JP2009188483A - 圧電デバイス及び表面実装型圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型、低背化した圧電振動子の素子の傾きよる不良を減らす手段を得る。
【解決手段】圧電基板11、圧電基板11の表裏両面に夫々形成された励振電極15、及び励振電極15から夫々圧電基板11の端縁に引き出されたリード端子16を有する圧電振動素子10と、上面に圧電振動素子10のリード端子16が導電性接合部材を介して夫々接合される電極パッド6を有するパッケージ本体5と、を備えた圧電デバイス1であって、電極パッド6上に突起部8を形成し、電極パッド6上に圧電振動素子10のリード端子16を接合する際に、圧電振動素子10の突起部8と対向する位置に貫通孔12を形成するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】圧電基板11、圧電基板11の表裏両面に夫々形成された励振電極15、及び励振電極15から夫々圧電基板11の端縁に引き出されたリード端子16を有する圧電振動素子10と、上面に圧電振動素子10のリード端子16が導電性接合部材を介して夫々接合される電極パッド6を有するパッケージ本体5と、を備えた圧電デバイス1であって、電極パッド6上に突起部8を形成し、電極パッド6上に圧電振動素子10のリード端子16を接合する際に、圧電振動素子10の突起部8と対向する位置に貫通孔12を形成するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、圧電デバイス及び表面実装型圧電発振器に関し、特に水晶基板と、パッケージ内に設けたパッド電極との接続方法を改善した圧電デバイスと表面実装型圧電発振器に関する。
圧電振動子等の圧電デバイスは、小型で低価格あること、高精度、高安定な周波数が容易に得られること、経年変化が少ないこと等のため、各種の電子機器に広く用いられている。中でも周波数−温度特性が3次曲線を呈するATカット水晶振動子は、周波数温度特性が優れているので携帯電話等の通信機器に多量に用いられている。
図8は、従来のATカット水晶振動子の構造を模式的に示す断面図であり、パッケージ本体50の内底部の隅に設けた段差部51に導電性接着剤52を塗布し、該導電性接着剤52に水晶振動素子53を押し当て、導電性接着剤52を乾燥させて水晶振動素子53を段差部52に接着、固定させる。段差部51の上面にはパッド電極(図示せず)が形成され、パッド電極と外部端子54とはパッケージに形成した内部導体にて導通されている。また、圧電振動子の低背化を図るため、段差部51を設けず、パッケージ本体50の内底面に直にパッド電極を設け、該パッド電極に水晶振動素子を接着した水晶振動子も作られている。
図8は、従来のATカット水晶振動子の構造を模式的に示す断面図であり、パッケージ本体50の内底部の隅に設けた段差部51に導電性接着剤52を塗布し、該導電性接着剤52に水晶振動素子53を押し当て、導電性接着剤52を乾燥させて水晶振動素子53を段差部52に接着、固定させる。段差部51の上面にはパッド電極(図示せず)が形成され、パッド電極と外部端子54とはパッケージに形成した内部導体にて導通されている。また、圧電振動子の低背化を図るため、段差部51を設けず、パッケージ本体50の内底面に直にパッド電極を設け、該パッド電極に水晶振動素子を接着した水晶振動子も作られている。
圧電振動素子はそれ自体が振動しているため、圧電振動素子と保持器(パッケージ)との接続には種々の工夫が凝らされてきた。特許文献1には、音叉水晶振動素子を気密端子に接続する手法が開示されている。
図9は、音叉水晶振動素子56(励振電極は図示せず)の斜視図であり、音叉水晶振動素子56の基底部には2つの貫通孔57が形成されている。フランジ、ガラス、及びリード線からなる気密端子のリード線に音叉水晶振動素子56を接続、固定するには、音叉水晶振動素子56に形成された貫通孔57に合金半田等の導電剤を充填し、音叉水晶振動素子とリード線とを固着する。リード線は弾性材からなり、音叉水晶振動素子56の振動が安定に振動するために設けられたものであって、振動子のQ値を高くすることができる。即ち、音叉水晶振動素子56の振動の一部はリード線を通じて流れ行く性質を持っていると開示されている。
図9は、音叉水晶振動素子56(励振電極は図示せず)の斜視図であり、音叉水晶振動素子56の基底部には2つの貫通孔57が形成されている。フランジ、ガラス、及びリード線からなる気密端子のリード線に音叉水晶振動素子56を接続、固定するには、音叉水晶振動素子56に形成された貫通孔57に合金半田等の導電剤を充填し、音叉水晶振動素子とリード線とを固着する。リード線は弾性材からなり、音叉水晶振動素子56の振動が安定に振動するために設けられたものであって、振動子のQ値を高くすることができる。即ち、音叉水晶振動素子56の振動の一部はリード線を通じて流れ行く性質を持っていると開示されている。
