(57)【要約】    【課題】機械的強度の低下や、加工工数の増加などを招くことなく、スプリアスを低減し得るエネルギー閉じ込め型の圧電部品を提供すること。    【解決手段】圧電素子１は、圧電基板１１の両面に相対向する振動電極１２、１３を有している。ベース基板２は、振動電極１２、１３の周りに空洞７１を有して、圧電基板１１の一面に接着されている。天板３は、両主面３１、３２のうち、主面３１が、振動電極１３の周りに空洞を有して、圧電基板１１の他面に接着され、主面３２と側面の作る辺の少なくとも一辺は、斜面３３、３４を有する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、ベース基板と、天板とを含む圧電部品であって、
前記圧電素子は、圧電基板の両面に相対向する振動電極を有しており、
前記ベース基板は、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の一面に接着されており、
前記天板は、両主面のうち、一方の主面が、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の他面に接着され、他方の主面と側面の作る辺のうち、少なくとも一辺に斜面を有する、
圧電部品。
【請求項２】
請求項１に記載された圧電部品であって、前記斜面は、面取り傾斜面である圧電部品。
【請求項３】
請求項１に記載された圧電部品であって、前記斜面は弧面である圧電部品。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された圧電部品であって、前記斜面は、相対する２辺に設けられている圧電部品。
【請求項５】
圧電素子と、ベース基板と、天板とを含む圧電部品であって、
前記圧電素子は、圧電基板の両面に相対向する振動電極を有しており、
前記ベース基板は、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の一面に接着されており、
前記天板は、両主面のうち、一方の主面が、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の他面に接着され、他方の主面と側面の作る辺のうち、少なくとも一辺に、凹部を有する
圧電部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、特に、エネルギー閉じ込め型の圧電部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー閉じ込め型の圧電部品としては、従来より、各種のタイプのものが知られている。そのうちの１つとして、圧電素子を構成する圧電基板の一面にベース基板を接着し、圧電基板の他面に天板を接着した構造のものが知られている（特許文献１参照）。圧電基板は、その一面に第１の電極（表電極）を有し、他面に第１の電極と対向する第２の電極（裏電極）を有する。第１の電極及び第２の電極は、第１のリード電極及び第２のリード電極を有し、リード電極を介して、組立体の外部に導出される。
【０００３】
圧電基板とベース基板とを接着する封止層、及び、圧電基板と天板とを接着する封止層は、圧電基板に設けられた第１の電極及び第２の電極による振動を許容する密閉された振動空間を有する。
【０００４】
ところで、エネルギー閉じ込め型圧電部品においては、振動エネルギーが、対向する電極下に完全に閉じ込められるのが理想であり、その場合に、スプリアスレスポンスのないインピーダンス波形及び位相波形を得ることができる。
【０００５】
ところが、実際には、電極下から僅かではあるが振動エネルギーの漏れがあり、小型化が進むにつれて、漏れが振動空間外の輪郭やパッケージまで伝播して、スプリアスレスポンスを引き起こし、インピーダンス波形を劣化させる。インピーダンス波形の劣化は、電気的Ｑ値の劣化に相当する。
【０００６】
特許文献２は、圧電セラミック板に溝を設けて、振動エネルギーを閉じ込めた圧電共振子を開示しているが、圧電セラミック板の機械的強度が低下するし、加工工数が増えるなどの難点も生じる。特に、小型、薄型化の進展した現状では、これらの欠点は、到底無視することができない。
【特許文献１】特開２００２−９５７５号公報
