JP2003017976A - 圧電基板、圧電振動素子、圧電デバイス及び圧電基板母材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクを用いたエッチング加工によって大面
積の圧電母材から多数の圧電振動素子を製造する際に、
エッチングによって形成される圧電振動素子間の境界溝
の内壁が基板面と直交しない傾斜面になることによって
発生する不具合を解決できる圧電基板、圧電振動素子、
圧電デバイス及び圧電基板母材を提供する。 【解決手段】 外周端面が傾斜面４０となっている圧電
基板３２において、該圧電基板の外周端面の鋭角な角部
４１の少なくとも一部に、基板面とほぼ直交する端面４
２ａを備えた突部４２を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電基板、圧電振動
素子、圧電デバイス及び圧電基板母材に関し、特にマス
クを用いたエッチング加工によって大面積の圧電母材か
ら多数の圧電振動素子を製造する際に、エッチングによ
って形成される圧電振動素子間の境界溝の内壁が基板面
と直交しない傾斜面になることによって発生する不具合
を解決できる圧電基板、圧電振動素子、圧電デバイス及
び圧電基板母材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動素子等の圧電振動素子は、圧電
振動子、圧電発振器等の圧電デバイスに組み込まれて使
用される。圧電振動素子は、目標とする共振周波数を得
るために好適な肉厚の振動部を有した圧電基板の振動部
に励振電極やリード端子等を蒸着などによって形成した
構成を有する。また、表面実装型の圧電デバイスは、底
部に表面実装用の外部電極を備えたセラミックパッケー
ジ等の内部に圧電振動子等を収容した構成を備えてい
る。水晶基板等の圧電基板を励振させて高い共振周波数
を得るためには振動部の肉厚を薄くする必要があるが、
薄肉化を押し進めると機械的強度の低下による実用性の
低下という不具合が発生するため、最近では図５（ａ）
（ｂ）のＡＴカット水晶振動素子の表裏斜視図に示した
如く、ＡＴカット水晶基板１の一方の面に凹陥部２を形
成することによって凹陥部２の内底面に超薄肉の振動部
３を設け、振動部３の外周を一体的に包囲する厚肉部４
によって機械的強度を高めている。このような構成を備
えた水晶基板１の凹陥部側面にアース用の電極膜５及び
非電極部６を形成する一方で、基板他面の振動部３に相
当する位置には励振電極７を形成し、更にリード電極８
を端縁に向けて設けている。

【０００３】この種の水晶基板１は、図６（ａ）（ｂ）
に示すように、大面積の水晶基板母材１０を複数の区画
に分け、この母材１０の一面に添設した図示しないマス
クの各開口から基板面をエッチングして各区画内に凹陥
部２を形成する。この際、同じマスクに各区画の境界線
に沿ったスリットを予め形成しておき、前記エッチング
時に境界線に沿った分割用の溝１１を凹陥部２と共に形
成する。このようにして形成される凹陥部２と溝１１の
内壁は、図６（ｂ）の断面図に示すように垂直面とはな
らず、傾斜面となる。即ち、水晶は異方性結晶であるた
め、エッチングがまっすぐに進行せず、特定の結晶面に
沿って進行するので、エッチング完了時には結晶面が析
出した状態となり、その結果、内壁が傾斜面となる。そ
の後、他のマスクを用いて前記電極膜５や励振電極７を
蒸着形成する。蒸着終了後に、溝１１に沿って母材１０
をダイシングソーによって切断することにより、水晶振
動素子１２の個片を得ることができる。

