(57)【要約】【課題】  励振電極の面積を圧電素子の主面に大きくとって、振動特性が向上したＡＴカット振動片とこれを利用した圧電デバイスを提供すること。【解決手段】  矩形状の圧電素子２２の表面に、励振電極５２ａ，５２ｂと、この励振電極５２ａ，５２ｂに駆動電圧を伝えるための引出し電極５４ａ，５４ｂとを備えるＡＴカット振動片２０であって、励振電極５２ａ，５２ｂは、圧電素子２２の主面に形成され、引出し電極５４ａ，５４ｂは、圧電素子２２の端面のみに形成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の圧電素子の表面に、励振電極と、この励振電極に駆動電圧を伝えるための引出し電極とを備える厚みすべり圧電振動片であって、
前記励振電極は、前記圧電素子の主面に形成され、
前記引出し電極は、前記圧電素子の端面のみに形成されている
ことを特徴とする厚みすべり圧電振動片。
【請求項２】
前記励振電極は、前記圧電素子の上下面に設けられ、
前記上面の励振電極に駆動電圧を供給する第１の引出し電極と、前記下面の励振電極に駆動電圧を供給する第２の引出し電極とが、互いに前記圧電素子の反対側の端面に形成されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の厚みすべり圧電振動片。
【請求項３】
前記圧電素子は、その周縁が中央付近よりも厚みを有するように形成された逆メサ型であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の厚みすべり圧電振動片。
【請求項４】
矩形状の圧電素子の表面に励振電極を有するとともに、この励振電極に駆動電圧を伝えるための引出し電極を有する厚みすべり圧電振動片と、この厚みすべり圧電振動片が接合されたマウント部を有するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、
前記励振電極は、前記圧電素子の主面に形成され、
前記引出し電極は、前記圧電素子の端面のみに形成されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
前記厚みすべり圧電振動片を前記マウント部に接合する接着剤には導電性接着剤が用いられており、
前記パッケージは、前記マウント部に隣接した領域であって、前記励振電極よりも外側の領域に、凹部を有することを特徴とする、請求項４に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記厚みすべり圧電振動片は、前記引出し電極が形成された端面が、前記パッケージの内側壁面に近接するようにしてマウントされていることを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記圧電素子は水晶から形成されており、
前記厚みすべり圧電振動片を前記マウント部に接合する接着剤にシリコーン系の導電性接着剤が用いられ、このシリコーン系の導電接着剤が、前記励振電極が設けられていない前記圧電素子の表面に接触している
ことを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか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、厚みすべり圧電振動片と、これを利用した圧電デバイスに関する。
【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様々な電子機器において、圧電デバイスが広く使用されている。
図５は、従来の圧電デバイスとしての圧電振動子の構成例を示しており（特許文献１参照）、図において、圧電デバイス１は、パッケージ２内に厚みすべり圧電振動片であるＡＴカット振動片３を収容している。
【０００３】
すなわち、パッケージ２は、その内部空間に露出した内側底面に、実装端子（図示せず）と導通した電極部４，４を有している。
ＡＴカット振動片３は、例えば水晶などの圧電素子８から形成されており、その上面に、圧電素子８を励振させる励振電極５と、この励振電極５に駆動電圧を伝えるための引出し電極６とが設けられている。また、図示されていないが、ＡＴカット振動片３の下面にも、同様に励振電極と引出し電極が形成されている。
そして、このＡＴカット振動片３の引出し電極６の部分が、パッケージ内の電極部４と、導電性接着剤７を用いて電気的機械的に接合されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６５１７６公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、励振電極５および引出し電極６は、圧電素子８の同じ面に設けられているため、励振電極５の面積は、引出し電極６が設けられている分、圧電素子８の主面に大きく設けることができなかった。このため、従来のＡＴカット振動片３では、例えば、電圧制御型発振器に適用した場合に、直列容量の変化に対する周波数の感度を上げることができないため、制御電圧で調整可能な発振周波数の調整幅が小さいなど、振動特性を向上させることが困難であった。
