WO2014104110A1 - 圧電部品 - Google Patents

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    • H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric component that can obtain highly reliable and highly accurate frequency characteristics.
  • Piezoelectric resonators using piezoelectric elements are often used as small resonators for clock pulse oscillators such as microcomputers.
  • a support substrate 61 and a piezoelectric element 63 having both ends fixed by a conductive bonding material 62 on the support substrate 61, an electrode 64 provided on the upper surface of the support substrate 61, and
  • a piezoelectric component piezoelectric resonator in which a capacitor is formed by an electrode 65 provided on the lower surface to form a capacitive element (see Patent Document 1).
  • the piezoelectric element has a configuration in which vibrating electrodes are formed so as to extend in different directions in the longitudinal direction on both main surfaces of a substrate in which piezoelectric ceramics are formed in a strip shape.
  • the piezoelectric component in which the above piezoelectric element is mounted on a support substrate is required to be further downsized.
  • the vibration that is formed and confined by the opposing vibration electrodes in the piezoelectric element leaks to the outside through the conductive bonding material 62 at both ends close to each other due to downsizing, and vibration energy is reduced, and vibration characteristics May decrease.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a piezoelectric component excellent in vibration characteristics in which leakage of vibration is suppressed.
  • the piezoelectric component of the present invention includes a support substrate and a piezoelectric element mounted on the support substrate, and the piezoelectric element includes electrodes so as to have regions facing each other on one main surface and the other main surface, And at least one of the one main surface and the other main surface excluding the region where the electrodes oppose each other has a recessed region extending in the width direction, and extends in the width direction on the side close to the electrode in the recessed region. It is characterized in that at least a part of the corner is a curved surface.
  • the propagation of the vibration wave is suppressed in the recessed area where the thickness is thin, leakage of vibration to both ends of the piezoelectric element is suppressed. Further, since at least a part of the corner portion extending in the width direction on the side close to the electrode in the recessed region is a curved surface, generation of ripple due to vibration reflection can be suppressed. Therefore, a piezoelectric component having excellent vibration characteristics can be realized.
  • (A) is a partially omitted schematic plan view showing an example of an embodiment of the piezoelectric component of the present invention
  • (b) is a schematic sectional view cut along the line AA shown in (a)
  • (c) is It is an expansion perspective view of the principal part of the piezoelectric component shown to (a).
  • (A) is a partially omitted schematic plan view showing another example of the embodiment of the piezoelectric component of the present invention
  • (b) is a schematic sectional view cut along the AA line shown in (a)
  • (c) ) Is an enlarged perspective view of the main part of the piezoelectric component shown in FIG. (A)-(c) is the principal part expansion perspective view of the other example of embodiment of the piezoelectric component of this invention.
  • (A) is a partially expanded sectional view which shows the other example of embodiment of the piezoelectric component of this invention
  • (b) is an enlarged view of the area
  • (c) is (a). It is an enlarged view of the area
  • (A) is a partially expanded sectional view which shows the further another example of embodiment of the piezoelectric component of this invention
  • (b) is an enlarged view of the area
  • (c) is (a). It is an enlarged view of the area
  • FIG. (A) is a partially omitted schematic plan view showing another example of the embodiment of the piezoelectric component of the present invention
  • (b) is a schematic sectional view cut along the AA line shown in (a)
  • (c) ) Is an enlarged perspective view of the main part of the piezoelectric component shown in FIG.
  • (A) is a partially omitted schematic plan view showing an example of an embodiment of a conventional piezoelectric component
  • (b) is a schematic cross-sectional view cut along line AA shown in (a).
  • FIG. 1 (a) is a schematic plan view of a part of the embodiment of the piezoelectric component according to the present invention (partially omitted (lid is omitted)), and FIG. 1 (b) is an AA line shown in FIG.
  • FIG. 1C is an enlarged perspective view of a main part of the piezoelectric component shown in FIG.
  • the piezoelectric component of the example shown in FIG. 1 includes a support substrate 1 and a piezoelectric element 2 mounted on the support substrate 1, and the piezoelectric element 2 has regions facing each other on one main surface and the other main surface.
  • the piezoelectric element 2 has regions facing each other on one main surface and the other main surface.
  • at least a part of the corner portion extending in the width direction on the side close to the electrodes (vibrating electrodes 22 and 23) in the recessed region 24 is a curved surface.
  • the support substrate 1 includes a support substrate body 11 formed as a rectangular flat plate having a length of 2.5 mm to 7.5 mm, a width of 1.0 mm to 3.0 mm, and a thickness of 0.1 mm to 1 mm, for example. It is out.
  • a ceramic material such as alumina or barium titanate, and a resin-based material such as glass epoxy can be used.
