JP2007266829A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】素子接続用電極パッドと、圧電素板の他方の主面及び側面に形成されていた容器体接続用電極表面の大部分及び一方の主面に形成された容器体接続用電極表面の一部との間に、導電性接着材を付着させ加熱固化させた接合形態を有する圧電デバイスでは、圧電振動素子の振動運動を導電性接着材が妨害してしまい、圧電振動素子の振動特性に悪影響を与える虞がある。
【解決手段】圧電デバイスにおいて、支持台の上面と各側面とが成す凹部空間内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされており、且つ面取りされた支持台上面の各辺のうち凹部空間内側面と対向する二辺が、圧電振動素子の容器体接続用電極が形成されている辺、及び容器体接続用電極が形成されている辺と連続する二辺の先端側面部より容器体中央部側にずれて形成されており、更に素子接続用電極パッド主面と容器体接続用電極とは少なくとも一部で対向している圧電デバイス。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電振動子又は圧電発振器等の圧電デバイスに関する。

従来、圧電素板の表面に各種電極を形成した圧電振動素子を、容器体内部に気密状態で搭載した圧電振動子や、この圧電振動子と発振回路を内蔵した集積回路素子等とを同一の容器体内に搭載した形態である圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の各種圧電デバイスが、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器内に多用されている。

かかる従来の圧電デバイスの一例として、図５に圧電振動子の一形態を示す。圧電デバイスの一つである圧電振動子１００に使用される圧電振動素子１０１は、矩形平板形状の圧電素板１０２の表裏主面の中央部上に、圧電素板１０２を励振させるための励振用電極１０３と、圧電素板１０２の一短辺近傍に圧電振動素子１０１を収納する絶縁性の容器体１０４内に形成される素子接続用電極パッド１０５との接続をとるための一対の容器体接続用電極１０６と、表裏主面各々の励振用電極１０３と各容器体接続用電極１０６とを導通接続する引き出し電極１０７とを形成して構成される。

素子接続用電極パッド１０５は、容器体１０４内に形成した凹部空間１０８内底面の一短辺側面近傍に、容器体１０４と一体又は別体として形成された一対の絶縁性の支持台１１１の上面に形成されており、素子接続用電極パッド１０５は支持台１１１内に形成されている導配線（ビアホール等）により、容器体１０４に形成された所定の電極端子と導通されている。

圧電振動子１００は、上述したような各種電極を表面に形成してなる圧電振動素子１０１を、凹部空間１０８内の底面にほぼ平行且つ容器体接続用電極１０６と素子搭載用電極パッド１０５が対向するように配置収納し、この容器接続用電極１０６と素子接続用電極パッド１０５との間及び周囲に導電性接着材１０９が塗布されて加熱固化することにより、圧電振動素子１０１を容器体１０４に導通固着している。尚、この導電性接着材１０９は固化することにより圧電振動素子１０１の容器体１０４内部においての姿勢保持も行っており、支持台１１１により圧電振動素子１０１が凹部空間１０８内底面に接触しない構造となっている。

このような圧電振動素子１０１を凹部空間１０８内に搭載した容器体１０４において、この容器体１０４の開口部を囲繞する側壁部頂面上に金属製の蓋体１１０を、容器体１０４開口部を覆う形態で配置し、蓋体１１０と容器体１０４とを接合することで凹部空間１０８内を気密封止した圧電振動子１００が形成される。

又、圧電デバイスの一つである圧電発振器の一形態（不図示）としては、容器体の凹部空間内底面に、搭載する集積回路素子の厚みより高さがある上述したような形態の支持台を形成し、凹部空間内の底面上に少なくとも発振回路を内蔵した集積回路素子を搭載し、支持台上面に形成した素子接続用電極パッド上に圧電振動素子を搭載し気密封止された形態の圧電発振器も用いられている。

前述のような圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスについては、以下のような先行技術文献が開示されている。
特願２００１−３２６５５１号公報 特願平９−２３２９０３号公報 特願平８−３１６７７１号公報

