JPH1127076A - 容量内蔵型圧電共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は特性が安定し、組立工程が非常に簡
略化でき、しかも、薄型化が容易な容量内蔵型圧電共振
子を提供する。 【解決手段】 本発明は、下面の両端部に１対の電極パ
ッド４ａ、４ｂ及びアース電極パッド５ｂが形成され、
上面に前記１対の電極パッド４ａ、４ｂと対向し、且つ
アース電極パッド５ｂと接続するアース電極５ａを形成
して成る矩形状の第１基板１と、前記１対の電極パッド
４ａ、４ｂに導電性接着材３３、３４を介して跨がって
実装される圧電素子３と、前記圧電素子３を収納するキ
ャビティー２１が形成され、且つキャビティー２１周囲
に前記一対の電極パッド４ａ、４ｂ及びアース電極パッ
ド５ｂ、５ｃに接続する入出力端子電極６ａ、６ｂ及び
アース端子電極７を形成して成る第２基板２とから成
り、前記第１基板１の下面と第２基板２の上面とを異方
性導電接合層８で接合した容量内蔵型圧電共振子であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容量内蔵型圧電共
振子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子機器、通信機器の発振回
路には、容量内蔵型圧電共振子が多用されている。

【０００３】発振回路は、図４に示されているように、
１つの圧電素子（共振子）Ｒと２つの容量成分Ｃ₁ 、Ｃ
₂ と、インバーターＩ、帰還抵抗ｒとから構成され、こ
のうち少なくとも圧電素子Ｒと２つの容量成分Ｃ₁ 、Ｃ
₂ とを１つの部品として構成した部品が容量内蔵型圧電
共振子である。

【０００４】典型的な容量内蔵型圧電共振子（第１の従
来技術）は、端子電極を兼ねた容量形成電極が形成され
た平板状誘電体セラミック基板の表面に圧電素子を実装
し、さらに、誘電体セラミック基板の表面の周囲に圧電
素子を被覆する筺体状のケースを絶縁性接着材を介して
被覆していた。

【０００５】また、第２の従来技術では、キャビティー
が形成された筺体状セラミック基板内に圧電共振子を実
装・接合し、筺体状セラミック基板のキャビティーの開
口を、端子電極を兼ねた容量形成電極が形成された平板
状蓋体で封止していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１及び第２の従来技
術では、容量形成電極と端子電極とが兼用され、部品の
外部に露出されている。このためプリント配線基板への
実装状態によって、また、端子電極に付着する半田など
の広がり状態や電極の腐食などによって、外的な要因に
よって特性が変動してしまうことがある。

【０００７】第２の従来技術のように、圧電素子が接合
されている基板と、容量が形成されている基板とが異な
る場合には、両基板の気密な接合と同時に電気的な接続
を行う必要があり、その作業が非常に困難であった。

【０００８】本発明は上述の課題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、特性が安定し、両基板の機械的
な接合と電気的な接続とが容易に達成でき、構成部品点
数が少なく、薄型化が容易な容量内蔵型圧電共振子を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下面の両端部
に１対の電極パッド及びアース電極パッドが形成され、
上面に前記１対の電極パッドと対向し、且つアース電極
パッドと接続するアース電極を形成して成る矩形状の第
１基板と、前記１対の電極パッドに導電性接着材を介し
て跨がって実装される圧電素子と、前記圧電素子を収納
するキャビティーが形成され、且つキャビティーの周囲
に前記一対の電極パッド及びアース電極パッドに接続す
る入出力端子電極及びアース端子電極を形成して成る第
２基板とから成り、前記第１基板の下面と第２基板の上
面のキャビティー開口周囲とを、異方性導電接合層を介
して接合した容量内蔵型圧電共振子である。

【００１０】

【作用】本発明では、第１基板の下面に、１対の電極パ
ッド及びアース電極パッドが形成され、且つ圧電素子が
実装されており、上面には１対の電極パッドに対向し、
且つアース電極パッドに接続するアース電極が形成され
ている。

