JP6117555B2 - Piezoelectric parts - Google Patents

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Description

本発明は、高信頼性および高精度な周波数特性が得られる圧電部品に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric component capable of obtaining highly reliable and highly accurate frequency characteristics.

従来、図8に示すように、支持基板61と、該支持基板61上に両端が導電性接合材62で固定された圧電素子63とを備え、支持基板61の上面に設けられた電極64および下面に設けられた電極65によって容量が形成されて容量素子とされたレゾネータ(圧電部品)が知られている(特許文献1を参照)。   Conventionally, as shown in FIG. 8, a support substrate 61, and a piezoelectric element 63 having both ends fixed on the support substrate 61 with a conductive bonding material 62, an electrode 64 provided on the upper surface of the support substrate 61, and A resonator (piezoelectric component) in which a capacitor is formed by an electrode 65 provided on the lower surface to form a capacitor element is known (see Patent Document 1).

特開2005−210404号公報JP-A-2005-210404

このようなレゾネータ(圧電部品)は、支持基板61に容量を形成する領域を確保する必要があることから、小型化が難しい。また、多数個取りによって製造しようとすると、隣の個片の電極による浮遊容量を拾って精度よく周波数を測定し調整された圧電部品とするのが難しい。   Such a resonator (piezoelectric component) is difficult to reduce in size because it is necessary to secure a region for forming a capacity on the support substrate 61. In addition, when trying to manufacture a large number of pieces, it is difficult to obtain a piezoelectric component that is adjusted by measuring the frequency with high accuracy by picking up the stray capacitance by the electrode of the adjacent piece.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、小型化が可能で、多数個取りによっても精度よく周波数調整可能な圧電部品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric component that can be miniaturized and can be adjusted in frequency with high accuracy even by taking multiple pieces.

本発明の圧電部品は、支持基板と、該支持基板上に両端が固定されかつ振動可能に搭載された圧電素子とを含み、該圧電素子は、一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域を有するように配置された電極を備え、かつ前記一方主面および前記他方主面にそれぞれ前記電極とは間隔をおいて絶縁されるとともに反対側の主面に配置された前記電極との間で容量を形成するように配置された容量形成用電極を備えており、前記電極の形成材料と前記容量形成用電極の形成材料とが異なっていることを特徴とする。
The piezoelectric component of the present invention includes a support substrate and a piezoelectric element having both ends fixed on the support substrate and mounted so as to vibrate. The piezoelectric element opposes one main surface and the other main surface, respectively. An electrode disposed so as to have a region, and is insulated from the electrode on the one main surface and the other main surface at a distance from each other and between the electrodes disposed on the opposite main surface And a capacitor forming electrode arranged so as to form a capacitor , wherein the electrode forming material and the capacitor forming electrode forming material are different from each other.

また本発明の圧電部品は、前記電極の厚みと前記容量形成用電極の厚みとが異なっていることを特徴とする。   The piezoelectric component according to the present invention is characterized in that the thickness of the electrode is different from the thickness of the capacitor forming electrode.

また本発明の圧電部品は、前記容量形成用電極の表面が絶縁膜で覆われていることを特徴とする。   The piezoelectric component of the present invention is characterized in that the surface of the capacitance forming electrode is covered with an insulating film.

また本発明の圧電部品は、前記一方主面における前記電極と前記容量形成用電極との間隔が、前記他方主面における前記電極と前記容量形成用電極との間隔とは異なっていることを特徴とする。   In the piezoelectric component according to the present invention, the distance between the electrode on the one main surface and the capacitor forming electrode is different from the distance between the electrode on the other main surface and the capacitor forming electrode. And

また本発明の圧電部品は、平面視による前記一方主面に設けられた前記容量形成用電極の面積と前記他方主面に設けられた前記容量形成用電極の面積とが異なっていることを特
徴とする。
The piezoelectric component of the present invention is characterized in that the area of the capacitance forming electrode provided on the one main surface and the area of the capacitance forming electrode provided on the other main surface are different in plan view. And

本発明によれば、個片にする前の多数個取りの状態で近接する配線導体からの影響による浮遊容量を抑え、個々の圧電部品の発振周波数を精度よく測定できるようになる。これにより、高精度な周波数公差を有する圧電部品が多数個取りで製造(量産)でき、低コストで高精度に周波数調整された圧電部品を得ることができる。さらに、本発明によれば、支持基板に容量を形成する領域を確保する必要がないので、小型化が可能な圧電部品となる。   According to the present invention, stray capacitance due to the influence of adjacent wiring conductors can be suppressed in a multi-piece state before being divided into pieces, and the oscillation frequency of each piezoelectric component can be measured with high accuracy. Thereby, a large number of piezoelectric parts having high-accuracy frequency tolerance can be manufactured (mass produced), and a piezoelectric part whose frequency is adjusted with high precision at low cost can be obtained. Furthermore, according to the present invention, since it is not necessary to secure a region for forming a capacitance on the support substrate, the piezoelectric component can be miniaturized.

