JPH1155060A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 段差部に導電性接着剤を介して圧電振動体を
接合しても、導電性接着剤によって、圧電振動体と金属
製蓋体とが短絡することがなく、圧電振動体を安定した
気密封止でき、しかも、小型・低背化に対応できる圧電
発振器を提供する。 【解決手段】 対向しあう内壁に圧電振動体載置用の段
差部１２ａ、１２ｂを有する矩形状のキャビティー１１
が形成された容器１に、矩形状の圧電振動体２の少なく
とも一方端部を導電性接着剤２１を介して前記キャビテ
ィー１１の段差部１２ａの上面に接合している圧電発振
器である。そして、前記少なくとも圧電振動体２の一方
の端部が載置される段差部１２ａは、その上面が前記キ
ャビティー１１内部に向かって下方向に傾斜されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器のキャビティーの
段差部に圧電振動体を導電性接着剤でもって接合した圧
電発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の絶縁層が積層してなる積層
構造の容器に、圧電振動体を導電性接着剤でもって接合
した圧電発振器としては、図６に示す構造となってい
た。

【０００３】例えば、容器１０は、平板状絶縁層１ａ、
第１のリング状絶縁層１ｂ、第２のリング状絶縁層１ｃ
を積層して構成されていた。これにより、容器１の表面
には、絶縁層１ａを底面とし、絶縁層１ｂ、１ｃの厚み
を深さとするキャビティー１１が形成されている。そし
て、矩形状開口形状が小さい絶縁層１ｂは、矩形状開口
形状の大きい絶縁層１ｃから露出し、この露出部分が圧
電振動体２を載置接合する段差部１７となっていた。
尚、段差部１７は、少なくとも対向するキャビティー１
１の内壁に夫々形成されていた。

【０００４】しかも、一方の段差部１７、例えば１７ａ
の表面には、圧電振動体２と電気的に接続を行う接続パ
ッド１３が被着形成されている。

【０００５】また、リング状絶縁層１ａの開口周囲の表
面には、シームリング１４をＡｇロウ付け１５するため
の封止用導体膜１６が被着形成されている。

【０００６】このような構造の容器１０のキャビティー
１１内に、矩形状の水晶振動子などの圧電振動体２が収
容されている。例えば、圧電振動体２は、水晶基板の両
主面に振動電極が形成されており、一方端部に両主面か
ら延びる接続電極が延出している。

【０００７】このような圧電振動体２は、その一方の端
部を接続パッド１３が形成された段差部１７ａ上に、そ
の他方の端部を段差部１７ｂ上に載置されている。そし
て、圧電振動体２の機械的な接合及び電気的に接続は、
圧電振動体２の接続電極が形成された一方端部で行われ
ている。具体的には、段差部１７ａの接続パッド１３上
に導電性接着剤２１を供給し、圧電振動体２を載置し、
必要に応じて、再度、圧電振動体１の一方の端部の表面
側にも導電性接着剤２１を供給する。そして、安定した
接合を行うために、圧電振動体１を下面側に押しつけ、
前記導電性接着剤２１を硬化されせる。この導電性接着
剤２１としては、耐熱性を考慮して例えばポリイミド系
樹脂にＡｇなどの導電性フィラーを混合してものを用い
ている。

【０００８】このようにして、容器１０に圧電振動体２
を載置、接合した後、金属製蓋体３を、キャビティー１
１の開口を被覆するように、容器１０の表面に形成した
シームリング１４上に載置し、金属製蓋体３とシームリ
ング１４との当接部分で、シーム溶接を行う。これによ
り、圧電振動体２が容器１０と金属製蓋体３とで気密封
止された圧電発振器が完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電発振器
は、実装される機器、例えば通信機器などの小型化に伴
い、小型、低背化が強く求められている。

【００１０】上述の構造の圧電発振器においては、絶縁
層１ａ、金属製蓋体３の厚みは、圧電発振器全体の強度
を考慮して、薄型化には限界があり、小型・低背化には
充分に寄与できない。また、絶縁層１ｂの厚みは、実質
的に段差部１７の高さに相当するものであり、これは、
圧電振動体２とキャビティー１１の底面との間で振動空
間を形成するものである。さらに、絶縁層１ｃの厚み
は、圧電振動体２と金属製蓋体３の下面との間で振動空
間を形成するものである。