【００１１】従って、１対の電極パッドとアース電極と
の間で２つの容量成分が形成され、且つ一対の電極パッ
ドに圧電素子が接続されている。即ち、この第１基板で
容量内蔵型圧電共振子の特性を決定するすべての構成が
具備されている。

【００１２】また、第２基板には、圧電素子を収容する
キャビティーと、１対の電極パッド及びアース電極パッ
ドに接続し、外部の回路と接続する端子電極が形成され
ている。

【００１３】以上のように、容量を形成する電極、即
ち、電極パッド、アース電極を具備する第１基板と、外
部回路に接続する端子電極とを具備する第２基板とが別
体となっており、容量内蔵型圧電共振子としての特性の
変動が有効に防止できる。

【００１４】また、第２基板と第１基板とは、第２基板
のキャビティー内に第１基板の下面に搭載された圧電素
子が収納するように位置合わせを行い、キャビティーの
周囲と第１基板の下面との間に異方性導電接合層を介し
て積層接合される。即ち、この異方性導電接合層によっ
て、厚み方向に対向しあう各電極パッドと各端子電極と
が電気的に接続するとともに、キャビティーの内部に収
容された圧電素子を気密的な封止をすることができる。

【００１５】上述の構造により、実質的に２枚の基板を
異方性導電接合層を介して積層した構造であるため、２
枚の基板の接合部材として、絶縁性、導電性を考慮する
必要がなく、１連の接合層で両者を接合できる。また、
構成部品点数が増加することなく、薄型化が容易な容量
内蔵型圧電共振子となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の容量内蔵型圧電共
振子を図面に基づいて詳説する。

【００１７】図１は、本発明の容量内蔵型圧電共振子の
外観斜視図であり、図２は縦断面図であり、図３は分解
斜視図である。

【００１８】図において、１は第１基板、２は第２基
板、３は圧電素子、４ａ、４ｂは電極パッド、５ａはア
ース電極、５ｂはアース電極パッド、６ａ、６ｂは入出
力端子電極、７はアース端子電極、８は異方性導電接合
層である。

【００１９】第１基板１は、例えば、ポリイミド樹脂な
どから成るフレキシブルフィルム基板であり、その形状
は矩形状を成し、その厚みは、概略８０〜１００μｍと
なっている。その両面には、銅箔、その表面にＳｎやＮ
ｉメッキさらにフラッシュＡｕメッキが施された所定パ
ターンが形成されている。

【００２０】基板１の上面には、略全面に渡りアース電
極５ａが形成されている。基板１の下面（接合面）の長
手方向の両端部には、容量成分を形成し、圧電素子３を
載置し、且つ第２基板２に電気的に接続するための電極
パッド４ａ、４ｂが形成されている。また、２つの電極
パッド４ａ、４ｂ間には、幅方向に分散して、第２基板
２と電気的に接続するためのアース電極パッド５ｂ、５
ｂが形成されている。

【００２１】尚、第１基板１の上面側のアース電極５ａ
と下面側のアース電極パッド５ｂとは、夫々導通スルー
ホール５ｃによって互いに接続されている。

【００２２】上述の構成により、電極パッド４ａとアー
ス電極５ａとの間で第１の容量成分、即ち図４の等価回
路の容量成分Ｃ₁ が形成され、電極パッド４ｂとアース
電極５ａとの間で第２の容量成分、即ち図４の等価回路
の容量成分Ｃ₂ が形成されることになる。この共通電極
のアース電極５ａは、導通スルーホール５ｃを介して、
第１基板１の下面側のアース電極パッド５ｂ、５ｂに導
出されている。

