JP2000068777A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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Abstract
ぎ、良好な導通状態を確保し、信頼性の高い圧電振動子
を提供する。 【解決手段】 水晶振動子は、基台を構成するセラミッ
クパッケージ1と、セラミックパッケージ上に形成され
た接続電極12,13に搭載され、電気的接合される水
晶振動板2と、前記接続電極12,13と水晶振動板2
間に介在する各金属バンプ12a,13aと、水晶振動
板2を気密封止する蓋4とからなる。水晶振動板に形成
された延出部31b、32bの裏面(上面)は、電極が
形成されない水晶振動板素地部分となっている。水晶振
動板素地部分に超音波溶着ツールを押しつけ、金属バン
プを溶融させる。
Description
る水晶振動子等の圧電振動子に関するものであり、さら
に詳しくは圧電振動板を支持する金属バンプを溶融させ
る際に発生する弊害をなくそうとするものである。
が振動体であるために、如何に支持するかはその電気的
特性を決定づける重要な要素となる。特にQ値の高い水
晶振動子においては支持構成が重要となる。
導電性樹脂接合材により、セラミックパッケージ等に支
持固定していた。しかしながら接合材の粘度、塗布量の
管理が面倒でまた周囲雰囲気の影響を受けやすいので、
水晶振動子の電気的特性のバラツキ、変動の要因となっ
ていた。
ば、特開平8−8684号公報には半田バンプや金バン
プを電極パッドに形成し、超音波溶着により圧電振動板
を電気的機械的接合する方法が考えられている。このよ
うな接合構造は導電性接合材を用いないので、接合材の
供給過多、供給過少、液だれ等の従来生じていた不具合
が発生しないという利点を有していた。
1,図12とともに詳述する。図11は水晶振動板の平
面図であり、図12は図11において短辺方向から見た
側面図であり、超音波溶着ツールTにより超音波を印加
している状態を示している。水晶振動板8には表裏面に
励振電極(主電極)81、82(裏面の82については
図示せず)が形成されており、各励振電極から引出電極
81a,82aが長辺方向一端部に引き出され、かつそ
れぞれ反対面にも回し込み形成されている。図10に示
すようにセラミックパッケージ等の基台9には接続電極
91,92が形成され、この接続電極上部の一部には金
属バンプ91a,92aが形成されている。これら金属
バンプ上に前記引出電極81a,82aを当接させ、水
晶振動板8の上面から超音波溶着ツールTにより超音波
を印加する。
極と接続電極とを電気的機械的に接合する。しかし、超
音波を印加する水晶振動板の上面、すなわち接続面の反
対面(裏面)には引出電極の一部が形成されており、超
音波の印加によりこの電極が損傷を受け、導通不良や断
線事故の生じることがあった。特に近年においては水晶
振動子の超小型化に伴って、水晶振動板上に形成される
電極も細線化、薄膜化が進んでおり、上述の危険性が増
していた。このような問題は上述の特開平8−8684
号公報記載の圧電振動子についても、接続面の裏面に電
極が形成されているために、同様の問題が発生すると考
えられる。
解決するためになされたもので、金属バンプを溶着する
際の電極の損傷を防ぎ、良好な導通状態を確保し、信頼
性の高い圧電振動子を提供することを目的とするもので
ある。
おいて、超音波を印加する超音波溶着ツールと通常の引
出電極を直接接触させないことにより、良好な導通状態
を確保しようとするものである。
接続電極が形成された基台と、複数の主電極と当該主電
極を外部に引き出す引出電極が形成され、当該引出電極
を前記接続電極との接続面に延出した圧電振動板と、前
記基台の接続電極と圧電振動板の引出電極との接合のう
ち、少なくとも1つまたは全部の接合を、前記接続電極
と前記引出電極のいずれか一方または両方に形成された
金属バンプの溶着により行う圧電振動子であって、前記
圧電振動板の、前記金属バンプと接続される引出電極の
形成された面の反対面には引出電極が形成されないこと
を特徴としている。
用いた金、銀、銅等のスタッドバンプ(ワイヤバンプ)
