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JP3114526B2 - チップ型圧電共振部品 - Google Patents

チップ型圧電共振部品

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Publication number
JP3114526B2
JP3114526B2 JP06250409A JP25040994A JP3114526B2 JP 3114526 B2 JP3114526 B2 JP 3114526B2 JP 06250409 A JP06250409 A JP 06250409A JP 25040994 A JP25040994 A JP 25040994A JP 3114526 B2 JP3114526 B2 JP 3114526B2
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JP
Japan
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piezoelectric
base substrate
piezoelectric resonator
resonator
resonance
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JP06250409A
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Inventor
弘明 開田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to GB9511024A priority patent/GB2294359B/en
Priority to US08/459,185 priority patent/US5548179A/en
Priority to DE19520217A priority patent/DE19520217C2/de
Priority to MYPI95001605A priority patent/MY112627A/en
Priority to CN95108134A priority patent/CN1080029C/zh
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば基板上に面実装
するの適したチップ型の圧電共振部品に関し、特に、エ
ネルギー閉じ込め型の圧電共振子を用いたチップ型圧電
共振部品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、kHz帯の圧電共振子として
は、角板状の圧電板の拡がり振動モードを利用した共振
子、棒状の圧電体の長さモードの振動を利用した共振
子、あるいは圧電音叉型共振子等が用いられている。
【0003】ところで、圧電共振子は、共振部分が電圧
を印加されることにより振動するものであるため、該圧
電共振子を実際の部品として構成する際には、共振を妨
げないように圧電共振子を支持する必要がある。もっと
も、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子では、共振部分
に振動エネルギーが閉じ込められるため、該共振部分以
外の領域で機械的に保持することが可能である。従っ
て、製品への応用を考えた場合、エネルギー閉じ込め型
の圧電共振子の方が利用しやすいため、kHz帯の圧電
共振子においてもエネルギー閉じ込め型の共振子が求め
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なkHz帯圧電共振子として公知の拡がり振動モードを
利用した共振子や長さ振動モードを利用した共振子で
は、振動エネルギーを閉じ込めることが不可能であっ
た。従って、図1で示すように、長さ振動モードを利用
した圧電共振子191では、振動のノード点をばね端子
192,193で挟むことにより圧電共振子191を保
持する構造が採用されていた。同様に、拡がり振動モー
ドを利用した角板状の圧電共振子においても、エネルギ
ー閉じ込めが不可能であったため、共振子のノード点
を、ばね端子で挟んで保持する構造が採用されていた。
従って、kHz帯の拡がり振動モードや長さ振動モード
を利用した圧電共振子では、部品の構造が複雑化し、面
実装可能な小型のチップ型部品として構成することが非
常に困難であった。
【0005】他方、図2に示すように、厚み方向に分極
処理された圧電板194にスリット194a〜194c
を形成し、中央のスリット194bの周囲において両主
面に振動電極195a(裏面側は図示されず)を形成し
てなる圧電音叉型共振子196では、振動部分にエネル
ギーが閉じ込められる。従って、例えば圧電板194の
端縁194d,194e近傍において保持しても、特性
が変動しないため、面実装可能なチップ部品として構成
することができる。
【0006】しかしながら、圧電音叉型共振子196で
はエネルギーの閉じ込めこそ可能であるが、そのモード
上の制約により、帯域幅は共振周波数の約2%程度しか
確保できなかった。他方、市場では、kHz帯において
も、広帯域の圧電共振子が強く求められており、圧電音
叉型共振子196では、このような要求に応えることが
できなかった。
【0007】本発明の目的は、kHz帯において利用す
ることができ、より広帯域の特性を得ることができるエ
ネルギー閉じ込め型のチップ型圧電共振部品を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために成されたものであり、ベース基板と、圧電
体からなり、前記ベース基板上に直接または間接的に固
定されており、かつ一対の短辺及び長辺を有する矩形の
断面形状を有し、上記短辺の長さをa、長辺の長さを
b、圧電体を構成している材料のポアソン比をσとした
ときに、
【0009】
【数2】
【0010】を満たす値を中心として±10%の範囲内
とされており、短辺側の側面の中央が振動のノードとな
り、前記短辺方向を幅方向とする幅拡がりモードを用い
た圧電共振部を有する圧電共振子と、前記ベース基板上
に固定された圧電共振子を囲繞するように前記ベース基
板に固定されたキャップ材とを備えることを特徴とす
る、チップ型圧電共振部品である。
【0011】すなわち、本発明は、後述の実施例の説明
から明らかなように、比b/aが上記特定の範囲を満た
すように構成された圧電共振部を有する圧電共振子を用
いたチップ型圧電共振部品である。上記のような比b/
aが特定の範囲を満たす圧電共振部を有する圧電共振子
は、後述の幅拡がりモードで共振し、その場合、振動の
ノード点は、短辺側の側面略中央部と矩形面の中央に位
置し、このノード点のいずれかにおいて機械的に支持し
た場合、振動エネルギーが圧電共振部内に効果的に閉じ
込められ得る。従って、エネルギー閉じ込め型の圧電共
振子として用いることができる。よって、本発明のチッ
プ型圧電共振部品では、圧電共振子の圧電共振部に振動
エネルギーが効果的に閉じ込められるため、ベース基板
に圧電共振部の振動を妨げることなく固定することが容
易であり、ベース基板及びキャップ材と組み合わせるこ
とにより上記のようなチップ型圧電共振部品を容易に構
成することができる。
【0012】本発明における上記圧電共振子は、比b/
aが上記特定の範囲内とされている圧電共振部を有する
限り、適宜の形状を有するように構成することができ
る。すなわち、圧電共振部のみで圧電共振子を構成して
もよく、圧電共振子の短辺側の側面略中央に支持部を連
結した構造の圧電共振子であってもよい。また、支持部
を連結する場合、圧電共振部の両方の短辺側の側面中央
に連結してもよい。
【0013】また、共振電極は、後述の実施例の説明か
ら明らかなように、幅拡がりモードを励振し得る限り、
圧電共振部のいずれの位置に形成されていてもよい。例
えば、圧電共振部を構成している矩形の両主面に共振電
極を形成してもよく、あるいは矩形面と平行な方向に分
極処理された矩形板状の圧電共振部を構成した場合に
は、一方主面上もしくは双方の主面上において所定距離
を隔てて対向し合うように一対の共振電極を形成しても
よい。
【0014】また、圧電共振部は、圧電セラミックス、
水晶、圧電単結晶などの適宜の圧電材料により構成する
ことができる。さらに、圧電共振部は、複合材料により
構成してもよい。すなわち、金属板や半導体板上に圧電
薄膜を積層することにより圧電共振部を構成してもよ
い。なお、上述した式(1)におけるポアソン比σにつ
いては、圧電共振部を複合材料で構成した場合には、複
合材料全体の実効ポアソン比を考慮する必要がある。
【0015】ベース基板は、セラミック板あるいは合成
樹脂板などのチップ型部品を構成するのに適当な強度を
有する材料により構成することができる。また、好まし
くは、ベース基板に1以上の端子電極が形成される。す
なわち、端子電極を形成することにより、プリント回路
基板等に面実装可能なチップ型圧電共振部品として構成
することができる。
【0016】本発明のチップ型圧電共振部品では、ベー
ス基板に固定される圧電共振子の圧電共振部が、ベース
基板に対して所定の厚みのギャップを隔てて固定される
