圧電デバイス
【課題】発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電デバイス１００は、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極１２２を被着形成し、その励振用電極１２２から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、前記圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、前記２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０と、前記圧電振動素子１２０を気密封止する蓋部材１３０と、を備えている。
【解決手段】圧電デバイス１００は、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極１２２を被着形成し、その励振用電極１２２から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、前記圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、前記２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０と、前記圧電振動素子１２０を気密封止する蓋部材１３０と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電デバイスは、凹部空間を有する素子搭載部材と圧電振動素子と蓋部材とから主に構成されている。
前記素子搭載部材は、基板部と第１の枠部と第２の枠部で構成されている。
【０００３】
この素子搭載部材は、基板部の一方の主面に第１の枠部、第２の枠部の順に設けられて平面視して四角形状の凹部空間が形成される。また、前記凹部空間内には前記凹部空間内底面より高い位置に２個一対の搭載部が設けられている。
また、２個一対の搭載部は、凹部空間の開口面に対して同じ長辺側となる位置に設けられている。その２個一対の搭載部には、圧電振動素子搭載パッドがそれぞれに設けられている。
【０００４】
圧電振動素子は、直方体状の水晶素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている。
水晶素板は、例えば、電気軸をＸ軸とし、機械軸であるＹ軸から３５．１５°変更した新たなＹ’軸とし、さらに光学軸であるＺ軸から３５．１５°変更した新たなＺ’軸として各結晶軸に沿って形成されている。
従来の水晶素板は、長辺方向がＺ’軸方向になり、短辺方向がＸ軸方向になるように形成されている。
励振用電極は、前記水晶素板の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
引き出し電極は、前記水晶素板の両主面に被着されている前記励振用電極から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして同じ長辺側に位置するように設けられている。
このような圧電振動素子は、前記引き出し電極と後述する凹部空間内の搭載部に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッドとを、導電性接着剤を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間内に搭載される。
【０００５】
前記蓋部材は、前記素子搭載部材の凹部空間を塞ぐように載置し、前記蓋部材の封止部材と前記素子搭載部材の封止用導体パターンとを接合することにより、凹部空間内を気密封止する。
前記素子搭載部材の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子が設けられている。
従来の圧電デバイスにおいて、２個一対の搭載部が凹部空間内底面の隅部の同じ短辺側に位置するように設けられている構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の圧電デバイスにおいて、２個一対の搭載部が凹部空間内底面の隅部の同じ長辺側に位置するように設けられている構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、圧電振動素子搭載パッドは、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）からなる第１の金属層と金（Ａｕ）またはニッケル（Ｎｉ）からなる第２の金属層を積層することで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平０４−１１２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の圧電デバイスでは、長辺方向がＺ’軸であり、短辺方向がＸ軸である圧電素板から構成されている圧電振動素子の短辺方向を導電性接着剤で保持されていることにより、水晶素板の先端部の振れ幅が大きくなり、導電性接着剤で保持されている箇所にかかる応力が大きくなって、水晶素板が剥がれてしまうという課題があった。
【０００８】
また、従来の圧電デバイスでは、長辺方向がＺ’軸であり、短辺方向がＸ軸である圧電素板から構成されている圧電振動素子の長辺方向を導電性接着剤で保持されているため、圧電振動素子が保持されている方向に振動して振動が阻害され、クリスタルインピーダンス値が変動してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、水晶素板の剥がれを防ぐと共に、クリスタルインピーダンス値が変動することを防ぐ圧電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の圧電デバイスは、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材と、圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、集積回路素子と圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材とを備えていることによって水晶素板の先端部の振れ幅が小さくなるため、導電性接着剤で保持されている箇所にかかる応力が小さくなり、水晶素板が剥がれてしまうことを低減することができる。
【００１３】
また、本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材とを備えていることによって圧電振動素子が保持されていない方向に振動するので、振動が阻害されず、クリスタルインピーダンス値を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの水晶振動素子を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図１〜図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０で主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記素子搭載部材１１０に形成されている凹部空間１１１内底面の隅部の同じ長辺側に位置するように設けられている搭載部１１３が設けられる。前記搭載部１１３に設けられた圧電振動素子搭載パッド１１４に圧電振動素子１２０が搭載され、その凹部空間１１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００１７】
