JP2004304376A - Chip piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電振動子に関し、特に小型のチップ型圧電振動子に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、電子機器に搭載される圧電振動子や圧電発振器等の電子部品における小型化の要求が強く、その大きさも長さ寸法で2mm以下の超小型のチップ形状が望まれている。それに伴い各種形状の圧電振動子が発明考案されている。
【0003】
図3は、従来技術として開示されているチップ型圧電振動子の一例を示す図である。即ち、圧電振動子30は、両主面上に励振電極が形成された圧電振動板31の両面に、励振電極部分に空洞を形成するような圧電振動板31と同形状の絶縁板32及び33が配置され、圧電基板31に各々が固着されて圧電振動子30の外形を構成している。
【0004】
圧電振動板31の励振電極からは、圧電振動板縁部まで引き出し電極が形成されており、この引き出し電極は圧電振動子30の外表面に形成された外部接続電極34及び35と電気的に接続され、これによりチップ型の圧電振動子が形成されている。
【0005】
又、他の形状のチップ型圧電振動子としては、筒状のケース内に圧電振動板を搭載し、筒の両端に外部接続端子を嵌め合い、圧電振動板主面上に形成した電極と外部接続端子とを電気的に接続して成るチップ型圧電振動子も開示されている。
【0006】
前記のような圧電振動子については、以下のような文献が開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平06−140868号公報
【特許文献2】
特開平06−132768号公報
【0008】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】圧電振動子の小型化が進み、圧電振動子の最大外形寸法が2〜3mm以下となるにつれ、圧電振動子における諸特性や信頼性を維持若しくは向上させながら、且つマザー基板へのマウントが簡易であることが必要とされる。
【0010】
しかし、従来技術のような構造の圧電振動子では、圧電振動板を圧電振動子の外形形状を構成する部材の一部として使用しているので、気密封止を行う部分が圧電振動板両面の2カ所になり工数が増加する。又、圧電振動板と絶縁板とでは材質が異なることから、封止時やマザー基板へのリフロー時の加熱による熱膨張率の違いによって生じる応力により、気密漏れの危険性が高くなり、部品としての信頼性の低下を招くおそれがある。又、圧電振動板が部品の表面に露出している構造のため、圧電振動板に直接外部より衝撃が加わりやすく、圧電振動板自体にクラックなどが入りやすい。
【0011】
更に、筒型のチップ型圧電振動子では、外形が円筒形のため、マザー基板の任意の場所に安定に配置することが簡易にはできない構造である。又、筒型のチップ型圧電振動子においても、筒内を気密封止する部分が筒両端の2カ所になり工数が増加する。又、筒体と両端の電極部とでは材質が異なることから、封止時やマザー基板へのリフロー時の加熱による熱膨張率の違いによって封止材周辺に生じる応力により封止材又はその周辺の構造体に亀裂が生じ、気密漏れが発生する危険性が高くなり、部品としての信頼性の低下を招くおそれがある。又、圧電振動子を構成する部品点数も多いことから、製造管理が煩雑になり、又製造コストも高くなる。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は前記従来技術の課題を鑑みて成されたものであり、内部に圧電振動板を収納する空間として、圧電振動板と固着導通する接続パッドが形成された段差部を有する凹部が形成され、長さ方向の両端縁部の外表面上に外部接続電極が形成され、前記接続パッドとこの外部接続電極とが各々電気的に接続している、絶縁性物質で構成された第1の容器と、この第1の容器と同形状構成及び同材質の第2の容器とを、この第1の容器及び第2の容器の凹部壁頂部で接合し、接合により形成された第1の容器及び第2の容器の凹部による空間に圧電振動板を搭載し、該空間を気密封止して形成したことを特徴とするチップ型圧電振動子である。
【0013】
又、該第1の容器及び該第2の容器の高さ寸法が、圧電振動子の幅寸法の1/2であることを特徴とする前記記載のチップ型圧電振動子でもある。
【0014】
このような構造のチップ型圧電振動子にすることにより、気密封止を行う箇所を1カ所にすることができ、且つ、その1カ所の封止箇所で相対する構造体を同一の形状構成及び材質にすることができ、熱膨張率の違いにより封止箇所に加わる応力を最大限に小さくすることができる。又、圧電振動子の外形形状を立方体にし、且つ高さ寸法と幅寸法をほぼ同じにすることで、長さ方向のすべての側面を用いてマザー基板への搭載ができる作用を成す。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、この発明におけるチップ型圧電振動子の部分分解構成図である。図2は、図1の分解部品を組み立て線分A1−A2で切断した断面図である。尚、図1乃至2において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【0016】
即ち、図1及び図2に例示したチップ型圧電振動子10は、第1の容器11と第2の容器12とから外形形状が構成されている。まず、第1の容器11は、セラミックスより形成され、内部に表裏主面上に励振電極を形成した圧電振動板13を収納する空間として、圧電振動板13と固着導通する接続パッド(図示せず)が形成された段差部14を有する凹部15が形成されている。第1の容器11の長さ方向の両端縁部の外表面上には外部接続電極16及び17が形成され、前記接続パッドとこの外部接続電極16及び17とが近傍のパッド−電極間で各々電気的に接続している。
【0017】
第2の容器12は、第1の容器11と同一の形状構成で且つ材質も同一である。即ち、セラミックスより形成され、内部に表裏主面上に励振電極を形成した圧電振動板13を収納する空間として、圧電振動板13と固着導通する接続パッド(図示せず)が形成された段差部18を有する凹部19が形成されている。第2の容器12の長さ方向の両端縁部の外表面上には外部接続電極20及び21が形成され、前記接続パッドとこの外部接続電極20及び21とが近傍のパッド−電極間で各々電気的に接続している。