ことが好ましい。そのために、好ましくは、上記ギャッ
プを形成するためのギャップ形成手段がさらに備えられ
る。
【0017】上記ギャップ形成手段は、例えば、圧電共
振子とベース基板とを固定するための接着剤により構成
することができる。すなわち、接着剤の厚みを上記ギャ
ップを形成し得るように制御することにより、接着剤に
よりギャップを形成することができる。また、ベース基
板上に端子電極が形成された構造において、導電性接着
剤を用いて圧電共振子をベース基板に固定するととも
に、圧電共振子とベース基板上の端子電極を電気的に接
続してもよい。
【0018】さらに、ベース基板上に形成された端子電
極と圧電共振子とを電気的に接続するために金属端子が
備えられていてもよく、この場合、金属端子により、上
記ギャップ形成手段を構成してもよい。すなわち、金属
端子の長さを圧電共振子の圧電共振部がベース基板上に
対して所定の厚みのギャップを形成し得るように選択す
ることにより、金属端子にギャップ形成手段の機能を兼
ねさせてもよい。
【0019】また、本発明では、ベース基板上に固定さ
れる圧電共振子に加えて、さらに1以上の圧電共振子が
積層されていてもよい。この場合、複数の圧電共振子に
よりフィルタ回路を構成することができ、従ってチップ
型の圧電フィルタを提供することができる。
【0020】なお、本発明において、圧電共振子は、半
田や導電性接着剤を用いて、あるいは抵抗溶接などの溶
接法により、ベース基板上に直接に固定されてもよく、
あるいは間接的に固定されていてもよい。間接的にと
は、ベース基板と圧電共振子との間に他の部材、例えば
他の圧電共振子や誘電体基板などを介して固定されるこ
とを意味する。このように、本発明では、幅拡がりモー
ドを利用した圧電共振子はベース基板上に直接固定され
てもよく、他の部材を介して間接的に固定されていても
よい。
【0021】
【発明の作用及び効果】本発明のチップ型圧電共振部品
では、比b/aが上記特定の範囲内とされている幅拡が
りモードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振部
を有する圧電共振子が用いられている。この圧電共振子
では、圧電共振部に振動エネルギーが効果的に閉じ込め
られ、かつ圧電共振部の主面中央及び短辺側の側面略中
央に振動のノード部が位置し、これらの部分のいずれか
で機械的に支持した場合、振動エネルギーが圧電共振部
内に確実に閉じ込められる。
【0022】従って、圧電共振部の振動のノード部に支
持を連結し、該支持部を利用してベース基板に固定した
り、あるいは圧電共振部のみからなる圧電共振子の場合
には上記振動のノード部を利用してベース基板に固定し
たりすることができ、いずれの場合であっても圧電共振
部の振動を妨げることなくベース基板に対して圧電共振
子を固定し得る。よって、ベース基板に対し、圧電共振
子を囲撓するようにキャップ材を固定することにより、
エネルギー閉じ込め型のチップ型圧電共振部品を構成す
ることができる。
【0023】従って、従来のチップ型圧電共振部品に比
べて、より広帯域の特性を実現することができ、特に、
kHz帯において有効に利用することが可能であるチッ
プ型圧電共振部品を提供することが可能となる。
【0024】また、圧電共振部に対して支持部を連結し
た構造の圧電共振子を用いた場合には、該支持部を利用
してベース基板に固定することができるため、支持部の
大きさを固定に必要な大きさに選択することができる。
よって、圧電共振部の振動を妨げることなく、機械的強
度に優れたエネルギー閉じ込め型のチップ型圧電共振部
品を提供することができる。
【0025】さらに、好ましくは、上記ギャップ形成手
段を設けることにより、圧電共振部の振動が妨げられな
くなるため、より特性の安定なチップ型圧電共振部品を
提供することができる。
【0026】
【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例につ
き説明する。まず、本発明で利用される幅拡がりモード
を利用した圧電共振子について説明する。
【0027】図3は、本発明で用いられるエネルギー閉
じ込め型圧電共振子における圧電振動部を説明するため
の斜視図である。圧電共振子205では、厚み方向に分
極軸が揃うように分極処理された矩形の圧電セラミック
板206の両主面に電極207及び208が形成されて
いる。圧電セラミック板206の短辺の長さをa、長辺
の長さをbとしたときに、b/aが、上述した特定の範
囲に選択されており、それによって後述の幅拡がりモー
ドが強く励振される。次に、上記比b/aを上記特定の
範囲としたときに、幅拡がりモードが強く励振されるこ
とを説明する。
【0028】図4〜図6は、拡がりモード、幅拡がりモ
ード及び幅モードを説明するための振動体の振動姿態を
示す各略図的平面図である。本願発明者は、有限要素法
により、矩形板状の振動体の振動状態を、その短辺およ
び長辺の長さを変化させて解析した。長辺の長さbの短
辺の長さaに対する比b/a=1の場合には、すなわ
ち、振動体が正方形板の場合は、図4に示すように拡が
り振動モードの振動が強く励振される。すなわち、図4
に示す平面形状が正方形の振動体201では、破線Aで
示す状態と、一点鎖線Bで示す状態との間で振動が繰り
返され、拡がりモードが強く励振される。
【0029】また、b/aを1よりかなり大きくした場
合、すなわちb/a>>1の場合には、図6に示すよう
に、矩形の振動体が破線Aで示す状態と、実線Bで示す
状態との間で振動し、幅モード振動が強く励振される。
【0030】これに対して、比=b/aが1より大き
く、上記幅モードの振動が強く励振されるよりも小さい
場合には、図5の振動体203に示すように、一点鎖線
Aと破線Bで示す姿態の間での振動、すなわち、幅拡が
りモードが強く励振されることがわかった。
【0031】なお、上記幅拡がりモードは、公知の拡が
りモード及び幅モードの中間の振動モードと考えられる
ため、上述のように幅拡がりモードと命名したものであ
る。上記の知見に基づき、比b/aを特定の値に選択し
た圧電セラミック板を用いて図3に示した圧電共振子を
作製した。
【0032】上記圧電共振子205において、b/aを
種々変更して上記幅拡がり振動モードを励振したとこ
ろ、b/a=−1.47σ+1.88を満たす場合に、
上記幅拡がり振動モードがもっとも強く励振されること
が確かめられた。この場合の圧電共振子205における
変位分布を、有限要素法により解析したところ、図7
(a)に示す結果が得られた。
【0033】上記有限要素法により解析された変位分布
において、図7(b)に示すように、圧電共振子205
の主面中央をOとし、x軸及びy軸を図示のように定義
し、各部分の変位状態を測定したところ、図8に示す結
果が得られた。すなわち、上記幅拡がりモードが励振さ
れている圧電共振子205の、X軸方向に沿う位置で
は、変位量は中心Oと、図7(b)中のX1 すなわち短
辺中央において最も小さく、その中間において変位量が
最も大きくなることがわかる。このことは、幅拡がりモ
ードを利用した圧電共振子205では、ノード点が主面
中心と、短辺の中央とに位置することを意味する。従っ
て、主面の中心あるいは短辺の中央を他の支持部材によ
って支持することにより、上記幅拡がりモードを阻害す
ることなく圧電共振子205を支持し得ることがわか
る。
【0034】また、上記比b/aは、圧電共振子205
のポアソン比と関係することが確かめられた。すなわ
ち、振動体のポアソン比を変化させて、上記幅拡がり振
動モードが励振される場合の比b/aを測定し、上記b
/aの値をプロットしたところ図9に示す結果が得られ
た。従って、図9の直線で示されるように、
【0035】
【数3】
【0036】を満たすように、上記比b/aを選択する
ことにより、幅拡がり振動モードを確実に励振し得るこ
とがわかった。
【0037】さらに、上記比b/aが、式(2)を満た
す場合にのみ幅拡がり振動モードが強く励振されるので
はなく、上記式(2)から若干ずれた場合でも幅拡がり
振動モードが強く励振されることがわかったので、ポア
ソン比σ=0.324の圧電セラミック板を用い、幅拡
がり振動モードの励振の有無を比b/aを変化させて確
かめた。すなわち、図7(b)における点X1 における
変位量をD(X1 )、幅拡がりモードにおいて変位量が
最も大きくなる点C(図7参照)の変位量をD(C)と
し、点X1 の点Cに対する相対変位D(X1 )/D
(C)を測定した。結果を、図10に示す。
【0038】図10から明らかなように、ポアソン比σ
=0.324の場合、比b/a=1.26〜1.54の
範囲内であれば相対変位が±10%以内であることがわ
かる。そこで、上記のように比b/aが最適の値から±
10%以内となるように図3に示した圧電共振子205
を複数種作製し、短辺中央部に支持部材を連結して共振
特性を測定した。その結果、上記のように相対変位が1
0%以内の場合には、幅拡がりモードが良好に閉じ込め
られることが確かめられた。
【0039】従って、図11に示すように、上記比b/
aは、式(2)を満たす点を中心として±10%の範囲
内に設定されれば、上記幅拡がり振動モードが良好に励
振され得ることがわかる。また、(−1.47σ+1.