であってもよいし、また半田によるバンプであってもよ
い。また、金属バンプの溶着は、熱圧着、超音波溶着等
の手法を用いればよい。
て引出電極と接続電極を金属間接合することができ、接
合の信頼性が高まる。また、金属バンプと接続される引
出電極の反対面(裏面)には引出電極が形成されない構
成であるので、熱圧着ツール、超音波溶着ツール等が引
出電極に接触することがなく、電極の導通を良好な状態
に保つことができる。
電極が形成された基台と、複数の主電極と当該主電極を
外部に引き出す引出電極が形成され、当該引出電極を前
記接続電極との接続面に延出する圧電振動板と、前記基
台の接続電極と圧電振動板の引出電極との接合のうち、
少なくとも1つまたは全部の接合を、前記接続電極と前
記引出電極のいずれか一方または両方に形成された金属
バンプの溶着により行う圧電振動子であって、前記圧電
振動板の、前記金属バンプと接続される引出電極の形成
された面の反対面には保護膜が形成されていることを特
徴とする構成としてもよい。
は、その上部に形成すればよい。形成されていない場合
は水晶振動板に直接形成すればよい。また保護膜の材料
は、引出電極上にニッケル、クロム等からなる厚膜金属
膜を形成してもよいし、シリコン等の絶縁材料を用いて
もよい。
り引出電極と接続電極を金属間接合することができ、接
合の信頼性が高まる。また、引出電極上や水晶振動板素
地に直接保護膜を形成するので、当該部分に超音波溶着
ツール等により超音波を印加しても、水晶振動子の励振
に影響のある引出電極や水晶振動板素地を傷めることは
ない。
形成され、当該接続電極の少なくとも1つに複数の金属
バンプが形成されてなる基台と、表裏面に一対の主電極
が形成されるとともに、当該主電極から延出した引出電
極が前記接続電極との接続面に延出してなる圧電振動板
と、からなり、前記圧電振動板を前記基台に搭載し、前
記金属バンプと前記引出電極とを超音波溶着により接続
してなる圧電振動子であって、前記圧電振動板の前記金
属バンプと接続される引出電極形成面の反対面には引出
電極が形成されないことを特徴とする構成としてもよ
い。
が形成された圧電振動板において、金属バンプの溶融に
より引出電極と接続電極を金属間接合することができ、
接合の信頼性が高まる。また、金属バンプと接続される
引出電極の反対面(裏面)には引出電極が形成されない
構成であるので、超音波溶着ツールが引出電極に接触す
ることがなく、電極の導通を良好な状態に保つことがで
きる。
形成され、当該接続電極の少なくとも1つに複数の金属
バンプが形成されてなる基台と、表裏面に一対の主電極
が形成されるとともに、当該主電極から延出した引出電
極が前記接続電極との接続面に延出してなる圧電振動板
と、からなり、前記圧電振動板を前記基台に搭載し、前
記金属バンプと前記引出電極とを超音波溶着により接続
してなる圧電振動子であって、前記圧電振動板の、前記
金属バンプと接続される引出電極形成面の反対面には保
護膜が形成されていることを特徴とする構成としてもよ
い。
が形成された圧電振動板において、引出電極上や水晶振
動板素地に直接保護膜を形成するので、当該部分に超音
波溶着ツール等により超音波を印加しても、水晶振動子
の励振に影響のある引出電極や水晶振動板素地を傷める
ことはない。
たは請求項4記載の圧電振動子において、保護膜が厚膜
金属からなることを特徴とする構成としてもよい。
電極(励振電極)並びに引出電極形成の延長上の手法
(真空蒸着法等)で形成することができ、例えば上述の
電極形成後、蒸着窓の開口を前記厚膜形成部分にのみ限
定した蒸着マスクに変更することによって、比較的容易
に形成することができる。
実装型の水晶振動子を例にとり図1,図2、図3、図4
とともに説明する。図1は表面実装型水晶振動子の分解
斜視図であり、図2は図1の内部断面図であり、図3に
記載した水晶振動板のA−A断面に対応させた図であ
る。また図3は水晶振動板の平面図であり、図4は図3
において短辺方向から見た側面図であり、一部基台の構
成も図示している。
セラミックパッケージ1と、セラミックパッケージ上に
形成された接続電極12,13に搭載され、電気的接合
される水晶振動板2と、前記接続電極12,13と水晶
