JP4847804B2 - Piezoelectric vibrator - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品に用いられる圧電振動子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator used for an electronic component.
近年の電子機器、例えば、携帯情報端末装置等の移動体通信機は、単なる通話機能に加えて様々な付加的機能が組み込まれつつも小型化が進んでいる。これに伴いこの移動体通信機に用いられる電子部品もさらなる小型化が求められている。ここで、電子部品の一例として圧電振動子について説明する。
図5は従来の圧電振動子の一例を示す図であり、(a)は気密封止後の圧電振動子の状態を示す図であり、(b)はリフローを行った状態を示す図であり、(c)はリフロー後に冷却した状態を示す図である。
図5(a)に示すように、従来の圧電振動子200は、例えば、水晶からなる圧電片の両主面に励振電極が設けられた圧電振動素子(図示せず)と、この圧電振動素子を収納するための凹部(図示せず)が形成されたセラミックからなる基体220と、基体220に形成された凹部を気密封止する金属からなる蓋体230と、圧電振動素子の励振電極と接続するために基体220に設けられた外部端子(図示せず)とから構成され、圧電振動素子を基体220に設けられた凹部内に収納して基体220に実装し、その後、凹部を気密封止するためにこの凹部を蓋体230で塞いでいる。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as mobile communication devices such as portable information terminal devices have been reduced in size while incorporating various additional functions in addition to a simple call function. Accordingly, further miniaturization of electronic components used in the mobile communication device is required. Here, a piezoelectric vibrator will be described as an example of an electronic component.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional piezoelectric vibrator, (a) is a diagram showing a state of the piezoelectric vibrator after hermetic sealing, and (b) is a diagram showing a state after reflow. (C) is a figure which shows the state cooled after reflow.
As shown in FIG. 5A, a conventional
ここで、基体220の蓋体230が接触する部分には、メタライズ層を予め設けておき、かつ、蓋体230の基体220と接触する部分に封止材を設けておき、基体220のメタライズ層と蓋体230の封止材とを当接させた状態で、例えば、シーム溶接を行う。これにより、基体220のメタライズ層と蓋体230の封止材とが接合されるので、蓋体230で基体220に設けられた凹部を気密封止することができる。その後、リフローを行う。このリフローは、所定の温度で圧電振動子を加熱する工程である。
しかしながら、このようにして形成される圧電振動子200は、例えばシーム溶接で溶接電流が過大となる場合、凹部を封止した後に、蓋体230及び基体220が反りや歪を起こしている場合がある(図3(a)参照)。この状態で、リフローを行うと、蓋体230と基体220とはリフロー時の熱により膨張し、反りや歪が一端、修正される(図3(b)参照)が、リフロー後に熱が冷めると、再び蓋体230と基体220とが反りや歪を起こすことがある。このとき、基体220において、各辺の中央側で変形量が多くなるため、この部分で亀裂を生じることがある(図3(c)参照)。
また、溶接電流が小さい場合、気密封止が完全に行われず、気密リークを生じて生産性が低下する恐れがあった。
これを解決するために、熱によって生じる反りの方向とは逆の方向に予め反らすように変形させた基体が特許文献1で開示されているが、基体220を変形させることは基体220に亀裂を生じさせる要因になるため好ましくない。
However, in the
In addition, when the welding current is small, the hermetic sealing is not performed completely, and there is a possibility that an airtight leak occurs and the productivity is lowered.
In order to solve this, a base body that has been deformed in advance to warp in a direction opposite to the direction of warpage caused by heat is disclosed in Patent Document 1, but deforming the
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、加熱・冷却によって基体に亀裂が生じるのを防ぐ圧電振動子を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator that solves the above-described problems and prevents cracks in the base body from being heated and cooled.
