JPH06140868A

JPH06140868A - チップ型圧電共振子

Info

Publication number: JPH06140868A
Application number: JP28984892A
Authority: JP
Inventors: Kozo Moriyasu; 弘三森安
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化および表面実装が可能なチップ型圧電
共振子において、振動部以外での不要振動を抑えてスプ
リアスを抑圧できるようにする。【構成】圧電基板２２を被覆する熱硬化型外装樹脂３
４として、ビスフェノールＡエポキシ樹脂５０〜２００
重量部、ＤＤＰノボラックフェノール樹脂８０〜２００
重量部、シリカ５００〜１０００重量部、およびガラス
繊維１００〜２００重量部含有するとともに、硬化剤と
してのノボラック高分子構造フェノール樹脂を含有する
ものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、チップ型
のフィルタ、発振子、ディスクリミネータ等として用い
られるチップ型圧電共振子に関するもので、特に、その
外装被覆用の樹脂組成物の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルタ、発振子、ディスクリミ
ネータとして用いられる圧電共振子は、一般に、リード
付きのものであった。

【０００３】ところが、近年、電子機器の小型化を図る
ために表面実装技術（ＳＭＤ）が採用されており、これ
に伴って、この種の圧電共振子にも、リード線のないチ
ップ型のものが要望されている。このようなチップ型圧
電共振子の具体例を、図１０ないし図１２に基づいて説
明する。

【０００４】図１０ないし図１２に示すように、圧電共
振子１は、圧電基板２を備える。この圧電基板２の一方
主面には、分割された振動電極３および４が形成され、
他方主面には、これら振動電極３および４に対向する振
動電極５が形成される。これら振動電極３、４および５
には、それぞれ、端子電極６、７および８が接続され、
これら端子電極６〜８は、圧電基板２の端縁に位置して
いる。

【０００５】この圧電共振子１は、分割された振動電極
３および４ならびにこれらに対向する振動電極５を有す
る、厚み縦振動モードを利用するエネルギ閉じ込め型の
二重モード圧電共振子である。圧電基板２の両面には、
振動電極３〜５に対応する箇所に空洞９および１０をそ
れぞれ有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）か
らなる樹脂板１１および１２が配置され、接着剤１３お
よび１４により、圧電基板２に貼合わせられている。ま
た、この圧電共振子１には、図１２に示すように、その
外表面に、外部電極１５、１６および１７が形成され、
端子電極６、７および８とそれぞれ電気的に接続されて
いる。

【０００６】このようなチップ型圧電共振子１は、小型
になり、表面実装が可能になるという利点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電基
板２に樹脂板１１および１２を接着剤１３および１４で
接着しているが、その接着強度が比較的弱く、その結
果、圧電共振子１の振動部以外での不要振動を抑えてス
プリアスを抑圧する、という効果が現れないという問題
がある。

【０００８】また、接着剤１３および１４を用いている
ため、圧電基板２と樹脂板１１および１２との界面から
水分が浸入しやすく、耐湿性に劣るという問題がある。

【０００９】さらに、圧電基板２に樹脂板１１および１
２を接着剤１３および１４で接着しているため、振動電
極３〜５と樹脂板１１および１２の空洞９および１０と
の位置合せが難しく、このことが自動化への障害となっ
ている。

【００１０】それゆえに、この発明の目的は、上述した
ような問題を解決し得るチップ型圧電共振子を提供しよ
うとすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した技
術的課題を解決するため、圧電基板、およびこの圧電基
板を被覆する熱硬化型外装樹脂を備えるチップ型圧電共
振子に向けられるものであって、前記熱硬化型外装樹脂
は、エポキシ系樹脂を含む主剤と硬化剤とガラス繊維と
を含有することを特徴としている。

【００１２】上述したガラス繊維は、好ましくは、その
径が８〜１５μｍで、アスペクト比が１〜３０のものが
用いられる。

【００１３】また、前記熱硬化型外装樹脂は、無機充填
剤をさらに含有することがあり、この場合、無機充填剤
としては、粒径の互いに異なるものを混合して用いるの
が好ましい。

