JPH10341126A - 圧電素子のリード線接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リード線と圧電素子の電極とを接続するに際
し、その位置決めが簡単で、特性が安定したリード線接
続構造を得ること。 【解決手段】面積振動を利用した圧電素子１の電極３，
４のノード部近傍に、電極と導通しかつ表面に溝５ａ，
６ａを有する導電性の突起物５，６を固定し、突起物の
溝にリード線１０，１１を嵌合した状態でリード線１
０，１１と突起物５，６とを接続する。

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、特にｋＨｚ帯のフィルタや発振子などの圧電
素子にリード線を接続する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、面積振動（例えば長さ振動）を利
用した圧電素子を、リード線を用いて電気的に接続する
とともに、機械的に支持した発振子が例えば特開昭５９
−１８９７１３号公報に開示されている。この発振子
は、コ字形に打ち抜かれた絶縁物製の枠体の両面に電極
を形成し、打ち抜き部に短冊状の圧電素子を位置させ、
この圧電素子の両面の電極をそれぞれ枠体の電極にリー
ド線を用いて半田付け等により接続するとともに、圧電
素子を保持したものである。このような圧電素子の場
合、振動のダンピングを少なくするため、リード線を圧
電素子の電極のノード部近傍に接続するのが望ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、リード線を
平面的な圧電素子の電極に接続する必要があるため、素
子とリード線との位置関係が定まらず、作業性が悪いだ
けでなく、特性が安定しないという欠点がある。また、
圧電素子の電極とリード線とを半田付けする際、半田付
け点が拡がりやすく、素子ダンピングを起こしやすい。
しかも、電極の半田食われ現象が生じやすく、信頼性の
悪化を招くという問題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記のような問
題点を解消できる圧電素子のリード線接続構造を提供す
ることにある。

【０００５】

【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、本発明は、両
面に電極が形成された面積振動を利用した圧電素子であ
って、その少なくとも一面の電極にリード線を電極面と
平行に接続した構造において、上記圧電素子の電極のノ
ード部近傍に、上記電極と導通しかつ表面に溝を有する
導電性の突起物が固定され、上記溝にリード線を嵌合し
た状態でリード線と突起物とが接続されていることを特
徴とするものである。

【０００６】従来ではリード線と圧電素子の電極とを接
続する際、リード線が位置決めされないので、接続位置
が安定せず、特性にばらつきが生じやすかったが、本発
明では圧電素子の電極面上に予め導電性突起物を固定し
ておき、この突起物の溝にリード線を嵌合したうえでリ
ード線と突起物とを接続しているので、素子とリード線
との接続位置が一定し、特性のバラツキが生じない。ま
た、接続作業が容易になるので、素子実装の自動化も図
れる。突起物は電極との導電性を有し、かつリード線を
安定に保持できる強度を有するものであればよく、半
田、導電ペースト、金属チップなどのほか、絶縁物の表
面に導電メッキなどを施してもよいし、絶縁材料と導電
材料との組み合わせでもよい。例えば導電ペーストを用
いて突起物を形成する場合、圧電素子のマザー基板の状
態で導電ペーストをスクリーン印刷し、その表面に溝を
ダイシングなどで形成した後、マザー基板をカットすれ
ば、簡単に量産できる。リード線と突起物との接続方法
としては、半田付け、ロー付け、溶接、導電性接着剤に
よる接着などが考えられるが、リード線を溝に嵌合させ
て圧接保持させてもよいし、また嵌合後にカシメてもよ
い。半田を用いて接続する場合、リード線と電極とを直
接接続するのではなく、リード線と突起物とを接続して
いるので、半田付け点が拡がることがなく、半田食われ
現象も生じない。

【０００７】また、一面に長辺方向の縦溝によって分割
された複数の電極が形成された圧電素子の場合、従来の
ような短辺方向にのみリード線を接続する方法では、リ
ード線同士が重なってしまうという問題があった。そこ
で、請求項３のように突起物を圧電素子の長辺方向にず
らして固定すれば、リード線の重なりを防止して確実に
接続できる。なお、突起物の固定位置を長辺方向にずら
す範囲は、振動に悪影響を及ぼさない領域（ノード領
域）であることは勿論である。

