JP2011155338A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動子を提供する。
【解決手段】圧電振動片２６と、前記圧電振動片２６に形成された励振電極２８、３２と
、前記圧電振動片２６に形成され前記励振電極２８、３２に接続された引き出し電極３０
、３４と、前記圧電振動片２６が搭載されるパッケージ１２と、前記パッケージ１２の前
記引き出し電極３０、３４に対向する位置に形成され、前記パッケージ１２外部と電気的
に接続可能な接続電極３６と、前記引き出し電極３０、３４と前記接続電極３６とを接着
する導電性接着剤４４と、を有するとともに、前記接続電極３６の前記導電性接着剤４４
の周縁を囲う位置に溝３８が形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は圧電振動子に係り、特に圧電振動子を構成する圧電振動片のパッケージへの実
装の歩留を高めた圧電振動子の技術に関する。

図４に第１の従来技術に係る圧電振動子を示す。図４に示すように、圧電振動子１００
は、電極を設けるベース１０５と、ベース１０５上に設けこのベース１０５の電極に導通
する電極を備える支持台１０３と、支持台１０３と導電性ペースト１０２で接続する圧電
素子１０１と、ベース１０５と接合部材１０４により気密封止するキャップ１０６からな
る。圧電素子１０１には励振電極１０７を、その表面に設ける。

支持台１０３は、セラミック材料或いはガラスセラミックス材料からなる。そして支持
台１０３の圧電素子１０１が接する面は、平面形状であり隣り合わせた２つの電極１１１
ａ、１１１ｂを設けている。ここで、図４に示す圧電振動子１００の支持構造は、支持台
１０３の圧電素子１０１の接する面が平面となっている。

このため、支持台１０３と圧電素子１０１の導電性ペースト１０２で接続するときに導
電性ペースト１０２の塗布量が多くなると圧電素子１０１の励振電極１０７側に流入して
しまい、支持面積が大きくなる。そのため圧電素子１０１の振動エネルギーが支持部に漏
れてエネルギーを損失することから、圧電振動子１００の基本特性であるクリスタルイン
ピーダンス（ＣＩ）値が増大し、Ｑ値の低下を招く。さらに、導電性ペースト１０２の塗
布量が多くなると、隣り合わせる電極１１１ａと電極１１１ｂ間でショートが発生し、圧
電振動子１００は発振不良となる。

この問題を解決するため、第２の従来技術として、図５に示すように、特許文献１にお
いては、電極を設けるベース２０５と、ベース２０５上に設けこのベース２０５の電極に
導通する電極を支持する支持台２０３と、支持台２０３に導電性ペースト２０２を用いて
接続する圧電素子２０１と、ベース２０５と接合部材２０４により気密封止するキャップ
２０６からなる圧電振動子２００であって、支持台２０３は、ベース２０５と接する面に
設ける溝部２０９と、圧電素子２０１と接する面に設ける凹部２０８とを有し、凹部２０
８にベース２０５側の溝部２０９へ貫通する穴２１０を設けた構成が開示されている。

また第３の従来技術として、図６に示すように、特許文献２においては、メタライズ配
線層３０４及び該メタライズ配線層３０４と電気的に接続している導電性の支持台３０５
とを有する絶縁基体３０１と蓋体３０２とから成り、前記支持台３０５に圧電振動子３０
３を載置固定させ、圧電振動子３０３の電極を支持台３０５に接続させるとともに絶縁基
体３０１と蓋体３０２とを接合させることによって内部に圧電振動子３０３を収容するよ
うにした圧電振動子収納用パッケージ３００であって、前記メタライズ配線層３０４及び
支持台３０５は厚膜手法により形成されており、且つ該支持台３０５の圧電振動子３０３
が載置される領域に導電性ペーストを充填可能な凹部３０５ａが形成された構成が開示さ
れている。

