JP2014086842A - 圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なヒステリシス要求仕様に対応するとともに、小型化にも対応した良好な特性を有する圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】水晶発振器において、一対の電極パッド７，７は台座部７１と台座部７１の上部に積層される土手部７２とから成り、平面視略コ字状に形成されている。そして水晶振動板の一短辺縁部に導出された一対の接続電極４３の、前記一短辺４ａの角部４ｃから当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置において、揺変性を有する導電性接着剤６が接続電極４３と土手部上面の一部との間に配されるとともに、土手部の内側面を伝って凹部８の内部に露出した台座部上面の一部にも及んだ状態で水晶振動素子４と電極パッド７とが導電接合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は各種電子機器等に用いられる圧電振動デバイスに関する。

水晶発振器等の圧電振動デバイスは各種通信機器等に広く用いられており、これら機器の高精度化により、圧電振動デバイスに求められる仕様も高精度なものになってきている。前記要求仕様には様々なものが存在するが、例えば水晶発振器において温度変化に対する周波数変化の再現性（以下、ヒステリシスと略）の規格が存在する。このヒステリシスも高精度な要求仕様があり、製造ばらつき等の要因により、前記仕様を満足しない製品が発生する場合がある。ヒステリシスが悪化する要因の一つとして、水晶発振器の内部に搭載される水晶振動板の内部の温度勾配の増大が挙げられる。

一般的に水晶発振器は、水晶振動板とＩＣや発振回路等の電子部品素子を収容する容器と、当該容器に接合することによってこれらの電子部品素子を気密に封止する蓋とが主な構成部材となっている。そして前記水晶振動板は容器内に設けられた電極パッド上に導電性接着剤を介して、その一端側が片持ち接合される。なお前記電極パッドは容器内部の内部配線を経由して水晶発振器の外底面に設けられた外部接続端子と電気的に接続されている。

一方、圧電振動デバイスが実装される通信機器等の内部基板は、近年の小型化等による高密度実装が進んでいる。その結果、高温となる半導体素子等の熱源と水晶発振器とが近接した状態で前記基板上に実装されるようになってきている。そのため、高温となった前記熱源からの熱が、半田接合された水晶発振器の外部接続端子を介して水晶発振器内部の水晶振動板にも伝導しやすくなる。ここで、水晶振動板への熱伝導の経路には前述した導電性接着剤が含まれている。この導電性接着剤の厚みは微小であるが、ばらつきによって相対的に厚みが小さいものが発生することがある。導電性接着剤の厚みが小さいと、厚みが相対的に大きい場合に比べてより早く熱が水晶振動板に伝導しやすくなる。その結果、水晶振動板の接合部付近の温度と、当該接合部から離間した水晶振動板の自由端側との温度差が大きくなりやすくなる。つまり、水晶振動板内の温度勾配が大きくなりやすくなる。

前記導電性接着剤は電極パッドと水晶振動板との電気的接続だけでなく、電極パッドと水晶振動板の機械的な接合にも寄与している。したがって水晶発振器に求められる諸特性を考慮して適切な導電性接着剤の厚みを管理する必要がある。例えば導電性接着剤は流動性を有するため、硬化後の導電性接着剤の厚みを確保する等の目的で電極パッドに工夫を加えた構成が特許文献１乃至３に開示されている。