圧電振動素子１２０は、図１〜図３に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
【００１８】
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
水晶素板１２１は、例えば、電気軸をＸ軸とし、機械軸であるＹ軸から３５．１５°変更した新たなＹ’軸とし、さらに光学軸であるＺ軸から３５．１５°変更した新たなＺ’軸として各結晶軸に沿って形成されている。
つまり、水晶素板１２１は、長辺方向がＸ軸方向になり、短辺方向がＺ’軸方向になり、厚み方向がＹ’軸方向になるように形成されている。
【００１９】
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
【００２０】
引き出し電極１２３は、図３に示すように、前記水晶素板１２１の両主面に被着されている前記励振用電極１２２から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして、同じ長辺側に位置するように設けられている。また、このときの引き出し電極１２３が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子１２０の自由端である先端部１２４とする。
【００２１】
このような圧電振動素子１２０は、前記引き出し電極１２３と後述する凹部空間１１１内の搭載部１１３に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッド１１４とを、導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１に搭載される。
【００２２】
図１〜図２に示すように、素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃとで主に構成されている。
素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
【００２３】
この素子搭載部材１１０は、例えば基板部１１０ａの上に第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃの順に積層されており、前記第２の枠部１１０ｃが、前記第１の枠部１１０ｂの開口の幅よりも広くなるように形成されている。これにより、第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｃによって、凹部空間１１１底面の隅部で同じ長辺側に位置するように２個一対の搭載部１１３が形成される。従って、２個一対の搭載部１１３は、前記第１の枠部１１０ｂの前記凹部空間内側壁部と、第２の枠部１１０ｃの主面によって形成される。
つまり、２個一対の搭載部１１３は、凹部空間１１１の開口面に対して同じ長辺側の位置に設けられている。それぞれの２個一対の搭載部１１３には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている。
【００２４】
尚、この素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することによって形成されている。また、基板部１１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００２５】
この素子搭載部材１１０の第２の枠部１１０ｃの主面には、環状の封止用導体パターン１１２が設けられている。
また、基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。
素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面には、外部接続用電極端子１１５が設けられ、前記外部接続用電極端子１１５は、例えば電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子として用いられる。
【００２６】
また、圧電振動素子搭載パッド１１４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る第１の金属層の表面に、金メッキ等からなる第２の金属層を積層することで形成されている。
【００２７】
前記封止用導体パターン１１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、凹部空間１１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。
【００２８】
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋部材１３０は、凹部空間１１１を、窒素や真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋部材１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、素子搭載部材１１０の第２の枠部１１０ｃ上に載置され、第２の枠部１１０ｃの封止用導体パターン１１２と蓋部材１３０の封止部材１３１とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第２の枠部１１０ｃに接合される。
封止部材１３１は、例えば、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ））、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）によって形成される。
【００２９】
前記導電性接着剤ＤＳは、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００３０】
尚、前記素子搭載部材１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体パターン１１２、圧電振動素子搭載パッド１１４、外部接続用電極端子１１５等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００３１】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板１２１に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、圧電振動素子１２０の引き出し電極１２３に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０とを備えていることによって水晶素板１２１の先端部１２４の振れ幅が小さくなり、導電性接着剤ＤＳで保持されている箇所にかかる応力が小さくなり、圧電振動素子１２０が剥がれてしまうことを低減することができる。
