JP2004328338A - 水晶振動子及びその実装構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】略矩形状をなす水晶基板1の両主面に一対の振動電極2a、2bを一部対向させて被着させるとともに、一対の振動電極2a、2bの各一端を水晶基板1の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極3a、3bを形成してなる水晶振動子10において、端子電極3a、3bの形成領域に、水晶基板1の厚み方向に貫通する切り欠き7を形成する。また、端子電極3a、3bに電気的に接続される一対の接続パッド5a、5bを有した配線基板4上に搭載してなる水晶振動子10の実装構造であって、端子電極3a、3b及び接続パッド5a、5bを、一部が切り欠き7の形成領域に充填された導電性接着剤6を介して電気的に接続する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の通信機器等に組み込まれる圧電発振器等の圧電振動子として用いられる水晶振動子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、携帯電話機等の通信機器等に組み込まれる圧電発振器等の圧電振動子として水晶振動子が用いられている。
【0003】
このような従来の水晶振動子としては、例えば図4に示す如く、略矩形状をなす水晶基板51の両主面に一対の振動電極52a,52bを一部対向させて被着させるとともに、これら一対の振動電極52a,52bの各一端を水晶基板51の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極53a,53bを形成した構造のものが知られている。
【0004】
また、上述した従来の水晶振動子50を配線基板上に実装する場合は、例えば図5に示す如く、水晶振動子50を配線基板54上に所定の間隔をあけて配置させた上、水晶振動子50の端子電極53a,53bと配線基板54上の接続パッド55a,55bとを導電性接着剤56を介して電気的・機械的に接続させることによって水晶振動子50がいわゆる片保持構造にて配線基板54上に実装されることとなる(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
尚、前記端子電極53a,53bは、水晶基板51の前記一辺に沿った端面から両主面にかけて断面コの字状をなすように被着・形成されており、かかる端子電極53a,53bに被着される導電性接着剤56で水晶振動子50を保持することにより水晶振動子50が配線基板54の上面より所定の間隔をあけて保持される。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−55061号公報(図5、図6)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の水晶振動子50を片保持構造にて実装する場合、水晶振動子50の一端面や下面に対する導電性接着剤56の被着面積が僅かであることから、水晶振動子50を強固に保持するだけの十分な保持力を得ることが困難であった。それ故、圧電発振器を搭載した通信機器が落下した時など、外部からの強い衝撃が印加された場合には、水晶振動子50と配線基板54との接合部が破損する等して水晶振動子50の一部が配線基板54の上面に接触することがあり、その結果、水晶振動子50の振動特性が変動する欠点が誘発される。
【0008】
また、水晶振動子50の一部が配線基板54の上面に接触しない場合であっても、端子電極53a,53bと導電性接着剤54との接触状態が変化することにより、水晶振動子のインピーダンスが変化し、振動特性のばらつきが発生するという不都合があった。
【0009】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、水晶振動子と導電性接着剤との接合強度を向上させて、振動特性の信頼性を高めることが可能な水晶振動子及びその実装構造を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の水晶振動子は、略矩形状をなす水晶基板の両主面に一対の振動電極を一部対向させて被着させるとともに、前記一対の振動電極の各一端を前記水晶基板の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極を形成してなる水晶振動子において、前記端子電極の形成領域に、水晶基板の厚み方向に貫通する切り欠きを形成したことを特徴とするものである。
【0011】
また本発明の水晶振動子は、前記切り欠きの内側面に前記端子電極の一部が延在されていることを特徴とするものである。
【0012】
そして本発明の水晶振動子の実装構造は、上述の水晶振動子を、その端子電極に電気的に接続される一対の接続パッドを有した配線基板上に搭載してなる水晶振動子の実装構造であって、前記端子電極及び接続パッドを、一部が前記切り欠きの形成領域に充填された導電性接着剤を介して電気的に接続したことを特徴とするものである。
【0013】
