JPH07226644A - エネルギー閉じ込め型圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤層の厚みにより圧電共振素子の共振部
の振動を妨げないための空間を高精度に形成し得る構造
を備えたエネルギー閉じ込め型圧電共振子を提供する。 【構成】 圧電板１６の両主面に第１，第２の共振電極
を形成してなるすべりモードを利用したエネルギー閉じ
込め型圧電共振素子１２の両主面に、共振部の振動を妨
げないように接着剤層１５ａ，１５ｃを介して第１，第
２の保持板１３，１４を接着し、圧電板１６を第１，第
２の保持板１３，１４で補強してなり、かつ接着剤層１
５ａ，１５ｃに粒状固体２０が含有されているエネルギ
ー閉じ込め型圧電共振子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振素子及びその
保持構造が改良されたエネルギー閉じ込め型圧電共振子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のエネルギー閉じ込め型圧
電共振素子の一例を示す斜視図である。圧電共振素子１
は、矢印Ｐ方向に分極処理された矩形の圧電板２を用い
て構成されている。圧電板２の両主面には、第１，第２
の共振電極３，４が圧電板２の中央領域で表裏対向する
ように形成されている。第１の共振電極３は、圧電板２
の上面において中央領域から圧電板２の一端まで延ばさ
れている。また、第２の共振電極４は、圧電板２の下面
において中央領域から圧電板２の他端まで延ばされてい
る。

【０００３】圧電共振素子１では、第１，第２の共振電
極３，４が重なり合っている部分がエネルギー閉じ込め
型の共振部を構成している。第１，第２の共振電極３，
４から交流電圧を印加することにより上記共振部がすべ
りモードで励振され、該共振部に振動エネルギーが閉じ
込められる。

【０００４】上記のような圧電共振素子１を用いたチッ
プ型電子部品として、図２に示すように、圧電共振素子
１の上下に保護基板５，６を接着剤を用いて貼り合わせ
た構造が知られている。保護基板５，６は、側面からみ
た場合に略コの字状の形状を有し、凹部５ａ，６ａによ
り、共振部の振動を妨げないための空間が確保されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した構造で
は、圧電共振素子１の振動部の振動を妨げないための空
間を確保するために、凹部５ａ，６ａを有する保護基板
５，６を用意しなければならなかった。すなわち、平板
状の保護基板ではなく、凹部５ａ，６ａが形成された保
護基板５，６を用意しなければならなかった。従って、
保護基板５，６のコストが高くつき、かつ成形等の加工
が煩雑であった。

【０００６】他方、圧電共振素子１の上下に振動部分の
振動を妨げない厚みに接着剤を塗布し、平板状の保護基
板を貼り合わせた構造も考えられる。しかしながら、共
振部の振動を妨げないための空間を接着剤により確実に
形成することは非常に困難であった。例えば、圧電共振
素子１の上面及び下面において振動部分を除いて接着剤
を塗布し、平板状の保護基板を貼り合わせる際には、あ
る程度の圧力を加える必要がある。この圧力により接着
剤が共振部方向に流れ出したり、あるいは接着剤が側面
に流れ出したりすることにより、接着剤層の厚みが薄く
なり過ぎることがあった。

【０００７】そこで、２液型のエポキシ接着剤などを用
い、一旦接着剤を仮硬化させて接着剤層の厚みを確保し
た後に、平板状の保護基板を貼り合わせる方法も考えら
れている。しかしながら、接着剤を一度仮硬化させる必
要があるので、接着作業に長時間を要し、かつそのよう
な方法を採用したとしても、接着剤層の厚みを高精度に
制御することは非常に困難であった。

【０００８】本発明の目的は、エネルギー閉じ込め型圧
電共振素子の振動部分の振動を妨げないための空間を接
着剤層により確実に形成することが可能とされた構造を
備える安価な圧電共振子を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、共振部の振動
エネルギーが部分的に閉じ込められるエネルギー閉じ込
め型圧電共振素子と、前記圧電共振素子の両主面から前
記圧電共振素子を挟持するように配置された第１，第２
の保持板と、前記共振部の振動を妨げないように、かつ
前記圧電共振素子と第１，第２の保持板とを一体化する
ように、前記共振部外の領域で圧電共振素子と第１，第
２の保持板とを接着している接着剤層とを備え、前記接
着剤層に粒状固体が含有されていることを特徴とする、
エネルギー閉じ込め型圧電共振子である。

