JP2001177369A - 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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JP2001177369A JP36154699A JP36154699A JP2001177369A JP 2001177369 A JP2001177369 A JP 2001177369A JP 36154699 A JP36154699 A JP 36154699A JP 36154699 A JP36154699 A JP 36154699A JP 2001177369 A JP2001177369 A JP 2001177369A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化及び低背化が可能であり、大きな静電
容量を有するコンデンサを内蔵し得る圧電共振子を提供
する。 【解決手段】 板上の圧電共振素子2の上下に第1,第
2の外装基板3,4が積層されており、第1,第2の外
装基板4,5が内部に内部電極8〜10,8A〜10A
を有する多層基板により構成されており、内部電極8〜
10及び8A〜10Aによりコンデンサが構成されてい
る圧電発振子1。

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、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であること
を特徴とする。
【0016】第1の発明の特定の局面では、前記第1,
第2の外装基板が、基板材料層を介して配置された第
1,第2の内部電極をそれぞれ有し、該外装基板におい
てコンデンサが構成されている。
【0017】第1の発明の他の特定の局面では、第1,
第2の外装基板が、同一高さ位置に形成された一対の第
1,第2の内部電極と、第1,第2の内部電極と基板材
料層を介して配置された第3の内部電極とを有し、第
1,第3の内部電極間及び第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。
【0018】第1の発明のさらに特定の局面では、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】第1の発明のさらに別の特定の局面では、
前記第1,第2の外装基板が、液相焼結する第1の基板
材料層と、第1のセラミック材料層の焼成温度では焼成
しない第2の基板材料層とを有する。
【0020】本願の第2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の外装基板が、少なくと
も一層の内部電極を有する多層基板からなることを特徴
とする。
【0021】第2の発明に係る圧電発振子の特定の局面
では、前記圧電共振素子と、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がさらに備えられ、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入力電
極、出力電極及びアース電極に接続されている。
【0022】第2の発明に係る圧電発振子の他の特定の
局面では、前記第1,第2の外装基板において、同一高
さ位置に形成された第1,第2の内部電極と、第1,第
2の内部電極と基板材料層を介して配置された第3の内
部電極とが形成されており、第1,第2の内部電極がそ
れぞれ入力電極及び出力電極に接続されており、第3の
内部電極がアース電極に接続されている。
【0023】第2の発明に係る圧電発振子のさらに限定
的な局面では、前記第1の外装基板に、入力電極に接続
された第1の内部電極と、第1の内部電極と基板材料層
を介して積層されており、かつアース電極に接続された
第2の内部電極とが形成されており、前記第2の外装基
板に、出力電極に接続された第3の内部電極と、第3の
内部電極と基板材料層を介して配置されており、かつア
ース電極に接続された第4の内部電極とが形成されてい
る。
【0024】第2の発明に係る圧電発振子においては、
好ましくは、上方の外装基板の上面には電極が形成され
ていない。すなわち、上記入力電極、出力電極及びアー
ス電極は、圧電発振子の上面には至らないように形成さ
れてる。
【0025】第2の発明に係る圧電発振子の特定の局面
では、前記第1,第2の外装基板が液相焼結する第1の
基板材料層と、第1のセラミック材料層の焼成温度では
焼成しない第2の基板材料層とを有する。
【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、本発明の一実施
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。本実施例では、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。本実施例では、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、特に本実施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、本実施例では、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】本実施例では、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、本実施例の圧電発振子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、本実施例において、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、本実施例では、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、本実施例の圧電発振子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、本実施例においては、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の実施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の実施例においては、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の実施例では、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の実施例の圧電発振
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、本実施例の圧電発振子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の実施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の実施例において示し
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の実施例では、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】本実施例では、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の実施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の実施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の実施例では、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の実施例においても、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の実施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の実施例の圧電発振子1と同様に構成されている。従
って、第1の実施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】なお、第2の実施例の圧電発振子は、第1
の発明の実施例にも相当する。すなわち、上記第3,第
4の内部電極32,33は、第1の発明における第1,
第2の内部電極にも該当する。
【0067】図7は、本発明の第3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、第
3の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、第3の実施例に係る圧
電発振子は、外装基板が異なることを除いては、第1の
実施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の実施例と同様に、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の実施例
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−
Al23系、SiO2−Al2O系、SiO2−Al23
−CaO系、SiO2−Al23−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、Al23 、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、第3の実施例では、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800〜1
000℃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、第3の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800〜1000kg/cm2 及び1000〜15
00kg/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、第3の実施例では、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の実施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、上記第1〜第3の実施例では、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】第1,第2の外装基板が、基板材料層を介
して配置された第1,第2の内部電極をそれぞれ有し、
該外装基板においてコンデンサが構成されている場合に
は、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】第1,第2の外部電極が同一高さ位置に形
成された一対の第1,第2の外部電極と、第1,第2の
内部電極と基板材料層を介して配置された第3の内部電
極とを有し、第1,第3の内部電極間及び第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場合
には、第1の外装基板及び第2の外装基板のいずれにお
いてもコンデンサが構成される。従って、一方の外装基
板において電気的接続不良が生じたとしても、確実に2
個のコンデンサを動作させることができる。
【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】第1,第2の外部電極が液相焼結する第1
の基板材料層と第1の材料層の焼成温度では焼成しない
第2の基板材料層とを有する場合には、第1の基板材料
層が焼成する際に第1の基板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1の基板材料層の焼成
に際しての収縮が第2の基板材料層により拘束される。
従って、機械的強度に優れた外装基板を構成することが
できる。また、機械的強度が高められる分だけ、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
って圧電共振子の小型化及び低背化を進めることができ
る。
【0088】第2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。
【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】第1,第2の外装基板において、同一高さ
位置に形成された第1,第2の内部電極と、第1,第2
の内部電極と基板材料層を介して配置された第3の内部
電極とが形成されており、第1,第2の内部電極が入力
電極及び出力電極に、第3の内部電極がアース電極に接
続されている場合には、第1の外装基板及び第2の外装
基板のいずれにおいても、入力電極−アース電極間及び
出力電極−アース電極間に接続されたコンデンサがそれ
ぞれ構成される。従って、一方の外装基板において電気
的接続不良が生じたとしても、他方の外装基板において
入力電極−アース電極間及び出力電極−アース電極間に
それぞれ確実にコンデンサが構成されているので、発振
停止などの事故を確実に防止することができる。
【0091】第1の外装基板に、入力電極に接続された
第1の内部電極と、第1の内部電極と基板材料層を介し
て配置されており、かつアース電位に接続された第2の
内部電極が形成されており、第2の外装基板に出力電極
に接続された第3の内部電極と、アース電位に接続され
た第4の内部電極とが形成されている場合には、第1の
外装基板及び第2の外装基板において、それぞれ、第
1,第2の内部電極及び第3,第4の内部電極を大きな
面積に形成することができるので、大きな静電容量のコ
ンデンサを構成することができる。
【0092】第2の発明において、上方の外装基板の上
面に電極が形成されていない場合には、上面に電極を有
しない圧電発振子を提供することができる。従って、圧
電発振子の上方に他の電子部品を配置することが容易と
なり、かつ他の電子部品との短絡を確実に防止すること
ができる。
【0093】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の実施例に
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の実施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の実施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の実施例の変形例の圧電発振子を示す外観
斜視図。
【図5】第1の実施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の実施例に
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】本発明の第3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、第3の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 Fターム(参考) 5E082 AA01 AB01 BB10 CC13 CC18 DD13 EE04 EE11 EE23 EE35 FF05 FG06 FG26 GG10 GG11 GG28 JJ23 LL15 5J108 BB01 BB04 DD01 DD06 EE03 EE07 EE13 FF01 FF11 GG03 GG16 JJ02

