JP2004357131A - Piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベベリング加工を施した圧電素板に電極を形成した圧電振動板を搭載する圧電振動子に関する。
【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用電極と、外部端子との接続をとる接続用電極と、励振用電極と外部接続用端子とを導通接続する引き出し電極を各々形成して構成される。圧電振動子の小型化に伴い、素板形状として小型の短冊形状が主流となってきた。しかし、圧電素板の小型化が進むにつれ、クリスタルインピーダンス(以下CIという)が高くなり、圧電振動板としての励振起動特性などに悪影響を与えている。
【0003】
このCI値を低くするために、圧電素板の状態において、圧電素板の輪郭部分を圧電素板中央部より薄くする加工(ベベリング加工)を施し、励振の輪郭部分への伝搬を強制的に減衰させることが行われている。水晶振動板を構成する水晶素板の主面は、ベベリング加工の際に使用した加工容器の内面形状が転写された、圧電素板の中央部に形成された略平坦部に比べ各側面端部に向かって徐々に厚みが薄くなった形状(ベベリング形状)に加工される。
【0004】
図5は、ベベリング加工を施した圧電振動板を内部に搭載する従来の圧電振動子を開示する。まず、ベベリング形状に加工された圧電素板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、圧電振動板51を構成している。
【0005】
このように構成された圧電振動板51は、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されており、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により導通接続し、且つバンプ58は容器56内部における圧電振動板51の姿勢保持も行っている。圧電振動板51を容器56内部空間に搭載した後、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】
従来では、ベベリング形状の圧電振動板に形成された接続用電極と容器側の電極パッドと間をバンプにより導通保持を行うために、圧電振動板の主面の厚み寸法の変化に対応して、図6のように、バンプの上に更にバンプを形成したり、図7のようにバンプを形成する位置によりバンプの大きさを変化させることが行われている。
【0007】
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。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−298423号公報
【特許文献2】
特開平11−289238号公報
【0009】
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。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例のように、バンプを重ねて形成する場合では、バンプを形成する工数が増えてしまい、且つバンプの上にバンプを形成する高度な精密性を要する製造機器が必要となる。又、バンプの大きさを変化させて形成する場合でも、バンプの大きさの変化をコントロールする手段が別途必要となり、その分コストが係ってしまう。
【0011】
更に、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。そのためバンプの大きさを変化させる場合では、その大きさに限界が生じる可能性がある。
【0012】
又、バンプを重ねて形成したり、バンプごとに大きさを変化させて形成することにより、バンプ個々で接続用電極及び電極パッド間の接合強度や、バンプ形成時にバンプに加わる接合エネルギーに差異が生じてしまう。このことから圧電振動子及びその内部に搭載した圧電振動板に外部から応力が加わったときに、接続用電極と電極パッド間の導通や姿勢保持が不安定になり、特性の悪化や、最悪の場合圧電振動板の脱落の可能性が生じる。このような場合に、必要な接合強度をすべてのバンプで得るためには、接続用電極及び電極パッドとバンプとの接合面により大きい力を加えなくてはならないが、その場合には圧電振動板に不要なストレスが加わることとなり、特性に悪影響を与えかねない。
【0013】
【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、ベベリング加工を施した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が短辺縁近傍に形成した圧電振動板を、内部に電極パッドを形成した絶縁性容器内に収納し、接続用電極と電極パッドとの間の導通及び圧電振動板の支持にバンプを用いた圧電振動子において、このバンプを同一寸法同一形状とするために、電極パッドを圧電振動板の主面の厚み寸法変化分に対応して、金属層を多段に積層し形成したことを特徴とする圧電振動子である。
【0014】
従って、本発明における圧電振動子では、単一形状のバンプのみによりベベリング形状の圧電振動板を、均一の接合強度により導通保持ができる作用を成す。
【0015】
【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は本発明に係わる圧電振動子に使用する容器の一形態を示す平面図である。図2は図1における線分A1−A2で切断した場合の断面図である。図3はベベリング加工を施した圧電素板に各種電極を形成した圧電振動板の一形態を示す平面図である。図4は図1及び図2に開示の容器に図3に開示の圧電振動板を搭載し圧電振動子とした形態において、図2の点線円B部分に対応した部分を拡大表示した部分断面図である。
尚、図3には、その圧電振動板の主面の形態をより明りょうに表すため、面上の同じ厚みの部分を線で結んだ線分が記載されている。又、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。
【0016】
即ち、図1及び図2において、圧電振動板(図1及び図2には図示しない)を搭載する空間を形成したセラミック材より成る上面が開口した容器10の内壁底部には、前記圧電振動板の一方端を保持して搭載すべく、段部11を形成している。この段部11の上面上には、容器外底面に形成された外部接続用電極12と電気的に接続した、金属材の積層構造の電極パッド13が形成されている。
