JP2015076746A - 圧電振動子 - Google Patents
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Abstract
【課題】パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子を提供する。
【解決手段】第二ベース基板11の実装面11a上には、陽極用電極パッド20Aと陰極用電極パッド20Bとを有する第一組の電極パッド20A,20Bと、陽極用電極パッド120Aと陰極用電極パッド120Bとを有する第二組の電極パッド120A,120Bとが、実装面11a上の異なる位置に設けられ、第一ベース基板10の外面10a上には、陽極用外部電極21Aと陰極用外部電極21Bとが設けられ、第一組の電極パッド20A,20Bおよび第二組の電極パッド120A,120Bは、それぞれの陽極用電極パッド20A,120Aが陽極用外部電極21Aに対して電気的に接続され、それぞれの陰極用電極パッド20B,120Bが陰極用外部電極21Bに対して電気的に接続されていることを特徴としている。
【選択図】図5
【解決手段】第二ベース基板11の実装面11a上には、陽極用電極パッド20Aと陰極用電極パッド20Bとを有する第一組の電極パッド20A,20Bと、陽極用電極パッド120Aと陰極用電極パッド120Bとを有する第二組の電極パッド120A,120Bとが、実装面11a上の異なる位置に設けられ、第一ベース基板10の外面10a上には、陽極用外部電極21Aと陰極用外部電極21Bとが設けられ、第一組の電極パッド20A,20Bおよび第二組の電極パッド120A,120Bは、それぞれの陽極用電極パッド20A,120Aが陽極用外部電極21Aに対して電気的に接続され、それぞれの陰極用電極パッド20B,120Bが陰極用外部電極21Bに対して電気的に接続されていることを特徴としている。
【選択図】図5
Description
この発明は、圧電振動子に関するものである。
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。
特許文献1には、一対の振動腕部の長手方向における一方側の端部同士を接続する基部と、を有するいわゆる音叉型圧電振動片がパッケージ内に収納され、基部がベース基板にマウントされた圧電振動子が開示されている。
また、特許文献2には、一対の振動腕部と、一対の振動腕部の端部同士を接続する基部と、基部の幅方向における両側から振動腕部の長手方向に沿って延在する一対の支持腕部と、を有するいわゆるサイドアーム型圧電振動片がパッケージ内に収納され、サイドアームがベース基板にマウントされた圧電振動子が開示されている。
また、特許文献2には、一対の振動腕部と、一対の振動腕部の端部同士を接続する基部と、基部の幅方向における両側から振動腕部の長手方向に沿って延在する一対の支持腕部と、を有するいわゆるサイドアーム型圧電振動片がパッケージ内に収納され、サイドアームがベース基板にマウントされた圧電振動子が開示されている。
ところで、音叉型圧電振動片とサイドアーム型圧電振動片とでは、それぞれ外形やマウント位置等が異なっている。しかしながら、従来技術にあっては、種々の圧電振動片のタイプに対応して、圧電振動子のベース基板の大きさや、外部電極と接続される電極パッドの位置を変更する必要があった。したがって、従来の圧電振動子は、種々の圧電振動片のタイプに対応してパッケージを専用化する必要があるため、高コストとなっていた。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子の提供を課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の圧電振動子は、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の長手方向における一方側の端部同士を接続する基部と、を有する圧電振動片がパッケージのキャビティ内に収納された圧電振動子であって、前記パッケージを形成する複数の基板のうち、ベース基板の前記キャビティ側の第一主面上には、陽極用電極パッドと陰極用電極パッドとを有する複数組の電極パッドが、前記第一主面上の異なる位置に設けられ、前記ベース基板の前記第一主面とは反対側の第二主面上には、陽極用外部電極と陰極用外部電極とを有する一対の外部電極が設けられ、前記複数組の電極パッドは、それぞれの前記陽極用電極パッドが前記陽極用外部電極に対して電気的に接続され、それぞれの前記陰極用電極パッドが前記陰極用外部電極に対して電気的に接続されていることを特徴としている。
本発明によれば、複数組の電極パッドがベース基板の第一主面上の異なる位置に設けられるとともに、それぞれの陽極用電極パッドが陽極用外部電極に対して電気的に接続され、それぞれの陰極用電極パッドが陰極用外部電極に対して電気的に接続されているので、マウント位置の異なる種々のタイプの圧電振動片を実装可能なパッケージとすることができる。したがって、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができる。
また、前記圧電振動片は、前記一対の振動腕部の先端部が前記長手方向の一方側に配置されて前記キャビティ内に収納され、前記複数組の電極パッドは、第一組の電極パッドと、前記第一主面上において前記第一組の電極パッドよりも前記長手方向の一方側に位置する第二組の電極パッドと、を備えていることを特徴としている。
本発明によれば、第一組の電極パッドと、第一主面上において第一組の電極パッドよりも長手方向の一方側に位置する第二組の電極パッドと、を備えているので、実装位置が異なるとともに長さの異なる種々のタイプの圧電振動片を実装可能なパッケージとすることができる。したがって、実装される圧電振動片の長さが異なる場合であっても、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができる。