また、特許文献2には、圧電基板の端部に切欠き部、あるいはスルーホールを設けた水晶振動子が開示されている。
図10は、ATカット水晶振動素子を示す斜視図であり、水晶振動素子60は、短冊平板状のATカット水晶基板の両主面に励振用電極61、及びリード電極62を導電性材料膜にて形成する。そして、水晶基板主面上でリード電極62が延出する基板端部に切欠き部63を設けた凹所65の内壁に、リード電極62と接続する導体膜64を有している。導体膜64はリード電極62の延長上にあって反対側の主面にまで到達している。また、凹所65をスルーホールとすることによって上側のリード電極62を下面付近にまで延在することができる。更に、前記励振用電極61と水晶基板長手方向端部との間に、励振用電極辺に平行に複数の溝66を形成する。これらの溝の深さは、前記励振用電極61から前記基板長手方向端部に向かって徐々に深くなっている。
上記のような複数の溝66を形成することにより、共振特性や温度特性等の諸特性および等価回路定数値のバラツキを抑えたエネルギー閉じ込め型圧電振動子が得られると記述されている。
特開昭53−60593号公報
特開2003−46366公報
図10は、ATカット水晶振動素子を示す斜視図であり、水晶振動素子60は、短冊平板状のATカット水晶基板の両主面に励振用電極61、及びリード電極62を導電性材料膜にて形成する。そして、水晶基板主面上でリード電極62が延出する基板端部に切欠き部63を設けた凹所65の内壁に、リード電極62と接続する導体膜64を有している。導体膜64はリード電極62の延長上にあって反対側の主面にまで到達している。また、凹所65をスルーホールとすることによって上側のリード電極62を下面付近にまで延在することができる。更に、前記励振用電極61と水晶基板長手方向端部との間に、励振用電極辺に平行に複数の溝66を形成する。これらの溝の深さは、前記励振用電極61から前記基板長手方向端部に向かって徐々に深くなっている。
上記のような複数の溝66を形成することにより、共振特性や温度特性等の諸特性および等価回路定数値のバラツキを抑えたエネルギー閉じ込め型圧電振動子が得られると記述されている。
客先からは圧電振動子の小型化、低背化が強く要求され、圧電振動子の形状寸法は、現状では2.5×2.0×0.55mm程度と極めて小型化している。低背化(h=0.55mm)に伴い、パッケージ本体50の内底面と、水晶振動素子53の主面とのなす角が、所定の角度からぶれると振動子不良の大きな要因となる。水晶振動素子のパッケージへの搭載は、吸着装置を用いて水晶振動素子53の主面を吸着し、パッケージ50の段差部51のパッド電極上面に塗布された導電性接着剤52に軽く押し当て、載置するが、導電性接着剤52の量、粘度、押し当てる力、吸着装置のノズルの傾斜等により、水晶振動素子53の主面がパッケージ本体50の内底面に対して傾くものが生じる場合がある。水晶振動素子53の主面の傾きが所定値を超えると、水晶振動素子53の先端部が内底面と接触し、あるいはパッケージ本体50の上部周縁に溶接する蓋部材と接触して不良となる。このような不良を事前に防ぐために、水晶振動素子53の主面の傾度を測定し、選別するが、この工数が大幅に掛り、また歩留まりも悪くなるという問題があった。
しかしながら、特許文献1に記載の保持器との接続、固定方法は、音叉水晶振動素子に特有の固定方法であり、厚み滑り振動をする圧電振動素子の接続、固定には適さないし、厚み振動の場合、振動の一部を漏洩させるとQ値の低下を来すという問題が生じる。また、特許文献2に記載の凹所、あるいはスルーホールは、リード電極とパッケージ本体のパッド電極との接続用であり、水晶振動素子とパッケージとの固定を主目的とするものではなく、また水晶振動素子をパッケージ本体の内底面に対して平行に固定するには寄与しないという問題があった。
本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、歩留まりを改善した小型、低背化した圧電デバイス、及び表面実装型圧電発振器を提供することにある。
本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、歩留まりを改善した小型、低背化した圧電デバイス、及び表面実装型圧電発振器を提供することにある。