【００３２】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板１２１に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、圧電振動素子１２０の引き出し電極１２３に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０とを備えていることによって圧電振動素子１２０が保持されていない方向に振動するので、振動が阻害されず、クリスタルインピーダンス値を維持することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、圧電デバイスの一例である圧電発振器で説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００は、素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内に搭載されている集積回路素子２４０を備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００３４】
図４〜図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器２００は、素子搭載部材２１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と集積回路素子２４０で主に構成されている。この圧電発振器２００は、前記素子搭載部材２１０に形成されている凹部空間２１１内に圧電振動素子１２０及び集積回路素子２４０が搭載されており、凹部空間２１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００３５】
集積回路素子２４０は、図４〜図５に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子１２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子２１５を介して圧電発振器２００の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００３６】
集積回路素子２４０は、素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内に露出した基板部２１０ａに形成された集積回路素子搭載パッド２１６に半田等の導電性接合材（図示せず）を介して搭載されている。
【００３７】
図４〜図５に示すように、素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａ、第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃとで主に構成されている。
この素子搭載部材２１０は、例えば基板部２１０ａの上に第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃの順に積層されており、前記第２の枠部２１０ｃが、前記第１の枠部２１０ｂの開口の幅よりも狭くなるように形成されている。これにより、第１の枠部２１０ｂと第２の枠部２１０ｃによって、凹部空間２１１底面の隅部で同じ長辺側に位置する２個一対の搭載部２１３が形成される。つまり、２個一対の搭載部２１３は、前記第１の枠部２１０ｂの前記凹部空間内側壁部と、第２の枠部２１０ｃの主面によって形成される。
【００３８】
つまり、２個一対の搭載部２１３は、凹部空間２１１の開口面に対して、同じ長辺側の位置に設けられている。その２個一対の搭載部２１３には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド２１４がそれぞれに設けられている。
尚、この素子搭載部材２１０を構成する基板部２１０ａ、第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部２１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００３９】
この素子搭載部材２１０の第２の枠部２１０ｃの主面には、環状の封止用導体パターン２１２が設けられている。
また、凹部空間２１１内で露出した基板部２１０ａの一方の主面には、集積回路素子搭載パッド２１６が設けられている。
基板部２１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。
素子搭載部材２１０の基板部２１０ａの他方の主面には、外部接続用電極端子２１５が設けられ、前記外部接続用電極端子２１５は、例えば電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子として用いられる。
【００４０】
圧電振動素子搭載パッド２１４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る第１の金属層の表面に、金メッキ等からなる第２の金属層を積層することで形成されている。
【００４１】
このように本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した実施形態においては、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた圧電発振器を説明したが、圧電素材としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを用いたものでも構わない。
【００４３】
また、本発明の実施形態に限定されるものではなく、圧電発振器が第１の容器体と第２の容器体と圧電振動素子と蓋部材と、集積回路素子とで主に構成されている。
その圧電発振器の第１の容器体の一方の主面に形成されている凹部空間内に、圧電振動素子が搭載され、第２の容器体の一方の主面に形成される凹部空間内に集積回路素子が搭載されており、前記第１の容器体の他方の主面に形成されている第２の容器体接続用端子と前記第２の容器体の主面に形成された第１の容器体接続用電極端子が接合された構造となっていても構わない。
【符号の説明】
【００４４】
１１０、２１０・・・素子搭載部材
１１０ａ、２１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、２１０ｂ・・・第１の枠部
１１０ｃ、２１０ｃ・・・第２の枠部
１１１、２１１・・・凹部空間
１１２、２１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３・・・搭載部
１１４、２１４・・・圧電振動素子搭載パッド
１１５、２１５・・・外部接続用電極端子
２１６・・・集積回路素子搭載パッド
１２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋部材
１３１・・・封止部材
２４０・・・集積回路素子
ＤＳ・・・導電性接着剤
１００、２００・・・圧電デバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電デバイスは、凹部空間を有する素子搭載部材と圧電振動素子と蓋部材とから主に構成されている。
前記素子搭載部材は、基板部と第１の枠部と第２の枠部で構成されている。
【０００３】
