(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、表支持体と、裏支持体と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層とを有する圧電部品であって、
前記圧電基板は、振動部を有し、前記振動部が表面及び裏面に互いに対向して配置された表電極及び裏電極を含んでおり、
前記第１の樹脂層は、第１の空洞層と、第１の封止層と、第１の接着剤層と含んでおり、
前記第１の空洞層は、前記圧電基板の表面側に接着され、前記振動部に対応する部分に空洞部を有しており、
前記第１の封止層は、前記第１の空洞層に接着して積層されており、
前記表支持体は、セラミック材料で構成され、前記第１の接着剤層により、前記第１の封止層の全面に接着されており、
前記第２の樹脂層は、第２の空洞層と、第２の封止層と、第２の接着剤層とを含んでおり、
前記第２の空洞層は、前記圧電基板の裏面側に接着され、前記振動部に対応する部分に空洞部を有しており、
前記第２の封止層は、前記第２の空洞層に接着して積層されており、
前記裏支持体は、セラミック材料で構成され、前記第２の接着剤層により前記第２の封止層の全面に接着されており、
前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層のそれぞれは、層全体の厚みｄが、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、
(nλ/4−λ/8)≦ｄ≦(nλ/4＋λ/8)
但し、nは奇数
を満たすことを特徴とする圧電部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばフィルタ、共振子または発振子等として使用される圧電部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧電部品に関する先行技術として、圧電基板の表面側及び裏面側に、表支持体及びベース基板を配置し、圧電基板と表支持体及びベース基板とを接着剤を含む樹脂層を介して接着したサンドイッチ構造の圧電部品が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電基板と表支持体及び裏支持体との間に介在している樹脂層の厚みが不適当であると、表支持体及び裏支持体と、これとは音響インピーダンスの異なる樹脂層との境界で音響的反射が発生し、進行波と反射波との位相が合わない場合、音響的損失を生じる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、上述する問題点を解決し、音響損失の小さい圧電部品を提供することである。
【０００５】
本発明の別の課題は、搬送時や実装時等における欠けや破損が防止されると共に、外部から熱衝撃等が加わった場合でも、圧電基板に剥離を生じにく、しかも、熱衝撃試験等における温度変化による圧電特性の劣化を防止し得る圧電部品を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題解決のため、本発明は、圧電基板と、圧電基板と、表支持体と、裏支持体と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層とを有する圧電部品であって、
前記圧電基板は、振動部を有し、前記振動部が表面及び裏面に互いに対向して配置された表電極及び裏電極を含んでおり、
前記表支持体及び前記裏支持体は、セラミック材料で構成され、前記圧電基板の表面側及び裏面側にそれぞれ配置されており、
前記第１の樹脂層は、前記表支持体と前記圧電基板の表面との間に介在し、両者を接着するとともに、前記圧電基板の表面側において前記振動部の周りに振動空間を形成しており、
前記第２の樹脂層は、前記裏支持体と前記圧電基板の裏面との間に介在し、両者を接着するとともに、前記圧電基板の裏面側において前記振動部の周りに振動空間を形成しており、
前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、厚みｄが、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たすことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、厚みｄが、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たすから、第１の樹脂層と表支持体との境界における音響反射及び第２の樹脂層と裏支持体との境界からの反射波と進行波との間の位相差が小さくなり、損失が最小となる。音響インピーダンスの異なる２つの媒質の境界における反射は、理論的には、入射側媒質の厚みｄが（λ／４）の時に整合がとれ最小となる。ところが、実験によると、厚みｄが（λ／４）でなくとも、上記範囲にあれば、実用性を満たすのに十分であることが分かった。
【０００８】
圧電基板は、振動部が表面及び裏面に互いに対向して配置された表電極及び裏電極を含んでおり、第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、圧電基板の表面側および裏面側において振動部の周りに振動空間を形成しているから、第１の樹脂層及び第２の樹脂層によって、圧電振動に必要な空間を確保した圧電部品が得られる。
【０００９】
