JP2018056809A - 圧電振動子 - Google Patents
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Abstract
Description
この圧電振動片をパッケージ内に実装する際には、マウント部の実装面上に接合部材を形成し、接合部材で支持腕部を接合するように圧電振動片を載置し、あるいは、支持腕部を押圧することにより、支持腕部が接合部材に接合される。支持腕部が接合部材に接合されることにより所望の実装強度が得られる。
なお、この課題は、圧電振動片に対する小型化の要求が益々高まり、支持腕部の幅を狭くせざるを得ない近年において、さらに顕著になりつつある。
これにより、接合部材を支持腕部の第一面に沿って這い上がりやすくでき、支持腕部と接合部材との接触面積を確保できる。この結果、支持腕部をパッケージの実装面に実装する際に、支持腕部の実装強度を確保できる。
この構成によれば、支持腕部の第一面と第二面とに接合部材を接触させることにより、支持腕部と接合部材との接触面積を一層良好に確保できる。この結果、支持腕部をパッケージの実装面に実装する際に、支持腕部の実装強度を一層良好に確保できる。
この構成によれば、外部衝撃等によって支持腕部がパッケージの幅方向に変位した場合、支持腕部の第一面がパッケージの内側面に接合部材を介して接触する。これにより、支持腕部の第一面がパッケージの内側面に接触する際の衝撃を接合部材で抑えることができ、支持腕部を接合部材で保護できる。
そこで、この構成によれば、パッケージ本体の内側面に接触した接合部材を、シールリングより下方に配置するようにした。これにより、接合部材がシールリングに接触することを防ぎ、圧電振動片の電極同士が短絡することを防止できる。
この構成によれば、圧電振動子は、一対の支持腕部が振動腕部の外側に配置される、いわゆるサイドアーム型の振動子である。この圧電振動子であっても、支持腕部をパッケージの実装面に実装する際に、支持腕部の実装強度を確保でき、かつ、支持腕部を接合部材で保護できる。
この構成によれば、圧電振動子は、支持腕部が振動腕部の間に配置される、いわゆるセンタアーム型の振動子である。この圧電振動子であっても、支持腕部をパッケージの実装面に実装する際に、支持腕部の実装強度を確保でき、かつ、支持腕部を接合部材で保護できる。
これにより、支持部をパッケージの実装面に実装する際に、支持部の実装強度を確保できる。
(第1実施形態)
[圧電振動子]
図1は本発明の第1実施形態に係る圧電振動子1を分解した状態を示す斜視図である。
図1に示すように、圧電振動子1は、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、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内に収容された圧電振動片3と、を備えている。
なお、圧電振動子1は、外形が概略直方体状に形成されている。以下、圧電振動子1の長手方向を長手方向Lといい、短手方向を幅方向Wという。さらに、長手方向Lおよび幅方向Wに対して直交する方向を厚み方向Tという。
パッケージ2は、圧電振動片3を収容する凹部17を有する。パッケージ2は、パッケージ本体5と、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。
パッケージ本体5は、互いに重ね合わされた状態で接合された第1ベース基板10、第2ベース基板11および第3ベース基板12と、第3ベース基板12上に接合されたシールリング13と、を備えている。
HTCCは、High Temperature Co−Fired Ceramicの略記である。また、LTCCは、Low Temperature Co−Fired Ceramicの略記である。
第2ベース基板11には、貫通部11aが形成されている。貫通部11aの内側面は、キャビティCの側壁の一部を構成している。貫通部11aの幅方向W両側の内側面には、内方に突出するマウント部14A,14Bが設けられている。マウント部14A,14Bは、貫通部11aの長手方向Lの略中央に形成されている。
具体的には、シールリング13は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第3ベース基板12上に接合されている。あるいは、シールリング13は、第3ベース基板12上に形成(例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により)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。
図2は本発明の第1実施形態に係るパッケージ本体5の凹部17に圧電振動片3を取り付けた状態を示す平面図である。
