JP2000114910A - 圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きさが様々な圧電素子に、同形の端子板を適
用することを可能にする圧電共振子を提供する。 【解決手段】拡がり振動モードを有する圧電素子２と、
該圧電素子２の両面を弾力的に圧接する当接点３ａ、及
び平面視において圧電素子２の輪郭よりも外側の一方向
に延びるリード３ｂを有する端子板３とを備える圧電共
振子１において、前記端子板３は、リード３ｂを除く部
分が当接点を中心に非対称形状をなしていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電共振子に属し、
特に端子板の形状を改良することにより安定した電気特
性を得ることのできる圧電共振子に属する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を利用した圧電共振子は、安定
した周波数を発振したり特定の周波数を選択したりする
ための電子部品として各種の電子回路や電子機器に使用
されている。そのような圧電共振子を図７の分解斜視図
と共に説明すると以下の通りである。

【０００３】従来の圧電共振子１１は、拡がり振動モー
ドを有するものの場合、ＰＺＴセラミックスなどからな
る方形の圧電基板の両主面に金属膜にて電極が形成され
た圧電素子１２と、圧電素子１２の両面を挟んで機械的
に支持すると共に外部回路との電気的導通をとる端子板
１３，１３と、圧電素子１２を側面から保持する枠状の
ガイド１４と、これらの要素を収納するために一方の側
面のみ開口したケース１５とからなる。

【０００４】そして、一つの端子板１３の上にガイド１
４を置き、そのガイド１４の中に圧電素子１２を入れて
上にもう一つの端子板１３を載せ、それら組立体をケー
ス１５の中に挿入し、ケース５の開口部に、直接あるい
は紙部材などを挿入し、その上からエポキシ樹脂などを
ポッティングして封止することにより完成される。端子
板１３は、中心に当接点１３ａ及びケース１５の外部に
導出されるリード１３ｂを有し、バネ性を持たせるため
に当接点１３ａを頂点とした突起が設けられ、また全体
が球面状にフォーミングされている。当接点１３ａの周
囲には孔１３ｃが開けられ、リード１３ｂを除くと圧電
素子１２の面中心を中心とする対称形状をなしている。

【０００５】圧電素子のサイズは、通常は発振周波数に
よって定まる。例えば周波数定数が２２００Ｈｚ・ｍと
して、１ＭＨｚだと２ｍｍ角、２００ｋＨｚだと１１ｍ
ｍ角といった具合である。従って、圧電素子のサイズに
応じて端子板を変更する必要があり、またそれに合わせ
たケース１５が必要となる。量産上、これら部材の種類
を最小にして共用化することが望ましい。このため、枠
状のガイド１４の変更だけで、３〜４種類の端子板１３
とケース１５を用いて、ほとんどの周波数に対応してい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、発振周波数の
異なる圧電素子を、一定の端子板を使って組み立てる場
合、発振周波数がちょうど端子板自体の機械的な共振周
波数と重なることがある。つまり、図８に示すように、
インピーダンス特性を観察するとき、圧電素子の共振点
ｆ_r と反共振点ｆ_a の間にｒで示すようなリップルが発
生する。通常、圧電共振子に発振回路を接続すると、ｆ
ｒとｆａとの間の１点で発振条件が定まるが、上記のよ
うなリップルがこの領域に重なると、そのリップルで決
まる周波数で発振の始まる場合が発生する。すなわち、
２つの発振ポイントをもつことになり、その選択をコン
トロールできず、スタート時や使用中のショック、温度
変化などで周波数が遷移し、電子機器を誤動作させてし
まう。

【０００７】これを避けるためには、端子板の共振点が
ｆｒとｆａとの間から外れるように設計すればよいが、
上記のように広い周波数帯で端子板を共用する限り、そ
の周波数がリップルと重なるものが発生することは避け
られない。

【０００８】それ故、本発明の目的は、大きさが様々な
圧電素子に、同形の端子板を適用することを可能にする
圧電共振子を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の圧電共振子は、拡がり振動モードを有する
圧電素子と、圧電素子の両面を弾力的に圧接する当接
点、及び平面視において圧電素子の輪郭よりも外側の一
方向に延びるリードを有する端子板とを備える圧電共振
子において、前記端子板は、リードを除く部分が当接点
を中心に非対称形状をなしていることを特徴とする。

【００１０】この特徴を備えることにより、端子板のも
つ固有の共振点が分散し、圧電共振子の電気的特性に影
響しないレベルまで端子板の共振による歪みの大きさを
減衰させることができる。端子板のもつ固有の共振点が
分散する原理は定かでないが、端子板が非対称形状をな
すので、リードの付け根と当接点とを通る線の方向とそ
れに直交する方向とで弾性係数が異なり、それぞれ別々
の共振点を持ち、その結果、全体の共振点が分散すると
考えられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の圧電共振子の実施形態を
図面と共に説明する。図１は、実施形態の圧電共振子を
示す分解斜視図である。

【００１２】圧電共振子１は、拡がり振動モードを有す
る方形の圧電基板の両主面に電極が形成された圧電素子
２と、圧電素子２の両面を挟んで機械的に支持すると共
に外部回路との電気的導通をとる端子板３，３と、圧電
素子２を側面から保持する枠状のガイド４と、これらの
要素を収納するために一方の側面のみ開口したケース５
とからなる。圧電基板はＰＺＴセラミックスからなり、
電極は銀Ａｇペーストを焼き付けたものである。ただ
し、銀に代えて銀合金でもよいし、焼き付けに代えて蒸
着やスパッタリングなどの技術で電極を形成しても良
い。電極の大きさは１辺が２〜１０ｍｍ程度の範囲で周
波数に応じて選択される。

