JPH10190399A - Capacitor incorporating type piezoelectric oscillator - Google Patents
Capacitor incorporating type piezoelectric oscillatorInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、厚み縦振動の3次
オーバートーンを利用した、チップ形状の容量内蔵型圧
電発振子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip-shaped piezoelectric oscillator with a built-in capacitor utilizing a third overtone of thickness longitudinal vibration.
【0002】[0002]
【従来技術】容量内蔵型圧電発振子は、圧電発振素子と
2つの容量成分を具備する容量素子とからなり、コルピ
ッツ発振回路の一部を構成するものである。2. Description of the Related Art A built-in capacitance type piezoelectric oscillator comprises a piezoelectric oscillation element and a capacitance element having two capacitance components, and forms a part of a Colpitts oscillation circuit.
【0003】容量内蔵型圧電発振子は、電子機器、通信
機器などに搭載されるマイコンの基準信号の発振部品と
して多用されている。そして、基準信号の高周波化に伴
い、高い周波数で安定して発振する部品が希求されてい
る。[0003] Piezoelectric oscillators with built-in capacitors are widely used as oscillation components for reference signals of microcomputers mounted on electronic equipment, communication equipment and the like. With the increase in the frequency of the reference signal, a component that stably oscillates at a high frequency is desired.
【0004】一般に、コルピッツ発振回路で発振を行わ
せるためには、インバーター、帰還抵抗からなる増幅器
回路の増幅率α、移相率θ1 また、発振子及び負荷容量
成分からなる帰還回路の帰還率β、、移相率θ2 を適正
に制御する必要がある。即ち、ループゲインがα×β≧
1であり、且つ移相量がθ1 +θ2 = 360°×n(但
しn=1,2,・・・)であることが必要となる。Generally, in order to oscillate in a Colpitts oscillation circuit, an amplification factor α of an amplifier circuit including an inverter and a feedback resistor, a phase shift rate θ 1 , and a feedback ratio of a feedback circuit including an oscillator and a load capacitance component are used. It is necessary to appropriately control β and the phase shift rate θ 2 . That is, the loop gain is α × β ≧
1, and the phase shift amount needs to be θ 1 + θ 2 = 360 ° × n (where n = 1, 2,...).
【0005】また、水晶振動子などの発振子において、
高周波発振の手法として、基本波動作から3次オーバー
トーン発振させて用いることが知られているが、容量内
蔵型圧電発振子においても、基本波の動作から3次オー
バートーン発振で動作させることにより解決が図られ
る。In an oscillator such as a crystal oscillator,
As a method of high-frequency oscillation, it is known to use a third-order overtone oscillation from a fundamental wave operation. However, a piezoelectric oscillator with a built-in capacitor can be operated by a third-overtone oscillation from the fundamental wave operation. A solution is achieved.
【0006】この3次のオーバートーンで発振させるに
は、3次オーバートーンのピークバレー値(P/V値:
共振周波数のインピーダンスと反共振周波数のインピー
ダンスの差)を、基本波のP/V値よりも大きくする必
要がある。これは、基本波を抑制して、3次オーバート
ーン付近でのスプリアスの発生を無くすことが重要とな
る。In order to oscillate with this third overtone, a peak valley value (P / V value:
The difference between the impedance at the resonance frequency and the impedance at the anti-resonance frequency) must be greater than the P / V value of the fundamental wave. For this reason, it is important to suppress the fundamental wave and eliminate the occurrence of spurious near the third-order overtone.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来、圧電発振子の圧
電基板材料としては、PbTiO3 やPb(TiZr)
O3 を主成分としたもの、或いはこれらに更に第2成
分、第3成分として、Pb(Mn1/3 Nb2/3 ) O3 や
Pb(Ni1/3 Nb2/3)O3 などを固溶させたもの等が
知られている。特に、PbTiO3 を主成分とした磁器
組成物の場合、広がり振動に比べて厚み縦振動の電気機
械結合係数が大きい事から、厚み縦振動を利用した発振
子においては、広がり振動によるスプリアスの影響が小
さくなり、さらに誘電率が400〜700と小さく10
MHz以上の高周波領域での使用が可能になるなどの特
徴を有していた。Conventionally, PbTiO 3 or Pb (TiZr) has been used as a piezoelectric substrate material for a piezoelectric oscillator.
Those containing O 3 as a main component, or Pb (Mn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 as the second and third components. And the like are known. In particular, in the case of a porcelain composition containing PbTiO 3 as a main component, the electromechanical coupling coefficient of the thickness longitudinal vibration is larger than that of the spread vibration. Is small, and the dielectric constant is as small as 400 to 700.
It has a feature that it can be used in a high frequency region of MHz or more.
【0008】しかしながら、このような材料で圧電基板
を作成すると、小型化が難しく、例えば、チップコンデ
ンサやチップ抵抗等に適用されるJIS規格値である設
地面積形状が3.2×2.5mm(3225)あるいは、
3.2×1.6mm(3216)まで小型化が図れない問
題があった。これは、3次オーバートーンのP/V値を
維持しながら基本波を抑圧する場合、圧電基板状の電極
形成部分の面積に対し抑圧する非電極部分の面積を大き
くする必要があるためである。However, when a piezoelectric substrate is made of such a material, it is difficult to reduce the size of the substrate. For example, the ground area shape, which is a JIS standard value applied to chip capacitors and chip resistors, is 3.2 × 2.5 mm. (3225) Or
There was a problem that the size could not be reduced to 3.2 × 1.6 mm (3216). This is because when the fundamental wave is suppressed while maintaining the P / V value of the third overtone, it is necessary to increase the area of the non-electrode portion to be suppressed with respect to the area of the electrode formation portion of the piezoelectric substrate. .
【0009】また、回路基板上での圧電発振素子の占有
面積が大きくなると、高密度実装化が困難となり、しか
も、回路基板上への実装速度が遅くなるなどの問題があ
った。Further, when the area occupied by the piezoelectric oscillation element on the circuit board becomes large, there is a problem that high-density mounting becomes difficult and the mounting speed on the circuit board becomes slow.
【0010】さらに、圧電発振素子に従来のPbTiO
3 を主成分とした圧電磁器組成物を用いて小型化を図る
と、発振を開始させるための重要な因子、すなわち帰還
率βを決定する3次オーバートーンのP/V値が小さく
なり、増幅率αの比較的小さな増幅器を内蔵したマイコ
ンなどにおいては動作しない不発振などの問題があっ
た。Further, conventional PbTiO is used for the piezoelectric oscillation element.
When miniaturization is attempted by using a piezoelectric ceramic composition containing 3 as a main component, an important factor for starting oscillation, that is, the P / V value of a third-order overtone that determines the feedback ratio β becomes small, and amplification occurs. There is a problem such as non-oscillation which does not operate in a microcomputer having a built-in amplifier having a relatively small rate α.
【0011】結局は、従来のPbTiO3 やPb(Ti
Zr)O3 を主成分とした圧電基板を用いて形成した圧
電発振素子を、安定した3次オーバートーン発振させる
ためには、圧電基板の大型化は避けられなかった。これ
により、負荷容量成分を発生する容量素子との形状がア
ンバランスとなり、圧電発振素子と容量素子との組立
や、封止構造に大きな支障を来していた。After all, conventional PbTiO 3 and Pb (Ti
Zr) In order to stably perform the third overtone oscillation of the piezoelectric oscillation element formed using the piezoelectric substrate containing O 3 as a main component, it is inevitable that the size of the piezoelectric substrate is increased. As a result, the shape of the capacitive element that generates the load capacitive component becomes unbalanced, which has seriously hindered the assembly of the piezoelectric oscillation element and the capacitive element and the sealing structure.