【０００６】
本発明は、励振電極の面積を圧電素子の主面に大きくとって、振動特性が向上した厚みすべり圧電振動片とこれを利用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】
【０００７】
上述の目的は、第１の発明によれば、矩形状の圧電素子の表面に、励振電極と、この励振電極に駆動電圧を伝えるための引出し電極とを備える厚みすべり圧電振動片であって、前記励振電極は、前記圧電素子の主面に形成され、前記引出し電極は、前記圧電素子の端面のみに形成されている厚みすべり圧電振動片により達成される。
【０００８】
第１の発明の構成によれば、引出し電極は、矩形状の圧電素子の端面のみに形成されているので、引出し電極を主面に設けなくてもよい分、励振電極の面積を圧電素子の主面上に大きくとることができる。
これにより、例えば、励振電極の単位面積当たりのエネルギーが小さくなってエネルギーが分散し、スプリアスが低減される。また、厚みすべり圧電振動片に流れる電流値が大きくなっても、周波数が変わり難くなって、ドライブレベルに対して周波数の変動が小さくなる。また、この厚みすべり圧電振動片を、電圧が可変して周波数を変える電圧制御型圧電発振器に利用した場合は、直列容量の変化に対する周波数の感度が上がり、制御電圧で調整可能な発振周波数の調整幅を大きくすることができる。また、この厚みすべり圧電振動片をマウントする際に接着剤の量が製造する圧電デバイス毎にばらついても、引出し電極と励振電極は同一面に配置されていないので、接着剤と励振電極との距離は一定であり、接着剤の塗布領域がばらつかない。したがって、接着剤の塗布領域のばらつきに起因する厚みすべり圧電振動片の振動特性のばらつきを小さくすることができ、製造する圧電デバイス毎のＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）のばらつきを低減することができる。また、従来の励振電極と引出し電極とが同一面に形成されている厚みすべり圧電振動片と比較して、励振電極を広く形成することができるので、ＣＩ値を小さくすることができる。
かくして、本発明によれば、振動特性が様々な方面において向上した厚みすべり圧電振動片を提供することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記励振電極は、前記圧電素子の上下面に設けられ、前記上面の励振電極に駆動電圧を供給する第１の引出し電極と、前記下面の励振電極に駆動電圧を供給する第２の引出し電極とが、互いに前記圧電素子の反対側の端面に形成されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、上面の励振電極に駆動電圧を供給する第１の引出し電極と、下面の励振電極に駆動電圧を供給する第２の引出し電極とが、互いに圧電素子の反対側の端面に形成されている。このため、極小の面積である同じ端面中に、異極となる２つの引出し電極を形成する場合と比べて、ショートの恐れを回避できるとともに、大きな面積を有する引出し電極を形成できる。したがって、引出し電極が形成し易くなり、またパッケージとの接合強度を高めることができる。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記圧電素子は、その周縁が中央付近よりも厚みを有するように形成された逆メサ型であることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、圧電素子は、その周縁が中央付近よりも厚みを有するように形成された逆メサ型である。このため、第１および第２の発明と同様の作用効果を有し、さらに引出し電極を形成する領域である圧電素子の端面の面積を大きくして、より引出し電極の形成を容易にし、パッケージとの接合強度も高めることができる。また、破損し易い周縁の強度を高めることもできる。
【００１１】
また、上述の目的は、第４の発明によれば、矩形状の圧電素子の表面に励振電極を有するとともに、この励振電極に駆動電圧を伝えるための引出し電極を有する厚みすべり圧電振動片と、この厚みすべり圧電振動片が接合されたマウント部を有するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、前記励振電極は、前記圧電素子の主面に形成され、前記引出し電極は、前記圧電素子の端面のみに形成されている圧電デバイスにより達成される。
第４の発明の構成によれば、引出し電極は矩形状の圧電素子の端面のみに形成されているので、引出し電極を主面に設けなくてもよい分、励振電極の面積を圧電素子の主面上に大きくとることができ、これにより第１の発明と同様の作用効果を発揮する。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記厚みすべり圧電振動片を前記マウント部に接合する接着剤には導電性接着剤が用いられており、前記パッケージは、前記マウント部に隣接した領域であって、前記励振電極よりも外側の領域に、凹部を有することを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、パッケージは、マウント部に隣接した領域であって、励振電極よりも外側の領域に、凹部を有する。このため、マウント用の導電性接着剤は、製造時のばらつきにより多く塗布されてしまっても、凹部が余分な導電性接着剤を収容して、励振電極との間におけるショートを防止する。
