JPH10341125A - 圧電部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電素子の支持強度が高く、耐振動性に優れ、
安定した特性が得られる圧電部品を提供する。 【解決手段】基板１には電極２，３が形成されるととも
に、電極２，３上にほぼ垂直にリード線４，５が立設さ
れる。リード線４，５の間には表裏面に電極１２，１３
を有する面積振動を利用した圧電素子１０が、その電極
面を基板１の表面に対してほぼ垂直にして挿入され、ノ
ード部近傍が半田１４付けされる。基板１上には内部を
密閉する蓋体２０が接着固定され、同時にリード線４，
５の先端部が蓋体２０の穴２２，２３で挿通支持され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面積振動を利用した
圧電素子を用いた圧電部品、特にｋＨｚ帯のフィルタや
発振子として好適な圧電部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、少なくとも４本以上偶数の端子ピ
ンをベースに対をなして貫通植設し、圧電板の主表面に
分割した入出力電極を、裏面にはその入出力電極に対向
するアース電極を形成した長さ方向の伸振動を用いる圧
電振動子を、それら端子ピンの稜に圧電振動子の振動の
腹を接触させることにより、対をなす端子ピンの稜の間
で挟持してなる圧電フィルタが提案されている（実開昭
５５−２１６１４号公報）。

【０００３】この圧電フィルタの場合、圧電振動子が２
箇所以上で挟持されるので、圧電振動子の挟持が確実に
なり、機械的振動により端子ピンとの接触点が動きにく
くなるという特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
端子ピンの下端部がベースに支持されているだけでは、
言わば端子ピンが片持ち支持構造となり、端子ピンの自
由端が振動等によって振れやすく、ノイズ等の原因とな
るという不具合がある。また、圧電振動子は端子ピンの
間に圧接保持されているに過ぎないので、落下衝撃など
の大きな衝撃が加わって端子ピンが少しでも変形する
と、圧電振動子との圧接力が極端に低下し、安定した特
性が得られなくなるという不具合があった。また、上記
の圧電フィルタでは、一方の主面に入力電極と出力電極
とが形成され、他方の主面にアース電極が形成された３
端子構造の圧電振動子が用いられており、表裏面にそれ
ぞれ単一の電極が形成された圧電振動子は適用できな
い。

【０００５】そこで、本発明の目的は、圧電素子の支持
強度が高く、耐振動性に優れ、安定した特性が得られる
圧電部品を提供することにある。他の目的は、高密度化
が可能な小型の圧電部品を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１に記
載の発明によって達成される。すなわち、外部へ引き出
された第１と第２の電極が形成された基板と、基板の第
１，第２の電極とそれぞれ接続され、基板上にほぼ垂直
に立設された第１と第２のリード線と、基板の上方に対
向して配置され、第１，第２のリード線の上端部を挿入
支持する穴を有する蓋体と、表裏面に電極を有し、これ
ら電極面が基板の表面に対してほぼ垂直となるように第
１，第２のリード線の間に挿入され、かつ表裏の電極の
ノード部近傍が第１，第２のリード線と接続固定された
面積振動を利用した圧電素子と、を備えたものである。

【０００７】本発明ではリード線の一端側を基板に固定
するとともに、他端側を蓋体に挿入支持したので、言わ
ば両端支持構造となり、従来のような片持ち支持構造に
比べて圧電素子の安定性が格段に優れている。そのた
め、一対（２本）のリード線であっても、外部振動によ
るリード線の振れを抑制でき、ノイズ等の発生を抑制で
きる。また、同様にして落下衝撃などの大きな衝撃が加
わっても、リード線が変形しにくいので、安定した特性
が得られる。

【０００８】また、圧電素子はリード線の間に挿通支持
されるだけでなく、導電性材料で接続固定されているの
で、リード線に対して圧電素子の位置ずれを防止でき
る。そのため、圧電素子の振動部分に対するリード線の
位置が一定し、安定した電気的特性を保持することがで
きる。

