JP2002158557A - 圧電振動デバイスの保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より小型化された圧電振動素子の振動を阻害
することなく、圧電振動素子の保持強度を向上させる。 【解決手段】 外部回路と導通する引出電極２１が形成
された絶縁基板１に、励振電極とリード電極が設けられ
た圧電振動素子３を導電性接合材を介して電気的に接続
し、蓋体４により気密封止してなる圧電振動デバイスの
保持構造において、前記引出電極と前記圧電振動素子の
リード電極のうち振動変位の小さい領域を導電性フィラ
ーを含有してなる導電性樹脂接着剤５１により電気的に
接続し、前記導電性樹脂接着剤の塗布領域を含み、当該
塗布領域より広い領域で、前記導電性樹脂接着剤と同種
の材質からなる導電性フィラーを含有しない樹脂接着剤
５２により機械的に接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子や水晶
フィルタ等の圧電振動デバイスに関し、特に圧電振動デ
バイスの保持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子などの圧電振動デバイスで
は、機器の小型化、高密度実装化に伴って、表面実装型
のパッケージが多用されている。例えば、水晶振動子を
例にすると、セラミック製の絶縁基板にメタライズによ
り形成され外部回路と導通する引出電極が形成されてお
り、当該絶縁基板の引出電極の上面に、励振電極とリー
ド電極が形成された圧電振動素子（例えばＡＴカットの
水晶板等）を搭載し、導電性樹脂接着剤（導電性接合
材）により電気的機械的に接合していた。そして、前記
圧電振動素子が搭載された絶縁基板に蓋体を被せ気密封
止することで、表面実装型の水晶振動子の完成となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、圧電振動デバイ
スは軽薄短小化がさらに進み、使用される圧電振動素子
についても非常に小さくなりつつあるのが現状である。
しかし、前記導電性樹脂接着剤の塗布領域についても小
さく設定しなければ、圧電振動素子の有効振動領域へ導
電性樹脂接着剤が到達し、結果として圧電振動素子の有
効振動領域を拘束し、振動を阻害する等の悪影響が考え
られる。特に、圧電振動素子が小型化され、圧電振動素
子の周波数が低くなるほど有効振動領域が大きくなり、
拘束による悪影響は出やすくなる。一般的に、導電フィ
ラーなどが含有されていない樹脂接着剤では、圧電振動
素子に対して音響インピーダンスが小さく、圧電振動素
子から伝搬された音響波も透過され、振動を阻害しにく
い。これに対して、導電性樹脂接着剤は、導電フィラー
などが含有されていることにより、圧電振動素子から伝
搬された音響波を前記圧電振動素子に反射し、振動を阻
害しやすい。さらに、導電性樹脂接着剤は、導電フィラ
ーなどが含有されていることにより、同材質の絶縁性樹
脂接着剤にくらべて、粘性が増しやすくなり、塗布厚み
が大きくなりやすい等の問題点があった。このように、
従来、導電性樹脂接着剤は、上述の理由で、塗布領域が
大きくなることで、圧電振動素子の特性の劣化を招き、
導電性樹脂接着剤の塗布厚み増大によるパッケージの低
背化を阻害する要因として考えられていた。一方、前記
導電性樹脂接着剤の塗布面積を小さく設定しすぎると、
圧電振動素子の保持強度が低下し、落下などの耐機械的
衝撃により、圧電振動素子が前記絶縁基板から外れると
いった問題点も指摘されている。

【０００４】そこで本発明は、より小型化された圧電振
動素子の振動を阻害することなく、圧電振動素子の保持
強度を向上させることができるより信頼性の高い圧電振
動デバイスの保持構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の圧電振
動デバイスの保持構造は、外部回路と導通する引出電極
が形成された絶縁基板に、励振電極とリード電極が設け
られた圧電振動素子を導電性接合材を介して電気的に接
続し、蓋体により気密封止してなる圧電振動デバイスの
保持構造において、前記絶縁基板の引出電極と前記圧電
振動素子のリード電極のうち振動変位の小さい領域を導
電性フィラーを含有してなる導電性樹脂接着剤により電
気的に接続し、前記導電性樹脂接着剤の塗布領域を含
み、当該塗布領域より広い領域で、前記導電性樹脂接着
剤と同種の材質からなる導電性フィラーを含有しない樹
脂接着剤により機械的に接合したことを特徴とする。

【０００６】上記構成により、導電性樹脂接着剤は、振
動変位の小さいリード電極部分でのみ電気的に接続され
ているため、圧電振動素子の振動を阻害することなく電
気的な導通を確保する。そして、振動阻害の影響力の少
ない同材質の導電性フィラーを含有しない樹脂接着剤
が、圧電振動素子を広い領域で機械的に保持するため、
圧電振動素子の振動を阻害することがなく保持強度を向
上することができる。

