JP2000114911A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動部の周波数特性に悪影響を与えず、外部
からの衝撃に強い圧電デバイスを提供する。 【解決手段】 凹陥部５３の底面を構成する薄肉の振動
部５３ａと振動部５３ａ周縁を包囲する厚肉の環状囲繞
部５３ｂとを一体化した構成の圧電素板５２と、凹陥部
５３側に形成された接地電極６４と、振動部５３ａの外
面に形成された分割電極５６、５７と、分割電極５６、
５７と接続された電極リード部５４、５５とを備えた圧
電振動素子５１と、圧電振動素子５１を収容し、電極７
２、７３及び電極７４を備えたケース７０と、を備え、
接地電極６５と電極７４との接続、及び電極リード部５
４、５５と電極７２、７３との間の接続手段として導電
接着剤を用いた圧電デバイスにおいて、ケース７０上の
電極リード部用電極７２、７３と電極リード部５４、５
５との接続位置５８、５９を、振動部５３ａに近い位置
に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素板に入出力
用の分割電極と接地電極を設けて構成される圧電振動素
子をケース内に収納した圧電デバイスの改良に関し、特
に分割電極から伸びる電極リード部とケース側電極との
接続位置を改善することにより耐衝撃性を向上した圧電
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子等の如く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
用されているが、これらの各種機器の小型化に対応して
圧電デバイスについても小型化が求められている。ま
た、圧電デバイスとしての圧電発振器は、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所
内に、圧電振動素子と、発振回路を構成する回路部品を
収納した状態で凹所開口を金属蓋により封止した構成を
備えている。従来から、上記のような圧電デバイスとし
て、高周波化に対応できるように圧電素板の片側表面を
一部掘削した凹陥部の底面に位置する薄肉の振動部と、
該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを一体的に
構成し、前記圧電素板に入出力用の分割電極と接地電極
を設けた圧電振動素子、及び、前記圧電振動素子をパッ
ケージ内に気密封止したものが知られている。

【０００３】以下に従来の圧電デバイスを図４〜６を用
いて説明する。図４は、従来の圧電デバイスの一例の分
解斜視図であり、図５は、図４の圧電デバイスの上面図
であり、図６は、図５におけるＡ−Ａ’断面図である。
圧電振動素子１は、圧電素板２の片面に設けた凹陥部３
の底面を振動部３ａとし、振動部３ａの周縁を囲む厚肉
部を環状囲繞部３ｂとする。圧電振動素子１の凹陥部３
側の表面には、蒸着等の手法を用いて全面に金属皮膜を
設けることにより接地電極１４を形成する。接地電極１
４の周囲４辺上において、前記凹陥部３から最も遠い辺
１４Ａのほぼ中央部は、接地接続部１５となる。圧電振
動素子１の平坦面側（振動部３ａの外面側）の表面に
は、分割電極６、７が設けられる。分割電極６、７から
出た接続用の電極リード部４、５は、辺１４Ａに沿って
配置した接続用パッド８、９に接続する。接続用パッド
８、９は、後述するケース２０に設けられた外部入出力
用の接続電極２２、２３と接続される。

