JP5888626B2 - 圧電振動素子及びこれを含む振動素子パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動素子及びこれを含む振動素子パッケージに関する。

水晶振動子は、外部から電圧が加えられると、水晶片の圧電現象により水晶片が振動し、この振動を通して周波数を発生させる装置である。

水晶振動子は、周波数発振器、周波数調整器、周波数変換器などの様々な用途に用いられる。この水晶振動子は、圧電素材として優れた圧電特性を有する水晶（ｃｒｙｓｔａｌ）を使用し、このとき、水晶は安定した機械的振動発生器の役割をする。

水晶振動子は、安定した周波数を得ることができ、コンピュータ、通信機器の発振回路に用いられ、すべての信号の基準になる核心部品として用いられている。

大韓民国公開特許第１０−２０１２−０１１７１２４号公報

本発明の目的は、電極がポストにより支持される圧電振動素子及びこれを含む振動素子パッケージを提供することにある。

本発明の一側面によれば、一面及び他面に、電気信号により振動する第１メサ部及び第２メサ部がそれぞれ設けられる振動片と、上記第１メサ部上に形成され、上記第１メサ部に上記電気信号を伝達する第１励振電極と、上記第２メサ部上に形成され、上記第２メサ部に上記電気信号を伝達する第２励振電極と、上記第１メサ部の側面に接続される一端が上記第１メサ部と同一の高さを有するように、上記振動片の上記一面に形成される第１ポストと、外部から供給される上記電気信号を収容し、上記第１励振電極に伝達するために上記第１ポスト上に形成される第１接続電極と、外部から供給される上記電気信号を収容し、上記第２励振電極に伝達するために上記振動片に形成される第２接続電極と、を含む圧電振動素子が提供される。

上記第１メサ部は、上記振動片の上記一面に傾くように形成され、上記第１ポストは、上記振動片の上記一面と鋭角をなす上記第１メサ部の一側面に接続されることができる。

上記第１ポストの上面は、上記第１メサ部の上面と同一平面上に位置することができる。

上記第１励振電極と上記第１接続電極との間に介在され、上記第１接続電極と上記第１励振電極とを電気的に接続させる第１リード電極をさらに含むことができる。

上記第１ポストが、上記第１リード電極の下部まで延長されて上記第１リード電極を支持することができる。

上記第２接続電極は、上記振動片の上記一面に形成することができる。

上記振動片の一面に形成された上記第２接続電極を支持するために、上記第２接続電極と上記振動片の一面との間に形成される第２ポストをさらに含むことができる。

上記第２ポストの上面は、上記第１メサ部の上面及び上記第１ポストの上面と同一平面上に位置することができる。

上記第２メサ部の側面に接続される一端が、上記第２メサ部と同一の高さを有するように上記振動片の上記他面に形成される第３ポストをさらに含み、上記第２接続電極は上記第３ポスト上に形成されることができる。

上記第３ポストの上面は、上記第２メサ部の上面と同一平面上に位置することができる。

上記第２励振電極と上記第２接続電極との間に介在され、上記第２接続電極と上記第２励振電極とを電気的に接続させる第２リード電極をさらに含み、上記第３ポストは、上記第２リード電極の下部まで延長されて上記第２リード電極を支持することができる。

上記第１接続電極は、上記振動片の上記他面にまで延長して形成できる。

上記振動片の他面にまで延長して形成された上記第１接続電極を支持するために、上記第１接続電極と上記振動片の上記他面との間に形成される第４ポストをさらに含むことができる。

