(57)【要約】  【課題】  機械的強度に対する高い信頼性を有しつつ、発振周波数偏差の小さい高精度なレゾネータを提供する。  【解決手段】  圧電部品１００は、平板状の誘電体１１、誘電体１１に設けた一対の容量電極１２、入出力電極１３、グランド電極１４、および側面電極１５を含む支持基板１と、支持基板１上に搭載され、一対の容量電極１２と電気的に接続された圧電素子２とを備え、一対の容量電極１２、入出力電極１３、グランド電極１４および側面電極１５は導電性樹脂を含み、容量電極１２は、支持基板１の幅方向に延びる第１領域１２１と、第１領域１２１から支持基板１の中央部に向かって長手方向に延びる第２領域１２２とを有しており、第２領域１２２およびグランド電極１４のうち少なくとも一方は、誘電体１１と導電性樹脂１６との間の少なくとも一部に金属膜１７を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の誘電体、該誘電体の一方主面に設けた一対の容量電極、他方主面に設けた入出力電極およびグランド電極、ならびに対向する一対の側面に設けられた側面電極を含む支持基板と、
該支持基板の一方主面上に搭載され、前記一方主面に設けられた一対の容量電極と電気的に接続された圧電素子とを備え、
前記一対の容量電極、前記入出力電極、前記グランド電極および前記側面電極は導電性樹脂を含み、
前記容量電極は、前記誘電体の幅方向に延びる第１領域と、該第１領域から前記誘電体の中央部に向かって長手方向に延びる第２領域とを有しており、
該第２領域および前記グランド電極のうち少なくとも一方は、前記誘電体と前記導電性樹脂との間の少なくとも一部に、金属膜を有していることを特徴とする圧電部品。
【請求項２】
前記第２領域の前記中央部側、および前記グランド電極の前記幅方向の中央部に、前記金属膜を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
【請求項３】
前記第２領域は、前記中央部側から前記第１領域まで前記金属膜を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電部品。
【請求項４】
前記導電性樹脂と前記金属膜とが重なる部分において、前記金属膜は前記導電性樹脂より薄いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレゾネータとして好適に用いられる圧電部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レゾネータとしての圧電部品は、一般的に、支持基板と、支持基板上に設けられた一対の支持部と、一対の支持部の上に搭載されて導電性接合材で両端部を固定された圧電素子と、蓋体とから構成されている。
【０００３】
支持基板の上面には、圧電素子と電気的に接続されるとともに、下面のグランド電極との間で容量を形成する一対の容量電極が設けられている。また、支持基板の下面には、それぞれ側面電極を介して一対の容量電極に電気的に接続される一対の入出力電極が設けられているとともに、一対の入出力電極の間に配置されてグランド電極が設けられている。そして、これらの電極として、導電性樹脂から成る構成のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなレゾネータは、各電極が導電性樹脂から成るため、圧電素子と支持基板との間および圧電部品と外部回路基板との間に発生する熱応力や、機械的な衝撃などをこれらの電極が吸収するため、支持基板へのクラック等の発生を抑制することができ、機械的強度に対する信頼性が高い。
【０００６】
一方近年、レゾネータには、機械的強度に対する信頼性に加え発振周波数偏差の小さい高精度な特性の要求が高まっている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、機械的強度に対する高い信頼性を有しつつ、発振周波数偏差の小さい高精度なレゾネータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電部品は、平板状の誘電体、該誘電体の一方主面に設けた一対の容量電極、他方主面に設けた入出力電極およびグランド電極、ならびに対向する一対の側面に設けられた側面電極を含む支持基板と、該支持基板の一方主面上に搭載され、前記一方主面に設けられた一対の容量電極と電気的に接続された圧電素子とを備え