【００１１】従って、小型・低背化においては、絶縁層
１ｂ、絶縁層１ｂの厚みを減少させて、この圧電振動体
の両主面に形成されている振動空間の厚みを極小化する
ことが望ましい。

【００１２】ところが、圧電発振器では、電子素子の部
品搭載効率を考慮して、キャビティー１１の底面には、
圧電振動体２と電気的に接続する所定発振回路を形成す
ることがある。即ち、キャビティー１１の底面に、所定
発振回路の一部を集積したＩＣチップなどの電子部品
（図示せず）を搭載することがある。従って、圧電振動
体１の振動動作を安定的な動作とする振動空間に比較し
て、厚みの大きいＩＣチップなどの電子部品に搭載する
ことになれば、絶縁層１ｂの厚み（段差部１７の高さ）
を薄くするには、限界が生じる。

【００１３】また、絶縁層１ｃの厚みを、圧電振動体２
の振動動作が行える振動空間を確保できるようにするた
め、例えば、０．１ｍｍとすると、段差部１７の接続パ
ッド１３と圧電振動体２の接続電極とを電気的に接続す
る導電性接着剤２１が、圧電振動体２を段差部１７上に
載置・押圧した時、圧電振動体２の端面側からキャビテ
ィー１１の内壁面に沿ってシームリング１４上にまでは
み出してしまい、グランド電位のシームリング１４（金
属製蓋体３）に短絡してしまったり、金属製蓋体３によ
る安定した気密封止ができないという問題点が発生して
しまう。

【００１４】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、段差部に導電性接着剤を介
して圧電振動体を接合しても、構造的に導電性接着剤
が、リング状の絶縁層上にまではみ出すことがなく、圧
電振動体と金属製蓋体とが短絡することがなく、圧電振
動体を安定した気密封止でき、しかも、小型・低背化に
対応できる圧電発振器を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向しあう内
壁に圧電振動体載置用の段差部を有する矩形状のキャビ
ティーが形成された容器内に、矩形状の圧電振動体の少
なくとも一方端部を導電性接着剤を介して前記キャビテ
ィーの段差部上面に固定して成る圧電発振器において、
前記圧電振動体の少なくとも一方の端部が固定される段
差部上面が、前記キャビティー内部に向かって下方向に
傾斜している圧電発振器である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、導電性接着剤を介して、圧電
振動体が配置される段差部上面が、内部に向かって下方
に傾斜している。従って、段差部上に導電性接着剤を載
置し、圧電振動体の端部を載置し、押しつけても、導電
性接着剤は、段差部の表面形状に沿って、即ち、キャビ
ティー内部側に下方向に向かってはみ出すだけであり、
キャビティーの内壁面に沿ってはみ出ることを有効に抑
制できる。

【００１７】従って、キャビティーの内壁面に沿っては
み出る導電性接着剤によって発生していた、金属製蓋体
と圧電振動体との短絡を有効に防止でき、また、金属製
蓋体が安定した気密封止した状態で接合できなくなると
いうことが防止できる。

【００１８】換言すれば、段差部から金属製蓋体が被着
される容器表面までの厚みを薄くできることになり、こ
れにより、小型・低背化の圧電発振器が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電発振器を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の圧電発振
器の外観斜視図であり、図２は、縦断面図である。尚、
図６と同一部分は同一符号を付して説明する。

【００２０】図においては、１は容器であり、２は圧電
振動体、３は金属製蓋体である。

【００２１】容器１は、セラミックから成り、例えば３
層の絶縁層１ａ〜１ｃから構成されていた。例えば、平
板状絶縁層１ａ、第１のリング状絶縁層１ｂ、第２のリ
ング状絶縁層１ｃが積層されている。また、容器１に
は、表面が開口し、圧電振動体２を収容する矩形状のキ
ャビティー１１が形成されている。このキャビティー１
１の対向する内壁には、圧電振動体２の端部が載置され
る段差部１２ａ、１２ｂが形成されている。