【０００４】ケース２０の上面には、圧電振動素子１を
収容するための凹所２１が設けられる。凹所２１の底面
には、前記パッド８、９と接続するための接続電極２
２、２３、及び、前記接地接続部１５と接続するための
接地電極２４が設けられる。また、接続電極２２、２
３、及び、接地電極２４は、ケース２０底面を貫通する
図示しない導体を介してケース２０外側底面上の図示さ
れない表面実装用の外部端子と接続される。ケース２０
の外側底面に設けられる外部端子は、例えば、８個の外
部端子を有している場合であれば、各１端子づつが入力
と出力として用いられ、残りの端子は全て接地端子とし
て用いられる。接地接続部１５と接地電極２４との間、
パッド８と接続電極２２との間、更には、パッド９と接
続電極２３との間は、各々図示しない導電接着剤により
接続される。導電性接着剤は、各々ディスペンサー等に
より所定量が計量され塗布位置に塗布されることによ
り、前記各接続部と各電極間との間を接続する。尚、導
電性接着剤による圧電振動素子１のケース２０への接続
を行った後、ケース２０は、図示されない蓋を用いて密
閉される。ここで、導電性接着剤による接続について説
明する。一般的に接着剤による接着固定では、接着剤の
固化時に溶剤の発散等により収縮が発生することから、
接着部には収縮によるひずみにより応力が発生する。従
って、従来の厚みが均一（短冊形）の圧電振動素子用い
た圧電デバイスでは、導電性接着剤による接続（固定）
を、振動部からなるべく遠く離れた位置にすることが必
要であった。上記理由から、凹陥部の薄肉の底面を振動
部とし、振動部の周囲に厚肉の囲繞部を有する圧電振動
素子１においても当然のこととして、接続電極１２、接
続電極１３は、振動部３ａから十分に離間した位置に設
けられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のパッケージ構造において、導電接着剤が塗布さ
れる位置は、圧電振動素子１の周囲４辺の内、凹陥部３
から最も遠い辺１４Ａの近傍に偏っており、この位置に
て圧電振動素子１を片持ち状態で支持していた。従っ
て、外部からの衝撃により圧電振動素子１の遊端側（凹
陥部３側端）が上下方向に大きく振幅すると、接続部に
異常が発生し、圧電振動素子１からの出力が無くなる場
合があった。本発明の発明者は、１０個の上記従来例の
構造のサンプル（３．８ｍｍ□ＨＦＦ−ＭＣＦ）に対し
て、８０００Ｇの加速度を５０サイクル加える実験を行
った。実験結果としては、３０サイクルと４０サイクル
において各１個づつが出力を停止し、１０個中の２個が
出力を停止した。本発明は、上記問題に鑑みてなされた
ものであり、外部から強い衝撃を受けても圧電振動子の
振動部からの出力が停止せず、且つ圧電振動子の周波数
特性が悪化しない構造の圧電デバイスを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発明者は、従来の短冊形の圧電振動素子と
同様に接着位置を片持ちの位置にしていることに着目し
た。凹陥部に薄肉の振動部を有し、振動部の周囲に厚肉
の囲繞部を有する圧電振動素子では、薄肉部の振動エネ
ルギーは厚肉部に伝わらず薄肉部に閉じこめられる可能
性があり、そのため、接着位置を振動部の近傍の厚肉部
に移しても周波数特性は悪化しない可能性があると発明
者は推測した。請求項１の本発明の圧電デバイスは、片
面に設けられた凹陥部の底面を構成する薄肉の振動部と
該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲繞部とを一体化し
た構成の圧電素板と、該圧電素板の凹陥部側のほぼ全面
を覆うように形成された接地電極と、前記圧電素板の振
動部の外面に形成された一対の分割電極と、前記分割電
極の各々と接続された入出力用の電極リード部とを備え
た圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収容する凹所を
有すると共に、凹所内底面に前記電極リード部と接続す
る電極を備えたケースと、を備え、前記電極リード部と
前記ケース側の電極リード部用電極との間の接続手段と
して導電接着剤を用いた圧電デバイスにおいて、前記ケ
ース上の電極リード部用電極と前記電極リード部との接
続位置を、前記振動部に近い環状囲繞部上に設定したこ
とを特徴とする。請求項２の本発明は、請求項１に記載
の圧電デバイスにおいて、前記ケースは、凹所内底面に
前記圧電振動素子の接地電極と接続する電極を備えてお
り、該電極と接地電極との接続を導電接着剤にて固定す
るものであって、その接続位置を圧電素板の端縁に設定
したことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
〜３を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の
圧電デバイスの分解斜視図であり、図２は、図１の圧電
デバイスの上面図であり、図３は、図２におけるＡ−
Ａ’断面図である。圧電振動素子５１は、水晶素板等の
圧電素板５２の片面に設けられた凹陥部５３の底面を振
動部５３ａとし、振動部５３ａの周縁を囲む厚肉部を環
状囲繞部５３ｂとする。圧電振動素子５１の凹陥部５３
側の表面には、蒸着等の手法を用いて一部又は全面に金
属皮膜を設けることにより接地電極６４を形成する。接
地電極６４の周囲４辺のうち、凹陥部５３から最も遠い
辺６４Ａのほぼ中央部は、接地接続部６５となる。圧電
振動素子５１の平坦面（振動部５３ａの外面）には、分
割電極５６、５７が設けられる。分割電極５６、５７か
ら平坦面に沿って出た接続用の電極リード部５４、５５
は、接続用パッド５８、５９に接続する。接続用パッド
５８、５９は、後述するケース７０に設けられた外部入
出力用の接続電極７２、７３と各々接続される。また、
接続用パッド５８、５９と接続した電極リード部５４、
５５は、圧電振動素子５１を単体で試験する際に使用す
る接続電極部６２、６３まで延伸される。接続パッド５
８、５９は、従来例とは異なり、振動部５３にできる限
り近接した位置に設けられる。