【0012】本発明は上述の課題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、圧電発振素子の圧電基板の材料
を特定することにより、基本波を物理的に抑圧すること
なく基本波のP/V値が小さく、かつ3次オーバートー
ンのP/V値が大きくなり、安定した厚み縦振動の3次
オーバートーン発振を達成するとともに、圧電基板の形
状を非常に小型化して、チップ状部品と同等にした容量
内蔵型圧電発振子を提供するものである。The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and has as its object to specify a material of a piezoelectric substrate of a piezoelectric oscillation element so that the fundamental wave can be obtained without physically suppressing the fundamental wave. And the P / V value of the tertiary overtone increases, achieving stable tertiary overtone oscillation of thickness longitudinal vibration and extremely miniaturizing the shape of the piezoelectric substrate. It is intended to provide a built-in capacity type piezoelectric oscillator which is equivalent to a component.
【0013】また、別の目的は、上述の目的である小型
化を充分に発揮でき、圧電振動素子と容量素子との封止
構造を簡略化した容量内蔵型圧電発振子を提供するもの
である。Another object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator with a built-in capacitor which can sufficiently exhibit the above-mentioned object of miniaturization and which has a simplified structure for sealing a piezoelectric vibrating element and a capacitive element. .
【0014】[0014]
【問題点を解決するための手段】本発明は、金属成分と
してPb、La、Sr、Sb、Mn、Tiと、Coおよ
びYbおよびInのうち少なくとも一種を含む複合ペロ
ブスカイト型化合物であって、これらの金属元素のモル
比を、(Pb1-x-y )z Lax Sry ( Co1/3Sb
2 /3 )a ( Yb1/2 Sb1/2)b ( In1/2 Sb1/2 ) c
Mnd Ti1-a-b-c- d O3 と表した時、X、Y、Z、
a、b、c、dのモル比が、 0.07 ≦ X ≦ 0.13 0.01 ≦ Y ≦ 0.07 0.94≦ Z ≦ 1.00 0 ≦ a ≦ 0.03 0 ≦ b ≦ 0.03 0 ≦ c ≦ 0.03 0.01 ≦a+b+c≦ 0.04 0.01 ≦ d ≦ 0.03 を満足する圧電磁器組成物からなる短冊状圧電基板の両
主面に互いに該基板の厚み方向に対向し、基板の異なる
端部に延出する電極を形成した厚み縦振動の3次オーバ
ートーン用エネルギー閉じ込め型圧電発振素子と、誘電
体基板に2つの個別容量電極と1つの共通容量電極とを
形成し、該個別容量電極と共通容量電極との間で2つの
容量成分を発生させた容量素子とを前記圧電発振素子の
電極が、前記容量素子の個別電極に電気的に接続するよ
うに重ね合わせて配置して成る容量内蔵型圧電発振子で
ある。The present invention relates to a composite perovskite compound containing Pb, La, Sr, Sb, Mn, Ti as a metal component and at least one of Co, Yb and In. the molar ratio of the metal elements, (Pb 1-xy) z La x Sr y (Co 1/3 Sb
2/3 ) a (Yb 1/2 Sb 1/2 ) b (In 1/2 Sb 1/2 ) c
When expressed as Mn d Ti 1-abc- d O 3 , X, Y, Z,
The molar ratio of a, b, c, d is 0.07 ≦ X ≦ 0.130.01 ≦ Y ≦ 0.07 0.94 ≦ Z ≦ 1.000 ≦ a ≦ 0.030 ≦ b ≦ 0.030 ≤ c ≤ 0.03 0.01 ≤ a + b + c ≤ 0.04 0.01 ≤ d ≤ 0.03 Both main surfaces of a rectangular piezoelectric substrate made of a piezoelectric ceramic composition satisfying the following conditions: An energy trapping type piezoelectric oscillator for tertiary overtone of thickness longitudinal vibration in which electrodes extending in different directions of the substrate are opposed to each other in the thickness direction, and two individual capacitance electrodes and one common capacitance are provided on the dielectric substrate. The electrode of the piezoelectric oscillation element electrically connects a capacitor element that forms an electrode, and a capacitor element that generates two capacitance components between the individual capacitor electrode and the common capacitor electrode to the individual electrode of the capacitor element. Oscillator with Built-in Capacitor A.
【0015】また、上述の圧電発振素子及び容量素子の
接合、封止構造として、前記圧電発振素子と容量素子と
を長手方向の両端部で導電性接着材を介して接合すると
ともに、圧電発振素子側から両素子の長辺側側面を挟持
する概略凹部形状のカバーを被覆した容量内蔵型圧電発
振子である。[0015] Further, as a bonding and sealing structure of the piezoelectric oscillating element and the capacitive element, the piezoelectric oscillating element and the capacitive element are joined at both ends in the longitudinal direction via a conductive adhesive material. This is a built-in capacitance type piezoelectric oscillator covered with a cover having a substantially concave shape that sandwiches the long side surface of both elements from the side.
【0016】[0016]
【作用】本発明によれば、圧電発振素子を構成する圧電
基板の材料から、圧電発振素子を小型化しても、3次オ
ーバートーンで高いP/V値が得られるものである。ま
ず圧電磁器組成物としては、金属成分としてPb、L
a、Sr、Sb、Mn、Tiと、Co、YbおよびIn
のうち少なくとも一種を含む複合ペロブスカイト型化合
物であって、これらの金属元素のモル比による組成式
を、(Pb1-x-y )zLax Sry ( Co1/3 Sb
2 /3 )a ( Yb1/2 Sb1/2)b ( In1/2 Sb1/2) c
Mnd Ti1-a-b-c-d O3 と表した時、X、Y、Z、
a、b、c、dのモル比が0.07≦X≦0.13、
0.01≦Y≦0.07、0.94≦Z≦1、0≦a≦
0.03、0≦b≦0.03、0≦c≦0.03、0.
01≦a+b+c≦0.04、0.01≦d≦0.03
としている。According to the present invention, a high P / V value can be obtained with a third overtone even when the size of the piezoelectric oscillation element is reduced from the material of the piezoelectric substrate constituting the piezoelectric oscillation element. First, as the piezoelectric ceramic composition, Pb and L are used as metal components.
a, Sr, Sb, Mn, Ti, Co, Yb and In
At least one a composite perovskite compound including a composition formula by molar ratio of the metal elements, (Pb 1-xy) z La x Sr y (Co 1/3 Sb of
2/3 ) a (Yb 1/2 Sb 1/2 ) b (In 1/2 Sb 1/2 ) c
When expressed as Mn d Ti 1-abcd O 3 , X, Y, Z,
the molar ratio of a, b, c, d is 0.07 ≦ X ≦ 0.13,
0.01 ≦ Y ≦ 0.07, 0.94 ≦ Z ≦ 1, 0 ≦ a ≦
0.03, 0 ≦ b ≦ 0.03, 0 ≦ c ≦ 0.03, 0.
01 ≦ a + b + c ≦ 0.04, 0.01 ≦ d ≦ 0.03
And
【0017】ここで、X、Y、Z、a、b、c、dを上
記の範囲に設定した理由について説明する。PbのLa
による適量置換は、特に分極を容易にして、3次オーバ
ートーンでのP/V値向上に寄与する。0.07≦X≦
0.13の範囲に設定した理由は、0.07よりも小さ
い場合、分極がかかりにくくなり、P/V値が小さくな
るためである。0.14よりも大きい場合、スプリアス
の発生が起こりやすくなり、さらにキュリー温度の大幅
な低下をもたらすためリフロー耐熱が著しく劣化するた
めである。Here, the reason why X, Y, Z, a, b, c, and d are set in the above ranges will be described. La of Pb
The proper amount replacement by the above contributes particularly to facilitate the polarization and to improve the P / V value in the third overtone. 0.07 ≦ X ≦
The reason for setting the value in the range of 0.13 is that when the value is smaller than 0.07, it is difficult to cause polarization, and the P / V value decreases. If it is larger than 0.14, spurious generation is likely to occur, and the Curie temperature is greatly reduced, so that the reflow heat resistance is significantly deteriorated.
