(57)【要約】【課題】小型化に対応でき、搭載空間を確保できると共に低コスト化が可能となる水晶振動子を提供することにある。【解決手段】本発明は、水晶振動素子と該水晶振動素子を搭載する為のベース基板と、封止する為のリッド基板とからなる水晶振動子であって、該水晶振動素子の外周辺部分に段差部を形成し、該段差部には、引き出し電極が形成されており、該段差部とベース基板並びにリッド基板とが挟み込むように固定されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
2006157511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動素子と、該水晶振動素子を搭載する為のベース基板と、封止する為のリッド基板とからなる水晶振動子であって、
該水晶振動素子の外周辺部分に段差部を形成し、該段差部には、引き出し電極が形成されており、該段差部とベース基板並びにリッド基板とが挟み込むように固定されていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記水晶振動素子に形成されている素子接続用電極が両主面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器や電子機器等の基準信号であるタイミングデバイスとして用いられる水晶振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に水晶振動子が用いられている。かかる従来の水晶振動子としては、例えば図８に示す如く一対の接続パッドが設けられている絶縁基体２１の上面に、前記接続パッドに導電性接着材を介して電気的に接続される一対の振動電極を有した水晶振動素子２３と、先の水晶振動素子２３を囲繞するシールリングとを取り付けるとともに、前記シールリングの上部に金属製の蓋体２４をシーム溶接等で接合することにより水晶振動素子２３の搭載領域２２を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる水晶振動子は、絶縁基体２１の下面に設けられる入出力端子を介して水晶振動素子２３の振動電極間に外部からの変動電圧が印加されると、水晶振動素子２４の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振されて出力される。このような基準信号は、携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９号公報
【０００４】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の水晶振動子では、このような容器接続用電極において、水晶振動素子を絶縁基体の内部に搭載するときの絶縁基体側の素子接続用電極パッドと電気的導通を取る方法としては、電気的に接続する必要がある絶縁基体接続用電極及び素子接続用電極パッドを導通するために多量の導電性接着剤を、表裏の絶縁気体接続用電極、水晶振動素子側面及び素子接続用電極パッドに塗布することがあるが、水晶振動子の小型化により、内部に水晶振動素子を搭載する空間が著しく狭くなっていることから、多量の導電性接着剤を塗布することが難しくなってきた。
【０００６】
水晶振動素子が前記絶縁基体及び蓋体に接触することにより、周波数特性等に影響をもたらす為、絶縁基体及び蓋体に緩衝用の枕部材等を形成する必要がある為、製造工程を複雑にしてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みに案出されたもので、小型化に対応でき、搭載空間を確保できると共に低コスト化が可能となる水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水晶振動子は、水晶振動素子と、該水晶振動素子を搭載する為のベース基板と、封止する為のリッド基板とからなる水晶振動子であって、該水晶振動素子の外周辺部分に段差部を形成し、該段差部には、引き出し電極が形成されており、該段差部とベース基板並びにリッド基板とが挟み込むように固定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の水晶振動子は、前記水晶振動素子の段差部が両端側に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
更に本発明の水晶振動子は、前記水晶振動素子に形成されている素子接続用電極が両主面に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記記載の本発明の水晶振動子によれば、水晶振動素子の外周辺部分に段差部を形成し、該段差部には、引き出し電極が形成されており、該段差部とベース基板並びにリッド基板とが挟み込むように接続されていることにより、水晶振動素子の小型化による容器接続用電極の狭小化にも対応できるようになる。また該段差部を形成することにより、水晶振動素子がベース基板並びにリッド基板に接触することがなく、振動を阻害されることが無い為、安定した周波数を供給することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の水晶振動子によれば、前記水晶振動素子の段差部が両端側に形成されていることにより、水晶振動素子の強度面で安定して接続することが可能となる。
【００１３】