【特許文献２】特開平７−１４７５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、機械的強度の低下や、加工工数の増加などを招くことなく、スプリアスを低減し得るエネルギー閉じ込め型の圧電部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る圧電部品は、圧電素子と、ベース基板と、天板とを含む。前記圧電素子は、圧電基板の両面に相対向する振動電極を有する。前記ベース基板は、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の一面に接着されている。前記天板は、両主面のうち、一方の主面が、前記振動電極の周りに空洞を有して、前記圧電基板の他面に接着され、他方の主面と側面の作る辺のうち、少なくとも一辺に斜面を有する。
【０００９】
上述したように、本発明に係る圧電部品において、圧電素子は、圧電基板の両面に相対向する振動電極を有しているから、エネルギーを、振動電極の対向領域に閉じ込めたエネルギー閉じ込め型の圧電部品を得ることができる。
【００１０】
ベース基板は、振動電極の周りに空洞を有して、圧電基板の一面に接着されている。また、天板は、両主面のうち、一方の主面が、振動電極の周りに空洞を有して、圧電基板の他面に接着されている。従って、圧電基板の振動を阻害することなく、振動電極の周りに密閉された振動空間を形成することができる。
【００１１】
本発明の特徴は、上述したエネルギー閉じ込め型の圧電部品において、他方の主面と側面の作る辺のうち、少なくとも一辺に斜面を有する点にある。
【００１２】
このような構造であると、斜面の角度、形態、大きさ、切り込み量などの設計により、小型化した場合でも、スプリアスを抑制し、電気的Ｑ値の高い圧電部品を得ることができる。
【００１３】
しかも、天板の辺に、傾斜面等を付すだけでよいので、小型化した場合でも、圧電素子の機械的強度が低下することがない。
【００１４】
斜面の好ましい１例は、面取り傾斜面、いわゆるＣ面とすることである。このような面取り傾斜面は製造工程において容易に付与することができる。斜面の好ましい他の例は、弧面、いわゆるＲ面である。さらに、Ｃ面を連ねた折れ線状の斜面であってもよいし、Ｃ面とＲ面との組み合わせであってもよい。斜面は相対する２つの辺に設けてもよいし、４つの辺の全てに設けてもよい。また、斜面は、辺の全長にわたって設けてもよいし、部分的に設けてもよい。更に、一辺に複数に分割して設けてもよい。
【００１５】
別の形態として、斜面の代わり、又は、斜面とともに、凹部を有する構造としてもよい。
この場合も、同様の作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明に係る圧電部品の分解斜視図、図２は図１に示した圧電部品の組立状態を示す斜視図、図３は図１及び図２に示した圧電部品の正面断面図、図４は図３の４−４線に沿った断面図である。図示実施例は、共振子または発振子等として使用するのに適したエネルギー閉じ込め型の圧電部品の例を示している。
【００１８】
図示された圧電部品は、圧電素子１と、ベース基板２と、天板３とを含み、更に、第１の封止層４１、第１の空洞層５１、第２の封止層４２、第２の空洞層５２及び第１乃至第３の端子電極６１〜６３を含んでいる。図示の圧電部品は、平面視して、全体として四角形である。
【００１９】
圧電素子１は、圧電基板１１と、第１の振動電極１２と、第２の振動電極１３とを含む。圧電基板１１の構成材料は、従来より周知のものを用いることができる。圧電基板１１は、第１の振動電極１２及び第２の振動電極１３の対向領域において振動が生じ、その他の領域では振動しないエネルギー閉じ込め型となるように分極されている。分極方向は、利用すべき振動モードに応じて選択される。振動モードと、それに対応して選択されるべき分極方向は、周知である。実施例では、厚みすべりの振動モードで動作するように分極されているものとして説明する。
【００２０】
第１の振動電極１２は、第１のリード電極１２１を有し、圧電基板１１の下面（図において）に設けられる。第１のリード電極１２１は、第１の振動電極１２に連続し、端部が圧電基板１１の側端縁に導出される。
【００２１】