【0018】またPbのSrによる適量置換は、発振周
波数の温度特性に顕著な影響を及ぼす効果があり、0.
01≦Y≦0.07の範囲に設定した理由は、0.01
未満の場合、−20℃〜+80℃の温度範囲で、発振周
波数の温度変化が±0.2%の範囲を超えてしまうから
である。0.07を超える場合、キュリー温度が下がり
リフロー耐熱が満足できなくなるからである。The proper replacement of Pb with Sr has the effect of significantly affecting the temperature characteristics of the oscillation frequency.
The reason for setting the range of 01 ≦ Y ≦ 0.07 is 0.01
If the temperature is less than the above, the temperature change of the oscillation frequency exceeds the range of ± 0.2% in the temperature range of −20 ° C. to + 80 ° C. If it exceeds 0.07, the Curie temperature decreases and the reflow heat resistance cannot be satisfied.
【0019】またPbの化学量論組成値より適量少なく
するとP/V値の大幅向上に大きく寄与することができ
る。0.94≦Z≦1.00の範囲に設定した理由は、
1より少なくするに従いP/V値の向上が図れるが、
0.94より少ないとリフロー耐熱が著しく劣化し、発
振周波数fosc の変化率が±0.2%を超えてしまうか
らである。また、1より大きいとP/V値の低下がみら
れた。従って、Zの範囲は、P/V値の向上を図りなが
らリフロー耐熱性が充分保たれる範囲である。When the stoichiometric composition value of Pb is made smaller than the stoichiometric composition value, the P / V value can be greatly improved. The reason for setting the range of 0.94 ≦ Z ≦ 1.00 is that
The P / V value can be improved as the value is less than 1, but
If it is less than 0.94, the reflow heat resistance is remarkably deteriorated, and the rate of change of the oscillation frequency fosc exceeds ± 0.2%. When it was larger than 1, a decrease in the P / V value was observed. Therefore, the range of Z is a range in which the reflow heat resistance is sufficiently maintained while improving the P / V value.
【0020】Tiの(Co1/3 Sb2/3 ) もしくは(Y
b1/2 Sb1/2 ) もしくは(In1/ 2 Sb1/2 ) の少な
くとも一種以上の置換は、3次オーバートーンのP/V
値を大きくしながら、基本波のP/V値を小さくする効
果がある。Tiに対する置換量を0.01≦a≦0.0
3、0.01≦b≦0.03、0.01≦c≦0.0
3、0.01≦a+b+c≦0.04の範囲に設定した
理由は、a,b,cかつa+b+cとした場合、0.0
1より少ないと基本波のP/V値が大きくなり、誤発振
を招き易くなるためである。また、a、b、cの単独置
換の場合0.03より多いとP/V値が小さくなるとと
もに、リフロー耐熱性が悪化するからである。また、a
+b+cとなるように複合的な置換を行なうと、置換量
の上限が0.04まで拡がり、それを超える置換は、耐
熱性を劣化させる。(Co 1/3 Sb 2/3 ) or (Y
b 1/2 Sb 1/2) or (at least one or more substitutions of In 1/2 Sb 1/2) is the third overtone P / V
This has the effect of reducing the P / V value of the fundamental wave while increasing the value. 0.01 ≦ a ≦ 0.0
3, 0.01 ≦ b ≦ 0.03, 0.01 ≦ c ≦ 0.0
3. The reason for setting the range of 0.01 ≦ a + b + c ≦ 0.04 is that when a, b, c and a + b + c are set, 0.0
If the number is less than 1, the P / V value of the fundamental wave increases, and erroneous oscillation is likely to occur. Further, in the case of single substitution of a, b and c, if it is more than 0.03, the P / V value becomes small and the reflow heat resistance is deteriorated. Also, a
When the compound substitution is performed so as to be + b + c, the upper limit of the substitution amount is extended to 0.04, and the substitution beyond that deteriorates the heat resistance.
【0021】TiのMnによる適量置換は、P/V値の
向上に大きく寄与する。0.01≦d≦0.03の範囲
に設定した理由は、0.01未満の場合、P/V値向上
にさほど寄与しない。0.03より多くすると、P/V
値を逆に小さくしてしまうからである。The proper replacement of Ti by Mn greatly contributes to the improvement of the P / V value. The reason for setting the range of 0.01 ≦ d ≦ 0.03 is that if it is less than 0.01, it does not contribute much to the improvement of the P / V value. If it exceeds 0.03, P / V
This is because the value is reduced on the contrary.
【0022】上述した圧電磁器組成物により作製した圧
電基板の形状を、長辺を3.2mm以下、短辺を1.0〜
1.4mmとして、その両主面に、互いに対向するような
電極を形成して、安定した3次のオーバートーン発振可
能な圧電発振素子が可能である。尚、圧電基板の両主面
に形成した振動電極は、その対向面積は、基板の長手方
向に0.5〜0.8mmであり、基板幅方向に0.6〜
1.0mmであり、同一の幅でもって、基板の両短辺に延
出されている。The shape of the piezoelectric substrate produced from the above-described piezoelectric ceramic composition is such that the long side is 3.2 mm or less and the short side is 1.0 to 1.0 mm.
By setting the electrodes to be 1.4 mm and opposing each other on both main surfaces, a piezoelectric oscillation element capable of stable tertiary overtone oscillation is possible. The opposing areas of the vibrating electrodes formed on both main surfaces of the piezoelectric substrate are 0.5 to 0.8 mm in the longitudinal direction of the substrate, and 0.6 to 0.8 mm in the substrate width direction.
1.0 mm, having the same width and extending to both short sides of the substrate.
【0023】このような圧電発振素子には、容量素子が
電気的に接続されている。容量素子は、圧電基板と実質
的に同一の平面形状を有する誘電体基板を用いて構成す
るため、圧電発振素子と容量素子とを互いに平面的に重
ね合わせて配置しても、何れかの基板が平面方向に大き
く突出することがないため、チップ状の圧電発振子を構
成しやすくなる。A capacitive element is electrically connected to such a piezoelectric oscillation element. Since the capacitive element is formed using a dielectric substrate having substantially the same planar shape as the piezoelectric substrate, even if the piezoelectric oscillator and the capacitive element are arranged on top of each other, any one of the substrates can be used. Does not protrude greatly in the plane direction, so that a chip-shaped piezoelectric oscillator can be easily formed.
【0024】容量素子は、圧電発振素子の両電極とアー
ス電位との間で、容量成分を形成するように各容量電極
が形成されている。即ち、誘電体基板には2つの容量成
分を達成する必要があり、2つの個別容量電極と1つの
共通容量電極が形成されている。圧電発振素子と対向す
る主面側には、その両端部側に2つの個別容量電極が形
成されている。これにより、圧電発振素子と容量素子と
の間、即ち、その両端部付近に導電性接着材を介在させ
ることにより、両者を機械的に接合することができると
とも、圧電基板の一方主面に形成した電極と、誘電体基
板の他方主面に形成した個別容量電極とを電気的に接続
することができる。In the capacitive element, each capacitive electrode is formed so as to form a capacitive component between both electrodes of the piezoelectric oscillation element and the ground potential. That is, two capacitance components need to be achieved in the dielectric substrate, and two individual capacitance electrodes and one common capacitance electrode are formed. On the main surface side facing the piezoelectric oscillation element, two individual capacitance electrodes are formed at both ends. Thus, by interposing a conductive adhesive between the piezoelectric oscillation element and the capacitance element, that is, in the vicinity of both ends thereof, both can be mechanically joined to each other, and one of the main surfaces of the piezoelectric substrate can be joined. The formed electrode and the individual capacitance electrode formed on the other main surface of the dielectric substrate can be electrically connected.
