(57)【要約】【課題】原料ばらつきや積層体の製造時の工程ばらつきによって、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数にばらつきが生じても、目標とする発振周波数に合わせ込むことが可能な、高精度で生産性に優れた容量内蔵型圧電共振子を提供する。【解決手段】積層体の少なくとも最下層に位置する誘電体層の一部もしくは全部を透光性材料により形成して第１内部電極及び第２電極、もしくは第３内部電極を積層体の下面側より透視可能とし、それらの露出電極の電極パターンをレーザー光照射により消失させることで容量内蔵型圧電共振子の発振周波数の調整を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは３以上の自然数）の誘電体層を積層してなり、内部に少なくとも２個のコンデンサ領域を有した積層体の上面に一対の接続パッドを、下面に出力端子電極、入力端子電極及びグランド端子電極を被着させるとともに、前記積層体の上面に、前記接続パッドに電気的に接続される一対の電極パッドを有した圧電振動素子を搭載してなる容量内蔵型圧電共振子であって、
前記積層体の内部で、一方のコンデンサ領域の誘電体層間に前記入力端子電極に電気的に接続される第１内部電極を、他方のコンデンサ領域の誘電体層間に前記出力端子電極に電気的に接続される第２内部電極を介在させるとともに、両コンデンサ領域の誘電体層間に、前記グランド端子電極に電気的に接続され、前記第１内部電極及び第２内部電極の双方に対して間に誘電体層を介し対向する第３内部電極を介在させ、更に前記積層体の少なくとも最下層に位置する誘電体層の一部もしくは全部を透光性材料により形成して前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極を前記積層体の下面側より透視可能としたことを特徴とする容量内蔵型圧電共振子。
【請求項２】
請求項１に記載の容量内蔵型圧電共振子の周波数調整方法であって、
前記容量内蔵型圧電共振子に発振回路を接続して、その発振周波数を測定しつつ、前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極の電極パターンに前記積層体の下面側より前記透光性材料の形成領域を介しレーザー光を照射して内部電極の電極パターンを徐々に消失させ、測定中の発振周波数が目標値となった時点で前記レーザー光の照射を止めることを特徴とする容量内蔵型圧電共振子の周波数調整方法。
【請求項３】
前記透光性材料は、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項２に記載の容量内蔵型圧電共振子の周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器や電子機器等に組み込まれ発振回路のクロックとして使用される表面実装型の容量内蔵型圧電共振子及びその周波数調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通信機器や電子機器にはマイクロコンピュータが広く用いられており、このようなマイクロコンピュータのクロック源として容量内蔵型の圧電共振子が知られている。特に近年は通信機器や電子機器の高性能化、多機能化に伴いクロック源である容量内蔵型圧電共振子にも高精度の発振周波数が求められている。
【０００３】
かかる従来の容量内蔵型圧電共振子１００を図６に、またその回路図を図７に示す。図６に示す如く、容量内蔵型圧電共振子１００は、積層体１０１に圧電振動素子１０２を導電性接着剤１０３にて接合・接続し、金属キャップ１０４にて封止している。
【０００４】
上述の容量内蔵型圧電共振子１００の積層体１０１は、内部電極１０５を誘電体セラミック層１０６を介して重なり合うように形成し、得られた積層基板を一体焼成することにより、内部にコンデンサが形成される。このコンデンサは３端子型であり、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２から構成され圧電振動素子１０２の入力端及び出力端に接続されることで、発振回路を構成する負荷容量となる。
【０００５】
この積層体１０１の製造は以下の工程にて行われる。まず、複数枚のセラミックグリーンシート上に内部電極パターンを印刷し、これら複数のセラミックグリーンシートを積層する。そして積層されたセラミックグリーンシートを厚み方向に加圧することによりマザーの積層基板が得られる。このマザーの積層基板を焼成し、分割することで個々の積層体１０１が得られる。この場合、誘電体セラミックとして高誘電率のものを用いることにより、容量の大きなコンデンサを構成することができる。
【０００６】
また、圧電振動素子１０２は矩形状の圧電基板に圧電振動を励振する励振電極１０７と電極パッド１０８が形成され、電極パッド１０８は積層体１０１上の接続パッド１０９に導電性接着剤１０３にて接合・接続されている。
【０００７】
金属キャップ１０４は、圧電振動素子１０２を覆って積層体１０１の上面に絶縁性接着剤１１０を用いて接合しており、圧電振動素子１０２を外部環境から保護している。
【０００８】
［特許文献１］
