JPH11112278A

JPH11112278A - 圧電部品

Info

Publication number: JPH11112278A
Application number: JP28767197A
Authority: JP
Inventors: Makoto Irie; 江誠入
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】精度の高いＱｍの調整ができ、しかも小型化
の可能な圧電部品を得る。【解決手段】圧電部品１０は、基板１２を含み、基板
１２上に支持部材３８を介して圧電共振子２０を取り付
ける。圧電共振子２０を覆うようにして、基板１２上に
キャップ４６をかぶせる。キャップ４６の孔４８から、
シリコン樹脂などのゴム状弾性体５０を注入し、圧電共
振子２０の周囲をゴム状弾性体５０で覆う。ゴム状弾性
体５０のヤング率としては、１２ｋｇｆ／ｃｍ²以下で
あることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電部品に関し、
特にたとえば、圧電共振子を用いた発振子，ディスクリ
ミネータ，フィルタなどの圧電部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３はこの発明の背景となる圧電部品
の一例を示す図解図である。圧電部品１は、基板２を含
む。基板２上には、図１４に示すように、パターン電極
３ａ，３ｂが形成され、これらのパターン電極３ａ，３
ｂ上に、圧電共振子５の外部電極６ａ，６ｂ上にそれぞ
れ導電材料で形成された支持部材４が、接着などにより
取り付けられる。圧電共振子５は、たとえば、圧電体層
と電極とが複数層積層された基体５ａを含む。基体５ａ
の１つの側面には、長さ方向に延びる２つの外部電極６
ａ，６ｂが形成されている。そして、これらの外部電極
６ａ，６ｂが、基体５ａの電極に接続される。圧電体層
は、基体５ａの長さ方向に分極される。そして、外部電
極６ａ，６ｂ間に信号を与えることにより、基体５ａの
長さ方向に電界が印加される。この電界により、圧電体
層は伸縮し、基体５ａに長さ振動の基本振動が励振され
る。

【０００３】圧電共振子５の上面および下面には、シリ
コン樹脂７などが塗布される。さらに、圧電共振子５を
覆うようにして、基板２上にキャップ８がかぶせられ
る。この圧電部品１では、パターン電極３ａ，３ｂ間に
信号を入力することにより、圧電共振子５に長さ振動の
基本振動が励振される。このとき、圧電共振子５にシリ
コン樹脂７が塗布されていることにより、圧電共振子５
の振動負荷が大きくなり、圧電共振子５の機械的品質係
数Ｑｍが調整される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電部品１では、圧電共振子５にシリコン樹脂７を
塗布する際に、シリコン樹脂７が流れてしまい、十分な
量のシリコン樹脂７を供給することができなかった。そ
のため、圧電共振子５のＱｍを所望の値に調整すること
ができなかった。また、たとえば図１５に示すような、
４つの圧電共振子５を用いてラダーフィルタとする場合
においても、シリコン樹脂７が流れてしまうため、圧電
共振子５間のシリコン樹脂７の量にばらつきが生じ、そ
れぞれの所望のＱｍを得ることができない。

【０００５】さらに、このような構造の圧電部品１で
は、キャップ８をかぶせる前に、圧電共振子５にシリコ
ン樹脂７が与えられるため、シリコン樹脂７が基板２の
キャップ装着部に流れると、基板２とキャップ８との間
にシリコン樹脂７が挟まれることになる。そのため、キ
ャップ８の装着に不良が発生する。このような不良をな
くすためには、シリコン樹脂７が流れる範囲を考えて、
基板２を大きくする必要があり、圧電部品１の小型化が
困難であった。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、精
度の高いＱｍの調整ができ、しかも小型化の可能な圧電
部品を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板と、基
板上に支持部材を介して取り付けられる長さ振動を励振
する圧電共振子と、圧電共振子を覆うように基板上に取
り付けられる孔を有するキャップと、基板に取り付けら
れたキャップの孔から注入されて圧電共振子の周囲を覆
うゴム状弾性体とを含む、圧電部品である。この圧電部
品において、ゴム状弾性体のヤング率は１２ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以下であることが好ましい。このようなゴム状弾性
体として、シリコン樹脂を用いることができる。この圧
電部品において、圧電共振子は、長さ方向に圧電体層と
電極とを積層した柱状の基体と、基体の１つの側面にお
いて基体の電極に接続されるように形成される２つの外
部電極とを含み、圧電体層は基体の長さ方向に分極さ
れ、電極によって基体の長さ方向に電界を加えて、基体
に長さ振動の基本振動が励振されるようにすることがで
きる。また、この圧電部品として、複数の圧電共振子を
基板上で接続することによってラダーフィルタとしても
よい。

