JPH0626316U - 圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の表面に形成した接続電極パターン間の
短絡を防止し、安定した入出力容量が得られ、さらに、
表面実装の接合強度が向上する圧電共振子を提供する。 【構成】 圧電素子２を、容量形成基板１に接続すると
ともに、蓋体３で被覆した圧電共振子１０である。前記
容量形成基板１の上面は、圧電素子２と接続する２つの
接続電極パターン１２ａ、１３ａが形成され、前記容量
形成基板１の下面は、前記２つの接続電極パターン１２
ａ、１３ａと夫々接続する２つの容量電極パターン１２
ｂ、１３ｂと、該２つの容量電極パターン１２ｂ、１３
ｂ間に、両容量電極パターン１２ｂ、１３ｂとのギャッ
プによって容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ を発生するアース電極パター
ン１４が形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電共振子、特に、入出力容量を形成する基板と、蓋体とで圧電素 子を収納した圧電共振子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この圧電共振子は、たとえば、マイクロコンピュータのクロックパルス発振回 路の共振子として広く用いられている。その一例として、図６に示すように、圧 電素子Ｘの両端に入出力コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ を接続し、入出力コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ の他端をアース電位に接続していた。上述の図６に示す点線部分を１つの 部品として用いる圧電共振子が、例えば例えば実開平３−３６２１８号公報、実 開平３−９０１２３号公報などで知られている。

【０００３】 従来の圧電共振子は、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ が形成される容量形成基板上に圧 電素子１を接続して、さらに圧電素子を収納するように、容量形成基板上に底面 が開口した蓋体を被覆していた。

【０００４】 図４、図５において、４１、５１は夫々容量形成基板であり、４２、５２は圧 電素子であり、４３、５３は蓋体である。

【０００５】 図４に示す圧電共振子４０の容量形成基板４１は、所定誘電率の誘電体基板４ ４と、この誘電体基板４４の上面に形成された容量電極パターン４５ａ、４６ａ 、アース電極パターン４７ａと、この誘電体基板４４の下面に形成された容量電 極パターン４５ｂ、４６ｂ、アース電極パターン４７ｂとから構成されている。

【０００６】 尚、容量電極パターン４５ａと４５ｂ、４６ａと４６ｂ、アース電極パターン４ ７ａと４７ｂは、夫々誘電体基板４４の端面を介して接続されている。

【０００７】 この容量形成基板４１において、基板４４の上面側の容量電極パターン４５ａ 、４６ａに圧電素子４２の引出電極４８ａ、４８ｂが導電性接着剤を介して接続 され、また、基板４４の下面側の容量電極パターン４５ｂ、４６ｂ、アース電極 パターン４７ｂは、夫々配線基板の所定パッドに半田接合される入出力端子、及 びアース端子を兼ねている。

【０００８】 この容量形成基板４１は、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ は、各電極パターン間容量に よって形成される。例えば、一方の容量成分Ｃ₁ は、基板４４の上面側の容量電 極パターン４５ａとアース電極パターン４７ａの間と基板４４の下面側の容量電 極パターン４５ｂとアース電極パターン４７ｂの間とに発生する夫々の容量の合 成により形成され、また、他方の容量成分Ｃ₂ は、基板４４の上面側の容量電極 パターン４６ａとアース電極パターン４７ａの間と基板４４の下面側の容量電極 パターン４６ｂとアース電極パターン４７ｂの間とに発生する夫々の容量の合成 により形成される。

【０００９】 これに対して、図５に示す圧電共振子５０の容量形成基板５１は、所定誘電率 、所定厚みの誘電体基板５４と、この誘電体基板５４の上面に形成された容量電 極パターン５５、５６と、この誘電体基板５４の下面に形成された容量電極パタ ーン５７とから構成されている。ここで、容量電極パターン５５、５６は、圧電 素子５２と接続する接続部５５ａ、５６ａと、該接続部５５ａ、５６ａから基板 ５４中央側に延出する容量発生部５５ｂ、５６ｂとから構成され、また、接続部 ５５ａ、５６ａから、基板５４の端面に延出する端子部５５ｃ、５６ｃが形成さ れている。また、基板５５の下面に形成された容量電極パターン５７は、前記容 量発生部分５５ｂ、５６ｂに対応するように形成され、基板５４の端面に延出す る端子部５７ａを有する。