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。

従来の圧電デバイスでは、圧電振動素子と容器体との接合に導電性接着材（例えばエポキシ系又はシリコーン系の絶縁性接着樹脂内に導電フィラーとして銀粒子が含有されているもの）を用いる場合、容器体に形成した凹部空間内に、凹部空間内の所定の位置に圧電振動素子を配置した際に、その圧電振動素子の外周端が位置する平面方向の地点より容器体内側面側へ延出する形態の素子接続用電極パッドが形成できるようなサイズの上面を有する支持台が形成され、その上面全面に素子接続用電極パッドが形成されている。

このような形態の素子接続用電極パッドの表面と、圧電素板の一方の主面から側面を介して素子搭載用電極パッドと対向する他方の主面にまで形成されている容器体接続用電極表面のうちの、圧電素板の他方の主面及び側面に形成されていた容器体接続用電極表面の大部分、及び一方の主面に形成された容器体接続用電極表面の一部との間に、導電性接着材を付着させ、付着させた導電性接着材を加熱固化させることで、圧電振動素子上の所定の電極と素子搭載用電極パッドとを導通させている。

しかし、このような接合形態の圧電振動素子を有する圧電デバイスでは、圧電振動素子の振動運動を導電性接着材が妨害してしまい、圧電振動素子の振動特性に悪影響を与える虞がある。特に、圧電振動素子の主構造部材である矩形平板状の圧電素板の材質が水晶であり、その水晶素板のカットアングルモードがＡＴであり、且つ圧電振動素子の所望する振動モードが厚みすべり振動モードである場合、圧電素板の主振動は厚み方向に対し垂直方向に横すべりする変位を生じる振動（厚み寸法により振動周波数が変わる振動）のため、圧電振動素子の側面に導電性接着材が付着し固化してしまうと、厚みすべり振動に与える悪影響がより顕著になる。

更に圧電デバイスの小型化が進むことにより、圧電振動子内部に搭載する圧電振動素子も必然的に小型化することとなる。そのため、従来の比較的大きいサイズの圧電振動素子では無視できた従来のような導電性接着材の塗布形態も、圧電振動素子の小型化が進むにつれ無視することが出来ない影響を与えるようになってきた。

本発明は上述したような課題を解決するために成したものであり、絶縁材により形成された容器体内には、この容器体の一方の主面に開口した凹部空間が形成されており、この凹部空間内には少なくとも主面形状が概略四角形の圧電振動素子が、凹部空間内底面に形成された一対の支持台に形成された素子接続用電極パッドと、この素子接続用電極パッドに対応する圧電振動素子に形成された容器体接続用電極とを導電性接着材で機械的且つ電気的に接続することにより収納固着した形態を有する圧電デバイスにおいて、
上記支持台の上面と各側面とが成す各辺角部のうち、少なくとも支持台近傍の凹部空間内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされており、且つ面取りされた支持台上面の各辺のうち凹部空間内側面と対向する二辺が、圧電振動素子が凹部空間内の所定の位置に配置された際の、圧電振動素子の容器体接続用電極が形成されている辺、及び容器体接続用電極が形成されている辺と連続する二辺の先端側面部より容器体中央部側にずれて形成されており、更に支持台上面上に形成された素子接続用電極パッド主面と容器体接続用電極とは少なくとも一部で対向していることを特徴とする圧電デバイスである。

又、上記圧電振動素子の主面形状が矩形状であり、且つこの圧電振動素子の一短辺又は対向する二短辺の先端部近傍の主面上に容器体接続用電極が形成されていることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。

更に、上記支持台が導電体であり、この支持台と該素子接続用電極パッドとが同一材で一体に形成されていることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。

更に又、上述した圧電振動素子の主構造材である圧電素板の材質が水晶であり、この圧電素板のカットアングルモードがＡＴであり、且つ圧電振動素子としての主振動モードが厚みすべり振動モードであることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。

上記本発明により、圧電振動素子と容器体との接合に導電性接着材を用いた場合においても、支持台上面の凹部空間内側面と対向する二辺が、圧電振動素子が凹部空間内の所定の位置に配置された際の、圧電振動素子の容器体接続用電極が形成されている辺、及び容器体接続用電極が形成されている辺と連続する二辺の先端側面部より容器体中央部側にずれて形成されていることから、素子接続用電極パッドの表面と、この素子接続用電極パッドの主面に対向する圧電素板の他方の主面に形成された容器体接続用電極表面との間のみに導電性接着材を付着させ、この付着させた導電性接着材を加熱固化させ、圧電振動素子上の電極と素子搭載用電極パッドとを導通させることが可能となる。

