(57)【要約】【課題】発振子の発振特性を低下させることなく、高い接着強度で基板に発振子を接着すると共に、機器の小型化に対応した狭矮面での接続を行っても、短絡の心配なく、基板に発振子を電気的に接続可能な振動子の接続構造と、この接続構造を備えた振動子および振動子パッケージとを提供することを目的とする。【解決手段】振動片からなる振動子を基板上に接着し、かつ、前記振動子上に設けられた電極接続部と、前記基板上に設けられた接続端子とを電気的に接続する振動子の接続構造であって、前記振動子の一方の端部表面を前記基板との接着領域とし、該接着領域内において、前記振動片の長手方向に沿って延設されてなる接着部を、該接着部の延設方向と平行になるように複数個配列し、該接着部によって前記振動子を前記基板上に接着し、前記電極接続部と前記接続端子とを接続導通部を介して電気的に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片からなる振動子を基板上に接着し、
かつ、前記振動子上に設けられた電極接続部と、前記基板上に設けられた接続端子とを電気的に接続する振動子の接続構造であって、
前記振動子の一方の端部表面を前記基板との接着領域とし、
該接着領域内において、前記振動片の長手方向に沿って延設されてなる接着部を、該接着部の延設方向と平行になるように複数個配列し、
該接着部によって前記振動子を前記基板上に接着し、
前記電極接続部と前記接続端子とを接続導通部を介して電気的に接続することを特徴とする振動子の接続構造。
【請求項２】
前記接着部の端部に、前記圧電振動片の短手方向に沿って凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の振動子の接続構造。
【請求項３】
前記接続導通部は、樹脂製突起の表面に薄膜配線を形成してなる樹脂コアバンプであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動子の接続構造。
【請求項４】
前記接着部が感光性樹脂接着剤からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動子の接続構造。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動子の接続構造を備えてなることを特徴とする発振子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動子の接続構造を備えてなることを特徴とする発振子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶などの圧電振動子の基板への接続構造と、この接続構造を備えた発振子、および発振子パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶などの圧電振動片に電極等を形成した圧電振動子をパッケージ内に真空封止した発振器がある。従来、この圧電振動子のパッケージへの接合は、圧電振動子に設けられた接続電極とパッケージ基板の接続端子部とを、銀ペーストなどの導電性接着剤で接着することで為されてきた。
【０００３】
導電性接着剤を用いた上記接合方法であると、導電性接着剤を塗布した際に、接着剤が塗布箇所に限定されずに周囲へ拡がり、圧電振動片の発振特性を低下させるという問題点があった。
このような問題に対して、特許文献１には、導電性接着剤の配置を圧電振動子の下面に限定し、かつ圧電振動子の短辺側の端面と長辺側の端面とを跨ぐようにした構成が開示されている。この構成によれば、接着剤が圧電振動子の上面に広がって発振特性が低下するのを防止するとともに、高い接合強度で圧電振動子を基板表面に固定できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電話等の各種の通信機器の小型化に伴って、圧電振動子を備えた発振器においても、より一層の小型化が望まれており、配線や実装の高集積化および小型化が進んでいる。ところが、上記接合方法で使用される導電性接着剤はディスペンサーにより液滴状態で印刷されるので、その塗布形状が該円形状に成らざるを得ず、配線や実装の高集積化および小型化に対応できないという問題があった。
