JP2022057498A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電振動片を基板に固定するときに発生する導通不良を抑制させる。【解決手段】 基部２及び当該基部２から一方向に延出する振動部３ａ、３ｂを備えた圧電振動片１と、基部２と接合部材によって接合され圧電振動片１を支持する基板１０と、を備え、接合部材は、第１接合部材１２ａと第２接合部材１２ｂとを有し、第１接合部材１２ａと第２接合部材１２ｂとは前記一方向と直交する方向において離間して配置されているとともに、前記一方向においてずらして配置されている圧電振動子２０とする。【選択図】図３

Description

本発明は、圧電振動子に関するものである。

近年、電子機器のタイムスタンダード等として使用される圧電振動子は電子機器の小型化に伴い、圧電振動子に内蔵される圧電振動片のサイズも小型化している。

従来の圧電振動子は、パッケージの基板部に一対の電極を備え、一対の電極上にそれぞれ一つの導電性接着剤が設けられており、圧電振動片がその導電性接着剤を介して基板部に接合されるとともに電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照。）。圧電振動子の製造は、パッケージの基板部に設けられた電極上に導電性接着剤を塗布し、その導電性接着剤の上に圧電振動片を載置して接合する工程を含むものである。

特開２００２－１１１４３５号公報

従来の圧電振動子では、基板部上に導電性接着剤を介して圧電振動片を接合する際、導電性接着剤が圧電振動片により基板部に押し付けられることで基板部の面内方向に拡がり、導電性接着剤同士が接触して導通不良が発生することがあった。また、小型化により、電極に塗布する導電性接着剤の大きさの調整が難しくなってきており、導電性接着剤の塗布量が多すぎた場合でも同様に導電性接着剤同士の接触が発生し導通不良を招くことがある。このような導通不良は、導電性接着剤以外の接合材、例えばペーストはんだやはんだバンプ等による接合でも同様に発生することがある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、接合材同士の接触に起因する導通不良を抑制できる圧電振動子を提供することにある。

基部及び当該基部から一方向に延出する振動部を備えた圧電振動片と、基部と接合部材によって接合され圧電振動片を支持する基板と、を備えた圧電振動子において、接合部材は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、第１接合部材と第２接合部材とは一方向と直交する方向において離間して配置されているとともに、一方向においてずらして配置されている圧電振動子とする。圧電振動片は、基部の基板と接合される実装面に設けられた一対の固定電極と、振動部に設けられ、一対の固定電極の各々に接続される一対の励振電極と、を備えており、第１接合部材は一方の固定電極と接合され、第２接合部材は他方の固定電極と接合されている圧電振動子としてもよい。また、圧電振動片の実装面には、一方の固定電極と励振電極の一方とを電気的に接続する一つの接続電極を備えており、一方の固定電極と接合される第１接合部材は、一方の固定電極における振動部側に配置され、他方の固定電極と接合される第２接合部材は、他方の固定電極における基部側に配置される圧電振動子としてもよい。さらにまた、圧電振動片は音叉型圧電振動片である圧電振動子としてもよい。

本発明の圧電振動子によれば、導通不良を抑制できる圧電振動子となる。

圧電振動片を示す図である。 圧電振動片を支持、固定する基板の平面図である。 本発明の圧電振動子の図である。

以下に本発明を実施するための形態の一実施例を、図面を用いて説明する。説明を分かりやすくするために説明の順番を次の通りとする。まず圧電振動片について説明し、次に圧電振動片を支持する基板について説明し、最後に圧電振動子について説明する。本明細書においては、圧電振動片の基部から振動部が延びる方向を長手方向とし、圧電振動片の主面と平行であり長手方向と直交する方向を短手方向とする。なお、図面においては各構成をわかりやすくするために実際の形状や実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１は圧電振動片を示す図であり、（ａ）は圧電振動片の上面図、（ｂ）は圧電振動片の下面図である。圧電振動片１は、第１主面、第１主面と対向する第２主面、第１主面と第２主面とを接続する側面とを有する圧電板より構成され、基部２と基部２と接続し長手方向に延びる一対の振動部３ａ、３ｂを有する音叉型形状である。圧電振動片１の外形寸法は、例えば、長手方向が略２．２２ｍｍ、短手方向が略０．５ｍｍであり、その公称周波数は、３２．７６８ｋＨｚである。