また、前記キャビティ内に収納される前記圧電振動片は、前記基部にマウント電極を有する音叉型圧電振動片、および前記一対の振動腕部の幅方向における両外側において前記基部から前記長手方向に沿って延びる支持腕部にマウント電極を有するサイドアーム型圧電振動片のいずれかであり、前記第一組の電極パッドには、前記音叉型圧電振動片が実装可能とされ、前記第二組の電極パッドには、前記サイドアーム型圧電振動片が実装可能とされていることを特徴としている。
本発明によれば、とりわけ、音叉型圧電振動片およびサイドアーム型圧電振動片を実装可能なパッケージとすることができるので、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができる。
また、前記キャビティ内に収納される前記圧電振動片は、前記基部にマウント電極を有する音叉型圧電振動片、および前記一対の振動腕部の幅方向における両外側において前記長手方向に沿って延びる支持腕部にマウント電極を有するサイドアーム型圧電振動片のいずれかであり、前記第一組の電極パッドには、前記音叉型圧電振動片が実装可能とされ、前記第二組の電極パッドには、前記サイドアーム型圧電振動片が実装可能とされ、前記音叉型圧電振動片は、金属バンプを介して前記第一組の電極パッドに実装されるとともに、前記第二組の電極パッドから離間していることを特徴としている。
本発明によれば、とりわけ、音叉型圧電振動片およびサイドアーム型圧電振動片を実装可能なパッケージとすることができるので、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができる。また、音叉型圧電振動片は、金属バンプを介して第一組の電極パッドに実装されるとともに、第二組の電極パッドから離間しているので、音叉型圧電振動片を第一組の電極パッドに対して実装したときに、第二組の電極パッドと音叉型圧電振動片とが接触するのを確実に防止できる。これにより、音叉型圧電振動片の振動腕部を所定の共振周波数で振動させることができるので、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができるとともに、振動特性に優れた高性能な圧電振動子とすることができる。
また、前記ベース基板には、前記第二組の電極パッドよりも前記長手方向の一方側に凹部が形成され、前記圧電振動片における前記一対の振動腕部の先端部は、前記凹部に対応した位置に配置されていることを特徴としている。
本発明によれば、圧電振動片における一対の振動腕部の先端部は、凹部に対応した位置に配置されているので、例えば外部衝撃が加わることにより振動腕部が撓んだ場合であっても、振動腕部の先端部がベース基板に接触するのを防止できる。さらに、音叉型圧電振動片を実装した場合において、振動腕部が撓んだときに、第二組の電極パッドが振動腕部の先端部以外の部分と接触して振動腕部が過度に撓むのを防止する枕部として機能するので、振動腕部の先端部がベース基板に接触するのを確実に防止できる。したがって、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができるとともに、耐衝撃性に優れた高性能な圧電振動子とすることができる。
本発明によれば、複数組の電極パッドがベース基板の第一主面上の異なる位置に設けられるとともに、それぞれの陽極用電極パッドが陽極用外部電極に対して電気的に接続され、それぞれの陰極用電極パッドが陰極用外部電極に対して電気的に接続されているので、マウント位置の異なる種々のタイプの圧電振動片を実装可能なパッケージとすることができる。したがって、パッケージの汎用化ができる低コストな圧電振動子とすることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図であり、図2は圧電振動子の内部構成図であって、封口板を取り外した状態で上方から見た図である。なお、図2においては、実装可能な圧電振動片3のうち、音叉型圧電振動片3Aを一点鎖線で図示し、サイドアーム型圧電振動片3Bを二点鎖線で図示している。
図1は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図であり、図2は圧電振動子の内部構成図であって、封口板を取り外した状態で上方から見た図である。なお、図2においては、実装可能な圧電振動片3のうち、音叉型圧電振動片3Aを一点鎖線で図示し、サイドアーム型圧電振動片3Bを二点鎖線で図示している。
図1および図2に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、内部に気密封止されたキャビティCを有するパッケージ2と、キャビティCの内部に収容された音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれかの圧電振動片3と、を備えた、いわゆるセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子である。
圧電振動子1は、概略直方体状に形成されている。なお、以下の説明では、平面視において圧電振動子1の長さ方向を長手方向Lといい、長手方向と直交する圧電振動子1の短手方向を幅方向Wといい、長手方向Lおよび幅方向Wに対して直交する方向を厚さ方向Tという。以下では、圧電振動子1のパッケージ2内に収納可能な音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bについて説明をしたあと、本実施形態の圧電振動子1の詳細について説明をする。
圧電振動子1は、概略直方体状に形成されている。なお、以下の説明では、平面視において圧電振動子1の長さ方向を長手方向Lといい、長手方向と直交する圧電振動子1の短手方向を幅方向Wといい、長手方向Lおよび幅方向Wに対して直交する方向を厚さ方向Tという。以下では、圧電振動子1のパッケージ2内に収納可能な音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bについて説明をしたあと、本実施形態の圧電振動子1の詳細について説明をする。
(音叉型圧電振動片)
図3は、音叉型圧電振動片3Aの説明図である。