第２の振動電極１３は、圧電基板１１の上面（図において）に設けられ、第１の振動電極１２と対向する。第２の振動電極１３は、第２のリード電極１３１を有する。第２のリード電極１３１は、第２の振動電極１３に連続し、端部が圧電基板１１の側端縁に導出される。第１の振動電極１２、第２の振動電極１３、第１のリード電極１２１及び第２のリード電極１３１は、スパッタ等の薄膜技術または厚膜技術の適用によって形成できる。
【００２２】
ベース基板２は、第１の封止層４１及び第１の空洞層５１を介して、圧電基板１１の一面に接着されている。具体的には、第１の空洞層５１の一面が圧電基板１１の一面に接着され、第１の封止層４１の一面が第１の空洞層５１の他面に接着され、第１の封止層４１の他面に、ベース基板２の一面が接着されている。接着に当っては、接着剤を用いてもよいし、第１の空洞層５１または第１の封止層４１の有する接着力を利用してもよい。このベース基板２は、一面側で第１の封止層４１、第１の空洞層5１、圧電素子１、第２の空洞層５２、第２の封止層４２及び天板３を支持する。これにより、ベース基板２による補強作用が得られ、機械的強度の高い圧電部品が得られる。
【００２３】
第１の空洞層５１は、中央に抜き穴を有しており、この抜き穴が第１の空洞７１を構成する。第１の封止層４１は、第１の空洞層５１の上に備えられ、第１の空洞７１を封止している。
【００２４】
第１の空洞層５１の層厚は、例えば、１０μｍ〜８０μｍの範囲に選定する。また、第１の封止層４１の層厚は、例えば、３μｍ〜５０μｍの範囲に設定する。
【００２５】
天板３は、一面３１が第２の封止層４２及び第２の空洞層５２を介して、圧電基板１１の一面に接着されている。具体的には、第２の空洞層５２の一面が圧電基板１１の一面に接着され、第２の封止層４２の一面が第２の空洞層５２の他面に接着され、第２の封止層４２の他面に、天板３の一面３１が接着されている。この天板３により、第２の空洞層５２及び第２の封止層４２に対する保護及び補強作用が得られ、機械的強度及び信頼性の高い圧電部品が得られる。接着に当っては、接着剤を用いてもよいし、第２の空洞層５２または第２の封止層４２の有する接着力を利用してもよい。
【００２６】
第２の空洞層５２、第２の封止層４２、第１の空洞層５１及び第１の封止層４１は、例えば、スクリーン印刷によって、合成樹脂を塗布することによって形成できる。
【００２７】
第２の空洞層５２の層厚は、例えば、１０μｍ〜８０μｍの範囲に選定する。また、第２の封止層４２の層厚は、例えば、３μｍ〜５０μｍの範囲に設定する。
【００２８】
第１乃至第３の端子電極６１〜６３は、ベース基板２、第１の封止層４１、第１の空洞層５１、圧電基板１１、第２の空洞層５２、第２の封止層４２及び天板３より構成される組立体の側面に、互いに間隔を隔てて、帯状に形成されている。
【００２９】
第１の端子電極６１は、組立体において、第１のリード電極１２１の導出された側面に形成され、第１のリード電極１２１に接続される。第２の端子電極６２は、組立体において、第２のリード電極１３１の導出された側面に形成され、第２のリード電極１３１に接続される。第３の端子電極６３は、アース電極として用いられる。図示実施例では、第１〜第３の端子電極６１〜６３を、組み立て体の外周面に沿って、いわゆる鉢巻状に設けられている。
【００３０】
第１乃至第３の端子電極６１〜６３は、回路基板等の上に実装する場合に外部との半田接続に用いられる。従って、半田付け性に優れた特性を有することが望ましい。具体的には、最下層は銀層とし、その上にニッケル層を設けて、銀層の半田食われ防止層とし、ニッケル層の上に、錫メッキ層または半田メッキ層を設け、半田付け性を改善した複合メッキ膜構造を挙げることができる。
【００３１】
第１乃至第３の端子電極６１〜６３は、蒸着、スパッタ、めっきまたはこれらの技術を組み合わせた薄膜技術によって形成することができる。このような薄膜形成技術を適用した場合、圧電部品の小型化、薄型化、量産性の向上及び電極品質の向上等の利益を得ることができる。
【００３２】
本発明の特徴は、上述したエネルギー閉じ込め型の圧電部品において、天板３の両主面３１、３２のうち、非接着面（開放面）となる主面３２と、側面の作る４辺のうち、少なくとも一辺、好ましくは、少なくとも相対する両辺に、斜面３３、３４を有する点にある。
【００３３】