  • a pair of signal terminals 121, 122 and a ground terminal 13 are provided on the lower surface of the support substrate body 11 constituting the support substrate 1, and the pair of signal terminals 121, 122, from the upper surface to the side surface of the support substrate body 11, Wiring conductors 141 and 142 are provided so as to be electrically connected. These are formed by printing and sintering a conductive paste containing metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, tungsten, or the like. Moreover, what formed plating, such as Ni / Au and Ni / Sn, may be used as needed.
  • the piezoelectric element 2 includes a piezoelectric body 21 and electrodes (vibrating electrodes 22, 23) provided on both main surfaces of the piezoelectric body 21.
  • the piezoelectric element 2 is mounted on the support substrate 1. Specifically, both ends of the piezoelectric element 2 are fixed on the support substrate 1 by the conductive bonding material 3 so that vibrations excited between the vibrating electrodes (22, 23) can vibrate.
  • the piezoelectric body 21 constituting the piezoelectric element 2 is formed, for example, on a rectangular flat plate having a length of 1.0 mm to 5.0 mm, a width of 0.2 mm to 2 mm, and a thickness of 40 ⁇ m to 1 mm.
  • the piezoelectric body 21 is, for example, a piezoelectric ceramic based on lead titanate, lead zirconate titanate, sodium niobate, potassium niobate, bismuth layered compound, etc., polarized in the length direction or the thickness direction.
  • a piezoelectric single crystal such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate is used, it can be formed by selecting an appropriate crystal orientation.
  • the piezoelectric element 2 includes electrodes (vibrating electrodes 22 and 23) arranged so as to have regions facing each other on one main surface and the other main surface of the piezoelectric body 21.
  • the vibration electrode 22 provided on the upper main surface of the piezoelectric body 21 is provided so as to extend from one end portion in the longitudinal direction toward the other end portion, and on the lower main surface of the piezoelectric body 21.
  • the provided vibration electrode 23 is provided so as to extend from the other end portion in the longitudinal direction toward one end portion, and has regions facing each other.
  • the vibrating electrodes 22 and 23 may be made of metal such as gold, silver, copper, and aluminum, and are each deposited on the surface of the piezoelectric body 21 to a thickness of, for example, 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the vibration electrode 22 of the piezoelectric element 2 is electrically connected to the wiring conductor 141 via the conductive bonding material 3, and the vibration electrode 23 of the piezoelectric element 2 is connected to the wiring conductor 142 via the conductive bonding material 3. And are electrically connected.
  • the conductive bonding material 3 also has a function of ensuring a predetermined space (gap) between the upper surface of the support substrate 1 and the lower surface of the piezoelectric element 2.
  • a conductive bonding material 3 for example, solder, a conductive adhesive, or the like is used. As long as the solder is used, a lead-free material such as copper, tin, or silver can be used.
  • an adhesive an epoxy-based conductive resin or a silicone-based resin containing 75 to 95% by mass of conductive particles such as silver, copper, and nickel can be used.
  • a thickness longitudinal vibration or thickness slip occurs at a specific frequency in a region where the vibrating electrode 22 and the vibrating electrode 23 face each other.
  • the piezoelectric vibration is generated. Further, vibration is confined due to the weight of the opposing electrodes.
  • a cover 4 is provided on the support substrate 1 so as to cover the piezoelectric element 2.
  • the lid 4 is bonded to the peripheral edge of the upper surface of the support substrate 1 with an adhesive or the like, thereby causing the piezoelectric element 2 housed in the space formed together with the support substrate 1 to physically influence from the outside. And a function of protecting from chemical influences, and a hermetic sealing function for preventing entry of foreign matters such as water into the space formed together with the support substrate 1.
  • a material of the lid 4 for example, a metal such as SUS, a ceramic such as alumina, a resin, glass, or the like can be used.
  • an insulating resin material such as an epoxy resin may contain an inorganic filler in a proportion of 25 to 80% by mass so as to reduce the difference in thermal expansion coefficient from the support substrate 1.
  • region 24 extended in the width direction is provided in at least one of the one main surface and the other main surface except the area
  • the recessed area 24 is spaced from the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23) provided on the same main surface as the recessed area 24.
  • the recessed region 24 is formed in a recessed shape extending to the end surface at an interval from the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23), in other words, the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23). Is a shape with a step provided at an interval.
  • the depth of the recessed region 24 is, for example, 0.01 mm or more and up to 50% or less of the thickness of the piezoelectric body 21 in that the effects described later are exhibited while maintaining the strength of the piezoelectric element 2. Good.
  • the term “extending in the width direction” means that the piezoelectric element 2 (piezoelectric body 21) is formed to extend to at least half of the distance in the width direction. preferable.
  • the vibration energy is effectively confined and the propagation of the vibration wave to the outside (end face side) of the recessed area 24 is suppressed. Even in the case where the distance from the end of the region where the areas 22 and 23 are not provided becomes small and vibration is easily transmitted to the end, leakage of vibration to the end of the piezoelectric element 2 is suppressed. Therefore, a reduction in vibration energy is suppressed, and a piezoelectric component having excellent vibration characteristics and capable of further miniaturization can be realized.
