JP2000059172A - セラミックレゾネータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子とコンデンサ素子とを略平行に相対
させて配置し、リード端子を含む立上り高さを低く抑え
ながらも、クラックが圧電素子の基板に生ずるのを防
ぎ、耐熱衝撃性に優れたセラミックレゾネータを構成す
る。 【解決手段】 圧電素子１とコンデンサ素子２とを略平
行に相対させて配置すると共に、振動空間６を圧電素子
の振動部周囲に設けて圧電素子１とコンデンサ素子２と
を絶縁樹脂７で樹脂モールドするセラミックレゾネータ
で、線膨張係数の差が少ない圧電素子１とコンデンサ素
子２とを組み合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイコン電子機器
においてクロック信号発生用の発振回路等として用いら
れるセラミックレゾネータの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、セラミックレゾネータは三成分
系ジルコン・チタン酸鉛系のセラミック材料で形成され
た基板による圧電素子と、チタン酸バリウム系や鉛系
(リラクサ系)を誘電体材料で形成された基板によるコン
デンサ素子とを備え、圧電素子には入出力用のリード端
子を取り付けると共に、コンデンサ素子にはグランド用
のリード端子を取り付け、また、振動空間を圧電素子の
振動部周囲に設けて圧電素子とコンデンサ素子とを絶縁
樹脂で樹脂モールドすることにより等価回路を形成する
よう構成されている。

【０００３】従来、そのセラミックレゾネータにおいて
はリード端子を含む立上り高さを低く抑えるべく、圧電
素子とコンデンサ素子とを略平行に相対させて配置する
ものが知られている(実開昭６３−１３１４１４号)。

【０００４】このセラミックレゾネータにおいては、温
度変化の激しい環境下にある車装部品用等として使用す
ると、圧電素子が発振動作不良を来し易い。

【０００５】その原因を検討したところ、各素子が線膨
張係数の異なる基板で構成されており、また、圧電素子
とコンデンサ素子とが略平行に相対配置されているた
め、コンデンサ素子を構成する基板の膨張応力によるス
トレスが圧電素子を構成する基板に作用することから、
クラックが圧電素子の基板に生ずることによるものと判
った。

【０００６】その欠点を除去するには、圧電素子とコン
デンサ素子とを略平行に相対配置させないで、各素子の
位置を上下にズラせて各リード端子に半田付け固定すれ
ばよい。然し、これでは上述した場合とは逆に、リード
端子を含む立上り高さが高くなってしまうところから好
ましくない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧電素子と
コンデンサ素子とを略平行に相対させて配置することに
よりリード端子を含む立上り高さを低く抑えながらも、
クラックが圧電素子の基板に生ずるのを防げ、耐熱衝撃
性に優れたセラミックレゾネータを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
セラミックレゾネータにおいては、圧電素子とコンデン
サ素子とを略平行に相対させて配置すると共に、振動空
間を圧電素子の振動部周囲に設けて圧電素子とコンデン
サ素子とを絶縁樹脂で樹脂モールドするもので、線膨張
係数の差が少ない圧電素子とコンデンサ素子とを組み合
わせることにより構成されている。

【０００９】本発明の請求項２に係るセラミックレゾネ
ータにおいては、線膨張係数の差が５ｐｐｍ／℃以下と
なる圧電素子とコンデンサ素子とを組み合わせることに
より構成されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して説明す
ると、図１はセラミックレゾネータの内部構造を示すも
ので、圧電素子１とコンデンサ素子２とを略平行に相対
させて配置し、入出力用のリード端子３，４を圧電素子
１の両端部に半田付け固定すると共に、グランド用のリ
ード端子５をコンデンサ素子２の中央位置に半田付け固
定することにより構成されている。また、この圧電素子
１とコンデンサ素子２とは振動空間６を圧電素子１の振
動部周囲に設けてエポキシ等の絶縁樹脂７で樹脂モール
ドすることにより構成されている。

【００１１】圧電素子１は三成分系ジルコン・チタン酸
鉛系のセラミック材料で形成された基板１０を備え、そ
の基板１０の略中央で相対する電極１１，１２を主両表
面に設けることにより構成されている。また、コンデン
サ素子２は鉛系の誘電体材料で形成された基板２０を備
え、共通電極２１を基板２０の片表面中央に設けると共
に、一対の対向電極２２，２３を基板２０の他表面端部
寄りに設けることにより構成されている。

【００１２】その圧電素子１とコンデンサ素子２とは、
各基板１０，２０の材質から線膨張係数の差が少ないも
のとして組み合されている。このうち、圧電素子１は三
成分系ジルコン・チタン酸鉛系のセラミック材料で形成
する基板１０の材質から０．５ｐｐｍ／℃程度の線膨張
係数を有し、コンデンサ素子２は鉛系の誘電体材料で形
成する基板２０の材質から３〜４．９ｐｐｍ／℃程度の
線膨張係数を有するよう構成されている。

【００１３】このように構成するセラミックレゾネータ
では、圧電素子１とコンデンサ素子２とが略平行に相対
配置され、また、振動空間６を圧電素子の振動部周囲に
設けて絶縁樹脂７で樹脂モールドされていても、圧電素
子１とコンデンサ素子２とが線膨張係数の差の少ないも
のに構成されているため、温度変化の激しい環境下で用
いられても、クラックが圧電素子１の基板１０に生ずる
ことがない。

【００１４】その有効性を確認するべく、次の試料１〜
４を作製した。この試料中、圧電素子としてはいずれ
も、三成分系ジルコン・チタン酸鉛系のセラミック材料
から形成された基板の材質により０．５ｐｐｍ／℃程度
の線膨張係数を有するものを用いた。

