JPH0756511Y2 - 圧電音叉型振動子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、単一の圧電基板を用いて構成された負荷容量
内蔵型の三端子圧電音叉型振動子に関し、特に、容量部
分の構造が改良された圧電音叉型振動子に関する。

〔従来の技術〕 第２図に、従来の負荷容量内蔵型圧電音叉型振動子の一
例を示す。なお、第２図（ａ）は表面側から見た状態
を、第２図（ｂ）は表面側から表面側の電極及び圧電基
板を透かして、裏面側の電極構造を示した図である。

圧電音叉型振動子１は、矩形の圧電基板２を用いて構成
されている。圧電基板２の一端縁中央部分には、内側に
向かって延びる第１の溝2aが形成されている。また、第
１の溝2aの両側には、第2,第３の溝2b,2cが中央側に向
かって延びるように形成されている。第１の溝2aの最奥
部周囲には、略Ｕ字型の第１の振動電極３が表面側に形
成されており、裏面側には同じく略Ｕ字型の第２の振動
電極４が形成されている。第1,第２の振動電極3,4は、
交流電圧を印加されることにより第１の溝2aの両側の圧
電基板部分を圧電音叉と同様に振動させるために設けら
れている。なお、第2,第３の溝2b,2cは、この圧電音叉
形の振動を妨げないために設けられている。

第１の振動電極３は、表面側に形成された第１の容量電
極５及び第１の引出し電極６に電気的に接続されてい
る。他方、第１の容量電極５と圧電基板２を介して表裏
対向するように、圧電基板２の裏面側に第２の容量電極
７が形成されている。第1,第２の容量電極5,7が形成さ
れている部分において第１の容量手段C₁が構成されてい
る。

他方、圧電基板２の裏面側に形成された第２の振動電極
４は、第３の容量電極８及び第２の引出し電極９に裏面
側において電気的に接続されている。第３の容量電極８
と圧電基板２を介して表裏対向するように、圧電基板２
の表面側に第４の容量電極10が形成されている。この第
3,第４の容量電極8,10が形成されている部分において第
２の容量手段C₂が構成されている。第４の容量電極10
は、第３の引出し電極11に電気的に接続されている。

なお、第３の引出し電極11は、圧電基板２の裏面側に形
成された接続電極12と圧電基板２の側面を経由して電気
的に接続されている。この接続電極12は、前述した第２
の容量電極７と電気的に接続されている。

従って、圧電音叉型振動子１では、第１〜第３の引出し
電極6,9,11間に、第３図に示すコルピッツ型発振回路が
構成される。

圧電音叉型振動子１では、上記のように、単一の圧電基
板２内に、圧電音叉型振動子及び２個の容量手段C₁，C₂
が構成されているため、単一素子でコルピッツ型発振回
路を構成することができ、また各容量手段の温度特性を
揃えることも容易であるという利点を有する。

〔考案が解決しようとする課題〕

圧電音叉型振動子１では、圧電基板２が厚み方向に分極
処理されている。従って、例えば、圧電基板２の表面側
から裏面側に向かって圧電基板が分極されているとする
と、第１の容量手段C₁が構成されている部分の分極方向
及び第２の容量手段C₂が構成されている部分における分
極方向は第３図に矢印A,Bで示す向きとなる。よって、
各容量手段C₁，C₂の分極方向に着目して第３図の回路図
を書き換えれば、第４図に示すとおりとなる。

他方、圧電基板２を構成している圧電性セラミックスで
は、急激な温度変化が与えられると焦電現象が発生し、
該焦電現象により容量手段C₁，C₂が構成されている部分
に電荷が発生する。その結果、温度の時間変化に比例し
た電流が圧電音叉型振動子部分に流れることになり、該
電流に起因して振動子部分で発生した熱により、振動子
部分において圧電基板が脱分極するという問題があっ
た。

よって、本考案の目的は、熱衝撃による脱分極が生じ難
い負荷容量内蔵型の圧電音叉型振動子を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の圧電音叉型振動子は、厚み方向に分極処理され
ており、かつ一端縁から中央側に延びるように形成され
た第１の溝と、該第１の溝の両側に音叉振動腕を構成す
るために、上記一端縁から中央側に延びるように形成さ
れた第2,第３の溝とを有する圧電基板を用いて構成され
ている。この圧電基板の表裏面には、下記の各電極が構
成されている。