【0025】また、第2の発明では、このようにして得
た圧電発振素子を容量素子上にその両端部で固定し、固
定した発振素子と容量素子とを、圧電基板の上面、圧電
基板及び容量素子の長辺側の両端面を被覆する凹状のカ
バー部で挟持することで、非常に小型化されたチップ状
の圧電発振子が達成されることになる。例えば、プリン
ト配線基板の実装面積を3.2×2.5mm以下とする
ことができ、さらに、厚みとしては、実質的にカバー部
の上面の肉厚部、圧電発振素子の厚み、容量素子の厚み
の3枚の厚みの合計となり、1.5mm以下の低背とな
り、基本波のP/V値が小さく、3倍波のP/V値が大
きい、高周波の発振が可能な容量内蔵型圧電発振子を得
ることができる。しかも、この圧電発振素子、容量素子
などは耐熱性に優れていることから表面実装に対応した
圧電発振子となる。In the second invention, the piezoelectric oscillator thus obtained is fixed on the capacitor at both ends thereof, and the fixed oscillator and the capacitor are connected to the upper surface of the piezoelectric substrate, the piezoelectric substrate and the piezoelectric substrate. By sandwiching the capacitive element between the concave cover portions that cover both end surfaces on the long side, a very small chip-shaped piezoelectric oscillator can be achieved. For example, the mounting area of the printed wiring board can be 3.2 × 2.5 mm or less, and the thickness is substantially the thickness of the upper surface of the cover, the thickness of the piezoelectric oscillation element, and the thickness of the capacitive element. The sum of the three thicknesses, the height is 1.5 mm or less, the P / V value of the fundamental wave is small, the P / V value of the third harmonic is large, and the built-in capacitor type piezoelectric that can oscillate at high frequencies. An oscillator can be obtained. In addition, since the piezoelectric oscillation element, the capacitance element, and the like are excellent in heat resistance, they are piezoelectric oscillators compatible with surface mounting.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の容量内蔵型圧電発
振子を図面に基づいて詳説する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric oscillator with a built-in capacitor according to the present invention.
【0027】図1は、本発明の容量内蔵型圧電発振子の
外観斜視図であり、図2はカバー部のみを分解した外し
た状態の斜視図であり、図3は断面構造図である。FIG. 1 is an external perspective view of a built-in capacitor type piezoelectric oscillator of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a state where only a cover portion is disassembled and removed, and FIG. 3 is a sectional structural view.
【0028】図において、1は圧電発振素子であり、2
は容量素子であり、3はカバー部であり、4、5は端子
電極である。In the figure, reference numeral 1 denotes a piezoelectric oscillation element;
Is a capacitor, 3 is a cover, and 4 and 5 are terminal electrodes.
【0029】圧電発振素子1は、PbTiO3 のPbの
一部をLa及びSrで置換し、Tiの一部をMnと、さ
らに( Co1/3 Sb2 /3 )、( Yb1/2 Sb1/2)、( I
n1/ 2 Sb1/2 ) のうち少なくとも一種を置換させ、さ
らにPb量を化学量論組成より少なくした圧電磁器組成
物よりなる短冊状の圧電基板11と、両主面に形成され
た電極12、13とから構成されている。例えば、圧電
基板11の形状は、長辺が3.2mm、短辺が1.1mm、
厚みが0.22mmの形状である。また、電極12、13
はAg系材料(Ag単体、Ag合金の単層体、またはA
g単体、Ag合金の層を含む積層体構造)からなる厚膜
又は薄膜導体膜からなっている。The piezoelectric oscillation element 1, by substituting a part of Pb of PbTiO 3 in La and Sr, a portion of Ti and Mn, further (Co 1/3 Sb 2/3) , (Yb 1/2 Sb 1/2 ), (I
n 1/2 Sb 1/2) to replace at least one of the, further the strip-shaped piezoelectric substrate 11 made of a piezoelectric ceramic composition was less than the stoichiometric composition amount Pb, which is formed on both major surfaces the electrodes 12 and 13. For example, the shape of the piezoelectric substrate 11 has a long side of 3.2 mm, a short side of 1.1 mm,
It has a thickness of 0.22 mm. Also, the electrodes 12, 13
Is an Ag-based material (Ag alone, Ag alloy monolayer, or A
g or a laminated film structure including a layer of an Ag alloy).
【0030】図1〜図3では、電極12は圧電基板11
の一方主面の中央部から一方の端部に延出して形成さ
れ、電極13は圧電基板11の他方主面の中央部から他
方の端部に延出して形成されている。そして、両電極の
中央部付近の対向面積は、基板11の長手方向に0.5
〜0.8mmであり、基板幅方向に0.6〜1.0mmであ
る。In FIG. 1 to FIG. 3, the electrode 12 is
The electrode 13 is formed to extend from the center of one main surface to one end, and the electrode 13 is formed to extend from the center of the other main surface of the piezoelectric substrate 11 to the other end. The facing area near the center of both electrodes is 0.5 in the longitudinal direction of the substrate 11.
0.8 mm, and 0.6 to 1.0 mm in the substrate width direction.
【0031】容量素子2は、短冊状の誘電体基板21
と、2つの容量成分を形成するための個別容量電極2
2、23と共通容量電極24とから構成されてなる。誘
電体基板21はアルミナ、タチン酸バリウムなどからな
る誘電体材料からなり、誘電体基板21の平面形状は、
上述の圧電基板11と同一となっている。個別容量電極
22、23、共通容量電極24は、Ag系(Ag単体、
Ag合金の単層体、またはAg単体、Ag合金の層を含
む積層体構造)とからなる厚膜又は薄膜導体膜から成っ
ている。The capacitive element 2 is a strip-shaped dielectric substrate 21
And an individual capacitance electrode 2 for forming two capacitance components
2 and 23 and a common capacitance electrode 24. The dielectric substrate 21 is made of a dielectric material such as alumina, barium tatinate, or the like.
It is the same as the piezoelectric substrate 11 described above. The individual capacitance electrodes 22 and 23 and the common capacitance electrode 24 are made of an Ag-based material (Ag alone,
(A single-layer body of Ag alloy, or a single-layer body of Ag, or a laminated structure including a layer of Ag alloy).
【0032】図1〜図3では、個別容量電極22、23
は、誘電体基板21の一方主面の両端部に形成され、共
通容量電極24は、誘電体基板21の他方主面の中央部
に形成されている。これにより、2つの個別容量電極2
2、23と誘電体基板21の厚み方向で共通的に対向す
る共通容量電極24の対向部分で夫々容量成分が発生す
る。In FIGS. 1 to 3, the individual capacitance electrodes 22, 23 are shown.
Are formed at both ends of one main surface of the dielectric substrate 21, and the common capacitance electrode 24 is formed at the center of the other main surface of the dielectric substrate 21. Thereby, the two individual capacitance electrodes 2
Capacitance components are respectively generated at opposing portions of the common capacitance electrodes 24 which oppose the dielectric substrates 2 and 23 in the thickness direction of the dielectric substrate 21.
