JP2004096275A - 表面実装型圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】外部衝撃によって圧電振動板に撓みが生じても、圧電振動板の破損をなくした、より信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】励振電極と導出電極が形成された矩形状の圧電振動板２と、当該圧電振動板を収納するセラミックパッケージ１と、当該セラミックパッケージの上面を気密封止する蓋とを具備し、前記セラミックパッケージの底部一端部に前記圧電振動板の各導出電極の端部と導電性接合材を介して接合される一対の導電パッド１２，１３が形成され、当該一対の電極パッドに対向して圧電振動板の他端部に位置し、セラミックパッケージの底面部に枕材１４が形成されてなる表面実装型圧電振動デバイスであって、前記枕材の端部に曲率が形成されてなるとともに、前記圧電振動板は、枕材と圧電振動板との間に隙間を有した状態で搭載されてなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックパッケージを用いた圧電振動デバイスに関するものであり、圧電振動板を保持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気密封止を必要とする圧電振動デバイスの例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等があげられる。これらはいずれも水晶振動板（圧電振動板）の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、気密封止されている。これら水晶応用製品は部品の表面実装化の要求から、セラミックパッケージに気密的に収納する構成が増加しており、適切な気密封止方法を選択することにより、良好な気密性を確保することができる。
【０００３】
従来、特開２００１−２３７６６５号に開示されるように、セラミックパッケージは全体として、中央部分に凹形の収納部の形成された直方体形状であり、収納部周囲の堤部が形成されている。収納部内の底部には、導電パッドが形成されており、図示しないビアあるいはキャスタレーションにより外部端子へと導かれている。この導電電極パッドの対向部分には、前記導電パッドの厚みに合わせて前記水晶振動板の傾きをなくすための枕材が形成されている。
【０００４】
水晶振動板は、例えば、厚みすべり振動してなるＡＴカット水晶振動板であり、表裏面には励振電極と、各励振電極からの導出電極が形成されている。
【０００５】
そして、前記導電パッド、枕材の上に水晶振動板が搭載され、導電接合材により電気的機械的に接続され、セラミックパッケージの堤部の上面に蓋を例えば低融点ガラスを用いて接合し、気密封止する構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような水晶振動板を片側で保持する構成では、導電パッド及び枕材をメタライズ層、セラミック積層といった弾力性を持たない支持部材で水晶振動板を保持しているとともに、水晶振動板の導電パッド側では導電性接合材により電気的機械的に固着される一方、枕材側では導電性接合材で固着されずに自由端となっているので、枕材と水晶振動板との間に隙間を有する構成となっている。このため、落下等の衝撃が加わると、図８に示すように水晶振動板が撓み、撓んだ水晶振動板の自由端部が枕材の端部とぶつかり、水晶振動板に過度の圧力がかかる。特に、図７に示すように枕材端部の角に対応するＺ１、Ｚ２の部分で亀裂が発生し、水晶振動板の破損につながる危険性があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、外部衝撃によって圧電振動板に撓みが生じても、圧電振動板の破損をなくした、より信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
具体的には、特許請求項１に示すように、励振電極と当該励振電極を一端部へ導出する導出電極が形成された矩形状の圧電振動板と、当該圧電振動板を収納するセラミックパッケージと、当該セラミックパッケージの上面を気密封止する蓋とを具備し、前記セラミックパッケージの底部一端部に前記圧電振動板の各導出電極の端部と導電性接合材を介して接合される一対の導電パッドが形成され、当該一対の電極パッドに対向して圧電振動板の他端部に位置し、セラミックパッケージの底面部に枕材が形成されてなる表面実装型圧電振動デバイスであって、前記枕材の端部に曲率が形成されてなるとともに、前記圧電振動板は、枕材と圧電振動板との間に隙間を有した状態で搭載されてなることを特徴とする。
【０００９】
特許請求項２に示すように、上述の構成において、前記枕材の曲率が、圧電振動板の短辺の近傍、または圧電振動板の長辺の近傍に対応する位置に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