更に本発明の水晶振動子によれば、前記水晶振動素子に形成されている素子接続用電極が両主面に形成されていることにより、ベース基板並びにリッド基板接続用電極と素子接続用電極パッドとを固着導通する場合においても、導電性接着剤の塗布量を、水晶振動素子段差部のベース基板並びにリッド基板側主面に形成したベース基板並びにリッド基板接続用電極と、このベース基板並びにリッド基板接続用電極と対向する位置に形成できる素子接続用電極パッドとの間の固着導通のみに使用する量に限定できるので、水晶振動素子を使用する水晶振動子の小型化に効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
図１は、本発明の水晶振動子の分解斜視図である。図２は、本発明の水晶振動子の断面図である。図３及び図４は、本発明における水晶振動素子の製造時における、水晶ウエハ状態時の形態を図示した斜視図である。図５乃至図７に図示した本発明の水晶振動子の他の実施例を示した分解斜視図である。
尚、各図において、本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示しており、部品及び構造体の厚み寸法については特に誇張してある。
【実施例】
【００１５】
図１及び図２に示す水晶振動子は大略的に言って、水晶振動素子１の中央部には、所望の周波数で励振する励振電極領域２が形成されている。その外周辺部にこの励振電極領域２が形成されている箇所よりも厚みが厚い段差部３が形成され水晶振動素子１を構成している。
図１の水晶振動素子１は水晶結晶体より所謂ＡＴカットで切り出され平板加工されたものであり、励振電極領域２の振動モードは厚みすべり振動である。その周波数は励振電極領域２が形成されている箇所の厚みに反比例ため、高周波化を図るには励振電極領域２の厚さを薄くする必要がある。
このような形状に加工した水晶振動素子１に、励振電極領域２の表裏主面上に励振電極４と該励振電極４から引き出した引出電極５と、段差部３の外周辺のうち一辺の表裏縁部近傍に形成した前記引出電極５と電気的に接続したベース基板並びにリッド基板接続用電極６とを形成することで水晶振動子を形成している。
【００１６】
このような形状の水晶振動素子１は図２のように水晶振動子を構成するベース基板７並びにリッド基板８の内部に搭載される。ベース基板７並びにリッド基板８の内部底面上に水晶振動素子１に形成したベース基板並びにリッド基板接続用電極６に対応した位置に形成した素子接続用電極パッド９に、導電性接着剤１０を介して固着導通している。この際に導電性接着剤１０は、水晶振動素子１のベース基板並びにリッド基板側主面に形成したベース基板並びにリッド基板接続用電極６と素子接続用電極パッド１２との間を固着導通できる量のみ塗布されている。
【００１７】
ベース基板７並びにリッド基板８は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料を用いて制作される多層基板である。セラミック材料から成る基板は、例えば、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等に導電膜となる導体ペーストを所定パターンに印刷・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って製作される。
【００１８】
ベース基板並びにリッド基板接続用電極６は、ベース基板７並びにリッド基板８上に被着した一対の導電膜であり、銀、銅、タングステン等の金属材料が用いて形成されている。また、必要に応じてニッケルメッキや金メッキが表面に被着される。尚、ベース基板７並びにリッド基板８上には、ベース基板並びにリッド基板接続用電極６の他にグランド電極が、同じ金属材料で形成されている。
【００１９】
導電性接着剤１０は、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂を主成分として、Ａｇなどの導電性材料が均一に分散しているものである。導電性接着剤１０は、ベース基板７並びにリッド基板８と水晶振動素子１の固定端部とを機械的に接合するともに、同時にベース基板７並びにリッド基板８のベース基板並びにリッド基板接続用電極６と、水晶振動素子１の素子接続用電極９とを夫々電気的に接続するものである。
【００２０】
そして、上述したベース基板７とリッド基板８との間には、水晶振動素子１の素子接続用電極９と外部端子電極１１を電気的に接続する複数個の導電性接合材１２が、これら導電性接合材１２の外方には環状の封止部材１３が介在されており、かかる封止部材１３はベース基板７とリッド基板８との間に設けられる空所、具体的には、リッド基板８の下面やベース基板の上面によって囲まれた水晶振動素子１の収納領域を囲繞することにより気密封止している。
【００２１】
また上述した導電性接合材１２や封止部材１３としては、例えば、ＡｕやＡｕ−Ｓｎ合金、半田等の金属から成るロウ材が好適に用いられ、封止部材１３はベース基板７並びにリッド基板８の配線導体１４等を介してベース基板８の外部端子電極２１と電気的に接続されている。
【００２２】
上述の水晶振動素子の実装構造は、以下のような製造方法によって得られる。
