JP2000049555A - 容量内蔵型圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リード端子の導出構造が簡素化され、且つ、
コンデンサ素子の接続電極とリード端子の接続信頼性が
非常に高く、ケースの製造が容易な容量内蔵型圧電共振
子を提供する。 【解決手段】 底面にリード端子６が固着され、該リー
ド端子６に貫通孔６１が形成されて成る筐体状ケース４
に、圧電共振素子１とコンデンサ素子２から成る積層体
を収納配置し、貫通孔６１に現れるコンデンサ素子２の
接続電極２３、２４、２５と各リード端子６とを電気的
に接続すべく、貫通孔６１内に導電性接続部材７を充填
・配置した容量内蔵型圧電共振子である。そして、コン
デンサ素子２の下面側には、接続電極２３、２４、２５
を分離する溝条２６〜２８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装可能な容
量内蔵型圧電共振子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、通信機器、電子機器にはマイ
クロコンピュータなどが多用されており、このようなマ
イクロコンピュータにはクロック発振回路などが接続さ
れていた。

【０００３】この発振回路は図７に示す等価回路図のよ
うに、圧電共振素子Ｒの両端と接地電位との間に入出力
容量成分Ｃ₁ 、Ｃ₂ が接続され、さらに、圧電共振素子
の両端間に帰還抵抗成分ｒ、インバーターＩが接続され
ていた。この発振回路を簡単に達成できるように、図中
の点線で示すように上述の２つの容量成分Ｃ₁ 、Ｃ_２を
１つのコンデンサ素子で構成し、一点鎖線で示すように
このコンデンサ素子と圧電共振素子Ｒとを１つの電子部
品としたものが容量内蔵型圧電共振子である。

【０００４】容量内蔵型圧電共振子は、少なくとも圧電
基板の両主面に振動電極を形成した圧電共振素子と２つ
の容量成分を具備したコンデンサ素子とから主に構成さ
れていた。

【０００５】このような容量内蔵型圧電共振子で表面実
装が可能な構造として、本出願人は、図８の分解斜視図
に示す構造を既に提案している。

【０００６】一側面が開口４１し、且つ底面に該開口４
１側から奥行きに向かう長さ方向に併設された３つのリ
ード端子接続用貫通孔６１、６１、６１が形成された筐
体状ケース４と、一端側が前記リード端子接続用貫通孔
６１に固着され、他端が筺体状ケース４の外表面に導出
されているリード端子６と、短冊状の誘電体基板２０の
下面に３つの接続電極２３〜２５を設けた２つの容量成
分Ｃ_１ 、Ｃ₂ を形成するコンデンサ素子２の上面に、
短冊状の圧電基板１０の両主面に振動電極１１、１２を
形成した圧電共振素子１を導電性接合部材１５、１６を
介して電気的に接合して成る積層体と、前記筺体状ケー
ス４の開口を封止する封止部材とから構成されていた。

【０００７】上述の構造により、等価回路図中Ｒで示す
圧電共振素子１の両端に、コンデンサ素子２の２つの容
量成分が接続されている。そして、コンデンサ素子２の
下面に形成された接続電極２３〜２５が、外部回路に導
出されている。

【０００８】この外部回路への導出構造は、リード端子
６の一端が固着されたリード端子接続用貫通孔６１、６
１、６１内に、導電性ペーストを充填し、硬化すること
により、コンデンサ素子の接続電極２３〜２５の各々
と、各リード端子６とが電気的に接続されることにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の構造
で、ケース４の底面を貫通するリード端子接続用貫通孔
６１、６１、６１内に充填した導電性ペーストが、コン
デンサ素子２の下面の長さ方向に広がることになり、そ
の結果、接続電極２３〜２５間にまで拡がり、隣接する
貫通孔６１に充填した導電性ペーストどうしが短絡して
しまう。特に、装置全体を小型化しようとすると、導電
性ペーストの広がりの絶対距離が変わらないため、その
短絡が顕著となる。尚実際のこの間隙は、約１０〜２０
μｍ程度であり、導電性ペーストの毛細管現象によるも
のと考えられる。