この素子搭載部材は、基板部の一方の主面に第１の枠部、第２の枠部の順に設けられて平面視して四角形状の凹部空間が形成される。また、前記凹部空間内には前記凹部空間内底面より高い位置に２個一対の搭載部が設けられている。
また、２個一対の搭載部は、凹部空間の開口面に対して同じ長辺側となる位置に設けられている。その２個一対の搭載部には、圧電振動素子搭載パッドがそれぞれに設けられている。
【０００４】
圧電振動素子は、直方体状の水晶素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている。
水晶素板は、例えば、電気軸をＸ軸とし、機械軸であるＹ軸から３５．１５°変更した新たなＹ’軸とし、さらに光学軸であるＺ軸から３５．１５°変更した新たなＺ’軸として各結晶軸に沿って形成されている。
従来の水晶素板は、長辺方向がＺ’軸方向になり、短辺方向がＸ軸方向になるように形成されている。
励振用電極は、前記水晶素板の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
引き出し電極は、前記水晶素板の両主面に被着されている前記励振用電極から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして同じ長辺側に位置するように設けられている。
このような圧電振動素子は、前記引き出し電極と後述する凹部空間内の搭載部に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッドとを、導電性接着剤を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間内に搭載される。
【０００５】
前記蓋部材は、前記素子搭載部材の凹部空間を塞ぐように載置し、前記蓋部材の封止部材と前記素子搭載部材の封止用導体パターンとを接合することにより、凹部空間内を気密封止する。
前記素子搭載部材の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子が設けられている。
従来の圧電デバイスにおいて、２個一対の搭載部が凹部空間内底面の隅部の同じ短辺側に位置するように設けられている構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の圧電デバイスにおいて、２個一対の搭載部が凹部空間内底面の隅部の同じ長辺側に位置するように設けられている構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、圧電振動素子搭載パッドは、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）からなる第１の金属層と金（Ａｕ）またはニッケル（Ｎｉ）からなる第２の金属層を積層することで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平０４−１１２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の圧電デバイスでは、長辺方向がＺ’軸であり、短辺方向がＸ軸である圧電素板から構成されている圧電振動素子の短辺方向を導電性接着剤で保持されていることにより、水晶素板の先端部の振れ幅が大きくなり、導電性接着剤で保持されている箇所にかかる応力が大きくなって、水晶素板が剥がれてしまうという課題があった。
【０００８】
また、従来の圧電デバイスでは、長辺方向がＺ’軸であり、短辺方向がＸ軸である圧電素板から構成されている圧電振動素子の長辺方向を導電性接着剤で保持されているため、圧電振動素子が保持されている方向に振動して振動が阻害され、クリスタルインピーダンス値が変動してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、水晶素板の剥がれを防ぐと共に、クリスタルインピーダンス値が変動することを防ぐ圧電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の圧電デバイスは、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材と、圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、集積回路素子と圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材とを備えていることによって水晶素板の先端部の振れ幅が小さくなるため、導電性接着剤で保持されている箇所にかかる応力が小さくなり、水晶素板が剥がれてしまうことを低減することができる。
【００１３】
また、本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材とを備えていることによって圧電振動素子が保持されていない方向に振動するので、振動が阻害されず、クリスタルインピーダンス値を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの水晶振動素子を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図１〜図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０で主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記素子搭載部材１１０に形成されている凹部空間１１１内底面の隅部の同じ長辺側に位置するように設けられている搭載部１１３が設けられる。前記搭載部１１３に設けられた圧電振動素子搭載パッド１１４に圧電振動素子１２０が搭載され、その凹部空間１１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００１７】
圧電振動素子１２０は、図１〜図３に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
【００１８】
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
水晶素板１２１は、例えば、電気軸をＸ軸とし、機械軸であるＹ軸から３５．１５°変更した新たなＹ’軸とし、さらに光学軸であるＺ軸から３５．１５°変更した新たなＺ’軸として各結晶軸に沿って形成されている。
つまり、水晶素板１２１は、長辺方向がＸ軸方向になり、短辺方向がＺ’軸方向になり、厚み方向がＹ’軸方向になるように形成されている。
【００１９】
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
【００２０】
引き出し電極１２３は、図３に示すように、前記水晶素板１２１の両主面に被着されている前記励振用電極１２２から両短辺に向かってそれぞれ延出するようにして、同じ長辺側に位置するように設けられている。また、このときの引き出し電極１２３が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子１２０の自由端である先端部１２４とする。
【００２１】