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]少なくとも、圧電基板、該圧電基板の表裏両面に夫々形成された励振電極、及び前記励振電極から夫々前記圧電基板の端縁に引き出されたリード端子を有する圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子のリード端子が導電性接合部材を介して夫々接合される電極パッドを有する絶縁基板と、を備えた圧電デバイスであって、前記電極パッド上に突起部を形成し、前記電極パッド上に前記圧電振動素子のリード端子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に貫通孔を形成した圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、絶縁基板(パッケージ本体)のパッド電極の面と、圧電振動素子の面とが導電性接着剤により、接着されると共に、パッド電極に設けた突起部及び圧電基板(水晶基板)に設けた貫通孔に塗布した導電性接着剤の接着力が加わるため、圧電振動素子の主面がパッケージ本体の底板の面に平行に保たれるので、蓋部材をシーム溶接する際に、蓋部材に接触することは無く、また底板に接触することも無いので、水晶振動子の歩留まりが大幅に改善されると共に、低背化に大いに寄与するという効果がある。
[適用例2]前記突起部及び前記貫通孔がそれぞれ複数個設けられている適用例1に記載の圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、複数の突起部と複数の貫通孔とが導電性接着剤で充填されることになり、3次元の接着力が生じ、圧電振動素子の主面がパッケージ本体の底板の面に平行に保たれるという効果と、低背化に寄与する効果がある。
[適用例3]前記突起部及び前記貫通孔がそれぞれ1個設けられている適用例1に記載の圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、1個の突起部に1つの貫通孔を通す搭載法となるので、搭載する装置が簡素化され、低コスト化が図られるという効果がある。なお、圧電振動素子の主面がパッケージ本体の底板の面に平行に保たれるので、複数突起部を設けた場合とほぼ同様の効果がある。
[適用例4]前記貫通孔が円形、又は矩形である適用例1乃至3の何れかに記載の圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、圧電振動素子搭載器の形状認識という点で、円形あるいは矩形の形状は容易であるし、突起部と貫通孔との接触面積を大きくでき、突起部表面と貫通孔の内側面との接着力が大きくなるという効果もある。
[適用例5]少なくとも、圧電基板、該圧電基板の表裏両面に夫々形成された励振電極、及び前記励振電極から夫々前記圧電基板の端縁に引き出されたリード端子を有する圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子のリード端子が導電性接合部材を介して夫々接合される複数の電極パッドを有する絶縁基板と、を備えた圧電デバイスであって、前記複数の電極パッド上にそれぞれ突起部を形成し、前記電極パッド上に前記圧電振動素子のリード端子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に切欠き部を形成した圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、パッド電極の面と、圧電振動素子の面とによる面接着力に、突起部及び圧電基板(水晶基板)に設けた切欠き部に塗布した導電性接着剤の3次元の接着力が加わるため、圧電振動素子の主面がパッケージ本体の底板の面に平行に保たれるという効果と、低背化に寄与するという効果がある。
[適用例6]前記圧電基板がATカット水晶基板である適用例1乃至5の何れかに記載の圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、周波数温度特性は3次曲線を呈し、高安定の周波数が得られるという効果がある。
[適用例7]前記圧電振動素子が音叉型圧電振動素子である適用例1乃至5の何れかに記載の圧電デバイスを特徴とする。
このように圧電デバイスを構成すると、ATカット水晶振動素子に比べ細長く、自重の重い音叉型圧電振動素子をパッケージ本体の底板の面に、平行に保たれるという効果とがあり、低背化に寄与する。
