JPH0758577A - 圧電素子およびこれを搭載する圧電発振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減衰による周波数特性の劣化を防止するとと
もに、製造コストをさらに低減することができる圧電発
振子用圧電素子を提供することを主たる目的とする。 【構成】 本願発明の圧電素子１は、所定厚みの圧電セ
ラミック片４の表面および裏面に電極被膜５，６を形成
してなるものにおいて、一方または双方の上記電極被膜
を、圧電セラミック片の端面から他面側へ回り込ませた
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、圧電素子およびこれ
を用いた圧電発振子に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】たと
えば、図５に示すようなＣ−ＭＯＳインバータを利用し
た発振回路を構成するために、図５に示される回路中の
圧電素子１（圧電セラミック素子）と二つの位相反転用
コンデンサ２，２を一体化した形態の圧電発振子３が提
供される。

【０００３】従来の圧電素子１は、図３および図４に詳
示するように、所定厚みをもつ矩形短冊状の圧電性セラ
ミック片４の表面および裏面に、それぞれ、たとえば銀
を用いて電極被膜５，６がスパッタリング等によって薄
膜形成されている。各電極被膜５，６は、平面視におい
て所定の面積重なるように形成され、両電極被膜５，６
の重なりの精度が圧電発振子のインピーダンス特性に大
きな影響を及ぼすことが知られている。

【０００４】図３に示すように、上記圧電素子１は、所
定のベース基板７に対して搭載される。この場合、各電
極被膜５，６に対してベース基板７上の電極パターンと
の導通を図りながら上記圧電素子１を搭載するために、
図３によく表れているように、導電性接着剤８を大量に
用い、これが上記圧電素子４を構成するセラミック片４
の一端部上面にまで覆い被さるように塗布する必要があ
る。なぜなら、上記圧電性セラミック片４の上面に形成
された電極被膜５と、ベース基板７上の電極との導通を
図るために、上記導電性接着剤８が、ベース基板７の表
面と、上記圧電性セラミック片４の一端部上面の双方に
接触する必要があるからである。

【０００５】そのため、従来次のような問題が発生して
いた。第一に、セラミック片４の上面にまで回り込んで
覆うように大量の導電性接着剤を塗布してこれによって
圧電素子１を固定しているため、かかる導電性接着剤８
の重みにより、圧電素子１の振動が減衰されてしまう。
第二に、上記導電性接着剤８がセラミック片４の一端部
上面を覆う程度により、圧電発振子としての周波数特性
にばらつきが生じてしまい、発振子特性の画一化が阻害
される。これは、導電性接着剤８の塗布量により、圧電
素子１のインピーダンスが変化してしまうことによる。

【０００６】また、比較的大量の導電性接着剤８を消費
するとともに、かかる導電性接着剤の塗布工程も煩雑で
あり、このことが圧電発振子の製造コストアップを招い
ている。

【０００７】本願発明は、上述のような事情のもとで考
え出されたものであって、減衰による振動特性の劣化を
極力防止することができるとともに、振動周波数のばら
つきをも無くし、かつ、より簡便な工程によってコスト
安く圧電発振子を製造することができる圧電素子、およ
び、これを用いた圧電発振子を提供することをその課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

【０００９】すなわち、本願の請求項１に記載した発明
は、所定厚みの圧電セラミック片の表面および裏面に電
極被膜を形成してなる圧電素子において、一方または双
方の上記電極被膜を、上記圧電セラミック片の端面から
他面側へ回り込ませたことを特徴としている。

【００１０】そして、本願の請求項２に記載した発明
は、請求項１の圧電素子を用いた圧電発振子であって、
上記圧電素子を、裏面における両端部において、所定の
ベース基板に導電接続したことを特徴とする。

【００１１】さらに、本願の請求項３に記載した発明
は、請求項２の圧電発振子において、ベース基板とし
て、誘電体材料に所定の電極を形成することによりコン
デンサ機能を持たせたものとしたことに特徴づけられ
る。

【００１２】

【発明の作用および効果】たとえば、圧電セラミック片
の表面側に形成される電極被膜を、上記セラミック片の
端面から裏面側に回り込ませると、双方の電極被膜が、
ともにセラミック片の裏面側に位置することになる。し
たがって、本願発明の圧電素子をベース基板上に搭載す
る場合、圧電素子の両端部裏面のみをベース基板上に設
けた所定の電極に対して接続すればよくなる。これに
は、たとえばリフローハンダ法が用いられる他、導電性
接着剤をベース基板の電極上に薄状に塗布しておき、こ
れに対して本願発明の圧電素子の端部裏面を接続すれば
よくなる。そうすると、本願発明の圧電素子は、その両
端部における端面の一部ないし全部がフリーとなり、外
物によってホールドされることがなくなるか、またその
程度が小さくなる。

