JP2011250478A - 振動基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ側に設けた素子搭載用パッド上に導電性接着剤を介して圧電振動素子の一端寄りの下面を接着して片持ち支持構造とした場合に、接着時の加圧力によって導電性接着剤が圧電振動素子の振動領域側にはみ出してその共振周波数を変動させたり、はみ出した導電性接着剤が素子搭載用パッドとその近傍に位置する金属部材とを短絡させることを防止する。
【解決手段】振動領域１１ａと、該振動領域と連設一体化された被接続領域１１ｂと、を備えた圧電基板であって、被接続領域の一面には、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部２０を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用のパッケージ上に配置した素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって片持ち状態で電気的機械的に接続される圧電基板、圧電振動素子、この圧電振動素子を備えた圧電振動子、圧電基板の製造方法、及びこの圧電振動子を備えた圧電発振器に関する。

図１１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は特許文献１に開示された従来の表面実装型の水晶振動子等の縦断面図、要部平面図、及び要部縦断面図である。この水晶振動子１０１は、セラミック等の絶縁材料から成るパッケージ１０２の上面に形成されたキャビティ１０３の内底面に配置した内部端子（電極パッド）１０４上に導電性接着剤１０５を用いて水晶振動素子１１０を片持ち状態で支持し、キャビティ１０３の開口を金属蓋１１５により気密封止した構成を備えている。パッケージ外底面には、内部端子１０４と導通した実装端子１０６が配置されている。また、水晶振動素子１１０は、水晶基板１１１の表裏両面に夫々励振電極１１２と、各励振電極１１２から基板端縁に延びるリード電極１１３と、を形成した構成を備えている。

この水晶振動子１０１は、水晶振動素子（水晶基板）の下面適所に凸部１２０を形成することにより、キャビティ内底面と水晶振動素子下面との間に挟まれた導電性接着剤１０５の前部の量を多くしている。即ち、この水晶振動子１０１は、導電性接着剤１０５を介して内部端子１０４と接続する際に、導電性接着剤の先端側厚さがその中間部、或いは／及び、後方部の厚さよりも厚くなるように構成されている。

この従来例では、水晶振動素子１１０のリード電極１１３に対応する位置に凸部１２０を設けたので、内部端子１０４の上面と水晶振動素子（リード電極）の下面とを導電性接着剤１０５により接続した場合に、凸部１２０よりも前方に位置する接着剤の厚さ、量が増大することとなり、落下時の衝撃によって水晶振動素子に対して、接着剤による保持部を中心として上下方向（厚さ方向）へモーメントが発生したとしても、その応力を十分に吸収緩和することが可能となる。従って、接着剤の弾性変形による応力が残留することがなくなり、接着剤による水晶振動素子の保持部に変形が発生することがない。即ち、接着剤側での応力集中により水晶振動素子と接着剤との接着部に微小な剥離や応力緩和が発生することがなくなり、接着剤による水晶振動素子端部の保持状態が変わることに起因した、特性劣化（周波数変動、等価抵抗値の変化）が発生する虞がなくなる。

しかし、この従来例においては、水晶振動素子側に形成した凸部１２０の下面が全面的に平坦面であるため、同様に平坦な上面を有する内部端子１０４との間で導電性接着剤１０５を加圧することにより該接着剤を押し潰して、水晶振動素子１１０の中心部にある振動領域側にはみ出させて共振周波数を変動させる虞がある。

また、特許文献２には、水晶片の端部に位置するリード電極上に導電性接着剤から成る突起を形成することにより、パッケージ側の引出電極との接触面における導電性接着剤の広がりを防止し、支持損失を抑制した表面実装型水晶振動子が開示されている。この突起は、円弧状の突起であるため、常に最適な形状、寸法の突起が最適の位置に形成される場合には、導電性接着剤が押し潰されることにより周辺に広がるという事態を回避することも不可能ではない。しかし、実際には水晶片の端部片面上にディスペンサ等によって導電性接着剤を滴下することにより突起を形成するため、形成される突起の位置、形状、寸法にバラツキが発生し易く、突起が水晶片の振動領域側に変位している場合においては、突起によって接着用の導電性接着剤が振動領域側に押し出されて振動領域に付着する虞がある。

また、特許文献３には、図１２に示したようにセラミックから成る平板状の底板１３０の上面の周縁に沿って形成したメタライズ膜１３１上に環状のシールリング１３２を導電性接着手段より立設固定すると共に、底板上に設けた内部端子１０４に対して導電性接着剤１０５により水晶振動素子１１０の一端部下面を片持ち支持したタイプが開示されている。

しかし、この従来例においてはパッケージの小型化が進行する程、シールリング１３２と内部端子１０４との間の距離を近接せざるを得なくなるため、図１１に示した水晶振動素子のように凸部から導電性接着剤への加圧によって接着剤が四方へはみ出し易いタイプにあっては勿論、水晶振動素子や内部端子側に凸部が存在しない従来タイプにおいても、接着剤が僅かでもシールリング側へはみ出すことによってシールリングと内部端子との短絡が発生する虞がある。シールリングと内部端子とが短絡すると浮遊容量が変化する等、電気的特性が変動する原因となる。