表支持体及び裏支持体は、セラミック材料で構成され、圧電基板の表面側及び裏面側にそれぞれ配置されており、第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、表支持体と圧電基板の表面との間、及び、裏支持体と圧電基板の裏面との間にそれぞれ介在し、両者を接着しているから、両面側において、機械的強度が補強される。このため、搬送時や実装時等における欠けや破損が防止されると共に、外部から熱衝撃等が加わった場合でも、圧電基板に剥離を生じにくくなる。
【００１０】
しかも、表支持体及び裏支持体は、セラミック材料で構成されているから、圧電基板と表支持体及び裏支持体との間の線膨張係数が近似し、熱衝撃等に起因するストレスが小さくなり、圧電特性の劣化がなくなる。この作用による利点は、表支持体及び裏支持体を、例えばガラス・エポキシ基板等のように、圧電基板と線膨張係数の異なる材料によって構成した場合を想定すると、より一層明確になる。表支持体及び裏支持体をガラス・エポキシ基板等によって構成した場合、熱衝撃試験等における温度変化により、圧電基板と表支持体及び裏支持体との間の線膨張係数の差に起因した機械的ストレスが加わり、圧電基板に圧電効果による電荷が発生する。低温側と高温側とではストレスの方向が異なり、発生する電荷は交番電荷となる。このため、分極時とは逆方向の電荷が発生して分極が消失し、圧電特性が劣化してしまう。本発明によれば、このような圧電特性の劣化を防止できる。
【００１１】
好ましい実施例では、圧電基板は、表電極が圧電基板を表裏方向に通る導体によって裏面側に設けられたリード電極と導通し、裏電極が裏面側に設けられた他のリード電極と導通し、裏支持体は外面に外部接続端子を有し、外部接続端子がリード電極に導通する。このような構造であると、金属薄板でなるキャップ状端子金具が不要である。このため、部品点数が少なくなると共に、振動部取出構造が簡単になる。キャップ状端子金具が不要であるために、キャップ状端子金具の反り、破損等による信頼性低下を招くことがない。
【００１２】
また、圧電基板は、表電極が圧電基板を表裏方向に通る導体によって裏面側に設けられたリード電極と導通し、裏電極が裏面側に設けられた他のリード電極と導通する。このような構造であると、表電極及び裏電極を同一面である裏面側で引出すことができるから、振動部の外部引出経路が短くなり、リードインダクタンスの減少、それに伴う特性向上等の利点が得られる。
【００１３】
裏支持体は、外面に外部接続端子を有し、外部接続端子がリード電極に導通する。係る構造を取った場合は、裏支持体に設けられた外部接続端子を利用して外部回路と接続できる。このため、振動電極から導出されているリード電極の半田食われ現象等を防止できる。裏支持体の外部接続端子は、厚膜として形成できるから、半田食われの影響は実質的に無視できる。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明に係る圧電部品の分解斜視図、図２は同じく正面図、図３は同じく正面断面図、図４は図２のＡ１ーＡ１線上における断面図、図５は図２のＡ２ーＡ２線上における断面図である。１は圧電基板、２は第１の樹脂層、３は第２の樹脂層、４は表支持体、５は裏支持体である。
【００１５】
圧電基板１は、振動部６、７を有する。各振動部６、７は、圧電基板１の表面及び裏面に互いに対向するように形成された表電極６１、７１及び裏電極（６２、６３）、（７２、７３）を備えている。表電極６１、７１は、リード電極８に共通に接続されている。リード電極８には圧電基板１の両面に設けたコンデンサ電極９も導通させてある。
【００１６】
裏電極６２、７２は、コンデンサ電極９と対向するコンデンサ電極１０を介して互いに導通接続されており、裏電極６３、７３は、圧電基板１に形成されたリード電極６４、７４によって圧電基板１の両隅部の端部に導かれている。電極配置に関しては、図示とは逆に、電極（６２、６３）、（７２、７３）を表電極とし、電極６１、７１を裏電極とするような配置関係をとることも可能である。
【００１７】
更に、圧電基板１の裏面側には、表面側のリード電極８と対向するリード電極１１が設けられている。表面側のリード電極８及び裏面側のリード電極１１は、圧電基板１を表裏方向に通る導体１２によって互いに接続されている。導体１２は主振動モードに影響を与えない位置であって、リード電極８、１１を相互接続できる位置であれば、任意の位置や形状が選定できる。例えば、圧電基板の端部に切欠部を設け、その表面に導体１２を形成してもよい。図示の導体１２は圧電基板１に設けられたスルーホール内に、リード電極６４、７４、８、１１と同時にスパッタ等の薄膜技術または印刷等の厚膜技術によって導体を付着させることによって形成できる。スルーホールは焼成前はグリーンシート打抜き、焼成後はレーザ加工等によって形成できる。表電極６１、７１、裏電極（６２、６３）、（７２、７３）及びリード電極６４、７４、８、１１はスパッタ等の薄膜技術または厚膜技術によって形成できる。
【００１８】
このように、圧電基板１は、表電極６１、７１が圧電基板１を表裏方向に通る導体１２によって裏面側に設けられたリード電極１１と導通し、裏電極６３、７３が裏面側に設けられたリード電極６４、７４と導通しているから、表電極６１、７１及び裏電極６３、７４を同一面である裏面側で引出すことができる。このため、振動部６、７の外部引出経路が短くなり、リードインダクタンスの減少、それに伴う特性向上等の利点が得られる。
【００１９】