特開２００１−５７４０１号公報  （第３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の容量内蔵型圧電共振子１００においては、積層体１０１の誘電体セラミック層１０６と誘電体セラミック層１０６間に重なり合うように配設された内部電極１０５とで、コンデンサＣ１，Ｃ２が形成されている。つまり、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は、誘電体セラミック層１０６を構成する誘電体セラミックの誘電率、誘電体セラミック層１０６の積層厚み、及び、内部電極１０５のパターン面積によりその値が定まることになる。従って、誘電体セラミック原料ばらつきによる誘電体セラミックの誘電率ばらつき、また、誘電体セラミック層１０６を積層するときの積層厚みばらつき、更に、内部電極１０５を印刷するときの印刷パターン面積ばらつき等の原料ロットや工程条件のばらつきによって、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値にばらつきが生じてしまう。
【００１０】
一方、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値ばらつきは、容量内蔵型圧電共振子１００の発振周波数にも影響を与える。図８に一般的な発振回路としてコルピッツ発振回路を示すが、このような発振回路の場合、負荷容量として働くコンデンサＣ１，Ｃ２の容量値が大きくなると発振周波数は低下し、Ｃ１，Ｃ２の容量値が小さくなると発振周波数は上昇することが知られている。
【００１１】
従って、上述の誘電体セラミックの原料ばらつきや積層体１０１の製造時の工程ばらつきによってコンデンサＣ１，Ｃ２の容量値が変動する結果、容量内蔵型圧電共振子１００の発振周波数も変動することとなる。即ち、設計値通りの所望の発振周波数が得られず不良品となる容量内蔵型圧電共振子も多く発生していた。特に、近年は通信機器、電子機器の高性能化、多機能化に伴い、クロックとして機能する容量内蔵型圧電共振子にも高精度の発振周波数が求められており、このような発振周波数のばらつきや変動は生産性を妨げる原因となっていた。
【００１２】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、発振周波数のばらつきが少なく生産性に優れた容量内蔵型圧電共振子及びその周波数調整方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の容量内蔵型圧電共振子は、ｎ個（ｎは３以上の自然数）の誘電体層を積層してなり、内部に少なくとも２個のコンデンサ領域を有した積層体の上面に一対の接続パッドを、下面に出力端子電極、入力端子電極及びグランド端子電極を被着させるとともに、前記積層体の上面に、前記接続パッドに電気的に接続される一対の電極パッドを有した圧電振動素子を搭載してなる容量内蔵型圧電共振子であって、前記積層体の内部で、一方のコンデンサ領域の誘電体層間に前記入力端子電極に電気的に接続される第１内部電極を、他方のコンデンサ領域の誘電体層間に前記出力端子電極に電気的に接続される第２内部電極を介在させるとともに、両コンデンサ領域の誘電体層間に、前記グランド端子電極に電気的に接続され、前記第１内部電極及び第２内部電極の双方に対して間に誘電体層を介し対向する第３内部電極を介在させ、更に前記積層体の少なくとも最下層に位置する誘電体層の一部もしくは全部を透光性材料により形成して前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極を前記積層体の下面側より透視可能としたことを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の容量内蔵型圧電共振子の周波数調整方法は、上述した容量内蔵型圧電共振子に発振回路を接続して、その発振周波数を測定しつつ、前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極の電極パターンに前記積層体の下面側より前記透光性材料の形成領域を介しレーザー光を照射して内部電極の電極パターンを徐々に消失させ、測定中の発振周波数が目標値となった時点で前記レーザー光の照射を止めることを特徴とするものである。
【００１５】
更に本発明の容量内蔵型圧電共振子の周波数調整方法は、前記透光性材料は、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、積層体の内部で誘電体層間に入力端子電極に電気的に接続される第１内部電極を、また、出力端子電極に電気的に接続される第２内部電極を介在させるとともに、グランド端子電極に電気的に接続され、第１内部電極及び第２内部電極の双方に対して間に誘電体層を介し対向する第３内部電極を介在させ、積層体の少なくとも最下層に位置する誘電体層の一部もしくは全部を透光性材料により形成して第１内部電極及び第２内部電極、もしくは第３内部電極を積層体の下面側より透視可能としている。これにより、レーザー光等で透光性材料を透過して第１内部電極の一部及び第２内部電極の一部、もしくは第３内部電極の一部を消失させることでコンデンサの容量値を調整することが可能となり、その結果、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数の調整を行うことができる。
【００１７】