滴下した導電性接着剤の形状の制御は困難であり、狭ピッチ化した配線間で短絡が発生し、逆に、短絡を抑制するために液滴量を小さくすると、圧電振動子を基板に充分な接合強度で接着し得ないのである。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、短絡の発生がなく、配線および実装の高集積化、小型化に対処可能であり、かつ発振特性を低下させることなく充分な接合強度で振動子を基板に接続できる振動子の接続構造と、この接続構造を備えた発振子、および発振子パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の振動子の接続構造は、振動片からなる振動子を基板上に接着し、かつ、前記振動子上に設けられた電極接続部と、前記基板上に設けられた接続端子とを電気的に接続する振動子の接続構造であって、前記振動子の一方の端部表面を前記基板との接着領域とし、該接着領域内において、前記振動片の長手方向に沿って延設されてなる接着部を、該接着部の延設方向と平行になるように複数個配列し、該接着部によって前記振動子を前記基板上に接着し、前記電極接続部と前記接続端子とを接続導通部を介して電気的に接続することを特徴とする。
【０００８】
振動子の一方の端部表面を接着領域とし、この領域内に接着部を設けることで機械的接着を行う一方で、振動子と基板との間に接続導通部を介して電気的な接続を行う。本発明の接続構造は、振動子と基板との接続において、機械的接着を担う機械的接着部と電気的接続を担う電気的接続部とを別体として設けることにより、これらの接続をより確実に行うと共に、それぞれの接続機能を最も有効に発揮できる位置に各接続部を設けるものである。
【０００９】
振動子と基板との機械的接続部は接着部である。振動子の一方の端部表面に接着領域を区画し、この領域内において、接着部の配設形状とその配置とを限定することで、振動子の振動特性を低下させることなく、高い接着強度での接着が可能となる。
接着部を振動片の長手方向に沿って延設する、すなわち接着部の形状を概略細長形状とすることで、接着部の幅が小さくなるので、狭矮面への接着が可能となる。また、接着部を複数個にし、各接着部をその延設方向と平行になるように配列させることで、接着部全体の総面積を減少させることなく各接着部の幅をより小さくすることができるので、基板の小型化に伴った狭矮面への接着でも充分な接着強度を保つことができる。
加えて、接着部形状を概略細長形状に限定することで、その接着面積を振動片の長手方向に沿って増加させても、振動片の振動を妨げることがなく、振動子の振動漏れを増加させることがない。よって、発振特性に優れた接続ができる。
【００１０】
振動子と基板との電気的接続部は接続導通部である。
本発明の接続構造は、導電性と接着性との両特性を有する導電性接着剤を用いることなく、電気的接続に特化した接続導通部を用いることにより、電気的接続の信頼性を高めるものである。これにより、振動子上に設けられた接続電極と基板上に設けられた接続端子との電気的接続を確実にできるばかりでなく、他の各配線への導通が発生することがない。導電性接着剤を用いることがないので、接着剤の浸出による配線間での短絡が発生することがない訳である。
【００１１】
本発明の振動子の接続構造にあっては、前記接着部の端部に、前記振動片の短手方向に沿って凸部が設けられていることが好ましい。
凸部を設けることにより、振動子の短手方向に対する接着強度を高めることができる。
【００１２】
本発明の振動子の接続構造にあっては、前記接続導通部は、樹脂製突起の表面に薄膜配線を形成してなる樹脂コアバンプであることが好ましい。
樹脂コアバンプを用いることにより、振動子や基板の電極パターン、配線、端子類が高集積化されても、振動子の電極接続部と基板の接続端子とのアライメントが容易であるばかりでなく、短絡が発生し難い。加えて、樹脂コアバンプによれば、振動子と基板とを狭ギャップで接続可能となり、信頼性の高い電気的接続をより省スペースで行うことができる。
【００１３】
本発明の振動子の接続構造にあっては、前記接着部が感光性接着剤からなることが好ましい。
フォトリソグラフィー技術を利用して接着部をパターニングできるので、複数の接着部を所望位置に所望形状で正確かつ容易に配設できる。よって、狭矮面での接着に適したものとなり、小型化した振動子の接続に好適である。
【００１４】
本発明の発振子、および発振子パッケージは、いずれも本発明の振動子の接続構造を備えてなることを特徴とする。
この発振子および発振子パッケージは、より小型化された振動子を、発振特性を低下させることなく、基板、もしくはパッケージに接着、密封したものであるので、小型でかつ高い発信特性を有するものとなる。