図3に示すように、音叉型圧電振動片3Aは、例えば水晶やタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された圧電振動片3であって、一対の振動腕部30,31と、一対の振動腕部30,31の基端部30b,31bを接続する基部32と、を備えている。パッケージ2のキャビティCの内部に音叉型圧電振動片3Aを収納したとき、振動腕部30,31の長手方向は圧電振動子1の長手方向Lと一致し、振動腕部30,31の幅方向は圧電振動子1の幅方向Wと一致し、振動腕部30,31の厚さ方向は圧電振動子1の厚さ方向Tと一致している(図2参照)。
一対の振動腕部30,31は、その両主面上に、長手方向Lに沿ってそれぞれ形成された溝部37を備えている。
溝部37は、例えば、振動腕部30,31の基端部30b,31b側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。
図3は、音叉型圧電振動片3Aの説明図である。
図3に示すように、音叉型圧電振動片3Aは、例えば水晶やタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された圧電振動片3であって、一対の振動腕部30,31と、一対の振動腕部30,31の基端部30b,31bを接続する基部32と、を備えている。パッケージ2のキャビティCの内部に音叉型圧電振動片3Aを収納したとき、振動腕部30,31の長手方向は圧電振動子1の長手方向Lと一致し、振動腕部30,31の幅方向は圧電振動子1の幅方向Wと一致し、振動腕部30,31の厚さ方向は圧電振動子1の厚さ方向Tと一致している(図2参照)。
一対の振動腕部30,31は、その両主面上に、長手方向Lに沿ってそれぞれ形成された溝部37を備えている。
溝部37は、例えば、振動腕部30,31の基端部30b,31b側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。
一対の振動腕部30,31の先端部30a,30bには、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整するための周波数調整用に外表面上に被膜された不図示の重り金属膜を備えている。重り金属膜は、例えば、周波数を粗く調整するための不図示の粗調膜と、微小調整するための不図示の微調膜とを備えている。
周波数調整は、粗調膜および微調膜の重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部30,31の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。
周波数調整は、粗調膜および微調膜の重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部30,31の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。
一対の振動腕部30,31は、一対の振動腕部30,31を振動させる不図示の一対の励振電極を備えている。
基部32の外表面上には、音叉型圧電振動片3Aを実装する際のマウント部として、不図示の一対のマウント電極が設けられている。一方のマウント電極は、一方の励振電極に接続され、他方のマウント電極は、他方の励振電極に接続されている。一対の振動腕部30,31は、マウント電極を介して励振電極に所定の電圧が印加されると、励振電極同士の相互作用により、互いに接近および離間する方向(すなわち幅方向W)に所定の共振周波数で振動する。
基部32の外表面上には、音叉型圧電振動片3Aを実装する際のマウント部として、不図示の一対のマウント電極が設けられている。一方のマウント電極は、一方の励振電極に接続され、他方のマウント電極は、他方の励振電極に接続されている。一対の振動腕部30,31は、マウント電極を介して励振電極に所定の電圧が印加されると、励振電極同士の相互作用により、互いに接近および離間する方向(すなわち幅方向W)に所定の共振周波数で振動する。
基部32には、一対の振動腕部30,31の基端部30b,31bとの接続部の近傍において、幅方向Wの両側から幅方向Wの中心に向かって切り欠かれた一対のノッチ部34,34が形成されている。
また、基部32には、一対のノッチ部34,34の間に、幅狭部34aが形成されている。幅狭部34aにより、一対の振動腕部30,31によって励起された振動の伝達ルートが狭くなるので、一対の振動腕部30,31から振動が漏洩するのを抑制できる。これにより、振動漏れおよびCI値の上昇を効果的に抑制している。
また、基部32には、一対のノッチ部34,34の間に、幅狭部34aが形成されている。幅狭部34aにより、一対の振動腕部30,31によって励起された振動の伝達ルートが狭くなるので、一対の振動腕部30,31から振動が漏洩するのを抑制できる。これにより、振動漏れおよびCI値の上昇を効果的に抑制している。
(サイドアーム型圧電振動片)
図4は、サイドアーム型圧電振動片3Bの説明図である。
図4に示すように、サイドアーム型圧電振動片3Bは、音叉型圧電振動片3A(図3参照)と同様に、例えば水晶やタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された圧電振動片3であって、一対の振動腕部130,131と、一対の振動腕部130,131の基端部130b,131bを接続する基部132と、一対の振動腕部130,131の幅方向における両外側において基部132から一対の振動腕部130,131の長手方向に沿って延びる支持腕部135,136と、を備えている。パッケージ2のキャビティCの内部にサイドアーム型圧電振動片3Bを収納したとき、振動腕部130,131の長手方向は圧電振動子1の長手方向Lと一致し、振動腕部130,131の幅方向は圧電振動子1の幅方向Wと一致し、振動腕部130,131の厚さ方向は圧電振動子1の厚さ方向Tと一致している(図2参照)。