【０００８】ケース７０の上面には、圧電振動素子５１
を収容するための凹所７１が設けられる。凹所７１の内
底面には、パッド５８、５９と接続するための接続電極
７２、７３、及び、前記接地接続部６５と接続するため
の接地電極７４が設けられる。また、接続電極７２、７
３、及び、接地電極７４は、底板を貫通する図示しない
導体によりケース７０の外側底面上の図示されない表面
実装用の外部端子と接続される。ケース７０底面に設け
られる外部端子は、例えば、８個の外部端子を有してい
る場合であれば、各１端子づつが入力と出力として用い
られ、残りの端子は全て接地端子として用いられる。接
地接続部６５と接地電極７４との間、パッド５８と接続
電極７２との間、更には、前記パッド５９と接続電極７
３との間は、各々図示しない導電接着剤により接続され
る。導電性接着剤は、ディスペンサー等により所定量が
計量され適所に適量が塗布されることにより、各接続部
と各電極間の接続が行われる。導電性接着剤を用いて圧
電振動素子５１をケース７０内に接続する前に、圧電振
動素子５１は、単体で周波数特性等の試験を受ける。圧
電振動素子５１を単体で試験する時には、接地接続部６
５と、電極リード部５４、５５が延伸された位置にある
接続電極部６２、６３とに試験用プローブ端子を接触さ
せる。試験用プローブ端子により接地接続部６５を接地
接続すると共に接続電極部６２、６３のどちらか一方に
試験用の入力接続がなされ、他方に試験の出力接続がな
される。上記のようにして圧電振動素子５１の単体試験
が行われる。尚、導電性接着剤による圧電振動素子５１
のケース７０への接続を行った後、ケース７０は、図示
されない蓋を用いて密閉される。

【０００９】本実施形態では、接地接続用に導電接着剤
が用いられる位置（接地接続部６５と接地電極７４の
間）は、圧電振動素子５１上の周囲４辺のうち、凹陥部
５３から最も遠い辺６４Ａの中央近傍であるが、入出力
接続用に導電接着剤を塗布する位置（パッド５８と接続
電極７２の間、パッド５９と接続電極７３の間）は、振
動部５３ａの近傍となる。従って、外部からの衝撃によ
り圧電振動素子５１における遊端側（凹陥部５３側端）
の上下方向の振幅は小さくなる。その結果、接続部（接
地電極７２及び接続電極７３、７４）にかかる応力も減
少することから接続部に発生する異常も減少する。従っ
て、圧電振動素子５１の出力が無くなる事態を減少させ
ることができる。本発明の発明者は、本発明の有効性を
実証するために、１０個の本実施形態のサンプル（３．
８ｍｍ□ＨＦＦ−ＭＣＦ）に対して、８０００Ｇの加速
度を５０サイクル加える実験を行った。実験結果として
は、出力を停止するサンプルは無く、各サンプル間の周
波数変動のばらつきも少なくなった。従って、実験結果
からは、発明者の推測通り、接着部を振動部の近傍に位
置させた場合であっても、振動部に悪影響は発生しなか
った。上記のように構成することにより、振動部に悪影
響を与えず、導電接着剤の用いられる位置が圧電素板上
における凹陥部から最も遠い辺の近傍に偏らないことか
ら、外部からの衝撃に強い圧電デバイスとすることがで
きた。

【００１０】

【発明の効果】上記のように本発明では、ケース上の電
極リード部用接続部と接続するための電極リード部にお
ける接続部を、振動部に近い位置に設けることにより、
振動部に悪影響を与えず、外部からの衝撃に強い圧電デ
バイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の圧電デバイスの分解斜視
図である。

【図２】図１の圧電デバイスの上面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図４】従来の圧電デバイスの一例の分解斜視図であ
る。

【図５】図４の圧電デバイスの上面図である。

【図６】図５におけるＡ−Ａ’断面図である。

【符号の説明】

１、５１・・・圧電振動素子、２、５２・・・圧電素
板、３、２１、５３、７１・・・凹陥部、４、５、５
４、５５・・・電極リード部、６、７、５６、５７・・
・分割電極、８、９、５８、５９・・・接続用パッド、
１２、１３、６２、６３・・・接続電極部、１４、６４
・・・接地電極、１５、６５・・・接地接続部、２０、
７０・・・ケース、２１、７１・・・凹所、２２、２
３、７２、７３・・・接続電極、２４、７４・・・接地
電極、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片面に設けられた凹陥部の底面を構成す
   る薄肉の振動部と該振動部周縁を包囲する厚肉の環状囲
   繞部とを一体化した構成の圧電素板と、該圧電素板の凹
   陥部側のほぼ全面を覆うように形成された接地電極と、
   前記圧電素板の振動部の外面に形成された一対の分割電
   極と、前記分割電極の各々と接続された入出力用の電極
   リード部とを備えた圧電振動素子と、 前記圧電振動素子を収容する凹所を有すると共に、凹所
   内底面に前記電極リード部と接続する電極を備えたケー
   スと、を備え、 前記電極リード部と前記ケース側の電極リード部用電極
   との間の接続手段として導電接着剤を用いた圧電デバイ
   スにおいて、 前記ケース上の電極リード部用電極と前記電極リード部
   との接続位置を、前記振動部に近い環状囲繞部上に設定
   したことを特徴とする圧電デバイス。
2. 【請求項２】 前記ケースは、凹所内底面に前記圧電振
   動素子の接地電極と接続する電極を備えており、該電極
   と接地電極との接続を導電接着剤にて固定するものであ
   って、その接続位置を圧電素板の端縁に設定したことを
   特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。