(57)【要約】【課題】  耐衝撃性に優れ、しかも主電極の面積を大きくして電流２乗値特性を良好に保持できるようにした圧電デバイスを提供すること。【解決手段】  パッケージ３６内側底面に対して、ほぼ矩形の圧電振動片３１が、その引出し電極３１ａ，３１ａ側の両端部の接合部と、先端部３１ｂの接合部との少なくとも３点の接合部で導電性接着剤により接合固定された圧電デバイスであって、前記圧電振動片の駆動用の主電極５１が、前記先端部３１ｂの接合部における前記導電性接着剤４３−１塗布領域を避けるように、切欠いた形状とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内側底面に対して、ほぼ矩形の圧電振動片が、その引出し電極側の両端部の接合部と、先端部の接合部との少なくとも３点の接合部で導電性接着剤により接合固定された圧電デバイスであって、
前記圧電振動片の駆動用の主電極が、前記先端部の接合部における前記導電性接着剤塗布領域を避けるように、切欠いた形状とされている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記先端部の接合部が前記圧電振動片の幅方向の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記先端部の接合部が前記圧電振動片の幅方向の端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記パッケージの内側底面において、前記圧電振動片の前記先端部に対応した箇所に、該圧電振動片の幅方向に沿って所定の高さでなる支持部が形成されており、かつ前記先端部の接合部を前記圧電振動片の幅方向のひとつの端部に設けたことを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱状のパッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
従来の圧電デバイスは、パッケージ内に、例えば、圧電材料で形成した圧電振動片を収容している。
圧電振動片は、例えば水晶ウエハを矩形にエッチングして駆動用の電極を設けることにより形成されている。
【０００３】
このような構成の圧電デバイスは知られており（特許文献１参照）、この圧電デバイスでは、パッケージである容器本体の底板に対して、底上げした引出し電極を形成し、その上に水晶片の基端部の幅方向両端を固定している（特許文献１、図１（ｂ）および図２参照）。
一方、水晶片の先端部は、保持台の上に載置されるようになっており、これにより、水晶片をパッケージ内で水平に保持できるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３４７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１では、水晶片の先端は保持台の上に載せているだけであるから、このような構成を維持できれば、パッケージ内で水晶片は水平に保持されるが、先端で固定されていないので、外部からの衝撃などには弱い。
そこで、図６に示すような構造も考えられる。
図６は、上記欠点を改良した圧電デバイス１の蓋体を外した平面図である。
図において、パッケージ２の内側底面の一端部には、幅方向に離間して、接続用の電極部５，５が形成されている。該電極部５，５はパッケージ２内を引き回され、図示しない底面に設けた実装端子と接続されている。
【０００６】
圧電振動片４は矩形のＡＴ振動片であり、主面である表面と裏面に、駆動用の電極である励振電極９が形成されている。圧電振動片４の電極配置は、表裏で全く同じ形状であり、励振電極９は、一端部（基端側）の幅方向端部に引き回されて引出し電極９ａが設けられ、該引出し電極９ａは側面に延長されて、図示しない裏側にも同じ形状の引出し電極が形成されている。なお、引出し電極９ｂは、裏面の励振電極から延長されて側面を回り込み表面側に露出しているものである。
【０００７】
パッケージ２側の電極部５，５には導電性接着剤６，６が塗布されており、その上から上記引出し電極９ａ，９ｂが載置され、導電性接着剤が硬化されることで、圧電振動片４の一端部はパッケージ２に対して電気的、かつ機械的に接合されている。
さらに、圧電振動片１の先端部に対応して、パッケージ２の内側底面には、メタライズ部７が形成されており、その上には、上記導電性接着剤６と同じものを利用して、同一の工程において、導電性接着剤８が塗布され、その上から圧電振動片４の先端部が載置されて、硬化されている。
これにより、圧電振動片４は、一端部のみならず、先端部でも固定されるから、都合３点で接合・固定され、耐衝撃性も向上する。
【０００８】
しかしながら、このような構造によると、励振電極９を図示のように十分に小さくして、先端部よりも内側に位置させないと、導電性接着剤８が表裏の励振電極を短絡するおそれがある。
ところが、励振電極、すなわち、圧電振動片４の励振用の主電極を小さくすると、以下のような問題が生じる。