特許請求項３に示すように、上述の構成において、前記枕材は、圧電振動板の短辺方向の幅寸法以上で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
特許請求項４に示すように、上述の構成において、前記枕材は、圧電振動板の短辺方向の幅寸法とほぼ同一寸法で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
特許請求項５に示すように、上述の構成において、前記枕材は、平面矩形状で、角部にＲ面が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
特許請求項６に示すように、上述の構成において、前記枕材は、平面楕円形状からなることを特徴とする。
【００１４】
特許請求項７に示すように、上述の構成において、前記枕材の高さ方向にも、曲率が形成されてなるなることを特徴とする。
【００１５】
特許請求項８に示すように、上述の構成において、前記枕材は、メタライズ材料からなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
特許請求項１により、落下等の衝撃が加わり圧電振動板が撓んで当該圧電振動板の端部が枕材に接触しても、枕材の端部に曲率部が形成されているので、圧電振動板に過度の圧力がからないように衝撃を緩和する。
【００１７】
つまり、上述のような圧電振動板を片側で保持する構成において、外部衝撃によって圧電振動板に撓みが生じても、圧電振動板の破損することが抑制されるので、耐衝撃性能が向上した、信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスを提供することができる。
【００１８】
特許請求項２により、落下等の衝撃が加わり圧電振動板が撓んで当該圧電振動板の短辺、または長辺が枕材に接触しても、枕材の端部に曲率部が形成されているので、圧電振動板に過度の圧力がからないように衝撃を緩和する。
【００１９】
つまり、上述のような圧電振動板を片側で保持する構成において、外部衝撃によって圧電振動板に撓みが生じても、圧電振動板の短辺部分、または長辺部分から、破損することが抑制されるので、より耐衝撃性能が向上した、信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスを提供することができる。
【００２０】
特許請求項３により、上述の作用効果に加えて、枕材は圧電振動板の短辺の幅より大きいので、撓んだ圧電振動板の短辺部が枕材とぶつかり、当該枕材の端部を支点としてさらに段階的に撓むことがなくなり、圧電振動板の短辺部分から、破損することがなくなるため、耐衝撃性能が飛躍的に向上する。
【００２１】
また、枕材は圧電振動板の短辺の幅より大きいので、圧電振動板が多少ずれて搭載されても、前記曲率部や前記段階的な撓みをなくすことによる耐衝撃性能を低下させることがない。
【００２２】
特許請求項４により、上述の作用効果に加えて、枕材は圧電振動板の短辺の幅とほぼ同一なので、撓んだ圧電振動板の短辺部が枕材とぶつかり、当該枕材の端部を支点としてさらに段階的に撓むことがなくなり、圧電振動板の短辺部分から、破損することがなくなるため、耐衝撃性能が飛躍的に向上する。
【００２３】
また、枕材は圧電振動板の短辺の幅とほぼ同一とすることで、圧電振動板を導電パッドに搭載する場合の幅方向の位置決めのための目印として機能する。
【００２４】
特許請求項５、６により、枕材を平面矩形状に形成し角部にＲ面したり、平面楕円形状にすることで、枕材の端部に曲率部が形成されているので、圧電振動板に過度の圧力がからないように衝撃を緩和することができる。また、特許請求項７のように、前記枕材の高さ方向にも、曲率を形成することで、圧電振動板への圧力をより一層緩和できる。
【００２５】
特許請求項８により、前記枕材がメタライズ材料からなることで、導電パッドと同時に形成することができるのでお互いの位置決めが極めて精度よく正確に行える。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明による第１の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図１、図２とともに説明する。図１は本実施の形態を示す平面図であり、収納部に水晶振動板（圧電振動板）を搭載した状態を示している。図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、上面に蓋を被せている。
【００２７】
本発明の表面実装型の水晶振動子として、収納部１ａ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板である水晶振動板２と、パッケージの開口部に接合される蓋３とからなる。
【００２８】