  • At least a part of the corner portion 241 extending in the width direction on the side close to the electrodes (vibrating electrodes 22 and 23) in the recessed region 24 is a curved surface 242 (R surface).
  • At least a part means a region that is at least one third of the distance in the width direction of the corner portion 241 (the width direction of the piezoelectric element 2). preferable.
  • the corner 241 on the side close to the electrodes (vibrating electrodes 22, 23) is the side near the electrodes (vibrating electrodes 22, 23) in the recessed region 24, and the corners 241 on the opening side and the corners on the bottom side.
  • the radius of curvature when the curved surface of the corner 241 on the opening side is viewed in a longitudinal section is, for example, 0.005 to 0.05 mm
  • the corner 241 on the bottom side is set to 0.005 to 0.5 mm, for example.
  • a reflected wave toward the inside (electrode side) is generated in the recessed area 24, but at least a part of the corner 241 extending in the width direction on the side close to the electrodes (vibrating electrodes 22, 23) in the recessed area 24 is formed on the curved surface 242.
  • the reflected wave is dispersed and damped, so that the generation of ripple due to the reflection of vibration by the corner portion 241 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of vibration characteristics (reduction of resonance characteristics) due to the occurrence of ripples.
  • the recessed area 24 is provided only on one main surface, there is an effect.
  • the recessed areas 24 are provided on both main surfaces of the one main surface and the other main surface of the piezoelectric element 2 (piezoelectric body 21).
  • the propagation of the vibration wave to the outside (end face side) of the recessed area 24 is suppressed on both main surfaces, so that leakage of vibration to both ends of the piezoelectric element 2 is suppressed.
  • at least a part of the corner 241 extending in the width direction on the side close to the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23) in each of the recessed regions 24 is a curved surface, thereby reflecting vibrations on both main surfaces. Ripple generation can be suppressed. Therefore, it is possible to realize a piezoelectric component having further excellent vibration characteristics.
  • the recessed region 24 is preferably groove-shaped as shown in FIG. 2, whereby the thickness at both ends of the piezoelectric element 2 can be secured, and the holding strength (bonding strength) of the piezoelectric element 2 is conventionally increased. Can be maintained on the street.
  • regions 24 extended in the width direction are provided, and the corner
  • region 24 extended in the width direction may be a curved surface.
  • the groove-like recessed area 24 is provided over the entire width direction of the piezoelectric element 2, and is close to the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23) in the recessed area 24.
  • the entire side corner 241 may be a curved surface.
  • the recessed regions 24 are provided on both the principal surfaces of the piezoelectric element 2 (piezoelectric body 21) and the other principal surface, the recessed regions provided on the one principal surface.
  • At least a part of each of the main surfaces of at least the electrode-side corner portion 241 extending in the width direction of the electrode 24 and at least the electrode-side corner portion 241 extending in the width direction of the recessed region 24 provided in the other main surface is a curved surface 242. It is preferable that In the figure, as will be described later, all corners 241 on the electrode side and on the opposite side are curved surfaces 242.
  • the corners 241 extending in the width direction of the recessed regions 24 provided on both main surfaces of the one main surface and the other main surface are respectively curved surfaces 242, thereby suppressing reflection of vibrations on both main surfaces. Occurrence can be suppressed.
  • the vertical cross section (cross section along the longitudinal direction of the piezoelectric element 2) perpendicular to the one main surface and the other main surface, and the curved surface of the recessed region 24 provided on the one main surface and the other main surface.
  • the curvature radii of the respective curves are different, so that the frequency of ripples that may be generated by reflection between the respective curved surfaces. Can be made different and dispersed, and the magnitude of ripple can be reduced. It is effective that the difference between the radii of curvature is 0.01 mm or more.
  • the longitudinal section (cross section along the longitudinal direction of the piezoelectric element 2) perpendicular to the one principal surface and the other principal surface is disposed on the same principal surface side as the recessed region 24 in the recessed region 24.
  • the curvature radii of the respective curves are different.
  • the frequency of ripples that may occur due to reflection in the light can be made different and dispersed, and the magnitude of the ripples can be reduced. It is effective that the difference between the radii of curvature is 0.01 mm or more.
  • the radius of curvature of either the near curved surface 242 or the far curved surface 242 may be large.
  • the recessed area 24 is configured to be spaced from the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23) provided on the same main surface as the recessed area 24.
  • the present invention is not limited to these examples, and the electrode (vibration electrode 22 or vibration electrode 23) may be provided in a region excluding the region facing the electrode.
  • the recessed regions 24 are provided at positions overlapping the respective main surfaces in plan view (same positions with respect to the longitudinal direction), but are provided shifted to maintain the strength of the piezoelectric element 2. May be.
