JPH08167825A - Piezoelectric oscillator and production thereof - Google Patents
Piezoelectric oscillator and production thereofInfo
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- JPH08167825A JPH08167825A JP30885994A JP30885994A JPH08167825A JP H08167825 A JPH08167825 A JP H08167825A JP 30885994 A JP30885994 A JP 30885994A JP 30885994 A JP30885994 A JP 30885994A JP H08167825 A JPH08167825 A JP H08167825A
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- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、圧電セラミック素子
を支持部材に固着した構造の圧電発振子と、その製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, and a method for manufacturing the piezoelectric oscillator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電セラミック素子の発振周波数は、温
度の変化に伴って変化する。この温度に対する周波数特
性は、圧電セラミック素子の材料の組成によって決定さ
れるが、従来は、発振周波数の温度変化がなるべく少な
い組成を選定していた。2. Description of the Related Art The oscillation frequency of a piezoelectric ceramic element changes with changes in temperature. The frequency characteristic with respect to this temperature is determined by the composition of the material of the piezoelectric ceramic element, but conventionally, a composition was selected in which the change in the oscillation frequency with temperature was as small as possible.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このため、圧電セラミ
ック素子を用いた従来の圧電発振子は、発振周波数の温
度変化を十分に抑えることができないという課題があっ
た。Therefore, the conventional piezoelectric oscillator using the piezoelectric ceramic element has a problem that the temperature change of the oscillation frequency cannot be suppressed sufficiently.
【０００４】また、発振周波数の温度変化がなるべく少
ない組成を選定した場合、所望の圧電特性を得られない
こともあり、所望の圧電特性が得られる組成を選定した
場合、発振周波数の温度変化が許容範囲を越えて大きく
なることもあり、両者の両立を図ることは困難であっ
た。Further, when a composition having a small change in oscillation frequency with temperature is selected, desired piezoelectric characteristics may not be obtained. When a composition having desired piezoelectric characteristics is selected, a change in oscillation frequency due to temperature changes. It may be too large to exceed the allowable range, and it has been difficult to achieve both.
【０００５】本願発明は上記の点に鑑みて提案されたも
のであって、圧電セラミック素子を用いた圧電発振子の
発振周波数の温度変化を良好に低減することを、その目
的としている。The present invention has been proposed in view of the above points, and an object thereof is to satisfactorily reduce the temperature change of the oscillation frequency of a piezoelectric oscillator using a piezoelectric ceramic element.
【０００６】[0006]
【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。In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
【０００７】すなわち、本願の請求項１に記載した発明
は、圧電セラミック素子を支持部材に固着した構造の圧
電発振子において、圧電セラミック素子と支持部材との
熱膨張率の差に起因して圧電セラミック素子に作用する
応力による圧電セラミック素子の発振周波数の変化と、
温度変化に起因する圧電セラミック素子の発振周波数の
変化とが、互いにほぼ打ち消し合うように、支持部材の
熱膨張率を設定したことを特徴としている。That is, according to the invention described in claim 1 of the present application, in a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, the piezoelectric oscillator is caused by a difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the support member. Changes in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the ceramic element,
It is characterized in that the coefficient of thermal expansion of the support member is set so that the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the change in temperature substantially cancels each other out.
【０００８】また、本願の請求項２に記載した発明は、
支持部材は、樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材
料からなりキャパシタを構成するセラミック部とにより
構成されており、圧電セラミック素子は、樹脂部に固着
されており、樹脂部の熱膨張率は、圧電セラミック素子
と樹脂部との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック素
子に作用する応力による圧電セラミック素子の発振周波
数の変化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子の
発振周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うように
設定されていることを特徴としている。The invention described in claim 2 of the present application is
The support member is composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor.The piezoelectric ceramic element is fixed to the resin portion, and the coefficient of thermal expansion of the resin portion is There is a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the resin portion, and a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the temperature change. , Are set so as to substantially cancel each other.
【０００９】また、本願の請求項３に記載した発明は、
支持部材は、樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材
料からなりキャパシタを構成するセラミック部とにより
構成されており、圧電セラミック素子は、セラミック部
に固着されており、セラミック部の熱膨張率は、圧電セ
ラミック素子とセラミック部との熱膨張率の差に起因し
て圧電セラミック素子に作用する応力による圧電セラミ
ック素子の発振周波数の変化と、温度変化に起因する圧
電セラミック素子の発振周波数の変化とが、互いにほぼ
打ち消し合うように設定されていることを特徴としてい
る。The invention described in claim 3 of the present application is
The support member is composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion which is made of a ceramic material and constitutes a capacitor.The piezoelectric ceramic element is fixed to the ceramic portion, and the coefficient of thermal expansion of the ceramic portion is There is a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the ceramic portion, and a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the temperature change. , Are set so as to substantially cancel each other.