【0033】上述の圧電発振素子1と2つ容量成分を有
する容量素子2とは、圧電発振素子1の他方主面と容量
素子2の一方主面とが互いに対向しあうように、両端部
に導電性接着材6を介して互いに重なりあうように一体
化している。具体的には、容量素子2の一方主面の個別
容量電極22、23の形成領域に導電性接着材6を介し
て、圧電発振素子1の他方主面の両端部に接合してい
る。このため、例えば、圧電発振素子1の他方主面に形
成した電極13は、導電性接着材6を介して、容量素子
の個別容量電極23に電気的に接続することになる。The above-described piezoelectric oscillation element 1 and the capacitance element 2 having two capacitance components are provided at both ends such that the other main surface of the piezoelectric oscillation element 1 and one main surface of the capacitance element 2 face each other. They are integrated so as to overlap each other via the conductive adhesive 6. Specifically, the piezoelectric element 1 is joined to both ends of the other main surface of the piezoelectric oscillation element 1 via the conductive adhesive 6 in the formation region of the individual capacitance electrodes 22 and 23 on one main surface of the capacitance element 2. Therefore, for example, the electrode 13 formed on the other main surface of the piezoelectric oscillation element 1 is electrically connected to the individual capacitance electrode 23 of the capacitance element via the conductive adhesive 6.
【0034】カバー部3は、圧電発振素子1の上面及び
容量素子2の長辺側の両端面の3面を覆うように長尺状
の凹部形状となっている。カバー部3の長手方向の寸法
は、圧電基板11や誘電体基板21の長さと同一であ
り、断面凹部の形状は、実質的に圧電基板11、誘電体
基板21の重ね合わせた断面形状となっている。The cover 3 has an elongated concave shape so as to cover the upper surface of the piezoelectric oscillation element 1 and both end faces on the long side of the capacitive element 2. The longitudinal dimension of the cover portion 3 is the same as the length of the piezoelectric substrate 11 or the dielectric substrate 21, and the shape of the cross-sectional concave portion is substantially the cross-sectional shape in which the piezoelectric substrate 11 and the dielectric substrate 21 are overlapped. ing.
【0035】このような長尺状の凹部形状のカバー部3
の内面に、例えば圧電基板21の一方主面の電極12の
振動空間を形成する溝部31が形成されている。The cover 3 having such a long concave shape is used.
A groove 31 forming a vibration space of the electrode 12 on one main surface of the piezoelectric substrate 21, for example, is formed on the inner surface of the piezoelectric substrate 21.
【0036】このようなガバー部3は、圧電発振素子1
と容量素子2との張り合わせた複合体素子にエポキシ系
接着材7を介して接合されている。具体的には、図2の
斜線部で示すように、圧電基板1の一方主面の両端部及
び長辺端面の両端部、容量素子2の長辺側の端面に接合
される。エポキシ系接着材7は、例えば5〜20μmの
厚みで形成されるため、上述の振動空間を確保する溝部
31は省略できる。Such a gabber unit 3 includes the piezoelectric oscillation element 1
And a composite element in which the capacitor element 2 and the capacitor element 2 are bonded to each other via an epoxy adhesive 7. Specifically, as shown by hatched portions in FIG. 2, the piezoelectric substrate 1 is bonded to both ends of one main surface, both ends of a long side end surface, and a long side end surface of the capacitive element 2. Since the epoxy-based adhesive 7 is formed with a thickness of, for example, 5 to 20 μm, the groove 31 for securing the vibration space described above can be omitted.
【0037】圧電発振素子1と容量素子2とを接合した
複合体素子にカバー部3を被着した状態の端部、即ち、
圧電基板11及び誘電体基板21の端面には、Ag材料
を含有する導電性ペーストの塗布・硬化による端子電極
4、5が形成されている。一方の端面に形成された端子
電極4は、圧電基板11の一方の主面でその端面にまで
延出された電極12に接続するとともに、誘電体基板2
1の一方主面の一方端面側にまで延出された個別容量電
極22に接続される。また、他方の端面に形成された端
子電極5は、圧電基板11の一方の主面でその端面にま
で延出された電極13、及び誘電体基板21の一方主面
の他方端面側にまで延出された個別容量電極23に接続
されることになる。An end of the composite element in which the piezoelectric oscillation element 1 and the capacitance element 2 are joined together with the cover 3 attached thereto, ie,
Terminal electrodes 4 and 5 are formed on the end faces of the piezoelectric substrate 11 and the dielectric substrate 21 by applying and curing a conductive paste containing an Ag material. The terminal electrode 4 formed on one end face is connected to the electrode 12 extending to the end face on one main face of the piezoelectric substrate 11 and the dielectric substrate 2
1 is connected to the individual capacitance electrode 22 extending to one end surface of one main surface. Further, the terminal electrode 5 formed on the other end surface extends to the electrode 13 extending from one main surface of the piezoelectric substrate 11 to the end surface and to the other end surface side of the one main surface of the dielectric substrate 21. It will be connected to the output individual capacitance electrode 23.
【0038】また、必要に応じて、端子電極4、5の表
面には、Niメッキ、Snメッキ、半田メッキなど表面
メッキ層を形成しても構わない。If necessary, a surface plating layer such as Ni plating, Sn plating, or solder plating may be formed on the surfaces of the terminal electrodes 4 and 5.
【0039】上述の構成によって、圧電発振素子1の一
方の電極12は、個別容量電極22と共通容量電極24
との間で発生する容量成分が接続されることになる。ま
た、圧電発振素子1の他方の電極13は、個別容量電極
23と共通容量電極24との間で発生する容量成分が接
続されることになる。According to the above-described configuration, one electrode 12 of the piezoelectric oscillation element 1 has the individual capacitance electrode 22 and the common capacitance electrode 24.
And the capacitance component generated between them is connected. The other electrode 13 of the piezoelectric oscillation element 1 is connected to a capacitance component generated between the individual capacitance electrode 23 and the common capacitance electrode 24.
【0040】同時に、圧電発振素子1の一方の電極12
が端子電極4に接続されて、例えば入力側の端子電極と
なり、他方の電極13が端子電極5に接続されて、例え
ば出力側の端子電極となる。さらに、容量素子2に形成
した共通容量電極24がアース電位の端子電極となる。At the same time, one electrode 12 of the piezoelectric oscillation element 1
Is connected to the terminal electrode 4 to form, for example, an input-side terminal electrode, and the other electrode 13 is connected to the terminal electrode 5 to form, for example, an output-side terminal electrode. Further, the common capacitance electrode 24 formed on the capacitance element 2 becomes a terminal electrode of the ground potential.
【0041】本発明によれば、上述の圧電発振素子1の
圧電基板11に所定組成物の圧電材料を用いて構成した
ため、容量素子2と実質的に同一の平面形状にしても、
3次のオーバートーン発振が安定に行えることになる。According to the present invention, since the piezoelectric substrate 11 of the above-described piezoelectric oscillation element 1 is constituted by using a piezoelectric material of a predetermined composition, even if the planar shape is substantially the same as the capacitance element 2,
Third-order overtone oscillation can be stably performed.
【0042】このように、圧電発振素子1と容量素子2
との平面形状が同一であるこから、圧電発振素子1と容
量素子2とのを重ね合わせて、長尺状の凹部カバー部3
で被覆することができ、全体の厚みは、圧電発振素子1
の圧電基板11の厚み、容量素子2の誘電体基板21の
厚み、及びカバー部3の上面側の肉厚を実質的に加算し
たものとなる。従って、この容量内蔵型圧電発振子で
は、上述の高周波発振とともに、小型・低背化のチップ
状の部品となる。As described above, the piezoelectric oscillation element 1 and the capacitance element 2
Since the planar shapes of the piezoelectric element 1 and the capacitive element 2 are superposed on each other,
And the overall thickness is
Of the piezoelectric substrate 11, the thickness of the dielectric substrate 21 of the capacitive element 2, and the thickness of the upper surface side of the cover 3 are substantially added. Therefore, this piezoelectric oscillator with a built-in capacitor becomes a chip-shaped component having a small size and a low profile together with the above-described high-frequency oscillation.
