圧電振動子及び圧電発振器
【課題】 ディスペンサにより導電性接着剤を塗布した場合に、導電性接着剤の滴下量と滴下位置にばらつきがあっても、圧電素子の電極と導電性接着剤が接触する位置が一定で、接触面積も一定となるような取り付け構造を提供することを課題とする。
【解決手段】 圧電振動子は、凹部14−1,14−2を有するパッケージ12と、突起電極32−1,32−2を有する圧電素子30と、凹部内に収容された導電性接着剤16とを含む。突起電極32−1,32−2は凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16中に埋め込まれて固定されている。
【解決手段】 圧電振動子は、凹部14−1,14−2を有するパッケージ12と、突起電極32−1,32−2を有する圧電素子30と、凹部内に収容された導電性接着剤16とを含む。突起電極32−1,32−2は凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16中に埋め込まれて固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水晶振動子などの圧電振動子及び圧電振動子を用いた圧電発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
水晶振動子等の圧電振動子は、一般的に、パッケージ内に圧電素子が収容されて構成される。パッケージの外面に外部接続電極が設けられ、外部接続電極はパッケージ内の電極に電気的に接続される。圧電素子の電極がパッケージ内の電極に接続された状態で圧電素子はパッケージ内に収容される。
【0003】
圧電素子は2つの電極を有しており、導電性接着剤によりパッケージ内の2つの電極に接続される。導電性接着剤で電極を接続するには、まず、パッケージ内の電極に導電性接着剤をディスペンサで一定量塗布し、塗布した導電性接着剤の上に圧電素子の電極を載せてから導電性接着剤を硬化させる。すなわち、圧電素子の電極とパッケージ内の電極との間に導電性接着剤が配置された状態で、圧電素子はパッケージ内に収容される。
【0004】
このように、導電性接着剤により圧電素子の電極とパッケージ内の電極とを接合する場合、導電性接着剤が他の部分に流れ出したりはみだしたりして短絡が生じたり、振動子の発振周波数が変化してしまうといった問題が生じるおそれがある。
【0005】
そこで、導電性接着剤を収容する凹部をパッケージ側に設け、凹部の底部に貫通孔を形成して余分な導電性接着剤を貫通孔を通じて凹部の外に逃がすことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
また、導電性接着剤で接合する部分と接合しない部分との間に凹部又は貫通孔を設け、はみだした導電性接着剤を凹部又は貫通孔で吸収することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0007】
さらに、導電性接着剤を介して圧電素子のリード電極をパッケージ側の電極に接続する際に、導電性接着剤の先端側の厚さがその中間部或いは後方部の厚さよりも厚くすることが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平8−316771号公報
【特許文献2】特開平2007−288644号公報
【特許文献3】特開平2004−222006号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
パッケージ側の電極上に導電性接着剤をディスペンサにより塗布する場合、ディスペンサのノズルの先端から液状の導電性接着剤を電極上に滴下することとなる。このとき、導電性接着剤の滴下量と滴下位置にはばらつきが生じることがある。図1はパッケージ内の2つの電極に導電性接着剤をディスペンサにより滴下した状態を示す平面図である。ディスペンサによる滴下量及び滴下位置のばらつきにより、パッケージ2内の2つの電極4−1,4−2上の導電性接着剤6の大きさ及び位置が大きく異なることがわかる。
【0010】
図1に示すように導電性接着剤6の位置や量が2つの電極4−1,4−2で異なっていると、圧電素子の発振周波数が不安定となったり、発振しなくなったりする不具合が発生するおそれがある。例えば、導電性接着剤6の硬化に伴い圧電素子に発生する応力分布が一様でなくなり、発振周波数特性が変化してしまうおそれがある。また、導電性接着剤6のエージングに伴い圧電素子に発生する応力分布が変化し、発振周波数特性が変化してしまうおそれがある。
【0011】
そこで、ディスペンサにより導電性接着剤を塗布した場合に、導電性接着剤の滴下量と滴下位置にばらつきがあっても、圧電素子の電極と導電性接着剤が接触する位置が一定で、接触面積も一定となるような取り付け構造とすることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0012】
一実施態様によれば、凹部を有するパッケージと、突起電極を有する圧電素子と、前記凹部内に収容された導電性接着剤とを有し、前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子が提供される。
【0013】
他の実施態様によれば、上述の圧電振動子と、前記圧電振動子のパッケージ内に収容されたICとを有する圧電発振器が提供される。
【発明の効果】
【0014】
実施形態によれば、導電性接着剤は凹部内に収容され、かつ圧電素子の突起電極のみが凹部内の導電性接着剤に接触する。これにより、圧電素子の電極と導電性接着剤が接触する位置及び面積は一定となり、導電性接着剤による接続構造が、圧電素子の周波数特性に影響を及ぼすことが無い。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】パッケージ内の2つの電極に導電性接着剤をディスペンサにより滴下した状態を示す平面図である。
