JP2000013178A

JP2000013178A - 表面実装型圧電振動デバイス

Info

Publication number: JP2000013178A
Application number: JP10193733A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Matsuura; 宏嘉松浦
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP3303292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電振動デバイスの小型化、圧電振動板の搭
載が容易に行えるパッケージ内の電極パッドに直接搭載
する構成において、圧電振動板の搭載位置、導電性接合
材の塗布状態ついて、より精度よく行え、表面実装型圧
電振動デバイスの信頼性を向上させる。【解決手段】圧電振動板を収容する底面２０と内側壁
面２１、ならびに圧電振動板が支持される段差部２２と
を有し、上部が開口したパッケージ２と、前記段差部に
形成された電極パッド２２１，２２２と導電性接合材を
介して電気的に接続され、表裏面に励振電極１１，１２
が形成された圧電振動板１とからなる表面実装型圧電振
動デバイスにおいて、前記段差部の内側壁面は、少なく
とも前記圧電振動板の短辺方向の中央部で、当該圧電振
動板と接する凸部２１１と、前記圧電振動板の短辺幅寸
法に対応した幅狭部２１２，２１３とが形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子、水晶フィル
タをはじめとする表面実装型圧電振動デバイス子のパッ
ケージ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子等の圧電振動デバイスは、回
路基板への自動搭載が可能な表面実装化、搭載される電
子機器の小型化に伴う、急速な小型化が求められてお
り、また機能面でも周波数変動が小さく、電気的特性の
安定した、高性能で高信頼性のものが要求されている。

【０００３】水晶振動子は表面実装型のものに限定して
も、その用途等によって多種多様の支持形態が採用され
ている。例えば、水晶振動板をパッケージ内の電極パッ
ドに直接搭載し、導電性接合材で固定するもの、あるい
は緩衝機能のない固体支持体により支持するもの、ある
いは緩衝機能がある支持体により支持するもの等があ
る。パッケージ内に余裕があれば緩衝機能のある支持体
を用いることが、耐衝撃性の面から一般的に好ましい
が、水晶振動子の小型化、水晶振動板の搭載の容易さと
いった観点からは、パッケージ内の電極パッドに直接搭
載する構成の方がむしろ望ましい。

【０００４】しかし、パッケージ内の電極パッドに直接
搭載する構成は、緩衝機能を有していないゆえに、水晶
振動板の搭載位置、水晶振動板と電極パッドを電気的機
械的に接続する導電性接合材の塗布状態ついて、より精
度良く行う必要性がある。特に、前記水晶振動板が、長
辺方向の一端部のみに電極が導出された、片持ち保持構
造のものは、その処方により、問題点が顕著に現れやす
い。例えば、水晶振動板の搭載位置が、水晶振動板の傾
き等により、パッケージに接触した状態でずれたまま搭
載されると、製品化後の水晶振動子に外部衝撃が加わっ
た場合、パッケージに受けた衝撃が、直接、水晶振動板
にもつたわり、水晶振動板の割れや、欠け等の電気的特
性の劣化をまねくという問題点を有していた。また、水
晶振動板と電極パッドを電気的機械的に接続する導電性
接合材の塗布量が多すぎたり、当該導電性接合材の塗布
量がバラツクことにより、短絡事故や、ＣＩ値が劣化す
る等の電気的特性の劣化をまねくという問題点も有して
いた。また、水晶振動板と電極パッドを電気的機械的に
接続する導電性接合材の塗布量が少なすぎると、ＣＩ値
が劣化するだけでなく、導電性接合材にクラックが生
じ、水晶振動板がはずれるなどの問題点があった。さら
に、導電性接合材としてはんだを用いた場合、いも付け
（いもはんだ）、はんだ流れすぎ、はんだ不足といった
はんだ付け不良を招くことがあった。いも付けとは、は
んだの中に気泡が入ったり、はんだが完全に溶けきらな
い状態のまま塗布されたものである。この状態ではんだ
が塗布されると、はんだの機械的強度が弱く、衝撃や振
動により離脱しやすくなり、導通不良の原因となる。は
んだ流れすぎになると、短絡などの不具合が生じやす
い。はんだ不足になると、いもはんだと同じように、衝
撃や振動により離脱しやすくなり、導通不良の原因とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、圧電振動デバイスの小
型化、圧電振動板の搭載が容易に行えるパッケージ内の
電極パッドに直接搭載する構成において、圧電振動板の
搭載位置、導電性接合材の塗布状態ついて、より精度よ
く行え、表面実装型圧電振動デバイスの信頼性を向上さ
せることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、圧電振動板を収容するための底面と内側
壁面、ならびに当該圧電振動板の少なくとも長辺方向の
一端が支持される段差部とを有し、上部が開口したパッ
ケージと、前記段差部に形成された電極パッドと導電性
接合材を介して電気的に接続され、表裏面に励振電極が
形成された圧電振動板とからなる表面実装型圧電振動デ
バイスにおいて、前記段差部の内側壁面は、少なくとも
前記圧電振動板の短辺方向の中央部で、当該圧電振動板
と接する凸部と、前記圧電振動板の短辺幅寸法に対応し
た幅狭部とが形成されていることを特徴とする。