特開平１０−１３５７６２号 特開２００１−３２６５５１号 特開２００２−００９５７６号

特許文献１乃至３に係る構成は、いずれも電極パッドに設けられた凹部またはスリットの内部に接着剤が満たされ、かつ電極パッドの凹部またはスリットを包囲する凸部分の上面の大部分を接着剤が占めた状態で圧電振動板と電極パッドとが接合されている。そして前記凹部またはスリットの内部に接着剤を満たすことにより、所望の接着剤の厚み（高さ）を確保できるようになっている。しかしながら、前記凸部分の上面の大部分を接着剤が占めた状態となっているため、特に水晶発振器の小型化が進むにつれて水晶振動板の短辺寸法に対する接着剤の面積が占める割合が大きくなり、接着剤による接合に起因する応力の影響を受けやすくなる。その結果、高精度なヒステリシスの要求仕様に対応することが困難になってくる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高精度なヒステリシス要求仕様に対応するとともに、小型化にも対応した良好な特性を有する圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、平面視矩形状の圧電振動素子の一短辺側を、容器内に整列して設けられた一対の電極パッド上に導電性接着剤を介して片持ち接合し、前記容器に蓋を接合することによって少なくとも圧電振動素子を気密封止した圧電振動デバイスであって、前記電極パッドは台座部と当該台座部の上部に積層される土手部とから成り、前記土手部は平面視で一部が開口した不連続な形状であり、土手部の内側面と土手部の内側に露出する台座部上面とで凹部が形成されてなり、前記圧電振動素子は圧電振動板の表裏主面に、励振電極と、当該励振電極から圧電振動板の一短辺縁部に導出された一対の接続電極とを備え、前記接続電極の前記一短辺の両端から当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置において、揺変性を有する前記導電性接着剤が、少なくとも電極パッドと対向する接続電極と土手部上面の一部との間に配されるとともに、土手部の内側面を伝って前記凹部内に露出した台座部上面の一部にも及んだ状態で圧電振動素子と電極パッドとが導電接合されている圧電振動デバイスとなっている。

上記発明によれば、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。これは前記電極パッドが凹部を有し、導電性接着剤が土手部の内側面を伝って前記凹部内に露出した台座部上面の一部にも及んでいるため、土手部の厚みをコントロールすることによって少なくとも土手部の厚み分の導電性接着材の厚みを確保することができることによる。

また上記発明によれば、導電性接着剤が揺変性（いわゆるチクソトロピー：Ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ）を有するため、電極パッドと対向する接続電極と土手部上面との間の導電性接着剤の厚みを確保することができる。これを電極パッドに塗布される導電性接着剤の体積と凹部の内容積との関係を挙げて説明する。

本発明において導電性接着剤はディスペンサ等のツールによって土手部上面に対して供給される。ここで供給される導電性接着剤の量は圧電振動デバイスの特性を考慮した適正量が設定され、土手部上面から凹部内あるいは凹部内外に流出する量となっている。本発明では塗布される導電性接着剤の体積が凹部の内容積に比べて小さい場合であっても、導電性接着剤が揺変性を有するので凹部内全体に接着剤が拡がることによる土手部上面に残留する接着剤量の減少を抑制することができる。これにより、前記接続電極と土手部上面との間の導電性接着剤の厚みを確保することができる。前記隙間に存在する接着剤によって、水晶振動素子との電気機械的な接合をより確実なものとすることができるとともに、水晶発振器が外部衝撃等を受けた際の応力も緩和することができる。

そして接続電極と土手部上面との間の導電性接着剤の厚みと、土手部の厚みで確保される導電性接着剤の厚みとを併せ、適切な導電性接着剤の厚みを確保することができる。このように適切な導電性接着剤の厚みを確保することで、通信機器等の内部基板に実装された高温となる熱源からの圧電振動板への熱伝導を遅延させて圧電振動板内の温度勾配を抑制することができる。その結果、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。

また揺変性を有する導電性接着剤を用いることによって、接続電極と土手部上面との間の導電性接着剤の厚みを確保するために凹部内全体に接着剤を満たす必要が無くなり、使用する導電性接着剤の量を抑制することができる。これにより、接着剤の硬化時等の熱履歴によって導電性接着剤から発生するガスの量も低減させることができる。

また上記発明によれば、平面視矩形状の圧電振動素子が一短辺の両端から当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置で電極パッドと接合されるため、圧電振動素子の前記一短辺の両端部（両角部）が電極パッドと接合される場合よりも、接合に起因する圧電振動素子に加わる応力を低減することができる。

なお前記構成によれば、土手部が平面視で一部が開口した不連続な形状であるため、圧電振動デバイスの小型化に対応することができる。これは例えば土手部をメタライズ処理によって形成する場合、超小型になってくると成形精度の点から平面視円形等の連続した形状は対応が困難になってくるためである。これに対して平面視で一部が開口した不連続な形状であれば超小型であってもメタライズ処理によって土手部を形成することが可能となる。