一対の振動腕部130,131は、その両主面上に、長手方向Lに沿ってそれぞれ形成された溝部137を備えている。サイドアーム型圧電振動片3Bの一対の振動腕部130,131については、音叉型圧電振動片3Aの一対の振動腕部30,31と同様であるため、詳細な説明を省略する。
図4は、サイドアーム型圧電振動片3Bの説明図である。
図4に示すように、サイドアーム型圧電振動片3Bは、音叉型圧電振動片3A(図3参照)と同様に、例えば水晶やタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された圧電振動片3であって、一対の振動腕部130,131と、一対の振動腕部130,131の基端部130b,131bを接続する基部132と、一対の振動腕部130,131の幅方向における両外側において基部132から一対の振動腕部130,131の長手方向に沿って延びる支持腕部135,136と、を備えている。パッケージ2のキャビティCの内部にサイドアーム型圧電振動片3Bを収納したとき、振動腕部130,131の長手方向は圧電振動子1の長手方向Lと一致し、振動腕部130,131の幅方向は圧電振動子1の幅方向Wと一致し、振動腕部130,131の厚さ方向は圧電振動子1の厚さ方向Tと一致している(図2参照)。
一対の振動腕部130,131は、その両主面上に、長手方向Lに沿ってそれぞれ形成された溝部137を備えている。サイドアーム型圧電振動片3Bの一対の振動腕部130,131については、音叉型圧電振動片3Aの一対の振動腕部30,31と同様であるため、詳細な説明を省略する。
基部132は、幅方向Wの両側端部がそれぞれ一対の振動腕部130,131よりも幅方向Wの外側に配置されている。基部132の幅方向Wにおける両側端部からは、それぞれ長手方向Lに沿って一対の支持腕部135,136が、一対の振動腕部130,131の先端側に向かって延びている。
一対の支持腕部135,136の外表面上には、それぞれサイドアーム型圧電振動片3Bを実装する際のマウント部として、不図示の一対のマウント電極が設けられている。一方のマウント電極は、一方の励振電極に接続され、他方のマウント電極は、他方の励振電極に接続されている。
一対の支持腕部135,136の外表面上には、それぞれサイドアーム型圧電振動片3Bを実装する際のマウント部として、不図示の一対のマウント電極が設けられている。一方のマウント電極は、一方の励振電極に接続され、他方のマウント電極は、他方の励振電極に接続されている。
基部132には、一対の振動腕部130,131の基端部130b,131bとの接続部の近傍において、幅方向Wの両側から幅方向Wの中心に向かって切り欠かれた一対のノッチ部134,134が形成されている。
また、基部132には、一対のノッチ部134,134の間に、幅狭部134aが形成されている。幅狭部134aを設けることにより、振動漏れおよびCI値の上昇を効果的に抑制している。
また、基部132には、一対のノッチ部134,134の間に、幅狭部134aが形成されている。幅狭部134aを設けることにより、振動漏れおよびCI値の上昇を効果的に抑制している。
(圧電振動子)
図5は、圧電振動子1の分解斜視図である。
図5に示すように、パッケージ2は、パッケージ本体5と、このパッケージ本体5に対して接合されるとともに、パッケージ本体5との間にキャビティCを形成する封口板6と、を備えている。パッケージ2のキャビティC内には、上述した音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれかの圧電振動片3が収納される。音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bは、それぞれ一対の振動腕部30,31,130,131の先端部30a,31a,130a,131aが、後述の凹部40に対応した位置に配置されてキャビティC内に収納される。
図5は、圧電振動子1の分解斜視図である。
図5に示すように、パッケージ2は、パッケージ本体5と、このパッケージ本体5に対して接合されるとともに、パッケージ本体5との間にキャビティCを形成する封口板6と、を備えている。パッケージ2のキャビティC内には、上述した音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれかの圧電振動片3が収納される。音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bは、それぞれ一対の振動腕部30,31,130,131の先端部30a,31a,130a,131aが、後述の凹部40に対応した位置に配置されてキャビティC内に収納される。
パッケージ本体5は、互いに重ね合わされた状態で接合された第一ベース基板10および第二ベース基板11により形成されたベース基板9と、第二ベース基板11上に接合されたシールリング12と、を備えている。
第一ベース基板10は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第二ベース基板11は、第一ベース基板10と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第一ベース基板10上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。
第一ベース基板10は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第二ベース基板11は、第一ベース基板10と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第一ベース基板10上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。
第一ベース基板10および第二ベース基板11の四隅には、平面視1/4円弧状の切欠部15が、第一ベース基板10および第二ベース基板11の厚さ方向Tの全体にわたって形成されている。これら第一ベース基板10および第二ベース基板11は、例えばウエハ状のセラミック基板を二枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが4分割されることで、切欠部15となる。
