JP2006311523A

JP2006311523A - 圧電発振子

Info

Publication number: JP2006311523A
Application number: JP2006086282A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakai; 泰広中井; Keiichi Kotani; 圭一小谷; Kenji Yamakawa; 健二山川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】大きな負荷容量を内蔵することが可能な小型の圧電発振子を提供する。
【解決手段】圧電基板の両主面に一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、振動電極を囲繞するように圧電振動素子の両主面に取り付けた一対の枠体と、誘電体基板の両主面に容量電極を形成して成り、一方の枠体を覆うように取り付けた容量素子と、他方の枠体を覆うように取り付けた第１保護シートと、容量電極を覆うように取り付けた第２保護シートとを有しており、振動電極および容量電極と電気的に接続された端子電極が第１または第２保護シートに形成されている圧電発振子とする。これによって、容量電極を誘電体基板の両主面のほぼ全面に形成することが可能となり、大きな負荷容量を内蔵した圧電発振子とすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は負荷容量を内蔵した圧電発振子に関し、特に小型で大きな負荷容量を内蔵可能な圧電発振子に関するものである。

従来から通信機器や電子機器にはマイクロコンピュータが広く用いられており、このようなマイクロコンピュータのクロック源として負荷容量を内蔵した圧電発振子が知られている。これらの圧電発振子は圧電振動素子の入力端子および出力端子とアース電位との間に発振回路を構成する負荷容量を接続した構造を有している。

このような圧電発振子としては、圧電基板の両主面に振動電極を形成した圧電振動素子の両主面に、誘電体基板の両主面に容量電極を形成した容量素子を、振動空間を確保するように接合したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このような構造とすることによって、負荷容量を内蔵した圧電発振子を形成することが可能となる。
特開平３−２４７０１０号公報（図１）

しかしながら、上述した従来の圧電発振子においては、容量素子の外側の主面に形成される容量電極が外部との接続に供される端子電極を兼ねており、実装時に使用する半田等による短絡防止の観点から、容量電極を誘電体基板の外側の主面全体に形成することが出来なかった。これにより、大きな容量を形成できないという問題があった。

本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、大きな負荷容量を内蔵することが可能な小型の圧電発振子を提供することにある。

本発明の圧電発振子は、圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、前記振動電極を囲繞するように前記圧電振動素子の両主面にそれぞれ一主面側を取り付けた一対の枠体と、誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一方の前記枠体を覆うように一主面側を一方の前記枠体の他主面に取り付けた容量素子と、他方の前記枠体を覆うように一主面側を他方の前記枠体の他主面に取り付けた第１保護シートと、前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートとを有しており、前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の圧電発振子では、前記圧電振動素子、一対の枠体、容量素子、並びに、前記第１、第２保護シートを積層してなる積層体の側面には、共通外部接続電極が設けられ、
前記端子電極は、前記共通外部電極と接続されるアース側端子電極を含んで構成され、
前記圧電振動素子は、前記振動電極から延出される延出部を有し、前記延出部と前記共通外部接続電極との間には容量が形成されるようにしてもよい。

さらに本発明の圧電発振子では、前記一対の振動電極のうち、一方の振動電極から延出される延出部と、他方の振動電極から延出される延出部とは、前記圧電基板を介して互いに対向しない位置に配されていることが好ましい。

また、本発明の他の圧電発振子は、圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一主面に前記圧電振動素子を取り付けた容量素子と、一主面に有した凹部内に前記圧電振動素子を収容するように前記一主面側を前記容量素子の一主面に取り付けた第１保護シートと、前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートとを有しており、前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の圧電発振子は、前記容量電極は、前記容量素子の一主面に形成されて前記一対の振動電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側容量電極と、前記容量素子の他主面に形成されたアース側容量電極とから成り、前記第２保護シートの他主面に前記端子電極が形成されているようにしてもよい。

またさらに、本発明の圧電発振子は、前記誘電体基板は誘電体セラミック材料から成り、前記第２保護シートは樹脂材料から成るようにしてもよい。

さらにまた、本発明の圧電発振子は、前記端子電極は、前記アース側容量電極と電気的に接続されたアース側端子電極と、前記一対のホット側容量電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側端子電極とからなり、該ホット側端子電極と前記アース側容量電極とが、前記第２保護シートを介して対向するようにしてもよい。