、前記一対の容量電極、前記入出力電極、前記グランド電極および前記側面電極は導電性樹脂を含み、前記容量電極は、前記支持基板の幅方向に延びる第１領域と、該第１領域から前記支持基板の中央部に向かって長手方向に延びる第２領域と、を有しており、該第２領域および前記グランド電極のうち少なくとも一方は、前記誘電体と前記導電性樹脂との間の少なくとも一部に、金属膜を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電部品によれば、負荷容量を向上させることができ、かつ、負荷容量のばらつきも抑制できるため、機械的強度に対する高い信頼性を有しつつ、発振周波数偏差の小さい高精度なレゾネータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の圧電部品の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す圧電部品における、（ａ）は一部省略概略平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。
【図３】（ａ）は図２に示す圧電部品における支持基板の一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部の断面を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）は図２に示す圧電部品における支持基板の他の例を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部の断面を拡大して示す断面図である。
【図５】図２に示す圧電部品における支持基板の他の例の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の圧電部品１００の実施形態の一例を詳細に説明する。図１〜図５においては、圧電部品１００に対して固定して定義した直交座標系ｘｙｚを付している。以下の説明では、この座標系を参照して方向を説明することがある。圧電部品１００は、いずれの方向が鉛直方向乃至は水平方向とされてもよく、また、ｚ軸方向を上下方向又は高さ方向あるいは厚み方向ということがある。また、圧電部品１００について単に平面視という場合、ｚ軸方向に見ることを指すものとする。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１〜図４に示す例の圧電部品１００は、支持基板１と、一方主面（本例では上面）および他方主面（本例では下面）に互いに対向するように振動電極２２が設けられた長尺状の圧電素子２とを備えている。支持基板１上には支持部１８が設けられており、支持部１８で圧電素子２の長軸方向の両端部を支持されるとともに導電性接合材３で接合されることで、圧電素子２が支持基板１上に固定されている。
【００１３】
支持基板１は、例えば、長さが２．５ｍｍ〜７．５ｍｍ、幅が１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ、厚みが０．１ｍｍ〜１ｍｍの長方形状の平板として形成された誘電体１１を含んでいる。誘電体１１としては、アルミナやチタン酸バリウム等のセラミック材料、及びガラスエポキシ等の樹脂系材料を用いることができる。
【００１４】
支持基板１を構成する誘電体１１の上面には２つの容量電極１２が設けられている。この容量電極１２は、圧電素子２の振動電極２２と電気的に接続されるとともに、後述するグランド電極１４との間で容量を形成するための電極である。この容量電極１２は支持基板１（誘電体１１）の幅方向に延びる第１領域１２１と、第１領域１２１から支持基板１の中央部に向かって長手方向に延びる第２領域１２２とを有している。第１領域１２１は圧電素子２の端部を固定するとともに振動電極２２と電気的に接続される領域であり、第２領域１２２はグランド電極１４との間で容量を形成する領域である。
【００１５】
また、誘電体１１の下面には、長手方向の中央部にグランド電極１４を有している。本実施形態では、グランド電極１４は、誘電体１１を挟んで２つの容量電極１２のそれぞれの第２領域１２２にまたがって対向している。グランド電極１４と容量電極１２の第２領域１２２とは必ずしも対向していなくてもよい。より大きい容量を形成するためには、本実施形態のように、グランド電極１４の一部と容量電極１２の第２領域１２２の一部とが対向しているのがよい。また、誘電体１１の下面には、グランド電極１４を挟むように、詳細には誘電体１１を挟んで２つの容量電極１２の第１領域１２１のそれぞれと対向する位置に、信号入出力のための入出力電極１３が設けられている。グランド電極１４および入出力電極１３は外部回路基板の電極とはんだや導電性接着剤で接合される。