88)のn倍(nは整数)であっても上記幅拡がり振動
モードが良好に励振されることがわかった。
【0040】図12(a)及び12(b)は、上記の知
見に基づいて製作された幅拡がりモードを利用した圧電
共振子、すなわち第1のタイプの圧電共振子の一例を示
す平面図及び正面図である。圧電共振子211は、矩形
板状の振動体としての圧電振動部212を有する。圧電
振動部212は、平面形状が矩形であり、厚み方向に一
様に分極処理された圧電セラミック板213の両主面の
全面に共振電極214,215を形成した構造を有す
る。また、上記圧電振動部212の幅拡がり振動モード
で励振された際のノード点である短辺中央には、支持部
材216,217が連結されている。そして、支持部材
216,217の外側端部には、それぞれ、保持部21
8,219が連結されている。
【0041】なお、上記支持部材216,217及び保
持部218,219は、圧電セラミック板213と一体
に形成されている。すなわち、矩形の圧電セラミック板
を用意し、図12(a)に示した形状となるように機械
加工することにより形成されている。もっとも、上記支
持部材216,217及び保持部218,219は、圧
電振動部212と別体の部材で構成されてもよく、接着
等の適宜の方法により図示のように連結したものであっ
てもよい。
【0042】上記共振電極214,215は、それぞ
れ、支持部材216,217の一方面に形成された引出
し導電部214a,215aにより、保持部218,2
19の一方主面に形成された引き出し電極220,22
1に電気的に接続されている。
【0043】圧電共振子211では、引き出し電極22
0,221から交流電圧を印加することより、上記圧電
振動部212が幅拡がりモードで励振される。この場
合、圧電振動部212の短辺中央部分は殆ど振動せず、
圧電振動部212の短辺の中央部が振動のノード点を構
成するため、上記支持部材216,217が連結されて
いたとしても、幅拡がりモードの振動は阻害され難い。
よって、支持部材216,217間に上記幅拡がりモー
ドに基づく振動を効果的に閉じ込めることができる。
【0044】また、圧電セラミック板を用いて上記圧電
振動部212の大きさを、幅2.5mm×長さ3.5m
mとした場合には共振周波数は800kHz、幅1.0
mm×長さ1.4mmとしたときには2MHzとなるの
で、800kHz〜2MHz帯で使用するのに適したエ
ネルギー閉じ込め型の圧電共振子を構成し得ることがわ
かった。
【0045】もっとも、上記共振周波数については、他
の材料で圧電共振部を構成した場合には、当然、有効な
周波数帯域は変わる。従って、圧電振動部212を様々
な圧電材料で構成することにより、様々な周波数帯域で
用いるのに適したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子2
11を得ることができる。
【0046】図13は、幅拡がりモードを利用したエネ
ルギー閉じ込め型の圧電共振子の他の例をを示す。圧電
共振子231は、矩形板状の振動体としての圧電振動部
232を有する。もっとも、圧電振動部232では、圧
電板232aの上面において、長辺側の端縁に沿うよう
に、一対の共振電極232b,232cが形成されてい
る。なお、圧電板232aは、図示の矢印P方向すなわ
ち共振電極232bから共振電極232cに向かう方向
に分極処理されている。また、本例においても、圧電振
動部232の長辺の長さbの短辺の長さaに対する比b
/aは、式(1)を満たす点を中心として±10%以内
の範囲内に設定されている。
【0047】従って、共振電極232b,232c間に
交流電圧を印加することにより、幅拡がりモードによっ
て圧電振動部232が振動する。この場合、圧電振動部
232の変位方向は、印加される電界と平行であるた
め、圧電縦効果を利用した圧電共振子となる。
【0048】また、本例の圧電共振子231において
も、上記幅拡がりモードで共振する圧電振動部232の
振動のノード点に支持部材236,237が連結されて
おり、支持部材236,237の外側端部に保持部23
8,239が連結されている。なお、図13において、
234a,235aは引出し導電部を、240,241
は引き出し電極を示す。
【0049】図13に示した例から明らかなように、本
発明における幅拡がりモードを利用した共振子は、圧電
横効果を利用したものだけでなく、圧電縦効果を利用し
たものにも適用することができる。
【0050】図14は、本発明で用いられる幅拡がりモ
ードを利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子のさら
に他の例を示す平面図である。図14に示す圧電共振子
251は、動吸振部及び連結部を設けたことに特徴を有
し、その他の点については図12に示したエネルギー閉
じ込め型の圧電共振子211と同様である。従って、同
一部分については、同一の参照番号を付することによ
り、その説明は省略する。
【0051】動吸振部252,253は、支持部材21
6,217の外側端に連結されており、上下に延びる棒
状の部分として構成されている。動吸振部252,25
3の外側には、保持部218,219との間に連結部2
54,255が構成されている。
【0052】圧電共振部212の振動のノード点に支持
部材216,217が連結されているため、支持部材2
16,217側への振動の漏洩は非常に少ない。しかし
ながら、本例では、わずかに漏洩してきた振動により上
記動吸振部252,253が共振し、それによってわず
かに漏洩してきた振動が抑制される。従って、動吸振部
252,253までの部分に振動エネルギーを効果的に
閉じ込めることができる。よって、より一層小型の圧電
共振子を構成することができる。
【0053】本発明は、上記のような幅拡がりモードを
利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子を用いたチ
ップ型圧電共振部品であり、そのようなチップ型圧電共
振部品についての実施例を、図15〜図32を参照して
説明する。
【0054】第1の実施例 図15は、本発明の第1の実施例のチップ型圧電共振部
品の分解斜視図である。本実施例のチップ型圧電共振部
品1は、ベース基板2と、ベース基板2上に固定された
圧電共振子3と、圧電共振子3を囲撓するようにベース
基板2に対して固定されるキャップ材4とを備える。
【0055】ベース基板2は、アルミナなどの絶縁性セ
ラミック板あるいは合成樹脂板により構成されており、
図示のように矩形板状の形状を有する。ベース基板2の
上面には、短辺側の側縁に沿うように、端子電極5a,
5bが形成されている。また、短辺側の側面には、中央
に切欠6a,6bが形成されており、端子電極5a,5
bは、切欠6a,6bの内周面に至るように形成されて
いる。さらに、図15では図示されていないが、端子電
極5a,5bは、ベース基板2の下面にも至るように形
成されている。もっとも、端子電極5a,5bは、ベー
ス基板2の下面に至らないように形成されていてもよ
い。
【0056】圧電共振子3は、矩形板状の圧電共振部7
と、圧電共振部7に連結部8a,8bを介して連結され
た支持部9,10を有する。この圧電共振子3の詳細
を、図16を参照して説明する。
【0057】図16(a)及び(b)は、圧電共振子3
の電極形状を説明するための平面図及び圧電セラミック
板を透かして下方の電極形状を示した模式的平面図であ
る。圧電共振子3においては、圧電共振部7は、矩形板
状の形状を有し、該矩形面の長辺の長さb及び短辺の長
さaが、上述した式(1)を満たす値を中心として±1
0%の範囲内となるような形状とされている。
【0058】また、圧電共振子3においては、圧電共振
部7、連結部8a,8b及び支持部9,10が圧電セラ
ミック板を機械加工することにより一体に形成されてい
る。もっとも、圧電共振部7、連結部8a,8b及び支
持部9,10は別部材で構成されており、接着剤等を用
いて連結されて一体化されていてもよい。
【0059】圧電共振部7の上面には、第1の共振電極
11が形成されており、下面には、共振電極11と対向
するように第2の共振電極12が形成されている。共振
電極11,12は、それぞれ、支持部9の上面に形成さ
れた引き出し電極13及び支持部10の下面に形成され
た引き出し電極14に電気的に接続されている。
【0060】また、圧電共振部7においては、圧電セラ
ミック板は厚み方向に分極処理されている。従って、共
振電極11,12に交流電圧を印加することにより、圧
電共振部7は、図12に示した圧電共振子211と同様
に幅拡がりモードで励振される。また、連結部8a,8
bは、図12に示した圧電共振子211の場合と同様
に、圧電共振部7の短辺側の側面略中央に連結されてい
る。従って、幅拡がりモードの振動エネルギーは、圧電
共振部7に閉じ込められ、連結部8a,8bにはほとん
ど漏洩してこない。
【0061】なお、図16に示した圧電共振子3では、
共振電極11,12は、圧電共振部7の主面の全面には
形成されておらず、周囲に所定幅の領域15,16を残
すように形成されている。もっとも、圧電共振部7は、
その長辺の長さの短辺の長さに対する比が上記特定の範
囲とされているため、圧電共振子211(図12)と同
様に幅拡がりモードで励振される。
【0062】図15に戻り、本実施例では、圧電共振子
3は、支持部9,10において、導電性接着剤17a,
17bにより、ベース基板2に対して固定されている。
すなわち、導電性接着剤17aにより、引き出し電極1
3が端子電極5aに電気的に接続され、かつ導電性接着
剤17bにより引き出し電極14が端子電極5bに電気