本発明の圧電発振子は、圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、前記振動電極を囲繞するように前記圧電振動素子の両主面にそれぞれ一主面側を取り付けた一対の枠体と、誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一方の前記枠体を覆うように一主面側を一方の前記枠体の他主面に取り付けた容量素子と、他方の前記枠体を覆うように一主面側を他方の前記枠体の他主面に取り付けた第１保護シートと、前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートとを有しており、前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されるようにしている。前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されるようにしているので、前記容量電極に端子電極としての機能を持たせる必要がない。よって、前記容量電極を前記誘電体基板の両主面のほぼ全面に形成することが可能となり、大きな負荷容量を内蔵した圧電発振子とすることができる。また、前記誘電体基板の両主面に形成した容量電極のみで充分な負荷容量を形成できるので、前記誘電体基板を、内部に電極を有する積層体ではなく、単板とすることができる。これによって前記容量素子の製造工程を簡略化でき、製造の容易な圧電発振子とすることができる。

また、本発明の他の圧電発振子は、圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一主面に前記圧電振動素子を取り付けた容量素子と、一主面に有した凹部内に前記圧電振動素子を収容するように前記一主面側を前記容量素子の一主面に取り付けた第１保護シートと、前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートとを有しており、前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されている。前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されているので、前記容量電極に端子電極としての機能を持たせる必要がない。よって、実装時の半田等による短絡を恐れることなく、前記容量電極を前記誘電体基板の両主面のほぼ全面に形成することが可能となり、大きな負荷容量を内蔵した圧電発振子とすることができる。

さらに、本発明の圧電発振子は、前記容量電極は、前記容量素子の一主面に形成されて前記一対の振動電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側容量電極と、前記容量素子の他主面に形成されたアース側容量電極とから成り、前記第２保護シートの他主面に前記端子電極が形成されているようにしてもよい。この場合、圧電発振子を実装基板に実装したときに、ホット側容量電極と実装基板との間にアース側容量電極が配置されることになるため、実装基板に形成される電極とホット側容量電極との間に発生する寄生容量を削減することができる。これによって、寄生容量による負荷容量の変動を大幅に抑制することが可能となり、実装基板による電気特性の変動が非常に少ない、電気特性の安定した圧電発振子とすることができる。

またさらに、本発明の圧電発振子は、前記誘電体基板は誘電体セラミック材料から成り、前記第２保護シートは樹脂材料から成るようにしてもよい。この場合、誘電体基板に高誘電率の誘電体セラミック材料を用いることによって、容量素子で形成される容量を大きくすることが可能となり、大きな負荷容量を有した圧電発振子とすることができる。また、弾性の大きい樹脂材料からなる第２保護シートに外部との接続に供される端子電極が形成されるので、圧電発振子を実装基板に実装する際などに熱膨張係数の差異などによって実装面に発生する応力や機械的・熱的な衝撃を第２保護シートが吸収し、誘電体基板などにクラック等が発生するのを抑制することができる。これによって、機械的強度や信頼性に優れた圧電発振子とすることができる。

さらにまた、本発明の圧電発振子は、前記端子電極は、前記アース側容量電極と電気的に接続されたアース側端子電極と、前記一対のホット側容量電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側端子電極とからなり、該ホット側端子電極と前記アース側容量電極とが、前記第２保護シートを介して対向するようにしてもよい。この場合、ホット側端子電極とアース側容量電極との対向部で形成される容量が負荷容量に追加されることとなり、大きな負荷容量を有する圧電発振子とすることができる。

以下、本発明の圧電発振子を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す外観斜視図であり、図２は本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す縦断面図であり、図３は本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子の構造を模式的に示す分解斜視図であり、図４は本発明の第１実施形態に係る圧電発振子の等価回路を示す図である。また、図５は本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子に用いられる容量素子を表す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。

圧電発振子は、圧電基板２１の上下面に一対の振動電極２２ａ、２２ｂを形成した圧電振動素子２０と、振動電極２２ａ、２２ｂを囲繞するように圧電振動素子２０の上下面にそれぞれ取り付けた一対の枠体３０ａ、３０ｂと、誘電体基板４１の上面に一対のホット側容量電極４２ａ、４２ｂを、下面にアース側容量電極４３を形成して成り、枠体３０ｂの下面を覆うように取り付けた容量素子４０と、枠体３０ａの上面を覆うように取り付けた第１保護シート５０ａと、容量素子４０の下面にアース側容量電極４３を覆うように取り付けた第２保護シート５０ｂとを有している。また、第２保護シート５０ｂの下面には、ホット側端子電極６０ａ、６０ｂ、アース側端子電極６０ｃが形成されており、圧電発振子の両側面には入出力外部接続電極７０ａ、７０ｂ、及び共通外部接続電極７０ｃが形成されている。