発振子は充分な機械的強度で接着されているので、外部からの応力や衝撃にも強く、接着部分での剥離が発生し難いので、発振周波数の変化や、発振不良を起こすことがない。よって耐久性、信頼性の高いものとなる。
また、発振子の基板およびパッケージへの接続に際して短絡の発生がないので、配線および実装の高集積化、小型化に対処可能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の振動子の第１実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１に示した接続構造のＡ−Ａ´線の概略断面図である。
【図３】本発明をシミュレートする振動子の概略構成図である。
【図４】図３に示した振動子の接着部と振動特性との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の振動子の第２実施形態を示す概略平面図である。
【図６】本発明の振動子の第３実施形態を示す概略平面図である。
【図７】本発明の振動子の第４実施形態を示す概略平面図である。
【図８】本発明の振動子の第５実施形態を示す概略平面図である。
【図９】本発明の振動子パッケージの第１実施形態を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の振動子パッケージの第２実施形態を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明について、以下に図面を用いて説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や部材毎に縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
図１は本発明に係る振動子の接続構造と、それを備えた発振子の第１実施形態を示した概略平面図であって、図２はＡ−Ａ´線の概略断面図である。図１および図２において、符合１は水晶振動子であって、圧電体薄板の水晶振動片２からなる。水晶振動片２は音叉形状であり、その基端部２１からは一対の腕部２２、２３が延びている。腕部２２、２３の表面と裏面とには、いずれも図示しないが、それぞれ励振電極、周波数調整用電極、導通用電極等の電極パターンが形成されており、基端部２１の裏面に形成された電極接続部２４に接続されている。
【００１７】
基端部２１には、接着領域２５が区画されており、この領域内に配置された接着部２６、２６によって基板３に接続されている。
接着部２６、２６は、いずれも細長い矩形で同一形状であり、水晶振動片２の長手方向に沿って延設されている。換言すれば、腕部２２、２３の延長方向と接着部２６、２６の長辺とが平行になるように並列されている。また、接着部２６、２６は電極接続部２４、２４よりも中央部側の接着領域２５に配設されている。
【００１８】
接着部２６の材料は特に限定されるものではなく、汎用接着剤としてのエポキシ系の樹脂接着剤等であってもよいが、感光性接着剤であることが好ましい。フォトリソグラフィー技術を利用し、接着領域２５内の所望位置に接着部２６を所望形状で正確かつ容易にパターン形成することができる。
【００１９】
接着部２６、２６を細長い矩形とすると、その幅が小さくなるので、接着幅が狭くなる。接着部２６、２６を一つの大きな接着部とするよりも、対にして並列させることで、接着部の総面積を減少させることなく、それぞれの接着部２６の幅をより小さくすることができるので、基端部２１や基板３が非常に小さく狭い場合であっても、水晶振動片２を基板３に対して充分な接着強度で接着することができる。
また、後述するように、接着部２６の形状を概略細長形状にすれば、水晶振動片２が発振漏れを起こすことがなく、高い発振特性を有する水晶発振子１が得られる。
【００２０】
水晶振動子１と基板３との電気的接続は、基端部２１の裏面に形成された電極接続部２４、２４を基板３に設けられた接続端子（図示せず。）と接続導通部２８を介して行う。
接続導通部２８は、たとえば、金属膜を積層してなる突起電極のほか、樹脂製突起の表面に薄膜配線を形成してなる樹脂コアバンプであって、水晶振動子１と基板３のいずれに形成されていてもよい。樹脂コアバンプによれば、水晶振動子１および基板３上の配線類が高集積化されていても、電極接続部２４、２４と基板３の接続端子とのアライメントが容易であるばかりでなく、他のものとの短絡が発生し難い。また、水晶振動子１と基板３とを狭いギャップで接続可能となり、信頼性の高い電気的接続をより省スペースで行うことができる。
【００２１】