また、第二ベース基板11のキャビティC側に位置する上面は、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれかの圧電振動片3がマウントされる内壁に対応する実装面11a(請求項の「第一主面」に相当。)とされている。
また、第二ベース基板11のキャビティC側に位置する上面は、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれかの圧電振動片3がマウントされる内壁に対応する実装面11a(請求項の「第一主面」に相当。)とされている。
なお、第一ベース基板10および第二ベース基板11はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のHTCC(High Temperature Co−Fired Ceramic)や、ガラスセラミックス製のLTCC(Low Temperature Co−Fired Ceramic)等が挙げられる。
シールリング12は、第一ベース基板10および第二ベース基板11の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第二ベース基板11の実装面11aに接合されている。具体的には、シールリング12は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面11a上に接合、あるいは、例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタリング等により実装面11a上に形成された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
シールリング12の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバールやエリンバー、インバー、42−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング12の材料としては、セラミックス製とされている第一ベース基板10および第二ベース基板11に対して、熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第一ベース基板10および第二ベース基板11として、熱膨張係数6.8×10−6/℃のアルミナを用いる場合には、シールリング12としては、熱膨張係数5.2×10−6/℃のコバールや、熱膨張係数4.5〜6.5×10−6/℃の42−アロイ等を用いることが好ましい。
封口板6は、シールリング12上に重ねられた導電性基板であり、シールリング12に対する接合によってパッケージ本体5に対して気密に接合されている。そして、この封口板6とシールリング12と第二ベース基板11の実装面11aとで画成された空間が、気密に封止された上記キャビティCとして機能する。
なお、封口板6の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板6とシールリング12との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板6の下面と、シールリング12の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
なお、封口板6の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板6とシールリング12との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板6の下面と、シールリング12の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
図2に示すように、第二ベース基板11の実装面11aには、キャビティC内における長手方向Lの他方側(図2における左側)に、音叉型圧電振動片3Aが実装される第一組の電極パッド20A,20Bが設けられている。音叉型圧電振動片3Aは、第一組の電極パッド20A,20Bに対して、後述のように例えば金属バンプ45(図5参照)を介して実装される。
第一組の電極パッド20A,20Bは、それぞれ幅方向Wにおいて離間して配置されている。また、第一組の電極パッド20A,20Bは、第二ベース基板11の実装面11aよりも一段高くなっている。第一組の電極パッド20A,20Bのうち、一方の電極パッド20Aは、例えば陽極用電極パッド20Aとされ、他方の電極パッド20Bは、例えば陰極用電極パッド20Bとされている。
第一組の電極パッド20A,20Bは、それぞれ幅方向Wにおいて離間して配置されている。また、第一組の電極パッド20A,20Bは、第二ベース基板11の実装面11aよりも一段高くなっている。第一組の電極パッド20A,20Bのうち、一方の電極パッド20Aは、例えば陽極用電極パッド20Aとされ、他方の電極パッド20Bは、例えば陰極用電極パッド20Bとされている。
第二ベース基板11の実装面11aには、キャビティC内における第一組の電極パッド20A,20Bよりも長手方向Lの一方側(図2における右側)に、サイドアーム型圧電振動片3Bが実装される第二組の電極パッド120A,120Bが設けられている。サイドアーム型圧電振動片3Bは、第二組の電極パッド120A,120Bに対して、例えば不図示の導電性接着剤により実装される。
第二組の電極パッド120A,120Bは、それぞれ幅方向Wにおいて離間して配置されている。また、第二組の電極パッド120A,120Bは、第二ベース基板11の実装面11aよりも一段高くなっている。第二組の電極パッド120A,120Bのうち、一方の電極パッド120Aは、例えば陽極用電極パッド120Aとされ、他方の電極パッド120Bは、例えば陰極用電極パッド120Bとされている。