上記第４ポストの上面は、上記第３ポストの上面及び上記第２メサ部の上面と同一平面上に位置することができる。

また、本発明の他の側面によれば、内部に収容空間が設けられるハウジングと、上記ハウジングに形成される電極パッドと、上記収容空間に収容され、上記電極パッド上に一側が結合されて電気信号により振動する圧電振動素子と、を含み、上記圧電振動素子は、一面及び他面に上記電気信号により振動する第１メサ部及び第２メサ部とそれぞれ設けられる振動片と、上記第１メサ部上に形成され、上記第１メサ部に上記電気信号を伝達する第１励振電極と、上記第２メサ部上に形成され、上記第２メサ部に上記電気信号を伝達する第２励振電極と、上記第１メサ部の側面に接続される一端が上記第１メサ部と同一の高さを有するように上記振動片の上記一面に形成される第１ポストと、上記電極パッドを介して供給された上記電気信号を上記第１励振電極に伝達するために、上記電極パッドと電気的に接続されるように上記第１ポスト上に形成される第１接続電極と、上記電極パッドを介して供給された上記電気信号を上記第２励振電極に伝達するために、上記振動片に形成される第２接続電極と、を含むことを特徴とする振動素子パッケージが提供される。

上記第１メサ部は、上記振動片の上記一面に傾くように形成され、上記第１ポストは、上記振動片の上記一面と鋭角をなす上記第１メサ部の一側面に接続されることができる。

上記第１ポストの上面は、上記第１メサ部の上面と同一平面上に位置することができる。

上記第１励振電極と上記第１接続電極との間に介在され、上記第１接続電極と上記第１励振電極とを電気的に接続させる第１リード電極をさらに含み、上記第１ポストは、上記第１リード電極の下部まで延長されて上記第１リード電極を支持することを特徴とする。

上記第２接続電極は、上記振動片の一面に形成され、上記振動片の一面に形成された上記第２接続電極を支持するために、上記第２接続電極と上記振動片の一面との間に第２ポストを形成することができる。

上記第２メサ部の側面に接続される一端が上記第２メサ部と同一の高さを有するように上記振動片の他面に形成される第３ポストをさらに含み、上記第２接続電極は、上記第３ポスト上に形成されることができる。

上記第２励振電極と上記第２接続電極との間に介在され、上記第２接続電極と上記第２励振電極とを電気的に接続させる第２リード電極をさらに含み、上記第３ポストは、上記第２リード電極の下部まで延長されて上記第２リード電極を支持することができる。

上記第１接続電極は、上記振動片の他面にまで延長して形成され、上記振動片の他面にまで延長して形成された上記第１接続電極を支持するために、上記第１接続電極と上記振動片の他面との間に第４ポストを形成することを特徴とする。

本発明の実施例によれば、圧電振動素子における電極の短絡を防止できるので電界効率を改善することができる。

本発明の他の実施例によれば、振動素子パッケージにおける電極の短絡による不良率を低減することができる。

本発明の一実施例に係る振動素子パッケージを示す図面である。 本発明の一実施例に係る圧電振動素子を示す図面である。 本発明の一実施例に係る圧電振動素子の両面を示す図面である。 本発明の一実施例に係る圧電振動素子を示す断面図である。

本発明に係る圧電振動素子及びこれを含む振動素子パッケージの実施例を添付図面に基づいて詳細に説明し、添付図面に基づいて説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

また、以下で使用する「第１」、「第２」などのような用語は、同一または対応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または対応する構成要素が、第１、第２などの用語により限定されるものではない。

また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触される場合のみを意味することではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、該他の構成に構成要素がそれぞれ接触されている場合まで包括する概念として使用する。

図１は、本発明の一実施例に係る振動素子パッケージを示す図面である。

本発明の一実施例に係る振動素子パッケージ１０は、ハウジング１１、電極パッド１５、及び圧電振動素子１００を含むことができる。

ハウジング１１は、底部１２、支持部１３、及びリード１４を含むことができる。底部１２は、金属、セラミックス、またはポリマーから形成されることができる。支持部１３は、底部１２を取り囲むように形成され、内部に圧電振動素子１００を収容する空間が形成される。支持部１３は、底部１２と一体に形成されてもよく、金属、セラミックスまたはポリマーから形成されることができる。一方、リード１４は、支持部１３上に配置され、底部１２と支持部１３とにより形成される収容空間を密封するものである。

