JP3724633B2 - セラミックレゾネータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックレゾネータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化が進み、セラミックレゾネータも極小化と共に、高感度へと要請が強くなっている。厚み縦モードの第３次高調波用セラミック圧電共振子は、このような要請に応え得るものとして注目され、その構造に関して、種々の提案がなされている。
【０００３】
この種のセラミックレゾネータは、一般に、セラミックでなる圧電基板の厚み方向の両面に、第１及び第２の振動電極を形成すると共に、圧電基板の厚み方向の両面に絶縁樹脂層を付着し、絶縁樹脂層によって、第１及び第２の振動電極の周りに、振動を阻害しない空洞部を形成した構造を有する。圧電基板は、（横／縦）寸法比が略２．０の矩形状のものが多用されており、また、樹脂層は通常は、２０〜８０μｍの層厚となるように形成される。
【０００４】
第１及び第２の振動電極には、第１及び第２のリード電極が備えられており、第１及び第２のリード電極は圧電基板の横方向の両辺に導出される。そして、圧電基板の横方向の両辺に、第１及び第２のリード線を装着し、第１及び第２のリード線を、半田付け等の手段によって、第１及び第２のリード電極に接続する。
【０００５】
従来から多用されていたリード線は、例えば、特開平５ー２５９７９５号公報等に開示されているように、先端部が、二股に分割されており、二股に分かれた分割片によって、圧電基板を挟持すると共に、第１及び第２のリード電極に半田等で電気的に接続する。完成品としては、全体に外装樹脂被覆が施される。
【０００６】
しかし、上述したセラミックレゾネータは、リード線の先端部が二股構造であるために、空洞部から横方向に一定間隔で、リード線を精度良く、配置固定するのが難しく、リード線の配置位置にバラツキを発生し易い。このようなバラツキが発生すると、Ｑが変化する等、一定品質を維持するのが難しい。しかも、先端部が二股構造のリード線は、横方向のみならず、縦方向においても、位置ずれを生じ易いために、縦方向の位置変動に起因する品質のバラツキをも生じる。
【０００７】
また、リード線の先端部を分割して二股に切り込む長さは、扶持力の低下を防ぐために、自ずと制限される。リード線の切り込み長さの不足分を補うためには、第１のリード電極及び第２のリード電極等は、リード線の導出側に偏って形成しなければならなくなるので、共振周波数がずれる欠点を頻発することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、小型で、しかも共振ずれの少ないセラミックレゾネータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るセラミックレゾネータは、圧電共振子と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、第１のリード線と、第２のリード線とを含む。前記圧電共振子は、セラミックでなる圧電基板の厚み方向の両面に、互いに対向する第１の振動電極及び第２の振動電極を有し、厚み縦振動モードで動作する。前記第１の樹脂層は、前記圧電基板の厚み方向の一面に付着され、前記第１の振動電極の周りに空洞部を形成する。前記第１のリード線は、第１の側面板と、第２の側面板とを有する。前記第１の側面板及び前記第２の側面板は、間隔を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁となっていて、前記開口端縁に第１の突端を有する。この前記第１のリード線は、前記圧電基板の横方向における第１の辺に備えられ、前記第１の振動電極と電気的に導通し、前記圧電基板を前記第１の側面板及び前記第２の側面板によって挟み込む。
【００１０】
前記第２のリード線は、第３の側面板と、第４の側面板とを有する。前記第３の側面板及び前記第４の側面板は、間隔を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁となっていて、前記開口端縁に第２の突端を有する。この前記第２のリード線は、前記圧電基板の前記第１の辺と対向する第２の辺に備えられ、前記第２の振動電極と電気的に導通し、前記圧電基板を前記第３の側面板及び前記第４の側面板によって挟み込む。上述した前記第１のリード線及び前記第２のリード線は、前記第１の突端及び前記第２の突端が、前記第１及び第２の樹脂層の外周面に接触する。