【００１０】また、本願の請求項４に記載した発明は、
圧電セラミック素子を支持部材に固着した構造の圧電発
振子を製造するに際して、圧電セラミック素子と支持部
材との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック素子に作
用する応力による圧電セラミック素子の発振周波数の変
化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子の発振周
波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うような熱膨張
率を有する支持部材を用いることを特徴としている。The invention described in claim 4 of the present application is
When manufacturing a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the support member. And a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to a change in temperature substantially cancel each other out, using a support member having a coefficient of thermal expansion.
【００１１】また、本願の請求項５に記載した発明は、
樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材料からなりキ
ャパシタを構成するセラミック部とにより構成された支
持部材を用い、圧電セラミック素子を、樹脂部に固着
し、樹脂部として、圧電セラミック素子と樹脂部との熱
膨張率の差に起因して圧電セラミック素子に作用する応
力による圧電セラミック素子の発振周波数の変化と、温
度変化に起因する圧電セラミック素子の発振周波数の変
化とが、互いにほぼ打ち消し合うような熱膨張率を有す
るものを用いることを特徴としている。The invention described in claim 5 of the present application is
A piezoelectric ceramic element is fixed to the resin portion by using a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor, and the piezoelectric ceramic element and the resin portion are formed as the resin portion. The change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the piezoelectric element and the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the change in temperature cancel each other out. It is characterized by using a material having a coefficient of thermal expansion.
【００１２】また、本願の請求項６に記載した発明は、
樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材料からなりキ
ャパシタを構成するセラミック部とにより構成された支
持部材を用い、圧電セラミック素子を、セラミック部に
固着し、セラミック部として、圧電セラミック素子とセ
ラミック部との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック
素子に作用する応力による圧電セラミック素子の発振周
波数の変化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子
の発振周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うよう
な熱膨張率を有するものを用いることを特徴としてい
る。The invention described in claim 6 of the present application is
A piezoelectric ceramic element is fixed to the ceramic portion by using a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion which is made of a ceramic material and constitutes a capacitor. As the ceramic portion, the piezoelectric ceramic element and the ceramic portion are provided. The change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the piezoelectric element and the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the change in temperature cancel each other out. It is characterized by using a material having a coefficient of thermal expansion.
【００１３】[0013]
【発明の作用および効果】請求項１に記載した発明によ
れば、支持部材の熱膨張率が、圧電セラミック素子と支
持部材との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック素子
に作用する応力による圧電セラミック素子の発振周波数
の変化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子の発
振周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うように設
定されているので、発振周波数の温度変化を良好に低減
できる。According to the invention described in claim 1, the stress acting on the piezoelectric ceramic element is caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the supporting member. Since the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the above and the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the temperature change are set to substantially cancel each other, it is possible to favorably reduce the change in the oscillation frequency with temperature.
【００１４】すなわち、本願発明の発明者は、圧電セラ
ミック素子を支持部材に固着した構造の圧電発振子にお
いて、圧電セラミック素子の材料の組成が同じでも、支
持部材の材料が異なれば、圧電セラミック素子の発振周
波数の温度変化が異なることを見出した。さらに具体的
に述べれば、圧電セラミック素子を支持部材に固着した
構造では、両者の熱膨張率の差により、温度変化に伴っ
て圧電セラミック素子に作用する応力が、引っ張り力に
なったり圧縮力になったりする。そして、引っ張り力が
作用すれば、発振周波数が低くなり、圧縮力が作用すれ
ば、発振周波数が高くなる。例えば、支持部材が樹脂に
より構成されているとすれば、圧電セラミック素子より
も熱膨張率が大きいので、温度上昇に伴って、圧電セラ
ミック素子に引っ張り力が作用し、発振周波数が低くな
る。したがって、支持部材の熱膨張率を適切に設定する
ことにより、圧電セラミック素子の温度上昇による発振
周波数の増大と、熱膨張率の差により圧電セラミック素
子に引っ張り力が作用することによる発振周波数の低下
とが、互いにほぼ打ち消し合うようにすることができ
る。この結果、所望の圧電特性を有する圧電セラミック
素子を用いても、支持部材の熱膨張率を適切に設定すれ
ば、圧電セラミック素子の発振周波数の温度変化を良好
に低減でき、圧電特性と発振周波数の温度特性との双方
共に優れた圧電発振子を得ることができる。That is, the inventors of the present invention have found that in a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, if the material of the piezoelectric ceramic element is the same but the material of the support member is different, It was found that the change in the oscillation frequency of the P. More specifically, in the structure in which the piezoelectric ceramic element is fixed to the support member, the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the temperature change becomes a tensile force or a compressive force due to the difference in thermal expansion coefficient between the two. To become. When the tensile force acts, the oscillation frequency decreases, and when the compressive force acts, the oscillation frequency increases. For example, if the support member is made of resin, the coefficient of thermal expansion is larger than that of the piezoelectric ceramic element, so that a tensile force acts on the piezoelectric ceramic element as the temperature rises, and the oscillation frequency decreases. Therefore, by appropriately setting the thermal expansion coefficient of the support member, the oscillation frequency increases due to the temperature rise of the piezoelectric ceramic element and the oscillation frequency decreases due to the tensile force acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the thermal expansion coefficient. And can almost cancel each other out. As a result, even if a piezoelectric ceramic element having a desired piezoelectric characteristic is used, the temperature change of the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element can be favorably reduced if the coefficient of thermal expansion of the supporting member is appropriately set. It is possible to obtain a piezoelectric oscillator that is excellent in both the temperature characteristics of.
