JPH08107328A

JPH08107328A - チップ型圧電部品

Info

Publication number: JPH08107328A
Application number: JP7201002A
Authority: JP
Inventors: Shuji Hayano; 修二早野; Kensaku Murakawa; 健作村川; Tetsuo Hatono; 哲男鳩野; Yoshio Miyamoto; 良夫宮本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】電極間ショートの発生を低減するために導電
性接着剤２３の塗布量を少なくすると、圧電素子１０の
支持が弱くなり、例えば落下等の衝撃により圧電素子１
０が外れ易く、不発振の原因となる。【解決手段】振動電極１２ａ、１２ｂが設けられた圧
電素子１０が誘電体基板２１上に装着され、絶縁体ケー
ス２２で封止されたチップ型圧電部品において、誘電体
基板２１の両主面に形成された入出力電極２５ａと入出
力電極２６ａ及び入出力電極２５ｂと入出力電極２６ｂ
がそれぞれスルーホール２１ａ又は側面電極（図示せ
ず）を介して接続される一方、アース電極２７ｂが誘電
体基板２１の下面にのみ形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチップ型圧電部品に
関し、より詳細にはマイコン駆動用の基準信号（クロッ
クパルス）を発振する電子部品として、ＴＶ、ＶＴＲを
はじめパソコン、複写機などに幅広く使用されているチ
ップ型圧電部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にレゾネータの市場は現在のところ
樹脂モールドタイプのもので多くが占められている。該
樹脂モールドタイプのものは図４に示したように構成さ
れており、セラミックなどから成る圧電体１１の両表面
に振動電極１２が形成され、その周りには振動のための
振動空隙１７が形成されている。この振動空隙１７を介
して圧電体１１の周りが樹脂１６により被覆されて固定
されている。このように、このタイプのものは圧電体１
１の周りが樹脂１６でしっかりと固定されているので、
リップルなどの不要振動などの発生が抑制され、安定し
た周波数特性を得ることができる。

【０００３】一方、近年の電子機器の軽薄短小化にとも
ない、各種電子部品の小型化、チップ化が急速に進んで
きている。発振回路においても、レゾネータに対し並列
に接続されるコンデンサをレゾネータのチップ内に組み
込むことにより、部品点数の削減、小型化を図った、ケ
ース型構造のものが開発されている。

【０００４】図５は該ケース型構造を有するチップ型圧
電部品の一例を模式的に示した縦断面図である。

【０００５】このチップ型圧電部品に用いられている圧
電素子１０では、圧電体１１の上面に図中左側の端部を
帯形状に残して端子電極１３ａ及び振動電極１２ａが連
続的に形成され、一方圧電体１１の下面に上面と反対に
右側の端部を帯形状に残して端子電極１３ｂ及び振動電
極１２ｂが連続的に形成されている。ここで振動電極１
２ａ、１２ｂは両面に形成された電極の重なり部分をい
う。

【０００６】圧電体１１の電極形成面が絶縁体基板３１
の表面と平行になるように絶縁体基板３１上に圧電素子
１０が配設されており、圧電体１１の上面に形成された
振動電極１２ａ及び端子電極１３ａは絶縁体基板３１に
形成された入出力電極２５ａに、圧電体１１の下面に形
成された振動電極１２ｂ及び端子電極１３ｂは絶縁体基
板３１に形成された入出力電極２５ｂに、それぞれ導電
性接着剤２３を介して接続され、固定されている。入出
力電極２６ａ、２６ｂは絶縁体基板３１の下面にも同様
に形成され、上部の入出力電極２５ａ、２５ｂと下部の
入出力電極２６ａ、２６ｂとはスルーホール３１ａ、３
１ｂ又は側面電極（図示せず）によって接続されてお
り、これらの入出力電極２６ａ、２６ｂを配線基板上の
配線と接続して配線基板（図示せず）等に実装すること
によりチップ型圧電部品が作動するようになる。また、
上部の入出力電極２５ａと入出力電極２５ｂとの間には
アース電極２７ａが、下部の入出力電極２６ａと入出力
電極２６ｂとの間にはアース電極２７ｂがそれぞれ形成
されており、アース電極２７ａとアース電極２７ｂとは
スルーホール３１ｃ又は側面電極（図示せず）によって
接続されている。また、アース電極２７ａと入出力電極
２５ａ及び入出力電極２５ｂとの間には誘電体層２８が
形成されており、これによって該チップ型圧電部品は、
図６に示すようにコンデンサを内蔵した構成となる。

