JPH10190398A - 圧電部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数が実質的に３点となり、生産性が向
上し、特性の変動が少ない表面実装可能な圧電部品を提
供する。 【解決手段】角筒状ケース３内に、圧電共振素子１と容
量素子２とを導電性接着材７を介して接続した状態で配
置し、前記ケース３の両端開口及び圧電共振素子、容量
素子２の端面部分に入出力端子電極４、５を形成し、ケ
ースの実装底面に前記容量素子の共通容量電極と接続す
るアース端子６を形成して成る圧電部品である。前記ア
ース端子６は、ケース３の実装底面に一体的に固着され
ているとともに、その固着部分にはケース３の底面肉厚
部を貫通し、且つ容量素子２と接続される導体８が充填
された貫通孔６２を有している。

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表面
実装可能で、圧電共振素子と容量素子とを有する圧電部
品に関するものである。

【０００２】

【従来技術】圧電共振素子と２つの容量成分を具備する
容量素子とを有する圧電部品において、例えば、圧電共
振素子の構造は圧電基板の両主面に互いに対向する振動
電極を形成し、同時にこれらの振動電極が互いに異なる
端部に延出する引出電極を形成していた。また、容量素
子は、誘電体基板の一方主面の両端部側に２つの個別容
量電極を形成し、他方主面の略中央に２つの個別容量電
極と対向する共通容量電極を形成していた。

【０００３】このような圧電共振素子と容量素子とを具
備した圧電部品の封止構造として、外装樹脂封止したも
のが知られている。これは、圧電共振素子と容量素子と
は、両素子の間に所定間隙を有して配置され、圧電共振
素子の両端部の引出電極、容量素子の個別容量電極に同
時に接続するリード端子を取着するとともに、容量素子
の共通容量電極のみに接続するアース端子を取着した
後、圧電共振素子及び容量素子とを振動空間を形成する
ように外装樹脂で被覆していた。

【０００４】また、二分割可能な容器体を用いた圧電部
品が知られていた。これは、例えば実装基板である第１
ケースと、例えば蓋体である第２のケースとを用いて、
圧電共振素子及び容量素子とを収容していた。３つの端
子電極は第１ケースに形成し、そのうち２つの端子電極
を圧電共振素子の引出電極及び容量素子の個別容量電極
に接続させ、今１つの端子電極を容量素子の共通容量電
極に接続させていた。

【０００５】この場合、端子電極は第１ケースを周回す
るように形成されており、第１ケースと第２ケースとの
接合部分から外部に導出するようになっている。

【０００６】さらに、容量素子の誘電体基板を第１ケー
スと兼用した圧電部品が知られていた。これは、容量素
子の誘電体基板に形成した個別容量電極、共通容量電極
を誘電体基板の実装面にまで延出し、誘電体基板上に圧
電共振素子を配置して、蓋体で被覆していた。

【０００７】さらに、筒状容器に用いた圧電部品が知ら
れていた。これは、誘電体材料からなる両端が開口した
角筒状の外装容器の周囲に、２つの容量成分が達成され
るように両端側に入出力側の端子電極を周設被着し、そ
の間にアース側の端子電極を被着していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の外装樹脂封止し
た圧電部品では、表面実装が不可能であった。

【０００９】また、二分割可能な容器体を用いた圧電部
品では、蓋体によって圧電共振素子及び容量素子を被覆
するために、蓋体の形状を圧電共振素子や容量素子より
も大きくする必要があり、さらに、蓋体と実装基板とを
安定して封止する必要があるため、この実装基板を蓋体
よりも大きくしなくてはならず、全体の形状が大きくな
るとともに、部品点数が多いことから生産性が低かっ
た。

【００１０】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、部品点数が減少し、生産性が
向上するとともに、特性の変動が少ない表面実装可能な
圧電部品を提供するものである。

【００１１】

【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を形
成した圧電共振素子と、誘電体基板の一方主面に少なく
とも２つの個別容量電極、他方主面に各個別容量電極と
共通に対向する共通容量電極が形成された容量素子とを
夫々配置してなり、前記ケースの両端開口封止するとと
もに、前記開口部に前記圧電共振素子の振動電極及び容
量素子の個別容量電極と接続する入出力端子電極を、ケ
ースの実装底面に前記容量素子の共通容量電極と接続す
るアース端子を各々形成して成る圧電部品である。そし
て、前記アース端子は、ケースの実装底面に一体的に固
着されており、且つケースに設けた貫通穴に充填されて
いる導体を介して前記容量素子の共通容量電極に電気的
に接続されている圧電部品である。

【００１２】

【作用】本発明によれば、角筒状ケース内に、圧電共振
素子と容量素子とを一体化した状態で配置される。即
ち、圧電共振素子と容量素子とは導電性接着材を介して
張り合わされているため、両者の電気的な接続が収容配
置工程とは別工程で行えるため、接続信頼性が向上す
る。

