JPH11234083A - 圧電部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性良く、かつ、特性のばらつきの少ない
小型の圧電部品及びその製造方法を得る。 【解決手段】 圧電体部品１１は、矩形状の圧電体１
２、Ｅ字状及び逆Ｅ字状の保持部材１３，１４、保持部
材１３，１４とともに圧電体１２を内部に収容する外装
ケースを構成する封止用基板１５ａ，１５ｂから構成さ
れている。圧電体１２は、保持部材１３，１４にそれぞ
れ対向する面に電極１６，１７が形成され、長さ振動を
主振動モードとして振動する。圧電体１２は保持部材１
３，１４の当接部１３ｃ，１４ｃにより振動可能に挟持
されると共に、圧電体１２と保持部材１３，１４とは板
状に一体化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電部品、特に、発
振子、ディスクリミネータ、フィルタ、センサ等に利用
される圧電部品及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電部品としては、例えば特開平
８−８６７７号公報に記載されたものが知られている。
該圧電部品は、図１０に示すように、長さ振動を主振動
モードとする圧電共振子１の一方の電極２のほぼ中央部
を基板３上の第１の電極４に導電性接着剤５にて接着固
定し、この圧電共振子１の他方の電極６のほぼ中央部と
基板３の第２の電極７とをボンディングワイヤ８にて接
続し、キャップ９内に収容するようにした構成を有して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧電
部品では、圧電共振子１を基板３に接着固定し、導電性
接着剤５やボンディングワイヤ８により、電極２及び６
を第１の電極４及び第２の電極７に接続した後、全体を
キャップ９内に収容しているので、製造に手間がかかり
生産性が低いという問題があった。また、圧電共振子１
は流動性を有する導電性接着剤５で基板３の上に接着固
定しているので、圧電共振子１の位置決め並びに導電性
接着剤５の付着範囲の規制が困難で特性のばらつきが大
きくなり易い。さらに、キャップ９と基板３との間に無
駄な空間が多く、小型化も難しい。

【０００４】そこで、本発明の目的は、生産性が良く、
かつ、特性のばらつきの少ない小型の圧電部品及びその
製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するため、本発明に係る圧電部品は、（ａ）電極を互い
に対向する面にそれぞれ有した圧電体と、（ｂ）前記圧
電体の一方の側に当接する当接部を有し、前記圧電体の
一方の側を囲む第１保持部材と、（ｃ）前記圧電体を間
にして第１保持部材の前記当接部に対向するとともに前
記圧電体の他方の側に当接する当接部を有し、前記圧電
体の他方の側を囲む第２保持部材とを備え、（ｄ）前記
圧電体が第１保持部材と第２保持部材との間で、前記当
接部にて屈曲可能の状態で支持されていること、を特徴
とする。

【０００６】以上の構成により、圧電体は第１及び第２
保持部材により挟持されると共に、圧電体と第１及び第
２保持部材とは板状に一体化される。従って、この板状
の圧電体と第１及び第２保持部材とを間に挟んで、上下
に封止用基板を配設することにより、無駄な空間が少な
い積層構造の圧電部品が得られる。

【０００７】また、第１保持部材の当接部及び第２保持
部材の当接部のうちの少なくとも一つと圧電体との間に
弾性体を介在させることにより、圧電体は弾性体により
弾性的に支持される。従って、圧電体は安定した状態で
保持され、圧電体の屈曲が阻害されにくくなる。さら
に、外部からの衝撃力が加わっても、その衝撃力が弾性
体によって緩和されて直接圧電体に加わらないので、耐
衝撃性に優れた圧電部品となる。

【０００８】さらに、本発明に係る圧電部品の製造方法
は、（ｅ）第１保持マザー基板及び第２保持マザー基板
を、圧電体マザー基板を間にして互いに対向するように
前記圧電体マザー基板にそれぞれ接合する工程と、
（ｆ）前記接合された圧電体マザー基板、第１保持マザ
ー基板及び第２保持マザー基板を所定の間隔で切り出す
工程と、（ｇ）前記圧電体マザー基板の所定の部分を切
除して前記圧電体マザー基板を屈曲部と非屈曲部に分割
し、前記屈曲部が前記第１保持マザー基板と第２保持マ
ザー基板との間で屈曲可能となるようにする工程と、
（ｈ）前記所定の間隔で切り出された圧電体マザー基
板、第１保持マザー基板及び第２保持マザー基板を、さ
らに製品サイズ毎に切り出す工程と、を備えたことを特
徴とする。

