(57)【要約】【課題】本発明は、小さい周波数可変幅を有する圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス（１００）は、表面及び裏面にそれぞれ励振電極（１４１）が形成されている圧電振動片（１４０）と、裏面と向かい合い、圧電振動片が載置される載置面（１１２ｂ）を有し、載置面に圧電振動片が載置され励振電極に電気的に接合される一対の接着パッド（１１５）及び一方の接着パッドのみに電気的に接続される載置面電極（１１７）が形成されているセラミックパッケージ（１１０）と、を備える。また、載置面電極は、表面に形成される励振電極と電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面にそれぞれ励振電極が形成されている圧電振動片と、
前記裏面と向かい合い、前記圧電振動片が載置される載置面を有し、前記載置面に前記圧電振動片が載置され前記励振電極に電気的に接合される一対の接着パッド及び一方の前記接着パッドのみに電気的に接続される載置面電極が形成されているセラミックパッケージと、を備え、
前記載置面電極は、前記表面に形成される前記励振電極と電気的に接続されている圧電デバイス。
【請求項２】
前記圧電振動片は、長方形状に形成されて一方の短辺の両端に前記励振電極から引き出される引出電極が形成され、
前記引出電極は導電性接着剤を介して前記一対の接着パッドに接合され、
前記載置面の前記圧電振動片の他方の短辺に面する位置に、前記載置面から突き出る枕部が形成されている請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記載置面電極は、当該圧電デバイスに要求される並列容量値を考慮した面積で前記裏面の前記励振電極と対向している請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記載置面電極は、前記表面に形成される前記励振電極よりも面積が広く形成され、
前記表面に形成される前記励振電極は、前記載置面電極に対して前記載置面の鉛直方向に全体が重なるように形成されている請求項１又は請求項２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、周波数可変幅が小さい圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスでは、圧電デバイスの実装後に周波数の調整がされる。そのため、圧電デバイスでは周波数の調整を行い易くするために、周波数可変幅が大きく取られることが望ましい。この要請に対して、例えば、特許文献１では、中間基板にらせん状の電極パターンが形成されてインダクタンスを有することにより、所望の周波数可変幅が得られる旨が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、外部浮遊容量の影響を受けにくくするために、周波数可変幅を小さくしたいという要望もある。特許文献１に示される所望の周波数可変幅は、周波数可変幅を大きく取りたいというものであり、周波数可変幅を小さくしたいという要望に対して対応することができない。
【０００５】
そこで本発明は、所望の小さい周波数可変幅を有する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】
【０００６】
第１観点の圧電デバイスは、表面及び裏面にそれぞれ励振電極が形成されている圧電振動片と、裏面と向かい合い、圧電振動片が載置される載置面を有し、載置面に圧電振動片が載置され励振電極に電気的に接合される一対の接着パッド及び一方の接着パッドのみに電気的に接続される載置面電極が形成されているセラミックパッケージと、を備える。また、載置面電極は、表面に形成される励振電極と電気的に接続されている。
【０００７】
第２観点の圧電デバイスは、第１観点において、圧電振動片が、長方形状に形成されて一方の短辺の両端に励振電極から引き出される引出電極が形成され、引出電極が導電性接着剤を介して一対の接着パッドに接合され、載置面の圧電振動片の他方の短辺に面する位置に、載置面から突き出る枕部が形成されている。
【０００８】
第３観点の圧電デバイスは、第１観点及び第２観点において、載置面電極が、当該圧電デバイスに要求される並列容量値を考慮した面積で裏面の励振用電極と対向している。
【０００９】