【図2】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その1)である。
【図3】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その2)である。
【図4】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その3)である。
【図5】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その4)である。
【図6】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その5)である。
【図7】凹部を有するセラミックパッケージの製造方法の一例を示す分解斜視図である。
【図8】突起電極を有する水晶振動子の製造方法の一例を示す斜視図である。
【図9】内部配線を有するセラミックパッケージを示す断面図である。
【図10】レーザ光を用いて導電性接着剤の量を管理する方法を示す図である。
【図11】第2実施形態による圧電発振器の一例である水晶発振器を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図12】水晶発振器のセラミックパッケージを示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図13】図11に示す水晶発振器の変形例を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図14】水晶発振器の用途を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0017】
図2乃至図6は、本発明の第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図である。図2〜図6までの工程を順次行なうことで圧電振動子を製造する。図2〜図6の各図において、(a)は平面図を示し、(b)は(a)における一点鎖線に沿った断面図を示す。
【0018】
本実施形態では、セラミックパッケージ12内に電極は形成されず、電極が形成されるべき位置に電極の代わりに凹部14−1,14−2が形成される。凹部14−1,14−2内には導電性接着剤16が収容される。セラミックパッケージ12の下面に外部電極18−1,18−2が設けられる。外部電極18−1,18−2はセラミックパッケージ12を貫通して延在するスルーホール20−1,20−2により凹部14−1,14−2に収容された導電性接着剤16にそれぞれ電気的に接続される。
【0019】
まず、図2に示すように、圧電素子である水晶振動子30の取り付け部12aに凹部14−1,14−2が形成されたセラミックパッケージ12を準備する。取り付け部12aはセラミックパッケージ12の内部の底面12bより隆起した部分である。水晶振動子30の一端側が取り付け部12aに取り付けられた状態で、水晶振動子30はセラミックパッケージ12の内部の底面12bから所定の距離をおいて延在する(図4〜図6参照。)。
【0020】
次に、図3に示すように、セラミックパッケージ12の凹部14−1,14−2に導電性接着剤16を注入する。導電性接着剤16の注入は、従来のようにディスペンサにより導電性接着剤16を凹部14−1,14−2に滴下することで行なうことができる。
【0021】
続いて、図4に示すように、水晶振動子30をセラミックパッケージ12内に配置する。水晶振動子30には突起電極32−1,32−2が形成されている。水晶振動子30は、突起電極32−1,32−2がセラミックパッケージ12の凹部14−1,14−2にそれぞれ入り込むようにセラミックパッケージ12内に配置される。したがって、水晶振動子30の突起電極32−1,32−2は、凹部14−1,14−2内に収容されている導電性接着剤16の中に埋め込まれる。これにより、水晶振動子30の突起電極32−1,32−2は導電性接着剤16及びスルーホール20−1,20−2を介して、外部接続電極18−1,18−2に電気的に接続された状態となる。突起電極32−1,32−2を有する水晶振動子30の製造方法については後述する。
【0022】
続いて、図5に示すように、導電性接着剤16を加熱・硬化させて、水晶振動子30を固定する。その後、図6に示すように、セラミックパッケージ12にリッド22を取り付けて圧電振動子が完成する。
【0023】
ここで、セラミックパッケージ12の製造方法の一例について、図7を参照しながら説明する。
【0024】
セラミックパッケージ12は、所定の形状に形成したセラミックシートを積層して焼結することで形成することができる。図7に示す例では、底板となるセラミックシート12−1の上に配線層となるセラミックシート12−2を積層する。そして、セラミックシート12−2の上に、凹部14−1,14−2の形状の開口15−1,15−2が形成されたセラミックシート12−3を積層する。図7に示す例では開口15−1,15−2は四辺形であるが、図2〜図6に示すような円形の凹部14−1,14−2を形成する際には、開口15−1,15−2を円形にすればよい。そして、セラミックシート12−3の上に、取り付け部12aとなる部分に凹部14−1,14−2の形状の開口15−1,15−2が形成され、且つ取り付け部12aとなる部分以外の部分に開口15−3が形成されたセラミックシート12−4を積層する。そして、セラミックシート12−4の上に、セラミックパッケージ12の外周を形成するセラミックシート12−5を積層する。このようにして形成したセラミックシートの積層体を焼結することで、凹部14−1,14−2を有するセラミックパッケージ12を容易に製造することができる。