【００１５】また、請求項２に記載した発明によれば、
支持部材は、樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材
料からなりキャパシタを構成するセラミック部とにより
構成されており、圧電セラミック素子は、樹脂部に固着
されているので、圧電特性と発振周波数の温度特性との
双方共に優れた圧電発振子を得ることができる。すなわ
ち、樹脂部は圧電セラミック素子と比較して熱膨張率が
大きいので、温度上昇に伴って圧電セラミック素子に大
きな引っ張り力を加えることができ、圧電セラミック素
子の温度上昇に起因する発振周波数の大幅な増大を良好
に低減できる。しかも、樹脂材料はその種類によって熱
膨張率の差が大きく、任意の熱膨張率の樹脂材料を容易
に選択できる。この結果、所望の圧電特性を有する圧電
セラミック素子の発振周波数が温度により大きく変化す
る場合であっても、それをほぼ打ち消すに適した熱膨張
率を有する樹脂材料を、容易に選択できる。According to the invention described in claim 2,
The support member is composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion which is made of a ceramic material and constitutes a capacitor, and the piezoelectric ceramic element is fixed to the resin portion. It is possible to obtain a piezoelectric oscillator having both excellent characteristics. That is, since the resin portion has a higher coefficient of thermal expansion than the piezoelectric ceramic element, a large tensile force can be applied to the piezoelectric ceramic element as the temperature rises, and the oscillation frequency caused by the temperature rise of the piezoelectric ceramic element greatly increases. Can be favorably reduced. Moreover, the difference in the coefficient of thermal expansion of the resin material is large depending on the type, and a resin material having an arbitrary coefficient of thermal expansion can be easily selected. As a result, even if the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element having the desired piezoelectric characteristics greatly changes with temperature, it is possible to easily select a resin material having a coefficient of thermal expansion suitable for substantially canceling it.
【００１６】また、請求項３に記載した発明によれば、
支持部材は、樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材
料からなりキャパシタを構成するセラミック部とにより
構成されており、圧電セラミック素子は、セラミック部
に固着されているので、温度上昇に起因する発振周波数
の増大が比較的小さな圧電セラミック素子に対して、圧
電セラミック素子に大きな力を作用させることなく、圧
電セラミック素子の発振周波数の温度変化を精密に低減
できる。すなわち、セラミック材料は、樹脂材料に比べ
て熱膨張率が小さいので、温度上昇に起因する圧電セラ
ミック素子の発振周波数の増大をほぼ打ち消すことがで
きる範囲は小さいが、圧電セラミック素子に与えるスト
レスも小さい。もちろん、温度変化によっても圧電セラ
ミック素子に応力が全く作用しない場合は、圧電セラミ
ック素子の発振周波数の温度変化をほぼ打ち消すことが
できないので、セラミック部のセラミック材料としてそ
のような熱膨張率のものを選定すべきではない。According to the invention described in claim 3,
The supporting member is composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion which is made of a ceramic material and constitutes a capacitor, and the piezoelectric ceramic element is fixed to the ceramic portion. With respect to the piezoelectric ceramic element having a relatively small increase, the temperature change of the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element can be accurately reduced without applying a large force to the piezoelectric ceramic element. That is, since the ceramic material has a smaller coefficient of thermal expansion than the resin material, the range in which the increase in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the temperature rise can be almost canceled is small, but the stress applied to the piezoelectric ceramic element is also small. . Of course, if no stress acts on the piezoelectric ceramic element even if the temperature changes, it is almost impossible to cancel the temperature change of the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element. Therefore, use a ceramic material with such a coefficient of thermal expansion as the ceramic material. Should not be selected.
【００１７】また、請求項４に記載した発明によれば、
圧電セラミック素子を支持部材に固着した構造の圧電発
振子を製造するに際して、圧電セラミック素子と支持部
材との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック素子に作
用する応力による圧電セラミック素子の発振周波数の変
化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子の発振周
波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うような熱膨張
率を有する支持部材を用いるので、請求項１に記載した
発明と同様の理由により同様の効果が得られる。According to the invention described in claim 4,
When manufacturing a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the support member. And a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to a change in temperature use a support member having a coefficient of thermal expansion such that they substantially cancel each other out. Therefore, the same reason is applied to the invention described in claim 1. The effect of is obtained.
