WO2014115451A1 - 圧電振動部品 - Google Patents

Abstract

　外部からのノイズによる影響を抑制することができる圧電振動部品を提供する。　矩形板状の基板２の上面２ａ上に、圧電振動子３が保持されており、該圧電振動子３を囲繞するように金属からなるキャップ５が上面２ａに固定されており、基板２の上面２ａに設けられた第１，第２の取付電極６，７に圧電振動子３が機械的かつ電気的に接続されており、基板２の第２のコーナーに第２の端子電極１２が、第３のコーナーに第１の端子電極１１が設けられており、第２の取付電極７から第４のコーナー側に向かって突出電極部１７が設けられている、圧電振動部品１。

Description

圧電振動部品

　本発明は、基板上に圧電振動子が搭載されている圧電振動部品に関する。

　従来、発振子やフィルタとして様々な圧電振動部品が提案されている。下記の特許文献１には、この種の圧電振動部品の一例が開示されている。特許文献１に記載の圧電振動部品では、矩形板状の基板上に圧電振動子が保持されている。矩形板状の基板の上面には、圧電振動子を電気的に接続し、かつ保持するための第１，第２の取付電極が形成されている。基板の１つのコーナーには第１の端子電極が形成されている。この第１の端子電極に第１の取付電極が形成されている。他のコーナーに第２の端子電極が形成されている。第２の端子電極に、配線電極により第２の取付電極が電気的に接続されている。そして、上記圧電振動子を囲繞するように、接着剤を介して基板の上面に金属からなるキャップが固定されている。

特許第４９４７２１３号

　特許文献１に記載の圧電振動部品では、外部からの電磁ノイズを受けた場合、金属からなるキャップがアンテナとして動作し、ノイズ耐性が劣化するという問題があることがわかった。

　本発明の目的は、外部からのノイズによる影響を抑制することが可能とされている圧電振動部品を提供することにある。

　本発明に係る圧電振動部品は、基板と、第１，第２の取付電極と、圧電振動子と、金属からなるキャップとを備える。基板は、上面と下面とを有する。基板は矩形板状の基板であり、上面が、対向し合う第１，第２の辺と、対向し合う第３，第４の辺とを有する。キャップは、上記基板上に搭載された上記圧電振動子を囲繞するように上記基板に固定されており、かつ基板側に開いた開口を有する。

　第１，第２の取付電極は、上記基板の上面に形成されている。

　圧電振動子は、上記第１，第２の取付電極に電気的かつ機械的に接続されており、基板の上面に保持されている。

　上記基板の上面において、第１の辺と第３の辺とがなすコーナー部を第１のコーナー、第１の辺と第４の辺とがなすコーナー部を第２のコーナー、第２の辺と第３の辺とがなすコーナー部を第３のコーナー、第２の辺と第４の辺とがなすコーナー部を第４のコーナーとする。

　基板の上面において、上記第１の取付電極が、第１～第４のコーナーのうち、第１のコーナー寄りに設けられている。第２の取付電極は、第１～第４のコーナーのうちの第２のコーナー寄りに設けられている。

　本発明に係る圧電振動部品は、さらに、第１，第２の端子電極、第１，第２の配線電極及び突出電極部を備える。第１の端子電極は第３のコーナーに設けられており、第２の端子電極は第２のコーナーに設けられている。第１の配線電極は、第１の取付電極と第１の端子電極とを接続するように基板の上面に設けられている。第２の配線電極は、第２の取付電極と第２の端子電極とを接続するように基板の上面に設けられている。

　突出電極部は、第２の取付電極に電気的に接続されるように基板の上面において第２の取付電極から第４のコーナー側に向かって延ばされている。

　本発明に係る圧電振動部品では、好ましくは、基板の第４のコーナーに設けられており、かつグラウンド電位に接続される第１のダミー電極がさらに備えられている。

　本発明に係る圧電振動部品では、第１のコーナーに設けられた第２のダミー電極がさらに備えられていてもよい。

　本発明に係る圧電振動部品では、上記キャップは、基板の上面に接着剤により固定されていてもよい。この場合、好ましくは、突出電極部及び第１の配線電極の外側縁がキャップの開口縁よりも内側に位置している。