また上記目的を達成するために本発明は、前記容器が平面視矩形状のキャビティと、当該キャビティを包囲する四角枠状の堤部とを備え、前記キャビティ内の一短辺側に一対の前記電極パッドが形成され、前記電極パッドの土手部の平面視形状が略コ字状であり、当該土手部の開口部分は前記電極パッドと近接する一短辺側の堤部と対向してなり、圧電振動素子の長辺方向において、圧電振動素子の一短辺縁部が、平面視略コ字状の土手部上面のうち、堤部の短辺と略平行な辺を越えて前記凹部を部分的に覆うように位置し、前記導電性接着剤が平面視略コ字状の土手部上面のうち、一対の電極パッド間の中央寄りの角部に隣接する２辺に跨って配されていてもよい。

上記構成によれば、前述した本発明の作用効果に加え、耐衝撃性を向上させることができる。これは圧電振動素子の一短辺縁部が、平面視略コ字状の土手部上面のうち、堤部の短辺と略平行な辺を越えて前記凹部を部分的に覆うように位置しているとともに、、前記導電性接着剤が平面視略コ字状の土手部上面のうち、一対の電極パッド間の中央寄りの角部に隣接する２辺に跨って配されていることによる。つまり、導電性接着剤が土手部上面の一対の電極パッド間の中央寄りの角部に隣接する２辺に跨って配されているため、接着剤が土手部上面の一部の微小な面積であっても接合強度を維持することができる。また土手部上面の堤部短辺と略平行な辺は、圧電振動素子の下方に位置することになるため圧電振動素子が外部衝撃を受けて撓んだ際に、土手部上面の堤部短辺と略平行な辺に接触することによって圧電振動素子の自由端側の変位量を抑制することができる。

前記土手部の開口部分は電極パッドと近接する一短辺側の堤部の内側面と対向しているため、接着材の量が多くなった場合であっても開口部から土手部の外側に溢出した接着剤が圧電振動素子の固定端側の短辺側面に被着しやすくなる。これにより、例えば圧電振動板の表裏のみに各種電極を形成し、圧電振動板の前記一短辺側面に電極を形成しない構成であっても、前記短辺側面に被着した接着剤を介して圧電振動板の表裏の電極間を電気的に接続することができる。さらに圧電振動板の表側（上面側）の接続電極を覆うように、圧電振動板の一短辺側面に被着した接着剤の上にさらに接着剤を重ね塗りしやすくなる。なお、接着剤の塗布量が多い場合であっても土手部の開口部分が電極パッドと近接する一短辺側の堤部の内側面と対向しているため、キャビティ側への接着剤の流出を防止することができる。

以上のように本発明によれば、高精度なヒステリシス要求仕様に対応するとともに、小型化にも対応した良好な特性を有する圧電振動デバイスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図 本発明の実施形態に係る水晶発振器の容器の上面模式図 図１におけるＡ部拡大図 本発明の実施形態に係る水晶発振器の電極パッドの部分拡大図 本発明の実施形態に係る水晶発振器の電極パッドの拡大斜視図 本発明の他の実施形態に係る水晶発振器の電極パッドの部分拡大図 本発明のその他の適用例を示す水晶発振器の断面模式図

以下、本発明に係る圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げ、図１乃至５を用いて説明する。図１乃至５のうち、図１は図２のＢ−Ｂ線における断面模式図となっており、図２および図４では説明の便宜上、水晶振動素子が搭載される位置を一点鎖線で透過表示し、導電性接着剤が塗布される位置を円で表示している。なお図１乃至４において容器の内部配線導体、集積回路素子の各種接続端子と金属バンプを介して接合される容器内底面の電極パターンの記載は省略している。

図１に示す水晶発振器１は表面実装型の水晶発振器であり、略直方体形状となっている。本実施形態において水晶発振器１は平面視略矩形であり、その外形寸法は２．５ｍｍ×２．０ｍｍとなっている。水晶発振器１は、キャビティ１１（収容空間）を有する箱状の容器２と、導電性接着剤６を介して容器２の内部に接合される水晶振動素子４と、金属バンプＢを介して容器内底面２００に接合される集積回路素子５（ＩＣ）と、キャビティ１１を気密に封止する平板状の蓋３が主な構成部材となっている。