【０００８】さらに、請求項４のように分割電極上に突
起物をそれぞれ短辺方向に並ぶように固定し、突起物の
溝を互いに平行でかつ長辺方向に対して斜め方向に形成
すれば、リード線の干渉を防止できることは勿論、突起
物の固定位置をノード点に限定できるので、振動ダンピ
ングの問題を確実に解決できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明にかかる圧電
素子をｋＨｚ帯の発振子に適用した第１実施例を示す。
この発振子は、例えば長さ振動を利用した２端子型の圧
電素子１と、２本のリード線１０，１１と、２本のリー
ド端子２０，２１とで構成されている。

【００１０】圧電素子１は細長い短冊形状の圧電セラミ
ック基板２を有し、その表裏面全面に電極３，４を形成
したものであり、表裏電極面が垂直となるように横向き
に配置されている。電極３，４の中央部つまりノード点
付近には、図４に示すように半田、導電ペースト、金属
チップなどからなる導電性の突起物５，６が固定され、
突起物５，６の表面には圧電素子１の短辺方向に溝５
ａ，６ａが形成されている。この実施例の突起物５，６
は、圧電素子１の短辺方向に連続する断面台形形状の突
起で形成されている。

【００１１】上記溝５ａ，６ａにはそれぞれリード線１
０，１１が嵌合され、半田付け、ロー付け、溶接、導電
性接着剤による接着などの適宜な方法でリード線１０，
１１と突起物５，６とが接続されている。リード線１
０，１１は圧電素子１に対して直交方向に配設され、両
端部が圧電素子１から上下方向に突出している。

【００１２】リード端子２０，２１は同一の金属板から
一体に打ち抜き形成されたものであり、横方向にかつ対
向方向に延びるコ字形のアーム部２０ａ，２１ａと、下
方へ延びる外部引出し部２０ｂ，２１ｂとを有してい
る。アーム部２０ａ，２１ａは互いに表裏反対方向に、
圧電素子１の板厚分だけ折曲されている。外部引出し部
２０ｂ，２１ｂの下端部はリードフレーム２２と連結さ
れている。

【００１３】圧電素子１はアーム部２０ａ，２１ａの内
側に横向きに配置され、アーム部２０ａ，２１ａは圧電
素子１の長辺に沿ってほぼ平行に延びている。アーム部
２０ａ，２１ａの先端部には上記リード線１０，１１の
両端部が配置され、半田付け、ロー付け、スポット溶
接、接着などの適宜な方法で接続固定されている。な
お、アーム部２０ａ，２１ａにリード線１０，１１を接
続する際、リード端子１０，１１に張力を持たせた状態
で接続するのが望ましい。

【００１４】圧電素子１とリード端子２０，２１とをリ
ード線１０，１１を介して接続した後、リード端子２
０，２１の外部引出し部２０ｂ，２１ｂを除く周囲が外
装５で覆われる。その後、外部引出し部２０ｂ，２１ｂ
をカットラインＣＬでカットすることにより、リード端
子２０，２１はリードフレーム２２から分離され、圧電
部品を完成する。なお、外装５としては、ケース内に圧
電素子１とリード端子２０，２１を収容し、ケースの開
口部を樹脂で封止するものや、樹脂ディップによる封
止、樹脂モールドによる封止など、公知の方法で形成す
ればよい。

【００１５】上記のように、リード線１０，１１の接続
に際し、リード線１０，１１を突起物５，６の溝５ａ，
６ａに嵌合して位置決めした後で、半田などによって接
続しているので、圧電素子１とリード線１０，１１との
位置関係が安定し、作業が容易になるとともに、特性が
安定する。また、リード線１０，１１を半田付けする場
合であっても、半田は突起物５，６に付着するので、半
田付け点が電極３，４上で拡がらず、素子ダンピングを
起こしにくくなるとともに、電極の半田食われ現象が生
じることがなく、信頼性の悪化を招くことがない。ま
た、リード線１０，１１はその中央部が突起物５，６に
固定され、両端部がリード端子２０，２１に固定されて
いるので、両端支持構造となり、リード線１０，１１と
して細い銅線を用いても、外部振動などによって圧電素
子１が振れることが少なく、圧電素子１のノイズ発生も
少ない。さらに、上記実施例では圧電素子１が横向きに
配置されるので、低背型の圧電部品を得ることができ
る。