【０００４】しかし、このようにして製造された水晶振
動素子１２の個片は、基板の外周端面が基板面に対して
垂直な面とは成らず、傾斜面となっているので、これを
パッケージ内に搭載する際に不具合が発生する。即ち、
図７は外底面に外部電極１６を備えた表面実装用のセラ
ミックパッケージ１５の内底面に設けた内部電極１７上
に導電性接着剤１８を用いて、凹陥部２を下向きにした
水晶振動素子１２の電極パッド８ａを電気的機械的に接
続した状態を示している。電極パッド８ａは水晶振動素
子１２の上側（平坦面側）に位置しているため、導電性
接着剤１８は、２回に分けて塗布する必要がある。即
ち、水晶基板１下面の非電極部６と内部電極１７との間
を一回目に塗布した導電性接着剤１８ａによって接着し
てから、電極パッド８ａと内部電極１７との間を２回目
に塗布した導電性接着剤１８ｂにより導通させる。しか
し、図示の如く水晶基板１の平坦面側の端縁は鋭角な角
部（鋭角状端縁）２０となっており、この角部２０には
接着剤１８が付着しにくいため、電極パッド８ａと内部
電極１７との間が非導通となりやすい。換言すれば、角
部２０の下方に位置する端面２１は内側に傾斜した傾斜
面となっているため、角部２０の直下位置には空間が形
成され、塗布した導電性接着剤１８ｂの大半がこの空間
内に吸引されて落ち込み、角部２０に付着する接着剤の
量が大幅に低減する。なお、このようなパッケージ内へ
のマウント時に発生する不具合は、凹陥部を有したタイ
プの圧電振動素子のみならず、凹陥部を有しない平板状
の圧電振動素子を圧電基板母材から製造する際にエッチ
ングによって形成された分割溝に沿って分割した場合に
も同様に発生することは明らかである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、マスクを用いたエッチング加工に
よって大面積の圧電母材から多数の圧電振動素子を製造
する際に、エッチングによって形成される圧電振動素子
間の境界溝の内壁が基板面と直交しない傾斜面になるこ
とによって発生する不具合、即ち、表面実装用のパッケ
ージ内に搭載したときに圧電基板の鋭角な角部の上側に
位置する電極パッドとパッケージ内底面の内部電極との
間を導電性接着剤により接続した場合に角部における接
着剤量が減少して導通不良をもたらすという不具合を解
決できる圧電基板、圧電振動素子、圧電デバイス及び圧
電基板母材を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、外周端面が傾斜面となっている
圧電基板において、該圧電基板の外周端面の鋭角な角部
の少なくとも一部に、基板面とほぼ直交する端面を備え
た突部を形成したことを特徴とする。請求項２の発明
は、前記圧電基板の一方の基板面に凹陥部を形成するこ
とにより、凹陥部内底面に超薄肉の振動部を設けたこと
を特徴とする。請求項３の発明は、請求項１又は２に記
載の圧電基板の前記角部側の基板面に、励振電極と、該
励振電極から延びるリード電極と、該リード電極の端部
に位置する電極パッドと、を設けた圧電振動素子であっ
て、該角部側の基板面のうち前記突部に相当する位置に
前記電極パッドを形成したことを特徴とする。請求項４
の発明は、請求項３記載の圧電振動素子を表面実装用の
パッケージ内に搭載した構成を備えたことを特徴とす
る。請求項５の発明は、複数の圧電基板を境界溝を介し
て連設一体化した構造の圧電基板母材において、隣接し
合う前記圧電基板間に位置する境界溝の少なくとも一部
に非溝部を形成したことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は
本発明の一実施形態に係る圧電振動素子の一例としての
ＡＴカット水晶振動素子の斜視図、及び反対側斜視図、
図２（ａ）乃至（ｄ）は本発明の圧電振動素子の他の実
施形態例を示す図、図３は圧電振動素子をパッケージ内
に搭載した状態を示す断面図である。この水晶振動素子
３１は、例えばＡＴカット水晶基板３２の両主面に夫々
アース電極３３と、励振電極３４、リード端子３４ａ及
び電極パッド３４ｂを形成した構成を備えている。ま
た、この例では、水晶基板３２の一方の主面には凹陥部
３５が形成され、凹陥部３５の内底面は薄肉の振動部３
６となっている。この種の水晶基板を、大面積の基板母
材からバッチ処理によって製造する場合に、各水晶基板
の区画上に凹陥部３５をエッチングにより形成する際
に、基板間を区画する境界溝をも同時にエッチングによ
り形成するとすれば、異方性結晶である水晶の結晶面に
沿ってエッチングが進行する結果、境界溝の内壁が傾斜
面となることは上述の通りである。そして、電極３３，
３４を蒸着によって形成した後に、境界溝に沿って個片
を切断すると、各個片の外周端面が傾斜面となることも
上述の通りである。

【０００８】これに対して、本発明では、外周端面が傾
斜面４０となっている平板状の水晶基板３２において、
水晶基板３２の外周端面の鋭角な角部（鋭角状端縁）４
１の少なくとも一部に、基板面とほぼ直交して延びる端
面４２ａを備えた突部４２を形成した点が特徴的であ
る。また、水晶基板３２の角部４１側の基板面のうち、
突部４２に相当する基板面に励振電極３４から延びるリ
ード端子３４ａの電極パッド３４ｂを形成したことも特
徴的である。突部４２の形状は、図１に示した如き形状
に限らず、例えば図２（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）に例示し
た如き形状であってもよい。要するに、鋭角状の角部４
１から成る端縁の一部から垂直な端面４２ａを垂下させ
ることによって突部４２を形成して、角部４１の一部が
略９０度となるように構成し、更に該突部４２に相当す
る基板面に励振電極から延びるリード端子の電極パッド
３４ｂを設けた構成が特徴的である。なお、電極パッド
３４ｂを形成した基板面と端面４２ａとの間に位置する
角部４１ａの角度は必ずしも９０度である必要はなく、
導電性接着剤が付着可能な状態であれば、９０度以下で
あってもよく、或いは９０度を超える角度であっても良
い。