圧電振動片１の表面には電極が形成されており、その電極の構成は次の通りである。基部２の表面には圧電振動片１を支持体に固定、支持するとともに支持体から供給される電源と電気的に接続される第１固定電極４ａ及び第２固定電極４ｂを備える。第１固定電極４ａ及び第２固定電極４ｂは、基部２の第１主面と第２主面の表面にそれぞれ短手方向に離間して形成れており、第１主面の第１固定電極４ａと第２主面の第１固定電極４ａとは圧電振動片１の側面に形成した電極を経由して電気的に接続されている。また、第１主面の第２固定電極４ｂと第２主面の第２固定電極４ｂとは圧電振動片１の側面に形成した電極を経由して電気的に接続されている。

振動部３ａ、３ｂには、振動部３ａ、３ｂを振動させるための第１励振電極５ａ及び第２励振電極５ｂが、振動部３a、３ｂの長手方向に沿って形成されている。第１励振電極５ａは、振動部３ａの第１主面及び第２主面と、振動部３ｂの長手方向の２つの側面とに形成され、第１主面、第２主面及び２つの側面に形成された第１励振電極５ａ同士は、第１主面の基部２上において短手方向に延び、第１固定電極４ａと第１励振電極５ａとの間に配置された第１接続電極６ａを介して電気的に接続されている。また、第１励振電極５ａは、第１主面上において第１固定電極４ａと電気的に接続されている。

第２励振電極５ｂは、振動部３ｂの第１主面及び第２主面と、振動部３ａの長手方向の２つの側面とに形成され、第１主面、第２主面及び２つの側面に形成された第２励振電極５ｂ同士は、第２主面の基部２上において短手方向に延び、第２固定電極４ｂと第２励振電極５ｂとの間に配置された第２接続電極６ｂを介して電気的に接続されている、また、第２励振電極５ｂは、第２主面上において第２固定電極４ｂと電気的に接続されている。

圧電振動片１は、第１固定電極４ａと第２固定電極４ｂとの電気的極性が異なるために第１固定電極４ａと第２固定電極４ｂに電圧を印加すると振動部３ａ、３ｂがそれぞれ変形して屈曲振動する。なお、第１主面において第２固定電極４ｂと第１接続電極６ａとは、長手方向に０．０４ｍｍ離間して配置されており、第２主面において第１固定電極４ａと第２接続電極６ｂとは、長手方向に０．０４ｍｍ離間して配置されている。圧電振動片１の形成方法は、公知技術であるフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術などが用いられる。

図２は前述した圧電振動片１を支持、固定する基板の平面図である。基板１０は、圧電振動片１を支持、固定する一方の面と、一方の面に対向する他方の面を有するセラミック製の基板１０であり、基板１０の一方の面には、圧電振動片１を実装するための電極である第１固定部１１ａ及び第２固定部１１ｂが形成されている。図示しないがこの第１固定部１１ａ及び第２固定部１１ｂは、基板１０の一方の面から他方の面を貫通する貫通電極を介して他方の面の外部表面に形成された２つの実装用電極とそれぞれ電気的に接続されている。また、基板１０は矩形であり、その外形寸法は、例えば、長手寸法が略３．１０ｍｍ、短手方向が略１．５０ｍｍである。また、基板１０に形成される固定部の外形寸法は、例えば、長手寸法が略０．４１ｍｍ、短手方向が略０．３１ｍｍである。

図３は本発明の圧電振動子の図である。図３は、圧電振動片が固定されない側の基板面側より透視した図あり、説明をわかりやすくするため圧電振動片を実線、導電性接着剤を破線、圧電振動片が固定される基板の固定部を一点鎖線で示している。

圧電振動子２０は、基板１０の一方の面上に第２主面を搭載面として圧電振動片１が接合部材によって固定される。具体的には、圧電振動片１の第２主面に配置された第１固定電極４ａと基板１０の第１固定部１１ａとが第１導電性接着剤１２ａによって接着接合され、圧電振動片１の第２主面に配置された第２固定電極４ｂと基板１０の第２固定部１１ｂとが第２導電性接着剤１２ｂによって接着接合されている。そして圧電振動子２０は、凹部を備えた不図示の蓋体の凹部内に圧電振動片１を収容するよう基板１０上へ配置、接合されている。

圧電振動片１と基板１０とを接着接合する第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとは、圧電振動片１が基板１０に固定されたとき、圧電振動片１の第２主面と接触する面積がほぼ同一となるよう構成されており、本実施例では、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂの圧電振動片１の第２主面との接触面の形状が略円形であり、その外径はそれぞれ０．２０ｍｍである。

また、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂは、圧電振動片１の短手方向に離間するとともに長手方向にずらして配置されている。より具体的には、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂは、圧電振動片１の短手方向においては第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂの略中心にそれぞれの中心１２ａ１、１２ｂ１を配置するとともに、長手方向においては、第１導電性接着剤１２ａの中心１２ａ１を第１固定電極４ａにおける振動部３ａから遠い側（基部２側）に配置し、第２導電性接着剤１２ｂの中心１２ｂ１を第２固定電極４ｂにおける振動部３ｂに近い側に配置する。本実施例では、第１導電性接着剤１２ａの中心１２ａ１と第２導電性接着剤１２ｂの中心１２ｂ１との間の長手方向の長さは０．３５ｍｍ、短手方向の長さは０．０８ｍｍである。