図１乃至２において容器２はアルミナからなる３層のセラミックグリーンシート（以下、単にシートと記載）２０，２１，２２の積層体であり、焼成によって一体成形されている。容器２は、水晶振動素子４および集積回路素子５を収容するための平面視矩形状のキャビティ１１と、キャビティ１１を包囲する四角枠状の堤部２２（シート２２）とを有している。前記キャビティ１１のうち、上方の空間には水晶振動素子４が収容され、水晶振動素子４の下方の空間には集積回路素子５が収容されている。なお本実施形態では容器２を構成するシートの積層数は３層となっているが、３層以外の積層数であってもよい。また容器２の基材はセラミックに限定されるものではなく、セラミック以外の材料を使用してもよい。例えばガラスや水晶を用いることも可能である。

図２に示すようにキャビティ１１の内部には段部１２がシート２１の一部がシート２２の内側に露出するように形成されており、キャビティ内に枠状に露出した段部１２の上面１２０の一短辺側には一対の電極パッド７，７が並列して形成されている。前記電極パッド７は、台座部７１と土手部７２の２つの部位とその表面を覆う２層からなるメッキ層（図示省略）で構成されている。この電極パッド７は、容器底面に形成された外部接続端子１０と容器内部の図示しない内部配線導体を介して電気的に接続されている。なお電極パッド７と外部接続端子１０との電気的接続は、容器の外周上下部の４角にキャスタレーションを形成することによって行ってもよい。

容器２の内底面２００には集積回路素子５の複数の各種接続端子（図示省略）と金属バンプＢを介して接合される複数の端子（図示省略）が形成されている。前記端子は図示しない電極パターンの端部となっており、集積回路素子５の各種接続端子の一部の端子は前記電極パターンおよび前述の内部配線導体を経由して電極パッド７と電気的に接続されている。電極パッド７は、導電性接着剤６を介して水晶振動素子４と導電接合されることにより、水晶振動板に設けられた励振電極（４１）とで電気的に接続される（図１参照）。また集積回路素子５の水晶振動素子との接続端子以外の端子は前記電極パターンおよび内部配線導体を経由して外部接続端子１０と電気的に接続されている。本実施形態では集積回路素子５の実装面側に形成された金からなる金属バンプＢが、容器内底面の前記複数の端子上にＦＣＢ法によって接合されている。

図２に示す容器２の堤部２２の上面２２０は平坦面となっており、金属膜（図示省略）が周状に形成されている。そして後述する板状の蓋３の一主面側に形成されたロウ材と前記金属膜とが加熱溶融によって一体化される。図１ではロウ材と金属膜とが一体化された状態を表しており、これをロウ材９として表記している。なお前記金属膜は３層で構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。

図１において蓋３は略平板状の薄板であり、コバールを基材として上層にニッケルメッキ層（図示省略）、さらに上層に金フラッシュメッキ層（図示省略）が蓋の一主面と他主面の各々に形成されている。そして容器２との接合面となる主面の金フラッシュメッキ層の上部周縁にはロウ材（図示省略）が周状に形成されている。本実施形態では前記ロウ材に金錫合金が使用されている。容器２と蓋３と接合は、容器２の堤部上面２２０に形成された金属膜に、蓋３の前記ロウ材が対応するように蓋と容器とが位置決めされた状態で加熱雰囲気下においてロウ材と金属膜とを溶融一体化させることによって行なわれる。なお本発明の実施形態における蓋と容器との封止は金錫合金からなるロウ材と金の溶融によって行っているが、ガラスからなるロウ材を用いてもよい。あるいはシーム溶接やレーザー溶接等の封止手段を用いてもよい。

図１において水晶振動素子４は平面視略矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏主面には水晶振動板４０を駆動させるための表裏一対の励振電極４１，４１と、当該一対の励振電極の各々から引き出される引出電極４２，４２と、当該引出電極の各々から水晶振動板４０の一端部に導出される一対の接続電極４３，４３が形成されている。水晶振動板の表裏の接続電極は水晶振動板の側面の電極（図３に示す側面電極４３ｃ）を介して表裏間の導通が確保されている。前記各種電極（励振電極、引出電極、接続電極）は水晶振動板４０に下から順に、クロム，金，クロムの膜構成でスパッタリングによって成膜される。なお、前記電極の膜構成は上記構成に限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。また前記各種電極の成膜方法はスパッタリングに限定されるものではなく、スパッタリング以外の成膜方法によって成膜してもよい。