電極パッド１５は、ハウジング１１に形成されて、後述する圧電振動素子１００と結合する部分である。電極パッド１５は、ハウジング１１の底部１２に一対で形成できる。圧電振動素子１００の一側は、電極パッド１５に結合されて、電気信号により振動することになる。また、電極パッド１５と圧電振動素子１００との間には導電性接着剤１６が介在されてもよい。

次には、上記ハウジング１１の内部に収容される圧電振動素子１００について説明する。

図２は、本発明の一実施例に係る圧電振動素子を示す図面である。図３は、本発明の一実施例に係る圧電振動素子の両面を示す図面であり、図４は、本発明の一実施例に係る圧電振動素子を示す断面図である。

図２から図４を参照すると、本発明の一実施例に係る圧電振動素子１００は、振動片１１０、第１励振電極１２０、第２励振電極１２５、第１ポスト１３０、第２ポスト１３１、第３ポスト、第４ポスト１３６、第１接続電極、第２接続電極１４５、第１リード電極１５０、及び第２リード電極１５５を含むことができる。

振動片１１０は、電気信号により振動する圧電体である。ここで、振動片１１０は、水晶からなることができる。

振動片１１０には、第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５が形成されることができる。第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５は、振動片１１０の一面及び他面からそれぞれ外側に突出し、上面が平坦な構造物である。振動片１１０に第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５が形成されることにより、振動片１１０には段差が生じる。これらの第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５は、振動片１１０のエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）時に形成され得る。

第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５は、側面から見ると、傾いて形成される。例えば、四角形状を有する第１メサ部１１１は、一方に傾くように形成され、第１メサ部１１１の一側面は、振動片１１０の表面と鋭角をなし、第１メサ部１１１の他側面は、振動片１１０の表面と鈍角をなすことができる。

一方、第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５は、電気信号により振動片１１０において集中的に振動することになる。この場合、第１メサ部１１１及び第２メサ部１１５は水平に振動するが、互いに反対方向に振動することになるため、振動片１１０が滑り振動をすることができる。

第１励振電極１２０は、第１メサ部１１１上に形成され、第１メサ部１１１を振動させるために第１メサ部１１１に電気信号を伝達することができる。

第２励振電極１２５は、第１励振電極１２０と対をなす電極であって、第２メサ部１１５上に形成され、第２メサ部１１５を振動させるために第２メサ部１１５に電気信号を伝達することができる。

第１ポスト１３０は、第１メサ部１１１の側面に接続される支持体である。第１ポスト１３０は、振動片１１０の一面に形成され、第１メサ部１１１に接続される一端が第１メサ部１１１と同一の高さを有してもよい。第１ポスト１３０により、第１励振電極１２０と第１接続電極１４０との間の段差がなくなるので、第１励振電極１２０と第１接続電極１４０との間の短絡を防止することができる。

特に、第１ポスト１３０は、振動片１１０の一面と鋭角をなす第１メサ部１１１の一側面に接続されることができる。第１ポスト１３０がない場合は、振動片１１０の一面と鋭角をなす第１メサ部１１１の一側面に電極を形成する必要があるので、電極の短絡が生じやすい。しかし、第１ポスト１３０により第１励振電極１２０と第１接続電極１４０との間の段差がなくなるので、電極の短絡を防止することが容易となる。

第１ポスト１３０の上面は、平坦に形成することができる。この場合、第１ポスト１３０の上面は、第１メサ部１１１の上面と同一平面上に位置することができる。第１ポスト１３０の上面が第１メサ部１１１と同一平面上に位置すると、電極を平坦に形成することができるので、電極を形成することがより容易となる。

第１接続電極１４０は、外部から供給される電気信号を収容し、該電気信号を第１励振電極１２０に伝達する電極である。すなわち、上述した振動素子パッケージ１０の電極パッド１５に接続されるものであり、第１励振電極１２０に電気的に接続されることができる。

