内部電極が形成され、前記第１，第２の
内部電極と前記第２の基板材料層を介して第３の内部電
極が形成され、前記第１，第２の内部電極がそれぞれ前
記入力電極及び前記出力電極に接続されており、前記第
３の内部電極が前記アース電極に接続されていることを
特徴とする。 本願の第７の発明は、板状の圧電共振素子
と、前記圧電共振素子の上下に積層 されており、圧電共
振素子に接続される三端子型のコンデンサを構成する第
１，第２の外装基板とを備える負荷容量内蔵型の圧電発
振子であって、前記第１，第２の外装基板は、それぞ
れ、液相焼結する第１の基板材料層と、前記第１の基板
材料層の焼結温度では焼結しない第２の基板材料層とを
積層してなり、前記第１の基板材料層を構成する材料が
前記第２の基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層
を構成する無機固体粉末が未焼成のまま一体となってい
る多層基板であり、前記圧電共振素子と、前記第１，第
２の外装基板とを積層してなる積層体の外表面に形成さ
れた入力電極、出力電極及びアース電極をさらに備え、
前記第１，第２の外装基板で構成される前記三端子型コ
ンデンサが、前記入力電極、前記出力電極及び前記アー
ス電極に接続されており、前記第１の外装基板におい
て、前記入力電極に接続された第１の内部電極が形成さ
れ、前記第１の内部電極と前記第２の基板材料層を介し
て配置され、前記アース電極に接続された第２の内部電
極が形成され、前記第２の外装基板において、前記出力
電極に接続された第３の内部電極が形成され、前記第３
の内部電極と前記第２の基板材料層を介して配置され、
前記アース電極に接続された第４の内部電極が形成され
ていることを特徴とする。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】第５〜７の発明のある特定の局面では、前
記積層体の上面及び下面に、前記入力電極、前記出力電
極及び前記アース電極が構成されている。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体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。
【００２７】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一参考
例に係る負荷容量内蔵型圧電発振子を示す断面図及び外
観斜視図である。圧電発振子１は、板状の圧電共振素子
２と、圧電共振素子２の上下に積層された第１，第２の
外装基板３，４とを有する。
【００２８】図２に分解斜視図で示されているように、
圧電共振素子２は、矩形板上の圧電板５を用いて構成さ
れている。圧電板５の上面には励振電極６が、下面には
励振電極７が形成されている（図１（ａ））。励振電極
６，７は、圧電板５の中央において圧電板５を介して対
向されており、エネルギー閉じ込め型の圧電共振部を構
成している。上記圧電板５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圧電単
結晶を用いて構成されている。本参考例では、チタン酸
ジルコン酸鉛系セラミックスにより圧電板５が構成され
ており、厚み方向に分極処理されている。従って、圧電
共振素子２では、厚み縦振動モードを利用したエネルギ
ー閉じ込め型の圧電共振部が構成されている。
【００２９】励振電極６は、圧電共振子２及び外装基板
３，４が積層されている積層体の一方端面に引き出され
ており、励振電極７は他方端面に引き出されている。ま
た、励振電極６は、接続電極６ａに連ねられている。接
続電極６ａは、圧電板５の上面において、圧電板５の両
側縁に至るように形成されている。なお、側縁とは、上
記両端面を結ぶ方向に延ばされている圧電板５の外縁を
いうものとする。特に図示はされていないが、励振電極
７もまた、接続電極に接続されており、該接続電極が圧
電板５の下面において両側縁に至るように形成されてい
る。
【００３０】他方、外装基板３，４は、それぞれ、多層
基板を用いて構成されている。本参考例では、外装基板
３内には、同一高さ位置に第１，第２の内部電極８，９
が形成されている。第１，第２の内部電極８，９と基板
材料層を介して、特に本参考例では重なり合うように、
上方に第３の内部電極１０が配置されている。なお、第
３の内部電極１０は、第１，第２の内部電極と厚み方向
において重なり合っていなくてもよい。
【００３１】図３に分解斜視図で示すように、第１，第
２の内部電極８，９は、上記積層体の側面に至る引き出
し部８ａ，９ａを有する。また、第３の内部電極１０
は、積層体の側面に引き出されている引き出し部１０ａ
を有する。
【００３２】また、図１に示すように、外装基板３は、
圧電共振素子２に積層される側の主面に凹部３ａを有す
る。凹部３ａは、圧電共振素子の共振部の振動を妨げな
いための空間を形成するために設けられている。
【００３３】上記多層基板３は、図３に示すように、複
数の基板材料層３ｂ〜３ｅを上記内部電極８〜１０を介
して積層し、一体焼成することにより得られる。すなわ