振動板2間に介在する各金属バンプ12a,13aと、
水晶振動板2を気密封止する蓋4とからなる。
形のセラミック基体10と、凹形周囲の開口部に形成さ
れる周状の金属層11とからなる。金属層11は、図示
していないがタングステン等からなるメタライズ層と、
メタライズ層の上部に形成されるニッケル等からなる下
部メッキ層と、下部メッキ層の上部に形成される金等か
らなる上部メッキ層とからなる。各層の厚さは、この実
施例では、メタライズ層11が18〜20μm、下部メ
ッキ12が6μm、上部メッキ層13が1μmである。
続電極12、13が形成されており、これら接続電極1
2,13はセラミックパッケージ内部に配線された連結
電極(図示せず)を介して、パッケージ外部に外部導出
電極14,15として電気的に外部に引き出されてい
る。また、接続電極12,13上面にはそれぞれ複数個
の金属バンプ12a,13aが形成されている。これら
金属バンプは、金ワイヤを用いたワイヤバンプである。
ワイヤバンプはスタッドバンプとも称され、ワイヤボン
ディング技術を用いて、例えば金ワイヤ先端を加熱しボ
ール状にし、接続電極に接続後、ワイヤの切断をバンプ
直近部分で行うことにより得られる。
ある矩形の水晶振動板3が片持ち搭載されている。水晶
振動板3は矩形ATカット水晶板からなり、厚みすべり
振動を励振するよう表裏面各々に励振電極31、32が
形成されており、これら各励振電極を引出電極31a,
32aにより各々前記接続電極12,13に対応する位
置に引き出されている。
電極31の形成された水晶振動板上面から長辺方向の一
端部で、かつ短辺方向端部をとおって励振電極32の形
成された裏面に引き出されている。そして当該引出電極
31aは、前記短辺方向の中央部近傍にまで延出し、延
出部31bを形成している。引出電極32aは前記裏面
の長辺方向の一端部でかつ短辺方向他端部に引き出さ
れ、短辺方向の中央部近傍にまで延出形成し、延出部3
2bを形成している。従ってこれら各延出部31b、3
2bの裏面(上面)は電極が形成されない水晶振動板素
地部分となっている。
引出電極とを超音波溶着するにあたって、前記延出部3
1b、32bと金属バンプ12a,13aとを接触さ
せ、この状態で延出部31b、32bの裏面の水晶振動
板素地部分に超音波溶着ツールを押しつけ、静圧力を印
加する。そして超音波溶着ツールTを所定の周波数で振
動させることにより、金属バンプを溶融させ、引出電極
31a、32aと接続電極12,13とを接続する。
搭載するにあたり、画像認識技術を用いて自動搭載を行
ってもよい。この場合、バンプの数、形成位置あるいは
接続電極等をマーカーとして制御することが可能であ
る。
材20の下面に前記周状の金属層11に対応した周状の
接合部21を形成している。接合部21はこの実施例で
は銀ろうにより形成されており、ろう接により気密封止
を行う。気密封止は、ガラス封止やレーザー溶接、シー
ム溶接等を用いてもよい。
6とともに説明する。図5は水晶振動板の平面図であ
る。図6は図5において短辺方向から見た側面図であ
り、一部基台の構成も図示しているが、セラミックパッ
ケージ、フタ等の記載は割愛している。これ以降の実施
の形態についても同様とする。
極41、42(裏面の42については図示せず)が形成
されており、各々の励振電極が引出電極41a,42a
により水晶振動板の長辺方向の一端部でかつ短辺方向中
央部分に引き出されている。また各引出電極41a,4
2aは各々水晶振動板の反対面に引き出されているとと
もに、セラミックパッケージ(基台)5の接続電極と接
する側においては、各々短辺方向両端に拡がる延出部4
1b、42bが形成されている。
属バンプ51a,52aが形成されており、前記延出部
41b、42bと接合される。図6から明らかなとお
り、水晶振動板において金属バンプ51a,52aとの
接合部の反対面(裏面)には引出電極が形成されておら
ず、当該部分に超音波溶着ツールTを当接させる。この
実施例で用いる超音波溶着ツールTは図6に示すよう
に、断面が逆凹形となっており、一部領域が水晶振動板
4と接触する構成となっている。超音波の印加により金
属バンプ51a,52aを溶融させ、引出電極の延出部