的に接続されている。しかも、上記導電性接着剤17
a,17bにより、支持部9,10がベース基板2に対
して固定されている。なお、上記導電性接着剤17a,
17bは、支持部9,10の下面側にまで回り込むよう
に付与されており、従って、圧電共振部7はベース基板
2の上面から所定の厚みのギャップ領域を隔てた状態で
浮かされて固定されている。よって、圧電共振部7の振
動が妨げられないように、圧電共振子3がベース基板2
に対して固定されている。
【0063】本実施例では、上記圧電共振子3が固定さ
れたベース基板2上に、キャップ材4が固定される。キ
ャップ材4は、合成樹脂などの絶縁性材料あるいは金属
表面を絶縁処理した材料等により構成されており、絶縁
性接着剤を用いて、ベース基板2に対して接着固定され
る。また、上記キャップ材4は、下方が開いた直方体状
の形状を有し、上記圧電共振子3を内部に囲撓し得るよ
うな寸法に構成されている。
【0064】キャップ材4をベース基板2に固定するこ
とにより得られた本実施例のチップ型圧電共振部品を図
17に斜視図で示す。チップ型圧電共振部品1では、端
子電極5a,5bが、ベース基板2の上面に形成されて
おり、かつ切欠6a,6b(図15参照)が側面に形成
されており、該切欠6a,6bの内周面上にも端子電極
5a,5bが至る。従って、プリント回路基板等に面実
装し、端子電極5a,5bをプリント回路基板上の電極
ランドや配線パターンに容易に接続することができる。
【0065】本実施例のチップ型圧電共振部品1では、
圧電共振子3が上記幅拡がりモードを利用しているた
め、kHz帯のエネルギー閉じ込め型圧電共振子を用い
たチップ型圧電共振部品を容易に提供することが可能と
なる。また、上記のようなエネルギー閉じ込め型圧電共
振子3を用いているため、ベース基板2とキャップ材と
を用いた簡単な固定構造により、所望の特性のチップ型
の圧電共振部品を構成し得ることがわかる。
【0066】第2の実施例 図18〜図20を参照して、第2の実施例に係るチップ
型圧電共振部品を説明する。第2の実施例のチップ型圧
電共振部品は、容量内蔵型の3端子圧電発振子に応用し
たものである。
【0067】図18を参照して、本実施例のチップ型圧
電共振部品21は、ベース基板22と、ベース基板22
上に固定される幅拡がりモードを利用した圧電共振子2
3と、キャップ材24とを有する。キャップ材24は、
第1の実施例のキャップ材4と同様に構成されている。
【0068】ベース基板22は、アルミナなどの絶縁性
セラミックスもしくは合成樹脂などの絶縁性材料よりな
り、矩形板状の形状を有する。ベース基板22の上面に
は、短辺側の側縁に沿うように、端子電極25a,25
bが形成されている。また、端子電極25a,25bと
平行にかつベース基板22の中央領域に端子電極25c
が形成されている。また、プリント回路基板に実装した
際の半田接続を容易とするために、ベース基板22の長
辺側の側縁には、切欠26a〜26c,26d〜26f
が形成されている。端子電極25a〜25cは、それぞ
れ、切欠26a〜26fのいずれか2つの切欠に至るよ
うに形成されている。
【0069】他方、ベース基板22の中央領域には、矩
形形状を有するように誘電体膜27が形成されている。
誘電体膜27は、端子電極25c上に形成されており、
かつ端子電極25a,25bには接触しないように形成
されている。誘電体膜27は、静電容量を取り出すため
に例えばチタン酸バリウム系セラミックペーストを塗布
し硬化させることにより、あるいは合成樹脂ペーストを
塗布し硬化させることにより形成されている。誘電体膜
27の上面には、電極28a,28bが形成されてい
る。電極28a,28bは、誘電体膜27を介して端子
電極25cとの間でコンデンサを構成するために設けら
れている。電極28a,28bは、それぞれ、端子電極
25a,25bに電気的に接続されている。
【0070】圧電共振子23は、矩形板状の圧電セラミ
ック板29を用いて構成されており、ここでは、圧電共
振部のみが構成されている。すなわち、圧電セラミック
板29は、厚み方向に分極処理されており、かつ上面及
び下面の長辺の長さをb、短辺の長さをaとしたとき
に、上述した式(1)を満たす値を中心として±10%
の範囲内となるように比b/aが選択されている。
【0071】また、圧電セラミック板29の上面には、
第1の共振電極30が形成されている。第1の共振電極
30は、圧電セラミック板29の短辺側の一方の側面略
中央に形成された引き出し電極31に電気的に接続され
ている。また、図18では図示されていないが、下面側
にも、第1の共振電極30と表裏対向するように第2の
共振電極が形成されており、第2の共振電極は、引き出
し電極31が形成されていた側の側面とは反対側の側面
略中央に形成された引き出し電極に電気的に接続されて
いる。
【0072】従って、圧電共振子23は、表裏面の第
1,第2の共振電極から交流電圧を印加することにより
幅拡がりモードで励振される。しかも、引き出し電極3
1と、反対側の側面に形成された引き出し電極とが、振
動のノード部に形成されているため、該引き出し電極3
1と反対側の側面に形成された引き出し電極部分を利用
してベース基板22に固定することにより、幅拡がりモ
ードの振動を阻害することなく圧電共振子23を固定し
得る。
【0073】本実施例では、導電性接着剤32,33を
用いて、圧電共振子23がベース基板22上に固定され
ている。すなわち、引き出し電極31が導電性接着剤3
2を用いて端子電極25aに電気的に接続されるととも
に、引き出し電極31が構成されている部分がベース基
板22に対して物理的に固定されている。同様に、引き
出し電極31と反対側の側面に形成された引き出し電極
が導電性接着剤33を用いて端子電極25bに電気的に
接続されるとともに、該引き出し電極が形成されている
部分がベース基板22に対して物理的に固定される。
【0074】また、導電性接着剤32,33は、圧電セ
ラミック板29の下面が電極28a,28bから所定の
厚みのギャップ領域を隔てられるような厚みに塗布され
る。よって、圧電共振子23はベース基板22に対して
固定された状態において、幅拡がりモードの振動を妨げ
られることがない。なお、好ましくは、圧電共振子23
の下面に形成された第2の共振電極と、容量取り出しの
ための電極28a,28bとの間の短絡を防止するため
に、電極28a,28b上に絶縁層を形成しておいても
よい。この場合においても、絶縁層と、圧電セラミック
板29との間に所定の厚みのギャップを形成することに
より、圧電共振子23の振動を妨げないように構成する
ことが好ましい。
【0075】キャップ材24は、第1の実施例のキャッ
プ材4と同様にベース基板22に対して接着剤を用いて
固定される。このようにして、図20に示すチップ型圧
電共振部品21が構成される。チップ型圧電共振部品2
1の等価回路を図19に示す。図19から明らかなよう
に、本実施例では、端子電極25a〜25cを端子とす
る容量内蔵型の三端子型圧電発振子が構成される。
【0076】第2の実施例においても、圧電共振子23
が幅拡がりモードを利用して構成されており、かつ振動
のノード部を利用してベース基板22に対して固定され
ているため、従来実現することができなかった固定構造
が容易であり、かつ所望の周波数特性を実現し得るエネ
ルギー閉じ込め型のチップ型圧電共振部品を提供するこ
とができる。
【0077】第3の実施例 図21は、本発明の第3の実施例に係るチップ型圧電共
振部品を示す分解斜視図である。チップ型圧電共振部品
41は、シングルモード圧電フィルタに応用した実施例
である。
【0078】本実施例では、ベース基板42上に、複数
の圧電共振子43,44が固定され、キャップ材4がベ
ース基板42に対して固定されている。ベース基板42
は、第1の実施例のベース基板2と同様の材料で構成さ
れており、但し、短辺側の側面に複数の切欠45a〜4
5c,45d〜45fを形成した構造を有する。ベース
基板42の上面においては、一方の短辺側の側面に近い
位置に、端子電極46a〜46cが形成されている。端
子電極46a〜46cは、所定距離を隔てて形成されて
おり、かつそれぞれ、切欠45a〜45cに至るように
形成されている。
【0079】また、他方側の短辺側の側面に近い位置に
は、中央に端子電極46dが形成されており、端子電極
46dの両側に接続電極46e,46fが形成されてい
る。端子電極46dは、切欠45eの内周面に至るよう
に形成されている。また、切欠45d,45fの内周面
にも、電極47a,47bが形成されている。
【0080】圧電共振子43は、矩形板状の圧電セラミ
ック板49を用いて構成された幅拡がりモードを利用し
た圧電共振子である。もっとも、圧電共振子43は、フ
ィルタ回路を構成するために、圧電セラミック板49の
上面及び下面に複数の共振電極を形成した構造を有す
る。
【0081】すなわち、圧電セラミック板49は厚み方
向に一様に分極処理されており、かつ上面及び下面が上
述した式(1)を満たす値を中心として±10%の範囲
内となるように比b/aが選ばれている。
【0082】他方、圧電セラミック板49の上面には、
所定距離を隔てて矩形の一対の共振電極50,51が形
成されている。また、下面には、共振電極50,51と
表裏対向するように、一対の共振電極52,53が形成
されている。また、圧電セラミック板49の一方側の短
辺側側面の略中央には、電極54a〜54cが形成され
ている。電極54aは、共振電極50に電気的に接続さ
れている。同様に、電極54bは、共振電極50に電気
的に接続されている。また、電極54cは、短辺側の側
面から上面及び下面に至るように形成されている。もっ