【００１６】リード線１０，１１を圧電素子１およびリ
ード端子２０，３０と接続する順序としては、いずれを
先にしてもよいし、また同時に行なってもよい。なお、
リード線１０，１１の両端をリード端子２０，３０に対
して予め張力を持たせて接続しておけば、リード線１
０，１１を突起物５，６の溝５ａ，６ａに嵌合するだけ
で、リード線１０，１１を突起物５，６に対して圧接接
続することも可能である。また、図１では１組のリード
端子２０，２１のみを記載したが、実際にはリードフレ
ーム２２は紙面横方向に延びており、このリードフレー
ム２２には複数組のリード端子が一体に形成されてい
る。したがって、１枚のリードフレーム２２に複数の圧
電素子１を組み付けることが可能であり、量産性が向上
する。さらに、圧電素子１を製造する場合、マザー基板
に電極を形成した後、その表裏面に導電ペーストのスク
リーン印刷などで突起物５，６を形成し、その後、マザ
ー基板をカットすれば、突起物５，６付きの圧電素子１
を量産することが可能である。この場合、突起物５，６
の溝５ａ，６ａはダイシングなどの公知の手法で簡単に
形成できる。

【００１７】図５は本発明の第２実施例であるＡＭ用フ
ィルタの例を示す。このフィルタは、圧電素子３０と、
３本のリード線４０〜４２と、３本のリード端子５０〜
５２とで構成されている。圧電素子３０は、例えば長さ
振動を利用した３端子型の圧電フィルタ素子であり、矩
形状の圧電セラミック基板の表面に２本の縦溝３１によ
って分割された３個の電極３２〜３４が形成されてい
る。これら電極３２〜３４のうち、例えば両側の電極３
２，３３が入力電極、中央の電極３４は出力電極であ
る。圧電素子３０の裏面にはアース電極（図示せず）が
全面に形成されている。

【００１８】入力電極３２，３３の中央部（ノード点付
近）には導電性突起物３５，３６が、出力電極３４の中
央部（ノード点付近）には導電性突起物３７がそれぞれ
固定され、これら突起物３５〜３７は互いに圧電素子３
０の長辺方向に距離Ｌだけずらした位置に固定されてい
る。なお、突起物３５〜３７の固定範囲Ｌは、実用上、
圧電素子３０の振動を阻害しない範囲に設定されてい
る。この実施例では、入力電極３２，３３に固定された
突起物３５，３６は円錐台形状に形成され、出力電極３
４に固定された突起物３７は圧電素子３０の短辺方向に
延びる断面台形形状に形成されているが、形状は限定さ
れない。上記突起物３５〜３７の表面には溝３５ａ〜３
７ａが圧電素子１の短辺方向に形成されており、これら
溝３５ａ〜３７ａにはリード線４０，４１の中央部が嵌
合され、適宜な方法で接続固定されている。なお、圧電
素子３０の裏面のアース電極にも突起物（図示せず）が
固定され、この突起物の溝に接続固定されたリード線４
２が圧電素子３０の短辺方向に突出している。

【００１９】リード端子５０〜５２は同一の金属板から
一体に打ち抜き形成されたものであり、リードフレーム
５３と連続的に形成されている。入，出力用リード端子
５０，５１は対向方向に延びるコ字形アーム部５０ａ，
５１ａと、下方に延びる外部引出し部５０ｂ，５１ｂと
を有している。一方、アース用リード端子５２はリード
端子５０，５１の中間に配置され、上方に向かって延び
るアーム部５２ａと、下方に延びる外部引出し部５２ｂ
とを有している。なお、上記アーム部５０ａ，５１ａお
よびアーム部５２ａは、圧電素子３０と接触しないよう
に表裏相反方向に折曲されている。

【００２０】圧電素子３０はアーム部５０ａ，５１ａ，
５２ａの間に横向きに配置されている。入力用リード端
子５０のアーム部５０ａの先端には、圧電素子３０の入
力電極３２，３３に接続されたリード線４０の両端部が
接続固定され、出力用のリード端子５１のアーム５１ａ
の先端には、圧電素子３０の出力電極３４に接続された
リード線４１の両端部が接続固定されている。さらに、
アース用端子５２のアーム部５２ａには、圧電素子３０
の裏面電極（アース電極）に接続されたリード線４２の
両端部が接続固定されている。上記のようにリード端子
５０〜５２と圧電素子３０とを接続した後、リード端子
５０〜５２の外部引出し部５０ｂ〜５２ｂを除く圧電素
子３０の周囲が封止され、その後、外部引出し部５０ｂ
〜５２ｂの根元部でリードフレーム５３からカットする
ことにより、圧電部品が得られる。

