(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ振動を利用し、長手方向に沿って一対の外部電極を有する圧電共振子を前記外部電極の長手方向における中央部のみに接する保持部材を介して支持部材に保持するための圧電共振子の保持構造であって、
前記保持部材は、前記圧電共振子の長手方向に関する長さが前記圧電共振子側で短く前記支持部材側で長いウレタン系導電材料と、前記圧電共振子の長手方向に関して前記ウレタン系導電材料の両側において前記ウレタン系導電材料および前記圧電共振子にのみ接し、前記保持部材には接しない振動伝播抑制材料としてのウレタンまたはシリコンからなる材料で形成されている、圧電共振子の保持構造。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電共振子の保持構造を有する圧電部品であって、
前記支持部材は基板であり、
前記圧電共振子を覆うように前記基板に蓋が設けられた、圧電部品。
【請求項３】
前記圧電共振子として複数の圧電共振子を含む、請求項２に記載の圧電部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は圧電共振子の保持構造およびそれを有する圧電部品に関し、特に長さ振動を利用した圧電共振子を保持部材を介してたとえば基板などの支持部材に保持するための圧電共振子の保持構造およびそれを有する圧電部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７はこの発明の背景となりかつこの発明が適用される圧電共振子の一例を示す図解図であり、図８はその圧電共振子に用いられる基体に絶縁膜を形成した状態を示す平面図である。図７に示す圧電共振子１０は、長さ４ｍｍ、幅１ｍｍ、高さ１ｍｍの直方体状の基体１２を含む。基体１２は、たとえば圧電セラミックからなり積層される２０層の圧電体層１４を含む。これらの圧電体層１４は、それぞれ、同じ寸法に形成される。また、これらの圧電体層１４は、図７の矢印で示すように、隣合う圧電体層１４の分極方向が互いに逆向きになるように基体１２の長手方向に分極される。ただし、両端の圧電体層１４は、分極されていない。
【０００３】
基体１２の２０層の圧電体層１４間には、内部電極１６が、それぞれ形成される。したがって、これらの内部電極１６は、基体１２の長手方向に直交しかつ基体１２の長手方向に間隔を隔てて配置される。また、これらの内部電極１６は、圧電体層１４の主面全面に形成される。したがって、これらの内部電極１６は、基体１２の４側面から露出するように形成される。
【０００４】
基体１２の１つの側面部分には、その幅方向における中央に、溝１７が形成される。また、基体１２の１つの側面部分において、溝１７を除く幅方向における一方側部分では、１つおきの内部電極１６の端部が絶縁膜１８でそれぞれ被覆される。さらに、基体１２の１つの側面部分において、溝１７を除く幅方向における他方側部分では、他の１つおきの内部電極１６の端部が絶縁膜２０でそれぞれ被覆される。
【０００５】
また、基体１２の１つの側面部分において、外部電極２２が、１つおきの内部電極１６上に形成した絶縁膜１８などの上に、他の１つおきの内部電極１６に接続されるように形成される。さらに、基体１２の１つの側面部分において、外部電極２４が、１つおきの内部電極１６に接続されるように、他の１つおきの内部電極１６上に形成した絶縁膜２０などの上に形成される。
【０００６】
図７に示す圧電共振子１０では、外部電極２２、２４が入出力電極として使用される。このとき、外部電極２２、２４に信号を与えることにより、隣合う層の内部電極１６、１６間に電界が印加されるため、基体１２の両端の圧電体層１４を除く各圧電体層１４は圧電的に活性となる。この場合、基体１２の互いに逆向きに分極した圧電体層１４に、互いに逆向きの電界が印加されるため、圧電体層１４は全体として同じ向きに伸縮しようとする。つまり、外部電極２２、２４に接続された内部電極１６、１６によって、個々の圧電体層１４に、基体１２の長手方向の交流電界を印加し、個々の圧電体層１４に伸縮の駆動力を発生させることによって、圧電共振子１０全体としては、基体１２の長手方向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。
【０００７】