【００１３】
第６の発明は、第４または第５の発明のいずれかの構成において、前記厚みすべり圧電振動片は、前記引出し電極が形成された端面が、前記パッケージの内側壁面に近接するようにしてマウントされていることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、引出し電極が形成された端面が、パッケージの内側壁面に近接するようにしてマウントされているので、マウント用の接着剤は、引出し電極が形成された端面とパッケージの内側壁面との間を、毛細管現象により這い上がり、確実に引出し電極全体に接着剤を塗布することができる。
【００１４】
第７の発明は、第４ないし第６の発明のいずれかの構成において、前記圧電素子は水晶から形成されており、前記厚みすべり圧電振動片を前記マウント部に接合する接着剤にシリコーン系の導電性接着剤が用いられ、このシリコーン系の導電接着剤が、前記励振電極が設けられていない前記圧電素子の表面に接触していることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、シリコーン系の導電接着剤は、励振電極が設けられていない圧電素子の表面に接触している。そして、圧電素子は水晶から形成されているため、シリコーン系の導電接着剤は水晶と接合されることになる。したがって、シリコーン系の導電接着剤と水晶の接合強度は高いため、厚みすべり圧電振動片を確実にパッケージに接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２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はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略切断端面図である。
これらの図において、圧電デバイス１０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス１０は、厚みすべり圧電振動片として例えばＡＴカット振動片２０を、パッケージ３０内に収容している。
【００１６】
パッケージ３０は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層した後に、焼結して形成されている。すなわち、図２に示されるように、この実施形態では、パッケージ３０は、下から第１の基板３１、第２の基板３２、第３の基板３３を重ねて形成されている。
【００１７】
第３の基板３３は、その内側に所定の貫通孔を形成することで、第２の基板３２に積層した場合に、パッケージ３０の内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。また、第３の基板３３の上端面、すなわちパッケージ３０の上方に開放された開放端面には、例えば、低融点ガラス等のロウ材４４を介して、蓋体４６が接合されることにより、封止されている。
【００１８】
第２の基板３２は、その内側に所定の孔３２ａを形成することで、第１の基板３１に積層した場合に、パッケージ３０の内部空間Ｓに露出した凹部５０を形成するようにされている。この凹部５０については後で詳細に説明する。
また、第２の基板３２の孔３２ａは、第３の基板３３の貫通孔よりも小さく形成することで、第２の基板３２上に第３の基板３３を重ねた場合、第２の基板３２の上面に、内部空間Ｓに露出したマウント部３２ｂが形成されるようになっている。
より具体的には、マウント部３２ｂは、内部空間Ｓ内の長手方向の両端に（図１では左右両端に）形成されており、ＡＴカット振動片２０の幅Ｗ１以上の長さＬ１を有するようにして、パッケージ３０の幅方向に沿って形成されている。
【００１９】
そして、この長手方向の両端に設けられたマウント部３２ｂ，３２ｂ全体に、例えば、金または金合金等で形成したマウント電極４２，４２が設けられている。マウント電極４２，４２は、実装端子部４３，４３とスルーホール等を通じて電気的に接続されて、駆動電圧を供給するものである。
このマウント電極４２，４２の上には、導電性接着剤４０，４０が塗布されており、この導電性接着剤４０，４０の上にＡＴカット振動片２０の長手方向の両端が載置されて、導電性接着剤４０，４０が硬化されることにより接合されている。
ここで、導電性接着剤４０には、エポキシ系またはポリイミド系、またはシリコーン系等の接着剤を用いることができるが、本実施形態では、エポキシ系の導電性接着剤等よりも柔軟性を有し、乾燥によって収縮してＡＴカット振動片２０に反りを生じさせることの少ないシリコーン系の導電性接着剤を使用している。
【００２０】
ＡＴカット振動片２０は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電素子２２を利用することができる。本実施形態において、ＡＴカット振動片２０は、厚みすべり振動するように切り出された厚みの薄い水晶ウエハを、矩形状にカットして形成された圧電素子２２が用いられている。