【００１３】また、圧電共振素子の振動電極及び容量素
子の個別容量電極と接続する端子電極は、ケースの両端
を封止するとともに端子電極となるため、生産性及び端
子電極の電気的な接続信頼性も向上する。

【００１４】さらに、容量素子の共通容量電極は、ケー
スの実装底面に固着されたアース端子に接続することに
なる。即ち、共通容量電極とアース端子とが別部材であ
るため、プリント配線基板の半田接合時に容量素子の容
量成分が変動することは一切ない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電共振素子を図
面に基づいて詳説する。

【００１６】図１は本発明の圧電共振素子の外観斜視図
であり、図２はその断面図である。

【００１７】図において、１は圧電共振素子、２は容量
素子であり、３は角筒状ケースであり、４、５は端子電
極であり、６はアース端子である。

【００１８】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１１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。

【００１９】容量素子２は、ＢａＴｉＯ₃ などの誘電体
材料から成る矩形状の誘電体基板２１と、一方主面の両
端部付近に形成された２つの個別容量電極２２、２３
と、他方主面の略中央部に２つの個別容量電極２２、２
３と対向するよう形成された共通容量電極２４とから構
成されている。各容量電極２２、２３、２４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。

【００２０】このような圧電共振素子１と容量素子２と
は、導電性接着材７を介して重なり合うように形成され
ている。具体的には、圧電共振素子１の他方主面と容量
素子２の個別容量電極２２、２３が形成された一方主面
とが両端部付近の導電性接着材７を介して重畳接続され
ている。尚、説明上のこの圧電共振素子１と容量素子２
との接合体を単に積層素子という。

【００２１】これにより、圧電共振素子１の他方主面の
振動電極１２ｂの引出電極１３ｂと１つの個別容量電極
２２とが電気的に接続するとともに、両素子１、２との
間に導電性接着材７の厚みに対応する空間が形成される
ことになる。

【００２２】角筒状ケース３は、液晶ポリマーなどの耐
熱性樹脂からなり、積層素子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３１が、ケースの両端面に
開口するように形成されている。そして、ケース３の長
手方向の寸法は、圧電基板１１及び誘電体基板２１の長
手方向の寸法と略同一に設定されている。

【００２３】また、ケース３の収容用貫通穴３１の矩形
状の両開口部分には、その開口寸法が中央部分に比較し
て大きくるよにうテーパ面３２、３２が形成されてい
る。さらに、ケース３の上面側の収容用貫通穴３１の内
面には、圧電共振素子１の振動動作を確保するための凹
部３３が形成されている。

【００２４】さらに、ケース３の底面部分には、洋白な
どの帯状のアース端子６が固着されている。具体的に
は、アース端子６の一部、図ではその中央部６１の一部
はケース３の底面肉厚部分内に、樹脂のモールド成型に
より一体的に固着している。この一体化部分でケース３
の底面肉厚部分を貫通する貫通孔６２が形成されてい
る。尚、帯状の中央部で固着されているアース端子６の
両端部分はケース３の底面の幅方向に沿って、ケース３
の側面の一部に屈曲加工されている。尚、図のように、
アース端子６の一部は、ケース３の底面肉厚部内で固定
されているため、樹脂の一体的な成型が可能となり、例
えばアース端子をケースに形成した貫通孔６２に装着す
る構造に比較して封止不良がなく、また、部品点数を減
少させることができる。

【００２５】図３は、アース端子６とケース３との加工
前の状態を示す底面図である。アース端子６はリードフ
レーム体６３から成り、アース端子６の筒状の中央部６
１がケース３の底面で一体的に固着されている。即ち、
アース端子６の筒状の中央部６１が、貫通孔６２となっ
ている。

【００２６】図３に示すケース３とリードフレーム体６
３との一体化部品を、図中のＸ−Ｘ線部分で切断して、
ケース３の底面と側面の稜線部分で、アース端子６が側
面に沿って折り曲げるようにして、上述のケース３に固
着されたアース端子６が達成されることになる。

【００２７】次に、端子電極４、５の構造及び各電極
４、５、アース端子６の電気的な接続構造について説明
する。

【００２８】端子電極４、５は、ケース３の両端の開口
封止して、且つ収容貫通穴３１内に配置された複合素子
に電気的に接続するものである。端子電極４、５は、第
１の導体膜４１、５１第２導体膜４２、５２、表面メッ
キ層４３、５３とから構成され、端子電極４は、圧電共
振素子１の振動電極１２ａの引出電極１３ａ及び導電性
接着材７の厚みを介して容量素子２の個別容量電極２３
に電気的に接続し、端子電極５は、容量素子２の個別容
量電極２３、導電性接着材７の厚みを介して圧電共振素
子１の振動電極１２ｂの引出電極１３ｂに電気的に接続
している。