【0017】
図3には、図1及び図2に記載の容器内部に搭載する圧電振動板30が図示されており、圧電振動板30を構成する水晶素板31の主面は、ベベリング加工の際に使用した加工容器の内面形状が転写された、圧電素板の中央部に形成された略平坦部に比べ各側面端部に向かって徐々に厚みが薄くなった形状(ベベリング形状)に加工されている。その主面上には、対向する励振用電極32と、励振用電極32から圧電素板31の一方の短辺へ延設した引き出し電極33と、引き出し電極33と電気的に接続し且つ容器10側の電極パッド13との導通を取るための接続用電極34とが形成されている。
【0018】
図1及び図2に記載の電極パッド13において、最下層の第1の電極パッド層14は、前述した圧電振動板30に形成された接続用電極34の大きさ以上の大きさで形成されている。第1の電極パッド層14の上に形成される第2の電極パッド層15は、容器10中央に向かう一角部が電極パッド層中央に向かって弓形曲線状に面取りされており、より具体的には図3に図示したベベリング加工を施した圧電振動板30の主面上状態に表した線分に合わせた曲線に相似した形状に面取りされている。
【0019】
上記のよう構成された圧電振動板30を、図4のように前述した電極パッド13が形成されている容器10の空間内に容器10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30側の接続用電極34と、容器10側の電極パッド13を構成する第1及び第2の電極パッド層14,15との間を、金等の金属材料による単一形状の複数のバンプ16により導通接続を行っている。又、このバンプ16は圧電振動板30を容器10内部で姿勢保持も行っている。この後、圧電振動板31を内部空間に搭載した容器10の開口部に、金属製の蓋(図示せず)を配置し、容器10内部空間を気密封止することで、圧電振動子が形成される。
【0020】
このように圧電振動子において圧電振動板の保持する電極パッドを上記形状にすることにより、バンプ形成時には従来のように何ら特別なことをする必要がなくなる。又、単一形状のバンプを形成できるため、均一の接合強度により圧電振動板の導通保持ができる。更に電極パッドの積層構造で圧電振動板のベベリング形状面の厚み変化に対応しているため、仮に圧電振動板の接続用電極が圧電振動子の小型化により小さくなった場合においても、バンプの大きさを小さくして対応できるようになる。
【0021】
尚、本実施例では、電極パッドの積層構造として第1の電極パッド層と第2の電極パッド層による2層構造を開示したが、圧電振動板のベベリング形状の厚み変化に更に細かく対応するため、2層以上の積層構造の電極パッドにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明に係わる圧電振動子より、バンプ形成時に特別な仕様の機器が必要なく且つその工数を少なくでき、更に保持の際のバンプ接合強度が均一にできることから、安価で特性が良好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、本発明に係わる圧電振動子に使用される容器の一形態を示す平面図である。
【図2】図2は、図1に図示した線分A1−A2で切断した場合の容器断面図である。
【図3】図3は、ベベリング加工を施した圧電振動板の一形態を示す平面図である。
【図4】図4は、本発明に係わる圧電振動子において、容器に圧電振動板を搭載し圧電振動子とした形態おける、図2の点線円B部分に対応した部分を拡大表示した部分断面図である。
【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、従来の圧電振動子におけるバンプ形成形態の一形態を開示した、図5の点線円Cに対応する部分を拡大表示した部分断面図である。
【図7】図7は、従来の圧電振動子におけるバンプ形成形態の他の形態を開示した、図5の点線円Cに対応する部分を拡大表示した部分断面図である。
【符号の説明】
10,容器
13,電極パッド
14,第1の電極パッド層
15,第2の電極パッド層
16,バンプ
30,圧電振動板
31,圧電素板
32,励振用電極
33,引き出し電極
34,接続用電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrator having a piezoelectric vibrating plate in which electrodes are formed on a beveled 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, has a structure in which an excitation electrode for exciting the piezoelectric plate and an external terminal are connected to the front and back main surfaces of the piezoelectric plate. And a lead-out electrode for electrically connecting the excitation electrode and the external connection terminal. With the downsizing of the piezoelectric vibrator, a small strip shape has become the mainstream as a raw plate shape. However, as the size of the piezoelectric element plate is reduced, the crystal impedance (hereinafter referred to as CI) is increased, which has an adverse effect on the excitation starting characteristics of the piezoelectric vibration plate.
