JPH03185907A - 圧電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 圧電素子に関し、 とくに、ストリップ型の小形厚み振動子における電極接
続の信頼性を向上させることを目的とし、圧電体基板の
相対向する両主面に励振電極部が配設され、前記両面の
励振電極部のそれぞれの電極リード引出し部とセラミッ
ク基板上に形成された金属導体配線層とが導電性接着材
により接着接続されてなる圧電素子において、少なくと
も前記電極リード引出し部が最下層の密着金属層と最上
層の接続導体層とを備えるように圧電素子を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は圧電素子、とくに、ＬｉＴａＯ３回転Ｘ板を用
いるストリップ型の小形厚み振動子の電極構成に関する
。

近年、ワードプロセッサやパソコンなどのＯＡ機器や通
信機器の小形化にともなって、それらに使用する基準信
号の発生などの素子に極めて小形の圧電素子、たとえば
、圧電振動子が利用されるようになってきた。このよう
な圧電振動子は従来の水晶を圧電体とする代わりに、電
気機械結合係数の大きな新しい人工単結晶である。たと
えば、ＬｉＴａ０３（リチウム・タンタレート）などが
用いられるようになったが、素子の小形化のためにセラ
果ツタ基板上の金属導体配線層に、励振電極部のリード
引出し部を直接導電性接着材で接着して接続する場合が
多く、その接続信頼性の向上が求められている。

〔従来の技術〕

最近、ＬｉＴａ０＋単結晶は電気機械結合係数が大きく
、かつ、温度係数が比較的小さいので極めて小形の圧電
振動子や弾性表面波素子としてよく使用されるようにな
った。

たとえば、第６図は圧電素子の外観例を示す図である。

図中、■は圧電体基板で、たとえば、厚さ０．５５ｍｍ
、巾１　ｍｍ、長さ８ｍｍの長方形に加工した３゛回転
ＸカットのＬｉＴａＯ３板、２゛は励振電極部で、圧電
体基板１の主面の一方の面に、たとえば、厚さ５０ｎｍ
のＮｉＣｒを下地として、その上に厚さ２００ｎｍのＡ
ｕを蒸着し、通常のホトエツチング技術により、一方に
電極リード引出し部２１゛　を設けた所定の電極パター
ン形状に形威しである。

２２゛　は素子固定部で、前記圧電体基板１の他方の端
に前記励振電極部２゛とは切り離されて設けられ、膜構
成は前記励振電極部２゛と同一で、かつ、ホトエツチン
グ技術で同時形成されたものである。

３°は圧電体基板１の主面の他方の面に被着された。同
じく、Ａｕ／ＮｉＣｒの２層膜からなり、たとえば、前
記励振電極部２゛のものと反対方向に電極リード引出し
部３１’　を設けである。素子固定部３２”も同様に前
記素子固定部２２゛　と反対側の端に形威されている。

第７図は圧電素子の素子搭載状態を示す断面図である。

図中、４は密着金属層で、前記圧電体基板１との密着性
をよくするために最下層に設けたたとえばＮｉＣｒ膜、
６はＡｕを蒸着した導体膜である。

９は、たとえばセラ稟ツク基板、８ａ、８ｂは金属導体
配線層で、たとえば、Ａｇ−Ｐｄからなる厚膜配線層で
ある。７ａ、７ｂは導電性接着材で、たとえば、Ａｇペ
ーストである。

導電性接着材７ａ、７ｂは電極リード引出し部２１°。

３１゛　を゛金属導体配線層８ａ、８ｂに電気的に、ま
た、機械的に接続固定するためのものである。素子固定
部２２”、３２゛　は前記圧電素子１のセラミック基板
９への機械的固定を、より確実にするために設けられた
ものである。

上記のような圧電素子の励振電極部２゛、３°に交番電
圧を印加すると、たとえば、この例では厚みすべり振動
が励起され、振動子として機能することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の圧電素子は電極リード引出し部２１
’、３１’　の最上層が金（Ａｕ）導体層６から構成さ
れており、このＡｕ導体層６は導電性接着材７ａ、７ｂ
であるＡｇペーストとの接着強度が非常に小さく、たと
えば、実測によると１ｇ７ｍｍ”程度しかなく、振動子
のように素子表面が振動する場合には動作時間の経過と
ともに、接続抵抗の増大や接続の不安定性が生じるとい
う重大な問題があり、その解決が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、圧電体基板１の相対向する両主面に励振
電極部２および３が配設され、前記励振電極部２および
３のそれぞれの電極リード引出し部２１および３１と、
セラミック基板９上に形威された金属導体配線層８ａお
よび８ｂとが導電性接着材７ａおよび７ｂにより接着接
続されてなる圧電素子において、少なくとも前記電極リ
ード引出し部２１および３１が最下層の密着金属層４と
最上層の接続導体層５とを備えることを特徴とした圧電
素子によって解決することができる。

〔作用〕

本発明によれば、少なくとも電極リード引出し部２１お
よび３１の最上層に接続導体層５として、たとえば、Ｐ
ｄ金属膜を形威しであるので、Ａｇペーストとの接着強
度が５ｇ／ｍｍ”と従来のＡｕ金属層との接着強度に比
較して約５倍の強度が得られ、長時間の動作信頼性が著
しく向上するのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す側面図である。

