JPH11251863A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子の共振周波数の高周波側近傍に発
生するスプリアスを抑圧する手段を得る。 【解決手段】 圧電振動子の主振動の共振周波数の高周
波側近傍に発生するスプリアスを抑圧するように複数の
金バンプを付着すると共にそのうちの２つを圧電振動素
子の保持に用いた圧電振動子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子に関し、
特に共振周波数の高周波側近傍に存在するスプリアスを
効果的に抑圧した圧電振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より水晶振動子は、小型であり高精
度・高安定度の周波数が得られることから、通信機器か
ら民生機器に至るまで広く用いられているが、近年、携
帯電話端末やパーソナルコンピュータの小型化の要請に
伴い、さらに小型振動子の開発が進められている。図４
は表面実装型振動子（以下、ＳＭＤ振動子と称す）の構
造を示す斜視図である。パッケージＰの底面の一方の端
に台座部１０が設けられ、該台座部１０にはリード電極
が焼成されると共に、該リード電極はパッケージＰの外
部端子と気密的に導通がはかられている。一方、水晶基
板１１の表裏のほぼ中央には電極１２、１３が形成され
ており、該電極１２、１３から水晶基板１１の端部に向
けリード電極１４、１５が延在している。この水晶振動
子素子Ｓの一端をパッケージＰの台座部１０上に乗せ、
水晶振動子素子Ｓのリード電極１４、１５とパッケージ
Ｐのリード電極とを導電性接着剤１６、１７で固定する
と共に導通がはかられる。この支持法は水晶振動子素子
Ｓの一端を固定する所謂、片持ち構造の水晶振動子であ
る。

【０００３】ＡＴカット水晶振動子の振動モードは、周
知のように厚み滑り振動モードであり、水晶基板の厚さ
と電極の質量負荷効果とで決まる主振動の他に該主振動
の高周波側近傍に多数のスプリアス（インハーモニック
・オーバートーン）が発生する。これらのスプリアスは
周知のエネルギー閉じ込め手法を用いても完全に抑圧す
ることはできず、この水晶振動子を水晶発振器に用いる
場合にスプリアスで発振する場合が生じ、機器の誤動作
をつながることがある。また、前記水晶振動子を水晶フ
ィルタに用いる場合には、中心周波数の高周波側近傍に
スプリアスが生じて濾波特性を著しく劣化させることに
なる。

【０００４】従来、水晶振動子の主振動の近傍に生ずる
スプリアスを抑圧する手段として、図４に示すように主
電極の周囲で、片面あるいは両面に導電性接着剤１８等
の粘着物質等を複数個付着することが行われていた。こ
れは抑圧すべき不要な振動モードの振動変位の大きな位
置に振動エネルギーを吸収する物質を付着することによ
り、前記振動モードを抑圧する方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
接着剤等を付着してスプリアスを抑圧する手段は、接着
剤を付着する工程が増えることから製造コストが高くな
るという問題があった。本発明は上記問題を解決するた
めになされたものであって、共振周波数の高周波側近傍
のスプリアスを抑圧した振動子を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電振動子の請求項１記載の発明は、圧
電基板の両主面に１対の電極を形成した圧電振動素子を
パッケージに収納した圧電振動子において、前記圧電基
板上に前記電極から延在するリード電極と導通するパッ
ドを設け、該パッドと対応するパッドをパッケージ内底
面に設けて両者をバンプを介して導通保持するものであ
って、前記パッドの位置を主振動の共振周波数の近傍に
発生するスプリアスを抑圧するよう設定したことを特徴
とする圧電振動子である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は
本発明に係る水晶振動子Ｘの構造を示す斜視図とそのＡ
−Ａ線における断面図であって、水晶振動子Ｘはパッケ
ージＰとその内部底面に収容される水晶素子Ｓから構成
される。パッケージＰの内部底面には外部端子と気密的
に導通するリード電極１ａ、１ｂが焼成されており、ま
たパッケージＰの上端外周に抵抗溶接用の金属が焼成さ
れている。一方、水晶振動子素子Ｓは水晶基板２とその
両主面に形成した電極３ａ、３ｂからなり、電極３ａ、
３ｂから水晶基板２の端部に向かってリード電極４ａ、
４ｂがそれぞれ延在している。そして、一方のリード電
極４ａは水晶基板２の端面を回り裏面のリード電極５と
電気的に接続するように形成されている。さらに、水晶
基板２の主面上であって、次に述べる手段で決まる複数
の位置に、電極３ａ、３ｂを形成する際に同じプロセス
にて小さな面積の金属膜６ａ、６ｂ、６ｃ・・を複数個
形成し、その上に複数の金バンプ７ａ、７ｂ、７ｃ・・
を周知の手法にて形成する。

