JPH01158812A - 電歪効果素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一体焼成型のセラミック焼結体を用いて構成
した電歪効果素子の改良に関し、特に該焼結体内または
焼結体と一体に他の回路素子を構成したものに関する。

〔従来の技術〕

従来より、電歪材料よりなるセラミック焼結体を用いた
電歪効果素子が知られている。この電歪効果素子は、焼
結体の一部を挟んで厚み方向において重なり合うように
励振電極を配置し、該励振電極から電圧を印加すること
により、励振電極間の電歪材料層を振動させるものであ
る。

ところで、上記した電歪効果素子を発振させる場合には
、通常、第２図に示すような回路を構成する。すなわち
、発振子１に、帰還抵抗Ｒ並びに負荷容量Ｃ１およびＣ
ｔを接続し、増幅用のＩＣ３，４を接続する。具体的に
は、回路基板上において、発振子１に、ＩＣ３，４、帰
還抵抗Ｒを構成する抵抗素子並びに負荷容量ＣＩ、Ｃｔ
を構成するコンデンサを実装し、相互に電気的に接続し
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来例では、回路基板上においてＩＣ３
，４以外に発振子１、帰還抵抗を構成する抵抗素子、並
びに負荷容量Ｃ＋、Ｃｚを構成する２個のコンデンサを
実装しなければならなかった。すなわち第２図の発振回
路を構成するに際し、回路基板上でＩＣ３，４以外に４
個の回路部品を実装しなければならず、その結果大きな
実装スペースを必要としていた。

よって、本発明の目的は、発振回路等の電子回路を構成
するに際し、実装スペースを効果的に低減し得る構造を
備えた電歪効果素子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電歪効果素子は、少なくとも一部に電歪性が付
与されており、かつ一体焼成により得られたセラミック
焼結体を備える。この焼結体の電歪性が付与された部分
の少なくとも一部を挟んで、厚み方向に重なり合うよう
に励振電極が対向配置されている。この励振電極は、電
歪性が付与された部分と協働して共振子を構成する。ま
た、一対の外部電極が焼結体の外表面に付与されており
、この外部電極は励振電極のいずれかに電気的に接続さ
れている。

さらに、本発明では特徴的構成として、上記した焼結体
に一体に構成された容量形成手段および抵抗形成手段の
少なくとも一方が備えられている。

好ましくは、厚み方向において励振電極の、共振子を構
成する焼結体部分と、反対側に空洞が形成される。この
空洞により、励振電極間の振動部分をより自由に振動さ
せることが可能となる。

さらに好ましくは、容量形成手段または抵抗形成手段が
、上記空洞によって共振子部分と機械的に絶縁される。

これによって、共振子部分が自由に振動可能となり、電
歪性が付与されていない部分が振動を妨げるようなこと
がない。また、該素子の共振周波数は励振電極間の振動
部分の厚みで決まる。

容量形成手段は、焼結体の一部と、該一部を挟んで厚み
方向に重なり合う対向電極とにより構成され、この対向
電極の一方は焼結体の外表面に露出していてもよく、あ
るいは双方が焼結体内に配置されていてもよい。

同様に、抵抗形成手段についても、焼結体内に配置した
抵抗体により構成してもよく、あるいは焼結体の外表面
に付与した抵抗体により構成してもよい。

〔発明の作用および効果〕

本発明では、焼結体の電歪性が付与された部分と励振電
極とにより共振子が構成されるだけでなく、焼結体に一
体に構成された容量形成手段および抵抗形成手段の少な
くとも一方により、容量素子および抵抗素子の少なくと
も一方が一体的に構成されている。すなわち、単なる電
歪効果素子と、抵抗および／またはコンデンサとが複合
化された一体焼成型の素子が構成されている。

よって、たとえば第２図に示した発振回路を構成するに
あたっては、帰還抵抗Ｒおよび／または負荷容量Ｃ３ま
たはＣ２を発振子１と一体に構成し得るので、超小型の
発振回路を構成することができ、回路基板上の実装スペ
ースを効果的に狭めることができる。のみならず、部品
点数が低減されるため、実装作業の能率も飛躍的に改善
される。