【００１０】 この容量形成基板５１において、基板５４の上面側の容量電極パターン５５、 ５６の接続部５５ａ、５６ａに圧電素子５２の引出電極５８ａ、５８ｂが導電性 接着剤を介して接続され、また、各電極パターン５６、５７から基板４４の側面 に延出する端子部５５ｃ、５６ｃ、５７ａは、夫々配線基板の所定パッドに半田 接合される入出力端子及びアース端子となる。

【００１１】 この容量形成基板５１は、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ は、各電極パターンの基板厚 み方向の間で、容量が形成される。例えば、一方の容量成分Ｃ₁ は、基板５４上 面に形成した容量電極パターン５５の容量発生部５５ｂと基板５４下面に形成し た容量電極パターン５７との間で形成され、また、他方の容量成分Ｃ₂ は、基板 ５４上面に形成した容量電極パターン５６の容量発生部５６ｂと基板５４下面に 形成した容量電極パターン５７との間で形成される。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

前記圧電共振子４０では、誘電体基板４４上に、容量電極パターン４５ａ、４ ６ａに圧電素子５２を導電性接着剤を介して接合した時に、この導電性接着剤が 基板４４の中央側に流れ出す可能性があり、これにより、容量電極パターン４５ ａと４７ａ又は４６ａと４７ａとが互いに短絡してしまうことがあり、所定容量 値が得られなくなり、特性不良が発生してしまう。

【００１３】 また、前記圧電共振子５０では基板５４の上面側に形成した容量電極パターン ５５、５６と、基板５４の下面側に形成した容量電極パターン５７の対向部分で 容量を形成するため、基板５４の上面と下面とに夫々容量電極パターン５５、５ ６、５７を形成する際に、位置ずれが発生してしまうと、一方の容量が大きくな り、他方の容量が小さくなり、結局、安定した特性が得られなくなることがある 。また、各容量電極パターン５５、５６、５７の端子部５５ｃ、５６ｃ、５７ａ が基板５４の端面に形成されており、配線基板との表面実装が実質的にこの基板 ５４の端面部分のみで行われるため、表面実装の接合信頼性が低いものであった 。

【００１４】 本考案は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、容量形成 基板と圧電素子との接続の際の短絡を防止し、さらに、安定した入出力容量が得 られ、さらに、表面実装の接合強度が向上する圧電共振子を提供するものである 。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上面に一対の接続電極パターンを有する基板と蓋体とから成る容器 内部に圧電振動子を、該圧電振動子の電極が前記接続電極パターンに電気的に接 続されるようにして収容してなる圧電共振子において、前記基板は、その下面に １つのアース電極パターンと該アース電極パターンを間に挟んで配置される２つ の容量電極パターンを有し、且つ該２つの容量電極パターンは基板上面の一対の 接続電極パターンに個々に電気的に接続されているものである。

【００１６】

【作用】

本考案に係る圧電共振子は、圧電素子が接続される基板の上面には、圧電素子 と接続するための２つの接続電極パターンが形成されているだけであり、その間 は、裏面のアース電極パターンに相当する比較的に広い間隔が確保されるため、 圧電素子と２つの接続電極パターンとを接続する導電性接着剤が基板の中央方向 に拡がっても、互いに短絡することがなく、安定した特性を導出することができ る。

【００１７】 また、入出力容量は、主に基板の下面に形成した２つ容量電極パターンとアー ス電極パターンとの平面的な電極間のギャップで形成されるので、基板の下面に 形成する電極パターンの位置ずれが発生しても、各電極パターンが相対的にずれ るだけであり、入出力容量の変動はなく、安定した特性を導出することができる 。