【０００９】本発明にかかる圧電素子は面積振動を利用
したものであるが、面積振動には長さ振動モードや拡が
り振動モードなどがある。この種の素子では、その表裏
面の中央部にノード点を有しているため、圧電素子の中
央部近傍をリード線と半田や導電性接着剤のような導電
性材料で接続固定すれば、保持部がノード点近傍つまり
無振動部となるので、圧電素子の振動が阻害されず、そ
の電気的特性を損なうことがない。

【００１０】近年、回路基板の小型・薄型化のため、電
子部品も表面実装型部品が望まれている。本発明では、
基板に外部に引き出された第１と第２の電極を形成し、
これら電極と第１，第２のリード線とをそれぞれ導通さ
せてあるので、簡単に表面実装型圧電部品を得ることが
できる。

【００１１】例えばラダー型フィルタのように複数個の
圧電素子を用いた圧電部品の場合、小型化と多素子化が
要望されている。そこで、基板に複数対のリード線を立
設しておき、これらリード線の間に圧電素子を配置すれ
ば、一枚の基板に多数個の圧電素子を高密度に配置でき
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明にかかる圧電
部品の一例を示し、この実施例はｋＨｚ帯の表面実装型
の発振子の例を示す。この発振子は、基本的に基板１と
圧電素子１０と蓋体２０とで構成されている。

【００１３】基板１はアルミナセラミックス，ＰＰＳや
ＬＣＰなどの耐熱性樹脂等の絶縁材料からなる長方形の
薄板であり、基板１の上面には第１と第２の電極２，３
がスパッタリング，蒸着，メッキ，印刷などの公知の手
法で形成されている。電極２，３の外側端部２ａ，３ａ
は基板１の両端部から裏面まで引き出されて外部端子電
極とされている。また、電極２，３の内側端部２ｂ，３
ｂは基板１の中央部で近接しており、これら内側端部２
ｂ，３ｂにはそれぞれリード線４，５が半田あるいは導
電性接着剤６等によって直立固定されている。ここで
は、リード線４，５として丸棒状リード線を用いたが、
角棒状あるいは平板状リード線であってもよい。

【００１４】圧電素子１０は、例えば長さ振動モードを
利用した圧電発振子であり、基板１の長辺より短い短冊
形状に形成されている。圧電素子１０は圧電セラミック
基板１１の表裏面全面に電極１２，１３を形成したもの
であり、表裏面が基板１の表面に対してほぼ垂直となる
ようにリード線４，５の間に挿入され、電極１２，１３
の中央部、つまりノード点付近がリード線４，５と半田
や導電性接着剤などの導電性材料１４によって接続固定
されている。

【００１５】蓋体２０は基板１と同様な絶縁材料よりな
り、基板１上に素子１０を覆うように接着固定されてい
る。蓋体２０の天井部２１には、リード線４，５が挿通
される２個の穴２２，２３が形成されており、蓋体２０
を基板１上に接着した際にリード線４，５が穴２２，２
３に挿通支持される。なお、穴２２，２３は接着剤や半
田などの封止剤（図示せず）で封止され、蓋体２０の内
部が密封されるとともに、リード線４，５のずれが防止
される。

【００１６】上記のようにリード線４，５の下端部が基
板１に固定されるとともに、上端部が蓋体２０で支持さ
れるので、言わば両端支持構造となり、従来のような片
持ち支持構造に比べて格段に支持剛性が高くなる。した
がって、リード線４，５として直径０．２ｍｍ程度の細
い銅線を用いても、外部振動などによってリード線４，
５が振れることが少なく、圧電素子１０のノイズの発生
も少ない。しかも、リード線４，５と圧電素子１０の電
極１２，１３とは半田などの導電性材料１４によって接
続固定されているので、リード線４，５と圧電素子１０
の接触位置が変化せず、安定した特性を得ることができ
る。