【０００７】前記段差部の内側壁面に、圧電振動板の短
辺方向の中央部で、当該圧電振動板と接する凸部を形成
したことにより、圧電振動板の短辺方向の両端部分に
は、ある一定容量を有する空隙が形成され、当該圧電振
動板は、短辺方向の両端の空隙が形成された状態でパッ
ケージの段差部に位置決めされる。また、前記段差部の
内側壁面に、前記圧電振動板の短辺幅寸法に対応した幅
狭部を形成したことにより、前記圧電振動板の短辺方向
のずれ、傾きが生じにくくなる。前記内側壁面の幅狭部
は、前記圧電振動板の短辺方向の中央部を、前記内側壁
面の凸部に位置されるように位置決めし、前記圧電振動
板の短辺方向の両端部分を、前記空隙にバランスよく位
置決めする。そして、前記空隙には、前記段差部に形成
された電極パッドと前記圧電振動板とを電気的機械的に
接合する導電性接合材が流れ込み、当該導電性接合材の
塗布状態を確認できるようになる。

【０００８】また請求項２に示すように、前記圧電振動
板が、長辺方向の一端部のみに電極が導出された片側電
気的接続構造であることを特徴とする。

【０００９】上記構成により、上記作用効果に加え、前
記内側壁面の凸部は、導電性接合材が両端の空隙間で流
れ出すのを規制し、長辺方向の一端部のみに導出された
電極間の短絡を防止する。

【００１０】また請求項３に示すように、導電性接合材
としてはんだを用いた場合、はんだ塗布状態、あるいは
はんだ溶融状態を認識することにより、いも付け、はん
だ流れすぎ、はんだ不足などのはんだ付け不良を防止で
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を、表面実装型の水晶振動子を例にとり、図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す分解
斜視図、図２は図１の水晶振動板を搭載した状態の平面
図である。なお、気密封止に用いるフタについては図示
していない。

【００１２】水晶振動板１は、ＡＴカット水晶振動板か
らなり、矩形状に加工されている。その表裏面には励振
電極１１，１２が形成され、これらの励振電極を水晶振
動板の長辺方向の一端部に導出する引出電極１１ａ，１
２ａが真空蒸着法等の手段にて形成されている。

【００１３】パッケージ２は全体として上部が開口した
直方体形状であり、セラミックスからなる底面としての
パッケージ基体２０と壁面としてのパッケージ周壁２
１、前記水晶振動板を搭載する段差部２２とから構成さ
れている。そして、前記段差部が形成された内側壁面
は、その長辺方向の端部中央に凸部２１１が形成され、
その短辺方向の両端部に前記圧電振動板の短辺幅寸法に
対応して一部分を突出させた幅狭部２１２，２１３が形
成されている。前記幅狭部間の幅寸法は、前記水晶振動
板の短辺方向の幅寸法より若干大きく形成されており、
前記水晶振動板の１．０５倍から１．１５倍の幅寸法が
好ましい。これは、前記比率より小さくなると、水晶振
動板のパッケージへの挿入、位置決めがきつくなり、作
業性も低下する。一方、前記比率より大きくなると、水
晶振動板の短辺方向のずれ、傾きの悪影響を受けやすく
なるためである。また、前記段差部の上面には、電極パ
ッド２２１，２２２が形成されており、前記周壁２１の
上部には、気密接合に用いるコバール等からなる金属リ
ング２３が形成されている。前記パッケージ２は、セラ
ミックの積層技術を用いて、一体的に焼成成形されてい
る。尚、金属リング２３にはニッケル等の金属がメッキ
されている。