特開２００４−２２２００６号公報 特開２００４−３６３９３６号公報 特開２００２−２６６８０号公報

従来の水晶振動子（圧電振動子）のように水晶振動素子の端部に設けた凸部とパッケージ側に設けた内部端子との間を導電性接着剤により接着する際には、下面が平坦な凸部と上面が平坦な内部端子との間で加圧される導電性接着剤の逃げ場が凸部の外周方向に極限されるため、接着剤の一部がはみ出して、水晶振動素子の振動領域や直近位置にある導体に付着し、水晶振動子の共振周波数を変動させる虞があった。
また、導電性接着剤によって水晶基板面に突起を形成し、この突起を利用してパッケージ側の引出電極との間を導電性接着剤により接続固定する場合には、突起の位置、形状、寸法精度を安定させることが困難であるため、接着用の導電性接着剤が周辺にはみ出して上記と同様な不具合をもたらすという問題が起きる。
また、上面が平坦なセラミック製底板の上面に搭載した金属製シールリングの内側に形成されるキャビティ内に配置された内部端子（素子搭載用パッド）上に、導電性接着剤を用いて水晶振動素子を片持ち状態で支持した場合に、内部端子と水晶振動素子との間で加圧された導電性接着剤の一部が外周へはみ出すことによってシールリングと内部端子とを短絡させることにより圧電デバイスの電気的特性が変動する虞があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、パッケージ側に設けた素子搭載用パッド上に導電性接着剤を介して圧電振動素子の一端寄りの下面を接着して片持ち支持構造とした場合に、接着時の加圧力によって導電性接着剤が圧電振動素子の振動領域側にはみ出してその共振周波数を変動させたり、はみ出した導電性接着剤が素子搭載用パッドとその近傍に位置する金属部材とを短絡させることを防止しつつ、落下時の衝撃等を導電性接着剤により充分に吸収緩和して耐衝撃性を高めることができる圧電基板、圧電振動素子、表面実装型圧電振動子、圧電基板の製造方法、及び表面実装型圧電発振器を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明に係る圧電基板は、振動領域と、該振動領域と連設一体化された被接続領域と、を備えた圧電基板であって、前記被接続領域の一面には、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする。
振動領域から離間した基板端縁（被接続領域）の面に導電性接着剤の一部を受け入れるための接着剤収容部を形成したので、パッケージ側の素子搭載用パッドと圧電振動素子との間で導電性接着剤が加圧された時に、従来構造であれば加圧によって外周方向にはみ出す筈の余剰接着剤が接着剤収容部内に充填された状態となる。このため、はみ出した接着剤が圧電振動素子の振動領域に付着して共振周波数を変動させたり、或いは近傍に位置する導体に付着して素子搭載用パッドとの間を短絡させる不具合がなくなる。また、接着剤の使用量を減らす必要がないため、パッケージによる圧電振動素子の支持強度を高めることができる。即ち、接着剤量が増大することにより、落下時の衝撃によって圧電振動素子に対して、接着剤による保持部を中心として上下方向（厚さ方向）へモーメントが発生したとしても、その応力を十分に吸収緩和することが可能となる。

また、本発明に係る圧電振動素子は、圧電基板と、該圧電基板上に形成した励振電極と、該励振電極から圧電基板の一端縁に延びるリード電極と、を備えた圧電振動素子であって、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする。
接着剤収容部を構成する凹部の形状、個数、配置等は種々選定可能である。貫通穴を形成することにより減圧下でない雰囲気中で素子搭載用パッド上に圧電振動素子を接着する際にも接着剤収容部内に気泡などが残ることがなくなる。このため、安定した接続強度を維持することができる。

また、本発明に係る圧電振動素子では、前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に形成した厚肉部の接着剤との接着面に形成されていることを特徴とする。
圧電基板の被接続領域を予め振動領域よりも厚肉に構成しておき、この厚肉部の一面に接着剤収容部を形成する。

また、本発明に係る圧電振動素子は、前記接着剤収容部は、厚肉の環状部によって包囲されていることを特徴とする。
凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部の外周を環状部（環状凸部）により包囲することにより、接着剤が外周方向へ流出することを防止し易くなる。

また、本発明に係る圧電振動素子では、前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に形成した接着剤堰き止め用の凸部と隣接して形成された非凸面であることを特徴とする。
接着剤収容部は必ずしも環状部によって包囲された凹部等でなくてもよい。例えば、素子搭載用パッド上に塗布された接着剤が圧電振動素子の振動領域側に流出することを阻止する凸部を形成することにより、反対側に形成される被凸面を接着剤収容部としてもよい。

また、本発明に係る表面実装型圧電振動子は、上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される上記圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。
上記構成を備えた圧電振動素子を使用することにより種々のタイプの圧電振動子を構築することが可能となる。