【0043】[0043]
【実施例】以下、本発明に係る実施例を示す。原料とし
て、Pb3 O4 、 La2 O3 、SrCO3 、 Sb
2 O3 、 MnO2 、 TiO2 、 CO3 O4 、 Yb
2 O3 、 In2O3 からなる各種酸化物を用いた。な
お、原料はこれに限らず、最終的に上記の酸化物になる
ものであれば他の化合物を使用することができる。これ
らを、表1に示す割合に秤量し、ボールミルにて24時
間湿式混合した。次いで、この混合物を脱水、乾燥した
後、1000℃で3時間仮焼し、適量の有機バインダを
加え乾式混合し、メッシュの容器に通し整粒した。この
ようにして得られた粉体を1.5〜3ton/cm3 の
圧力で20×30×1.5mmの板状に成形し、120
0〜1300℃の温度範囲で本焼成し圧電磁器を得た。
その後、板厚を0.22mmに加工し、両面にAg−C
rを蒸着し分極を施した。その後、図2に示す電極構造
となるように、無電極に相当する部位の電極をエッチン
グで除去し、3.2×1.1×0.22mm形状の3
3.86MHz発振に相当する厚み縦3次オーバートン
用発振子を得た。Embodiments of the present invention will be described below. As raw materials, Pb 3 O 4 , La 2 O 3 , SrCO 3 , Sb
2 O 3 , MnO 2 , TiO 2 , CO 3 O 4 , Yb
Various oxides composed of 2 O 3 and In 2 O 3 were used. Note that the raw material is not limited to this, and other compounds can be used as long as the compounds eventually become the above-mentioned oxides. These were weighed to the ratios shown in Table 1 and wet-mixed for 24 hours in a ball mill. Next, after dehydrating and drying this mixture, it was calcined at 1000 ° C. for 3 hours, an appropriate amount of an organic binder was added, dry-mixed, and passed through a mesh container and sized. The powder thus obtained was formed into a plate of 20 × 30 × 1.5 mm at a pressure of 1.5 to 3 ton / cm 3 ,
The sintering was performed in a temperature range of 0 to 1300 ° C. to obtain a piezoelectric ceramic.
Thereafter, the sheet thickness is processed to 0.22 mm, and Ag-C
r was deposited and polarized. Thereafter, an electrode at a portion corresponding to the non-electrode is removed by etching so as to obtain an electrode structure shown in FIG.
An oscillator for thickness third order overtoning corresponding to 3.86 MHz oscillation was obtained.
【0044】発振子の特性は、インピーダンスアナライ
ザにより、インピーダンス波形を測定し、厚み縦振動の
3次オーバートーンでのP/V値と基本波でのP/V
値、比誘電率ε33 T /ε0 を以下の式により算出した。
さらに、コルピッツ型発振回路を用いて発振周波数の温
度特性を調査した。耐熱性は、リフロー耐熱およびヒー
トショックの試験をおこない、発振周波数Fosc の変化
率として捉えた。The characteristics of the oscillator were determined by measuring the impedance waveform with an impedance analyzer, and determining the P / V value at the third overtone of the thickness longitudinal vibration and the P / V value at the fundamental wave.
The value and relative permittivity ε 33 T / ε 0 were calculated by the following equations.
Furthermore, the temperature characteristics of the oscillation frequency were investigated using a Colpitts oscillation circuit. The heat resistance was measured by performing a reflow heat resistance test and a heat shock test, and was regarded as a change rate of the oscillation frequency Fosc.
【0045】なお、リフロー試験はリフロー炉を用い
て、試験片が最高温度265℃で20秒間さらされるよ
うにした。また、ヒートショックは、−55℃で30分
間保持した後、85℃で30分間保持する操作を1サイ
クルとして100サイクル繰り返すものとした。In the reflow test, a test piece was exposed at a maximum temperature of 265 ° C. for 20 seconds using a reflow furnace. In addition, the heat shock was such that an operation of holding at −55 ° C. for 30 minutes and then holding at 85 ° C. for 30 minutes was defined as one cycle, and was repeated 100 cycles.
【0046】P/V値=20×Log(Ra / Ro ) 但し、Ra : 反共振インピーダンス Ro : 共振インピーダンス ε33 T / ε0 = tC/εS 但し、ε:真空中の誘電率(8.854×10-12 F/
m) S:振動部の面積(m2 ) C:自由容量 発振周波数の温度特性は25℃を基準にして、以下の式
により算出した。P / V value = 20 × Log (R a / R o ) where Ra : anti-resonance impedance Ro : resonance impedance ε 33 T / ε 0 = tC / εS where ε: dielectric constant in vacuum (8.854 × 10 -12 F /
m) S: Area of the vibrating part (m 2 ) C: Free capacitance The temperature characteristic of the oscillation frequency was calculated by the following equation based on 25 ° C.
【0047】Fosc 変化率(%)={(Fosc (drift)
- Fosc (25)) /F osc(25)}×100 但し、Fosc (drift) は、−20℃もしくは+80℃で
の発振周波数である。Fosc change rate (%) = {(Fosc (drift)
−Fosc (25) ) / F osc (25) } × 100 where Fosc (drift) is the oscillation frequency at −20 ° C. or + 80 ° C.
【0048】Fosc (25) : 25℃での発振周波数 リフローおよびヒートショックの各耐熱試験の評価は次
式のようにおこなた。Fosc (25) : Oscillation frequency at 25 ° C. Each heat resistance test of reflow and heat shock was evaluated as follows.
【0049】Fosc 変化率(%)={(処理後のFosc
−処理前のFosc )/処理前のFosc}×100 これらの結果を表1(組成のモル比)及び表2(特性比
較)に示す。Fosc change rate (%) = {(Focc after processing
-Fosc before treatment) / Fosc before treatment x 100 The results are shown in Table 1 (molar ratio of composition) and Table 2 (comparison of properties).
【0050】[0050]
【表1】 [Table 1]
【0051】[0051]
【表2】 [Table 2]
【0052】33.86MHzでの発振子特性におい
て、安定した発振を保証するためには、P/V値の基本
波で40dB以下で、3次オーバートンで60dB以上
あり、また、発振周波数の温度特性で±0.2%以下
で、リフロー耐熱やヒートショックの耐熱性で、発振周
波数の変化率が±0.2%以下であることが望まれる。
さらに比誘電率は400以下が望まれる。In the oscillator characteristics at 33.86 MHz, in order to guarantee stable oscillation, the fundamental wave of the P / V value is 40 dB or less, the third-order overton is 60 dB or more, and the temperature of the oscillation frequency is It is desired that the variation rate of the oscillation frequency be ± 0.2% or less due to the characteristics of ± 0.2% or less and the heat resistance of reflow heat and heat shock.
Further, the relative dielectric constant is desirably 400 or less.
【0053】表中*印のものは本発明の範囲外のもの、
それ以外は、本発明の範囲内のものを示している。In the table, those marked with * are outside the scope of the present invention,
Others are within the scope of the present invention.