[適用例8]上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される素子搭載用パッド電極を備えた絶縁基板と、前記素子搭載パッド電極上に搭載される圧電振動素子と、該圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、前記絶縁基板外底面の一辺に沿って突設した段差部と、前記絶縁基板の外底面に配置されたIC部品搭載パッドに搭載された発振回路を構成するIC部品と、前記段差部の底面と前記IC部品の底面に夫々分散配置された実装端子と、前記各実装端子と前記IC部品搭載パッドとの間を導通する導体と、前記各素子搭載パッドと前記IC部品搭載パッドとの間を導通する導体と、を備えた圧電発振器であって、前記素子搭載用の電極パッド上に突起部を形成し、前記電極パッド上に前記圧電振動素子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に貫通孔を形成した表面実装型圧電発振器を特徴とする。
このように表面実装型圧電発振器を構成すると、圧電振動素子を収容する凹所を薄くすることが可能となるので、圧電発振器を低背化できるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本実施形態では圧電デバイスの一例として圧電振動子を例に挙げて説明する。
図1は、本発明に係る圧電デバイスの第1の実施の形態を示す概略図であり、(a)は蓋部材(図示せず)を外した圧電振動子1の斜視図、(b)は圧電振動素子10の斜視図、(c)は圧電振動素子10のQ−Qにおける断面図である。
第1の実施の形態の圧電振動子1は、図1(a)の斜視図に示すように、絶縁基板(以降、パッケージ本体と称す)5と、圧電振動素子10と、パッケージ本体5の上部周縁部に形成されたメタライズ(図示せず)にシーム溶接等の手段で溶接される蓋部材(図示せず)と、を備えている。
圧電振動素子10の構成を、例えばATカット水晶振動素子を例にして説明する。最初に水晶から所定の角度(Z軸から約35°)で水晶板を切り出し、所望する周波数の厚さまで研磨し、更に両表面をエッチングしてATカット水晶ウエハWを制作する。フォトリソグラフィ技法とエッチング手法を用いて水晶ウエハWを加工し、図2の平面図に示すように、縦横に規則的に並んだ小さな貫通孔12を形成する。蒸着装置、又はスパッタリング装置を用いて、水晶ウエハWの両面に図1(b)に示すような励振電極15とリード端子16を、マスクを介して格子状に形成する。そして、図2の破線に沿ってダイシングソー等を用いて個片の水晶板に切断して、図1(b)に示す水晶振動素子10を形成する。
表裏に形成したリード端子16はそれぞれ貫通孔12の上を通るようにし、リード端子16の幅は貫通孔12の直径より大きくする。
なお、本実施形態では圧電デバイスの一例として圧電振動子を例に挙げて説明する。
図1は、本発明に係る圧電デバイスの第1の実施の形態を示す概略図であり、(a)は蓋部材(図示せず)を外した圧電振動子1の斜視図、(b)は圧電振動素子10の斜視図、(c)は圧電振動素子10のQ−Qにおける断面図である。
第1の実施の形態の圧電振動子1は、図1(a)の斜視図に示すように、絶縁基板(以降、パッケージ本体と称す)5と、圧電振動素子10と、パッケージ本体5の上部周縁部に形成されたメタライズ(図示せず)にシーム溶接等の手段で溶接される蓋部材(図示せず)と、を備えている。
圧電振動素子10の構成を、例えばATカット水晶振動素子を例にして説明する。最初に水晶から所定の角度(Z軸から約35°)で水晶板を切り出し、所望する周波数の厚さまで研磨し、更に両表面をエッチングしてATカット水晶ウエハWを制作する。フォトリソグラフィ技法とエッチング手法を用いて水晶ウエハWを加工し、図2の平面図に示すように、縦横に規則的に並んだ小さな貫通孔12を形成する。蒸着装置、又はスパッタリング装置を用いて、水晶ウエハWの両面に図1(b)に示すような励振電極15とリード端子16を、マスクを介して格子状に形成する。そして、図2の破線に沿ってダイシングソー等を用いて個片の水晶板に切断して、図1(b)に示す水晶振動素子10を形成する。
表裏に形成したリード端子16はそれぞれ貫通孔12の上を通るようにし、リード端子16の幅は貫通孔12の直径より大きくする。
図3はパッケージ本体(絶縁基板)5の構造を示す図であり、(a)はパッケージ本体5の斜視図、(b)はパッケージ本体のR−Rにおける断面図である。図3(b)に示すようにパッケージ本体5は、底板5aと、該底板5aの周縁に一体的に立設された環状側壁5bと、底板5aと側壁5bが接する底板5aの上面隅に形成された段差部6と、該段差部6上に形成されたパッド電極7と、該パッド電極7上に形成された突起部8と、底板5aの裏面隅に形成された外部端子9と、を備えている。第1の実施形態に係る圧電振動子に用いるパッケージ本体5の特徴は、圧電振動素子10が載置されるパッド電極7上に円柱状の突起部8を2個形成したことである。円柱状の突起部8の直径は、図1(b)に示す圧電基板11に形成した貫通孔12の直径より少し小さくし、2つの貫通孔12が突起部8を通るような形状とする。