さらに、容量形成手段および抵抗形成手段を焼結体内に
構成した場合には、各回路素子間の電気的な接続部が一
体焼成された焼結体中に密閉されることになるため、耐
湿性などの対環境特性も改善することが可能となる。

なお、共振子を構成する焼結体部分と、容量形成手段お
よび／または抵抗形成手段を構成する焼結体部分の材料
は同一であってもよく、異なっていてもよい。共振子を
構成する焼結体部分と、容量形成手段を構成する焼結体
部分の材料を同一とした場合には、両者の誘電率の温度
変化が同じとなるため、例えば発振回路に用いた場合発
振周波数の温度変化を小さくすることができる。逆に、
両者を異なった材料で構成し、誘電率の温度特性を異な
らせた場合には、該温度特性を適当に選択することによ
り、発振周波数の温度特性を所望の特性にコントロール
することも可能である。

本発明の電歪効果素子は、後述する実施例から明らかな
ように、チップ部品として用いるのに好適なものである
が、リードが付与されたパ・νケージに封入する形式の
素子にも応用することができるものである。

また、共振子と容量および／または抵抗を複合させた素
子一般に利用し得るものであって、第２図の発振回路を
構成するものに限らないことを指摘しておく。

〔実施例の説明〕

第１図は、本発明の第一の実施例の断面図である。焼結
体１１は、以下の各電極等を挟んだ状態で一体焼成する
ことにより得られたものである。

この焼結体１１の上方部分には、励振電極１２が外表面
に露出する形態で付与されている。そして、励振電極１
２と焼結体１１の一部分を挟んで厚み方向に重なり合う
ように電極１３および励振電極１４が対向配置されてい
る。電極１３は、励振型極１２と励振電極１４とで挟ま
れた焼結体部分を図示の矢印の方向に分極処理するため
に設けられているものであって、駆動時には使用されな
いのである。

励振電極１２．１４は、太い実線で示すように焼結体１
１の対向する端面に、それぞれ、引き出されており、該
端面に形成さた外部電極１９，２０に電気的に接続され
ている。また、励振電極１４の他方には空洞１５が形成
されている。空洞１５は、励振電極１２と励振電極１４
とで挟まれた振動部分の振動のダンピングを防止するた
めに、並びに次に説明する容量形成手段を共振子部分と
機械的に絶縁するために設けられているものである。

焼結体１１の下方部分には、対向電極１６，１７．１８
が配置されている。対向電極１６．１７は、それぞれ、
焼結体１１の一部分を挟んで対向電極１８に重なり合う
ように配置されており、かつ外部電極１９．２０に電気
的に接続されている。

ここでは、対向電極１６と対向電極１８とにより、１個
目のコンデンサが、対向電極１７と対向電極１８とによ
り２個目のコンデンサが構成される。よって、対向電極
１８を焼結体１１の図示しない端面に引き出し、接地す
れば、第一の実施例により、第２図の発振子１、帰還抵
抗Ｒ並びに負荷容量Ｃ，，ｃ＊を含む回路部分を一個の
チップ部品により構成し得ることがわかる。

次に、第一の実施例の製造方法の一例を説明することに
より、上記した各電極の形状等を明らかにする。

第３図に示すように、複数枚のセラミックグリーンシー
ト２１〜２６を用意する。セラミックグリーンシート２
１の上面には、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ。

Ｐｄ−Ａｇ、Ａｇなどの導電性粉末を含む電極ペースト
１２を図示のように印刷する（電極ペーストについては
、焼成後に形成される゛電極と同じ参照番号を付して説
明することにする。）。電極ペースト１２は、略円形の
励振電極部分と、セラミックグリーンシート２１の一方
の短辺側に引き出された接続部分とを有するように印刷
されている。