ち、従来より周知のセラミック多層基板の製造方法に従
って容易に得ることができる。
【００３４】第２の外装基板４についても第１の外装基
板３と同様に構成されている。すなわち、第２の外装基
板４は、第１，第２の内部電極８Ａ，９Ａ及び第３の内
部電極１０Ａを有し、かつ圧電共振素子２側の主面に凹
部４ａが形成されている。
【００３５】なお、本参考例では、内部電極８，９，８
Ａ，９Ａに比べて、アース電位に接続される内部電極１
０，１０Ａが、圧電共振素子２側に配置されている。す
なわち、圧電共振素子２が内部電極１０，１０Ａに挟ま
れている。
【００３６】上記外装基板３，４を圧電共振素子２に積
層した後、表面に入力電極１１、出力電極１２及びアー
ス電極１３が外部電極として形成される。入力電極１
１、出力１２、アース電極１３は、導電性材料を蒸着、
メッキもしくはスパッタリングすることによりあるいは
導電ペーストの塗布・硬化により形成され得る。
【００３７】本参考例では、上記入力電極１１、出力電
極１２及びアース電極１３が外部との接続端子とされて
いる三端子型の圧電発振子が構成されている。すなわ
ち、第１の内部電極８，８Ａは、上記積層体の側面にお
いて、入力電極１１に電極的に接続されている。また、
第２の内部電極９，９Ａは、積層体の側面において、出
力電極１２に電気的に接続されている。さらに、第３の
内部電極１０，１０Ａは、積層体の側面においてアース
電極１３に電気的に接続されている。
【００３８】また、圧電共振素子２の励振電極６が入力
電極１１に、励振電極７が出力電極１２に電気的に接続
されている。従って、入力電極１１とアース電極１３と
の間には、第１の内部電極８と第３の内部電極１０とで
構成されるコンデンサと、第１の内部電極８Ａと第３の
内部電極１０Ａとで構成されるコンデンサとが並列に接
続されている。また、出力電極１２とアース電極１３と
の間には、第２の内部電極９と第３の内部電極１０とで
構成されるコンデンサ及び第２の内部電極９Ａと第３の
内部電極１０Ａとで構成されるコンデンサとが並列に接
続されている。
【００３９】よって、第１，第２の外装基板３，４が多
層基板で構成されており、かつ各外装基板３，４におい
て、上記コンデンサが構成されているので、大きな静電
容量を有する負荷容量内蔵型の圧電発振子１が構成され
る。
【００４０】しかも、圧電発振子１では、板状の圧電共
振素子２に、平板状の外装基板３，４が上下に積層され
ている構造を有し、入力電極１１、出力電極１２及びア
ース電極１３が、それぞれ、上下対称に構成されいてい
るので、圧電発振子１は方向性を有しない。従って、圧
電発振子１をプリント回路基板などに容易に表面実装す
ることができる。
【００４１】また、板状の圧電共振素子２の上下に板状
の外装基板３，４を積層した構造を有するものであるた
め、キャップ付圧電発振子に比べて低背化が容易であ
り、かつ小型化も進めることができる。
【００４２】さらに、外装基板３，４内に少なくとも一
層の内部電極を形成してコンデンサが構成されているの
で、大きな容量のコンデンサを容易に構成することがで
きる。従って、外装基板３，４を構成する材料として、
アルミナやチタン酸マグネシウムなどの低誘電率のセラ
ミックスを用いることができる。よって、高誘電率であ
るが、加工性の低い誘電体材料を用いる必要がないた
め、加工性においても優れている。すなわち、マザーの
積層体から個々の容量内蔵型圧電発振子を切り出す場合
のチッピング等が生じ難い。
【００４３】例えば、２．５×２．０ｍｍの平面形状を
有するチップ型圧電発振子１を構成した場合、外装基板
３，４の、比誘電率が２０程度のチタン酸マグネシウム
系セラミックスを用いて構成した場合であっても、内部
電極間のセラミック層の厚みを７μｍ程度とした場合、
電極間の重なり面積を０．８０ｍｍ2 とした場合、一層
で約２０ｐＦの静電容量を得ることができる。
【００４４】これに対して、従来の図９に示した圧電部
品においては、比誘電率ε＝２０００程度の高誘電率の
チタン酸バリウム系セラミックスを用いて外装基板を構
成した場合であっても、内部電極間で構成される静電容
量は、同じ寸法の圧電部品を構成した場合、１５ｐＦ程
度が限界であった。すなわち、前述したように、高誘電
率のセラミックスを用いた場合、加工上の理由により一
方の外装基板にしか高誘電率セラミックスを用いること
ができなかった。従って、上記のように同じ寸法では、
従来の圧電部品では、本参考例の圧電発振子１に比べて
大きな静電容量を得ることはできない。
【００４５】なお、本参考例において、上記内部電極８
〜１０，８Ａ〜１０Ａは、外装基板３，４を構成するセ
ラミック材料と同時焼成されるが、入力電極１１、出力
電極１２及びアース電極１３については、積層体上に導
電ペーストを塗布した後セラミックスと同時焼成しても
よく、あるいは積層体を得た後に、入力電極１１，出力
１２及びアース電極１３を別途形成してもよい。
【００４６】また、本参考例では、上記のように、比誘
電率が低いセラミック材料を用いて外装基板３，４を構
成した場合においても、大きな静電容量を得ることがで
きる。従って、抗折強度が高く、チッピング等が生じ難