【００１４】その後、水晶振動板１を段差部２２に搭載
し、ハンダ、導電性樹脂接着剤等の導電性接合材Ｄによ
り、前記引出電極１１ａと前記電極パッド２２１、なら
びに前記引出電極１２ａと前記電極パッド２２２を、各
々電気的機械的接合している。そして、図示していない
が金属フタとパッケージの金属リング２３とをシーム溶
接等の接合手段により気密的に封止を行う。なお、当該
気密封止手段は、電子ビーム等の溶接法を用いてもよ
い。また、水晶振動板は、矩形状のものに限らず第２の
実施形態に示すような音叉型のものを採用してもよい。
そして、圧電振動板は水晶振動板のみならず、他の圧電
単結晶板、圧電セラミックス板を用いてもよい。

【００１５】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、同じく水晶振動子を例にとり、図面を参照して説明
する。図３は第２の実施の形態を示す分解斜視図、図４
は図３の水晶振動板を搭載した状態の平面図である。第
１の実施の形態と同じ構成部分については同番号を用い
て説明した。

【００１６】水晶振動板３は、屈曲振動する音叉型の水
晶振動片からなり、脚部３１，３２と基部３３とを具備
する構成となっている。前記脚部の周囲には励振電極
（図示せず）が形成され、これらの励振電極を水晶振動
板の長辺方向の一端部に導出する引出電極（図示せず）
が真空蒸着法等の手段にて形成されている。

【００１７】パッケージ２は全体として上部が開口した
直方体形状であり、セラミックスからなる底面としての
パッケージ基体２０と壁面としてのパッケージ周壁２
１、前記水晶振動板を搭載する段差部２４，２５とから
構成されている。そして、前記各段差部が形成された内
側壁面は、その長辺方向の端部中央に凸部２１４が形成
され、その短辺方向の両端部に前記圧電振動板の短辺幅
寸法に対応した幅狭部２１５，２１６が形成されてい
る。前記幅狭部間の幅寸法は、前記水晶振動板の短辺方
向の幅寸法より若干大きく形成されており、前記水晶振
動板の１．０５倍から１．１５倍の幅寸法が好ましい。
これは、前記比率より小さくなると、水晶振動板のパッ
ケージへの挿入、位置決めがきつくなり、作業性も低下
する。一方、前記比率より大きくなると、水晶振動板の
短辺方向のずれ、傾きの悪影響を受けやすくなるためで
ある。また、前記各段差部の上面には、電極パッド２４
１，２５１が形成されており、前記周壁２１の上部に
は、気密接合に用いるコバール等からなる金属リング２
３が形成されている。前記パッケージ２は、セラミック
の積層技術を用いて、一体的に焼成成形されている。
尚、金属リング２３にはニッケル等の金属がメッキされ
ている。

【００１８】その後、水晶振動板３の基部３３を段差部
２４，２５に搭載し、ハンダ、導電性樹脂接着剤等の導
電性接合材Ｄにより、前記各引出電極（図示しない）と
前記電極パッド２４１，２５１とを、各々電気的機械的
接合している。そして、図示していないが金属フタとパ
ッケージの金属リング２３とをシーム溶接等の接合手段
により気密的に封止を行う。なお、当該気密封止手段
は、電子ビーム等の溶接法を用いてもよい。また、水晶
振動板は、音叉型のものに限らず第１の実施形態に示す
ような矩形状のものを採用してもよい。そして、圧電振
動板は水晶振動板のみならず、他の圧電単結晶板、圧電
セラミックス板を用いてもよい。

【００１９】また、本発明の第２の実施形態では、水晶
振動板３を搭載する段差部を２つに分け、各段差部２
４，２５の間の溝２６を構成したことにより、前記導電
性接合材Ｄの毛細管現象を抑制し、各引出端子間の短絡
を防止している。