【0025】
なお、セラミックシート12−1〜12−5として、透明な材質のセラミックシートを用いることにより、後述のように、凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16の量をセラミックパッケージ12の外部から確認することができる。
【0026】
次に、突起電極32−1,32−2を有する水晶振動子30の製造方法の一例について、図8を参照しながら説明する。
【0027】
まず、図8(a)に示す振動子となる水晶板31を準備する。そして、水晶板31の一面31aを研磨して、図8(b)に示すように突起電極32−1,32−2に相当する突起33−1,33−2を形成する。すなわち、突起電極32−1,32−2に相当する突起33−1,33−2を残して水晶板31を研磨する。その後、水晶板31の研磨した面31b上及びその裏面に金属蒸着により電極34を形成する(裏面の電極34は図に現れない。)。また、突起33−1,33−2の頂面にも金属蒸着により電極35を形成する。さらに、突起33−2に形成した電極35と研磨面31bに形成した電極34とを接続する導電パターン36を金属蒸着により形成する。なお、研磨面31bの裏面に形成した電極と突起33−1上に形成した電極35を接続する導電パターンも金属蒸着により形成するが、図8(c)には現れていない。突起33−1とその上の電極35とで突起電極32−1が形成され、突起33−2とその上の電極35で突起電極32−2が形成される。
【0028】
以上のように製造した圧電振動子によれば、導電性接着剤16は凹部14−1,14−2内に収容された状態でセラミックパッケージ12に供給される。これにより、導電性接着剤16の位置及び平面上の大きさは凹部14−1,14−2の位置及び大きさにより決定され、導電性接着剤16の位置及び大きさを一定とすることができる。凹部14−1,14−2の大きさ(深さ)は、凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16があふれ出さないように十分大きく設定してある。このため導電性接着剤16がはみだして短絡を生じるようなことは無い。
【0029】
なお、セラミックパッケージ12内に配線を施すことで、外部接続電極18−1,18−2を任意の位置に設けることができる。セラミックパッケージ12内の配線は、図7に示すセラミックシート12−2に形成することができる。図9は、配線38により、外部接続電極18−1を凹部14−1の真下以外の位置に形成したセラミックパッケージ12の断面図である。
【0030】
ここで、セラミックパッケージ12を透明な材料で形成して、導電性接着剤16の量の管理を行なう方法について、図10を参照しながら説明する。
【0031】
図7に示すセラミックシート12−1〜12−5として、透明なセラミックシートを用いることにより、透明なセラミックパッケージ12を形成することができる。セラミックパッケージ12が透明であれば、凹部14−1,14−2内に注入された導電性接着剤16の量を目視で確認することができるが、レーザを用いることにより、精度よく導電性接着剤16の量を管理することができる。
【0032】
図10に示すように、セラミックパッケージ12の片側から2本のレーザ光を照射して、反対側でセラミックパッケージ12を透過してきたレーザ光を受光して検出することで、凹部14−1内の導電性接着剤16の上面の位置を検出することができる。2本のレーザ光のうち、下側のレーザ光の高さ方向の位置は、導電性接着剤16が最低限必要な量だけ凹部14−1内に入ったときの導電性接着剤16の上面の位置に設定されている。そして、もう一本の上側のレーザ光の高さ方向の位置は、凹部14−1内に入っている導電性接着剤16の量が許容できる最大量となったときの導電性接着剤16の上面の位置に設定されている。
【0033】
したがって、図10に示すように、レーザ照射装置40から上述の2本のレーザ光をセラミックパッケージ12の凹部14−1に向けて照射し、レーザ受光装置42でレーザ光を受光するように構成する。そして、下側のレーザ光が導電性接着剤16により遮光されてレーザ受光装置42で検出されず、上側のレーザ光のみがレーザ受光装置42で検出された場合には、導電性接着剤16の上面は下限より高く上限より低いということであり、導電性接着剤16の量は適量であると判断する。もし、上側及び下側のレーザ光の両方ともレーザ受光装置42で検出したときは、導電性接着剤16の上面は下限より低く導電性接着剤16の量は少なすぎると判断する。反対に、下側及び上側のレーザ光のどちらも検出できない場合は、導電性接着剤16の上面は上限より高く導電性接着剤16の量が多すぎると判断する。このように透明なセラミックパッケージ12を用いて2本のレーザ光を照射することにより、導電性接着剤16の量を精度よく管理することができる。なお、2本のレーザ光を照射して導電性接着剤16の上面の位置を判断することで導電性接着剤16の量を判断する方法は一例であり、導電性接着剤16の量を判定する方法はこの方法に限定されるものではない。
【0034】
次に、第2実施形態による圧電発振器について説明する。
【0035】
図11は第2実施形態による圧電発振器の一例である水晶発振器を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。図11において、図6に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【0036】