振動電極２２ａ、２２ｂは圧電基板２１を介して互いに対向するように形成されており、振動電極２２ａ、２２ｂの間に電界が印加されることによって、エネルギー閉じ込め型の厚み振動が励起されて特定周波数で共振する圧電振動素子２０が構成されている。尚、引き出し電極２３ａ、２３ｂは振動電極２２ａ、２２ｂとそれぞれ接続されており、圧電基板２１の両側面まで引き出されている。また、一対のホット側容量電極４２ａ、４２ｂとアース側容量電極４３とは、誘電体基板４１を介して対向するようにされており、ホット側容量電極４２ａとアース側容量電極４３との間で図４に示す等価回路における負荷容量Ｃ１が、ホット側容量電極４２ｂとアース側容量電極４３との間で図４に示す等価回路における負荷容量Ｃ２がそれぞれ形成されて容量素子４０が構成されている。そして、入出力外部接続電極７０ａによって引き出し電極２３ａとホット側容量電極４２ａと、ホット側端子電極６０ａとが接続され、入出力外部接続電極７０ｂによって引き出し電極２３ｂとホット側容量電極４２ｂとホット側端子電極６０ｂとが接続され、共通外部接続電極７０ｃによってアース側容量電極４３と、アース側端子電極６０ｃとが接続されて、図４に示す等価回路で表される圧電発振子が構成されている。

圧電振動素子２０は、圧電基板２１の上下面に、圧電基板２１を介して互いに対向する振動電極２２ａ、２２ｂ、および、振動電極２２ａ、２２ｂから圧電基板２１の両側面に向かって引き出された引き出し電極２３ａ、２３ｂが形成されて成る。

圧電基板２１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、ニオブ酸ナトリウム・カリウム（Ｎａ_１−ｘＫ_ｘＮｂＯ_３）、ビスマス層状化合物（例：ＭＢｉ_４Ｔｉ_４Ｏ_１５、Ｍ：２価のアルカリ土類金属元素）などを基材とする圧電セラミックや、水晶、タンタル酸リチウムなどの圧電単結晶から成る。小型化および回路基板への実装性という観点から、長さが０．６ｍｍ〜５ｍｍ、幅が０．２ｍｍ〜５ｍｍ、厚みが４０μｍ〜１ｍｍの四角形状とすることが望ましい。

また、圧電基板２１の全面で一様な厚みを有する必要はなく、厚み振動のエネルギー閉じ込めを良くして共振特性を向上する目的で、例えば、振動領域の厚みを薄くしたり、また、厚く形成したりすることができる。また、さらに共振特性を優れたものにする目的で、例えば、Ａｇ−Ｐｄなどからなる内部電極を振動電極として設けた圧電基板２１を用いることもできる。尚、圧電基板２１の比誘電率の値は、高周波領域の共振特性に優れるという点から、１０００以下であることが望ましい。

圧電基板２１がセラミック材料から成る場合は、原料粉末にバインダを加えてプレスする方法、或いは、原料粉末を水、分散剤と共にボールミルを用いて混合および乾燥し、バインダ、溶剤、可塑剤等を加えてドクターブレード法により成型する方法などによってシート状と成し、次に、１１００℃〜１４００℃のピーク温度で０．５〜８時間焼成して基板を形成した後、例えば、厚み方向に８０〜２００℃の温度にて３〜６ｋＶ／ｍｍの電圧をかけて分極処理を施すことによって所望の圧電特性を有した圧電基板２１が得られる。また、圧電基板２１が圧電単結晶材料から成る場合は、圧電基板２１となる圧電単結晶材料のインゴット（母材）を所定の結晶方向となるように切断することにより、所望の圧電特性を有した圧電基板２１が得られる。

振動電極２２ａ、２２ｂは、縦・横方向の長さが数１０μｍ〜数ｍｍの四角形状や円形状とされ、共振特性やその他所望の電気特性によってその形状寸法が決められる。

振動電極２２ａ、２２ｂおよび引き出し電極２３ａ、２３ｂは、導電性の観点から金、銀、銅、アルミニウム等の金属膜から成ることが好ましく、厚みは０．１μｍ〜３μｍの範囲とすることが望ましい。金属膜が０．１μｍよりも薄い場合には、例えば、大気中において高温にさらされると酸化によって導電性が低下し、また、金属膜が３μｍよりも厚くなると膜が剥離しやすくなるからである。