　本発明に係る圧電振動部品によれば、上記突出電極部が設けられているため、外部からの電磁波ノイズを受けた場合、該突出電極部の長さ及び形状を調整することにより該ノイズの強度のピーク位置にある周波数を制御することができる。従って、電磁波ノイズの影響を受け難い、圧電振動部品を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動部品の分解斜視図である。 図２は、第１の実施形態で用いられている圧電振動子の下面の電極形状を模式的に示す平面図である。 図３は、第１の実施形態において、基板の上面上の電極構造と、搭載される金属キャップの位置との関係を示す模式的平面図である。 図４は、第１の実施形態の圧電振動部品において、突出電極部の長さを変化させた場合の周波数と、圧電振動部品の電界強度との関係を示す図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、封止用接着剤を塗布した初期状態及び加熱時の接着剤の基板上における状態を示す各略図的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、封止用接着剤を塗布した初期状態及び加熱時の接着剤の基板上の状態を示す各略図的断面図である。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

　図１は、本発明の一実施形態にかかる圧電振動部品の分解斜視図である。

　図１に示すように、圧電振動部品１は、矩形板状の基板２を有する。

　この基板２の上面に圧電振動子３が搭載されている。搭載されている圧電振動子３を囲繞するように、金属からなるキャップ５が基板２の上面に固定される。この固定は、枠状の接着剤層４を用いて行われる。

　基板２は絶縁性セラミックスなどの適宜の絶縁性材料からなる。基板２は矩形板状の形状を有する。基板２は、上面２ａと、下面２ｂとを有する。上面２ａは、対向し合う第１，第２の辺２ｃ，２ｄと、対向し合う第３，第４の辺２ｅ，２ｆとを有する。本実施形態では、第１，第２の辺２ｃ，２ｄが短辺であり、第３，第４の辺２ｅ，２ｆが長辺である。もっとも、短辺と長辺は逆であってもよい。また、第１～第４の辺２ｃ～２ｆは同じ長さであってもよい。

　基板２の上面２ａ上には、第１，第２の取付電極６，７が形成されている。第１，第２の取付電極６，７上には、導電性接着剤８，９が付与されている。導電性接着剤８，９は、圧電振動子３を第１，第２の取付電極６，７に電気的にかつ機械的に接続している。すなわち、第１，第２の取付電極６，７は、圧電振動子３を機械的に保持する部分としても機能する。

　基板２において、第１の辺２ｃと第３の辺２ｅとのなすコーナー部を第１のコーナーとする。第１の辺２ｃと第４の辺２ｆとのなすコーナー部を第２のコーナーとする。第２の辺２ｄと第３の辺２ｅとのなすコーナー部を第３のコーナーとする。第２の辺２ｄと第４の辺２ｆとのなすコーナー部を第４のコーナーとする。

　上面２ａ上において、第１の取付電極６は、第１のコーナー寄りに設けられている。第１のコーナー寄りとは、第１～第４のコーナーのうち、第１のコーナーにもっとも近いことを意味する。他方、第２の取付電極７は、第１～第４のコーナーのうち、第２のコーナー寄りに設けられている。

　他方、必須ではないが、本実施形態では、基板２の第１～第４のコーナーは、上下方向に延びる半円筒曲面状の凹部を有するように加工されている。第３のコーナーにおいては、この凹部内面に第１の端子電極１１が形成されている。第３のコーナーとは対角位置にある第２のコーナーにおいては、凹部内面に第２の端子電極１２が形成されている。他方、第４のコーナーにおいては、凹部内面に第１のダミー電極１３が形成されている。第１のコーナーには、第２のダミー電極１４が形成されている。

　第１，第２の端子電極１１，１２は、圧電振動部品１を外部と電気的に接続し、圧電振動子３を動作させる部分である。他方、第１，第２のダミー電極１３，１４は、グラウンド電位に接続される。

　基板２の上面２ａ上には、第１の配線電極１５が設けられている。第１の配線電極１５は、第１の取付電極６と、第１の端子電極１１とを電気的に接続するように設けられている。本実施形態では、第１の配線電極１５は、直線状の形状を有し、第３の辺２ｅと平行に延ばされている。なお、第１の配線電極１５は、第３の辺２ｅと非平行に設けられていてもよい。