このように、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとを長手方向にずらして配置することにより、従来の２つの導電性接着剤を長手方向にずらして配置していなかった場合と比較して第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとの距離を大きくとることが可能となり、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとが接触することに起因した導通不良の発生を抑制することができる。さらに、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとの離間距離を大きくしたことで、第１導電性接着剤１２ａ、第２導電性接着剤１２ｂのそれぞれの大きさを従来よりも大きく設定することも可能となり、接合強度の向上や導電性の確保にも有利となる。例えば、本実施例では、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂの外径がそれぞれ０．２０ｍｍ（半径０．１０ｍｍ）であり、それぞれの中心１２ａ１、１２ｂ１における短手方向の距離が０．０８ｍｍであるため、短手方向と平行な直線上に第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとを配置すると第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとは接触してしまう。しかし、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとを長手方向に離間して配置することで、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂとが接触しない構成とすることができ、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂのそれぞれの外径も短手方向の間の距離よりも大きく設定することができる。

また、本実施例では、第１導電性接着剤１２ａと第２導電性接着剤１２ｂのうち第１導電性接着剤１２ａを振動部３ａ、３ｂから遠い側、換言すれば第１導電性接着剤１２ａを第２導電性接着剤１２ｂより圧電振動片１の基部２側に配置している。圧電振動片１の搭載面である第２主面の基部２には、第２接続電極６ｂが形成されているが、第２接続電極６ｂは、第２導電性部材１２ｂと接続される第２固定電極４ｂと接続され、第１導電性接着剤１２ａとは電気的に接続されていないため、第２接続電極６ｂと第１導電性接着剤１２ａとが接触すると導通不良となる。本実施例のように、第２接続電極６ｂと電気的に接続されない側の導電性接着剤、ここでは第１接着剤１２ａを基部２側に配置することで、接続電極と導電性接着剤との間の導通不良も防止することが可能である。

以上、本発明の圧電振動子について一つの実施の形態を例に基づき説明してきたが、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。例えば、実施例では圧電振動片として音叉型の圧電振動片としたが、矩形状の圧電板の主面に励振電極、固定電極が形成されたＡＴカット型の圧電振動片としてもよい。また、圧電振動片と基板とを導電性接着剤により接合したが、はんだペーストやはんだバンプ等の接合材によって接合してもよい。また、圧電振動片を平板状の基板に圧電振動片を接合し、凹部を備えた蓋体によって圧電振動片を内部に収容した圧電振動子としたが、凹部を備えた基板の凹部底面部に圧電振動子を接合し、平板状の蓋体で凹部を塞いで圧電振動片を内部に収容した圧電振動子としてもよい。

１ 圧電振動片
２ 基部
３ａ，３ｂ 振動部
４ａ 第１固定電極
４ｂ 第２固定電極
５ａ 第１励振電極
５ｂ 第２励振電極
６ａ 第１接続電極
６ｂ 第２接続電極
１０ 基板
１１ａ 第１固定部
１１ｂ 第２固定部
１２ａ 第１導電性接着剤
１２ｂ 第２導電性接着剤
２０ 圧電振動子

Claims (4)

1. 基部及び当該基部から一方向に延出する振動部を備えた圧電振動片と、
   前記基部と接合部材によって接合され前記圧電振動片を支持する基板と、を備えた圧電振動子において、
   前記接合部材は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、前記第１接合部材と前記第２接合部材とは前記一方向と直交する方向において離間して配置されているとともに、前記一方向においてずらして配置されている、ことを特徴とする圧電振動子。
2. 前記圧電振動片は、
   前記基部の前記基板と接合される実装面に設けられた一対の固定電極と、
   前記振動部に設けられ、前記一対の固定電極の各々に接続される一対の励振電極と、を備えており、
   前記第１接合部材は一方の前記固定電極と接合され、前記第２接合部材は他方の前記固定電極と接合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
3. 前記圧電振動片の前記実装面には、前記一方の固定電極と前記励振電極の一方とを電気的に接続する一つの接続電極を備えており、
   前記一方の固定電極と接合される前記第１接合部材は、前記一方の固定電極における前記振動部側に配置され、
   前記他方の固定電極と接合される前記第２接合部材は、前記他方の固定電極における前記基部側に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
4. 前記圧電振動片は音叉型圧電振動片であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電振動子。
   
   

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