【０００９】以上の方法により、特性のばらつきの少な
い小型の圧電部品が、生産性良く製造される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電部品及び
その製造方法の実施の形態について添付の図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１１】本発明に係る圧電部品の一つの実施の形態
の分解斜視図を図１に、その製造の工程を図２〜図６に
それぞれ示す。図１に示すように、該圧電部品１１は二
端子型の圧電部品であって、一定の厚みを有する矩形状
の圧電体１２、該圧電体１２をその左右両側から保持す
る保持部材１３ ，１４、これら保持部材１３，１４と
ともに圧電体１２を内部に収容する外装ケースを構成す
る封止用基板１５ａ，１５ｂから構成されている。この
ような圧電部品１１は、セラミック発振子や圧電センサ
等として用いられる。

【００１２】圧電体１２は圧電セラミック材料等からな
り、保持部材１３，１４にそれぞれ対向する面に電極１
６，１７が形成され、圧電共振子として機能する。この
圧電体１２は、長さ振動を主振動モードとして振動す
る。保持部材１３，１４及び封止用基板１５ａ，１５ｂ
はいずれもアルミナ等の絶縁性を有するセラミック材料
等により構成されている。保持部材１３はＥ字形状を有
しており、その中央部からは圧電体１２の一方の電極１
６の中央部に当接する当接部１３ｃが突出している。ま
た、保持部材１４は逆Ｅ字形状を有しており、その中央
部からは圧電体１２の他方の電極１７の中央部に当接す
る当接部１４ｃが突出している。圧電体１２と保持部材
１３，１４は、導電性接着剤２０によって固着されてい
る。これにより、圧電体１２は保持部材１３，１４の当
接部１３ｃ，１４ｃにより挟持されると共に、圧電体１
２と保持部材１３，１４とは板状に一体化されている。

【００１３】保持部材１３の当接部１３ｃの上面（場合
によっては当接部１３ｃの下面も含む）には、その先端
面から保持部材１３の外側面に達する引出電極２１が形
成されている。引出電極２１は、圧電体１２の電極１６
に導電性接着剤２０を介して電気的に接続されている。
保持部材１４の当接部１４ｃの上面にも、その先端面か
ら保持部材１４の外側面に達する引出電極２２が形成さ
れ、該引出電極２２は圧電体１２の電極１７に導電性接
着剤２０を介して電気的に接続されている。

【００１４】保持部材１３は、圧電体１２の電極１６を
囲んでおり、その両端の脚部１３ａ，１３ｂは、後述す
るように、圧電部品１１の製造時に圧電体１２から切り
離された非振動部２３，２３に導電性接着剤２０を介し
て接着されている。また、保持部材１４は、圧電体１２
の電極１７を囲んでおり、その両端の脚部１４ａ，１４
ｂは非振動部２３，２３に導電性接着剤２０を介して接
着されている。ただし、脚部１３ａ〜１４ｂと非振動部
２３ａ，２３ｂとの接着に、絶縁性の接着剤を用いても
よいことは言うまでもない。

【００１５】この板状の保持部材１３，１４と圧電体１
２を上下から挟むようにして、二枚の封止用基板１５
ａ，１５ｂが絶縁性接着剤により保持部材１３，１４に
接着され、無駄な空間が少ない積層構造の圧電部品１１
が構成されている。このとき、圧電体１２と封止用基板
１５ａ，１５ｂとの間には、絶縁性接着剤の厚みにより
ギャップが形成される。そして、圧電部品１１の左右の
側面部に形成された端子電極１８，１９がそれぞれ引出
電極２１，２２に電気的に接続されている。圧電体１２
は、保持部材１３，１４と封止用基板１５ａ，１５ｂと
で形成される空間内にて、保持部材１３，１４の当接部
１３ｃ，１４ｃにより振動可能に保持されている。

【００１６】以上に構成を説明した図１の圧電部品１１
では、保持部材１３，１４の当接部１３ｃ，１４ｃの先
端面はいずれも一定の寸法を有しており、圧電体１２は
その電極１６が引出電極２１に、又、その電極１７が引
出電極２２にそれぞれ導電性接着剤２０によりほぼ一定
の面積で電気的に接続されるとともに、圧電体１２はほ
ぼ一定の位置で保持部材１３，１４の当接部１３ｃ，１
４ｃにより支持される。これにより、電気特性のばらつ
きが少ない圧電部品を得ることができる。また、保持部
材１３，１４が実質的に圧電体１２の外装ケースの機能
をも有しているので、圧電部品１１の形状も小型化され
る。

