JPH10190397A - 圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電共振素子の動作が安定に行え、且つ作業性
が低下することのない、小型の圧電共振子を提供する。 【解決手段】 本発明は、両端が開口する角筒状ケース
２内に、圧電基板１１の両主面に振動電極１２ａ、１２
ｂが形成された圧電共振素子１を配置し、該両端の開口
及び圧電基板１１の端面を端子電極３、３を形成して成
る圧電共振子である。そして、筒状ケース２の内面に、
前記圧電共振子１と当接する部分に振動空間を達成する
凹部２３が形成され、前記角筒状樹脂ケース２の内面側
開口端面にテーパ面２２、２２を形成されるとともに、
前記圧電基板１１の端部表面とテーパ面２２、２２との
成す楔状間隙に接続用導体４を充填配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はプリント基板に直接
接合する表面実装可能な圧電共振子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】一般に表面実装型の圧電共振子は、２つの
容量成分を形成し、且つ端子電極が形成されている容量
基板の表面に、圧電共振素子を配置し、その後、筺体状
上ケース（蓋体）で、圧電共振素子を被覆するようにし
て、容量基板に封止用被着層を介して接合していた。

【０００３】このような構造において、圧電共振素子の
表面形状、蓋体の平面形状、容量基板の表面形状を比較
すると、圧電共振素子を蓋体で被覆するため、圧電共振
素子よりも蓋体が大きくなる。しかも、蓋体は容量基板
に接合されるため、蓋体よりも容量基板が大きくなる。
夫々の形状には、位置ずれの許容、接合するための接着
材などの流れ量を考慮してさらに大型化してしまう。即
ち、圧電共振子全体からすると、非常に大きくなってし
まうという問題があった。

【０００４】このため、圧電共振素子の収納構造を、基
板、蓋体で挟持する構造から、両端面に開口を有する筒
状ケース内に、圧電共振素子を挿入し、その後、両端面
の開口及び圧電共振素子の端面部分に導電性ペーストの
塗布・硬化してケース開口の封止及び端子電極となる導
体膜を形成する構造が既に提案されている（特開平４−
２７７９１４号、特開平８−１８６４６４号など）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の構造の圧電共振
子では、筒状ケースの開口から圧電共振子を挿入しなく
てはならず、また、圧電共振素子と筒状ケース内面との
間には、圧電共振素子の安定振動を確保するために振動
空間が必要であるため、結果として、筒状ケースの端面
の開口の形状が、圧電共振素子の端面の形状に比較し
て、十分大きくする必要があった。即ち、筒状ケースの
開口と圧電共振子の端面との間には、所定な間隔が発生
してしまう。

【０００６】このような状態で、筺体状ケースの開口及
び圧電共振素子の端面を覆うように、導電性ペーストを
塗布・硬化して、容器の封止及び端子電極となる導体を
形成すると、導電性ペーストの塗布時に、筒状ケースと
圧電共振素子との間の表面張力によりペーストがケース
の内部にまで侵入して圧電共振素子の電極にまで拡が
り、開口の封止不良や、圧電共振素子の特性変動を発生
していた。

【０００７】本発明は、上述の課題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、圧電共振素子の動作が安定に
行え、且つ作業性が低下することのない小型で、且つ表
面実装可能な圧電共振子を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端が開口す
る角筒状ケース内に、圧電基板の両主面に振動電極が形
成された圧電共振素子を挿入配置し、該ケースの両端開
口を導電性ペーストの硬化によって封止するとともに、
該開口部に端子電極を形成して成る圧電共振子におい
て、前記角筒状ケースの内面に前記圧電共振素子の振動
空間を形成する凹部を設けるとともに、前記開口周囲に
テーパ面を形成し、該テーパ面と前記圧電基板の端部表
面とで形成される楔状間隙に接続用導体を充填配置させ
た圧電共振子である。尚、前記圧電共振素子は、２つの
容量素子を形成する容量基板が張り合わされて構成して
もよい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、角筒状ケースの内面に、前記
圧電共振子の振動空間を確保するための凹部が形成され
ているため、圧電共振素子の安定した動作が確保でき
る。