  • the recessed area 24 is spaced from the electrode (vibrating electrode 22 or vibrating electrode 23) provided on the same main surface as the recessed area 24.
  • the recessed region 24 can be formed after the electrode is formed, and there is an effect that it is not necessary to consider the unevenness of the electrode thickness at the inner surface or corner portion of the recessed region 24.
  • a multi-piece substrate for producing the support substrate 1 is produced. For example, after the raw material powder is mixed with water and a dispersant using a ball mill, a binder, a solvent, a plasticizer, and the like are added to obtain a green sheet. This is fired at a peak temperature of 900 ° C. to 1600 ° C., for example. A conductive paste containing metal powder such as gold, silver, copper, aluminum, or tungsten is printed and baked on the substrate.
  • the piezoelectric body 21 constituting the piezoelectric element 2 was added with a binder, a plasticizer, and the like, and dried and sized.
  • the raw material thus obtained is press-molded and fired to obtain a piezoelectric ceramic.
  • the recessed region 24 and the R surface 242 of the piezoelectric element 2 can be formed by using laser processing or sand blast processing, or by providing a hole in a layer disposed on the surface side as a laminated structure.
  • An electrode is formed on the end face of the obtained piezoelectric ceramic, and a polarization treatment is performed by applying a voltage of, for example, 0.4 kV / mm to 6 kV / mm in the thickness direction at a temperature of 25 ° C. to 300 ° C., for example.
  • the vibrating electrode 22 and the vibrating electrode 23 formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 21 are coated with a metal film on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body 21 by using a vacuum deposition method, a PVD method, a sputtering method, or the like.
  • the photoresist film having a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m is formed on each metal film by screen printing or the like, and then patterned by photoetching.
  • the piezoelectric element 2 is produced by cutting the patterned piezoelectric ceramic into a predetermined size by dicing or the like.
  • the conductive bonding material 3 is a conductive adhesive in which metal powder is dispersed in a resin
  • the conductive adhesive 3 is applied onto the wiring conductors 141 and 142 using a dispenser or the like, and the piezoelectric material is piezoelectric.
  • the element 2 may be mounted and the conductive adhesive resin may be cured by heating or ultraviolet irradiation.
  • the opening peripheral surface of the lid 4 is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1 so as to cover the piezoelectric element 2.
  • a multi-piece collective cover sheet having a plurality of concave portions is used, and the multi-piece collective cover sheet is placed on the substrate so that the concave portions cover the piezoelectric elements 2.