【００２０】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、表面実装型の水晶振動フィルタを例にとり、図面を
参照して説明する。図５は第３の実施の形態を示す分解
斜視図、図６は図５の水晶振動板を搭載した状態の平面
図である。第１，第２の実施の形態と同じ構成部分につ
いては同番号を用いて説明した。

【００２１】水晶振動板１は、ＡＴカット水晶振動板か
らなり、矩形状に加工されている。その裏面には入出力
電極（励振電極）１３，１４が形成され、これらの入出
力電極を水晶振動板の長辺方向の両端部に導出する引出
電極１３ａ，１４ａが真空蒸着法等の手段にて形成され
ている。また、その表面にはアース電極（励振電極）１
５が形成され、このアース電極を水晶振動板の長辺方向
の両端部に導出する引出電極１５ａ，１５ｂが真空蒸着
法等の手段にて形成されている。

【００２２】パッケージ２は全体として上部が開口した
直方体形状であり、セラミックスからなる底面としての
パッケージ基体２０と壁面としてのパッケージ周壁２
１、前記水晶振動板を搭載する段差部２２，２６とから
構成されている。そして、前記段差部が形成された内側
壁面は、その長辺方向の両端部中央に凸部２１１，２１
７が形成され、その短辺方向の両端部に前記圧電振動板
の短辺幅寸法に対応して一部分を突出させた幅狭部２１
２，２１３，２１８，２１９が形成されている。前記幅
狭部間の幅寸法は、前記水晶振動板の短辺方向の幅寸法
より若干大きく形成されており、前記水晶振動板の１．
０５倍から１．１５倍の幅寸法が好ましい。これは、前
記比率より小さくなると、水晶振動板のパッケージへの
挿入、位置決めがきつくなり、作業性も低下する。一
方、前記比率より大きくなると、水晶振動板の短辺方向
のずれ、傾きの悪影響を受けやすくなるためである。ま
た、前記段差部の上面には、電極パッド２２１，２２
２，２６１，２６２が形成されており、前記周壁２１の
上部には、気密接合に用いるコバール等からなる金属リ
ング２３が形成されている。前記パッケージ２は、セラ
ミックの積層技術を用いて、一体的に焼成成形されてい
る。尚、金属リング２３にはニッケル等の金属がメッキ
されている。

【００２３】その後、水晶振動板１を段差部２２，２６
に搭載し、ハンダ、導電性樹脂接着剤等の導電性接合材
Ｄにより、前記引出電極１３ａと前記電極パッド２２
２、前記引出電極１４ａと前記電極パッド２６１、なら
びに前記引出電極１５ａ，１５ｂと前記電極パッド２２
１，２６２を、各々電気的機械的接合している。そし
て、図示していないが金属フタとパッケージの金属リン
グ２３とをシーム溶接等の接合手段により気密的に封止
を行う。なお、当該気密封止手段は、電子ビーム等の溶
接法を用いてもよい。また、水晶振動板は水晶フィルタ
用の構成（表裏面のうち、一方の主面に入出力電極、他
方の主面にアース電極）に限らず、第１の実施形態に示
すような水晶振動子用の構成（表裏面のうち、各主面に
励振電極）を採用し、当該水晶振動板の長辺方向両端部
に引出電極を導出した構成であってもよい。そして、圧
電振動板は水晶振動板のみならず、他の圧電単結晶板、
圧電セラミックス板を用いてもよい。さらに、前記幅狭
部の平面形状は、図示したような方形状に限らずに、半
円形状、半楕円形状、三角形状であってもよい。

【００２４】なお、本発明の第１の実施形態、ならびに
本発明の第３の実施形態でも、前記第２の実施形態に示
すように、水晶振動板１を搭載する各段差部を２つに分
け、各段差部の電極パッド間に溝を構成してもよい。こ
のような構成にすれば、各電極パッド間の表面的な距離
が増して、前記導電性接合材Ｄ（ハンダ、導電性樹脂接
着剤）の毛細管現象を抑制し、各電極パッド、あるいは
引出端子間の短絡をより一層防止することができる。ま
た、本発明の第１の形態、ならびに本発明の第２の実施
形態に示されるように、前記水晶振動板が、片持ち保持
構造のものは、振動に影響しない範囲にて、前記幅狭部
の長辺方向の長さ寸法を大きく形成し、前記水晶振動板
との接触領域を確保することで、傾きが生じにくくなる
ため、水晶振動板の搭載精度が向上する。