　本実施形態では、上記第１の配線電極１５の外縁１５ａが、キャップ５の開口縁よりも内側に位置している。なお、外縁１５ａとは、配線電極１５の辺であって、第３の辺２ｅと平行に延びる外側の辺をいうものとする。

　他方、第２の取付電極７は、第２の端子電極１２に第２の配線電極１６により電気的に接続されている。第２の配線電極１６は、上面２ａ上に設けられている。

　さらに、第２の取付電極７から、第４のコーナーに向かって延びるように突出電極部１７が設けられている。突出電極部１７は、本実施形態では、長さ方向を有するストリップ状の形状を有する。より具体的には、突出電極部１７は、第１の配線電極１５と平行に延びている。突出電極部１７は、ストリップ状の形状に限定されるものではない。また、第１の配線電極１５と必ずしも平行に配置される必要もない。

　突出電極部１７の外縁１７ａは、キャップ５を固定したあとに、キャップ５の開口縁よりも内側に位置している。突出電極部１７の外縁１７ａとは、第４の辺２ｆ側の辺をいうものとする。

　上記第１，第２の取付電極６，７を含む基板２の表面に形成される各電極は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

　圧電振動子３は、矩形板状の圧電板２１を有する。圧電板２１は、ＰＺＴ系セラミックスや水晶などの圧電材料からなる。

　圧電板２１の上面に、第１の励振電極２２が形成されている。第１の励振電極２２は、第１の引き出し電極２４に電気的に接続されている。第１の引き出し電極２４は、圧電板２１の上面から下面に至るように設けられている。

　図２は、圧電振動子３の下面の電極形状を模式的に示す平面図である。圧電板２１の下面には、第２の励振電極２３が形成されている。第２の励振電極２３は、第１の励振電極２２と圧電板２１を介して重なり合うように設けられている。第２の励振電極２３は、第２の引き出し電極２５に電気的に接続されている。第１，第２の引き出し電極２４，２５が図１に示した第２の取付電極７及び第１の取付電極６にそれぞれ導電性接着剤９，８より接合されている。それによって、圧電振動子３が基板２上に保持されている。すなわち、圧電振動子３が第１，第２の取付電極６，７に機械的にかつ電気的に接続されている。

　なお、本発明において用いられる圧電振動子については、上記圧電振動子３に限らず、様々な振動モードで励振される圧電振動子を用いることができる。すなわち、第１，第２の取付電極６，７により接合され、片持ちで支持される適宜の圧電振動子を用いることができる。

　図１に戻り、基板２上に、枠状の接着剤層４が設けられる。枠状の接着剤層４は、接着剤を枠状に塗布し、硬化させることにより形成される。このような接着剤としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの熱硬化性樹脂を主体とする接着剤を好ましく用いることができる。もっとも、熱可塑性樹脂を含む接着剤を用いてもよい。

　キャップ５は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金からなる。キャップ５は、下方に開いた開口を有する。開口縁が、接着剤層４を介して基板２の上面２ａに接合される。それによって、圧電振動子３が、基板２とキャップ５とからなるパッケージ内に囲繞される。すなわち、圧電振動子３を囲繞するようにキャップ５が基板２の上面に固定されている。

　図３は、上記キャップ５の固定される位置と基板２の上面２ａ上の電極構造との位置関係を示す模式的平面図である。図３に示すように、基板２の上面２ａにおいて、二点鎖線で示す位置にキャップ５が固定される。言い換えれば、矩形枠状の二点鎖線で示す領域に接着剤を塗布した後、キャップ５を搭載し、固定する。また、あらかじめキャップ５に接着剤を塗布した後に、基板２の上面２ａに固定してもよい。

　図３から明らかなように、第１の配線電極１５の外縁１５ａは、キャップ５が設けられている領域よりも内側に位置している。同様に、突出電極部１７の外縁１７ａもまた、キャップ５の開口縁よりも内側に位置している。

　本実施形態の圧電振動部品１では、突出電極部１７が設けられているため、外部からの電磁波ノイズの影響を抑制することが可能とされている。これを、図４を参照して説明する。