いセラミック材料を用いて外装基板３，４を構成するこ
とができる。よって、外装基板３，４の薄型化が可能で
あり、それによって、負荷容量内蔵型圧電発振子の薄型
化及び高容量化を実現することが可能となる。
【００４７】加えて、上記内部電極８〜１０，８Ａ〜１
０Ａが埋設されているので、該内部電極の存在によって
も、外装基板３，４の機械的強度が高められ、それによ
っても薄型化を進めることができる。
【００４８】なお、本参考例の圧電発振子１において、
入出力電極１１，１２やアース電極１３と接続されてい
ないダミーの内部電極をさらに埋設してもよく、それに
よって外装基板３，４の機械的強度をより一層高めても
よい。
【００４９】加えて、前述した従来例では、外装基板に
反りが生じ易く、加工時にワレやカケの原因となってい
たが、本参考例においては、上記内部電極８〜１０及び
８Ａ〜１０Ａの配置を工夫することにより基板の反りを
緩和することもできる。すなわち、内部電極がセラミッ
ク層を介して外部電極と対向されるように内部電極を配
置すれば、基板の反りを抑制することができる。
【００５０】第１の参考例に係る圧電発振子１では、外
装基板３，４のいずれにおいても、入力電極１１−アー
ス電極１３間に接続されるコンデンサ及び出力電極１２
−アース電極１３間に接続されるコンデンサが構成され
ている。従って、いずれか一方の多層基板において、入
出力電極１１，１２及びアース電極１３と内部電極との
接続不良が生じたとしても、他方の外装基板における電
気的接続構造が確保されている限り、必ず入力電極１１
−アース電極１３間及び出力電極１２−アース電極１３
間にそれぞれコンデンサが接続される。従って、上記の
ような一方の外装基板３または４における故障が生じて
いたとしても、発振停止などの重大な事故に至る可能性
を著しく低減することができる。
【００５１】なお、第１の参考例においては、外装基板
３，４における内部電極構造は同一とされていたが、外
装基板３と外装基板４とで、内部電極積層数、内部電極
間のセラミック層の厚み等を適宜異ならせてもよい。
【００５２】また、第１の参考例では、内部電極間に挟
まれて静電容量が取り出されるセラミック層は１層であ
ったが、３以上の内部電極を積層し、２以上のセラミッ
ク層に基づいて静電容量を取り出してもよい。
【００５３】図４及び図５は、第１の参考例の圧電発振
子の変形例を示す各斜視図である。図４に示す変形例に
係る圧電発振子２１では、入力電極１１、出力電極１２
及びアース電極１３が、それぞれ、外装基板３、圧電共
振素子２及び外装基板４からなる積層体の上面、一対の
側面及び下面を巻回するように構成されている。このよ
うに、外部電極としての入出力電極１１，１２及びアー
ス電極１３は、上記積層体の周囲を巻回するように形成
されていてもよい。
【００５４】また、図５に示す圧電発振子２２のよう
に、入出力電極１１，１２及びアース電極１３が、上記
積層体の上面には至らないように形成してもよい。な
お、図５では明瞭ではないが、入力電極１１、出力電極
１２及びアース電極１３は、上記積層体の一対の側面及
び下面に至るように形成されている。このように、積層
体の上面に電極が形成されないように、入力電極１１、
出力電極１２及びアース電極１３を形成した場合、上面
に電極を有しない構造の圧電発振子を提供することがで
きる。
【００５５】従って、圧電発振子１をプリント回路基板
などに実装した場合、圧電発振子１の上方に他の電子部
品を配置することができると共に、他の電子部品との短
絡の発生を防止することができる。
【００５６】図４及び図５に示した変形例から明らかな
ように、本参考例の圧電発振子１では、外装基板３，４
内で容量が構成されているので、外表面に形成される入
出力電極１１，１２及びアース電極１３の形状について
は種々変更し得る。
【００５７】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発
明の第２の参考例に係る圧電発振子における第１，第２
の外装基板の構造を説明するための分解斜視図である。
図６（ａ）及び（ｂ）には、第１の参考例において示し
た図３の上方部分及び下方部分に相当する図である。
【００５８】第２の参考例では、図６（ａ）に示すよう
に、第１の外装基板２３において、第１の内部電極２４
及び第２の内部電極２５がセラミック層２６を介して積
層されている。なお、２７，２８，２９は、それぞれ、
セラミック層を示す。また、１１〜１３は、それぞれ、
入力電極、出力電極及びアース電極を示す。
【００５９】本参考例では、第１の内部電極２４が、引
き出し部２４ａを有し、引き出し部２４ａは、上述した
積層体の側面に引き出されている。従って、第１の内部
電極２４は、入力電極１１の外装基板の側面部分（図６
では示されていないが、第１の参考例と同様に構成され
ている。）に電気的に接続されている。
【００６０】また、第２の内部電極２５は、基板材料層
としてのセラミック層２６を介して内部電極２４に重な
り合うように配置されている。第２の内部電極２５は引
き出し部２５ａを有する。引き出し部２５ａは上述した