【００１０】本発明において接着剤層に含有されている
上記粒状固体としては、金属粉やセラミック粉などの適
宜の材料を用いることができ、特に限定されるものでは
ない。もっとも、粒状固体を含有させることにより接着
剤層の厚みを確保するためには、上記粒状固体の粒径は
３〜１０μｍ程度とすることが望ましい。

【００１１】また、本発明において上記粒状固体を含有
させる接着剤層を構成する接着剤としても任意のものを
用いることができ、特に限定されるものではないが、例
えばエポキシ樹脂系接着剤やシリコーン系接着剤を用い
ることができ、好ましくは、１液型の接着剤を用いるこ
とにより加工工程を簡略化することができる。

【００１２】また、本発明において用いられるエネルギ
ー閉じ込め型の圧電共振素子としては、前述した厚みす
べりモードを利用したものに限らず、厚み縦振動モード
を利用したものなども用いることができ、特に限定され
るものではない。

【００１３】

【作用】本発明のエネルギー閉じ込め型圧電共振子で
は、圧電共振素子と第１，第２の保持板との間に振動部
分の振動を妨げないための空間が上記接着剤層により構
成されている。従って、第１，第２の保持板として凹部
を有しない平板状の保持板を用いることができ、保持板
を用意するためのコスト及び工程を簡略化することがで
きる。

【００１４】また、接着に際し接着部分を加圧したとし
ても、接着剤層の厚みは、粒状固体により目的とする厚
みに確保され得る。従って、共振部の振動を妨げないた
めの空間を接着剤層により高精度に構成することができ
る。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例を説
明することにより、本発明を明らかにする。

【００１６】図３は、本発明の実施例に係るエネルギー
閉じ込め型圧電共振子を示す斜視図であり、図４はその
要部を示す分解斜視図である。エネルギー閉じ込め型圧
電共振子１１は、圧電共振素子１２の両主面に第１，第
２の保持板１３，１４を接着剤層１５ａ〜１５ｄにより
接着した構造を有する。

【００１７】図４に示すように、圧電共振素子１２は、
圧電セラミックスなどの圧電材料よりなる矩形の圧電板
１６を有する。圧電板１６は、矢印Ｐ方向に、すなわち
主面と平行な方向に分極処理されている。また、圧電板
１６の両主面には、第１，第２の共振電極１７，１８が
形成されている。第１の共振電極１７は、圧電板１６の
上面において、一方端から中央領域に延びるように形成
されている。第２の共振電極１８は、圧電板１６の下面
において圧電板１６の他端から中央領域に延びるように
形成されている。なお、１９ａ，１９ｂは引き出し電極
を示す。

【００１８】第１，第２の共振電極１７，１８は、圧電
板１６の中央領域で圧電板１６を介して対向するように
配置されており、共振電極１７，１８が対向している部
分がエネルギー閉じ込め型共振部を構成している。すな
わち、共振電極１７，１８から交流電圧を印加すること
により、共振部がすべりモードで励振され、共振エネル
ギーが該共振部に閉じ込められる。

【００１９】圧電共振素子１２の共振周波数は、圧電板
１６の厚み、幅寸法及び長さ寸法に影響される。一般に
は、圧電板１６の厚み寸法を小さくすることにより、共
振周波数を高めることができる。

【００２０】図４を参照して、圧電共振素子１２の上方
及び下方から、第１，第２の保持板１３，１４が圧電板
１６に接着される。保持板１３，１４は、圧電共振素子
１２を補強するために設けられている。従って、補強効
果が得られる限り、適宜の材料から構成することがで
き、例えば誘電体セラミックス、圧電セラミックス、ガ
ラスエポキシ複合材料、合成樹脂などの材料から構成す
ることができる。

【００２１】もっとも、保持板１３，１４は接着剤層１
５ａ〜１５ｄにより圧電共振素子１２と一体化されるた
め、圧電板１６を構成している材料と熱膨張係数が近い
材料で保持板１３，１４を構成することが望ましい。

【００２２】本実施例の圧電共振子１１の特徴は、接着
剤層１５ａ〜１５ｄにより圧電共振素子１２の共振部の
振動を妨げないための空間が確保されており、かつ該空
間を確実に確保するために、接着剤層１５ａ〜１５ｄに
粒状固体が含有されていることにある。すなわち、図５
に部分拡大断面図で示すように、接着剤層１５ａ，１５
ｃには、粒状固体２０が含有されている。粒状固体２０
としては、セラミック粉末や金属粉末あるいは合成樹脂
粉末等の適宜の材料からなるものが用いられる。粒状固
体２０が含有されているため、接着に際し、保持基板１
３，１４を圧電共振素子１２側に貼り合わせた状態で圧
力を加えたとしても、接着剤層１５ａ，１５ｃの厚みが
振動空間を確保するのに充分な厚みに確保され得る。