第二組の電極パッド120A,120Bは、それぞれ幅方向Wにおいて離間して配置されている。また、第二組の電極パッド120A,120Bは、第二ベース基板11の実装面11aよりも一段高くなっている。第二組の電極パッド120A,120Bのうち、一方の電極パッド120Aは、例えば陽極用電極パッド120Aとされ、他方の電極パッド120Bは、例えば陰極用電極パッド120Bとされている。
図5に示すように、第二ベース基板11の実装面11aとは反対側の第一ベース基板10の外面10a(請求項の「第二主面」に相当。)には、一対の外部電極21A,21Bが長手方向Lに間隔をあけて形成されている。一対の外部電極21A,21Bのうち、長手方向Lの一方側の外部電極21Aは、例えば陽極用外部電極21Aとされ、長手方向Lの他方側の外部電極21Bは、例えば陰極用外部電極21Bとされる。
第一組の電極パッド20A,20B、第二組の電極パッド120A,120Bおよび外部電極21A,21Bは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。
第一組の電極パッド20A,20B、第二組の電極パッド120A,120Bおよび外部電極21A,21Bは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。
図6は、図2のA−A線に沿った断面図である。なお、図6では、音叉型圧電振動片3AがキャビティC内に収納されている状態を示しており、音叉型圧電振動片3Aを一点鎖線で図示している。
図7は、図2のA−A線に沿った断面図である。なお、図7では、サイドアーム型圧電振動片3BがキャビティC内に収納されている状態を示しており、サイドアーム型圧電振動片3Bを二点鎖線で図示している。
図7は、図2のA−A線に沿った断面図である。なお、図7では、サイドアーム型圧電振動片3BがキャビティC内に収納されている状態を示しており、サイドアーム型圧電振動片3Bを二点鎖線で図示している。
図6に示すように、第一ベース基板10には、陽極用外部電極21Aに導通し、第一ベース基板10を厚さ方向Tに貫通する貫通電極22Aが形成されている。
第二ベース基板11には、第一組の陽極用電極パッド20Aに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陽極用貫通電極23Aと、第二組の陽極用電極パッド120Aに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陽極用貫通電極123Aと、が形成されている。第一ベース基板10と第二ベース基板11との間には、貫通電極22Aと陽極用貫通電極23A,123Aとを接続する接続電極24Aが形成されている。これにより、陽極用電極パッド20A,120Aは、陽極用貫通電極23A,123A、接続電極24Aおよび貫通電極22Aを介して、陽極用外部電極21Aに対して電気的に接続されている。
第二ベース基板11には、第一組の陽極用電極パッド20Aに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陽極用貫通電極23Aと、第二組の陽極用電極パッド120Aに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陽極用貫通電極123Aと、が形成されている。第一ベース基板10と第二ベース基板11との間には、貫通電極22Aと陽極用貫通電極23A,123Aとを接続する接続電極24Aが形成されている。これにより、陽極用電極パッド20A,120Aは、陽極用貫通電極23A,123A、接続電極24Aおよび貫通電極22Aを介して、陽極用外部電極21Aに対して電気的に接続されている。
また、図7に示すように、第一ベース基板10には、陰極用外部電極21Bに導通し、第一ベース基板10を厚さ方向Tに貫通する貫通電極22Bが形成されている。
第二ベース基板11には、第一組の陰極用電極パッド20Bに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陰極用貫通電極23Bと、第二組の陰極用電極パッド120Bに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陰極用貫通電極123Bと、が形成されている。第一ベース基板10と第二ベース基板11との間には、貫通電極22Bと陰極用貫通電極23B,123Bとを接続する接続電極24Bが形成されている。これにより、陰極用電極パッド20B,120Bは、陰極用貫通電極23B,123B、接続電極24Bおよび貫通電極22Bを介して、陰極用外部電極21Bに対して電気的に接続されている。
第二ベース基板11には、第一組の陰極用電極パッド20Bに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陰極用貫通電極23Bと、第二組の陰極用電極パッド120Bに導通し、第二ベース基板11を厚さ方向Tに貫通する陰極用貫通電極123Bと、が形成されている。第一ベース基板10と第二ベース基板11との間には、貫通電極22Bと陰極用貫通電極23B,123Bとを接続する接続電極24Bが形成されている。これにより、陰極用電極パッド20B,120Bは、陰極用貫通電極23B,123B、接続電極24Bおよび貫通電極22Bを介して、陰極用外部電極21Bに対して電気的に接続されている。
図2に示すように、第二ベース基板11の実装面11aには、第二組の電極パッド120A,120Bよりも長手方向Lの一方側(図2における右側)であって、音叉型圧電振動片3Aの一対の振動腕部30,31の先端部30a,31aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bの一対の振動腕部130,131の先端部130a,131aに対向する部分に、凹部40が形成されている。凹部40は、例えば落下等による衝撃の影響によって、振動腕部30,31が厚さ方向Tに変位(撓み変形)したときに、振動腕部30,31,130,131の先端部30a,31a,130a,131aと第二ベース基板11との接触を回避するために形成されている。凹部40は、第二ベース基板11を貫通する貫通孔とされているとともに、シールリング12の内側において平面視矩形状に形成されている。