とも、電極54cは、上下の共振電極50,52には電
気的に接続されていない。
【0083】同様に、他方側の側面の略中央には、電極
54d〜54fが形成されている。電極54dは、上下
の共振電極51,53に電気的に接続されていない。電
極54eは、下面に形成された共振電極53に電気的に
接続されており、電極54fは上面に形成された共振電
極51に電気的に接続されている。
【0084】上記電極54a〜54c,54d〜54f
は、導電性接着剤55を用いて、ベース基板42の上面
に形成された端子電極46a〜46fにそれぞれ電気的
に接続される。また、導電性接着剤55は、第1,第2
の実施例で用いた導電性接着剤と同様に、所定の厚みを
有するように付与される。従って、圧電共振子43は、
所定の厚みの空間を隔ててベース基板42上に固定され
ることになる。
【0085】圧電共振子44は、圧電セラミック板49
と同様に構成された圧電セラミック板56を用いて構成
されている。圧電セラミック板56も厚み方向に一様に
分極処理されている。
【0086】圧電セラミック板56の上面には、一対の
共振電極57,58が下面には共振電極57,58と対
向するように共通共振電極59が形成されている。ま
た、圧電セラミック板56の一方の短辺側の側面略中央
には、電極60a,60bが、他方側の短辺側の側面略
中央には電極60c,60dが形成されている。電極6
0aは、共通共振電極59に電気的に接続されており、
電極60bは、共振電極57に電気的に接続されてい
る。同様に、電極60cは、共通共振電極59に、電極
60dは共振電極58に電気的に接続されている。
【0087】圧電共振子44は、上記電極60a〜60
dが形成されている部分において導電性接着剤61を付
与することにより、圧電共振子43の上面に固定され
る。この場合、導電性接着剤61は、所定の厚みを有す
るように付与される。従って、圧電共振子44の下面
は、圧電共振子43の上面と所定の厚みのギャップ領域
を隔てて配置されることになるため、圧電共振子43,
44の幅拡がりモードによる振動が妨げられることはな
い。
【0088】上記圧電共振子43,44をベース基板4
2上に導電性接着剤55,61を利用して固定し、さら
にキャップ材4を固定することにより、図20に示すチ
ップ型圧電共振部品41を得ることができる。
【0089】本実施例のチップ型圧電共振部品41の等
価回路を、図23に示す。図23から明らかなように、
本実施例では、2個の圧電共振子43,44を用いたシ
ングルモードの2素子接続型圧電フィルタが構成され
る。本実施例においても、圧電共振子43,44が、上
述した式(1)を満たす値を中心として±10%の範囲
内となるように比b/aが決定されている圧電セラミッ
ク板49,56を用いて構成されているため、幅拡がり
モードが励振され、かつ圧電共振子43,44の固定部
分は、圧電セラミック板49,56の短辺側の側面略中
央部であるため、幅拡がりモードの振動が固定構造によ
りほとんど影響を受けない。よって、エネルギー閉じ込
め型の幅拡がりモードを利用した圧電共振子を用いて、
上述した2素子接続型のシングルモード圧電フィルタを
容易に構成することができ、しかも圧電共振子43,4
4、ベース基板42及びキャップ材4の比較的単純な構
造により、上記圧電フィルタを構成し得ることがわか
る。
【0090】第4の実施例 図24は、第4の実施例に係るチップ型圧電共振部品7
1を説明するための分解斜視図である。
【0091】第4の実施例のチップ型圧電共振部品は、
4個の圧電共振子を用いて構成されたラダー型フィルタ
に応用した実施例である。チップ型圧電共振部品71で
は、ベース基板72に対して、圧電共振子73〜76が
積層されて固定されている。また、これらの圧電共振子
73〜76が積層された構造を囲撓するようにキャップ
材4が取り付けられる。キャップ材4は、第1の実施例
で用いたキャップ材4と同様に構成されている。
【0092】ベース基板72は、アルミナなどの絶縁性
セラミックスもしくは合成樹脂などの絶縁性材料により
構成され、図示のように上面及び下面が矩形の矩形板状
の形状を有する。
【0093】ベース基板72上には、中央に両短辺を結
ぶ方向に延びる端子電極77が形成されている。また、
一方の短辺側に近い領域において、端子電極77の両側
に端子電極78,79が形成されている。また、他方の
短辺側に近い領域では、電極80,81が形成されてい
る。さらに、ベース基板72の短辺側の両側面には、そ
れぞれ、切欠82a〜82c,82d〜82fが形成さ
れている。端子電極77は、切欠82b,82eに延び
るように形成されている。同様に、端子電極78,79
は、それぞれ、切欠82a,82cの内周面に至るよう
に形成されている。
【0094】また、切欠82d,82fには、端子電極
83,84が形成されている。圧電共振子73〜76
は、それぞれ、矩形板状の圧電共振部85と、圧電共振
部85の短辺側の側面略中央に連結された連結部86,
87を介して連結された支持部88,89を有する点に
おいて共通する。もっとも、電極構造が後述のように異
なるため、圧電共振子73につき説明した後、圧電共振
子74〜76については電極構造のみを説明することと
する。
【0095】圧電共振子73においては、圧電セラミッ
ク板を加工することにより、上記圧電共振部85、連結
部86,87及び支持部88,89が構成されている。
圧電共振部85は、厚み方向に一様に分極処理されてお
り、上面及び下面が、上述した式(1)を満たす値を中
心として±10%の範囲内となるように比b/aが定め
られている。従って、圧電共振部85は、両主面から交
流電圧を印加することにより幅拡がりモードで励振され
る。
【0096】圧電共振子73においては、圧電共振部8
5の上面に第1の共振電極90が形成されており、下面
に第1の共振電極90と表裏対向するように第2の共振
電極91が形成されている。共振電極90,91は、平
面形状が矩形の形状とされており、かつ圧電共振部85
の上面及び下面よりもかなり小さな面積を有するように
形成されている。また、共振電極90,91は、それぞ
れ、支持部88の上面及び支持部89の下面に形成され
た引き出し電極92,93に電気的に接続されている。
また、支持部89においては、接続電極94a〜94c
が所定距離を隔てて形成されている。このうち、電極9
4cに、引き出し電極93が電気的に接続されている。
同様に、支持部88においても、外側の側面に所定距離
を隔てて3個の接続電極が形成されており、このうちの
1つの接続電極に引き出し電極92に電気的に接続され
ている。
【0097】圧電共振子73は、上記電極94a〜94
cに応じた位置に導電性接着剤95を塗布し、該導電性
接着剤95を用いてベース基板72に物理的に固定され
るとともに、圧電共振子73がベース基板72に設けら
れた端子電極77等に電気的に接続される。また、導電
性接着剤95は、圧電共振部85の下面がベース基板7
2に対して所定の厚みのギャップ領域を隔てられるよう
に、その厚みが選択される。従って、圧電共振子73を
ベース基板72に固定した状態において、圧電共振部7
3を幅拡がりモードで励振させた場合、その振動が妨げ
られることはない。
【0098】圧電共振子74においては、圧電共振部の
上面に第1の共振電極96が、下面に第2の共振電極9
7が形成されている。第1,第2の共振電極96,97
は、圧電共振部85の上面及び下面の大部分の領域を占
めるような大きさに形成されている。すなわち、圧電共
振子73の第1,第2の共振電極90,91に比べて大
きな面積を有するように構成されている。従って、圧電
共振子74では、共振電極96,97間の静電容量が、
圧電共振子73の場合の共振電極90,91間の静電容
量に比べて大きくされている。
【0099】また、共振電極96は、支持部の側面に形
成された電極98bに電気的に接続されている。なお、
接続電極98bの両側には、電極98a,98cが形成
されている。
【0100】同様に、支持部88の外側の側面において
も、共振電極97に接続される接続電極が形成されてい
る。同様に、共振電極97に接続される接続電極以外
に、2個の接続電極が支持部89側と同様に形成されて
いる。
【0101】圧電共振子74は、導電性接着剤99を用
いて圧電共振子73上に固定される。すなわち、圧電共
振子74の接続電極98bが、導電性接着剤99を介し
て下方の圧電共振子73の接続電極94bに電気的に接
続される。同様にして、共振電極97に接続されている
接続電極が、導電性接着剤99を介して圧電共振子73
の引き出し電極92に電気的に接続される。
【0102】導電性接着剤99についても、導電性接着
剤95と同様に、圧電共振子74の圧電共振部と、圧電
共振子73の圧電共振部85とが空間を隔てて配置され
るように、その厚みが選択されている。従って、圧電共
振子74は圧電共振子73上に固定した状態において、
両圧電共振子73,74の圧電共振部85の振動は互い
に阻害されない。
【0103】圧電共振子75は、電極の引き出し部分を
除いては圧電共振子74と同様に構成されている。ま
た、圧電共振子76については、電極引き出し位置を除
いて圧電共振子73と同様に構成されている。これらの
圧電共振子75,76についても、導電性接着剤10
0,101を用いて、順に積層され、かつ互いに固定さ
れる。このようにして、圧電共振子73〜76が積層さ
れ、その積層構造が、キャップ材4により囲撓されるよ
うに、キャップ材4がベース基板72に固定され、本実
施例のチップ型圧電共振部品71が得られる。
【0104】上記圧電共振子73〜76は、図25に示
すように2段のラダー型フィルタを構成するように電気