図３に示す一対の接続電極４３，４３は水晶振動板の一短辺４ａの両角部４ｃ，４ｃから当該一短辺の伸長方向（図３において矢印で示す一短辺の中央に向かう方向）に亘って形成されている。なお前記一対の接続電極はその一端部として、必ずしも水晶振動板の一短辺の両角部を含まない構成であってもよい。

水晶振動素子４の一短辺側は、一対の電極パッド７，７上に導電性接着剤６を介して片持ち支持接合されている。具体的には、一対の電極パッド７，７のうち、図２に円で示す位置に導電性接着剤６が塗布された状態で水晶振動素子４の一短辺４ａが導電接合されている。水晶振動素子４における接着位置は、平面視では水晶振動素子の一短辺４ａの両端部（両角部４ｃ，４ｃ）から一短辺４ａの中央に向かう方向（図４で矢印で表示）に各々離間した位置、つまり一短辺４ａの内側寄りの位置となっている。

このように水晶振動素子の一短辺の内側寄りの位置において導電性接着剤を介して電極パッドと接合することにより、ヒステリシス特性をさらに向上させることができる。これは、次の理由による。

一般的に水晶振動板の端部を接着剤等を用いて固着保持すると保持による拘束を受け、励振電極によって励振される振動エネルギーが前記保持部分で減衰する。前記振動エネルギーの変位は水晶振動板（励振電極）の中央部分が最大となり、水晶振動板の端部に近づくにつれて漸次減衰するが、等価直列抵抗値（クリスタルインピーダンス）の低下等の目的により、片持ち支持形態の場合は振動エネルギーが最も減衰する水晶振動板の一短辺の両角部が接着剤で固着されることが多い。

発明者は等価直列抵抗値を低下（良好にする）しようとすると、ヒステリシス特性は悪化し、逆にヒステリシス特性を良化させようとすると等価直列抵抗値が増大する傾向を有していることを知見した。つまり等価直列抵抗値とヒステリシス特性とはトレードオフの関係にある。このような等価直列抵抗値とヒステリシス特性との関係に鑑み、本発明は水晶振動素子の一短辺の内側寄りの位置を接着剤で固着することによって等価直列抵抗値が僅かに増大するものの、揺変性を有する導電性接着剤の使用および当該導電性接着剤を保持可能な電極パッド構造の採用により、ヒステリシス特性を向上させるようにしたものである。

水晶振動素子と電極パッドとの接合は、図３に示すような接着状態となっている。つまり導電性接着剤６は、凹部８の内側面を伝って凹部内に露出した台座部上面の一部と、土手部７２の上面７２０の一部に及ぶとともに、電極パッドと対向する下側接続電極４３ｂと、土手部７２の上面７２０の一部との間に配されている。さらに導電性接着剤が、４３ａと４３ｂとを電気的に接続する側面電極４３ｃの一部にも及んだ状態で水晶振動素子４と電極パッド７とが接合されている。

本発明の実施形態において導電性接着剤６は、揺変性（いわゆるチクソトロピー）を有するシリコーン系の導電性樹脂接着剤が使用されている。本実施形態で用いられる導電性接着剤の粘度は２００〜４００ｄＰａ・ｓ（ＤＳＴＭ−２０８に基づく）となっている。なお前記導電性接着剤はシリコーン系の導電性樹脂接着剤に限定されるものではなく、揺変性を有するエポキシ系などの導電性樹脂接着剤を使用してもよい。

次に、前述した電極パッドの形成方法について説明する。
まず容器２の底板となる最下層（第１層目）のシート２０の上面に、図２に示す土手部７２の形状に対応したシルクスクリーンを用いて、スクリーン印刷技術によってタングステンからなるパターンを形成する（第１回目のスクリーン印刷）。この第１回目のスクリーン印刷時に台座部７１が形成される。なお前記タングステンからなるパターンの一部は容器の内部配線導体となる。また、前記パターンの材料としてタングステン以外にモリブデンを使用してもよい。

