JPH0897669A

JPH0897669A - 圧電部品

Info

Publication number: JPH0897669A
Application number: JP22630194A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kamae; 隆行鎌江; Tetsuo Hatono; 哲男鳩野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】圧電基板１１ａの表面に電極が形成された圧
電共振子１１が保護カバー１９とスペーサ１８からなる
保護ケースに納められている圧電部品において、圧電共
振子１１を構成する圧電基板１１ａが振動部１３と外枠
部１５とにスリット１２を介して区画されるとともに、
振動部１３と外枠部１５とが結合部１４において結合さ
れ、圧電共振子１１のノード部に緩衝材１７ａ、１７
ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅが配設されている圧電部
品。【効果】共振時にもその振動は余り抑制されず、緩衝
材１７ａ、・・・により振動部１３を効果的に支持するこ
とができ、耐衝撃性を改善することができる。また、共
振雑音を効果的に抑制することができ、圧電部品として
の性能を安定的に維持することができる。さらに、圧電
共振子１１の構造は簡単であり、特別な支持部材も必要
としないので、組み立てを容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電部品に関し、より詳
細には、ラジオ、テレビ、携帯電話等の受信回路のフィ
ルタや、コンピュータ周辺機器、マイコン搭載家電製
品、玩具等に搭載されるマイコンに基準周波数を与える
レゾネータ等に用いられる圧電部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス等の材料より構成される圧
電体は、その形状や材質等によって決まる固有の機械的
共振周波数を有しており、印加する交流の周波数と固有
の共振周波数とが一致するときには振幅が最大になり、
これを再び電気信号に変換することにより一定の周波数
が選択的に取り出される。このような機能を有する圧電
体を圧電共振子といい、前記圧電共振子を内部に組み込
んだ圧電部品は、コンピュータ等の情報処理機器のレゾ
ネータやテレビ等の受信機のフィルタ等として、今日の
電子機器に無くてはならないものとなっている。

【０００３】図６（ａ）は前記圧電共振子を有する圧電
部品の一例を模式的に示した分解斜視図であり、（ｂ）
はその模式的な断面図であり、図中、３１は圧電共振子
を示している。このような構成の圧電部品は比較的低周
波領域において使用され、通常拡がり振動モードと呼ば
れる振動モードが利用されている。

【０００４】図６に示したように、両主面に振動電極３
１ａが形成された圧電共振子３１は、中心部分に突起３
２ａが形成された端子板３２によりその振動の中心部分
（ノード部）が挟持され、またこのように挟持された状
態で圧電共振子３１の表面に形成された振動電極３１ａ
と端子板３２との電気的接触が保たれている。そして、
これらの圧電共振子３１と端子板３２の一部が密封され
た状態で保護ケース本体３４、保護ケース用平板３５及
び蓋３６より構成される保護ケース３３中に収納されて
いる。

【０００５】圧電部品３０がこのような構成となってい
るのは、圧電共振子３１が拡がり振動モードで振動する
場合、圧電共振子３１はその中心軸となる部分を中心と
して圧電共振子３１の振動電極３１ａが形成されている
主面に平行な方向に振動するため、中心点以外の部分が
物に接触したりすると振動が著しく阻害され、圧電共振
子３１の中心部以外の点で支持するのは好ましくないた
めである。

【０００６】そして、このように構成された圧電部品３
０の端子板３２の引き出しリード部３２ｂを介して交流
を印加することにより、端子板３２により挟持された圧
電共振子３１は共振し、レゾネータ等として機能するこ
とになる。

【０００７】この圧電部品３０を組み立てる際には、圧
電共振子３１と端子板３２を図６（ａ）に示した順序で
配列し、その配列状態のままこれら圧電共振子３１及び
端子板３２等を蓋３６が接合されている保護ケース本体
３４の内部に配置し、保護ケース用平板３５で覆い、保
護ケース本体３４と保護ケース用平板３５とを接合する
ことにより圧電部品を組み立てる。

【０００８】しかし、このような構成の圧電部品３０
は、圧電共振子３１が端子板３２に形成された突起３２
ａのみで挟持されているので、圧電共振子３１が正確に
中央で挟持されるように組み立てるのは容易でないとい
う問題があった。レゾネータは、通常複数の圧電共振子
が１つの圧電部品に組み込まれているものが多いので、
部品の組み立てがさらに難しくなり、熟練した技術が必
要になり、コストも上昇することになる。また、組み立
て後も振動等によって圧電共振子３１が正確な位置から
ずれ易く、レゾネータ等としての機能を果たさなくなる
という問題もあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
これらの問題を解決するために、一枚の圧電基板を切削
加工することにより、振動部を挟持する部品を必要とし
ない圧電部品を提案した（特願平５−３３８２４号）。