【0018】
前述した第1の容器11及び第2の容器12を、それぞれの凹部15及び19の壁頂部を、凹部15及び19で形成される空間22に圧電振動板13を搭載した状態で接合し、空間22内を気密封止する。本実施例では、第1の容器11の壁頂部に、封止材の一つである低融点ガラス23を全周に塗布し、その後内部に圧電振動板を搭載した状態で第2の容器12を被せ、全体を加熱することで低融点ガラスを溶融し、第1の容器11と第2の容器12とを接合することで、圧電振動板13及び空間22を気密封止している。
【0019】
このように、第1の容器11と第2の容器12とを接合するだけの構造のため、気密漏れが最も発生しやすい封止箇所数を最低数の1カ所にすることができ、気密漏れが発生する確率を低下させている。又、封止箇所で相対する第1の容器11と第2の容器12とを同一の形状構成、及び同一のセラミックスにすることにより、気密封止時及びマザー基板などに圧電振動子10をリフロー等により搭載する際の加熱又は放熱の際に生じる、熱膨張率の違いによる封止箇所に加わる応力を最大限に小さくすることができ、応力に因って低融点ガラス23や、第1の容器又は第2の容器の壁頂部付近等に生じるクラックによる気密漏れを防ぐことができる。
【0020】
又、本実施例では、第1の容器11の高さ寸法H1を第1の容器の幅寸法W1の1/2、第2の容器12の高さ寸法H2を第2の容器の幅寸法W2の1/2とすることで、組み立て後の圧電振動子10としての高さ寸法Hと幅寸法W(W1及びW2と同寸法)とをほぼ等しくなるように形成した。このような外形寸法の圧電振動子10にすることで、マザー基板へ圧電振動子10を搭載する際、圧電振動子10の長さ方向のどの側面をマザー基板に面するようにしても搭載可能となり、マザー基板への搭載時に圧電振動子の表裏などを考慮しなくてすみ、非常に簡易に搭載作業をすることができる。
【0021】
更に、第1の容器11と第2の容器12が同一形状構成及び同一材質のため、部品点数としては1点と見なすことができ、筒型のチップ型圧電振動子や蓋と容器とによるパッケージを利用したチップ型の圧電振動子に比べ、製造管理が容易になり、且つ製造コストを削減することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明の圧電振動子により、気密封止を行う箇所を1カ所にすることができ、且つ、その1カ所の封止箇所で相対する構造体を同一の形状構成及び材質にすることができ、熱膨張率の違いにより封止箇所に加わる応力を最大限に小さくすることができることにより、気密漏れの発生を防止でき、因って信頼性の高いチップ型圧電振動子を提供できる効果を成す。又、圧電振動子の外形形状を立方体にし、且つ高さ寸法と幅寸法をほぼ同じにすることで、長さ方向のすべての側面を用いてマザー基板への搭載ができることにより、搭載作業の容易な圧電振動子を提供できる効果を成す。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明におけるチップ型圧電振動子の実施例を示した構成図である。
【図2】図2は、図1に示した線分A1−A2で切断した断面図である。
【図3】図3は、従来のチップ型圧電振動子の斜視図である。
【符号の説明】
10,圧電振動子
11,第1の容器
12,第2の容器
13,圧電振動子
14,18,段差部
15,19,凹部
16,17,20,21,外部接続端子
22,空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrator, and more particularly to a small chip type piezoelectric vibrator.
[0002]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a strong demand for miniaturization of electronic components such as a piezoelectric vibrator and a piezoelectric oscillator mounted on an electronic device, and an ultra-small chip shape having a length of 2 mm or less has been desired. . Accordingly, piezoelectric vibrators of various shapes have been invented.
[0003]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a chip-type piezoelectric vibrator disclosed as a conventional technique. That is, the
[0004]
A lead electrode is formed from the excitation electrode of the piezoelectric
[0005]
In addition, as another type of chip type piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrating plate is mounted in a cylindrical case, external connection terminals are fitted to both ends of the tube, and an electrode formed on the main surface of the piezoelectric vibrating plate is connected to an external device. A chip-type piezoelectric vibrator electrically connected to a connection terminal is also disclosed.