【００１４】また、前記熱硬化型外装樹脂の組成は、よ
り具体的には、次のように選ばれる。すなわち、この熱
硬化型外装樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂５０〜２００
重量部、ＤＤＰノボラックフェノール樹脂８０〜２００
重量部、シリカ５００〜１０
００重量部、およびガラス繊維１００〜２０
０重量部を含有するとともに、硬化剤としてノボラック高分子構
造フェノール樹脂を含有する。

【００１５】上述した組成において、充填剤としてのシ
リカは、粒径が５〜１５μｍのものを２５０〜５００重
量部、および粒径が２５〜３５μｍのものを２５０〜５
００重量部それぞれ含むように用いられるのが好まし
い。

【００１６】上述した組成においてその組成比の限定理
由は以下のとおりである。まず、ビスフェノールＡエポ
キシ樹脂は、強度を向上させる役割を果たすものである
が、これを５０〜２００重量部としたのは、５０重量部
未満では、強靱性が得られず、また、２００重量部を越
えると、弾性率が大きくなり、圧電基板への締めつけ力
が強くなるためである。

【００１７】また、ＤＤＰノボラックフェノール樹脂
は、耐熱性を向上させる役割を果たすものであるが、こ
れを８０〜２００重量部としたのは、８０重量部未満で
は、ガラス転移温度が低くなり、また、２００重量部を
越えても、ガラス転移温度が高くならないためである。

【００１８】また、シリカは、樹脂強度を向上させ、さ
らにダンピング効果を緩和させる役割を果たすものであ
るが、これを５００〜１０００重量部としたのは、５０
０重量部未満では、ダンピング効果を緩和させる効果が
なく、また、１０００重量部を越えると、樹脂の強度が
低下するためである。

【００１９】また、ガラス繊維は、外装樹脂の収縮を緩
和し，圧電基板における反りの発生を抑制し、その結
果、接着性を改善するものであるが、これを１００〜２
００重量部としたのは、１００重量部未満では、圧電基
板の反りを抑制することができず、また、２００重量部
を越えると、流動性が悪く、作業性が低下するためであ
る。また、ガラス繊維の径を８〜１５μｍとしアスペク
ト比を１〜３０としたのは、この範囲を外れると流動性
が悪くなって圧電基板を被覆しにくくなり、ガラス繊維
の突起物ができるからである。

【００２０】なお、硬化剤として含有されるノボラック
高分子構造フェノール樹脂は、主剤中に含まれるエポキ
シ系樹脂のエポキシ当量に対して最適量だけ配合される
ように選べばよい。

【００２１】

【発明の作用効果】この発明によれば、圧電基板を被覆
する熱硬化型外装樹脂を、ガラス繊維が含有されたエポ
キシ系樹脂で構成することにより、耐熱性が高められ、
この樹脂を硬化するときに生じる収縮が緩和され、その
結果、圧電基板からの剥離がなくなり、圧電共振子の振
動部以外での不要振動を抑えてスプリアスを抑圧するこ
とができる。

【００２２】また、このような熱硬化型外装樹脂に無機
充填剤を含有させれば、この外装樹脂の曲げ強度が大き
くなり、耐衝撃性を優れたものとすることができる。

【００２３】

【実施例】熱硬化型外装樹脂を得るため、ビスフェノー
ルＡエポキシ樹脂（エピコート１００４；油化シェル
製）、ＤＤＰノボラックフェノール樹脂（エピコート１
５７；油化シェル製）、シリカ、ガラス繊維、アエロジ
ル、およびノボラック高分子構造フェノール樹脂（分子
量：２０００〜８０００）を準備した。

【００２４】これら材料を、表１に示す割合で混合し、
液状の外装樹脂を調製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示した各樹脂組成物について、曲げ
強度［ｋｇｆ／ｍｍ²］、曲げ弾性率［ｋｇｆ／ｍ
ｍ²］、ガラス転移点［℃］、反り［ｍｍ］および線膨
張係数［ｍｍ／ｍｍ℃］の各々を測定し、その結果も表
１に併せて示した。なお、曲げ強度および曲げ弾性率の
測定は、ＪＩＳＫ６９１１によった。また、ガラス転
移点の測定は、ＴＭＡ（Thermomechanical Analysis ）
法によった。また、反りの測定は、２ｃｍ×１ｃｍ×
０．５ｍｍの大きさの圧電基板の片面に、各外装用樹脂
を塗布し、熱処理したものを試料とし、これを、平面を
与える定盤上に置き、試料の一方端部を定盤に接した状
態としたときの他方端縁と定盤との間の距離を測定する
ことによった。

