JP2008005329A

JP2008005329A - 圧電振動子

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Publication number: JP2008005329A
Application number: JP2006174281A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Kawamura; 公治川村
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: JP4847804B2

Abstract

【課題】加熱・冷却によって基体に亀裂が生じるのを防ぐ。
【解決手段】圧電振動素子１０とこの圧電振動素子１０が実装される凹部２１が板状の基板部２０Ａと枠部２０Ｂとで形成された基体２０と凹部２１を塞ぐ蓋体３０と、圧電振動素子１０と接続する基体２０の隅部に設けられる外部端子Ｇとを備える圧電振動子１０１であって、基板部２０Ａは、圧電振動素子１０が実装される主面が平面状に形成されるとともに厚さが中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて薄くなるように形成され、基板部２０Ａの圧電振動素子１０が実装される主面とは反対側の面に外部端子Ｇが設けられ、外部端子Ｇが基板２０の中央部Ｃより出っ張って設けられて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品に用いられる圧電振動子に関する。

近年の電子機器、例えば、携帯情報端末装置等の移動体通信機は、単なる通話機能に加えて様々な付加的機能が組み込まれつつも小型化が進んでいる。これに伴いこの移動体通信機に用いられる電子部品もさらなる小型化が求められている。ここで、電子部品の一例として圧電振動子について説明する。
図５は従来の圧電振動子の一例を示す図であり、（ａ）は気密封止後の圧電振動子の状態を示す図であり、（ｂ）はリフローを行った状態を示す図であり、（ｃ）はリフロー後に冷却した状態を示す図である。
図５（ａ）に示すように、従来の圧電振動子２００は、例えば、水晶からなる圧電片の両主面に励振電極が設けられた圧電振動素子（図示せず）と、この圧電振動素子を収納するための凹部（図示せず）が形成されたセラミックからなる基体２２０と、基体２２０に形成された凹部を気密封止する金属からなる蓋体２３０と、圧電振動素子の励振電極と接続するために基体２２０に設けられた外部端子（図示せず）とから構成され、圧電振動素子を基体２２０に設けられた凹部内に収納して基体２２０に実装し、その後、凹部を気密封止するためにこの凹部を蓋体２３０で塞いでいる。

ここで、基体２２０の蓋体２３０が接触する部分には、メタライズ層を予め設けておき、かつ、蓋体２３０の基体２２０と接触する部分に封止材を設けておき、基体２２０のメタライズ層と蓋体２３０の封止材とを当接させた状態で、例えば、シーム溶接を行う。これにより、基体２２０のメタライズ層と蓋体２３０の封止材とが接合されるので、蓋体２３０で基体２２０に設けられた凹部を気密封止することができる。その後、リフローを行う。このリフローは、所定の温度で圧電振動子を加熱する工程である。
特開２００５−１０１４６７号公報（段落０００１〜００３５、図１）

しかしながら、このようにして形成される圧電振動子２００は、例えばシーム溶接で溶接電流が過大となる場合、凹部を封止した後に、蓋体２３０及び基体２２０が反りや歪を起こしている場合がある（図３（ａ）参照）。この状態で、リフローを行うと、蓋体２３０と基体２２０とはリフロー時の熱により膨張し、反りや歪が一端、修正される（図３（ｂ）参照）が、リフロー後に熱が冷めると、再び蓋体２３０と基体２２０とが反りや歪を起こすことがある。このとき、基体２２０において、各辺の中央側で変形量が多くなるため、この部分で亀裂を生じることがある（図３（ｃ）参照）。
また、溶接電流が小さい場合、気密封止が完全に行われず、気密リークを生じて生産性が低下する恐れがあった。
これを解決するために、熱によって生じる反りの方向とは逆の方向に予め反らすように変形させた基体が特許文献１で開示されているが、基体２２０を変形させることは基体２２０に亀裂を生じさせる要因になるため好ましくない。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、加熱・冷却によって基体に亀裂が生じるのを防ぐ圧電振動子を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動素子とこの圧電振動素子が実装される凹部が板状の基板部と枠部とで形成された基体と前記凹部を塞ぐ蓋体と、前記圧電振動素子と接続する基体の隅部に設けられる外部端子とを備える圧電振動子であって、前記基板部は、前記圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成され、前記基板部の前記圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に前記外部端子が設けられ、前記外部端子が前記基板の中央部より出っ張って設けられて構成されることを特徴とする。

このような圧電振動子によれば、基板部の圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに基板部の厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成されているので、加熱・冷却における反りや歪みが生じにくくなり、基体に亀裂が入るのを防ぐことができる。
また、基板部の圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に外部端子が設けられ、この外部端子が基板部の中央部より出っ張って設けられているので、基体を容易に回路基板へ実装することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態において、圧電振動素子が水晶からなる場合について説明する。また、各実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図２は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である。

図１に示すように、本発明
の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、圧電振動素子１０と基体２０と蓋体３０と外部端子Ｇとから主に構成されている。

図１に示す圧電振動素子１０は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極１１を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極１１を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。