[0003]
In order to lower this CI value, in the state of the piezoelectric element, a process of making the contour portion of the piezoelectric element thinner than the central portion of the piezoelectric element (beveling process) is performed to force propagation of the excitation to the contour portion. Attenuation has been done. The main surface of the quartz plate constituting the quartz vibrating plate has an edge on each side compared to the substantially flat portion formed at the center of the piezoelectric plate, onto which the inner surface shape of the processing vessel used for beveling is transferred. The shape is gradually reduced toward the shape (beveling shape).
[0004]
FIG. 5 discloses a conventional piezoelectric vibrator in which a beveled piezoelectric vibrating plate is mounted. First, on the front and back main surfaces of the
[0005]
The
[0006]
Conventionally, in order to maintain the conduction between the connection electrode formed on the beveling-shaped piezoelectric vibration plate and the electrode pad on the container side by a bump, in response to a change in the thickness dimension of the main surface of the piezoelectric vibration plate, As shown in FIG. 6, bumps are further formed on the bumps, and the size of the bumps is changed depending on the positions where the bumps are formed as shown in FIG.
[0007]
The following documents are disclosed for the piezoelectric vibrating plate as described above.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-298423 [Patent Document 2]
JP-A-11-289238
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.
[0010]
However, in the case where the bumps are formed in an overlapping manner as in the above-mentioned conventional example, the number of steps for forming the bumps increases, and a high precision in forming the bumps on the bumps is required. Manufacturing equipment is required. Further, even when the bumps are formed by changing the size, a means for controlling the change in the size of the bumps is separately required, and the cost is increased accordingly.
[0011]
Further, as the size of the piezoelectric vibrator is reduced, the size of the piezoelectric vibrating plate itself mounted inside the piezoelectric vibrator also needs to be reduced, and accordingly, the area where the connection electrodes can be formed on the main surface of the piezoelectric vibrating plate is very narrow. Thus, the shape of the connection electrode is reduced. Therefore, when the size of the bump is changed, the size may be limited.
[0012]
In addition, by forming the bumps on top of each other or by changing the size of each bump, differences in the bonding strength between the connection electrodes and the electrode pads for each bump and the bonding energy applied to the bumps during bump formation are reduced. Will happen. For this reason, when stress is applied from the outside to the piezoelectric vibrator and the piezoelectric vibrating plate mounted inside the piezoelectric vibrator, conduction and attitude holding between the connection electrode and the electrode pad become unstable, resulting in deterioration of characteristics and worst case. In this case, there is a possibility that the piezoelectric vibrating plate may fall off. In such a case, in order to obtain the required bonding strength with all the bumps, a larger force must be applied to the connection surfaces between the connection electrodes and the electrode pads and the bumps. Unnecessary stress is applied to the substrate, which may adversely affect the characteristics.
[0013]
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a pair of excitation electrodes facing each other on the front and back main surfaces of a beveled piezoelectric element. A lead electrode extending from the excitation electrode to one short side of the piezoelectric element plate and a connection electrode for electrically connecting to the lead electrode and establishing conduction with the container were formed near the short side edge. The piezoelectric vibrating plate is housed in an insulating container having an electrode pad formed therein, and the bump is used in a piezoelectric vibrator using a bump for conducting between the connecting electrode and the electrode pad and supporting the piezoelectric vibrating plate. A piezoelectric vibrator characterized in that, in order to have the same dimensions and the same shape, the electrode pads are formed by laminating metal layers in multiple stages corresponding to the thickness dimension change of the main surface of the piezoelectric diaphragm.
