JP2007096528A - 圧電振動素子の支持構造、表面実装用圧電振動子、表面実装用圧電発振器、及び圧電振動素子の搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 上面に突起等を設けた電極パッド上に塗布した導電性接着剤を用いて圧電振動素子を電気的機械的に接合するようにした圧電振動素子の支持構造において、使用できる導電性接着剤の量が減少することによる耐衝撃性の低下を防止することができる圧電振動素子の支持構造、及び圧電振動素子の搭載方法を提供する。
【解決手段】 絶縁基板１面に形成した電極パッド５面上に圧電振動素子１０を導電性接着剤２０により搭載する圧電振動素子の支持構造において、電極パッド面には、弾性体から成る弾性突起６を備え、弾性突起を備えた電極パッド面上に、導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電振動素子を表面実装用のパッケージ、その他の絶縁基板上に設けた電極パッド上に電気的、機械的に接続するための支持構造、及び搭載方法に関する。

水晶振動子の如く、圧電振動素子をパッケージ内に気密封止した構造の表面実装型の圧電デバイスは、携帯電話機、ページャ等の通信機器や、コンピュータ等の電子機器等において、基準周波数発生源、フィルタ等として利用されている。
上記電子機器に対する小型化、高性能化の要請により、使用される圧電デバイスを構成する圧電振動素子に対しても小型化、高周波化が求められている。具体的には、例えば縦横寸法が数ｍｍ程度、振動部の厚さが数十μｍ程度の超小型化が求められている。圧電振動素子は、圧電基板の主面上に励振電極と、リード端子を成膜した構成を有しており、圧電デバイスを構築する場合、圧電振動素子は絶縁材料から成るパッケージや絶縁基板面に設けた平面状の電極パッド面に導電性接着剤を用いて接着される。
パッケージ及び圧電振動素子の小型化に伴って前記電極パッドの面積が減少すると、圧電振動素子を電極パッド上に接着するために使用できる導電性接着剤の量も局限されるため、電極パッドと圧電振動素子との間の導通不良、機械的支持強度の低下が問題となってくる。そのため、少ない量の導電性接着剤により接着強度を高めるための提案が種々なされている。
例えば、特開２００３−６９３６５公報（特許文献１）には、絶縁パッケージ内底面に設けた電極パッドの平坦な面上にニッケル等から成る小突起を設け、小突起を備えた電極パッドの面上に塗布した導電性接着剤により圧電振動素子の端部を接着した支持構造が開示されている。

次に、特開２００４−２０１２１１公報（特許文献２）には、絶縁パッケージ内底面に設けた電極パッドの平坦な面上に球形のスペーサ（導電性接着剤中の導電性粒子よりも大径）を複数個内蔵させた状態で導電性接着剤を塗布し、当該導電性接着剤により圧電振動素子の端部を接着した支持構造が開示されている。
これらの従来技術は、小突起やスペーサを用いて電極パッド側の表面積を増大させることにより、導電性接着剤と電極パッド側の接合強度を高めることを狙いとしている。
周知のように導電性接着剤としては、バインダーとしての絶縁性のシリコーン系接着剤中に、導電性を確保するためのＡｇフィラーをvol・２０％〜 vol・３０％程度含有させたシリコーン系導電性接着剤が一般的に使用されている。
シリコーン系接着剤は、その分子量が大きいと、ゴム状になって弾性力が高くなり、分子量が小さいと、オイル状となって弾性力が低くなる。導電性接着剤は圧電振動素子を接着保持することによって耐衝撃性を高める役割を有しているため、一般には弾性力の高いシリコーン系導電性接着剤が用いられる。しかし、導電性接着剤中にＡｇフィラーが占める単位体積当りの分量だけ、シリコーン接着剤の分量が減少するので、それに伴って導電性接着剤の弾性力が低下する。