【００１８】また、請求項５に記載した発明によれば、
樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材料からなりキ
ャパシタを構成するセラミック部とにより構成された支
持部材を用い、圧電セラミック素子を、樹脂部に固着
し、樹脂部として、圧電セラミック素子と樹脂部との熱
膨張率の差に起因して圧電セラミック素子に作用する応
力による圧電セラミック素子の発振周波数の変化と、温
度変化に起因する圧電セラミック素子の発振周波数の変
化とが、互いにほぼ打ち消し合うような熱膨張率を有す
るものを用いるので、請求項２に記載した発明と同様の
理由により同様の効果が得られる。According to the invention described in claim 5,
A piezoelectric ceramic element is fixed to the resin portion by using a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor, and the piezoelectric ceramic element and the resin portion are formed as the resin portion. The change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the piezoelectric element and the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the change in temperature cancel each other out. Since a material having a coefficient of thermal expansion is used, the same effect can be obtained for the same reason as in the invention described in claim 2.
【００１９】また、請求項６に記載した発明によれば、
樹脂材料からなる樹脂部と、セラミック材料からなりキ
ャパシタを構成するセラミック部とにより構成された支
持部材を用い、圧電セラミック素子を、セラミック部に
固着し、セラミック部として、圧電セラミック素子とセ
ラミック部との熱膨張率の差に起因して圧電セラミック
素子に作用する応力による圧電セラミック素子の発振周
波数の変化と、温度変化に起因する圧電セラミック素子
の発振周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うよう
な熱膨張率を有するものを用いるので、請求項３に記載
した発明と同様の理由により同様の効果が得られる。According to the invention described in claim 6,
A piezoelectric ceramic element is fixed to the ceramic portion by using a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion which is made of a ceramic material and constitutes a capacitor. As the ceramic portion, the piezoelectric ceramic element and the ceramic portion are provided. The change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the piezoelectric element and the change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the change in temperature cancel each other out. Since a material having a coefficient of thermal expansion is used, the same effect can be obtained for the same reason as the invention described in claim 3.
【００２０】[0020]
【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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below.
A specific description will be given with reference to the drawings.
【００２１】（実施例１）図１は、本願発明の実施例１
に係る圧電発振子の外観斜視図、図２は樹脂部の平面
図、図３は樹脂部の縦断正面図、図４は樹脂部の底面図
であって、圧電発振子１の支持部材２は、ほぼ上面開放
の箱形の樹脂部３と、この樹脂部３の上面を覆う平板状
のセラミック部４とにより構成されている。樹脂部３
は、例えば、ＬＣＰ、ＰＢＴ、ＰＥＳ、ＰＰＳなどの樹
脂からなり、セラミック部４は、例えば、チタン酸バリ
ウム系セラミックなどのセラミックからなる。支持部材
２の内部、すなわち樹脂部３の内面とセラミック部４の
底面とに囲まれた空間には、平板状の圧電セラミック素
子５が配置されており、樹脂部３の長手方向両端部に
は、樹脂部３を長手方向と直行する方向に一周する電極
被膜６，７が形成されている。また樹脂部３の長手方向
中央部には、樹脂部３の内面を除いて電極被膜８が形成
されている。これら電極被膜６，７，８は、例えば、メ
ッキ、あるいは印刷、焼成などの方法で形成されてい
る。圧電セラミック素子５の両端部には、上面から端面
を通って下面に至る電極被膜９，１０が形成されてお
り、一方の電極被膜９は圧電セラミック素子５の下面側
が長く延び、他方の電極被膜１０は圧電セラミック素子
５の上面側が長く延びて、電極被膜９，１０の端部は所
定長さにわたって圧電セラミック素子５を挟んで相対向
している。これら電極被膜９，１０は、例えば、銀の薄
膜形成を施したものである。圧電セラミック素子５の両
端部の電極被膜９，１０は、導電性接着材１１，１２に
より、樹脂部３の電極被膜６，７に接着されている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the resin portion, FIG. 3 is a vertical sectional front view of the resin portion, and FIG. 4 is a bottom view of the resin portion. It is composed of a box-shaped resin portion 3 whose upper surface is open and a flat ceramic portion 4 which covers the upper surface of the resin portion 3. Resin part 3
Is made of, for example, resin such as LCP, PBT, PES, PPS, and the ceramic portion 4 is made of, for example, ceramic such as barium titanate-based ceramic. A flat plate-shaped piezoelectric ceramic element 5 is arranged inside the support member 2, that is, in a space surrounded by the inner surface of the resin portion 3 and the bottom surface of the ceramic portion 4, and both end portions in the longitudinal direction of the resin portion 3 are arranged. The electrode coatings 6, 7 are formed so as to go around the resin portion 3 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. An electrode coating 8 is formed on the central portion of the resin portion 3 in the longitudinal direction except the inner surface of the resin portion 3. These electrode coatings 6, 7 and 8 are formed by a method such as plating, printing, firing or the like. Electrode coatings 9 and 10 extending from the upper surface to the lower surface through the end surfaces are formed on both ends of the piezoelectric ceramic element 5. One electrode coating 9 extends on the lower surface side of the piezoelectric ceramic element 5 and the other electrode coating extends. 10 extends long on the upper surface side of the piezoelectric ceramic element 5, and the end portions of the electrode coatings 9 and 10 face each other across the piezoelectric ceramic element 5 for a predetermined length. The electrode coatings 9 and 10 are formed by forming a thin film of silver, for example. The electrode coatings 9 and 10 on both ends of the piezoelectric ceramic element 5 are adhered to the electrode coatings 6 and 7 of the resin portion 3 with conductive adhesives 11 and 12.