セラミックグリーンシート２２には、電極ペースト１２
の略円形部分と重なり合うように略円形の領域を有する
電極ペースト１３が印刷されている。この電極ペースト
１３は、セラミックグリーンシート２２の一方の長辺側
に引き出されている。

セラミックグリーンシート２３では、電極ペースト１２
，１３の略円形領域と重なり合うような円形領域を有す
る電極ペースト１４が印刷されている。電極ペースト１
４は、電極ペースト１２とは反対側の短辺側に引き出さ
れている。

セラミックグリーンシート２４の上面にはカーボンなど
の可燃性材料を含む可燃性ペースト２７が電極ペースト
１２〜１４の略円形領域よりもより広い領域に塗布され
ている。この可燃性ペースト２７は、焼成後に空洞１５
を形成するために塗布されているものである。

セラミックグリーンシート２５には、略円形に電極ペー
スト１６．１７が印刷されており、各電極ペースト１６
．１７は、それぞれ、セラミックグリーンシート２５の
対向する短辺に引き出されている。

さらに、セラミックグリーンシート２６の上面には電極
ペースト１６．１７の略円形領域とセラミックグリーン
シート２５を挟んで対向する円形部分１８ａ、１８ｂを
有する電極ペースト１８が塗布されている。電極ペース
ト１８では、略円形領域１８ａ、１８ｂに付与された電
極ペーストはセラミックグリーンシート２６の一方の長
辺側に共通に引き出されている。

上記した各電極ペースト１２〜１８の付与されたセラミ
ックグリーンシート２１〜２６を図示の状態のまま積層
・圧着した後、一体焼成を施す。

得られた焼結体の外表面に、第４図に示すように外部電
極１９，２０．２８を付与する。さらに、第４図では明
らかではないが、外部電極２８の形成されている焼結体
端面と対向する反対側の端面にも分極用の外部電極が付
与されている。この分極用の外部電極は、第３図の電極
ペースト１３により形成された電極に電気的に接続され
ている。

従って、分極用外部電極から十の電位を、外部電極１９
．２０から−の電位を与えれば、励振電極１２．１４間
の電歪材料層を第１図に矢印で示すように分極すること
ができる。

駆動に際しては、上記分極用電極は必要ではないため、
削除してもよく、あるいはそのまま放置しておいてもよ
い。

なお、外部電極２８は第１図の対向電極１８に電気的に
接続されており、この対向電極１８を外部に引き出すた
めに設けられているものである。

上記のようにして、第１図実施例を得ることができるが
、セラミックグリーンシート２１〜２６を同一材料で構
成した場合には、励振電極１２゜１４間の共振子部分と
、対向電極１６．１７一対向電極１８間の部分すなわち
容量形成手段部分の誘電率の温度変化が等しくなる。よ
って、発振周波数の温度係数を小さくすることができる
。

もっとも、セラミックグリーンシート２５のみを異なる
材料で構成して場合には両者の誘電率の温度特性が異な
るため、逆に両者の温度特性を適当に選択すれば、発振
周波数の温度特性を適宜コントロールすることも可能で
あることがわかる。

以下、本発明の他の実施例を説明するが、第１の実施例
と同一部分については、同一の参照番号を付することに
より、その説明を省略する。

第５図は、第２の実施例を示す。ここでは、共振子部分
が焼結体１１の上方に構成されているが、励振電極１２
と励振電極１４との間に一層の電歪材料層が介在してい
るだけであり、第１図実施例のような二層構造とはされ
ていない。その他の点については、第１図実施例と同様
である。

このように、共振子部分を構成する電歪材料層の層数は
任意であり、三原上の振動層を設けてより高次モードで
励振させることも可能である。

第６図は、第３の実施例を示す。ここでは、共振子部分
を構成する励振電極３２が焼結体１１の内部に埋め込ま
れており、かつ励振電極３４も空洞１５に露出していな
い。よって、より耐湿性等の耐環境特性に優れた電歪効
果素子とされている。