そして、この矩形状の圧電素子２２の表面に、励振電極５２と、この励振電極５２に駆動電圧を伝えるための引出し電極５４とが形成されている。
【００２１】
励振電極５２は、圧電素子２２を効率よく振動させるために、主面に設けられた電極であり、図２において上面に設けられた励振電極５２ａと、下面に設けられた励振電極５２ｂとから形成されている。
また、本実施形態の励振電極５２は、後述するように引出し電極５４を端面に配置したことで、図１に示されるように、平面視において、その中心部が圧電素子２２の中央部Ｏ付近に配置されるようになっている。
この励振電極５２は、例えば、クロムスパッタ膜上に金スパッタ膜を施した金属膜で形成されている。
【００２２】
引出し電極５４は、励振電極５２と同様の金属膜で、励振電極５２と一体に形成され、励振電極５２に駆動電圧を供給するための電極となる。
すなわち、引出し電極５４は、上述したパッケージ側のマウント電極４２と導電性接着剤４０が適用されて電気的機械的に接合されている。
【００２３】
ここで、引出し電極５４は、圧電素子２２の端面のみに形成されている。
具体的には、引出し電極５４は、互いに異極となる第１の引出し電極５４ａと第２の引出し電極５４ｂとを有している。
第１の引出し電極５４ａは、圧電素子２２の長手方向の図における左側の端面全体に設けられ、上面の幅の細い連絡電極部５３ａを通じて、上面の励振電極５２ａに駆動電圧を供給している。また、第２の引出し電極５４ｂは、圧電素子２２の長手方向の図における右側の端面全体に設けられ、下面の幅の細い連絡電極部５３ｂを通じて、下面の励振電極５２ｂに駆動電圧を供給している。
このように、第１の引出し電極５４ａと第２の引出し電極５４ｂとは、互いに圧電素子２２の反対側の端面に形成されている。
【００２４】
そして、この第１及び第２の引出し電極５４ａ，５４ｂが形成された長手方向の端面は、パッケージ３０の内側壁面３３ａに近接するようにしてマウントされている。
すなわち、本実施形態では、図１および図２に示すように、長手方向の端面全体に第１及び第２の引出し電極５４ａ，５４ｂが設けられているので、第１及び第２の引出し電極５４ａ，５４ｂが、それぞれ第３の基板３３の内側壁面３３ａに対向するように近接してマウントされている。
【００２５】
また、本実施形態では、図２の一点鎖線で囲った部分拡大図に示されるように、導電性接着剤４０は、引出し電極５４だけに接触するのではなく、励振電極５２が設けられていない圧電素子２２の表面にも接触している。すなわち、上述のようにエポキシ系等に比べて柔軟なシリコーン系の導電性接着剤４０は、金または金合金が露出した引出し電極５４に比べて水晶の方が接合強度が高く、このため、導電性接着剤４０を圧電素子２２に接触させて、よりＡＴカット振動片２０とパッケージ３０との接合強度が高められるようにされている。
【００２６】
また、上述したように、パッケージ３０は凹部５０を有するが、この凹部５０は、マウント部３２ｂに隣接した領域であって、励振電極５２よりも外側の領域に形成されるようになっている。すなわち、凹部５０は、図２の一点鎖線で囲った部分拡大図に示されるように、ＡＴカット振動片２０をマウントする際の導電性接着剤４０が中心に向かって流れた場合に、その流れてきた導電性接着剤４０を収容する部分となる。これにより、導電性接着剤４０が励振電極５２に触れることで生じるショートを防止している。
なお、本実施形態では、励振電極５２がパッケージ３０の内面に接触してしまわないように、励振電極５２の直下にも凹部５１が形成されており、凹部５０はこの凹部５１から連続するように一体的に形成されている。
【００２７】
本実施形態の圧電デバイス１０は以上のように構成され、引出し電極５４は矩形状の圧電素子２２の端面のみに形成されているので、引出し電極を主面に設けなくてもよい分、励振電極５２の面積を圧電素子２２の主面上に大きくとることができる。
これにより、ＡＴカット振動片２０の振動特性を様々な方面から向上させることができる。例えば、小型化されたＡＴカット振動片では従来からスプリアスの発生が問題になっていたが、励振電極２２の単位面積当たりのエネルギーが小さくなってエネルギーが分散し、スプリアスが低減される。また、ＡＴカット振動片２０に流れる電流値が大きくなっても、周波数が変わり難くなるため、ＡＴカット振動片２０にかかるドライブに対して周波数の変動が小さくなる。さらに、導電性接着剤４０と励振電極５２は同一面に配置されるわけではないので、導電性接着剤４０の量がばらついて塗布されても、導電性接着剤４０と励振電極５２との距離は固定され、製造する圧電デバイス毎のＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）のばらつきを低減することができる。さらに、上述した圧電デバイス１０に電圧を可変することができる半導体素子を取り付けて、周波数を可変することができるタイプの所謂圧電発振器にした場合は、その可変幅が大きくなるため、周波数を大きく変えることができる。
【００２８】
