【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素板に各種電極を形成した圧電振動板に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の一つである圧電振動子に使用される圧電振動板は、圧電素板の表裏主面上に、圧電素板を励振させる励振電極と、圧電振動板を収納する絶縁性容器に形成される電極パッドとの接続をとるための接続用電極と、励振電極と接続用電極とを導通接続する引き出し電極とを形成して構成される。圧電振動子の小型化に伴い、圧電素板形状として小型の短冊形状が主流となってきた。更に小型化に対応するために、従来では圧電振動板側の接続用電極と絶縁性容器側の電極パッドとの導通固着手段として導電性接着剤を使用していたが、最近では金などの導電性金属を使用したバンプを導通固着手段として用いるようになってきた。
【０００３】
図５は、従来技術の一例として、各種電極を形成した圧電振動板を絶縁性容器に収納しバンプにより導通固着した状態を示した圧電振動子の断面図であり、図６は図５における点線円Ｃを拡大表示した部分断面図である。即ち、圧電振動板５１を構成する圧電素板５２の表裏主面上には、対向する励振用電極５３と、励振用電極５３から圧電素板５２の一方の短辺へ延設した引き出し電極５４と、引き出し電極５４と電気的に接続し且つ容器５６側の電極パッド５７との導通を取るための接続用電極５５とが形成されている。
【０００４】
このように構成された圧電振動板５１を、容器５６の空間内に容器内部底面にほぼ平行になるように配置する。その際に、圧電振動板５１側の接続用電極５５と容器５６側の電極パッド５７との間を、金等の金属材料によるバンプ５８により導通接続を行っている。又、このバンプ５８は圧電振動板５１を容器５６内部で姿勢保持も行っている。
【０００５】
圧電振動板５１を内部空間に搭載した容器５６の開口部に、金属製の蓋（図示せず）を配置し、容器５６内部空間を気密封止することで、圧電振動子５０が形成される。
【０００６】
前述のような圧電振動板については、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１１−２８９２３８号公報
【特許文献２】
特開２０００−４０９３５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】しかしながら、圧電振動子の小型化が進むにつれ、圧電振動子内部に搭載する圧電振動板自体も小型化が必須となり、それに伴い圧電振動板主面上に接続用電極が形成できる領域が非常に狭くなり、接続用電極形状が小さくなっている。
【００１０】
そのため、接続用電極の形成面積内に配置できるバンプの数が少なくなり、電極パッドと接続用電極間の接合強度が低くなってしまい、最悪導通不良を起こす可能性がある。更にバンプ数が少ないことから、圧電振動板を保持する強度も低く、圧電振動板に外部より力が加わることによる圧電振動板の脱落事故が起こる可能性が高くなる。
【００１１】
これらの不具合を回避するため、従来では、可能な限りバンプ数を多くしたり、圧電振動板を電極パッドへ実装する際に、バンプに圧力を更に加えて保持接合強度の向上を図っていたが、バンプ形成数の増加はそのまま工数の増加になりコストが悪くなり、且つその形成数にも限界がある。又、圧電振動板実装時に更に圧力を加えた場合、圧電振動板自体に必要以上のストレスが加わってしまい、圧電振動板の振動特性などが不安定化する場合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前述した問題点を解決するために成されたものであり、圧電素板の表裏主面上に、対向する励振用電極と、この励振用電極から圧電素板の一方の短辺へ延設した引き出し電極と、この引き出し電極と電気的に接続し且つ容器との導通を取るための接続用電極とを形成し、この接続用電極と該容器に形成した電極パッドとの間の導通及び圧電素板の姿勢支持にバンプを用いる圧電振動板において、圧電素板主面上の該接続用電極が形成される領域に、凹部が形成されていることを特徴とする圧電振動板である。
【００１３】
又、前記圧電振動板において、該凹部の形状が溝であることを特徴とする圧電振動板でもある。
【００１４】
更に、前記圧電振動板において、凹部の深さ寸法が０．０５μｍから５μｍの間であり、且つ該凹部の開口部の最大径寸法が該バンプの最小径寸法より小さいことを特徴とする圧電振動板でもある。
【００１５】
従って、本発明における圧電振動板は、圧電素板の接続用電極を形成する領域に凹部を形成することで、その領域上に形成された接続用電極とバンプとの接続面形状を凸凹上にすることができ、接続用電極とバンプとの間の接続面積を増加させる作用を成す。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による圧電振動板の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に関わる圧電振動板の一形態を示す平面図である。図２は、図１に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図１を示した切断線Ａ１−Ａ２で切断した際の部分断面図である。
図３は本発明に関わる圧電振動板の他の形態を示す平面図である。図４は、図３に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図３を示した切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した際の部分断面図である。
尚、各図では、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。
【００１７】
即ち、図１及び図２において、短冊薄型状の外形形状の圧電素板１１の表裏主面上は、圧電素板１１のほぼ中央に略長方形の励振用電極１２が表裏主面で対向するように蒸着法により形成されており、この励振用電極１２から圧電素板１１の一方の短辺へ延設した引き出し電極１３と、引き出し電極１３と電気的に接続し、且つ容器１６に掲載されたの電極パッド１７との導通を取るための接続用電極１４とが形成されている。
【００１８】