【００２３】従って、各容量成分Ｃ₁ 、Ｃ₂ を導出する
ための各電極パッド４ａ、４ｂ、５ｂがこの第１基板１
の下面（接合面）に形成されていることになる。

【００２４】圧電素子３は、所定結晶方位で切断された
圧電単結晶基板、分極処理された圧電セラミック基板か
ら成る圧電基板３０と、その両主面に形成された電極３
１、３２とから構成されている。電極３１、３２は、夫
々基板材料などによって材料、被着方法が夫々相違し、
例えば、ＡＴカットの水晶基板の場合には、Ａｇ、Ｃｒ
などの蒸着により形成する。

【００２５】圧電基板３０の一方主面に形成した電極３
１は、圧電基板３０の長手方向の一方端側に延出されて
おり、圧電基板３０の他方主面に形成した電極３２は、
圧電基板３０の長手方向の他方端側に導出されている。
そして、両電極３１、３２は圧電基板３０の中央部付近
で互いに対向している。

【００２６】この圧電素子３は、第１基板１の長手方向
の両端に形成された電極パッド４ａ、４ｂに跨がって配
置され、その両端部が導電性接着材３３、３４によって
接合している。これにより、電極パッド４ａと圧電基板
３の電極３１が電気的に接続され、電極パッド４ｂと圧
電基板３の電極３２が電気的に接続されることになる。
上述の導電性接着材３３、３４とは、熱硬化樹脂に導電
性フィラーを均一分散した導電性樹脂接着材などが例示
できる。

【００２７】尚、圧電基板３０と第１基板１との間に
は、少なくとも電極パッド４ａ、４ｂの厚みに相当する
振動空間が形成されることになる。

【００２８】このように圧電素子３を搭載した第１基板
１は、２つの容量成分を有し、且つ圧電素子３を有して
いる。即ち、発振回路の主要部分を構成する回路がこの
第１基板１で達成されることになる。

【００２９】しかも、第１基板１の下面側には、圧電素
子３の例えば入力端子と成り、且つ１つの容量成分を導
出する電極パッド４ａ、圧電素子３の例えば出力端子と
成り、且つ１つの容量成分を導出する電極パッド４ｂ及
び２つの容量成分を共通的に導出するアース電極パッド
５ｂ、５ｂが夫々配置されている。

【００３０】このように第１基板１は、第２基板２に接
合される。

【００３１】第２基板２は、概略直方体形状となってお
り、セラミック、ガラス−エポキシ基板から成り、その
上面には圧電素子３の外形形状に比較して若干大きい矩
形状のキャビティー２１が形成されている。即ち、第２
基板２は、キャビティー２１の周囲を形成する枠体状の
基板とキャビティー２１の底面を形成する平板状の基板
とから構成されている。

【００３２】第２基板２の長手方向の両端部、即ち、矩
形状キャビティー２１の長手方向の周囲部分には、入出
力端子電極６ａ、６ｂが形成されている。この入出力端
子電極６ａ、６ｂは基板の厚み方向を貫く半円形状の導
通スルーホールを介して、基板の両主面に形成されてい
る。また、矩形状キャビティー２１の幅方向の周囲部分
には、アース端子電極７、７が形成されている。このア
ース端子電極７、７も基板の厚み方向を貫く半円形状の
導通スルーホールを介して、基板の両主面に形成されて
いる。

【００３３】このような入出力端子電極６ａ、６ｂ、ア
ース端子電極７は、銅、銀などを主成分とする導体膜に
よって構成される。尚、入出力端子電極６ａ、６ｂ、ア
ース端子電極７の形成方法は、基板２の材料によって異
なる。例えば、セラミックから成る基板材料において
は、各スルーホールを含むようにして、基板の両側から
導電性ペーストの印刷、焼きつけによって形成される。
また、ガラス−エポキシから成る基板材料においては、
銅箔の選択的なエッチングによって形成される。

