JPH0837440A

JPH0837440A - 圧電共振子

Info

Publication number: JPH0837440A
Application number: JP17216594A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kubo; 裕一久保
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】内蔵容量の構造が簡略化され、容量の変動が
なく、機械的な強度に優れ、安定して精度良く容量が得
られる基板を有する圧電共振子を提供する。【構成】基板10上に形成された一対の引き出し電極11
ａ、11ｂと、それら引き出し電極間で両電極11ａ、11ｂ
に櫛歯状に対向するアース電極12と、引き出し電極11
ａ、11ｂとアース電極12の櫛歯状に対向する領域上に被
着された誘電体層13と、前記一対の引き出し電極と電気
的に接続される圧電素子14とを備えてなる圧電共振子９
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振子に関し、特
に、圧電素子の振動を利用した容量内蔵型圧電共振子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータ等のクロックパル
ス発振器用の共振子として、圧電素子を利用した容量内
蔵型の圧電共振子が多用されている。

【０００３】そのような容量内蔵型の圧電共振子には、
例えば特開昭59−138113号、特開昭59−178011号、特開
昭59−224909号などに開示されたものがある。これらは
いずれも積層構造によって内蔵容量が形成されており、
基板上に下部電極、誘電体層、上部電極が順次積層され
た構成となっている。このような従来の圧電共振子の構
成例を、図５〜図８に示す。

【０００４】図５および図６は、従来の圧電共振子の構
成を示す縦断面図および一部切欠斜視図であり、図７お
よび図８は、圧電共振子からケースと圧電素子を取り外
した基板の縦断面図および斜視図である。

【０００５】図５〜図８において、１は圧電共振子、２
はセラミック等からなる基板であり、３ａおよび３ｂは
引き出し電極、４はアース電極である。５は誘電体層で
あり、引き出し電極３ａ、３ｂとアース電極４とで厚み
方向ではさみ込んでいる。６は発振子素子としての圧電
素子であり、その両端において導電性接着剤７ａ、７ｂ
により、それぞれ引き出し電極３ａ、３ｂと接続されて
いる。８はケースであり、各部材を覆って、基板２に固
着されている。

【０００６】このような圧電共振子１における内蔵容量
は、図７および図８により明らかなように、基板２上に
形成されたアース電極４の中央から基板の長手方向への
延出部の上に、誘電体層５を積層し、さらにその上に引
き出し電極３ａ、３ｂの延出部を積層することによっ
て、アース電極４と引き出し電極３ａとの間、およびア
ース電極４と引き出し電極３ｂとの間に誘電体層５をは
さみ込み、それぞれの電極間で容量を発生させているも
のである。

【０００７】また実願平５−7573号には、一方主面に、
入力側接続電極、出力側接続電極および両入出力接続電
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およ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それぞれ電
気的に接続するようにして配置した圧電共振子が開示さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電共
振子１の構成では、アース電極４と引き出し電極３ａ、
３ｂとの重なり合った部分の３層構造で、誘電体層５の
厚み方向に容量を形成していたので、一定した容量を形
成するには、各電極と誘電体層の形成において高い精度
が求められていた。すなわち、誘電体層の厚みの変動や
焼成による誘電率の変動により、容量が影響を受けて変
動してしまうという問題点があった。

【０００９】また、実願平５−7573号に開示された構成
では、電極パターン形成上の制約により比較的大きな容
量値を得にくく、誘電体基板に誘電率の高い磁器を用い
る必要があった。しかし、高い誘電率の誘電体基板では
機械的強度が不足するため、表面実装部品としては必ず
しも十分なものとは言えなかった。

【００１０】さらに、上記の各構成の圧電共振子では、
その構成上、小型化並びに軽量化に限度があった。ま
た、市場からのコストダウンの要求に対しても、各構成
部材のコストダウンには限界があった。

【００１１】本発明は、上述の問題点を解決すべく完成
されたものであり、その目的は、内蔵容量形成のための
構成が簡略化された、精度の高い内蔵容量を安定して形
成できる圧電共振子を提供することにある。