ここで、底板5a、側壁5b及び段差部6はセラミック材で形成されるのが一般的であり、パッド電極7、突起部8、外部端子9は同様な工程で形成される。つまり、段差部6上にパッド電極7用のタングステン(又はモリブデン)膜を印刷し、その上に重ねて突起部8用のタングステン膜を印刷する。そして、底板5aの裏面に外部端子9用のタングステン膜を印刷し、還元雰囲気中で焼成してセラミックを固化させると同時に、タングステン膜をメタライズ化する。メタライズ部にニッケルメッキと、金メッキとを順次施して、パッド電極7、突起部8、及び外部端子9をそれぞれ形成する。なお、パッド電極7は内部導体にて外部端子9にそれぞれ導通している。
パッケージ本体5のパッド電極7と、突起部8とに導電性接着剤20を塗布し、図1(b)に示す水晶振動素子10を吸引装置のノズルで吸引し、2つの貫通孔12を2つの突起部8に通してパッド電極7に載置する。載置する際に吸引装置のノズルで軽く押しつけるような力を加え、水晶振動素子10の主面をパッド電極7の面に密着させ、水晶振動素子10の主面がパッケージ本体5の底板5aの面に平行になるようにする。
パッド電極7に導電性接着剤20が塗布されているので、図1(b)に示す水晶振動素子10の裏面のリード端子16と、表面のリード端子16に対向する水晶基板11の裏面と、がパッド電極7に接着される。その上、2個の突起部8に導電性接着剤20を塗布しているので、該突起部8に水晶振動素子10の2つの貫通孔12を通すと、導電性接着剤20が貫通孔12の内側面と、円柱状の突起部8の表面に十分に付着し、接触面積が大きくなり水晶振動素子10を突起部8に接着する。
パッド電極7に導電性接着剤20が塗布されているので、図1(b)に示す水晶振動素子10の裏面のリード端子16と、表面のリード端子16に対向する水晶基板11の裏面と、がパッド電極7に接着される。その上、2個の突起部8に導電性接着剤20を塗布しているので、該突起部8に水晶振動素子10の2つの貫通孔12を通すと、導電性接着剤20が貫通孔12の内側面と、円柱状の突起部8の表面に十分に付着し、接触面積が大きくなり水晶振動素子10を突起部8に接着する。
即ち、水晶振動素子10の主面と、パッド電極7の面との平面的な接着力に、突起部8の表面と、貫通孔12の内側面と、の3次元的な接着力とが加わり、水晶振動素子10の重量は極めて軽いため、その主面が重力により下側に傾くことは無く、パッケージ本体5の底面5aと平行に保たれる。導電性接着剤を乾燥させると、パッケージ本体5と、水晶振動素子10との接着は強固になると共に、水晶振動素子10の表面側のリード端子16は、一方の貫通孔12に充填した導電性接着剤20により、パッド電極7に導通される。裏面側のリード端子16はパッド電極7に塗布した導電性接着剤により導通される。なお、突起部8は貫通孔12より頭が出ていてもよいし、低くてもよい。
このように本実施形態の圧電振動子は、パッケージ本体5に設けた突起部8と、水晶基板11に設けた貫通孔12により、水晶振動素子10の主面を底板5aの面に平行に保てるので、パッケージ本体5の上部周縁に蓋部材をシーム溶接する際に、蓋部材に接触することは無く、また底板5aに接触することも無いので水晶振動子の歩留まりが大幅に改善されると共に、低背化に寄与する。
また、貫通孔12を設け、貫通孔12が導電性接着剤で充填されているので、高次輪郭系モードと、高次インハーモニックモードによるスプリアスを抑圧する効果もある。
このように本実施形態の圧電振動子は、パッケージ本体5に設けた突起部8と、水晶基板11に設けた貫通孔12により、水晶振動素子10の主面を底板5aの面に平行に保てるので、パッケージ本体5の上部周縁に蓋部材をシーム溶接する際に、蓋部材に接触することは無く、また底板5aに接触することも無いので水晶振動子の歩留まりが大幅に改善されると共に、低背化に寄与する。
また、貫通孔12を設け、貫通孔12が導電性接着剤で充填されているので、高次輪郭系モードと、高次インハーモニックモードによるスプリアスを抑圧する効果もある。
図4はパッケージ本体の他の実施の形態であり、図3に示すパッケージ本体5と異なる点は、段差部6を設けること無く、底板5a上にパッド電極7と、突起部8とを直接形成した点である。突起部8を設けることにより水晶振動素子10がパッケージ本体5’の底面5aと平行に保たれるので、パッド電極7の厚みがあれば、十分に底面5aとの間隙を保つことができる。段差部6を取り除くことにより、より低背化したパッケージを構成することができる。