【００２５】

【発明の効果】請求項１によれば、圧電振動板の短辺方
向のずれ、傾きが生じにくくなるため、パッケージに受
けた衝撃が、直接、圧電振動板につたわることがない。
従って、圧電振動板の割れや、欠け等の電気的特性の劣
化を防止することができる。

【００２６】さらに、圧電振動板は、当該圧電振動板の
短辺方向の両端部分を、前記空隙にバランスよく位置決
めされとともに、前記空隙には、前記段差部に形成され
た電極パッドと前記圧電振動板とを電気的機械的に接合
ずる導電性接合材が流れ込み、当該導電性接合材の塗布
状態を認識できるようになる。従って、圧電振動板と電
極パッドを電気的機械的に接続する導電性接合材の塗布
量が多すぎたり、当該導電性接合材の塗布量がバラツク
ことにより起因していた、短絡事故や、ＣＩ値の劣化等
の電気的特性の劣化を防止することができる。また、圧
電振動板と電極パッドを電気的機械的に接続する導電性
接合材の塗布量が少なすぎることにより起因していた、
ＣＩ値が劣化等の電気的特性の劣化、ならびに導電性接
合材にクラックが生じ、圧電振動板がはずれるなど機械
的特性の劣化を防止することができる。

【００２７】以上、圧電振動デバイスの小型化、圧電振
動板の搭載が容易に行えるパッケージ内の電極パッドに
直接搭載する構成において、圧電振動板の搭載位置決
め、導電性接合材の塗布状態の確認ついて、より精度よ
く行え、表面実装型圧電振動デバイスの信頼性を向上さ
せることができる。

【００２８】請求項２によれば、上記作用効果に加え、
前記内側壁面の凸部は、導電性接合材が両端の空隙間で
流れ出すのを規制し、長辺方向の一端部のみに導出され
た電極間の短絡を防止することができる。

【００２９】請求項３によれば、導電性接合材としては
んだを用いた場合、はんだ塗布状態、あるいははんだ溶
融状態を認識することにより、いも付け、はんだ流れす
ぎ、はんだ不足といったはんだ付け不良を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態を示す分解斜視
図。

【図２】図１の構成において、水晶振動板を搭載した状
態の平面図。

【図３】本発明による第２の実施の形態を示す分解斜視
図。

【図４】図３の構成において、水晶振動板を搭載した状
態の平面図。

【図５】本発明による第３の実施の形態を示す平面図。

【図６】図５の構成において、水晶振動板を搭載した状
態の平面図。

【符号の説明】

１，３・・・水晶振動板（圧電振動板）２・・・パッケージ２２，２４，２５，２６・・・段差部２１１，２１４，２１７・・・凸部２１２，２１３，２１５，２１６，２１８，２１９・・
・幅狭部Ｄ・・・導電性接合材（はんだ、導電性樹脂接着剤）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電振動板を収容するための底面と内側
壁面、ならびに当該圧電振動板の少なくとも長辺方向の
一端が支持される段差部とを有し、上部が開口したパッ
ケージと、前記段差部に形成された電極パッドと導電性接合材を介
して電気的に接続され、表裏面に励振電極が形成された
圧電振動板とからなる表面実装型圧電振動デバイスにお
いて、前記段差部の内側壁面は、少なくとも前記圧電振動板の
短辺方向の中央部で、当該圧電振動板と接する凸部と、
前記圧電振動板の短辺幅寸法に対応した幅狭部とが形成
されていることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイ
ス。
【請求項２】前記圧電振動板が、長辺方向の一端部の
みに電極が導出された片側電気的接続構造であることを
特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電振動デバ
イス。
【請求項３】前記導電性接合材が、はんだである事を
特徴とする特許請求項１，２記載の表面実装型圧電振動
デバイス。