JP5249561B2 - 圧電振動片及び圧電デバイス - Google Patents
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第1の観点の構成によれば、接続端子の表面の一部が絶縁層で覆われているため、CI値のバラツキが小さくなりさらに頂点温度のバラツキも小さくなる。このためCI値又は頂点温度の検査などで不良品の発生率が下がる。
第2の観点の構成によれば、導電接着剤が塗布される量を変えることなく圧電振動片を接着固定しても、絶縁層があるため接続端子が導電性接着剤と導通する領域は導電性接着剤の塗布領域の面積よりも小さくなる。
第3の観点の構成によれば、接続端子と導電性接着剤とが導通する領域は導電性接着剤の塗布領域の面積よりも小さくなる。
第4の観点による圧電デバイスの構成によれば、二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムは接続電極、特に金メッキ又は金バンプに結合し易い絶縁層である。
第5の観点の構成によれば、接続端子の表面にはバンプが形成されている圧電デバイスであってもよい。
第6の観点の構成によれば、第1接続端子のみに絶縁層が形成されるのではなく、第1接続端子及び第2接続端子がそれぞれ絶縁層で覆われるようと。接続端子と導電性接着剤とが導通する領域はより小さくできる。
第7の観点の構成によれば、接続端子が導電性接着剤と導通する領域が30パーセント以上であれば実際に圧電振動片を固定させることができる。一方、図6から理解できるように、接続端子が導電性接着剤と導通する領域が80パーセント以上であると頂点温度(ZTC)のバラツキσが1以上となり、従来の接続端子と同様バラツキが大きくなってしまう。
以下、本発明の各実施形態にかかる水晶振動子50について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第一実施形態にかかる水晶振動子50の概略図を示している。図1(a)は全体斜視図であり、図1(b)は断面図であり、図1(c)は金属蓋体71を取り外した上面図である。
図2(a)は、本発明の第1の音叉型水晶振動片20の実施形態を示した平面図である。(b)はB―B断面図である、
第1の音叉型水晶振動片20は、例えば水晶Z板10となるように水晶単結晶ウエハを切り出して形成されている。水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、第1の音叉型水晶振動片20は32.768KHzで信号を発振する小型の振動片である。このような音叉型水晶振動片20は、基部29とこの基部29からX方向に突出する一対の振動腕21を有している。この振動腕21の表面には、溝部27が図2に示すように各振動腕21に2箇所ずつ形成されている。この溝部27は振動腕21の裏面側にも同様に形成されているため、図2(b)に示されるように、振動腕21の溝部27の断面図はほぼH型になっている。溝部27は、CI(クリスタル・インピーダンス)値の上昇を抑えるために設けられている。
次に、セラミックパッケージ51の製造方法について説明する。図3(a)は(b)に示すセラミックパッケージ51のA−A断面図であり、(b)は上面図であり、(c)は(b)のC−C断面図である。
図3の絶縁層87は金バンプ84の導通する導通領域が円形になるように形成されていたが、それ以外の導通領域の形状に形成されてもよい。
図4及び図5は、セラミックパッケージ51のキャビティ58側の台座用セラミック層51c周辺を拡大した図である。
図4(a)は、台座用セラミック層51cには接続端子81が形成されその上に金バンプ84が形成されており、さらに絶縁層87aが形成されている。この絶縁層87aは、台座用セラミック層51cの両端に金バンプ84が現れるように形成されている。金バンプ84のX方向の長さWAは約0.01mmから約0.15mmでありY方向の長さLAが0.3mmである。そして、この金バンプ84及び絶縁層87aに導電接着剤31が塗布され、音叉型水晶振動片20の基部29が接着される。例えば、左右一対の金バンプ84のX方向の長さWAは約0.05mmであると、導電接着剤31と金バンプ84とが導通する領域は導電接着剤31の塗布領域の25パーセント程度になる。
図4(b)は、台座用セラミック層51cには接続端子81が形成されその上に金バンプ84が形成されており、さらに絶縁層87bが形成されている。この絶縁層87bは、台座用セラミック層51cの中央に金バンプ84が現れそのY方向の長さが短く形成されている。金バンプ84のX方向の長さWBは約0.01mmから約0.15mmでありY方向の長さLBが0.01mmから約0.3mmである。例えば、左右一対の金バンプ84のX方向の長さWBは約0.05mmでY方向の長さLBが0.15mmあると、導電接着剤31と金バンプ84とが導通する領域は導電接着剤31の塗布領域の12パーセント程度になる。
図4(c)は、台座用セラミック層51cには接続端子81が形成されその上に金バンプ84が形成されており、さらに絶縁層87cが形成されている。この絶縁層87cは、台座用セラミック層51cの中央X方向に延びた金バンプ84が現れている。金バンプ84のX方向の長さWCは約0.2mmでありY方向の長さLCが0.01mmから0.1mmである。例えば、左右一対の金バンプ84のY方向の長さLCは約0.05mmであると、導電接着剤31と金バンプ84とが導通する領域は導電接着剤31の塗布領域の18パーセント程度になる。