金属膜の被着には真空蒸着法、ＰＶＤ法、スパッタリング法、あるいは厚膜印刷法による塗布および焼き付けなどが利用できる。また、圧電基板２１との密着性を高めるために、例えば、Ｃｒのようにセラミック基板との密着性が高い下地電極層を予め形成し、その上に所望の金属膜を形成してもよい。圧電基板２１の両主面の全面に金属膜を被着させた後、スピンコート法などで厚みが１〜１０μｍのフォトレジスト膜を金属膜上に形成し、フォトエッチングによってパターンニングして各種電極を形成することができる。

圧電振動素子２０の上下面には、振動電極２２ａ、２２ｂを囲繞するように環状に形成された枠体３０ａ、３０ｂを介して第１保護シート５０ａおよび容量素子４０が取り付けられ、これによって振動空間が確保されている。

枠体３０ａ、３０ｂとしては、例えば、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂などを基材とする樹脂材料を使用することができる。絶縁性に優れると共に、セラミックとの接着性が高く、耐湿性および耐熱性に優れるという点から、エポキシ系樹脂の基材を使用することが望ましい。好ましくは、エポキシ系樹脂は、加水分解を起さない硬化型のものが良く、また、所望によって、水の透湿性を低下する目的で、ルチル酸化チタンなどの粒子を添加したもの、絶縁性を高める目的で、２−４ジアミノ−６ビニール−Ｓトリアミンとイソシアヌル酸を添加したもの、さらに、樹脂の主鎖の解裂によって水分が透過するのを防止する目的で、カーボンブラックなどを適量加添加したものを使用することができる。

このような樹脂材料は、例えば、熱硬化型または光硬化型の樹脂を圧電基板２１上にスクリーン印刷や転写などによって１μｍ〜８０μｍの厚みで塗布し、加熱または紫外線照射によって硬化させて形成することができる。

容量素子４０は誘電体基板４１の上面に一対のホット側容量電極４２ａ、４２ｂを、下面にアース側容量電極４３を形成して成り、枠体３０ｂを介して圧電振動素子２０の下面に取り付けられている。そして、ホット側容量電極４２ａとアース側容量電極４３との対向部で負荷容量Ｃ１が、ホット側容量電極４２ｂとアース側容量電極４３との対向部で負荷容量Ｃ２がそれぞれ形成されている。

誘電体基板４１は、ホット側容量電極４２ａ、４２ｂおよびアース側容量電極４３と共に負荷容量を形成する機能に加え、枠体３０ｂと共に振動空間を確保する機能や、外力から圧電基板２１を保護する機能を有する。チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸バリウム（ＢＴ）などの強誘電体セラミック材料から成り、回路基板への実装性の観点から、縦０．６ｍｍ〜５ｍｍ、横０．２ｍｍ〜５ｍｍ、厚みが数１０μｍ〜１ｍｍの四角形状の単板とされる。

この誘電体基板４１は、原料粉末にバインダを加えてプレスする方法、或いは、原料粉末を水、分散剤とともにボールミルを用いて混合および乾燥し、バインダ、溶剤、可塑剤等を加えてドクターブレード法により成型する方法などによってシートを作成し、そのシートを１１００〜１４００℃のピーク温度で数１０分〜数時間焼成することにより形成される。ここで、誘電体基板４１の材料をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸バリウム（ＢＴ）などの強誘電体セラミック材料とすることで、誘電体基板４１の比誘電率を大きくできるため、充分な大きさの静電容量を有する容量素子３０を構成できる。尚、誘電体基板４１の比誘電率としては２００〜５０００とすることが望ましい。

ホット側容量電極４２ａ、４２ｂは図５（ａ）に示すように誘電体基板４１の上面の両側端部を除くほぼ全面に分離して形成され、アース側容量電極４３は図５（ｂ）に示すように誘電体基板４１の下面の周縁部を除くほぼ全面に形成されている。そして、ホット側容量電極４２ａとアース側容量電極４３との対向部分で負荷容量Ｃ１が形成され、ホット側容量電極４２ｂとアース側容量電極４３との対向部分で負荷容量Ｃ２が形成されている。

ホット側容量電極４２ａ、４２ｂおよびアース側容量電極４３は、導電性樹脂や導電性ペーストを従来周知のスクリーン印刷法などにより塗布し、紫外線照射や加熱による硬化もしくは焼成することで形成される。導電性ペーストとしては、７５〜９５質量％の銀粉末にガラス粉末、樹脂または油脂、溶剤が添加されて成り、４００〜８００℃で焼成される高温焼成型の導電性ペーストが好適に使用できる。また、導電性樹脂としては、銀などの導電性フィラーを７５〜９５質量％の割合で含有する導電性樹脂が好適に使用できる。導電性ペーストや導電性樹脂を使用する場合は、電極膜厚は８〜１５μｍとするのが望ましい。

