説明

圧電振動デバイス

【課題】 圧電振動板の保持において、導電接合材の塗布量を増やすことなく必要な保持強度を得ることができ、小形化されても短絡などの危険性がない信頼性の高い圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】 導電パッド12,13が形成されたセラミックパッケージ1を用い、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成された圧電振動板2を前記導電パッド上面に搭載し、導電接合材により保持してなる圧電振動デバイスであって、前記導電パッドは、外部端子と接続される基部121,131と圧電振動板の端部近傍を保持する突出部122,132を有しており、前記基部は突出部より幅広に形成されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックパッケージを用いた圧電振動デバイスに関するものであり、特にはんだなどの導電接合材によって圧電振動板を保持する導電パッドの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】気密封止を必要とする圧電振動デバイスの例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等があげられる。これらはいずれも水晶振動板(圧電振動板)の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、気密封止されている。
【0003】これら水晶応用製品は部品の表面実装化の要求から、セラミックパッケージに気密的に収納する構成が増加しており、適切な気密封止方法を選択することにより、良好な気密性を確保することができる。このようなセラミックパッケージを用いた圧電振動デバイスの例を図5、図6とともに説明する。図5は従来例を示すセラミックパッケージの斜視図であり、収納部に水晶振動板(圧電振動板)を搭載する状態を示している。図6は図5において水晶振動板を搭載した状態における平面図である。
【0004】セラミックパッケージは全体として、中央部分に凹形の収納部1aの形成された直方体形状であり、収納部周囲の堤部10の上面には金属シール部11が形成されている。収納部1a内の底部には段部と、当該段部上面に形成された導電パッド14、15が形成されており、ビアVにより図示しない外部端子へと導かれている。当該導電パッド上に水晶振動板2が搭載され、はんだ等の導電接合材Dにより電気的機械的に接続されている。なお、水晶振動板2は、音叉形状をなしており、脚部に形成される励振電極(図示せず)と、基部に形成される各励振電極からの導出電極21、22が形成されている。そして、金属フタ(図示せず)とセラミックパッケージ1に形成された金属シール部11とを溶接により接合し、気密封止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】最近においては電子機器のさらなる小型化、軽量化により、圧電振動デバイスも超小型化が求められており、これに伴いパッケージ内部に収納される圧電振動板のサイズも小型化されている。しかしながらパッケージが小さくなると保持領域も小さくなり、耐衝撃性の低下、短絡の危険性が考えられる。特に、導電接合材として、はんだを用いるものでは、そのぬれ性に伴って、パッケージの導電パッド全体にはんだが広がり、パッケージと圧電振動板との十分な接合強度が確保できず、耐衝撃性が著しく低下する。
【0006】これは前記導電パッドが比較的大きくかつ導電パッドの上面が平坦であり、はんだが他の導電性樹脂接着剤に比べて電極上面で広がりやすい点にも依存している。これに対する従来の手法として、はんだの塗布量を増やして接合強度を向上させることが考えられるが、近年の小型化パッケージではその保持領域も小さく、短絡の危険性が極めて高くなるといった問題があった。
【0007】本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、圧電振動板の保持において、導電接合材の塗布量を増やすことなく必要な保持強度を得ることができ、小形化されても短絡などの危険性がない信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は請求項1に示すように、導電パッドが形成されたセラミックパッケージを用い、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成された圧電振動板を前記導電パッド上面に搭載し、導電接合材により保持してなる圧電振動デバイスであって、前記導電パッドは、外部端子と接続される基部と圧電振動板の端部近傍を保持する突出部を有しており、前記基部は突出部より幅広に形成されていることを特徴とする。