次に台座部７１の上面のうち、図２に示す領域に平面視でカタカナの“コ”字状にタングステンが積層されるように第２回目のスクリーン印刷を行って土手部７２を形成する。第１層目のシート２０に前述の計２回のスクリーン印刷を行った後、シート２０上に、段部１２に相当する厚みの第２層目のシート２１を積層する。そして段部１２の上面に電極パッド７をスクリーン印刷によって形成する。そして第２層目の上に堤部２２に相当する厚みの第３層目のシート２２を積層する。これら３つのシートが積層された状態で高温焼成を行う。その後、容器２の内底面２００に露出したタングステンのパターン等の表面に電解メッキ法によってニッケルメッキ層（図示省略）を形成し、さらにその上に金メッキ層（図示省略）を形成する。このとき同時に前述の台座部７１と土手部７２の上面７２０にもニッケルメッキ層と金メッキ層が積層される。これにより前述した容器内底面の複数の端子と電極パターンが同時に形成される。

以上のようにして形成された土手部７２は、平面視で一部が開口した不連続な形状となっている。具体的には図２に示す土手部７２の開口部分である開口部７０は、四角枠状の堤部２２のうち、電極パッド７と近接する一短辺側の堤部の内側面２２Ｗと対向している。土手部の開口方向は前記開口方向に限定されるものではないが、キャビティ中心方向への接着剤の流入防止の観点から堤部に対向する方向が好ましい。なお、土手部の平面視形状は略コ字状に限定されるものではなく、他の平面視形状であってもよい。また、本実施形態の説明に用いる平面図では台座部および土手部の各角部は便宜上直角になっているが、前記角部が曲率を有していてもよい。さらに台座部および土手部を構成する辺が曲率を有していてもよく、例えば馬蹄形のような形状であってもよい。

台座部７１の上部に土手部７２が積層されることにより、土手部７２の内側面と、土手部の内側に露出する台座部７１の上面とで凹部が形成される。本実施形態では、電極パッド７の厚みは０．０１〜０．０４ｍｍとなっており、凹部の深さに相当する土手部の厚みは０．０３〜０．０８ｍｍ（好ましくは０．０２ｍｍ以上）となっている。

次に、水晶振動素子の電極パッドへの接合について説明する。
まず、図４に示す平面視コ字状の一対の土手部７２，７２の上面７２０のうち、対向する内側寄りの各角部７２１，７２１と当該角部に隣接する２辺７２ａ，７２ｂの一部に跨るように、ディスペンサから導電性接着剤を供給する。ここで塗布された接着剤は揺変性を有しているため、図５に示すように土手部上面７２０に塗布された接着剤が土手部上面から流下しても、土手部７２の内側面を伝って凹部８の内部に露出した台座部上面の一部に留まる。なお図５は図４における一方の電極パッド７を図４の左斜め上方から凹部内が視認できるように見たときの斜視図となっている。

土手部上面７２０に塗布された接着剤は土手部７２の外側（凹部外）に流動したとしても、接着剤が揺変性を有しているため土手部上面への塗布位置および塗布量を調整することによって土手部の外側面近傍の台座部上に留まるように制御することができる。以上のような塗布状態により、土手部上面７２０に残留する接着剤量の減少を抑制することができる。

次に、水晶振動素子４の下側接続電極４３ｂのうち、一短辺４ａの両角部４ｃ，４ｃから当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置において、土手部に塗布された接着剤と部分的に重なるように水晶振動素子４の一短辺４ａが位置決め載置される。前記位置決め載置は水晶振動素子搭載装置を用いて行なわれる。

水晶振動素子の接着剤上への載置によって接着剤は押し拡げられ、さらに外力を加える（水晶振動素子の上方から下方向への押し込み）ことにより、押し拡げられた接着剤の一部は盛り上がって水晶振動素子の側面電極４３ｃにも及ぶことになる。なお側面電極４３ｃに及んだ接着剤の上部に、上側接続電極４３ａを覆うようにさらに導電性接着剤６を塗布してもよい（上塗り塗布）。前記上塗り塗布を行なうことによって水晶振動素子と接着剤との接合強度をより向上させることができる。

前記上塗り塗布を行なう場合は、側面電極４３ｃは必ずしも形成する必要は無く、上塗り塗布部分によって水晶振動素子の表裏に形成された接続電極間の導通を確保することも可能である。