また、金、銀、銅、アルミニウム等の良導電性の金属膜を、真空蒸着法、ＰＶＤ法、スパッタリング法等によって被着し、その後スピンコート法等によって厚みが１〜１０μｍのフォトレジスト膜を金属膜上に形成し、フォトエッチングによってパターンニングして形成してもよい。この場合、圧電基板２１との密着性を高めるために、例えば、Ｃｒのようにセラミック基板との密着性が高い下地電極層を予め形成し、その上に所望の金属膜を形成してもよい。

第１保護シート５０ａは、枠体３０ａを介して圧電振動素子２０の上面に取り付けられて枠体３０ａと共に振動空間を確保する機能を有し、その縦・横の長さは圧電基板２１の縦・横の長さと略同一であり、厚みは材料により異なるが数１０μｍ〜１ｍｍである。このような第１保護シート５０の材料には、セラミックや樹脂シートが用いられる。

セラミックを用いる場合は、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、チタン酸バリウムなどの誘電体セラミック材料が好適に用いられるが、厚みを薄くする場合は強度と工数の観点から樹脂シート材を用いるのが望ましい。

樹脂シート材の場合は、ガラス繊維やアラミド繊維などからなる布にポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂を含浸させた樹脂シート材を用いることにより、第１保護シート５０ａの熱変形を抑制して確実に振動空間を形成することができ、機械的強度にも優れたものとすることができる。ガラス繊維の含有量が３０〜８０％のポリイミド樹脂シートやエポキシ樹脂シートなどが好適に使用され、その場合は、１００Ｐａ以下の真空中にて０．２ＭＰａ〜５ＭＰａの圧力を加えながら１８０℃〜２００℃の温度で４０分〜９０分保持して硬化させると良好に接合できる。

第２保護シート５０ｂは、下面にホット側端子電極６０ａ、６０ｂ、アース側端子電極６０ｃが形成されており、容量素子４０の下面にアース側容量電極４３を覆うように取り付けられている。縦・横の長さは圧電基板２１の縦・横の長さと略同一であり、厚みは、実装基板からの応力および機械的・熱的衝撃を緩和する機能の観点から、２０μｍ以上が好ましく、圧電発振子の低背化の観点から１００μｍ以下とするのが望ましい。また、適度な弾性が必要であり、２〜６０ＧＰａの範囲が好ましい。衝撃を吸収する機能の観点から、２〜２０ＧＰａの範囲が特に好ましい。

このような第２保護シート５０ｂには、耐熱性に優れるエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等からなる絶縁性の樹脂シート材を使用することができる。また、樹脂シート材の機械的強度を向上する目的で、無機または有機材料からなる針状のフィラーや繊維状物質を含有させてもよい。機械的強度の観点から、ガラス繊維やアラミド繊維などからなる布にエポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂などを含浸させた樹脂シート材を用いることが望ましい。

ホット側端子電極６０ａ、６０ｂ、アース側端子電極６０ｃは、第２保護シート５０ｂの下面に形成されており、圧電発振子を外部の実装基板へ機械的・電気的に接続する機能を有する。樹脂からなる第２保護シート５０ｂとの接続強度の観点から、エポキシ系の導電性樹脂を用いて形成するのが好ましく、導電性の観点から、銀、銅、ニッケルなどの導電性フィラーを７５〜９５質量％含有したものが好適に用いられる。導電性樹脂表面を平滑にして実装時の半田ぬれ性を高めるという観点から、金属フィラーの粒径は小さい方が良く、印刷性も考慮して、平均粒径は０．５〜２μｍのものを使用することが望ましい。このような導電性樹脂の被着形成には、従来周知のスクリーン印刷法やローラー転写などを用いて塗布し、加熱や紫外線照射によって硬化させればよい。所望によって、さらに導電性樹脂の表面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕなどを用いた少なくとも１種類のメッキ膜を形成してもよく、それによってさらに半田付け性を向上させることができる。

入出力外部接続電極７０ａ、７０ｂ、及び共通外部接続電極７０ｃは、圧電振動素子２１、一対の枠体３０ａ、３０ｂ、容量素子４０、並びに第１、第２保護シート５０ａ、５０ｂを積層してなる積層体の両側面に形成されている。そして、入出力外部接続電極７０ａはホット側端子電極６０ａと、ホット側容量電極４２ａと、引き出し電極２３ａを介して振動電極４２ａとを接続しており、入出力外部接続電極７０ｂはホット側端子電極６０ｂと、ホット側容量電極４２ｂと、引き出し電極２３ｂを介して振動電極４２ｂとを接続しており、共通外部接続電極７０ｃはアース側端子電極６０ｃと、アース側容量電極４３とを接続している。

