JP2014127913A - 素子搭載用部材および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端が一定の位置に形成されることにより安定した周波数特性を提供する素子搭載用部材および圧電デバイス。
【解決手段】 圧電デバイス１００は、第1凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面とで形成された段差を有した素子搭載用部材１０と、素子搭載用部材１０の圧電振動素子搭載用パッド１４に電気的に接続された圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０を気密に封止するための蓋部材３０とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば携帯用通信機器等の電子機器に用いられる素子搭載用部材および圧電デバイスに関するものである。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器において、圧電素子を用いた圧電デバイスが用いられている。例えば圧電デバイスの一つである圧電振動子は、凹部を有した基板部と、基板部の凹部内の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、圧電振動素子を気密に封止する蓋部材を備え、圧電振動素子搭載用パッドに複数の金属バンプが形成されて構成された圧電振動子が提案されている（特許文献１参照）。また、圧電振動素子搭載用パッドは、凹部内の長辺方向の端部側の縁に位置している。また、圧電振動素子搭載用パッドに形成された複数の金属バンプは、凹部内の長辺方向の端部側に形成された金属バンプの高さより凹部内の長辺方向の中央側に形成された金属バンプの高さの方が大きく形成されている。したがって、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子は、片持ち支持されるとともに、支持端よりも自由端が高い位置に位置することとなる。よって、圧電振動素子の自由端は、基板部と接触することが抑制され安定した周波数特性を得ることができる。

特開平１１−２８９２３８号公報

しかしながら、従来の圧電振動素子搭載用パッドにおける複数の金属バンプは、バンプ形成に工数がかかり生産性を悪くするおそれがある。また、従来の圧電振動素子搭載用パッドにおける複数の金属バンプは、バンプ形成時の金属バンプの量がばらつくため、凹部内の長辺方向の端部側に形成された金属バンプの高さと凹部内の長辺方向の中央側に形成された金属バンプの高さの差が一定でない場合があった。そのため、凹部内の長辺方向の端部側に形成された金属バンプの高さと凹部内の長辺方向の中央側に形成された金属バンプの高さの差が小さい場合、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端は、基板部と近接した位置に設けられることとなる。また、凹部内の長辺方向の端部側に形成された金属バンプの高さと凹部内の長辺方向の中央側に形成された金属バンプの高さの差が大きい場合、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端は、蓋部材と近接した位置に設けられることとなる。よって、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端は、金属バンプの高低差によって近接部分に接触する危険性があった。そこで、本発明は、前記問題を解決し圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端が一定の位置に設けられ、安定した周波数特性を維持できる素子搭載用部材および圧電デバイスを提供することを課題とする。

本発明によれば、素子搭載用部材は、第1凹部を有した基板部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面とで段差が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の素子搭載用部材は、第１凹部を有した基板部と、第１凹部が設けられた基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第２凹部とで基板部に段差が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の圧電デバイスは、第1凹部を有した基板部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面とで形成された段差とを有した素子搭載用部材と、素子搭載用部材の圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の圧電デバイスは、第１凹部を有した基板部と、第１凹部が設けられた基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第２凹部とで形成された段差とを有した素子搭載用部材と、素子搭載用部材の圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることを特徴とする。

このような本発明による素子搭載用部材は、第1凹部を有した基板部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面とで段差が設けられていることにより、基板部１１に形成されている段差も含めて焼結により均一に収縮することとなる。したがって、第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面とによって形成される段差は、高低差のばらつきの少ない段差となる。よって、本発明による素子搭載用部材は、金属バンプによる段差形成より工数がかからず生産性を向上することができる。

また、本発明の素子搭載用部材は、第１凹部を有した基板部と、第１凹部が設けられた基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第２凹部とで基板部に段差が設けられている
ことにより、第１凹部と第２凹部によって形成される段差は、高低差のばらつきの少ない段差が形成されるので、金属バンプによる段差形成より工数がかからず生産性を向上することができる。