図5は、水晶振動素子に形成する貫通孔の変形例である。
図5(a)は、水晶振動素子の水晶基板11に形成する2つの貫通孔13を矩形にした例である。
矩形の貫通孔13を有する水晶振動素子10を用いる場合は、パッケージ本体5(図1参照)に設ける突起部8もその断面が矩形状とし、貫通孔13の形状寸法は突起部8のそれより少し大きくする必要がある。
このように構成した水晶振動素子10の貫通孔13にパッケージ本体5の四角柱状の突起部8を挿入して水晶振動子を構成した場合も、水晶振動素子10の面とパッド電極との平面的な接着力と、矩形の貫通孔13の内側面と突起部の表面との3次元的な接着力とにより、水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保たれるのは、図1に示した圧電振動素子と同様である。
図5(a)は、水晶振動素子の水晶基板11に形成する2つの貫通孔13を矩形にした例である。
矩形の貫通孔13を有する水晶振動素子10を用いる場合は、パッケージ本体5(図1参照)に設ける突起部8もその断面が矩形状とし、貫通孔13の形状寸法は突起部8のそれより少し大きくする必要がある。
このように構成した水晶振動素子10の貫通孔13にパッケージ本体5の四角柱状の突起部8を挿入して水晶振動子を構成した場合も、水晶振動素子10の面とパッド電極との平面的な接着力と、矩形の貫通孔13の内側面と突起部の表面との3次元的な接着力とにより、水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保たれるのは、図1に示した圧電振動素子と同様である。
図5(b)に示す水晶振動素子は、水晶基板11の短手側に1つの貫通孔13aを形成するようにしたものである。貫通孔13aの短手方向の長さは、図3(a)に示す2個の突起部8間の長さより少し長くし、その幅は突起部8の直径(矩形の突起部の場合は幅)より少し大きくする。このように水晶基板11の短手側に1つの大きな貫通孔13aを形成すると圧電振動素子の主振動の近傍に生じる輪郭系高次モードに起因する不要振動を抑圧できるという効果がある。
また、図5(c)に示す水晶振動素子は、水晶基板11の短手側で、その短手方向中央に1個の貫通孔13bを設けた例である。なお、図5(c)では矩形の貫通孔13bを示しているが円形の貫通孔であってもよい。
この図5(c)に示すように水晶振動素子を構成した場合は、パッケージ本体のパッド電極上に形成する突起部も1個とする。なお、水晶振動素子の表面のリード端子16は、図5(c)に示すように水晶基板11の端部を経て貫通孔13bまで延在する。こうすることにより表面の励振電極15と一方のパッド電極の導通が図られる。水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保たれるのは、図1に示した圧電振動素子と同様である。
また、図5(c)に示す水晶振動素子は、水晶基板11の短手側で、その短手方向中央に1個の貫通孔13bを設けた例である。なお、図5(c)では矩形の貫通孔13bを示しているが円形の貫通孔であってもよい。
この図5(c)に示すように水晶振動素子を構成した場合は、パッケージ本体のパッド電極上に形成する突起部も1個とする。なお、水晶振動素子の表面のリード端子16は、図5(c)に示すように水晶基板11の端部を経て貫通孔13bまで延在する。こうすることにより表面の励振電極15と一方のパッド電極の導通が図られる。水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保たれるのは、図1に示した圧電振動素子と同様である。
図5(d)に示す水晶振動素子は、2個の矩形状の切欠き13cを水晶基板11の短手側に設けた例である。主面に形成した励振電極15から引き出された表裏面のリード端子16はそれぞれ切欠き13cまで延在し、且つリード端子16の幅は切欠き13cの幅より広くする。
この図5(d)に示すように水晶振動素子を構成した場合は、2つの切欠き13c、13cに、パッケージ本体5の2つの突起部8(図1参照)を挿入し、導電性接着剤にて接着、固定する。この場合は、図1に示した突起部8の断面が矩形の角柱にする方が導電性接着剤を塗布した際に、切欠き13cの内側面と、突起部の表面との接着力が強くなる。このように構成した場合でも水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保つことができる。