　図４は、突出電極部１７の長さを第１の長さＬ１、第２の長さＬ２、第３の長さＬ３に変化させた場合の周波数と信号の電界強度との関係を示す図である。第１の長さＬ１＜第２の長さＬ２＜第３の長さＬ３の関係にある。すなわち、第１の長さＬ１から第３の長さＬ３に至るにつれて、突出電極部１７の長さが長くなっている。

　図４から明らかなように、上記突出電極部１７の長さを変化させると、圧電振動部品１の電界強度ピークの周波数が高周波数側にシフトすることがわかる。この電界強度のピークが変化することは、ノイズのピーク周波数が変化することを意味する。この電界強度が高いほどノイズ耐性が高いことを意味する。言い換えれば、外部から加わる電磁波ノイズの影響に関わらず、必要な電界強度を得るには、電界強度レベルが高いことが好ましい。

　いま、図４における破線Ｓで示す電界強度レベルを必要電界強度レベルとする。この必要電界強度レベルがＳ以上の電界強度であれば、ノイズによる影響を無視することができる。

　本実施形態では、上記のように、突出電極部１７の長さを、変化させることにより、電界強度のピークの周波数位置を変化させることができる。よって、例えば、図４の周波数Ｆ１からＦ２の範囲をノイズ耐性評価範囲、すなわちノイズ耐性が求められる範囲とした場合、このようなノイズ耐性を得るには、突出電極部１７の長さを調整すればよいことがわかる。すなわち、例えば、第２の長さをＬ２となるように突出電極部１７を形成すればよいことがわかる。

　従って、本実施形態によれば、ノイズ耐性が必要な周波数範囲において、突出電極部１７の長さを調整してノイズ耐性を高めることが可能となる。

　上記のように電界強度のピーク周波数が突出電極部１７の長さにより変化するのは、必ずしも明確ではないが、以下の理由によると考えられる。すなわち、突出電極部１７の先端と、グラウンド電位に接続される第１のダミー電極１３との間の距離が変化することにより、回路全体の配線の引き回し状態が変化することによると考えられる。すなわち、全体の回路定数が変化し、電界強度のピーク位置が変化しているものと考えられる。

　従って、好ましくは、第１のダミー電極１３が、本実施形態のようにグラウンド電位に接続されていることが望ましい。もっとも、第１のダミー電極１３は必ずしもグラウンド電位に接続されていなくてもよい。その場合であっても、突出電極部１７の長さを変化させた場合、上記のように本実施形態の場合程ではないが電界強度のピーク周波数位置は変化することが確かめられている。

　さらに、本実施形態の圧電振動部品１では、上記突出電極部１７が設けられているため、振動漏洩経路部分における電極や配線電極の断線が生じ難い。圧電振動部品１において小型化を進めた場合、基板２が小さくなり、かつ薄くなる。その場合、外力により基板２が容易に変形するおそれがある。その結果、第１の配線電極１５などの配線電極部分において基板２の変形に伴う破断が生じるおそれがある。

　これに対して、本実施形態では、突出電極部１７が設けられている分だけ、基板２の剛性が高められる。例えば、その長辺方向中央において上下方向に変位するように変形したとしても、第１の配線電極１５だけでなく突出電極部１７が設けられているため、破断が生じ難い。

　加えて、本実施形態では、突出電極部１７が設けられているため、接着剤層４を構成する接着剤の流れ出しによる特性の劣化も生じ難い。特許文献１に記載のような圧電振動部品では、接着剤を塗布し、加熱すると、接着剤の粘度が低下する。その結果、接着剤が圧電振動子に付着し、特性を劣化させるおそれがある。

　これに対して、本実施形態では、このような接着剤の圧電振動子への付着を確実に抑制することができる。これを図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、接着剤層を構成するための接着剤４Ａを基板２の上面２ａ上に塗布する。ここでは、突出電極部１７の外縁１７ａが前述したキャップ５の開口縁よりも内側に位置している。従って、接着剤４Ａは突出電極部１７の外側に塗布される。加熱すると、図５（ｂ）に示すように、接着剤４Ａの粘度が低下して、拡がることとなる。しかしながら、内側には突出電極部１７が設けられているため、接着剤４Ａの濡れ拡がりを抑制することができる。それによって、圧電振動子３側への接着剤４Ａの付着を確実に防止することができる。