【００２３】よって、圧電共振子１２の共振部の振動を
妨げないための空間を接着剤層１５ａ〜１５ｄにより確
実にかつ高精度に形成することが可能である。また、本
実施例の圧電共振子１１では、圧電共振素子１２が、接
着剤層１５ａ〜１５ｄにより保持基板１３，１４と一体
化されて補強されている。従って、圧電共振素子１２に
用いられている圧電板１６の厚みを薄くすることがで
き、高周波化に対応が容易である。よって、圧電板１６
の長さ寸法を一定としたまま、より高周波用途で用い得
る圧電共振子１１を構成することができる。

【００２４】なお、上記接着剤層１５ａ〜１５ｄを構成
するための接着剤としては、エポキシ系接着剤やシリコ
ン系接着剤などの適宜の接着剤を用いることができる。
加えて、本実施例の圧電共振子１１では、上記保持板１
３，１４は、単に平板状の部材で構成されている。従っ
て、保持板１３，１４についても、煩雑な機械加工を実
施することなく、かつ複雑な成形型を用意することなく
得ることができる。例えば、共振部の振動空間を確保す
るために、図２に示した保護基板５，６を成形により得
る場合には、凹部５ａ，６ａに応じた寸法の凸部を有す
る金型を用意しなければならない。ところが、必要とさ
れる振動空間の寸法は周波数によって様々である。従っ
て、様々な周波数の圧電共振子を得ようとした場合、種
々の寸法の凹部５ａ，６ａを形成するために多種多様な
金型が必要である。

【００２５】これに対して、第１，第２の保持板１３，
１４では、上述のような凹部の形成が必要でないため、
成形法により安価にかつ効率よく保持板１３，１４を得
ることができる。しかも、図４に示した接着剤層の長さ
Ｘを変更するだけで、共振部周囲の振動空間を確実に確
保することができる。すなわち、種々の周波数の圧電共
振素子１２を用いる場合、振動空間の寸法が上述のよう
に異なるが、本実施例では、接着剤層１５ａ〜１５ｄの
長さ寸法Ｘを変更するだけで、共振部の振動を妨げない
ための振動空間を確実に構成することができる。

【００２６】本実施例のエネルギー閉じ込め型圧電共振
子１１は、図３に示した構造のまま用いることも可能で
あるが、カップ型金属端子と組み合わせ、外装樹脂によ
り外装を施すことによりリード端子付きの部品として構
成され得る。すなわち、図６に示すように、圧電共振子
１１の両側にカップ型金属端子２１，２２を配置する。

【００２７】図６に示すように、カップ型金属端子２
１，２２のカップ部２１ａ，２２ａ間にエネルギー閉じ
込め型圧電共振子１１を配置し、引き出し電極１９ａ，
１９ｂを、それぞれ、カップ部２１ａ，２２ａとはんだ
付けすることにより、圧電共振子１１をカップ型金属端
子２１，２２と接合することができる。しかる後、共振
部の周囲にワックスを塗布し、さらに金属端子２１，２
２の引き出し端子部２１ｂ，２２ｂを除く残りの部分を
熱硬化性樹脂で被覆し、加熱硬化させることにより樹脂
外装を形成することができ、かつ上記ワックスを飛散さ
せて共振部の周囲に振動空間を確保することができる。

【００２８】また、図７に示すように、円筒状の絶縁筒
３０の一方端に金属キャップ３１を固定し、絶縁筒３０
内に図３に示したエネルギー閉じ込め型圧電共振子１１
を挿入し、絶縁筒３０の他方端に金属キャップ３１と同
様の金属キャップを固定し、それによってチップ型の圧
電共振子として構成することも可能である。この場合、
金属キャップ３１及び絶縁筒３０の他方端側に固定され
る金属キャップが、上述した引き出し電極１９ａ，１９
ｂに、それぞれ、導電性接着剤やはんだ付けにより電気
的に接続される。