図2に示すように、圧電振動片3は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。なお、以下の説明では、圧電材料として水晶を例に挙げて説明する。また、圧電振動子1の長手方向L、幅方向Wおよび厚み方向Tは、圧電振動片3の長手方向、幅方向および厚み方向と一致している。したがって、以下の説明では、圧電振動片3の長手方向、幅方向および厚み方向の各方向について、圧電振動子1の長手方向L、幅方向Wおよび厚み方向Tの各方向と同一の符号を付して説明する。
一対の支持腕部33,34は、基部35から一対の振動腕部31,32の延出方向と同じ長手方向Lに沿って互いに平行に延在している。
各固定電極53,54と各励振電極とは、図示しない引き回し電極によりそれぞれ導通されている。引き回し電極は、一対の支持腕部33,34から基部35を経由して一対の振動腕部31,32に至る経路に形成されている。
一対の支持腕部33,34が電極パッド20A,20Bに接合されることにより、圧電振動片3がマウント部14A,14Bで支持される。これにより、圧電振動片3は、基部35を介して、一対の振動腕部31,32の基端31b,32bが支持される。
図3は本発明の第1実施形態に係る電極パッドに接合部材22を介して一対の支持腕部33,34を接合させた状態を示す断面図である。
図3に示すように、マウント部14Aの平面部23に電極パッド20Aが配されている。電極パッド20Aは、導電性を有する部材である。電極パッド20Aは、接続電極としての役割と、支持腕部34の接合箇所33aを実装する実装面としての役割を果たす。
また、第3ベース基板12は、貫通部12a(図2参照)のうち、支持腕部33に対向する内側面12b(図2参照)を有する。内側面12bは、支持腕部33の接合箇所33aに対向する対向領域12cを有する。
支持腕部33の接合箇所33aにおいて、一方の主面33cには固定電極53が設けられている。
さらに、接合部材22は、第3ベース基板12の内側面12b(具体的には、対向領域12c)に接触されている。
したがって、支持腕部33の接合箇所33aと接合部材22との接触面積を確保できる。これにより、支持腕部33の接合箇所33aをマウント部14Aに実装する際に、接合箇所33aの実装強度を確保できる。
よって、外部衝撃等によって支持腕部33が幅方向Wに変位した場合、支持腕部33が第3ベース基板12の内側面12bに接合部材22を介して接触する。これにより、支持腕部33の外側面33dが第3ベース基板12の内側面12bに接触する際の衝撃を接合部材22で抑えることができ、支持腕部33を接合部材22で保護できる。
接合部材22をシールリング13に対して間隔をおいて配置した理由は次の通りである。すなわち、シールリング13は、導電性の枠状部材であり、第3ベース基板12の上面に接合されている。また、接合部材22には導電性接着剤が用いられている。よって、接合部材22がシールリング13に接触した場合、電極パッド20A,20Bがシールリング13を介して短絡することが考えられる。
そこで、接合部材22をシールリング13に対して間隔をおいて、シールリング13より下方に配置した。よって、接合部材22がシールリング13に接触することを防止できる。これにより、電極パッド20A,20Bがシールリング13を介して短絡することを防止できる。
また、第3ベース基板12の貫通部12aのうち、接合箇所34aに対向する対向領域の少なくとも一部に接合部材22が接触されている。これにより、支持腕部33と同様に、支持腕部34の外側面が第3ベース基板12の内側面に接触する際の衝撃を接合部材22で抑えることができ、支持腕部34を接合部材22で保護できる。
なお、支持腕部34、マウント部14B、および電極パッド20Bの詳しい説明を省略する。
このように、サイドアーム型の圧電振動片3は、一対の支持腕部33,34の接合箇所33a,34aをマウント部14A,14Bに実装する際に、一対の支持腕部33,34の実装強度を確保できる。さらに、一対の支持腕部33,34を接合部材22で保護できる。
また、一対の支持腕部の全周を固定電極で覆うことにより、支持腕部の外側面に対する接合部材22の濡れ性が良くなる。よって、一方の支持腕部の外側面と第3ベース基板12の内側面(具体的には、対向領域12c)との間に接合部材22が配されやすくなる。同様に、他方の支持腕部の外側面と第3ベース基板12の内側面との間に接合部材22が配されやすくなる。その結果、支持腕部と接合部材22との接触面積を確保でき、支持腕部をマウント部14A,14Bに実装する際に、支持腕部の実装強度を一層確保できる。
図4は本発明の第2実施形態に係るパッケージ本体104の凹部105に圧電振動片103を取り付けた状態を示す平面図である。
図4に示すように、圧電振動子100は、内部に凹部105を有するパッケージ102と、凹部105に収容された圧電振動片103と、を備えている。
パッケージ102は、パッケージ本体104の第2ベース基板107(図5も参照)にマウント部109が設けられたもので、その他の構成は第1実施形態のパッケージ2と同様である。
マウント部109の上面109aには、圧電振動片103との接続電極である一対の電極パッド110(図5参照)が形成されている。