水晶発振器は、上述の水晶振動子と同じ構成を有しており、セラミックパッケージ12の中に発振回路を含むIC50が収容されている点が異なる。IC50は、水晶振動子30の下側のセラミックパッケージ12の底面12b上に搭載される。
【0037】
図12は水晶発振器のセラミックパッケージ12を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。セラミックパッケージ12の底面12bには配線52が形成されている。配線52はIC50の電極に接続される。また、配線52はセラミックパッケージ内の配線54を介して、外部接続端子18−3に接続される。また、IC50の電極は配線54を介して導電性接着剤16に電気的に接続される。
【0038】
以上のように、本実施形態による圧電発振器は、圧電振動子のパッケージ内にICを設け、ICへの配線をパッケージ内に形成したものである。
【0039】
図13は図11に示す水晶発振器の変形例を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。図11に示す水晶発振器では、水晶振動子30が片持ち状態でセラミックパッケージ12の取り付け部12aに取り付けられている。一方、図13に示す水晶発振器では、水晶振動子30の突起電極32−2は、突起電極32−1が形成された側とは反対側に形成されている。したがって、水晶振動子30は、その両側でセラミックパッケージ12の取り付け部12aに取り付けられており、両持ち支持となっている。なお、図13に示す両持ち構造は、水晶振動子にも適用することができる。
【0040】
以上のような構成の水晶発振器60は、図14に示すように、電子回路を構成する素子の一つとしてプリント板に搭載され、パーソナルコンピュータ、ハードディスク装置、携帯電話機等の電子機器に組み込まれる。
【0041】
本明細書は以下の事項を開示する。
(付記1)
凹部を有するパッケージと、
突起電極を有する圧電素子と
前記凹部内に収容された導電性接着剤と
を有し、
前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子。
(付記2)
付記1記載の圧電振動子であって、
前記パッケージの外面に外部接続端子が設けられ、
前記外部接続端子は、前記凹部の内面から延在するスルーホールにより前記導電性接着剤に電気的に接続されている圧電振動子。
(付記3)
付記1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側に設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた一端側が固定された片持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
(付記4)
付記1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側と反対側に一つずつ設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた両端側が固定された両持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
(付記5)
付記1乃至4のうちいずれか一項記載の圧電振動子であって、
前記パッケージは透明な材料で形成されている圧電振動子。
(付記6)
付記1乃至5のうちいずれか一項記載の圧電振動子と、
前記パッケージ内に収容されたICと
を有する圧電発振器。
(付記7)
付記5記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記凹部に前記導電性接着剤を注入し、
前記パッケージの片側からレーザ光を前記凹部に照射し、
前記パッケージの反対側で前記パッケージを透過してきたレーザ光を検出し、
前記レーザ光の検出結果に基づいて前記凹部内の前記導電性接着剤の量を判断する
圧電素子の製造方法。
【符号の説明】
【0042】
12 セラミックパッケージ
12−1〜12−5 セラミックシート
14−1,14−2 凹部
16 導電性接着剤
18−1,18−2,18−3 外部接続電極
20−1,20−2 スルーホール
30 水晶振動子
32−1,32−2 突起電極
38 配線
40 レーザ照射装置
42 レーザ受光装置
50 IC
52 配線
60 水晶発振器
62 プリント板
【技術分野】
【0001】
本発明は、水晶振動子などの圧電振動子及び圧電振動子を用いた圧電発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
水晶振動子等の圧電振動子は、一般的に、パッケージ内に圧電素子が収容されて構成される。パッケージの外面に外部接続電極が設けられ、外部接続電極はパッケージ内の電極に電気的に接続される。圧電素子の電極がパッケージ内の電極に接続された状態で圧電素子はパッケージ内に収容される。
【0003】
圧電素子は2つの電極を有しており、導電性接着剤によりパッケージ内の2つの電極に接続される。導電性接着剤で電極を接続するには、まず、パッケージ内の電極に導電性接着剤をディスペンサで一定量塗布し、塗布した導電性接着剤の上に圧電素子の電極を載せてから導電性接着剤を硬化させる。すなわち、圧電素子の電極とパッケージ内の電極との間に導電性接着剤が配置された状態で、圧電素子はパッケージ内に収容される。
【0004】
このように、導電性接着剤により圧電素子の電極とパッケージ内の電極とを接合する場合、導電性接着剤が他の部分に流れ出したりはみだしたりして短絡が生じたり、振動子の発振周波数が変化してしまうといった問題が生じるおそれがある。
【0005】