積層体の側面中央に引き出されており、アース電極１３
の外装基板の側面部分（図６では示されていないが、第
１の参考例と同様に構成されている。）に電気的に接続
されている。従って、第１の外装基板２３においては、
入力電極１１とアース電極１３との間に、第１，第２の
内部電極２４，２５で構成されるコンデンサが接続され
る。なお、第１，第２の内部電極２４，２５は必ずしも
厚み方向に重なり合うように構成されていなくてもよ
い。
【００６１】他方、図６（ｂ）に示すように、第２の外
装基板３１では、第３の内部電極３２と、第４の内部電
極３３とがセラミック層３４を介して積層されている。
この第３の内部電極３２は、引き出し部３２ａを有し、
引き出し部３２ａは、上記積層体の側面において、一方
端面近傍に引き出されており、出力電極１２に電気的に
接続される。また、第４の内部電極３３は、引き出し部
３３ａを有し、引き出し部３３ａは、側面中央に引き出
されており、アース電極１３に電気的に接続される。
【００６２】従って、第２の外装基板３１においては、
出力電極１２とアース電極１３との間に接続されるコン
デンサが構成されている。なお、第３，第４の内部電極
３２，３３は必ずしも厚み方向に重なり合うように構成
されていなくてもよい。
【００６３】第２の参考例では、第１の外装基板２３に
おいて、入力電極１１とアース電極１３との間に接続さ
れるコンデンサが構成され、第２の外装基板３１におい
て、出力電極１２とアース電極１３とに接続されるコン
デンサが構成される。このように、第１，第２の外装基
板２３，３１に、振り分けてコンデンサを構成してもよ
い。この場合には、各外装基板２３，３１において、図
６から明らかなように、ほぼ全面に渡る面積の内部電極
２４，２５，３２，３３を形成することができるため、
より大きな静電容量を形成することができる。
【００６４】なお、第２の参考例においても、上記第
１，第２の内部電極２４，２５及び第３，第４の内部電
極３２，３３の積層数をさらに高め、より大きな静電容
量を得てもよい。
【００６５】第２の参考例に係る圧電共振子は、上記外
装基板２３，３１が設けられていることを除いては、第
１の参考例の圧電発振子１と同様に構成されている。従
って、第１の参考例の圧電発振子と同様に、低背化及び
小型化が可能であり、かつ大きな静電容量を内蔵させて
なる負荷容量内蔵型圧電発振子を提供することができ
る。
【００６６】
【００６７】図７は、本発明の実施例に係る圧電発振子
を説明するための分解斜視図である。図７は、本実施例
の圧電発振子における下方の外装基板の構造を示す分解
斜視図である。なお、本実施例に係る圧電発振子は、外
装基板が異なることを除いては、第１の参考例と同様に
構成されている。
【００６８】図７は、下方の外装基板を示す分解斜視図
であり、第１の参考例と同様に、第１の内部電極８Ａ
と、第２の内部電極９Ａとが同一高さ位置に形成されて
いる。また、内部電極８Ａ，９Ａとセラミック層を介し
て重なり合うように第３の内部電極１０Ａが、形成され
ている。これらの内部電極８Ａ〜１０Ａ及び入力電極１
１、出力電極１２及びアース電極１３は、第１の参考例
の場合と同様に構成されている。異なるところは、外装
基板４１を構成する基板材料層にある。
【００６９】すなわち、外装基板４１では、液相焼結す
るセラミック材料からなる第１の基板材料層４２と、第
１の基板材料層４２が焼結する温度では焼結しない材料
からなる第２の基板材料層４３とが交互に積層されてい
る。
【００７０】上記液相焼結する第１の基板材料層として
は、例えばガラスあるいはガラスセラミックを用いて構
成することができる。より具体的には、アノーサイト系
結晶化ガラス、フォルステライト系結晶化ガラス、コー
ジェライト系結晶化ガラスもしくはセルシアン系結晶化
ガラスなどの結晶化ガラス；またはＳｉＯ2−ＭｇＯ−
Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3
−ＣａＯ系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＢａＯ系もしくはＳ
ｉＯ2−ＣａＯ系などの非結晶化ガラスなどにより構成
することができる。
【００７１】上記第１の基板材料層の焼結温度では焼結
しない第２の基板材料層は、高融点の無機固体粉末を用
いて構成することができる。このような無機固体粉末の
例としては、Ａｌ2Ｏ3 、ＢａＴｉＯ3 、ＺｒＯ2 、ム
ライトあるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００７２】もっとも、上記液相焼結する第１の基板材
料層よりも十分に軟化点が高く、液相焼結材料層の焼結
温度で焼結しない限り、上記無機固体粉末だけでなく、
ガラス状材料も使用することができる。
【００７３】上記のように、本実施例では、第１の基板
材料層４２と第２の基板材料層４３とが交互に積層され
ており、上記第１の基板材料層が、通常８００〜１００
０℃程度で焼成される。この場合、第２の基板材料層は
焼結しないので、第１の材料層を構成している材料が第
２の基板材料層に浸透し、第２の基板材料層を構成する