【００２１】このように、圧電素子３０の表裏面はリー
ド端子５０〜５２にそれぞれ両端固定された３本のリー
ド線４０〜４２を介して支持されるので、圧電素子３０
はリード端子５０〜５２によって安定に支持される。ま
た、各リード線４０〜４２は圧電素子３０の電極３２〜
３４に直接接続されるのではなく、導電性突起物３５〜
３７を介して固定されるので、位置決めが容易で作業性
が向上するとともに、特性も安定する。

【００２２】図６は圧電素子の第３実施例を示す。この
圧電素子６０も長さ振動を利用した３端子型の圧電フィ
ルタ素子であり、矩形状の圧電セラミック基板の表面に
１本の縦溝６１によって分割された２個の電極６２，６
３が形成されている。これら電極６２，６３のうち、例
えば一方の電極６２が入力電極、他方の電極６３が出力
電極である。圧電素子６０の裏面にはアース電極（図示
せず）が全面に形成されている。

【００２３】入力電極６２および出力電極６３の中央部
（ノード点）には導電性突起物６４，６５がそれぞれ短
辺方向に並ぶように固定され、上記突起物６４，６５の
表面には、溝６４ａ，６５ａが互いに平行でかつ圧電素
子６０の長辺方向に対して斜め方向に形成されている。
また、圧電素子６０の裏面のアース電極の中央部（ノー
ド点）にも突起物（図示せず）が固定されており、この
突起物の溝は短辺方向に形成されている。

【００２４】上記突起物６４，６５の溝６４ａ，６５ａ
にはリード線６６，６７の中央部が嵌合され、適宜な方
法で接続固定されている。同様に、裏面の突起物の溝に
はリード線６８が嵌合され、接続固定されている。突起
物６４，６５の溝６４ａ，６５ａは斜め方向に形成され
ているので、突起物６４，６５が短辺方向に並んでいて
も、リード線６６，６７が重なることがなく、絶縁距離
Ｓを保つことができる。そして、突起物６４，６５の位
置を振動の節となる中央部に限定できるので、振動ダン
ピングを起こす恐れがなく、圧電素子６０の良好な特性
が得られる。

【００２５】図７は圧電素子の第４実施例を示す。この
圧電素子７０も長さ振動を利用した３端子型の圧電フィ
ルタ素子であるが、矩形状の圧電セラミック基板の表面
に３本の縦溝７１によって分割された４個の電極７２〜
７５が形成されている。これら電極７２〜７５のうち、
例えば電極７２，７４が入力電極、電極７３，７５が出
力電極である。圧電素子７０の裏面にはアース電極（図
示せず）が全面に形成されている。

【００２６】電極７２〜７５の中央部（ノード点）には
導電性突起物７６〜７９がそれぞれ短辺方向に並ぶよう
に固定され、上記突起物７６〜７９の表面には溝７６ａ
〜７９ａが圧電素子７０の長辺方向に形成されている。
なお、圧電素子７０の裏面のアース電極の中央部（ノー
ド点）にも突起物（図示せず）が固定されており、この
突起物の溝は圧電素子７０の短辺方向に形成されてい
る。

【００２７】上記突起物７６〜７９の溝７６ａ〜７９ａ
にはリード線８０〜８３の中央部が嵌合され、適宜な方
法で接続固定されている。同様に、裏面の突起物の溝に
はリード線８４が嵌合され、接続固定されている。突起
物７６〜７９の溝７６ａ〜７９ａは圧電素子７０の長辺
方向に形成されているので、突起物７６〜７９が短辺方
向に並んでいても、リード線８０〜８３が重なることが
なく、絶縁距離を保つことができる。そして、突起物７
６〜７９の位置を振動の節となる中央部に限定できるの
で、振動ダンピングを起こす恐れがなく、良好な特性が
得られる。

【００２８】図８は圧電素子の第５実施例を示す。この
圧電素子９０も長さ振動を利用した３端子型の圧電フィ
ルタ素子であり、矩形状の圧電セラミック基板の表面に
縦横の溝９１，９２によって分割された４個の電極９３
〜９６が形成されている。これら電極９３〜９６のう
ち、例えば対角位置にある電極９３，９６が入力電極、
電極９４，９５が出力電極である。圧電素子９０の裏面
にはアース電極（図示せず）が全面に形成されている。