【0054】表1および表2から明かななように、本実
施例においては3次オーバートーンでのP/V値を大き
くしながら、基本波のP/V値が小さくできたことで、
発振の安定化と誤発振の抑制が図られ、優れた発振性能
を保証することができる。さらに、発振周波数の温度変
化率が小さく、発振周波数の温度安定性に優れているこ
とがわかった。また、耐熱性においては、リフロー耐
熱、ヒートショック耐熱ともにその変化率は著しく小さ
く、耐熱性においても優れていることがわかった。ま
た、比誘電率も400より小さく、高周波に適応してい
ることがわかる。As is clear from Tables 1 and 2, in this embodiment, the P / V value of the fundamental wave can be reduced while the P / V value at the third overtone is increased.
Oscillation stabilization and erroneous oscillation are suppressed, and excellent oscillation performance can be guaranteed. Further, it was found that the temperature change rate of the oscillation frequency was small and the oscillation frequency was excellent in temperature stability. Further, in heat resistance, the rate of change in both reflow heat resistance and heat shock heat resistance was extremely small, and it was found that heat resistance was excellent. In addition, the relative permittivity is smaller than 400, which indicates that the device is adapted to a high frequency.
【0055】一方、比較例である試料No4、15など
では3次オーバートーンのP/V値が小さく不発振とな
る。試料No19や22では、3次オーバートーンに対
して、基本波のP/V値が大きく、基本波での誤発振が
起こりやすくなる。On the other hand, in samples Nos. 4 and 15 which are comparative examples, the P / V value of the third overtone is small and non-oscillation occurs. In Sample Nos. 19 and 22, the P / V value of the fundamental wave is large with respect to the third overtone, and erroneous oscillation in the fundamental wave is likely to occur.
【0056】このように、上記実施例に係る圧電磁器組
成物においては、3次オーバートーンのP/V値を大き
くしながら、基本波のP/V値を小さくできたことか
ら、不発振や誤発振が起こらなくなり、しかも耐熱性に
優れ、−20〜+80℃の広範囲な温度範囲で、発振子
として使用することができる。As described above, in the piezoelectric ceramic composition according to the above example, the P / V value of the fundamental wave could be reduced while the P / V value of the third overtone was increased. Erroneous oscillation does not occur, and furthermore, it has excellent heat resistance, and can be used as an oscillator in a wide temperature range of -20 to + 80 ° C.
【0057】ここで得られた圧電磁器組成物により1.
1×3.2mm×厚み0.22mm形状の圧電発振素子を用
いて図3に示す容量内蔵タイプの小型圧電発振子を作製
した。小型圧電発振子は圧電発振素子と同一形状の負荷
容量となるアルミナの基板上に導電性ペーストを介して
両端面部で接着固定させた。次いで、厚み0.2mmの液
晶ポリマーを凹部構造となるようにカバー部を形成し、
内壁部周囲に導電性接着を塗布後、圧電発振素子をアル
ミナ基板とカバー部により挟持しながら封止する。両端
面部位には駆動用Agペーストを塗布した。圧電発振素
子の振動部は接着層の厚みにより振動空隙部が確保さ
れ、振動レスポンスを抑制することが無いため大きなP
/V値が確保できることになる。According to the piezoelectric ceramic composition obtained here, 1.
Using a 1 × 3.2 mm × 0.22 mm thick piezoelectric oscillator, a small-sized piezoelectric oscillator with a built-in capacitor as shown in FIG. 3 was produced. The small-sized piezoelectric oscillator was bonded and fixed at both end portions via a conductive paste on an alumina substrate having the same load capacity as the piezoelectric oscillator. Next, a cover portion is formed from a liquid crystal polymer having a thickness of 0.2 mm so as to have a concave structure,
After the conductive adhesive is applied around the inner wall, the piezoelectric oscillator is sealed while being sandwiched between the alumina substrate and the cover. Ag paste for driving was applied to both end portions. In the vibrating part of the piezoelectric oscillation element, a vibrating gap is secured by the thickness of the adhesive layer, and the vibration response is not suppressed.
/ V value can be secured.
【0058】本発明に用いる圧電磁器組成物では、Pb
TiO3 のPbの一部をLa及びSrで置換し、Tiの
一部をMnと、さらに(Co1/3 Sb2/3 ) 、(Yb
1/2 Sb1/2 ) 、(In1/2 Sb1/2 ) のうち少なくと
も一種を置換させ、さらにPb量を化学量論組成より少
なくすることで、基本波を物理的に抑圧する事なく基本
波のP/Vが小さくなり、さらに3次オーバートンのP
/V値を飛躍的に大きくさせることができることから、
不発振が無くなり、発振周波数が基本周波数へと移行し
てしまう誤作動が無くなる圧電発振素子を得ることがで
きる。このようにして得られた圧電発振素子は、両端部
2カ所の保持のみで、所望の特性が得られる事から、圧
電発振素子の矩形状の採用が可能となり、圧電発振素子
の小型化が図れることになる。さらに、圧電発振素子を
構成部材である容量素子と、凹構造の樹脂性、あるいは
セラミック性カバーとで挟持した構造とすることで、接
地面積が3.2×2.5mm以下となり、さらにカバー
部に容量を形成することで厚み方向での部材枚数が3枚
となる事から、高さが1.5mm以下の低背となり、容
量内蔵タイプで小型な圧電発振子を得ることができる。
さらに圧電振動子及び圧電発振子の各構成部材が耐熱性
に優れていることから表面実装対応の圧電発振子とな
る。In the piezoelectric ceramic composition used in the present invention, Pb
Part of Pb of TiO 3 is replaced by La and Sr, part of Ti is replaced by Mn, (Co 1/3 Sb 2/3 ), (Yb
By physically replacing the fundamental wave by substituting at least one of 1/2 Sb 1/2 ) and (In 1/2 Sb 1/2 ) and making the Pb content smaller than the stoichiometric composition. And the P / V of the fundamental wave becomes smaller, and the P
/ V value can be greatly increased,
It is possible to obtain a piezoelectric oscillation element that eliminates non-oscillation and eliminates a malfunction in which the oscillation frequency shifts to the fundamental frequency. Since the desired characteristics can be obtained only by holding the two ends of the piezoelectric oscillation element thus obtained, a rectangular shape of the piezoelectric oscillation element can be adopted, and the size of the piezoelectric oscillation element can be reduced. Will be. Furthermore, the ground area becomes 3.2 × 2.5 mm or less, and the cover portion is formed by sandwiching the piezoelectric oscillation element between a capacitance element as a constituent member and a concave resin or ceramic cover. Since the number of members in the thickness direction is reduced to three by forming a capacitor, a low-profile piezoelectric oscillator having a height of 1.5 mm or less and a built-in capacitor can be obtained.
Further, since the piezoelectric vibrator and the respective constituent members of the piezoelectric vibrator have excellent heat resistance, the piezoelectric vibrator is compatible with surface mounting.
【0059】尚、上述の実施例において、容量素子2の
個別容量電極22、23と共通容量電極24とは、夫々
異なる主面に形成されているが、個別容量電極、共通容
量電極、個別容量電極の順に誘電体基板の一方主面、長
辺側一方の端面、他方主面、長辺側の他方端面に周回さ
せて、夫々の平面的な電極間で容量成分を形成しても構
わない。In the above embodiment, the individual capacitance electrodes 22 and 23 and the common capacitance electrode 24 of the capacitance element 2 are formed on different main surfaces, respectively. The capacitance component may be formed between the planar electrodes by being circulated around the one main surface of the dielectric substrate, one end surface on the long side, the other main surface, and the other end surface on the long side in the order of the electrodes. .