第１の樹脂層２は、空洞層２１、封止層２２及び接着層２３を含み、第２の樹脂層３も同様に、空洞層３１、封止層３２及び接着層３３を含んでいる。図３を参照すると、第１の樹脂層２は、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、厚みｄ１が、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ１≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たしている。第２の樹脂層３も同様に厚みｄ２が、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ２≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たしている。厚みｄ１及び厚みｄ２は、通常の条件では、ほぼ等しくなるように選定するが、互いに異ならせてもよい。
【００２０】
空洞層２１、３１は、振動部６、７に対応する部分に空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）を有して、圧電基板１に密着させてある。空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）は、振動部６、７の表電極６１及び裏電極（６２、６３）、（７２、７３）から外れた位置に、開口部２１３、３１３を有している。空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）は、表電極６１、７１及び裏電極（６２、６３）、（７２、７３）で構成される振動部を包囲するように形成し、その一部を狭い通路を通して、開口部２１３、３１３に連通させてある。第２の樹脂層３の空洞層３１及び封止層３２は、リード電極６４、１１及び７４と対応する位置に、切欠部３１４〜３１６、３２１〜３２３を設けてある。
【００２１】
封止層２２、３２は、絶縁樹脂でなり、空洞層２１、３１の上に密着し、開口部２１３、３１３を閉塞している。封止層２２、３２は紫外線硬化型樹脂によって形成するのが望ましい。
【００２２】
表支持体４は例えばアルミナ等のセラミック材料で構成され、接着剤層２３によって封止層２２の上に接着されている。
【００２３】
裏支持体５は、アルミナ等のセラミック材料で構成され、接着層３３によって第２の樹脂層３を構成する封止層３２の表面に接着されている。裏支持体５は第２の樹脂層３側に備えられている。裏支持体５の一端縁には、第２の樹脂層３の空洞層３１及び封止層３２の端縁に設けられた切欠部３１４〜３１６、３２１〜３２３に対応する切欠部５１〜５３を設けてある。切欠部５１〜５３の内部及びその周辺部には、外部接続端子１３〜１５が被着されている。外部接続端子１３〜１５は厚膜形成技術、メッキ技術またはその組合せによって形成する。
【００２４】
組立に当って、裏支持体５の上に第２の樹脂層３、圧電基板１及び第１の樹脂層２の積層体を、接着層３３を介して積層一体化する。圧電基板１の裏面側に設けられたリード電極６４、１１及び７４は、第２の樹脂層３の空洞層３１及び封止層３２の端縁に設けられた切欠部３１４〜３１６、３２１〜３２３を介して、裏支持体５の切欠部５１〜５３の周辺に設けられた外部接続端子１３〜１５と対向するように配置する。そして、切欠部３１４〜３１６、３２１〜３２３、切欠部５１〜５３に導電塗料等による導電剤１６〜１８（図２参照）を塗布し、リード電極６４、１１及び７４を外部接続端子１３〜１５に導通接続させる。
【００２５】
上述のように、圧電基板１は、振動部６、７が表面及び裏面に互いに対向して配置された表電極６１、７１及び裏電極（６２、６３）、（７２、７３）を含んでおり、第１の樹脂層２及び第２の樹脂層３は、一面側に空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）を有し、一面側が圧電基板１の表面及び裏面に重ねられ、空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）が振動部６、７の周りに振動空間を形成しているから、空洞部（２１１、２１２）、（３１１、３１２）により必要な振動空間を確実に形成し得る。
【００２６】
表支持体４及び裏支持体５は、セラミック材料で構成され、第１の樹脂層２及び第２の樹脂層３の表面上にそれぞれ備えられているから、第１の樹脂層２及び第２の樹脂層３の両面側において、機械的強度が補強される。このため、搬送時や実装時等における欠けや破損が防止されると共に、外部から熱衝撃等が加わった場合でも、圧電基板１に剥離を生じにくくなる。
【００２７】
しかも、表支持体４及び裏支持体５は、セラミック材料で構成されているから、圧電基板１と表支持体４及び裏支持体５との間の線膨張係数が近似し、熱衝撃等に起因するストレスが小さくなり、圧電特性の劣化がなくなる。例えば、圧電基板１の線膨張係数の代表的な値は６×１０-6であり、表支持体４及び裏支持体５を９６％アルミナによって構成した場合は７．５×１０-6である。このため、圧電基板１と表支持体４及び裏支持体５との間の線膨張係数の差が小さくなり、熱衝撃試験等において温度変動を受けても、圧電特性の劣化が極めて小さくなる。一例として、−５５℃で３０分、＋１２５℃で３０分を１サイクルとして５００サイクルの熱衝撃試験を行っても、特性劣化はほとんど認めることができなかった。
【００２８】