【００２９】このようなチップ型圧電共振子に用いる場
合にも、上記圧電共振子１１における圧電板１６の長さ
寸法を標準化し得るため、用意する絶縁筒３０や金属キ
ャップ３１の寸法を標準化することができる。

【００３０】図８は、図３に示した実施例のエネルギー
閉じ込め型圧電共振子１１の変形例を示す斜視図であ
る。図８に示したエネルギー閉じ込め型圧電共振子４１
では、保持板１４の側面に容量取り出しのための電極４
２が形成されている。従って、電極４２と、両側の引き
出し電極１９ａ，１９ｂとの間にコンデンサが構成さ
れ、引き出し電極１９ａ，１９ｂと電極４２とを外部と
の接続端とする３端子型の容量内蔵型圧電発振子を構成
することができる。その他の点については、上述の実施
例と同様であるため、同一の部分については同一の参照
番号を付することにより説明は省略する。

【００３１】さらに、図９に示す圧電共振子５１のよう
に、引き出し電極１９ａ，１９ｂが形成されている側と
は反対側の側面にも、引き出し電極５２ａ、５２ｂを引
き出し電極１９ａ，１９ｂと同様にして形成した構造で
あってもよい。

【００３２】図９のエネルギー閉じ込め型圧電共振子５
１では、引き出し電極が、両端において両側面に形成さ
れている。従って、図６に示したカップ型金属端子２
１，２２を用いてリード付きの圧電発振子を構成する場
合、金属端子の接合強度を高めることができる。

【００３３】図８及び図９に示したエネルギー閉じ込め
型圧電共振子４１，５１においても、実施例の圧電共振
子１１と同様に、接着剤層１５ａ〜１５ｄに粒状固体が
含有されているため、共振部の振動を妨げないための空
間を確実に形成することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、圧電共振素子と第１，第２
の保持板とを接着している接着剤層に粒状固体が含有さ
れているため、接着に際し保持板を圧電共振素子側に加
圧したとしても、接着剤層の厚みが粒状固体により充分
な寸法に確保され得る。従って、圧電共振素子の共振部
の振動を妨げないための空間を接着剤層の厚みにより確
実に形成することができる。

【００３５】加えて、圧電共振素子が第１，第２の保持
板により接着剤層により接着されて補強されているた
め、圧電板の厚みを従来例より薄くすることができ、機
械的強度を低下させることなく、より高周波用途に用い
ることが可能な圧電共振子を提供することができる。

【００３６】さらに、接着剤層により共振部の周囲の振
動空間を確保するものであるため、接着剤層の塗布領域
を変更するだけで、様々な周波数で用いる圧電共振子に
適切な振動空間を形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電共振素子を示す斜視図。

【図２】図１の圧電共振素子に用いられた従来の圧電共
振子を示す斜視図。

【図３】本発明の実施例のエネルギー閉じ込め型圧電共
振子を示す斜視図。

【図４】図３に示したエネルギー閉じ込め型圧電共振子
の要部を示す分解斜視図。

【図５】実施例の圧電共振子の要部を説明するための部
分拡大断面図。

【図６】実施例の圧電共振子を用いて構成されたリード
端子付き圧電共振子を示す斜視図。

【図７】実施例の圧電共振子を用いてチップ型部品を構
成するための絶縁筒及び金属キャップを示す斜視図。

【図８】変形例のエネルギー閉じ込め型圧電共振子を示
す斜視図。

【図９】さらに他の変形例のエネルギー閉じ込め型圧電
共振子を示す斜視図。

【符号の説明】

１１…エネルギー閉じ込め型圧電共振子 １２…圧電共振素子 １３，１４…第１，第２の保持板 １５ａ〜１５ｄ…接着剤層 １６…圧電板 １７，１８…第１，第２の共振電極 ２０…粒状固体 ４１…エネルギー閉じ込め型圧電共振子 ５１…エネルギー閉じ込め型圧電共振子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振部の振動エネルギーが部分的に閉じ
   込められるエネルギー閉じ込め型圧電共振素子と、 前記圧電共振素子の両主面から前記圧電共振素子を挟持
   するように配置された第１，第２の保持板と、 前記共振部の振動を妨げないように、かつ前記圧電共振
   素子と第１，第２の保持板とを一体化するように、前記
   共振部外の領域で圧電共振素子と第１，第２の保持板と
   を接着している接着剤層とを備え、 前記接着剤層に粒状固体が含有されていることを特徴と
   する、エネルギー閉じ込め型圧電共振子。