JP2014175802A

JP2014175802A - 電子部品

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Publication number: JP2014175802A
Application number: JP2013045896A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Tanaka; 良和田中; Takashi Sarada; 孝史皿田
Original assignee: SII Crystal Technology Inc
Current assignee: SII Crystal Technology Inc
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】水晶振動子のバンプ電極で挟まれる部位を振動に利用した際に所望の振動を得ることができる電子部品を提供する。
【解決手段】電子部品１において、縦断面視で、第１バンプ電極６によって支持される第１支点１０と第２バンプ電極８によって支持される第２支点１２との間に形成され、第１支点１０と第２支点１２とを通る方向を横切るように形成される第１溝部３０と、第１溝部３０より第２支点１２側に形成される第２溝部４０とを有する水晶振動片４と、を有するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶振動子等の振動片を備える電子部品に関するものである。

従来、引き出し電極を有する水晶振動子と、バンプ電極を有するパッケージベースとを備え、バンプ電極と引き出し電極とを介して、パッケージベースに水晶振動子が載置された電子部品が知られている。当該電子部品としては、例えば、バンプ電極がパッケージベースの支持面から水晶振動子側に向かって突出した形状であると共に、パッケージベースの支持面の広がり方向に向かって凸状に丸みを帯びた形状を備えた樹脂製の樹脂突起と、樹脂突起の表面を覆う導電性被膜とを有し、引き出し電極とバンプ電極とが直接接合されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−８０３８３号公報

ところで、かかる従来の水晶振動子においては、実装時にバンプ電極へ押し付けて固定される際に作用する力により、バンプ電極で固着される固着部に挟まれる部位がたわむおそれがある。すると、水晶振動子は、かかる部位に不要な応力が加わることで、クリスタルインピーダンスが高くなるといった特性の劣化が生じる結果、当該部位を振動部として利用して所望の振動（例えば、電子機器における基準振動など）を得ることが困難になる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水晶振動子等の振動子のバンプ電極で挟まれる部位を振動に利用した際に所望の振動を得ることができる電子部品を提供することである。

本発明における電子部品は、ベース基板に設けられる第１バンプ電極と、前記ベース基板に設けられ、前記第１バンプ電極と間隔をあけて形成される第２バンプ電極と、縦断面視で、前記第１バンプ電極によって支持される第１支点と前記第２バンプ電極によって支持される第２支点との間に形成され、前記第１支点と前記第２支点とを通る方向を横切るように形成される第１溝部と、前記第１溝部より前記第２支点側に形成される第２溝部とを有する振動片と、を有することを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、振動片においてバンプ電極で挟まれる部位（第１及び第２バンプ電極の間）に第１溝部及び第２溝部が形成されている。つまり、本発明によると、振動片に外力が作用した際、溝部が応力集中部として機能するので、当該応力集中部のみが大きくたわむ結果、振動片のうち溝部に挟まれた領域のたわみ量を抑えることができる。そのため、上記領域に不要な応力が加わることが防がれ、クリスタルインピーダンスが高くなるといった特性の劣化を抑えることができるので、当該領域を振動部として利用して所望の振動を得ることが可能となる。

また、本発明における電子部品は、前記振動片の主面には、励振電極が形成され、前記第１溝部は、前記励振電極の前記第１支点側の端部よりも、前記第１支点が存在する側に形成され、前記第２溝部は、前記励振電極の前記第２支点側の端部よりも、前記第２支点が存在する側に形成されることを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、溝部（第１溝部及び第２溝部）が励振電極の外側（第１支点及び第２支点側）に形成されているので、振動片のうち励振電極が形成された領域全体を、振動部として利用することが可能となる。

また、本発明における電子部品は、前記主面は、前記振動片の前記第１バンプ電極および前記第２バンプ電極に支持される側の一方の主面と、前記一方の主面と対向する他方の主面とにより構成され、前記第１溝部および前記第２溝部は、前記一方の主面又は前記他方の主面に形成されることを特徴とする。
また、本発明における電子部品は、前記主面は、前記振動片の前記第１バンプ電極および前記第２バンプ電極に支持される側の一方の主面と、前記一方の主面と対向する他方の主面とにより構成され、前記第１溝部および前記第２溝部は、前記一方の主面及び他方の主面に形成されることを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、溝部を振動片の両主面又は何れか一方の主面に形成することができる。

また、本発明における電子部品は、前記第１支点と前記第２支点とは、前記振動片の同一辺上に位置することを特徴とする。
また、本発明における電子部品は、前記振動片は、上面視で矩形状からなり、前記第１支点と前記第２支点とは、相互に前記矩形の対角な位置に配置されることを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、当該電子部品を小型化する場合であっても、第１支点と第２支点とが相互に対角な位置に配置されることで、バンプ電極間に十分な距離が確保されバンプ電極同士の接触による短絡を確実に防止できる。

