JPH08130432A - 圧電振動子の保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 形状の極めて小型の圧電振動子に適用するこ
とができ、特に表面実装型の超小型の水晶振動子に適
し、高い信頼性を得ることができ、しかも生産性も良好
な圧電振動子の保持構造を提供する。 ［構成］ 絶縁材からなる絶縁基板１と、この絶縁基板
１の板面に形成した金属製の凸部４と、この金属製の凸
部４に塗布した導電性接着剤５によって保持されて板面
に形成した電極６ａを上記金属製の凸部４の先端に圧接
して導出される圧電片６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形状の小型の圧電振動子
に適する圧電振動子の保持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、種々の電子機器では、周波数、時
間等の基準として圧電振動子、特に水晶振動子が多用さ
れている。このような水晶振動子を製造する場合、人工
水晶の結晶を結晶軸に対して所定の角度に切断して、た
とえば板状の水晶片を切り出すようにしている。しかし
て、たとえばＡＴカットの厚み滑り水晶振動子であれ
ば、水晶片の厚みに応じて共振周波数は決定される。し
たがって、水晶片を厚み方向へ研磨することによって所
望の共振周波数となるように成形するようにしている。

【０００３】そして、この水晶片の板面に電極を形成
し、適当な保持構造によって保持するようにしている。
このような保持構造としては、たとえば帯状の金属薄板
に水晶片を挿入するスリットを形成したり、あるいは弾
性に富んだ金属線で形成したクリップ等の保持部材を用
いるようにしている。そして一対の保持部材を相対向し
てベースに植設し、この保持部材によって水晶片の両側
部を挟持し、ここに導電性接着剤を塗布して機械的に保
持するとともに電気的な導通を図るようにしている。

【０００４】しかして近時、種々の電子機器では形状を
小型化し、軽量化することが望まれ、かつ組立工程を自
動化することが積極的に行われている。したがって、こ
のような電子機器に用いる電子部品では表面実装型の電
子部品が多用される傾向にある。表面実装型の電子部品
は、プリント基板の板面に所定の形状に形成した導電パ
ターンに、直接半田付けによって実装するために高密度
実装が可能で、かつ組立工程の自動化にも適している。

【０００５】このため圧電振動子においても、表面実装
を行うことのできる表面実装型の圧電振動子が望まれて
いる。このような表面実装型の圧電振動子では、たとえ
ば水晶振動子の場合、セラミック等の絶縁基板の一側板
面に水晶片の両端部を保持し、この水晶片に形成した電
極を両端部から導出して他側板面の実装電極に導通させ
るようにしたものがある。そして、水晶片の共振周波数
の最終調整を行った後、絶縁基板の一側板面にカバーを
かぶせて気密に封止するようにしている。

【０００６】しかしながら、このような表面実装型の水
晶振動子においても、形状を小型化することが望まれ、
たとえば長さ６ｍｍ、幅４ｍｍ程度の大きさになると、
絶縁基板の板面に水晶片を保持する保持部材を配設する
余地を設けることも困難となり、たとえ保持部材を設け
ても極めて小型なものになってしまう。一方、このよう
に形状の小型の保持部材に導電性接着剤で水晶片を保持
すると、接着面積も小さすぎるために、導通抵抗も大き
くなり、充分な機械的強度を得ることも困難になる。す
なわち、導電性接着剤は、接着面積が小さくなると著し
く導通抵抗が増大して、たとえば接着部位の抵抗は数Ω
ないし数十Ωになり、水晶振動子のＣＩ値（クリスタル
・インピーダンス）を著しく劣化させる。

【０００７】一方、従来から半導体集積回路の製造工程
では、シリコン・チップとリードフレームとの接続に、
極細金属線を用いたワイヤー・ボンディングが行われて
いる。このようなワイヤー・ボンディングによれば、導
通抵抗を無視できる程度に小さくすることができる。し
たがって、ワイヤー・ボンディングによって水晶振動子
の電極を導出すれば、接続部位は微小面積の点接続とな
るために水晶片の圧電振動を、ほとんど損なうことがな
く良好なＣＩ値を得ることができる。

【０００８】しかしながら、ワイヤー・ボンディングを
行うためには、絶縁基板に複数のワイヤー相互の電気的
な絶縁を維持できる程度の間隙を存して、平面的にある
程度の大きさを有する電極パッドを設ける必要があり、
絶縁基板の面積が大きくなり小型化に適さない。またこ
のようなワイヤー・ボンディングを水晶振動子で行うた
めには、水晶片に機械的に強固な電極パッドを形成して
おく必要がある。しかしながら、このように機械的に強
固な電極パッドを水晶片の板面に設けることは、水晶振
動子の圧電振動を抑制し、振動特性、特にＣＩ値を低下
させる原因となる。

【０００９】また最近の半導体集積回路では、ベア・チ
ップをパッケージに収納する手段としてフリップ・チッ
プ方式が利用されつつある。このフリップ・チップ方式
では、集積回路から導出した回路をシリコン・チップの
下面に形成した導電パッドに接続し、ここに半球状の半
田凸部を形成する。そして、この半田凸部を予めパッケ
ージに形成した導電パターンに押しつけて加熱し、半田
を溶融してシリコン・チップとパッケージとを接続する
とともに機械的に保持するようにしている。