【０００７】さらに、導電性樹脂接着剤と樹脂接着剤を
同一材質とすることで、接着剤の硬化条件を統一できる
ため、工程の簡略化と効率化がはかれる。そして、お互
いに接着剤のなじみもよくなり、熱膨張率も近似したも
のとなるため、接着剤の境界部が形成されることによっ
て接合強度が低下したり、お互いに接着剤の熱膨張差に
より圧電振動素子に歪みを与えることもない。

【０００８】また、前記導電性樹脂接着剤は、前記圧電
振動素子の下面側に介在し、絶縁基板の引出電極と電気
的に接続したことを特徴とする。

【０００９】上記構成により、上述の作用効果に加え
て、導電性樹脂接着剤を圧電振動素子の下面側のみで絶
縁基板の引出電極と電気的に接続したことにより、圧電
振動素子の上面には、導電性樹脂接着剤に比べてより粘
性の低い樹脂接着剤のみが塗布され、より薄く塗布する
ことができるため、パッケージ部材との隙間寸法もより
小さく設定でき、パッケージの低背化を実現することが
可能となる。

【００１０】また、前記圧電振動素子は面取り加工が施
され、当該面取り加工が施された領域のみで、前記導電
性樹脂接着剤が接続されてなることを特徴とする。

【００１１】面取り加工を行うことにより、振動エネル
ギとじ込め効果が得られ、当該面取り加工領域は振動が
減衰する。従って、上記構成により、上述の作用効果に
加えて、圧電振動素子の面取り加工が施された領域のみ
で、前記導電性樹脂接着剤が接続されることにより、導
電性樹脂接着剤による振動の阻害の影響がより一層受け
にくくできる。

【００１２】

【発明の実施形態】次に、本発明の第１の実施形態につ
いて、セラミックケースを用いた表面実装型水晶振動子
を例にして説明する。図１は本発明の第１の実施例を示
す内部断面図である。

【００１３】表面実装型水晶振動子は、全体として直方
体形状で、上部が開口した凹部を有するセラミックパッ
ケージ１と、当該パッケージの中に収納される圧電振動
素子３と、パッケージの開口部に接合される蓋４とから
なる。

【００１４】断面でみてセラミックパッケージ１は、ア
ルミナからなる凹形のセラミック基体１０と、凹形周囲
の堤部１０ａに形成される周状の金属枠体１１とからな
る。セラミックパッケージ１の内部底面には、短辺方向
に並んで引出電極パッド２１，２２（２２は図示せず）
が形成されており、これら引出電極パッドは引出電極２
３，２４（２４は図示せず）を介して、パッケージ外部
の底面に外部引出電極２５，２６として電気的に引き出
されている。上記引出電極パッドは例えばタングステン
メタライズ上に銀メッキが施されたものである。

【００１５】前記引出電極パッド部２１，２２（図示せ
ず）の上面に、導電性樹脂接着剤５１を塗布することに
より素子搭載台５１１を構成する。この素子搭載台５１
１を構成する導電性樹脂接着剤は、シリコン系の樹脂接
着剤からなり、導電フィラーとして例えば薄板状銀や球
状銀を含んだものである。

【００１６】矩形状の圧電振動素子３は、例えば、長辺
側をＸ軸としたＡＴカット水晶板で、少なくとも長辺方
向に向かって面取り加工（面取り加工領域Ｍをとする）
が施されており、表裏面に銀の励振電極３１，３２とリ
ード電極３１１，３２１（３２１の一部は図示されてい
ないが下面側に回り込んでいる）が形成されている。こ
のリード電極形成領域のうち、前記面取り加工領域Ｍで
は、圧電振動素子の振動変位の小さい領域となる。

【００１７】蓋４はコバールを母材とし、その表面にニ
ッケルメッキが施されている。尚、蓋は４２アロイ（Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金）、４２６アロイ（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合
金）等でもよい。

【００１８】そして、前記圧電振動素子３は、前記面取
り加工領域Ｍの下部のリード電極３１１，３２１にて、
前記素子搭載台５１１と接続され、前記同様のシリコン
系の絶縁性樹脂接着剤５２により、前記面取り加工領域
Ｍの上部より広い領域にて塗布され、機械的に接合され
る。以上を収容されたセラミック基板に蓋４をかぶせ、
例えばシーム溶接等の手法により気密封止することで表
面実装型水晶振動子の完成となる。

【００１９】次に、本発明の第２の実施形態について、
図２とともに説明する。図２は本発明の第２の実施例を
示す内部断面図である。なお、前記実施例と同様の部分
については同番号を付すとともに説明の一部を割愛し
た。

【００２０】第１の実施形態では、前記圧電振動素子３
の面取り加工領域Ｍの下部のみに導電性樹脂接着剤５１
を接合する構成を示したが、第２の実施形態では、前記
圧電振動素子の面取り加工領域Ｍの上下部に前記導電性
樹脂接着剤５１を回り込ませて接合し、リード端子３１
１，３２１と電気的に接続しており、しかも、当該導電
性樹脂接着剤５１の周りを囲うようにして前記同様のシ
リコン系の絶縁性樹脂接着剤５２を塗布し、機械的に接
合している。このため、第２の実施形態では、第１の実
施形態に比べて、電気的接続性がより向上した構成とな
っている。