無機固体粉末などが未焼成のまま、一体の多層基板とし
て完成される。従って、第１の基板材料層の焼成時の収
縮が、第２の基板材料層によって拘束されることになる
ため、多層基板の主表面と平行な面における焼成時の収
縮がほとんどなくなり、多層基板の寸法精度を飛躍的に
高めることができる。
【００７４】なお、本実施例では、上記第２の基板材料
層が第１の基板材料層の焼成時の収縮を拘束するため
に、第１の基板材料層４２と第２の基板材料層４３とが
交互に積層されているが、必ずしも両者が交互に積層さ
れる必要はない。また、本実施例では、内部電極８Ａ，
９Ａと内部電極１０Ａとの間に第１の基板材料層が配置
されて、第１の基板材料層により静電容量が構成されて
いたが、第２の基板材料層により静電容量を構成しても
よい。
【００７５】図７では、下方の外装基板４１のみを示し
たが、上方に配置される第１の外装基板も同様に構成さ
れている。従って、本実施例に係る圧電発振子では、上
記のように外装基板が高精度に形成される。しかも、上
記のような第１，第２の基板材料層が積層されている構
造とすることにより、外装基板の強度も高められる。例
えば、従来のチタン酸バリウム系セラミックスを用いた
外装基板及び低誘電率のチタン酸マグネシウム系セラミ
ックスを用いた誘電体基板は、それぞれ、抗折強度が８
００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2 及び１０００〜１５００ｋ
ｇ／ｃｍ2 程度であるのに対し、上記第１，第２の基板
材料層を交互に積層してなる外装基板４１では、同じ厚
みの場合、抗折強度は２０００ｋｇ／ｃｍ2 以上と高く
なる。従って、精度及び強度に優れた外装基板を構成す
ることができ、それによって外装基板の厚みを薄くし得
るので、より一層圧電発振子の小型化及び低背化を進め
ることができる。
【００７６】また、上記第１，第２の基板材料層を積層
してなる外装基板４１では、焼成温度が８００〜１００
０℃程度であるため、従来の誘電体セラミック基板の焼
成温度である１２００〜１３００℃に比べて低く、従っ
て、焼成コスト、ひいては圧電発振子の製造コストを低
減することができる。
【００７７】なお、本実施例では、複数の第１の材料層
４２及び第２の材料層４３が交互に積層されていたが、
第１，第２の材料層は少なくとも一層存在すればよい。
例えば、図８（ａ）に示すように、外装基板４１Ａにお
いて、内部電極８Ａ，９Ａと内部電極１０Ａに挟まれる
層として単一の第１の基板材料層４２を配置し、その上
下に第２の基板材料層４３が配置されてもよい。
【００７８】逆に、図８（ｂ）に示すように、内部電極
８Ａ，９Ａと内部電極１０Ａとの間に第２の基板材料層
４３を配置し、その上下に第１の基板材料層４２が配置
されてもよい。
【００７９】さらに、図８（ｃ）に示すように、内部電
極８Ａ，９Ａと内部電極１０Ａとの間に第２の材料層４
３が配置され、内部電極１０Ａ上に、さらにもう一組の
内部電極８Ａ，９Ａが配置され、その間に第２の材料層
４３が配置され、全体の上下に第１の材料層４２，４２
が積層されてもよい。また、図８（ｄ）に示すように、
図８（ａ）に示した外装基板において、さらにその最上
部及び最下部に、第１の基板材料層４２，４２を積層し
てもよい。
【００８０】なお、内部電極８Ａ，９Ａ，１０Ａは、外
装基板を構成する第１，第２の基板材料層４２，４３と
同時焼成されるが、第１の参考例と同様に外部電極とし
ての入出力電極やアース電極については外装基板４１と
同時焼成されてもよく、あるいは焼成された外装基板を
圧電共振素子に積層した後に形成されてもよい。
【００８１】なお、上記実施例では、三端子型コンデン
サが圧電共振素子に一体化された負荷容量内蔵型圧電発
振子を示したが、本発明は、圧電共振素子にコンデンサ
が一体化される圧電共振子に一般的に適用することがで
きる。
【００８２】
【発明の効果】本願の第１〜４の発明によれば、圧電共
振素子の上下に第１，第２の外装基板が積層された構造
において、第１，第２の外装基板が少なくとも一層の内
部電極を有する多層基板により構成されている。従っ
て、上下に配置された第１，第２の外装基板のいずれに
おいてもコンデンサを構成することができるので、大き
な静電容量のコンデンサを内蔵させた圧電共振子を提供
することができる。また、第１，第２の外装基板のそれ
ぞれにおいてコンデンサを構成し得るので、第１，第２
の外装基板の厚みを薄くすることができ、それによって
圧電共振子の薄型化及び小型化を進めることができる。
【００８３】また、第１，第２の外装基板において、多
層基板を用いてコンデンサを構成するものであるため、
大きな静電容量を得ることができ、低誘電率の誘電体基
板を用いることができる。従って、抗折強度などの機械
的強度に優れた外装基板を構成することができる。
【００８４】また、第１，第２の外装基板においてコン
デンサが構成されているので、第１，第２の内部電極の
数を調整することにより、大きな静電容量のコンデンサ
を構成することができる。
【００８５】さらに、第１，第２の発明では、上記第