図１及び図２に示すように、基体２０は、基板部２０Ａと枠部２０Ｂとで構成され、基板部２０Ａと枠部２０Ｂとが一体に形成されることで圧電振動素子１０を収納するための凹部２１が形成される。この基体２０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が用いられ、平面視矩形形状に形成されている。

図２に示すように、枠部２０Ｂで囲まれる基板部２０Ａの平面状に形成される一方の主面、つまり凹部２１の底面には、圧電振動素子１０に設けられた一対の振動電極１１に対応して配線導体Ｄが設けられている。この配線導体Ｄに導電性接着材Ｊを介して圧電振動素子１０の振動電極１１と電気的に接続される。この配線導体Ｄは基体２０の内部を通って、基体２０の配線導体Ｄが設けられる面とは反対側の面に形成される外部端子Ｇと接続している。
これにより、圧電振動素子１０の励振電極１１に外部から変動電圧を印加させることができるようになっている。
なお、導電性接着材Ｊは、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。

また、この基板部２０Ａの他方の主面は、球状の曲面に形成されており、厚さが中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて薄くなっている。この球状の曲面に形成された主面の隅部、つまり、四隅に外部端子（電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）Ｇが設けられている。
この外部端子Ｇは、球状に曲面となる基板部２０Ａの中央部Ｃより外側に突出するように出っ張って形成される。このように外部端子Ｇを設けることで、厚さが中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて薄くなっている基板部２０Ａのその中央部Ｃよりも外側に出っ張るので、基体２０をマザーボードＭＢへ実装しやすくすることができる。

また、枠部２０Ｂの凹部２１が開口する側の面には、所定の厚さのメタライズ層Ｍが形成されており、後述する蓋体３０と重なる程度の面積を有している。

図１及び図２に示す蓋体３０は、導電性を有する４２アロイやコバール，リン青銅等が用いられ基体２の凹部２１を塞ぐ大きさで、かつ、基体２０の凹部２１が形成される主面よりも小さい面積となるように板状に形成されている。この蓋体３０の表面には、Ｎｉ、Ａｕの金属層が形成されている。この蓋体３０の基体２０と接合する面、つまり裏面には、環状に金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等の封止材Ｆが被着されている。

図２に示すように、このように構成される蓋体３０で基体２０の凹部２１を塞いで気密封止する。
このとき、基体２０のメタライズ層Ｍと蓋体３０の
封止材Ｆと当接させた状態にし、例えば、シーム溶接で基体２０のメタライズ層Ｍと蓋体３０の封止材Ｆとを接合させる。これにより、蓋体３０は基体２０に接合されて、基体２０の凹部２１を気密封止することができる。

このように、本発明の圧電振動子１０１を構成したので、図２に示すように、蓋体３０を基体２０に例えばシーム溶接等で接合した後にリフローを行い、さらに冷却しても、基板部２０Ａの厚さが中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて薄くなるように形成されているので、加熱・冷却における反りや歪みが生じにくくなり、基体２０に亀裂が入るのを防ぐことができる。

（第二の実施形態）
図３は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図４は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である。
図３及び図４に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子１０２は、基板部２０Ｃの形状が、外部端子Ｇが設けられる面がテーパ状に形成され中央部Ｃが圧電振動素子１０が実装される主面と平行に形成されている点で第一の実施形態と異なる。

図４に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子１０２の基体２０における基板部２０Ｃは、その両主面において、中央部Ｃが均一な厚さとなるように形成され、その中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて厚さが薄くなるようにテーパ状に傾斜して形成されている。
つまり、基板部２０Ｃは、圧電振動素子１０が実装される主面が平面状に形成されるとともに、中央部Ｃが圧電振動素子１０が実装される主面と平行に形成され、この中央部Ｃから側部Ｓに向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている。
また、このテーパ状に傾斜した面に外部端子Ｇを設けている。この外部端子Ｇも第一の実施形態と同様に中央部Ｃよりも外側に突出するように出っ張らせて設けられている。
このように構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、基板部の形状を四角錐や四角錐台に形成しても良いし、球状の曲面以外に、特定の曲率とならない曲面であって、圧電振動素子１０が実装される主面を平面状に形成し、厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成しても本実施形態と同様の効果を奏する。

本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である従来の圧電振動子の一例を示す図であり、（ａ）は気密封止後の圧電振動子の状態を示す図であり、（ｂ）はリフローを行った状態を示す図であり、（ｃ）はリフロー後に冷却した状態を示す図である。

符号の説明

１０１、１０２圧電振動子
１０圧電振動素子
１１励振電極
２０基体
２０Ａ、２０Ｃ基板部
２０Ｂ枠部
２１凹部
３０蓋体
Ｃ中央部
Ｄ配線導体
Ｆ封止材
Ｇ外部端子
Ｍメタライズ層
Ｓ側部

Claims

圧電振動素子とこの圧電振動素子が実装される凹部が板状の基板部と枠部とで形成された基体と前記凹部を塞ぐ蓋体と、前記圧電振動素子と接続する基体の隅部に設けられる外部端子とを備える圧電振動子であって、
前記基板部は、前記圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成され、
前記基板部の前記圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に前記外部端子が設けられ、
前記外部端子が前記基板の中央部より出っ張って設けられて構成されることを特徴とする圧電振動子。