また、本発明の圧電デバイスは、第1凹部を有した基板部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面とで形成された段差とを有した素子搭載用部材と、素子搭載用部材の圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることにより、圧電振動素子は、圧電振動素子搭載用パッドに搭載され、圧電振動素子の基板部側を向く主面が基板部に形成された第１凹部と第１凹部の開口部が形成された基板部の主面によって形成された段差に寄りかかる状態となる。したがって、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端が一定の高さの位置に留まることとなる。よって、圧電振動素子の自由端は、基板部と接触することが抑制され安定した周波数特性を得ることができる。

また、本発明の圧電デバイスは、第１凹部を有した基板部と、第１凹部が設けられた基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、第１凹部と第２凹部とで形成された段差とを有した素子搭載用部材と、素子搭載用部材の圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることにより、圧電振動素子は、圧電振動素子搭載用パッドに搭載され、圧電振動素子の基板部側を向く主面が基板部に形成された第１凹部と第２凹部によって形成された段差に寄りかかる状態となる。したがって、圧電振動素子搭載用パッドに搭載された圧電振動素子の自由端が一定の高さの位置に留まることとなる。よって、圧電振動素子の自由端は、基板部と接触することが抑制され安定した周波数特性を得ることができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態における素子搭載用部材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態における素子搭載用部材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態における圧電デバイスを示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は本発明の第４の実施形態における圧電デバイスを示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。

（第１の実施形態）
図１（ａ），（ｂ）に示されているように、本発明の第1の実施形態における素子搭載用部材１０は、第1凹部１３を有した基板部１１，圧電振動素子搭載用パッド１４から主に構成されている。

基板部１１は、例えばアルミナ等のセラミック材料を複数枚重ねて形成されており、平面視において四角形状を有している。また、基板部１１の一方の主面には、第1凹部１３が設けられており、基板部１１の他方の主面には、外部入出力端子が設けられている。また、基板部１１は、基板部１１内に内部配線（図示せず）が設けられており、基板部１１の他方の主面に設けられた外部入出力端子に接続されている。

第１凹部１３は、平面視において、基板部１１の一方の短辺側に設けられている。また、第１凹部１３は、基板部１１の短辺側を長辺とする長方形状を有しており、第１凹部１３の長辺は、基板部１１の短辺幅より小さく形成されている。また、第1凹部１３は、基板部１１の一方の主面に設けられていることにより、基板部１１に段差を形成している。また、第１凹部１３の底面には、圧電振動素子搭載用パッド１４が形成されている。

圧電振動素子搭載用パッド１４は、例えば金、銀、銅等のいずれかの導電効率の良い導電用材料よりなり、第１凹部１３の底面に形成されている。また、圧電振動素子搭載用パッド１４は、基板部１１内の内部配線（図示せず）と電気的に接続されている。

このように、本発明の実施形態における素子搭載用部材１０は、第１凹部１３が基板部１１に形成されていることにより、基板部１１に形成されている段差も含めて焼結により均一に収縮することとなる。したがって、第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面とによって形成される段差は、高低差のばらつきの少ない段差となる。よって、本発明の実施形態における素子搭載用部材１０は、段差形成の品質および生産性を向上することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る素子搭載用部材１０について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。本発明の第２の実施形態は、基板部１１に枠部１２を備えて構成されている点で第１実施形態と異なる。

枠部１２は、基板部１１と同様にアルミナ等のセラミック材料からなり、平面視において基板部１１と同一の外形形状を有している。また、基板部１１の段差が形成されている主面に枠部１２が設けられており、基板部１１の段差が形成されている主面と枠部１２とで第２凹部１５を形成している。

このように、本発明の実施形態における素子搭載用部材１０は、第１凹部１３が基板部１１に形成されており、基板部１１の段差が形成されている主面と枠部１２とで第２凹部１５を形成していることにより、基板部１１と枠部１２とに焼結時の歪や収縮作用が行われることとなる。よって、第１凹部１３と第２凹部１５とで形成された段差が一定の高さに形成されることとなるので、段差形成の品質および生産性を向上することができる。