本発明によれば、振動電極を、略矩形状をなす水晶基板の一辺部に形成した端子電極で、片面保持により実装させる水晶振動子において、前記端子電極の形成領域に水晶基板の厚み方向に貫通する切り欠きを形成するようにしたことから、配線基板上の接続パッドに接続する導電性接着剤が、前記切り欠きの形成領域に充填されることとなり、導電性接着剤と水晶基板の端面との接触面積を広くなすことができる。従って、水晶基板と導電性接着剤との接合強度が向上されて、端子電極と導電性接着剤との接着状態が安定な状態となり、共振周波数等の振動特性の信頼性を高めることが可能となる。
【0014】
また、本発明によれば、前記切り欠きの内側面に前記端子電極の一部が延在されているため、水晶振動子を配線基板上の接続パッドに導電性接着剤を介して接続したときに、端子電極と導電性接着剤との接触面積が広くなり、接触抵抗が小さくなる。従って、端子電極と導電性接着剤との接着状態に変動があった場合であっても、接触抵抗の変動値が小さく抑えられるので、水晶振動子のインピーダンスが変化しにくく、振動特性のばらつきの発生を低減することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の一実施形態に係る水晶振動子の外観斜視図であり、図2は図1の水晶振動子のA−A´線断面図である。これらの図に示す水晶振動子10は、略矩形状をなす水晶基板1の両主面に一対の振動電極2a、2bを被着させるとともに、これら一対の振動電極2a、2bの各一端を水晶基板1の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極3a、3bを設けた構造を有している。
【0017】
水晶基板1は、従来周知の水熱育成法等により析出させて得られた水晶の単結晶から所定の角度(ATカット)で切り出され、略矩形状に加工された水晶片である。切り出された水晶基板1は、表面を研磨加工して切断面に対しても所定の表面粗さが得られるようになっている。
【0018】
かかる水晶基板1の表面に被着して形成した振動電極2a、2b及び端子電極3a、3bは、従来周知の薄膜手法、例えば、蒸着法やスパッタリング法,フォトエッチング技術等によってパターン形成された導電膜である。これらの導体膜は、例えば、クロム、ニッケル、銀、金あるいはこれらを積層させることによって形成される。
【0019】
振動電極3a、3bは、水晶基板1の両主面に、一部対向するようにして被着した一対の電極である。振動電極3a、3bは、電極に電解が発生したときに、水晶基板1を、主に厚みすべり振動モードで共振させる。
【0020】
端子電極3a、3bは、振動電極3a、3bの各一端を水晶基板1の一辺、いわゆる固定端部まで導出し、該導出部に形成した一対の導電膜であり、振動電極3a、3bを外部の回路と電気的に接続する入出力端子である。
【0021】
このような水晶振動子10は、例えば図3に示すように、水晶振動子10の端子電極3a、3bに電気的に接続される一対の接続パッド5a、5bを有した配線基板4上に取着・実装される。
【0022】
配線基板4は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料を用いて制作されるキャビティを有した基板である。セラミック材料から成る基板は、例えば、セラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に配線導体8となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【0023】
接続パッド5a、5bは、配線基板4上に被着した一対の導電膜であり、銀、銅、タングステン等の金属材料が用いて形成されている。また、必要に応じてニッケルメッキや金メッキが表面に被着される。
【0024】
導電性接着剤6は、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂を主成分として、Agなどの導電性材料が均一に分散しているものである。導電性接着剤6は、配線基板4と水晶振動子1の固定端部とを機械的に接合するともに、同時に配線基板4の接続パッド5a、5bと水晶振動子1の固定端部の下面の端子電極3a、3bとを夫々電気的に接続するものである。
【0025】
このような水晶振動子の実装構造は、以下のような製造方法によって得られる。
【0026】
まず、最初に水晶振動子1及び接続パッド5a、5b有した配線基板2を用意する。次に、導電性接着剤6となる導電性樹脂ペーストを塗布する。導電性樹脂接着剤4は、例えばポリイミド系樹脂を主成分とし、Ag粒子を均質に分散されている導電性樹脂ペーストを用い、配線基板4に被着した接続パッド5a、5b上に塗布される。次に、導電性接着剤6となる導電性樹脂ペースト上に、水晶振動子1の端子電極3a、3bが位置するように、配線基板4上に水晶振動子1の固定端部を載置する。そして、水晶振動子1が載置された状態で、導電性樹脂ペーストを約200℃の加熱処理により完全に加熱硬化する。これにより、導電性ペーストは導電性接着剤6となり、水晶振動子10が配線基板4上に実装されることとなる。
【0027】
ここで、本実施形態では、振動電極2a、2bを、略矩形状をなす水晶基板1の一辺部に形成した端子電極3a、3bで片面保持により実装させる水晶振動子10において、端子電極3a、3bの形成領域に水晶基板1の厚み方向に貫通する切り欠き7を形成したので、配線基板4上の接続パッド5a、5bに接続する導電性接着剤6が、切り欠き7の形成領域に充填されることとなり、導電性接着剤6と水晶基板1の端面との接触面積が広くなる。従って、水晶基板1と導電性接着剤6との接合強度が強くなり、端子電極3a、3bと導電性接着剤6との接着状態が安定な状態を維持するので、共振周波数等の振動特性の信頼性を高めることが可能となる。