【００１０】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、上述のリード端子用貫通孔に
導電性接着材を充填しても、コンデンサ素子の下面に形
成された各接続電極の短絡を有効に防止でき、しかも、
圧電共振素子及びコンデンサ素子を安定してケース内に
収容することができる容量内蔵型圧電共振子を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一側面
が開口し、且つ底面に複数のリード端子接続用貫通孔が
形成された筐体状ケースと、一端側が前記リード端子接
続用貫通孔に固着され、他端が筺体状ケースの外表面に
導出されているリード端子と、短冊状の誘電体基板の少
なくとも下面に３つの接続電極を併設して、２つの容量
成分を形成するコンデンサ素子の上面に、短冊状の圧電
基板の両主面に振動電極を形成した圧電共振素子を導電
性接合部材を介して電気的に接合して成る積層体と、前
記筺体状ケースの開口を封止する封止部材とから成る容
量内蔵型圧電共振子において、前記３つの接続電極間に
位置する誘電体基板に、該基板の幅方向に延びる溝条を
刻設したことを特徴とする容量内蔵型圧電共振子であ
る。

【００１２】

【作用】本発明によれば、コンデンサ素子の下面に形成
された接続電極に、電気的に接続するようにケース底面
のリード端子用貫通孔に導電性ペーストを充填した際
に、ケースとコンデンサ素子の微小な間隔に毛細管現象
により、導電性ペーストが広がっても、少なくとも誘電
体基板の下面の接続電極間の基板の幅方向に溝条を刻設
されているため、この溝条部分で導電性ペーストの拡が
りが抑制される。

【００１３】これにより、隣接しあう貫通孔に充填した
導電性ペーストが、ケースの内部底面とコンデンサ素子
との間隙で毛細管現象により広がろうとしても、この拡
がりを溝条で遮断できる。従って、これにより、導電性
ペーストの広がりを防止し、隣接しあう接続電極間の短
絡を防止できる。

【００１４】また、このような溝条は、誘電体基板の下
面に刻設されて形成されており、実質的にコンデンサ素
子端面の形状の変動がない。従って、圧電共振素子とコ
ンデンサ素子とをケースの内部に収容する場合、従来と
何ら変わることなく、安定して行えることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の容量内蔵型圧電共
振子を図面に基づいて詳説する。

【００１６】図１は本発明の容量内蔵型圧電共振子の外
観斜視図であり、図２は図１中Ｘ−Ｘ線で切断した縦断
面図であり、図３は図１中Ｙ−Ｙ線で切断した横断面図
であり、図４はその横断面図であり、図４は分解斜視図
であり、図５は本発明に用いるコンデンサ素子の下面側
主面を示す外観図である。尚、図８と同一部分は同一符
号を付して説明する。

【００１７】図１において、筺体状ケースは短辺側面が
開口した例であり、図において、１は圧電共振素子、２
はコンデンサ素子、４は筺体状ケースであり、６、６、
６はリード端子であり、３は封止部材である。

【００１８】圧電共振素子１は、ＰＴ（チタン酸鉛）、
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミック
材料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、
四棚酸リチウムなどの単結晶材料から成る短冊状の圧電
基板１０と、振動電極１１、１２とから構成されてい
る。振動電極１１及び１２は、ＰＴなどの圧電基板１０
の両主面の中央部付近で互いに対向するように形成され
ている。振動電極１１は圧電基板１０の上面に形成され
他方端部にまで延出されている。また、振動電極１２は
圧電基板１０の下面に形成され一方端部にまで延出され
ている。

【００１９】振動電極１１、１２は例えばＡｇ系材料を
主成分とする薄膜導体膜によって形成されている。

【００２０】コンデンサ素子２は、ＰＴ（チタン酸
鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＢａＴｉＯ₃
（チタン酸バリウム）などの誘電体セラミック材料から
成る短冊状の誘電体基板２０と、該誘電体基板２０の上
下両主面に２つの容量成分を形成するための複数の容量
電極とから構成されている。なお、誘電体基板２０の平
面形状は、上述の圧電基板１０の平面形状と同一形状と
なっている。

【００２１】尚、図では、誘電体基板２０の上面主面に
２つの電極２１、２２が形成されており、誘電体基板２
０の下面に容量成分を形成すると同時に、外部（３つの
リード端子６）との接続を達成するための接続電極（単
に電極という）２３、２４、２５が形成されている。ま
た、上面側の電極２１と下面側の電極２３とは、誘電体
基板２０の一方端面または側面の導体膜を介して接続さ
れており、上面側の電極２２と下面側の電極２４とは、
誘電体基板２０の他方端面または側面の導体膜を介して
接続されている。