また、本発明に係る表面実装型圧電振動子は、少なくとも上面側キャビティを有すると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る表面実装型圧電振動子は、上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、前記パッケージの上面の周縁に沿って立設された環状のシールリングと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される上記圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る圧電基板の製造方法は、請求項１に記載の圧電基板をフォトリソグラフィ技術により製造する方法であって、圧電原板を用意する工程と、前記圧電原板の前記被接続領域となる領域の前記接着剤収容部となる領域を除いた部分にフォトレジストによりマスクを施す工程と、前記圧電原板の振動領域と、フォトレジストによりマスクされていない被接続領域の一面を一括してエッチングする工程と、を順次実施することを特徴とする。

また、本発明に係る圧電基板の製造方法は、前記圧電原板はＡＴカット水晶板から成り、ＡＴカット水晶板の異方性を利用してエッチングすることにより前記被接続領域の一面に深い接着剤収容部を形成したことを特徴とする。

また、本発明に係る表面実装型圧電発振器は、上記圧電振動子と、発振回路部品と、を備えたことを特徴とする。

（ａ）乃至（ｆ）は本発明の一実施形態に係る圧電デバイスの一例としての水晶振動子の外観斜視図、縦断面図、金属蓋を除去した状態の平面図、要部縦断面図、（ｄ）のＡ−Ａ断面図、及び水晶振動素子単独の底面図である。 （ａ）及び（ｂ）は厚肉の被接続領域の接着面（内部端子との対向面）に形成する凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部２０の構成を示す底面図及びＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る接着剤収容部の構成を示す底面図及びＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る接着剤収容部の構成を示す底面図、及びＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明に係る接着剤収容部を備えた水晶基板をフォトリソグラフィ技術により製造する工程を示す図である。 （ａ）乃至（ｅ）は本発明に係る接着剤収容部を備えた水晶基板をフォトリソグラフィ技術により製造する他の工程を示す図である。 本発明に係る水晶振動素子をシームリングを使用したタイプのパッケージに適用した構成例を示す縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る水晶振動子の構成を示す縦断面図、及び要部平面図（蓋部材を取り外した状態の平面図）である。 図８の変形実施形態の要部平面図である。 本発明の一実施形態に係る水晶振動子に対して発振回路部品を組み付けることによって表面実装型の水晶発振器とした構成例を示す縦断面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は特許文献１に開示された従来の表面実装型の水晶振動子等の縦断面図、要部平面図、及び要部縦断面図である。 特許文献３に開示された従来例の説明図である。

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）乃至（ｆ）は本発明の一実施形態に係る圧電デバイスの一例としての水晶振動子の外観斜視図、縦断面図、金属蓋を除去した状態の平面図、要部縦断面図、（ｄ）のＡ−Ａ断面図、及び水晶振動素子単独の底面図である。
この水晶振動子（圧電振動子）１は、セラミック等の絶縁材料から成るパッケージ（絶縁容器）２の上面に形成されたキャビティ３の内底面に配置した内部端子（素子搭載用パッド）４上に導電性接着剤５を用いて水晶振動素子（圧電振動素子）１０の一端部（被接続領域１１ｂ）を片持ち状態で支持し、キャビティ３の外枠上面に金属蓋（蓋部材）１５を固定することによりキャビティ３を気密封止した構成を備えている。パッケージ外底面には、内部端子４等と導通した実装端子６、及び接地された実装端子６が配置されている。パッケージ２内には、実装端子６の何れかと内部端子４との間に所定の配線を施すための接続導体７、或いは何れかの実装端子６と接地部との間を接続する接続導体７が形成されている。

また、水晶振動素子１０は、水晶基板（圧電基板）１１の表裏両面に夫々励振電極１２と、各励振電極１２から基板の一端縁に延びるリード電極１３と、を形成した構成を備えている。リード電極１３の端部には導電性接着剤５を介して内部端子４と接続されるパッド１３ａが配置されている。
水晶振動素子１０を構成する水晶基板１１は、励振電極１２が形成される振動領域１１ａと、振動領域１１ａと連設一体化された厚肉の被接続領域（厚肉部）１１ｂと、を備えている。この例では、被接続領域１１ｂは水晶振動素子側の２つのパッド１３ａと対応した位置に夫々一対一で対応するように合計２個設けられている。被接続領域１１ｂの下面には、エッチングにより凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部２０が形成されている。即ち、接着剤収容部２０が形成された被接続領域１１ｂの下面、及び接着剤収容部２０の内壁には、リード電極１３の端部に位置するパッド１３ａを構成する金属膜が形成されている。