【００２２】樹脂部３の熱膨張率は、圧電セラミック素
子５の熱膨張率よりも大きく、圧電セラミック素子５の
温度上昇により発振周波数が増大したときに、樹脂部３
と圧電セラミック素子５との熱膨張率の差に起因して圧
電セラミック素子５に引っ張り力が作用し、それにより
発振周波数が低下し、温度上昇による発振周波数の増大
をほぼ打ち消すように設定されている。これについて
は、さらに後述する。The coefficient of thermal expansion of the resin portion 3 is larger than that of the piezoelectric ceramic element 5, and when the oscillation frequency increases due to the temperature rise of the piezoelectric ceramic element 5, the resin portion 3
The pulling force acts on the piezoelectric ceramic element 5 due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element 5 and the piezoelectric ceramic element 5, whereby the oscillation frequency is lowered, and the increase in the oscillation frequency due to the temperature rise is set to be almost cancelled. There is. This will be described later.
【００２３】図５はセラミック部４の底面図であって、
セラミック部４の底面の長手方向両端部および中央部に
は、電極被膜１３，１４，１５が形成されている。これ
ら電極被膜１３，１４，１５は、例えば、メッキ、ある
いは印刷、焼成などの方法で形成されている。ここで、
セラミック部４は、例えば、チタン酸バリウム系セラミ
ックからなるので、所定間隔離れた電極被膜１３と電極
被膜１５との間、および電極被膜１４と電極被膜１５と
の間に、所定容量のキャパシタＣ１，Ｃ２が形成され
る。FIG. 5 is a bottom view of the ceramic portion 4.
Electrode coatings 13, 14 and 15 are formed on both end portions in the longitudinal direction and the central portion of the bottom surface of the ceramic portion 4. These electrode coatings 13, 14 and 15 are formed by a method such as plating, printing, or firing. here,
Since the ceramic part 4 is made of, for example, a barium titanate-based ceramic, a capacitor C1 having a predetermined capacitance is provided between the electrode coating 13 and the electrode coating 15 which are separated by a predetermined distance, and between the electrode coating 14 and the electrode coating 15. C2 is formed.
【００２４】したがって、図１に示すように、樹脂部３
の上面をセラミック部４で覆えば、電極被膜６と電極被
膜１３とが接触し、電極被膜７と電極被膜１４とが接触
し、電極被膜８と電極被膜１５とが接触する。樹脂部３
とセラミック部４との接合は、例えば、電極被膜６，
７，８，１３，１４，１５部分を導電性接着剤で接着
し、その他の部分を絶縁性接着剤で接着すればよい。あ
るいは、電極被膜６，７，８，１３，１４，１５部分を
半田により接着し、その他の部分を絶縁性接着剤で接着
してもよい。Therefore, as shown in FIG.
If the upper surface of is covered with the ceramic portion 4, the electrode coating 6 and the electrode coating 13 contact each other, the electrode coating 7 and the electrode coating 14 contact each other, and the electrode coating 8 and the electrode coating 15 contact each other. Resin part 3
For example, the electrode coating 6,
The 7,8,13,14,15 portions may be bonded with a conductive adhesive and the other portions may be bonded with an insulating adhesive. Alternatively, the electrode coatings 6, 7, 8, 13, 14, 15 may be bonded by solder, and the other parts may be bonded by an insulating adhesive.
【００２５】この結果、電極被膜８を接地することによ
り、上記圧電発振子１は、図６に示すように、電気的に
は、圧電セラミック素子５の一端が負荷容量Ｃ１を介し
て接地され、圧電セラミック素子５の他端が負荷容量Ｃ
２を介して接地された回路構成になる。そして、圧電セ
ラミック素子５に、Ｃ−ＭＯＳにより構成されたインバ
ータ１６と、帰還抵抗Ｒ１とを接続することにより、図
６に示す発振回路が完成する。As a result, by grounding the electrode coating 8, the piezoelectric oscillator 1 is electrically grounded at one end of the piezoelectric ceramic element 5 via the load capacitance C1 as shown in FIG. The other end of the piezoelectric ceramic element 5 has a load capacitance C
The circuit configuration is grounded via 2. Then, the piezoelectric ceramic element 5 is connected to the inverter 16 composed of a C-MOS and the feedback resistor R1 to complete the oscillation circuit shown in FIG.
