JPH0666131U - 圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的な強度に優れ、容量の変動がなく、
安定して且つ大きな容量が得られる誘電体基板を有する
圧電共振子を提供する。 【構成】 一方主面に、入力側接続電極１１ａ、出力側
接続電極１２ａ及び両入出力用接続電極１１ａ、１２ａ
の一部と櫛歯状に交叉するセンタ電極１３ａを形成し、
他方主面に、入力側接続電極１１ａと接続する入力端子
１１ｂ、出力側接続電極１２ａと接続する出力端子１２
ｂ、及びセンタ電極１３ａと基板間の厚み方向で容量的
に接合されたアース電極１３ｂを形成した誘電体基板１
に、圧電素子２を配置した圧電共振子１０である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電共振子、特に、マイコンのクロックとして用いられるチップ型 圧電共振子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

マイクロコンピュータのクロックパルス発振器用の共振子として、圧電素子を 利用した圧電共振子が多用されている。

【０００３】 従来の圧電共振子４０の一例として、図４〜図６に示すように、容量成分Ｃ₁ 、Ｃ₂ が形成された誘電体基板４１と、圧電素子２と、凹部３１が形成された蓋 体３とから構成されている。

【０００４】 誘電体基板４１は、比較的高い誘電率の誘電体磁器、例えばチタン酸バリウム から成り、一方主面には、所定容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ を発生する容量電極パターン４１ ａ、４２ａ、４３ａが形成されている。尚、この容量電極パターン４１ａ、４２ ａ、４３ｃは、端面の導体膜を介して基板４１の他方主面上に形成した端子電極 ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂと接続されている。

【０００５】 これにより、容量Ｃ₁ は、容量電極パターン４１ａと４３ａ及び端子電極４１ ｂと４３ｂとの間で発生する容量であり、また、容量Ｃ₂ は、容量電極パターン ４２ａと４３ａ及び端子電極４２ｂと４３ｂとの間で発生する容量である。

【０００６】 また、圧電素子２は、圧電磁器を短冊状に形成した基板からなり、その両主面 には、夫々長手方向の異なる方向に延出する振動電極２１ａ、２１ｂが形成され ている。

【０００７】 蓋体３は、前記圧電素子２を収納し得る寸法の凹部３１を有し、この凹部３１ の長手方向の対向する内壁には圧電素子２を載置するための段部３２ａ、３２ｂ が形成されている。

【０００８】 このような圧電素子の組立は、圧電素子２を蓋体３の段部３２ａ、３２ｂに導 電性接着剤２２ａ、２２ｂを介して載置して、蓋体３内に収納し、この蓋体３と 誘電体基板４１との封止用接着剤５を介して接合する。この時、容量基板４１上 の容量電極パターン４１ａ、４１ｃと圧電素子２の両端の導電性接着剤２２ａ、 ２２ｂとを接続させる。

【０００９】 これにより、誘電体基板４１上に形成された所定容量電極パターン４１ａ、４ ２ａ、４３ａ及び圧電素子２が、プリント配線基板の実装時にはんだや洗浄液か ら保護された小型な圧電共振子４０となる。

【００１０】 また、図６に示す発振回路の等価回路の点線部分に相当する回路が１つの圧電 共振子として達成される。尚、図６中の符号Ｘは、圧電素子２に対応し、符号Ｃ₁ は、例えば誘電体基板４１上の容量電極４１ａと４３ｃと、端子電極４１ｂと ４３ｂとの間に発生する容量に相当し、符号Ｃ₂ は、例えば誘電体基板４１上の 容量電極４２ａと４３ｃと、端子電極４２ｂと４３ｂとの間に発生する容量に相 当する。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