この図5(d)に示すように水晶振動素子を構成した場合は、2つの切欠き13c、13cに、パッケージ本体5の2つの突起部8(図1参照)を挿入し、導電性接着剤にて接着、固定する。この場合は、図1に示した突起部8の断面が矩形の角柱にする方が導電性接着剤を塗布した際に、切欠き13cの内側面と、突起部の表面との接着力が強くなる。このように構成した場合でも水晶振動素子の主面がパッケージ本体の底面に平行に保つことができる。
図6は、本実施形態の水晶振動子に適用する水晶振動素子の他の例を示した図であり、水晶振動素子を音叉振動素子3により構成したものである。
この場合は、音叉振動素子3の基部に2個の貫通孔14を形成し、パッケージ本体に形成した2個の突起部を前記貫通孔14に挿入し、導電性接着剤にて固定する。音叉振動素子3は細長く、厚みも厚いので自重が重いので面での接着のみでは、音叉振動素子3が傾く虞があるため、本実施形態のように突起部8を用いるようにすると、音叉振動素子3をパッケージ本体の底面に平行に保つことができる。
この場合は、音叉振動素子3の基部に2個の貫通孔14を形成し、パッケージ本体に形成した2個の突起部を前記貫通孔14に挿入し、導電性接着剤にて固定する。音叉振動素子3は細長く、厚みも厚いので自重が重いので面での接着のみでは、音叉振動素子3が傾く虞があるため、本実施形態のように突起部8を用いるようにすると、音叉振動素子3をパッケージ本体の底面に平行に保つことができる。
なお、これまで説明した本実施形態では、圧電振動素子に形成する貫通孔が円形及び矩形である場合を説明したが、貫通孔は楕円、三角形等の形状であってもよい。その場合はパッケージ本体に形成する突起部もそれらの形状とするのが望ましい。また、圧電基板を平板の例を用いて説明したが、メサ型基板、逆メサ型基板であってもよい。また、ATカット基板のみならず、BTカット基板等であてもよい。
図7は、本発明の一実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型水晶発振器の一例としての圧電発振器の縦断面図である。
この水晶発振器21は、パッケージ22の上面に設けた凹所23内に水晶振動素子40を搭載して金属蓋30により気密封止すると共に、パッケージ22の外底面にIC部品45を搭載した構成を有している。
この水晶発振器21は、パッケージ22の上面に設けた凹所23内に水晶振動素子40を搭載して金属蓋30により気密封止すると共に、パッケージ22の外底面にIC部品45を搭載した構成を有している。
パッケージ22は、上面に凹所23を有したセラミック等からなる絶縁基板24と、凹所内に配置されて水晶振動素子40の各励振電極と電気的に接続される2つの素子搭載パッド25と、絶縁基板24の外底面の一辺に沿って突設された段差部31の底面上に配置した2つの実装端子26aと、発振回路を構成するIC部品45を搭載するために絶縁基板24の外底面27に配置されたIC部品搭載パッド28と、各実装端子26aとIC部品搭載パッド28との間を導通する導体29と、各素子搭載パッド電極25とIC部品搭載パッド28との間を導通する導体29と、凹所内に設けた2つの素子搭載パッド電極25に水晶振動素子40上の2つの励振電極を夫々電気的に接続した状態で凹所23を気密封止する金属蓋30と、を備えている。なお、段差部31は絶縁基板24の一部を構成している。
上記のように構成される本実施形態の表面実装型水晶発振器は、凹所23内に設けた2つの素子搭載パッド25と、水晶振動素子40との接続、固定方法である。つまり、2つのパッド電極25に2つの突起部42を形成すると共に、水晶振動素子40の端部基板上に2つの貫通孔43を形成し、この貫通孔43に突起部42を挿入して導電性接着剤にて固定する。このような接続、固定方法を用いることにより、水晶振動素子40の主面は凹所23の底面に平行となり、金属蓋30を封止した際の水晶振動子の不良が大幅に減少する。
また、IC部品45の底面には2つの実装端子26bが形成されており、このIC部品45の上面に設けた各パッド45aを各IC部品搭載パッド28にフリップチップ実装することにより、合計4つの実装端子26a、26bが十分に離間した位置関係にて同一高さレベルに位置することとなる。
各実装端子26a、26bは、例えば水晶振動素子40側の各リード電極と導通する駆動電源用実装端子(Vcc端子)、制御電圧印加用実装端子(Vcon端子)、及び信号出力用実装端子(Out端子)と、接地回路と導通するための接地用実装端子(Gnd端子)の4つの実装端子からなり、この例では、このうちの2つの実装端子26aは基板外底面27の一辺に沿って突設した段差部31の平坦な底面に沿って離間配置され、他の2つの実装端子26bはIC部品45の底面に離間配置されている。