【００１１】
本発明に係るセラミックレゾネータにおいて、圧電共振子の圧電基板の厚み方向の両面に、第１及び第２の樹脂層が付着され、第１及び第２の振動電極の周りに空洞部が形成されている。従って、圧電共振子は、第１及び第２の樹脂層によって形成された第１及び第２の空洞部において、振動障害を受けることなく、厚み縦振動モードで動作する。好ましくは、厚み縦モードの第３次高調波に対して共振させる。
【００１２】
第１のリード線は、第１の側面板及び第２の側面板が間隔を隔てて互いに対向している。第１の側面板及び第２の側面板は一端が互いに連続し、他端が開口端縁となっている。この第１のリード線は、圧電基板の横方向における第１の辺に備えられ、第１の振動電極と電気的に導通し、圧電基板を第１の側面板及び第２の側面板によって挟み込む。従って、従来の二股タイプの端子と異なって、第１の側面板及び第２の側面板の間の間隔による凹溝を利用して、圧電基板の一辺（第１の辺）を、その側方から挟み込むことができる。第２のリード線においても、第３の側面板及び第４の側面板の間の間隔による凹溝を利用して、圧電基板の他辺（第２の辺）を、その側方から挟み込むことができる。このような構造であれば、リード電極等を、偏って配置する必要がなくなる。このため、リード電極の偏り配置等に起因する共振周波数のずれを回避することができる。
【００１３】
また、第１のリード線において、第１の側面板及び第２の側面板の間に形成される凹溝、第２のリード線において、第３の側面板及び第４の側面板の間に形成される凹溝を利用して、圧電基板を、その側方から挟み込む構造であるので、圧電基板と第１及び第２のリード線との間に、対向面積が大きく、しかも圧電基板を３方から囲む接続領域が形成される。このため、第１の側面板〜第４の側面板の形状、特に第１及び第２の突端までの高さを小さくできる。このため、圧電基板の（横／縦）寸法比を小さくし、小型化を達成できる。
【００１４】
第１のリード線は第１の振動電極と電気的に導通し、第２のリード線は第２の振動電極と電気的に導通する。従って、第１のリード線及び第２のリード線を介して、第１及び第２の振動電極に振動のための電気エネルギーを供給することができる。
【００１５】
更に、第１のリード線において、第１の側面板及び第２の側面板は、開口端縁に第１の突端を有する。第２のリード線においても、第３の側面板及び第４の側面板は、開口端縁に第２の突端を有する。これらの第１及び第２の突端は、第１及び第２の樹脂層の外周面に接触している。第１及び第２の樹脂層は、印刷等の手段によって、高精度のパターンとして形成される。この高精度のパターンを有する第１及び第２の樹脂層の外周面に第１及び第２の突端を接触させる。このため、第１及び第２の樹脂層の内部に形成された第１及び第２の空洞部に対して、第１及び第２のリード線を高精度で位置決めし、第１及び第２のリード線の位置ずれに起因する特性の変動を回避することができる。
【００１６】
本発明の他の目的、構成及び効果については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。図面は、単なる例示に過ぎない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るセラミックレゾネータの部分破断正面図、図２は図１の２ー２線に沿った拡大断面図である。図示されたセラミックレゾネータは、圧電共振子１と、第１及び第２の樹脂層２１、２２と、第１のリード線３と、第２のリード線４とを含む。圧電共振子１は、セラミックでなる圧電基板１１の厚み方向の両面に、互いに対向する第１の振動電極１２及び第２の振動電極１３を有し、厚み縦振動モードで動作する。
【００１８】
圧電共振子１は、第１のリード電極１４と、第２のリード電極１５とを有する。第１のリード電極１４は、圧電基板１１の第１の面１１０に設けられ、第１の面１１０に設けられた第１の振動電極１２と電気的に導通し、圧電基板１１の第１の辺１６側に導出されている。
【００１９】
第２のリード電極１５は、圧電基板１１の第２の面１２０に設けられ、前記第２の面１２０に設けられた第２の振動電極１３に電気的に導通し、圧電基板１１の第２の辺１７側に導出されている。
【００２０】
第１及び第２の樹脂層２１、２２は、圧電基板１１の厚み方向の両面に付着され、第１の振動電極１２及び第２の振動電極１３の周りに第１及び第２の空洞部５１、５２を形成する。第１及び第２の樹脂層２１、２２は、好ましくは、厚みが２０〜６０μｍの範囲にある。
【００２１】