このような入出力外部接続電極７０ａ、７０ｂ、及び共通外部接続電極７０ｃは、金、銀、銅、アルミニウム等の良導電性の金属膜を、真空蒸着法、ＰＶＤ法、スパッタリング法等によって被着して形成することができるが、樹脂シートからなる第２保護シート５０ｂとの接続強度の観点から、エポキシ系の導電性樹脂を用いて形成するのが好ましく、導電性の観点から、銀、銅、ニッケルなどの導電性フィラーを７５〜９５質量％含有したものが好適に用いられる。導電性樹脂表面を平滑にして実装時の半田ぬれ性を高めるという観点からは金属フィラーの粒径は小さい方が良いが、印刷性も考慮して、平均粒径は０．５〜２μｍのものを使用することが望ましい。また、導電性膜の厚みは、薄すぎると導電性が悪化し、厚すぎると実装時に働く応力によって剥離しやすくなるので、１０μｍ〜６０μｍの範囲とすることが望ましい。このような導電性樹脂の被着形成には、従来周知のスクリーン印刷法やローラー転写などを用いて塗布し、加熱や紫外線照射によって硬化させればよい。所望によって、さらに導電性樹脂の表面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕなどを用いた少なくとも１種類のメッキ膜を形成してもよく、それによって、さらに半田付け性を向上させることができる。

本実施形態の圧電発振子は、振動電極２２ａおよびホット側容量電極４２ａと電気的に接続されたホット側端子電極６０ａ、振動電極２２ｂおよびホット側容量電極４２ｂと電気的に接続されたホット側端子電極６０ｂ、アース側容量電極４３と電気的に接続されたアース側端子電極６０ｃが、第２保護シート５０ｂの下面に形成されるようにしているので、ホット側容量電極４２ａ、４２ｂ、アース側容量電極４３に端子電極としての機能を持たせる必要がない。よって、ホット側容量電極４２ａ、４２ｂ、アース側容量電極４３を誘電体基板４１のほぼ全面に形成することが可能となり、大きな負荷容量を内蔵した圧電発振子とすることができる。また、誘電体基板４１の上下面に形成したホット側容量電極４２ａ、４２ｂとアース側容量電極４３との間で充分な負荷容量を形成できるので、誘電体基板４１を、内部に電極を有する積層体ではなく、単板とすることができる。これによって容量素子４０の製造工程を簡略化でき、製造の容易な圧電発振子とすることができる。

また、本発明の圧電発振子は、圧電発振子を実装基板に実装したときに、ホット側容量電極４２ａ、４２ｂと実装基板との間にアース側容量電極４３が配置されることになるため、実装基板に形成される電極とホット側容量電極４２ａ、４２ｂとの間に発生する寄生容量を削減することができる。これによって、寄生容量による負荷容量の変動を大幅に抑制することが可能となり、実装基板による電気特性の変動が非常に少ない、電気特性の安定した圧電発振子とすることができる。

さらに、本実施形態の圧電発振子は、誘電体基板４１に高誘電率の誘電体セラミック材料を用いているので、容量素子４０で形成される容量を大きくすることが可能となり、大きな負荷容量を有した圧電発振子とすることができる。また、弾性の大きい樹脂材料からなる第２保護シート５０ｂに外部との接続に供されるホット側端子電極６０ａ、６０ｂ、アース側端子電極６０ｃが形成されているので、圧電発振子を実装基板に実装する際などに熱膨張係数の差異などによって実装面に発生する応力や機械的・熱的な衝撃を第２保護シートが吸収し、誘電体基板４１などにクラック等が発生するのを抑制することができる。これによって、機械的強度や信頼性に優れた圧電発振子とすることができる。

またさらに、本実施形態の圧電発振子は、ホット側端子電極６０ａ、６０ｂとアース側容量電極４３とが、第２保護シート５０ｂを介して対向している。よって、ホット側端子電極６０ａとアース側容量電極４３との対向部で形成される容量が負荷容量Ｃ１に追加され、ホット側端子電極６０ｂとアース側容量電極４３との対向部で形成される容量が負荷容量Ｃ２に追加されることとなり、大きな負荷容量を有する圧電発振子とすることができる。