図７は、励振電極９の面積を例えば０．９６平方ミリメートルとした場合、図８は励振電極９の面積を例えば０．７２平方ミリメートルとした場合について、それぞれ電流と周波数の関係を示したものである。
【０００９】
図７および図８では、縦軸に周波数変化、横軸に電流の２乗値がとられており、所謂電流２乗値特性を示したものである。グラフの傾きが小さい方が、電流値に対して周波数が安定で、主電極の面積が大きいほど電流２乗値特性は優れている。
図９は、縦軸に電流２乗値における図７，図８の傾きをとり、横軸に主電極の面積をとったグラフであり、図示されているように主電極が大きい方が、傾きが小さく、電流２乗値特性は優れている。
【００１０】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、耐衝撃性に優れ、しかも主電極の面積を大きくして電流２乗値特性を良好に保持できるようにした圧電デバイス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】
【００１１】
上述の目的は、第１の発明にあっては、パッケージ内側底面に対して、ほぼ矩形の圧電振動片が、その引出し電極側の両端部の接合部と、先端部の接合部との少なくとも３点の接合部で導電性接着剤により接合固定された圧電デバイスであって、前記圧電振動片の駆動用の主電極が、前記先端部の接合部における前記導電性接着剤塗布領域を避けるように、切欠いた形状とされている圧電デバイスにより、達成される。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、圧電振動片が少なくとも３点で固定するようにしたので、耐衝撃性が向上する。また、駆動用の主電極は、導電性接着剤が塗布される領域については切欠いた形状とすることで、この導電性接着剤とは接触しない。これにより、主電極は、必要とされる十分な面積を確保しつつ、短絡を防止することができる。
かくして、耐衝撃性に優れ、しかも主電極の面積を大きくして電流２乗値特性を良好に保持できるようにした圧電デバイスを提供することができる。
なお、「ほぼ矩形の圧電振動片」とは矩形に限らず、正方形に近いものを含む趣旨である。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記先端部の接合部が前記圧電振動片の幅方向の中央部に設けられていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、圧電振動片の引出し側の各接合部から等距離の位置に前記先端部の接合部が位置することになり、より接合構造が安定する。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記先端部の接合部が前記圧電振動片の幅方向の端部に設けられていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、圧電振動片の先端部の接合部を幅方向の端部に設けることにより、主電極の面積を最も広くすることができ、より電流２乗値特性を良好にすることができる。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明の構成において、前記パッケージの内側底面において、前記圧電振動片の前記先端部に対応した箇所に、該圧電振動片の幅方向に沿って所定の高さでなる支持部が形成されており、かつ前記先端部の接合部を前記圧電振動片の幅方向のひとつの端部に設けたことを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、圧電振動片の主電極がパッケージ内側底面に触れることを確実に防止しつつ、主電極の面積を最も広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１ないし図３は、本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示しており、図１は蓋体を除いて内部構造を露出した圧電デバイスの概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図であり、蓋体を配置して示すもの、図３はパッケージの概略平面図である。
これらの図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３６内に圧電振動片を収容している。
具体的には、圧電デバイス３０は、図３示すように、第１の基板３４と、この第１の基板３４に積層された第２の基板３５を含むパッケージ３６内に圧電振動片３１を収容している。
【００１７】
パッケージ３６を構成する第１の基板３４は絶縁基体であり、その上に電極部３２が形成されている。図１において、電極部は符号３２，３２に示されているように、パッケージ３６の端部において、第１の基板３４の幅方向の両端部に一対設けられている。