[0006]
The following documents are disclosed for the piezoelectric vibrator as described above.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-140868 [Patent Document 2]
JP-A-06-132768
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified in the above-mentioned prior art document information by the time of filing the present application.
[0009]
As the size of the piezoelectric vibrator has been reduced and the maximum external dimension of the piezoelectric vibrator has been reduced to 2 to 3 mm or less, while maintaining or improving various characteristics and reliability of the piezoelectric vibrator, Further, it is required that the mounting on the motherboard is simple.
[0010]
However, in a piezoelectric vibrator having a structure similar to that of the prior art, since the piezoelectric vibrating plate is used as a part of a member constituting an outer shape of the piezoelectric vibrator, a portion to be hermetically sealed is provided on both sides of the piezoelectric vibrating plate. There will be two places and the man-hour will increase. In addition, since the material is different between the piezoelectric vibrating plate and the insulating plate, the risk of airtight leakage increases due to the stress generated by the difference in the coefficient of thermal expansion due to heating during sealing or reflow to the mother substrate, May cause a decrease in the reliability of the device. Further, since the piezoelectric vibrating plate is exposed on the surface of the component, an impact is easily applied to the piezoelectric vibrating plate directly from the outside, and cracks and the like easily occur in the piezoelectric vibrating plate itself.
[0011]
Furthermore, since the external shape of the cylindrical chip type piezoelectric vibrator is cylindrical, it cannot be easily arranged stably at an arbitrary position on the mother substrate. Further, also in the cylindrical chip type piezoelectric vibrator, a portion for hermetically sealing the inside of the cylinder is provided at two places at both ends of the cylinder, so that the number of steps is increased. In addition, since the material is different between the cylindrical body and the electrode portions at both ends, stress generated around the sealing material due to a difference in coefficient of thermal expansion due to heating at the time of sealing or reflow to the mother substrate causes the sealing material or its surroundings. There is a high risk that cracks will occur in the structure and airtight leakage will occur, leading to a reduction in the reliability of the component. Further, since the number of components constituting the piezoelectric vibrator is large, the production management becomes complicated, and the production cost increases.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has a connection pad formed therein as a space for accommodating the piezoelectric vibration plate, the connection pad being fixedly connected to the piezoelectric vibration plate. A concave portion having a stepped portion is formed, and external connection electrodes are formed on outer surfaces of both end portions in the length direction, and the connection pad and the external connection electrode are electrically connected to each other. A first container made of a substance and a second container having the same configuration and the same material as the first container are joined at the top of the concave wall of the first container and the second container. A chip-type piezoelectric vibrator characterized in that a piezoelectric vibrating plate is mounted in a space defined by concave portions of a first container and a second container formed by the above method, and the space is hermetically sealed.
[0013]
Further, in the above-mentioned chip type piezoelectric vibrator, the height dimension of the first container and the second container is の of the width dimension of the piezoelectric vibrator.
[0014]
By using the chip-type piezoelectric vibrator having such a structure, the hermetic sealing can be performed at one location, and the opposing structures at the one sealing location have the same shape and configuration. It is possible to minimize the stress applied to the sealing portion due to the difference in coefficient of thermal expansion. Further, by making the outer shape of the piezoelectric vibrator into a cubic shape and making the height dimension and the width dimension substantially the same, there is an effect that the piezoelectric vibrator can be mounted on the motherboard using all the side surfaces in the length direction.
[0015]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially exploded configuration diagram of a chip type piezoelectric vibrator according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the disassembled part of FIG. 1 cut along an assembly line A1-A2. In FIGS. 1 and 2, a part of the structure is not shown for clarity, and the dimensions are partially exaggerated.
[0016]
That is, the outer shape of the chip-type
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
As described above, since the
[0020]
In the present embodiment, the height H1 of the
[0021]
Further, since the
[0022]
According to the piezoelectric vibrator of the present invention, the hermetic sealing can be performed at one location, and the opposing structures at the one sealing location have the same shape, structure and material. To minimize the stress applied to the sealing part due to the difference in the coefficient of thermal expansion, thereby preventing the occurrence of airtight leakage and providing a highly reliable chip-type piezoelectric vibrator. The effect that can be achieved. Also, by making the external shape of the piezoelectric vibrator into a cube and making the height and width dimensions almost the same, mounting on the motherboard can be performed using all side surfaces in the length direction, making mounting work easier. This provides an effect that a simple piezoelectric vibrator can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a chip-type piezoelectric vibrator according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line A1-A2 shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a conventional chip-type piezoelectric vibrator.
[Explanation of symbols]
10,
Claims (2)
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---|---|---|---|---|
JP2007158465A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Kyocera Kinseki Corp | Piezoelectric device |
JP2008091971A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Daishinku Corp | Piezoelectric vibration device |
JP2011066922A (en) * | 2010-11-05 | 2011-03-31 | Daishinku Corp | Piezoelectric vibration device |
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