【０００８】基板とキャップによって形成された空間に
ゴム状弾性体が注入され、圧電共振子の周囲がゴム状弾
性体で覆われるため、圧電部品間でゴム状弾性体の付着
状態に差が生じない。そのため、ゴム状弾性体のヤング
率を適当に選択することにより、所望のＱｍに調整する
ことができる。ゴム状弾性体のヤング率と圧電共振子の
振動の抑圧による損失との関係から、ゴム状弾性体のヤ
ング率は１２ｋｇｆ／ｃｍ²以下であることが好まし
い。このようなゴム状弾性体としては、たとえばシリコ
ン樹脂などを選択することができる。

【０００９】このような圧電部品に用いられる圧電共振
子としては、たとえば圧電体層と電極とを積層した基体
を有し、分極方向，電界方向，振動方向の一致した圧電
縦効果を利用したものを使用することができる。圧電縦
効果を利用した圧電共振子を用いれば、分極方向，電界
方向と振動方向とが異なる圧電横効果を利用した圧電共
振子に比べて、電気機械結合係数を大きくすることがで
きる。このような圧電部品の構造は、複数の圧電共振子
を用いたラダーフィルタにも用いることができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の圧電部品の一例
を示す図解図であり、図２はこの圧電部品を他の方向か
らみた図解図である。圧電部品１０は、基板１２を含
む。基板１２には、図３に示すように、対向する端部
に、それぞれ２つずつ凹部１４が形成される。基板１２
の一方面上には、２つのパターン電極１６，１８が形成
される。一方のパターン電極１６は、対向する凹部１４
間に形成され、その一端側から基板１２の中央部に向か
ってＬ字状に延びるように形成される。また、他方のパ
ターン電極１８は、別の凹部１４間に形成され、その他
端側から基板１２の中央部に向かってＬ字状に延びるよ
うに形成される。そして、基板１２の中央部付近におい
て、２つのパターン電極１６，１８が、間隔を隔てて対
向するように形成される。

【００１２】基板１２上には、圧電共振子２０が取り付
けられる。圧電共振子２０は、図４に示すように、４角
柱状の基体２２を含む。基体２２は、複数の圧電体層２
４と電極２６とが積層された構造を有する。これらの圧
電体層２４および電極２６は、その面が基体２２の長さ
方向に直交するように形成される。圧電体層２４は、図
４の矢印で示すように、隣合う圧電体層２４の分極方向
が、互いに逆向きとなるように基体２２の長さ方向に分
極される。ただし、基体２２の両端部は分極されていな
い。

【００１３】基体２２の１つの側面には、基体２２の長
さ方向に延びる溝２８が形成される。溝２８は、基体２
２の幅方向の中央部に形成され、基体２２の１つの側面
を２分割している。溝２８によって分割された側面に
は、図５に示すように、第１の絶縁膜３０および第２の
絶縁膜３２が形成される。基体２２の側面の溝２８で分
割された一方側では、電極２６の露出部が１つおきに第
１の絶縁膜３０で被覆される。また、基体２２の側面の
溝２８で分割された他方側では、溝２８の一方側で第１
の絶縁膜３０に被覆されていない電極２６の露出部が、
第２の絶縁膜３２で被覆される。

【００１４】さらに、基体２２の第１および第２の絶縁
膜３０，３２が形成された部分、つまり溝２８の両側に
は、外部電極３４，３６が形成される。したがって、外
部電極３４には第１の絶縁膜３０で被覆されていない電
極２６が接続され、外部電極３６には第２の絶縁膜３２
で被覆されていない電極２６が接続される。つまり、電
極２６の隣合うものが、それぞれ外部電極３４および外
部電極３６に接続される。