前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動素子とこの圧電振動素子が実装される凹部が板状の基板部と枠部とで形成された基体と前記凹部を塞ぐ蓋体と、前記圧電振動素子と接続する基体の隅部に設けられる外部端子とを備える圧電振動子であって、前記基板部は、前記圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成され、前記基板部の前記圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に前記外部端子が設けられ、前記外部端子が前記基板の中央部より出っ張って設けられて構成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a piezoelectric vibration element, a base body in which a concave portion on which the piezoelectric vibration element is mounted is formed by a plate-like substrate portion and a frame portion, a lid that closes the concave portion, and the piezoelectric element. A piezoelectric vibrator having an external terminal provided at a corner portion of a base connected to the vibration element, wherein the substrate portion has a flat main surface on which the piezoelectric vibration element is mounted and has a thickness. The external terminal is provided on a surface of the substrate portion opposite to the main surface on which the piezoelectric vibration element is mounted, and the external terminal is provided on the substrate. It is characterized by being configured to protrude from the central portion.
このような圧電振動子によれば、基板部の圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに基板部の厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成されているので、加熱・冷却における反りや歪みが生じにくくなり、基体に亀裂が入るのを防ぐことができる。
また、基板部の圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に外部端子が設けられ、この外部端子が基板部の中央部より出っ張って設けられているので、基体を容易に回路基板へ実装することができる。
According to such a piezoelectric vibrator, the main surface on which the piezoelectric vibration element of the substrate portion is mounted is formed in a flat shape, and the thickness of the substrate portion is formed so as to decrease from the central portion toward the side portion. Therefore, warpage and distortion in heating / cooling are less likely to occur, and cracks can be prevented from occurring in the substrate.
In addition, an external terminal is provided on the surface of the substrate portion opposite to the main surface on which the piezoelectric vibration element is mounted, and this external terminal protrudes from the central portion of the substrate portion. Can be mounted on a substrate.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態において、圧電振動素子が水晶からなる場合について説明する。また、各実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the embodiment, the case where the piezoelectric vibration element is made of quartz will be described. Moreover, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第一の実施形態)
図1は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図2は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明
の第一の実施形態に係る圧電振動子101は、圧電振動素子10と基体20と蓋体30と外部端子Gとから主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示す圧電振動素子10は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極11を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極11を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。
A
図1及び図2に示すように、基体20は、基板部20Aと枠部20Bとで構成され、基板部20Aと枠部20Bとが一体に形成されることで圧電振動素子10を収納するための凹部21が形成される。この基体20は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料が用いられ、平面視矩形形状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、枠部20Bで囲まれる基板部20Aの平面状に形成される一方の主面、つまり凹部21の底面には、圧電振動素子10に設けられた一対の振動電極11に対応して配線導体Dが設けられている。この配線導体Dに導電性接着材Jを介して圧電振動素子10の振動電極11と電気的に接続される。この配線導体Dは基体20の内部を通って、基体20の配線導体Dが設けられる面とは反対側の面に形成される外部端子Gと接続している。
これにより、圧電振動素子10の励振電極11に外部から変動電圧を印加させることができるようになっている。
なお、導電性接着材Jは、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にAg等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。
As shown in FIG. 2, a pair of
Thereby, a variable voltage can be applied to the
The conductive adhesive J is obtained by adding and mixing a predetermined amount of conductive particles made of Ag or the like into a resin material made of silicon resin or polyimide resin.