第１のリード線３は、金属薄板のプレス加工等によって得られたもので、第１の側面板３１と、第２の側面板３２とを有する。第１の側面板３１及び第２の側面板３２は、間隔Ｄ１を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁３３、３４となっていて、開口端縁３３、３４に第１の突端３５、３６を有する。第１のリード線３は、第１及び第２の側面板３１、３２の開口端縁３３、３４が湾曲している。
【００２２】
この第１のリード線３は、圧電基板１１の横方向Ｘにおける第１の辺１６に備えられ、第１の振動電極１２と電気的に導通し、圧電基板１１を第１の側面板３１及び第２の側面板３２によって挟み込む。第１のリード線３は、第１のリード電極１４と電気的に導通している。図示実施例において、第１のリード線３は、第１及び第２の側面板３１、３２の開口端縁３３、３４が、円弧状に湾曲しており、円弧状湾曲の頂点が第１の突端３５、３６を構成する。第１のリード線３は、中間部に折り曲げ部３７を有するとともに先端部に端子部３８を有する。端子部３８は、回路基板等に設けられた孔内に挿入され、半田付けされる。
【００２３】
第２のリード線４も、金属薄板のプレス加工等によって得られたもので、第３の側面板４１と、第４の側面板４２とを有する。第３の側面板４１及び第４の側面板４２は、間隔Ｄ１を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁４３、４４となっていて、開口端縁４３、４４に第２の突端４５、４６を有する。この第２のリード線４は、圧電基板１１の第１の辺１６と対向する第２の辺１７に備えられ、第２の振動電極１３と電気的に導通し、圧電基板１１を第３の側面板４１及び第４の側面板４２によって挟み込む。第２のリード線４は、第２のリード電極１５と電気的に導通している。図示実施例において、第２のリード線４は、第３及び第４の側面板４１、４２の開口端縁４３、４４が、円弧状に湾曲しており、円弧状湾曲の頂点が第２の突端４５、４６を構成する。第２のリード線４は、中間部に折り曲げ部４７を有するとともに先端部に端子部４８を有する。端子部４８は、回路基板等に設けられた孔内に挿入され、半田付けされる。
【００２４】
上述した第１のリード線３及び第２のリード線４は、第１の突端３５、３６及び第２の突端４５、４６が、第１及び第２の樹脂層２１、２２の外周面に接触する。接触態様は、点状接触が最良である。更に、全体に、絶縁樹脂被覆７が施されている。第１のリード線３及び第２のリード線４は、更に、半田６１〜６４により、第１のリード電極１４、第１のダミー電極８１、第２のダミー電極８２及び第２のリード電極１５に接続されている。
【００２５】
上述したように、圧電共振子１の圧電基板１１の厚み方向の両面１１０、１２０に、第１及び第２の樹脂層２１、２２が付着され、第１及び第２の振動電極１２、１３の周りに第１及び第２の空洞部５１、５２が形成されている。従って、圧電共振子１は、第１及び第２の樹脂層２１、２２によって形成された第１及び第２の空洞部５１、５２において、振動障害を受けることなく、厚み縦振動モードで動作する。実施例では、厚み縦モードの第３次高調波に対して共振させる。
【００２６】
第１のリード線３に備えられた第１の側面板３１及び第２の側面板３２は、間隔Ｄ１を隔てて互いに対向している。第１の側面板３１及び第２の側面板３２は一端が互いに連続し、他端が開口端縁３３、３４となっている。この第１のリード線３は、圧電基板１１の横方向Ｘにおける第１の辺１６に備えられ、第１の振動電極１２と電気的に導通し、圧電基板１１を第１の側面板３１及び第２の側面板３２によって挟み込む。
【００２７】
従って、従来の二股タイプの端子と異なって、第１の側面板３１及び第２の側面板３２の間の間隔Ｄ１による凹溝を利用して、圧電基板１１の第１の辺１６を、その側方から挟み込むことができる。第２のリード線４においても、第３の側面板４１及び第４の側面板４２の間の間隔Ｄ１による凹溝を利用して、圧電基板１１の第２の辺１７を、その側方から挟み込むことができる。このような構造であれば、第１及び第２のリード電極１４、１５を、偏って配置する必要はなくなる。このため、第１及び第２のリード電極１４、１５の偏り配置等に起因する共振周波数のずれを回避することができる。
【００２８】