【００１５】コンデンサ素子としてはチタン酸バリウム
系の誘電体材料から７．５〜１３．０ｐｐｍ／℃程度の
線膨張係数を有するものを構成できるが、試料１の場合
は１３．０ｐｐｍ／℃、試料２の場合は８ｐｐｍ／℃の
線膨張係数を有するコンデンサ素子を用いた。また、鉛
系(リラクサ系)の誘電体材料から３．０〜７．５ｐｐｍ
／℃程度の線膨張係数を有するものを構成できるが、試
料３の場合は４．９ｐｐｍ／℃、試料４の場合は３．０
ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有するコンデンサ素子を用い
た。

【００１６】その各試料２０個分について、−５５℃／
＋１２５℃のヒートサイクルによる熱衝撃試験を行い、
クラック発生の有無を検査した。この各試料のクラック
発生率(％)は、次の表で示す通りであった。

【００１７】

【表１】

【００１８】この表から判るように、試料1の場合はコ
ンデンサ素子と圧電素子との線膨張係数の差が１２．５
ｐｐｍ／℃と大きいところから、クラックが５０サイク
ルで発生した。また、試料２の場合もコンデンサ素子と
圧電素子との線膨張係数の差が７．５ｐｐｍ／℃と未だ
大きいため、クラックが１００サイクルで発生した。

【００１９】それに対し、試料３,４の場合はコンデン
サ素子と圧電素子との線膨張係数の差が４．４ｐｐｍ／
℃、２．５ｐｐｍ／℃と５ｐｐｍ／℃以下であることか
ら、２００サイクル以上でも、クラックの発生が見られ
なかった。これにより、耐熱衝撃性に優れるセラミック
レゾネータを構成するには線膨張係数の差が５ｐｐｍ／
℃以下になる圧電素子とコンデンサ素子とを組み合わせ
ればよいことが確認できた。

【００２０】上述したセラミックレゾネータにおいて、
圧電素子１とコンデンサ素子２とを略平行に相対させて
組み立てるには、図２で示すようにリード端子３，４、
５として圧電素子１，コンデンサ素子２の保持部を突押
し成形で簡単に設けられる丸棒状の半田引き銅線や条材
加工線を用いるとよい。また、入出力用のリード端子
３，４は圧電素子１として横方向の長さを短く形成でき
ることから圧電素子１の両端部に半田付け固定するとよ
い。

【００２１】そのリード端子のうち、圧電素子１のリー
ド端子３，４には開放側が圧電素子の端部幅より広がっ
て奥に向かい狭くなる略Ｖ字状の受け溝３ａ，４ａを軸
上端側の側面に突押し成形するとよい。この受け溝３
ａ，４ａに加えて、リード端子３，４には剛性付与兼バ
ネ性付与部として受け溝３ａ，４ａの直下から軸線を横
向きＵ字状に折り曲げて外側に張り出す軸曲げ部３ｂ，
４ｂを設けるとよい。コンデンサ素子２のリード端子５
には、段状の受け部５ａを軸上端側の側面に突押し成形
すればよい。

【００２２】そのリード端子３，４では、圧電素子１の
両端部を受け溝３ａ、４ａに嵌め込むと、圧電素子１の
端部を受け溝３ａ，４ａの奥に向かい狭くなる略Ｖ字の
両側面で挟込み保持できるから、図１で示すように圧電
素子１の電極１１，１２に半田付けまで確実に仮止め固
定できる。また、半田付けは圧電素子１の電極１１，１
２と受け溝３ａ，４ａの開放側との間隙に施すことによ
りリード端子３，４を圧電素子１の両端部に電気的，機
械的に確実に接続固定できる

【００２３】その入出力用のリード端子３，４に対し、
コンデンサ素子２は図１で示すように受け溝３ａ，４ａ
を設けた軸上端側の外側面にあてがって半田付けを一対
の対向電極２２，２３との間隙に施すことにより電気
的，機械的に確実に接続固定できる。また、グランド用
のリード端子５はコンデンサ素子２の共通電極２１に段
状の受け部５ａであてがって半田付け固定すればよい。
なお、この半田付けに代えて、いずれの個所も導電性の
接着剤で接着固定するようにできる。

【００２４】

【発明の効果】以上の如く、本発明の請求項１に係るセ
ラミックレゾネータに依れば、線膨張係数の差が少ない
圧電素子とコンデンサ素子とを略平行に相対させて配置
すると共に、振動空間を圧電素子の振動部周囲に設けて
圧電素子とコンデンサ素子とを絶縁樹脂で樹脂モールド
することにより、リード端子を含む立上り高さを低く抑
えながらも、クラックが圧電素子の基板に生ずるのを防
げる、耐熱衝撃性に優れたものとして構成することがで
きる。

【００２５】本発明の請求項２に係るセラミックレゾネ
ータに依れば、線膨張係数の差が５ｐｐｍ／℃以下とな
る圧電素子とコンデンサ素子とを組み合わせることによ
り、クラックが圧電素子の基板に生ずるのを確実に防げ
るため、耐熱衝撃性の極めて優れたものに構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックレゾネータを示す断面
図である。

【図２】同セラミックレゾネータを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ コンデンサ素子 ６ 振動空間 ７ 絶縁樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子とコンデンサ素子とを略平行に
   相対させて配置すると共に、振動空間を圧電素子の振動
   部周囲に設けて圧電素子とコンデンサ素子とを絶縁樹脂
   で樹脂モールドするセラミックレゾネータにおいて、 線膨張係数の差が少ない圧電素子とコンデンサ素子とを
   組み合わたことを特徴とするセラミックレゾネータ。
2. 【請求項２】 線膨張係数の差が５ｐｐｍ／℃以下とな
   る圧電素子とコンデンサ素子とを組み合わたことを特徴
   とする請求項１に記載のセラミックレゾネータ。