セラミックパッケージ１は全体として、中央部分に凹形の収納部１ａの形成された直方体形状であり、収納部周囲の堤部１０が形成されている。収納部１ａ内の底部には、導電パッド１２，１３が形成されており、図示しないビアあるいはキャスタレーションにより外部端子へと導かれている。
【００２９】
この導電電極パッド１２，１３の対向部分には、前記導電パッドの厚みに合わせて前記水晶振動板の傾きをなくすための枕材１４が形成されている。当該枕材は、平面形状が、矩形状で、各角部に曲率としてのＲ面１４１，１４２，１４３，１４４が形成されてなるとともに、後述する水晶振動板の短辺方向の幅寸法以上で形成されている。
【００３０】
これらの導電パッド、枕材はタングステンのメタライズ層にニッケル等のメッキが施されおり、メタライズ層はスクリーン印刷等を用いて同時に形成することができる。
【００３１】
なお、前記枕材端部の曲率を、水晶振動板の短辺の近傍、あるいは水晶振動板長辺の近傍に対応する位置にまで形成することで、水晶振動板の亀裂等の問題をより発生しにくくできる。
【００３２】
水晶振動板２は、例えば、厚みすべり振動してなるＡＴカット水晶振動板であり、表裏面には励振電極（図示せず）と、各励振電極からの導出電極（図示せず）が形成されている。
【００３３】
そして、前記導電パッド１２，１３、枕材１４の上に水晶振動板２が搭載され、当該水晶振動板の導出電極と前記導電パッド１２，１３は、シリコン系の導電性接合材Ｄにより電気的機械的に固着される。一方、前記枕材は導電パッドより低い位置あるので、水晶振動板２と枕材１４の間に隙間が形成されるとともに、導電性接合材で固着されずに自由端となっている。また、枕材側の水晶振動板の短辺部と枕材端部の位置を揃えて配置している。
【００３４】
セラミックパッケージ１の堤部１０の上面にセラミックからなる蓋３を例えば低融点ガラスＧを用いて接合し、気密封止する構成となっている。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明による第２の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図３とともに説明する。図３は本実施の形態を示す水晶振動板を搭載した状態における平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、上面に蓋を被せている。なお、第１の実施形態と同じ構成部分については同番号を用いて説明するとともに説明の一部を割愛している。
【００３６】
セラミックパッケージの収納部１ａ内の底部には、導電パッド１２、１３と、この導電電極パッド１２、１３の対向部分には、前記導電パッドの厚みに合わせて前記水晶振動板の傾きをなくすための枕材１５が形成されている。当該枕材は、平面形状が、トラック形状で、両端部に曲率としてのＲ面１５１，１５２が形成されてなるとともに、後述する水晶振動板の短辺方向の幅寸法以上で形成されている。また、本発明の枕材１５では、曲率としてのＲ面を平面的に形成するだけではなく、図４に示すように、当該枕材１５の高さ方向にも、Ｒ面１５２１，１５２２が形成されており、圧電振動板への圧力をより一層緩和できる構成となっている。
【００３７】
これらの導電パッド、枕材はタングステンのメタライズ層にニッケル等のメッキが施されおり、メタライズ層はスクリーン印刷等を用いて同時に形成することができる。
【００３８】
そして、前記導電パッド１２，１３、枕材１５の上に水晶振動板２が搭載され、当該水晶振動板の導出電極と前記導電パッド１２，１３は、シリコン系の導電性接合材Ｄにより電気的機械的に固着される。一方、前記枕材は導電パッドより低い位置あるので、水晶振動板２と枕材１５の間に隙間が形成されるとともに、導電性接合材で固着されずに自由端となっている。また、枕材側の水晶振動板の短辺部は枕材の中央付近に配置している。
【００３９】
なお、前記枕材端部の曲率を、水晶振動板の短辺の近傍、あるいは水晶振動板長辺の近傍に対応する位置にまで形成することで、水晶振動板の亀裂等の問題をより発生しにくくできる。
【００４０】
（第３実施形態）
本発明による第３の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図４とともに説明する。図５は本実施の形態を示す水晶振動板を搭載した状態における平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、上面に蓋を被せている。なお、他の実施形態と同じ構成部分については同番号を用いて説明するとともに説明の一部を割愛している。
【００４１】
セラミックパッケージの収納部１ａ内の底部には、導電パッド１２、１３が形成されており、図示しないビアあるいはキャスタレーションにより外部端子へと導かれている。
【００４２】