第１接続電極１４０は、第１ポスト１３０上に形成されることができる。このように、第１接続電極１４０が第１ポスト１３０上に形成される場合には、第１励振電極１２０と第１接続電極１４０との境界で段差が生じないため、電極の短絡を防止することができる。

第１接続電極１４０は、振動片１１０の一面の端部に形成できる。また、第１接続電極１４０は、振動片１１０の他面にまで延長して形成できる。この場合、第１接続電極１４０は、振動片１１０を中心にして互いに対称するように形成されることができる。このように、第１接続電極１４０が振動片１１０の一面及び他面に形成されると、振動片１１０の両面を自由に使用することができる。

第２接続電極１４５は、第１接続電極１４０と対をなす電極であって、外部から供給される電気信号を収容し、該電気信号を第２励振電極１２５に伝達する電極である。すなわち、上述した振動素子パッケージ１０の電極パッド１５に接続されるものであって、第２励振電極１２５に電気的に接続されることができる。

第２接続電極１４５は、振動片１１０の端部に形成でき、振動片１１０が四角形状である場合、第２接続電極１４５は、第１接続電極１４０と同一の辺に形成される。これにより、振動片１１０の一側が電極パッド１５に結合されることができる。

また、第２接続電極１４５は、振動片１１０の一面に形成されることができる。すなわち、第１接続電極１４０と第２接続電極１４５は、振動片１１０の同一の面に形成されることができる。これにより、ハウジング１１において電極パッド１５が一面にのみ形成されても、振動片１１０を振動させるには十分である。

第２接続電極１４５は、振動片１１０の一面だけではなく他面にまで延長して形成でき、この場合、第２接続電極１４５は振動片１１０を中心にして互いに対称をなすことができる。

第１接続電極１４０及び第２接続電極１４５は、それぞれ両方ともが振動片１１０の一面と他面に形成でき、その位置と形状が対称をなすと、振動片１１０の両面を自由に電極パッド１５に結合させることができるという利点がある。

一方、第２ポスト１３１は、振動片１１０の一面に形成された第２接続電極１４５を支持する支持体であって、第２接続電極１４５と振動片１１０の一面との間に形成されることができる。この場合、第２ポスト１３１の上面は、第１メサ部１１１の上面及び第１ポスト１３０の上面と同一平面上に位置することができる。

第２ポスト１３１を用いると、第２接続電極１４５と第１接続電極１４０が、同一高さで形成できるので、電極パッド１５に結合されることが容易となり、振動片１１０の厚さがある程度厚くなるため、割れの発生を防止することができる。

第１リード電極１５０は、第１励振電極１２０と第１接続電極１４０との間に介在され、第１接続電極１４０と第１励振電極１２０とを電気的に接続させる電極である。第１リード電極１５０により、第１励振電極１２０と上記第１接続電極１４０との距離が遠くても互いに電気的に接続されることができる。

この場合、第１ポスト１３０は、第１リード電極１５０の下部まで延長されて第１リード電極１５０を支持することができる。これにより、第１リード電極１５０も第１ポスト１３０上に形成されるので、第１リード電極１５０の短絡も防止できる。

第２リード電極１５５は、第２励振電極１２５と第２接続電極１４５との間に介在され、第２接続電極１４５と第２励振電極１２５とを電気的に接続させる電極である。第２リード電極１５５によれば、第２励振電極１２５と上記第２接続電極１４５との距離が遠くても互いに電気的に接続されることができる。

第３ポスト１３５は、第２メサ部１１５の側面に接続され、第２メサ部１１５の側面に接続される一端が第２メサ部１１５と同一の高さを有するように振動片１１０の他面に形成される支持体である。第３ポスト１３５は、第２接続電極１４５を支持することができる。すなわち、第２接続電極１４５が第３ポスト１３５上に形成されることができる。第３ポスト１３５によれば、第１ポスト１３０の効果と同様に、第２励振電極１２５と第２接続電極１４５との間の電極の短絡を防止することができる。