２は励振電極部で、圧電体基板１の主面の一方の面に、
たとえば、厚さ５０ｎｍのＮｉＣｒを密着金属層４とし
て最下層に設け、その上に厚さ１１００ｎのＰｄを接続
導体層５としてスパッタリング法により最上層に形威し
、通常のホトエツチング技術により、一方に電極リード
引出し部２１を設けた所定の電極パターン形状に形威し
である。２２は素子固定部で前記圧電体基板１の他方の
端に前記励振電極部２とは切り離されて設けられ、膜構
成は前記励振電極部２と同一で、かつ、ホトエツチング
技術で同時形成されたものである。

３は圧電体基板１の主面の他方の面に被着された。同じ
＜　、Ｐｄ／ＮｉＣｒの同一構成、同一膜厚の２層膜か
らなる励振電極部で、たとえば、前記励振電極部２のも
のと反対方向に電極リード引出し部３１を設けてあり、
素子固定部３２も同様に前記素子固定部２２と反対側の
端に形威されている。

なお、前記従来例の諸国面で説明したものと同等の部分
については同一符号を付し、かつ、同等部分についての
説明は省略する。

第２図は本発明実施例の素子搭載状態を示す断面図であ
る。

科 本発明実施例では、導電性接着帯７ａ、７ｂであるＡｇ
ペーストは電極リード引出し部２１，３１および素子固
定部２２．３２の最上層をなす接続導体層５であるＰｄ
金属膜に接触して接着しているので、前記のごとく接着
強度は極めて強固である。

本図においても、前記従来例の諸国面で説明したものと
同等の部分については同一符号を付し、かつ、同等部分
についての説明は省略する。

第３図は動作時間と累積故障率の関係を示す図で、縦軸
に累積故障率を横軸に動作時間をとっである。試験条件
は前記第１図で説明した圧電素子を、前記第２図に示し
たごとくに搭載し、１５０６Ｃの加速条件において、金
属導体配線層８ａ、８ｂ間に４ＭＨｚの交番電圧を印加
して連続動作を行わせ、所定のレベルの振動が得られな
くなったら不良と判定した。

なお、参照試料として第７図に示した従来の電極構成に
よる圧電素子の累積故障率を破線の■に示した。従来例
では１００時間ですでに不良が発生しはじめ、１０００
時間では約１０′＆に達している。

これに対して、本発明実施例の場合は実線の■に示した
ごとく、１０００時間を過ぎてようやく故障が発生しは
じめ、２０００時間になっても故障の発生は１％以下で
、動作信頼性は大巾に改善されることが確認された。

第４図は本発明の他の実施例を示す図である。

本実施例では最下層の密着金属層４である厚さ５０ｎｍ
のＮｉＣｒ膜と、最上層の接続導体層５である厚さ１１
００ｎのＰｄ金属膜の間に、たとえば、厚さ１１００ｎ
のＡｕ導体層６を中間層として挿入したものである。固
有抵抗がＰｄの１１５程度のＡｕを中間層とすることに
より、使用目的により振動子の共振抵抗を小さくする必
要がある場合に、とくに有利である。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示す図で、電極リ
ード引出し部２１．３１および素子固定部２２．３２に
だけ、最上層にＰｄ金属膜からなる接続導体層５を設け
たもので、第４図の実施例の変形で同様の使用目的に好
適である。

以上の実施例では接続導体層５として、Ｐｄ金属膜を用
いたが、これに限定されるものではなく、他の金属、た
とえば、Ｔ−ｉなどを用いても同様の効果が得られる。

なお、以上述べた実施例は例を示したものであり、本発
明の趣旨に添うものである限り、上記実施例に示した以
外の素材、素子構成、あるいは、それらの組み合わせや
、また、膜形成技術についても他の方法を適宜用いて、
本発明の圧電素子を構成してよいことは言うまでもない
。

〔発明の効果〕

以上詳しく述べたように、本発明によれば、少なくとも
電極リード引出し部２１および３１の最上層に接続導体
層５として、たとえば、Ｐｄ金属膜を形威しであるので
、Ａｇペーストとの接着強度が５ｇ／ｍｍ”と従来のＡ
ｕ導体層６との接着強度０ に比較して約５倍の強度が得られ、圧電素子、たとえば
、圧電振動子の品質・信頼性の向上に寄与するところが
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す側面図、第２図は本発明
実施例の素子搭載状態を示す断面図、 第３図は動作時間と累積故障率の関係を示す図、第４図
は本発明の他の実施例を示す図、第５図は本発明のさら
に他の実施例を示す図、第６図は圧電素子の外観例を示
す図、 第７図は従来の圧電素子の素子搭載状態を示す断面図で
ある。 図において、 １は圧電体基板、 ２．３は励振電極部、 ４は密着金属層、 ５は接続導体層、 ６はＡｕ導体層、 １ ７　（７ａ、７ｂ）は導電性接着材、 ８　（８ａ、８ｂ）は金属導体配線層、９はセラミック
基板、 ２１．３１は電極リード引出し部、 ２２．３２は素子固定部である。 ２ 膨寥【旨・詐（×）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　圧電体基板（１）の相対向する両主面に励振電極部（
   ２，３）が配設され、前記励振電極部（２，３）のそれ
   ぞれの電極リード引出し部（２１，３１）とセラミック
   基板（９）上に形成された金属導体配線層（８ａ，８ｂ
   ）とが導電性接着材（７ａ，７ｂ）により接着接続され
   てなる圧電素子において、 少なくとも前記電極リード引出し部（２１，３１）が最
   下層の密着金属層（４）と最上層の接続導体層（５）と
   を備えることを特徴とした圧電素子。