この圧電素板１１の、容器側電極パッド１７と相対する一方の主面上における接続用電極１４が形成される領域に、この領域を通り且つ圧電素板１１の一方の長辺から他方の長辺へ至る複数本の溝１５が形成されている。この溝１５を形成した圧電素板１１上に各電極を形成することで圧電振動板１０が構成されている。尚、本実施例においては、溝の深さは約０．１μｍとし、溝の開口部の幅は約５μｍとした。
【００１９】
このような形状の圧電振動板１０を圧電振動子として使用するためには、図２のように、絶縁性の材料により形成された容器１６の内部空間内に圧電振動板１０を配置し、圧電振動板１０側の接続用電極１４と容器１６に形成した電極パッド１７との間に複数個のバンプ１８を形成する。このバンプ１８により、接続用電極１４と電極パッド１７間の導通を行い、更に圧電振動板１０の姿勢保持をも行っている。尚、本実施例ではバンプ１８の形成時の最小径寸法を約１００μｍとしている。
【００２０】
図２のように、圧電振動板１０を容器１６の電極パッド１７へバンプ１８を要して導通保持した場合、バンプ１８の一部が、接続用電極１４が形成された溝１５の凹部内に入り込み、溝１５の凹部内面もバンプ１８との接合面となる。このことにより、従来よりも接続用電極１４とバンプ１８との接合面積が増大し、バンプ１個あたりの接合強度を向上させることができ、従来の接合強度を、従来より少ないバンプ数で得ることができる。
【００２１】
又、バンプ１８の接合強度が向上したことにより、接合強度を得るための圧電振動板への更なる加圧をなくすことができる。因って、圧電振動板へ必要以上のストレスが加わることをなくなり、圧電振動板の振動特性が安定化する。
【００２２】
図３は、圧電素板１１の容器側電極パッドと相対する一方の主面上における接続用電極１４が形成される領域部分のみに、複数本の溝３１が形成されている。溝３１の深さ寸法及び開口部の幅寸法は図１及び図２記載の溝１５とほぼ同じである。
【００２３】
この溝３１を形成した圧電素板１１上に各電極を形成することで圧電振動板１０が構成されている。図３に図示した圧電振動板１０は図４のように、絶縁性の材料により形成された容器１６の内部空間内に圧電振動板１０を配置し、圧電振動板１０側の接続用電極１４と容器１６に形成した電極パッド１７との間に複数個のバンプ１８を形成している。
【００２４】
図３及び図４に開示した他の実施例では、溝３１の断面構造をＶ字型し、且つ圧電振動板１１の接続用電極１７へバンプ１８を形成する際に、圧電振動板１１の表裏に形成した接続用電極１７のどちら側でもバンプ１８の形成に対応できるよう、圧電素板１０の表裏主面に溝３１が形成されている。
【００２５】
尚、本実施例では、圧電素板主面上の接続用電極形成領域に成す凹部として溝を形成したが、本発明効果を奏するものであれば、溝に限定するものではなく、複数個の窪み又は穴でもよく、その形成には規則性がなくても良い。
【００２６】
又、形成する凹部の深さ寸法については、本実施例では約０．５μｍとしたが、凹部上に形成する接続用電極の膜厚が通常０．１μｍであることから、接続用電極を形成しても凹部ができ、電極材で凹部が完全に埋まらない深さ寸法最小限界値として０．０５μｍ、圧電振動板の振動特性に悪影響を与えない深さ寸法の最大限界値として５μｍまでの間で形成可能である。
【００２７】
更に、凹部の形成方法としては、本実施例ではフォトリソグラフィ法を用いて形成したが、他にも機械的加工により形成した凹部でも良く、上記した本発明に係る寸法の凹部を形成できるのであれば、その形成方法を限定するものではない。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明に関わる圧電振動板より、圧電振動板の接続用電極と容器の電極パッド間に必要とするバンプの接合強度、及び圧電振動板の姿勢を保持するバンプの保持強度を著しく向上でき、且つバンプ数の低減や圧電振動板へ加わるストレスを少なくできることから、特性が優れ安価な圧電振動板を提供できる効果を成す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に関わる圧電振動板の一形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図１を示した切断線Ａ１−Ａ２で切断した際の部分断面図である。
【図３】図３は、本発明に関わる圧電振動板の他の形態を示す平面図である。
【図４】図４は、図３に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図３を示した切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した際の部分断面図である。
【図５】図５は、従来の圧電振動子の断面図である。
【図６】図６は、図５における点線円Ｄを拡大表示した部分断面図である。
【符号の説明】
１０，圧電振動板
１１，圧電素板
１２，励振用電極
１３，引き出し電極
１４，接続用電極
１５，３１，溝
１６，容器
１７，電極パッド
１８，バンプ[0001]
The present invention relates to a piezoelectric vibrating plate in which various electrodes are formed on a piezoelectric element plate.
[0002]
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating plate used for a piezoelectric vibrator, which is one of electronic components, houses an excitation electrode for exciting the piezoelectric plate and a piezoelectric vibrating plate on the front and back main surfaces of the piezoelectric plate. It is configured by forming a connection electrode for connecting to an electrode pad formed on the insulating container, and a lead electrode