(a)は本発明の圧電部品の実施の形態の一例を示す概略断面図であり、(b)は(a)に示す圧電素子の拡大図である。(A) is a schematic sectional drawing which shows an example of embodiment of the piezoelectric component of this invention, (b) is an enlarged view of the piezoelectric element shown to (a). (a)は図1(a)の圧電部品の蓋体を取り外した状態の概略平面図であり、(b)は(a)に示す支持基板の平面図である。(A) is a schematic top view of the state which removed the cover body of the piezoelectric component of Fig.1 (a), (b) is a top view of the support substrate shown to (a). (a)および(b)は、本発明の圧電部品の実施の形態における圧電素子の他の例を示す概略断面図である。(A) And (b) is a schematic sectional drawing which shows the other example of the piezoelectric element in embodiment of the piezoelectric component of this invention. 図3(a)に示す構成の圧電素子を含む圧電部品のスプリアス特性を評価したグラフである。It is the graph which evaluated the spurious characteristic of the piezoelectric component containing the piezoelectric element of the structure shown to Fig.3 (a). 本発明の圧電部品の実施の形態の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of embodiment of the piezoelectric component of this invention. 本発明の圧電部品の実施の形態における圧電素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the piezoelectric element in embodiment of the piezoelectric component of this invention. (a)は本発明の圧電部品の実施の形態における圧電素子の他の例を示す概略断面図であり、(b)は(a)に示す圧電素子の平面図、(c)は(a)に示す圧電素子の底面図である。(A) is a schematic sectional drawing which shows the other example of the piezoelectric element in embodiment of the piezoelectric component of this invention, (b) is a top view of the piezoelectric element shown to (a), (c) is (a). It is a bottom view of the piezoelectric element shown in FIG. (a)は従来の圧電部品の一例を示す一部(蓋体)省略概略平面図であり、(b)は(a)に示す圧電部品の概略断面図である。(A) is a schematic plan view of a part (lid) omitted showing an example of a conventional piezoelectric component, and (b) is a schematic sectional view of the piezoelectric component shown in (a).

本発明の圧電部品の実施の形態の例について図面を参照して詳細に説明する。   An example of an embodiment of a piezoelectric component of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1(a)は本発明の圧電部品の実施の形態の一例を示す概略断面図であり、図1(b)は図1(a)に示す圧電素子の拡大図である。また、図2(a)は図1(a)の圧電部品の蓋体を取り外した状態の概略平面図であり、図2(b)は図2(a)に示す支持基板の平面図である。   FIG. 1A is a schematic sectional view showing an example of an embodiment of the piezoelectric component of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view of the piezoelectric element shown in FIG. FIG. 2A is a schematic plan view of the piezoelectric component of FIG. 1A with the lid removed, and FIG. 2B is a plan view of the support substrate shown in FIG. .

図1および図2に示す例の圧電部品は、支持基板1と、支持基板1上に両端が固定されかつ振動可能に搭載された圧電素子2とを含み、圧電素子2は、一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域を有するように配置された電極(励振電極22、23)を備え、かつ前記一方主面および前記他方主面にそれぞれ電極(励振電極22、23)とは間隔をおいて絶縁されるとともに反対側の主面に配置された電極(励振電極22、23)との間で容量を形成するように配置された容量形成用電極24、25を備えている。   The piezoelectric component of the example shown in FIGS. 1 and 2 includes a support substrate 1 and a piezoelectric element 2 having both ends fixed on the support substrate 1 and capable of vibrating. The piezoelectric element 2 has one main surface and Provided with electrodes (excitation electrodes 22 and 23) disposed so as to have regions facing each other on the other main surface, and spaced apart from the electrodes (excitation electrodes 22 and 23) on the one main surface and the other main surface, respectively. Capacitor forming electrodes 24 and 25 are provided so as to form a capacitance with electrodes (excitation electrodes 22 and 23) which are insulated and are disposed on opposite main surfaces (excitation electrodes 22 and 23).

支持基板1は、例えば、長さが2.5mm〜7.5mm、幅が1.0mm〜3.0mm、厚みが0.1mm〜1mmの四角形状の平板として形成された支持基板本体11を含んでいる。この支持基板本体11としては、アルミナ等のセラミック材料、及びガラスエポキシ等の樹脂系材料を用いることができる。   The support substrate 1 includes, for example, a support substrate body 11 formed as a rectangular flat plate having a length of 2.5 mm to 7.5 mm, a width of 1.0 mm to 3.0 mm, and a thickness of 0.1 mm to 1 mm. It is out. As the support substrate body 11, a ceramic material such as alumina and a resin material such as glass epoxy can be used.