図5(a)は、図4に示した実施形態1から実施形態3とは異なり、一対の台座用セラミック層51c上に形成される絶縁層87の形状が左右で異なっている実施形態である。図5(a)では、左側の絶縁層87cは実施形態3の絶縁層87cと同じであるが、右側台座用セラミック層51cには絶縁層87がまったく形成されていない。図5(a)では、左側を実施形態3の絶縁層87cとしたが、逆に右側のみに実施形態3の絶縁層87cを形成しても良い。さらに、実施形態1の絶縁層87a又は実施形態2の絶縁層87bを形成してもよい。図5(a)の片側のみの絶縁層87cでは、導電接着剤31と金バンプ84とが導通する領域は両方の導電接着剤31の塗布領域の68パーセント程度になる。
図5(b)は、台座用セラミック層51cには接続端子81及び金バンプ84が形成されており、さらに絶縁層87dが形成されている。この絶縁層87dは、台座用セラミック層51cの中央領域に矩形の金バンプ84が現れている。矩形の金バンプ84の一辺の長さは約0.01mmから約0.15mmである。例えば、矩形の金バンプ84の一辺の長さは約0.05mmであると、導電接着剤31と金バンプ84とが導通する領域は導電接着剤31の塗布領域の4パーセント程度になる。
図6は、CI値のバラツキ及び頂点温度のバラツキ(標準偏差σ)に関して、第1実施形態の絶縁層87aが形成された接続端子81及び第2実施形態の絶縁層87bが形成された接続端子81に対して調べた結果である。調べた母数は各30個である。
その一方で、第1実施形態及び第2実施形態の水晶振動子50は、導電性接着剤31と金バンプ84とが導通する面積比率が下がるほどCI値のバラツキ及び頂点温度のバラツキが小さくなった。特に第1実施形態の絶縁層87aが形成された接続端子81の方がCI値のバラツキ及び頂点温度のバラツキが小さくなる。
図6(a)及び(b)から理解できるように、導電性接着剤31と金バンプ84とが導通する面積比率は30パーセントから70パーセントが特に好ましい。
図7は、本発明の第2の音叉型水晶振動片120の実施形態を示した平面図である。同じ構成の部材については図2などで使用した符号を使用している。第2の音叉型水晶振動片120は基部29を小型にして、第1の音叉型水晶振動片20よりもY方向の長さを小さくすることができる。
図8は第2の音叉型水晶振動片120用のセラミックパッケージ151である。図8(a)は(b)に示すセラミックパッケージ151のA−A断面図であり、(b)は上面図であり、(c)は(b)のC−C断面図である。図3で説明した第1の音叉型水晶振動片20用のセラミックパッケージ51とほぼ同じ構成であり、同じ部材には同じ符号を付している。
20 … 音叉型水晶振動片
21 … 振動腕
23 … 第1電極パターン(23a … 第1基部電極,23b … 第1接続電極,23d … 第1溝電極,23c … 第1側面電極)
25 … 第2電極パターン(25a … 第2基部電極,25b … 第2接続電極,25c … 第2側面電極,25d … 第2溝電極)
27 … 溝部
28 … 連結部
29 … 基部(29−1 … 第1基部,29−2 … 第2基部,29−3 … 支持用腕部,29−4 … 広域部)
31 … 導電性接着剤
37 … 封止材
50 … 水晶振動子
51,151 … セラミックパッケージ(51a … 底面用セラミック層,51b … 壁用セラミック層,51c,151c … 台座用セラミック層)
58 … キャビティ
71 … 金属蓋体
81 … 接続端子
82 … 外部端子
83 … スルーホール配線
84 … 金バンプ
87,87a,87b,87c … 絶縁層
120 … 第2音叉型水晶振動片
Claims (5)
- 振動腕に形成された励振電極と導通する基部電極を有する音叉型圧電振動片と、
内面にこの音叉型圧電振動片を実装するキャビティを形成し、外面に外部端子を有する絶縁性パッケージと、
前記絶縁性パッケージ内面に形成され、前記外部端子から接続された接続端子と、
前記接続端子の上面の一部を覆う絶縁層と、
前記接続端子及び前記絶縁層の上面に形成され、前記基部電極と前記接続端子とを導通するとともに、前記音叉型圧電振動片を固定する導電性接着剤と、を備え、
前記接続端子と前記導電性接着剤とは、前記接続端子と前記導電性接着剤とが互いに接触し、前記絶縁層により全周が囲まれる導通領域を介して導通し、
前記導通領域の面積は、前記導電性接着剤が前記接続端子及び前記絶縁層の上面に形成される領域である塗布領域の面積よりも小さいことを特徴とする圧電デバイス。 - 振動腕に形成された励振電極と導通する基部電極を有する音叉型圧電振動片と、
内面にこの音叉型圧電振動片を実装するキャビティを形成し、外面に外部端子を有する絶縁性パッケージと、
前記絶縁性パッケージ内面に形成され、前記外部端子から接続された接続端子と、
前記接続端子の上面に形成されるバンプと、
前記バンプの上面の一部を覆う絶縁層と、
前記バンプ及び前記絶縁層の上面に形成され、前記バンプを介して前記基部電極と前記接続端子とを導通するとともに、前記音叉型圧電振動片を固定する導電性接着剤と、を備え、
前記バンプと前記導電性接着剤とは、前記バンプと前記導電性接着剤とが互いに接触し、前記絶縁層により全周が囲まれている導通領域を介して導通し、
前記導通領域の面積は、前記導電性接着剤が前記バンプ及び前記絶縁層の上面に形成される領域である塗布領域の面積よりも小さいことを特徴とする圧電デバイス。 - 前記導通領域は、前記絶縁層により円形又は矩形に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイス。
- 前記絶縁層は二酸化ケイ素(SiO 2 )又は酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記導通領域は、前記塗布領域の面積の30パーセントから75パーセントであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
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