【００１８】 さらに、基板の下面の２つ容量電極パターンとアース電極パターンが端子部を 兼ねているので、配線基板に表面実装した時には、その接合強度が強固に安定さ れることになる。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の圧電共振子を図面に基づいて詳説する。

【００２０】 図１は、本考案の圧電共振子の縦断面を示す構造図であり、図２は、分解斜視 図であり、図３（ａ）（ｂ）は、本考案に用いる容量形成基板の上面側の平面図 、下面側の平面図である。

【００２１】 図のように、本考案は、容量形成基板１と、圧電素子２、蓋体３とから構成さ れている。

【００２２】 容量形成基板１は、所定誘電率の誘電体基板１１からなり、その上面側の主面 の比較的両端部に基板１１の幅方向に延びた帯状の２つの接続電極パターン１２ ａ、１３ａが被着形成されている。また、下面側の主面の比較的両端部に基板１ １の幅方向に延びた帯状の２つの容量電極パターン１２ｂ、１３ｂが被着形成さ れている。また、下面側の主面に形成した２つの容量電極パターン１２ｂ、１３ ｂの間には、基板１１の幅方向に延びたアース電極パターン１４が形成されてい る。

【００２３】 この基板１１の上面側の接続電極パターン１２ａと基板１１の下面側の容量電 極パターン１２ｂとは、基板１１の端面に被着した端面導体１２ｃ、１２ｃを介 して接続されている。また接続電極パターン１３ａと容量電極パターン１３ｂも 同様であり、基板１１の端面に被着した端面導体１３ａ、１３ｃを介して接続さ れている。尚、アース 電極パターン１４に関して、このアース電極パターン１ ４と接続すべき基板１１の上面側のパターンはないが、基板１１の端面にまで延 出させても構わない。

【００２４】 尚、上述の両接続電極パターン１２ａ、１３ａと容量電極パターン１２ｂ、１ ３ｂとを接続する端面導体１２ｃ、１３ｃを形成した基板１１の端面部分が若干 突出しているが、これは、端面導体１２ｃ、１３ｃを例えばスクリーン印刷方法 で被着形成をする際に、印刷工程を容易にするものであり、逆に、端面導体１２ ｃ、１３ｃの形成部分を半円形状に窪ませても構わない。さらに、上面側の接続 電極パターン１２ａ、１３ａと下面側の容量電極パターン１２ｂ、１３ｂとの接 続を基板１１の厚み方向に貫く導体スルーホールを介して行ってもよい。

【００２５】 基板１１の下面側に形成したアース電極パターン１４は、その両側に形成した 容量電極パターン１２ｂ、１３ｂとの間には、所定のギャップで基板１１が露出 するように設けられている。尚、図６に示す入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ は、容量電極 パターン１２ｂとアース電極パターン１４との間及び容量電極パターン１３ｂと アース電極パターン１４との間で夫々形成されることになる。

【００２６】 圧電素子２は、分極処理された圧電磁器の短冊状基板２０と、その両主面に 形成された振動電極２１ａ、２１ｂと、該振動電極２１ａ、２１ｂから引き出さ れた引出電極２２ａ、２２ｂとから構成されている。

【００２７】 振動電極２１ａ、２１は、圧電基板２０を介して互いに対向するように形成さ れ、また引出電極２２ａ、２２ｂは、基板２０の異なる端部に夫々導出されてい る。

【００２８】 このような圧電素子２は、蓋体３に仮保持され、この蓋体３を容量形成基板１ に接合することにより、容量形成基板１の接続電極パターン１２ａ、１３ａとに 接続する。

【００２９】 蓋体３は、耐熱性絶縁材料からなり、下面が開口した箱形状となっている。そ の蓋体３には、圧電素子２が収容される中空部３１が形成され、その中空部の両 端、即ち圧電素子２の引出電極２２ａ、２２ｂが載置される部分には、段部３２ 、３３が形成されている。この段差部３２、３３には導電性接着剤３４、３５を を介して、圧電素子２の引出電極２２ａ、２２ｂが載置され、さらに導電性接着 剤３４、３５を必要に応じて供給して、開口面よりも盛り上がらせ、蓋体３と容 量形成基板１とを接合した時に、この導電性接着剤３４、３５が接続電極パター ン１２ａ、１３ａに電気的に接続するようにする。

