JP2000091879A - 圧電振動素子及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素板の母材から四辺形の素板を多数切り
出す際に方向付けの為の角部切除を行う必要をなくし
て、母材の大半の部分を使用して実使用に供し得る圧電
素板を確保することを可能とした圧電振動素子及び製造
方法を提供すること。 【解決手段】 四辺形の圧電素板２０の一つの主面上の
一つの対角線に沿って２つの励振電極２１を対向配置す
ると共に各励振電極から夫々素板端縁にリード電極２２
を延出した構成の圧電振動素子において、四辺形の圧電
素板を菱形形状とした。圧電素板はＡＴカット水晶素板
であり、上記一つの対角線はＸ軸方向に沿った線であ
り、該ＡＴカット水晶素板は、そのＸ軸方向長が、Ｘ軸
方向と直交するＺ軸方向長よりも長い菱形形状を有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電デバイスにおい
て使用される圧電振動素子、及びその製造方法の改良に
関し、特にモノリシックフィルタ用に使用される四辺形
の圧電振動素子を製造する際に発生する種々の不具合を
解決した圧電振動子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動素子等の圧電振動素子をパッケ
ージ内に気密封止した構造の圧電デバイスは、携帯電
話、ページャ等の通信機器や、コンピュータ等の電子機
器等に於いて、基準周波数発生源、フィルタ等として使
用されている。また、圧電デバイスとしてのフィルタ
は、例えばセラミック等からなるパッケージ本体の上面
に形成された凹陥部内に、圧電振動素子を収納した状態
で凹陥部開口を金属蓋により気密封止した構成を備えて
いる。