  • the convex portion of the collective cover sheet serving as the peripheral surface is joined to the peripheral portion of the upper surface of the support substrate 1.
  • a thermosetting insulating adhesive is applied to the convex portion of the collective lid sheet that becomes the peripheral edge of the opening of the prepared lid 4, and the lid 4 is placed on the upper surface of the support substrate 1.
  • the lid 4 or the support substrate 1 is heated to cure the insulating adhesive by raising the temperature to 100 to 150 ° C., and the lid 4 is bonded to the upper surface of the support substrate 1.
  • the piezoelectric component of the present invention is manufactured by the above method.
  • Support substrate 11 Support substrate body 121, 122: Signal terminal 13: Ground terminal 141, 142: Wiring conductor 2: Piezoelectric element 21: Piezoelectric body 22, 23: Vibration electrode 3: Conductive bonding material 4: Cover body

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Abstract

　【課題】　振動の漏れが抑制された振動特性の劣化の少ない圧電部品を提供する。　【解決手段】　本発明の圧電部品は、支持基板１と、支持基板１上に搭載された圧電素子２とを含み、圧電素子２は、一方主面および他方主面に互いに対向する領域を有するように電極（振動電極２２、２３）を備え、かつ電極（振動電極２２、２３）が対向する領域を除く一方主面および他方主面のうちの少なくとも一方に幅方向に延びる凹み領域２４を備えており、凹み領域２４の幅方向に延びる角部の少なくとも一部が曲面になっている。

Description

圧電部品
　本発明は、高信頼性および高精度な周波数特性が得られる圧電部品に関するものである。
　マイクロコンピュータ等のクロックパルス発振器用の小型共振子として、圧電素子を利用した圧電共振子が多用されている。例えば、図７に示すように、支持基板６１と、該支持基板６１上に両端が導電性接合材６２で固定された圧電素子６３とを備え、支持基板６１の上面に設けられた電極６４および下面に設けられた電極６５によって容量が形成され容量素子とされた圧電部品（圧電共振子）が知られている（特許文献１を参照）。
　ここで、圧電素子は、圧電磁器を短冊状に形成した基板の両主面にそれぞれ長手方向の異なる向きに延びるように振動電極が形成された構成になっている。
特開２００５－２１０４０４号公報
　上記の圧電素子を支持基板上に搭載した圧電部品は、より小型化が求められている。しかし、圧電素子における対向する振動電極によって形成され、閉じ込められている振動が、小型化によって近接した両端の導電性接合材６２を介して外部に向かって漏れて、振動エネルギーが低減し、振動特性が低下するおそれがある。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、振動の漏れが抑制された振動特性に優れた圧電部品を提供することを目的とする。
　本発明の圧電部品は、支持基板と、該支持基板上に搭載された圧電素子とを含み、該圧電素子は、一方主面および他方主面に互いに対向する領域を有するように電極を備え、かつ該電極が対向する領域を除く前記一方主面および前記他方主面のうちの少なくとも一方に幅方向に延びる凹み領域を備えており、該凹み領域における前記電極に近い側の前記幅方向に延びる角部の少なくとも一部が曲面になっていることを特徴とする。
　本発明によれば、厚みが薄くなっている凹み領域では振動波の伝搬が抑制されるため、圧電素子の両端への振動の漏れが抑制される。さらに、凹み領域において電極に近い側の幅方向に延びる角部の少なくとも一部が曲面になっていることで、振動の反射によるリップルの発生を抑制することができる。したがって、振動特性に優れた圧電部品を実現できる。
（ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態の一例を示す一部省略概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示す圧電部品の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態の他の例を示す一部省略概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示す圧電部品の要部の拡大斜視図である。 （ａ）～（ｃ）は本発明の圧電部品の実施の形態の他の例の要部拡大斜視図である。 （ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態の他の例を示す一部拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｘの拡大図、（ｃ）は（ａ）に示す領域Ｙの拡大図である。 （ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態のさらに他の例を示す一部拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｘの拡大図、（ｃ）は（ａ）に示す領域Ｙの拡大図である。 （ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態の他の例を示す一部省略概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示す圧電部品の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は従来の圧電部品の実施の形態の一例を示す一部省略概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。