第４観点の圧電デバイスは、第１観点及び第２観点において、載置面電極が、表面に形成される励振電極よりも面積が広く形成され、表面に形成される励振電極が、載置面電極に対して載置面の鉛直方向に全体が重なるように形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電デバイスによれば、所望の小さい周波数可変幅を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。  （ｂ）は、リッド１２０が取り外された圧電デバイス１００の斜視図である。
【図２】（ａ）は、パッケージ１１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ１１０の平面図である。  （ｃ）は、圧電デバイス１００の断面図である。
【図３】（ａ）は、圧電デバイス１００の等価回路である。  （ｂ）は、圧電デバイス１００における圧電振動片１４０と載置面電極１１７との位置関係が示された図である。
【図４】（ａ）は、パッケージ２１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ２１０の平面図である。
【図５】（ａ）は、パッケージ３１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電デバイス３００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１３】
（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１（ａ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。圧電デバイス１００は、主に、パッケージ１１０、リッド１２０、及び所定の振動数で振動する圧電振動片１４０（図１（ｂ）参照）を含んで構成されている。圧電デバイス１００の外形は略直方体形状に形成されている。以下の説明では、圧電デバイス１００の長辺と平行にＸ軸が伸び、短辺と平行にＺ軸が伸び、Ｙ軸がＸ軸及びＺ軸に垂直に伸びるとして説明する。
【００１４】
パッケージ１１０の−Ｙ軸側の面であり圧電デバイス１００が実装される面である実装面１１２ａには、実装端子１１１が形成されている。実装端子１１１は、圧電振動片１４０と接続される端子であるホット端子１１１ａと、接地用として使用可能な端子（以下、アース端子と仮称する）１１１ｂと、により構成されている。パッケージ１１０の＋Ｙ軸側の面には圧電振動片１４０が載置される空間であるキャビティ１１３が形成されており（図１（ｂ）参照）、キャビティ１１３は封止材１３０を介してリッド１２０により封止されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、リッド１２０が取り外された圧電デバイス１００の斜視図である。パッケージ１１０の＋Ｙ軸側の面にはキャビティ１１３が形成されている。キャビティ１１３は、実装面１１２ａの反対側の面であり圧電振動片１４０が載置される載置面１１２ｂと、載置面１１２ｂの周囲に形成される側壁１１４と、により囲まれている。また、載置面１１２ｂには、ホット端子１１１ａと電気的に接続される一対の接着パッド１１５が形成されている。
【００１６】
圧電振動片１４０は、長方形状の平面を有しており、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の主面にはそれぞれ励振電極１４１が形成されている。各励振電極１４１からは、圧電振動片１４０の−Ｘ軸側の辺の両端に引出電極１４２が引き出されている。また、圧電振動片１４０は、引出電極１４２が接着パッド１１５と電気的に接続されるように導電性接着剤１３１（図２（ｃ）参照）を介して載置面１１２ｂに載置されている。
【００１７】
図２（ａ）は、パッケージ１１０の平面図である。図２（ａ）では、パッケージ１１０の−Ｙ軸側の面である実装面１１２ａに形成される４つの実装端子１１１が点線で示されている。各実装端子１１１は長方形状又は正方形状に形成されており、実装面１１２ａの−Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び＋Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれアース端子１１１ｂが形成され、＋Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれホット端子１１１ａが形成されている。