【００１０】また、前記角筒状ケースの開口端面にはテ
ーパ面となっているため、実質的な開口面積が広がり、
圧電共振素子をケースに挿入する際の作業が行える。

【００１１】同時に、圧電基板の端面とテーパ面との成
す楔状間隙には、接続用導電性樹脂ペーストの塗布・硬
化による接続用導体が配置され、さらに、ケースの開口
及び圧電共振素子の端面を完全に被う端子電極が形成さ
れている。即ち、端子電極となる端子電極用導電性ペー
ストとは、別部材の接続用導電性樹脂ペーストを用いて
いるため、両導電性ペーストの採用にあたり、夫々の機
能に準じたペーストを用いることができる。例えば、端
子電極用導電性ペーストでは、表面にメッキ被覆が行わ
れやすい材料を用いることができ、接続用導電性樹脂ペ
ーストでは、ケース内に該ペーストが侵入しにくい流動
性の低い材料を用いることができる。

【００１２】また、ケースの長手方向の寸法が、圧電共
振素子の長手方向の寸法と略同一にでき、またケースの
断面の形状を、圧電共振素子の断面にケースの肉厚部分
を付加した形状となり、非常に小型化される圧電共振子
とすることができる。

【００１３】これらによって、圧電共振素子の動作が安
定に行え、且つ作業性が低下することのない、小型の表
面実装型の圧電共振子となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電共振子を図面
に基づいて詳説する。

【００１５】図１は本発明の圧電共振子の外観斜視図で
あり、図２はその断面図である。

【００１６】図において、１は圧電共振素子、２は角筒
状ケースであり、３は端子電極である。

【００１７】圧電共振素子１は、ＰＺＴなどの圧電セラ
ミック材料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチ
ウム、四硼酸リチウムなどの結晶系材料などから成る矩
形状の圧電基板１０の表面に所定形状の電極が形成され
て構成されている。図では、ＰＺＴなどの圧電基板１１
の両主面に互いに対向する振動電極１２ａ、１２ｂが形
成されている。この振動電極１２ａ、１２ｂに所定の電
圧が印加できるように引出電極１３ａ、１３ｂが形成さ
れている。例えば、振動電極１２ａと接続する引出電極
１３ａは、圧電基板１１の長手方向の一方の端部にまで
延出し、引出電極１３ｂは、圧電基板１１の長手方向の
他方の端部にまで延出している。この振動電極１２ａ、
１２ｂ、引出電極１３ａ、１３ｂは、例えばＡｇ系材料
を主成分とする導体膜によって形成される。

【００１８】角筒状ケース２は、液晶ポリマーなどの耐
熱性に優れた樹脂材料などから成り、少なくとも圧電共
振素子１の端面形状よりも若干大きい、断面矩形状の収
容用貫通穴２１が両面端面に開口するように形成されて
いる。そして、ケース２の長手方向の寸法は、圧電基板
１１の長手方向の寸法と略同一に設定されている。

【００１９】また、ケース２の収容用貫通穴２１の両開
口の内面周囲には、収容用貫通穴２１の形状よりも開口
形状が若干大きくなるようにテーパ面２２、２２が周設
されている。また、収容用貫通穴２１の中央部付近の内
面には、圧電共振素子１の振動空間を形成するため凹部
２３が形成されている。尚、このようなケース２は樹脂
のモールド成型によって形成される。このケース２の収
容用貫通穴２１内には、圧電共振素子１が挿入配置され
る。この時、圧電共振素子１の互いに対向する振動電極
１２ａ、１２ｂは、収容用貫通穴２１の内面に形成した
凹部２３に位置されることになる。尚、凹部２３は、概
略５０μｍ程度の凹みとなっている。

【００２０】従って、収容用貫通穴２１の開口形状から
見ると、一方の端開口から暫時形状が絞られ、凹部２３
の端部の突出部部分で最小形状となり、凹部２３部分で
若干拡がり、また、凹部２３の端部の突出部部分で最小
形状となり、他方の端開口で暫時形状が拡がるようにな
る。