(第３の実施形態)
次に本発明の第３の実施形態について説明する。図３（ａ），（ｂ）に示されているように、本発明の第３の実施形態における圧電デバイス１００は、素子搭載用部材１０，圧電振動素子２０，蓋部材３０から主に構成されている。

図３（ａ）に示すように、本発明の第３の実施形態における圧電デバイス１００における、素子搭載用部材１０は、第1凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面とで形成された段差とを有している。

図３（ａ）に示すように、圧電振動素子２０は、例えば平板状の圧電基板２１と、圧電基板２１の両主面に設けられた励振電極２２ａ，２２ｂと、励振電極２２ａ，２２ｂに電気的に接続された端子電極２３ａ，２３ｂとから構成されている。また、圧電振動素子２０は、外部より励振電極２２ａおよび励振電極２２ｂに電圧が加わることにより、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３（ａ）に示すように、圧電基板２１は、例えば結晶軸に対し所定の角度で切断された水晶よりなり、平面視で長方形状を有している。なお、圧電基板２１は、圧電材料で形成されていてもよい。

図３（ａ）に示すように、励振電極２２ａ，２２ｂは、Ｃｒ（クロム）などの下地金属膜の上に設けられ、例えば金、銀、アルミ等のいずれかの金属材料よりなり、平面透視において、圧電基板２１の中央部にそれぞれ配置されている。また、励振電極２２ａは、端子電極２３ａに電気的に接続されており、励振電極２２ｂは、端子電極２３ｂに電気的に接続されている。

図３（ａ）に示すように、端子電極２３ａ，２３ｂは、励振電極２２ａ，２２ｂと同様にＣｒ（クロム）などの下地金属膜の上に設けられ、例えば金、銀、アルミ等のいずれかの金属材料よりなり、圧電基板２１の短辺部に設けられている。また、端子電極２３ａは、圧電振動素子２０の励振電極２２ｂが設けられた面から励振電極２２ａが設けられた面まで引き回されている。また、端子電極２３ｂは、圧電振動素子２０の励振電極２２ａが設けられた面から励振電極２２ｂが設けられた面まで引き回されている。また、端子電極２３ａと端子電極２３ｂは、導電性接着剤４０を介して圧電振動素子搭載用パッド１４に接続されている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、蓋部材３０は、例えば鉄−ニッケル−コバルトなどの合金で形成されている。また、蓋部材３０は、平面視において基板部１１と同一の外形形状を有しており、蓋部材３０の一方の主面に凹部が設けられている。なお、蓋部材３０は、蓋部材３０の凹部を圧電振動素子２０が搭載されている基板部１１の主面に向けて気密封止する。

このような、本発明の第３の実施形態における圧電デバイス１００は、第1凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面とで形成された段差とを有した素子搭載用部材１０と、素子搭載用部材１０の圧電振動素子搭載用パッド１４に電気的に接続された圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０を気密に封止するための蓋部材３０とを含んでいる。また、圧電振動素子２０の端子電極２３ａ，２３ｂが圧電振動素子搭載用パッド１４に導電性接着剤４０を介して電気的に接続され、圧電振動素子２０の基板部１１側を向く主面が基板部１１に形成された第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面によって形成された段差に寄りかかる状態となる。したがって、圧電振動素子２０の自由端は、圧電振動素子搭載用パッド１４に接続された圧電振動素子２０の端子電極２３ａ，２３ｂを起点として持ち上げられた状態となる。

また、第1凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面とで形成された段差とを有した素子搭載用部材１０において、基板部１１に形成された第１凹部１３と第１凹部１３の開口部が形成された基板部１１の主面によって形成された段差は一定の高さであるため、圧電振動素子２０の自由端も一定の高さの位置に留まることとなる。よって、圧電振動素子２０の自由端は、基板部１１と接触することが抑制され安定した周波数特性を得ることができる。

(第４の実施形態)
本発明の第４の実施形態に係る圧電デバイス１００について図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。本発明の第４の実施形態は、基板部１１に枠部１２を備えて構成されている点で第３実施形態と異なる。