いずれの構成においても、圧電素子（圧電振動子）の励振電極や隣り合う電極方向への
導電性ペーストの流入を抑え、圧電素子特性の劣化や発振不良を防止することができる。

特開平０８−３１６７７１号公報 特開平１０−１３５７６２号公報

しかし、これらの導電性ペースト（導電性接着剤）の流入を防止する構成は複数層によ
り形成されているため、各層ごとに積層して形成する必要があるため、コストがかかると
ともに低背化に不利になるといった問題があった。
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、簡易な構成で低背化しつつ導電性接着剤の圧電
振動子の励振電極側への流入を防止する圧電振動子を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電振動子と、前記圧電振動片に形成された励振電極と、前記圧電振動片
に形成され前記励振電極に接続された引き出し電極と、前記圧電振動片が搭載されるパッ
ケージと、前記パッケージの前記引き出し電極に対向する位置に形成され、前記パッケー
ジ外部と電気的に接続可能な接続電極と、前記引き出し電極と前記接続電極とを接着する
導電性接着剤と、を有するとともに、前記接続電極の前記導電性接着剤の周縁を囲う位置
に溝が形成されたことを特徴とする圧電振動子。

上記構成により、溝は、導電性接着剤を溜め込み、接続電極において導電性接着剤を囲
う位置の外部への導電性接着剤の流出を抑制するため、励振電極側への導電性接着剤の流
入を防止できるとともに、接続電極のパターン形成と同時に溝を形成することができるの
で、低背化を可能とするとともにコストを抑制することができる。

［適用例２］前記溝は、平面視して前記接続電極の前記励振電極に対向する側に形成さ
れたことを特徴とする適用例１に記載の圧電振動子。
これにより、導電性接着剤の励振電極側への流入を抑制するとともに、それ以外の方向
には開放されるため、導電性接着剤を溝のない方向に流出させ、溝に溜まる導電性接着剤
の量を減らすことができ、導電性接着剤の励振電極側への流入をさらに抑制することがで
きる。

［適用例３］前記接続電極は一対形成されるとともに、前記溝は一対の接続電極の互い
に対向する側にも形成されたことを特徴とする適用例２に記載の圧電振動子。
これにより、接続電極同士が導電性接着剤により短絡することを抑制することができる
。

［適用例４］前記溝は、円弧状に形成されたことを特徴とする適用例３に記載の圧電振
動子。
これにより、前記溝に導電性接着剤をムラ無く溜めることができるので、溝の一部分か
ら導電性接着剤が励振電極側及び一方の接続電極側に漏れ出ることを抑制することができ
る。

［適用例５］前記溝は、平面視して前記励振電極側に頂点を向けた鈍角のＶ字形状を有
することを特徴とする適用例３に記載の圧電振動子。
これにより、溝は接続電極において励振電極側と反対方向に広がる形状を有するととも
に、鈍角のＶ字形状となることから、導電性接着剤の広がりへの干渉が抑制され導電性接
着剤の広がる方向を制御するガイドとなることができるので、溝を乗り越える導電性接着
剤の量を抑制して、導電性接着剤の励振電極側及び接続電極側への流出を抑制することが
できる。

本実施形態に係る圧電振動子の模式図である。 本実施形態のベース基板の製造工程を示す図である。 本実施形態の接続電極に形成された溝の変形例を示す図である。 第１の従来技術に係る圧電振動子の模式図である。 第２の従来技術に係る圧電振動子の模式図である。 第３の従来技術に係る圧電振動子収納用パッケージの模式図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に本実施形態の圧電振動子を示す。図１（ａ）は圧電振動子１０の断面図、図１（
ｂ）は圧電振動子１０を構成するベース基板１４の平面図、図１（ｃ）は圧電振動子１０
を構成する圧電振動片２６の平面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の破線で囲まれた領域の詳
細図である。本実施形態の圧電振動子１０は、圧電振動片２６と、前記圧電振動片２６に
形成された励振電極２８、３２と、前記圧電振動片２６に形成され前記励振電極２８、３
２に接続された引き出し電極３０、３４と、前記圧電振動片２６が搭載されるパッケージ
１２と、前記パッケージ１２の前記引き出し電極３０、３４に対向する位置に形成され、
前記パッケージ１２外部と電気的に接続可能な接続電極３６と、前記引き出し電極３０、
３４と前記接続電極３６とを電気的及び機械的に接続する導電性接着剤４４と、を有する
とともに、前記接続電極３６の前記導電性接着剤４４の周縁を囲う位置に溝３８が形成さ
れたものである。