このような圧電振動素子１２０は、前記引き出し電極１２３と後述する凹部空間１１１内の搭載部１１３に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッド１１４とを、導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１に搭載される。
【００２２】
図１〜図２に示すように、素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃとで主に構成されている。
素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
【００２３】
この素子搭載部材１１０は、例えば基板部１１０ａの上に第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃの順に積層されており、前記第２の枠部１１０ｃが、前記第１の枠部１１０ｂの開口の幅よりも広くなるように形成されている。これにより、第１の枠部１１０ｂと第２の枠部１１０ｃによって、凹部空間１１１底面の隅部で同じ長辺側に位置するように２個一対の搭載部１１３が形成される。従って、２個一対の搭載部１１３は、前記第１の枠部１１０ｂの前記凹部空間内側壁部と、第２の枠部１１０ｃの主面によって形成される。
つまり、２個一対の搭載部１１３は、凹部空間１１１の開口面に対して同じ長辺側の位置に設けられている。それぞれの２個一対の搭載部１１３には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている。
【００２４】
尚、この素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ、第２の枠部１１０ｃは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することによって形成されている。また、基板部１１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００２５】
この素子搭載部材１１０の第２の枠部１１０ｃの主面には、環状の封止用導体パターン１１２が設けられている。
また、基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。
素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面には、外部接続用電極端子１１５が設けられ、前記外部接続用電極端子１１５は、例えば電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子として用いられる。
【００２６】
また、圧電振動素子搭載パッド１１４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る第１の金属層の表面に、金メッキ等からなる第２の金属層を積層することで形成されている。
【００２７】
前記封止用導体パターン１１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、凹部空間１１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。
【００２８】
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋部材１３０は、凹部空間１１１を、窒素や真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋部材１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、素子搭載部材１１０の第２の枠部１１０ｃ上に載置され、第２の枠部１１０ｃの封止用導体パターン１１２と蓋部材１３０の封止部材１３１とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第２の枠部１１０ｃに接合される。
封止部材１３１は、例えば、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ））、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）によって形成される。
【００２９】
前記導電性接着剤ＤＳは、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００３０】
尚、前記素子搭載部材１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体パターン１１２、圧電振動素子搭載パッド１１４、外部接続用電極端子１１５等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００３１】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板１２１に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、圧電振動素子１２０の引き出し電極１２３に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０とを備えていることによって水晶素板１２１の先端部１２４の振れ幅が小さくなり、導電性接着剤ＤＳで保持されている箇所にかかる応力が小さくなり、圧電振動素子１２０が剥がれてしまうことを低減することができる。
【００３２】
本発明の圧電デバイスによれば、長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸である圧電素板１２１に対して同じ長辺側に位置するように引き出し電極１２３が形成されている圧電振動素子１２０と、圧電振動素子１２０の引き出し電極１２３に対向する位置に２個一対の搭載部１１３が設けられ、２個一対の搭載部１１３にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１４が設けられている素子搭載部材１１０とを備えていることによって圧電振動素子１２０が保持されていない方向に振動するので、振動が阻害されず、クリスタルインピーダンス値を維持することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、圧電デバイスの一例である圧電発振器で説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００は、素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内に搭載されている集積回路素子２４０を備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００３４】
図４〜図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器２００は、素子搭載部材２１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と集積回路素子２４０で主に構成されている。この圧電発振器２００は、前記素子搭載部材２１０に形成されている凹部空間２１１内に圧電振動素子１２０及び集積回路素子２４０が搭載されており、凹部空間２１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００３５】