図４（ａ）に示すように、本発明の第４の実施形態における圧電デバイス１００における、素子搭載用部材１０は、第１凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３が設けられた基板部１１の主面に設けられており、第２凹部１５を形成する枠部１２と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第２凹部１５とで形成された段差とを有している。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、蓋部材３０は、例えば鉄−ニッケル−コバルトなどの合金よりなり、平面視において枠部１２の外周より小さい四角形の板形状を有している。また、蓋部材３０は、圧電振動素子２０が収容されている素子搭載用部材１０を気密封止している。

このような、本発明の第４の実施形態における圧電デバイス１００は、第１凹部１３を有した基板部１１と、第１凹部１３が設けられた基板部１１の主面に設けられており、第２凹部１５を形成する枠部１２と、第１凹部１３の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッド１４と、第１凹部１３と第２凹部１５とで形成された段差とを有している素子搭載用部材１０と、素子搭載用部材１０の圧電振動素子搭載用パッド１４に電気的に接続された圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０を気密に封止するための蓋部材３０とを含んでいる。また、圧電振動素子２０は、圧電振動素子２０の端子電極２３ａ，２３ｂが圧電振動素子搭載用パッド１４に導電性接着剤４０を介して電気的に接続され、圧電振動素子２０の基板部１１側を向く主面が基板部１１に形成された第１凹部１３と第２凹部１５によって形成された段差に寄りかかる状態となる。したがって、圧電振動素子２０の自由端は、圧電振動素子搭載用パッド１４に接続された圧電振動素子２０の端子電極２３ａ，２３ｂを起点として持ち上げられた状態となる。

また、本発明の第１の実施形態における素子搭載用部材１０において、基板部１１に形成された第１凹部１３と第２凹部１５によって形成された段差は一定の高さであるため、圧電振動素子２０の自由端も一定の高さの位置に留まることとなる。よって、圧電振動素子２０の自由端は、基板部１１と接触することが抑制され安定した周波数特性を得ることができる。

なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。
例えば、第３の実施形態の変形例として、本発明の第３の実施形態における素子搭載用部材１０の構成であれば、発振回路を備えて構成されたＩＣ素子が外部に設けられた圧電発振器であってもよい。

また、例えば、第４の実施形態の変形例として、本発明の第４の実施形態における素子搭載用部材１０の構成であれば、発振回路を備えて構成されたＩＣ素子が外部に設けられた圧電発振器であってもよい。

１００ 圧電デバイス
１０ 素子搭載用部材
１１ 基板部
１２ 枠部
１３ 第１凹部
１４ 圧電振動素子搭載用パッド
１５ 第２凹部
２０ 圧電振動素子
２１ 圧電基板
２２ａ，２２ｂ 励振電極
２３ａ，２３ｂ 端子電極
３０ 蓋部材
４０ 導電性接着剤

Claims (4)

1. 第1凹部を有した基板部と、
   前記第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、
   前記第１凹部と前記第１凹部の開口部が形成された前記基板部の主面とで段差が設けられていることを特徴とする素子搭載用部材。
2. 第１凹部を有した基板部と、
   前記基板部の前記第１凹部が設けられた前記基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、
   前記第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、
   前記第１凹部と前記第２凹部とで前記基板部に段差が設けられていることを特徴とする素子搭載用部材。
3. 第1凹部を有した基板部と、
   前記第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、
   前記第１凹部と前記第１凹部の開口部が形成された前記基板部の主面とで形成された段差とを有した素子搭載用部材と、
   前記素子搭載用部材の前記圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、
   前記圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることを特徴とする圧電デバイス。
4. 第１凹部を有した基板部と、
   前記基板部の前記第１凹部が設けられた前記基板部の主面に設けられており、第２凹部を形成する枠部と、
   前記第１凹部の底面に設けられた圧電振動素子搭載用パッドと、
   前記第１凹部と前記第２凹部とで前記基板部に形成された段差とを有した素子搭載用部材と、
   前記素子搭載用部材の前記圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続された圧電振動素子と、
   前記圧電振動素子を気密に封止するための蓋部材とを備えていることを特徴とする圧電デバイス。

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