そこで、導電性接着剤を収容する凹部をパッケージ側に設け、凹部の底部に貫通孔を形成して余分な導電性接着剤を貫通孔を通じて凹部の外に逃がすことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
また、導電性接着剤で接合する部分と接合しない部分との間に凹部又は貫通孔を設け、はみだした導電性接着剤を凹部又は貫通孔で吸収することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0007】
さらに、導電性接着剤を介して圧電素子のリード電極をパッケージ側の電極に接続する際に、導電性接着剤の先端側の厚さがその中間部或いは後方部の厚さよりも厚くすることが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平8−316771号公報
【特許文献2】特開平2007−288644号公報
【特許文献3】特開平2004−222006号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
パッケージ側の電極上に導電性接着剤をディスペンサにより塗布する場合、ディスペンサのノズルの先端から液状の導電性接着剤を電極上に滴下することとなる。このとき、導電性接着剤の滴下量と滴下位置にはばらつきが生じることがある。図1はパッケージ内の2つの電極に導電性接着剤をディスペンサにより滴下した状態を示す平面図である。ディスペンサによる滴下量及び滴下位置のばらつきにより、パッケージ2内の2つの電極4−1,4−2上の導電性接着剤6の大きさ及び位置が大きく異なることがわかる。
【0010】
図1に示すように導電性接着剤6の位置や量が2つの電極4−1,4−2で異なっていると、圧電素子の発振周波数が不安定となったり、発振しなくなったりする不具合が発生するおそれがある。例えば、導電性接着剤6の硬化に伴い圧電素子に発生する応力分布が一様でなくなり、発振周波数特性が変化してしまうおそれがある。また、導電性接着剤6のエージングに伴い圧電素子に発生する応力分布が変化し、発振周波数特性が変化してしまうおそれがある。
【0011】
そこで、ディスペンサにより導電性接着剤を塗布した場合に、導電性接着剤の滴下量と滴下位置にばらつきがあっても、圧電素子の電極と導電性接着剤が接触する位置が一定で、接触面積も一定となるような取り付け構造とすることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0012】
一実施態様によれば、凹部を有するパッケージと、突起電極を有する圧電素子と、前記凹部内に収容された導電性接着剤とを有し、前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子が提供される。
【0013】
他の実施態様によれば、上述の圧電振動子と、前記圧電振動子のパッケージ内に収容されたICとを有する圧電発振器が提供される。
【発明の効果】
【0014】
実施形態によれば、導電性接着剤は凹部内に収容され、かつ圧電素子の突起電極のみが凹部内の導電性接着剤に接触する。これにより、圧電素子の電極と導電性接着剤が接触する位置及び面積は一定となり、導電性接着剤による接続構造が、圧電素子の周波数特性に影響を及ぼすことが無い。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】パッケージ内の2つの電極に導電性接着剤をディスペンサにより滴下した状態を示す平面図である。
【図2】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その1)である。
【図3】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その2)である。
【図4】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その3)である。
【図5】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その4)である。
【図6】第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図(その5)である。
【図7】凹部を有するセラミックパッケージの製造方法の一例を示す分解斜視図である。
【図8】突起電極を有する水晶振動子の製造方法の一例を示す斜視図である。
【図9】内部配線を有するセラミックパッケージを示す断面図である。
【図10】レーザ光を用いて導電性接着剤の量を管理する方法を示す図である。
【図11】第2実施形態による圧電発振器の一例である水晶発振器を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図12】水晶発振器のセラミックパッケージを示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図13】図11に示す水晶発振器の変形例を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。
【図14】水晶発振器の用途を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0017】
図2乃至図6は、本発明の第1実施形態による圧電振動子の製造工程を示す図である。図2〜図6までの工程を順次行なうことで圧電振動子を製造する。図2〜図6の各図において、(a)は平面図を示し、(b)は(a)における一点鎖線に沿った断面図を示す。
【0018】