【０００７】また、絶縁体基板３１上には、圧電素子１
０を保護するために箱型の絶縁体ケース２２が被せら
れ、絶縁性接着剤２４により絶縁体基板３１に固定され
ている。

【０００８】図５に示したチップ型圧電部品は、絶縁体
基板３１上に誘電体層２８が配設され、コンデンサ機能
をも有するものであるが、絶縁体基板３１上に各電極と
薄い誘電体層２８とが積層印刷されるため、Ａｇ等のマ
イグレーションによるショートが発生し易くなり、チッ
プ型圧電部品の信頼性が低下するばかりでなく、製造コ
ストも高くなるという問題があった。

【０００９】そこで、絶縁体基板３１を誘電体基板に置
き換え、入出力電極間の電気容量を利用することにより
コンデンサ機能をも有するチップ型圧電部品が開発され
ている。

【００１０】図７は該チップ型圧電部品を模式的に示し
た縦断面図である。図５に示したチップ型圧電部品と同
様に、上部の入出力電極２５ａと入出力電極２５ｂとの
間にはアース電極２７ａが、下部の入出力電極２６ａと
入出力電極２６ｂとの間にはアース電極２７ｂがそれぞ
れ形成されている。入出力電極２５ａ、２５ｂと入出力
電極２６ａ、２６ｂとはスルーホール２１ａ、２１ｂ又
は側面電極（図示せず）によって接続されており、アー
ス電極２７ａとアース電極２７ｂとはスルーホール２１
ｃ又は側面電極（図示せず）によって接続されている。

【００１１】図７に示したチップ型圧電部品の、誘電体
基板２１上に形成された電極の様子を模式的に示した平
面図、底面図を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）
は誘電体基板２１の圧電素子装着面を、（ｂ）は誘電体
基板２１の配線基板装着面をそれぞれ示している。図７
に示したチップ型圧電部品においては入出力電極２５ａ
とアース電極２７ａとの間、入出力電極２５ｂとアース
電極２７ａとの間にて電気容量が形成され、図６に示し
たように、コンデンサを内蔵した構成となる。

【００１２】図７に示したチップ型圧電部品によれば、
誘電体層２８（図５）が積層形成されておらず、部品点
数が少なくてすむため製造コストを低くおさえることが
できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示したチップ型圧電部品においても、圧電素子１０は誘
電体基板２１に導電性接着剤２３で固定されており、導
電性接着剤２３の量が多すぎると圧電素子１０の振動が
抑圧されてその発振強度が低下するとともに、圧電素子
１０を実装する際、圧電素子１０に押され入出力電極２
５ａ、２５ｂからはみ出した導電性接着剤２３が、隣の
アース電極２７ａに達し、電極間ショートを起こすとい
う問題があった。また、導電性接着剤２３の塗布量を少
なくすると、圧電素子１０の支持が弱くなり、例えば落
下等の衝撃により圧電素子１０が外れ易く、不発振の原
因となるという課題があった。

【００１４】また、圧電素子１０が平坦な誘電体基板２
１に直接接着されるので、圧電素子１０と誘電体基板２
１とのギャップを十分に確保することができず、特に導
電性接着剤２３による圧電素子１０の固定後、及び半田
リフローによる前記チップ型圧電部品の実装後におい
て、熱付加時の残留歪の影響により振動電極１２ｂ等の
振動部と誘電体基板２１の圧電素子装着面とが接触し、
振動が阻害されて発振不良が発生するという課題があっ
た。

【００１５】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、圧電素子の支持を弱めることなく安定した発振周波
数で発振させることができ、圧電素子−誘電体基板間の
接触による発振不良の発生を防ぐことができるチップ型
圧電部品を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るチップ型圧電部品は、振動
電極が設けられた圧電素子が誘電体基板上に装着され、
絶縁体ケースで封止されたチップ型圧電部品において、
前記誘電体基板の両主面に形成された入出力電極がそれ
ぞれスルーホール又は側面電極を介して接続される一
方、アース電極が前記誘電体基板の下面にのみ形成され
ていることを特徴としている（１）。