ここで、凹部40を第二組の電極パッド120A,120Bよりも長手方向Lの一方側に設けることにより、以下のような作用効果が得られる。すなわち、音叉型圧電振動片3Aを第一組の電極パッド20A,20Bに実装している場合において、例えば外部衝撃等により、音叉型圧電振動片3Aの振動腕部30,31が厚さ方向Tに撓み変形したときに、第二組の電極パッド120A,120Bが振動腕部30,31の先端部30a,31a以外の部分と接触する。このとき、第二組の電極パッド120A,120Bは、音叉型圧電振動片3Aの振動腕部30,31が過度に撓むのを防止する枕部として機能することができる。
また、図6に示すように、音叉型圧電振動片3Aは、第一組の電極パッド20A,20B(図2参照)に対して、例えば金等の金属材料により形成された金属バンプ45を介して実装されている。例えば、音叉型圧電振動片3Aは、基部32に形成された不図示のマウント電極を金属バンプ45に対して押し付けつつ超音波振動を与えることにより、マウント電極と金属バンプとが互いに接合されて第一組の電極パッド20A,20Bに実装される。
このとき、金属バンプ45は、所定の高さを有しているので、音叉型圧電振動片3Aは、第二組の電極パッド120A,120B(図2参照)から離間した状態で第一組の電極パッド20A,20Bに実装される。したがって、音叉型圧電振動片3Aと第二組の電極パッド120A,120Bとが接触するのが確実に防止される。
このとき、金属バンプ45は、所定の高さを有しているので、音叉型圧電振動片3Aは、第二組の電極パッド120A,120B(図2参照)から離間した状態で第一組の電極パッド20A,20Bに実装される。したがって、音叉型圧電振動片3Aと第二組の電極パッド120A,120Bとが接触するのが確実に防止される。
本実施形態によれば、第一組の電極パッド20A,20Bと第二組の電極パッド120A,120Bとが、第二ベース基板11の実装面11a上の異なる位置に設けられるとともに、それぞれの陽極用電極パッド20A,120Aが陽極用外部電極21Aに対して電気的に接続され、それぞれの陰極用電極パッド20B,120Bが陰極用外部電極21Bに対して電気的に接続されているので、マウント位置の異なる種々のタイプの圧電振動片3を実装可能なパッケージ2とすることができる。したがって、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができる。
また、第一組の電極パッド20A,20Bと、実装面11a上において第一組の電極パッド20A,20Bよりも長手方向Lの一方側に位置する第二組の電極パッド120A,120Bと、を備えているので、実装位置が異なるとともに長さの異なる種々のタイプの圧電振動片3を実装可能なパッケージ2とすることができる。したがって、実装される圧電振動片3の長さが異なる場合であっても、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができる。
また、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bを実装可能なパッケージ2とすることができるので、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができる。また、音叉型圧電振動片3Aは、金属バンプ45を介して第一組の電極パッド20A,20Bに実装されるとともに、第二組の電極パッド120A,120Bから離間しているので、音叉型圧電振動片3Aを第一組の電極パッド20A,20Bに対して実装したときに、第二組の電極パッド120A,120Bと音叉型圧電振動片3Aとが接触するのを確実に防止できる。これにより、音叉型圧電振動片3Aの振動腕部30,31を所定の共振周波数で振動させることができるので、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができるとともに、振動特性に優れた高性能な圧電振動子1とすることができる。
また、音叉型圧電振動片3Aにおける一対の振動腕部30,31の先端部30a,31aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bにおける一対の振動腕部130,131の先端部130a,131aは、それぞれ凹部40に対応した位置に配置されているので、例えば外部衝撃が加わることにより振動腕部30,31,130,131が撓んだ場合であっても、振動腕部30,31,130,131の先端部30a,31a,130a,131aが第二ベース基板11に接触するのを防止できる。さらに、音叉型圧電振動片3Aを実装している場合においては、振動腕部30,31が撓んだときに、第二組の電極パッド120A,120Bが振動腕部30,31の先端部30a,31a以外の部分と接触して振動腕部30,31が過度に撓むのを防止する枕部として機能するので、振動腕部30,31の先端部30a,31aが第二ベース基板11に接触するのを確実に防止できる。したがって、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができるとともに、耐衝撃性に優れた高性能な圧電振動子1とすることができる。
なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上述した実施形態では、圧電振動子の一例として、セラミックパッケージタイプの圧電振動子1を例に挙げたが、これに限定されない。したがって、圧電振動子は、例えばガラスパッケージタイプの圧電振動子であってもよい。
実施形態では、第一組の電極パッド20A,20Bおよび第二組の電極パッド120A,120Bの二組の電極パッドを備え、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bを実装可能な圧電振動子1を例に説明をしたが、電極パッドの組数は二組に限定されない。したがって、例えば三組の電極パッドを備えるとともに、三種類の圧電振動片を実装可能な圧電振動子としてもよい。