【００２２】即ち、平板状の絶縁層１ａは、キャビティ
ー１１の底面を構成するものであり、第１のリング状絶
縁層１ｂは、キャビティー１１の内壁面を構成するとと
もに、段差部１２ａ、１２ｂを構成するものであり、第
２のリング状絶縁層１ｃは、キャビティー１１の内壁面
を構成するものである。

【００２３】また、各絶縁層１ａ〜１ｃの層間には、所
定配線導体膜が形成されている。そして、この配線導体
膜の一部が、少なくとも一方の段差部１２ａの上面に延
出し、圧電振動体２と電気的に接続する接続パッド１３
を構成している。

【００２４】また、容器１のキャビティー１１の開口に
は、封止用導体膜１６が形成されており、同時に、金属
製蓋体３を溶接被着するためのシームリング１４が配置
されている。このシームリング１４は、封止用導体膜１
６上にＡｇロウ１５などによって接合されている。この
ような構造の容器１のキャビティー１１内に、矩形状の
水晶振動子などの圧電振動体２が収容されている。

【００２５】また、容器１の外周部には、所定配線導体
膜を介して接続パッド１３に接続する端子電極１８、封
止用導体膜１６に接続する端子電極１８が形成されてい
る。

【００２６】圧電振動体２は、矩形状の水晶振動体、圧
電単結晶、圧電セラミックからなる矩形状の振動体など
が例示でき、水晶基板や圧電基板の両主面に振動電極が
互いに対向するように形成されており、圧電振動体２の
少なくともその一方端部には、各々の振動電極に接続す
る接続電極が導出されている。

【００２７】このような圧電振動体２は、その一方の端
部を接続パッド１３が形成された段差部１２ａ上に、そ
の他方の端部を段差部１２ｂ上に載置されている。具体
的には、段差部１２ａの上面の接続パッド１３上に、ポ
リイミド系の導電性樹脂接着剤（以下、単に導電性接着
剤という）２１を供給塗布する。次に接続電極が導出さ
れた圧電振動体２の一方の端部を段差部１２ａ上に、他
方の端部を段差部１２ｂ上に載置する。次に、圧電振動
体２を下方に押圧し、この導電性接着剤２１を硬化す
る。これにより、圧電振動体２は容器１のキャビティー
１１内に機械的に接合されるとともに、圧電振動体２の
接続電極と段差部１２ａの接続電極１３とが電気的に接
続する。尚、圧電振動体２の接続電極と段差部１２ａの
接続パッド１３との接続を安定且つ確実とするために、
必要に応じて、圧電振動体２を段差部１２ａ上に載置し
た後、再度、この圧電振動体２の一方端部に導電性接着
剤２１を供給しても構わない。

【００２８】この導電性接着剤２１は、圧電発振器がプ
リント配線基板（図示せず）にリフロー接合しても、接
合状態が変動し、接着剤自身が変質しないように、耐熱
性のある、例えばポリイミド系なとの樹脂をベースとし
て接着剤が用いられる。

【００２９】金属製蓋体３は、例えば鉄−ニッケル合金
などからなり、シームリング１４の形状に応じた平面形
状となっている。尚、厚みは、例えば０．１ｍｍであ
る。

【００３０】このような金属製蓋体３は、圧電振動体２
が収納された容器１のキャビティー１１の開口を気密封
止するものであり、キャビティー１１内を所定雰囲気ガ
スにした後、シームリング１４上に載置され、シーム溶
接によって強固且つ気密に封着される。

【００３１】本発明で特徴的なことは、上述の少なくと
も圧電振動体２の接続電極が延出された端部が載置され
る段差部１２ａの上面が、キャビティー１１の内部に向
かって下方向に傾斜するように形成されていることであ
る。

【００３２】尚、圧電振動体２の接続電極が延出されて
いない端部が単に載置される側の段差部１２ｂの上面
も、段差部１２ａと同様に、キャビティー１１の内部に
向かって下方向に傾斜するように形成してもよい。

【００３３】これによって、圧電振動体２の両端部を、
段差部１２ａ、１２ｂ上に、平行に載置した場合、その
断面構造として、少なくとも圧電振動体２の下面と段差
部１２ａとの上面との間にキャビティー１１の内部に向
かって開口した楔状間隙Ｚが形成されることになる。