また、第１のリード線３において、第１の側面板３１及び第２の側面板３２の間に形成される凹溝、第２のリード線４において、第３の側面板４１及び第４の側面板４２の間に形成される凹溝を利用して、圧電基板１１を、その側方から挟み込む構造であるので、圧電基板１１と第１及び第２のリード線４との間に、対向面積が大きく、かつ、圧電基板１１を３方から囲む接続領域が形成される。このため、第１の側面板３１〜第４の側面板４２の形状、特に第１及び第２の突端３５、３６、４５、４６までの高さＨ１、Ｈ２（図２参照）を小さくし、圧電基板１１の横寸法Ａ及び縦寸法Ｂの比（Ａ／Ｂ）を小さくし、小型化を達成できる。具体的には、従来は、約２．０であった比（Ａ／Ｂ）を、略１．２〜１．６とし、小型化することができる。
【００２９】
第１のリード線３は第１の振動電極１２と電気的に導通し、第２のリード線４は第２の振動電極１３と電気的に導通する。従って、第１のリード線３及び第２のリード線４を介して、第１及び第２の振動電極１２、１３に振動のための電気エネルギーを供給することができる。
【００３０】
更に、第１のリード線３において、第１の側面板３１及び第２の側面板３２は、開口端縁に第１の突端３５、３６を有する。第２のリード線４においても、第３の側面板４１及び第４の側面板４２は、開口端縁４３、４４に第２の突端４５、４６を有する。これらの第１及び第２の突端３５、３６、４５、４６は第１及び第２の樹脂層２１、２２の外周面に接触している。従って、第１及び第２ののリード線３、４の横方向Ｘのずれを規制できる。
【００３１】
しかも、第１及び第２の樹脂層２１、２２は、印刷等の手段によって、高精度のパターンとして形成される。この高精度のパターンを有する第１及び第２の樹脂層２１、２２の外周面に第１及び第２の突端４５、４６を接触させる。このため、第１及び第２の樹脂層２１、２２の内部に形成された第１及び第２の空洞部５１、５２に対して、第１及び第２のリード線３、４を高精度で位置決めし、第１及び第２のリード線３、４の位置ずれに起因する特性の変動を回避することができる。
【００３２】
縦方向Ｙについては、第１及び第２の樹脂層２１、２２に対する第１の突端３５、３６及び第２の突端４５、４６の接触位置が、圧電基板１１の中心Ｏ１から縦方向Ｙにずれ過ぎると、第３次高調波共振に対する基本波の影響が出て、基本波振動に起因する共振ずれを生じる。従って、第１及び第２の樹脂層２１、２２に対する第１の突端３５、３６及び第２の突端４５、４６の接触位置は、制限された範囲内に設定しなければならない。本発明者等の実験によれば、第１の突端３５、３６及び第２の突端４５、４６を、圧電基板１１の中心Ｏ１を基準にして、縦方向Ｙに、偏位量△Ｂだけ偏位した位置で、第１及び第２の樹脂層２１、２２の外周面に接触させたとき、
−０．２≦△Ｂ／Ｂ≦＋０．２
を満たすようにすると、第３次高調波共振に対する基本波の影響を軽減し、共振ずれの少ないセラミックレゾネータを得ることができることが解った。以下に、実験データを挙げて説明する。
【００３３】
表１は（±△Ｂ／Ｂ）×１００（％）の値を異ならせた試料１〜６のＱ１感度及びＱ３感度を示すデータである。Ｑ１感度は基本周波数における感度であり、Ｑ３感度は第３次高調波における感度である。（±△Ｂ／Ｂ）×１００（％）の値は、試料１が±（０〜５）％、試料２が±（５〜１０）％、試料３が±（１０〜１５）％、試料４が±（１５〜２０）％、試料５が±（２０〜２５）％、試料６が±（２５〜３０）％である。比較例は、Ｑ１感度が０．９５、Ｑ３感度が１２．３の従来品である。この従来品は前述した二股型のリード線を用いている。

【００３４】
図３は表１に示すデータをグラフ化して示す図である。曲線Ｑ１１は基本波の特性、曲線Ｑ３１は第３高調波の特性を示している。
【００３５】
表１及び図３から判るように、−２０％≦△Ｂ／Ｂ）×１００（％）≦２０（％）であれば、Ｑ１感度は０．６〜０．８８の範囲、Ｑ３感度は１２．１〜１２．３であり、従来品である比較例１に、十分に対応できる。
【００３６】
次に、第１及び第２の空洞層５１、５２を構成する第１及び第２の樹脂層２１、２２は、厚みが２０〜６０μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００３７】
表２は第１及び第２の樹脂層２１、２２の膜厚の値を異ならせた試料１１〜１６のＱ１感度を示すデータである。比較例２は、Ｑ１感度が０．９５の従来品である。この従来品は前述した二股型のリード線を用いている。

【００３８】