【００１３】端子板３は、圧電素子２の外側に導出され
るリード３ｂ部分を除く部分の外形が、平面視において
リード３ｂを左下に置いたとき、当接点３ａに関して非
対称形状をなしている。具体的には端子板３のリード３
ｂを除く部分は圧電素子２の面中心を中心とする正方形
から右下の４分の１弱の面積を切り欠いた形状をなして
いる。残る４分の３強の面積部分は、３つの孔３ｃが均
等に開けられて曲率３０程度の曲面絞りが加えられてお
り、平置きした際に隅部で保持されてバネ性をもたせて
いる。端子板は厚み０．１〜０．２ｍｍ程度のリン青銅
合金からなる板材をプレスフォーミングすることによっ
て製作される。当接点３ａの直径は０．６〜１．０ｍ
ｍ、リード３ｂの幅は１ｍｍ程度、長さは１５ｍｍ程度
である。ガイド４は圧電素子２を側面から支持するため
のものであり、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＬＣＰなどのエンジニ
アリングプラスチックからなり、内周の各４辺の中央部
が圧電素子２の側面と当たるように内側に突出してい
る。ケース５は、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＬＣＰなどの樹脂か
らなる。

【００１４】組立に際しては、一つの端子板３の上にガ
イド４を置き、そのガイド４の中に圧電素子２を入れて
上にもう一つの端子板３を載せ、それら組立体をケース
５の中に挿入し、ケース５の開口部をエポキシ樹脂やフ
ェノール樹脂などの樹脂で封止するか蓋を被せるかする
ことにより完成される。圧電素子２を挟む上下の端子板
３は互いに異形でもよいが、生産性の面から同一形状が
好ましい。

【００１５】図２は本発明の第二の実施形態の端子板を
示す平面図である。端子板１６は、リードを除く部分の
外形は、第一実施形態と異なり正方形であるが、バネ性
をもたせるための孔１６ｃがリードの付け根と当接点１
６ａを通る線に直交する位置、図では右下部分にのみ開
けられている。

【００１６】図３は本発明の第三の実施形態の端子板を
示す平面図である。端子板１７は、リードを除く部分の
外形は、第一実施形態と異なり正方形であるが、バネ性
をもたせるための孔１７ｃが左下、右下及び右上の３箇
所にのみ開けられている。

【００１７】図４は本発明の第四の実施形態の端子板を
示す平面図である。端子板１８は、リードを除く部分の
外形は、リードの付け根の対角部分が正方形よりはみ出
している。

【００１８】図５は本発明の第五の実施形態の端子板を
示す平面図である。端子板１９は、リードを除く部分の
外形は、左上の角の８分の１弱面積の三角形が切り取ら
れている。

【００１９】以上のように第一実施形態から第五実施形
態までのどの形態においても、端子板はリードを除く部
分の外形がリードの付け根と当接点とを通る線に関して
非対称形状をなしている。その結果、端子板固有の共振
点が複数に分散し、かつ小さなものになり、圧電共振子
としての電気的特性において、共振点と反共振点との間
の位相のあばれがほとんどない、なだらかなものにな
る。これによって発振周波数の異なる圧電共振子に対し
ても同一形状の端子板を用いて異常発振のない安定した
特性を出し、且つ、量産性に優れた製品とすることがで
きる。

【００２０】

【実施例】図１に示した第一実施形態の圧電共振子にお
いて、端子板３のリード３ｂを除く部分の１辺の長さを
７．５ｍｍ、孔３ｃの１辺の長さを２．８ｍｍとして、
同一の端子板により、３５０ｋＨｚ〜６５０ｋＨｚの共
振周波数に対応させ、圧電共振子の共振周波数を例えば
４００ｋＨｚとしたときの圧電素子の大きさを５．５×
５．５×０．４４ｍｍとしたときの電気特性を図６に示
す。縦軸はインピーダンス、横軸は周波数である。

【００２１】比較のために端子板の形状が図７に示すよ
うにリード１３ｂを除く部分が対称である以外は上記の
例と同一の圧電共振子について電気特性を測定した結果
を図８に示す。

【００２２】図６と図８との比較から判るように、端子
板が図１の形状を有するときは端子板の共振点ｐが分散
しており、位相特性がなだらかで発振条件に影響を及ぼ
さなかったのに対して、図７の形状を有するときは端子
板の共振点に対応する周波数で位相特性に鋭い歪みｐが
生じた。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明に依れば、広範囲
の周波数で端子板の共振による電気特性の歪みの減衰し
た圧電共振子を得ることができる。従って、同一形状の
端子板複数種類の圧電素子と組み合わせることができ、
部品点数、段取り替えなどに伴うコストを低く抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態の圧電共振子を示す分解斜視図
である。

【図２】第二の実施形態の圧電共振子に用いられる端子
板の平面図である。

【図３】第三の実施形態の圧電共振子に用いられる端子
板の平面図である。

【図４】第四の実施形態の圧電共振子に用いられる端子
板の平面図である。

【図５】第五の実施形態の圧電共振子に用いられる端子
板の平面図である。

【図６】第一の実施形態の圧電共振子によるインピーダ
ンス対周波数特性を示すグラフである。

【図７】従来の圧電共振子を示す分解斜視図である。

【図８】従来の圧電共振子によるインピーダンス対周波
数特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１１ 圧電共振子 ２，１２ 圧電素子 ３，１３，１６，１７，１８，１９ 端子板 ３ａ，１３ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ 当接
点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡がり振動モードを有する圧電素子と、 該圧電素子の両面を弾力的に圧接する当接点、及び平面
   視において圧電素子の輪郭よりも外側の一方向に延びる
   リードを有する端子板とを備える圧電共振子において、 前記端子板は、リードを除く部分が当接点を中心に非対
   称形状をなしていることを特徴とする圧電共振子。