【００３０】 尚、蓋体３と容量形成基板１とは、蓋体３の開口周囲の縁に形成したシール材 ３６によって気密的に接合・封止される。

【００３１】 次に、本考案の圧電素子１０の組み立て方法を簡単に説明する。 容量形成基板１、圧電素子２、蓋体３を夫々用意する。 まず、容量形成基板１は、複数の容量形成基板１が抽出できる大型誘電体基板 を形成する。具体的には、プレス成型によって大型誘電体基板上で個々の容量形 成基板１を区画するブレーク溝、及び基板端面の突出部を形成するための孔を形 成し、焼成する。次に、この大型誘電体基板の上面に接続電極パターン１２ａ、 １３ａとなる電極パターンを、Ａｇなどを主体とする導電性ペーストをスクリー ン印刷方法を用いて被着し、焼きつける。また、下面側に接続電極パターン１３ ｂ、１３ｂ及びアース電極パターン１４となる電極パターンを、Ａｇなどを主体 とする導電性ペーストをスクリーン印刷方法を用いて被着し、焼きつける。次に 、大型誘電体基板に形成したブレーク溝のうち基板１１の長手方向となるブレー ク溝で一次分割を行い、短冊状の誘電体基板とし、この分割面（容量形成基板１ １の端面となる）に端面導体１２ｃ、１３ｃとなる電極パターンを、Ａｇなどを 主体とする導電性ペーストをスクリーン印刷方法を用いて被着し、焼きつける。

【００３２】 その後、短冊状の誘電体基板のブレーク溝に沿って２次分割を行い、個々の容量 形成基板１を作成する。

【００３３】 圧電素子２は、分極処理した大型の圧電基板の上下面に振動電極２１ａ、２２ ａ、引出電極２２ｂ、２１ｂとなる電極パターンをメッキ法、蒸着法、スクリー ン印刷方法を用いて形成し、個々の圧電素子２となるようにダイヤモンドソーな どで切断する。

【００３４】 蓋体３は、セラミックのプレス成型、射出成型や耐熱性樹脂の射出成型によっ て所定構造を作成し、開口周囲の縁にエポキシ樹脂などのシール材３６を塗布し 、１次加熱により、仮硬化する。

【００３５】 次に、夫々の容量形成基板１、圧電素子２、蓋体３を組み立て圧電共振子とす る。

【００３６】 まず、蓋体３の段差部３２、３３に夫々エポキシ樹脂に導電性フィラーを混合 した導電性接着剤３４、３５を供給し、圧電素子２を段差部３２、３３に載置し 、圧電素子２を軽く押さえる。この時、導電性接着剤３４、３５が蓋体３の開口 側に迫り出すが、この迫り出した導電性接着剤３４、３５上にさらに圧電素子２ の端部に導電性接着剤３４、３５を供給して、少なくとも開口面よりも突出する ように盛り上がらす。

【００３７】 次に、蓋体３の開口部を閉塞するように容量形成基板１を載置する。この時、 圧電素子２の端部に供給した導電性接着剤３４が容量形成基板１の上面の接続電 極パターン１２ａに、導電性接着剤３５が容量形成基板１の上面の接続電極パタ ーン１３ａに接合するように位置決めを行う。これにより、圧電素子２の引出電 極２１ａと接続電極パターン１２ａとが、圧電素子２の引出電極２１ｂと接続電 極パターン１３ａとが夫々電気的に接続されることになる。

【００３８】 次に、蓋体３上に容量形成基板１が載置した状態で、加熱処理を行い、先に蓋 体３の開口周囲の縁に１次硬化したシール材を再硬化して、蓋体３と容量形成基 板１とを気密封止する。この加熱処理によって、同時に導電性接着剤３４、３５ も硬化して、圧電素子２が、圧電素子２と容量形成基板１との間に所定間隙をも って容量形成基板１の上方に配置されることになる。