このような構造であると、斜面３３、３４の角度θ、形態、大きさ、切り込み量などの設計により、全体形状を小型化した場合でも、スプリアスを抑制し、電気的Ｑ値の高い圧電部品を得ることができる。
【００３４】
しかも、天板３の辺に、傾斜面３３、３４を付すだけでよいので、小型化した場合でも、圧電素子の機械的強度が低下することがない。
【００３５】
更に、第１〜第３の端子電極６１〜６３を、組み立て体の外周面に沿って、いわゆる鉢巻状に設けた実施例の場合、第１〜第３の端子電極６１〜６３の付着された経路のうち、上側の２辺部分が、傾斜面３３，３４によって角部のない経路となるので、第１〜第３の端子電極６１〜６３の角部による断線が防止される。下側の辺には角部は残るが、下側は、実装時にはんだが付着されるので、仮に断線を生じても、事実上、弊害は生じない。
【００３６】
斜面３３、３４の好ましい一例は、面取り傾斜面、いわゆるＣ面とすることである。図はそのような形態を示している。このようなＣ面は製造工程において容易に付与することができる。
【００３７】
図４を参照すると、斜面３３、３４は、角度θで、天板３の厚みＴ１の方向に、切り込み量Ｔ３で切り込まれている。斜面３３、３４の下側には、天板３の厚みＴ１と、切り込み量Ｔ３との差（Ｔ１−Ｔ３）だけの残余厚みＴ２がある。残余厚みＴ２は零であってもよい。
【００３８】
次に、角度θ及び切り込み量Ｔ３と、電気的Ｑ値との関係について、データを参照して説明する。このデータは、外形形状が４．５ｍｍ×２．０ｍｍの厚みすべり圧電部品で得られたものである。
【００３９】
図５は、切り込み量Ｔ３と電気的Ｑ値との関係を示すデータである。横軸に切り込み量（ｍｍ）をとり、縦軸に電気的Ｑ値をとってある。曲線Ｌ６は共振周波数６ＭＨｚの場合の特性、曲線Ｌ８は共振周波数８ＭＨｚの場合の特性をそれぞれ示している。実験に供された圧電部品は、天板３の厚みＴ１が０．４ｍｍ、斜面３３、３４の角度θは３０度である。
【００４０】
図５を参照すると、共振周波数６ＭＨｚの圧電部品では、電気的Ｑ値は、共振波長（λ６）として、切り込み量Ｔ３がほぼ（λ６）/４のとき、もっとも低くなり、そこから、切り込み量が大きくなるにつれて、上昇する。共振周波数８ＭＨｚの圧電部品においても、同様の傾向が見られ、電気的Ｑ値は、共振波長（λ８）として、切り込み量Ｔ３がほぼ（λ８）/４のとき、もっとも低くなり、そこから、切り込み量が大きくなるにつれて、上昇する。
【００４１】
従って、切り込み量Ｔ３は、共振波長をλとして、
λ/４＜Ｔ３≦Ｔ１
の範囲であることが好ましい。
【００４２】
次に、図６は、切り込みの角度θと電気的Ｑ値との関係を示すデータである。このデータは、外形形状が４．５ｍｍ×２．０ｍｍ、天板３の厚みＴ１が０．４ｍｍ、切り込み量Ｔ３が０．３ｍｍの厚みすべり圧電部品で得られたものである。
【００４３】
図６を参照すると、電気的Ｑ値は角度θに依存しない傾向にあることがわかるが、そのなかでも、角度θが１５度を超え、６０度以下の範囲で、電気的Ｑ値は２０を超える高い値になる。従って、角度θは１５度を超え、６０度以下の範囲が好ましいことになる。
【００４４】
次に、図７〜図１４は切り込み量Ｔ３毎のインピーダンス及び位相特性を示す図である。図において、曲線ＩＭ１〜ＩＭ８はインピーダンス特性（ＩＭＰＥＤＡＮＣＥ〔Ｚ〕（Ω））を示し、曲線ＰＨ１〜ＰＨ８は位相特性（ＰＨＡＳＥ〔θｚ〕（°））を示している。このデータは、外形形状が４．５ｍｍ×２．０ｍｍ、天板３の厚みＴ１が０．４ｍｍ、切り込みの角度θが３０度の厚みすべり圧電部品で得られたものである。
【００４５】
まず、切り込み量Ｔ３が０の場合、即ち、従来の圧電部品の場合には、図７に示すように、位相特性ＰＨ１の右上（図において）にスプリアスが生じている。
【００４６】
次に、切り込み量Ｔ３が０．０１ｍｍである図８の場合には、位相特性ＰＨ２の左上（図において）にスプリアスが生じている。
【００４７】
切り込み量Ｔ３が０．０６ｍｍである図９の場合には、位相特性ＰＨ３の立下りが鈍化しており、スプリアスによる影響が見られる。
【００４８】
切り込み量Ｔ３が０．１１ｍｍの図１０の場合には、位相特性ＰＨ４の右上（図において）にスプリアスが生じている。
【００４９】
切り込み量Ｔ３が０．１６ｍｍの図１１の場合には、位相特性ＰＨ５の左上（図において）にスプリアスが生じている。
【００５０】