集積回路素子２４０は、図４〜図５に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子１２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子２１５を介して圧電発振器２００の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００３６】
集積回路素子２４０は、素子搭載部材２１０の凹部空間２１１内に露出した基板部２１０ａに形成された集積回路素子搭載パッド２１６に半田等の導電性接合材（図示せず）を介して搭載されている。
【００３７】
図４〜図５に示すように、素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａ、第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃとで主に構成されている。
この素子搭載部材２１０は、例えば基板部２１０ａの上に第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃの順に積層されており、前記第２の枠部２１０ｃが、前記第１の枠部２１０ｂの開口の幅よりも狭くなるように形成されている。これにより、第１の枠部２１０ｂと第２の枠部２１０ｃによって、凹部空間２１１底面の隅部で同じ長辺側に位置する２個一対の搭載部２１３が形成される。つまり、２個一対の搭載部２１３は、前記第１の枠部２１０ｂの前記凹部空間内側壁部と、第２の枠部２１０ｃの主面によって形成される。
【００３８】
つまり、２個一対の搭載部２１３は、凹部空間２１１の開口面に対して、同じ長辺側の位置に設けられている。その２個一対の搭載部２１３には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド２１４がそれぞれに設けられている。
尚、この素子搭載部材２１０を構成する基板部２１０ａ、第１の枠部２１０ｂ、第２の枠部２１０ｃは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部２１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
【００３９】
この素子搭載部材２１０の第２の枠部２１０ｃの主面には、環状の封止用導体パターン２１２が設けられている。
また、凹部空間２１１内で露出した基板部２１０ａの一方の主面には、集積回路素子搭載パッド２１６が設けられている。
基板部２１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。
素子搭載部材２１０の基板部２１０ａの他方の主面には、外部接続用電極端子２１５が設けられ、前記外部接続用電極端子２１５は、例えば電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子として用いられる。
【００４０】
圧電振動素子搭載パッド２１４は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る第１の金属層の表面に、金メッキ等からなる第２の金属層を積層することで形成されている。
【００４１】
このように本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した実施形態においては、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた圧電発振器を説明したが、圧電素材としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを用いたものでも構わない。
【００４３】
また、本発明の実施形態に限定されるものではなく、圧電発振器が第１の容器体と第２の容器体と圧電振動素子と蓋部材と、集積回路素子とで主に構成されている。
その圧電発振器の第１の容器体の一方の主面に形成されている凹部空間内に、圧電振動素子が搭載され、第２の容器体の一方の主面に形成される凹部空間内に集積回路素子が搭載されており、前記第１の容器体の他方の主面に形成されている第２の容器体接続用端子と前記第２の容器体の主面に形成された第１の容器体接続用電極端子が接合された構造となっていても構わない。
【符号の説明】
【００４４】
１１０、２１０・・・素子搭載部材
１１０ａ、２１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、２１０ｂ・・・第１の枠部
１１０ｃ、２１０ｃ・・・第２の枠部
１１１、２１１・・・凹部空間
１１２、２１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３・・・搭載部
１１４、２１４・・・圧電振動素子搭載パッド
１１５、２１５・・・外部接続用電極端子
２１６・・・集積回路素子搭載パッド
１２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋部材
１３１・・・封止部材
２４０・・・集積回路素子
ＤＳ・・・導電性接着剤
１００、２００・・・圧電デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、
前記圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、前記２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材と、
前記圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、を備えていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、前記集積回路素子と前記圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項１】
長辺方向がＸ軸であり、短辺方向がＺ’軸であり、厚み方向がＹ’軸である直方体状の圧電素板に励振用電極を被着形成し、その励振用電極から前記圧電素板に対して同じ長辺に位置するように引き出し電極が形成されている圧電振動素子と、
前記圧電振動素子の引き出し電極に対向する位置に２個一対の搭載部が設けられ、前記２個一対の搭載部にそれぞれ２個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている素子搭載部材と、
前記圧電振動素子を気密封止する蓋部材と、を備えていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、前記集積回路素子と前記圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６００１７（Ｐ２０１１−１６００１７Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５５２（Ｐ２０１０−１７５５２）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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