【００１６】
本例のように、容量電極１２の第２領域１２２とグランド電極１４とが誘電体１１を介
して対向する場合は、２つ容量電極１２のそれぞれの第２領域１２２とグランド電極１４とが対向する部分の面積が互いに等しくなるように設定されることにより、それぞれの対向する領域で得られる静電容量が等しくなる。
【００１７】
そして、支持基板１の側面には側面電極１５が設けられ、容量電極１２と入出力電極１３とを電気的に接続している。これにより、圧電素子２の振動電極２２と外部回路とが電気的に接続され、信号の入出力が行なわれる。なお、本実施形態においては、誘電体１１の幅方向に位置する両側面に側面電極１５がそれぞれ設けられている。なお、図では、外部回路基板へのはんだ接合などの関係で、支持基板１１の側面において、グランド電極１４に電気的に接続される部位にも側面電極１５が設けられている。
【００１８】
従来技術のように、容量電極１２、入出力電極１３、グランド電極１４および側面電極１５を比較的柔軟な導電性樹脂１６から成るものとすることで、圧電素子２と支持基板１および圧電部品１００と外部回路基板との接続の機械的強度に対する信頼性が高まる。しかしながら、容量電極１２の第２領域１２２およびグランド電極１４は、これらの間に誘電体１１を挟んで負荷容量を形成する部分である。この部分が導電性樹脂１６のみから成ると、形成される負荷容量を大きいものとすることができず、また、負荷容量がばらつくことがあった。これは、導電性樹脂１６は、絶縁性の樹脂に導電性の粒子を分散させたものであるため、誘電体１１に接する部分が全て導電性を有するものとならないためであると考えられる。すなわち、導電性樹脂１６の誘電体１１との接合面のうち、誘電体１１とオーミック接合される部分は導電性粒子が存在する部分だけであり、各電極の面積のうち電極として機能する部分は一部だけになるためである。
【００１９】
本実施形態の圧電部品１００においては、図３〜図５に示す例のように、一対の容量電極１２、入出力電極１３、グランド電極１４および側面電極１５は導電性樹脂１６を含み、容量電極１２の第２領域１２２およびグランド電極１４の少なくとも一方は、誘電体１１と導電性樹脂１６との間の少なくとも一部に、金属膜１７を有している。言い換えれば、容量電極１２、入出力電極１３、グランド電極１４および側面電極１５は、主に導電性樹脂１６から成り、容量電極１２の第２領域１２２およびグランド電極１４の少なくとも一方は、誘電体１１上の金属膜１７とその上の導電性樹脂１６とが重なる二層構造を一部に有している。このような構成とすることで機械的強度を確保しつつ、容量を形成する部分に設けられた金属膜１７が誘電体１１とオーミック接合されることで、負荷容量を向上させることができ、かつ、負荷容量のばらつきも抑制できるため、発振周波数偏差の低減が可能となり発振周波数を高精度化できる。なお、図３（ａ）および図４（ａ）においては、グランド電極１４を破線で示し、金属膜１７を長破線で示している。
【００２０】
金属膜１７は、金属を主成分とするものである。具体的には、金属を９５質量％以上含むものである。金属膜１７の金属としては、金，銀，銅，ニッケル、アルミニウム，タングステンが挙げられる。これらの金属から成る金属膜１７を蒸着やスッパタ、あるいはめっきで形成した場合には、金属膜１７をほぼ１００％金属から成るものとすることができる。また、これらの金属粉末にガラス等の添加物を加えて焼き付けた厚膜導体で金属膜１７を形成してもよい。この場合のガラス等の非金属成分の量は５質量％未満である。
【００２１】
導電性樹脂１６としては、金，銀，銅，ニッケル，アルミニウム，タングステン等の金属粉末から成る導電性粒子を、エポキシ系、シリコーン系等の樹脂中に分散させたものを用いることができる。導電性樹脂１６中の導電性粒子の含有量は、例えば、７５質量％〜９５質量％に設定することができる。
【００２２】
入出力電極１３、グランド電極１４および側面電極１５の表面には、必要に応じてＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｓｎ等の金属から成るめっき被膜を形成してもよい。