【００２１】このようにして、圧電共振素子１が収納・
配置されたケース２には、接続用導体４及び端子電極３
が形成される。

【００２２】接続用導体４は、ケース２の開口内面に周
設したテーパ面２２、２２と圧電共振素子１の端部の表
面との間で構成される楔状の間隙に充填・配置されるも
のである。この接続用導体４により、上述の楔状間隙は
充填されるとともに、圧電共振素子１の端部に延出され
た引出電極１３ａ、１３ｂを、端面方向に引き出される
ことになる。

【００２３】接続用導体４となる接続用導電性樹脂ペー
ストは、Ａｇ系（Ａｇ単体又はＡｇ合金）粉末を含む流
動性が比較的低い樹脂ペーストであり、デスペンサーな
どによって供給され、その後、熱硬化することにより形
成される。このペーストは楔状間隙に充填されるが、凹
部２３の両端の突出部を越えて内部に拡がることがな
い。これにより僅か５０μｍ程度の突出部にもかかわら
ず、圧電共振素子１の振動面にペーストが拡がることが
ない。結果として僅かな振動空間で圧電共振素子１の安
定した動作が達成でき、小型化が可能となる。尚、接続
用導体４は、楔状間隙のみならず、圧電基板１の端面な
どを覆うようして形成しても構わない。

【００２４】端子電極３は、端子電極用導電性ペースト
の硬化によって端子電極用下地導体膜３１と表面メッキ
層３２とから構成される。

【００２５】端子電極用下地導体膜３１は、上述の接続
用導体４、圧電基板１の端面を含むケース２の両端部に
形成される。この端子電極用導電性ペーストは、Ａｇ系
粉末を含む導電性樹脂ペーストであり、例えば、このペ
ーストにケース２の端部を浸漬し、硬化して形成され
る。

【００２６】表面メッキ層３２は、Ｎｉメッキ、Ｓｎメ
ッキ、半田メッキなどの多層構造であり、電解メッキ法
等によって形成される。

【００２７】以上のように、本発明によれば、角筒状ケ
ース２の収容用貫通穴２１の中央部分の内面に、振動空
間を形成する凹部２３が形成されているため、圧電共振
素子１の振動電極１２ａ、１２ｂの対向部分が直接収容
用貫通穴２１内面に接触することがなく、安定した動作
が確保できる。

【００２８】また、前記角筒状ケース２の収容用貫通穴
２１の両端開口部の内面には、外部に向かって開くよう
にテーパ面２２、２２が周設されている。従って、収容
用貫通穴２１に圧電共振素子１を一方の開口側から収納
配置にあたり、収納部分の開口形状が、実際の収容用貫
通穴２１の形状に比較して大きくなるため、圧電共振素
子の挿入作業が非常に容易となり、また、自動機による
挿入配置も可能となる。

【００２９】さらに、圧電基板１１の端部表面とテーパ
面２２との成す楔状間隙には、接続用導体４が配置され
る。従って、電気的には、圧電基板１１の端部にまで導
出する引出電極１３ａ、１３ｂを安定してケース２の端
部にまで導出させることができ、引出電極１３ａ、１３
ｂと端子電極３、３との接続信頼性が向上する。同時
に、機械的には、この楔状間隙に充填したペーストが圧
電共振素子１の振動電極１２ａ、１２ｂにまで流れ込ま
ないような比較的流動性の低い材料を用いることができ
るため、圧電共振素子１の特性の変動を招くことが一切
なくなり、端子電極３を形成する導電性ペーストにおい
て、ケース２内への侵入を考慮することがなく、端子電
極３を形成する導電性ペーストの制約がなくなる。

【００３０】このため、端子電極３の端子電極用下地導
体３１は、単に表面の表面メッキ層３２の被着が確実に
行える材料でもって形成することができるため、圧電共
振素子１の変動を防止するとともに、同時に端子電極３
を用いて行うプリント配線基板の半田接合性も向上す
る。