【0009】また、請求項2に示すように、前記突出部は、圧電振動板の中央に向かって、かつ各突出部がお互いに近接する方向に延伸してなることを特徴とする。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、表面実装化に対応したセラミックパッケージを用いた構成において、導電パッドとして基部より幅狭の突出部を設けることで、圧電振動板が搭載される導電パッドエリア(突出部)のみの電極面積を縮小させて、この突出部上面での導電接合材の広がりをなくすとともに、突出部に塗布される導電接合材は、当該突出部とセラミックパッケージとの境界により表面張力で盛り上がり、圧電振動板の側壁に回り込むので、接合強度が向上する。
【0011】また、圧電振動板の接合に寄与しない必要以外の導電接合材は突出部から基部へ流出させ、必要以外の導電接合材が突出部に滞留しないので、不必要な導電接合材の広がりや、圧電振動板への不必要な導電接合材のはい上がりによる圧電振動子の特性の変化、短絡等の不具合をなくすことができる。
【0012】このように、突出部では、圧電振動板の接合強度を向上させるのに、最適な盛り上がりがなされた状態で導電接合材が塗布される。
【0013】また請求項2によれば、上記効果に加えて、各突出部を前記圧電振動板の中央に向かって、お互いに近接する方向に延伸させた形状としているので、異なる寸法幅の圧電振動子であっても、当該圧電振動子の導出電極の間隔に合致する突出部の間隔の位置まで、突出部の延伸方向へずらして搭載することできる。このため、圧電振動子の幅(短辺)寸法に応じて導電パッドの幅寸法を変更する必要がないので、汎用性の高いパッケージとなる。しかも、前記圧電振動子の導出電極の間隔に合わせて、各突出部の最も近接する位置で圧電振動板を搭載することで、セラミックパッケージの収納部の中央に配置されるように位置決めされるので、搭載精度の高いパッケージとなる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明による第1の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図1、図2とともに説明する。図1は本実施の形態を示す斜視図であり、収納部に水晶振動板(圧電振動板)を搭載する状態を示している。図2は図1において水晶振動板を搭載した状態における平面図である。なお、従来と同じ構成部分については同番号を用いて説明する。
【0015】表面実装型水晶振動子は、全体として直方体形状で、上部が開口した凹形の収納部1aを有するセラミックパッケージ1と、当該パッケージの中に収納される圧電振動素子である水晶振動板2と、図示していないが、パッケージの開口部に接合される金属フタとからなる。
【0016】セラミックパッケージ1に収納される水晶振動板2は、音叉形状をなしており、脚部に形成される励振電極(図示せず)と、基部に形成される各励振電極からの導出電極21、22が形成されている。各導出電極21、22は、後述の導電パッド12、13と電気的機械的に接合される。
【0017】断面でみてセラミックパッケージ1は凹形であり、有底の収納部1aと、収納部周囲の堤部(側壁)10を有している。当該堤部10上面には周状の金属シール部11が形成されている。金属シール部11は、タングステン等からなるメタライズ層と、メタライズ層上に形成される金属膜層とからなる。金属膜層は例えばメタライズ層に接してニッケルメッキ層と、当該ニッケルメッキ層の上部に形成される極薄の金メッキ層とからなる。
【0018】収納部1aの底部には段部1b、1cを有しており、当該段部上面に導電パッド12、13が形成されている。当該導電パッドはセラミック積層技術を用いたメタライズ層にニッケル等のメッキが施された構成で、基部121、131と水晶振動板が搭載される棒状の突出部122、132が形成されている。前記基部は突出部より幅広に形成されているとともにその内部に外部端子へ導くビアVが形成されている。
【0019】また、前記突出部は、前記水晶振動板に形成された導出電極の幅よりも狭い幅に設定されることで、突出部に塗布される導電接合材は、当該突出部とセラミックパッケージとの境界により表面張力で盛り上がりやすくなり、圧電振動板の側壁に回り込むを促進させるうえで好ましい。特に、前記導出電極の幅寸法に対して突出部の幅寸法を70〜90パーセント程度に設定した場合が最も保持強度が向上した。
【0020】ところで当該実施の形態においては、前記ビアVと、このビアより大きな寸法でビアを囲って形成される基部121、131は、前記段部のうちセラミックパッケージの角部に最も近接する前記堤部の内壁角11b、11cの近傍に形成されており、当該基部から水晶振動板の中央に向かって、各突出部122、132がお互いに近接する方向(本実施形態では前記内壁角11b、11cに対向する段部の角部12b、12cの方向)に延伸している。これにより、異なる寸法幅の水晶振動子であっても、当該水晶振動子の導出電極の間隔に合致する突出部の間隔の位置まで、突出部の延伸方向へずらして搭載することでき、水晶振動子の幅(短辺)寸法に応じて導電パッドの幅寸法を変更する必要がないので、汎用性の高いパッケージとなる。しかも、画像処理認識装置などにより水晶振動板を前記導電パッドへ自動搭載する場合、当該水晶振動子の導出電極の間隔に合わせて、各突出部の最も近接する位置で水晶振動板を搭載することで、セラミックパッケージの収納部の中央に配置されるように位置決めされるので、搭載精度の高いパッケージとなる。