上記の如き構成を備えた水晶基板１１を使用した水晶振動素子１０は、水晶基板１１の表裏両面に夫々形成した励振電極１２から基板の一端縁に向けて夫々引き出されたリード電極１３の端部に位置するパッド１３ａを、厚肉の被接続領域１１ｂの下面に形成すると共に、被接続領域１１ｂの下面には接着剤収容部２０を形成した構成を備えている。パッド１３ａを構成する金属膜は接着剤収容部２０の内壁にまで延在していても差し支えない。
なお、例えば、図１（ｆ）中に示すように被接続領域１１ｂの一辺の寸法を０．２ｍｍ、他辺の寸法を０．３ｍｍとした場合に、振動領域１１ａの厚みは６０μｍ、被接続領域１１ｂの厚みは１００μｍとする一方、凹部としての接着剤収容部の深さは６０μｍか、それよりも深くすることにより、より多くの接着剤を収容できるように構成する。

接着剤収容部２０内に収容できる導電性接着剤量を多くすることにより、接着剤による支持安定性を高めて耐衝撃性を高めると共に、接着剤の外周へのはみ出し量を低減して振動領域への付着による共振周波数の変動という不具合や、近接配置された導体との短絡による水晶振動子の電気的特性の低下という不具合を防止できる。
接着剤収容部２０を凹部とした場合には導電性接着剤５が凹部の内奥部にまで入り込むことができずに凹部内奥部に空間（気泡）が形成される虞があるが、接着剤収容部２０の天井面に貫通穴を形成したり、側壁に貫通穴を形成することにより（つまり、接着剤収容部２０を貫通穴とすることにより）、接着剤を凹部の内奥部にまで浸透させることができる。なお、減圧下で導電性接着剤による接着を実施する場合には凹部の内奥部にまで接着剤を浸透させることができる。接着剤収容部２０の側壁に貫通穴を形成する場合には、貫通穴を振動領域側や近接配置された導体側とは異なった位置に設けることにより、貫通穴から流出した接着剤が問題を惹起することがないように配慮する。

図１（ｅ）に示すように、被接続領域１１ｂを突起状（厚肉部）に構成し、非突起面を介して離間配置することにより、一方の被接続領域１１ｂの接着面とパッケージ側の内部端子（素子搭載用パッド）４との間で加圧された導電性接着剤５がはみ出しを起こしたとしても他方の被接続領域１１ｂまで到達することがなくなる。

以上のように本実施形態に係る水晶振動素子１０（水晶基板１１）においては、振動領域１１ａよりも肉厚が厚い被接続領域１１ｂの下面適所に凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部２０を形成し、この接着剤収容部内に導電性接着剤５の一部を収容することにより、キャビティ内底面と水晶振動素子下面との間に挟まれた導電性接着剤５の使用量を多くしている。このため、落下時の衝撃によって水晶振動素子に対して、接着剤による保持部を中心として上下方向（厚さ方向）へモーメントが発生したとしても、その応力を十分に吸収緩和することが可能となる。従って、接着剤の弾性変形による応力が残留することがなくなり、接着剤による水晶振動素子の保持部に変形が発生することがない。即ち、接着剤側での応力集中により水晶振動素子と導電性接着剤との接着部に微小な剥離や応力緩和が発生することがなくなり、導電性接着剤による水晶振動素子端部の保持状態が変わることに起因した、特性劣化（周波数変動、等価抵抗値の変化）が発生する虞がなくなる。

更に、図１に示した構成例では、被接続領域１１ｂの凸面（下面）２１と内部端子４との間で導電性接着剤５を加圧したとしてもさほど多くの導電性接着剤が外周方向へ漏出することがない。特に、複数個（４個）の矩形の凹部から成る接着剤収容部２０を環状部２２が包囲しているので、外周方向への漏出量を低減することができ、導電性接着剤が振動領域１１ａに付着したり、近傍に位置する他の導体との間で短絡を起こす虞がなくなる。
なお、上記実施形態では、接着剤収容部２０を、４個の正方形の凹部、或いは貫通穴から構成したがこれは一例に過ぎず、どのような形状の凹部、或いは貫通穴であってもよいし、個数に制限はない。

次に、図２乃至図４は夫々接着剤収容部の変形例を示している。
まず、図２（ａ）及び（ｂ）は厚肉の被接続領域１１ｂの接着面（内部端子との対向面）に形成する凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部２０の構成を示す底面図及び断面図であり、この実施形態に係る接着剤収容部２０は、幅の狭い長方形の凹部、或いは貫通穴を２本（或いは２本以上）平行に配置した構成を備えている。この実施形態の接着剤収容部によれば、図１の構成例の接着剤収容部よりも多い量の接着剤を収容することが可能となる。

図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る接着剤収容部２０の構成を示す底面図及び断面図である。この実施形態に係る接着剤収容部２０は、円形の凹部、或いは貫通穴から成るものである。接着剤収容部の構成がシンプルなのでエッチングによる加工が容易化すると共に、より多くの接着剤を保持することが可能となる。