パッケージ１２は、平面視して矩形のベース基板１４、側面部２２、リッド２４の積層
構造により形成されている。ベース基板１４はセラミック等の絶縁体で形成され、後述の
ように外部電極４２と貫通電極４０を有する第１層１６、貫通電極４０を有する第２層１
８、貫通電極４０と接続電極３６を有する第３層２０の積層構造を有している。側面部２
２及びリッド２４はコバール等の金属で形成され、側面部２２はベース基板１４（第３層
２０）に導電性の接着剤により接合される。一方リッド２４は側面部２２に導電性の接着
剤により接合される。

ベース基板１４の第１層１６の下面には一対の外部電極４２が形成されている。そして
平面視して各外部電極４２に重なる位置にベース基板１４（第１層１６、第２層１８、第
３層２０）を貫通する一対の貫通電極４０が形成され、各貫通電極４０は各外部電極４２
と接続される。そしてベース基板１４の第３層２０の上面であって貫通電極４０が露出す
る位置には一対の接続電極３６が形成されており、各接続電極３６と各外部電極４２とは
各貫通電極４０を介して電気的に接続される。これら接続電極３６、貫通電極４０、外部
電極４２はベース基板１４の短辺の一方に偏って配置される。

なお、ベース基板１４の側面部２２に当接する位置には貫通電極４０とは別の貫通電極
（不図示）が形成され、ベース基板１４の下面には外部電極４２のほかに前記貫通電極（
不図示）に接続する外部電極（不図示）が形成されているものとする。これによりリッド
２４は前記外部電極（不図示）に電気的に接続され、前記外部電極（不図示）を接地する
ことにより、パッケージ１２内部にある圧電振動片２６への外部からの電気的なノイズを
抑制することができる。

圧電振動片２６は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料から形
成され、音叉型振動片、ＳＡＷ共振片等も用いることができるが、本実施形態においては
矩形形状を有し厚みすべり振動を行なうＡＴカット振動片を用いる。

圧電振動片２６の両面には、励振電極２８、３２がそれぞれ形成され、また励振電極２
８に接続された引き出し電極３０、及び励振電極３２に接続された引き出し電極３４が形
成されている。圧電振動片２６のリッド側に形成された励振電極３２に接続された引き出
し電極３４は圧電振動片２６の端面を経由して圧電振動片２６のベース基板１４側にまで
引き出された形となっている。そして引き出し電極３０の末端に形成された末端電極３０
ａ、及び引き出し電極３４の末端に形成された末端電極３４ａは圧電振動片２６の短辺の
一方のベース基板１４側に形成されている。このとき末端電極３０ａ、３４ａの配置と接
続電極３６の配置は平面視して互いに重なる位置となる。そして末端電極３０ａ、３４ａ
と接続電極３６とは導電性接着剤４４により電気的及び機械的に接続される。したがって
励振電極２８は引き出し電極３０、末端電極３０ａ、導電性接着剤４４、接続電極３６、
貫通電極４０を介して外部電極４２に電気的に接続され、励振電極３２は引き出し電極３
４、末端電極３４ａ、導電性接着剤４４、接続電極３６、貫通電極４０を介して外部電極
４２に電気的に接続される。よって外部電極４２に圧電振動片２６を発振させる発振回路
（不図示）を接続することにより、圧電振動片２６は所定の共振周波数で発振することが
できる。また圧電振動片２６は一方の短辺に偏って配置された末端電極３０ａ、３４ａの
みによりベース基板１４に接続されるため、末端電極３０ａ、３４ａ側の短辺を固定端と
し、末端電極３０ａ、３４ａと反対側の短辺を自由端として片持ち支持状態でベース基板
１４に固定されることになる。

一方、ベース基板１４上に形成された接続電極３６上には溝３８が形成されている。溝
３８は平面視して接続電極３６の励振電極２８、３２に対向する側と、接続電極３６の互
いに対向する側に形成されており、全体的に円弧状に形成されている。

また溝３８の底面はベース基板１４が露出した状態となっている。そして導電性接着剤
４４は、図１（ｂ）に示すように円弧状に囲まれた領域（図１（ｂ）の破線で囲まれた部
分）に塗布される。導電性接着剤４４は圧電振動子搭載時に塗布点を中心として同心円状
に広がる。このとき接続電極３６に形成された溝３８は、導電性接着剤４４の縁の形状に
沿った形で導電性接着剤４４に接触する形となり、溝３８の中に導電性接着剤４４が入り
込むことになる。なお、本実施形態においては、導電性接着剤４４の厚みは２５μｍ程度
としている。また溝３８の深さは接続電極３６の厚みと同じ寸法を有し、２０μｍ±１０
μｍ程度とし、溝３８の幅を２０μｍ〜５０μｍとしている。