【００２６】次に動作の要点を説明する。いま、圧電セ
ラミック素子５が所定の雰囲気温度で動作しているもの
とすると、圧電セラミック素子５は、所定の周波数で発
振している。ここで、圧電セラミック素子５の雰囲気温
度が上昇すると、圧電セラミック素子５の組成によって
決まる温度−周波数特性により、発振周波数が増加す
る。Next, the essential points of the operation will be described. Now, assuming that the piezoelectric ceramic element 5 is operating at a predetermined ambient temperature, the piezoelectric ceramic element 5 is oscillating at a predetermined frequency. Here, when the atmospheric temperature of the piezoelectric ceramic element 5 rises, the oscillation frequency increases due to the temperature-frequency characteristic determined by the composition of the piezoelectric ceramic element 5.
【００２７】一方、樹脂部３と圧電セラミック素子５と
は導電性接着材１１，１２により互いに固着されてお
り、樹脂部３は圧電セラミック素子５よりも熱膨張率が
大きいので、樹脂部３と圧電セラミック素子５との熱膨
張率の差により、圧電セラミック素子５に引っ張り力が
作用する。この結果、圧電セラミック素子５の発振周波
数が減少し、圧電セラミック素子５の温度上昇による発
振周波数の増大がほぼ打ち消され、雰囲気温度の変化に
よる発振周波数の変化は殆どなくなる。On the other hand, the resin portion 3 and the piezoelectric ceramic element 5 are fixed to each other by the conductive adhesives 11 and 12. Since the resin portion 3 has a larger coefficient of thermal expansion than the piezoelectric ceramic element 5, the resin portion 3 and Due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the piezoelectric ceramic element 5, a tensile force acts on the piezoelectric ceramic element 5. As a result, the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element 5 decreases, the increase of the oscillation frequency due to the temperature rise of the piezoelectric ceramic element 5 is almost cancelled, and the change of the oscillation frequency due to the change of the ambient temperature is almost eliminated.
【００２８】例えば、ある組成の圧電セラミック素子５
を、セラミック基板に固着し、温度と発振周波数の変化
率との関係を測定したところ、図７に実線Ａで示すよう
になった。また、同じ組成の圧電セラミック素子５を、
樹脂基板に固着し、温度と発振周波数の変化率との関係
を測定したところ、図７に実線Ｂで示すようになった。
また、同じ組成の圧電セラミック素子５を、本実施例１
のように、樹脂部３に固着し、支持部材２に収容して、
温度と発振周波数の変化率との関係を測定したところ、
図７に実線Ｃで示すようになった。このように、同じ組
成の圧電セラミック素子５であっても、固着する相手と
の熱膨張率の差により、圧電セラミック素子５に応力が
作用して、温度と発振周波数の変化率との関係が変化す
るのである。さらに正確に説明すれば、圧電セラミック
素子５に引っ張り力が作用した場合、発振周波数が低下
し、逆に、圧電セラミック素子５に圧縮力が作用した場
合、発振周波数が増大する。したがって、この性質を利
用することにより、圧電セラミック素子５の温度変化に
よる発振周波数の変化を良好に抑えることができるので
ある。For example, a piezoelectric ceramic element 5 having a certain composition
Was fixed to a ceramic substrate, and the relationship between the temperature and the change rate of the oscillation frequency was measured. The result was as shown by the solid line A in FIG. In addition, the piezoelectric ceramic element 5 of the same composition,
When it was fixed to a resin substrate and the relationship between the temperature and the change rate of the oscillation frequency was measured, it became as shown by the solid line B in FIG.
In addition, the piezoelectric ceramic element 5 having the same composition is used in the first embodiment.
As shown in FIG.
When the relationship between the temperature and the rate of change of the oscillation frequency was measured,
As shown by the solid line C in FIG. As described above, even in the piezoelectric ceramic elements 5 having the same composition, stress acts on the piezoelectric ceramic elements 5 due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element 5 to be fixed and the relationship between the temperature and the change rate of the oscillation frequency. It changes. More precisely, when a tensile force acts on the piezoelectric ceramic element 5, the oscillation frequency decreases, and conversely, when a compressive force acts on the piezoelectric ceramic element 5, the oscillation frequency increases. Therefore, by utilizing this property, it is possible to favorably suppress the change of the oscillation frequency due to the temperature change of the piezoelectric ceramic element 5.
【００２９】すなわち、樹脂部３の熱膨張率を、圧電セ
ラミック素子５の温度上昇による発振周波数の増大がほ
ぼ打ち消されるように予め設定しているので、雰囲気温
度の変化による発振周波数の変化は殆どない。したがっ
て、圧電セラミック素子５の温度変化による発振周波数
の変化の大きさに制限されることなく、所望の圧電特性
の圧電セラミック素子５を選択しても、温度変化による
発振周波数の変化を良好に低減できる。That is, since the coefficient of thermal expansion of the resin portion 3 is set in advance so that the increase of the oscillation frequency due to the temperature rise of the piezoelectric ceramic element 5 is almost canceled, the change of the oscillation frequency due to the change of the ambient temperature is almost eliminated. Absent. Therefore, even if the piezoelectric ceramic element 5 having a desired piezoelectric characteristic is selected, the change in the oscillation frequency due to the temperature change can be satisfactorily reduced without being limited by the magnitude of the change in the oscillation frequency due to the temperature change of the piezoelectric ceramic element 5. it can.