図３は本発明に係る振動子の接続構造を検証するための振動子の簡易モデルの概略平面図である。図３に示した接続構造が図１に示したものと異なるところは、基準となる正方形の接着部２７を設けたところである。
この簡易モデルを用いて、接着部２７の形状を変化させた場合の水晶振動子１の振動漏れをシミュレートした。水晶振動片２の短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向として、接着部２７の各辺をＸ、Ｙ方向にそれぞれ独立して倍増させることで、接着部２７の形状を変化させる。この形状変化に伴った振動子１の振動漏れをシミュレートし、その結果を図４に示した。図４のグラフにおいて、横軸は接着部２７のＸ方向、Ｙ方向への倍率を表し、縦軸は振動漏れの増加割合を表す。なお、振動漏れが大きい程、発振子としての所望振動が得られないので、この値が小さい程、発振特性が良好であると判断できる。
【００２２】
図４のグラフ中に白点で示したように、Ｘ方向への増大で振動漏れは増大する。これに対して、黒点で示したように、Ｙ方向への増大では変化が見られない。接着部２７の接着面積を水晶振動片２の長手方向に沿って増大させても、水晶振動片２の振動を妨げることがないことが検証できた。
この結果から、本発明に係る振動子の接続構造において、水晶振動片２の長手方向に沿って接着部２６を延設して、この接着部２６で水晶振動子１を基板３へ接着すれば、水晶振動子１の振動漏れが増大せずに、発振特性に優れた接続ができることが検証できた。
【００２３】
以下、本発明に係る振動子の接続構造と、それを備えた振動子の第２ないし第５の実施形態について、それぞれ図面を参照して説明するが、いずれの実施形態においても、上記第１実施形態と異なるところについてのみ説明し、その他の構成の同部材には同符合を付して、説明を省略する。
（第２実施形態）
図５は、本発明に係る振動子の第２実施形態を示した概略平面図であって、第１実施形態と異なるところは、接着部２６の配列位置である。本実施形態において、接着部２６、２６は、電極接続部２４、２４よりも外側の接着領域２５に配設されている。
【００２４】
（第３実施形態）
図６は、本発明に係る振動子の第３実施形態を示した概略平面図であって、第１実施形態と異なるところは、接着部２６の形状であって、水晶振動片２の短手方向に沿って凸部２６ａが片側の端部に設けられており、概略Ｌ字状をなすところである。このような凸部２６ａを設けることにより、水晶振動子１の短手方向に対する接着強度を高めることができる。この凸部２６ａは、水晶振動片２の発振特性を低下させないように、接着部２６の延設方向に対して充分に小さく設定されている必要がある。
【００２５】
（第４実施形態）
図７は、本発明に係る振動子の第４実施形態を示した概略平面図であって、第１実施形態と異なるところは、接着部２６の形状であって、水晶振動片２の短手方向に沿って凸部２６ａ、凸部２６ｂとが両端部に設けられており、概略コの字状をなすところである。このような凸部２６ａ、２６ｂを設けることにより、上記第３実施形態と同様に、水晶振動子１の短手方向に対する接着強度を高めることができる。凸部２６ｂもまた、凸部２６ａと全く同じ理由により、接着部２６の延設方向に対して充分に小さく設定されている必要がある。
【００２６】
（第５実施形態）
図８は、本発明に係る振動子の第５実施形態を示した概略平面図であって、第１実施形態と異なるところは、接着部２６の配設個数と配設位置であって、２個で一対をなす接着部２６ｃ、２６ｄがそれぞれ電極接続部２４を挟持するように配列されているところである。
【００２７】
本発明に係る振動子の接続構造と、それを備えた振動子においては、接着部２６の形状、配設位置、配設個数は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記第１ないし第５の実施形態における接着部２６の形状はいずれも、矩形、Ｌ字状、コの字状の多角形であり、その縁部に角部が存在するが、これらの角部を丸めた俵形状や長楕円形状などであってもよい。
また、各実施形態において、音叉形状の水晶振動片２を用いたが、本発明の振動子はこれに限定されるものではなく、ＡＴ型の水晶振動子、圧電セラミック振動子、単結晶圧電振動子であってもよい。
【００２８】
次に第１実施形態の振動子を製造する方法について説明する。
水晶振動片２を用意し、この両表面に、電極パターン、配線を形成すると共に、電極接続部２４を形成する。基板３を用意し、この基板３の表面に形成された接続端子と導通がとれる状態で接続導通部２８を形成する。必要に応じて、接続導通部２８は水晶振動片２側に形成してもよい。