また、本発明における電子部品は、前記第１溝部および前記第２溝部は、前記振動片の長軸方向全体に亘って延設されることを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、振動片に外力が作用した際の、第１溝部と第２溝部における応力が、振動片の長軸方向全体にわたって均一化されるため、一層溝部に挟まれた領域における特性の劣化を好適に抑えることができる。

また、本発明における電子部品は、前記第１溝部および前記第２溝部は、上面視で、前記振動片の長軸方向に亘って延設され、当該長軸方向の中心に向かうにつれて幅の減少するように形成されることを特徴とする。
そして、本発明における電子部品によると、振動片の長軸方向において中心近傍における励振強度を阻害することなく溝部を設けることが可能となる。

したがって、本発明は、水晶振動子等の振動子のバンプ電極で挟まれる部位を振動に利用した際に所望の振動を得ることができる電子部品を提供できる。

本発明の第１実施形態における電子部品を表す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線にそって矢視した縦断面図を、それぞれ示す。本発明の第２実施形態における電子部品を表す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線にそって矢視した縦断面図を、それぞれ示す。本発明の第３実施形態における電子部品を表す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線にそって矢視した縦断面図を、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線にそって矢視した縦断面図を、それぞれ示す。本発明の第４実施形態における電子部品を表す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線にそって矢視した縦断面図を、それぞれ示す

「第１実施形態」
本発明の電子部品の第１実施形態について、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態の電子部品のリッドを除いて表示した平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
本実施形態の電子部品１は、例えば、携帯電話等の電子機器における基準振動数等を発振するための部品である。

電子部品１は、図１（ｂ）に示すように、板状のベース基板２とカップ状のリッド３とにより構成される筐体と、筐体内に形成される内部空間Ｓと、ベース基板２の外部表面に設けられ上記基準振動数等の所定の周波数を外部に伝達する外部電極２６（２６ａ、２６ｂ）と、により構成される。

ベース基板２は、セラミックやガラスで形成された、縦断面視で矩形状の基板である。ベース基板２には、当該ベース基板２の厚み方向に亘って形成された貫通孔を貫通する貫通電極２５が備わる。当該貫通電極２５は、例えば、鉄−ニッケル合金、コバール合金、鉄−ニッケル−クロム合金等の材料から構成され、後述する接続電極２４と外部電極２６とを電気的に接続する。

リッド基板３は、ベース基板２と同様にセラミックやガラスで形成され、底面側に縦断面視で矩形状の凹部を備える。当該リッド基板３は、上記凹部の周囲の底面でベース基板２の上面と接合される。そして、当該凹部とベース基板２の上面とで略直方体の形状に区画された内部空間Ｓが形成される。

内部空間Ｓは、例えば、貫通電極２５と上端に形成された接続電極２４と、水晶振動片４と、水晶振動片４と接続電極２４とを接続する第１バンプ電極６及び第２バンプ電極８と、を備え、水晶振動子４の振動を封じ込める働きを有する。

接続電極２４は、ベース基板２の外部電極２６が形成される面の反対側の面に形成される。ここで、この接続電極２４が形成される面をベース基板２の搭載面２２と称する。接続電極２４と外部電極２０とは、貫通電極２５により電気的に接続される。

水晶振動片４は、所定の厚みと長軸と短軸とを有し、長軸方向の一端側を、短軸方向に沿って並んで形成された第１支点１０と第２支点１２を支持するバンプ電極（第１バンプ電極６及び第２バンプ電極８）により、片持ち状態で支持される。なお、以下では、水晶振動片４はＡＴカット水晶板から形成されるものとする。ここで、ＡＴカット水晶板とは、水晶の結晶軸であるＸ軸とＺ軸とを含む平面（Ｙ面）を、Ｘ軸を中心として＋Ｚ軸を−Ｙ軸方向へ約３５度１５分回転させて得られるＸ軸とＺ’軸とを含む主面を有するように切り出された水晶板である。

水晶振動片４は、搭載面２２に対向する面である一方の主面１４に一方の励振電極１８を有し、他方の主面１６に他方の励振電極２０を有する。また、水晶振動片４は、励振電極１８と第１バンプ電極６とを導通するための第１引出電極２８と、励振電極２０と第２バンプ電極８とを導通するための第２引出電極２９と、を備える。さらに、水晶振動片４は、上記一方の主面１４から所定深さとなるように形成された切欠きである溝部（第１溝部３０と第２溝部４０）を有する。当該溝部の構造については、後段で詳述する。