図８は、第１の実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）は圧電振動素子２０の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す圧電振動素子２０の平面図、（ｃ）は（ａ）に示す圧電振動素子２０のＡ−Ａ線断面図である。この変形例は、圧電振動素子２０に設けられる電極の形状が上述した第１の実施形態と異なっており、その他の構成は第１の実施形態と同じである。すなわち、圧電振動素子２０が振動電極２２ａ、２２ｂから延出される延出部２４ａ、２４ｂを有している点で第１の実施形態とは異なっている。そして、この延出部２４ａ、２４ｂが積層体の側面に設けた共通外部接続電極７０ｃとの間で、容量を形成するようになっており、この容量が図４の等価回路に示す負荷容量Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ加算されて、より大きな容量を得ることが可能となる。

具体的には、振動電極２２ａから延出される延出部２４ａと一方の側面に設けた共通外部接続電極７０ｃとの間で負荷容量Ｃ１が、振動電極２２ｂから演出される２４ｂと他方の側面に設けた共通外部接続電極７０ｃとの間で負荷容量Ｃ２がそれぞれ形成されるようになっている。

また、図８（ｂ）に示すように、延出部２４ａと延出部２４ｂとは、圧電基板２１を介して互いに対向しない位置に配されることが好ましく、本変形例では、延出部２４ａは圧電基板２１の一方の側面側に形成された共通外部電極７０ｃに向かって延出され、延出部２４ｂは圧電基板２１の他方の側面側に形成された７０ｃに向かって延出されるようになっている。これにより、振動電極２２ａ、２２ｂで発生する厚み振動を大きく抑制することなく、容量を得ることできる。これは、図８（ｃ）に示すように、振動電極２２ａと振動電極２２ｂとの対向領域の中心部が最も大きく振動し、対向領域から外れて外側にいくほど振動は小さくなるので、対向領域から外れた領域に延出部２４ａ、２４ｂと共通外部電極７０ｃとの間に容量が形成されても、その容量による電界が対向領域における厚み振動に殆ど影響を与えないためである。

（第２の実施形態）
図６、図７に本発明の第２実施形態に係る圧電発振子を示す。尚、本実施形態においては前述した実施形態と異なる点についてのみ説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略するものとする。

図６は第２の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す縦断面図であり、図７は第２の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す分解斜視図である。

本実施形態の圧電発振子の特徴的な部分は、容量素子４０よりも縦横寸法を小さくした圧電振動素子２０を、導電性接合部材８０ａ、８０ｂによって振動空間を確保した状態で容量素子４０の上面に取り付け、下面に形成した凹部９０内に圧電振動素子２０を収容するように第１保護シート５０ａを容量素子４０の上面に取り付けたことである。

導電性接合部材８０ａ、８０ｂは、圧電振動素子２０を振動空間を確保した状態で容量素子４０の上面に取り付ける機能を有するとともに、導電性接合部材８０ａは引き出し電極４３ａを介して振動電極２２ａとホット側容量電極４２ａとを電気的に接続する機能を有し、導電性接合部材８０ｂは引き出し電極４３ｂを介して振動電極２２ｂとホット側容量電極４２ｂとを電気的に接続する機能を有している。よって、本実施形態の圧電発振子においては、外部接続電極７０ａによってホット側容量電極４２ａとホット側端子電極６０ａとが接続され、外部接続電極７０ｂによってホット側容量電極４２ｂとホット側端子電極６０ｂとが接続され、外部接続電極７０ｃによってアース側容量電極４３とアース側端子電極６０ｃとが接続されている。

導電性接合部材８０ａ、８０ｂは、エポキシ系の導電性樹脂を用いて形成するのが好ましく、導電性の観点から、銀、銅、ニッケルなどの導電性フィラーを７５〜９５質量％含有したものが好適に用いられる。このような導電性樹脂の被着形成には、従来周知のスクリーン印刷法やローラー転写などを用いて塗布し、加熱や紫外線照射によって硬化させればよい。

凹部９０は、第１保護シート５０ａが前述した誘電体セラミック材料からなる場合は、第１保護シート５０ａの下面にスクリーン印刷等によってウレタンゴムからなるマスクを形成した後に、ブラスト工法を用いて形成することができる。また、セラミックの紛体にプレス加工を施して凹部を有する成形体を形成し、それを焼成することによって形成してもよい。第１保護シート５０ａが前述したエポキシ樹脂からなる場合も硬化させる前に凹部を有する形状に成形すればよい。

（変形例）
尚、本発明は上述した第１〜第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。

例えば、図３に示す圧電発振子において、枠体３０ｂと容量素子４０との間に樹脂シートを配置してもよい。この樹脂シートは樹脂シート５０ｂと同様の材質および形状からなるもので構わない。この構成によって、容量電極４０ａ、４０ｂの間に樹脂が配置されることになり、容量電極４０ａと４０ｂとの電気的な短絡の発生を防止することができる。