すなわち、圧電基板の第１の溝の周囲において、圧電基
板の表裏面にそれぞれ形成されており、かつそれぞれ外
部と電気的に接続されるように構成された第1,第２の振
動電極が設けられている。

第１の振動電極に電気的に接続されるように、圧電基板
の裏面に第１の容量電極が形成されいている。また、こ
の第１の容量電極と圧電基板を介して表裏対向するよう
に圧電基板の表面には第２の容量電極が形成されてい
る。第1,第２の容量電極により第１の容量手段が構成さ
れる。

他方、第２の振動電極に電気的に接続されるように圧電
基板の裏面には第３の容量電極が形成されている。この
第３の容量電極と圧電基板を介して表裏対向するように
圧電基板の表面に第４の容量電極が形成されている。こ
の第3,第４の容量電極により第２の容量手段が構成され
ている。

そして、第2,第４の容量電極が圧電基板の表面側におい
て電気的に接続されて共通に引出されている。

〔作用〕

第1,第２の容量手段が、第1,第２の容量電極及び第3,第
４の容量電極により構成されており、かつ表面側に形成
された第2,第４の容量電極が電気的に接続されて共通に
引出されているため、第1,第２の容量手段が構成された
圧電基板部分における分極方向は第1,第２の振動電極が
接続される引出し端子間において逆方向となる。すなわ
ち、第１の容量手段と第２の容量手段が構成された圧電
基板部分における分極方向が相反する方向とされるた
め、急激な温度変化が与えられたとしても、第1,第２の
容量手段において焦電現象により発生した電荷は互いに
相殺される。よって、焦電流に起因する圧電音叉型振動
子部分における脱分極現象の発生を防止することができ
る。

〔実施例の説明〕

第１の実施例 第１図に、本考案の第１の実施例にかかる圧電音叉型振
動子を示す。第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、圧
電基板の表面側から見た表面側の電極構造、及び圧電基
板を透かして表した裏面側の電極構造を示す図である。

圧電音叉型振動子21では、略矩形の圧電基板22を用いて
構成される。この圧電基板22は、従来の圧電音叉型振動
子１で用いられた圧電基板２と同様に構成されている。
すなわち、一端縁側から中央側から向かって延びる第１
の溝22a及び第2,第３の溝22b,22cを有する。第１の溝22
aの最奥部周囲には、表面側において略Ｕ字型の第１の
振動電極23が、裏面側においては略Ｕ字型の第２の振動
電極24が形成されている。この第1,第２の振動電極23,2
4が形成されている部分において音叉型圧電振動子部分
が構成されている。

第１の振動電極23は、接続導電部25により、第１の引出
し電極26に電気的に接続されている。第１の引出し電極
26は、図示のように外部と電気的に接続される第１の端
子部分を構成してる。

第１の引出し電極26の形成されている部分の圧電基板22
の裏面側には、第１の容量電極27が形成されている。第
１の容量電極27は、圧電基板22の側面を経由する接続導
電部（図示されず）により、第１の引出し電極26と電気
的に接続されている。

第１の容量電極27の中央側部分と圧電基板22を介して表
裏対向する位置において、圧電基板22の表面側に共通容
量電極28が形成されている。第１の容量電極27と共通容
量電極28とは部分的に圧電基板22を介して表裏対向する
ように配置されており、それによって第１の容量手段が
構成されている。なお、共通容量電極28は、本考案にお
ける第2,第４の容量電極の双方の機能を有するように形
成されている。

圧電基板22の裏面側に形成された第２の振動電極24は、
接続導電部29により裏面側に形成されている第３の容量
電極30に電気的に接続されている。

第３の容量電極30は、その圧電基板22の中央寄りの部分
において前述した共通容量電極28と圧電基板22を介して
表裏対向されており、それによって第２の容量手段が構
成されている。

また、第３の容量電極30は、圧電基板22の表面側に形成
された第２の引出し電極31と圧電基板22の側面を経由す
る接続導電部（図示されず）を介して電気的に接続され
ている。第２の引出し電極31は、外部と接続される第２
の端子部分を構成するために設けられている。また、共
通容量電極28も図示のように外部と接続され得る第３の
引出し端子部分を構成している。