上述圧電共振子によれば、入出力容量がＣ₁ 、Ｃ₂ は帯状の容量電極パターン ４１ａ、４２ａ、４３ｃ（４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ）間の対向部分で発生させて いたが、大きな容量を必要とする場合には、対向電極長を増加できないので、誘 電体基板１に高誘電率の材料を用いなければならなかった。例えば、タチン酸バ リウムを主成分とする高誘電率材料は、機械的な強度が弱いものであった。

【００１２】 本考案は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、機械的 な強度に優れ、且つ安定して、且つ大きな容量が得られる誘電体基板を有する圧 電共振子を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案は、一方主面に、入力側接続電極、出力側接続電極及び該両入出力接続 電極の一部と櫛歯状に交叉するセンタ電極を形成し、他方主面に、入力側接続電 極と接続する入力端子、出力側接続電極と接続する出力端子及びセンタ電極と基 板間の厚み方向で容量的に結合されたアース電極を形成した誘電体基板に、 両 主面で異なる方向に延出した一対の振動電極を有する圧電素子を、一方の振動電 極は入力側接続電極に、他方の振動電極は出力側接続電極に夫々電気的に接続す るようにして配置した圧電共振子である。

【００１４】

【作用】

本考案の圧電共振子では、入出力容量が、基本的には一方主面に形成したセン タ電極と、このセンタ電極を挟む両側に形成した入力側接続電極及び出力側接続 電極との櫛歯状の交叉部分で発生することになる。従って、櫛歯状の形状の変更 により、比較的大きな容量が簡単に得ることができる。このため、剛性の低い高 誘電率の誘電体材料を使用する必要はなく、ケース体の一部として、剛性の高い 材料を用いることができる。

【００１５】 また、入力側接続電極、出力側接続電極及びセンタ電極のパターンズレが発生 しても、入力側接続電極、出力側接続電極及びセンタ電極とが相対的にずれるだ けであり、交叉状態の変動がなく、容量の変化が少なく、且つ大きな容量が確実 に得られることになる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の圧電共振子を図面に基づいて詳説する。図１は、本考案の圧電 共振子の縦断面図である。図２（ａ）は誘電体基板の表面側の平面図であり、（ ｂ）はその裏面側の平面図であり、図３は圧電素子の等価回路を示す発振回路図 である。

【００１７】 図において、圧電共振子１０は、誘電体基板１と、圧電素子２と、蓋体３とか ら主に構成されている。

【００１８】 誘電体基板１は、誘電率は低いが強度の高いチタン酸バリウム系、或いはチタ ン酸カルシウム系、アルミナ等の誘電体磁器材料からなり、矩形平板状に形成さ れている。基板１の表面側主面には、電極パターンとして、図３の容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ を導出するために、図２（ａ）に示すうよに、入力側接続電極１１ａ、出力側 接続電極１２ａ、センタ電極１３ａが形成されている。また、基板１の裏面側主 面には図２（ｂ）に示すように、入力側接続電極１１ａと基板１の端面を介して 接続される入力側端子電極１１ｂと、出力側接続電極１２ａと基板１の端面を介 して接続される出力側端子電極１２ｂと、センタ電極１３ａと対向する位置に、 基板２の厚みを介して結合されたアース端子電極１３ｂが形成されている。

【００１９】 尚、各電極１１ａ〜１３ａ、端子電極１１ｂ〜１３ｂは、銀、銀−パラジウム 等の材料からなる導電性ペーストを基板１表面及び裏面にスクリーン印刷によっ て印刷し、焼きつけることにより形成されている。

【００２０】 また、センタ電極１３ａと、入力側接続電極１１ａ及び出力側接続電極１２ａ とが、互いに対向する部位は、夫々櫛歯状端部となっており、入力側接続電極１ １ａの櫛歯状端部１１ｃと、センタ電極１３ａの一方の櫛歯状端部１３ｃが、ま た、出力側接続電極１２ａの櫛歯状端部１２ｃと、センタ電極１３ａの他方の櫛 歯状端部１３ｄが夫々噛み合うように交叉している。これにより、入力側接続電 極１１ａ、出力側接続電極１２ａとセンタ電極１３ａとの対向電極長は容量に応 じた長さに設定され、その長さは従来の対向電極長に比較して、非常に長くなる ため、剛性の高い、比較的低誘電率の基板材料であっても、大きな容量を得るこ とができる。