【００１７】図３〜図９は本発明にかかる圧電部品の第
２実施例を示し、この実施例は２個の直列共振子と２個
の並列共振子とを有するラダー型フィルタの例を示す。
このフィルタは、基板３０、４個の圧電素子４０〜４
３、蓋体５０、枠体６０などで構成されている。

【００１８】基板３０には入力側電極３１、出力側電極
３２、アース側電極３３および中間電極３４が形成され
ており、電極３１〜３３の外側端部は基板３０の３辺の
外側縁部に引き出されている。また、入力側電極３１の
内側端部とアース電極３３の内側端部の間には、中間電
極３４の一端部が位置しており、アース電極３３の内側
端部と出力側電極３２の内側端部との間には、中間電極
３４の他端部が位置している。基板３０の各電極３１〜
３４の内側端部上には合計８個の貫通穴３５が一列に形
成されており、これら貫通穴３５に４対（８本）のリー
ド線３６ａ〜３６ｈがそれぞれ挿通固定され、各電極３
１〜３４と電気的に接続されている。すなわち、リード
線３６ａは入力側電極３１と、リード線３６ｂ，３６ｃ
は中間電極３４と、リード線３６ｄ，３６ｅはアース電
極３３と、リード線３６ｆ，３６ｇは出力側電極３２
と、リード線３６ｈは中間電極３４とそれぞれ接続され
ている。なお、基板３０の電極３１〜３４の上面、特に
リード線３６ａ〜３６ｈの根元部には、絶縁性材料（例
えば樹脂）よりなる枕３７が一定厚みで連続的に形成さ
れている。

【００１９】なお、貫通穴３５の形状としては、例えば
図８の（ａ）に示すように上端側がテーパ状３５ａとな
ったもの、（ｂ）のように上端側に貫通穴３５より大形
な凹部３５ｂを形成したもの、（ｃ）のように上端側に
凹部３５ｂを、下端側にテーパ部３５ｃを形成したも
の、（ｄ）のように複数の貫通穴３５の上端に共通する
凹部３５ｄを形成したものなどが考えられる。特に、貫
通穴３５の上端の凹部３５ａ，３５ｂ，３５ｄに半田付
け用電極を形成しておき、リード線３６ａ〜３６ｈを貫
通穴３５に挿通した上、半田付けするようにすれば、電
気的接続と機械的固定とが同時に行なえるので、望まし
い。

【００２０】圧電素子４０〜４３は第１実施例（図１，
図２参照）における圧電素子１０と同様な長さ振動モー
ドを利用した短冊形状の圧電素子であり、表裏両面には
電極４０ａ〜４３ａ，４０ｂ〜４３ｂが形成されてい
る。４個の圧電素子４０〜４３はリード線３６ａ〜３６
ｈの間に挿入され、半田などによって接続固定されてい
る。このうち、圧電素子４０，４３は入力側電極３１と
出力側電極３２との間に直列接続された直列共振子、圧
電素子４１，４２はアース用電極３３との間に並列に接
続された並列共振子である。なお、圧電素子４０〜４３
の底面は枕３７によって支持され、基板３０の表面から
浮かした状態で支持されているので、圧電素子４０〜４
３の両端部が基板３０と接触して振動が阻害されたり、
電極４０ａ〜４３ａ，４０ｂ〜４３ｂが誤って基板３０
の電極３１〜３４と導通する恐れがない。

【００２１】蓋体５０は基板３０と同一材料で同一形状
に形成されており、リード線３６ａ〜３６ｈの先端部が
挿通支持される８個の貫通穴５１（図３参照）が一列に
形成されている。リード線３６ａ〜３６ｈを貫通穴５１
に挿通した後、貫通穴５１は図示しない封止剤によって
封止される。なお、蓋体５０には電極が形成されていな
い。