このように溝３８を形成することにより、導電性接着剤４４の励振電極２８、３２側へ
の流入を抑制するとともに、それ以外の方向には開放されるため、導電性接着剤４４を溝
３８のない方向に流出させ、溝３８に溜まる導電性接着剤４４の量を減らすことができ、
導電性接着剤４４の励振電極２８、３２側への流入をさらに抑制することができる。
また、溝３８は接続電極３６の互いに対向する側にも形成された形となるので、接続電
極３６同士が導電性接着剤４４により短絡することを抑制することができる。

さらに、溝３８を円弧状に形成したことにより、溝３８の特定箇所に導電性接着剤４４
が集中することはなく、導電性接着剤４４を溝３８にムラ無く溜めることができるので、
溝３８の一部分から導電性接着剤４４が励振電極２８、３２側及び一方の接続電極３６側
に漏れ出ることを抑制することができる。

図２に本実施形態の圧電振動子１０の製造工程を示す。本実施形態の圧電振動子１０は
ベース基板１４の材料となる積層基板をベース基板１４の外形に倣ってアレイ上に区画し
、個々のベース基板１４の電極等が形成される位置に電極材料を塗布し、焼結により電極
等の形成後に個々のベース基板１４を個片化するものである。なお図２では積層基板のう
ち接続電極３６が形成される第３層２０のみを図示する。

まず図２（ａ）に示すように、ベース基板１４の原料となるアルミナ基板を複数枚用意
する。本実施形態ではアルミナ基板を三層積層してベース基板１４を形成するものとする
。そしてアルミナ基板の第１層１６、第２層１８、第３層２０のそれぞれに積層時の位置
合わせの基準となる複数の標準孔４６を形成する。この標準孔４６は各層において同一の
寸法および配置で形成されており、各層の対応する標準孔４６を同時に整合させることが
できる。そしてさらにこの標準孔４６を基準として貫通電極４０を形成するための貫通孔
４８を形成する。本実施形態においては貫通孔４８の形成位置は各層において同一位置と
なる。

次に図２（ｂ）に示すように、電極形成のためのパターン印刷を行なう。パターン印刷
は、例えばタングステン等の金属を含有し電極材料となる導電性のペースト（不図示）と
、電極形成位置（溝形成位置）に対応したマスク穴（不図示）が形成されたマスク（不図
示）と、ペースト（不図示）を保持しつつマスク（不図示）上を走らせ、マスク穴（不図
示）にペースト（不図示）を刷り込むスキージ（不図示）と、を用いる。ここで第１層１
６においては、外部電極４２の位置及び形状に対応してペースト（不図示）が塗布され、
第３層２０においては、接続電極３６と接続電極３６に形成された溝３８の位置及び形状
に対応してマスク（不図示）を用い、このマスク（不図示）を通過したペースト３６ａが
塗布される。このように接続電極３６と溝３８は同時に形成される。

そして第１層１６の外部電極４２となるペースト（不図示）及び第３層２０の接続電極
３６となるペースト３６ａを乾燥させたのち、図２（ｃ）に示すように貫通孔４８の形成
位置に対応したマスク（不図示）を各層に載置し、スキージ等を用いて貫通孔４８をペー
スト（不図示）で埋め込む。

次に第１層１６の第２層１８側、第２層１８の両面、第３層２０の第２層１８側に接着
剤を塗布して積層する。このとき各層の貫通孔４８に埋め込まれたペーストは層間で接続
するので第１層１６から第３層２０まで貫通孔４８に埋め込まれたペースト（不図示）は
接続される。

そして図２（ｃ）に示すように、ベース基板１４の境界に対応する位置に、ベース基板
１４の個片化のためのダイシング溝５０（スナップ）を形成したのちアルミナ基板（第１
層１６、第２層１８、第３層３０）、及び接続電極３６（溝３８）、貫通電極４０、外部
電極４２を形成するペースト（ペースト３６ａを含む）を焼成する。