的に接続されている。よって、本実施例のチップ型圧電
共振部品71では、上記幅拡がりモードを利用した圧電
共振子を、導電性接着剤を用いてベース基板72に固定
し、かつ相互に導電接着剤により固定した後、キャップ
材4をベース基板72に固定するだけで、容易に所望の
特性を発揮し得るラダー型フィルタを構成することがで
きる。すなわち、各圧電共振子73〜76が幅拡がりモ
ードを利用した圧電共振子を用いて構成されているた
め、各圧電共振子73〜76の支持構造を上記のように
簡略化することができ、かつ複数の圧電共振子73〜7
6の一体化も容易に果たし得ることがわかる。
【0105】第5の実施例 図26は、本発明の第5の実施例に係るチップ型圧電共
振部品を説明するための斜視図である。本実施例のチッ
プ型圧電共振部品111では、ベース基板112上に圧
電共振子113が固定されている。ベース基板112の
上面には、端子電極114,115が形成されている。
端子電極114,115は、プリント回路基板上への実
装を容易とするための切欠112a,112bに至るよ
うに形成されている。同様に、端子電極115について
も、切欠112c,112dに至るように形成されてい
る。圧電共振子113は、矩形板状の圧電共振部のみで
構成されている。すなわち、厚み方向に分極処理された
矩形板状の圧電セラミック板116の上面に第1の共振
電極117を、下面に第2の共振電極118を形成した
構造を有する。この圧電セラミック板116は、幅拡が
りモードを励振し得るように、上記比b/aが選ばれて
いる。本実施例の特徴は、圧電共振子113が、圧電セ
ラミック板116の両短辺中央だけでなく、下面中央に
おいても圧電セラミック板112に固定されていること
にある。すなわち、本実施例では、導電性接着剤119
a,119b,119cにより圧電共振子113がベー
ス基板112に固定されているが、短辺側の側面略中央
において圧電共振子113を固定している導電性接着剤
119a,119bに加えて、圧電共振子113の下面
中央においても導電性接着剤119cにより圧電共振子
113がベース基板112に固定されている。なお、導
電性接着剤119cについては、電気的接続を果たす機
能を有さなくともよいため、絶縁性接着剤で構成されて
いてもよい。
【0106】なお、本実施例においても、第1〜第4の
実施例と同様に、キャップ材がベース基板112に対し
て固定される。第5の実施例から明らかなように、幅拡
がりモードを利用した共振子は、ベース基板に対して、
両短辺中央だけでなく、矩形面の中央においてベース基
板に対して固定されていてもよい。あるいは、下面中央
においてベース基板112に対して機械的に固定されて
おり、両短辺中央においては、電気的接続のみが果たさ
れていてもよい。
【0107】変形例 上述してきた第1〜第5の実施例では、接着剤を用いて
圧電共振子がベース基板に固定されていたが、接着剤以
外の他の部材を利用して圧電共振子をベース基板に固定
してもよい。
【0108】図27は、金属端子を用いて圧電共振子を
ベース基板に固定した構造を示す斜視図である。ベース
基板112上に、第5の実施例で用いたのと同様の構造
を有する圧電共振子113が固定されている。もっと
も、ここでは、金属端子122,123を用いて圧電共
振子113がベース基板112に固定されている。金属
端子122,123は、下端において、端子電極11
4,115に電気的に接続されるとともに固定される。
この固定は、図示しない半田等を用いて行うことができ
る。他方、金属端子122,123の上端近傍部分が、
圧電共振子113の短辺側の側面中央に形成された引き
出し電極に半田等により電気的に接続される。なお、圧
電共振子113の下面が、ベース基板112の上面と所
定の厚みのギャップ領域を隔てるように、金属端子12
2,123の高さが選ばれている。
【0109】図28は、圧電共振子121の変形例を示
し、ここでは、金属端子124,125は、端子電極1
14,115に接合される部分が水平方向に延びるよう
に折り曲げられている。その他の点については、圧電共
振部品121と同様である。なお、図28に示した例に
おいても、圧電共振子113の下面は、ベース基板11
2の上面から所定の厚みのギャップ領域を隔てられるよ
うに、金属端子124,125の垂直方向に延びる部分
の長さが選ばれている。
【0110】図29は、圧電共振部品121のさらに他
の変形例を示す斜視図である。図29に示す構造では、
金属端子126,127が用いられている。金属端子1
26,127は、図30に部分切欠側面断面図で示すよ
うに、圧電共振子113の上面から下面に至るように折
り曲げられて形成されており、かつ圧電共振子113の
下面がベース基板112の上面から所定の厚みのギャッ
プ領域を隔てられるような厚みを有するように構成され
ている。その他の点については、圧電共振部品121と
同様である。
【0111】第6の実施例 図32は、本発明の第6の実施例に係るチップ型圧電共
振部品を説明するための分解斜視図である。本実施例
は、4個の圧電共振子を用いて構成されたラダー型フィ
ルタに応用した例であり、図27〜図30に示した変形
例と同様に金属端子を用いて圧電共振子がベース基板に
対して固定されている。
【0112】本実施例のチップ型圧電共振部品では、ベ
ース基板132上に、端子電極133a〜133dと、
接続電極133e〜133fが形成されている。なお、
端子電極133a〜133dは、ベース基板132に形
成された切欠132a〜132dに至るように形成され
ており、それによってプリント回路基板等に実装する際
の接続部の信頼性が高められている。
【0113】ベース基板132上には、まず、圧電共振
子134が固定される。圧電共振子134は、矩形板状
の圧電セラミック板135を用いて構成されている。圧
電セラミック板135は、厚み方向に一様に分極処理さ
れており、その中央に比較的小さな面積の矩形形状を有
するように第1の共振電極136が形成されている。ま
た、圧電セラミック板135の下面には、共振電極13
6と表裏対向するように共振電極137が形成されてい
る。共振電極136,137は、それぞれ、圧電セラミ
ック板135の短辺側の両側面に形成された引き出し電
極138a,138bに電気的に接続されている。この
引き出し電極138a,138bの中央に、金属端子1
39,140が接合されている。金属端子139,14
0は、下端が水平方向に延びるように折り曲げられてお
り、かつベース基板132の端子電極132b,133
dにそれぞれ半田あるいは導電性接着剤を用いて接合さ
れる。
【0114】なお、金属端子139,140の引き出し
電極138a,138bに対する接合も、導電性接着剤
あるいは半田等により行い得る。上記金属端子139,
140は、図28に示した金属端子124,125と同
様に、圧電共振子135の下面を、ベース基板132の
上面から所定の厚みのギャップ領域を隔てるように、そ
の垂直方向に延びる部分の長さが選択されている。従っ
て、上記金属端子139,140により圧電共振子13
5をベース基板132に固定した状態は、圧電共振子1
35の振動が妨げられない。
【0115】圧電共振子135の上方から、さらに、圧
電共振子141が積層される。圧電共振子141は、矩
形板状の圧電セラミック板142の上面に共振電極14
3を下面に共振電極144を形成した構造を有する。圧
電セラミック板142も、幅拡がりモードを励振し得る
ように比b/aが定められた形状を有しており、かつ厚
み方向に一様に分極処理されている。共振電極143,
144は、それぞれ、短辺側の側面に形成された引き出
し電極145,146に電気的に接続されている。ま
た、引き出し電極145,146は、金属端子147,
148に接続されている。すなわち、引き出し電極14
5,146の中央に、金属端子147,148が導電性
接着剤や半田等により接合されている。
【0116】金属端子147,148は、その先端が二
股に分岐されており、例えば金属端子147は、前述し
たベース基板132上の端子電極133bに電気的に接
続される。また、金属端子147,148は、圧電セラ
ミック板142の下面側において、両側の側面から外側
に若干延ばされた後、下方に折り曲げられている。ま
た、金属端子147,148の垂直方向に延びる部分
は、圧電セラミック板142の下面が圧電共振子134
の上面と接触しないように所定の厚みのギャップ領域を
隔てるように選ばれている。すなわち、金属端子14
7,148は、圧電共振子134の電極及び金属端子1
39,140に接触しないように構成されている。
【0117】圧電共振子141の上方には、さらに、圧
電共振子151,152が積層される。圧電共振子15
1は、圧電共振子141と同様の電極構造を有する。も
っとも、金属端子153,154は、下方に積層されて
いる圧電共振子134,141の電極や金属端子13
9,140,147,148に電気的に接触されない位
置に形成されている。また、金属端子153,154
は、ベース基板132上の端子電極133c,133b
に電気的に接続される。同様に、圧電共振子152は、
圧電共振子135と同様に構成されている。もっとも、
圧電共振子152に接合されている金属端子155,1
56は、例えば、金属端子155については、端子電極
133eに電気的に接続されている。
【0118】このように、第6の実施例のチップ型圧電
共振部品では、圧電共振子134,141,151,1
52が、上記のように構成されているため、図31に示
すように、各圧電共振子の金属端子をベース基板132
上において相互に電気的に接続されるように構成される
ことにより、2段のラダー型フィルタを構成することが