【００１３】したがって、大量の導電性接着剤が素子の
一端部上面までを覆うように塗布されることから、圧電
素子の端部が固くホールドされることになる従来例に比
較し、振動減衰による特性劣化を効果的に回避すること
ができる。同時に、インピーダンス特性のばらつきに起
因する周波数特性のばらつきも効果的に解消され、本願
発明の圧電素子を利用する圧電発振子の特性の画一化を
高度に達成することができる。

【００１４】また、従前のような大量の導電性接着剤が
不要となるとともに、かかる導電性接着材の塗布工程を
も簡略化することができ、材料コストおよび組立コスト
の両面で、本願発明の圧電素子を利用する圧電発振子の
コスト低減を図ることができる。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００１６】図１および図２には、本願発明の圧電素子
１を用いて形成した圧電発振子の一例を示している。こ
こで圧電発振子とは、図５に示した発振回路において、
符号３で示す部分を構成する。

【００１７】圧電素子１は、圧電性を与えた所定厚みを
もつ平面視短冊状のセラミック片４を備えている。この
セラミック片４の厚みは、発振子としての周波数特性を
規定するものであるため、ラッピングマシン等により、
精度よく厚みが設定されている。上記セラミック片４の
表面側および裏面側には、それぞれ、銀等でできた電極
被膜５，６が形成される。これら電極被膜５，６は、そ
の平面視において所定の重なり面積をもつように形成さ
れる点は、従前と同様である。図に示す例において、表
面側の電極被膜５は、図の右端からセラミック片の長手
方向中央部よりやや左側に片寄った部位まで延びてい
る。逆に、裏面側の電極被膜６は、図の左端から基板片
長手方向中央部よりやや右側に片寄った部位まで延びて
いる。これにより、基板片長手方向中央部において、所
定長さの電極重なり部が形成される。

【００１８】本願発明においては、上記電極被膜５，６
を、それぞれセラミック片４の片面側にのみ設けるので
はなく、基板片の端面から他面側に回り込むように、各
電極被膜の延長部５ａ，６ａを設けている。図に示す実
施例においては、双方の電極被膜５，６について、他面
側に回り込む延長部５ａ，６ａを設けているが、図１に
示す形態の場合、裏面側の電極被膜６についての延長部
６ａを省略してもよい。しかしながら、圧電素子１の表
裏を同一形態として後述するベース基板７に対する搭載
の便宜を図るとともに、振動特性を安定化させるため
に、双方の電極被膜５，６について、それぞれセラミッ
ク片の他面側に回り込む延長部５ａ，６ａを形成してお
くのが好ましい。

【００１９】上記各電極被膜５，６は、あらかじめセラ
ミック片４の表裏全面に銀被膜をスパッタリング等によ
って薄膜形成し、その後、所定パターンを残して不要部
分をエッチングによって除去することにより形成した
り、セラミック片４の表面および裏面に所定のパターン
開口をもつマスクを添着し、この状態においてスパッタ
リングにより銀被膜を形成することにより、形成するこ
とができる。

【００２０】上記のセラミック片４の表面側および裏面
側の電極被膜５，６に形成する他面側に回り込む延長部
５ａ，６ａは、上記第二の形成方法におけるマスクを用
いたスパッタリングにおいて、マスク形状を工夫するこ
とにより形成することができる。また、表面および裏面
ないし端面まで、セラミック片の全面に銀被膜をスパッ
タリングにより形成した後、エッチングによって不要部
分を除去することによっても、上記の各延長部５ａ，６
ａを形成することができる。

【００２１】なお、より簡便に上記延長部５ａ，６ａを
形成するには、上記各電極被膜５，６の主要部分を表面
のみおよび裏面のみに形成しておき、セラミック片の端
面ないし他面側に回り込む延長部５ａ，６ａは、導電性
ペーストを用いた印刷・焼成によって形成してもよい。