【００１５】基体２２の長さ方向の中央部において、図
６に示すように、外部電極３４，３６には、支持部材３
８，４０が形成される。支持部材３８，４０は、導電ペ
ーストなどの導電材料で直方体状に形成され、その幅は
外部電極３４，３６とほぼ同じとなるように形成され
る。支持部材３８の基体２２の長手方向一端側は導電接
着剤４２でパターン電極１６に接続され、他端側は絶縁
接着剤４４でパターン電極１６上に固定される。また、
支持部材４０の基体２２の長手方向一端側は絶縁接着剤
４４でパターン電極１８上に固定され、他端側は導電接
着剤４２でパターン電極１８に接着される。したがっ
て、図２に示すように、支持部材３８，４０の隣接する
部分には導電接着剤４２と絶縁接着剤４４とが並ぶこと
になり、圧電共振子２０を基板１２上に取り付けるとき
に、これらの接着剤４２，４４が支持部材３８，４０間
に流れても、隣接する支持部材３８，４０が電気的に導
通することを防ぐことができる。

【００１６】基板１２上には、圧電共振子２０を覆うよ
うにして、キャップ４６がかぶせられる。キャップ４６
には、たとえば２か所に孔４８が形成される。そして、
基板１２上にキャップ４６がかぶせられた状態で、一方
の孔４８からゴム状弾性体５０が注入される。ゴム状弾
性体５０としては、たとえばシリコン樹脂などが用いら
れる。ゴム状弾性体５０は、圧電共振子２０の周囲が覆
われるまで注入充填される。この圧電部品１０は、発振
子やディスクリミネータなどとして用いられる。

【００１７】この圧電部品１０では、パターン電極１
６，１８間に信号が入力される。信号が入力されること
により、基体２２の互いに逆向きに分極した圧電体層２
４に、互いに逆向きの電界が印加される。そのため、圧
電体層２４は、全体として同じ向きに伸縮しようとす
る。そのため、圧電共振子２０全体としては、基体２２
の中心部をノードとした長さ振動の基本振動が励振され
る。

【００１８】この圧電部品１０に用いられる圧電共振子
２０は、分極方向と電界方向と振動方向とが同じ向きで
あり、圧電縦効果を利用した圧電共振子となっている。
そのため、分極方向，電界方向と振動方向とが異なる圧
電横効果を用いた圧電共振子に比べて、電気機械結合係
数が大きく、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦが大
きい。そのため、この圧電共振子２０をフィルタや発振
子などに用いた場合、帯域幅を大きくすることができ
る。また、この圧電部品１０では、基体２２の長さ方向
の中央部において支持部材３８，４０が形成されている
ため、圧電共振子２０のノード部分を支持することがで
きる。そのため、圧電共振子２０の振動が妨げられな
い。

【００１９】この圧電部品１０では、ゴム状弾性体５０
によって、圧電共振子２０の振動が抑圧される。それに
よって、圧電共振子２０の機械的品質係数Ｑｍが調整さ
れる。このとき、ゴム状弾性体５０のヤング率を適当に
選択することにより、圧電共振子２０のＱｍを所望の値
に調整することができる。この圧電部品１０では、圧電
共振子２０の周囲を覆うようにして、ゴム状弾性体５０
が充填されているため、複数の圧電部品１０の間で、圧
電共振子２０へのゴム状弾性体５０の付着状態に差がな
い。そのため、複数の圧電部品１０の間で、Ｑｍのばら
つきを小さくすることができる。

【００２０】なお、ゴム状弾性体５０のヤング率と圧電
部品１０の損失との関係を図７に示す。圧電部品１０の
実用域は、その損失が６ｄＢ以下の範囲であることか
ら、ゴム状弾性体５０のヤング率は、１２ｋｇｆ／ｃｍ
²以下であることが好ましい。つまり、ゴム状弾性体５
０のヤング率を１２ｋｇｆ／ｃｍ²以下の範囲内で選択
することにより、所望の特性の圧電部品１０を得ること
ができる。