また、万一、誘電体セラミックからなる誘電体基板４１に外力や衝撃等によってクラックが発生した場合においても振動空間の気密性を保つことができ、半田実装時などにフラックスが振動空間に侵入するのを防止することが可能となる。さらに、誘電体基板４１の上下面に同一の熱膨張係数を有する樹脂シートが取り付けられることによって誘電体基板４１の撓みを抑制でき、製造プロセスにおいて誘電体基板４１にクラックや割れが発生するのを有効に防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す外観斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す縦断面図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す分解斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子の等価回路を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電発振子に用いられる容量素子を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。本発明の第２の実施形態に係る圧電発振子を模式的に示す縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る圧電発振部品を模式的に示す分解斜視図である。本発明の第１の実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）は圧電振動素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

２０・・・圧電振動素子
２１・・・圧電基板
２２ａ、２２ｂ・・・振動電極
２３ａ、２３ｂ・・・引き出し電極
３０ａ、３０ｂ・・・枠体
４０・・・容量素子
４１・・・誘電体基板
４２ａ、４２ｂ・・・ホット側容量電極
４３・・・アース側容量電極
５０ａ・・・第１保護シート
５０ｂ・・・第２保護シート
６０ａ、６０ｂ・・・ホット側端子電極
６０ｃ・・・アース側端子電極
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ・・・外部接続電極
８０ａ、８０ｂ・・・導電性接合部材
９０・・・凹部

Claims

圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、
前記振動電極を囲繞するように前記圧電振動素子の両主面にそれぞれ一主面側を取り付けた一対の枠体と、
誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一方の前記枠体を覆うように一主面側を一方の前記枠体の他主面に取り付けた容量素子と、
他方の前記枠体を覆うように一主面側を他方の前記枠体の他主面に取り付けた第１保護シートと、
前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートと
を有しており、
前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されていることを特徴とする圧電発振子。
前記容量電極は、前記容量素子の一主面に形成されて前記一対の振動電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側容量電極と、前記容量素子の他主面に形成されたアース側容量電極とから成り、
前記第２保護シートの他主面に前記端子電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振子。
前記誘電体基板は誘電体セラミック材料から成り、前記第２保護シートは樹脂材料から成ることを特徴とする請求項２に記載の圧電発振子。
前記端子電極は、前記アース側容量電極と電気的に接続されたアース側端子電極と、前記一対のホット側容量電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側端子電極とからなり、
該ホット側端子電極と前記アース側容量電極とが、前記第２保護シートを介して対向していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧電発振子。
前記圧電振動素子、一対の枠体、容量素子、並びに、前記第１、第２保護シートを積層してなる積層体の側面には、共通外部接続電極が設けられ、
前記端子電極は、前記共通外部電極と接続されるアース側端子電極を含んで構成され、
前記圧電振動素子は、前記振動電極から延出される延出部を有し、
前記延出部と前記共通外部接続電極との間には容量が形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振子。
前記一対の振動電極のうち、一方の振動電極から延出される延出部と、他方の振動電極から延出される延出部とは、前記圧電基板を介して互いに対向しない位置に配されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電発振子。
圧電基板の両主面に該圧電基板を介して互いに対向するように一対の振動電極を形成した圧電振動素子と、
誘電体基板の両主面に該誘電体基板を介して互いに対向するように容量電極を形成して成り、一主面に前記圧電振動素子を取り付けた容量素子と、
一主面に有した凹部内に前記圧電振動素子を収容するように前記一主面側を前記容量素子の一主面に取り付けた第１保護シートと、
前記容量素子の他主面に前記容量電極を覆うように一主面側を取り付けた第２保護シートと
を有しており、
前記振動電極および前記容量電極と電気的に接続された端子電極が、前記第１または第２保護シートの他主面に形成されていることを特徴とする圧電発振子。
前記容量電極は、前記容量素子の一主面に形成されて前記一対の振動電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側容量電極と、前記容量素子の他主面に形成されたアース側容量電極とから成り、
前記第２保護シートの他主面に前記端子電極が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電発振子。
前記誘電体基板は誘電体セラミック材料から成り、前記第２保護シートは樹脂材料から成ることを特徴とする請求項８に記載の圧電発振子。
前記端子電極は、前記アース側容量電極と電気的に接続されたアース側端子電極と、前記一対のホット側容量電極とそれぞれ電気的に接続された一対のホット側端子電極とからなり、
該ホット側端子電極と前記アース側容量電極とが、前記第２保護シートを介して対向していることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電発振子。