【００２７】表１から、いずれの試料も、外装樹脂とし
て、ほぼ満足する特性を与えている。特に、エピコート
１００４（ビスフェノールＡエポキシ樹脂）とエピコー
ト１５７（ＤＤＰノボラックフェノール樹脂）との混合
割合を変えた試料Ｎｏ．１〜５を比較したとき、これら
が等しい量ずつ混合された試料Ｎｏ．２において、最も
高い曲げ強度およびガラス転移点を示しており、それゆ
えに、高い耐熱性を示すことがわかる。

【００２８】また、試料Ｎｏ．２とＮｏ．７とを比較す
ると、これらは、用いられるシリカの平均粒径において
相違する。すなわち、試料Ｎｏ．２では、平均粒径が１
０μｍのものと３０μｍのものとを互いに等しい量だけ
混合して用いているのに対し、試料Ｎｏ．７では、平均
粒径が１０μｍのもののみを相当する量だけ用いてい
る。その結果、平均粒径の互いに異なるシリカを混合し
て使用した試料Ｎｏ．２において、より高い強度が得ら
れていることわかる。

【００２９】また、試料Ｎｏ．２、Ｎｏ．８およびＮ
ｏ．9 は、ガラス繊維の添加量において互いに異なって
いる。これらのうち、ガラス繊維の添加量が１００重量
部以上の試料Ｎｏ．２およびＮｏ．９では、反りがまっ
たく発生していないのに対し、ガラス繊維の添加量が１
００重量部未満であるＮｏ．８では、反りが発生してい
る。このことから、ガラス繊維が樹脂の収縮を緩和して
いることがわかる。

【００３０】次に、前述した液状の外装樹脂を用いて、
チップ型圧電共振子を製造する方法について説明する。

【００３１】この製造方法によれば、図１に示すような
チップ型圧電共振子２０が得られる。

【００３２】まず、図２に示すようなマザー基板２１が
用意される。このマザー基板２１の一部が拡大されて図
３に示されている。マザー基板２１は、圧電セラミック
からなる圧電基板２２を備え、この圧電基板２２の一方
主面には、分割された振動電極２３および２４が形成さ
れ、他方主面には、これら振動電極２３および２４に対
向する振動電極２５が形成されている。振動電極２３、
２４および２５には、それぞれ、端子電極２６、２７お
よび２８が接続される。これら１組の振動電極２３〜２
５および端子電極２６〜２８によって、１個の圧電共振
素子２９が構成され、マザー基板２１は、複数の圧電共
振素子２９を与えている。

【００３３】圧電共振素子２９は、分割された振動電極
２３および２４ならびにこれらに対向する振動電極２５
を有する、厚み縦振動モードを利用するエネルギ閉じ込
め型の二重モード圧電共振子であり、振動空間を確保す
るため、空洞形成用の空洞形成材（たとえばワックス）
３０が、振動電極２３および２４ならびに振動電極２５
をそれぞれ覆うように形成される。もっとも、マザー基
板によって与えられる圧電共振素子の構造および形式は
任意であり、たとえば、厚みすべり振動モードを利用す
るエネルギ閉じ込め型の共振子でもよく、その場合に
は、振動電極のまわりに、適度なダンピングを与えるた
めのシリコーンゴムのようなゴム状弾性体を付与してお
いてもよい。

【００３４】他方、図４に示すように、上述したマザー
基板２１をほぼきっちり嵌め込むことができる、たとえ
ば樹脂からなる枠３１が用意される。この枠３１は、前
述した外装樹脂の加熱硬化時の温度（たとえば１５０℃
程度）で変形したり溶解したりしないように配慮され
る。また、この枠３１の外側面３２は、後述する切断時
の基準面にされる場合、平坦度を良くしておくことが望
ましい。