　本発明の圧電部品の実施の形態の例について図面を参照して詳細に説明する。
　図１（ａ）は本発明の圧電部品の実施の形態の一例を示す一部省略（蓋体省略）概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す圧電部品の要部の拡大斜視図である。
　図１に示す例の圧電部品は、支持基板１と、支持基板１上に搭載された圧電素子２とを含み、圧電素子２は、一方主面および他方主面に互いに対向する領域を有するように電極（振動電極２２、２３）を備え、かつ電極（振動電極２２、２３）が対向する領域を除く一方主面および他方主面のうちの少なくとも一方に幅方向に延びる凹み領域２４が設けられ、凹み領域２４における電極（振動電極２２、２３）に近い側の幅方向に延びる角部の少なくとも一部が曲面になっている。
　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支持基板本体１１を含んでいる。この支持基板本体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。
　支持基板１を構成する支持基板本体１１の下面には、一対の信号端子１２１、１２２およびグランド端子１３が設けられていて、支持基板本体１１の上面から側面にかけて、一対の信号端子１２１、１２２と電気的に接続されるように配線導体１４１、１４２が設けられている。これらは、例えば金，銀，銅，アルミニウム、タングステン等の金属粉末を含む導電性ペーストを印刷し、焼結させてなるものである。また、必要に応じてＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｓｎ等のめっきを形成したものでもよい。
　圧電素子２は、圧電体２１と、圧電体２１の両主面にそれぞれ設けられた電極（振動電極２２、２３）とを備えるものである。
　この圧電素子２は支持基板１の上に搭載されている。具体的には、圧電素子２の両端部が導電性接合材３によって支持基板１上に、振動電極（２２、２３）間で励起される振動が振動可能なように固定されている。
　圧電素子２を構成する圧電体２１は、例えば、長さが１．０ｍｍ～５．０ｍｍ、幅が０．２ｍｍ～２ｍｍ、厚みが４０μｍ～１ｍｍの長方形状の平板に形成されたものである。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，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を、長さ方向または厚み方向に分極処理したものや、水晶，タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶を用いる場合には適切な結晶方位を選択したもので形成することができる。
　また、圧電素子２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を有するように配置された電極（振動電極２２、２３）を備えている。圧電体の２１の上側の主面に設けられた振動電極２２は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、圧電体の２１の下側の主面に設けられた振動電極２３は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。この振動電極２２、２３は、例えば金，銀，銅，アルミニウム等の金属を用いることができ、それぞれ圧電体２１の表面に例えば０．１μｍ～３μｍの厚みに被着される。そして、導電性接合材３を介して圧電素子２の振動電極２２が配線導体１４１と電気的に接続されているとともに、導電性接合材３を介して圧電素子２の振動電極２３が配線導体１４２と電気的に接続されている。
　導電性接合材３は、支持基板１の上面と圧電素子２の下面との間に所定の空間（間隙）を確保する機能も有している。このような導電性接合材３としては、例えばはんだや導電性接着剤等が用いられ、はんだであれば、例えば銅，錫，銀からなる鉛を含まない材料等を用いることができ、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の導電性樹脂またはシリコーン系の樹脂を用いることができる。
　このような圧電素子２は、両端部から振動電極２２および振動電極２３間に電圧を印加したとき、振動電極２２と振動電極２３とが対向する領域において、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。また、対向する電極の重さの為に振動の閉じ込めが起こるようになっているものである。
　なお、支持基板１の上には圧電素子２を覆うように蓋体４が設けられている。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て、これにより、支持基板１とともに形成した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。蓋体４の材料として、例えば、ＳＵＳ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。
　そして、電極（振動電極２２または振動電極２３）が対向する領域を除く一方主面および他方主面のうちの少なくとも一方に幅方向に延びる凹み領域２４が設けられている。なお、図では、凹み領域２４が当該凹み領域２４と同一の主面に設けられた電極（振動電極２２または振動電極２３）とは間隔をおいて設けられている。
　この凹み領域２４としては、例えば図１に示すように、電極（振動電極２２または振動電極２３）とは間隔をおいて端面までわたる凹み形状、言い換えると、電極（振動電極２２または振動電極２３）とは間隔をおいて段差が設けられた形状が挙げられる。凹み領域２４の深さとしては、例えば０．０１ｍｍ以上で圧電体２１の厚みの５０％以下までの深さであるのが、圧電素子２の強度を維持しつつ後述する効果を発現する点でよい。
　また、幅方向に延びるとは、圧電素子２（圧電体２１）の幅方向の距離の少なくとも半分以上まで延びて形成されていることを意味し、特に幅方向の全域にわたって形成されているのが好ましい。