このような導電接着材の塗布及び固着形態では、導電性接着材は圧電振動素子の側面部分に付着することがないため、圧電振動素子の振動運動を導電性接着材が妨害してすることがなく、圧電振動素子の振動特性に悪影響を与える虞がない。特に、圧電振動素子の主構造部材である矩形平板状の圧電素板の材質が水晶であり、その水晶素板のカットアングルモードがＡＴであり、且つ圧電振動素子の所望する振動モードが厚みすべり振動モードである場合、圧電振動素子の側面に導電性接着材が付着し固化してしまうことがないため、厚みすべり振動に与える悪影響が著しく小さくなる。

更に圧電デバイスの小型化が進み、圧電デバイス内部に搭載する圧電振動素子も小型化した場合でも、本発明を用いた導電性接着材の塗布及び固着形態では、導電性接着材の影響を限りなく小さくすることが可能となる。

因って、本発明を用いることにより、小型化が進んだ圧電デバイスにおいても、圧電振動素子と容器体との接合に用いる導電性接着材の塗布固着による特性悪化が著しく小さい圧電デバイスを提供できる効果を奏する。

以下に、本発明における圧電振動子の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電振動子の一実施形態を例示した概略部分分解斜視図である。図２は、図１に記載の圧電振動子を組み立てた後、同図記載の仮想切断線で切断した場合の概略断面図であり、（ａ）は仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の概略断面図であり、（ｂ）は仮想切断線Ａ３−Ａ４で切断した場合の概略断面図である。図３は、図２（ａ）に記載した点線円Ｂ部分を拡大して図示した部分拡大断面図である。図４は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電発振器を例示した概略断面図である。図５は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電振動子の他の実施形態を例示した概略断面図である。尚、各図において、同一の符号は同じ対象を示すものとし、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。又、図示したものの寸法も一部誇張して図示しており、特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。

図１乃至図３に開示した圧電デバイスの一つである圧電振動子１０に使用される圧電振動素子１１は、人工水晶体よりＡＴカットアングルで切り出され外形加工を施すことにより矩形平板形状とした圧電素板１２の表裏主面の中央部上に、圧電素板１２を励振させるための励振用電極１３と、圧電素板１０２の一短辺近傍に圧電振動素子１１を収納する絶縁性の容器体１０４の凹部空間１８内底面上の支持台２０の上面に形成される素子接続用電極パッド１５との接続をとるための一対の容器体接続用電極１６と、表裏主面各々の励振用電極１３と各容器体接続用電極１６とを導通接続する引き出し電極１７とを形成して構成される。

圧電振動子１０は、上述したような各種電極を表面に形成してなる圧電振動素子１１を、絶縁性の容器体１４内に形成した、この容器体１４の一方の主面に開口した凹部空間１８内に、凹部空間１８内の底面にほぼ平行且つ容器体接続用電極１６と素子搭載用電極パッド１５が対向するように配置収納し、この容器接続用電極１６と素子接続用電極パッド１５との間に導電性接着材１９が塗布されて加熱固化することにより、圧電振動素子１１を容器体１４に導通固着している。尚、この導電性接着材１９は固化することにより圧電振動素子１１の容器体１４内部においての姿勢保持も行っている。

上記素子接続用電極パッド１５は、容器体１４に形成した凹部空間１８内の一短辺側側面に形成された支持台２０の上面上に一対形成されている。この支持台２０は凹部空間１８内の一短辺近傍に、その短辺側面に沿って並列に２個並んだ形態で形成されており、この支持台２０の上面と各側面とが成す各辺角部のうち、支持台２０近傍の凹部空間１８内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされている。又、この二辺角部を面取りすることにより、支持台２０の上面の各辺のうちの面取り部分に繋がる凹部空間内側面と対向する二辺が、圧電振動素子１１が凹部空間１８内の所定の位置に配置された際の、圧電振動素子１１の容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａ、及び容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａと連続する二辺２１ｂの先端側面部より容器体１４中央部側にずれて形成されており、且つ支持台２０の上面全面に形成された素子接続用電極パッド１５主面と容器体接続用電極１６主面とは一部で重なるように対向している。尚、素子接続用電極パッド１５は支持台２０内に形成されている導配線（ビアホール等）により、容器体１４に形成された所定の電極端子と導通されている。