【００１０】しかしながら水晶振動子の場合、一般的に
は水晶片の表裏板面に形成した一対の励振電極を導出す
るだけでよく、接続点は数点程度であって半導体集積回
路のように多くない。したがってフリップ・チップ方式
を水晶振動子に適用した場合、接続点が少なすぎて、接
続部位に充分な機械的な強度を期待することはできな
い。しかも、このような方式では接続部位は水晶片の下
面に隠れてしまうために、半田の溶融した状態を目視に
よって直接確認することができない。このため接続部位
の機械的、電気的な接続状態の信頼性にも問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、形状の極めて小型の圧電振動子
に適用することができ、特に表面実装型の超小型の水晶
振動子に適し、高い信頼性を得ることができ、しかも生
産性も良好な圧電振動子の保持構造を提供することを目
的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動子の保
持構造は、絶縁材からなる絶縁基板と、この絶縁基板の
板面に形成した金属製の凸部と、この金属製の凸部に塗
布した導電性接着剤によって保持されて板面に形成した
電極を上記金属製の凸部の先端に圧接して導出される圧
電片とを具備することを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に示す側断面
図、図２に示す平面図を参照して詳細に説明する。図中
１はセラミック等の絶縁材からなる、概略長方形の絶縁
基板である。この絶縁基板１の一側板面には少なくとも
一対、たとえば４個の保持電極２を形成し、他側板面に
は表面実装を行う際に、図示しないプリント基板の導電
パターンに実装する複数、たとえば各保持電極２に対応
して４個の実装電極３を形成している。なお上記保持電
極２と実装電極３とは適宜な手段で電気的に導通させる
ようにしている。

【００１４】そして各保持電極２の上に、金属バンプ、
すなわち金属製の凸部４を形成している。この金属製の
凸部４は、たとえば金属細線の先端を加熱、溶融して球
形とし、これを保持電極２に押しつけて溶着させ、適当
な部位で高さを揃えて切断することによって形成するよ
うにしている。そして各金属製の凸部４に充分な導電性
接着剤５を塗布し、ここに短冊型に成形した水晶片６を
載置して凸部４の先端で水晶片６を担持する。なお水晶
片６は両側板面に励振電極６ａを形成し、この励振電極
６ａを板面の端部へ導出し、この導出端を上記金属製の
凸部４に対応するように載置する。

【００１５】しかして導電性接着剤５は、一般に固化す
る際に溶剤が揮発して収縮するために水晶片６の励振電
極６ａの導出端は、凸部４の先端に圧着して良好な電気
的導通を得ることができる。したがって、励振電極６ａ
を保持電極２および実装電極３を介して外部へ導出する
ことができ、また機械的にも確実に保持することができ
る。そして、水晶片６の励振電極６ａに微量の金属蒸気
を蒸着して共振周波数を正確に調整した後、たとえば図
２に開口部を斜線で示すようにセラミックで成形したカ
バーをかぶせて開口を絶縁基板１の板面に気密に固着し
て封止する。

【００１６】このような構成であれば、導電性接着剤は
固化する際に収縮するので、ここに載置した水晶片６の
励振電極６ａの導出端部は各金属製の凸部４の先端に圧
着し、それぞれ電気的に確実な導通を得ることができ
る。また導電性接着剤自体は水晶片６を金属製の凸部４
の先端に機械的に確実に保持することができる。さらに
水晶片６の板面に適量の導電性接着剤が付着することに
よって不要振動モードを抑圧する効果を得られ、実用的
な水晶振動子を得ることができる。

【００１７】したがって上記実施例によれば、絶縁基板
の板面に形成した金属凸部の上に水晶片を載置して導電
性接着剤で保持するようにしているので、絶縁基板の大
きさは水晶片の大きさに若干の余裕を加えた大きさとす
ればよい。しかして絶縁基板の面積を従来のそれに比し
て著しく小さくでき、それによって全体の形状の小型化
を図ることができる。さらに水晶片の板面に金属凸部と
の導通のために形成する電極は、ワイヤー・ボンディン
グの電極パッドのように格別に強固でなくともよい。し
たがって、たとえば、その励振電極と同様に適宜な金属
を蒸着した電極を用いることができるので容易に形成す
ることができ、その圧電振動を損なうこともない。

【００１８】なお本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば上記実施例では短冊型の水晶片を
用いるものについて説明したが、丸板状の水晶片を用い
るようにしてもよいし、水晶振動子だけでなく適宜な圧
電振動子に適用できることは勿論である。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、形
状の極めて小型の圧電振動子を、電気的、機械的に確実
に保持することができ、高い信頼性を得ることができ、
特に表面実装型の水晶振動子に適し、しかも製造工程に
おける生産性も良好な圧電振動子の保持構造を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電振動子の保持構造を示す側断面図
である。

【図２】図１に示す実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 保持電極 ３ 実装電極 ４ 凸部 ５ 導電性接着剤 ６ 水晶片

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁材からなる絶縁基板と、 この絶縁基板の板面に形成した金属製の凸部と、 この金属製の凸部に塗布した導電性接着剤によって保持
   されて板面に形成した電極を金属製の凸部の先端に圧接
   して導出される圧電片と、 を具備することを特徴とする圧電振動子の保持構造。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、圧電振動子は水晶振動子であることを特徴とする圧
   電振動子の保持構造。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ものにおいて、水晶片はＡＴカットの厚み滑り水晶片で
   あることを特徴とする圧電振動子の保持構造。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、金属製の凸部は絶縁基板の板面に形成した保持電極
   の上に設けたことを特徴とする圧電振動子の保持構造
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、保持電極は保持板の反対側の板面に形成した実装電
   極に導通していることを特徴とする圧電振動子の保持構
   造。