【００３０】（実施例２）図８に示すように、圧電発振
子１の支持部材２を、平板状のセラミック部４と、セラ
ミック部４の上面を覆う箱形の樹脂部３とにより構成
し、電極被膜６，７，８をセラミック部４に形成し、導
電性接着材１１，１２により電極被膜６，７と電極被膜
９，１０とを接着することによって、圧電セラミック素
子５をセラミック部４に固着するように構成してもよ
い。(Embodiment 2) As shown in FIG. 8, the supporting member 2 of the piezoelectric oscillator 1 is composed of a flat ceramic portion 4 and a box-shaped resin portion 3 covering the upper surface of the ceramic portion 4. , The electrode coatings 6, 7 and 8 are formed on the ceramic portion 4, and the conductive coatings 11 and 12 are used to bond the electrode coatings 6 and 7 to the electrode coatings 9 and 10 to form the piezoelectric ceramic element 5 in the ceramic portion 4. It may be configured to be fixed to.
【００３１】この場合、セラミック部４は樹脂部３と比
較して一般に熱膨張率が小さいので、圧電セラミック素
子５の雰囲気温度の変化による発振周波数の変化をほぼ
打ち消すことができる範囲は狭い。したがって、雰囲気
温度の変化による発振周波数の変化が比較的小さい圧電
セラミック素子５の場合に、それを精密に打ち消すのに
適している。また、圧電セラミック素子５に与えるスト
レスも小さい。In this case, since the ceramic part 4 generally has a smaller coefficient of thermal expansion than the resin part 3, the range in which the change in the oscillation frequency due to the change in the ambient temperature of the piezoelectric ceramic element 5 can be almost canceled is narrow. Therefore, in the case of the piezoelectric ceramic element 5 in which the change of the oscillation frequency due to the change of the ambient temperature is relatively small, it is suitable for precisely canceling it. Also, the stress applied to the piezoelectric ceramic element 5 is small.
【図１】本願発明の実施例１に係る圧電発振子の外観斜
視図である。FIG. 1 is an external perspective view of a piezoelectric oscillator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本願発明の実施例１に係る圧電発振子に備えら
れた樹脂部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a resin portion included in the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本願発明の実施例１に係る圧電発振子に備えら
れた樹脂部の縦断正面図である。FIG. 3 is a vertical sectional front view of a resin portion included in the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本願発明の実施例１に係る圧電発振子に備えら
れた樹脂部の底面図である。FIG. 4 is a bottom view of a resin portion included in the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本願発明の実施例１に係る圧電発振子に備えら
れたセラミック部の底面図である。FIG. 5 is a bottom view of a ceramic portion included in the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本願発明の実施例１に係る圧電発振子を備えた
発振回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of an oscillator circuit including the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
【図７】圧電セラミック素子の温度と発振周波数の変化
率との関係の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the temperature of the piezoelectric ceramic element and the rate of change of the oscillation frequency.
【図８】本願発明の実施例２に係る圧電発振子の要部の
正面図である。FIG. 8 is a front view of a main part of a piezoelectric oscillator according to a second embodiment of the invention.
１ 圧電発振子 ２ 支持部材 ３ 樹脂部 ４ セラミック部 ５ 圧電セラミック素子 Ｃ１ キャパシタ Ｃ２ キャパシタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric oscillator 2 Supporting member 3 Resin part 4 Ceramic part 5 Piezoelectric ceramic element C1 capacitor C2 capacitor
Claims (6)
た構造の圧電発振子において、上記圧電セラミック素子
と上記支持部材との熱膨張率の差に起因して上記圧電セ
ラミック素子に作用する応力による上記圧電セラミック
素子の発振周波数の変化と、温度変化に起因する上記圧
電セラミック素子の発振周波数の変化とが、互いにほぼ
打ち消し合うように、上記支持部材の熱膨張率を設定し
たことを特徴とする、圧電発振子。1. A piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a support member, wherein the stress is exerted on the piezoelectric ceramic element due to a difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the support member. A change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element and a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element caused by a change in temperature are set such that the thermal expansion coefficient of the support member is set so as to substantially cancel each other. Piezoelectric oscillator.