また、本発明によれば、容量内蔵型圧電共振子に発振回路を接続して、その発振周波数を測定しつつ、前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極の電極パターンに前記積層体の下面側より前記透光性材料の形成領域を介しレーザー光を照射して内部電極の電極パターンを徐々に消失させ、測定中の発振周波数が目標値となった時点で前記レーザー光の照射を止めている。これにより、誘電体セラミックの原料ばらつきや積層体の製造時の工程ばらつきによってコンデンサの容量値が変動する結果、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数にばらつきが生じても、目標とする発振周波数に合わせ込むことが可能であるため、高精度の容量内蔵型圧電共振子を生産性よく製造することが可能となる。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記透光性材料は、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であるため、レーザー光は透光性材料にて減衰することなく、また、透光性材料が破壊されることなく、効率良く電極パターンを消失させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の容量内蔵型圧電共振子を図面に基づいて詳説する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る容量内蔵型圧電共振子１の外観斜視図、図２は図１の容量内蔵型圧電共振子１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１の容量内蔵型圧電共振子１の底面図である。
【００２１】
容量内蔵型圧電共振子１は、主に、圧電振動素子２と、圧電振動素子２を覆う蓋体３とコンデンサを形成する積層体４とで構成されている。
【００２２】
圧電振動素子２は、ＰＴ（チタン酸鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミック材料や水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの単結晶材料からなる圧電性を有する短冊状の圧電基板に、例えばＡｇ系材料を主成分とする導体膜にて、圧電振動を励振する振動電極や接続用の一対の電極パッド５を形成している。そして、導電性接着剤６にて電極パッド５と、後述の積層体４の上面に形成された一対の接続パッド７とが各々接続・固定される。
【００２３】
蓋体３は、例えばＳＵＳなどの金属から成り、断面凹状で圧電振動素子２を覆うように載置され、接着剤等で積層体４上に固定される。
【００２４】
積層体４は、誘電体層８ａ〜８ｆが厚み方向に積層されており、内部に第１内部電極９ａ、９ｂ、第２内部電極１０ａ、１０ｂ、及び第３内部電極１１ａ、１１ｂが形成されている。誘電体層８のうち８ａ〜８ｅの誘電体層は、材質として誘電体セラミック材料と低温焼成を可能とする酸化物や低融点ガラス材料とから構成されている。具体的には誘電体セラミック材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ２系、Ｃａ−ＴｉＯ２系、ＭｇＯ  −ＴｉＯ２系等が、また、低温焼成するための酸化物としては、ＢｉＶＯ４、ＣｕＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３等がある。また、誘電体層８の最下層８ｆは、透光性材料から成る、例えば、無着色の透明ガラスセラミック層であり光の透過性に優れている。即ち、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であり、特に後述するレーザー光の照射の際、レーザー光が透過する層８ｆへのダメージがなく、電極パターンの消失を容易にするためには、光透過率は９２％以上であることが望ましい。第１内部電極９ａ、９ｂ、第２内部電極１０ａ、１０ｂ及び第３内部電極１１ａ、１１ｂは、グリーンシートにＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなどを主成分とする導体材料をスクリーン印刷し、誘電体層８と同時焼成することにより形成される。第１内部電極９ａ、９ｂは、一方のコンデンサ領域の誘電体層８ｂ〜８ｃ間と誘電体層８ｄ〜８ｅ間に形成されており、ビアホール導体１２を介して積層体４の上面に形成されている一方の接続パッド７に接続するとともに、積層体４側面のスルーホール導体１３を介して積層体４下面の入力端子電極１６に接続されている。第２内部電極１０ａ、１０ｂは、他方のコンデンサ領域の誘電体層８ｂ〜８ｃ間と誘電体層８ｄ〜８ｅ間に形成されており、ビアホール導体１７を介して積層体４の上面に形成されている他方の接続パッド１８に接続するとともに、積層体４側面のスルーホール導体１４を介して積層体４下面の出力端子電極１９に接続されている。第３内部電極１１ａ、１１ｂは、両コンデンサ領域の誘電体層８ｃ〜８ｄ間と誘電体層８ｅ〜８ｆ間に、第１内部電極９ａ、９ｂ及び第２内部電極１０ａ、１０ｂの双方に対して誘電体層８ｃ、８ｄ、８ｅを介して対向しており、積層体４側面のスルーホール導体１５を介して積層体４下面のグランド端子電極２０に接続されている。かくして第１内部電極９ａ、９ｂと第３内部電極１１ａ、１１ｂ間でコンデンサＣ１が形成され、第２内部電極１０ａ、１０ｂと第３内部電極１１ａ、１１ｂでコンデンサＣ２が形成され、圧電振動素子２を接続パッド７、１８と接続することで、容量内蔵型圧電共振子１は２つのコンデンサＣ１，Ｃ２を内蔵した共振子となる。