【００２１】 また、センタ電極１３ａの櫛歯状端部１３ｃ、１３ｄに挟まれた基部１３ｅは 、基板１の表面側では、周囲と接続することなく浮き電極状態となっている。こ の基部１３ｅとアース端子電極１３ｂとの関係は、基部１３ｅに対してアース端 子電極１３ｂは充分に大きく、仮に基板１表面側の電極パターンに印刷ズレが発 生しても、基部１３ｅとアース端子１３ｂの対向面積、即ち容量Ｃ₃ が変動しな い程度の大きさとなっている。

【００２２】 蓋体３は、圧電素子２を収納するためのアルミナ等の材料からなる直方体状の 箱体である。蓋体３の中央部には、長手方向に延びる凹部３１が設けられている 。凹部３１は、図中の下面が開口しており、その開口幅は圧電素子２の長さより 大なる幅であり、開口長さは圧電素子２の長さよりも長く設定されている。凹部 ３１の長さ方向両端部には、段部３２ａ、３２ｂが形成されている。

【００２３】 圧電素子２は、圧電磁器の短冊状の部材であり、その両主面には、互いに異な る方向、即ち、図１において、振動電極２１ａは、圧電素子２の図中下部側の主 面に、圧電素子２の左側端部にまで、また、振動電極２１ｂは、圧電素子２の図 中上部側の主面に右側端部にまで夫々延出して夫々段部３２ａ、３２ｂに対応す る位置まで延ている。圧電素子２は、蓋体３の凹部３１内に配置され、両端部が それぞれ段部３２ａ、３２ｂ内で導電性接着剤２２ａ、２２ｂによりそれぞれ固 定されている。

【００２４】 圧電共振子１の組立に際しては、まず、蓋体３の、基板１との接合部分に封止 用接着剤５を塗布する。次に、蓋体３の段部３２ａ、３２ｂに導電性接着剤２２ ａ、２２ｂを塗布し、導電性接着剤２２ａ、２２ｂ内に、圧電素子２の端部を埋 設するように載置する。さらに、必要に応じて、段部３２ａ、３２ｂに導電性接 着剤２２ａ、２２ｂを供給して、蓋体３の接合面よりも若干盛り上がるようにす る。

【００２５】 次に、誘電体基板１を、蓋体３の封止用接着剤５上に載置する。この時、圧電 素子２の一方の振動電極２１ａが、入力用接続電極１１ａに、圧電素子２の他方 の振動電極２１ｂが、出力用接続電極１２ａに夫々導電性接着剤２２ａ、２２ｂ を介して完全に接続するようにする。

【００２６】 その後、基板１から蓋体３側に所定圧力（基板の自重であってもよい）を与え ながら、加熱処理して、封止用接着剤５を完全に硬化させ、蓋体３と基板１とを 接合して、圧電共振子１０が完成する。

【００２７】 ここで、蓋体３と基板１との接合工程において、導電性接着剤２２ａ、２２ｂ の供給量などによって、この導電性接着剤２２ａ、２２ｂが基板１や蓋体の内壁 をつたって基板１の表面に形成したセンタ電極１３ａの一部にまで到達してしま うことがある。このような場合には、一方の接続電極１１ａ、１２ａとセンタ電 極１３ａとが短絡してしまい、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ の何れかの容量が得られず 、特性不良となってしまう。

【００２８】 この短絡を防止するには、センタ電極１３ａを形成した後、さらに、少なくと もセンタ電極１３ａの全部を覆うように、絶縁性オーバガラス６を形成するとよ い。このように、絶縁性オーバガラス６を設けることにより、短絡不良が防止で き、信頼性の高い、加工が容易な誘電体基板１となる。