【００２１】また、このような圧電部品１０では、圧電
共振子２０の周囲がゴム状弾性体５０で覆われているた
め、防湿効果の高いシリコン樹脂などを用いることによ
り、製品自体の防湿特性を高めることができる。また、
ゴム状弾性体５０は、キャップ４６の孔４８から注入さ
れるため、基板１２とキャップ４６との間にゴム状弾性
体５０が入り込んだりすることがない。そのため、従来
の圧電部品のように、ゴム状弾性体５０が流れる範囲を
考慮して大きい基板を作製する必要がなく、基板１２を
小型化することができる。そのため、圧電部品１０自体
についても、小型化が可能である。

【００２２】なお、このような圧電部品１０に用いられ
る圧電共振子２０としては、図８に示すような構造のも
のを用いることができる。この圧電共振子２０の電極２
６は、図９に示すように、基体２２の１つの側面におい
て、外部電極３４，３６に接続される部分のみが基体２
２の表面に露出し、その他の部分が露出しないように、
略Ｌ字状に形成される。そして、このような電極２６が
交互に積層され、基体２２の１つの側面において、電極
２６の露出した部分に外部電極３４，３６が形成され
る。このような圧電共振子２０では、絶縁膜３０，３２
を形成する必要がない。

【００２３】また、圧電部品１０としては、複数の圧電
共振子２０を用いてもよい。図１０は梯子型の回路を有
するラダーフィルタとして用いられる圧電部品の例を示
す図解図である。この圧電部品１０では、図１１に示す
ように、基板６０上に４つのパターン電極６２，６４，
６６，６８が形成される。これらのパターン電極６２，
６４，６６，６８には、間隔を隔てて一列に配置される
５つのランドが形成される。この場合、基板６０の一端
から１番目のランドはパターン電極６２に形成され、２
番目のランドおよび５番目のランドはパターン電極６４
に形成され、３番目のランドはパターン電極６６に形成
され、４番目のランドはパターン電極６８に形成され
る。

【００２４】これらのランドに、圧電共振子２０ａ，２
０ｂ，２０ｃ，２０ｄの外部電極３４，３６に形成され
た支持部材３８，４０が、導電接着剤４２および絶縁接
着剤４４で接着される。このとき、同じランド上では、
隣合う圧電共振子の支持部材間が導通しても問題ないた
め、異なるランド間で導通しないように導電接着剤４２
と絶縁接着剤４４とが配置される。そして、基板６０上
に、孔７０の形成されたキャップ７２がかぶせられる。
さらに、これらの圧電共振子２０ａ〜２０ｄの周囲が覆
われるように、ゴム状弾性体５０が注入充填される。

【００２５】この圧電部品１０は、図１２に示すような
梯子型の回路を有するラダーフィルタとして用いられ
る。このとき、たとえば２つの圧電共振子２０ａ，２０
ｄは直列共振子として用いられ、別の圧電共振子２０
ｂ，２０ｃは並列共振子として用いられる。このような
ラダーフィルタでは、並列の圧電共振子２０ｂ，２０ｃ
の容量が、直列の圧電共振子２０ａ，２０ｄよりも大き
くなるように設計される。

【００２６】このような圧電部品１０においても、これ
らの圧電共振子２０ａ〜２０ｄの周囲にゴム状弾性体５
０を充填することにより、圧電共振子２０ａ〜２０ｄの
周囲のゴム状弾性体５０の量に差がなくなり、所望のＱ
ｍを得ることができる。そのため、圧電部品１０の特性
のばらつきを少なくすることができる。また、基板６０
に取り付けられたキャップ７２の孔７０からゴム状弾性
体５０を注入することにより、ゴム状弾性体５０の流れ
る範囲を考慮する必要がなく、圧電部品１０を小型化す
ることができる。