41b、42bと接続電極51,52を電気的機械的接
合する。
8とともに説明する。図7は水晶振動板の平面図であ
り、図8は図7において短辺方向から見た側面図であ
り、一部基台の構成も図示している。この実施の形態で
は保護膜を形成した例を示している。基本的な電極構成
は第2の実施の形態で示した構成とほぼ同じであり、一
部同番号を用いて説明する。
極41、42(裏面の42については図示せず)が形成
されており、各々の励振電極が引出電極41a,42a
により水晶振動板の長辺方向の一端部でかつ短辺方向中
央部分に引き出されている。また、各引出電極41a,
42aは各々水晶振動板の反対面に引き出されていると
ともに、セラミックパッケージ(基台)5の接続電極と
接する側においては、各々短辺方向両端に拡がる延出部
41b、42bが形成されている。
属バンプ51a,52aが形成されており、前記延出部
41b、42bと接合される。図8から明らかなとお
り、水晶振動板において金属バンプ51a,52aとの
接合部の反対面(裏面)には前記引出電極よりも厚膜化
された厚膜電極43,44が形成されている。本実施例
において厚膜電極43,44は通常の引出電極材料(例
えば金)の上部にクロム等の金属が真空蒸着等の手段に
より形成される。当該厚膜電極43,44は通常の引出
電極や水晶振動板素地を傷めない保護膜として機能す
る。当該厚膜電極43,44に超音波溶着ツールTを当
接させ、超音波を印加し接合を行う。
10とともに説明する。図9は水晶振動板の平面図であ
り、図10は図9において長辺方向から見た側面図であ
り、一部基台の構成も図示している。この実施の形態で
は一部のみ金属バンプを用いた接続を行っており、他は
ワイヤボンディングによる接続を行っている。
極61,62が形成されており、一方の励振電極61が
引出電極61aにより水晶振動板の長辺方向一端部に、
また他方の励振電極62が励振電極62aにより同他端
部に各々引き出されている。各引出電極とも反対面に引
き出されている。
aが形成されており、前記反対面(裏面)に引き出され
た引出電極61aと超音波溶着により接合される。水晶
振動板の他端部においては引出電極62aと接続電極7
2がワイヤボンディングにより形成されたワイヤWによ
り電気的に接合されている。
圧電振動板を例示したが、例えば、屈曲振動を用いる音
叉型振動子を片持ち支持する場合等、他の振動モードの
圧電振動板に適用してもよい。
属バンプの溶融により引出電極と接続電極を金属間接合
することができ、接合の信頼性が高まる。また、金属バ
ンプと接続される引出電極の反対面(裏面)には引出電
極が形成されない構成であるので、熱圧着ツール、超音
波溶着ツール等が引出電極に接触することがない。従っ
て、金属バンプを溶着する際の電極の損傷を防ぎ、良好
な導通状態を確保し、信頼性の高い圧電振動子を得るこ
とができる。
り引出電極と接続電極を金属間接合することができ、接
合の信頼性が高まる。また、引出電極上や水晶振動板素
地に直接保護膜を形成するので、当該部分に超音波溶着
ツール等により超音波を印加しても、水晶振動子の励振
に影響のある引出電極や水晶振動板素地を傷めることは
ない。従って、良好な導通状態を確保し、信頼性の高い
圧電振動子を得ることができる。
が形成された圧電振動板において、金属バンプの溶融に
より引出電極と接続電極を金属間接合することができ、
接合の信頼性が高まる。また、金属バンプと接続される
引出電極の反対面(裏面)には引出電極が形成されない
構成であるので、超音波溶着ツールが引出電極に接触す
ることがない。従って、金属バンプを溶着する際の電極
の損傷を防ぎ、良好な導通状態を確保し、信頼性の高い
圧電振動子を得ることができる。
が形成された圧電振動板において、引出電極上や水晶振
動板素地に直接保護膜を形成するので、当該部分に超音
波溶着ツール等により超音波を印加しても、水晶振動子
の励振に影響のある引出電極や水晶振動板素地を傷める
ことはない。従って、良好な導通状態を確保し、信頼性
の高い圧電振動子を得ることができる。
側面図。
側面図。
側面図。
向側面図。
1a,92a 金属バンプ 63,64 厚膜電極