できる。
【0119】なお、第6の実施例では、上記のように金
属端子を用いて圧電共振子134,141,151,1
52の固定を行っていたが、第7の実施例で用いた圧電
共振子134,141,151,152を、前述した第
1〜第6の実施例と同様に導電性接着剤等を用いてベー
ス基板132上において積層してもよい。
【0120】また、第6の実施例においては、キャップ
材については省略したが、第1の実施例と同様に、圧電
共振子が積層されている構造を囲撓するようにキャップ
材4(図1参照)がベース基板132に対して固定され
る。
【0121】第7の実施例 図33は、本発明の第7の実施例に係るチップ型圧電共
振部品を説明するための分解斜視図である。本実施例
は、幅拡がりモードを利用した1個のエネルギー閉じ込
め型圧電共振子と、2個のコンデンサとを有する容量内
蔵型3端子圧電発振子に応用した例である。なお、本実
施例では、幅拡がりモードを利用した圧電共振子は、ベ
ース基板ではなく、コンデンサを構成するための誘電体
基板に固定されている。
【0122】図33を参照して、絶縁性材料よりなる矩
形のベース基板161上に、端子電極162a〜162
cが形成されている。端子電極162a,162cは、
ベース基板161の短辺側の側縁に沿うように形成され
ており、端子電極162bは、ベース基板161の中央
領域において、ベース基板161の短辺側側縁に平行に
形成されている。また、ベース基板161には、切欠1
61a〜161fが側面に形成されている。切欠161
a,161dには、上記端子電極162aが至るように
形成されている。同様に、端子電極162bが、切欠1
61b,161eの内周面に至るように、端子電極16
2cが切欠161c,161fの内周面に至るように形
成されている。ベース基板161上に、コンデンサを構
成するための誘電体基板163が固定される。誘電体基
板163の上面には、静電容量を取り出すための一対の
容量電極164a,164bが所定距離を隔てて配置さ
れている。他方、誘電体基板163の下面には、中央領
域に容量電極164cが形成されている。容量電極16
4cは、誘電体基板163を介して、容量電極164
a,164bに重なり合うように形成されている。従っ
て、容量電極164aと容量電極164cとが表裏対向
している部分で第1のコンデンサが、容量電極164b
と容量電極164cとが表裏対向している部分で第2の
コンデンサが構成される。
【0123】なお、容量電極164a,164bは、誘
電体基板163の上面から側面を経て下面に至るように
形成されている。もっとも、誘電体基板163の下面で
は、容量電極164cと所定距離を隔てて配置され、容
量電極164cと電気的に絶縁されている。
【0124】誘電体基板163の平面形状は、ベース基
板161の平面形状よりも小さくさている。また、ベー
ス基板161上には、誘電体基板163を固定するため
に、導電性接着剤165a〜165cが塗布されてい
る。導電性接着剤165aは、ベース基板161上の端
子電極162aと、誘電体基板163側の容量電極16
4aの誘電体基板163の下面に至っている部分とを接
合する。同様に、容量電極164cが、導電性接着剤1
65bにより、端子電極162bに接合され、かつ両者
が電気的に接続される。さらに、導電性接着剤165c
により、容量電極164bの誘電体基板163の下面に
至っている部分が、端子電極162cに固定されるとと
もに、電気的に接続される。
【0125】なお、導電性接着剤165a〜165cに
代えて、半田などの他の導電性接合剤を用いてもよい。
本実施例では、上記誘電体基板163上に、幅拡がりモ
ードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子16
6が固定される。圧電共振子166は、図26に示した
圧電共振子113と同様に構成されている。すなわち、
幅拡がりモードを励振し得るような形状を有する圧電材
料よりなる矩形板状の圧電基板167の上面に共振電極
168が、下面に共振電極169が形成された構造を有
する。圧電共振子166は、金属端子170,171に
より、誘電体基板163上に固定される。金属端子17
0は、図34に拡大して示すように、矩形板状の固定部
170aを有する。固定部170aは、容量電極164
a上に接合されるためにある程度の面積を有するように
構成されている。固定部170aの側縁から上面に延
び、かつ側方から見てコの字状の空間170bを形成す
るように圧電共振子支持部170cが設けられている。
この空間170bの高さは、圧電共振子166を挿入す
ることができ、かつ圧電共振子166の上面の共振電極
168に圧接され得るように選ばれている。他方、固定
部170aは、下面の共振電極169(図33)に電気
的に接続されないような大きさとされている。他方側の
金属端子171についても金属端子170と同様に構成
されている。圧電共振子166は、金属端子170,1
71を導電性接着剤により容量電極164a,164b
に接合することにより、誘電体基板163上に固定され
る。あるいは、金属端子170,171を半田付けによ
り容量電極164a,164bに接合してもよい。
【0126】本実施例では、ベース基板161上に上記
誘電体基板163及び圧電共振子166を積層し、固定
した後、第1〜第6の実施例と同様にキャップ材172
が取り付けられ、該キャップ材172がベース基板16
1に固定される。キャップ材172は、合成樹脂などの
絶縁性材料で構成されてもよく、あるいは金属などの導
電性材料で構成されていてもよい。もっとも、導電性材
料でキャップ材172を構成した場合には、絶縁性接着
剤を用いてベース基板161に固定したり、あるいはア
ース電位接続される端子電極、例えば端子電極162b
にのみ導電性接着剤を用いて接合することにより、キャ
ップ剤172を固定してもよい。
【0127】第8の実施例 図35は、本発明の第8の実施例に係るチップ型圧電共
振部品を説明するための分解斜視図である。本実施例
は、2個の幅拡がりモードを利用したエネルギー閉じ込
め型圧電共振子を並列共振子とし、2個の長さモードを
利用した圧電共振子を直列共振子として用いたラダー型
フィルタに応用した例である。本実施例においても、第
6の実施例と同様に、金属端子を用いて圧電共振子がベ
ース基板に対して固定されている。
【0128】ベース基板261上に、端子電極261a
〜261dが形成されている。また、ダミーの電極26
1e,261fがベース基板261の上面においてコー
ナー部分に形成されている。さらに、ベース基は261
の上面には、接続電極261gが形成されている。
【0129】上記ベース基板261上に、長さモードを
利用した圧電共振子262,263が金属端子264
a,264b,265a,265bを用いて固定されて
いる。この金属端子264a,264bを図37に拡大
斜視図で示す。
【0130】長さモードを利用した圧電共振子262
は、公知のように、細長い矩形板状の圧電板の両主面に
共振電極を形成した構造を有し、両主面の共振電極から
交流電圧を印加することにより長さ方向に伸縮する。ま
た、長さモードを利用した圧電共振子262,263
は、その中央部に振動のノード部を有する。従って、金
属端子264a〜265bは、圧電共振子262,26
3の長さ方向中央部において共振電極に半田もしくは導
電性接着剤を用いて接合されている。
【0131】また、金属端子264aは、ベース基板2
61上の端子電極261aに半田もしくは導電性接着剤
により接合される。金属端子264bは、接続電極26
1dに半田もしくは導電性接着剤により接合される。金
属端子265aは、同じく接続電極261dに半田もし
くは導電性接着剤により接合される。さらに、金属端子
265bは、端子電極261cに半田もしくは導電性接
着剤により接合される。
【0132】上記のように、金属端子264a〜265
bを半田もしくは導電性接着剤によりベース基板261
上の端子電極や接続電極に接合することにより、圧電共
振子262,263がベース基板261に対して固定さ
れるとともに、圧電共振子262,263とベース基板
261上の電極との電気的接続が果たされる。
【0133】なお、金属端子264b,265bは所定
の厚みを有する金属板で構成されている。従って、圧電
共振子262,263は、ベース基板261に固定され
た状態において、圧電共振子262,263の下面がベ
ース基板261の上面とは所定距離を隔てられる。よっ
て、接続端子264a〜265bを用いた上記固定方法
により、圧電共振子262,263を固定したとして
も、圧電共振子262,263の振動は該固定により妨
げられることはほとんどない。
【0134】圧電共振子262,263の上方に、幅拡
がりモードを利用した圧電共振子266,267が積層
される。もっとも、圧電共振子266は金属端子26
8,269によりベース基板261に固定され、圧電共
振子266の下面は、圧電共振子262,263の上面
と所定の厚みの空間を隔てて配置される。このように、
圧電共振子266の下面と、圧電共振子262,263
の上面との間に所定の厚みの振動を妨げないための空間
を設けるために、金属端子268,269(図36
(b)参照)の垂直方向に延びる部分の長さが選択され
ている。
【0135】同様に、圧電共振子267についても、金
属端子270,271の垂直方向に延びる部分の長さを
選択することにより、ベース基板261に固定された状
態において、圧電共振子267の下面と圧電共振子26
6の上面とが接触しないように構成されている。
【0136】なお、圧電共振子266,267の構造自
体は、前述した図26に示した幅拡がりモードを利用し