【００２９】各電極９３〜９６の中央部寄りの位置に
は、導電性突起物９７〜１００がそれぞれ固定され、上
記突起物９７〜１００の表面には溝９７ａ〜１００ａが
圧電素子９０の長辺方向に対して傾斜方向にかつ交差状
に形成されている。そして、一方の対角位置にある突起
物９７，１００は他方の対角位置にある突起物９８，９
９より高く形成されており、溝９７ａ，１００ａと溝９
８ａ，９９ａは異なる高さに形成されている。なお、圧
電素子９０の裏面のアース電極の中央部（ノード点）に
も突起物（図示せず）が固定されており、この突起物の
溝は圧電素子９０の短辺方向に形成されている。

【００３０】上記突起物９７〜１００の溝９７ａ〜１０
０ａにはリード線１０１，１０２の中央部が嵌合され、
適宜な方法で接続固定されている。同様に、裏面の突起
物の溝にはリード線１０３が嵌合され、接続固定されて
いる。特に、溝９７ａ〜１００ａにリード線１０１，１
０２を嵌合すると、リード線１０１，１０２は互いに交
差することになるが、対角位置にある突起物９７，１０
０と突起物９８，９９の高さは異なるので、リード線１
０１，１０２が交差しても互いに接触せずに配線でき
る。

【００３１】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。上記実施例では、リードフ
レームに一体形成されたリード端子に、単一の圧電素子
をリード線を用いて接続した例を示したが、リード端子
に複数の圧電素子を接続することもできる。また、リー
ド端子を用いずに、従来（特開昭５９−１８９７１３号
公報）のようにコ字形の絶縁性枠体の両面に電極を形成
し、これら電極にリード線を介して圧電素子を接続して
もよい。また、第１〜第５実施例の特徴を組み合わせて
新たな実施例を構成することも可能である。さらに、上
記実施例では圧電素子の両面に突起物を介してリード線
を接続した例を示したが、必ずしも両面にリード線を接
続する必要はない。例えば、圧電素子の片面を基板の電
極やリード端子に接続固定し、他面にリード線を接続す
ることも可能である。本発明の圧電素子の形状は長方形
状に限らず、正方形状であってもよい。そして、面積振
動には長さ振動と拡がり振動とがあるが、いずれでもよ
い。

【００３２】

【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、圧電素子の電極のノード部近傍に表面に溝を有
する導電性の突起物を固定し、この溝にリード線を嵌合
した状態でリード線と突起物とを接続したので、圧電素
子とリード線との位置関係が一定し、特性のバラツキが
生じない。また半田を用いて接続する場合、リード線と
電極とを直接接続するのではなく、リード線と突起物と
を接続しているので、半田付け点が拡がることがなく、
かつ半田食われ現象も生じない。したがって、信頼性の
高い圧電部品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧電素子を適用した第１実施例
の正面図である。

【図２】図１の背面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】図１に示された圧電素子とリード線との分解斜
視図である。

【図５】本発明にかかる圧電素子を適用した第２実施例
の正面図である。

【図６】本発明にかかる圧電素子の第３実施例の正面図
である。

【図７】本発明にかかる圧電素子の第４実施例の正面図
である。

【図８】本発明にかかる圧電素子の第５実施例の正面図
である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ３，４ 電極 ５，６ 突起物 ６ａ，６ａ 溝 １０，１１ リード線 ２０，２１ リード端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両面に電極が形成された面積振動を利用し
   た圧電素子であって、その少なくとも一面の電極にリー
   ド線を電極面と平行に接続した構造において、 上記圧電素子の電極のノード部近傍に、上記電極と導通
   しかつ表面に溝を有する導電性の突起物が固定され、 上記溝にリード線を嵌合した状態でリード線と突起物と
   が接続されていることを特徴とする圧電素子のリード線
   接続構造。
2. 【請求項２】上記圧電素子は矩形状に形成され、その両
   面の電極のノード部近傍に上記突起物が固定され、上記
   突起物の溝は圧電素子の短辺方向に形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の圧電素子のリード線接続
   構造。
3. 【請求項３】上記圧電素子は矩形状に形成され、その一
   面には長辺方向の縦溝によって分割された複数の電極が
   形成され、これら分割電極上には上記突起物が互いに長
   辺方向にずらした位置に固定され、上記突起物の溝は圧
   電素子の短辺方向に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の圧電素子のリード線接続構造。
4. 【請求項４】上記圧電素子は矩形状に形成され、その一
   面には長辺方向の縦溝によって分割された複数の電極が
   形成され、これら分割電極上には上記突起物がそれぞれ
   短辺方向に並ぶように固定され、上記突起物の溝は互い
   に平行でかつ長辺方向に対して斜め方向に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。