更に、第１の樹脂層２及び第２の樹脂層３は、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、厚みｄ１、ｄ２が、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ１、ｄ２≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たすから、第１の樹脂層２と表支持体４との境界における音響反射、及び、第２の樹脂層３と裏支持体５との境界からの反射波と進行波との間の位相差が小さくなり、音響的損失が減少する。図６にその実験データを示す。図６のデータは表支持体４及び裏支持体５を厚み  ０．５ｍｍのアルミナによって構成し、圧電振動モード周波数１０．７ＭＨｚとして得られたものである。横軸に第１の樹脂層４または第２の樹脂層５の厚み及び波長とをとってある。ｎ＝１では、厚みが（λ／４−λ／８）〜（λ／４＋λ／８）の範囲に入る領域ａで、挿入損失が低下している。ｎ＝３では厚みが（３λ／４−λ／８）〜（３λ／４＋λ／８）の範囲に入る領域ｂで挿入損失が低下している。
【００２９】
好ましい実施例では、表電極６１、７１が圧電基板１を表裏方向に通る導体１２によって裏面側に設けられたリード電極１１と導通し、裏電極６３、７３が裏面側に設けられた他のリード電極６４、７４と導通しており、裏支持体５は外面に外部接続外部接続端子１３〜１５を有し、外部接続外部接続端子１３〜１５がリード電極６４、１１、７４に導通しているから、従来と異なって、金属薄板でなるキャップ状端子金具が不要である。このため、部品点数が少なくなると共に、振動部取出構造が簡単になる。キャップ状端子金具が不要であるために、キャップ状端子金具の反り、破損等による信頼性低下を招くことがない。
【００３０】
また、圧電基板１は、表電極６１、７１が圧電基板１を表裏方向に通る導体１２によって裏面側に設けられたリード電極１１と導通し、裏電極６３、７３が裏面側に設けられたリード電極６４、７４と導通しているから、表電極６１、７１及び裏電極６３、７４を同一面である裏面側で引出すことができる。このため、振動部６、７の外部引出経路が短くなり、リードインダクタンスの減少、それに伴う特性向上等の利点が得られる。  裏支持体５は、外面に外部接続端子１３〜１５を有し、外部接続端子１３〜１５がリード電極６４、１１、７４に導通しているから、裏支持体５に設けられた外部接続端子１３〜１５が外部接続端子となる。このため、振動部６、７から導出され薄膜で構成されているリード電極６４、１１、７４の半田食われ現象等を防止できる。裏支持体５の外部接続端子１３〜１５は、厚膜として形成できるから、半田食われの影響は実質的に無視できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００３２】
（ａ）第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、使用する圧電振動モード周波数における樹脂層内伝搬波長をλとしたとき、厚みｄが、
（ｎλ／４−λ／８）≦ｄ≦（ｎλ／４＋λ／８）
但し、ｎは奇数
を満たすから、第１の樹脂層と表支持体との境界及び第２の樹脂層と裏支持体との境界からの反射波と、進行波との間の位相差が小さく、低損失の圧電部品を提供できる。
【００３３】
（ｂ）圧電基板は、振動部が表面及び裏面に互いに対向して配置された表電極及び裏電極を含んでおり第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、一面側に空洞部を有し、一面側が圧電基板の表面及び裏面に重ねられ、空洞部が振動部の周りに振動空間を形成しているから、空洞部により必要な振動空間を確実に形成し得る。
【００３４】
（ｃ）表支持体及び裏支持体は、セラミック材料で構成され、第１の樹脂層及び第２の樹脂層の表面上にそれぞれ備えられているから、搬送時や実装時等における欠けや破損が防止されると共に、外部から熱衝撃等が加わった場合でも、圧電基板に剥離を生じにくい高信頼度の圧電部品を提供できる。
【００３５】
（ｄ）表支持体及び裏支持体は、セラミック材料で構成されているから、圧電基板と表支持体及び裏支持体との間の線膨張係数が近似し、熱衝撃等に起因するストレスが小さくなり、温度変動による圧電特性劣化のきわめて小さな高信頼度の圧電部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電部品の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る圧電部品の正面図である。
【図３】本発明に係る圧電部品の正面断面図である。
【図４】図２のＡ１ーＡ１線上における断面図である。
【図５】図２のＡ２ーＡ２線上における断面図である。
【図６】樹脂層厚みと挿入損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１                      圧電基板
６、７                  振動部
６１、７１              表電極
６２、７２、６３、７３  裏電極
６４、７４              リード電極
２                      第１の樹脂層
３                      第２の樹脂層
４                      表支持体
５                      裏支持体
【図１】
0003642432.tif 000002
【図２】
0003642432.tif 000003
【図３】
0003642432.tif 000004
【図４】
0003642432.tif 000005
【図５】
0003642432.tif 000006
【図６】
0003642432.tif 000007