た圧電共振子113と同様に構成されている。金属端子
268,269は、図36(b)に示すように構成され
ており、金属端子270,271は、図36(a)に示
すように配置されている。
【0137】なお、金属端子268は、端子電極261
cに接合される。金属端子269は端子電極261dに
接続される。他方、金属端子270は端子電極261b
に、金属端子271は接続電極261gに接合される。
これらの金属端子268〜271の端子電極及び接続電
極への接合は、半田もしくは導電性接着剤により行われ
る。このようにして、圧電共振子266,267がベー
ス261に対して固定される。
【0138】本実施例において、キャップ材272がベ
ース基板261に対して固定される。キャップ材272
は、前述した第1〜第6の実施例のキャップ材と同様に
構成され、かつ同様にしてベース基板261に接合され
る。
【0139】第8の実施例では、上記のように4個の圧
電共振子262,263,266,267がベース基板
261上の端子電極261a〜26d及び接続電極26
1gに電気的に接続されることになる。従って、図38
に示すように、4個の圧電共振子が配置されることにな
るため、図38に示すように、2段のラダー型フィルタ
として動作させることができる。
【0140】なお、上述してきた実施例における導電性
接着剤や半田による接合は、場合によっては、抵抗溶接
などの溶接法により行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ばね端子を用いて支持された構造を有する従来
の圧電共振子を説明するための斜視図。
【図2】従来の圧電音叉型共振子を示す平面図。
【図3】幅拡がりモードを利用した圧電共振子を示す斜
視図。
【図4】正方形板の拡がりモードを説明するための模式
的平面図。
【図5】幅拡がりモードを説明するための模式的平面
図。
【図6】幅モードを説明するための模式的平面図。
【図7】(a)及び(b)は、幅拡がりモードを励振し
た際の変位分布を有限要素法で解析した状態を示す模式
的平面図及び(a)における座標形を説明するための
図。
【図8】図7のX軸方向に沿う位置と変位量との関係を
示す図。
【図9】比b/aとポアソン比σとの関係を示す図。
【図10】比b/aと相対変位量Dとの関係を示す図。
【図11】ポアソン比σと比b/aとの関係を示す図。
【図12】(a)及び(b)は、幅拡がりモードを利用
した圧電共振子の一例を示す平面図及び側面図。
【図13】幅拡がりモードを利用した圧電共振子の他の
例を示す平面図。
【図14】幅拡がりモードを利用した圧電共振子のさら
に他の例を示す平面図。
【図15】本発明の第1の実施例に係るチップ型圧電共
振部品の分解斜視図。
【図16】(a)及び(b)は、第1の実施例に用いる
圧電共振子を示す平面図及び圧電板を透かして下方の電
極形状を示した模式的平面図。
【図17】第1の実施例のチップ型圧電共振部品を示す
斜視図。
【図18】第2の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図19】第2の実施例のチップ型圧電共振部品の等価
回路を示す図。
【図20】第2の実施例のチップ型圧電共振部品を示す
斜視図。
【図21】第3の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図22】第3の実施例に係るチップ型圧電共振部品の
外観を示す斜視図。
【図23】第3の実施例に係るチップ型圧電共振部品の
等価回路を示す図。
【図24】第4の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図25】第4の実施例のチップ型圧電共振部品の等価
回路を示す図。
【図26】第5の実施例のチップ型圧電共振部品を説明
するための斜視図。
【図27】金属端子を用いて圧電共振子を固定した変形
例を示す斜視図。
【図28】金属端子を用いて圧電共振子を固定した他の
変形例を示す斜視図。
【図29】金属端子を用いて固定したさらに他の変形例
を示す斜視図。
【図30】図29の変形例における金属端子部分を説明
するための部分切欠拡大断面図。
【図31】第6の実施例に係るチップ型圧電共振部品の
回路構成を説明するための図。
【図32】第6の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図33】第7の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図34】第7の実施例で用いられる金属端子を説明す
るための拡大斜視図。
【図35】第8の実施例に係るチップ型圧電共振部品を
説明するための分解斜視図。
【図36】 (a)及び(b)は、第8の実施例で用い
られる金属端子を説明するための斜視図。
【図37】長さ振動モードを利用した圧電共振子に固定
される金属端子を説明するための斜視図。
【図38】第8の実施例のチップ型圧電共振部品より構
成されるラダー型フィルタの回路図。
【符号の説明】
205…圧電共振子 211…圧電共振子 212…圧電共振部 231…圧電共振子 232…圧電共振部 1…チップ型圧電共振部品 2…ベース基板 3…圧電共振子 7…圧電共振部 8a,8b…連結部 9,10…支持部 5a,5b…端子電極 17a,17b…導電性接着剤 21…チップ型圧電共振部品 22…ベース基板 23…圧電共振子 32,33…導電性接着剤 25a〜25c…端子電極 24…キャップ材 41…チップ型圧電共振部品 42…ベース基板 43,44…圧電共振子 46a〜46d…端子電極 55,61…導電性接着剤 71…チップ型圧電共振部品 72…ベース基板 77〜79…端子電極 83,84…端子電極 73,74,75,76…圧電共振子 85…圧電共振部 86,87…連結部 88,89…支持部 111…チップ型圧電共振部品 112…ベース基板 113…圧電共振子 119a〜119c…導電性接着剤 114,115…端子電極 121…チップ型圧電共振部品 122〜127…金属端子 132…ベース基板 133a〜133d…端子電極 134…圧電共振子 139,140…金属端子 141,151…圧電共振子 147,148,153,154…金属端子 152…圧電共振子 155,156…金属端子 161…ベース基板 163…誘電体基板 166…圧電共振子 172…キャップ材 170,171…金属端子 261…ベース基板 262,263…圧電共振子 266,267圧電共振子 268〜271…金属端子 272…キャップ材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/00 - 9/215 H03H 9/54 - 9/60 H03H 3/00 - 3/04

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベース基板と、圧電体からなり、 前記ベース基板上に直接または間接的
    に固定されており、かつ一対の短辺及び長辺を有する矩
    形の平面形状を有し、上記短辺の長さをa、長辺の長さ
    をb、圧電体を構成している材料のポアソン比をσとし
    たときに、 【数1】 を満たす値を中心として±10%の範囲内とされてお
    り、短辺側の側面の中央が振動のノードとなり、前記短
    辺方向を幅方向とする幅拡がりモードを用いた圧電共振
    部を有する圧電共振子と、 前記ベース基板上に固定された圧電共振子を囲繞するよ
    うに前記ベース基板に固定されたキャップ材とを備える
    ことを特徴とする、チップ型圧電共振部品。
  2. 【請求項2】 前記圧電共振子が、前記圧電共振部の前
    記短辺側の側面の略中央に連結された支持部をさらに備
    え、前記支持部において圧電共振子がベース基板に固定
    されている、請求項1に記載のチップ型圧電共振部品。
  3. 【請求項3】 前記圧電共振部を前記ベース基板に対し
    て所定の厚みのギャップを隔ててベース基板に固定する
    ためのギャップ形成手段をさらに備える、請求項1また
    は2に記載のチップ型圧電共振部品。
  4. 【請求項4】 前記ャップ材形成手段が、前記圧電共
    振子とベース基板とを固定するための接着剤である、請
    求項3に記載のチップ型圧電共振部品。
  5. 【請求項5】 前記ベース基板に形成された外部との接
    続のための端子電極をさらに備え、 前記ギャップ形成手段が金属端子であり、該金属端子に
    より、圧電共振子と前記端子電極とが電気的に接続され
    ている、請求項3に記載のチップ型圧電共振部品。
  6. 【請求項6】 前記ベース基板上に形成された端子電極
    をさらに備え、 前記接着剤が導電性接着剤であり、前記端子電極と圧電
    共振子とが前記導電性接着剤で電気的に接続されてい
    る、請求項4に記載のチップ型圧電共振部品。
  7. 【請求項7】 複数の圧電共振子が互いの圧電共振部の
    振動を妨げないように積層されている、請求項1〜6の
    いずれかに記載のチップ型圧電共振部品。
  8. 【請求項8】 前記複数の圧電共振子によりフィルタ回
    路が構成されている、請求項7に記載のチップ型圧電共
    振部品。
  9. 【請求項9】 前記圧電共振子が、ベース基板上に固定
    された板状部材上に固定されており、従って前記圧電共
    振子がベース基板に対して間接的に固定されている、請
    求項1に記載のチップ型圧電共振部品
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