なお、圧電基板22の裏面側において、共通容量電極28の
外周縁部分に対向する位置に形成されている電極32は、
圧電基板22の側面を経由する接続導電部（図示されず）
により共通容量電極28と電気的に接続されている。

従って、第１図に示した圧電音叉型振動子21では、第1,
第２の端子部分を構成している第1,第２の引出し電極2
6,31及び第３の端子部分としての共通容量電極28間に、
第５図に示すコルピッツ型発振回路が構成されている。
しかも、第1,第２の容量手段C₁，C₂を構成している各容
量電極について着目すると、本考案の第2,第４の容量電
極を構成している共通電極28が圧電基板22の表面側に形
成されている。従って、第1,第２の容量手段C₁，C₂にお
ける分極方向は、第５図に矢印D,Eで示す方向となる。
よって、急激な温度変化により各容量手段部分C₁，C₂に
おいて焦電現象により電荷が発生したとしても、該電荷
は互いに相殺される。その結果、従来の圧電音叉型振動
子で問題となっていた焦電効果による圧電振動子部分の
脱分極現象を、本実施例の電極構造により効果的に解消
することができる。

第２の実施例 第６図（ａ）及び（ｂ）は、本考案の第２の実施例にか
かる圧電音叉型振動子41の電極構造を説明するための表
面側から見た図及び表面側から圧電基板を透かして裏面
側の電極構造を示した図である。なお、本実施例の圧電
音叉型振動子41は、基本的には第１図実施例の圧電音叉
型振動子21と同様の構造を有するため同等の部分につい
て相当の参照番号を付することによりその詳細な説明は
省略する。

第１の振動電極43は、圧電基板42の外周縁を引き回され
た接続導電部45により第１の引出し電極46に電極的に接
続されている。そして、第１の引出し電極46に電気的に
接続されるように、かつ圧電基板42の裏面側に形成され
た第１の容量電極47は、図示のように圧電基板42の両端
縁42d,42e間に至るようにかなり大きな面積を有するよ
うに構成されている。

また、第１の容量電極47と圧電基板42を介して表裏対向
するように、表面側には第２の容量電極48aが形成され
ている。第２の容量電極48aは、接続導電部45が引き回
されている領域内に、ある程度の面積を有するように構
成されている。従って、第1,第２の容量電極47,48aによ
り構成されている第１の容量手段は、第１図に示した実
施例における第１の容量手段に比べてかなり大きな容量
を有するように構成し得る。

同様に、第２の振動電極44に接続された第３の容量電極
50も、第１の容量電極47と同様に圧電基板42の両端縁42
d,42e間に至るようにかなり大きな面積を有するように
形成されており、表面側に形成された第４の容量電極48
bと第２の容量手段を構成している。この第２の容量手
段も、第１図実施例における第２の容量手段に比べてか
なり大きな容量を有するように構成されている。

本実施例の構造では、第2,第４の容量電極48a,48bが、
圧電基板42の表面側において接続導電部53a,53bにより
共通引出し電極54に電気的に接続されている。

第６図実施例の圧電音叉型振動子41においても、第７図
に回路図で示すように第1,第２の容量手段における分極
方向が、焦電現象により発生した電荷を相殺する方向と
されているため、圧電音叉型振動子21の場合と同様に焦
電効果による圧電振動子部分の脱分極現象を効果的に防
止することができる。

部品としての構造例 第６図に示した圧電音叉型振動子41を例にとり、部品と
して完成された状態の構造例を説明する。

第８図は、チップ部品として構成するための各構成部材
を分解して示す斜視図である。圧電音叉型振動子41の側
方に、圧電基板42と同等の厚みを有するスペーサ部材61
が空隙62を隔てて配置される。スペーサ部材61は、合成
樹脂、絶縁性セラミックス等の適宜の絶縁性材料で構成
されている。このスペーサ部材61の上面には、ダミー電
極63a〜63cが形成されている。

他方、上記圧電音叉型振動子41及びスペーサ部材61の上
下に、保護基板64,65が貼り合わされる。この貼り合わ
せは、保護基板64,65の内側主面に接着剤66,67を塗布し
ておき、該接着剤66,67の接着力を利用して行われる。
接着剤67は、図示のように中央領域65aを残して保護基
板65の上面の外周部分に塗布されている。これは、圧電
音叉型振動子41の振動部分の振動を妨げないようにする
ためである。同様に、接着剤66も、接着剤67と同様に中
央部分を除いて塗布されている。