本実施形態では、セラミックパッケージ12内に電極は形成されず、電極が形成されるべき位置に電極の代わりに凹部14−1,14−2が形成される。凹部14−1,14−2内には導電性接着剤16が収容される。セラミックパッケージ12の下面に外部電極18−1,18−2が設けられる。外部電極18−1,18−2はセラミックパッケージ12を貫通して延在するスルーホール20−1,20−2により凹部14−1,14−2に収容された導電性接着剤16にそれぞれ電気的に接続される。
【0019】
まず、図2に示すように、圧電素子である水晶振動子30の取り付け部12aに凹部14−1,14−2が形成されたセラミックパッケージ12を準備する。取り付け部12aはセラミックパッケージ12の内部の底面12bより隆起した部分である。水晶振動子30の一端側が取り付け部12aに取り付けられた状態で、水晶振動子30はセラミックパッケージ12の内部の底面12bから所定の距離をおいて延在する(図4〜図6参照。)。
【0020】
次に、図3に示すように、セラミックパッケージ12の凹部14−1,14−2に導電性接着剤16を注入する。導電性接着剤16の注入は、従来のようにディスペンサにより導電性接着剤16を凹部14−1,14−2に滴下することで行なうことができる。
【0021】
続いて、図4に示すように、水晶振動子30をセラミックパッケージ12内に配置する。水晶振動子30には突起電極32−1,32−2が形成されている。水晶振動子30は、突起電極32−1,32−2がセラミックパッケージ12の凹部14−1,14−2にそれぞれ入り込むようにセラミックパッケージ12内に配置される。したがって、水晶振動子30の突起電極32−1,32−2は、凹部14−1,14−2内に収容されている導電性接着剤16の中に埋め込まれる。これにより、水晶振動子30の突起電極32−1,32−2は導電性接着剤16及びスルーホール20−1,20−2を介して、外部接続電極18−1,18−2に電気的に接続された状態となる。突起電極32−1,32−2を有する水晶振動子30の製造方法については後述する。
【0022】
続いて、図5に示すように、導電性接着剤16を加熱・硬化させて、水晶振動子30を固定する。その後、図6に示すように、セラミックパッケージ12にリッド22を取り付けて圧電振動子が完成する。
【0023】
ここで、セラミックパッケージ12の製造方法の一例について、図7を参照しながら説明する。
【0024】
セラミックパッケージ12は、所定の形状に形成したセラミックシートを積層して焼結することで形成することができる。図7に示す例では、底板となるセラミックシート12−1の上に配線層となるセラミックシート12−2を積層する。そして、セラミックシート12−2の上に、凹部14−1,14−2の形状の開口15−1,15−2が形成されたセラミックシート12−3を積層する。図7に示す例では開口15−1,15−2は四辺形であるが、図2〜図6に示すような円形の凹部14−1,14−2を形成する際には、開口15−1,15−2を円形にすればよい。そして、セラミックシート12−3の上に、取り付け部12aとなる部分に凹部14−1,14−2の形状の開口15−1,15−2が形成され、且つ取り付け部12aとなる部分以外の部分に開口15−3が形成されたセラミックシート12−4を積層する。そして、セラミックシート12−4の上に、セラミックパッケージ12の外周を形成するセラミックシート12−5を積層する。このようにして形成したセラミックシートの積層体を焼結することで、凹部14−1,14−2を有するセラミックパッケージ12を容易に製造することができる。
【0025】
なお、セラミックシート12−1〜12−5として、透明な材質のセラミックシートを用いることにより、後述のように、凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16の量をセラミックパッケージ12の外部から確認することができる。
【0026】
次に、突起電極32−1,32−2を有する水晶振動子30の製造方法の一例について、図8を参照しながら説明する。
【0027】
まず、図8(a)に示す振動子となる水晶板31を準備する。そして、水晶板31の一面31aを研磨して、図8(b)に示すように突起電極32−1,32−2に相当する突起33−1,33−2を形成する。すなわち、突起電極32−1,32−2に相当する突起33−1,33−2を残して水晶板31を研磨する。その後、水晶板31の研磨した面31b上及びその裏面に金属蒸着により電極34を形成する(裏面の電極34は図に現れない。)。また、突起33−1,33−2の頂面にも金属蒸着により電極35を形成する。さらに、突起33−2に形成した電極35と研磨面31bに形成した電極34とを接続する導電パターン36を金属蒸着により形成する。なお、研磨面31bの裏面に形成した電極と突起33−1上に形成した電極35を接続する導電パターンも金属蒸着により形成するが、図8(c)には現れていない。突起33−1とその上の電極35とで突起電極32−1が形成され、突起33−2とその上の電極35で突起電極32−2が形成される。
【0028】
以上のように製造した圧電振動子によれば、導電性接着剤16は凹部14−1,14−2内に収容された状態でセラミックパッケージ12に供給される。これにより、導電性接着剤16の位置及び平面上の大きさは凹部14−1,14−2の位置及び大きさにより決定され、導電性接着剤16の位置及び大きさを一定とすることができる。凹部14−1,14−2の大きさ(深さ)は、凹部14−1,14−2内の導電性接着剤16があふれ出さないように十分大きく設定してある。このため導電性接着剤16がはみだして短絡を生じるようなことは無い。
【0029】