図４は表２に示すデータをグラフ化して示す図である。曲線Ｑ１２は基本波の特性、曲線Ｑ３２は第３高調波の特性を示している。表２及び図４から判るように、膜厚が２０（μｍ）以上６０（μｍ）以下であれば、Ｑ３感度の劣化を殆ど生じることなく、Ｑ１感度を１．５以下の値に低下させ、第３次高調波共振に対する基本波の影響を軽減できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、 本発明の課題は、小型で、しかも共振ずれの少ないセラミックレゾネータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る本発明に係るセラミックレゾネータの部分破断正面図である。
【図２】図１の２ー２線に沿った拡大断面図である。
【図３】表１に示すデータをグラフ化して示す図である。
【図４】表２に示すデータをグラフ化して示す図である。
【符号の説明】
１ 圧電共振子
１１ 圧電基板
１２、１３ 第１及び第２の振動電極
１４、１５ 第１及び第２のリード電極
１６、１７ 第１及び第２の辺
２１、２２ 第１及び第２の樹脂層
３、４ 第１及び第２のリード線
３１ 、３２ 第１及び第２の側面板
３３、３４ 開口端縁
３５、３６ 第１の突端
４１、４２ 第３及び第４の側面板
４３、４４ 開口端縁
４５、４６ 第２の突端

Claims (4)

1. 圧電共振子と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、第１のリード線と、第２のリード線とを含むセラミックレゾネータであって、
   前記圧電共振子は、セラミックでなる圧電基板の厚み方向の両面に、互いに対向する第１の振動電極及び第２の振動電極を有し、厚み縦振動モードで動作するものであり、
   前記第１の樹脂層は、厚みが２０〜６０μｍの範囲にあり、前記圧電基板の厚み方向の一面に付着され、前記第１の振動電極の周りに空洞部を形成しており、
   前記第２の樹脂層は、厚みが２０〜６０μｍの範囲にあり、前記圧電基板の厚み方向の他面に付着され、前記第２の振動電極の周りに空洞部を形成しており、
   前記第１のリード線は、第１の側面板と、第２の側面板とを有し、
   前記第１及び前記第２の側面板は、間隔を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁となっていて、前記開口端縁に第１の突端を有しており、
   前記第１のリード線は、前記圧電基板の横方向における第１の辺に備えられ、前記第１の振動電極と電気的に導通し、前記第１、第２の側面板、及び、前記第１、第２の側面板の互いに連続する面によって、前記圧電基板を挟み込んでおり、
   前記第２のリード線は、第３の側面板と、第４の側面板とを有し、
   前記第３及び前記第４の側面板は、間隔を隔てて互いに対向し、一端が互いに連続し、他端が開口端縁となっていて、前記開口端縁に第２の突端を有しており、
   前記第２のリード線は、前記圧電基板の前記第１の辺と対向する第２の辺に備えられ、前記第２の振動電極と電気的に導通し、前記第３、第４の側面板、及び、前記第３、第４の側面板の互いに連続する面によって、前記圧電基板を挟み込んでおり、
   前記第１及び前記第２のリード線は、前記第１及び前記第２の突端が、前記第１及び第２の樹脂層の外周面に接触している
   セラミックレゾネータ。
2. 請求項１に記載されたセラミックレゾネータであって、
   前記第１及び第２の突端は、前記セラミック圧電基板の縦方向の中心から縦方向に偏位した位置で、前記第１及び第２の樹脂層の外周面に接触しており、前記第１及び第２の突端の偏位量を△Ｂとし、前記圧電基板の縦寸法をＢとしたとき、
   −０．２≦（△Ｂ／Ｂ）≦＋０．２
   を満たすセラミックレゾネータ。
3. 請求項１または２の何れかに記載されたセラミックレゾネータであって、前記圧電共振子は、第３次高調波を用いるセラミックレゾネータ。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載されたセラミックレゾネータであって、
   前記圧電共振子は、第１のリード電極と、第２のリード電極とを有しており、
   前記第１のリード電極は、前記圧電基板の第１の面に設けられ、前記第１の面に設けられた前記第１の振動電極に電気的に導通し、前記圧電基板の前記第１の辺側に導出されており、
   前記第２のリード電極は、前記圧電基板の第２の面に設けられ、前記第２の面に設けられた前記第２の振動電極に電気的に導通し、前記圧電基板の前記第２の辺側に導出されており、
   前記第１のリード線は、前記第１のリード電極と電気的に導通しており、
   前記第２のリード線は、前記第２のリード電極と電気的に導通している
   セラミックレゾネータ。

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