図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る接着剤収容部２０の構成を示す底面図、及び断面図である。この実施形態に係る接着剤収容部２０は、水晶基板１１としてＡＴカット水晶板を使用することを前提としており、ＡＴカット水晶板の異方性を利用して他の実施形態に係る接着剤収容部よりも深くエッチングすることが可能となる。
水晶基板の面積が小さくなるとエッチング対象箇所となる被接続領域１１ｂの面積も狭くなる。そのような場合に、図４に示した如く水晶基板の異方性を利用して幅の狭い凹部でありながら深いために接着剤収容量の多い接着剤収容部を形成することができる。

次に、図５（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明に係る接着剤収容部を備えた水晶基板をフォトリソグラフィ技術により製造する工程を示す図である。ここでは、図１に示した水晶基板を製造する場合を一例として説明する。
図５（ａ）では厚さがｔである平板状の水晶原板３０を用意し、（ｂ）では水晶原板３０片面上の被接続領域１１ｂに相当する範囲に、凹部となる領域を除いた凸面２１（環状部２２を含む）となる部分に沿ってフォトレジスト膜３１を塗布する。（ｃ）ではこの状態でフォトレジスト膜３１によりマスクされていない水晶基板面をエッチングすることにより振動領域１１ａとなる範囲と、凹部となる範囲を厚さｔ’となるまで加工する。

この製造方法によって製造された水晶基板１１においては、振動領域１１ａとなる範囲と、凹部となる範囲が同等の厚さｔ’となる。
なお、ｔ’＞ｔ１とすれば、凹部としての接着剤収容部の深さが図５（ｃ）の場合よりも深くなるので、より多くの接着剤を収容することができる。また、ｔ’＜ｔ１とすれば、被接続領域内の薄肉部が図５（ｃ）の場合よりも厚くなるため、被接続領域の破損が生じにくくなる。
接着剤収容部２０を貫通穴とする場合には、振動領域、及び凸面２１及び環状部２２をマスクした状態で、凹部の内底面が貫通するまでエッチングすればよい。もしくは被接続領域１１ｂの下面側にもフォトレジスト膜３１を塗布して、表裏両面から同時にエッチングを行えば、より短時間で貫通穴を形成することができる。

次に、図６（ａ）乃至（ｅ）は本発明に係る接着剤収容部を備えた水晶基板をフォトリソグラフィ技術により製造する他の工程を示す図である。ここでも、図１に示した水晶基板を製造する場合を一例として説明する。
図６（ａ）では厚さがｔである平板状の水晶原板３０を用意し、（ｂ）では水晶原板３０の片面上の被接続領域１１ｂに相当する範囲に全面的にフォトレジスト膜３１を塗布する。（ｃ）ではマスクされていない振動領域１１ａの片面を所要の厚さｔ’’となるまでエッチングすることにより、振動領域１１ａだけを薄肉化した水晶原板３０を形成する。（ｄ）では水晶原板３０の被接続領域１１ｂに対して、凹部２０となる領域を除いた凸面２１（環状部２２を含む）となる部分に沿ってフォトレジスト３２を塗布する。（ｅ）ではこの状態でフォトレジスト３２によりマスクされていない被接続領域１１ｂの基板面をエッチングすることにより振動領域１１ａが厚さｔ’となるまで加工する。

この製造方法によって製造された水晶基板１１においては、振動領域１１ａとなる範囲と、凹部となる範囲が異なった厚さとなる。従って、振動領域を所望の肉厚となるまで薄く加工することができる一方で、被接続領域１１ｂに形成する凹部の深さを適切にコントロールすることにより被接続領域全体としての強度を高めることができる。
接着剤収容部２０を貫通穴とする場合には、振動領域、及び凸面２１及び環状部２２をマスクした状態で、凹部の内底面が貫通するまでエッチングすればよい。もしくは被接続領域１１ｂの下面側にもフォトレジスト膜３２を塗布して、表裏両面から同時にエッチングを行えば、より短時間で貫通穴を形成することができる。
なお、図２乃至図４に示した他の実施形態に係る水晶基板１１についても、図５或いは図６と同等の工程によって加工することができる。
上記工程によって製造された水晶基板１１を用いて水晶振動素子１０を製造する場合には、水晶基板１１の両主面に励振電極１２、リード電極１３を形成する。

次に、図７は本発明に係る水晶振動素子をシームリングを使用したタイプのパッケージに適用した構成例を示す縦断面図である。
この水晶振動子は、セラミックから成る平板状の底板４０の上面の周縁に沿って形成したメタライズ膜４１上に環状のシールリング４２を導電性接着手段より立設固定すると共に、底板上に設けた内部端子４３に対して導電性接着剤４５により水晶振動素子１０の一端部（被接続領域１１ｂ）下面を接着することにより片持ち支持したものである。この水晶振動子を構成するパッケージ２は、底板４０と、メタライズ膜４１と、シールリング４２と、を備えている。