この導電電極パッド１２、１３の対向部分には、前記導電パッドの厚みに合わせて前記水晶振動板の傾きをなくすための枕材１６が形成されている。当該枕材は、平面形状が、楕円形状で、曲率１６１が形成されてなるとともに、後述する水晶振動板の短辺方向の幅寸法とほぼ同一寸法で形成されている。本実施形態では、枕材１６は水晶振動板２の短辺の幅とほぼ同一としているので、水晶振動板２を導電パッド１２，１３に搭載する場合、枕材の幅方向に水晶振動板の幅方向を合わせ込むことで容易に位置決めできる。また、本発明の枕材１６では、曲率を平面的に形成するだけではなく、図６に示すように、当該枕材１６の高さ方向にも、曲率１６２が形成されており、圧電振動板への圧力をより一層緩和できる構成となっている。
【００４３】
これらの導電パッド、枕材はタングステンのメタライズ層にニッケル等のメッキが施されおり、メタライズ層はスクリーン印刷等を用いて同時に形成することができる。
【００４４】
そして、前記導電パッド１２，１３、枕材１６の上に水晶振動板２が搭載され、当該水晶振動板の導出電極と前記導電パッド１２，１３は、シリコン系の導電性接合材Ｄにより電気的機械的に固着される。一方、前記枕材は導電パッドより低い位置あるので、水晶振動板２と枕材１６の間に隙間が形成されるとともに、導電性接合材で固着されずに自由端となっている。また、枕材側の水晶振動板の短辺部は枕材の中央付近に配置している。
【００４５】
なお、前記枕材端部の曲率を、水晶振動板の短辺の近傍、あるいは水晶振動板長辺の近傍に対応する位置にまで形成することで、水晶振動板の亀裂等の問題をより発生しにくくできる。
【００４６】
−その他の実施形態−
上記説明において圧電振動デバイスの例として、水晶振動子を例示したが、例えば上記実施の形態において、水晶振動板の下部空間に発振回路を構成するＩＣを取り付け、必要な配線を行い、水晶発振器を構成してもよいし、また１素子または多素子からなる水晶フィルタ等の他の圧電振動デバイスにも適用できる。また、セラミックパッケージとして凹形状のものに限らず、板形状のものに逆凹形の蓋をする構成であっても適用できる。さらに、セラミックパッケージと蓋の気密封止する構成として、低融点ガラスを用いたものを例にしているが、接合材による封止する構成であってもよく、蓋を金属材料とし、シーム封止する構成、レーザー封止する構成、電子ビーム封止する構成にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】第２の実施形態を示す平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図５】第３の実施形態を示す平面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図７】水晶振動板の撓み状態を示す断面図。
【図８】水晶振動板の亀裂発生箇所を示す平面図。
【符号の説明】
１　セラミックパッケージ
２　水晶振動板（圧電振動板）
３　蓋
１２、１３　導電パッド
１４、１５、１６　枕材

Claims (8)

1. 励振電極と当該励振電極を一端部へ導出する導出電極が形成された矩形状の圧電振動板と、当該圧電振動板を収納するセラミックパッケージと、当該セラミックパッケージの上面を気密封止する蓋とを具備し、
   前記セラミックパッケージの底部一端部に前記圧電振動板の各導出電極の端部と導電性接合材を介して接合される一対の導電パッドが形成され、当該一対の電極パッドに対向して圧電振動板の他端部に位置し、セラミックパッケージの底面部に枕材が形成されてなる表面実装型圧電振動デバイスであって、
   前記枕材の端部に曲率が形成されてなるとともに、前記圧電振動板は、枕材と圧電振動板との間に隙間を有した状態で搭載されてなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
2. 前記枕材の曲率が、圧電振動板の短辺の近傍、または圧電振動板の長辺の近傍に対応する位置に形成されてい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。
3. 前記枕材は、圧電振動板の短辺方向の幅寸法以上で形成されていることを特徴とする特許請求項１、または２記載の表面実装型圧電振動デバイス。
4. 前記枕材は、圧電振動板の短辺方向の幅寸法とほぼ同一寸法で形成されていることを特徴とする特許請求項１、または２記載の表面実装型圧電振動デバイス。
5. 前記枕材は、平面矩形状で、角部にＲ面が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜３いずれか１項記載の表面実装型圧電振動デバイス。
6. 前記枕材は、平面楕円形状からなることを特徴とする特許請求項１〜３いずれか１項記載の表面実装型圧電振動デバイス。
7. 前記枕材の高さ方向にも、曲率が形成されてなるなることを特徴とする特許請求項５、または６記載の表面実装型圧電振動デバイス。
8. 前記枕材は、メタライズ材料からなることを特徴とする特許請求項１〜５いずれか１項記載の表面実装型圧電振動デバイス。

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