第３ポスト１３５は、第２リード電極１５５の下部まで延長されて第２リード電極１５５を支持することができる。すなわち、第２リード電極１５５は、第３ポスト１３５上に形成されることができる。これは、第２リード電極１５５の短絡を防止するためである。

第３ポスト１３５の上面は、上記第２メサ部１１５の上面と同一平面上に位置することができる。この場合、第２接続電極１４５と第２励振電極１２５とが同一平面上に形成されるので、電極の短絡を防止することが極大化される。

第４ポスト１３６は、第１接続電極１４０が振動片１１０の他面にまで延長して形成される場合、振動片１１０の他面に延長された第１接続電極１４０を支持するために、第１接続電極１４０と振動片１１０の他面との間に形成される支持体である。

第４ポスト１３６の上面は、第３ポスト１３５の上面及び第２メサ部１１５の上面と同一平面上に位置することができる。これにより、電極が同一平面上に形成されることができる。

第１メサ部１１１、第１励振電極１２０、第１ポスト１３０、第２ポスト１３１、第１接続電極１４０、第１リード電極１５０の形状は、第２メサ部１１５、第２励振電極１２５、第３ポスト１３５、第４ポスト１３６、第２接続電極１４５、第２リード電極１５５の形状のそれぞれと振動片１１０を中心にして対称をなすことができる。これにより、圧電振動素子１００を両面で活用することができる。

上述したように、本発明の一実施例に係る圧電振動素子及びこれを含む振動素子パッケージにおいて、ポストを用いて電極パターンを形成すると電極の短絡を防止することができるので、電極オープンの不良を低減することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素を付加、変更、削除または追加することにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるといえよう。

１０ 振動素子パッケージ
１１ ハウジング
１２ 底部
１３ 支持部
１４ リード
１５ 電極パッド
１６ 接着剤
１００ 圧電振動素子
１１０ 振動片
１１１ 第１メサ部
１１５ 第２メサ部
１２０ 第１励振電極
１２５ 第２励振電極
１３０ 第１ポスト
１３１ 第２ポスト
１３５ 第３ポスト
１３６ 第４ポスト
１４０ 第１接続電極
１４５ 第２接続電極
１５０ 第１リード電極
１５５ 第２リード電極

Claims (20)