切り込み量Ｔ３が０．２１ｍｍの図１２の場合には、位相特性ＰＨ６にはスプリアスの影響がほとんど見られない。切り込み量Ｔ３が０．２６ｍｍの図１３の場合、及び、切り込み量Ｔ３が０．３１ｍｍの図１４の場合にも、位相特性ＰＨ７、ＰＨ８には、スプリアスの影響がほとんど見られない。
【００５１】
次に、図１５〜図１８を参照して、本発明に係る圧電部品の他の実施例について説明する。これらの図において、図１〜図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００５２】
まず、図１５は、本発明に係る圧電部品の別の実施例を示す斜視図、図１６は図１５に示した圧電部品の正面断面図である。この実施の形態における特徴点は、四角形状である天板３の４つの辺の全てに、Ｃ面でなる斜面３３〜３６を設けた点にある。
【００５３】
次に、図１７の実施例における特徴点は、Ｒ面でなる斜面３３、３４を設けたことである。Ｒ面は４辺の全体に設けてもよい。
【００５４】
図１８の実施例における特徴点は、天板３の相対する２辺に凹部３３〜３６を設けたことである。凹部３３〜３６の個数は図示に限定されない。他の２辺にもうけてもよい。
【００５５】
図１５〜図１８に図示した実施例の場合も、図１〜図４を参照して説明したと同様の作用効果を期待することができる。
【００５６】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る圧電部品の分解斜視図である。
【図２】図１に示した圧電部品の組立状態を示す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示した圧電部品の正面断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】切り込み量Ｔ３と電気的Ｑ値との関係を示すデータである。
【図６】切り込みの角度θと電気的Ｑ値との関係を示すデータである。
【図７】切り込み量Ｔ３が０ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図８】切り込み量Ｔ３が０．０１ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図９】切り込み量Ｔ３が０．０６ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１０】切り込み量Ｔ３が０．１１ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１１】切り込み量Ｔ３が０．１６ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１２】切り込み量Ｔ３が０．２１ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１３】切り込み量Ｔ３が０．２６ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１４】切り込み量Ｔ３が０．３１ｍｍの場合のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図１５】本発明に係る圧電部品の別の実施例を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示した圧電部品の正面断面図である。
【図１７】本発明に係る圧電部品の更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１８】本発明に係る圧電部品の更に別の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１                  圧電素子
２                  ベース基板
３                  天板
３３〜３６          斜面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005347824.tif 000018
【図１７】
2005347824.tif 000019
【図１８】
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