【００３４】第１基板１を第２基板２に接合するにあた
り、その間に異方性導電接合層８を介して接合される。

【００３５】まず、図４に示すように、異方性導電接合
層８となる導電性樹脂ペーストを、入出力端子電極６
ａ、６ｂ、アース端子電極７、７を含め、キャビティー
２１の周囲に周設するように塗布する。次に、第１基板
１の下面と第２基板２の上面とを互いに当接し、かつ圧
電素子３がキャビティー２１内に収容されるように位置
合わせを行う。そして、第１基板１と第２基板２との間
に所定圧力を加えながら加熱硬化を行う。

【００３６】この異方性導電接合層８は、また、第１基
板１と第２基板２との間を固定するための接着剤（バイ
ンダー）と、このバインダー中に均一に分散された導電
性フィラーとから構成され、特に、接合時の厚み方向の
加圧によって、導電性フィラーが厚み方向に圧縮される
とともに、バイダー成分が周囲に押し出されることにな
る。上述の構造では、第１基板１の下面に形成した各電
極パッド４ａ、４ｂ、５ｂ、５ｂと第２基板２の上面に
形成した各端子電極６ａ、６ｂ、７、７とが互いに対向
しあい、その間の厚み方向の間隔が、それ以外の部位よ
りも間隔が狭いため、導電性フィラーの存在が密とな
り、各電極パッド４ａ、４ｂ、５ｂ、５ｂと端子電極６
ａ、６ｂ、７、７との間が導通することになる。尚、異
方性導電接合層８となる導電性ペーストの硬化条件等は
バイダー、導電性フィラーの材料によっても異なるが、
例えば３．０〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧しながら１
５０〜１６０℃で加熱処理する。

【００３７】尚、異方性導電接合層８としては、ペース
ト状異方性導電性接着材の塗布、加圧熱硬化以外に、シ
ート状導電性接着材を用いて、キャビティー２１の周囲
にテープを載置して、加圧熱硬化しても構わない。

【００３８】上述のように、本発明の容量内蔵型圧電共
振子では、圧電素子３が実装された第１基板１と第２基
板２とが積層した状態で接合されるため、組立に要する
部品点数が減少し、組立工程が非常に容易となるととも
に、薄型化が容易な容量内蔵型圧電共振子となる。

【００３９】また、第１基板１では、圧電素子３が実装
され、且つ２つの容量成分が形成されており、第２基板
２では、各端子電極６ａ、６ｂ、７が形成されている。
即ち、容量内蔵型圧電共振子の特性は、実質的に第１基
板のみで達成される。従って、端子電極６ａ、６ｂ、７
を用いて容量内蔵型圧電共振子を外部のプリント配線基
板に半田実装しても、端子電極６ａ、６ｂ、７に付着す
る半田量が変化しても容量内蔵型圧電共振子の特性が変
動することがない。

【００４０】また、第１基板１のみを要求特性に応じて
差し替えれば、多種多用の容量内蔵型圧電共振子が達成
でき、汎用性が向上し、低コスト化が可能となる。

【００４１】さらに、第１基板１と第２基板２との接合
にあたり、第１基板１の接合面である下面には、１対の
電極パッド４ａ、４ｂ、及びアース電極パッド５ｂ、５
ｂが形成されており、第２基板２の接合面である上面に
は、圧電素子３を収容するキャビティー２１、１対の電
極パッド４ａ、４ｂ、及びアース電極パッド５ｂ、５ｂ
と導通する電極（端子電極６ａ、６ｂ、７の一部）が形
成されている。即ち、両者の接合が第１基板１の下面と
第２基板２の上面との接合となる。

【００４２】しかも、この接合が、異方性導電接合層８
を介して接合されているため、両基板１、２の気密的な
接合と、１対の電極パッド４ａ、４ｂ、及びアース電極
パッド５ｂ、５ｂと各端子電極６ａ、６ｂ、７との電気
的な接続が、一括的に行えることになる。