第１の基板３４と第２の基板３５は絶縁材料で形成され、セラミックが適している。特に、好ましい材料としては圧電振動片３１や後述する蓋体の熱膨張係数と一致もしくは、きわめて近い熱膨張係数を備えたものが選択され、この実施形態では、例えば、セラミックのグリーンシートが利用されている。グリーンシートは、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し、これを所定の長さにカットして得られるものである。
【００１８】
第１の基板３４と第２の基板３５は、図示する形状に成形したグリーンシートを積層し、焼結して形成することができる。この場合、第１の基板３４は、パッケージ３６の底部を構成する基板で、これに重ねられる第２の基板３５は、上述したグリーンシートを板状として、内部の材料を除去して、枠状として、図２の内部空間Ｓを形成したもので、この内部空間Ｓ（図３参照）を利用して、圧電振動片３１を収容するようにしている。このパッケージ３６には、セラミックやガラスあるいはコバールなどの金属で形成された蓋体３７が低融点ガラスやニッケル４７などを介して接合されている。これにより、パッケージ３６は気密に封止されている。
【００１９】
第１の基板３４上には、例えば、銀・パラジウムなどの導電ペーストもしくはタングステンメタライズなどの導電ペーストなどを用いて、必要とされる導電パターンを形成後に、第１及び第２の基板の焼結をした後で、ニッケルおよび金もしくは銀などを順次メッキして、上述した電極部３２，３２が形成されている。図２に示すように、電極部３２は、パッケージ３６の底面に露出した実装端子４１，４１と図示しない導電パターンにより接続されている。この電極部３２と実装端子４１とを接続するための導電パターンは、パッケージ３６の形成時に利用されるキャスタレーション（図示せず）の表面に形成して、パッケージ３６の外面を引き回してもよいし、あるいは第１の基板３４を貫通する図示しない導電スルーホールなどにより接続してもよい。
【００２０】
圧電振動片３１は、図２に示すように、例えば圧電材料により形成されたウエハを厚みの薄い矩形に加工した、所謂、ＡＴカット振動片により、圧電チップである振動片個片が形成されている。圧電材料として、例えば、この実施形態では水晶が使用されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、圧電チップの形状もフラットタイプに限らず、コンベックスタイプや、逆メサ型の振動片を用いることができる。
【００２１】
図１において、振動片の個片である圧電チップの表面には、駆動用の主電極として、励振電極５１が形成されている。励振電極５１は、圧電チップの積極的に振動させようとする領域に形成され、圧電材料に駆動電圧を印加することで、材料内に効率よく電界を生じさせ、励振するためのものである。励振電極５１は、図示しない圧電チップの裏面にも同様の形態で形成され、それぞれ圧電振動片３１の長さ方向の端部において、その幅方向の両端にそれぞれ形成された接続電極である引出し電極５１ａ，５１ａに対して、各別に接続されている。各引出し電極５１ａ，５１ａは圧電チップの側面を回り込んで、裏面にも形成されている。
【００２２】
このような圧電振動片３１は、図１に示されているように、パッケージ３６側の各電極部３２，３２の上に導電性接着剤４３，４３を塗布し、その上に圧電振動片３１の図１で説明した各引出し電極５１ａ，５１ａが形成されている基端部もしくは一端部３１ａを載置して、これら導電性接着剤４３，４３を硬化させることにより片持ち式に接合されている。
これにより、パッケージ３６の外部から実装端子４１，４１を介して供給された駆動電圧は、パッケージ３６側の電極部３２，３２から導電性接着剤４３，４３および圧電振動片３１の引出し電極５１ａ，５１ａを介して、励振電極５１に印加される。したがって、圧電振動片３１の先端側３１ｂは圧電作用により振動することで、駆動されるようになっている。
【００２３】
ここで、導電性接着剤４３，４３としては、所定の合成樹脂でなるバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を添加したものを使用することができる。また、圧電振動片３１は必ずしも片持ち式でなく、先端側３１ｂの一部をパッケージ３６側に接合した構成としてもよい。
また、第１の基板３４を絶縁基体として、電極を形成し、第２の基板３５を積層することなく、浅い箱状とした蓋体（図示せず）により、圧電振動片３１を気密に封止する形式のパッケージを用いてもよい。あるいは、圧電振動片３１に外部の駆動電圧源と接続したプラグを接続し、一端を閉止した金属製の筒状のケースに圧電振動片３１を差し入れて、このプラグによりケースを気密に封止するようにしてもよい（図示せず）。
【００２４】
励振電極５１は、圧電振動片３１の先端部３１ｂにおいて、その幅方向の中央部に、例えば図示するように、接着剤の塗布領域を避けるような凹状の切欠き部４５を有している。