なお、セラミックパッケージ12内に配線を施すことで、外部接続電極18−1,18−2を任意の位置に設けることができる。セラミックパッケージ12内の配線は、図7に示すセラミックシート12−2に形成することができる。図9は、配線38により、外部接続電極18−1を凹部14−1の真下以外の位置に形成したセラミックパッケージ12の断面図である。
【0030】
ここで、セラミックパッケージ12を透明な材料で形成して、導電性接着剤16の量の管理を行なう方法について、図10を参照しながら説明する。
【0031】
図7に示すセラミックシート12−1〜12−5として、透明なセラミックシートを用いることにより、透明なセラミックパッケージ12を形成することができる。セラミックパッケージ12が透明であれば、凹部14−1,14−2内に注入された導電性接着剤16の量を目視で確認することができるが、レーザを用いることにより、精度よく導電性接着剤16の量を管理することができる。
【0032】
図10に示すように、セラミックパッケージ12の片側から2本のレーザ光を照射して、反対側でセラミックパッケージ12を透過してきたレーザ光を受光して検出することで、凹部14−1内の導電性接着剤16の上面の位置を検出することができる。2本のレーザ光のうち、下側のレーザ光の高さ方向の位置は、導電性接着剤16が最低限必要な量だけ凹部14−1内に入ったときの導電性接着剤16の上面の位置に設定されている。そして、もう一本の上側のレーザ光の高さ方向の位置は、凹部14−1内に入っている導電性接着剤16の量が許容できる最大量となったときの導電性接着剤16の上面の位置に設定されている。
【0033】
したがって、図10に示すように、レーザ照射装置40から上述の2本のレーザ光をセラミックパッケージ12の凹部14−1に向けて照射し、レーザ受光装置42でレーザ光を受光するように構成する。そして、下側のレーザ光が導電性接着剤16により遮光されてレーザ受光装置42で検出されず、上側のレーザ光のみがレーザ受光装置42で検出された場合には、導電性接着剤16の上面は下限より高く上限より低いということであり、導電性接着剤16の量は適量であると判断する。もし、上側及び下側のレーザ光の両方ともレーザ受光装置42で検出したときは、導電性接着剤16の上面は下限より低く導電性接着剤16の量は少なすぎると判断する。反対に、下側及び上側のレーザ光のどちらも検出できない場合は、導電性接着剤16の上面は上限より高く導電性接着剤16の量が多すぎると判断する。このように透明なセラミックパッケージ12を用いて2本のレーザ光を照射することにより、導電性接着剤16の量を精度よく管理することができる。なお、2本のレーザ光を照射して導電性接着剤16の上面の位置を判断することで導電性接着剤16の量を判断する方法は一例であり、導電性接着剤16の量を判定する方法はこの方法に限定されるものではない。
【0034】
次に、第2実施形態による圧電発振器について説明する。
【0035】
図11は第2実施形態による圧電発振器の一例である水晶発振器を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。図11において、図6に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【0036】
水晶発振器は、上述の水晶振動子と同じ構成を有しており、セラミックパッケージ12の中に発振回路を含むIC50が収容されている点が異なる。IC50は、水晶振動子30の下側のセラミックパッケージ12の底面12b上に搭載される。
【0037】
図12は水晶発振器のセラミックパッケージ12を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。セラミックパッケージ12の底面12bには配線52が形成されている。配線52はIC50の電極に接続される。また、配線52はセラミックパッケージ内の配線54を介して、外部接続端子18−3に接続される。また、IC50の電極は配線54を介して導電性接着剤16に電気的に接続される。
【0038】
以上のように、本実施形態による圧電発振器は、圧電振動子のパッケージ内にICを設け、ICへの配線をパッケージ内に形成したものである。
【0039】
図13は図11に示す水晶発振器の変形例を示す図であり、(a)はパッケージの内部の平面図、(b)は(a)の一点鎖線に沿った断面図である。図11に示す水晶発振器では、水晶振動子30が片持ち状態でセラミックパッケージ12の取り付け部12aに取り付けられている。一方、図13に示す水晶発振器では、水晶振動子30の突起電極32−2は、突起電極32−1が形成された側とは反対側に形成されている。したがって、水晶振動子30は、その両側でセラミックパッケージ12の取り付け部12aに取り付けられており、両持ち支持となっている。なお、図13に示す両持ち構造は、水晶振動子にも適用することができる。
【0040】
以上のような構成の水晶発振器60は、図14に示すように、電子回路を構成する素子の一つとしてプリント板に搭載され、パーソナルコンピュータ、ハードディスク装置、携帯電話機等の電子機器に組み込まれる。
【0041】
本明細書は以下の事項を開示する。
(付記1)
凹部を有するパッケージと、
突起電極を有する圧電素子と
前記凹部内に収容された導電性接着剤と
を有し、
前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子。
(付記2)
付記1記載の圧電振動子であって、
前記パッケージの外面に外部接続端子が設けられ、
前記外部接続端子は、前記凹部の内面から延在するスルーホールにより前記導電性接着剤に電気的に接続されている圧電振動子。
(付記3)