支持基板1を構成する支持基板本体11の下面には、一対の信号端子121、122およびグランド端子13が設けられていて、支持基板本体11の上面から側面にかけて、一
対の信号端子121、122と電気的に接続されるように配線導体141、142が設けられ、グランド端子13と電気的に接続されるように配線導体143が設けられている。これらは、例えば金,銀,銅,アルミニウム、タングステン等の金属粉末を含む導電性ペーストを印刷し、焼結させてなるものである。また、必要に応じてNi/Au、Ni/Sn等のめっきを形成したものでもよい。
A pair of signal terminals 121, 122 and a ground terminal 13 are provided on the lower surface of the support substrate body 11 constituting the support substrate 1, and the pair of signal terminals 121, 122, Wiring conductors 141 and 142 are provided so as to be electrically connected, and a wiring conductor 143 is provided so as to be electrically connected to the ground terminal 13. These are formed by printing and sintering a conductive paste containing metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, tungsten, or the like. Moreover, what formed plating, such as Ni / Au and Ni / Sn, may be used as needed.

支持基板1の上には、圧電素子2が両端を固定されるようにして搭載されている。具体的には、圧電素子2の両端部が導電性接合材3によって支持基板1上に振動可能に固定されている。   On the support substrate 1, the piezoelectric element 2 is mounted so that both ends are fixed. Specifically, both ends of the piezoelectric element 2 are fixed on the support substrate 1 by the conductive bonding material 3 so as to vibrate.

圧電素子2を構成する圧電体21は、例えば、長さが1.0mm〜4.0mm、幅が0.2mm〜2mm、厚みが40μm〜1mmの四角形状の平板として形成され、長さ方向または厚み方向に分極処理されたものである。この圧電体21は、例えば、チタン酸鉛,チタン酸ジルコン酸鉛,ニオブ酸ナトリウム,ニオブ酸カリウム,ビスマス層状化合物等を基材とする圧電セラミックスや、タンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶を用いて形成することができる。   The piezoelectric body 21 constituting the piezoelectric element 2 is formed, for example, as a rectangular flat plate having a length of 1.0 mm to 4.0 mm, a width of 0.2 mm to 2 mm, and a thickness of 40 μm to 1 mm. The material is polarized in the thickness direction. The piezoelectric body 21 is made of, for example, piezoelectric ceramics based on lead titanate, lead zirconate titanate, sodium niobate, potassium niobate, a bismuth layered compound, etc., or a piezoelectric single unit such as lithium tantalate or lithium niobate. It can be formed using crystals.

また、圧電素子2は、圧電体21の一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域を有するように配置された電極(励振電極22、23)を備えている。圧電体の21の上側の主面に設けられた励振電極22は一方の端部から他方の端部側に向けて延びるように設けられ、圧電体の21の下側の主面に設けられた励振電極23は他方の端部から一方の端部側に向けて延びるように設けられ、それぞれ互いに対向する領域を有している。この励振電極22、23は、例えば金,銀,銅,アルミニウム等の金属を用いることができ、それぞれ圧電体21の表面に例えば0.1μm〜3μmの厚みに被着される。そして、導電性接合材3を介して圧電素子2の励振電極22が配線導体141と電気的に接続されているとともに、導電性接合材3を介して圧電素子2の励振電極23が配線導体142と電気的に接続されている。なお、配線導体141における導電性接合材3との接続部および配線導体142における導電性接合材3との接続部は、パッド形状のパターンになっていてもよく、図2においては配線導体142における導電性接合材3との接続部がパッド形状のパターンになっている。   In addition, the piezoelectric element 2 includes electrodes (excitation electrodes 22 and 23) arranged so as to have regions facing each other on one main surface and the other main surface of the piezoelectric body 21. The excitation electrode 22 provided on the upper main surface of the piezoelectric body 21 is provided so as to extend from one end portion toward the other end portion, and is provided on the lower main surface of the piezoelectric body 21. The excitation electrode 23 is provided so as to extend from the other end toward the one end, and has regions facing each other. The excitation electrodes 22 and 23 can be made of metal such as gold, silver, copper, and aluminum, and are applied to the surface of the piezoelectric body 21 to a thickness of, for example, 0.1 μm to 3 μm. The excitation electrode 22 of the piezoelectric element 2 is electrically connected to the wiring conductor 141 via the conductive bonding material 3, and the excitation electrode 23 of the piezoelectric element 2 is connected to the wiring conductor 142 via the conductive bonding material 3. And are electrically connected. The connection portion of the wiring conductor 141 with the conductive bonding material 3 and the connection portion of the wiring conductor 142 with the conductive bonding material 3 may be a pad-shaped pattern. In FIG. A connection portion with the conductive bonding material 3 is a pad-shaped pattern.

ここで、導電性接合材3は、支持基板1の上面と圧電素子2の下面との間に所定の空間(間隙)を確保する機能も有している。このような導電性接合材3としては、例えばはんだや導電性接着剤等が用いられ、はんだであれば、例えば銅,錫,銀からなる鉛を含まない材料等を用いることができ、導電性接着剤であれば、銀,銅,ニッケル等の導電性粒子を75〜95質量%含有したエポキシ系の導電性樹脂またはシリコーン系の樹脂を用いることができる。   Here, the conductive bonding material 3 also has a function of ensuring a predetermined space (gap) between the upper surface of the support substrate 1 and the lower surface of the piezoelectric element 2. As such a conductive bonding material 3, for example, solder, a conductive adhesive, or the like is used. As long as the solder is used, a lead-free material such as copper, tin, or silver can be used. If it is an adhesive agent, the epoxy-type conductive resin or silicone-type resin containing 75-95 mass% of electroconductive particles, such as silver, copper, and nickel, can be used.