【００２９】また、端子電極４、５の第１の導体膜４
１、５１は、主に流動性の低い導電性樹脂ペーストを硬
化させて構成され、主に複合素子の端部周囲表面とケー
スのテーパ面３２とで形成される楔状の空間に充填され
るものであり、第２の導体膜４２、５２は、導電性樹脂
ペーストを硬化させて構成され、複合素子の端面を含む
ケース３の端部に被着されるものである。表面メッキ層
４３、５３は、第２の導体膜４２、５２の半田濡れ性を
補うものであり、例えばＮｉメッキ、Ｓｎメッキ、半田
メッキなどから構成されている。

【００３０】上述の第１の導体膜４１、５１は比較的流
動性が低いため、複合素子とケースの収容用貫通穴３１
との間のギャップ間に流れ込みにくく、圧電共振素子１
の安定した動作、容量素子２の安定した容量特性を維持
することができる。

【００３１】次に、アース端子６に関し、上述のように
アース端子６の中央部分６１の貫通孔６２によって、貫
通孔６２から容量素子２の他方主面の共通容量電極２４
が透視することができる。この貫通孔６２には導電性樹
脂ペーストを充填し、硬化した導体８が充填されて、ア
ース端子６と容量素子２の共通容量電極２４とを安定し
て電気的に接続するとともに、貫通孔６２を完全に封止
することができる。尚、必要に応じて導体８及びアース
端子６の表面にメッキ層を形成してもよい。

【００３２】次に、本発明の圧電部品の組立について簡
単に説明する。

【００３３】まず、振動電極１２ａ、１２ｂ及び引出電
極１３ａ、１３ｂが形成された圧電共振素子１、個別容
量電極２２、２３、共通容量電極２４が形成された容量
素子２及びアース端子６が固着され、貫通孔６２が形成
された各筒状ケース３を用意する。

【００３４】次に、容量素子２の個別電極２２、２３の
端部に導電性樹脂接着剤７を塗布して、この面に圧電共
振素子１の他方主面が対峙するように重ね合わせて、上
記導電性接着剤７を硬化する。これにより、圧電共振素
子１と容量素子２とは、導電性接着材７、７によって接
合された複合素子となる。

【００３５】次に、ケース３の一方端面の開口からケー
ス３の上面側に圧電共振素子１なるように、収容用貫通
穴３１に複合素子を挿入配置する。この時、開口の周囲
にはテーパ面３２が形成されているため、挿入作業が非
常にスムーズに行うことができる。また、収容用貫通穴
３１に配置された複合素子の圧電共振素子１は、一方主
面の振動電極１２ａが凹部３３に配置されて、安定され
た動作が可能になる。

【００３６】さらに、収容用貫通穴３１に配置された複
合素子の容量素子２は、他方主面の共通容量電極２４が
ケース３の底面の肉厚部分の貫通孔６２部分に位置する
ことになる。

【００３７】次に、複合素子とケース３の開口のテーパ
面３２との間の楔状の空間に、比較的流動性の低い導電
性ペーストの充填及び硬化によって、第１の導体膜４
１、５１を形成する。この第１の導体膜４１、５１は主
に複合素子の端部において、ケース３の収容用貫通穴３
１との間隙を封止し、また、圧電共振素子１の引出電極
１３ａ、及び導電性接着剤７の端部との電気的な導通を
端部に引き出すためのものである。

【００３８】次に、複合素子の端面及びケース３の両端
部に、導電性ペーストを塗布・硬化によって、第２の導
体膜４２、５２を形成する。この第２の導体膜４２、５
２は端子電極４、５の下地層となるものである。

【００３９】次に、ケース３の底面の貫通孔６１内に、
導電性ペーストを充填・硬化によって、導体膜８を形成
する。これにより、容量素子２の共通容量電極２４とケ
ース３に固着したアース端子６との電気的な接続が達成
される。

【００４０】最後に、端子電極４となる第２の導体膜４
２の表面、端子電極５となる第２の導体膜５２の表面及
びアース端子６及び導体８の露出面に、Ｎｉメッキ、半
田メッキを順次被着して、表面メッキ層４３、５３を形
成する。

【００４１】以上のように、本発明によれば、角筒状ケ
ース３の収容用貫通穴３１の上面側の内面中央部分に凹
部３３及び圧電共振素子１と容量素子２との間の間隙に
より、圧電共振素子１の中央部の周囲には振動空間が形
成されることになるため、圧電共振素子１の安定した動
作が確保できる。