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の接続電極が形成された基台と、複
数の主電極と当該主電極を外部に引き出す引出電極が形
成され、当該引出電極を前記接続電極との接続面に延出
した圧電振動板と、前記基台の接続電極と圧電振動板の
引出電極との接合のうち、少なくとも1つまたは全部の
接合を、前記接続電極と前記引出電極のいずれか一方ま
たは両方に形成された金属バンプの溶着により行う圧電
振動子であって、 前記圧電振動板の、前記金属バンプと接続される引出電
極の形成された面の反対面には引出電極が形成されない
ことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項2】 複数の接続電極が形成された基台と、複
数の主電極と当該主電極を外部に引き出す引出電極が形
成され、当該引出電極を前記接続電極との接続面に延出
する圧電振動板と、前記基台の接続電極と圧電振動板の
引出電極との接合のうち、少なくとも1つまたは全部の
接合を、前記接続電極と前記引出電極のいずれか一方ま
たは両方に形成された金属バンプの溶着により行う圧電
振動子であって、 前記圧電振動板の、前記金属バンプと接続される引出電
極の形成された面の反対面には保護膜が形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項3】 複数の接続電極が形成され、当該接続電
極の少なくとも1つに複数の金属バンプが形成されてな
る基台と、表裏面に一対の主電極が形成されるととも
に、当該主電極から延出した引出電極が前記接続電極と
の接続面に延出してなる圧電振動板と、からなり、前記
圧電振動板を前記基台に搭載し、前記金属バンプと前記
引出電極とを超音波溶着により接続してなる圧電振動子
であって、 前記圧電振動板の前記金属バンプと接続される引出電極
形成面の反対面には引出電極が形成されないことを特徴
とする圧電振動子。 - 【請求項4】 複数の接続電極が形成され、当該接続電
極の少なくとも1つに複数の金属バンプが形成されてな
る基台と、表裏面に一対の主電極が形成されるととも
に、当該主電極から延出した引出電極が前記接続電極と
の接続面に延出してなる圧電振動板と、からなり、前記
圧電振動板を前記基台に搭載し、前記金属バンプと前記
引出電極とを超音波溶着により接続してなる圧電振動子
であって、 前記圧電振動板の、前記金属バンプと接続される引出電
極形成面の反対面には保護膜が形成されていることを特
徴とする圧電振動子。 - 【請求項5】 保護膜が厚膜金属からなることを特徴と
する請求項2または請求項4記載の圧電振動子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25603598A JP4051452B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25603598A JP4051452B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 圧電振動子 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000068777A true JP2000068777A (ja) | 2000-03-03 |
JP4051452B2 JP4051452B2 (ja) | 2008-02-27 |
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ID=17287019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25603598A Expired - Lifetime JP4051452B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 圧電振動子 |
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JP (1) | JP4051452B2 (ja) |
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