【００２５】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）の如く、積層体４の最下層に位置する誘電体層８ｆは透光性材料より形成されており、第１内部電極９ｂ及び第２内部電極１０ｂ、もしくは第３内部電極１１ｂが積層体４の下面より透視可能である。また、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であり、レーザー光の透過性に優れているため、積層体４の下面側よりレーザー光を照射して内部の電極パターンを消失させることが可能である。即ち、第１内部電極９ｂ、第２内部電極１０ｂ、第３内部電極１１ｂに対して、レーザー光の照射により、内部電極の電極パターンの面積を減少することができ、コンデンサＣ１あるいはＣ２の容量値を調整することができる。また、容量内蔵型圧電共振子１に発振回路３０を接続して、その発振周波数を測定しつつ、内部電極の電極パターンを除々に消失させ、測定中の発振周波数が目標値になった時点でレーザー光の照射を中止すれば、所望の発振周波数通りの容量内蔵型圧電共振子を得ることができる（図４，図５参照。）。
【００２６】
かくして以上のような本発明の構成によれば、発振周波数の調整が可能な容量内蔵型圧電共振子を得ることができ、また、原料ばらつきや積層体の製造時の工程ばらつきによってコンデンサの容量値が変動する結果、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数にばらつきが生じても、目標とする発振周波数に合わせ込むことが可能であるため、高精度の容量内蔵型圧電共振子を生産性よく製造することが可能となる。
【００２７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良等が可能である。
【００２８】
例えば、積層体４の少なくとも最下層に位置する誘電体層８ｆの透光性材用として樹脂材料を用いてもかまわない。この場合、他の誘電体層８ａ〜８ｅと同時に形成することはできないが、先に誘電体層８ａ〜８ｅを形成しておいた後、樹脂材料を接合することで可能となる。この樹脂材料としては、レーザー光の光透過性と、耐熱性に優れていることが好ましく、例えば、光透過率が８９％、ガラス転移温度２２３℃のポリエーテルサルフォンや、光透過率９２％、ガラス転移温度１６３℃のシクロオレフォンポリマーなどが適している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、積層体の内部で誘電体層間に入力端子電極に電気的に接続される第１内部電極を、また、出力端子電極に電気的に接続される第２内部電極を介在させるとともに、グランド端子電極に電気的に接続され、第１内部電極及び第２内部電極の双方に対して間に誘電体層を介し対向する第３内部電極を介在させ、積層体の少なくとも最下層に位置する誘電体層の一部もしくは全部を透光性材料により形成して第１内部電極及び第２内部電極、もしくは第３内部電極を積層体の下面側より透視可能としている。これにより、レーザー光の照射等により透光性材料を透過して第１内部電極の一部及び第２内部電極の一部、もしくは第３内部電極の一部を消失させることでコンデンサの容量値を調整することが可能となり、その結果、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数の調整を行うことができる。
【００３０】
また、本発明によれば、容量内蔵型圧電共振子に発振回路を接続して、その発振周波数を測定しつつ、前記第１内部電極及び第２内部電極、もしくは前記第３内部電極の電極パターンに前記積層体の下面側より前記透光性材料の形成領域を介しレーザー光を照射して内部電極の電極パターンを徐々に消失させ、測定中の発振周波数が目標値となった時点で前記レーザー光の照射を止めている。これにより、誘電体セラミックの原料ばらつきや積層体の製造時の工程ばらつきによってコンデンサの容量値が変動する結果、容量内蔵型圧電共振子の発振周波数にばらつきが生じても、目標とする発振周波数に合わせ込むことが可能であるため、高精度の容量内蔵型圧電共振子を生産性よく製造することが可能となる。
【００３１】
更に、本発明によれば、前記透光性材料は、波長４５０〜１６００ｎｍのレーザー光における光透過率が８５％以上であるため、レーザー光は透光性材料にて減衰することなく、また、透光性材料が破壊されることなく、効率良く電極パターンを消失させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の容量内蔵型圧電共振子の外観斜視図である。
【図２】図１の容量内蔵型圧電共振子１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の容量内蔵型圧電共振子１の底面図であり（ａ）は第１内部電極及び第２内部電極を透視させた場合の底面図、（ｂ）は第３内部電極を透視させた場合の底面図である。
【図４】図１の容量内蔵型圧電共振子において、レーザ光照射による内部電極の消失を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る容量内蔵型圧電共振子に発振回路を接続した状態を示す回路図である。
【図６】従来の容量内蔵型圧電共振子の断面図である。
【図７】従来の容量内蔵型圧電共振子の回路図である。
【図８】従来の一般的な発振回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１・・・容量内蔵型圧電共振子
２・・・圧電振動素子
３・・・蓋体
４・・・積層体
５・・・導電性接着剤
６・・・電極パッド
７・・・接続パッド
８・・・誘電体層
９ａ、９ｂ・・・第１内部電極
１０ａ、１０ｂ・・・第２内部電極
１１ａ、１１ｂ・・・第３内部電極
１６・・・入力端子電極
１８・・・接続パッド
１９・・・出力端子電極
２０・・・グランド端子電極
３０・・・発振回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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