と、セラミック材料からなりキャパシタを構成するセラ
ミック部とにより構成されており、圧電セラミック素子
は、上記樹脂部に固着されており、上記樹脂部の熱膨張
率は、上記圧電セラミック素子と上記樹脂部との熱膨張
率の差に起因して上記圧電セラミック素子に作用する応
力による上記圧電セラミック素子の発振周波数の変化
と、温度変化に起因する上記圧電セラミック素子の発振
周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うように設定
されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電発
振子。2. The support member is composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor, and the piezoelectric ceramic element is fixed to the resin portion, The coefficient of thermal expansion of the portion is caused by a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to a stress acting on the piezoelectric ceramic element due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the resin portion, and a temperature change. 2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the changes in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element are set so as to substantially cancel each other out.
と、セラミック材料からなりキャパシタを構成するセラ
ミック部とにより構成されており、圧電セラミック素子
は、上記セラミック部に固着されており、上記セラミッ
ク部の熱膨張率は、上記圧電セラミック素子と上記セラ
ミック部との熱膨張率の差に起因して上記圧電セラミッ
ク素子に作用する応力による上記圧電セラミック素子の
発振周波数の変化と、温度変化に起因する上記圧電セラ
ミック素子の発振周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消
し合うように設定されていることを特徴とする、請求項
１に記載の圧電発振子。3. The support member includes a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor, and the piezoelectric ceramic element is fixed to the ceramic portion. The coefficient of thermal expansion of the portion is due to a change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the ceramic portion, and due to the temperature change. 2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the changes in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element are set so as to substantially cancel each other out.
た構造の圧電発振子を製造するに際して、上記圧電セラ
ミック素子と上記支持部材との熱膨張率の差に起因して
上記圧電セラミック素子に作用する応力による上記圧電
セラミック素子の発振周波数の変化と、温度変化に起因
する上記圧電セラミック素子の発振周波数の変化とが、
互いにほぼ打ち消し合うような熱膨張率を有する支持部
材を用いることを特徴とする、圧電発振子の製造方法。4. When manufacturing a piezoelectric oscillator having a structure in which a piezoelectric ceramic element is fixed to a supporting member, the piezoelectric ceramic element acts on the piezoelectric ceramic element due to a difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the supporting member. Changes in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to stress, and changes in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to temperature changes,
A method of manufacturing a piezoelectric oscillator, comprising using a supporting member having a coefficient of thermal expansion that substantially cancels each other.
材料からなりキャパシタを構成するセラミック部とによ
り構成された支持部材を用い、圧電セラミック素子を、
上記樹脂部に固着し、上記樹脂部として、上記圧電セラ
ミック素子と上記樹脂部との熱膨張率の差に起因して上
記圧電セラミック素子に作用する応力による上記圧電セ
ラミック素子の発振周波数の変化と、温度変化に起因す
る上記圧電セラミック素子の発振周波数の変化とが、互
いにほぼ打ち消し合うような熱膨張率を有するものを用
いることを特徴とする、請求項４に記載の圧電発振子の
製造方法。5. A piezoelectric ceramic element is provided using a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor.
The change in the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to the stress acting on the piezoelectric ceramic element due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the resin section is fixed to the resin section. 5. The method of manufacturing a piezoelectric oscillator according to claim 4, wherein the piezoelectric ceramic element has a coefficient of thermal expansion that substantially cancels each other when the oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element changes due to a temperature change. .
材料からなりキャパシタを構成するセラミック部とによ
り構成された支持部材を用い、圧電セラミック素子を、
上記セラミック部に固着し、上記セラミック部として、
上記圧電セラミック素子と上記セラミック部との熱膨張
率の差に起因して上記圧電セラミック素子に作用する応
力による上記圧電セラミック素子の発振周波数の変化
と、温度変化に起因する上記圧電セラミック素子の発振
周波数の変化とが、互いにほぼ打ち消し合うような熱膨
張率を有するものを用いることを特徴とする、請求項４
に記載の圧電発振子の製造方法。6. A piezoelectric ceramic element comprising: a support member composed of a resin portion made of a resin material and a ceramic portion made of a ceramic material and forming a capacitor.
Sticking to the ceramic part, as the ceramic part,
Change in oscillation frequency of the piezoelectric ceramic element due to stress acting on the piezoelectric ceramic element due to difference in coefficient of thermal expansion between the piezoelectric ceramic element and the ceramic portion, and oscillation of the piezoelectric ceramic element due to temperature change 5. A material having a coefficient of thermal expansion that substantially cancels each other when the frequency changes is used.
A method for manufacturing the piezoelectric oscillator according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30885994A JPH08167825A (en) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | Piezoelectric oscillator and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30885994A JPH08167825A (en) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | Piezoelectric oscillator and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167825A true JPH08167825A (en) | 1996-06-25 |
Family
ID=17986122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30885994A Pending JPH08167825A (en) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | Piezoelectric oscillator and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08167825A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1482638A3 (en) * | 2003-05-29 | 2005-03-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefor |
-
1994
- 1994-12-13 JP JP30885994A patent/JPH08167825A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1482638A3 (en) * | 2003-05-29 | 2005-03-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefor |
| US7095298B2 (en) | 2003-05-29 | 2006-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefore |
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