　また、図６（ａ）に示すように、接着剤４Ａが突出電極部１７の上面の一部に至るように塗布されることもある。その場合であっても、加熱した場合、接着剤４Ａは、図６（ｂ）に示すように、突出電極部１７の上面を濡れ拡がるが、それ以上は内側に濡れ拡がり難い。そのため、接着剤４Ａの圧電振動子３への付着をやはり確実に防止することができる。

　よって、本実施形態によれば、突出電極部１７を設けたことにより、接着剤４Ａの圧電振動子３への付着による特性の劣化を確実に抑制することができる。

　なお、上記実施形態では、突出電極部１７は、ストリップ状の形状を有していたが、突出電極部１７は単一の直線状の形状に限定されない。突出電極部１７は複数本の電極部分に分割されていてもよい。また、突出電極部１７は、直線状の形状以外の形状でもよい。さらに、適宜の凹部や凸部が設けられた形状であってもよい。すなわち、突出電極部１７の形状は特に限定されるものではない。

１…圧電振動部品
２…基板
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ…第１の辺
２ｄ…第２の辺
２ｅ…第３の辺
２ｆ…第４の辺
３…圧電振動子
４…接着剤層
４Ａ…接着剤
５…キャップ
６…第１の取付電極
７…第２の取付電極
８，９…導電性接着剤
１１…第１の端子電極
１２…第２の端子電極
１３…第１のダミー電極
１４…第２のダミー電極
１５…第１の配線電極
１５ａ…外縁
１６…第２の配線電極
１７…突出電極部
１７ａ…外縁
２１…圧電板
２２…第１の励振電極
２３…第２の励振電極
２４…第１の引き出し電極
２５…第２の引き出し電極

Claims (5)

1. 　上面及び下面を有し、上面が対向し合う第１，第２の辺と、対向し合う第３，第４の辺とを有する矩形板状の基板と、
   　前記基板の前記上面に形成された第１，第２の取付電極と、
   　前記第１，第２の取付電極に電気的かつ機械的に接続されており、前記基板の上面に保持されている圧電振動子と、
   　前記基板上に搭載された前記圧電振動子を囲繞するように前記基板に固定されており、かつ基板側に開いた開口を有し、金属からなるキャップとを備え、
   　前記基板の上面において、前記第１の辺と第３の辺とがなすコーナー部を第１のコーナー、前記第１の辺と第４の辺とがなすコーナー部を第２のコーナー、前記第２の辺と前記第３の辺とがなすコーナー部を第３のコーナー、前記第２の辺と前記第４の辺とがなすコーナー部を第４のコーナーとしたときに、
   　前記基板の上面において、前記第１の取付電極が第１～第４のコーナーのうち第１のコーナー寄りに設けられており、前記第２の取付電極が前記第１～第４のコーナーのうちの第２のコーナー寄りに設けられており、
   　前記第３のコーナーに設けられた第１の端子電極と、
   　前記第２のコーナーに設けられた第２の端子電極と、
   　前記第１の取付電極と前記第１の端子電極とを接続するように前記基板の上面に設けられている第１の配線電極と、
   　前記第２の取付電極と前記第２の端子電極とを接続するように前記基板の上面に設けられている第２の配線電極と、
   　前記第２の取付電極に電気的に接続されるように前記基板の上面において前記第２の取付電極から前記第４のコーナー側に向かって延ばされている突出電極部をさらに備える、圧電振動部品。
2. 　前記基板の前記第４のコーナーに設けられており、かつグラウンド電位に接続される第１のダミー電極をさらに備える、請求項１に記載の圧電振動部品。
3. 　前記第１のコーナーに設けられた第２のダミー電極をさらに備える、請求項２に記載の圧電振動部品。
4. 　前記基板の上面に前記キャップが接着剤により固定されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧電振動部品。
5. 　前記突出電極部及び第１の配線電極の外側縁が前記キャップの開口縁よりも内側に位置している、請求項４に記載の圧電振動部品。

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