【００１２】また本発明の目的は、機械的な強度に優れ
た基板が使用でき、電極の取付強度も高い、高信頼性の
圧電共振子を提供することにある。

【００１３】さらに本発明の目的は、小型化、軽量化が
可能で、工数削減によるコストダウンが可能な構成の圧
電共振子を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
基板上に形成された一対の引き出し電極と、それら引き
出し電極間で両電極に櫛歯状に対向するアース電極と、
前記引き出し電極とアース電極の櫛歯状に対向する領域
上に被着された誘電体層と、前記一対の引き出し電極と
電気的に接続される圧電素子とを備えてなるものであ
る。

【００１５】

【作用】本発明の圧電共振子では、内蔵容量を、それぞ
れの一部が櫛歯状に対向するアース電極と各引き出し電
極と、その櫛歯状に対向する領域上に被着した誘電体層
との２層構造により、対向した電極の面方向に形成す
る。従って、従来のような電極間に誘電体層を形成した
３層構造に比べて、内蔵容量が誘電体層の厚み変動の影
響を受けにくくなる。そのため、誘電体層を印刷焼付等
の厚み制御が比較的ラフな方法により形成しても、精度
の高い内蔵容量を形成できる。

【００１６】また、櫛歯状部分の形状の変更により、比
較的大きな容量から小さな容量までを簡単に得ることも
できる。さらに、基板上に各電極と誘電体層とを順次形
成して容量を形成するので、基板に誘電体材料を使用す
る必要はなく、例えばアルミナセラミック基板等の、強
度の高い基板材料を用いることができる。このため、圧
電共振子のケース体の一部としての基板に、剛性の高い
材料を用いることができ、信頼性の高い圧電共振子とな
る。

【００１７】また、アース電極と引き出し電極を基板の
同一面上に形成するので、これらを印刷等の方法により
一度に形成することができる。従って、アース電極と引
き出し電極のパターンずれが発生しても、各電極が基板
上で一体的にずれるだけであり、櫛歯状部分の対向状態
には変動がなく、そのため、容量の変化が少なく、且つ
大きな容量が確実に精度良く得られることになる。

【００１８】さらに、各電極および誘電体層の構造が２
層構造に簡略化されたため、本発明の圧電共振子の製作
に当たっては、小型化並びに軽量化が可能となり、工数
削減並びに部材コストの低減による製品コストの低減が
可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の圧電共振子を図面に基づいて
詳説する。図１は、本発明の圧電共振子の一実施例を示
す縦断面図であり、図２はその一部切欠斜視図である。
また、図３および図４は、その圧電共振子からケースと
圧電素子を取り外した基板の縦断面図および斜視図であ
る。

【００２０】図１〜図４において、９は圧電共振子、10
は基板であり、11ａおよび11ｂは引き出し電極、12はア
ース電極である。これら引き出し電極11ａ、11ｂとアー
ス電極12とは、それぞれの一部が櫛歯状に対向するよう
に形成されている。13は誘電体層であり、引き出し電極
11ａ、11ｂとアース電極12とが櫛歯状に対向する領域上
に、その領域を覆うように形成されて被着されている。
14は発振子素子としての圧電素子であり、その両端にお
いて導電性接着剤15ａ、15ｂにより、それぞれ引き出し
電極11ａ、11ｂと接続されている。16はケースであり、
各部材を覆って、基板10に固着されている。

【００２１】基板10は、各種アルミナセラミックス等の
絶縁性セラミック材料からなり、矩形平板状に形成され
ている。基板10には、誘電率としての特性を必要としな
いので、強度や剛性の高い材料を用いることができる。

【００２２】基板10上には、電極パターンとして、図３
に示すように、引き出し電極11ａ、11ｂ、並びにアース
電極12が形成されていて、引き出し電極11ａとアース電
極12、および引き出し電極11ｂとアース電極12の対向す
る一部は、互いに櫛歯状に形成されて対向している。な
お、図３および図２においては、説明のために誘電体層
13を透視した状態の引き出し電極11ａ、11ｂとアース電
極12を示している。