上記位置関係で導電性接着剤上に位置決め載置された水晶振動素子は、所定温度プロファイルに設定された加熱炉にて接着剤の硬化処理が行なわれる。

本発明によれば、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。これは電極パッド７が凹部８を有し、導電性接着剤６が土手部７２の内側面を伝って凹部８の内部に露出した台座部上面の一部にも及んでいるため、土手部７２の厚みをコントロールすることによって少なくとも土手部の厚み分の導電性接着材の厚みを確保することができるためである。

また本発明によると導電性接着剤６は揺変性を有するため、電極パッドと対向する接続電極４３ｂと、土手部上面７２０との間の導電性接着剤の厚みを確保することができる。これを電極パッドに塗布される導電性接着剤の体積と凹部の内容積との関係を挙げて説明する。

導電性接着剤６は土手部上面７２０に対して供給される。ここで供給される導電性接着剤の量は水晶発振器の特性を考慮した適正量が設定されており、土手部上面７２０から凹部８の内部あるいは凹部８の内部と外部に流出する量となっている。本発明では塗布される導電性接着剤の体積が、凹部８の内容積に比べて小さく設定されている。このような導電性接着剤の体積と凹部の内容積の関係であっても、導電性接着剤６が揺変性を有するため土手部上面７２０から流動した接着剤が、土手部７２の内側面を伝って凹部８の内部に露出した台座部上面の一部（図５参照）に及んだ状態で留まる。すなわち、導電性接着剤は土手部上面の一部の領域と、当該一部の領域と連続した土手部の側面（内側面または、内側面と外側面）と、土手部の内側面と連続し，凹部内に露出した台座部上面の一部に及んだ状態となる。

このような塗布状態により、凹部内全体に接着剤が拡がることによる土手部上面７２０に残留する接着剤量の減少を抑制することができる。これにより、下側接続電極４３ｂと土手部上面７２０との間の導電性接着剤の厚みを確保することができる。前記隙間に存在する接着剤によって、水晶振動素子との電気機械的な接合をより確実なものとすることができるとともに、水晶発振器が外部衝撃等を受けた際の応力も緩和することができる。

また本発明によれば、接続電極と土手部上面との間の導電性接着剤の厚みと、土手部の厚みで確保される導電性接着剤の厚みとを併せ、適切な導電性接着剤の厚みを確保することができる。このように必要な導電性接着剤の厚みを確保することで、通信機器等の内部基板に実装された高温となる熱源からの水晶振動板への熱伝導を遅延させて水晶振動板内の温度勾配を抑制することができる。その結果、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。

さらに本発明によれば、耐衝撃性を向上させることができる。これは水晶振動素子４の一短辺縁部が、平面視コ字状の土手部上面７２０のうち、堤部の短辺と略平行な辺７２ｂを越えて凹部８を部分的に覆うように位置しているとともに、導電性接着剤６が平面視略コ字状の土手部上面７２０のうち、一対の電極パッド間の中央寄りの角部に隣接する２辺に跨って配されていることによる。つまり、導電性接着剤が土手部上面の一対の電極パッド間の中央寄りの角部７２１に隣接する２辺に跨って配されているため、接着剤が土手部上面の一部の微小な面積であっても接合強度を維持することができる。また、土手部上面の堤部短辺と略平行な辺である７２ｂは水晶振動素子の下方に位置することになるため、水晶振動素子が外部衝撃を受けて撓んだ際に、前記土手部上面の辺７２ｂに接触することによって水晶振動素子４の自由端側（図２に示す４ｆ）の変位量を抑制することができる。

また図４に示すように、土手部７２の開口部７０は電極パッド７と近接する一短辺側の堤部の内側面２２Ｗと対向している。このため接着材の量が多くなった場合であっても、前述した“押し込み”により開口部７０から土手部７２の外側に溢出した接着剤が盛り上がって水晶振動素子４の固定端側の短辺側面に被着しやすくなる。当該短辺側面への接着剤の被着によって、水晶振動素子と接着剤との接合強度をより向上させることができる。なお、接着剤の塗布量が多い場合であっても土手部の開口部７０が電極パッドと近接する一短辺側の堤部の内側面２２Ｗと対向しているため、キャビティ側への接着剤の流出を防止することができる。

−本発明の他の実施形態−
本発明の他の実施形態を図６に示す。図６では土手部１３２の開口部１３０が四角枠状の堤部２２のうち、電極パッド１３と近接する一長辺側の堤部の内側面２２Ｌと対向している。つまり一対の電極パッド１３，１３の各土手部の開口部１３０，１３０が互いに背向した構造となっている。