励振電極１８、２０は、水晶振動片４の上下を挟んで対向するように設けられ、当該水晶振動片４を共振させるための導電材からなる電極である。つまり、これら励振電極１８、２０に挟まれた部位の水晶が、励振電極１８、２０を経由して外部から印加される駆動信号によって、所定の周波数で共振する。そして、一方の励振電極１８と他方の励振電極２０とは、それぞれの励振電極に接続された第１引出電極２８と第２引出電極２９によりバンプ電極と電気的に接続される。

第１引出電極２８は、図１における水晶振動片４の底面の一部を覆い励振電極１８と第１バンプ電極６とを接続するように設けられた上面視略Ｌ字状の電極である。具体的には、第１引出電極２８は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、平面視で第２溝部４０よりも＋Ｚ′方向位置であって、Ｘ´方向に沿って延在した部分で励振電極１８と接続されるとともに、当該部分と連接されたＺ´方向に沿って延在した部分で第１バンプ電極６と接続される。一方、第２引出電極２９は、図１における水晶振動片４の上下面及び左側面の一部を覆い、励振電極２０と第２バンプ電極８とを接続するように設けられた電極である。具体的には、第２引出電極２９は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、平面視で第１溝部３０よりも＋Ｚ′方向位置であって、励振電極２０と連接されるように水晶振動片４の主面１６に沿って延在した部分と、水晶振動片４の側面を覆う部分と、第２バンプ電極８の上部に位置し水晶振動片４の主面１４に沿って延在する部分と、が一体化した形状からなる。

バンプ電極は、金等の金属性の第１バンプ電極６と第２バンプ電極８とにより構成される。第１バンプ電極６は、水晶振動片４の一方の主面１４の第１支点１０を支持し、第２バンプ電極８は、一方の主面１４の第２支点１２を支持する。また、バンプ電極の水晶振動片４を支持する側と反対側は、接続電極２４に接続され、水晶振動片４と接続電極２４とを電気的に導通する。第１バンプ電極６と第２バンプ電極８とは、接続電極２４の表面から盛り上がる凸形状に形成され、それぞれの凸形状の頂部が一方の主面１４の第１支点１０と第２支点１２とにそれぞれ接続される。

以上のような構成により、一方の主面１４における一方の励振電極１８は、第１引出電極２８、第１バンプ電極６、接続電極２４、および第１貫通電極２５ａを介して第１外部電極２６ａに導通する。同様に、他方の主面１６における他方の励振電極２０は、第２引出電極２９、第２バンプ電極８、接続電極２４、および第２貫通電極２５ｂを介して外部電極２６ｂに導通する。

（溝部について）
水晶振動片４の一方の主面１４に形成された溝部は、第１溝部３０と第２溝部４０とを有する。第１溝部３０と第２溝部４０とは、図１（ｂ）に示す縦断面視で励振電極とバンプ電極の間に形成された矩形状の切欠きからなり、図１（ａ）に示す上面視で水晶振動片４の長軸方向に沿って互いに略平行に延設された溝である。すなわち、第１溝部３０と第２溝部４０とは、第１支点１０と第２支点１２とを通る線分と直交する向きに延設される。また、第１溝部３０と第２溝部４０とは、一方の励振電極１８の短軸方向の幅よりも広い間隔をあけて、互いに配設される。つまり、図１（ａ）に示すように、励振電極の短軸方向の長さをｘｌとすると、第１溝部３０と第２溝部４０との間隔Ｗは、励振電極の短軸方向の長さｘｌよりも大きい。また、第１溝部３０と第２溝部４０の長軸方向Ｚ’の長さをＬとすると、長さＬは、励振電極と、第１支点１０と第２支点１２とが形成する線分と、の間の距離ｚｌに相当する長さである。

このような構成により、短軸方向の幅Ｗと、長軸方向の長さＬとで囲まれた領域の水晶振動片４（図１（ａ）においてドット表示した箇所、以下領域Ｒと称する）におけるたわみが抑制される。ここで、水晶振動片４に外力が作用した際、領域Ｒの左右端部に溝部が備わるので、当該溝部が応力集中部として機能する。つまり、水晶振動片４に溝部を備えていない場合（つまり、応力集中部がない場合）、領域Ｒにおけるたわみは均一に生じるが、本実施形態に係る水晶振動片４の如く溝部を備えることで、応力集中部のみが大きくたわむ結果、溝部に挟まれた領域Ｒ１１のたわみ量を抑えることができる。その結果、溝部に挟まれた領域Ｒは、応力がほとんど作用しない状態となる。ところで、水晶振動子４の励振エネルギーは、図示しないが、励振電極１８の端からある一定距離に亘って漏れが生じる。そのため、この励振エネルギーの漏れの部分に応力が加わることで、ＣＩなどの振動特性を劣化させる要因となっていた。従来では、励振電極１８の端から第１支点１０、第２支点１２を一定距離は保つことで、振動特性劣化を回避してきたが、本実施形態に係る水晶振動子４によると溝部に挟まれた領域Ｒが形成されるため、第１支点１０、第２支点１２を励振電極１８に近づけることが可能となる。したがって、本実施形態に係る電子部品１は、水晶振動子４が小型化しても、励振電極１８の面積を確保したまま固定位置を近づけることができる。

