JPH03175809A - 圧電振動子並びに該振動子を用いたハイブリッド部品及び表面実装部品 - Google Patents

圧電振動子並びに該振動子を用いたハイブリッド部品及び表面実装部品

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JPH03175809A
JPH03175809A JP31434889A JP31434889A JPH03175809A JP H03175809 A JPH03175809 A JP H03175809A JP 31434889 A JP31434889 A JP 31434889A JP 31434889 A JP31434889 A JP 31434889A JP H03175809 A JPH03175809 A JP H03175809A
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JP
Japan
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piezoelectric vibrator
piezoelectric
metal electrode
electrode film
hybrid
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JP31434889A
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Shinichi Yamamoto
真一 山本
Kageharu Yoshizawa
景晴 吉澤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 圧電振動子及びその利用形態に関し、 主として、圧電振動子のみの金属パッケージによる気密
封止が不要で且つ共振周波数等の特性が経時劣化しにく
い圧電振動子の提供を目的とし、例えば、圧電体結晶に
厚み振動を生じさせるための金属電極膜を上記圧電体結
晶の表面及び裏面に形成してなる圧電振動子において、
上記圧電体結晶の表面及び裏面のうちいずれか一方の面
の少なくとも上記金属電極膜上に誘電体薄膜を形成して
構成する。
産業上の利用分野 本発明は圧電振動子並び該振動子を用いたハイブリッド
部品及び表面実装部品に関する。
LiTaO3等の圧電体結晶の表面及び裏面に金属電極
膜を形成して圧電体結晶に厚み振動を生じさせるように
した圧電振動子は、例えば、通信機器においてVHF帯
、UHF帯等の高い周波数帯における発振器の構成要素
として使用される。
この種の圧電振動子にあっては、圧電体結晶及び金属電
極膜の形状及び質量等が直接的に共振周波数等の特性に
影響を及ぼずので、極めてデリケートな取り扱いが要求
されるとともに、他の一般的な電子回路部品と同様に装
置の小型化に適したものであることが要求される。
従来の技術 上述のように圧電振動子は極めてデリケートな取り扱い
を要求されるから、従来は、圧電振動子のみを金属パッ
ケージで気密封止してこれをプリント配線板等に実装す
ることが一般に行われていた。ところが、近年において
は、圧電振動子を始必としてトランジスタ、コンデンサ
等の電子回路部品をハイブリッド実装し、vcxo機能
さらにはP L L機能をも有した発振器モジュールや
シンセサイザを小型なハイブリッド部品として提供する
ことが要求されている。
発明が解決しようとする課題 小型なハイブリッド部品を提供するた必に、金属ケース
で気密封止されていない圧電振動子を他の電子部品とと
もにハイブリッド実装した場合、ハイブリッド部品の全
体を気密封止したとしても、その中で圧電振動子と共存
しているモールド部品等から放出された有害ガスの影響
によって、共振周波数等の特性が、金属ケースに気密封
止された場合と比較して、経時的に大きく変化すること
がある。
第8図は、圧電振動子のみでは気密封止されていない圧
電振動子を他の電子回路部品とともにノ1イブリッド基
板に実装し、このハイブリッド基板を金属ケースで気密
封止してなる発振機能を有するデバイス(例えばvcx
o>の70℃放置によるエージング特性を示すグラフで
ある。縦軸は発振周波数の初期値f。からの増減△fを
上記初期値f。で除した値を示し、横軸は経過時間を示
す。
グラフから時間経過に従って発振周波数が低下している
ことが明らかである。この現象が生じている原因は、圧
電振動子の周辺に実装されたモールド部品等から放出さ
れたガス原子又は分子が直接金属電極膜上に付着、蓄積
し、質量負荷となって圧電振動子の共振周波数を低下さ
せていることによるものと考えられる。
エージング特性を改善するた必には、圧電振動子にとっ
て有害となるガスの放出が少ない金属ケースにより圧電