このよう土手部の構造においても、揺変性を有する導電性接着剤６は、平面視コ字状の一対の土手部１３２の上面１３２０のうち、対向する内側寄りの各角部１３２１，１３２１と当該角部に隣接する２辺１３２ａ，１３２ｂの一部に跨るように供給される。そして水晶振動素子４の下側接続電極（図示省略）のうち、一短辺４ａの両角部４ｃ，４ｃから当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置において、土手部に塗布された接着剤が部分的に重なるように水晶振動素子４が位置決め載置される。このような構成においても前述した本発明の作用効果と同様の効果を得ることができる。

−本発明のその他の適用例−
また本発明のその他の適用例として、図７に示すような断面形状の容器にも本発明は適用可能である。図７において水晶発振器１’に用いられる容器２’は中央部分の絶縁基材を挟んで上下に２つの凹部（上凹部２３と下凹部２４）を有している。上凹部２３には内底面２３０に形成された電極パッド２５上に導電性接着剤６を介して水晶振動素子４が接合されており、蓋１４によって上凹部２３が気密封止されている。

一方、下凹部２４には内底面２４０に形成された複数の端子（図示省略）上に金属バンプＢを介して集積回路素子５が接合されている。前記複数の端子のうち、一部は内部接続導体（図示省略）を経由して電極パッド２５に接続され、他の一部は前記内部接続導体を経由して容器２’の底面に形成された外部接続端子１５に接続されている。

図７における電極パッド２５は前述した本発明の実施形態における電極パッド７と同一の構成となっており、台座部と土手部とが形成されている。このような構成の水晶発振器においても前述した本発明の作用効果と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げ、電子部品素子として集積回路素子が用いられた実施例となっているが、本発明の適用はこのような水晶発振器に限定されるものではなく、例えば電子部品素子として温度センサ等を内蔵した水晶振動子や温度補償型の水晶発振器（ＴＣＸＯ）においても適用可能である。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

１、１’ 水晶発振器
２、２’ 容器
３、１４ 蓋
４ 水晶振動素子
５ 集積回路素子
６ 導電性接着剤
７、１３、２５ 電極パッド
７１、１３１ 台座部
７２、１３２ 土手部
８ 電極パッド凹部
１１ キャビティ
２２ 堤部

Claims (2)

1. 平面視矩形状の圧電振動素子の一短辺側を、容器内に整列して設けられた一対の電極パッド上に導電性接着剤を介して片持ち接合し、前記容器に蓋を接合することによって少なくとも圧電振動素子を気密封止した圧電振動デバイスであって、
   前記電極パッドは台座部と当該台座部の上部に積層される土手部とから成り、
   前記土手部は平面視で一部が開口した不連続な形状であり、土手部の内側面と土手部の内側に露出する台座部上面とで凹部が形成されてなり、
   前記圧電振動素子は圧電振動板の表裏主面に、励振電極と、当該励振電極から圧電振動板の一短辺縁部に導出された一対の接続電極とを備え、
   前記接続電極の前記一短辺の両端から当該一短辺の中央に向かう方向に各々離間した位置において、
   揺変性を有する前記導電性接着剤が、少なくとも電極パッドと対向する接続電極と土手部上面の一部との間に配されるとともに、土手部の内側面を伝って前記凹部内に露出した台座部上面の一部にも及んだ状態で圧電振動素子と電極パッドとが導電接合されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記容器が平面視矩形状のキャビティと、当該キャビティを包囲する四角枠状の堤部とを備え、前記キャビティ内の一短辺側に一対の前記電極パッドが形成され、
   前記電極パッドの土手部の平面視形状が略コ字状であり、当該土手部の開口部分は前記電極パッドと近接する一短辺側の堤部と対向してなり、
   圧電振動素子の長辺方向において、圧電振動素子の一短辺縁部が、平面視略コ字状の土手部上面のうち、堤部の短辺と略平行な辺を越えて前記凹部を部分的に覆うように位置し、
   前記導電性接着剤が平面視略コ字状の土手部上面のうち、一対の電極パッド間の中央寄りの角部に隣接する２辺に跨って配されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイス。

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