まず、最初に水晶振動素子１及びベース基板並びにリッド基板接続用電極６を有したベース基板７並びにリッド基板８を用意する。次に、ベース基板並びにリッド基板接続用電極６上に導電性接着剤１０となる導電性樹脂ペーストを塗布する。導電性接着剤１０は、例えばポリイミド系樹脂を主成分とし、Ａｇ粒子を均質に分散されている導電性樹脂ペーストを用い、ベース基板７並びにリッド基板８に被着したベース基板並びにリッド基板接続用電極６上に塗布される。次に、導電性接着剤１０となる導電性樹脂ペースト上に、水晶振動素子１の素子接続用電極９が位置するように、ベース基板７並びにリッド基板８上に水晶振動素子１を載置する。そして、水晶振動素子１が載置された状態で、導電性樹脂ペーストを約２００℃の加熱処理により完全に加熱硬化する。これにより、導電性ペーストは導電性接着剤１０となり、水晶振動素子１がベース基板７並びにリッド基板８上に、一辺側でのみ保持するようにして実装されることとなる。
【００２３】
次に上記のような水晶振動素子１を製造する方法としては、まず平板形状の水晶ウエハの両主面側から、厚みすべり振動モードで所望する周波数を励振する厚みにまで厚み加工した矩形状の複数個の励振電極領域２を、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより、励振電極領域２の周囲に水晶ウエハの厚みを厚さとする外周形状を矩形状とする段差部３が形成され、且つ個々の励振電極領域２の外周部に形成した段差部３のうち、ベース基板並びにリッド基板接続用電極６を形成し、段差部３と一体で形成した捨代領域部を形成する位置にマトリックス状に複数個整列形成する。
【００２４】
次に、上記のような外形加工を施した水晶ウエハの個々の励振電極領域２の表裏主面上に励振電極４と、励振電極４から励振電極領域２の外周部に形成した段差部３のうち外周の一つの辺縁部まで延設した引出電極５と、引出電極５と電気的に接続したベース基板並びにリッド基板接続用電極６に、水晶ウエハ両主面に対向するように形成されている各々のベース基板並びにリッド基板接続用電極６同士を電気的に接続する電極間接続用電極８を蒸着法により形成する。このように各種電極を形成した後の形態を図３及び図４に示す。
【００２５】
次に、水晶ウエハを励振電極領域２の周囲に所定の領域及び該水晶ウエハの厚みの段差部を形成するように所定の切断線により切断することにより、各個片加工した複数個の水晶振動素子１を形成する。
【００２６】
尚、本発明は上述の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。
【００２７】
上述した実施形態において、図５に示すように、段差部に全面に素子接続用電極が形成されていることにより、接続精度並びに接続強度が向上することが可能となる。
【００２８】
また上述した実施形態において、図６に示すように、一方の段差部に導電性接着剤１０にて接続し、他方の段差部には、絶縁性接着剤にて、固定強度を向上させることが可能となる。
【００２９】
更に上述した実施形態において、図７に示すように、前記水晶振動素子の段差部が両端側に形成されていることにより、水晶振動素子の強度面で安定して接続することが可能となる。
【００３０】
また更に上述した実施形態において、リッド基板８の上面から側面にかけてシールド層を被着・形成するとともに、該シールド層の一部を封止部材１３に被着させておけば、外部からのノイズをより良好に遮蔽することができ、水晶振動子の動作信頼性を高く維持することが可能となる。
【００３１】
更にまた上述した実施形態においては、水晶振動素子を用いた表面実装型の水晶振動子を例にとって説明したが、これに代えて、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００３２】
また更に上述した実施形態においては、導電性接合材１２の外側に封止部材１３が介在されているが、封止部材１３の外側に導電性接合材１２を設ける場合でも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の水晶振動子の分解斜視図である。
【図２】図２は、図１記載の水晶振動子の断面図である。
【図３】図３は、本発明における水晶振動素子製造時における、水晶ウエハに個々の水晶振動素子を作成した形態を図示する外観斜視図である。
【図４】図４は、本発明における水晶振動素子製造時における、水晶ウエハに個々の水晶振動素子を作成した形態を図示する外観斜視図である。
【図５】図５は、本発明の水晶振動子の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、本発明の水晶振動子の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明の水晶振動子の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】図８は、従来の水晶振動子の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・水晶振動素子
２・・・励振電極領域
３・・・段差部
４・・・励振電極
５・・・引出電極
６・・・ベース基板並びにリッド基板接続用電極
７・・・ベース基板
８・・・リッド基板
９・・・素子接続用電極
１０・・・導電性接着剤
１１・・・外部端子電極
１２・・・導電性接合材
１３・・・封止部材
１４・・・配線導体
【図１】
2006157511.tif 000003
【図２】
2006157511.tif 000004
【図３】
2006157511.tif 000005
【図４】
2006157511.tif 000006
【図５】
2006157511.tif 000007
【図６】
2006157511.tif 000008
【図７】
2006157511.tif 000009
【図８】
2006157511.tif 000010