各実装端子26a、26bは、例えば水晶振動素子40側の各リード電極と導通する駆動電源用実装端子(Vcc端子)、制御電圧印加用実装端子(Vcon端子)、及び信号出力用実装端子(Out端子)と、接地回路と導通するための接地用実装端子(Gnd端子)の4つの実装端子からなり、この例では、このうちの2つの実装端子26aは基板外底面27の一辺に沿って突設した段差部31の平坦な底面に沿って離間配置され、他の2つの実装端子26bはIC部品45の底面に離間配置されている。
1 圧電振動子、3 音叉振動子、5、5’ パッケージ本体、5a 底板、5b 側壁、6 段差部、7 パッド電極、8、42 突起部、9 外部端子、10、40 圧電振動素子、11 圧電基板、12、13、13a、13b、14、43 貫通孔、15 励振電極、16 リード端子、W 水晶ウエハ、20、41 導電性接着剤、21 水晶発振器、22 パッケージ、23 凹所、24 絶縁基板、25 素子搭載パッド電極、26a、26b 実装端子、27 基板外底面、28 IC部品搭載パッド、29 導体、30 金属蓋、31 段差部、45 IC部品、45a パッド、45b スルーホール、46 樹脂
Claims (8)
- 少なくとも、圧電基板、該圧電基板の表裏両面に夫々形成された励振電極、及び前記励振電極から夫々前記圧電基板の端縁に引き出されたリード端子を有する圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子のリード端子が導電性接合部材を介して夫々接合される電極パッドを有する絶縁基板と、を備えた圧電デバイスであって、
前記電極パッド上に突起部を形成し、
前記電極パッド上に前記圧電振動素子のリード端子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に貫通孔を形成したことを特徴とする圧電デバイス。 - 前記突起部及び前記貫通孔がそれぞれ複数個設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記突起部及び前記貫通孔がそれぞれ1個設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記貫通孔が円形、又は矩形であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の圧電デバイス。
- 少なくとも、圧電基板、該圧電基板の表裏両面に夫々形成された励振電極、及び前記励振電極から夫々前記圧電基板の端縁に引き出されたリード端子を有する圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子のリード端子が導電性接合部材を介して夫々接合される複数の電極パッドを有する絶縁基板と、を備えた圧電デバイスであって、
前記複数の電極パッド上にそれぞれ突起部を形成し、前記電極パッド上に前記圧電振動素子のリード端子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に切欠き部を形成したことを特徴とする圧電デバイス。 - 前記圧電基板がATカット水晶基板であること特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記圧電振動素子が音叉型圧電振動素子であること特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の圧電デバイス。
- 上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される素子搭載用パッド電極を備えた絶縁基板と、前記素子搭載パッド電極上に搭載される圧電振動素子と、該圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、前記絶縁基板外底面の一辺に沿って突設した段差部と、前記絶縁基板の外底面に配置されたIC部品搭載パッドに搭載された発振回路を構成するIC部品と、前記段差部の底面と前記IC部品の底面に夫々分散配置された実装端子と、前記各実装端子と前記IC部品搭載パッドとの間を導通する導体と、前記各素子搭載パッドと前記IC部品搭載パッドとの間を導通する導体と、を備えた圧電発振器であって、
前記素子搭載用の電極パッド上に突起部を形成し、前記電極パッド上に前記圧電振動素子を接合する際に、前記圧電振動素子の前記突起部と対向する位置に貫通孔を形成したことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
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