【００２７】なお、キャップの孔の数は２つに限らず、
１つであってもよい。孔が２つの場合には、一方の孔か
らゴム状弾性体を注入し、他方の孔を空気抜き用として
用いることができ、孔が１つの場合には、孔より細いノ
ズルを差し込んでゴム状弾性体を注入することにより、
１つの孔を注入用と空気抜き用の両方に兼用することが
できる。この孔は、ゴム状弾性体を注入したのち、樹脂
材や半田などで封鎖してもよい。しかしながら、圧電共
振子がゴム状弾性体で覆われているため、防湿効果が高
く、孔を閉じなくてもよい。

【００２８】上述の各圧電部品１０では、積層型の圧電
共振子を用いたが、圧電体基板の両面に電極を形成した
圧電横効果を利用した圧電共振子を用いてもよい。つま
り、圧電共振子の種類にかかわらず、圧電共振子の周囲
をゴム状弾性体で覆うことにより、この発明の効果を得
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、圧電共振子に付着す
るゴム状弾性体の量にばらつきが生じず、安定した特性
の圧電部品を得ることができる。しかも、ゴム状弾性体
のヤング率を適当に選択することにより、所望のＱｍを
得ることができる。さらに、圧電共振子の周囲がゴム状
弾性体で覆われているため、防湿特性の高い圧電部品と
することができる。また、ゴム状弾性体が流れることを
考慮する必要がなく、基板を大きくする必要がないた
め、圧電部品の小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の圧電部品の一例を示す図解図であ
る。

【図２】図１に示す圧電部品を他の方向からみた図解図
である。

【図３】図１に示す圧電部品の分解斜視図である。

【図４】図１に示す圧電部品に用いられる圧電共振子の
一例を示す図解図である。

【図５】図４に示す圧電共振子に形成された絶縁膜の様
子を示す平面図である。

【図６】図４に示す圧電共振子に支持部材を形成した様
子を示す斜視図である。

【図７】図１に示す圧電部品において、ゴム状弾性体の
ヤング率と損失との関係を示すグラフである。

【図８】この発明の圧電部品の用いられる圧電共振子の
他の例を示す図解図である。

【図９】図８に示す圧電共振子に用いられる圧電体層と
電極との関係を示す平面図である。

【図１０】この発明の圧電部品として、複数の圧電共振
子を用いてラダーフィルタとした例を示す図解図であ
る。

【図１１】図１０に示す圧電部品のキャップを除いて示
す分解斜視図である。

【図１２】図１０に示す圧電部品の回路図である。

【図１３】この発明の背景となる圧電部品の一例を示す
図解図である。

【図１４】図１３に示すこの発明の背景となる圧電部品
の分解斜視図である。

【図１５】この発明の背景となる圧電部品として、複数
の圧電共振子を用いてラダーフィルタとした例を示す図
解図である。

【符号の説明】

１０圧電部品１２基板１６，１８パターン電極２０圧電共振子２２基体３４，３６外部電極３８，４０支持部材４６キャップ４８孔５０ゴム状弾性体６０基板６２，６４，６６，６８パターン電極７０孔７２キャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板、前記基板上に支持部材を介して取り付けられる長さ振動
を励振する圧電共振子、前記圧電共振子を覆うように前記基板上に取り付けられ
る孔を有するキャップ、および前記基板に取り付けられ
た前記キャップの前記孔から注入されて前記圧電共振子
の周囲を覆うゴム状弾性体を含む、圧電部品。
【請求項２】前記ゴム状弾性体のヤング率は１２ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以下である、請求項１に記載の圧電部品。
【請求項３】前記ゴム状弾性体はシリコン樹脂であ
る、請求項１または請求項２に記載の圧電部品。
【請求項４】前記圧電共振子は、長さ方向に圧電体層
と電極とを積層した柱状の基体と、前記基体の１つの側
面において前記基体の前記電極に接続されるように形成
される２つの外部電極とを含み、前記圧電体層は前記基
体の長さ方向に分極され、前記電極によって前記基体の
長さ方向に電界を加えて、前記基体に長さ振動の基本振
動が励振される、請求項１ないし請求項３のいずれかに
記載の圧電部品。
【請求項５】複数の前記圧電共振子を前記基板上で接
続することによってラダーフィルタとした、請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の圧電部品。