水晶振動素子１０として、図１、或いは図２乃至図４に示したタイプを使用することにより、接着剤使用量の増大による耐衝撃効果、及び導電性接着剤の外部への流出による不具合を解消できる。特に、この水晶振動子にあっては、内部端子４３とシールリング４２との間の距離が近接しているため、パッケージの小型化が進行するに連れて内部端子４３とシールリング４２との間の距離が更に接近するが、接着剤収容部２０を備えた水晶振動素子（水晶基板）を利用して導電性接着剤の流出を防止することにより、内部端子とシールリングとの短絡による不具合（電気的特性の悪化）を解消することができる。

次に、図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る水晶振動子の構成を示す縦断面図、及び要部平面図（蓋部材を取り外した状態の平面図）である。なお、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
この実施形態に係る水晶振動子は、水晶振動素子１０（水晶基板１１）の形状に特徴を有している。即ち、この実施形態に係る水晶振動素子１０（水晶基板１１）は、パッケージ２側に設けた内部端子（素子搭載用パッド）４上に水晶振動素子の被接続領域１１ｂを接着する際に内部端子上に塗布された導電性接着剤５が水晶振動素子の振動領域１１ａ側に流出することがないように接着剤堰き止め用の凸部５０を形成することにより、凸部５０の反対側に位置する非凸面５１を接着剤収容部として利用した構成が特徴的である。

この実施形態に係る凸部５０は、水晶基板１１の下面から直交して突出した単一の板状体であり、水晶基板の幅方向全長に沿って延在している。この凸部５０は、各リード電極１３の端部に位置する各パッド１３ａを回避した位置（振動領域１１ａ側）に形成されている。従って、図示のように導電性接着剤５を用いて内部端子（素子搭載用パッド）４上に水晶基板端縁を接着する際に、導電性接着剤５が凸部５０よりもパッド１３ａ側に溜まるように作業することにより、導電性接着剤５が凸部５０を超えて振動領域側へ流動することを防止できる。

なお、この例では凸部５０を水晶基板の幅方向全長に亘って延在する一本の長尺の板部材としたが、各内部端子４と対応した位置に一個ずつ短尺の凸部５０を分割して配置するようにしてもよい。このように凸部５０を短尺に構成して各内部端子４と振動領域１１ａとの間の領域に極限して配置することにより、凸部５０が振動領域１１ａに干渉してその共振周波数に影響を与えることが少なくなる。

次に図９は図８の変形実施形態の要部平面図であり、この実施形態に係る凸部５０は短尺の板部材であり、各内部端子４と対応した位置に一個ずつ配置されることにより、水晶基板１１により押し潰されて各内部端子４上から振動領域１１ａ方向へ流動しようとする導電性接着剤を堰き止めるように構成している。この実施形態に係る凸部５０は、水晶基板１１の幅方向と平行ではなく、図示のように凸部５０の内側端部がパッド１３ａ側へ接近するように傾斜している。このように構成することにより凸部５０が振動領域１１ａに干渉してその共振周波数を変動させる虞が更に低減されることとなる。
なお、上記実施形態では凸部５０の直線状に構成したが、屈曲、或いは湾曲した形状として導電性接着剤の保持力を高めるようにしてもよい。

次に、図１０は本発明の一実施形態（図１の実施形態）に係る水晶振動子に対して発振回路部品（ＩＣ部品）を組み付けることによって表面実装型の水晶発振器（圧電発振器）とした構成例を示す縦断面図である。なお、水晶振動子を構成する各構成要素のうち図１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
この水晶発振器６０は、断面がＨ型のパッケージ（絶縁容器）６１の上部キャビティ６２内に水晶振動素子１０を搭載すると共に、下部キャビティ６３内に発振回路、温度補償回路等を構成するＩＣ部品（ベアチップ）６４を収容した構成を備えている。
水晶発振器６０は厚肉の被接続領域１１ｂの下面に接着剤収容部２０を備えており、内部端子（素子搭載用パッド）４に対して導電性接着剤５によって接着固定されている。上部キャビティ６２は金属蓋（蓋部材）１５により気密封止されている。
下部キャビティ６３を形成する外枠の下面には実装端子６５が配置されている。下部キャビティ６３の天井面にはＩＣ部品６４をフリップチップ実装するためのＩＣ搭載用パッド６６が形成されている。

このように本発明の水晶振動素子１０（水晶基板１１）を備えた水晶振動子１は、ＩＣ部品６４を付加することにより表面実装型水晶発振器を構築することができる。
なお、上記構成例は一例に過ぎず、ＩＣ部品をパッケージに組み付ける際の組付け構造は種々変形可能である。例えば、水晶振動子のキャビティ内にＩＣ部品を収容することも可能である。
圧電振動子の一例として水晶振動子を例示したが、本発明は水晶以外の圧電材料を用いた圧電デバイス一般に適用することができる。
また、本発明に係る接着剤収容部を備えた圧電振動素子（圧電基板）の構造は、図示説明した如き平板状（短冊状）のタイプのみならず、振動領域が二股に分岐した音叉型、或いは厚肉の圧電基板の中央部に凹陥部を設けたタイプ等々、あらゆるタイプの圧電振動素子に適用することができる。