【００４３】特に、上述の薄型化に関して、第１基板１
にポリイミド等の耐熱性の樹脂からなる厚み８０〜１０
０μｍ程度の基板を用いることができ、全体として、
１．０ｍｍ程度とすることもでき、例えばメモリーカー
ドの発振部品としてきわめて有益なものとなる。

【００４４】上述の実施例では、第１基板１の２つの容
量成分の形成構造が、第１基板１の下面側の電極パッド
４ａ、４ｂと第１基板１の上面側のアース電極５ａとの
間で形成されているが、第１基板１の下面に、信号側電
極指とアース側電極指とが互いに噛み合う櫛歯電極を２
つ形成し、一方の櫛歯電極の信号側電極指を、例えば電
極パッド４ａに接続し、他方の櫛歯電極の信号側電極指
を、例えば電極パッド４ｂに接続し、両櫛歯電極のアー
ス側電極指をアース電極パッド５ｂに接続してもよい。

【００４５】この場合には、櫛歯電極と圧電素子３とが
接触しないように、圧電素子３を電極パッドに接合する
際に、バンプ材を用いて、圧電素子３と電極パッド４
ａ、４ｂとを接合し、櫛歯電極と圧電素子３との間に所
定間隔を設けるようにすることが重要である。また、櫛
歯電極の表面には、容量成分に応じて誘電体レジスト膜
を被覆する。

【００４６】このような構造では、第１基板１の上面側
には、何等の電極等を形成する必要がなくなり、上述の
実施例のアース電極５ａ、導通スルーホール５ｂが不要
とる。

【００４７】第１基板１として、例えば、ポリイミド樹
脂などから成るフレキシブルフィルム基板以外に、セラ
ミック材料からなる誘電体基板、ガラス−エポキシ基板
などを用いても構わない。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、第１基板で容量内蔵型
圧電共振子の電気的な特性を発生させる全ての構成が具
備されており、第２基板には、圧電素子３を収容するキ
ャビティー及び外部のプリント配線基板と接続する端子
電極が形成されているため、外的な要因による容量成分
の変化がなく、安定した特性を導出することができる。

【００４９】また、両基板を異方性導電接合層の接着材
を用いて接合しているため、気密的な接合と、電気的な
接続を一括的に行える。これは、両基板の接合面に、互
いに電極パッド、端子電極の一部が形成されているため
に可能となる。

【００５０】即ち、構成部品点数が増加することなく、
２つの基板の積層することにより、容量内蔵型圧電共振
子が達成できるため、薄型化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容量内蔵型圧電共振子の外観斜視図で
ある。

【図２】本発明の容量内蔵型圧電共振子の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の容量内蔵型圧電共振子の分解斜視図で
ある。

【図４】容量内蔵型圧電共振子の等価回路図である。

【符号の説明】

１・・・・第１基板 ２・・・・第２基板 ２１・・・キャビティー ３・・・・圧電素子 ４ａ、４ｂ・・・電極パッド ５ａ・・・・・アース電極 ５ｂ・・・・・アース電極パッド ５ｃ・・・・・導通スルーホール ６ａ、６ｂ・・・入出力端子電極 ７・・・・・・・アース端子電極 ８・・・・・・・異方性導電接合層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下面の両端部に一対の電極パッドが、該一
   対の電極パッド間にアース電極パッドが夫々形成され、
   上面に前記一対の電極パッドと対向し、且つアース電極
   パッドと接続するアース電極を形成して成る矩形状の第
   １基板と、 前記第１基板の下面に実装され、一対の振動電極の夫々
   が前記一対の電極パッドに導電性接着材を介して接続さ
   れている圧電素子と、 前記圧電素子を収納するキャビティーを有し、且つ上面
   のキャビティー周囲に前記一対の電極パッド及びアース
   電極パッドに接続される入出力端子電極及びアース端子
   電極が形成されている第２基板とから成り、 前記第１基板の下面と第２基板の上面とを、異方性導電
   接合層を介して接合したことを特徴とする容量内蔵型圧
   電共振子。