また、この基板部20Aの他方の主面は、球状の曲面に形成されており、厚さが中央部Cから側部Sに向かうにつれて薄くなっている。この球状の曲面に形成された主面の隅部、つまり、四隅に外部端子(電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子)Gが設けられている。
この外部端子Gは、球状に曲面となる基板部20Aの中央部Cより外側に突出するように出っ張って形成される。このように外部端子Gを設けることで、厚さが中央部Cから側部Sに向かうにつれて薄くなっている基板部20Aのその中央部Cよりも外側に出っ張るので、基体20をマザーボードMBへ実装しやすくすることができる。
Further, the other main surface of the
The external terminals G are formed so as to protrude outward from the central portion C of the
また、枠部20Bの凹部21が開口する側の面には、所定の厚さのメタライズ層Mが形成されており、後述する蓋体30と重なる程度の面積を有している。
In addition, a metallized layer M having a predetermined thickness is formed on the surface of the
図1及び図2に示す蓋体30は、導電性を有する42アロイやコバール,リン青銅等が用いられ基体2の凹部21を塞ぐ大きさで、かつ、基体20の凹部21が形成される主面よりも小さい面積となるように板状に形成されている。この蓋体30の表面には、Ni、Auの金属層が形成されている。この蓋体30の基体20と接合する面、つまり裏面には、環状に金錫(Au−Sn)等の封止材Fが被着されている。
The
図2に示すように、このように構成される蓋体30で基体20の凹部21を塞いで気密封止する。
このとき、基体20のメタライズ層Mと蓋体30の
封止材Fと当接させた状態にし、例えば、シーム溶接で基体20のメタライズ層Mと蓋体30の封止材Fとを接合させる。これにより、蓋体30は基体20に接合されて、基体20の凹部21を気密封止することができる。
As shown in FIG. 2, the
At this time, the metallized layer M of the
このように、本発明の圧電振動子101を構成したので、図2に示すように、蓋体30を基体20に例えばシーム溶接等で接合した後にリフローを行い、さらに冷却しても、基板部20Aの厚さが中央部Cから側部Sに向かうにつれて薄くなるように形成されているので、加熱・冷却における反りや歪みが生じにくくなり、基体20に亀裂が入るのを防ぐことができる。
Thus, since the
(第二の実施形態)
図3は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図4は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す図である。
図3及び図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102は、基板部20Cの形状が、外部端子Gが設けられる面がテーパ状に形成され中央部Cが圧電振動素子10が実装される主面と平行に形成されている点で第一の実施形態と異なる。
(Second embodiment)
FIG. 3 is an exploded perspective view showing an example of the piezoelectric vibrator according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a piezoelectric vibrator according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102の基体20における基板部20Cは、その両主面において、中央部Cが均一な厚さとなるように形成され、その中央部Cから側部Sに向かうにつれて厚さが薄くなるようにテーパ状に傾斜して形成されている。
つまり、基板部20Cは、圧電振動素子10が実装される主面が平面状に形成されるとともに、中央部Cが圧電振動素子10が実装される主面と平行に形成され、この中央部Cから側部Sに向かうにつれて厚さが薄くなるように形成されている。
また、このテーパ状に傾斜した面に外部端子Gを設けている。この外部端子Gも第一の実施形態と同様に中央部Cよりも外側に突出するように出っ張らせて設けられている。
このように構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。
As shown in FIG. 4, the substrate portion 20C in the
In other words, the substrate portion 20C has a main surface on which the
An external terminal G is provided on the tapered surface. Similarly to the first embodiment, the external terminal G is also provided so as to protrude outward from the central portion C.
Even if comprised in this way, there exists an effect similar to 1st embodiment.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、基板部の形状を四角錐や四角錐台に形成しても良いし、球状の曲面以外に、特定の曲率とならない曲面であって、圧電振動素子10が実装される主面を平面状に形成し、厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成しても本実施形態と同様の効果を奏する。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the shape of the substrate part may be a quadrangular pyramid or a quadrangular pyramid, or a curved surface that does not have a specific curvature other than a spherical curved surface, and the main surface on which the
101、102 圧電振動子
10 圧電振動素子
11 励振電極
20 基体
20A、20C 基板部
20B 枠部
21 凹部
30 蓋体
C 中央部
D 配線導体
F 封止材
G 外部端子
M メタライズ層
S 側部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101,102
Claims (1)
前記基板部は、前記圧電振動素子が実装される主面が平面状に形成されるとともに厚さが中央部から側部に向かうにつれて薄くなるように形成され、
前記基板部の前記圧電振動素子が実装される主面とは反対側の面に前記外部端子が設けられ、
前記外部端子が前記基板の中央部より出っ張って設けられて構成されることを特徴とする圧電振動子。 A piezoelectric vibration element and a concave portion in which the piezoelectric vibration element is mounted are provided at a base formed by a plate-like substrate portion and a frame portion, a lid that closes the concave portion, and a corner portion of the base connected to the piezoelectric vibration element. A piezoelectric vibrator provided with an external terminal,
The substrate portion is formed such that a main surface on which the piezoelectric vibration element is mounted is formed in a planar shape and a thickness is reduced from a central portion toward a side portion,
The external terminal is provided on the surface of the substrate portion opposite to the main surface on which the piezoelectric vibration element is mounted,
The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the external terminal is provided so as to protrude from a central portion of the substrate.
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