【００２３】このアース電極12と引き出し電極11ａ、11
ｂとが互いに対向する部位は、それぞれ櫛歯状端部とな
っており、引き出し電極11ａ櫛歯状端部とアース電極12
の一方の櫛歯状端部とが、また、引き出し電極11ｂの櫛
歯状端部とアース電極12の他方の櫛歯状端部とが、それ
ぞれ噛み合うように対向している。この櫛歯状端部は、
図３に示したようなアース電極12から１本と引き出し電
極11ａ、11ｂから２本とが対向する形状だけでなく、そ
の逆の形状であってもよく、さらに多数の櫛歯状端部が
対向する形状としてもよい。つまり、引き出し電極11
ａ、11ｂとアース電極12との櫛歯状端部の対向電極長、
並びに対向電極幅、対向電極間隔は、それぞれ容量に応
じた値に設定される。そして、櫛歯状端部の対向する領
域で、その上に被着される誘電体層13の面方向で容量を
形成するため、誘電体層13の厚みの影響を受けずに、大
きな容量を精度良く安定して得ることができる。

【００２４】各引き出し電極11ａ、11ｂ並びにアース電
極12は、銀（Ａｇ）、銀−パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃ
ｕ）等の材料からなる導電性ペーストを基板10にスクリ
ーン印刷して焼き付けることにより、あるいは蒸着によ
り形成する。

【００２５】本発明においては、これらの電極は、基板
10の同一面上に一度の印刷によって同時に形成できるた
め、相互のパターン位置ずれの問題がなくなり、内蔵容
量の制御を精度良く行なうことができる。

【００２６】誘電体層13は、例えばＢａＴｉＯ₃、Ｌａ
ＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＮｄＴｉＯ₃、ＭｇＴｉ
Ｏ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＳｒＳｎＯ₃、Ｂ
ａＴｉＯ₃にＮｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＯ、ＣｏＯ
等を添加した組成物、ＢａＴｉＯ₃のＢａをＣａで、Ｔ
ｉをＺｒやＳｎで部分的に置換した固溶体等のチタン酸
バリウム系材料や、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐ
ｂ（Ｆｅ，Ｎｄ，Ｎｂ）Ｏ₃系ペロブスカイト型構造化
合物、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃等
の２成分系組成物、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐ
ｂＴｉＯ₃−Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｍｇ
_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−
ＰｂＴｉＯ₃、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ
（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｓｍ_1/2Ｎｂ_1/2）
Ｏ₃等の３成分系組成物、あるいはそれらにＭｎＯ、Ｍ
ｎＯ₂、ＣｕＯ、ＢａＴｉＯ₃等を添加した鉛系リラク
サー材料などの誘電体磁器材料からなり、これらをペー
スト状にしたものを印刷して焼成する等の方法により、
引き出し電極11ａ、11ｂとアース電極12とが櫛歯状に対
向した領域上に形成する。

【００２７】誘電体層13の厚みや長さ、幅は、必要とす
る容量に応じて設定されるが、厚みとしては15〜20μｍ
とするとよい。

【００２８】また、誘電体層13を形成する領域は、図１
〜図４に示したように、引き出し電極11ａ、11ｂとアー
ス電極12とが櫛歯状に対向した領域全体を１つの誘電体
層13で覆うようにしてもよいし、２つの櫛歯状に対向し
た領域を別々に覆うように２つ以上の誘電体層を形成し
てもよい。この場合、各誘電体層を別々の誘電体材料で
形成してもよい。さらに、櫛歯状に対向した領域を完全
に覆うようにしてもよいし、その領域の一部を覆うよう
な小さな面積の誘電体層を形成してもよい。

【００２９】圧電素子14は、発振子素子である圧電磁器
の短冊状の部材であり、その両端部には、引き出し電極
11ａ、11ｂに接続される振動電極が形成されている。こ
のような圧電素子14の材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）系、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ₃）系などの圧
電セラミックス、あるいはリチウムタンタレート、リチ
ウムナイオベート等が代表的なものである。また、振動
電極には、Ａｇ、Ｃｒ−Ａｇ、Ｃｕ−Ａｇ等が、蒸着等
により形成されて用いられる。

【００３０】ケース16は、圧電素子14を収納するための
アルミナセラミックス等の材料からなる直方体状の箱体
である。ケース16の内側中央部には、長手方向に延びる
凹部17が設けられている。凹部17は、図１に示すように
図中の下面が開口しており、その開口幅は圧電素子14の
長さより大きく、開口長さは圧電素子14の長さよりも短
く設定されている。また、凹部17の長さ方向両端部には
段部が形成されており、この段部と基板10上の引き出し
電極11ａ、11ｂとの間に導電性接着剤15ａ、15ｂが充填
されて、圧電素子14が引き出し電極11ａ、11ｂに接続さ
れ、かつ固定されている。そしてケース16は、封止用接
着剤や樹脂などにより基板10に固着されて、圧電共振子
９を完成する。