【0021】また、当該実施の形態では、前記ビアを前記段部のうち前記堤部の内壁角の近傍に形成することで、ビア近傍の機械的強度の弱さを隣接する2辺の堤部で補うことができる。さらに、前記導電パッドの基部を、ビアよりも大きく形成しているので、ビア形成時の位置ずれ込みの影響をなくし、確実な外部端子との電気的接続を確保することができる。
【0022】前述のとおり、水晶振動板2の導出電極21、22と前記導電パッドの突出部122、132とが、はんだDにより電気的機械的接合される。そして図示しないが、前記金属シール部11上に前記金属フタ(図示せず)を搭載し、この状態で電子ビーム溶接あるいはレーザー等のビーム溶接により金属フタと金属シール部を溶融させ、気密封止する。
【0023】本発明による第2の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図3とともに説明する。図3は本実施の形態を示す斜視図である。なお、基本構成は上記実施の形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いて説明するとともに、一部説明を割愛する。
【0024】表面実装型水晶振動子は、全体として直方体形状で、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ1と、当該パッケージの中に収納される圧電振動素子である音叉型水晶振動板2と、図示していないが、パッケージの開口部に接合される金属フタとからなる。本実施の形態においては、上記第1の実施形態に対して、水晶振動板を保持する突出部の構成が異なっている。突出部123、133では、前記メタライズ層を積層し、基部に対して厚みを増加させ、接合面を高く形成している。これらの形状はスクリーン印刷法等により容易に作成できる。そして、突出部のみを高く形成することで、はんだの塗布量が前記突出部の面積に応じて調整されるとともに、水晶振動板の保持接点が小さくなるので水晶振動板からのセラミックパッケージへの振動漏れを抑え、より電気的特性の向上に寄与する構成となっている。
【0025】本発明による第3の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図4とともに説明する。図4は本実施の形態を示す水晶振動板を搭載しない状態における平面図である。なお、基本構成は上記実施の形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いて説明するとともに、一部説明を割愛する。本実施の形態においては、導電パッド部の変形例を示している。121a、131a、121b、131bはそれぞれ基部を示しており、122a、132a、122b、132bはそれぞれ突出部を示している。
【0026】なお、上記説明において圧電振動デバイスの例として、水晶振動子を例示したが、例えば上記実施の形態において、水晶振動板の下部空間に発振回路を構成するICを取り付け、必要な配線を行い、水晶発振器を構成してもよいし、また1素子または多素子からなる水晶フィルタ等の他の圧電振動デバイスにも適用できる。また、セラミックパッケージとして凹形状のものに限らず、板形状のものに逆凹形のフタをする構成であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態による斜視図。
【図2】図1において水晶振動板を搭載した状態における平面図。
【図3】第2の実施形態による斜視図。
【図4】第3の実施形態による平面図。
【図5】従来例を示す図。
【図6】従来例を示す図。
【符号の説明】
1 セラミックパッケージ
10 堤部
11 金属シール部
2 水晶振動板(圧電振動板)
12、13 導電パッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】 導電パッドが形成されたセラミックパッケージを用い、励振電極と当該励振電極を外部へ接続する導出電極が形成された圧電振動板を前記導電パッド上面に搭載し、導電接合材により保持してなる圧電振動デバイスであって、前記導電パッドは、外部端子と接続される基部と圧電振動板の端部近傍を保持する突出部を有しており、前記基部は突出部より幅広に形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項2】 前記突出部は、圧電振動板の中央に向かって、かつ各突出部がお互いに近接する方向に延伸してなることを特徴とする特許請求項1項記載の圧電振動デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2003−273690(P2003−273690A)
【公開日】平成15年9月26日(2003.9.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2002−76414(P2002−76414)
【出願日】平成14年3月19日(2002.3.19)
【出願人】(000149734)株式会社大真空 (312)
【Fターム(参考)】