近年、圧電振動素子を導電性接着剤によって電極パッド上に接着する際の接着強度を向上させて接着部の耐衝撃性を向上させるため、上記各公報に開示されたような支持構造が提案されているが、次のような問題がある。
即ち、電極パッド面に小突起やスペーサを設けると、小突起やスペーサの分だけ電極パッド側の表面積を増大して導電性接着剤との間の接合強度を高めることは可能となるが、導電性接着剤と圧電振動素子との間の接合力は低下する。即ち、小突起やスペーサが介在する分だけ使用できる導電性接着剤の量が減少するので、導電性を確保するためのＡｇフィラーの量、及び弾性力（耐衝撃性）を確保するためのシリコーン接着剤量が減少し、圧電振動素子との間の導電性不良、耐衝撃性の低下という問題が発生する。特に、上記各従来例においては、小突起やスペーサを金属材料という剛体にて構成しているため、耐衝撃性の低下が著しくなる。
また、特許文献２に開示された支持構造にあっては、スペーサを電極パッド面に配置する際の位置決め精度の確保が困難である、という問題がある。
また、小型化に伴って圧電振動素子上に設けたリード端子間の距離が接近するため、接着に使用する導電性接着剤の流出によるリード端子間の短絡等の虞が増大する。
特開２００３−６９３６５公報 特開２００４−２０１２１１公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、上面に突起等を設けた電極パッド上に塗布した導電性接着剤を用いて圧電振動素子を電気的機械的に接合するようにした圧電振動素子の支持構造において、使用できる導電性接着剤の量が減少することによる耐衝撃性の低下を防止することができる圧電振動素子の支持構造、及び圧電振動素子の搭載方法を提供することを目的としている。
更に、小型化に伴って圧電振動素子上に設けたリード端子間の距離が接近することによって導電性接着剤の流出によるリード端子間の短絡等の虞が増大する不具合を解消することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る圧電振動素子の支持構造は、絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の支持構造において、前記電極パッド面には、弾性体から成る弾性突起を備え、前記弾性突起を備えた電極パッド面上に、前記導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着したことを特徴とする。
請求項２の発明は、絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の支持構造において、前記圧電振動素子面には、弾性体から成る弾性突起を備え、前記弾性突起を備えた圧電振動素子面を、前記導電性接着剤を用いて前記電極パッド面に接着したことを特徴とする。
請求項３の発明は、上面に設けた凹所内に電極パッドを有した表面実装用の絶縁パッケージと、該絶縁パッケージの前記電極パッド面に導電性接着剤を用いて接着される圧電振動素子と、を備えた表面実装用圧電振動子において、前記電極パッド面には、弾性体から成る弾性突起を備え、前記弾性突起を備えた電極パッド面上に、前記導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着したことを特徴とする。
請求項４の発明に係る表面実装用圧電発振器は、請求項３に記載の表面実装用圧電振動子と、前記絶縁パッケージに装備された発振回路部品と、を備えたことを特徴とする。
請求項５の発明に係る圧電振動素子の搭載方法は、絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の搭載方法において、前記電極パッド面に弾性体から成る弾性突起を形成する工程と、前記弾性突起を備えた電極パッド面上に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子を接着する工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項６の発明は、絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の搭載方法において、前記圧電振動素子面に弾性体から成る弾性突起を形成する工程と、前記弾性突起を備えた圧電振動素子面を前記導電性接着剤を介して前記電極パッド面上に接着する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、上面に突起等を設けた電極パッド上に塗布した導電性接着剤を用いて圧電振動素子を電気的機械的に接合するようにした圧電振動素子の支持構造において、電極パッド面には弾性体から成る弾性突起を備え、前記弾性突起を備えた電極パッド面上に、導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着したので、使用できる導電性接着剤の量が減少することによる耐衝撃性の低下を防止することができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る電極パッド部分の平面図、Ａ−Ａ断面図、及び本発明の圧電振動素子を搭載したパッケージ構成（圧電振動子）を示す断面図である。
本発明の特徴は、絶縁パッケージ（絶縁基板）１の内底面に形成した電極パッド５面上に水晶振動素子等の圧電振動素子１０を導電性接着剤２０により搭載する圧電振動素子の支持構造において、電極パッド５面には、弾性体から成る弾性突起６を備え、弾性突起６を備えた電極パッド面５上にシリコーン系導電性接着剤２０を用いて圧電振動素子１０を接着した構成にある。圧電振動素子１０は、水晶基板等の圧電基板１１の両主面に励振電極１２、リード端子１３を形成した構成を備えており、圧電基板端縁に各励振電極から延びるリード端子１３の端部を配置することにより、該リード端子を含む圧電基板端部を導電性接着剤により電極パッド上に電気的機械的に固定することとなる。
即ち、本実施形態では、セラミックパッケージ等の絶縁パッケージ１の凹所２の内底面（段差２ａ上）に設けた２つの電極パッド５上に、図示しないディスペンサ等の塗布手段を用いて高い弾性を有したシリコーン樹脂（シリコーンゴム）を所要パターンに塗布することにより弾性突起（スペーサ）６を形成する。弾性突起６の平面形状は、この実施形態では円状としたが、例えば、円形以外の環状としてもよい。また、後述するように上記以外の種々の形状を選定可能である。また、弾性突起６は均一の高さとする。
弾性突起６を形成した後に、シリコーン系導電性接着剤２０を適量塗布してから圧電振動素子１０をマウントし、接着剤を乾燥させる。
なお、導電性接着剤を塗布する前にシリコーン樹脂からなる弾性突起６を仮キュアして乾燥させ、ある程度の形状安定性を確保するようにしてもよい。
このように本発明においては、電極パッド５面上に十分な弾性を有した弾性突起６を形成してから導電性接着剤２０を用いて圧電振動素子１０を接着するようにしたので、接着に使用する導電性接着剤の使用量が弾性突起の体積分だけ減少したとしても、圧電振動素子を接着する強度、耐衝撃性が減少することを防止できる。また、弾性突起６を円形（環状）としたため、導電性接着剤を弾性突起６の内部に充填することにより導電性接着剤が外部へ流出して隣接する電極パッドとの間を短絡させることを防止することが可能となる。