【００２３】
容量電極１２の第２領域１２２およびグランド電極１４の少なくとも一方が金属膜１７を有していれば、負荷容量を形成する一対の電極のうちの一方がオーミック接合されるので上記の効果を奏するものとなるが、図３に示す例のように、第２領域１２２およびグランド電極１４の両方が金属膜１７を有すると、金属膜１７が誘電体１１とオーミック接合される領域が増加するので、より効果的である。
【００２４】
金属膜１７の位置は、より大きい容量を形成できるように設定するとよい。すなわち、金属膜１７は、容量電極１２の第２領域１２２におけるグランド電極１４に近い部分、また、グランド電極１４における第２領域１２２に近い部分に配置するのがよい。より具体的には、図３に示す例のように、第２領域１２２の誘電体１１の長手方向の中央部側（先端側）、およびグランド電極１４の幅方向の中央部に金属膜１７を有していてもよい。このような構成とすることで、第２領域１２２の金属膜１７とグランド電極１４の金属膜１７とが互いに近い配置となるので、より負荷容量を向上できるため、発振周波数偏差をより低減することが可能となり、発振周波数をさらに高精度化できる。
【００２５】
また、図４に示す例のように、第２領域１２２は、中央部側から第１領域１２１まで金属膜１７を有していてもよい。すなわち、容量電極１２の第２領域１２２の導電性樹脂１６と誘電体１１との間のほぼ全面に、金属膜１７を有していてもよい。第２領域１２２の第１領域１２１側の部分はグランド電極１４から離れているので、この部分とグランド電極１４との間で形成される負荷容量は、第２領域１２２の先端側とグランド電極１４との間に形成される負荷容量に比較すると小さいものではあるが、負荷容量をさらに向上させることができる。そのため、負荷容量のばらつきもさらに抑制できるため、発振周波数偏差の低減が可能となり発振周波数をさらに高精度化できる。
【００２６】
グランド電極１４の金属膜１７についても同様に、グランド電極１４の導電性樹脂１６と誘電体１１との間のほぼ全面に、金属膜１７を有していてもよい。この場合も、負荷容量をさらに向上させることができる。図４に示す例においては、グランド電極１４の金属膜１７は、誘電体１１の側面と間をあけて設けている。すなわち、グランド電極１４の金属膜の端部は導電性樹脂１６だけで構成されている。これにより、グランド電極１４に加わる熱応力が最も大きくなる端部における応力緩和がより効果的になされる。
【００２７】
また、図５に示す例のように、容量電極１２およびグランド電極１４の導電性樹脂１６と金属膜１７とが重なる部分において、金属膜１７は導電性樹脂１６より薄くてもよい。このような構成とすることで、容量電極１２およびグランド電極１４の導電性樹脂１６と金属膜１７とが重なる部分において、より柔軟な導電性樹脂１６の厚み割合が大きくなるので、温度変化の発生する環境下において、熱膨張差により容量電極１２とグランド電極１４に発生する応力を低減でき、応力に起因した静電容量の変動を抑制できるため、発振周波数をさらに高精度化できる。金属膜１７の厚みは、例えば０．０００１ｍｍ〜０．０２ｍｍに設定することができる。導電性樹脂１６の厚みは、金属膜１７と重なる部分では０．００５ｍｍ〜０．０３ｍｍに、金属膜１７と重ならない部分では０．００５ｍｍ〜０．０５ｍｍに設定することができる。なお、金属膜１７を有さない入出力電極１３および側面電極１５は、導電性樹脂１６のみから成り、その厚みは、０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍに設定することができる。
【００２８】
上述したように支持基板１の上には一対の支持部１８が設けられていて、これらの上に圧電素子２が振動可能に搭載されている。具体的には、一対の支持部１８が圧電素子２の長軸方向の端部をそれぞれ支持して、圧電素子２は支持基板１との間に空間を設けて搭載されている。支持部１８は、例えば導電性を有しており、例えば金，銀，銅，ニッケル、アルミニウム，タングステン等の金属粉末を樹脂中に分散させたものである。支持部１８
は、容量電極１２の第１領域１２１上に接合されている。また、支持部１８は、例えば、角柱状、円柱状など柱状体であり、その寸法は、例えば、縦、横方向の長さ（径）を０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、厚み（高さ）を１０μｍ〜１００μｍに設定することができる。