その他の点は、第２の実施例と同様である。

第７図は、本発明の第４の実施例を示す。この実施例は
、第１図実施例と同様の電極構造を有する。しかしなが
ら、この実施例では、励振電極１２．１４間の焼結体部
分のみならず、その周囲においても図示の矢印方向に分
極処理されている。

この分極処理を、第８図〜第１０図を参照して説明する
。まず、第３図に示したセラミックグリーンシート２１
〜２６を積層し、圧着したものを焼成して第８図に示す
焼結体１１を得る。次に第９図に示すように、焼結体１
１の上下面に導電ペースト４１を塗布する。同時に、焼
結体１１の側面において電極１６，１７．１８　（第３
図の電極ペースト１６〜１８の形状を参照されたい。）
を短絡するように導電ペースト４２を塗布する。さらに
、導電性ペースト４２を焼結体１１の下面に塗布された
導電ペーストとを導電ペースト４３で接続し短絡させる
。この状態で、第１０図に示すように、上下主面の導電
性ペースト４１．４４から電圧を印加すれば、第１０図
に示す矢印方向に分極処理を行うことができる。

次に、上記導電ペースト４１〜４４を例えば有機溶媒を
用いて洗浄して除去する。さらに、第１１図に示すよう
に、導電ペースト４５を電極１３（第１０図）に接続す
るように塗布する。

次に、電極１２と導電ペースト４５との間に電圧を印加
すれば、すなわち導電ペースト４５から十の電位を、電
極１２から−の電位を与えれば第１０図における電極１
２．１３間の焼結体部分の分極方向が逆方向となる。最
後に、第１２図に示す外部電極１９，２０．４６をメツ
キ、スパッタ、蒸着等の任意の方法で付与する。このよ
うにして、第７図の分極構造を得ることができる。

第１３図は、本発明の第５の実施例を示す。この実施例
は、第５図に示した実施例を変形したものである。すな
わち、焼結体１１の下面に、さらに抵抗体５１が一体的
に形成されていることを特徴とするものである。抵抗体
５１は、焼結体１１の下面に抵抗ペーストを塗布・焼き
付けすることによって、あるいは蒸着等により付与する
ことができる。抵抗体５１により外部電極１９．２０間
に抵抗素子が挿入されるため、第１３図の実施例では、
第２図に示した発振回路における帰還抵抗Ｒをも組み込
んだ一体型の複合素子を実現することが可能とされてい
る。

第１４図は、本発明の第６の実施例を示す。ここでは、
焼結体１１内に抵抗層５２が配置されている。セラミッ
クグリーンシートを積層する際に最下層のセラミックグ
リーンシートの上面に抵抗ペーストを塗布・印刷したも
のを配置することにより、この抵抗層５２を、焼結体１
１内に構成することができる。この実施例では、帰還抵
抗を構成する抵抗素子も焼結体１１内に一体焼成で構成
されているので、第１３図に示した実施例よりも耐環境
特性に優れた素子を得ることができる。

上述してきた各実施例では、空洞１５を共振子部分と容
量形成手段との間に配置していた。従って、容量形成手
段に共振子部分の振動が伝播することを効果的に防止す
ることができ、よって複合型部品でありながら安定な特
性の電歪効果素子を実現することができる。しかしなが
ら、容量形成−１６＝ 手段は、共振子部分の厚み方向に構成する必要は必ずし
もなく、共振子部分の周囲に配置することも可能である
。このような実施例を、第１５図および第１６図を参照
して説明する。

第１５図の実施例では、共振子部分を構成する励振電極
１２．１４の略円形傾城（第３図参照）の周囲に容量を
形成するために対向電極５３．５５が配置されており、
かつ各励振電極１２．１４と電気的に接続されて外部電
極１９．２０に引き出されている。一方の対向電極５３
には、焼結体部分を挟んで厚み方向に重なり合うように
対向電極５４が焼結体１１内に配置されており、同様に
他方の対向電極５５についても、厚み方向に重なり合う
ように対向電極５６が焼結体ｌｌ内に配置されている。