このような圧電素子2は、両端部から励振電極22および励振電極23間に電圧を印加したとき、励振電極22と励振電極23とが対向する領域において、特定の周波数で厚み縦振動もしくは厚みすべり振動の圧電振動を発生させるようになっているものである。   In such a piezoelectric element 2, when a voltage is applied between the excitation electrode 22 and the excitation electrode 23 from both ends, thickness longitudinal vibration or thickness slip occurs at a specific frequency in a region where the excitation electrode 22 and the excitation electrode 23 face each other. The piezoelectric vibration is generated.

そして、圧電素子2は、圧電体21の一方主面および他方主面にそれぞれ電極(励振電極22、23)とは間隔をおいて絶縁されるとともに反対側の主面に配置された電極(励振電極22、23)との間で容量(容量素子)を形成するように配置された容量形成用電極24、25を備えている。そして、導電性接合材3を介して圧電素子2の容量形成用電極24および容量形成用電極25が配線導体143と電気的に接続されている。なお、配線導体143におけるそれぞれの導電性接合材3との接続部はパッド形状のパターンになっている。   The piezoelectric element 2 is insulated from the electrodes (excitation electrodes 22 and 23) on the one main surface and the other main surface of the piezoelectric body 21 with a space therebetween, and is disposed on the main surface on the opposite side (excitation). Capacitor forming electrodes 24 and 25 are arranged so as to form a capacitor (capacitance element) between the electrodes 22 and 23). The capacitance forming electrode 24 and the capacitance forming electrode 25 of the piezoelectric element 2 are electrically connected to the wiring conductor 143 through the conductive bonding material 3. In addition, the connection part with each electroconductive joining material 3 in the wiring conductor 143 is a pad-shaped pattern.

圧電体21を挟んで反対側の主面に配置された電極(励振電極22、23)との間で容量(容量素子)を形成するように容量形成用電極24、25が配置されていることで、圧電体21が持つ誘電体特性を有効に利用することができる。   Capacitance forming electrodes 24 and 25 are arranged so as to form capacitors (capacitance elements) with electrodes (excitation electrodes 22 and 23) arranged on the main surface on the opposite side across the piezoelectric body 21. Thus, the dielectric properties of the piezoelectric body 21 can be used effectively.

容量形成用電極24、25も励振電極22、23と同様の材料を用いることができる。また、励振電極22と容量形成用電極24との間および励振電極23と容量形成用電極25との間において得られる静電容量は、圧電素子2と接続されて形成される発振回路のICとのマッチングによって定められる。   The capacitance forming electrodes 24 and 25 can be made of the same material as the excitation electrodes 22 and 23. Further, the capacitance obtained between the excitation electrode 22 and the capacitance forming electrode 24 and between the excitation electrode 23 and the capacitance forming electrode 25 is the IC of the oscillation circuit formed by being connected to the piezoelectric element 2. Determined by matching.

なお、支持基板1の上には圧電素子2を覆うように蓋体4が設けられている。この蓋体4は、支持基板1の上面の周縁部に接着剤などで接合されていて、これにより、支持基板1とともに形成した空間に収容されている圧電素子2を外部からの物理的な影響や化学的な影響から保護する機能と、支持基板1とともに形成した空間内への水等の異物の浸入を防ぐための気密封止機能を有している。なお、蓋体4の材料として、例えば、SUSなどの金属、アルミナなどのセラミックス,樹脂,ガラス等を用いることができる。また、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂材料に無機フィラーを25〜80質量%の割合で含有させて支持基板1との熱膨張係数の差を小さくするようにしたものでもよい。   A lid 4 is provided on the support substrate 1 so as to cover the piezoelectric element 2. The lid 4 is bonded to the peripheral edge of the upper surface of the support substrate 1 with an adhesive or the like, thereby causing the piezoelectric element 2 housed in the space formed together with the support substrate 1 to physically influence from the outside. And a function of protecting from chemical influences, and a hermetic sealing function for preventing entry of foreign matters such as water into the space formed together with the support substrate 1. In addition, as a material of the cover body 4, metal, such as SUS, ceramics, such as an alumina, resin, glass, etc. can be used, for example. Further, an insulating resin material such as an epoxy resin may contain an inorganic filler in a proportion of 25 to 80% by mass so as to reduce the difference in thermal expansion coefficient with the support substrate 1.