【００３９】 このように形成された圧電共振子１０を所定配線基板の電極パッドに実装する 場合には、電極パッド上にクリーム半田を塗布し、この電極パッドと容量形成基 板１の下面に形成した容量電極パターン１２ｂ、１２ｂ、アース電極パターン１ ４とを接合し、最後にリフロー炉でリフロー半田処理を行う。即ち、容量形成基 板１の下面に形成した容量電極パターン１２ｂ、１２ｂ、アース電極パターン１ ４が端子電極としても作用する。

【００４０】 上述の圧電共振子１０では、以下の作用効果が期待できる。 圧電素子２と導電性接着剤３４、３５を介して接続する接続電極パターン１２ ａ、１３ａを、基板１１の下面側のアース電極パターン１４が形成された領域幅 に相当する広いギャップが形成されている。これにより、圧電素子２と接続電極 パターン１２ａ、１３ａとの導通を行う導電性接着剤３４、３５が上述の加熱封 止工程中に、基板１１の中央部側に流出したとしても、接続電極パターン１２ａ 、１３ａ間を短絡させることは一切なく、安定した特性の圧電共振子となる。尚 、アース電極パターン１４を基板１１の上面に形成していないが、図４に示す従 来の構造の静電容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ と比較すると、容量の低下は約１０％であり、実 用上、何等遜色ないことが確認できた。

【００４１】 また、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ は、基板１１下面に形成した２つ容量電極パター ン１２ｂ、１３ｂとアース電極パターン１４とのギャップで主に形成されるので 、例えば、基板１１の下面にスクリーン印刷方法で各電極パターン１２ｂ、１３ ｂ、アース電極パターン１４を形成する際に、印刷ずれが発生しても、各電極パ ターン１２ｂ、１３ｂ、１４が相対的にずれるだけであり、入出力容量Ｃ₁ 、Ｃ₂ の変動はなく、安定した特性を導出することができる。

【００４２】 さらに、基板１１下面の２つ容量電極パターン１２ｂ、１３ｂとアース電極パ ターンが端子部を兼ねているので、配線基板に表面実装した時には、その接合強 度が強固に安定されることになる。

【００４３】

【考案の効果】

以上のように、本考案では、容量形成基板上面に形成した接続電極パターン間 の導電性接着剤による短絡が一切なく、且つ基板下面に形成した容量電極パター ン、アース電極パターンの位置ずれが発生しても、安定した特性を導出でき、作 業性、製造歩留りが向上した圧電共振子となる。

【００４４】 また、表面実装時においても、容量形成基板の下面に形成した各電極パターン を端子電極として用いるので、配線基板に強固に且つ確実に接合することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の圧電共振子の縦断面を示す構造図であ
る。

【図２】本考案の圧電共振子の分解斜視図である。

【図３】（ａ）は本考案に用いる容量形成基板の上面側
の平面図、（ｂ）は、その下面側の平面図である。

【図４】従来の圧電共振子の分解斜視図である。

【図５】従来の他の圧電共振子の分解斜視図である。

【図６】圧電共振子を用いた発振回路の回路図である。

【符号の説明】

１０・・・圧電共振子 １・・・容量形成基板 １１・・・誘電体基板 １２ａ、１３ａ・・接続電極パターン １２ｂ、１３ｂ・・容量電極パターン １４・・・・・・・アース電極パターン ２・・・圧電素子 ３・・・蓋体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に一対の接続電極パターンを有する
   基板と蓋体とから成る容器内部に圧電振動子を、該圧電
   振動子の電極が前記接続電極パターンに電気的に接続さ
   れるようにして収容してなる圧電共振子において、 前記基板は、その下面に１つのアース電極パターンと該
   アース電極パターンを間に挟んで配置される２つの容量
   電極パターンを有し、且つ該２つの容量電極パターンは
   基板上面の一対の接続電極パターンに個々に電気的に接
   続されていることを特徴とする圧電共振子。