【００２２】さらに、誘電体基板２０の上面側の電極２
１、２２は、その一部が誘電体基板２０の下面側の電極
２５に対向している。即ち、誘電体基板２０の下面側の
電極２５を中心にみた場合、誘電体基板２０の厚みを介
して上面側の電極２１との間で所定容量成分Ｃ₁ が形成
され、上面側の電極２２との間で所定容量成分Ｃ₂ が形
成される。

【００２３】このような電極２１〜２５は、誘電体基板
２０の上下主面にＡｇなどを主成分とする導電性ペース
トの選択的な印刷、焼きつけによって形成される。尚、
誘電体基板２０の下面に形成された電極２３〜２５は、
各々リード端子６と接続するための電極であり、本発明
では接続電極という。

【００２４】上述の圧電共振素子１とコンデンサ素子２
とは、両基板の当接面側の両端部付近に介在された導電
性接合部材１５、１６によって、両者の間に所定間隔を
もって機械的に接合され、且つ電気的に接続される。

【００２５】この導電性接合部材１５、１６は、所定厚
みの導電性接着シートや導電性樹脂ペーストから構成さ
れる。この導電性接着シートの厚み、積層するシートの
枚数、又は導電性ペーストの印刷量、重ね印刷回数によ
って、圧電共振素子１とコンデンサ素子２との間の間隙
を制御することができ、同時に、積層体全体の厚みを制
御することができる。

【００２６】この導電性接合部材１５は、例えば、圧電
基板の一方側の端部を介して導出された圧電共振素子１
の振動電極１１とコンデンサ素子２の誘電体基板２０の
上面側の電極２１（さらに誘電体基板２０の一方端部を
介して接続電極２３）に電気的に接続し、また、この導
電性接合部材１６は、圧電共振素子１の振動電極１２と
コンデンサ素子２の誘電体基板２０の上面側の電極２２
（さらに誘電体基板２０の他方端部を介して接続電極２
４）に電気的に接続している。

【００２７】このような、導電性接合部材１５、１６を
介して圧電共振素子１とコンデンサ素子２とが積層され
た積層体は、一側面が開口した筺体状ケース４に収納・
配置される。

【００２８】筺体状ケース４は、液晶ポリマーなどの耐
熱性に優れた樹脂材料などから成り、その一側面に開口
４１し、内部に積層体収納領域（内部空間）４０が形成
されている。

【００２９】また、ケース４の底面には、リン青銅、洋
白などから成る金属製部材からなる３つのリード端子６
が一体的に形成されている。リード端子６の一部である
接続固定部６０には、筺体状ケース４の底面の厚みを貫
く貫通孔６１が形成されている。

【００３０】このような筺体状ケース４、リード端子６
及び貫通孔６は、通常の樹脂のインサートモールドによ
って形成される。

【００３１】ケース４の内部空間４０は、実質的に積層
体の外形寸法に比較して、若干大きな形状となってい
る。これにより、ケース４の内面と圧電共振素子１の長
手方向の端面（側面）及び表面側の主面との間と、コン
デンサ素子２の上面と圧電共振素子１の下面との間には
所定間隔が形成され、これにより、圧電共振素子１の振
動空間が維持されている。

【００３２】尚、図には、ケース４と圧電共振素子１と
の間の振動空間を確実に維持するために、圧電共振素子
１の上面側の端部と当接する部分に突出部が形成されて
おり、ケース４の内部側面と圧電共振素子１の長手方向
側面との間に所定間隙が形成されるように位置決め用の
突出部を形成している。

【００３３】上述のコンデンサ素子２となる誘電体基板
２０の下面は、図５に示すように、接続電極２３と接続
電極２５との間には、基板幅方向に延びる溝条２６、２
７ａが刻設されている。同様に、接続電極２４と接続電
極２５との間には、基板幅方向に延びる溝条２７ｂ、２
８が刻設されている。

【００３４】この溝条２６、２７ａ、２７ｂ、２８は、
例えば、開口幅が３００μｍとなり、深さが、３０〜１
００μｍとなっている。

【００３５】溝条２６は、接続電極２３の中央よりの端
辺に沿うように、誘電体基板２０の幅方向に延出してい
る。また、溝条２７ａ、２７ｂは、接続電極２５の両端
側の端辺に添うように、誘電体基板２０の幅方向に延出
している。さらに、溝条２８は、接続電極２４の中央よ
りの端辺に沿うように、誘電体基板２０の幅方向に延出
している。