次に、図７に示す圧電共振子１０を保持部材を介して支持部材としての基板に保持した従来の圧電部品の一例について説明する。図９は従来の圧電部品の一例において圧電共振子を保持する前の状態を示す図解図であり、図１０はその圧電部品において圧電共振子を保持した後の状態を示す図解図である。図９および図１０に示す圧電部品１は、支持部材としての基板２を含む。基板２上には、２つのパターン電極３、３が形成される。そして、圧電共振子１０の外部電極２２、２４の長手方向における中央には、ウレタン系合成樹脂にＡｇを８５ｗｔ％含有したウレタン系導電材料からなる保持部材４がそれぞれ形成される。そして、それらの保持部材４、４は、基板２の２つのパターン電極３、３に、それぞれ、エポキシ系合成樹脂にＡｇを含有したエポキシ系導電材料からなる導電ペースト５で接着される。それによって、圧電共振子１０の外部電極２２、２４が保持部材４、４を介して基板２上の２つのパターン電極３、３にそれぞれ電気的に接続され、圧電共振子１０が保持部材４、４を介して基板２に保持される。この場合、圧電共振子１０の長手方向における保持部材４の上部の寸法Ｗ１は、大きいほど振動が伝播しやすく、１．０ｍｍ〜１．４ｍｍである。また、圧電共振子１０の長手方向における保持部材４の下部の寸法Ｗ２は、特に振動の伝播とは関係が薄いが、たとえば０．５ｍｍ以上である。さらに、保持部材４の厚みｔ１は、保持部材４の固さや保持部材４中のＡｇの含有量によっても振動の伝播量が変化するが、保持部材４の厚み方向でも振動の伝播をある程度減衰でき、厚いほど振動の伝播は少なく、また、製品の高さで上限があり、たとえば１３０μｍ〜１７０μｍである。また、導電ペースト５の接着前（図９参照）の厚みｔ２は、振動の伝播とは直接関係ないが、３５μｍ〜５５μｍである。
【０００８】
なお、図９および図１０に示す圧電部品１では、図１１に示すインピーダンス特性および位相特性を有するとともに、図１２に示すフィルタ特性を有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来の圧電部品１では、振動の伝播を抑制するために保持部材４の上部の寸法Ｗ１を小さくすると、必然的に保持部材４の下部の寸法Ｗ２も小さくなり、保持強度をかせげない。一方、保持部材４の下部の寸法Ｗ２を規格の０．５ｍｍ以上にするためには、保持部材４の上部の寸法Ｗ１は０．９ｍｍ以上になり、振動を伝播しやすくなる。
また、上述の従来の圧電部品１では、振動の伝播を抑制するために保持部材４の厚みｔ１を大きくすると製品の高さが高くなり、軽薄短小に逆行する。そして、現状の商品では最大の高さが１．９ｍｍから１．７ｍｍまたは１．５ｍｍへの要求も強く、ますます保持部材４の高さも減少していくため、エネルギーの伝播量を減らす方向の検討が必要である。
さらに、上述の従来の圧電部品１の構造、寸法で振動の伝播を抑制するには、保持部材４や導電ペースト５の材料の改善が必要となるが、効果のある低ヤング率化に関しては、強度面と圧電共振子の切出しないしダイサーカットの際のカット性により不可である。また、保持部材４中のＡｇフィラーを通して、振動を伝播しているのが明確になっており、Ａｇ量を減らせば振動の伝播を抑制できるが、導通を確保するためには現在のウレタン系合成樹脂をベースにした導電ペーストではＡｇの含有量を８０ｗｔ％以下に減らすことは不可能である。
【００１０】
それゆえに、この発明の主たる目的は、圧電共振子の支持部材への保持強度を維持しながら圧電共振子から支持部材への振動の伝播を抑制することができる、圧電共振子の保持構造およびそれを有する圧電部品を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる圧電共振子の保持構造は、長さ振動を利用した圧電共振子を保持部材を介して支持部材に保持するための圧電共振子の保持構造であって、前記保持部材は、前記圧電共振子の長手方向に関する長さが前記圧電共振子側で短く前記支持部材側で長いウレタン系導電材料と、前記圧電共振子の長手方向に関して前記ウレタン系導電材料の両側において前記ウレタン系導電材料および前記圧電共振子にのみ接し、前記保持部材には接しない振動伝播抑制材料としてのウレタンまたはシリコンからなる材料で形成されている、圧電共振子の保持構造である。また、この発明にかかる圧電部品は、上述のこの発明にかかる圧電共振子の保持構造を有する圧電部品であって、支持部材は基板であり、圧電共振子を覆うように基板に蓋が設けられる。この発明にかかる圧電部品では、圧電共振子として複数の圧電共振子を含んでもよい。
【００１２】
この発明にかかる圧電共振子の保持構造およびそれを有する圧電部品では、保持部材において圧電共振子に接する部分の一部分が振動伝播抑制材料で形成されるため、圧電共振子の支持部材への保持強度を維持しながら圧電共振子から支持部材への振動の伝播を抑制することができる。