for electrically connecting the excitation electrode and the connection electrode. With the downsizing of the piezoelectric vibrator, a small rectangular shape has become the mainstream as the shape of the piezoelectric element plate. In order to cope with further miniaturization, a conductive adhesive has conventionally been used as a conductive fixing means between the connection electrode on the piezoelectric vibrating plate side and the electrode pad on the insulating container side. Bumps using conductive metals have come to be used as conductive fixing means.
[0003]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a piezoelectric vibrator showing a state in which a piezoelectric vibrating plate on which various electrodes are formed is housed in an insulating container and is conductively fixed by bumps as an example of the prior art, and FIG. 6 is a dotted line in FIG. It is the fragmentary sectional view which expanded and displayed circle C. In other words, on the front and back main surfaces of the piezoelectric element 52 constituting the piezoelectric vibration plate 51, opposing excitation electrodes 53 and extraction electrodes 54 extending from the excitation electrode 53 to one short side of the piezoelectric element 52. And a connection electrode 55 that is electrically connected to the extraction electrode 54 and establishes conduction with the electrode pad 57 on the container 56 side.
[0004]
The piezoelectric vibration plate 51 thus configured is arranged in the space of the container 56 so as to be substantially parallel to the bottom surface inside the container. At that time, a conductive connection is made between the connection electrode 55 on the piezoelectric vibration plate 51 side and the electrode pad 57 on the container 56 by a bump 58 made of a metal material such as gold. The bumps 58 also hold the posture of the piezoelectric vibration plate 51 inside the container 56.
[0005]
A metal lid (not shown) is arranged at the opening of the container 56 in which the piezoelectric vibration plate 51 is mounted in the internal space, and the internal space of the container 56 is hermetically sealed, whereby the piezoelectric vibrator 50 is formed. .
[0006]
The following documents are disclosed for the piezoelectric vibrating plate as described above.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-289238 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-40935
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]
However, as the size of the piezoelectric vibrator is reduced, the size of the piezoelectric vibrating plate mounted inside the piezoelectric vibrator itself must be reduced. The area where the electrode can be formed is very narrow, and the shape of the connection electrode is small.