１，第２の外装基板を構成する多層基板が、液相焼結す
る第１の基板材料層と、第１の基板材料層の焼結温度で
は焼結しない第２の基板材料層とを交互に積層してな
り、第１の基板材料を構成する材料は第２の基板材料層
に浸透し、第２の基板材料層を構成する固体粉末が未焼
成のまま一体となっており、抗折強度が２０００ｋｇ／
ｃｍ 2 以上である多層基板により構成されている。よっ
て、焼成に際して平面方向における基板の収縮が抑制さ
れ、多層基板の精度が高められ、かつ抗折強度が２００
０ｋｇ／ｃｍ 2 以上と高いため、外装基板の薄型化を図
ることができる。 また、第３，４の発明では、第２の基
板材料層を介して内部電極が配置されているため、第２
の基板材料層が焼成工程において焼結温度まで達してい
ないため、収縮量が小さく、従って精度の高いコンデン
サを構成することが可能となる。
【００８６】第１、第２の外装基板の各第１の内部電極
が第１，第２の電位にそれぞれ接続されており、第１，
第２の外装基板の第２の内部電極がアース電位に接続さ
れている場合には、第１の外装基板で第１の電位とアー
ス電位との間に接続されたコンデンサが、第２の外装基
板において第２の電位とアース電極との間に接続された
コンデンサをそれぞれ構成することができる。従って、
第１，第２の外装基板において、それぞれ、第１の内部
電極及び第２の内部電極を大きな面積に構成することが
できるので、静電容量の大きなコンデンサを各外装基板
に構成することができる。
【００８７】
【００８８】第５〜７の発明に係る圧電発振子では、圧
電共振素子の上下に第１，第２の外装基板が積層された
構造において、第１，第２の外装基板が少なくとも一層
の内部電極を有する多層基板により構成されている。従
って、上下に配置された第１，第２の外装基板のいずれ
においてもコンデンサを構成することができるので、大
きな静電容量のコンデンサを内蔵させた圧電発振子を提
供することができる。また、第１，第２の外装基板のそ
れぞれにおいてコンデンサを構成し得るので、第１，第
２の外装基板の厚みを薄くすることができ、それによっ
て圧電発振子の薄型化及び小型化を進めることができ
る。加えて、第５の発明では、第１，第２の外装基板を
構成する多層基板が、第１の発明と同様に構成されてい
るため、外装基板の精度を高めることができ、かつ抗折
強度が十分な大きさとされているため、外装基板の薄型
化を図ることができる。 また、第６，第７の発明に係る
圧電発振子では、第３，第４の発明と同様に、内部電極
間に第２の基板材料層が配置されてコンデンサが構成さ
れているため、コンデンサの精度を高めることができ
る。
【００８９】第２の発明において、上記積層体の外表面
に入力電極及び出力電極及びアース電極が形成されてお
り、上記三端子型コンデンサが入力電極、出力電極及び
アース電極に接続されている場合には、本発明に従って
小型で、大きな静電容量を有するコンデンサが接続され
た負荷容量内蔵型の圧電発振子を提供することができ
る。
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】第５〜７の発明において、上記積層体の上
面及び下面に入力電極及び出力電極及びアース電極が形
成されている場合には、本発明に従って小型で、大きな
静電容量を有するコンデンサが内蔵された圧電発振子を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の参考例に
係る圧電発振子の断面図及び及び外観を示す斜視図。
【図２】図１に示した第１の参考例に係る圧電発振子の
分解斜視図。
【図３】図１に示した第１の参考例の圧電発振子におけ
る外装基板の構造を説明するための分解斜視図。
【図４】第１の参考例の変形例の圧電発振子を示す外観
斜視図。
【図５】第１の参考例に係る圧電発振子の他の変形例を
示す外観斜視図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の参考例に
係る圧電発振子において用いられる第１，第２の外装基
板の各分解斜視図。
【図７】本発明の実施例に係る圧電発振子の層の外装基
板の構成を説明するための分解斜視図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本実施例に係る圧電発振子
の変形例を説明するための図であり、外装基板における
第１，第２の材料層の配置対応の変形例を示す各断面
図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来の圧電部
品の一例を示す断面図及び斜視図。
【符号の説明】