【００２９】
また、図２（ｂ）に示す例のように、支持部１８の上に搭載された圧電素子２は、導電性接合材３によって支持基板１（容量電極１２）上に固定され、電気的に接続されている。なお、支持部１８が導電性を有する材料で形成されているため、圧電素子２の振動電極２２と容量電極１２とは、支持部１８でも電気的に接続されるので、支持部が絶縁性である場合に比べてより低抵抗な接続となる。導電性接合材３としては、例えばはんだや導電性接着剤等が用いられる。はんだであれば、例えば銅，錫，銀から成る鉛を含まない材料等を用いることができる。導電性接着剤であれば、銀，銅，ニッケル等の導電性粒子を７５〜９５質量％含有したエポキシ系またはシリコーン系の樹脂を用いることができる。
【００３０】
圧電素子２は、例えば図２（ｂ）に示す例のように、圧電体２１と、圧電体２１の両主面（一方主面および他方主面）に設けられた振動電極２２と、圧電体２１の端面に設けられた端面電極２３とを備えている。圧電体２１は、例えば、長さが１．０ｍｍ〜４．０ｍｍ、幅が０．２ｍｍ〜２ｍｍ、厚みが４０μｍ〜１ｍｍの長尺平板状とすることができる。この圧電体２１は、例えばチタン酸鉛，チタン酸ジルコン酸鉛，タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム，ニオブ酸カリウム，ビスマス層状化合物等を基材とする圧電セラミックスやこれらの単結晶材料を用いて形成することができる。
【００３１】
また、振動電極２２は、圧電体２１の一方主面および他方主面にそれぞれ互いに対向する領域（交差領域）を有するように配置されている。圧電体２１の一方主面（上面）に設けられた振動電極２２は、圧電体２１の長手方向の一方の端部から他方の端部側に向けて延びるように設けられ、圧電体２１の他方主面（下面）に設けられた振動電極２２は、圧電体２１の長手方向の他方の端部から一方の端部側に向けて延びるように設けられ、それぞれ互いに対向する領域を有している。そして、振動電極２２は、圧電体２１の長手方向の両端面に設けられた端面電極２３にそれぞれ接続されている。この端面電極２３、導電性接合材３および支持部１８を介して圧電素子２の振動電極２２が容量電極１２と電気的に接続されている。振動電極２２および端面電極２３は、例えば金，銀，銅，アルミニウム，クロム，ニッケル等の金属を用いることができ、それぞれ例えば０．０００１ｍ〜０．００３ｍの厚みに被着される。振動電極２２および端面電極２３は、例えば、真空蒸着法，ＰＶＤ法，スパッタリング法等の薄膜形成法、あるいは金属ペーストを塗布して焼き付ける厚膜形成法を用いて形成することができる。
【００３２】
このような圧電素子２は、振動電極２２間に電圧を印加したとき、振動電極２２が対向する領域（交差領域）において、特定の周波数で厚み縦振動もしくは厚みすべり振動の圧電振動を発生させるようになっているものである。
【００３３】
なお、図１および図２（ｂ）に示すように、支持基板１の上には圧電素子２を覆うように蓋体４が設けられていてもよい。この蓋体４は、支持基板１の上面の周縁部に接着剤などで接合されている。これにより、支持基板１とともに形成した内部空間に収容されている圧電素子２を外部からの物理的な影響や化学的な影響から保護する機能と、支持基板１とともに形成した空間内への水等の異物の浸入を防ぐための気密封止機能を有している。なお、蓋体４の材料として、例えば、ステンレス鋼などの金属、アルミナなどのセラミックス，樹脂，ガラス等を用いることができる。また、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂材料に無機フィラーを２５〜８０質量％の割合で含有させて支持基板１との熱膨張係数の差を小さくするようにしたものでもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１：支持基板
１１：誘電体
１２：容量電極
１２１：第１領域
１２２：第２領域
１３：入出力電極
１４：グランド電極
１５：側面電極
１６：導電性樹脂
１７：金属膜
１８：支持部
２：圧電素子
２１：圧電体
２２：振動電極
２３：端面電極
３：導電性接合材
４：蓋体
１００：圧電部品
【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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