【００３５】また、枠３１には、その中に入れるマザー
基板２１を枠３１の厚み方向のほぼ中央部に固定できる
ような手段を講じておくことが好ましい。この例では、
枠３１の対向する辺（たとえば短辺）の内側に棚３３が
それぞれ設けられている。

【００３６】図５に示すように、前述したマザー基板２
１は、枠３１に嵌め込まれ、その状態で、図６に示すよ
うに、マザー基板２１の片面上に、前述した液状の外装
樹脂３４が流し込まれる。この外装樹脂３４は、たとえ
ば自然乾燥等によって乾燥され、枠３１をマザー基板２
１とともに反転させても外装樹脂３４が流出しなくなっ
た後に、枠３１は、マザー基板２１および外装樹脂３４
とともに反転され、この状態で、マザー基板２１の他の
面上に、再び外装樹脂３４が流し込まれる。この外装樹
脂３４も、また、たとえば自然乾燥される。

【００３７】次いで、上述したように２段階で流し込ま
れた外装樹脂３４は、たとえば、１５０℃で３０分間、
加熱硬化される。このとき、前述した空洞形成材３０
は、外装樹脂３４中に移行して、その結果、振動空間用
の空洞が形成される。

【００３８】次いで、得ようとするチップ型圧電共振子
２０（図１）の厚み方向の寸法精度および平面度を高め
るため、外装樹脂３４の各々の外面が、枠３１とともに
研磨される。この研磨は、たとえば、研磨板を用いるラ
ビング研磨によって行なわれる。これによって、図７に
示すようなマザー基板２１の両面が外装樹脂３４で覆わ
れたサンドイッチ構造物３５が得られる。

【００３９】次に、図７に示すように、このサンドイッ
チ構造物３５が、枠３１とともに、枠３１の外側面３２
を基準面にして、切断線３６および３７に沿って切断さ
れる。この切断によって、マザー基板２１は、個々の圧
電共振素子２９ごとに分割され、かつ、端子電極２６〜
２８が切断面に露出する。このようにして、図１に示す
ようなチップ型圧電共振子２０が得られる。

【００４０】次に、図８に示すように、このチップ型圧
電共振子２０の少なくとも端子電極２６〜２８が露出し
ている面に、端子電極２６〜２８の各々とそれぞれ導通
される外部電極３８〜４０が、たとえば導電ペーストの
印刷および焼付によって付与される。

【００４１】なお、この実施例では、チップ型圧電共振
子２０のすべての端子電極２６〜２８が同じ面に露出し
ているが、このような端子電極が別々の面に露出する場
合もあり、その場合には、これらの面それぞれに外部電
極を付与すればよい。

【００４２】また、図９に示すように、チップ型圧電共
振子２０の端子電極２６〜２８に導通する外部電極３８
ａ，３９ａ，４０ａを、チップ型圧電共振子２０の一方
側面だけでなく、上下面の少なくとも一方、さらには他
方側面にまで延びるように形成してもよい。このように
することにより、チップ型圧電共振子２０を回路基板に
実装するとき、そのはんだ付けを確実に達成することが
できる。なお、外部電極３８ａ〜４０ａのうち、チップ
型圧電共振子２０の上面および／または下面に形成され
る部分は、予め、図７に示すサンドイッチ構造物３５の
状態で、導電ペーストの印刷および焼付等の方法によっ
て付与しておいてもよい。

【００４３】このようにして得られたチップ型圧電共振
子２０について、スプリアス特性を測定したところ、前
述した表１に示す試料Ｎｏ．１〜７のいずれの外装樹脂
を用いても、ほぼ同様に、図１３の実線で示すような特
性を示した。図１３において、２点鎖線で示す特性は、
前述した図１０〜図１２に示した従来の圧電共振子１に
ついて測定したスプリアス特性を示している。また、試
料Ｎｏ．８および９はガラス繊維の量が範囲外のもので
あり、試料Ｎｏ．８のものは反りが発生し、試料Ｎｏ．
９のものは流動性が悪く、作業性に劣るものである。