[0010]
For this reason, the number of bumps that can be arranged in the formation area of the connection electrode is reduced, and the bonding strength between the electrode pad and the connection electrode is reduced, which may cause a worst-case conduction failure. Further, since the number of bumps is small, the strength for holding the piezoelectric vibrating plate is also low, and the possibility of the piezoelectric vibrating plate falling off due to external force being applied to the piezoelectric vibrating plate increases.
[0011]
In order to avoid these problems, conventionally, the number of bumps was increased as much as possible, and when mounting the piezoelectric vibrating plate to the electrode pads, the pressure was further applied to the bumps to improve the holding joint strength. In addition, the increase in the number of formed bumps directly increases the number of man-hours, resulting in lower cost, and the number of formed bumps is limited. Further, when a further pressure is applied during the mounting of the piezoelectric vibrating plate, an unnecessary stress is applied to the piezoelectric vibrating plate itself, and the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating plate may become unstable.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a structure in which a pair of opposed excitation electrodes and a pair of excitation electrodes are provided on the front and back main surfaces of a piezoelectric element. A lead electrode extending to one short side of the piezoelectric element plate and a connection electrode electrically connected to the lead electrode and for establishing conduction with the container are formed, and the connection electrode and the container are formed. In a piezoelectric vibrating plate using bumps for conduction with the formed electrode pads and supporting the posture of the piezoelectric element plate, a concave portion is formed in a region on the main surface of the piezoelectric element plate where the connection electrode is formed. A piezoelectric vibrating plate characterized by the following.
[0013]
Further, in the piezoelectric vibrating plate, the concave portion is a groove.
[0014]
Further, in the piezoelectric vibration plate, the depth of the concave portion is between 0.05 μm and 5 μm, and the maximum diameter of the opening of the concave portion is smaller than the minimum diameter of the bump. It is also a board.
[0015]
Therefore, the piezoelectric vibrating plate according to the present invention is configured such that the concave portion is formed in the region of the piezoelectric element plate where the connecting electrode is formed, so that the connection surface shape between the connecting electrode and the bump formed on the region is uneven. And has the effect of increasing the connection area between the connection electrode and the bump.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a piezoelectric diaphragm according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the piezoelectric diaphragm according to the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the piezoelectric vibrating plate shown in FIG. 1 cut in the cutting line A1-A2 shown in FIG. 1 in a state where the piezoelectric vibrating plate is placed in an insulating container and the container is electrically connected to the container by bumps. FIG.
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the piezoelectric diaphragm according to the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along a cutting line B1-B2 shown in FIG. 3 in a state where the piezoelectric vibrating plate shown in FIG. FIG.
In each of the drawings, a part of the structure is not shown and the dimensions are partially exaggerated for clarity.
[0017]
That is, in FIGS. 1 and 2, on the front and back main surfaces of the piezoelectric element plate 11 having a thin and thin external shape, a substantially rectangular excitation electrode 12 is opposed to the center of the piezoelectric element plate 11 on the front and back main surfaces. And a lead electrode 13 extending from the excitation electrode 12 to one short side of the piezoelectric element plate 11, electrically connected to the lead electrode 13, and placed on the container 16. And a connection electrode 14 for establishing conduction with the electrode pad 17.
[0018]
In a region where the connection electrode 14 is formed on one main surface of the piezoelectric element plate 11 opposite to the container-side electrode pad 17, a portion extending from one long side of the piezoelectric element plate 11 to the other is formed. A plurality of grooves 15 reaching the side are formed. The piezoelectric vibrating plate 10 is formed by forming each electrode on the piezoelectric element plate 11 in which the groove 15 is formed. In the present embodiment, the depth of the groove was about 0.1 μm, and the width of the opening of the groove was about 5 μm.
[0019]
In order to use the piezoelectric vibrating plate 10 having such a shape as a piezoelectric vibrator, as shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrating plate 10 is arranged in an internal space of a container 16 formed of an insulating material, and A plurality of bumps 18 are formed between the connecting electrode 14 on the diaphragm 10 and the electrode pad 17 formed on the container 16. The bumps 18 provide continuity between the connection electrodes 14 and the electrode pads 17 and also maintain the posture of the piezoelectric vibration plate 10. In this embodiment, the minimum diameter at the time of forming the bump 18 is about 100 μm.