【００１０】図７は前記圧電部品を構成する圧電共振子
を模式的に示した斜視図である。この圧電共振子１１を
構成するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミッ
クスからなる圧電基板１１ａには、切削加工により２個
のコの字形のスリット１２が形成され、このスリット１
２を介して圧電基板１１ａが振動部１３と外枠部１５と
に区画されるとともに、振動部１３と外枠部１５とが２
箇所の結合部１４において結合された構成となってい
る。また、振動部１３の両面には金属ペーストまたは蒸
着による振動電極１３ａ及び振動電極１３ｂ（図示せ
ず）が形成され、この両面に形成された振動電極１３ａ
及び振動電極１３ｂは、結合部１４に形成された引き出
し電極１４ａ及び引き出し電極１４ｂ（図示せず）によ
り互いに対向する方向に引き出され、外枠部に形成され
た端子電極１５ａ及び端子電極１５ｂ（図示せず）に接
続されている。また、結合部１４は、共振雑音の発生し
易さと関連性を有し、その幅が大きいと共振雑音が発生
し易いので、その幅ができる限り小さくなるように形成
されている。さらに、この圧電共振子１１の振動部１３
は主面に垂直な方向に分極されており、振動電極１３
ａ、１３ｂに交流電圧を加えることにより、この圧電共
振子は数Ｈｚ〜数十ＭＨｚの周波数範囲で共振するよう
になっている。

【００１１】以上のような構成の圧電共振子１１の両側
に振動部１３の振動を阻害しないような形状の保護ケー
スが積層、接着され、端子電極１５ａ、１５ｂが電気的
に外部に引き出され、レゾネータ等の圧電部品として使
用される。

【００１２】このような構成の圧電部品は、図６に示し
た構成の圧電部品３０と異なり、圧電共振子１１を挟持
するための部品としての端子板３２を必要とせず、また
組み立ても容易であるという利点を有している。

【００１３】しかしながら、図７に示した圧電共振子１
１が収容された圧電部品では、振動部１３と外枠部１５
とを結合している結合部１４の幅が小さいため、落下等
の衝撃により振動部１３と外枠部１５とが分離してしま
うことがあるという課題があった。

【００１４】また、このような不都合を回避するため
に、結合部１４の幅を大きくすると、共振雑音が発生し
てしまい、圧電部品の動作が不安定になるという課題が
あった。

【００１５】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、組み立てが容易で、耐衝撃性に優れ、かつ共
振雑音の発生が大きく低減された圧電部品を提供するこ
とを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電部品は、圧電基板の表面に電極が形
成された圧電共振子が保護ケースに納められている圧電
部品において、前記圧電共振子を構成する前記圧電基板
が振動部と外枠部とにスリットを介して区画されるとと
もに、該振動部と該外枠部とが結合部において結合さ
れ、前記圧電共振子のノード部に緩衝材が配設されてい
ることを特徴としている。

【００１７】本発明に係る圧電部品に配設される前記緩
衝材は、スリットや電極等が形成された圧電共振子を作
製した後、圧電部品を組み立てる前又は組み立てる時点
で配設することができるものが好ましく、ある程度の弾
性を有するものが好ましい。前記緩衝材の形成材料とし
ては、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂、合
成ゴム等が挙げられる。前記熱硬化性樹脂としては、例
えば変性アルキッド樹脂、繊維素ポリエステル樹脂、変
性ポリエステル樹脂、脂肪酸変性フェノール樹脂、エポ
キシ変性樹脂、変性ウレタン樹脂等が挙げられ、前記熱
可塑性樹脂としては、例えばビニル樹脂、アクリル樹
脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、前記合成ゴムとして
は、例えばブタジエンゴム、ブタジエンスチレン共重合
樹脂（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、イソブチレンゴム等
が挙げられる。これらのなかでは、例えばシリコーン樹
脂等が好ましい。

【００１８】前記緩衝材を配設する方法としては、硬化
体である一定形状の樹脂等を接着剤等により張りつける
方法をとってもよいが、未硬化の原料液を塗布等により
所定の場所に被着し、その後硬化処理を行う方法をとる
方が樹脂等の形状を自由にコントロールすることがで
き、前記保護ケース等との接着も容易に行うことができ
るので好ましい。硬化の方法は、特に限定されるもので
なく、例えば２液を混合する方法、加熱する方法、紫外
線等に感光させる方法、単に乾燥させる方法等を採用す
ることができる。さらに、樹脂の弾性等の制御を目的と
して、未硬化の液にシリカゾルやアルミナゾル等を添加
してもよく、導電性を付与するために、カーボン等を添
加してもよい。