【０００３】図３はこのような従来の圧電発振器として
の水晶発振器の構造を示す縦断面図である。この圧電発
振器は、セラミックから成るパッケージ本体１の上面に
形成した凹陥部２内に水晶振動素子３を収納した上で、
凹陥部２の開口を金属蓋４によって気密封止した構成を
備えている。水晶振動素子３は、図４に示した如く正方
形の水晶素板５の一つの角隅部を切断した形状を有して
おり、この水晶素板５の中央部に２つの励振電極６を対
向配置すると共に、各励振電極６から２つの角隅部にリ
ード電極７を延出した構成を備えている。このような構
成を備えた水晶振動素子３をパッケージ本体１の凹陥部
２内に収納する場合には、凹陥部２内の２つの段差上に
設けたパッド２ａ上に、２つのリード電極７の終端部が
位置する素板の角隅部を載置した状態で導電性接着剤２
ｂにより固定する。パッド２ａは導体２ｃを介して外部
電極２ｄと接続される。この正方形の圧電素板５がＡＴ
カット水晶素板である場合には、図４に示した如くＸ軸
方向に沿って２つの励振電極６を配置すると共に、切除
する角隅部はＺ軸方向に沿った２つの角隅部の内の一方
である。このように一つの角隅部を切除する理由は、信
号の伝播方向を目視確認し易くして電極形成方向を誤る
ことをなくすためである。仮に、２つの励振電極をＺ軸
方向に沿って配置すると、２つの電極間に十分な音響結
合が得られなくなってフィルタの帯域幅が狭くなるの
で、このような電極形成方向を間違えるといった不具合
をなくするための目印として角隅部を切除している。と
ころで、水晶素板は、図４(b) に示した如き大面積の母
材１０から複数個切り出すことによって製造されるのが
一般であり、図示しないダイシングソーを用いて個々の
素板部分１０ａが正方形となるように母材に切込みを形
成してから、正方形の一角隅部を切除するための切断
（切断線１１）を行っていた。従って、正方形に切断さ
れる全ての素板部分が実使用に供されるわけではなく、
角隅部を切除された素板部分（黒塗り部分）のみが使用
され、残りの部分は廃棄されていた。このため、使用不
可能となる素板部分が多く発生し、一枚の母材から得ら
れる圧電素板数が減少し、その結果この素板を用いて作
成される水晶振動素子（モノリシックフィルタ素子）の
コストが上昇していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、圧電素板の母材から四辺形の素板を多数切
り出す際に方向付けの為の角部切除を行う必要をなくし
て、母材の大半の部分を使用して実使用に供し得る圧電
素板を確保することを可能とした圧電振動素子及び製造
方法を提供することにある。即ち、ＡＴカット水晶素板
を母材から四辺形に切り出し、この水晶素板上に２つの
励振電極を形成することによりモノリシックフィルタ素
子を製造する際に、従来は素板を正方形に切断していた
ため、電極膜の蒸着形成に際する方向付けを行うべく一
つの角隅部を切除する必要があった。この際、個々の素
板について個別に切除を行うことは困難である為、直線
的に配列された複数の素板の各角部を直線的な切断線に
よって一括して切除していたため、当該列に属しない隣
接する他の素板群については無関係な部分が切除される
こととなり、実使用が不可能となっていた。これに対し
て、本発明では、四辺形の素板を、正方形ではなく、菱
形形状に切断することにより、母材を構成する大半の材
料を実使用に供し得るようにした。即ち、母材上に所定
間隔で平行に形成される複数の第１の切断線と、この複
数の第１の切断線に対して交差する等間隔の複数の第２
の切断線を、９０度以外の角度で交差するように構成す
ることによって両切断線間に形成される素板の形状を菱
形形状にすると共に、該菱形形状のＡＴカット素板の長
い方の対角線がＡＴカット素板のＸ軸方向又はＺ軸方向
に沿う様に構成した。このため、廃棄される材料の量を
大幅に減少して、この素板を用いて製造されるモノリシ
ックフィルタ素子のコストを低減することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、四辺形の圧電素板の一つの主面
上の一つの対角線に沿って２つの励振電極を対向配置す
ると共に各励振電極から夫々素板端縁にリード電極を延
出した構成の圧電振動素子において、上記四辺形の圧電
素板を菱形形状としたことを特徴とする。請求項２の発
明は、上記圧電素板はＡＴカット水晶素板であり、上記
一つの対角線はＸ軸方向に沿った線であり、該ＡＴカッ
ト水晶素板は、そのＸ軸方向長が、Ｘ軸方向と直交する
Ｚ軸方向長よりも長い菱形形状を有していることを特徴
とする。請求項３の発明は、上記各励振電極から素板端
縁に延出されたリード電極は、夫々菱形形状の圧電素板
の対向し合う角隅部にて終端していることを特徴とす
る。請求項４の発明は、大面積の圧電素板母材を切断す
ることによって複数の四辺形の圧電素板を得る切断工程
と、分割された個々の圧電素板上に複数の励振電極及び
リード電極を形成する電極形成工程と、から成る圧電振
動素子の製造方法において、上記切断工程において分割
された個々の圧電素板は菱形形状を有していることを特
徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１は本発明の一形態例の圧
電振動素子の構成を示す平面図である。この圧電振動素
子は、例えばフィルタ用の振動素子として使用されるモ
ノリシックフィルタ素子であり、菱形形状に構成された
ＡＴカット水晶素板２０の片面中央には２つの励振電極
２１が所定の間隔を隔てて対向配置されるとともに、各
励振電極２１からはリード電極２２が夫々対向する角隅
部に向けて延出されている。この形態例では、Ｘ軸方向
に沿って２つの励振電極２１が配列され、各リード電極
２２もＸ軸方向に沿って位置する２つの角隅部にて終端
している。このＡＴカッド水晶素板２０は、図３に示し
た如きセラミックパッケージ内に同様の手法によって収
納される。また、この形態例では、菱形形状の水晶素板
２０のＸ軸方向対角線の長さを、Ｚ軸方向の対角線の長
さよりも長く構成することにより、個々の素板について
その方向性を容易に判別できるように構成している点が
特徴的である。即ち、上述のごとく励振電極２１は、Ｘ
軸方向に沿って配列する必要があるが、素板が正方形で
あると、その形状からだけでは方向性を判別することが
不可能であり、方向性を判別し易くする為には角隅部の
切除という方策を用いる必要があった。これに対して菱
形形状の素板において長尺な対角線がＸ軸方向に向く様
に予め製造しておけば、方向性の認識が容易となり、誤
った電極形成が行われる余地がなくなる。

【０００７】また、図３に示した様に素板をパッケージ
に固定する際は、リード電極の両端部を接着することに
なるが、接着によるストレスが励振電極に伝播しないよ
うに遠避けるべく、ＡＴカット水晶素板を用いたモノリ
シックフィルタを構成するに当たっては、図１に示す如
くＸ軸を長尺とすることが望ましい。なお、素板を固定
したことに起因するストレスの影響が許容範囲内となる
のであれば、上記とは逆に長尺な対角線をＺ軸方向に沿
うように構成してもよいことは勿論である。次に、図２
は本発明の菱形形状の水晶素板を製造する際に使用する
母材とその切断方法を示しており、この母材２５は図中
の縦方向がＸ軸方向であり、横方向がＺ軸方向となって
いる。この母材２５の表面に対して図示しないダイシン
グソーを用いて、所定の間隔で平行に延びる直線状の第
１の切断線３０を複数本形成してから、各第１の切断線
３０と交差するように、所定の間隔で平行に延びる直線
状の第２の切断線３１を複数本形成する。水晶素板を正
方形に形成する場合には、２つの切断線の交差角度は９
０度となるが、本形態例では菱形形状の水晶素板を得る
ことを目的としているので、２つの切断線３０、３１の
交差角度θ１、θ２は９０度以外の角度となる。