【００１７】上記構成のチップ型圧電部品（１）によれ
ば、導電性接着剤が前記入出力電極からはみ出したとし
ても、前記誘電体基板の圧電素子装着面には前記アース
電極が存在しないことから、前記入出力電極と前記アー
ス電極との電極間ショートの危険性はなくなる。これに
より、内蔵コンデンサとしての負荷容量値を損なうこと
なく、電極間ショートの発生を低減することができ、導
電性接着剤が少なすぎることによる誘電体基板からの圧
電素子の離脱の危険性をも回避することができる。この
ため、不発振等の事故も生じず、信頼性が高く、低コス
トのチップ型圧電部品を提供することができる。

【００１８】また、本発明に係るチップ型圧電部品は、
上記（１）記載のチップ型圧電部品であって、前記誘電
体基板の少なくとも前記圧電素子装着側に２つの台座部
が形成されていることを特徴としている（２）。

【００１９】上記構成のチップ型圧電部品（２）によれ
ば、上記チップ型圧電部品（１）と同様の効果が得られ
ると共に、例え熱付加時の残留歪の影響により前記圧電
素子と前記誘電体基板との間隔が狭まったとしても、前
記２つの台座部により前記圧電素子と前記誘電体基板と
の間には十分なギャップが確保されるため、前記圧電素
子と前記誘電体基板とが接触することはなく、発振不良
の発生を防ぐことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るチップ型圧電
部品の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００２１】＜実施の形態１＞図１は実施の形態１に係
るチップ型圧電部品（以下、チップ型圧電部品Ａと記
す）を模式的に示した縦断面図である。

【００２２】圧電素子１０は、圧電体１１の電極形成面
が誘電体基板２１の表面と平行になるように誘電体基板
２１上に配設され、圧電体１１の上面に形成された振動
電極１２ａ及び端子電極１３ａは誘電体基板２１に形成
された入出力電極２５ａに、圧電体１１の下面に形成さ
れた振動電極１２ｂ及び端子電極１３ｂは誘電体基板２
１に形成された入出力電極２５ｂに、それぞれ導電性接
着剤２３を介して接続され、固定されている。入出力電
極２６ａ、２６ｂは誘電体基板２１の下面にも形成さ
れ、上部の入出力電極２５ａ、２５ｂとスルーホール２
１ａ、２１ｂを介して接続されており、これらの入出力
電極２６ａ、２６ｂを配線基板上の配線と接続して配線
基板（図示せず）等に実装することによりチップ型圧電
部品が作動するようになる。また、下部の入出力電極２
６ａと入出力電極２６ｂとの間にのみアース電極２７ｂ
が形成されており、上部の入出力電極２５ａと入出力電
極２５ｂとの間にはアース電極が形成されていない。誘
電体基板２１側面のスルーホール２１ａとスルーホール
２１ｂの間にはスルーホール２１ｃが形成されており誘
電体基板２１下面のアース電極２７ｂと接続されてい
る。このスルーホール２１ｃは機能上は必要ないが、本
チップ型圧電部品Ａを配線基板上の配線に半田付けにて
接続し配線基板（図示せず）に実装した後の検査の際に
必要となる。すなわち、配線基板上に本チップ型圧電部
品Ａを含む多数の部品や素子を実装した後、それらの部
品、素子がきちんと半田付けにて接続されているかどう
か配線基板上部から画像処理装置等を用いて検査するわ
けであるが、その際に部品下面にあるアース電極の存在
の確認、接続状態の確認のためにこのスルーホールが必
要なのである。

【００２３】また、誘電体基板２１上には、誘電体基板
２１上に固定された圧電素子１０を保護するために箱型
の絶縁体ケース２２が絶縁性接着剤２４により固定され
ている。

【００２４】チップ型圧電部品Ａの誘電体基板２１を模
式的に示した平面図、底面図を図２（ａ）、（ｂ）に示
す。図２（ａ）は誘電体基板２１の圧電素子装着面を、
（ｂ）は誘電体基板２１の配線基板装着面をそれぞれ示
している。上記したように、誘電体基板２１の圧電素子
装着面においてはアース電極は存在しない。