圧電素子2が一方主面および他方主面にそれぞれ配置された電極(励振電極22、23)とは間隔をおいて絶縁されるとともに、反対側の主面に配置された電極(励振電極22、23)との間で容量(容量素子)を形成するように配置された容量形成用電極24、25を備えていることで、個片にする前の多数個取りの状態で近接する配線導体からの浮遊容量の影響を抑え、個々の圧電部品の発振周波数を精度よく測定できるようになる。これにより、高精度な発振周波数公差を有する圧電部品が多数個取りで製造(量産)でき、低コストで高精度に周波数調整された圧電部品を得ることができる。   The piezoelectric element 2 is insulated from the electrodes (excitation electrodes 22 and 23) disposed on the one main surface and the other main surface with a space therebetween, and the electrodes (excitation electrodes 22 and 22) disposed on the opposite main surface. 23) is provided with capacitance forming electrodes 24 and 25 arranged so as to form a capacitance (capacitance element) between the wiring conductors adjacent to each other in a multi-piece state before being separated into individual pieces. This makes it possible to suppress the influence of stray capacitance and accurately measure the oscillation frequency of each piezoelectric component. As a result, a large number of piezoelectric parts having an oscillation frequency tolerance with high accuracy can be manufactured (mass produced), and a piezoelectric part whose frequency is adjusted with high precision at low cost can be obtained.

さらに、本発明によれば、支持基板1に容量を形成する領域を確保する必要がないので、小型化が可能な圧電部品となる。   Furthermore, according to the present invention, it is not necessary to secure a region for forming a capacitance on the support substrate 1, so that the piezoelectric component can be miniaturized.

ここで、図3に示すように、電極(励振電極22、23)の厚みt1と容量形成用電極24、25の厚みt2とが異なっているのが好ましい。これにより、圧電素子2の厚みが不均一となるので、スプリアス特性が改善する。具体的には、容量形成用電極24、25の重さに関係して、容量形成用電極24、25による容量形成部の共振周波数がずれ、圧電素子2の振動周波数(共振周波数)で振動しないようになるため、リップルやスプリアスを抑制することができる。また、振動エネルギーの閉じ込めを保って(励振電極22、23の対向領域での振動を保って)、共振ピークのダンピング(減衰)を抑制することができる。   Here, as shown in FIG. 3, the thickness t1 of the electrodes (excitation electrodes 22, 23) and the thickness t2 of the capacitance forming electrodes 24, 25 are preferably different. Thereby, since the thickness of the piezoelectric element 2 becomes non-uniform | heterogenous, a spurious characteristic improves. Specifically, the resonance frequency of the capacitance forming portion by the capacitance forming electrodes 24, 25 is shifted in relation to the weight of the capacitance forming electrodes 24, 25 and does not vibrate at the vibration frequency (resonance frequency) of the piezoelectric element 2. As a result, ripples and spurious can be suppressed. In addition, it is possible to suppress the resonance peak damping (attenuation) while maintaining the confinement of vibration energy (maintaining the vibration in the opposed region of the excitation electrodes 22 and 23).

なお、図3(a)は容量形成用電極24、25の厚みt2が励振電極22、23の厚みt1よりも厚い構成を示し、図3(b)は容量形成用電極24、25の厚みt2が励振電極22、23の厚みt1よりも薄い構成を示している。また、図4はスプリアス特性を評価したグラフであり、容量形成用電極24、25の厚みt2と励振電極22、23の厚みt1とが等しい構成よりも図3(a)の構成(t1<t2)のほうが、不要な周波数成分が減衰された良好なスプリアス特性であることを示している。   3A shows a configuration in which the thickness t2 of the capacitance forming electrodes 24 and 25 is thicker than the thickness t1 of the excitation electrodes 22 and 23, and FIG. 3B shows the thickness t2 of the capacitance forming electrodes 24 and 25. Shows a structure thinner than the thickness t1 of the excitation electrodes 22 and 23. FIG. 4 is a graph in which spurious characteristics are evaluated. The configuration of FIG. 3A (t1 <t2) is compared to the configuration in which the thickness t2 of the capacitance forming electrodes 24 and 25 and the thickness t1 of the excitation electrodes 22 and 23 are equal. ) Indicates a better spurious characteristic in which unnecessary frequency components are attenuated.

また、容量形成用電極24の厚みと容量形成用電極25の厚みとが異なっていてもよく、リップルやスプリアスの位置を分散させるので、さらにこれらを抑制する効果が高まる。   Further, the thickness of the capacitance forming electrode 24 and the thickness of the capacitance forming electrode 25 may be different, and the ripples and spurious positions are dispersed, so that the effect of suppressing these is further enhanced.