「第２実施形態」
本発明の電子部品の第２実施形態について、図２を用いて説明する。なお、本実施形態に係る電子部品１ａのうち、第１実施形態に係る電子部品１と同一構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図２において、電子部品１ａの構成のうち、ベース基板２とリッド基板３との図示は省略する。
図２に示すように、本実施形態に係る電子部品１ａにおいて、水晶振動片４ａは、第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａを備える。

第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａは、水晶振動片４の両主面（一方の主面１４及び他方の主面１６）において、図２（ｂ）に示す縦断面視で励振電極とバンプ電極の間に形成され、厚み方向の中心に向かうにつれて幅の縮小する三角形状の切欠きからなる溝である。つまり、水晶振動片４ａは、上述のように、第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａを水晶振動片４の両主面から形成することにより、領域Ｒが水晶振動片４の厚み方向に対して中央付近で支持されることになるため、第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａに応力が発生しても振動に悪影響を及ぼさない。しかも、第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａは、厚み方向の中心に向かうにつれて幅が縮小するような三角形状に形成されているので、三角形のうち厚み方向中心近傍の頂点に応力集中部が形成され易くなるため、領域Ｒを一層厚み方向の中央付近で支持することが容易となる。

「第３実施形態」
本発明の電子部品の第３実施形態について、図３を用いて説明する。なお、本実施形態に係る電子部品１ｂのうち、第１、２実施形態に係る電子部品１、１ａと同一構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図３において、電子部品１ｂの構成のうち、ベース基板２とリッド基板３との図示は省略する。

図３に示すように、本実施形態に係る電子部品１ｂにおいて、上面視矩形状の水晶振動片４ｂは、第１支点１０ｂと第２支点１２ｂとが相互に対角な位置に配置され水晶振動片４ｂの一方の主面１４に形成された第１溝部３０ｂおよび第２溝部４０ｂからなる溝部を備える。

第１溝部３０ｂと第２溝部４０ｂとは、図３（ｂ）（ｃ）に示す縦断面視で励振電極とバンプ電極の間に形成された矩形状の切欠きからなる。また、第１溝部３０ｂと第２溝部４０ｂとは、図３（ａ）に示す上面視で相互に矩形の対角な位置に配置され、水晶振動片４の長軸方向の一端から他端に向かって略平行に延設された溝である。

ここで、電子部品１ｂを小型化する場合、電子部品１ｂの筐体内の大半が水晶振動片４や各電極等からなる実装部分で支配されることとなる。そのため、図１で示したように第１支点１０及び第２支点１２を同一のＺ´軸方向端部に形成すると、第１バンプ電極６及び第２バンプ電極８が接触して短絡するおそれがある。そこで、本実施形態に係る電子部品１ｂでは、上述の通り、第１支点１０ｂと第２支点１２ｂとが相互に対角な位置に配置されることで、バンプ電極間に十分な距離が確保され上記短絡を確実に防止できるとともに、水晶振動片４ｂのうち第１溝部３０ｂ及び第２溝部４０ｂに挟まれた領域への応力の作用も防止することが可能となる。

「第４実施形態」
本発明の電子部品の第４実施形態について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態に係る電子部品１ｃのうち、第１〜３実施形態に係る電子部品１〜１ｂと同一構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図４において、電子部品１ａの構成のうち、ベース基板２とリッド基板３との図示は省略する。
図４に示すように、本実施形態に係る電子部品１ｃにおいて、水晶振動片４ｃは、第１溝部３０ｃおよび第２溝部４０ｃからなる溝部を備える。

水晶振動片４ｃの一方の主面１４に形成された溝部は、第１溝部３０ｃと第２溝部４０ｃとを有する。第１溝部３０ｃと第２溝部４０ｃとは、図４（ｂ）（ｃ）に示す縦断面視で励振電極とバンプ電極の間に形成された矩形状の切欠きからなる溝である。また、第１溝部３０ｃと第２溝部４０ｃとは、図４（ａ）に示す上面視で、水晶振動片４ｃの長軸方向の中心に向かうにつれて幅の縮小する三角形状からなる。