【００２５】＜実施の形態２＞図３は実施の形態２に係
るチップ型圧電部品（以下、チップ型圧電部品Ｂと記
す）を模式的に示した部分断面図である。誘電体基板２
９の圧電素子装着側及びそれと対向する配線基板装着側
にはそれぞれ２つの台座部２９ａが形成されており、入
出力電極２５ａ、２５ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂと
が側面電極３０を介して接続されている。側面電極３０
は、前述のスルーホールと同様の理由で、アース電極２
７ｂが形成されている箇所の上部にも形成されている。
それ以外の部分はチップ型圧電部品Ａの場合と同様に構
成されている。

【００２６】次に、上記チップ型圧電部品Ａ及びＢの製
造方法について説明する。

【００２７】まずＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）製の
圧電体１１に、Ｃｕ又はＡｇの蒸着によって振動電極１
２ａ、１２ｂを形成して圧電素子１０を構成し、次にＢ
ａＴｉＯ₃ 製の誘電体基板２１（２９）を用いて入出力
電極２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ及びアース電極２
７ｂを形成する。次にＡｇペーストからなる導電性接着
剤２３をディスペンサにて入出力電極２５ａ、２５ｂ上
に塗布して、圧電素子１０を誘電体基板２１（２９）上
に接着した後、１５０℃で３０分乾燥させる。その後、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 製で絶縁性の絶縁体ケース２２のエッジ全周
に熱硬化型エポキシ樹脂からなる絶縁性接着剤２４を塗
布し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 製の絶縁体ケース２２を誘電体基板２
１（２９）上にかぶせ、１５０℃で３０分乾燥して接着
し、チップ型圧電部品Ａ（Ｂ）の製造を完了する。

【００２８】なお、チップ型圧電部品Ａにおいては入出
力電極２５ａ、２５ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂとの
接続がスルーホール２１ａ、２１ｂにより行われ、チッ
プ型圧電部品Ｂにおいては側面電極３０により行われて
いるが、何らこれに限定されることなく、別の実施の形
態ではチップ型圧電部品Ａの場合における前記接続が側
面電極３０により行われてもよく、また、チップ型圧電
部品Ｂの場合における前記接続がスルーホール２１ａ、
２１ｂにより行われてもよい。

【００２９】また、チップ型圧電部品Ｂにおいては誘電
体基板２９の圧電素子装着側及び配線基板装着側の両方
にそれぞれ２つの台座部２９ａが形成されているが、何
らこれに限定されるものでなく、別の実施の形態では圧
電素子装着側のみに２つの台座部２９ａが形成されてい
てもよい。

【００３０】

【実施例】

＜チップ型圧電部品Ａ＞圧電体１１の形成材料：ＰｂＺｒＴｉＯ₃ 圧電体１１のサイズ：縦×横×高さ＝５．０×０．９９
×０．３ｍｍ誘電体基板２１のサイズ：縦×横×高さ＝７．２×３．
４×０．５ｍｍ誘電体基板２１の形成材料：ＢａＴｉＯ₃ 誘電体基板２１の比誘電率：１５００入出力電極２６ａ、２６ｂとアース電極２７ｂとの間
隔：それぞれ１．２５ｍｍ入出力電極２５ａ、２６ａ、２５ｂ、２６ｂの形成材
料：Ａｇアース電極２７ｂの形成材料：Ａｇ以下、このように製造されたチップ型圧電部品Ａにおい
て、負荷容量値や発振状況等を調査した結果を説明す
る。

【００３１】入出力電極２６ａ、２６ｂと誘電体基板２
１の下面に形成されたアース電極２７ｂとの間の電気容
量をキャパシタンスメータにて測定したところ、負荷容
量値は３０ｐＦであった。

【００３２】一方比較例として、図７に示したチップ型
圧電部品を同様に製造し、入出力電極２５ａ、２５ｂと
アース電極２７ａとの間の電気容量及び入出力電極２６
ａ、２６ｂとアース電極２７ｂとの間の電気容量をキャ
パシタンスメータにて測定したところ、負荷容量値の合
計は３０ｐＦであった。