【００３４】この段差部１２ａの傾斜された上面は、楔
状間隙Ｚの開口の高さが約０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ以
上とすることが望ましい。

【００３５】このような構造の段差部１２ａの接続パッ
ド１３上に導電性接着剤２１を供給し、圧電振動体２の
一方端部を載置して、圧電振動体２を下方向に押しつけ
ても、圧電振動体２の一方端部の下面稜線部分が、段差
部１２ａ上に当接するため、この押圧は途中で解消され
ることになる。圧電振動体２を下方向に押しつけること
によって、導電性接着剤２１が圧電振動体２の外周には
み出でても、圧電振動体２の端面からはみ出す導電性接
着剤２１を遮断してしまう。

【００３６】しかも、圧電振動体２と段差部１２ａとの
間に、キャビティー１１の内部側に向かって開口する楔
状間隙Ｚが形成されているため、導電性接着剤２１楔状
間隙Ｚの空間部分に溜まり、また、この空間からはみ出
てた導電性接着剤２１は、キャビティー１１の内部側に
はみ出でることになる。

【００３７】以上のように、圧電振動体２の端面側から
キャビティー１１の内壁面に沿って開口側に這い上がる
導電性接着剤２１の量を極端に減少させることができ
る。

【００３８】ここで、段差部１２ａの上面の傾斜度合い
を、段差部１２ａの長手方向の長さ（段差部の突出量）
Ｌと、圧電振動体２の下面と段差部１２ａの傾斜した上
面とによって形成される楔状間隙Ｚの開口の高さＨで表
すと、Ｈ／Ｌ値は、１／３^{1/ 2} 〜１（角度で３０〜４５
°）とすることが望ましい。即ち、Ｈ／Ｌ値が １／３
^1/2 未満では、傾斜度が小さく、楔状間隙の空間容積が
少なくいため、圧電振動体２の端面側から開口側に這い
上がる導電性接着剤２１を抑制することができず、這い
上がった導電性接着剤２１と金属製蓋体３との接触によ
る圧電振動体２と金属製蓋体３との短絡、シームリング
１４と金属製蓋体３との溶接の阻害をあたえてしまう。

【００３９】また、即ち、Ｈ／Ｌ値が１を越える場合で
は、傾斜角度が大きすぎ、段差部１２ａ上に供給した導
電性接着剤２１が安定的に維持できず、圧電振動体２の
接続電極と、段差部１２ａの接続パッド１３との接続不
良が発生してしまう。

【００４０】尚、上述の説明は、段差部１２ａの構造を
中心に説明したが、例えば、段差部１２ａの傾斜した面
を、絶縁層１ｃと接合する面にまで延長させたり、ま
た、絶縁層１ｃ側の接合する面部分に傾斜した切り込み
部１１ｂを形成し、図２に示すように、段差部１２ａの
上面と絶縁層１ｃとの接合面との部分に、楔状の凹み部
Ｙを形成してもよい。この楔状の凹み部Ｙにより、圧電
振動体２を段差部１２ａに導電性接着剤２１を介して接
合した時、キャビティー１１の内壁面に沿ってキャビテ
ィー１１の開口側に這い上がる導電性接着剤２１を溜め
ることができるため、導電性接着剤２１と金属製蓋体３
との接触による圧電振動体２と金属製蓋体３との短絡、
シームリング１４と金属製蓋体３との不安定な溶接接合
を防止することができる。