【００２９】 以上のように、本考案によれば、誘電体基板１のセンタ電極１３ａと、それを 挟む入出力側接続電極１１ａ、１２ａとが、櫛歯状端部で互いに噛み合うように 交叉しているため、その対向電極長が長くなり、大容量の入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ が得られることになる。

【００３０】 また、基板表面側のパターン形状の変更のみで、簡単に容量の調整が可能であ り、大容量化させるために、剛性の低い高誘電率の材料を用いる必要がなく、ケ ース体の一部として、剛性の高いチタン酸カルシウム系材料やアルミナなどを用 いることができる。

【００３１】 さらに、誘電体基板１の表面側で、スクリーン印刷の印刷ズレが発生しても、 入力側接続電極１１ａ、出力側接続電極１２ａ、センタ電極１３ａが同一のスク リーン印刷で形成されるので、実質的に容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ の変動が発生しない。

【００３２】 また、裏面側の端子電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂに印刷ズレが発生しても、実 際には、図３に示すアース端子電極１３ｂとセンタ電極１３ａと対向する部分の 容量Ｃ₃ の変動が考えられるが、アース端子電極１３ｂの大きさがセンタ電極１ ３ａの大きさに比較して充分に大きな形状となっているので、センタ電極１３ａ とアース端子電極１３ｂ間で対向ズレが発生しても、そのズレを充分に吸収でき る。

【００３３】

【考案の効果】

以上のように本考案では、誘電体基板の一方主面には、入出力用接続電極と櫛 歯状に噛み合い、所定容量を発生するセンタ電極が形成されているため、電極パ ターンのズレが発生しても、容量の変動がなく、安定して、且つ大きな容量が得 られることになる。従って、剛性の高い、比較的低い誘電率を有する材料を誘電 体基板として用いることが可能となり、機械的信頼性の高い圧電共振子となる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の圧電共振子の縦断面図である。

【図２】本考案の圧電共振子に用いる誘電体基板であ
り、（ａ）は表面側の平面図、（ｂ）は裏面側の平面図
である。

【図３】本考案の圧電共振子を用いた発振回路の等価回
路図である。

【図４】従来の圧電共振子の縦断面図である。

【図５】従来の圧電共振子に用いる誘電体基板であり、
（ａ）は表面側の平面図、（ｂ）は裏面側の平面図であ
る。

【図６】従来の圧電共振子を用いた発振回路の等価回路
図である。

【符号の説明】

１０・・ 圧電共振子 １・・・・誘電体基板 １１ａ・・・・入力用接続電極 １１ｂ・・・・入力端子電極 １１ｃ・・・・櫛歯状端部 １２ａ・・・・出力用接続電極 １２ｂ・・・・出力端子電極 １２ｃ・・・・櫛歯状端部 １３ａ・・・・センタ電極 １３ｂ・・・・アース端子電極 １３ｃ、１３ｄ・・・・櫛歯状端部 ２・・・・圧電素子 ２１ａ、２１ｂ・・・振動電極 ２２ａ、２２ｂ・・・導電性接着剤 ３・・・・蓋体 ３１・・・凹部 ３２ａ、３２ｂ・・・・段部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方主面に、入力側接続電極、出力側接
   続電極及び該両入出力接続電極の一部と櫛歯状に交叉す
   るセンタ電極を形成し、他方主面に、入力側接続電極と
   接続する入力端子、出力側接続電極と接続する出力端子
   及びセンタ電極と基板間の厚み方向で容量的に結合され
   たアース電極を形成した誘電体基板に、 両主面で異なる方向に延出した一対の振動電極を有する
   圧電素子を、一方の振動電極は入力側接続電極に、他方
   の振動電極は出力側接続電極に夫々電気的に接続するよ
   うにして配置したことを特徴とする圧電共振子。