次に接続電極３６及び外部電極４２にＮｉメッキを施し、図２（ｄ）に示すようにベー
ス基板１４の周縁に対応する位置に側面部２２を接合する。
そして接続電極３６、外部電極４２、側面部２２にＡｕメッキを施したのち、図２（ｅ
）に示すように、ダイシング溝５０をダイシングすることによりベース基板１４を個片化
する。

こののち、ベース基板１４上の接続電極３６に導電性接着剤４４を塗布し、この導電性
接着剤４４に末端電極３０ａ、３４ａを接続する態様で圧電振動片２６を接合する（図１
参照）。このとき導電性接着剤４４は溝３８を跨がないように塗布する必要がある。すな
わち図１（ｂ）の破線で囲まれた部分に導電性接着剤４４を滴下する必要がある。

こうして片持ち支持状態で圧電振動片２６をベース基板１４に接合したのち、真空条件
下もしくは不活性ガス雰囲気下で側面部２２とリッド２４とを溶接等で接合することによ
り圧電振動子１０が形成される。

図３に接続電極に形成する溝の変形例を示す。接続電極上に形成される変形例としての
溝５２は、平面視して励振電極２８、３２側に頂点を向けた鈍角のＶ字形状を有している
。この溝５２は上述の溝３８と同様に接続電極３６と同時に形成することができる。
もちろん導電性接着剤４４を塗布する際はＶ字で囲まれた領域（図３の破線で囲まれた
領域）に塗布し、Ｖ字の溝５２を跨がないようにする必要がある。

ここでＶ字の角度は１２０度以上あることが望ましい。これにより、溝５２は接続電極
３６において励振電極２８、３２側と反対方向に広がる形状を有するとともに、鈍角のＶ
字形状となることから、導電性接着剤４４の広がりへの干渉が抑制され導電性接着剤４４
の広がる方向を制御するガイドとなることができるので、溝５２を乗り越える導電性接着
剤４４の量を抑制して、導電性接着剤４４の励振電極側２８、３２及び接続電極３６側へ
の流出を抑制することができる。

１０………圧電振動子、１２………パッケージ、１４………ベース基板、１６………第１
層、１８………第２層、２０………第３層、２２………側面部、２４………リッド、２６
………圧電振動片、２８………励振電極、３０………引き出し電極、３０ａ………末端電
極、３２………励振電極、３４………引き出し電極、３４ａ………末端電極、３６………
接続電極、３６ａ………ペースト、３８………溝、４０………貫通電極、４２………外部
電極、４４………導電性接着剤、４６………標準孔、４８………貫通孔、５０………ダイ
シング溝、５２………溝、１００………圧電振動子、１０１………圧電素子、１０２……
…導電性ペースト、１０３………支持台、１０４………接合部材、１０５………ベース、
１０６………キャップ、１０７………励振電極、１１１ａ………電極、１１１ｂ………電
極、２００………圧電振動子、２０１………圧電素子、２０２………導電性ペースト、２
０３………支持台、２０４………接合部材、２０５………ベース、２０６………キャップ
、２０８………凹部、２０９………溝部、２１０………穴、３００………圧電振動子収納
用パッケージ、３０１………絶縁基体、３０２………蓋体、３０３………圧電振動子、３
０４………メタライズ配線層、３０５………支持台、３０５ａ………凹部。

Claims (5)

1. 圧電振動片と、
   前記圧電振動片に形成された励振電極と、
   前記圧電振動片に形成され前記励振電極に接続された引き出し電極と、
   前記圧電振動片が搭載されるパッケージと、
   前記パッケージの前記引き出し電極に対向する位置に形成され、前記パッケージ外部と
   電気的に接続可能な接続電極と、
   前記引き出し電極と前記接続電極とを接着する導電性接着剤と、を有するとともに、
   前記接続電極の前記導電性接着剤の周縁を囲う位置に溝が形成されたことを特徴とする
   圧電振動子。
2. 前記溝は、平面視して前記接続電極の前記励振電極に対向する側に形成されたことを特
   徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
3. 前記接続電極は一対形成されるとともに、前記溝は一対の接続電極の互いに対向する側
   にも形成されたことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
4. 前記溝は、円弧状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の圧電振動子。
5. 前記溝は、平面視して前記励振電極側に頂点を向けた鈍角のＶ字形状を有することを特
   徴とする請求項３に記載の圧電振動子。