【００２２】図に示す実施例において、上記の構成をも
つ圧電素子１が搭載されるベース基板７は、誘電体の表
面に電極９，１０，１１を形成することにより、それ自
体、二つのコンデンサ２，２として機能しうるようにし
たものが用いられている。ベース基板７それ自体が誘電
体材料で形成されているため、図１において符号９で示
す第一電極と、符号１１で示す第三電極との間、およ
び、符号１１で示す第三電極と、符号１０で示す第二電
極との間に、それぞれ、コンデンサ２，２が形成される
ことになる。各電極９，１０，１１は、ベース基板７の
表面側ないし裏面側に導通するようにループ状に形成さ
れている。したがって、このベース基板７ないしこれに
搭載される圧電素子１からなる圧電発振子３を、図示し
ない回路基板上にたとえばハンダ付けによって実装する
ことにより、回路を構成することができる。図示しない
回路基板に搭載されたとき、符号１１で示す第三電極が
アースに接続され、第一電極９および第二電極１０が、
それぞれＣ−ＭＯＳインバータに接続されることにな
る。

【００２３】上記圧電素子１は、その裏面における両端
部が、上記ベース基板７上の第一電極９および第二電極
１０にそれぞれ電気的に接続される。回路的には、上記
第一電極９に対して圧電素子１の裏面側の電極被膜６
が、第二電極１０に対して圧電素子１の表面側の電極被
膜５（５ａ）が、それぞれ電気的に導通されるのである
が、本願発明による上記圧電素子１においては、表面側
の電極被膜５に導通する延長部５ａが裏面側の端部に回
り込まされているため、この圧電素子１は、その裏面側
のみにおいて、上記ベース基板７における第一電極９お
よび第二電極１０に適正に接続される。かかる接続は、
たとえばリフローハンダ法によって簡便に行うことがで
きるが、上記第一電極９および第二電極１０の表面に導
電性接着剤を塗布し、その上に上記圧電素子１をボンデ
ィングするといった方法も採用することができる。その
結果、図１に表れているように、圧電素子１とベース基
板７とを接続するためのハンダないし導電性接着剤８
を、圧電素子１の両端部裏面とベース基板７との間にの
み配置することが可能となる。すなわち、圧電素子１の
端面ないし上面を覆うなんらの部材も無くすことができ
る。

【００２４】本願発明による効果は、図３に示した従来
の圧電素子１ないしこれのベース基板７に対する搭載構
造とを比較すれば明らかである。従来においては、ベー
ス基板の端子と圧電素子１の表面側の電極被膜５との導
通を図るために、圧電素子１の一端部表面にまで被さる
大量の導電性接着剤８を用いる必要があり、これによる
ホールド効果により圧電素子の振動が不必要に減衰され
てしまうことがあったが、本願発明によれば、基本的
に、圧電素子１の端面を開放しておくことができるた
め、従来のような振動減衰による特性劣化は解消される
かまたは著しく軽減される。同様に、導電接着剤８の塗
布形態のばらつきによりインピーダンス特性が変化し、
周波数特性が各圧電発振子について画一ではなくなると
いった従来例の問題も解消される。

【００２５】さらには、大量の導電性接着剤を用いる必
要がなく、またこのような導電性接着剤をディップ塗布
する工程も省略されるので、材料コストおよび作業コス
トの面で、圧電発振子の製造コストが低減されるという
効果もある。

【００２６】もちろん、本願発明の範囲は上述した実施
例に限定されるものではない。図に示した実施例におい
ては、圧電素子１が搭載されるベース基板７として、そ
れ自体コンデンサ機能をもった特殊なものが採用されて
いるが、本願発明は圧電素子１それ自体の構造にも関す
るものであるから、どのようなベース基板に対して搭載
する場合も、本願発明の技術的範囲に属するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の側面断面図である。

【図２】図１に示す実施例の平面図である。

【図３】従来例の側面断面図である。

【図４】図３に示す従来例の平面図である。

【図５】発振回路の回路図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ３ 圧電発振子 ４ 圧電性セラミック ５，６ 電極被膜 ７ ベース基板 ８ 導電性接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定厚みの圧電セラミック片の表面およ
   び裏面に電極被膜を形成してなる圧電素子において、 一方または双方の上記電極被膜を、上記圧電セラミック
   片の端面から他面側へ回り込ませたことを特徴とする、
   圧電素子。
2. 【請求項２】 請求項１の圧電素子を、裏面における両
   端部において、所定のベース基板に導電接続してなる、
   圧電発振子。
3. 【請求項３】 上記ベース基板は、誘電体材料に所定の
   電極を形成することにより、コンデンサ機能を持たせた
   ものである、請求項２の圧電発振子。