振動子のみを気密封止し、これをハイブリッド基板に実
装することが考えられるが、こうすると装置の小型化を
達成することが困難であり、発振周波数の調整は、いき
おい周辺回路部品にたよらざるを得す、部品値のばらつ
きを考慮すれば、周波数調整が容易でなくなるという事
態が生じる。
ところで、圧電振動子を表面実装部品として提供しよう
とする場合、一般に、表面実装部品はモールド部品とし
て製造されるから、小型なハイブリッド部品を提供しよ
うとする場合と同様の問題がこの場合にも生じる。
本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、圧
電振動子のみの金属パッケージによる気密封止が不要で
、且つ、共振周波数等の特性の経時変化の少ない圧電振
動子の提供を目的としている。
また、そのような圧電振動子を用いたハイブリッド部品
、表面実装部品の提供も本発明の目的である。
課題を解決するた狛の手段 上述した技術的課題を解決することを目的として種々の
実験を行った結果、次の事実が判明した。
即ち、圧電振動子の両面に81等の誘電体薄膜を形成し
て同じようにエージング特性を測定した結果、時間経過
に従って発振周波数が徐々に高くなることが明らかにな
った。その結果を第9図に示す。尚、この実験は、厚み
が500〜1000人程度の金属電極膜が形成されたL
iTaO3からなる厚みが0.5〜1.0mm程度の圧
電体結晶に金属電極膜と同程度の膜厚を有するS】膜を
蒸着したものについて行った。本発明は、この結果を利
用して、時間経過に従って発振周波数が低くなっていく
現象と時間経過に従って発振周波数が高くなっていく現
象との相殺を図り、第8図に示されたようなエージング
特性を補償するものである。
第1図に本発明の第1乃至第3の構成を示す。
同図(a)に示された第1の構成は、圧電体結晶2に厚
み振動を生じさせるための金属電極膜4を上記圧電体結
晶2の表面及び裏面に形成してなる圧電振動子において
、上記圧電体結晶20表面及び裏面のうちいずれか一方
の面の少なくとも上記金属電極膜4上に誘電体薄膜6を
形成したものである。
同図(b)に示された第2の構成は、圧電体結晶2に厚
み振動を生じさせるための金属電極膜4を上記圧電体結
晶2の表面及び裏面に形成してなる圧電振動子において
、上記圧電体結晶2と金属電極膜4との間にそれぞれ誘
電体薄膜6を介在させたものである。
同図(C)に示された第3の構成は、圧電体結晶2に厚
み振動を生じさせるための金属電極膜4を上記圧電体結
晶2の表面及び裏面に形成してなる圧電振動子において
、上記圧電体結晶2の表面及び裏面のうちいずれか一方
の面の少なくとも上記金属電極膜4上に第1の誘電体薄
膜6aを形成し、他方の面と該他方の面上に形成された
金属電極膜4との間に第2の誘電体薄膜6bを介在させ
たものである。
作   用 上記第1、第2又は第3の構成によれば、金属電極膜が
空気中に露出している状態と金属電極膜が誘電体薄膜に
接触し或いは金属電極膜が誘電体薄膜に覆われている状
態とが共存するようになるので、時間経過に従って発振
周波数が次第に低くなっていくことと時間経過に従って
発振周波数が次第に高くなっていくこととが相殺し、エ
ージング特性が改善される。よって、本発明の構成によ
れば、圧電振動子のみを金属パッケージにより気密封止
することなしに、共振周波数等の特性が経時変化しにく
くなる。
また、本発明の構成によれば、金属電極膜のいずれか一
方或いは両方が露出した形状の圧電振動子が提供される
ので、その露出した金属電極膜に対して蒸着や電解メツ
キ等を施すことによって、容易にその共振周波数、即ち
発振周波数の微調整を行うことができる。
第1、第2又は第3の構成を有する圧電振動子を用いて
ハイブリッド部品又は表面実装部品を構0 成することによって、共振周波数(発振周波数)等の特
性が経時的に変化しにくいハイブリッド部品(発振器モ
ジュール、シンセサイザ等)或いは表面実装型の圧電振
動子の提供が可能になる。
実  施  例 以下本発明の詳細な説明する。
第2図は第1の構成の実施例を示す圧電振動子の斜視図
、第3図はその■−■線に沿った断面図である。この圧
電振動子は、円盤状の圧電体結晶12の表面及び裏面の
相対する部分に、圧電体結晶12と同心状の径が同一な
2つの金属電極膜14をそれぞれ形成し、一方の金属電
極膜14を覆うように誘電体薄膜16を形成して構成さ
れている。15は金属電極膜14の外周の一部から圧電
体結晶12の縁部に延在するリードパターンであり、金
属電極膜14と同一の製造プロセスにより形成される。
圧電体結晶12の材質としては、LI TaO:+ 、
L I NbC)+ 、L 12B407 、水晶等の
圧電体の単結晶を用いることができる。また、金属電極
膜14及びリードパターン15はAu及びAg等の良導