上述した保護基板64,65を貼り合わせて一体化すること
により、第９図に示すチップ型の振動素子68が得られ
る。なお、振動素子68では、端面に、スパッタリングに
より外部電極69a〜69cが形成されている。この外部電極
69a〜69cは、それぞれ、圧電音叉型振動子の第１〜第３
の引出し電極に電気的に接続されるように形成されてい
る。

第９図はチップ型部品として構成した構造例であるが、
第10図に示すように、リード端子付の部品として構成す
ることも可能である。すなわち、圧電音叉型振動子41の
第１〜第３の引出し電極に、それぞれ、リード端子71〜
73を接合し、該リード端子71〜73の引出されている部分
を除いて破線74で示すように外装樹脂をモールドするこ
とにより、リード端子付の振動素子部品として構成して
もよい。

〔考案の効果〕

本考案によれば、第1,第２の容量手段を構成するための
第2,第４の容量電極が圧電基板の表面側に形成されてお
り、かつ表面側において共通に引出されているため、第
1,第２の容量手段が構成されている部分の分極方向が、
第1,第２の振動電極の引出される端子部分間において互
いに逆方向となる。従って、急激な温度変化によって各
容量手段を構成している圧電基板部分に焦電効果に基づ
く電荷が発生したとしても、第1,第２の容量部分間にお
いて該電荷が相殺される。従って、焦電効果による圧電
振動子部分の脱分極現象の発生を効果的に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本考案の第１の実施例の圧
電音叉型振動子を表面側から見た図及び表面側から圧電
基板を透かして見た裏面側の電極構造を示す各図、第２
図（ａ）及び（ｂ）は、従来の圧電音叉型振動子を説明
するための表面側から見た図及び表面側から圧電基板を
透かして見た裏面側の電極構造を示す各図、第３図は従
来の圧電音叉型振動子の回路図、第４図は第３図の回路
を容量手段の分極方向に着目して書き換えた図、第５図
は第１図実施例の圧電音叉型振動子の回路図、第６図
（ａ）及び（ｂ）は本考案の第２実施例における圧電音
叉型振動子の電極構造を示す図であり、（ａ）は表面側
から見た図、（ｂ）は表面側から圧電基板を透かして見
た図、第７図は第６図実施例の圧電音叉型振動子の回路
図、第８図はチップ型部品を構成するための各部材を説
明するための分解斜視図、第９図はチップ型圧電振動素
子を示す斜視図、第10図はリード端子付の部品として構
成された圧電音叉型振動子を示す斜視図である。 図において、21,41は圧電音叉型振動子、22,42は圧電基
板、22a,42aは第１の溝、22b,22c,42b,42cは第2,第３の
溝、23,43は第１の振動電極、24,44は第２の振動電極、
27,47は第１の容量電極、28は第2,第４の容量電極を兼
ねる共通容量電極、30,50は第３の容量電極、48aは第２
の容量電極、48bは第４の容量電極を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】厚み方向に分極処理されており、かつ一端
   縁から中央側に延びるように形成された第１の溝と、該
   第１の溝の両側に音叉振動腕を構成するために、前記一
   端縁から中央側に延びるように形成された第2,第３の溝
   とを有する圧電基板と、 前記圧電基板の第１の溝の周囲において圧電基板の表裏
   面にそれぞれ形成されており、かつそれぞれ外部と電気
   的に接続されるように構成された第1,第２の振動電極
   と、 第１の振動電極と電気的に接続されており、かつ前記圧
   電基板の裏面に形成された第１の容量電極と、 前記第１の容量電極と圧電基板を介して表裏対向するよ
   うに、圧電基板の表面に形成された第２の容量電極と、 前記第２の振動電極に電気的に接続されるように、前記
   圧電基板の裏面に形成された第３の容量電極と、 前記第３の容量電極と圧電基板を介して表裏対向するよ
   うに圧電基板の表面に形成された第４の容量電極とを備
   え、 前記第1,第２の容量電極により第１の容量手段が、第3,
   第４の容量電極により第２の容量手段が構成されてお
   り、かつ圧電基板の表面側において、第２の容量電極と
   第４の容量電極とが電気的に接続されて共通に引出され
   ていることを特徴とする、圧電音叉型振動子。