【００３３】このことから、誘電体基板２１上にアース
電極２７ａが形成されていなくとも、十分な負荷容量値
が得られていることがわかった。

【００３４】次に、チップ型圧電部品Ａ１００個を発振
回路に組み込み、周波数カウンタにて発振を確認したと
ころ、すべてのチップ型圧電部品において発振を確認す
ることができた。一方比較例に係るチップ型圧電部品で
は１００個のうち２個は発振を確認することができなか
った。さらに、発振を確認することができたチップ型圧
電部品Ａのもの、及び比較例のもの５０個をそれぞれ取
り出し、衝撃付与後の発振状況も測定したところ、チッ
プ型圧電部品Ａでは５０個すべてについて発振を確認す
ることができたが、比較例に係るチップ型圧電部品では
５０個のうち１個は発振を確認することができなかっ
た。

【００３５】このようにチップ型圧電部品Ａでは、導電
性接着剤２３を原因とする電極間ショートや、導電性接
着剤２３が少なすぎることによる誘電体基板２１からの
圧電素子１０の離脱をほぼ完全に防止することができ
た。

【００３６】＜チップ型圧電部品Ｂ＞誘電体基板２９のサイズ：縦×横×高さ＝７．２×３．
４×０．５ｍｍ（ただし台座部２９ａ部分の厚み：０．
０５ｍｍその他の条件は実施例１の場合と同様。

【００３７】以下、このように製造されたチップ型圧電
部品Ｂに関し、チップ型圧電部品Ａと共に発振状況等を
調査した結果を説明する。

【００３８】チップ型圧電部品Ａ、Ｂそれぞれ１０００
個を発振回路に組み込み、周波数カウンタにて発振を確
認したところ、チップ型圧電部品Ｂではすべてのチップ
型圧電部品において発振を確認することができた。一
方、チップ型圧電部品Ａでは１０００個のうち６個は発
振を確認することができなかった。

【００３９】このようにチップ型圧電部品Ｂでは、導電
性接着剤２３を原因とする電極間ショートや、導電性接
着剤２３が少なすぎることによる誘電体基板２９からの
圧電素子１０の離脱をほぼ完全に防止することができ、
また、熱付加時の残留歪の影響による圧電素子１０と誘
電体基板２９との接触を阻止することができ、発振不良
の発生を防ぐことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るチップ型圧電部品を
模式的に示した縦断面図である。

【図２】（ａ）は実施の形態に係るチップ型圧電部品の
誘電体基板の圧電素子装着面を、（ｂ）は配線基板装着
面をそれぞれ模式的に示した平面図、底面図である。

【図３】別の実施の形態に係るチップ型圧電部品を模式
的に示した部分断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は従来の樹脂モールドタイプの
チップ型圧電部品を模式的に示した正面図及び断面図で
ある。

【図５】ケース型構造を有するチップ型圧電部品を模式
的に示した部分断面図である。

【図６】チップ型圧電部品を使用した発振回路の回路構
成図である。

【図７】ケース型構造を有するチップ型圧電部品の別の
従来例を模式的に示した縦断面図である。

【図８】（ａ）は従来例に係るチップ型圧電部品の誘電
体基板の圧電素子装着面を、（ｂ）は配線基板装着面を
それぞれ模式的に示した平面図、底面図である。

【符号の説明】

１０圧電素子１２ａ、１２ｂ振動電極２１、２９誘電体基板２２絶縁体ケース２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ入出力電極２７ｂアース電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｈ 9/13 (72)発明者宮本良夫大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動電極が設けられた圧電素子が誘電体
基板上に装着され、絶縁体ケースで封止されたチップ型
圧電部品において、前記誘電体基板の両主面に形成され
た入出力電極がそれぞれスルーホール又は側面電極を介
して接続される一方、アース電極が前記誘電体基板の下
面にのみ形成されていることを特徴とするチップ型圧電
部品。
【請求項２】前記誘電体基板の少なくとも前記圧電素
子装着側に２つの台座部が形成されていることを特徴と
する請求項１記載のチップ型圧電部品。