また、ＡＴカット振動片２０は厚みが薄いほど高周波で発振できるが、厚みが薄いと、引出し電極５４の面積が小さくなってマウントすることが困難になったり、破損し易かったりして、その取り扱いが困難となってくる。しかし、本実施形態では、上述のように、引出し電極５４ａ，５４ｂは、互いに圧電素子２２の反対側の端面全体に形成されるため、引出し電極５４ａ，５４ｂ間のショートを気にせずに比較的大きく電極を形成でき、そして導電性接着剤４０を多量に塗布してパッケージ３０との接合強度を高めることができる。
【００２９】
さらに、引出し電極５４ａ，５４ｂが形成された長手方向の端面は、パッケージ３０の内側壁面３３ａに近接するようにしてマウントされているので、導電性接着剤４０は、引出し電極５４と壁面３３ａとの間を毛細管現象により這い上がり、確実に引出し電極５４全体に導電性接着剤４０を塗布することができる。
【００３０】
しかも、マウント部３２ｂに隣接した領域であって、励振電極５２よりも外側の領域に凹部５０が形成されているので、上述のように、導電性接着剤４０が励振電極５２に触れることで生じるショートを防止している。このため、例えば引出し電極５４ａと励振電極５２ｂとの間におけるショートを気にすることなく、導電性接着剤４０を多量に塗布することができ、確実に、引出し電極５４をパッケージ３０に接合できる。
【００３１】
なお、上述のように、シリコーン系の導電性接着剤４０を水晶から形成された圧電素子２２の表面に接触させて、よりＡＴカット振動片２０とパッケージ３０との接合強度を高めている。この際、導電性接着剤４０を圧電素子２２の表面に接触させると、その接触させた分だけ、励振電極５２の面積は小さくなってしまうが、同一面に引出し電極５４と励振電極５２とを配置することに比べれば励振電極５２の面積を大きくとることができ、少なくとも、端面に引出し電極５４を設けた分だけ、励振電極５２の面積を大きくとることができる。
【００３２】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス６０を示しており、図３は圧電デバイス６０の概略平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線概略切断端面図である。
これらの図において、上述した圧電デバイス１０の説明で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００３３】
この第２の実施形態の圧電デバイス６０が第１の実施形態の圧電デバイス１０と異なるのは、厚みすべり圧電振動片に所謂逆メサ型のＡＴカット振動片が用いられている点である。
すなわち、図３および図４に示すように、圧電素子２２は、その周縁２２ａが、中央付近である逆メサ部２２ｂよりも厚みを有するように形成されている。
より具体的には、圧電素子２２は、中央付近に逆メサ部２２ｂを有し、この逆メサ部２２ｂと周縁２２ａとは上下面のそれぞれに段差部２２ｃを有し、周縁２２ａの厚みＤが大きくなるように形成されている。
【００３４】
本第２の実施形態に係る圧電デバイス６０は以上のように構成されており、第１の実施形態に係る圧電デバイス１０と同様の作用効果を発揮し、さらに、圧電素子２２の周縁２２ａが中央付近よりも厚みを有するように形成された逆メサ型としている。このため、引出し電極５４を形成する領域である圧電素子の端面の面積（周縁２２ａの厚みＤ）を大きくして、パッケージとの接合強度を高めることができ、また、破損し易い周縁２２ａの強度を高めることもできる。
【００３５】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や各変形例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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略切断端面図。
【図３】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示す概略平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線概略切断端面図。
【図５】従来の圧電デバイスの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００３７】
１０，６０・・・圧電デバイス、２０・・・ＡＴカット振動片、２２・・・圧電素子、３０・・・パッケージ、３２ｂ・・・マウント部、４０・・・導電性接着剤、５０・・・凹部、５２，５２ａ，５２ｂ・・・励振電極、５４・・・引出し電極、５４ａ・・・第１の引出し電極、５４ｂ・・・第２の引出し電極
【図１】
2006086790.tif 000003
【図２】
2006086790.tif 000004
【図３】
2006086790.tif 000005
【図４】
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【図５】
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