【００１３】
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発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明にかかる圧電部品の一例を示す分解斜視図であり、図２はその圧電部品の要部を示す正面図であり、図３はその圧電部品において圧電共振子を保持する前の状態を示す図解図であり、図４はその圧電部品において圧電共振子を保持した後の状態を示す図解図である。
【００１５】
図１に示す圧電部品３０は支持部材としての基板３２を含む。基板３２の対向する端部には、それぞれ２つずつの凹部３４が形成される。基板３２の一方面上には、２つのパターン電極３６、３８が形成される。一方のパターン電極３６は、対向する凹部３４間に形成され、その一端側から基板３２の中央部に向かって、Ｌ字状に延びる部分を有する。また、他方のパターン電極３８は、別の対向する凹部３４間に形成され、その他端側から基板３２の中央部に向かって、Ｌ字状に延びる部分を有する。これらのパターン電極３６、３８は、基板３２の凹部３４から他方面に向かって、回り込むように形成される。
【００１６】
基板３２の中央部には、図２１に示す圧電共振子１０が２つの保持部材４０、４０を介して保持される。この場合、２つの保持部材４０、４０は、圧電共振子１０の２つの外部電極２２、２４の長手方向における中央部にそれぞれ形成される。
【００１７】
一方の保持部材４０は、外部電極２２に接する部分であって圧電共振子１０の長手方向における両方の外側部分４０ａ、４０ａが、圧電共振子１０からその保持部材４０を介して基板３２への振動の伝播を抑制するためのたとえばウレタンまたはシリコンなどの振動伝播抑制材料で形成される。また、一方の保持部材４０は、両方の外側部分４０ａ、４０ａの他の部分４０ｂが、ウレタン系合成樹脂にＡｇを８５ｗｔ％含有したウレタン系導電材料で形成される。なお、ウレタン系導電材料としては、ウレタン系合成樹脂にＡｇを８５ｗｔ％含有したものに限らず、ウレタン系合成樹脂にＡｇをたとえば８０ｗｔ％以上８５ｗｔ％未満含有したものであってもよい。
【００１８】
同様に、他方の保持部材４０は、外部電極２４に接する部分であって圧電共振子１０の長手方向における両方の外側部分４０ａ、４０ａが、圧電共振子１０からその保持部材４０を介して基板３２への振動の伝播を抑制するためのたとえばウレタンまたはシリコンなどの振動伝播抑制材料で形成され、両方の外側部分４０ａ、４０ａの他の部分４０ｂが、ウレタン系合成樹脂にＡｇを８５ｗｔ％含有したウレタン系導電材料で形成される。
【００１９】
この場合、圧電共振子１０の長手方向における保持部材４０の外側部分４０ａ、４０ａ間の寸法Ｘ１は、たとえば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ（圧電共振子１０の長さの７．５％〜１２．５％）であるが、たとえば１．０ｍｍ以下（圧電共振子１０の長さの２５％以下）であってもよく、他の寸法であってもよい。なお、寸法Ｘ１の下限は、外部電極２２、２４とパターン電極３６、３８との導通性を確保する面から決定される。
また、圧電共振子１０の長手方向における保持部材４０の下部の寸法Ｘ２は、たとえば０．５ｍｍ以上であるが、他の寸法であってもよい。
さらに、圧電共振子１０の長手方向における保持部材４０の上部の寸法Ｘ３は、マウント機の治具からたとえば１．５ｍｍ以下にすることが好ましく、また、寸法Ｘ２から考えてたとえば０．８ｍｍ以上（圧電共振子１０の長さの２０％以上）にすることが好ましいが、他の寸法であってもよい。
また、保持部材４０の外側部分４０ａ、４０ａの厚みＴ１は、たとえば２０μｍであるが、他の寸法であってもよい。
さらに、保持部材４０の外側部分４０ａ、４０ａの他の部分４０ｂの厚みと外側部分４０ａ、４０ａの厚みの差Ｔ２は、０ｍｍ以上であればよい。
また、保持部材４０の厚みＴ３は、たとえば２００μｍであるが、他の寸法であってもよい。
【００２０】
そして、２つの保持部材４０、４０は、基板３２の２つパターン電極３６、３８に、それぞれ、エポキシ系合成樹脂にＡｇを含有したエポキシ系導電材料からなる導電ペースト４２で接着される。それによって、圧電共振子１０の外部電極２２、２４が保持部材４０、４０を介して基板３２上の２つのパターン電極３６、３８にそれぞれ電気的に接続され、圧電共振子１０が保持部材４０、４０を介して基板３２に保持される。
【００２１】
