JP4356133B2 - 圧電デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックパッケージ内に水晶振動子等の圧電素子を気密封止した構造の圧電デバイスにおいて、内部圧電素子の保持構造の改良によって圧電デバイスの小型化を可能にした圧電デバイスの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水晶振動子等の圧電振動子をパッケージ内に気密封止した構造の圧電デバイスは、各種通信機器等の基準周波数発生源として広く使用されている。近年では、通信機器、特に移動体通信用機器の小型化、軽量化に伴って、圧電デバイスに対しても小型化が強く求められている。
図３（ａ）は、従来の水晶振動子を用いた圧電デバイスのパッケージ構造の一例を示す縦断面図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）のパッケージの凹所内底面図である。この圧電デバイスは、セラミックパッケージ１０の凹所内底面１１ｂの四隅に対向配置された２組の段差１２、１２、１３、１３のうちの一方の段差１２、１２の上面に導電性接着剤１４、１４を介して水晶振動子１５を片持ち状態で固定したうえで、この凹所の開口（外枠上面１１ａ）を金属蓋１６によって気密封止した構造を有する。
前記水晶振動子１５は、水晶素板の表裏両面に励振電極と、各電極からそれぞれ素板縁端に導出されたリードとを形成した構造を有し、各リードはパッケージ外底面に設けた入力及び出力電極１７、１７に対して導体１８、１８及びパッド１９、１９を介して接続されている。
２組の段差１２、１２、１３、１３の上面はパッケージ内底面１１ｂと同様に水平に構成されていると共に、各段差１２、１２、１３、１３の上面の高さは同等に構成されている。そして、段差１２、１２に導電性接着剤で固着された水晶振動子１５の一端部１５ａの反対側の他端部１５ｂは、段差１２、１２と水晶振動子１５の一端部１５ａとの間の硬化した導電性接着剤のために、段差１３、１３の上面から所定距離浮いた状態で保持されている。
このように水晶振動子１５の他端部１５ｂと段差１３、１３を非接触状態で対向させておくのは、圧電デバイスを含む機器が落下した場合のように外部から衝撃が加わった時に、変形した水晶振動子の他端部１５ｂが段差１３、１３の上面と接触して衝撃を吸収するよう、段差１３、１３に、所謂枕部材の機能をもたせたものであって、この機能によって外部からの衝撃による水晶振動子１５の破損を防止するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の圧電デバイスの構造は、該圧電デバイスを使用する機器の小型化に伴い、デバイスの小型化をすすめようとすると、セラミックパッケージの内底面１ｂに設けられた段差１２、１２、１３、１３も更に小さくする必要があり、小面積で、内底面１１ｂに対して水平で、同等の高さを有する段差１２、１２、１３、１３を形成するための高精度のセラミック加工技術を必要とすることになる。このため、圧電デバイスの部品コストが増大するという問題があった。
また、強い衝撃により振動子の先端が段差に接触したとき、振動子の先端が欠けてしまうことがあり、最悪の場合、その共振周波数がずれてしまうという欠点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、小型で且つ加工が容易な構造のセラミックパッケージを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明においては、 パッケージの凹所内に段差を設け、該段差上のパッドに導電性接着剤を介して短冊状の圧電振動子を長手方向に片持ち状態で保持し、前記パッケージの凹所を蓋によって気密封止した構造の圧電デバイスにおいて、
前記凹所内底面に前記圧電振動子の長手方向の２辺に沿って２本の帯状段差を前記段差から延在せしめ、前記帯状段差の先端を、前記圧電振動子の長手方向中央の位置Ｐと圧電振動子の自由端との中間位置Ｑ’と、前記Ｐとの間に位置するように設定したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わる圧電デバイスのパッケージ構造の実施の一形態例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はパッケージ内凹所底面図である。
同図に示すように、この圧電デバイスは、上面に凹所１ａを有するセラミックパッケージ１と、該パッケージの内底面１ｂの長手方向に形成された段差２、２の一端上に形成されたパッド９、９上に、導電性接着剤３、３で片持ち状態に固着された短冊状の水晶振動子４（図１（ｂ）には破線で示す）と、前記セラミックパッケージ１の外枠上面１ｃ上にシームリング５等で固定されて凹所１ａを気密封止する金属蓋６とで構成される。
前記段差２、２は、セラミックパッケージ１の内底面１ｂの一端の両側に対向して段差を形成し、この段差を、前記短冊状の水晶振動子４の長手方向の２辺に沿って２本の帯状に延ばした構造となっており、該段差２、２の上面は、内底面１ｂと同様に水平に設定されていると共に、その上面は同一の高さに構成されている。