体から形成される。誘電体薄膜16の材質は例えばSl
であり、この場合スパッタリング、電子ビーム蒸着法等
の通常の方法により膜形成することができる。誘電体薄
膜16は圧電体結晶12に比べて十分薄く形成されてい
ることが望ましい。誘電体薄膜16が厚くなると複合型
振動子が形成されて所望の特性を得ることが困難になる
からである。誘電体薄膜16が十分薄くてもエージング
特性改善の効果があることは、前述の実験から明らかで
ある。
第2図及び第3図に示した圧電振動子を用いて構成され
る発振器モジュール等のハイブリッド部品の組立て斜視
図を第4図に示す。このハイブリッド部品は、第2図及
び第3図に示した圧電振動子18とトランジスタ、キャ
パシタ、インダクタ等の他の電子回路部品20とをセラ
ミックス等からなるハイブリッド基板22に実装して発
振回路その他の電子回路を構成し、この電子回路を外部
と接続するための金属リード24又は図示しないガラス
端子を備えたベース27とケース26とにより上記ハイ
ブリッド基板22を気密封止して構成されいてる。ハイ
ブリッド部品を表面実装部品として提供しようとする場
合には、基板22の上面から側面を介して下面にまで延
在するように導体パターンを形成し、この基板22の電
子回路実装側をセラミックパッケージ等により気密封止
してもよい。
第5図は圧電振動子18の実装部の側面図である。この
実施例では、圧電振動子18をそのリードパターン15
の部分にて金属板をコの字型に形成してなるホルダ28
により両端支持し、このホルダ28をハイブリッド基板
22上に形成された配線パターン22aに半田付けして
いる。この構成によると、圧電振動子18の金属電極膜
14が形成されている部分が宙に浮く形になるので、安
定した振動が可能になるとともに、エージング特性の補
償を良好に行うことができるようになる。
また、圧電振動子の圧電体結晶12の線熱膨張係数とハ
イブリッド基板22の線熱膨張係数とが異3 なり、このハイブリッド部品に温度変化が与えられて圧
電振動子18に不所望な熱応力が加わる恐れがある場合
でも、ホルダ28が弾性的に変形することによって上記
熱応力が緩和される。
このようなハイブリッド部品に用いられる電子回路部品
は樹脂等を用いてモールド成型されたものが多く、ケー
ス26により気密封止したとしても、その内部には圧電
振動子の表面にとって有害となるガスが充満してくる。
本実施例においては、片面にのみ誘電体薄膜16が形成
された圧電振動子18を用いており、そのエージング特
性は補償されているから、特性が極めて安定した電子回
路の実現が可能になる。
第6図は本発明の圧電振動子を用いて構成される表面実
装部品の組立て斜視図であり、第7図はその■−■線に
沿った断面図である。この表面実装部品は、セラミック
ス等からなる絶縁体基板30と、絶縁体基板30の上面
から側面を介して下面にまで延在するように設けられた
少なくとも2つくこの実施例では2つ)の導体パターン
32と、4 その金属電極膜が導体パターン32にそれぞれ接続され
るように絶縁体基板30七に固定された発明の第1の構
成に係る圧電振動子18′と、絶縁体基板30の圧電振
動子側を気密封止するパッケージ部材34とを備えて構
成されている。圧電振動子18′が前実施例における圧
電振動子18と異なる点は、圧電体結晶の形状が円盤状
ではなく長方形板状である点のみであり、機能上実質的
に同一の部分には圧電振動子18における符号と同一の
符号が付されている。圧電振動子の金属電極膜14を導
体パターン32にそれぞれ接続するために、圧電振動子
18′の縁部を絶縁体基板30に図示しない接着剤によ
り固定するとともに、リードパターン15と導体パター
ン32とを銀ペースト等の導電剤にて導通させている。
この実施例によると、発明の第1の構成に係る圧電振動
子18′が用いられているから、エージング特性を改善
するための金属ケースの使用が不要になり、パッケージ
部材34を例えば表面実装部品に適したモールド成型に
より形成することができるようになる。
第4図及び第5図に示したハイブリッド部品並びに第6
図及び第7図に示した表面実装部品にあっては、ケース
26或いはパッケージ部材34により基板を気密封止す
るのに先立って圧電振動子についての精密な周波数調整
が可能である。即ち、ケース26或いはパッケージ部材
34を設ける前には、圧電振動子の上面の金属電極膜1
4が露出しているので、その形状、厚み等を例えば電解
メツキ法や真空蒸着法を用いて調整することにより、所
望の特性に設定し得るものである。
以上説明した実施例では、発明の第1の構成に係る圧電
振動子を用いているが、発明の第2又は第3の構成に係
る圧電振動子を用いて同様にしてハイブリッド部品又は
表面実装部品を提供することもできる。