【００３１】ここで、ケース16と基板10との接合工程に
おいて、導電性接着剤15ａ、15ｂの供給量などによって
は、この導電性接着剤15ａ、15ｂが、基板10やケース16
の内壁を伝って基板10上に形成した誘電体層13の一部に
まで到達してしまうことがある。しかし、このような場
合であっても、アース電極12と引き出し電極11ａ、11ｂ
の櫛歯状端部が誘電体層13に覆われているため、両電極
が短絡して容量が得られなくなるような特性不良が生じ
ることがない。

【００３２】以上のように、本発明によれば、基板10の
アース電極12と、それを挟む引き出し電極11ａ、11ｂと
が、櫛歯状端部で互いに噛み合うように対向し、その上
に誘電体層13を被着しているため、その対向電極長が長
くなり、誘電体層13の面方向で大容量の内蔵容量が得ら
れることになる。

【００３３】また、電極の櫛歯状端部のパターン形状の
変更と、誘電体層13を形成する誘電体材料の変更によっ
て、簡単に容量の調整が可能であり、それにより基板10
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、剛性の高い高強度のアルミナセラミ
ックス等の材料を用いることができる。

【００３４】さらに、基板10の表面で、引き出し電極11
ａ、11ｂおよびアース電極12を同一のスクリーン印刷で
形成できるので、スクリーン印刷による電極パターンの
印刷ズレが発生しても、実質的に容量の変動が発生しな
い。

【００３５】また、さらにその上に絶縁ガラスを印刷し
て、誘電体層の化学変化を少なくしてもよい。

【００３６】本発明の圧電共振子によれば、基板10上に
引き出し電極11ａ、11ｂおよびアース電極12を形成し、
次いで誘電体層13を積層して形成するという２層構造で
内蔵容量を形成しているので、従来の３層構造に比べて
工数が削減でき、圧電共振子の小型化、軽量化が可能に
なるとともに、製造コストの低減も可能になる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の圧電共振子によれ
ば、基板上に形成された引き出し電極とアース電極とを
櫛歯状に対向させ、その上に被着させた誘電体層の面方
向に容量を発生させるため、電極パターンのずれや誘電
体層の厚みの変動が発生しても容量の変動がなく、大き
な内蔵容量を精度良く安定して得ることができる。これ
により、内蔵容量形成のための構成が簡略化された、精
度の高い内蔵容量を安定して形成できる圧電共振子を提
供することができた。

【００３８】また、機械的な強度に優れた高剛性の基板
が使用でき、電極の取付強度も高い、機械的信頼性の高
い圧電共振子を提供することができた。

【００３９】さらに、小型化、軽量化が可能で、工数削
減によるコストダウンが可能な構成の圧電共振子を提供
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電共振子の実施例を示す縦断面図で
ある。

【図２】本発明の圧電共振子の実施例を示す一部切欠斜
視図である。

【図３】本発明の圧電共振子の実施例に用いた基板の縦
断面図である。

【図４】本発明の圧電共振子の実施例に用いた基板の斜
視図である。

【図５】従来の圧電共振子の縦断面図である。

【図６】従来の圧電共振子の一部切欠斜視図である。

【図７】従来の圧電共振子に用いる基板の縦断面図であ
る。

【図８】従来の圧電共振子に用いる基板の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１、９・・・・・・・・・・・圧電共振子２、10・・・・・・・・・・・基板３ａ、３ｂ、11ａ、11ｂ・・・引き出し電極４、12・・・・・・・・・・・アース電極５、13・・・・・・・・・・・誘電体層６、14・・・・・・・・・・・圧電素子７ａ、７ｂ、15ａ、15ｂ・・・導電性接着剤８、16・・・・・・・・・・・ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された一対の引き出し電極
と、該引き出し電極間で両電極に櫛歯状に対向するアー
ス電極と、前記引き出し電極とアース電極の櫛歯状に対
向する領域上に被着された誘電体層と、前記一対の引き
出し電極と電気的に接続される圧電素子とを備えてなる
圧電共振子。