また、実施形態では、圧電振動子1に実装可能な圧電振動片3として、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bを例に説明をしたが、実装可能な圧電振動片3はこれらに限定されない。したがって、例えば、音叉型圧電振動片3Aおよびサイドアーム型圧電振動片3Bのいずれか一方に換えて、一対の振動腕部と、一対の振動腕部の端部同士を接続する基部と、一対の振動腕部の間において基部に接続されて振動腕部の長手方向に沿って延びる支持部と、を備えた、いわゆるセンターアーム型圧電振動片を実装可能としてもよい。また、音叉型圧電振動片3A、サイドアーム型圧電振動片3Bおよびセンターアーム型圧電振動片の三タイプの圧電振動片を実装可能としてもよい。
また、実施形態では、音叉型圧電振動片3Aは、第一組の電極パッド20A,20Bに対して金属バンプ45を介して実装されるとともに、第二組の電極パッド120A,120Bから離間していた。これに対して、例えば、第一組の電極パッド20A,20Bが第二組の電極パッド120A,120Bよりも高くなるように形成するとともに、例えば導電性接着剤により音叉型圧電振動片3Aを第一組の電極パッド20A,20Bに対して実装してもよい。この場合においても、音叉型圧電振動片3Aは、第二組の電極パッド120A,120Bから離間して実装される。したがって、第二組の電極パッド120A,120Bは、外部衝撃等により振動腕部30,31が過度に撓むのを防止する枕部として機能することができる。したがって、パッケージ2の汎用化ができる低コストな圧電振動子1とすることができるとともに、耐衝撃性に優れた高性能な圧電振動子1とすることができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
1・・・圧電振動子 2・・・パッケージ 3・・・圧電振動片 3A・・・音叉型圧電振動片(圧電振動片) 3B・・・サイドアーム型圧電振動片(圧電振動片) 9・・・ベース基板 10・・・第一ベース基板(ベース基板) 10a・・・外面(第二主面) 11・・・第二ベース基板(ベース基板) 11a・・・実装面(第一主面) 20A,120A・・・陽極用電極パッド(電極パッド) 20B,120B・・・陰極用電極パッド(電極パッド) 20A・・・陽極用外部電極(外部電極) 20B・・・陰極用外部電極(外部電極) 30,31,130,131・・・振動腕部 30a,31a,130a,131a・・・先端部 30b,31b,130b,131b・・・基端部(端部) 32,132・・・基部 40・・・凹部 45・・・金属バンプ C・・・キャビティ L・・・長手方向
Claims (5)
- 一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の長手方向における一方側の端部同士を接続する基部と、を有する圧電振動片がパッケージのキャビティ内に収納された圧電振動子であって、
前記パッケージを形成する複数の基板のうち、ベース基板の前記キャビティ側の第一主面上には、陽極用電極パッドと陰極用電極パッドとを有する複数組の電極パッドが、前記第一主面上の異なる位置に設けられ、
前記ベース基板の前記第一主面とは反対側の第二主面上には、陽極用外部電極と陰極用外部電極とを有する一対の外部電極が設けられ、
前記複数組の電極パッドは、それぞれの前記陽極用電極パッドが前記陽極用外部電極に対して電気的に接続され、それぞれの前記陰極用電極パッドが前記陰極用外部電極に対して電気的に接続されていることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項1に記載の圧電振動子であって、
前記圧電振動片は、前記一対の振動腕部の先端部が前記長手方向の一方側に配置されて前記キャビティ内に収納され、
前記複数組の電極パッドは、第一組の電極パッドと、前記第一主面上において前記第一組の電極パッドよりも前記長手方向の一方側に位置する第二組の電極パッドと、を備えていることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項2に記載の圧電振動子であって、
前記キャビティ内に収納される前記圧電振動片は、前記基部にマウント電極を有する音叉型圧電振動片、および前記一対の振動腕部の幅方向における両外側において前記基部から前記長手方向に沿って延びる支持腕部にマウント電極を有するサイドアーム型圧電振動片のいずれかであり、
前記第一組の電極パッドには、前記音叉型圧電振動片が実装可能とされ、前記第二組の電極パッドには、前記サイドアーム型圧電振動片が実装可能とされていることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項2に記載の圧電振動子であって、
前記キャビティ内に収納される前記圧電振動片は、前記基部にマウント電極を有する音叉型圧電振動片、および前記一対の振動腕部の幅方向における両外側において前記長手方向に沿って延びる支持腕部にマウント電極を有するサイドアーム型圧電振動片のいずれかであり、
前記第一組の電極パッドには、前記音叉型圧電振動片が実装可能とされ、
前記第二組の電極パッドには、前記サイドアーム型圧電振動片が実装可能とされ、
前記音叉型圧電振動片は、金属バンプを介して前記第一組の電極パッドに実装されるとともに、前記第二組の電極パッドから離間していることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項2から4のいずれか1項に記載の圧電振動子であって、
前記ベース基板には、前記第二組の電極パッドよりも前記長手方向の一方側に凹部が形成され、
前記圧電振動片における前記一対の振動腕部の先端部は、前記凹部に対応した位置に配置されていることを特徴とする圧電振動子。
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