Claims (11)

    【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、 第1,第2の外装基板が少なくとも一層の内部電極を有
    する多層基板であることを特徴とする、圧電共振子。
  2. 【請求項2】 前記第1,第2の外装基板が、基板材料
    層を介して配置された第1,第2の内部電極をそれぞれ
    有し、該外装基板においてコンデンサが構成されてい
    る、請求項1に記載の圧電共振子。
  3. 【請求項3】 第1,第2の外装基板が、同一高さ位置
    に形成された一対の第1,第2の内部電極と、 第1,第2の内部電極と基板材料層を介して配置された
    第3の内部電極とを有し、第1,第3の内部電極間及び
    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、請求項1に記載の圧電共振子。
  4. 【請求項4】 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、
    請求項2に記載の圧電共振子。
  5. 【請求項5】 前記第1,第2の外装基板が、液相焼結
    する第1の基板材料層と、第1のセラミック材料層の焼
    成温度では焼成しない第2の基板材料層とを有する、請
    求項1〜4のいずれか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の外装基板が、少なくとも一層の内部電
    極を有する、多層基板であることを特徴とする圧電発振
    子。
  7. 【請求項7】 前記圧電共振素子と、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、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入
    力電極、出力電極及びアース電極に接続されている、請
    求項6に記載の圧電発振子。
  8. 【請求項8】 前記第1,第2の外装基板において、同
    一高さ位置に形成された第1,第2の内部電極と、第
    1,第2の内部電極と基板材料層を介して配置された第
    3の内部電極とが形成されており、 第1,第2の内部電極がそれぞれ入力電極及び出力電極
    に接続されており、第3の内部電極がアース電極に接続
    されている、請求項7に記載の圧電発振子。
  9. 【請求項9】 前記第1の外装基板に、入力電極に接続
    された第1の内部電極と、第1の内部電極と基板材料層
    を介して積層されており、かつアース電極に接続された
    第2の内部電極とが形成されており、 前記第2の外装基板に、出力電極に接続された第3の内
    部電極と、第3の内部電極と基板材料層を介して配置さ
    れており、かつアース電極に接続された第4の内部電極
    とが形成されている、請求項7に記載の圧電発振子。
  10. 【請求項10】 上方の外装基板の上面に電極が形成さ
    れていない、請求項6〜9のいずれかに記載の圧電発振
    子。
  11. 【請求項11】 前記第1,第2の外装基板が液相焼結
    する第1の基板材料層と、第1のセラミック材料層の焼
    成温度では焼成しない第2の基板材料層とを有する、請
    求項6〜10のいずれかに記載の圧電発振子。
JP36154699A 1999-12-20 1999-12-20 圧電共振子及び圧電発振子 Expired - Fee Related JP3438689B2 (ja)

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