【０００９】次に、図３は上記構成を備えた水晶振動素
子３１を表面実装用のセラミックパッケージ５０内に搭
載した状態（水晶振動子）を示す断面図であり、角部４
１を備えた基板面を上向きにした状態でパッケージ５０
の内底面に設けた内部電極５２上に、水晶振動素子３１
を導電性接着剤５５によって搭載した状態を示してい
る。導電性接着剤５５は、内部電極５２と基板底面（非
電極部）との間に塗布される一回目の接着剤５５ａと、
基板上面の電極パッド３４ｂと内部電極５２との間に塗
布される二回目の接着剤５５ｂと、から成る。この際、
二回目に塗布される接着剤５５ｂは、角部４１ａからほ
ぼ直角に垂下する端面４２ａを有した突部４２に沿った
基板面上に位置する電極パッド３４ｂと該端面４２ａに
かけて塗布されるため、角部４１ａには充分な量の接着
剤が残留することができる。換言すれば、角部４１ａの
下方には端面４２ａが位置しており、接着剤を吸い込む
空間が存在しないので、充分な量の接着剤が角部４１ａ
に付着残留して、電極パッド３４ｂと内部電極５２との
間の導通を確保することができる。パッケージ５０は、
底部に表面実装用の外部電極５１を有すると共に、上部
開口を図示しない金属蓋等によって閉止される。パッケ
ージ５０内に水晶振動素子３１を搭載して気密封止する
ことにより水晶振動子を構成することができ、また発振
回路等を組み合わせ使用することによって発振器を構築
することができる。

【００１０】次に、図４は本発明の第１の実施形態に係
る水晶振動素子を製造する場合に使用する水晶基板母材
６０の要部構成を示す斜視図であり、図示しないマスク
を用いたエッチングによって既に加工を施された状態を
示している。基板母材６０は、平板状の基板本体の片面
に図示しないマスクを添設した状態でエッチングを施す
ことによって、凹陥部３５と、分割用の境界溝６１を一
括して形成する。この際、エッチングは水晶の結晶面に
沿って進行するため、境界溝の対向する内壁の間隔は内
底部へ向かうほど接近する。このため、上記の如く各個
片の周縁に鋭角な角部が形成されることとなる。本実施
形態では、隣接し合う水晶基板３２間に位置する各境界
溝６１ａを連続した溝とはせずに、突部４２に相当する
部分にだけ非溝部６１ｂを設けている。電極膜を形成し
た後で、各境界溝６１に沿ってダイシングソーによって
母材を切断分割する場合、各境界溝６１ｂについては切
断線Ａに沿って、基板面と直交するように切断すること
によって、図１に示した如き形状の突部を有した水晶基
板を形成することができる。なお、切断線Ａの位置とし
ては、任意に種々変更可能で有り、例えば非溝部６１ｂ
の中間位置を切断してもよい。また、マスクを用いて蒸
着形成する電極膜のうち、電極パッド３４ｂについて
は、突部４２（非溝部６１ｂ）に対応する基板面に配置
するようマスクの開口を設計する。また、図１に示した
形状以外の突部を備えた圧電基板を同様の手法によって
製造する場合には、境界溝６１ａの非溝部６１ｂの形状
を目的とする突部の形状に応じて変更すればよい。ま
た、境界溝６１ａに沿って切断した後に水晶基板の端縁
に残る切断残部については、必要に応じて研磨などによ
って除去すればよい。なお、上記実施形態では圧電材料
として水晶を例示したがこれは一例に過ぎない。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスクを
用いたエッチング加工によって大面積の圧電母材から多
数の圧電振動素子を製造する際に、エッチングによって
形成される圧電振動素子間の境界溝の内壁が基板面と直
交しない傾斜面になることによって発生する不具合、即
ち、表面実装用のパッケージ内に搭載したときに圧電基
板の鋭角な角部の上側に位置する電極パッドとパッケー
ジ内底面の内部電極との間を導電性接着剤により接続し
た場合に角部における接着剤量が減少して導通不良をも
たらすという不具合を解決することができる。即ち、請
求項１の発明は、外周端面が傾斜面となっている圧電基
板において、該圧電基板の外周端面の鋭角な角部の少な
くとも一部から基板面とほぼ直交する端面を備えた突部
を形成した。このため、突部と対応する基板面に、励振
電極から延びる電極パッドを配置することにより、この
圧電基板を用いて製造した圧電振動素子を角部側の基板
面を上向きにして、表面実装用パッケージ内に搭載した
ときに、パッケージ内底面の内部電極と前記電極パッド
との間を導電性接着剤により断線することなく確実に接
続することが可能となる。請求項２の発明は、前記圧電
基板の一方の基板面に凹陥部を形成することにより、凹
陥部内底面に超薄肉の振動部を設けた。このため、圧電
基板母材をエッチングによって加工することにより製造
される圧電振動素子において、基板の外周端面が傾斜面
となり、鋭角な角部が形成されたとしても、パッケージ
内に搭載する際に、パッケージ内底面の内部電極と圧電
基板上の電極パッドとの間を導電性接着剤により断線す
ることなく確実に接続することが可能となる。