１…圧電発振子 ２…圧電共振素子 ３，４…第１，第２の外装基板 ５…圧電板 ６，７…第１，第２の励振電極 ８，９…第１，第２の内部電極 １０…第３の内部電極 ８Ａ，９Ａ…第１，第２の内部電極 １０Ａ…第３の内部電極 １１…入力電極 １２…出力電極 １３…アース電極 ２１…圧電発振子 ２３…第１の外装基板 ２４…第１の内部電極 ２５…第２の内部電極 ２６…基板材料層 ３１…第２の外装基板 ３２…第３の内部電極 ３３…第４の内部電極 ３４…基板材料層 ４１…圧電部品 ４２…第１の材料層 ４３…第２の材料層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−177374（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−4604（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−247010（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−59956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/02 H01G 4/40

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２の外装
    基板とを備える圧電共振子であって、前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを交互に積層してな
    り、前記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の
    基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する
    無機固体粉末が未焼成のまま一体となっており、抗折強
    度が２０００ｋｇ／ｃｍ 2 以上の多層基板であり、 前記第１，第２の外装基板において、前記第１または第
    ２の基板材料層を介して第１，第２の内部電極が形成さ
    れることによりコンデンサが構成されてい ることを特徴
    とする、圧電共振子。
  2. 【請求項２】 圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２の外装
    基板とを備える圧電共振子であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを交互に積層してな
    り、前記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の
    基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する
    無機固体粉末が未焼成のまま一体となっており、抗折強
    度が２０００ｋｇ／ｃｍ 2 以上の多層基板であり、 前記第１，第２の外装基板において、 同一高さ位置に一対の第１，第２の内部電極が形成さ
    れ、 前記第１，第２の内部電極と前記第１または前記第２の
    基板材料層を介して第３の内部電極が形成され、 前記第１，第３の内部電極間及び前記第２，第３の内部
    電極間にそれぞれ コンデンサが構成されていることを特
    徴とする、圧電共振子。
  3. 【請求項３】 圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２の外装
    基板とを備える圧電共振子であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを積層してなり、前
    記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の基板材
    料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する無機固
    体粉末が未焼成のまま一体となっている多層基板であ
    り、 前記第１，第２の外装基板において、前記第２の基板材
    料層を介して第１，第２の内部電極が形成されることに
    より コンデンサが構成されていることを特徴とする、圧
    電共振子。
  4. 【請求項４】 圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層された第１，第２の外装
    基板とを備える圧電共振子であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを積層してなり、前
    記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の基板材
    料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する無機固
    体粉末が未焼成のまま一体となっている多層基板であ
    り、 前記第１，第２の外装基板において、同一高さ位置に一
    対の第１，第２の内部電極が形成され、 前記第１，第２の内部電極と前記第２の基板材料層を介
    して第３の内部電極が形成され、 前記第１，第３の内部電極間及び前記第２，第３の内部
    電極間にそれぞれコンデンサが構成 されていることを特
    徴とする、圧電共振子。
  5. 【請求項５】 前記第１，第２の外装基板の各第１の内
    部電極がそれぞれ第１，第２の電位に、 前記第１，第２の外装基板の各第２の内部電極がアース