この対向電極５４．５６は、図示のＯ記号で示すように
焼結体１１の図面上手前側の端面に露出されている。よ
って、対向電極５４゜５６の露出している端面に外部電
極を付与すれば第５図実施例と同様に機能させることが
できる。

なお、対向電極５４．５６の接続される外部電極は、共
通であってもよく、又は、それぞれ独立に形成してもよ
い。

第１６図は、本発明の第８の実施例を示す。ここでは、
共振部分を構成する励振電極５７．５８の厚み方向外側
に、それぞれ、空洞１５ａ、１５ｂが形成されている。

このように両側に空洞１５ａ、１５ｂを形成することに
より、双方の励振電極５７．５８を焼結体１１内に配置
したままで、再励振電極５７．５８間の焼結体部分をよ
り自由に振動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
電歪効果素子を用いた発振回路を示す図、第３図は第１
図実施例を得るのに用いるセラミックグリーンシートお
よび電極パターンを説明するための斜視図、第４図は第
１図実施例の外観斜視図、第５図は本発明の第２の実施
例を示す断面図、第６図は本発明の第３の実施例を示す
断面図、第７図は本発明の第４の実施例を示す断面図、
第８図および第９図は第７図実施例の分極を果たすため
の工程を説明するための各斜視図、第１０図は一度目の
分極処理を説明するための略図的断面図、第１１図およ
び第１２図は二度目の分極処理を説明するための各斜視
図、第１３図〜第１６図は本発明の第５〜第８の実施例
を示す各断面図である。 図において、１１は焼結体、１２．１４は励振電極、１
５は空洞、１６，１７．１８は対向電極、１９．２０は
外部電極、５１．５２は抵抗体を示す。 １１＝焼結体 １２．１４　　：励振電極 １５：空洞 １６、１７．１８　：対向電極 １９．２０　：外部電極 第２図 第３図　　　　　１２ 、、−１ ２３・ 輯（、；じ　“。 ７　“ くに恨 １４図 第５図 １ｂ　　　　　　１５　　　１７ 第６図 ｆｇｙ図 １ｂ　　　　　１５　　　　１７ 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一部に電歪性が付与されており、かつ
   一体焼成されたセラミック焼結体と、前記焼結体の電歪
   性が付与された部分の少なくとも一部を挟んで厚み方向
   に重なり合うように対向配置されており、該電歪性が付
   与された部分と協働して共振子を構成する励振電極と、 前記励振電極のいずれかに電気的に接続されており、焼
   結体の外表面に付与された一対の外部電極と、 前記焼結体に一体に構成された容量形成手段および抵抗
   形成手段の少なくとも一方とを備えることを特徴とする
   、電歪効果素子。
2. （２）前記励振電極の、該励振電極により挟まれた焼結
   体部分と厚み方向において該励振電極の反対側に空洞が
   形成されている、特許請求の範囲第１項記載の電歪効果
   素子。
3. （３）前記容量形成手段または抵抗形成手段が、前記空
   洞によって前記共振子部分と機械的に絶縁されている、
   特許請求の範囲第２項記載の電歪効果素子。
4. （４）前記容量形成手段は、焼結体の一部と、該一部を
   挟んで厚み方向に重なり合う対向電極とにより構成され
   ている、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
   載の電歪効果素子。
5. （５）前記容量形成手段を構成する焼結体の一部は、前
   記共振子を構成する焼結体部分と異なる材質で構成され
   ている、特許請求の範囲第４項記載の電歪効果素子。
6. （６）前記抵抗形成手段が焼結体内に配置された抵抗体
   により構成されている、特許請求の範囲第１項〜第５項
   のいずれかに記載の電歪効果素子。
7. （７）前記抵抗形成手段が、前記焼結体の外表面に付与
   された抵抗体により構成されている、特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれかに記載の電歪効果素子。