付記1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側に設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた一端側が固定された片持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
(付記4)
付記1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側と反対側に一つずつ設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた両端側が固定された両持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
(付記5)
付記1乃至4のうちいずれか一項記載の圧電振動子であって、
前記パッケージは透明な材料で形成されている圧電振動子。
(付記6)
付記1乃至5のうちいずれか一項記載の圧電振動子と、
前記パッケージ内に収容されたICと
を有する圧電発振器。
(付記7)
付記5記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記凹部に前記導電性接着剤を注入し、
前記パッケージの片側からレーザ光を前記凹部に照射し、
前記パッケージの反対側で前記パッケージを透過してきたレーザ光を検出し、
前記レーザ光の検出結果に基づいて前記凹部内の前記導電性接着剤の量を判断する
圧電素子の製造方法。
【符号の説明】
【0042】
12 セラミックパッケージ
12−1〜12−5 セラミックシート
14−1,14−2 凹部
16 導電性接着剤
18−1,18−2,18−3 外部接続電極
20−1,20−2 スルーホール
30 水晶振動子
32−1,32−2 突起電極
38 配線
40 レーザ照射装置
42 レーザ受光装置
50 IC
52 配線
60 水晶発振器
62 プリント板
【特許請求の範囲】
【請求項1】
凹部を有するパッケージと、
突起電極を有する圧電素子と
前記凹部内に収容された導電性接着剤と
を有し、
前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子。
【請求項2】
請求項1記載の圧電振動子であって、
前記パッケージの外面に外部接続端子が設けられ、
前記外部接続端子は、前記凹部の内面から延在するスルーホールにより前記導電性接着剤に電気的に接続されている圧電振動子
【請求項3】
請求項1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側に設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた一端側が固定された片持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
【請求項4】
請求項1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側と反対側に一つずつ設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた両端側が固定された両持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
【請求項5】
請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の圧電振動子と、
前記パッケージ内に収容されたICと
を有する圧電発振器。
【請求項1】
凹部を有するパッケージと、
突起電極を有する圧電素子と
前記凹部内に収容された導電性接着剤と
を有し、
前記圧電素子の前記突起電極は前記パッケージの前記凹部内の前記導電性接着剤中に埋め込まれて固定されている圧電振動子。
【請求項2】
請求項1記載の圧電振動子であって、
前記パッケージの外面に外部接続端子が設けられ、
前記外部接続端子は、前記凹部の内面から延在するスルーホールにより前記導電性接着剤に電気的に接続されている圧電振動子
【請求項3】
請求項1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側に設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた一端側が固定された片持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
【請求項4】
請求項1又は2記載の圧電振動子であって、
前記圧電素子の前記突起電極は二つであり、
該二つの突起電極は、前記圧電素子の一端側と反対側に一つずつ設けられ、
前記圧電素子は前記突起電極が設けられた両端側が固定された両持ち状態で前記パッケージに固定されている圧電振動子。
【請求項5】
請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の圧電振動子と、
前記パッケージ内に収容されたICと
を有する圧電発振器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2011−142587(P2011−142587A)
【公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−3279(P2010−3279)
【出願日】平成22年1月8日(2010.1.8)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年1月8日(2010.1.8)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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