【００２１】次に、本発明の第３の実施形態について、
図３とともに説明する。図３は本発明の第３の実施例を
示す内部平面図である。なお、前記実施例と同様の部分
については同番号を付すとともに説明の一部を割愛し
た。第３の実施形態では、引出電極パッド部２１，２２
の上面に、導電性樹脂接着剤５１，５１により圧電振動
素子３のリード電極と電気的に接続しており、絶縁性樹
脂接着剤５２により、前記引出電極パッド部２１，２２
にまたがり、圧電振動素子３の一端部にひとまとめに機
械的接合し、機械的保持強度を向上させた構成となって
いる。

【００２２】なお、上記実施例では、面取り加工を施し
た圧電振動素子を例にしたが、これらのものに限られる
わけではない。また、導電性樹脂接着剤として、銀フィ
ラーのものについて説明したが、金フィラー、銀パラジ
ウムフィラー等の一般的に使用される他の導電フィラー
のものに変更してもよい。導電性、あるいは絶縁性の樹
脂接着剤としてシリコン系のものを例にしたが、エポキ
シ系、ウレタン系、ポリイミド系等の一般的に使用され
る他の樹脂接着剤に変更してもよい。さらに、気密封止
の手段としてシーム溶接による封止を例にしたが、ビー
ム封止、ガラス封等、他の封止手段でも適用できる。圧
電振動デバイスとして水晶振動子を例にしたが、水晶フ
ィルタ、水晶発振器等の他の圧電振動デバイスにも適用
できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、導電性樹脂接着剤は、振
動変位の小さいリード電極部分でのみ電気的に接続され
ているため、圧電振動素子の振動を阻害することなく電
気的な導通を確保する。そして、振動阻害の影響力の少
ない同材質の導電性フィラーを含有しない樹脂接着剤
が、圧電振動素子を広い領域で機械的に保持するため、
圧電振動素子の振動を阻害することがなく保持強度を向
上することができる。

【００２４】さらに、導電性樹脂接着剤と樹脂接着剤を
同一材質とすることで、接着剤の硬化条件を統一できる
ため、工程の簡略化と効率化がはかれる。そして、お互
いに接着剤のなじみもよくなり、熱膨張率も近似したも
のとなるため、接着剤の境界部が形成されることによっ
て接合強度が低下したり、お互いに接着剤の熱膨張差に
より圧電振動素子に歪みを与えることもない。

【００２５】従って、より小型化された圧電振動素子の
振動を阻害することなく、圧電振動素子の保持強度を向
上させることができるより信頼性の高い圧電振動デバイ
スの保持構造を提供することができる。

【００２６】特許請求項２により、上述の作用効果に加
えて、導電性樹脂接着剤を圧電振動素子の下面側のみで
絶縁基板の引出電極と電気的に接続したことにより、圧
電振動素子の上面には、導電性樹脂接着剤に比べてより
粘性の低い樹脂接着剤のみが塗布され、より薄く塗布す
ることができるため、パッケージ部材との隙間寸法もよ
り小さく設定でき、パッケージの低背化を実現すること
が可能となる。

【００２７】特許請求項３により、上述の作用効果に加
えて、圧電振動素子の面取り加工が施された領域のみ
で、前記導電性樹脂接着剤が接続されることにより、導
電性樹脂接着剤による振動の阻害の影響がより一層受け
にくくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す内部断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す内部断面図。

【図３】本発明の第３の実施例を示す内部平面図。

【符号の説明】

１・・・セラミックパッケージ ３・・・水晶板 ４・・・蓋 ５１・・・導電性樹脂接着剤 ５２・・・絶縁性樹脂接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部回路と導通する引出電極が形成され
   た絶縁基板に、励振電極とリード電極が設けられた圧電
   振動素子を導電性接合材を介して電気的に接続し、蓋体
   により気密封止してなる圧電振動デバイスの保持構造に
   おいて、 前記絶縁基板の引出電極と前記圧電振動素子のリード電
   極のうち振動変位の小さい領域を導電性フィラーを含有
   してなる導電性樹脂接着剤により電気的に接続し、前記
   導電性樹脂接着剤の塗布領域を含み、当該塗布領域より
   広い領域で、前記導電性樹脂接着剤と同種の材質からな
   る導電性フィラーを含有しない樹脂接着剤により機械的
   に接合したことを特徴とする圧電振動デバイスの保持構
   造。
2. 【請求項２】 前記導電性樹脂接着剤は、前記圧電振動
   素子の下面側に介在し、絶縁基板の引出電極と電気的に
   接続したことを特徴とする特許請求項１記載の圧電振動
   デバイスの保持構造。
3. 【請求項３】 前記圧電振動素子は面取り加工が施さ
   れ、当該面取り加工が施された領域のみで、前記導電性
   樹脂接着剤が接続されてなることを特徴とする特許請求
   項１、２記載の圧電振動デバイスの保持構造。