１…水晶振動子、２…パッケージ、３…キャビティ、４…内部端子、５…導電性接着剤、６…実装端子、７…接続導体、１０…水晶振動素子、１１…水晶基板、１１ａ…振動領域、１１ｂ…被接続領域、１２…励振電極、１３…リード電極、１３ａ…パッド、２０…接着剤収容部、２１…凸面、２２…環状部、３０…水晶原板、３１…フォトレジスト膜、３２…フォトレジスト、４０…底板、４１…メタライズ膜、４２…シールリング、４３…内部端子、４５…導電性接着剤、５０…凸部、５１…非凸面、６０…水晶発振器、６２…上部キャビティ、６３…下部キャビティ、６４…ＩＣ部品、６５…実装端子、６６…ＩＣ搭載用パッド。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、パッケージ側に設けた素子搭載用パッド上に導電性接着剤を介して圧電振動素子の一端寄りの下面を接着して片持ち支持構造とした場合に、接着時の加圧力によって導電性接着剤が圧電振動素子の振動領域側にはみ出してその共振周波数を変動させたり、はみ出した導電性接着剤が素子搭載用パッドとその近傍に位置する金属部材とを短絡させることを防止しつつ、落下時の衝撃等を導電性接着剤により充分に吸収緩和して耐衝撃性を高めることができる振動基板の製造方法を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の形態に係る振動基板の製造方法は、振動領域と、凹陥部と、前記振動領域の周縁に沿って一体化された一対の被接続領域と、を備え、前記凹陥部は前記一対の被接続領域の間に設けられ、前記被接続領域が、前記振動領域の厚みよりも厚い凸部と、接着剤の収容部となる凹部又は貫通穴と、を有する振動基板を、原板を加工して製造する振動基板の製造方法であって、少なくとも前記凸部に対応する領域の前記原板の主表面上を第１のレジストで覆う第１のマスク工程と、前記第１のレジストによりマスクされていない前記原板の前記凹部又は貫通穴に対応する領域と前記振動領域に対応する領域をエッチングする第１のエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の第２の形態に係る振動基板の製造方法は、前記凹部又は前記貫通穴が、複数から構成されていることを特徴とする。
本発明の第３の形態に係る振動基板の製造方法は、前記凹部又は前記貫通穴が、前記凸部により包囲されていることを特徴とする。
本発明の第４の形態に係る振動基板の製造方法は、前記凸部は、前記振動領域と前記凹部との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の第５の形態に係る振動基板の製造方法は、前記第１のエッチング工程の後に、少なくとも前記凸部に対応する領域と前記振動領域に対応する領域の前記原板の主表面上を第２のレジストで覆う第２のマスク工程と、前記第２のレジストによりマスクされていない前記原板の前記凹部又は貫通穴に対応する領域をエッチングすることにより、前記貫通穴を形成する第２のエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の第６の形態に係る振動基板の製造方法は、前記第２のマスク工程は、前記原板の表裏の主面上を前記第２のレジストで覆うことを特徴とする。
本発明の第７の形態に係る振動基板の製造方法は、前記第１のマスク工程の前に、少なくとも前記被接続領域に対応する範囲の前記原板の主表面上を第３のレジストで覆う第３のマスク工程と、前記第３のレジストによりマスクされていない領域の前記原板をエッチングすることにより、前記振動領域に対応する領域の厚みを薄肉化した第３のエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の第８の形態に係る振動基板の製造方法は、前記原板が、水晶であることを特徴とする
［適用例１］適用例１に係る圧電基板は、振動領域と、該振動領域と連設一体化された被接続領域と、を備えた圧電基板であって、前記被接続領域の一面には、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする。
振動領域から離間した基板端縁（被接続領域）の面に導電性接着剤の一部を受け入れるための接着剤収容部を形成したので、パッケージ側の素子搭載用パッドと圧電振動素子との間で導電性接着剤が加圧された時に、従来構造であれば加圧によって外周方向にはみ出す筈の余剰接着剤が接着剤収容部内に充填された状態となる。このため、はみ出した接着剤が圧電振動素子の振動領域に付着して共振周波数を変動させたり、或いは近傍に位置する導体に付着して素子搭載用パッドとの間を短絡させる不具合がなくなる。また、接着剤の使用量を減らす必要がないため、パッケージによる圧電振動素子の支持強度を高めることができる。即ち、接着剤量が増大することにより、落下時の衝撃によって圧電振動素子に対して、接着剤による保持部を中心として上下方向（厚さ方向）へモーメントが発生したとしても、その応力を十分に吸収緩和することが可能となる。

［適用例２］適用例２に係る圧電振動素子は、圧電基板と、該圧電基板上に形成した励振電極と、該励振電極から圧電基板の一端縁に延びるリード電極と、を備えた圧電振動素子であって、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする。
接着剤収容部を構成する凹部の形状、個数、配置等は種々選定可能である。貫通穴を形成することにより減圧下でない雰囲気中で素子搭載用パッド上に圧電振動素子を接着する際にも接着剤収容部内に気泡などが残ることがなくなる。このため、安定した接続強度を維持することができる。