つまり、本実施形態に係る電子部品１ｃによると、第１溝部３０ｃと第２溝部４０ｃとが、水晶振動片４ｃの長軸方向の中心に向かうにつれて溝幅が狭くなるように形成されているので、第１溝部３０ｃ及び第２溝部４０ｃに挟まれた領域への応力の作用を防止できるとともに、長軸方向の中央へ向かうにしたがって溝部が小さくなって励振の作用する領域の水晶振動片４の厚みの変化量を少なくすることで、溝部から生じる不要波の発生を抑えることができる。

なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、各実施形態の開示する複数の構成要件における適宜な組み合わせが可能である。

具体的には、例えば、第１実施形態に係る水晶振動片４の溝部（第１溝部３０及び第２溝部４０）は、一方の主面１４に設けるものとしたが、他方の主面１６に設けるものであってもよい。また、第２実施形態に係る第１溝部３０ａおよび第２溝部４０ａは縦断面視で三角形状の切欠きからなる溝としたが、例えば、厚み方向の中心に向かうにつれて幅の縮小するように形成された階段形状等からなる溝であってもよい。同様に、第４実施形態に係る第１溝部３０ｃおよび第２溝部４０ｃは、上面視で三角形状からなる溝としたが、例えば、水晶振動片４ｃの長軸方向の中心に向かうにつれて幅の縮小する階段形状等からなる溝であってもよい。

さらに、第１実施形態において、第１溝部３０と第２溝部４０の長軸方向Ｚ’の長さはＬは、距離ｚｌに等しいものとしたが、水晶振動片４の長軸方向全体にわたって形成されているものとしてもよい。この場合、水晶振動片４に外力が作用した際の、第１溝部３０と第２溝部４０における応力が、水晶振動片４の長軸方向全体にわたって均一化されるため、一層領域Ｒにおける特性の劣化を好適に抑えることができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ電子部品
２ベース基板
３リッド
４、４ａ、４ｂ、４ｃ水晶振動片（振動片）
６第１バンプ電極
８第２バンプ電極
１０第１支点
１２第２支点
１４一方の主面（主面）
１６他方の主面（主面）
１８一方の励振電極（励振電極）
２０他方の励振電極（励振電極）
２２搭載面
２４接続電極
２５ａ第１貫通電極
２５ｂ第２貫通電極
２６ａ第１外部電極
２６ｂ第２外部電極
２８第１引出電極２８
２９第２引出電極２９
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ第１溝部
３２底面
３４開口部
３６側面
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ第２溝部
４２底面
４４開口部
４６側面

Claims

ベース基板に設けられる第１バンプ電極と、
前記ベース基板に設けられ、前記第１バンプ電極と間隔をあけて形成される第２バンプ電極と、
縦断面視で、前記第１バンプ電極によって支持される第１支点と前記第２バンプ電極によって支持される第２支点との間に形成され、前記第１支点と前記第２支点とを通る方向を横切るように形成される第１溝部と、前記第１溝部より前記第２支点側に形成される第２溝部とを有する振動片と、を有することを特徴とする電子部品。
前記振動片の主面には、励振電極が形成され、
前記第１溝部は、前記励振電極の前記第１支点側の端部よりも、前記第１支点が存在する側に形成され、
前記第２溝部は、前記励振電極の前記第２支点側の端部よりも、前記第２支点が存在する側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
前記主面は、前記振動片の前記第１バンプ電極および前記第２バンプ電極に支持される側の一方の主面と、前記一方の主面と対向する他方の主面とにより構成され、
前記第１溝部および前記第２溝部は、前記一方の主面又は前記他方の主面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品。
前記主面は、前記振動片の前記第１バンプ電極および前記第２バンプ電極に支持される側の一方の主面と、前記一方の主面と対向する他方の主面とにより構成され、
前記第１溝部および前記第２溝部は、前記一方の主面及び他方の主面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品。
前記第１支点と前記第２支点とは、前記振動片の同一辺上に位置することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電子部品。
前記振動片は、上面視で矩形状からなり、
前記第１支点と前記第２支点とは、相互に前記矩形の対角な位置に配置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電子部品。
前記第１溝部および前記第２溝部は、前記振動片の長軸方向全体に亘って延設されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電子部品。
前記第１溝部および前記第２溝部は、前記振動片の長軸方向に亘って延設され、当該長軸方向の中心に向かうにつれて幅の減少するように形成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電子部品。