【００１７】次に、図１に示した圧電部品１１の製造方
法の一例を説明する。図２に示すように、互いに対向す
る二つの主面にそれぞれ電極膜３１，３２を形成した圧
電材料からなる平板状の圧電体マザー基板３３を用意す
る。また、中央部に突条３４を有した横断面Ｅ字状の溝
３５を片方の主面に設けた保持マザー基板３６と、中央
部に突条３７を有した横断面Ｅ字状の溝３８を片方の主
面に設けた保持マザー基板３９とを用意する。保持マザ
ー基板３９の溝３８は、保持マザー基板３６の溝３５に
対応して形成されている。保持マザー基板３６，３９は
アルミナ等の絶縁性のセラミック材料からなる平板状の
ものである。

【００１８】次いで、図３に示すように、保持マザー基
板３６の溝３５及び保持マザー基板３９の溝３８が圧電
体マザー基板３３を間にして互いに対向するように、保
持マザー基板３６，３９を圧電体マザー基板３３にそれ
ぞれ導電性接着剤２０にて接着する。このように導電性
接着剤２０にて接着したものを、溝３５，３８の長さ方
向を揃えて複数段、積み重ねる。

【００１９】そして、図３において一点鎖線Ｃ１で示す
ように、圧電体マザー基板３３と保持マザー基板３６，
３９を溝３５，３８の長さ方向に対して直角な方向に所
定の間隔で切断する。この切断工程により、図４に示す
ように、図１において説明した保持部材１３，１４及び
圧電体１２が複数連結した中間製品４１が得られる。中
間製品４１には、金属材料の蒸着、スパッタリングもし
くは導電性ペーストの印刷等の手法により、突条３４，
３７の先端面から保持マザー基板３６，３９の外側面に
達する引出電極２１，２２を形成する。そして中間製品
４１は、図４において一点鎖線Ｃ２で示す位置にて、そ
の圧電体マザー基板３３がレーザ、エッチング、溶断も
しくは研磨等の手法で切断され、振動部である圧電体１
２と非振動部２３に分割される。

【００２０】その後、図５に示すように、中間製品４１
にアルミナ等の絶縁材料からなるセラミック板４２ａ，
４２ｂをそれぞれ被せ、絶縁性接着剤４５にてセラミッ
ク板４２ａ，４２ｂを保持マザー基板３６，３９及び圧
電体マザー基板３３の非振動部２３に接着する。次い
で、金属材料の蒸着、スパッタリングもしくは導電性ペ
ーストの印刷等の手法により、引出電極２１，２２に電
気的に接続される端子電極１８，１９を形成後、図５の
中間製品４３を一点鎖線Ｃ３で示す位置にてレーザ等に
より切断すれば、図６に示すような積層型圧電部品１１
を得ることができる。この圧電部品１１は、図１におい
て説明した構成を有している。

【００２１】以上に述べたようにして圧電部品１１を製
造すれば、圧電体マザー基板３３と保持マザー基板３
６，３９とを積み重ねて積層し、圧電体マザー基板３３
の所定の部分を切除して圧電体マザー基板３３を振動部
である圧電体１２と非振動部２３に分割し、圧電体１２
が保持部材１３，１４の間で振動可能となるようにす
る、という簡易な方法により、圧電部品１１を効率よく
低コストで製造することができる。

【００２２】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更するこ
とができる。例えば、図７に示すように、保持部材１
３，１４の当接部１３ｃ，１４ｃの先端部に、弾性を有
する材料からなる例えば導電性ゴム、シリコンゴム、樹
脂等の弾性体４８を接着してもよい。この弾性体４８に
より圧電体１２は安定した状態で保持され、圧電体１２
の振動が阻害されにくくなるので、良好な電気特性を有
する圧電部品を得ることができる。さらに、外部からの
衝撃力が加わっても、その衝撃力が弾性体４８によって
緩和されて直接圧電体１２に加わらないので、耐衝撃性
に優れた圧電部品となる。この弾性体４８は、圧電体１
２の電極１６，１７と引出電極２１，２２の接続を良好
にする観点から、導電性であることが好ましい。