【００１２】請求項３の発明は、前記圧電基板の角部側
の基板面に、励振電極と、該励振電極から延びるリード
電極と、該リード電極の端部に位置する電極パッドと、
を設けた圧電振動素子であって、該角部のうち前記突部
に相当する位置に前記電極パッドを形成した。このた
め、この圧電振動素子をパッケージ内に搭載する際に、
パッケージ内底面の内部電極と圧電基板上の電極パッド
との間を導電性接着剤により断線することなく確実に接
続することが可能となる。請求項４の発明は、前記圧電
振動素子を表面実装用のパッケージ内に搭載した。この
ため、断線がなく、信頼性の高い圧電デバイスを提供す
ることが可能となる。請求項５の発明は、複数の圧電基
板を境界溝を介して連設一体化した構造の圧電基板母材
において、隣接し合う前記圧電基板間に位置する境界溝
の少なくとも一部に非溝部を形成したので、上記構成を
備えた圧電基板、圧電振動素子を容易に製造することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る
圧電振動素子の一例としてのＡＴカット水晶振動素子の
斜視図、及び反対側斜視図。

【図２】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の圧電振動素子の他
の実施形態例を示す図。

【図３】圧電振動素子をパッケージ内に搭載した状態を
示す断面図。

【図４】本発明の一実施形態に係る圧電基板母材の構成
説明図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は従来の圧電振動素子の一例
の構成説明図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は従来の圧電振動素子の製造
手順を示す図。

【図７】従来の圧電デバイスの構成を示す断面図。

【符号の説明】

３１ 水晶振動素子、３２ ＡＴカット水晶基板、３３
アース電極、３４ 励振電極、３４ａ リード端子、
３４ｂ 電極パッド、３５ 凹陥部、３６ 振動部、４
０ 傾斜面、４１ 角部（鋭角状端縁）、４２ 突部、
４２ａ 端面、５０ 表面実装用パッケージ、５１ 外
部電極、５２ 内部電極、５５ 導電性接着剤、６０
基板母材、６１ 境界溝、６１ａ 境界溝、６１ｂ 非
溝部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周端面が傾斜面となっている圧電基板
   において、該圧電基板の外周端面の鋭角な角部の少なく
   とも一部に、基板面とほぼ直交する端面を備えた突部を
   形成したことを特徴とする圧電基板。
2. 【請求項２】 前記圧電基板の一方の基板面に凹陥部を
   形成することにより、凹陥部内底面に超薄肉の振動部を
   設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧電基板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の圧電基板の前記
   角部側の基板面に、励振電極と、該励振電極から延びる
   リード電極と、該リード電極の端部に位置する電極パッ
   ドと、を設けた圧電振動素子であって、該角部側の基板
   面のうち前記突部に相当する位置に前記電極パッドを形
   成したことを特徴とする圧電振動素子。
4. 【請求項４】 請求項３記載の圧電振動素子を表面実装
   用のパッケージ内に搭載した構成を備えたことを特徴と
   する圧電デバイス。
5. 【請求項５】 複数の圧電基板を境界溝を介して連設一
   体化した構造の圧電基板母材において、隣接し合う前記
   圧電基板間に位置する境界溝の少なくとも一部に非溝部
   を形成したことを特徴とする圧電基板母材。