【００４４】図１３からわかるように、この発明に係る
チップ型圧電共振子によれば、従来のものに比べて、ス
プリアスをかなり小さくすることができる。

【００４５】なお、上述した実施例とは異なる構造また
は形式の圧電共振子についても、前述した特定の熱硬化
型外装樹脂を用いれば、同様の特性を示すことが確認で
きている。

【００４６】この発明において用いられる熱硬化型外装
樹脂は、主剤と硬化剤とを含むものであるが、主剤とし
ては、前述したビスフェノールＡ型の他、ビスフェノー
ルＦ型等のビスフェノール型のエポキシ樹脂、あるい
は、ノボラック型エポキシ樹脂、直鎖状脂肪族エポキシ
樹脂等の公知の種々のエポキシ系樹脂を用いることがで
き、また、硬化剤としては、前述したフェノール樹脂の
他、ジエチレントリアミン、ジエチレンテトラミン等の
脂肪族アミン、ｍ−フェニレンジアミン、ジフェニルメ
タン等の芳香族アミン、無水フタル酸、ヘキサヒドロフ
タル酸無水物、ピロメリット酸無水物等の酸無水物、ポ
リサルファイド、酸アミド、チオコール、イミダゾール
等の公知の種々の硬化剤を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるチップ型圧電共振子
２０の外観を示す斜視図である。

【図２】図１に示したチップ型圧電共振子２０を得るた
めに用意されるマザー基板２１を示す斜視図である。

【図３】図２に示したマザー基板２１の一部を拡大して
示す斜視図である。

【図４】図１に示したチップ型圧電共振子２０を得るた
めに用いられる枠３１を示す斜視図である。

【図５】図４に示した枠３１に図２に示したマザー基板
２１を嵌め込んだ状態を示す斜視図である。

【図６】図５に示したマザー基板２１上に外装樹脂３４
を流し込む状態を示す斜視図である。

【図７】図６に示した外装樹脂３４を硬化させた後に得
られるサンドイッチ構造物３５の切断工程を説明するた
めの斜視図である。

【図８】図１に示したチップ型圧電共振子２０に外部電
極３８〜４０を形成した状態を示す斜視図である。

【図９】図１に示したチップ型圧電共振子２０に外部電
極３８ａ〜４０ａを形成した状態を示す斜視図である。

【図１０】従来のチップ型圧電共振子１に含まれる要素
を分解して示す斜視図である。

【図１１】図１０に示したチップ型圧電共振子１の断面
図である。

【図１２】図１０に示したチップ型圧電共振子１の外観
を示す斜視図である。

【図１３】この発明に係る圧電共振子（実線）と従来の
圧電共振子（２点鎖線）とのスプリアス特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

２０チップ型圧電共振子２２圧電基板２３〜２５振動電極２６〜２８端子電極３４外装樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板、および前記圧電基板を被覆す
る熱硬化型外装樹脂を備え、前記熱硬化型外装樹脂は、
エポキシ系樹脂を含む主剤と硬化剤とガラス繊維とを含
有する、チップ型圧電共振子。
【請求項２】前記ガラス繊維は、その径が８〜１５μ
ｍでアスペクト比が１〜３０である、請求項１に記載の
チップ型圧電共振子。
【請求項３】前記熱硬化型外装樹脂は、さらに無機充
填材を含有する、請求項１または２に記載のチップ型圧
電共振子。
【請求項４】前記無機充填材は、粒径の互いに異なる
ものを混合したものである、請求項３に記載のチップ型
圧電共振子。
【請求項５】前記熱硬化型外装樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂５０〜２００
重量部、ＤＤＰノボラックフェノール樹脂８０〜２００
重量部、シリカ５００〜１０
００重量部、およびガラス繊維１００〜２０
０重量部を含有するとともに、硬化剤としてノボラック高分子構
造フェノール樹脂を含有する、請求項３に記載のチップ
型圧電共振子。
【請求項６】前記シリカは、粒径が５〜１５μｍのも
のを２５０〜５００重量部、および粒径が２５〜３５μ
ｍのものを２５０〜５００重量部それぞれ含む、請求項
５に記載のチップ型圧電共振子。