発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、圧電振動子のみの
金属パッケージによる気密封止が不要で且つ共振周波数
等の特性が経時劣化しにくい圧電振動子の提供が可能に
なるという効果を奏する。
この圧電振動子を用いることによって、小型化、低背化
に適したハイブリッド部品、表面実装部品の提供が可能
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1乃至第3の構成を示す図、第2図
は第1の構成の実施例を示す圧電振動子の斜視図、 第3図は第2図における■−■線に沿った断面図、 第4図は第1の構成の圧電振動子を用いたハイブリッド
部品の組立て斜視図、 第5図はその圧電振動子の実装部の側面図、第6図は第
1の構成の圧電振動子を用いた表面実装部品の組立て斜
視図、 第7図は第6における■−■線に沿った断面図、第8図
は従来の圧電振動子のエージング特性を示すグラフ、 7 第9図は両面にSi薄膜を形成した圧電振動子のエージ
ング特性を示すグラフである。 12・・・圧電体結晶、 14・・・金属電極膜、 16・・・誘電体薄膜、 a・・・第1の誘電体薄膜、 b・・・第2の誘電体薄膜、 8.18’・・・圧電振動子。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.圧電体結晶(2)に厚み振動を生じさせるための金
    属電極膜(4)を上記圧電体結晶(2)の表面及び裏面
    に形成してなる圧電振動子において、上記圧電体結晶(
    2)の表面及び裏面のうちいずれか一方の面の少なくと
    も上記金属電極膜(4)上に誘電体薄膜(6)を形成し
    たことを特徴とする圧電振動子。
  2. 2.圧電体結晶(2)に厚み振動を生じさせるための金
    属電極膜(4)を上記圧電体結晶(2)の表面及び裏面
    に形成してなる圧電振動子において、上記圧電体結晶(
    2)と金属電極膜(4)との間にそれぞれ誘電体薄膜(
    6)を介在させたことを特徴とする圧電振動子。
  3. 3.圧電体結晶(2)に厚み振動を生じさせるための金
    属電極膜(4)を上記圧電体結晶(2)の表面及び裏面
    に形成してなる圧電振動子において、上記圧電体結晶(
    2)の表面及び裏面のうちいずれか一方の面の少なくと
    も上記金属電極膜(4)上に第1の誘電体薄膜(6a)
    を形成し、 他方の面と該他方の面上に形成された金属電極膜(4)
    との間に第2の誘電体薄膜(6b)を介在させたことを
    特徴とする圧電振動子。
  4. 4.請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電振動子及び
    他の電子回路部品からなる発振回路その他の電子回路の
    構成要素がハイブリッド実装されたハイブリッド基板(
    22)と、 該ハイブリッド基板(22)が搭載され、上記電子回路
    を外部と接続するための金属リード(24)が設けられ
    たベース(27)と、 該ベース(27)の上記ハイブリッド基板(22)の側
    を気密封止するケース(26)とを備えたことを特徴と
    するハイブリッド部品。
  5. 5.絶縁体基板(30)と、 該絶縁体基板(30)の上面から側面を介して下面にま
    で延在するように設けられた少なくとも2つの導体パタ
    ーン(32)と、 その金属電極膜が上記導体パターン(32)にそれぞれ
    接続されるように上記絶縁体基板(30)上に固定され
    た請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電振動子と、 上記絶縁体基板(30)を気密封止するパッケージ部材
    (34)とを備えたことを特徴とする表面実装部品。
JP31434889A 1989-12-05 1989-12-05 圧電振動子並びに該振動子を用いたハイブリッド部品及び表面実装部品 Pending JPH03175809A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432785B2 (en) 2003-09-09 2008-10-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film resonator, method for making thin film resonator and filter having thin film resonators

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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