すなわち、パッケージ３６の内側底面（第１の基板３４の表面）には、圧電振動片３１の先端部３１ｂに対応した箇所にメタライズ部（金属被覆部）４６が形成されている。このメタライズ部４６は単純な金属被膜であってもよいし、図３のような形状であってもよい。そして、該メタライズ部４６の上には、図１に示すように、導電性接着剤４３−１が塗布されて、圧電振動片３１の先端部３１ｂが載置されて接合されている。
すなわち、メタライズ部４６は、パッケージ３１の電極部３２，３２と同じ工程で同時に形成され、導電性接着剤４３−１も、電極部３２，３２に塗布される導電性接着剤４３，４３と同じものが、同時の工程で塗布される。これにより、圧電振動片３１は、一端部３１ａの２箇所と、先端部３１ｂの１箇所の合計３箇所で接合されている。
【００２５】
本実施形態は、以上のように構成されており、圧電振動片３１をパッケージ３６に対して３点で固定するようにしたので、耐衝撃性が向上する。また、励振電極５１は、導電性接着剤４３−１が塗布される領域について、これを避けるように切欠き部４５を形成したので、励振電極５１が導電性接着剤４３−１と接触するおそれがない。このような構成としたので、励振電極５１は、必要とされる十分な面積を確保して、しかも短絡を防止することができる。
かくして、耐衝撃性に優れ、しかも励振電極５１の面積を大きくして電流２乗値特性を良好に保持できるようにした圧電デバイス３０を提供することができる。
特に、この実施形態では、圧電振動片３１の先端部３１ｂの接合部が圧電振動片３１の幅方向の中央部に設けられているので、圧電振動片３１の一端部３１ａの各接合部から等距離の位置に先端部の接合部が位置することになり、より接合構造が安定する。
【００２６】
図４および図５は圧電デバイスの第２の実施形態を示している。
図４は第２の実施形態に係る圧電デバイス３０−１の概略平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線切断端面図である。
これらの図において、第１の実施形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００２７】
この圧電デバイス３０−１では、図４および図５によく表れているように、圧電振動片３１の先端部３１ｂに対応する箇所のパッケージ３６内側底面には、その幅方向に沿って所定の高さでなる支持部５６が形成されている。支持部５６は、メタライズ部を厚く形成することにより設けられているが、これに限らず、第１の基板３４の該当個所にセラミック材料などで段部を形成し、その上に薄いメタライズ部を形成してもよい。
【００２８】
圧電振動片３１の励振電極５１−１は、該圧電振動片３１の先端部３１ｂの幅方向に端部において、凹状の切欠き部５５が形成されている。
この切欠き部５５は、図１の第１の実施形態における切欠き部４５がほぼ半円状であるのに対して、図４に示すようにほぼ１／４円状になっている。これにより、第２の実施形態の励振電極５１−１の方が、第１の実施形態の励振電極５１よりも面積が大きい。
【００２９】
本実施形態は以上のように構成されており、圧電振動片３１の先端部３１ｂの接合部を幅方向の端部に設けることにより、励振電極５１−１の面積を最も広くすることができ、その分電流２乗値特性を良好にすることができる。
また、圧電振動片３１の先端部３１ｂが、所定の高さでなる支持部５６により支えられることになる。このため、圧電振動片３１の先端部が下降することなく、適切に水平な姿勢を保って固定することができる。このため、圧電振動片３１の下面の励振電極がパッケージ３６の内側底面などに触れることがなく、適切な励振が妨げられないから、良好な性能を得ることができる。
【００３０】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
本発明は、ＡＴカット圧電振動片だけでなく、所謂コンベックスタイプの圧電振動片や、逆メサ形状の圧電振動片などにも利用することができる。
また、この発明は、箱状の収容容器としてのパッケージを利用し、内部に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線切断端面図。
【図３】図１の圧電デバイスのパッケージの概略平面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図６】本発明の含まれない圧電デバイスの一例を示す概略平面図。
【図７】圧電デバイスの電流２乗値特性を示すグラフ。
【図８】圧電デバイスの電流２乗値特性を示すグラフ。
【図９】圧電デバイスの電流２乗値特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３２】
３０・・・圧電デバイス、３１・・・圧電振動片、３６・・・パッケージ、４５・・・切欠き部、５１・・・励振電極、５５・・・切欠き部
【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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