前記水晶振動子４は、短冊形状の水晶素板の表裏両面に励振電極と、各励振電極からそれぞれ素板端縁に導出されたリードとを蒸着等により形成した（パッケージの構造に直接影響しないので、図示しない）構成を有し、該各リードは導電性接着剤３、３、導体８、８を介してパッケージ外底面に設けた入力及び出力の電極７、７に接続されている。
【０００６】
本セラミックパッケージ１の特徴的な構成はつぎの通りである。
パッケージ内底面１ｂの長手方向に帯状に形成された段差２、２は、内底面１ｂの一端（図面左方端）から他端（図面右方端）の方向へ、内底面１ｂの一端と他端間の中央（図中にＰで示す）から他端寄りの所定の位置（図中にＱで示す）まで形成されている。
上記構成のセラミックパッケージ１においては、導電性接着剤３で固着された水晶振動子４は、パッド９、９の部分と水晶振動子４の一端部４ａとの間に硬化した導電性接着剤３のために、段差２、２の上面から所定の微少距離浮いた状態で保持されている。この水晶振動子４と段差２、２との間の間隙によって、外部から衝撃が加わった場合に、段差２、２の他端寄りの縁端部２ａ、２ａが枕部材の機能を発揮して衝撃を吸収する。
なお、前記縁端部２ａ、２ａの位置は、点Ｐと水晶振動子４の他端４ｂの中央（図中にＱ’で示す）までの間に設定するのが適切である。
【０００７】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図３の従来のセラミックパッケージの製造方法及び本発明によるセラミックパッケージの製造方法を簡略化して説明する図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すそれぞれのセラミックパッケージ１０、１は、例えば、それぞれの３枚のセラミックシート１０ｄ、１０ｅ、１０ｆｄ或いは１ｄ、１ｅ、１ｆを積層したうえで焼結することによって製造される。その結果、３枚のセラミックシートのうち中間のセラミックシート１０ｅ、１ｅが、それぞれのセラミックパッケージ１０、１の段差を形成する。
図２（ｂ）の本発明のセラミックシート１ｅの形状は、図２（ａ）の従来のセラミックシート１０ｅの形状より加工が容易であり、製造コストも低価格で済むことになる。
なお、本発明に係わるパッケージに気密封止する圧電振動子の素板材料は、水晶に限らず、種々の圧電材料であってもよく、更に、パッケージの材質も、セラミックに限定される訳ではないのは当然である。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、従来のパッケージの凹所内底面の四隅に設けた段差上のパッドに片持ち状態に接着保持するパッケージ構造を、本発明によるパッケージ構造では、パッケージの凹所内底面の一端部から他端の方向に延長して設けた１組の段差の一端部上のパッドに片持ち状態に接着保持する構成にしたので、従来よりは、パッケージの加工技術が容易になり、更なる小型化が可能であると共に、圧電デバイスのコストダウンを図ることができるという著しい効果がある。
また、振動子の先端が衝撃によって欠けることも無くなり、デバイスの信頼性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる圧電デバイスのパッケージ構造の実施の一形態例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はパッケージの凹所内底面図
【図２】（ａ）は従来の圧電デバイス、（ｂ）は本発明に係わるの圧電デバイスのそれぞれのパッケージの製造方法の説明図
【図３】従来の圧電デバイスのパッケージ構造の一例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はパッケージの凹所内底面図
【符号の説明】
１・・セラミックパッケージ、１ａ・・セラミックパッケージの凹所、
１ｂ・・内底面、 １ｃ・・セラミックパッケージ１の外枠上面、
１ｄ、１ｅ、１ｆ・・セラミックシート、 ２・・段差、
２ａ・・段差縁端部、 ３・・導電性接着剤、 ４・・水晶振動子、
４ａ・・水晶振動子の一端部、 ４ｂ・・水晶振動子の他端部、
５・・シームリング、 ６・・金属蓋、 ７・・電極、
８・・導体、 ９・・パッド （以上本発明に係わる）
１０・・セラミックパッケージ、
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ・・セラミックシート、
１１ａ・・外枠上面、 １１ｂ・・凹所内底面、 １２、１３・・段差、
１４・・導伝性接着剤、 １５・・水晶振動子、
１５ａ・・水晶振動子の一端部、 １５ｂ・・水晶振動子の他端部、
１６・・金属蓋、 １７・・電極、
１８・・導体、 １９・・パッド

Claims (1)

1. パッケージの凹所内に段差を設け、該段差上のパッドに導電性接着剤を介して短冊状の圧電振動子を長手方向に片持ち状態で保持し、前記パッケージの凹所を蓋によって気密封止した構造の圧電デバイスにおいて、
   前記凹所内底面に前記圧電振動子の長手方向の２辺に沿って２本の帯状段差を前記段差から延在せしめ、
   前記帯状段差の先端を、前記圧電振動子の長手方向中央の位置Ｐと圧電振動子の自由端との中間位置Ｑ’と、前記Ｐとの間に位置するように設定したことを特徴とする圧電デバイス。

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