また、電極(励振電極22、23)の形成材料と容量形成用電極24、25の形成材料
とが異なっていてもよく、例えば励振電極22、23の形成材料が銀である場合に容量形成用電極24、25の形成材料が金である構成が挙げられる。これにより、圧電素子2上の振動周波数が位置(電極位置)により不均一になるので、スプリアス特性が改善する。すなわち、図3の構成と同様に、容量形成用電極24、25の重さに関係して、容量形成用電極24、25による容量形成部の共振周波数がずれ、圧電素子2の振動周波数(共振周波数)で振動しないようになるため、リップルやスプリアスを抑制することができる。また、振動エネルギーの閉じ込めを保って(励振電極22、23の対向領域での振動を保って)、共振ピークのダンピング(減衰)を抑制することができる。
Further, the forming material of the electrodes (excitation electrodes 22 and 23) may be different from the forming material of the capacitance forming electrodes 24 and 25. For example, when the forming material of the excitation electrodes 22 and 23 is silver, the capacitance forming electrode A configuration in which the forming material of the electrodes 24 and 25 is gold can be given. Thereby, the vibration frequency on the piezoelectric element 2 becomes non-uniform depending on the position (electrode position), so that the spurious characteristics are improved. That is, similarly to the configuration of FIG. 3, the resonance frequency of the capacitance forming portion by the capacitance forming electrodes 24, 25 is shifted in relation to the weight of the capacitance forming electrodes 24, 25, and the vibration frequency (resonance) of the piezoelectric element 2. Therefore, ripples and spurious can be suppressed. In addition, it is possible to suppress the resonance peak damping (attenuation) while maintaining the confinement of vibration energy (maintaining the vibration in the opposed region of the excitation electrodes 22 and 23).

また、図5に示すように、容量形成用電極24、25の表面が絶縁膜26で覆われているのが好ましく、絶縁膜26としては例えばエポキシやシリコーン等の樹脂材料などが挙げられる。これによっても、容量形成用電極24、25による容量形成部の共振周波数がずれ、圧電素子2の振動周波数(共振周波数)で振動しないようになるため、リップルやスプリアスを抑制することができる。また、振動エネルギーの反射を低減できる。   Further, as shown in FIG. 5, the surfaces of the capacitance forming electrodes 24 and 25 are preferably covered with an insulating film 26, and examples of the insulating film 26 include resin materials such as epoxy and silicone. Also by this, the resonance frequency of the capacitance forming portion by the capacitance forming electrodes 24 and 25 is shifted and the vibration frequency (resonance frequency) of the piezoelectric element 2 is not vibrated, so that ripples and spurious can be suppressed. Moreover, reflection of vibration energy can be reduced.

また、図6に示すように、圧電素子2の一方主面における電極(励振電極22)と容量形成用電極25との間隔d1が、他方主面における電極(励振電極23)と容量形成用電極24との間隔d2とは異なっているのが好ましく、圧電素子2の振動を左右非対称にすることで、振動エネルギーの漏れや反射を周波数領域で分散させるとともに、スプリアス発生周波数を調整でき、スプリアス特性が改善する。   Further, as shown in FIG. 6, the distance d1 between the electrode (excitation electrode 22) on one main surface of the piezoelectric element 2 and the capacitance forming electrode 25 is such that the electrode (excitation electrode 23) on the other main surface and the capacitance forming electrode. The distance d2 is preferably different from the distance d2, and by making the vibration of the piezoelectric element 2 left-right asymmetric, leakage and reflection of vibration energy can be dispersed in the frequency domain and the spurious frequency can be adjusted. Will improve.

また、図7に示すように、励振電極22と容量形成用電極25との間(励振電極23と容量形成用電極24との間)のギャップ形状を曲線状にする、例えば励振電極22の端面形状および励振電極23の端面形状において幅方向中央部で凸となるような丸みを帯びた形状(ちょうど半円または半楕円を描くような形状)にすることで、振動の集中する圧電素子2中心部から放射状に広がる振動に対応した電極形状となるため、振動エネルギーの漏れや反射を抑制するとともに、共振特性(共振抵抗)が改善される。   Further, as shown in FIG. 7, the gap shape between the excitation electrode 22 and the capacitance forming electrode 25 (between the excitation electrode 23 and the capacitance formation electrode 24) is curved, for example, the end face of the excitation electrode 22 The shape and the end face shape of the excitation electrode 23 are rounded so as to be convex at the center in the width direction (just like drawing a semicircle or semi-ellipse), so that the center of the piezoelectric element 2 where vibrations are concentrated Since the electrode has a shape corresponding to vibration spreading radially from the portion, leakage and reflection of vibration energy are suppressed, and resonance characteristics (resonance resistance) are improved.

また、図6に示すように、平面視による圧電素子2の一方主面に設けられた容量形成用電極24の面積と他方主面に設けられた容量形成用電極25の面積とが異なっているのが好ましく、これにより、圧電体21を挟んで対向する励振電極22と容量形成用電極24との間で形成される容量値C1、圧電体21を挟んで対向する励振電極23と容量形成用電極25との間で形成される容量値C2を異ならせることができるため、ICマッチングが最適化できる。   Further, as shown in FIG. 6, the area of the capacitance forming electrode 24 provided on one main surface of the piezoelectric element 2 in plan view is different from the area of the capacitance forming electrode 25 provided on the other main surface. Thus, the capacitance value C1 formed between the excitation electrode 22 and the capacitance forming electrode 24 opposed to each other with the piezoelectric body 21 interposed therebetween, and the capacitance electrode C and the excitation electrode 23 opposed to each other with the piezoelectric body 21 interposed therebetween. Since the capacitance value C2 formed with the electrode 25 can be made different, IC matching can be optimized.