【００２３】また、図８に示すような圧電部品５１であ
ってもよい。このような圧電部品５１は、圧電センサ等
として用いられる。この圧電部品５１は、電極を予め表
面に形成していない圧電体マザー基板３３と、Ｅ字状の
溝３５，３８をそれぞれ形成した保持マザー基板３６，
３９とを接着剤２０で接合した後、圧電体マザー基板３
３の手前側の面に、幅方向の中央部を一端から他端に到
る溝５５を形成する。次に、圧電体マザー基板３３の溝
５５が形成された面に、溝５５を挟んで対向する分割電
極５２ａ，５２ｂを所定の位置に形成する。さらに、圧
電体マザー基板３３の奥側の面に、分割電極５２ａ，５
２ｂに対向する対向電極（図示せず）を形成する。圧電
体マザー基板３３は、図８において矢印Ｐで示すよう
に、対向電極から分割電極５２ａ，５２ｂに向かう方向
に分極されている。引出電極２１，２２はそれぞれ分割
電極５２ａ、５２ｂに電気的に接続されている。圧電体
マザー基板３３を一点鎖線Ｃ２で示す位置で切断すると
ともに、保持マザー基板３６，３９及び圧電体マザー基
板３３を一点鎖線Ｃ３で示す位置で切断することによ
り、圧電体マザー基板３３が、屈曲部である圧電体１２
と非屈曲部２３に分割され、圧電センサ５１が得られ
る。圧電体１２は、その両端部が解放状態とされ、保持
部材１３と１４によってその中央部で屈曲可能な状態で
支持されている。この実施形態では、保持部材１３，１
４の圧電体１２保持部分が当接部を構成している。な
お、圧電体マザー基板３３に予め電極５２ａ，５２ｂ及
び対向電極を形成しておいてもよい。

【００２４】以上の構成からなる圧電センサ５１に、図
８に示すように、溝５５の長手方向に対して直角な方向
の外力Ｆが作用したとすると、保持部材１３，１４によ
って支持されている圧電体１２の中央部は強制的に保持
部材１３，１４とともに移動させられるが、圧電体１２
の解放両端部は慣性により一定位置に留まろうとするの
で、圧電体１２は撓む。すなわち、分割電極５２ａに対
して圧電体１２は伸張変位し、分割電極５２ｂに対して
圧電体１２は圧縮変位する。こうして、外力Ｆによって
圧電体１２に生じる変位は、分割電極５２ａ，５２ｂに
接続された引出電極２１，２２間に、変位に対応した電
位差を発生させる。この電位差を検出電圧として引出電
極２１，２２の間から出力することにより、外力Ｆの量
を知ることができる。

【００２５】さらに、図９に示すような圧電部品６１で
あってもよい。すなわち、保持マザー基板３６，３９の
溝３５，３８の横断面形状をＵ字状に形成し、圧電体マ
ザー基板３３を一点鎖線Ｃ２で示す位置で切断するとと
もに、保持マザー基板３６，３９及び圧電体マザー基板
３３を一点鎖線Ｃ３で示す位置で切断することにより、
圧電体マザー基板３３が、振動部である圧電体１２と非
振動部２３に分割され、圧電部品６１が得られる。圧電
体１２は保持部材１３と１４によって片持ち支持され、
長さ振動モードで振動する。引出電極２１，２２は、保
持部材１３と１４の、圧電体１２を片持ち支持している
方の脚部（当接部）にそれぞれ形成されている。この実
施形態では、保持部材１３，１４の圧電体１２支持部分
が当接部を形成している。

【００２６】また、保持マザー基板３６，３９の溝３
５，３８は必ずしも必要なものではない。溝３５，３８
を設けないで、保持マザー基板３６，３９と圧電体マザ
ー基板３３を接合する際に用いる接着剤２０の厚みを利
用して、保持マザー基板３６，３９と圧電体マザー基板
３３の所定の部分にギャップを形成してもよい。さら
に、保持マザー基板３６，３９と圧電体マザー基板３３
を接合する際に用いる接着剤２０は、導電性のものであ
る必要はなく、絶縁性の接着剤であってもよい。この場
合、引出電極２１，２２がそれぞれ直接に圧電体１２の
電極１６，１７に電気的に接続するように、導電性接着
剤を塗布する等して引出電極２１，２２を延在させる必
要がある。さらに、圧電体１２の振動モードは任意であ
り、長さ振動の他に、面振動や屈曲振動等であってもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧電体はほぼ一定の位置で第１保持部材の当
接部及び第２保持部材の当接部により支持され、特性の
ばらつきが少ない圧電部品を得ることができる。また、
第１保持部材及び第２保持部材は、実質的に圧電体の外
装の機能をも有し、圧電部品の小型化を図ることができ
る。さらに、圧電体と第１及び第２保持部材とは板状に
一体化されるので、この板状の圧電体と第１及び第２保
持部材とを間に挟んで、上下に封止用基板を配設して封
止することにより、無駄な空間が少ない積層型圧電部品
が得られる。