    電位に接続されていることを特徴と する、請求項１また
    は３に記載の圧電共振子。
  6. 【請求項６】 板状の圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層されており、圧電共振素
    子に接続される三端子型のコンデンサを構成する第１，
    第２の外装基板とを備える負荷容量内蔵型の圧電発振子
    であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを交互に積層してな
    り、前記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の
    基板材料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する
    無機固体粉末が未焼成のまま一体となっており抗折強度
    が２０００ｋｇ／ｃｍ 2 以上の多層基板であり、 前記圧電共振素子と、前記第１，第２の外装基板とを積
    層してなる積層体の外表面に形成された入力電極、出力
    電極及びアース電極をさらに備え、前記第１，第２の外
    装基板で構成される前記三端子型コンデンサが、前記入
    力電極、前記出力電極及び前記アース電極に接続されて
    い ることを特徴とする、圧電発振子。
  7. 【請求項７】 板状の圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層されており、前記圧電共
    振素子に接続される三端子型のコンデンサを構成する第
    １，第２の外装基板とを備える負荷容量内蔵型の圧電発
    振子であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを積層してなり、前
    記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の基板材
    料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する無機固
    体粉末が未焼成のまま一体となっている多層基板であ
    り、 前記圧電共振素子と、前記第１，第２の外装基板とを積
    層してなる積層体の外表面に形成された入力電極、出力
    電極及びアース電極をさらに備え、前記第１，第２の外
    装基板で構成される前記三端子型コンデンサが、前記入
    力電極、前記出力電極及び前記アース電極に接続されて
    おり、 前記第１，第２の外装基板において、同一高さ位置に一
    対の第１，第２の内部電極が形成され、 前記第１，第２の内部電極と前記第２の基板材料層を介
    して第３の内部電極が形成され、 前記第１，第２の内部電極がそれぞれ前記入力電極及び
    前記出力電極に接続されており、前記第３の内部電極が
    前記 アース電極に接続されていることを特徴と する、圧
    電発振子。
  8. 【請求項８】 板状の圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の上下に積層されており、圧電共振素
    子に接続される三端子型のコンデンサを構成する第１，
    第２の外装基板とを備える負荷容量内蔵型の圧電発振子
    であって、 前記第１，第２の外装基板は、それぞれ、液相焼結する
    第１の基板材料層と、前記第１の基板材料層の焼結温度
    では焼結しない第２の基板材料層とを積層してなり、前
    記第１の基板材料層を構成する材料が前記第２の基板材
    料層に浸透し、前記第２の基板材料層を構成する無機固
    体粉末が未焼成のまま一体となっている多層基板であ
    り、 前記圧電共振素子と、前記第１，第２の外装基板とを積
    層してなる積層体の外表面に形成された入力電極、出力
    電極及びアース電極をさらに備え、前記第１，第２の外
    装基板で構成される前記三端子型コンデンサが、前記入
    力電極、前記出力電極及び前記アース電極に接続されて
    おり、 前記第１の外装基板において、 前記入力電極に接続された第１の内部電極が形成され、 前記第１の内部電極と前記第２の基板材料層を介して配
    置され、前記アース電極に接続された第２の内部電極が
    形成され、 前記第２の外装基板において、 前記出力電極に接続された第３の内部電極が形成され、 前記第３の内部電極と前記第２の基板材料層を介して配
    置され、前記アース電極に接続された第４の内部電極が
    形成されていることを特徴とする、 圧電発振子。
  9. 【請求項９】 前記積層体の上面及び下面に、前記入力
    電極、前記出力電極及び前記アース電極が構成されてい
    ることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の
    圧電発振子。
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