　このような凹み領域２４を有することで、振動エネルギーの閉じ込めが効果的に発現し、凹み領域２４の外側（端面側）への振動波の伝搬が抑制されるため、更なる小型化によって振動電極２２、２３が設けられていない領域の端部との間隔が小さくなって端部に振動が伝達しやすくなる場合でも、圧電素子２の端部への振動の漏れが抑制される。したがって、振動エネルギーの低下が抑制され、振動特性に優れた更なる小型化が可能な圧電部品を実現できる。
　そして、凹み領域２４における少なくとも電極（振動電極２２、２３）に近い側の幅方向に延びる角部２４１の少なくとも一部が曲面２４２（Ｒ面）になっている。
　ここで、少なくとも一部とは、角部２４１の幅方向（圧電素子２の幅方向）の距離の少なくとも３分の１以上の領域であることを意味し、特に半分以上の領域であるのが好ましい。また、電極（振動電極２２、２３）に近い側の角部２４１とは、凹み領域２４における電極（振動電極２２、２３）に近い側であって開口部側の角部２４１および底面側の角部２４１の両方のことを意味するが、開口部側の方が振動しやすく曲面２４２とすることによる効果が高いことから、曲面２４２は開口部側の角部２４１に設けられるのがよい。
　なお、開口部側の角部２４１の曲面を縦断面（圧電素子２の長手方向に沿った断面）で見たときの曲率半径は例えば０．００５～０．０５ｍｍ、底面側の角部２４１の曲面を縦断面（圧電素子２の長手方向に沿った断面）で見たときの曲率半径は例えば０．００５～０．５ｍｍに設定される。
　凹み領域２４において内側（電極側）に向かう反射波が発生するが、凹み領域２４における少なくとも電極（振動電極２２、２３）に近い側の幅方向に延びる角部２４１の少なくとも一部が曲面２４２になっていることで、反射面の角度が厚み方向で変化することにより、反射波が分散されてダンピングされるため、角部２４１による振動の反射によるリップル発生を抑制することができる。したがって、リップルの発生による振動の特性低下（共振特性低下）を抑制することができる。
　このような効果は、凹み領域２４の厚みの薄くなっている部位が、電極（振動電極２２または振動電極２３）が対向する領域と導電性接合材３との間にあれば得られる。
　ここで、一方主面のみに凹み領域２４が設けられていても効果はあるが、圧電素子２（圧電体２１）の一方主面および他方主面の両主面に凹み領域２４が設けられていることで、両主面において凹み領域２４の外側（端面側）への振動波の伝搬が抑制されるため、圧電素子２の両端部への振動の漏れが抑制される。そして、それぞれの凹み領域２４における電極（振動電極２２または振動電極２３）に近い側の幅方向に延びる角部２４１の少なくとも一部が曲面になっていることで、両主面において振動の反射によるリップルの発生を抑制することができる。したがって、さらに振動特性に優れた圧電部品を実現できる。
　また、凹み領域２４としては、図２に示すように溝状であるのが好ましく、これにより、圧電素子２の両端部での厚みが確保できて圧電素子２の保持強度（接合強度）を従来通りに維持できる。
　なお、図３（ａ）に示すように、幅方向に延びる凹み領域２４が二つ設けられ、それぞれの凹み領域２４における電極（振動電極２２または振動電極２３）に近い側の角部２４１が曲面になっていてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、幅方向に延びる凹み領域２４における電極（振動電極２２または振動電極２３）に近い側の角部２４１の一部が曲面になっていてもよい。
　さらに、図３（ｃ）に示すように、溝状の凹み領域２４が圧電素子２の幅方向の全域にわたって設けられていて、この凹み領域２４における電極（振動電極２２または振動電極２３）に近い側の角部２４１の全域が曲面になっていてもよい。曲面２４２が角部２４１の全域にわたって設けられていることで、より振動の反射を抑制し、更にリップルの発生をより抑制することができる。
　また、図４に示すように、圧電素子２（圧電体２１）の一方主面および他方主面の両主面に凹み領域２４が設けられている場合に、一方主面に設けられた凹み領域２４の幅方向に延びる少なくとも電極側の角部２４１および他方主面に設けられた凹み領域２４の幅方向に延びる少なくとも電極側の角部２４１の両主面のそれぞれの少なくとも一部にが曲面２４２になっているのが好ましい。図では、後述するように電極側および反対側の全ての角部２４１が曲面２４２になっている。一方主面および他方主面の両主面に設けられた凹み領域２４の幅方向に延びる角部２４１がそれぞれ曲面２４２になっていることで、両主面において振動の反射を抑制してリップルの発生を抑制することができる。
　また、図４に示すように、一方主面および他方主面に垂直な縦断面（圧電素子２の長手方向に沿った断面）で、一方主面に設けられた凹み領域２４の曲面と他方主面に設けられた凹み領域２４の曲面とを見たとき、それぞれの曲線の曲率半径は異なっているのが好ましく、これにより、それぞれの曲面の間における反射によって発生する可能性のあるリップルの周波数を異なるものにして分散させることができ、リップルの大きさを小さくすることができる。なお、それぞれの曲率半径の差は０．０１ｍｍ以上であるのが効果的である。
　また、図４および図５に示すように、凹み領域２４における凹み領域２４と同じ主面側に配置された電極（振動電極２２、２３）に近いほうの角部および遠いほうの角部のそれぞれに曲面が設けられているのが好ましく、これによりさらに振動の反射が抑制され、効果的にリップルの発生を抑制することができる。
　そして、図５に示すように、一方主面および前記他方主面に垂直な縦断面（圧電素子２の長手方向に沿った断面）で、凹み領域２４における凹み領域２４と同じ主面側に配置された電極（振動電極２２、２３）に近いほうの曲面２４２と遠いほうの曲面２４２とを見たとき、それぞれの曲線の曲率半径が異なっているのが好ましく、これにより、それぞれの曲面の間における反射によって発生する可能性のあるリップルの周波数を異なるものにして分散させることができ、リップルの大きさを小さくすることができる。なお、それぞれの曲率半径の差は０．０１ｍｍ以上であるのが効果的である。また、近いほうの曲面２４２と遠いほうの曲面２４２のどちらの曲率半径が大きくてもよい。
　図１乃至図５に示す例は、凹み領域２４が当該凹み領域２４と同一の主面に設けられた電極（振動電極２２または振動電極２３）とは間隔をおいて設けられている構成のものであるが、これらの例に限定されず、電極（振動電極２２または振動電極２３）が対向する領域を除いた領域に設けられていればよい。