[0020]
As shown in FIG. 2, when the piezoelectric vibration plate 10 is electrically connected to the electrode pad 17 of the container 16 by using the bump 18, a part of the bump 18 is located in the recess of the groove 15 in which the connection electrode 14 is formed. The inner surface of the concave portion of the groove 15 is also a bonding surface with the bump 18. As a result, the bonding area between the connection electrode 14 and the bump 18 is increased as compared with the conventional case, the bonding strength per bump can be improved, and the conventional bonding strength can be obtained with a smaller number of bumps than before. Can be.
[0021]
In addition, since the bonding strength of the bump 18 is improved, it is possible to eliminate the need for further pressing the piezoelectric vibration plate to obtain the bonding strength. Accordingly, unnecessary stress is not applied to the piezoelectric diaphragm, and the vibration characteristics of the piezoelectric diaphragm are stabilized.
[0022]
In FIG. 3, a plurality of grooves 31 are formed only in a region where the connection electrode 14 is formed on one main surface of the piezoelectric element plate 11 facing the container-side electrode pad. The depth dimension of the groove 31 and the width dimension of the opening are substantially the same as those of the groove 15 shown in FIGS.
[0023]
The piezoelectric vibrating plate 10 is formed by forming each electrode on the piezoelectric element plate 11 in which the groove 31 is formed. As shown in FIG. 4, the piezoelectric vibration plate 10 shown in FIG. 3 has the piezoelectric vibration plate 10 disposed in an internal space of a container 16 formed of an insulating material, and is connected to the connection electrode 14 on the piezoelectric vibration plate 10 side. A plurality of bumps 18 are formed between the electrode pads 17 formed on the container 16.
[0024]
In another embodiment disclosed in FIGS. 3 and 4, when the cross-sectional structure of the groove 31 is V-shaped and the bumps 18 are formed on the connection electrodes 17 of the piezoelectric vibration plate 11, the front and back of the piezoelectric vibration plate 11 are formed. A groove 31 is formed on the front and back main surfaces of the piezoelectric element plate 10 so that the bump 18 can be formed on either side of the connection electrode 17 formed on the piezoelectric element 10.
[0025]
In the present embodiment, the groove is formed as a concave portion formed in the connection electrode forming region on the main surface of the piezoelectric element plate. However, the groove is not limited to the groove as long as the effects of the present invention can be obtained. It may be a depression or a hole, and its formation may not be regular.
[0026]
The depth dimension of the concave portion to be formed was set to about 0.5 μm in the present embodiment, but the thickness of the connecting electrode formed on the concave portion is usually 0.1 μm. Even if a concave part is formed, the minimum limit value of the depth dimension that the concave part is not completely filled with the electrode material is 0.05 μm, and the maximum limit value of the depth dimension that does not adversely affect the vibration characteristics of the piezoelectric diaphragm is 5 μm. It can be formed with.
[0027]
Further, as a method of forming the concave portion, in this embodiment, the concave portion is formed by using the photolithography method. However, a concave portion formed by mechanical processing may be used in addition to the concave portion having the dimensions according to the present invention. For example, the forming method is not limited.
[0028]
As described in detail above, the bonding strength of the bump required between the connection electrode of the piezoelectric vibration plate and the electrode pad of the container and the posture of the piezoelectric vibration plate are maintained by the piezoelectric vibration plate according to the present invention. Since the holding strength of the bumps can be remarkably improved, the number of bumps can be reduced, and the stress applied to the piezoelectric diaphragm can be reduced, the effect of providing an inexpensive piezoelectric diaphragm with excellent characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a piezoelectric diaphragm according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along a cutting line A1-A2 shown in FIG. 1 in a state where the piezoelectric vibrating plate shown in FIG. 1 is placed in an insulating container and the container is electrically connected to the container by bumps; FIG.
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the piezoelectric vibration plate according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along a cutting line B1-B2 shown in FIG. 3 in a state where the piezoelectric vibrating plate shown in FIG. 3 is placed in an insulating container and the container is electrically connected to the container by bumps; FIG.
FIG. 5 is a sectional view of a conventional piezoelectric vibrator.
FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of a dotted circle D in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
10, piezoelectric vibration plate 11, piezoelectric plate 12, excitation electrode 13, extraction electrode 14, connection electrodes 15, 31, groove 16, container 17, electrode pad 18, bump