【００４２】また、前記角筒状絶縁樹脂ケース３の収容
用貫通穴３１の両端開口部の内面が外部に向かって開く
ようにテーパ面３２、３２が形成されている。収容用貫
通穴３１に圧電共振素子１及び容量素子２との複合素子
を収納配置のために、一方の開口部から挿入するにあた
り、収納部分の開口形状が実際の収納部分の貫通穴３１
の形状に比較して大きくなるため、圧電共振素子の挿入
作業が容易となり、また、自動機による挿入も可能とな
る。

【００４３】複合素子の端部表面とテーパ面３２との成
す楔状開口部を導体膜４１が、比較的流動性の低い材料
によって形成されるため、圧電共振素子の一方主面上
に、また、容量素子２の他方主面上に動作に悪影響を与
える導体が流れ込まないため、圧電部品の特性の変動を
招くことが一切なくなる。

【００４４】また、第１の導体膜４１、５１を第２の導
体膜４２、５２と別体で構成できるため、例えば、第１
の導体膜４１、５１に関しては、上述の流れ込みを考慮
して、また、第２の導体膜４２、５２に関しては、メッ
キ被着性を考慮して最適な材料を適宜用いることができ
るため、端子電極４、５の機能が非常に向上することに
なる。

【００４５】さらに、ケース３の長手方向の寸法は、圧
電共振素子１及び容量素子２の何れかの寸法と同一にす
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と容量素子２とを接合した複合素子の断面
方向の寸法にケース３の厚みを加えたものとなり、圧電
部品全体が非常に小型化される。

【００４６】さらに、ケース３の収容用貫通穴３１の配
置は、圧電共振素子１及び容量素子２とが積層一体した
複合素子とした状態で行えるため、両者の電気的な接続
が確実に行え、しかも、挿入配置の作業が非常に向上す
る。

【００４７】このような容量素子２を具備する圧電部品
においては、第３の端子であるアース端子６が必要とな
る。このアース端子６は、共通容量電極２４が形成され
ている容量素子６とは別部材である筒状のケース３に固
着されているため、このアース端子６を用いてプリント
配線基板に半田接合しても、容量素子２の容量成分が変
動することがない。

【００４８】また、アース端子６と共通容量電極２４と
の接続を、アース端子６の一部にケース３の底面の肉厚
部を貫通し、且つ共通容量電極２４に連通する貫通孔６
２に導体８を充填することによって達成される。即ち、
複合素子を所定位置に配置した後に、アース端子と容量
素子２の共通容量電極との接続を行うために、接続作
業、接続状態の維持ができるため、全体として、信頼性
が非常に向上することになる。

【００４９】尚、上述の圧電部品は、共振周波数に応じ
て、圧電共振素子１の厚み寸法が異なるが、容量素子２
側の誘電体基板の厚みなどを制御すれば、両素子１、２
を張り合わせた複合素子の厚みを一定厚みとすることが
でき、ケース３は複数の特性の圧電部品に共用してもよ
い。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電共
振素子と２つの容量成分を具備する容量素子とから成る
３つの端子を有する圧電部品であって、筒状ケースに圧
電共振素子と容量素子とを配置したため、部品点数が非
常に少ないため、組立生産性が向上する。さらに、アー
ス端子と容量素子の共通容量電極との接続信頼性が向上
し、特性の変動が少ない表面実装可能な圧電部品とな
る。

【００５１】また、圧電共振素子及び容量素子のケース
めの挿入が非常に容易に行え、作業性が向上した圧電共
振素子となる。

【００５２】しかしも、圧電共振素子及び容量素子の形
状と、ケースとの形状を近時させることができるため、
小型の圧電部品となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電部品の外観斜視図である。

【図２】本発明の圧電部品の断面図である。

【図３】本発明の形成工程中の筒状のケースの底面側の
概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・圧電共振素子 ２・・・・・・・・・容量素子 ２１・・・・・・・・誘電体基板 ２２、２３・・・・・個別容量電極 ２４・・・・・・・・共通容量電極 ３・・・・・・・・・筒状ケース ３２、３２・・・・テーパ面 ４、５・・・・・・・端子電極 ６・・・・・・アース端子 ６２・・・・・貫通穴 ８・・・導体

Claims (1)

【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を形成した圧電共振素子と、誘
   電体基板の一方主面に少なくとも２つの個別容量電極、
   他方主面に各個別容量電極と共通に対向する共通容量電
   極が形成された容量素子とを夫々配置してなり、前記ケ
   ースの両端開口封止するとともに、前記開口部に前記圧
   電共振素子の振動電極及び容量素子の個別容量電極と接
   続する入出力端子電極を、ケースの実装底面に前記容量
   素子の共通容量電極と接続するアース端子を各々形成し
   て成る圧電部品において、 前記アース端子は、ケースの実装底面に一体的に固着さ
   れており、且つケースに設けた貫通穴に充填されている
   導体を介して前記容量素子の共通容量電極に電気的に接
   続されていることを特徴とする圧電部品。