　具体的には、図６に示すように、電極（振動電極２２または振動電極２３）対向する領域を除く電極（振動電極２２または振動電極２３）が設けられた領域に凹み領域２４があってもよい。特に、図６に示すようにそれぞれの主面の両方の端部側（電極が設けられている一方の端部側および電極が設けられていない他方の端部側）に凹み領域２４があることによって、振動の漏れを抑制する効果が高くなる。
　さらに、図６では、凹み領域２４がそれぞれの主面に平面視で重なる位置（長手方向に対して同じ位置）に設けられているが、圧電素子２の強度維持のためにずらして設けられていてもよい。
　ただし、図１乃至図５に示す例のように、凹み領域２４が当該凹み領域２４と同一の主面に設けられた電極（振動電極２２または振動電極２３）とは間隔をおいて設けられている構成のほうが、電極形成後に凹み領域２４を形成できるとともに、凹み領域２４の内面や角部における電極厚みのむらなどを考慮しなくてもよいという効果がある。
　次に、本実施の形態の圧電部品１の製造方法について説明する。
　まず、支持基板１を作製するための多数個取り基板を作製する。例えば、原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ，溶剤，可塑剤等を加えてグリーンシートとする。これを例えば９００℃～１６００℃のピーク温度で焼成する。この基板に、金，銀，銅，アルミニウム，タングステン等の金属粉末を含む導電性ペーストを印刷・焼付けを行う。
　次に、圧電素子２を構成する圧電体２１は、例えば、原料粉末を水や分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に、バインダ、可塑剤等を加え、乾燥、整粒した。このようにして得られた原料をプレス成型後、焼成し、圧電磁器を得る。ここで、圧電素子２の凹み領域２４およびＲ面２４２は、レーザー加工またはサンドブラスト加工を用いたり、積層構造として表面側に配置する層に孔を設けたりすることで、形成することができる。
得られた圧電磁器の端面に電極を形成し、例えば２５℃～３００℃の温度にて厚み方向に例えば０．４ｋＶ／ｍｍ～６ｋＶ／ｍｍの電圧をかけて分極処理を行う。
　圧電体２１の上下面に形成される振動電極２２および振動電極２３は、得られた圧電磁器に、真空蒸着法，ＰＶＤ法，スパッタリング法等を用いて圧電体２１の上下面に金属膜を被着させ、厚みが１μｍ～１０μｍ程度のフォトレジスト膜をそれぞれの金属膜上にスクリーン印刷等を用いて形成した後に、フォトエッチングによってパターニングすることによって、形成することができる。パターンニングされた圧電磁器を所定のサイズにダイシング等でカットすることにより圧電素子２が作製される。
　そして、導電性接合材３を用いて、圧電素子２を多数個取り基板の上に搭載し、固定する。導電性接合材３が金属粉末を樹脂中に分散させてなる導電性接着剤の場合は、この導電性接着剤をディスペンサ等を用いて配線導体１４１、１４２の上に塗布しておいて、圧電素子２を載せ、加熱または紫外線照射により導電性接着剤の樹脂を硬化させればよい。
　そして、圧電素子２を覆うようにして、蓋体４の開口周縁面を支持基板１の上面の周縁部に接合する。蓋体４としては複数の凹部有する多数個取りの集合蓋体シートを用いて、凹部が圧電素子２を覆うようにして集合蓋体シートを多数個取り基板の上に乗せ、蓋体４の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部を支持基板１の上面の周縁部に接合する。例えば、準備しておいた蓋体４の開口周縁面となる集合蓋体シートの凸部に熱硬化性の絶縁性接着剤を塗布し、蓋体４を支持基板１の上面に載せる。しかる後に、蓋体４または支持基板１を加熱することにより絶縁性接着剤を１００～１５０℃に温度上昇させて硬化させ、蓋体４を支持基板１の上面に接合する。
　最後に、各圧電部品（個片）の境界にそってダイシング等で切断する。
　以上の方法により、本発明の圧電部品が作製される。
　以上のような方法によれば、振動エネルギーの漏れや振動の反射が抑制されることによって特性劣化の少ない圧電部品を得ることができ、更なる小型化でも高性能の圧電部品を生産性よく製造することが可能となる。
１：支持基板
１１：支持基板本体
１２１、１２２：信号端子
１３：グランド端子
１４１、１４２：配線導体
２：圧電素子
２１：圧電体
２２、２３：振動電極
３：導電性接合材
４：蓋体
 

Claims (8)

  1. 　支持基板と、該支持基板上に搭載された圧電素子とを含み、該圧電素子は、一方主面および他方主面に互いに対向する領域を有するように電極を備え、かつ該電極が対向する領域を除く前記一方主面および前記他方主面のうちの少なくとも一方に幅方向に延びる凹み領域を備えており、該凹み領域における前記電極に近い側の前記幅方向に延びる角部の少なくとも一部が曲面になっていることを特徴とする圧電部品。
  2. 　前記凹み領域は、当該凹み領域と同一の主面に設けられた前記電極とは間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
  3. 　前記一方主面および前記他方主面の両主面に前記凹み領域が設けられており、それぞれの該凹み領域における前記電極に近い側の前記幅方向に延びる前記角部の少なくとも一部が曲面になっ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。
  4. 　前記一方主面および前記他方主面に垂直な縦断面で、前記一方主面に設けられた前記凹み領域の曲面と前記他方主面に設けられた前記凹み領域の曲面とを見たとき、それぞれの曲線の曲率半径が異なっていることを特徴とする請求項３に記載の圧電部品。
  5. 　前記曲面が前記幅方向に延びる前記角部の全域にわたって設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の圧電部品。
  6. 　前記凹み領域は溝状であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の圧電部品。
  7. 　前記凹み領域における該凹み領域と同じ主面側に配置された前記電極に近い側の角部および遠い側の角部のそれぞれに曲面が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の圧電部品。
  8. 　前記一方主面および前記他方主面に垂直な縦断面で、前記凹み領域における該凹み領域と同じ主面側に配置された前記電極に近い側の曲面と遠い側の曲面とを見たとき、それぞれの曲線の曲率半径が異なっていることを特徴とする請求項７に記載の圧電部品。
     
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