[0014]
Therefore, in the piezoelectric vibrator of the present invention, the beveling-shaped piezoelectric vibrating plate can be maintained conductive with uniform bonding strength by only the single-shaped bump.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the piezoelectric vibration plate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a container used for the piezoelectric vibrator according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line A1-A2 in FIG. FIG. 3 is a plan view showing one embodiment of a piezoelectric vibrating plate in which various electrodes are formed on a piezoelectric plate subjected to beveling. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing, in an enlarged form, a portion corresponding to a dotted circle B in FIG. 2 in a configuration in which the piezoelectric vibrating plate disclosed in FIG. 3 is mounted on the container disclosed in FIGS. It is.
In FIG. 3, in order to more clearly show the form of the main surface of the piezoelectric vibrating plate, a line segment connecting portions of the same thickness on the surface with a line is described. Further, in each of the drawings, a part of the structure is not shown for clarity, and the dimensions are partially exaggerated.
[0016]
That is, in FIG. 1 and FIG. 2, the piezoelectric vibrating plate (not shown in FIG. 1 and FIG. 2) A
[0017]
FIG. 3 shows a piezoelectric vibrating
[0018]
In the
[0019]
The
[0020]
As described above, by forming the electrode pads of the piezoelectric vibrator held by the piezoelectric vibrating plate in the above-described shape, it is not necessary to perform any special operation at the time of bump formation as in the related art. In addition, since a single-shaped bump can be formed, conduction of the piezoelectric vibration plate can be maintained with uniform bonding strength. Furthermore, since the laminated structure of the electrode pads corresponds to the change in the thickness of the beveled surface of the piezoelectric vibrating plate, even if the connecting electrodes of the piezoelectric vibrating plate become smaller due to the miniaturization of the piezoelectric vibrator, the size of the bumps will increase It will be possible to respond by reducing the size.
[0021]
In this embodiment, a two-layer structure including the first electrode pad layer and the second electrode pad layer is disclosed as a laminated structure of the electrode pads. However, in order to cope with a change in the thickness of the beveling shape of the piezoelectric diaphragm more finely. Alternatively, an electrode pad having a laminated structure of two or more layers may be used.
[0022]
As described in detail above, compared to the piezoelectric vibrator according to the present invention, no special equipment is required when forming the bumps, the number of steps can be reduced, and the bump bonding strength at the time of holding can be made uniform. Accordingly, an effect of providing a piezoelectric vibrator which is inexpensive and has good characteristics can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a container used for a piezoelectric vibrator according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the container when cut along a line A1-A2 shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing one embodiment of a piezoelectric diaphragm subjected to beveling processing.
FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of a portion corresponding to a dotted circle B in FIG. 2 in a piezoelectric vibrator according to the present invention in which a piezoelectric vibrating plate is mounted on a container to form a piezoelectric vibrator. FIG.
FIG. 5 is a sectional view of a conventional piezoelectric vibrator.
FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of a portion corresponding to a dotted circle C in FIG. 5, which discloses an embodiment of a bump forming mode in a conventional piezoelectric vibrator.
FIG. 7 is an enlarged partial cross-sectional view showing a portion corresponding to a dotted-line circle C in FIG. 5, which discloses another embodiment of a bump forming mode in a conventional piezoelectric vibrator.
[Explanation of symbols]
10,
Claims (1)
該バンプを同一寸法同一形状とするために、該電極パッドを該圧電振動板の主面の厚み寸法変化分に対応して、金属層を多段に積層し形成したことを特徴とする圧電振動子。On the front and back main surfaces of the piezoelectric element subjected to beveling, opposing excitation electrodes, an extraction electrode extending from the excitation electrode to one short side of the piezoelectric element, and electrically connected to the extraction electrode. A piezoelectric vibrating plate in which a connection electrode for connecting and establishing conduction with a container is formed near a short side edge is housed in an insulating container having an electrode pad formed therein, and the connection electrode and the electrode pad are stored. In the piezoelectric vibrator using the bumps for conduction between and maintaining the posture of the piezoelectric vibration plate,
A piezoelectric vibrator characterized in that the electrode pads are formed by laminating metal layers in multiple stages corresponding to the thickness dimension change of the main surface of the piezoelectric vibrating plate so that the bumps have the same dimensions and the same shape. .
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Publications (1)
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ID=34049045
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- 2003-05-30 JP JP2003154368A patent/JP2004357131A/en active Pending
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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