【００３６】尚、図において、接続電極２５の表面に、
複数の円形島状に導電性バンプ２９が形成されている。

【００３７】圧電共振素子１及びコンデンサ素子２とが
積層された積層体をケース４の内部空間４０に収納する
と、ケース４の底面に形成し、且つリード端子６が固着
された３つ貫通孔６１、６１、６１からは、コンデンサ
素子２の下面に形成した接続電極２３、２４、２５が各
々露出することになる。

【００３８】そして、この貫通孔６１には、Ａｇなどの
導電性金属粉末をエポキシ系樹脂接着剤に混合した導電
性樹脂ペーストを充填され・供給される。そして、この
導電性樹脂ペーストを硬化させることにより、導電性接
続部材７となる。

【００３９】この導電性接続部材７は、各貫通孔６１を
気密的充填され、ケース４で圧電共振素子１とコンデン
サ素子２とから成る積層体を固定し、コンデンサ素子２
の下面の接続電極２３、２４、２５と各リード端子６と
を電気的な接続する。

【００４０】例えば、コンデンサ素子２の接続電極２３
と接続するリード端子用貫通孔６１に充填された導電性
接続部材７によって、圧電共振素子１の振動電極１２と
コンデンサ素子２の電極２１及び接続電極２５を外部
（リード端子）に導出することができ、コンデンサ素子
２の接続電極２５と接続するリード端子用貫通孔６１に
充填された導電性接続部材７によって、２つの容量成分
を共通的に外部（アース電位のリード端子）に導出する
ことができ、コンデンサ素子２の接続電極２４と接続す
るリード端子用貫通孔６１に充填された導電性接続部材
７によって、圧電共振素子１の振動電極１１とコンデン
サ素子２の電極２２及び接続電極２４を外部（リード端
子）に導出することができる。

【００４１】ケース４の開口４１は、封止部材３によっ
て気密的に封止されている。封止部材３は、ケース４の
内部４０に収納配置した圧電共振素子１とコンデンサ素
子２とから成る積層体の端面に当接し、ケース４の開口
４１を実質的に閉塞する厚み２０〜１００μｍ程度の金
属板又は樹脂シート板などから成る封止板３１と、該封
止板３１の外部側に充填・硬化された外部側封止樹脂部
材３２から構成されている。

【００４２】上述の構造において、組立部品としては、
一側面が開口し、且つリード端子６が固着された筺体状
ケース４と、圧電共振素子１とコンデンサ素子２とを一
体化した積層体と、封止部材３と、導電性接続部材７か
ら主に構成されるため、部品点数が少なく製造工程を簡
略化する。

【００４３】また、上述のように、リード端子用貫通孔
６１に導電性接続部材７となる導電性ペーストを充填し
た場合、コンデンサ素子２の下面に形成された接続電極
２３、２４、２５とケース４の内部底面との間隙で、導
電性ペーストの毛細管現象により、ケース４の長手方向
に広がろうとする。例えば、接続電極２３上に広がる導
電性ペーストがこの電極２３の長手方向の領域以外に広
がろうとしても、その電極２３の中央部側端辺にそって
刻設された溝条２６が存在するため、導電性ペーストの
毛細管現象が停止してしまうことになる。

【００４４】同様に、接続電極２５上の長手方向に広が
る導電性ペーストは、接続電極２５の両端辺に存在する
溝条２７ａ、２７ｂによって、その拡がりが停止する。
また、接続電極２４についても、溝条２８の存在によっ
て導電性ペーストの拡がりが停止してしまう。

【００４５】これによって、３つの貫通孔６１に導電性
接続部材７となる導電性ペーストを充填しても、この導
電性ペーストによって隣接する接続電極２３、２４、２
５間の短絡が完全に防止できる。

【００４６】尚、図５では、外部回路のアースに接続さ
れる接続電極２５上には、導電性ペーストの拡がり度合
いを機械的に妨げる島状の導電性バンプ２９、２９、２
９が形成されている。従って、接続電極２５上に広がる
導電性ペーストは、この導電性バンプ２９、２９、２９
に衝突することになり、拡がり度合いを緩和することが
できる。

【００４７】尚、上述の実施例における導電性ペースト
の拡がりによる短絡を、ケースの長手方向を用いて説明
している。これは、貫通孔６１から充填された導電性ペ
ーストが、ケース４の内部側面に到達する距離よりも、
隣接する接続電極までの距離が近いことから、特に、長
手方向に広がる導電性ペーストによる短絡を問題として
いるためである。