【0028】
尚、上述の切り欠き7は、従来周知のフォトエッチング法によって水晶を削る方法により形成することが可能である。このフォトエッチングは、水晶の単結晶から切り出した直後のウェハー状態で行えば、工程数が少なくてすむが、ウェハーから略矩形状の水晶基板に切り出してから行っても構わない。また、切り欠き7は、その一部が端子電極の形成領域にあればよいものであり、端子電極の形成領域をはみ出して形成されても構わない。
【0029】
また、本実施形態では、切り欠き7の内側面に端子電極3a、3bの一部が延在されているので、水晶振動子1を配線基板4上の接続パッド5a、5bに導電性接着剤6を介して接続したときに、端子電極3a、3bと導電性接着剤6との接触面積が広くなり、接触抵抗が小さくなる。従って、端子電極3a、3bと導電性接着剤6との接着状態に変動があった場合であっても、接触抵抗の変動値が抑えられるので、水晶振動子10のインピーダンスが変化しにくくなり、振動特性のばらつきの発生を低減することが可能となる。
【0030】
かくして本発明の水晶振動子10は、水晶振動子と導電性接着剤との接合強度を強くして、振動特性の信頼性を高めることが可能となり、また、本発明の水晶振動子の実装構造を用いた水晶発振器等は、携帯電話機等の通信機器において、安定した基準クロック源として機能する。
【0031】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【0032】
例えば、上述した実施形態においては、切り欠きの形状を上面から見て半円としているが、これに限らず、長方形や多角形の形状についても適用可能である。
【0033】
また、導電性接着剤は、切り欠きの形成領域に充填するにとどまらず、隣接する、水晶振動子における端子電極や、配線基板における接続パッドが、互いに電気ショートしない範囲で形成可能である。このとき、導電性接着剤が、水晶基板の上面側にはみ出しても構わず、上述のように、端子電極が互いに電気ショートしない範囲で広がって形成させることができ、水晶振動子と導電性接着剤との接合強度をより強めることが可能となる。
【0034】
更に、本実施形態では、切り欠きは、上面から見て開口した形状としているが、これに限らず、水晶基板の一辺より離間した位置に貫通孔状の切り欠きを形成するようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、振動電極を、略矩形状をなす水晶基板の一辺部に形成した端子電極で、片面保持により実装させる水晶振動子において、前記端子電極の形成領域に水晶基板の厚み方向に貫通する切り欠きを形成するようにしたことから、配線基板上の接続パッドに接続する導電性接着剤が、前記切り欠きの形成領域に充填されることとなり、導電性接着剤と水晶基板の端面との接触面積を広くなすことができる。従って、水晶基板と導電性接着剤との接合強度が向上されて、端子電極と導電性接着剤との接着状態が安定な状態となり、共振周波数等の振動特性の信頼性を高めることが可能となる。
【0036】
また、本発明によれば、前記切り欠きの内側面に前記端子電極の一部が延在されているため、水晶振動子を配線基板上の接続パッドに導電性接着剤を介して接続したときに、端子電極と導電性接着剤との接触面積が広くなり、接触抵抗が小さくなる。従って、端子電極と導電性接着剤との接着状態に変動があった場合であっても、接触抵抗の変動値が小さく抑えられるので、水晶振動子のインピーダンスが変化しにくく、振動特性のばらつきの発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の外観斜視図である。
【図2】図1の水晶振動子のA−A´断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の実装構造を示す断面図である。
【図4】従来の水晶振動子を上方から見た平面図である。
【図5】従来の水晶振動子の実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・水晶基板
2a、2b・・・振動電極
3a、3b・・・端子電極
4・・・配線基板
5a、5b・・・接続パッド
6・・・導電性接着剤
7・・・切り欠き
10・・・水晶振動子
Claims (3)
- 略矩形状をなす水晶基板の両主面に一対の振動電極を一部対向させて被着させるとともに、前記一対の振動電極の各一端を前記水晶基板の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極を形成してなる水晶振動子において、
前記端子電極の形成領域に、水晶基板の厚み方向に貫通する切り欠きを形成したことを特徴とする水晶振動子。 - 前記切り欠きの内側面に前記端子電極の一部が延在されていることを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子。
- 請求項1乃至2のいずれかに記載の水晶振動子を、その端子電極に電気的に接続される一対の接続パッドを有した配線基板上に搭載してなる水晶振動子の実装構造であって、
前記端子電極及び接続パッドを、一部が前記切り欠きの形成領域に充填された導電性接着剤を介して電気的に接続したことを特徴とする水晶振動子の実装構造。
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