【００４１】次に、上述の構造を有する圧電発振器の容
器の形成方法を図３を用いて説明する。

【００４２】容器１は、３つの絶縁層１ａ〜１ｃを成す
セラミックグリーンシートの積層前の状態（分解した状
態）の断面図である。

【００４３】絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシー
ト１０ａは、上述したように、平面形状となっている。
また、第１のリング状の絶縁層１ｂとなるセラミックグ
リーンシート１０ｂは、全体として平面形状であり、そ
の中心部に矩形状の開口が形成されている。そして、開
口の周囲、即ち、少なくとも段差部１２ａとなる部位に
は、開口の内部に向かって下方向に傾斜した傾斜面１０
１ｂが形成されており、この傾斜面１０１ｂの上の一部
には、段差部１２ａとなる部分には、接続パッド１３と
なる導体膜１３０が形成されている。尚、図では、矩形
状の互いに対向しあう一対の部位に傾斜面が形成されて
いる。また、また、第２のリング状の絶縁層１ｃとなる
セラミックグリーンシート１０ｃは、全体として平面形
状であり、その中心部に、セラミックグリーンシート１
０ｂに形成した矩形状の開口に比較して大きな形状の矩
形状開口が形成されている。そして、開口の周囲の下面
には、開口の内部に向かって上方向に傾斜した傾斜面１
０１ｃが形成されており、開口の周囲の上面には、封止
用導体膜１６となる導体膜１６０が形成されている。

【００４４】そして、このような３つのセラミックグリ
ーンシート１０ａ〜１０ｃを積層一体し、所定雰囲気で
焼成することによって容器１が形成される。

【００４５】セラミックグリーンシート１０ｂは、図４
（ａ）に示す導体膜１３０が形成された平板状のグリー
ンシートを、図４（ｂ）に示すように傾斜面１０１ｂを
形成し、同時に開口を形成できる第１のパンチ金型４
で、平板状のグリーンシートの上面側から打ち抜きプレ
ス加工することによって形成される。

【００４６】セラミックグリーンシート１０ｃは、図５
に示すように、導体膜１６０が形成された平板状のグリ
ーンシートを、傾斜面１０１ｃを形成し、同時に開口を
形成できる第２のパンチ金型５で、平板状のグリーンシ
ートの下面側から打ち抜きプレス加工することによって
形成される。

【００４７】尚、上述の説明では、グリーンシートの形
状は、１つの容器１のみを形成することを前提にした製
造方法であるが、複数の容器が抽出できる大型のグリー
ンシートを用いてもよい。

【００４８】また、上述の説明では、絶縁層１ａ〜１ｃ
の層間、又は絶縁層１ｃの表面やキャビティー１１の底
面に形成する所定配線導体、容器の外表面の端子電極を
省略しているが、必要に応じて所定配線導体を形成して
もよい。また、絶縁層１ｃの表面やキャビティー１１の
底面に所定配線導体を形成して、さらに各種電子部品を
搭載することも可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明では、圧電振動体
の接続電極を形成した一方端部を、導電性接着剤を介し
て接合する容器の段差部の上面が、キャビティー内部に
向かって下方向に傾斜するように形成されているため、
圧電振動体を接着した際ち、導電性接着剤が圧電振動体
の端面側からはみ出してキャビティー内壁に這い上が
り、キャビティー開口側に広がることがない。このた
め、圧電振動体と金属製蓋体との短絡が防止でき、しか
も、容器と金属製蓋体との気密封着を阻害することがな
い。

【００５０】このことにより、圧電振動体を載置・接合
する段差部と容器の開口面との間の厚みを小さくするこ
とができるものであり、これにより、小型・低背化の圧
電発振器が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電発振器の外観斜視図である。

【図２】本発明の圧電発振器の断面図である。

【図３】本発明の圧電発振器の容器の分解断面図であ
る。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、容器を構成する第１のリ
ング状絶縁層を形成する工程を説明する断面図である。

【図５】容器を構成する第２のリング状絶縁層を形成す
る工程を説明する断面図である。

【図６】従来の圧電発振器の断面図である。

【符号の説明】

ｌ・・・・容器 １１・・・キャビティー １２（１２ａ、１２ｂ）・・・段差部 １３・・・接続パッド ２ ・・・圧電振動体 ２１・・・導電性接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向しあう内壁に圧電振動体載置用の段
   差部を有する矩形状のキャビティーが形成された容器内
   に、矩形状の圧電振動体の少なくとも一方端部を導電性
   接着剤を介して前記キャビティーの段差部上面に固定し
   て成る圧電発振器において、 前記圧電振動体の少なくとも一方の端部が固定される段
   差部上面が、前記キャビティー内部に向かって下方向に
   傾斜していることを特徴とする圧電発振器。