さらに、基板３２上では、蓋としての金属キャップ４４が圧電共振子１０にかぶせられる。この場合、金属キャップ４４とパターン電極３６、３８とが導通しないように、基板３２およびパターン電極３６、３８上に絶縁性樹脂などの絶縁物が塗布される。そして、金属キャップ４４がかぶせられることによって、たとえば、圧電発振子や圧電ディスクリミネータなどの圧電部品３０が作製される。この圧電部品３０では、基板３２の凹部３４から裏面に回り込むように形成されたパターン電極３６、３８が、外部回路と接続するための入出力端子として用いられる。
【００２２】
図１に示す圧電部品３０では、保持部材４０において圧電共振子１０に接する部分の一部分である外側部分４０ａ、４０ａが振動伝播抑制材料で形成されるため、圧電共振子１０の基板３２への保持強度を維持しながら圧電共振子１０から基板３２への振動の伝播を抑制することができる。
【００２３】
また、図１に示す圧電部品３０では、図５に示すインピーダンス特性および位相特性を有するとともに、図６に示すフィルタ特性を有する。図５に示すインピーダンス特性および位相特性などより、図１に示す圧電部品３０では、図９および図１０に示す圧電部品１よりノイズが少ないことが分かる。さらに、２５℃から−３０℃に変化した場合、図１に示す圧電部品３０では、中心周波数が０．５ｋＨｚ高くなるのに対して、図９および図１０に示す圧電部品１では、中心周波数が１．５ｋＨｚ高くなる。そのため、図１に示す圧電部品３０では、図９および図１０に示す圧電部品１と比べて、温度特性に対しても良好な特性が得られる。
【００４４】
なお、上述の各圧電部品３０では圧電共振子として図２１に示す特別な構造の圧電共振子１０が用いられているが、この発明ではたとえば単板状などの他の構造の圧電共振子が用いられてもよい。
【００４５】
また、上述の各圧電部品３０において各部分が特別の寸法や特別の形状であるが、各部分は他の寸法や他の形状であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
この発明によれば、圧電共振子の支持部材への保持強度を維持しながら圧電共振子から支持部材への振動の伝播を抑制することができる、圧電共振子の保持構造およびそれを有する圧電部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明にかかる圧電部品の一例を示す分解斜視図である。
【図２】  図１に示す圧電部品の要部を示す正面図である。
【図３】  図１に示す圧電部品において圧電共振子を保持する前の状態を示す図解図である。
【図４】  図１に示す圧電部品において圧電共振子を保持した後の状態を示す図解図である。
【図５】  図１に示す圧電部品のインピーダンス特性および位相特性を示すグラフである。
【図６】  図１に示す圧電部品のフィルタ特性を示すグラフである。
【図７】  この発明の背景となりかつこの発明が適用される圧電共振子の一例を示す図解図である。
【図８】  図７に示す圧電共振子に用いられる基体に絶縁膜を形成した状態を示す平面図である。
【図９】  従来の圧電部品の一例において圧電共振子を保持する前の状態を示す図解図である。
【図１０】  図９に示す圧電部品において圧電共振子を保持した後の状態を示す図解図である。
【図１１】  図９および図１０に示す圧電部品のインピーダンス特性および位相特性を示すグラフである。
【図１２】  図９および図１０に示す圧電部品のフィルタ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  圧電共振子
１２  基体
１４  圧電体層
１６  内部電極
１７  溝
１８、２０  絶縁膜
２２、２４  外部電極
３０  圧電部品
３２  基板
３４  凹部
３６、３８  パターン電極
４０  保持部材
４０ａ  外側部分
４０ｂ  他の部分
４２  導電ペースト
４４  金属キャップ
【図１】
0003677673.tif 000002
【図２】
0003677673.tif 000003
【図３】
0003677673.tif 000004
【図４】
0003677673.tif 000005
【図５】
0003677673.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003677673.tif 000008
【図８】
0003677673.tif 000009
【図９】
0003677673.tif 000010
【図１０】
0003677673.tif 000011
【図１１】
0003677673.tif 000012
【図１２】
0003677673.tif 000013