【0060】[0060]
【発明の効果】以上のように、本発明に係わる圧電発振
子では、圧電発振素子の圧電基板の磁器組成物を、金属
元素のモル比による組成式において、(Pb1-x-y )z
Lax Sry ( Co1/3 Sb2 /3 )a ( Yb1/2 Sb
1/2)b (In1/2 Sb1/2 ) c Mnd Ti1-a-b-c-d O
3 と表した時、X、Y、Z、a、b、c、dのモル比が
0.07≦X≦0.13、0.01≦Y≦0.07、
0.94≦Z≦1、0≦a≦0.03、0≦b≦0.0
3、0≦c≦0.03、0.01≦a+b+c≦0.0
4、0.01≦d≦0.03とすることで、厚み縦振動
の基本波のP/V値を小さくしながら3次オーバートー
ンのP/V値を大きくすることができ、さらに発振周波
数の温度変化率が小さく、さらにリフロー耐熱およびヒ
ートショックの各耐熱に優れ、安定した3次オーバート
ーン発振可能となり、しかも、非常に小型・矩形状とす
ることができる。As described above, in the piezoelectric oscillator according to the present invention, the porcelain composition of the piezoelectric substrate of the piezoelectric oscillation element is represented by (Pb 1-xy ) z in the composition formula based on the molar ratio of the metal element.
La x Sr y (Co 1/3 Sb 2/3) a (Yb 1/2 Sb
1/2) b (In 1/2 Sb 1/2 ) c Mn d Ti 1-abcd O
When represented as 3 , the molar ratio of X, Y, Z, a, b, c, d is 0.07 ≦ X ≦ 0.13, 0.01 ≦ Y ≦ 0.07,
0.94 ≦ Z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 0.03, 0 ≦ b ≦ 0.0
3, 0 ≦ c ≦ 0.03, 0.01 ≦ a + b + c ≦ 0.0
4. By setting 0.01 ≦ d ≦ 0.03, the P / V value of the third overtone can be increased while the P / V value of the fundamental wave of the thickness longitudinal vibration is reduced, and the oscillation frequency is further increased. Has a small rate of change in temperature, is excellent in reflow heat resistance and heat resistance of heat shock, enables stable third-order overtone oscillation, and can be made extremely small and rectangular.
【0061】従って、この発振素子と2つの容量成分を
具備する容量素子とを重ね合わせて用いることにより、
安定した3次オーバートーン発振が可能で、チップ状部
品としての容量内蔵型圧電発振子が得られる。Therefore, by using this oscillation element and a capacitance element having two capacitance components in an overlapping manner,
A stable tertiary overtone oscillation is possible, and a built-in capacity type piezoelectric oscillator as a chip-shaped component is obtained.
【0062】また、平面形状が実質に同一で重ね合わせ
た圧電発振素子と容量素子とを、長尺状の凹部カバー部
で被覆しているので、封止構造を簡略化し、小型、低背
化の容量内蔵型圧電発振子となる。Further, since the superposed piezoelectric oscillation element and the capacitance element having substantially the same planar shape are covered with the elongated concave cover portion, the sealing structure is simplified, and the size and the height are reduced. This is a piezoelectric oscillator with a built-in capacitor.
【図1】本発明の容量内蔵型圧電発振子の外観斜視図で
ある。FIG. 1 is an external perspective view of a built-in capacitor type piezoelectric oscillator of the present invention.
【図2】本発明の容量内蔵型圧電発振子のカバー部を取
り外した状態の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the built-in capacity type piezoelectric oscillator of the present invention with a cover portion removed.
【図3】本発明の容量内蔵型圧電発振子の断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of a built-in capacitor type piezoelectric oscillator of the present invention.
1・・・・圧電発振素子 2・・・・容量素子 3・・・・カバー部 4、5・・端子電極 1 ··· Piezoelectric oscillation element 2 ··· Capacitance element 3 ··· Cover part 4, 5 ··· Terminal electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 帖地 正信 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masanobu Choji 1-1, Yamashita-cho, Kokubu-shi, Kagoshima Inside the Kyocera Corporation Kagoshima Kokubu plant
Claims (2)
Mn、Tiと、Co、Yb、Inのうち少なくとも一種
を含む複合ペロブスカイト型化合物であって、これらの
金属元素のモル比を、(Pb1-x-y )z Lax Sry (
Co1/3 Sb2 /3 )a ( Yb1/2 Sb1/2)b ( In1/2
Sb1/2 ) c Mnd Ti1-a-b-c-d O3 と表した時、
X、Y、Z、a、b、c、dのモル比が以下の値を満足
する圧電磁器組成物からなる短冊状圧電基板の両主面
に、該圧電基板の異なる端部に延出する一対の電極を形
成した厚み縦振動の3次オーバートーン用エネルギー閉
じ込め型圧電発振素子と、 誘電体基板に2つの個別容量電極と1つの共通容量電極
とを形成し、該個別容量電極と共通容量電極との間で2
つの容量成分を発生させた短冊状の容量素子とを前記圧
電発振素子の電極が、前記容量素子の個別電極に電気的
に接続するように重ね合わせて配置させたことを特徴と
する容量内蔵型圧電発振子。 0.07 ≦ X ≦ 0.13 0.01 ≦ Y ≦ 0.07 0.94≦ Z ≦ 1.00 0 ≦ a ≦ 0.03 0 ≦ b ≦ 0.03 0 ≦ c ≦ 0.03 0.01 ≦a+b+c≦ 0.04 0.01 ≦ d ≦ 0.03(1) Pb, La, Sr, Sb,
Mn, Ti and, Co, Yb, a composite perovskite compound containing at least one of In, the molar ratio of the metal elements, (Pb 1-xy) z La x Sr y (
Co 1/3 Sb 2/3) a (Yb 1/2 Sb 1/2) b (In 1/2
Sb 1/2) when expressed as c Mn d Ti 1-abcd O 3,
X, Y, Z, a, b, c, and d extend at different ends of the piezoelectric substrate to both main surfaces of a rectangular piezoelectric substrate made of a piezoelectric ceramic composition satisfying the following values: An energy trapping type piezoelectric oscillator for tertiary overtone of thickness longitudinal vibration having a pair of electrodes formed thereon, and two individual capacitance electrodes and one common capacitance electrode formed on a dielectric substrate. 2 between electrodes
Wherein a strip-shaped capacitive element having generated two capacitive components is disposed so as to overlap with each other so that an electrode of the piezoelectric oscillation element is electrically connected to an individual electrode of the capacitive element. Piezoelectric oscillator. 0.07 ≤ X ≤ 0.13 0.01 ≤ Y ≤ 0.07 0.94 ≤ Z ≤ 1.00 0 ≤ a ≤ 0.030 ≤ b ≤ 0.030 ≤ c ≤ 0.03 0.0. 01 ≦ a + b + c ≦ 0.04 0.01 ≦ d ≦ 0.03
向の両端部で導電性接着材を介して接合するとともに、
圧電発振素子側から両素子の長辺側側面を挟持する長尺
状の凹部形状のカバーを被覆したことを特徴とする請求
項1記載の容量内蔵型圧電発振子。2. The method according to claim 1, wherein the piezoelectric oscillation element and the capacitance element are joined at both ends in a longitudinal direction via a conductive adhesive.
2. The built-in capacity type piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein a long concave-shaped cover sandwiching both long side surfaces of the two elements from the piezoelectric oscillation element side is covered.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8349518A JPH10190399A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Capacitor incorporating type piezoelectric oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8349518A JPH10190399A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Capacitor incorporating type piezoelectric oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10190399A true JPH10190399A (en) | 1998-07-21 |
Family
ID=18404283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8349518A Pending JPH10190399A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Capacitor incorporating type piezoelectric oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10190399A (en) |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP8349518A patent/JPH10190399A/en active Pending
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