1. 一面及び他面に電気信号により振動する第１メサ部及び第２メサ部がそれぞれ設けられる振動片と、
   前記第１メサ部上に形成され、前記第１メサ部に前記電気信号を伝達する第１励振電極と、
   前記第２メサ部上に形成され、前記第２メサ部に前記電気信号を伝達する第２励振電極と、
   前記第１メサ部の一側面に接続される一端が、前記第１メサ部と同一の高さを有するように前記振動片の前記一面に形成される第１ポストと、
   外部から供給される前記電気信号を収容し、前記第１励振電極に伝達するために前記第１ポスト上に形成される第１接続電極と、
   外部から供給される前記電気信号を収容し、前記第２励振電極に伝達するために前記振動片に形成される第２接続電極と、
   を含み、
   前記第１メサ部の一側面は、前記振動片の一面と鋭角をなすように傾いて形成され、
   前記第１ポストに接続される圧電振動素子。
2. 前記第１ポストの上面が、前記第１メサ部の上面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
3. 前記第１励振電極と前記第１接続電極との間に介在され、前記第１接続電極と前記第１励振電極とを電気的に接続させる第１リード電極をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の圧電振動素子。
4. 前記第１ポストが、前記第１リード電極の下部まで延長されて前記第１リード電極を支持することを特徴とする請求項３に記載の圧電振動素子。
5. 前記第２接続電極が、前記振動片の前記一面に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動素子。
6. 前記振動片の一面に形成された前記第２接続電極を支持するために、前記第２接続電極と前記振動片の一面との間に形成される第２ポストをさらに含む、請求項５に記載の圧電振動素子。
7. 前記第２ポストの上面が、前記第１メサ部の上面及び前記第１ポストの上面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項６に記載の圧電振動素子。
8. 前記第２メサ部の側面に接続される一端が、前記第２メサ部と同一の高さを有するように前記振動片の前記他面に形成される第３ポストをさらに含み、
   前記第２接続電極が、前記第３ポスト上に形成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動素子。
9. 前記第３ポストの上面が、前記第２メサ部の上面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項８に記載の圧電振動素子。
10. 前記第２励振電極と前記第２接続電極との間に介在され、前記第２接続電極と前記第２励振電極とを電気的に接続させる第２リード電極をさらに含み、
    前記第３ポストが、前記第２リード電極の下部まで延長されて前記第２リード電極を支持することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電振動素子。
11. 前記第１接続電極が、前記振動片の前記他面にまで延長して形成されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の圧電振動素子。
12. 前記振動片の他面にまで延長して形成された前記第１接続電極を支持するために、前記第１接続電極と前記振動片の前記他面との間に形成される第４ポストをさらに含む請求項１１に記載の圧電振動素子。
13. 前記第４ポストの上面が、前記第３ポストの上面及び前記第２メサ部の上面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１２に記載の圧電振動素子。
14. 内部に収容空間が設けられるハウジングと、
    前記ハウジングに形成される電極パッドと、
    前記収容空間に収容され、前記電極パッド上に一側が結合されて電気信号により振動する圧電振動素子と、を含み、
    前記圧電振動素子が，
    一面及び他面に前記電気信号により振動する第１メサ部及び第２メサ部がそれぞれ設けられる振動片と、
    前記第１メサ部上に形成され、前記第１メサ部に前記電気信号を伝達する第１励振電極と、
    前記第２メサ部上に形成され、前記第２メサ部に前記電気信号を伝達する第２励振電極と、
    前記第１メサ部の一側面に接続される一端が前記第１メサ部と同一の高さを有するように前記振動片の前記一面に形成される第１ポストと、
    前記電極パッドを介して供給された前記電気信号を前記第１励振電極に伝達するために、前記電極パッドと電気的に接続されるように前記第１ポスト上に形成される第１接続電極と、
    前記電極パッドを介して供給された前記電気信号を前記第２励振電極に伝達するために、前記振動片に形成される第２接続電極と、
    を含み、
    前記第１メサ部の一側面は、前記振動片の一面と鋭角をなすように傾いて形成され、
    前記第１ポストに接続されることを特徴とする振動素子パッケージ。
15. 前記第１ポストの上面が、前記第１メサ部の上面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１４に記載の振動素子パッケージ。
16. 前記第１励振電極と前記第１接続電極との間に介在され、前記第１接続電極と前記第１励振電極とを電気的に接続させる第１リード電極をさらに含み、
    前記第１ポストが、前記第１リード電極の下部まで延長されて前記第１リード電極を支持することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の振動素子パッケージ。
17. 前記第２接続電極が、前記振動片の一面に形成され、
    前記振動片の一面に形成された前記第２接続電極を支持するために、前記第２接続電極と前記振動片の一面との間に第２ポストが形成される、請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載の振動素子パッケージ。
18. 前記第２メサ部の側面に接続される一端が前記第２メサ部と同一の高さを有するように、前記振動片の他面に形成される第３ポストをさらに含み、
    前記第２接続電極が、前記第３ポスト上に形成されることを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の振動素子パッケージ。
19. 前記第２励振電極と前記第２接続電極との間に介在され、前記第２接続電極と前記第２励振電極とを電気的に接続させる第２リード電極をさらに含み、
    前記第３ポストが、前記第２リード電極の下部まで延長されて前記第２リード電極を支持することを特徴とする請求項１８に記載の振動素子パッケージ。
20. 前記第１接続電極が、前記振動片の他面にまで延長して形成され、
    前記振動片の他面にまで延長して形成された前記第１接続電極を支持するために、前記第１接続電極と前記振動片の他面との間に第４ポストが形成されることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の振動素子パッケージ。