【０００８】一方、パッケージＰの底面にも前記金バン
プ７ａ、７ｂ、７ｃ・・に対応する位置にリード電極１
ａ、１ｂと、金バンプ７ａ’、７ｂ’とを形成してお
き、その上に上記水晶振動素子Ｓを乗せて、該水晶振動
素子Ｓの裏面に形成したリード電極４ｂ、５とパッケー
ジのリード電極１ａ、１ｂとを金バンプ７ａ’、７ｂ’
を介して周知の手法にて接着する。

【０００９】次に金バンプ７ａ、７ｂ・・を付着する水
晶基板上の位置について説明する。始めに、図２に示す
ように、水晶基板２の両主面上に従来と同様な手法にて
粘着物等を付着し、この水晶振動子素子Ｓの共振特性を
測定して、周波数とスプリアスの大きさを求める。即
ち、付着物の付着位置とスプリアスの大きさの関係を予
め実験により求めておく。

【００１０】この時、付着物の効果としては所望の主振
動モードの強度には影響せず、主振動の近傍のスプリア
スのみを抑圧することが重要である。多数の実験のなか
からこのような条件を満足する付着位置を見つけだし
て、金バンプを付着する位置と数を決める。共振周波
数、電極の大きさ３ａ、３ｂが設定されると、上記の試
料に基づきスプリアスを効果的に抑圧する金バンプの位
置と個数を選び、その中から水晶振動子素子Ｓを保持す
べき位置２点を決定し、延在するリード電極とパッドの
パターンが決まる。このようにして電極、リード電極、
パッド及び金バンプ付着用薄膜を形成する電極パターン
が決定され、電極パターンが設計できることになる。

【００１１】図３は他の実施例であり、図１の例のよう
に上面側の電極を下面側へ配線するためには、基板端面
におけるリード電極の形成が必要となるが斜め蒸着等の
方法を用いるため工程が煩雑になると共に、端面での電
気的導通が不完全となることがある。これを解消する手
段として、上記実験でスプリアスの抑圧効果が確認され
た位置であると共に、水晶基板の端部に近い位置に基板
表裏を貫通する穴を穿ち、該穴をメタライズして、表裏
面の導通を確保せんとするものである。

【００１２】上記説明は水晶基板を用いて水晶振動子に
本発明を適用する場合を説明したが、本発明は水晶振動
子に限定することなく、他の圧電材料、ランガサイト、
タンタル酸リチウム、タンタル酸ナイオベイト及び四硼
酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでも
ない。また、上記説明は金バンプの位置を実験により求
める手法を説明したが、有限要素法等の振動解析を用い
て主振動の近傍に発生するスプリアスの振動変位を２次
元的に求め、それらの振動変位の最大の位置を金バンプ
位置とし、実験で確認する手法を用いれば実験の回数を
大幅に減らすことが可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、圧電振動素子をパッケージに固定すると共に主共
振周波数の高周波側近傍に発生するスプリアスを大幅に
抑圧することが可能という優れた効果を奏す。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る圧電振動子の斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａにおける断面を示す図である。

【図２】金バンプの付着位置を決めるための振動子素子
を説明する図である。

【図３】本発明の他の実施例で、表裏のリード電極を貫
通孔を介して接続した圧電振動子の断面を示す図であ
る。

【図４】従来の表面実装型水晶振動子の構造を示す斜視
図である。

【符号の説明】

Ａ・・切断線 Ｐ・・パッケージ Ｘ・・圧電振動子 １ａ、１ｂ・・パッケージのリード電極 ２・・圧電基板 ３ａ、３ｂ・・電極 ４ａ、４ｂ、５・・リード電極 ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・蒸着膜 ７ａ、７ａ’、７ｂ、７ｂ’、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ
・・金バンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板の両主面に１対の電極を形成し
   た圧電振動素子をパッケージに収納した圧電振動子にお
   いて、前記圧電基板の一方の主面上に前記両電極から延
   在するリード電極と導通するパッドを設け、該パッドと
   対応するパッドをパッケージ内底面に設けて両者をバン
   プを介して導通固定することにより前記パッケージに前
   記圧電基板を保持するものであって、前記パッドの位置
   を主振動の共振周波数の近傍に発生するスプリアスを抑
   圧するよう設定したことを特徴とする圧電振動子。