次に、図２（ａ）及び（ｂ）は他の実施形態に係る支持構造における電極パッドの平面図、及びＢ−Ｂ断面図である。
この実施形態では、電極パッド５の面上に形成する弾性突起６を二本の平行な線状（棒状）にしている。各突起６の延びる方向は図示の方向に限らず、何れの方向であってもよい。
この実施形態においても、電極パッド５面上に十分な弾性を有した弾性突起６を形成してから導電性接着剤を用いて圧電振動素子を接着するので、接着に使用する導電性接着剤の使用量が弾性突起の体積分だけ減少したとしても、圧電振動素子１０を接着する強度、耐衝撃性が減少することを防止できる。また、導電性接着剤を２本の弾性突起６の内部に充填することにより導電性接着剤が弾性突起６の外側へ流出することを防止できる。
なお、図２のように２本の弾性突起６の開放部が隣接する他の電極パッド側へ向かないように構成した場合には、該開放部から導電性接着剤が他方の電極パッド側へ流出しにくいが、図３のように開放部が他方の電極パッド側へ向いている場合には当該他方の電極パッド側へ流出することも有り得るので、各電極パッド５の内側寄り位置に堰き止め用の弾性突起６ａを設けるのが好ましい。

なお、上記各実施形態では、パッケージ側の電極パッド面に弾性突起６を形成してから導電性接着剤により圧電振動素子を接着する構成例を示したが、これとは逆に圧電振動素子面に弾性突起を形成しておき、弾性突起を備えた圧電振動素子面を導電性接着剤によって電極パッド面に接着するようにしてもよい。
即ち、図４は弾性突起６を備えた圧電振動素子の構成図であり、圧電振動素子１０を構成するリード端子１３の端部に位置するパッド１３ａ上にシリコーン樹脂等から成る弾性突起１４を突設している。弾性突起１４のパターンは、図示のものに限らず、図１、図３に示したパターン、その他の任意のパターンを採用できる。

次に、本発明の圧電振動素子１０を絶縁基板面に形成した電極パッド５の面上に導電性接着剤２０により搭載する際には、まず、電極パッド５面に弾性体から成る弾性突起６を形成してから、弾性突起６を備えた電極パッド５面上に導電性接着剤２０を介して圧電振動素子１０を接着する工程を実施することとなる。
なお、本発明の圧電振動素子１０を図１（ｂ）に示した如きパッケージに収容することにより圧電振動子を構築できる一方で、パッケージ内、或いはパッケージ外の適所に図示しない発振回路部品（ＩＣ部品等）を組み付けることにより、表面実装型の圧電発振器を構築することができる。
なお、上記実施形態では、圧電結晶材料として水晶を例示したが、これは一例に過ぎず、本発明はあらゆる圧電結晶材料から成る水晶振動素子に対して適用することができる。

（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る電極パッド部分の支持構造を説明するための電極パッドの平面図、Ａ−Ａ断面図、及び本発明の圧電振動素子を搭載したパッケージ構成（圧電振動子）を示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は他の実施形態に係る支持構造における電極パッドの平面図、及びＢ−Ｂ断面図。 各電極パッドの内側寄り位置に堰き止め用の弾性突起を設けた構成例を示す図。 弾性突起を備えた圧電振動素子の構成図。

符号の説明

１…絶縁パッケージ（絶縁基板）、２…凹所、５…電極パッド、６…弾性突起、１０…圧電振動素子、１１…圧電基板、１２…励振電極、１３…リード端子、１３ａ…パッド、１４…弾性突起、２０…シリコーン系導電性接着剤。

Claims (6)

1. 絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の支持構造において、
   前記電極パッド面には、弾性体から成る弾性突起を備え、
   前記弾性突起を備えた電極パッド面上に、前記導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着したことを特徴とする圧電振動素子の支持構造。
2. 絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の支持構造において、
   前記圧電振動素子面には、弾性体から成る弾性突起を備え、
   前記弾性突起を備えた圧電振動素子面を、前記導電性接着剤を用いて前記電極パッド面に接着したことを特徴とする圧電振動素子の支持構造。
3. 上面に設けた凹所内に電極パッドを有した表面実装用の絶縁パッケージと、該絶縁パッケージの前記電極パッド面に導電性接着剤を用いて接着される圧電振動素子と、を備えた表面実装用圧電振動子において、
   前記電極パッド面には、弾性体から成る弾性突起を備え、
   前記弾性突起を備えた電極パッド面上に、前記導電性接着剤を用いて前記圧電振動素子を接着したことを特徴とする表面実装用圧電振動子。
4. 請求項３に記載の表面実装用圧電振動子と、前記絶縁パッケージに装備された発振回路部品と、を備えたことを特徴とする表面実装用圧電発振器。
5. 絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の搭載方法において、
   前記電極パッド面に弾性体から成る弾性突起を形成する工程と、
   前記弾性突起を備えた電極パッド面上に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子を接着する工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動素子の搭載方法。
6. 絶縁基板面に形成した電極パッド面上に圧電振動素子を導電性接着剤により搭載する圧電振動素子の搭載方法において、
   前記圧電振動素子面に弾性体から成る弾性突起を形成する工程と、
   前記弾性突起を備えた圧電振動素子面を前記導電性接着剤を介して前記電極パッド面上に接着する工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動素子の搭載方法。

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