【００１９】また、圧電共振子の緩衝材が配設された部
分をより効果的に固定するため、前記緩衝材を保護ケー
スに接着、固定してもよい。

【００２０】

【作用】本発明に係る圧電部品に使用されている圧電共
振子は、ノード部に配設されている緩衝材を除いて、図
７に示した従来の圧電共振子とその構成は同様であり、
通常は拡がり振動モードを利用している。

【００２１】図１（ａ）及び（ｂ）は、拡がり振動モー
ドにおける前記圧電共振子の振動部の変形の状態を模式
的に示した平面図であり、いずれの図においても、実線
で示した部分が振動により変形した場合の振動部の形状
を示しており、点線で示した部分が変形がない場合の振
動部の形状を示している。また２点鎖線は、振動部の中
心線を示している。

【００２２】図１から明らかなように、矩形の振動部の
各辺の中心点となる点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び振動部の中心
点Ｅは、いずれも拡がり振動においてノード部に相当
し、最も変位が小さい部分となる。本発明では、このよ
うな各ノード部の全部又は一部に緩衝材が配設されてい
るので、共振時にもその振動は余り抑制されず、前記緩
衝材により前記振動部が効果的に支持され、耐衝撃性が
改善される。また、ノード部に前記緩衝材を配設するこ
とにより、共振雑音も効果的に抑制され、安定した性能
が維持される。また、前記圧電共振子の構造が従来の圧
電部品と比較すると極めて簡単であり、特別な支持部材
も必要としないので、圧電部品の組み立てが容易にな
る。

【００２３】前記圧電部品の耐衝撃性を確保するために
は、前記結合部に作用するせん断応力を効果的に緩和す
る必要があるが、そのためには前記結合部同士を結んだ
線に垂直な方向、例えば点Ａ、Ｂを含む部分が前記結合
部に相当する場合には、点Ｃ、Ｄ、Ｅを含む部分に前記
緩衝材が配設されたものが好ましい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係る圧電部品の実施例を図面
に基づいて説明する。

【００２５】図２は実施例に係る圧電部品を模式的に示
した分解斜視図であり、図３は前記圧電部品を構成する
圧電共振子を模式的に示した平面図である。なお、図２
及び図３においては、理解を容易にするために圧電共振
子１１表面に形成されている電極を表記していないが、
圧電共振子１１自体の構成は、図７に示したものと同様
である。

【００２６】圧電共振子１１に形成された振動部１３の
ノード（節）となる点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（図１に示
す）を含む部分には、緩衝材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、
１７ｄ、１７ｅが配設されており、この圧電共振子１１
の両側には圧電共振子１１の外枠部１５とほぼ同じ形状
のスペーサ１８が積層、接着され、さらにその外側に保
護カバー１９が配設され、圧電共振子１１が密封されて
いる。また、圧電共振子１１の両側にスペーサ１３を積
層する際、圧電共振子１１に配設された緩衝材１７ａ、
・・・により積層しにくくならないように、スペーサ１３
の内側の緩衝材１７ａ、・・・と重なる部分には凹部１８
ａが形成されている。また保護カバー１９は、その内側
でスペーサ１８に当接する部分以外の平面部分全体にも
凹部１９ａが形成されている。

【００２７】実施例においては、圧電共振子１１の振動
部１３の周辺に配設された緩衝材１７ａ、１７ｂ、１７
ｃ、１７ｄは、スペーサ１８、及び保護カバー１９を積
層する前に硬化させられており、振動部１３の中央に配
設された緩衝材１７ｅのみが、振動部１３と保護カバー
１９とを接着した構成となっている。別の実施例では全
ての緩衝材１７ａ、・・・が保護カバー１９と振動部１３
とを接着した構造となっていてもよい。

【００２８】本実施例に係る圧電部品にあっては、圧電
共振子１１を構成する圧電基板１１ａが振動部１３と外
枠部１５とにスリット１２を介して区画されるととも
に、振動部１３と外枠部１５とが結合部１４において結
合され、圧電共振子１１のノード部（図１中の点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）に緩衝材１７ａ、・・・が配設されてい
るので、圧電部品自体が簡単な構造となり容易に組み立
てられる。また、衝撃に対しても振動部１３がはずれる
等の不都合は生じず、共振雑音も小さくすることがで
き、その一方で、緩衝材１７ａ、・・・はノード部に形成
されているので振動は抑制されず、レゾネータ又はフィ
ルタとしての機能を十分に果たすことができる。