【００２８】また、第１保持部材の当接部及び第２保持
部材の当接部のうちの少なくとも一つと圧電体との間に
弾性体を介在させることにより、圧電体は弾性体により
安定した状態で保持され、圧電体の屈曲が阻害されにく
くなるので、良好な電気特性を有する圧電部品を得るこ
とができる。さらに、外部からの衝撃力が加わっても、
その衝撃力が弾性体によって緩和されて直接圧電体に加
わらないので、耐衝撃性に優れた圧電部品となる。

【００２９】さらに、本発明によれば、圧電体マザー基
板と第１保持マザー基板と第２保持マザー基板とを積み
重ねて積層し、圧電体マザー基板の所定の部分を切除し
て圧電体マザー基板を屈曲部と非屈曲部に分割し、屈曲
部が第１保持マザー基板と第２保持マザー基板との間で
屈曲可能となるようにする、という簡易な方法により、
特性のばらつきの少ない小型の圧電部品を効率よく低コ
ストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電部品の一つの実施形態の分解
斜視図。

【図２】図１に示した圧電部品の製造工程を説明するた
めの斜視図。

【図３】図２に続く製造工程を説明するための斜視図。

【図４】図３に続く製造工程を説明するための斜視図。

【図５】図４に続く製造工程を説明するための一部切り
欠け斜視図。

【図６】図２〜図５の工程により製造された図１の圧電
部品の外観を示す斜視図。

【図７】本発明に係る圧電部品の他の実施形態を示す斜
視図。

【図８】本発明に係る圧電部品の別の他の実施形態を示
す斜視図。

【図９】本発明に係る圧電部品のさらに別の他の実施形
態を示す斜視図。

【図１０】従来の圧電部品の分解斜視図。

【符号の説明】

１１…圧電部品 １２…圧電体（屈曲部） １３，１４…保持部材 １３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…脚部 １３ｃ，１４ｃ…当接部 １６，１７…電極 ２３…非振動部（非屈曲部） ３１，３２…電極膜 ３３…圧電体マザー基板 ３６，３９…保持マザー基板 ４８…弾性体 ５１…圧電部品 ５２ａ，５２ｂ…電極 ６１…圧電部品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を互いに対向する面にそれぞれ有し
   た圧電体と、 前記圧電体の一方の側に当接する当接部を有し、前記圧
   電体の一方の側を囲む第１保持部材と、 前記圧電体を間にして第１保持部材の前記当接部に対向
   するとともに前記圧電体の他方の側に当接する当接部を
   有し、前記圧電体の他方の側を囲む第２保持部材とを備
   え、 前記圧電体が第１保持部材と第２保持部材との間で、前
   記当接部にて屈曲可能の状態で支持されていること、 を特徴とする圧電部品。
2. 【請求項２】 前記第１保持部材の当接部及び第２保持
   部材の当接部のうちの少なくとも一つと圧電体との間に
   弾性体が介在していることを特徴とする請求項１記載の
   圧電部品。
3. 【請求項３】 第１保持マザー基板及び第２保持マザー
   基板を、圧電体マザー基板を間にして互いに対向するよ
   うに前記圧電体マザー基板にそれぞれ接合する工程と、 前記接合された圧電体マザー基板、第１保持マザー基板
   及び第２保持マザー基板を所定の間隔で切り出す工程
   と、 前記圧電体マザー基板の所定の部分を切除して前記圧電
   体マザー基板を屈曲部と非屈曲部に分割し、前記屈曲部
   が前記第１保持マザー基板と第２保持マザー基板との間
   で屈曲可能となるようにする工程と、 前記所定の間隔で切り出された圧電体マザー基板、第１
   保持マザー基板及び第２保持マザー基板を、さらに製品
   サイズ毎に切り出す工程と、 を備えたことを特徴とする圧電部品の製造方法。