［適用例３］適用例３に係る圧電振動素子では、前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に形成した厚肉部の接着剤との接着面に形成されていることを特徴とする。
圧電基板の被接続領域を予め振動領域よりも厚肉に構成しておき、この厚肉部の一面に接着剤収容部を形成する。

［適用例４］適用例４に係る圧電振動素子は、前記接着剤収容部は、厚肉の環状部によって包囲されていることを特徴とする。
凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部の外周を環状部（環状凸部）により包囲することにより、接着剤が外周方向へ流出することを防止し易くなる。

［適用例５］適用例５に係る圧電振動素子では、前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に形成した接着剤堰き止め用の凸部と隣接して形成された非凸面であることを特徴とする。
接着剤収容部は必ずしも環状部によって包囲された凹部等でなくてもよい。例えば、素子搭載用パッド上に塗布された接着剤が圧電振動素子の振動領域側に流出することを阻止する凸部を形成することにより、反対側に形成される被凸面を接着剤収容部としてもよい。

［適用例６］適用例６に係る表面実装型圧電振動子は、上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される上記圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。
上記構成を備えた圧電振動素子を使用することにより種々のタイプの圧電振動子を構築することが可能となる。

［適用例７］適用例７に係る表面実装型圧電振動子は、少なくとも上面側キャビティを有すると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。

［適用例８］適用例８に係る表面実装型圧電振動子は、上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、前記パッケージの上面の周縁に沿って立設された環状のシールリングと、何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される上記圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする。

［適用例９］適用例９に係る圧電基板の製造方法は、請求項１に記載の圧電基板をフォトリソグラフィ技術により製造する方法であって、圧電原板を用意する工程と、前記圧電原板の前記被接続領域となる領域の前記接着剤収容部となる領域を除いた部分にフォトレジストによりマスクを施す工程と、前記圧電原板の振動領域と、フォトレジストによりマスクされていない被接続領域の一面を一括してエッチングする工程と、を順次実施することを特徴とする。

［適用例１０］適用例１０に係る圧電基板の製造方法は、前記圧電原板はＡＴカット水晶板から成り、ＡＴカット水晶板の異方性を利用してエッチングすることにより前記被接続領域の一面に深い接着剤収容部を形成したことを特徴とする。

［適用例１１］適用例１１に係る表面実装型圧電発振器は、上記圧電振動子と、発振回路部品と、を備えたことを特徴とする。

Claims (11)

1. 振動領域と、該振動領域と連設一体化された被接続領域と、を備えた圧電基板であって、
   前記被接続領域の一面には、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする圧電基板。
2. 圧電基板と、該圧電基板上に形成した励振電極と、該励振電極から圧電基板の一端縁に延びるリード電極と、を備えた圧電振動素子であって、
   前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に、凹部、或いは貫通穴から成る接着剤収容部を形成したことを特徴とする圧電振動素子。
3. 前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に形成した厚肉部の接着剤との接着面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動素子。
4. 前記接着剤収容部は、厚肉の環状部によって包囲されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電振動素子。
5. 前記接着剤収容部は、前記リード電極の端部を含む前記圧電基板の一端縁に沿った面に形成した接着剤堰き止め用の凸部と隣接した非凸面であることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動素子。
6. 上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、
   何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、
   前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される請求項２乃至５の何れか一項に記載の圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電振動子。
7. 少なくとも上面側キャビティを有すると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、 何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、
   前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される請求項２乃至５の何れか一項に記載の圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電振動子。
8. 上面に圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを備えると共に、底部に実装端子を備えたパッケージと、
   前記パッケージの上面の周縁に沿って立設された環状のシールリングと、
   何れかの前記実装端子と前記素子搭載用パッドとの間に所定の配線を施すための接続導体と、
   前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤によって各リード電極の端部を電気的機械的に接続されることにより前記パッケージ上に片持ち支持される請求項２乃至５の何れか一項に記載の圧電振動素子と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電振動子。
9. 請求項１に記載の圧電基板をフォトリソグラフィ技術により製造する方法であって、
   圧電原板を用意する工程と、
   前記圧電原板の前記被接続領域となる領域の前記接着剤収容部となる領域を除いた部分にフォトレジストによりマスクを施す工程と、
   前記圧電原板の振動領域と、フォトレジストによりマスクされていない被接続領域の一面を一括してエッチングする工程と、を順次実施することを特徴とする圧電基板の製造方法。
10. 前記圧電原板はＡＴカット水晶板から成り、ＡＴカット水晶板の異方性を利用してエッチングすることにより前記被接続領域の一面に深い接着剤収容部を形成したことを特徴とする請求項９に記載の圧電基板の製造方法。
11. 請求項６、７又は８に記載の表面実装型圧電振動子と、発振回路部品と、を備えたことを特徴とする表面実装型圧電発振器。

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