【００２２】枠体６０は基板３０と同様な絶縁材料で形
成されており、基板３０と蓋体５０との間の４辺に接着
固定され、側壁部を構成している。この実施例では．枠
体６０を基板３０および蓋体５０と別体で形成したが、
基板３０あるいは蓋体５０と一体に形成してもよいこと
は勿論である。

【００２３】上記のように複数の圧電素子４０〜４３を
一枚の基板３０上に配列できるので、高密度化と小型化
を実現できる。特に、圧電素子４０〜４３を支持するリ
ード線３６ａ〜３６ｈの両端部が基板３０と蓋体５０に
よって正確に位置決めされるので、圧電素子同士が接触
したり、位置ずれを起こす恐れがなく、安定した品質の
圧電部品を得ることができる。

【００２４】上記実施例では、リード線３６の間の１本
おきに圧電素子４０を挿入したが、各リード線３６の隙
間にそれぞれ圧電素子４０を挿入し、圧電素子４０の間
に配置されたリード線３６を共通化してもよい。この場
合には、例えば８本のリード線を用いて７個の圧電素子
を配置できるので、素子の実装密度を一層高めることが
できる。

【００２５】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々変更可能である。基板の表面に電極を形成
し、この電極上にリード線を接続固定したが、基板の裏
面に電極を形成し、貫通穴に挿通されたリード線の下端
を裏面の電極と接続するようにしてもよい。また、蓋体
の穴はリード線の先端部を挿入支持できるものであれば
よく、貫通穴である必要はなく、有底穴であってもよ
い。また、実施例ではリード線の先端を蓋体の貫通穴に
挿入した後、封止剤で封止固定するようにしたが、封止
を必要としない場合であれば、封止剤を省略することも
可能である。リード線は真直形状である必要はなく、中
間部分を屈曲形状としてもよい。但し、蓋体への挿入部
は真直である必要がある。また、本発明にかかる圧電部
品は表面実装型に限るものではなく、基板に外部接続用
端子を固定することで、リード付の圧電部品として構成
することもできる。その他、第１および第２実施例の特
徴を互いに組み合わせて新たな実施例を構成することも
可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、リード線の一端側を基板に固定し、他端側を蓋
体に挿入支持したので、両端支持構造となり、外部振動
によるリード線の振れを抑制でき、ノイズ等の発生を抑
制できるとともに、リード線が変形しにくく、安定した
特性が得られる。また、圧電素子はリード線と導電性材
料で接続固定されているので、リード線に対して圧電素
子の位置ずれを防止でき、圧電素子の振動部分に対する
リード線の位置が一定し、安定した電気的特性を保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧電部品の第１実施例の分解斜
視図である。

【図２】図１の圧電部品の断面図である。

【図３】本発明にかかる圧電部品の第２実施例の外観斜
視図である。

【図４】図３の圧電部品の断面図である。

【図５】図３の圧電部品の基板の表面図である。

【図６】図５の基板の裏面図である。

【図７】図５の基板に圧電素子を取り付けた状態の平面
図である。

【図８】図５の基板に設けられた穴の態様を示す断面図
である。

【図９】図３の圧電部品の回路図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２，３ 電極 ４，５ リード線 １０ 圧電素子 １２，１３ 電極 ２０ 蓋体 ２２，２３ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部へ引き出された第１と第２の電極が形
   成された基板と、 基板の第１，第２の電極とそれぞれ接続され、基板上に
   ほぼ垂直に立設された第１と第２のリード線と、 基板の上方に対向して配置され、第１，第２のリード線
   の上端部を挿入支持する穴を有する蓋体と、 表裏面に電極を有し、これら電極面が基板の表面に対し
   てほぼ垂直となるように第１，第２のリード線の間に挿
   入され、かつ表裏の電極のノード部近傍が第１，第２の
   リード線と接続固定された面積振動を利用した圧電素子
   と、を備えたことを特徴とする圧電部品。
2. 【請求項２】上記基板には複数対のリード線が立設され
   ており、これらリード線の間に圧電素子が配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。