以下、マウント部109の上面109aを「実装面109a」として説明する。マウント部109の実装面109aは、支持腕部112の接合箇所112a(後述する)が実装される面である。
支持腕部112は、一対の振動腕部31,32の間において基部35から一対の振動腕部31,32の延出方向に沿って延びている。
すなわち、圧電振動片103は、いわゆるセンタアーム型の圧電振動片103である。
支持腕部112の一方の主面112c(図5参照)には一対の固定電極114が設けられている。一対の固定電極114は、支持腕部112の接合箇所112aに配されている。接合箇所112aは、支持腕部112の先端112b付近に位置し、マウント部109の実装面109aに実装される部位である。
図5に示すように、パッケージ本体104の第3ベース基板12は、貫通部12aのうち、支持腕部112の先端112b側に内側面12e(図4参照)を有する。内側面12eは、支持腕部112の先端112bの外端面112dに対向する対向領域12fを有する。
支持腕部112の接合箇所112aは、一方の主面112cと、外端面(すなわち、第一面)112dとを有する。一方の主面112cは、一対の電極パッド110に対向するように配置されている。外端面112dは、第3ベース基板12の対向領域12fに対向するように配置されている。
支持腕部112の接合箇所112aにおいて、一方の主面112cには一対の固定電極114が設けられている。
接合部材22Aは、接合箇所112aの一方の主面112cと実装面109aとの間に配され、かつ、支持腕部112の外端面112dと第3ベース基板12の内側面12e(図4参照)との間に配されている。さらに、接合部材22Aは、第3ベース基板12の内側面12e(具体的には、対向領域12f)に接触されている。
これにより、接合部材22を支持腕部112の外端面112dに沿って矢印Bの如く這い上がりやすくできる。この結果、支持腕部112の接合箇所112aと接合部材22との接触面積を確保でき、接合箇所112aをマウント部109の実装面109aに実装する際に、支持腕部112の実装強度を確保できる。
これにより、支持腕部112の外端面112dが第3ベース基板12の内側面12eに接触する際の衝撃を接合部材22Aで抑えることができ、支持腕部112を接合部材22Aで保護できる。
図6は本発明の第3実施形態に係るパッケージ本体204の凹部205に圧電振動片203を取り付けた状態を示す平面図である。
図6に示すように、圧電振動子200は、内部に凹部205を有するパッケージ202と、凹部205に収容された圧電振動片203と、を備えている。
パッケージ202は、第1実施形態のマウント部14A,14Bに代えてマウント部207A,207Bが設けられたもので、その他の構成は第1実施形態のパッケージ2と同様である。
一対のマウント部207A,207B、一対の電極パッド210A,210B、および一対の支持腕部216,217は、幅方向Wの中心に対して対称の部材である。よって、マウント部207A、電極パッド210A、および支持腕部216について詳しく説明して、マウント部207B、電極パッド210B、および支持腕部217の詳しい説明を省略する。
図6、図7に示すように、電極パッド210Aは、第2貫通電極221A、接続電極222A、および第1貫通電極223Aを介して外部電極224Aに導通されている。また、電極パッド210Bは、第2貫通電極221B、接続電極222B、および第1貫通電極223Bを介して外部電極224Bに導通されている。
第2貫通電極221A、221Bは、マウント部207A,207Bにそれぞれ形成されている。接続電極222A、222Bは、第1ベース基板10と第2ベース基板11との間に形成されている。第1貫通電極223A、223Bは、第1ベース基板10に形成されている。
第1接合部材226Aと第2接合部材226Bとは、長手方向Lに互いに隔離して配置されている。すなわち、支持腕部216は、長手方向Lに隔離した第1接合箇所216a、第2接合箇所216bで電極パッド210Aにそれぞれ接合されている。また、支持腕部217は、長手方向Lに隔離した第1接合箇所217a、第2接合箇所217bで電極パッド210Bにそれぞれ接合されている。
第1接合部材226Aと第2接合部材226Bとは、第1実施形態や第2実施形態の接合部材22と同じ部材であり、導電性を備えている。
図8に示すように、支持腕部216は、断面矩形状に形成され、一方の主面216cと、外側面(すなわち、第一面)216dと、内側面(すなわち、第二面)216eとを有する。一方の主面216cは、電極パッド210Aに対向するように配置される。外側面216dは、第3ベース基板12の内側面12b(図6参照)に対向するように配置される。内側面216eは、パッケージ202の凹部205の中央側に対向する外側面216dの反対側に配置される。
支持腕部216の一方の主面216cには固定電極(図示せず)が設けられている。
さらに、第1接合部材226Aは、第3ベース基板12の内側面12b(図6参照)のうち対向領域12cに接触されている。