なお、本発明は上述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・改良等が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

次に、本実施の形態の圧電部品の製造方法の例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing a piezoelectric component according to the present embodiment will be described.

まず、支持基板1を作製するための多数個取り基板を作製する。例えば、原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ,溶剤,可塑剤等を加えてグリーンシートとする。このグリーンシートに必要により孔加工を施した後、金,銀,銅,アルミニウム,タングステン等の金属粉末を含む導電性ペーストを印刷し、積層する。これを例えば900℃〜1600℃のピーク温度で焼成する。   First, a multi-piece substrate for producing the support substrate 1 is produced. For example, after the raw material powder is mixed with water and a dispersant using a ball mill, a binder, a solvent, a plasticizer, and the like are added to obtain a green sheet. The green sheet is subjected to hole processing as necessary, and then a conductive paste containing metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, tungsten or the like is printed and laminated. This is fired at a peak temperature of, for example, 900 ° C. to 1600 ° C.

次に、圧電素子2を構成する圧電体21は、例えば、原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ、可塑剤等を加え、乾燥、整粒した。このようにして得られた原料をプレス成型後、焼成し、圧電磁器を得る。得られた圧電磁器の端面に電極を形成し、例えば25℃〜300℃の温度にて厚み方向に例えば0.4kV/mm〜
6kV/mmの電圧をかけて分極処理を行う。
Next, for example, after the raw material powder was mixed with water and a dispersant using a ball mill, the piezoelectric body 21 constituting the piezoelectric element 2 was added with a binder, a plasticizer, and the like, and dried and sized. The raw material thus obtained is press-molded and fired to obtain a piezoelectric ceramic. An electrode is formed on the end face of the obtained piezoelectric ceramic, and the thickness direction is, for example, 0.4 kV / mm to 25 ° C. to 300 ° C.
Polarization is performed by applying a voltage of 6 kV / mm.

圧電体21の上下面に形成される励振電極22および励振電極23、容量形成用電極24および容量形成用電極25は、得られた圧電磁器に、真空蒸着法,PVD法,スパッタリング法等を用いて圧電体21の上下面に金属膜を被着させ、厚みが1μm〜10μm程度のフォトレジスト膜をそれぞれの金属膜上にスクリーン印刷等を用いて形成した後に、フォトエッチングによってパターニングすることによって、形成することができる。パターンニングされた圧電磁器を所定のサイズにダイシング等でカットすることにより圧電素子2が作製される。   The excitation electrode 22 and the excitation electrode 23, the capacitance forming electrode 24, and the capacitance forming electrode 25 formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 21 are obtained by using a vacuum evaporation method, a PVD method, a sputtering method, or the like for the obtained piezoelectric ceramic. A metal film is deposited on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 21 and a photoresist film having a thickness of about 1 μm to 10 μm is formed on each metal film by screen printing or the like, and then patterned by photoetching, Can be formed. The piezoelectric element 2 is produced by cutting the patterned piezoelectric ceramic into a predetermined size by dicing or the like.

そして、導電性接合材3を用いて、圧電素子2を多数個取り基板の上に搭載し、固定する。導電性接合材3が金属粉末を樹脂中に分散させてなる導電性接着剤の場合は、この導電性接着剤をディスペンサ等を用いて配線導体141、142の上に塗布しておいて、圧電素子2を載せ、加熱または紫外線照射により導電性接着剤の樹脂を硬化させればよい。   Then, using the conductive bonding material 3, a large number of piezoelectric elements 2 are mounted on the substrate and fixed. When the conductive bonding material 3 is a conductive adhesive in which metal powder is dispersed in a resin, the conductive adhesive 3 is applied onto the wiring conductors 141 and 142 using a dispenser or the like, and the piezoelectric material is piezoelectric. The element 2 may be mounted and the conductive adhesive resin may be cured by heating or ultraviolet irradiation.

次に、多数個取り基板の上に圧電素子2が搭載された状態で周波数調整を行う。周波数調整は圧電素子2表面に形成された励振電極22,23および容量形成用電極24,25を、イオンガン等によりエッチングし、長さや厚みを変えることや設計値を変えることでICにマッチングさせる。また発振周波数の調整は、イオンガン照射時に信号端子121、122とグランド端子13に発振周波数測定用の端子を接続し、発振周波数を測定しながら行い、所定の周波数になった時点でイオンガンの照射を停止する方法にて実施する。   Next, frequency adjustment is performed in a state where the piezoelectric element 2 is mounted on a multi-piece substrate. In the frequency adjustment, the excitation electrodes 22 and 23 and the capacitance forming electrodes 24 and 25 formed on the surface of the piezoelectric element 2 are etched with an ion gun or the like, and matched with the IC by changing the length or thickness or changing the design value. The oscillation frequency is adjusted by connecting an oscillation frequency measurement terminal to the signal terminals 121 and 122 and the ground terminal 13 at the time of ion gun irradiation and measuring the oscillation frequency. When the oscillation frequency is reached, the ion gun is irradiated. Implement by stopping.