【００３１】さらに、ケース２の長手方向の寸法は、圧
電共振素子１の長手方向の寸法と同一にすることがで
き、また、ケース２の断面部分の寸法は、圧電共振素子
１の断面方向の寸法にケース２の肉厚部分を付加した形
状となり、非常に小型化された圧電共振子となる。

【００３２】上述の実施例では、ケース２に収納される
素子は、圧電共振素子１の単体でああるが、例えば、図
３に示すように圧電共振素子１と３つの容量電極１５、
１６、１７が被着形成された容量基板１４とを導電性接
着材１８、１８を介して張り合わせてた複合共振素子を
用いても構わない。

【００３３】この場合、全体として３端子型の圧電共振
子となるが、ケース２４には容量基板１４の共通電極１
７と接続する第３のリード端子５を形成する必要があ
る。

【００３４】図３では、第３のリード端子５をケース２
４にモールド形成する際に、一体的に形成しておき、ま
た、第３のリード端子と容量基板１４の共通電極１７と
を連通する貫通孔２５を形成しておき、複合圧電共振素
子をケース２４内に収納した後で、この貫通孔２５に、
導電性樹脂を充填・硬化して、第３のリード端子５と容
量基板１４の共通電極との電気的な接続を行う導体１９
を配置している。

【００３５】尚、この場合、ケース２４の両開口部に形
成したテーパ部２２、２２の一方においては、端子電極
３と圧電基板１１上の他方の引出電極１３ｂとの電気的
接続信頼性は低下するように思えるが、実際には、圧電
基板１１と容量基板１４との接合が導電性接着材１８を
介して行われるため、この導電性接着材１９の厚み部分
を介して端子電極３と引出電極１３ｂとの接続は安定し
て行える。

【００３６】このような構造であっても、ケース２４の
開口周囲のテーパ面２２、２２の形成により、複合圧電
共振素子の収納が非常に容易になる。また、このテーパ
面２２と複合圧電共振素子の端部表面との成す楔状間隙
に端子電極３となる導電性ペーストと異なる導電性樹脂
ペーストを用いるため、収容用貫通穴２１と複合共振素
子との間の安定した封止が可能となる。

【００３７】さらに、ケース２４の長手方向の寸法は、
複合圧電共振素子の長手方向の寸法と同一にすることが
でき、また、ケース２４の断面部分の寸法は、複合圧電
共振素子の断面方向の寸法に肉厚部を付加した形状とな
るため、非常に小型化された圧電共振子となる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電共
振素子の動作が安定に行えるとともに、圧電共振素子の
ケースの挿入が非常に容易に行え、作業性が向上した圧
電共振子となる。

【００３９】しかも、圧電共振素子の形状と、ケースと
の形状を近似させることができるため、小型の圧電共振
子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電共振子の外観斜視図である。

【図２】本発明の圧電共振子の断面図である。

【図３】本発明の他の圧電共振子の断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・圧電共振素子 ２・・・・・・・・・・ケース ２１・・・・・・・・収容用貫通穴 ２２、２２・・・・・テーパ面 ２３・・・・・・・・凹部 ３・・・・・・・・・・端子電極 ４・・・・・・・・・・接続用導体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が開口する角筒状ケース内に、圧電
   基板の両主面に振動電極が形成された圧電共振素子を挿
   入配置し、該ケースの両端開口を導電性ペーストの硬化
   によって封止するとともに、該開口部に端子電極を形成
   して成る圧電共振子において、 前記角筒状ケースの内面に前記圧電共振素子の振動空間
   を形成する凹部を設けるとともに、前記開口周囲にテー
   パ面を形成し、該テーパ面と前記圧電基板の端部表面と
   で形成される楔状間隙に接続用導体を充填配置させたこ
   と特徴とする圧電共振子。
2. 【請求項２】前記圧電共振素子は、２つの容量素子を形
   成する容量基板が張り合わされて構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の圧電共振子。