すなわち、第1接合部材226Aの厚さ寸法T1を確保できる。よって、支持腕部216の第1接合箇所216aと第1接合部材226Aとの接触面積を確保できる。これにより、支持腕部216の第1接合箇所216aをマウント部207Aに実装する際に、第1接合箇所216aの実装強度を確保できる。
しかし、第1接合部材や第2接合部材の塗布量を少量に抑えた場合においても、支持腕部の自重や、支持腕部への押圧による影響で、第1接合部材や第2接合部材が電極パッドに沿って全方向へ濡れ広がることが考えられる。このため、第1接合部材や第2接合部材の厚さ寸法が小さくなり、実装強度を確保する工夫が要求される。
これにより、第1接合箇所216aと第1接合部材226Aとの接触面積や、第2接合箇所216bと第2接合部材226Bとの接触面積を確保でき、支持腕部216,217の実装強度を確保できる。
よって、外部衝撃等によって支持腕部216が幅方向Wに変位した場合、支持腕部216が第3ベース基板12の内側面12b(図6参照)に第1接合部材226A、第2接合部材226Bを介して接触する。これにより、支持腕部216の外側面216dが第3ベース基板12の内側面12bに接触する際の衝撃を第1接合部材226A、第2接合部材226Bで抑えることができ、支持腕部216を接合部材22で保護できる。
これにより、支持腕部216の第1接合箇所216a、第2接合箇所216bをマウント部207Aに実装する際に、第1接合箇所216a、第2接合箇所216bの実装強度を一層良好に確保できる。
例えば、前記第1実施形態では、支持腕部33の外側面33dと内側面33eとに接合部材22を接触させる例について説明したが、これに限定するものではない。
その他の例として、支持腕部33の外側面33dのみに接合部材22を接触させることも可能である。
また、前記第3実施形態においても、支持腕部216の外側面216dのみに第1接合部材226A、第2接合部材226Bを接触させることも可能である。
しかし、本発明はサイドアーム型やセンタアーム型の圧電振動片に限らないで、他の圧電振動片に適用することも可能である。他の圧電振動片としては、基部に支持部が接続されて基部の一部のように形成され、基部から一対の振動腕部が互いに平行となるように並んで延在される、いわゆる標準型の圧電振動片がある。
この圧電振動片は、基部に一体化された支持部がパッケージ本体に実装される。この場合においても、第1実施形態や第2実施形態と同様に、支持部の実装強度を確保でき、さらに、支持部を接合部材で保護できる。
35,215………基部
3,103,203…圧電振動片
2,102,202…………パッケージ
12………第3ベース基板
12c,12f…対向領域
12b,12e…パッケージの内側面
12d,12g…対向領域の少なくとも一部
13………シールリング
14A,14B,109,207A,207B…マウント部
20A,20B,210A,210B…電極パッド(実装面)
109a…実装面
22,22A…接合部材
31,32,212,213……一対の振動腕部
33,34,112,216,217…支持腕部
33d,216d……支持腕部の外側面(第一面)
33e,216e……支持腕部の内側面(第二面)
112d…外端面(第一面)
Claims (6)
- 基部から延出する一対の振動腕部と、前記基部に接続される少なくとも一つの支持部と、を有する圧電振動片が、前記支持部において、パッケージ内の実装面に接合部材で実装されている圧電振動子において、
前記接合部材が、前記支持部のうち、前記パッケージの内側面側の第一面と前記パッケージの内側面との間に配され、かつ、該内側面に接触していることを特徴とする圧電振動子。 - 前記接合部材が、前記支持部の前記第一面と、該第一面の反対側の第二面とに接触していることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子。
- 前記パッケージの内側面は、前記第一面との対向領域の少なくとも一部に前記接合部材が接触されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電振動子。
- 前記パッケージは、
前記内側面を有するパッケージ本体と、
該パッケージ本体の前記内側面に沿って接合される導電性のシールリングと、
を備え、
前記内側面に接触した前記接合部材は、前記シールリングに対して間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電振動子。 - 前記支持部は、
前記一対の振動腕部の外側にそれぞれ配され、前記基部から前記一対の振動腕部の延出方向に沿って延びていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電振動子。 - 前記支持部は、
前記一対の振動腕部の間に配され、前記基部から前記振動腕部の延出方向に沿って延びていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電振動子。
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