【００４８】図６は、本発明に用いるコンデンサ素子の
別の形状を示す下面側の斜視図である。この図６で示す
誘電体基板７０の底面の長辺端部は、Ｃ面カットされて
傾斜面７１、７２が形成されている。このように、誘電
体基板７０を圧電共振素子１とともに積層して、ケース
４に収容した時に、コンデンサ素子の下面においては、
ケース４の内部底面と側面とが交差する部位におけるコ
ンデンサ素子とケース４との間隙が広がることになる。

【００４９】従って、接続電極７３、７４、７５の幅方
向に導電性ペーストが広がっても、この傾斜面７１、７
２部分でその広がりが停止され、ケース４の内部側面に
そって隣接する接続電極７３、７４、７５間の短絡を有
効に防止できる。

【００５０】図６において、導電性ペーストの長手方向
の広がりによる隣接する接続電極７３、７４、７５間の
短絡は、接続電極７５上に幅方向に延びる突状の導電性
バンプ７６ａ〜７６ｃによって、接続電極７５上に充填
された導電性ペーストの広がりを抑え、また、接続電極
７３、７４上に充填された導電性ペーストの広がりは、
図５と同様に、幅方向に延びる溝条７７、７８によって
抑えることができる。

【００５１】尚、図６では接続電極７５の両端側に溝条
を形成しても構わない。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、筺体状ケース内に圧電
共振素子とコンデンサ素子とが一体化した積層体を収納
配置し、ケースの底面に形成された貫通孔に導電性接続
部材を充填配置して、ケースの貫通孔に固着したリード
端子とコンデンサ素子の接続電極を電気的に接続したも
のであり、リード端子の導出の構造が非常に簡素化され
ることになる。

【００５３】しかも、コンデンサ素子の下面の隣接しあ
う接続電極間に、誘電体基板の幅方向に延びる溝条が刻
設されている。従って、貫通孔に充填した導電性接続部
材がコンデンサ素子の下面に形成した接続電極を伝って
長手方向に広がっても、この溝条により、その拡がりを
遮断することができる。このため、隣接しあう接続電極
間との短絡を防止することができる。

【００５４】しかも、コンデンサ素子を構成する誘電体
基板の下面に溝条を形成するだけなので、従来どおり、
圧電共振素子とコンデンサ素子とを積層した状態で、安
定してケース内に収容することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容量内蔵型圧電共振子の外観斜視図で
ある。

【図２】本発明の容量内蔵型圧電共振子の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の容量内蔵型圧電共振子の横断面図であ
る。

【図４】本発明の容量内蔵型圧電共振子の分解斜視図で
ある。

【図５】本発明の容量内蔵型圧電共振子に用いるコンデ
ンサ素子の下面側の斜視図である。

【図６】本発明の容量内蔵型圧電共振子に用いる別のコ
ンデンサ素子の下面側の斜視図である。

【図７】容量内蔵型圧電共振子の等価回路図である。

【図８】従来の容量内蔵型圧電共振子の分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・・圧電共振素子 １０・・・・・・圧電基板 １１、１２・・・振動電極 ２・・・・・・・コンデンサ素子 ２０・・・・誘電体基板 ２３〜２５・・・接続電極 ２６、２７ａ、２７ｂ、２８・・・溝条 ４・・・・ケース ６・・・・リード端子 ６１・・・貫通孔 ７・・・導電性接続部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前野 隆則 鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株 式会社国分工場内 (72)発明者 西井田 辰雄 鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株 式会社国分工場内 Ｆターム(参考） 5J033 BB02 BB04 CC04 EE03 EE04 EE07 EE18 FF11 FF14 GG03 GG15 GG18 JJ02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側面が開口し、且つ底面に複数のリー
   ド端子接続用貫通孔が形成された筐体状ケースと、 一端側が前記リード端子接続用貫通孔に固着され、他端
   が筺体状ケースの外表面に導出されているリード端子
   と、 短冊状の誘電体基板の少なくとも下面に３つの接続電極
   を併設して、２つの容量成分を形成するコンデンサ素子
   の上面に、短冊状の圧電基板の両主面に振動電極を形成
   した圧電共振素子を導電性接合部材を介して電気的に接
   合して成る積層体と、 前記筺体状ケースの開口を封止する封止部材とから成る
   容量内蔵型圧電共振子において、 前記３つの接続電極間に位置する誘電体基板に、該基板
   の幅方向に延びる溝条を刻設したことを特徴とする容量
   内蔵型圧電共振子。