そして、圧電素子2を覆うようにして、蓋体4の開口周縁面を支持基板1の上面の周縁部に接合する。蓋体4としては複数の凹部有する多数個取りの集合蓋体シートを用いて、凹部が圧電素子2を覆うようにして集合蓋体シートを多数個取り基板の上に乗せ、蓋体4の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部を支持基板1の上面の周縁部に接合する。例えば、準備しておいた蓋体4の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部に熱硬化性の絶縁性接着剤を塗布し、蓋体4を支持基板1の上面に載せる。しかる後に、蓋体4または支持基板1を加熱することにより絶縁性接着剤を100〜150℃に温度上昇させて硬化させ、蓋体4を支持基板1の上面に接合する。   Then, the opening peripheral surface of the lid 4 is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1 so as to cover the piezoelectric element 2. As the lid 4, a multi-piece collective cover sheet having a plurality of concave portions is used, and the multi-piece collective cover sheet is placed on the substrate so that the concave portions cover the piezoelectric elements 2. The convex portion of the collective cover sheet serving as the peripheral surface is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1. For example, a thermosetting insulating adhesive is applied to the convex portion of the collective lid sheet that becomes the peripheral edge of the opening of the prepared lid 4, and the lid 4 is placed on the upper surface of the support substrate 1. After that, the lid 4 or the support substrate 1 is heated to cure the insulating adhesive by raising the temperature to 100 to 150 ° C., and the lid 4 is bonded to the upper surface of the support substrate 1.

最後に、各圧電部品(個片)の境界にそってダイシング等で切断する。   Finally, it is cut by dicing or the like along the boundary of each piezoelectric component (piece).

以上の方法により、本発明の圧電部品が作製される。   The piezoelectric component of the present invention is manufactured by the above method.

以上のような方法によれば、容量を内蔵した圧電部品を得ることができ、小型で高精度の圧電部品を生産性よく製造することが可能となる。   According to the above method, a piezoelectric component with a built-in capacitor can be obtained, and a small and highly accurate piezoelectric component can be manufactured with high productivity.

1:支持基板
11:支持基板本体
121、122:信号端子
13:グランド端子
141〜143:配線導体
2:圧電素子
21:圧電体
22、23:励振電極
24、25:容量形成用電極
26:絶縁膜
3:導電性接合材
4:蓋体
1: support substrate 11: support substrate body 121, 122: signal terminal 13: ground terminals 141-143: wiring conductor 2: piezoelectric element 21: piezoelectric body 22, 23: excitation electrode 24, 25: capacitance forming electrode 26: insulation Membrane 3: Conductive bonding material 4: Lid

Claims (5)

支持基板と、該支持基板上に両端が固定されかつ振動可能に搭載された圧電素子とを含み、該圧電素子は、一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域を有するように配置された電極を備え、かつ前記一方主面および前記他方主面にそれぞれ前記電極とは間隔をおいて絶縁されるとともに反対側の主面に配置された前記電極との間で容量を形成するように配置された容量形成用電極を備えており、前記電極の形成材料と前記容量形成用電極の形成材料とが異なっていることを特徴とする圧電部品。 A support substrate and a piezoelectric element having both ends fixed on the support substrate and mounted so as to vibrate. The piezoelectric element is disposed so as to have areas facing each other on one main surface and the other main surface. And the first main surface and the other main surface are insulated from the electrodes at a distance from each other and form a capacitance with the electrode disposed on the opposite main surface. A piezoelectric component comprising: a capacitor forming electrode disposed, wherein a material for forming the electrode is different from a material for forming the capacitor forming electrode . 前記電極の厚みと前記容量形成用電極の厚みとが異なっていることを特徴とする請求項1に記載の圧電部品。   2. The piezoelectric component according to claim 1, wherein a thickness of the electrode is different from a thickness of the capacitor forming electrode. 前記容量形成用電極の表面が絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電部品。 3. The piezoelectric component according to claim 1, wherein a surface of the capacitor forming electrode is covered with an insulating film. 前記一方主面における前記電極と前記容量形成用電極との間隔が、前記他方主面における前記電極と前記容量形成用電極との間隔とは異なっていることを特徴とする請求項1乃至請求項のうちのいずれかに記載の圧電部品。 The distance between the electrode on the one main surface and the capacitor forming electrode is different from the distance between the electrode on the other main surface and the capacitor forming electrode. 3. The piezoelectric component according to claim 3. 平面視による前記一方主面に設けられた前記容量形成用電極の面積と前記他方主面に設けられた前記容量形成用電極の面積とが異なっていることを特徴とする請求項1乃至請求項のうちのいずれかに記載の圧電部品。 The area of the capacitance forming electrode provided on the one main surface in plan view is different from the area of the capacitance forming electrode provided on the other main surface. 4. The piezoelectric component according to claim 4.
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