【０００８】実際の製造に当たっては、例えば母材２５
の底面全体に粘着シートを接着した状態で、ダイシング
ソーを用いて溝状の切断線３０、３１を所要本数づつ形
成し、その後、切断線３０、３１に沿って完全に切断す
ることにより、菱形形状の水晶素板２０を得ることとな
る。粘着シートは切断線に沿って切断された個々の素板
がバラバラになることを防止する為の手段である。この
形態例において、一枚の母材から得られる素板２０の数
は２８個であり、図４(b) に示した従来例の個数である
１７個に比して大幅に実使用に耐え得る素板数が増大し
ていることが明らかであり、この素板を用いて製造され
るフィルタ素子のコストを低減できることとなる。

【０００９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧電素板
の母材から四辺形の素板を多数切り出す際に方向付けの
為の角部切除を行う必要をなくして、母材の大半の部分
を使用して実使用に供し得る圧電素板を多数確保するこ
とができる。従来、ＡＴカット水晶素板を母材から四辺
形に切り出し、この水晶素板上に２つの励振電極を形成
することによりモノリシックフィルタ素子を製造する際
に、素板を正方形に切断していたため、電極膜の蒸着形
成に際する方向付けを行うべく一つの角隅部を切除する
必要があった。この際、個々の素板について個別に切除
を行うことは困難である為、直線的に配列された複数の
素板の各角部を直線的な切断線によって一括して切除し
ていたため、当該列に属しない隣接する他の素板群につ
いては無関係な部分が切除されることとなり、実使用が
不可能となっていた。これに対して、本発明では、四辺
形の素板を、正方形ではなく、菱形形状とすることによ
り、２つの長さの異なる対角線を目安として方向性を確
認することができるようになったので、角隅部を切除す
る必要をなくし、その結果、母材を構成する大半の材料
を実使用に供し得るようにした。即ち、母材上に所定間
隔で平行に形成される複数の第１の切断線と、この複数
の第１の切断線に対して交差する等間隔の複数の第２の
切断線を、９０度以外の角度で公差するように構成する
ことによって両切断線間に形成される素板の形状を菱形
形状にすると共に、該菱形形状のＡＴカット素板の長い
方の対角線がＡＴカット素板のＸ軸方向又はＺ軸方向に
沿う様に構成した。このため、廃棄される材料の量を大
幅に減少して、この素板を用いて製造されるモノリシッ
クフィルタ素子のコストを低減することができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態例の圧電振動素子の構成を示す
平面図。

【図２】本発明の菱形形状の水晶素板を製造する際に使
用する母材とその切断方法を示す図。

【図３】従来の圧電発振器としての水晶発振器の構造を
示す縦断面図。

【図４】(a) は従来の圧電素板の形状を説明する為の
図、(b) は従来の母材の切断方法を示す図。

【符号の説明】

２０ ＡＴカット水晶素板（圧電素板）、２１ 励振電
極、２２ リード電極、２５ 母材、３０ 第１の切断
線、３１ 第２の切断線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四辺形の圧電素板の一つの主面上の一つ
   の対角線に沿って２つの励振電極を対向配置すると共に
   各励振電極から夫々素板端縁にリード電極を延出した構
   成の圧電振動素子において、 上記四辺形の圧電素板を菱形形状としたことを特徴とす
   る圧電振動素子。
2. 【請求項２】 上記圧電素板はＡＴカット水晶素板であ
   り、上記一つの対角線はＸ軸方向に沿った線であり、該
   ＡＴカット水晶素板は、そのＸ軸方向長が、Ｘ軸方向と
   直交するＺ軸方向長よりも長い菱形形状を有しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧電振動素子。
3. 【請求項３】 上記各励振電極から素板端縁に延出され
   たリード電極は、夫々菱形形状の圧電素板の対向し合う
   角隅部にて終端していることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の圧電振動素子。
4. 【請求項４】 大面積の圧電素板母材を切断することに
   よって複数の四辺形の圧電素板を得る切断工程と、分割
   された個々の圧電素板上に複数の励振電極及びリード電
   極を形成する電極形成工程と、から成る圧電振動素子の
   製造方法において、 上記切断工程において分割された個々の圧電素板は菱形
   形状を有していることを特徴とする圧電振動素子の製造
   方法。