このような形態で凹部空間１８内に形成された支持台２０と、その上面に形成された素子接続用電極パッド１５により、素子接続用電極パッド１５と、この素子接続用電極パッド１５の主面に対向する圧電素板１２の他方の主面に形成された容器体接続用電極１６表面との間のみに導電性接着材を形成付着させる（圧電振動素子１１の辺２１ａ及び辺２１ｂの側面部分には導電性接着材１９が形成付着していない）ことができ、この付着させた導電性接着材１９を加熱固化させ、圧電振動素子１１上の電極と素子搭載用電極パッド１５とを導通させた場合でも、辺２１ａ及び辺２１ｂの側面部分には導電性接着材１９が形成付着し固化していないので、導電性接着材１９がＡＴカットの圧電素板１２からなる圧電振動素子１１の主振動である厚みすべり振動を阻害することはない。

このような形態で圧電振動素子１１を凹部空間１８内に搭載した容器体１４において、この容器体１４の開口部を囲繞する側壁部頂面上に金属製の蓋体２２を、凹部空間１８の開口部を覆う形態で配置し、蓋体２２と容器体１４とを接合することで凹部空間１８内を気密封止し圧電振動子１０が形成される。

又、図４には他の実施例として、圧電デバイスの一つである圧電発振器において本発明を用いた形態を示した。即ち、図４に示した圧電発振器４０は、容器体４１の凹部空間４２内底面上に支持台４３が、凹部空間４２内の一短辺近傍に、その短辺側面に沿って並列に２個並んだ形態で形成されており、この支持台４３の上面と各側面とが成す各辺角部のうち、支持台４３近傍の凹部空間１８内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされ、実施例１で述べた形態と同様な素子接続用電極パッド１５が支持台４３の上面全面に形成されている。又、凹部空間４２内の底面上に少なくとも発振回路を内蔵した集積回路素子４４を搭載し、支持台４３上面に形成した素子接続用電極パッド１５上に圧電振動素子１１を導電性接着材１９で接合搭載し気密封止された形態である。尚、支持台４３の高さ寸法は、集積回路素子４４の凹部空間４２内搭載時の高さ寸法より高くなっているので、圧電振動素子１１を支持台４３上に搭載した場合でも、圧電振動素子１１が集積回路素子４４の表面に接触することはない。

このときの支持台４３上面に形成された素子接続用電極パッド１５と、圧電振動素子１１に形成した容器体接続用電極１６との導電性接着材１９による接合形態について、支持台４３上面に形成された素子接続用電極パッド１５の形態を、上述した実施例１に開示したものと同様に、各々の素子接続用電極パッド１５の近傍の凹部空間４２内側面と対向する各辺の形成位置が、圧電振動素子１１が凹部空間４２内の所定の位置に配置された際の、圧電振動素子１１の容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａ及び容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａと連続する二辺２１ｂの先端側面部より容器体４１中央部側にずれて形成され、且つ素子接続用電極パッド１５主面と容器体接続用電極１６主面とは一部で重なるように対向して接合されている。このことにより、圧電発振器においても実施例１に開示した圧電振動子における本発明による作用効果と同様な作用効果を奏することが可能となる。

更に図５には、本発明を用いた、圧電デバイスの一形態である圧電振動子の他の実施形態を例示した。即ち、図５に示した圧電振動子５０は、容器体５１の凹部空間５２内の底面上に形成した支持台５３を、容器体５１とは別体であり、且つ素子接続用電極パッドと一体構造の導電体で形成されている。この支持台５３は、凹部空間５２内の一短辺近傍に、その短辺側面に沿って並列に２個並んだ形態で形成されており、この支持台５３の上面と各側面とが成す各辺角部のうち、支持台４３近傍の凹部空間１８内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされており、この支持台５３は凹部空間５２内底面上に形成された支持台接続用電極パッド及び容器体５１内に形成されたビアホール等の導配線により、容器体５１に形成された所定の電極端子と導通されている。この素子接続用電極パッド一体構造の支持台５１に圧電振動素子１１を導電性接着材１９で接合搭載し気密封止された形態である。