【００２９】
次に、接続導通部２８の表面を含めて、基板３の全面に亙って均一に感光性接着剤をスピンコート等により塗布する。感光性接着剤の厚さは、先に形成した接続導通部２８の高さよりも若干大きく設定しておく。接着剤を加熱硬化させる際に樹脂が硬化収縮するからである。感光性接着剤は塗布する他、シート状のものを用意し、これを基板３上に載置するのでもよい。
感光性接着剤を露光、現像して、接続導通部２８上の接着剤を除去すると共に、接着領域２５に対応する基板３の部位に接着部２６をパターニングする。この接着部２６は水晶振動片２側に形成してもよい。
【００３０】
接着すべき水晶振動子２を接着部２６上に載置する。この際に、接着部２６が基板部２１の接着領域２５の所定位置に配置され、かつ、電極接続部２４と接続導通部２８とが対応するように、位置合わせをする。
この状態で、接着部２６は接続導通部２８よりも大きな厚みを有するので、接続導通部２８と電極接続部２４との間には隙間があり、導通が取られていない。また、この状態の接着部２６は接着性が低いので、水晶振動子２の基板３への載置と位置合わせは容易である。
【００３１】
ついで、これらを加熱すると、接着部２６が硬化して、接着性を有するようになり、水晶振動片２が接着領域２５で基板３に接着されると共に、接着部２６が収縮することで、接続導通部２８と電極接続部２４とが接地して、基板３の接続端子と水晶振動片２の電極接続部２４間での電気的接続が為される。
【００３２】
（発振パッケージ）
図９は本発明に係る振動子の接続構造を備えた水晶振動子パッケージ１０である。この水晶振動子パッケージ１０は、水晶振動子１を筐体３０中に密閉してなるものである。
筐体３０は基板３１を備えた容器体３２と、容器体３２の上面に密着された蓋体３３とからなる。図９は、この蓋体３３を開放した状態を示したものである。筐体３０はセラミックによって形成されており、容器体３２の凹部に水晶振動子１を収容する。凹部の底面は段差構造になっており、一段高い部分が水晶振動子１を接続する基板３１である。この基板３１の表面には、金属配線（図示略）が形成されている。容器体３２の底面の一段低い部分３４は、水晶片２を中空に保持するためのものである。
【００３３】
容器体３２は一体成形体であるほか、底板３５と、この底板３５の周縁部を包囲するように配置された枠体３６とから構成されていてもよい。容器体３２を複数部材から構成すると、基板３１に水晶振動子１を接着した後に、枠体３６と蓋体３３とを固定してパッケージ３０とすることができ、その作業が行い易く、好適である。また、底板３５と枠体３６とをシリコン製とし、蓋体３３をガラス製や樹脂製にするなど、各部材をその特性によって別素材とすることもできる。
【００３４】
図１０は本発明に係る振動子パッケージの第２実施形態である。この振動子パッケージ１１が第１実施形態と異なるところは、筐体３０の構成であって、底板３５と凹形状をなす蓋体３７とから構成される。他の構成は全く同様であるので、同部材には同符合を付して、説明を省略する。この振動子パッケージ１１によれば、第１実施形態に比べ、水晶振動子１の基板３１への接着作業のし易さを保ちつつ、筐体３０の構成部材数を減少でき、その製造工程も少なくできる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の振動子の接続構造によれば、短絡の発生がなく、配線および実装の高集積化、小型化に対処可能であり、かつ発振特性を低下させることなく充分な接合強度で振動子を基板に接続できる。
また、本発明の振動子および振動子パッケージは、このような接続構造を備えたものであるので、小型で高い発信特性を有するものとなる。
また、充分な機械的強度で接着されたものであるので、外部からの応力や衝撃にも強く、耐久性、信頼性の高いものとなる。
加えて、その接続に際して短絡の発生がないので、配線および実装の高集積化、小型化に対処可能なものとなる。
【符号の説明】
【００３６】
１…水晶振動子、２…水晶振動片、２１…基端部、２４…電極接続部、２５…接着領域、２６、２６ｃ、２６ｄ、２７…接着部、２８…接続導通部、２６ａ…凸部、２６ｂ…凸部、３…基板、１０、１１…振動子パッケージ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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