【００２９】次に、別の実施例に係る圧電部品について
説明する。図４は、別の実施例に係る圧電部品の圧電共
振子及び緩衝材のみを模式的に示した斜視図である。

【００３０】圧電共振子１１’を構成する圧電基板１１
ａは、ＰＺＴ系の圧電セラミックスからなり、その厚さ
は約６００μｍで、外枠部１５の外形は約６ｍｍ×６ｍ
ｍ、振動部１３の外形は約４ｍｍ×４ｍｍに設定されて
いる。また、スリット１２の幅は約４００μｍ、結合部
１４の幅は約５００μｍである。振動部１３の中央部分
のみに緩衝材１７ｅ’として、ビニル系の接着剤が直径
約２．５ｍｍになるように塗布されている。実際には、
この圧電共振子１１’の両側に上記実施例の場合と同様
にスペーサ１８（図示せず）及び保護カバー１９（図示
せず）が配設され、圧電共振子１１’が密封されてい
る。また、圧電共振子１１’の振動部１３は緩衝剤１７
ｅ’によりその上下に配設された保護カバー（図示せ
ず）に接着されている。

【００３１】本実施例に係る圧電部品では、振動部１３
の中心部分のかなり広い範囲にわたって緩衝材１７ｅ’
が配設されているので、振動の際に発生する共振雑音を
効果的に抑制することができる。

【００３２】図５（ａ）〜（ｃ）は、いずれも圧電部品
のインピーダンス特性を示したグラフであり、縦軸にイ
ンピーダンスを、横軸に周波数をとっている。図５
（ａ）は比較例として緩衝材１７ｅ’が配設されていな
い圧電部品の場合を示しており、図５（ｂ）は緩衝材１
７ｅ’（接着剤）を塗布して本実施例に係る圧電部品を
組み立てた後、前記緩衝材１７ｅ’の硬化途中における
圧電部品の場合を示したものである。また、図５（ｃ）
は、塗布した緩衝材１７ｅ’が完全に硬化した後の本実
施例に係る圧電部品の場合を示したものである。

【００３３】図５（ａ）〜（ｃ）より明らかなように、
緩衝材１７ｅ’が硬化するに従って共振雑音が小さくな
っており、緩衝材１７ｅ’の硬化後はほぼ共振雑音が消
失している。このように、圧電共振子１１’の振動部１
３を緩衝材１７ｅ’を介して保護カバーに接着すること
により、共振雑音を大きく低減することができ、しかも
このような構成とすることにより耐衝撃性を大きく改善
することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る圧電部
品にあっては、圧電基板の表面に電極が形成された圧電
共振子が保護ケースに納められている圧電部品におい
て、前記圧電共振子を構成する前記圧電基板が振動部と
外枠部とにスリットを介して区画されるとともに、該振
動部と該外枠部とが結合部において結合され、前記圧電
共振子のノード部に緩衝材が配設されているので、共振
時にもその振動は余り抑制されず、前記緩衝材により前
記振動部を効果的に支持することができ、耐衝撃性を改
善することができる。また、共振雑音を効果的に抑制す
ることができ、圧電部品としての性能を安定的に維持す
ることができる。さらに、前記圧電共振子の構造は従来
の圧電部品と比較すると極めて簡単であり、特別な支持
部材も必要としないので、組み立てを容易に行うことが
できる。

【００３５】従って、例えば前記圧電部品を移動体通信
機器等に組み込んだ場合、携帯時の耐衝撃性を改善する
ことができ、また共振雑音による誤動作を防止すること
ができ、圧電部品の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例に係る圧
電部品において、拡がり振動モードにおける振動部の変
形の状態を模式的に示した平面図である。

【図２】実施例に係る圧電部品を模式的に示した分解斜
視図である。

【図３】圧電部品を構成する圧電共振子を模式的に示し
た平面図である。

【図４】別の実施例に係る圧電部品の圧電共振子及び緩
衝材を模式的に示した斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、いずれも圧電部品のインピ
ーダンス特性を示したグラフであり、（ａ）は緩衝材が
配設されていない比較例に係る圧電部品の場合、（ｂ）
は実施例に係る圧電部品で緩衝材（接着剤）が硬化途中
のものの場合、（ｃ）は実施例に係る圧電部品で緩衝材
（接着剤）が硬化後のものの場合を示している。

【図６】（ａ）は圧電部品の一例を模式的に示した分解
斜視図であり、（ｂ）はその模式的な断面図である。

【図７】本発明者らの出願に係る圧電部品を構成する圧
電共振子を模式的に示した斜視図である。

【符号の説明】

１１、１１’ 圧電共振子１１ａ圧電基板１２スリット１３振動部１４結合部１５外枠部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｅ’
緩衝材１８スペーサ１９保護カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板の表面に電極が形成された圧電
共振子が保護ケースに納められている圧電部品におい
て、前記圧電共振子を構成する前記圧電基板が振動部と
外枠部とにスリットを介して区画されるとともに、該振
動部と該外枠部とが結合部において結合され、前記圧電
共振子のノード部に緩衝材が配設されていることを特徴
とする圧電部品。