このときの支持台５１上面と圧電振動素子１１に形成した容器体接続用電極１６との導電性接着材１９による接合形態について、支持台５３上面の形態を、上述した各実施例に開示した素子接続用電極パッド１５と同様に、各々の支持台５３の近傍の凹部空間５２内側面と対向する支持台５３上面各辺の形成位置が、圧電振動素子１１が凹部空間５２内の所定の位置に配置された際の、圧電振動素子１１の容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａ及び容器体接続用電極１６が形成されている辺２１ａと連続する二辺２１ｂの先端側面部より容器体５１中央部側にずれて形成されており、且つ支持台５３上面と容器体接続用電極１６主面とは一部で重なるように対向している。このことにより、圧電発振器においても実施例１に開示した圧電振動子における本発明による作用効果と同様な作用効果を奏することが可能となる。

尚、本発明は上述の各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。例えば、上記実施例では、矩形平板状の圧電素板の一短辺のみに容器接続用電極を形成して固定端とし、他方の短辺側を自由端とした、所謂片持ち型の圧電振動素子形態を開示したが、他に圧電素板の表裏主面に形成した励振用電極から、圧電素板の対向する二短辺近傍に１つずつ形成した一対の容器体接続用電極へ、表裏で異なる側の容器体接続用電極と引き出し電極で導通した形態の、所謂両持ち型の圧電振動素子を用いた場合においても、その両持ち型圧電振動素子の容器体接続用電極に対応した支持台及び素子接続用電極パッドに本発明に係る支持台及び素子接続用電極パッドの形態を用いることで、本発明における作用効果を奏することが可能である。

図１は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電振動子の一実施形態を例示した概略部分分解斜視図である。 図２は、図１に記載の圧電振動子を組み立てた後、同図記載の仮想切断線で切断した場合の概略断面図であり、（ａ）は仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の概略断面図であり、（ｂ）は仮想切断線Ａ３−Ａ４で切断した場合の概略断面図である。 図３は、図２（ａ）に記載した点線円Ｂ部分を拡大して図示した部分拡大断面図である。 図４は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電発振器を例示した概略断面図である。 図５は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一形態である圧電振動子の他の実施形態を例示した概略断面図である。 図６は、従来の圧電振動子の形態を示した概略断面図である。

符号の説明

１０，５０・・・圧電振動子（圧電デバイス）
１１・・・圧電振動素子
１２・・・圧電素板
１３・・・励振用電極
１４，４１，５１・・・容器体
１５・・・素子接続用電極パッド
１６・・・容器接続用電極
１７・・・引き出し電極
１８，４２，５２・・・凹部空間部
１９・・・導電性接着材
２０，４３，５３・・・支持台
４０・・・圧電発振器（圧電デバイス）

Claims (4)

1. 絶縁材により形成された容器体内には該容器体の一方の主面に開口した凹部空間が形成されており、該凹部空間内には少なくとも主面形状が概略四角形の圧電振動素子が、該凹部空間内底面に形成された一対の支持台に形成された素子接続用電極パッドと、該素子接続用電極パッドに対応する該圧電振動素子に形成された容器体接続用電極とを導電性接着材で機械的且つ電気的に接続することにより収納固着した形態を有する圧電デバイスにおいて、
   該支持台の上面と各側面とが成す各辺角部のうち、少なくとも該支持台近傍の凹部空間内側面と対向する二辺角部が、所定の角度で面取りされており、且つ面取りされた該支持台上面の各辺のうち凹部空間内側面と対向する二辺が、該圧電振動素子が該凹部空間内の所定の位置に配置された際の、該圧電振動素子の該容器体接続用電極が形成されている辺及び該容器体接続用電極が形成されている該辺と連続する二辺の先端側面部より容器体中央部側にずれて形成されており、更に該支持台上面上に形成された該素子接続用電極パッド主面と該容器体接続用電極とは少なくとも一部で対向していることを特徴とする圧電デバイス。
2. 該圧電振動素子の主面形状が矩形状であり、且つ該圧電振動素子の一短辺又は対向する二短辺の先端部近傍の主面上に該容器体接続用電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
3. 該支持台が導電体であり、該支持台と該素子接続用電極パッドとが同一材で一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
4. 該圧電振動素子の主構造材である圧電素板の材質が水晶であり、該圧電素板のカットアングルモードがＡＴであり、且つ該圧電振動素子としての主振動モードが厚みすべり振動モードであることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。

Images