また、パッケージ１１０の載置面１１２ｂの−Ｘ軸側の領域には、Ｚ軸方向に並んだ一対の接着パッド１１５が形成されており、載置面１１２ｂの中央から＋Ｘ軸側にかけて載置面電極１１７が形成されている。載置面電極１１７は、一方の接着パッド１１５とのみ電気的に接続されている。パッケージ１１０は例えばセラミックにより形成され、接着パッド１１５及び載置面電極１１７は例えば載置面１１２上に形成される高融点金属のメタライズパターンと、この上に順に形成される電解ニッケルメッキ層及び電解金メッキ層との積層膜で構成される。接着パッド１１５とホット端子１１１ａとは、パッケージ１１０を貫通する貫通電極１１６により電気的に接続されている。
【００１８】
図２（ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ１１０の平面図である。圧電振動片１４０は、接着パッド１１５に引出電極１４２が導電性接着剤１３１を介して電気的に接続されることにより載置面１１２ｂに載置される。圧電振動片１４０の励振電極１１４は、Ｘ軸方向の幅がＲＸに形成され、Ｚ軸方向の幅がＲＺに形成されている。また、載置面電極１１７は、Ｘ軸方向の幅がＳＸ１に形成され、Ｚ軸方向の幅がＳＺ１に形成されている。幅ＳＸ１は幅ＲＸよりも大きく、幅ＳＺ１は幅ＲＺよりも大きい。また、圧電振動片１４０は、励振電極１４１の全体が載置面電極１１７とＹ軸方向に重なるように載置される。
【００１９】
図２（ｃ）は、圧電デバイス１００の断面図である。図２（ｃ）は、図１（ｂ）の圧電デバイス１００のＡ−Ａ断面を含む断面図である。圧電デバイス１００では、圧電振動片１４０の表面である＋Ｙ軸側の面に形成される励振電極１４１と載置面電極１１７とが電気的に接続されており、圧電振動片１４０の裏面である−Ｙ軸側の面に形成される励振電極１４１（以下、励振電極１４１Ｒとする）は載置面電極１１７に電気的に接続されていない。また、圧電デバイス１００では、圧電振動片１４０の裏面と載置面１１２ｂとが互いに向かい合い、裏面に形成される励振電極１４１Ｒと載置面電極１１７とが互いに向かい合うように圧電振動片１４０が配置されている。
【００２０】
圧電デバイス１００は、例えば、接着パッド１１５上に導電性接着剤１３１が塗布された後、圧電振動片１４０が載置面１１２ｂに載置され、その後に、リッド１２０がパッケージ１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に接合されてキャビティ１１３が密封されることにより形成される。リッド１２０のパッケージ１１０への接合は、例えば、パッケージ１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に金メタライズパターン１１８が形成され、金メタライズパターン１１８とリッド１２０とが封止材１３０を介して接合されることにより行われる。この場合、封止材１３０には半田等が用いられる。
【００２１】
図３（ａ）は、圧電デバイス１００の等価回路である。Ｌ１は直列インダクタンス、Ｃ１は直列容量、Ｒ１は直列抵抗、Ｃ０は並列容量である。この場合、容量比γは、以下の式（１）で表される。
γ＝Ｃ０／Ｃ１・・・・・・・・（１）
【００２２】
また、負荷容量ＣＬによる共振周波数の変化量Δｆ／ｆ０は、以下の式（２）で表される。
Δｆ／ｆ０＝Ｃ０／（２γ（Ｃ０＋ＣＬ））・・・・・・（２）
【００２３】
式（２）より、容量比γが大きい場合に周波数の変化量が小さくなることがわかる。また、式（１）より、容量比γが大きくなる場合には、並列容量Ｃ０が大きくなる場合、又は直列容量Ｃ１が小さくなる場合が考えられる。直列容量Ｃ１を小さくするための手段としては主に励振電極の面積を小さくする方法があるが、励振電極の面積を小さくした場合にはクリスタルインピーダンス（ＣＩ）が悪くなるため、直列容量Ｃ１を小さくする手段は取り難い。そのため、容量比γを大きくするためには、直列容量Ｃ１を小さくするよりも並列容量Ｃ０を大きくすることが望ましい。
【００２４】
図３（ｂ）は、圧電デバイス１００における圧電振動片１４０と載置面電極１１７との位置関係が示された図である。圧電デバイス１００では、圧電振動片１４０の表裏の励振電極で生じる並列容量に対し大きな影響を及ぼす容量が、載置面電極１１７と圧電振動片１４０の裏面に形成される励振電極１４１Ｒとにより形成される容量Ｃとなっている。容量Ｃは、裏面の励振電極１４１Ｒと載置面電極１１７との間の距離がｄ、裏面の励振電極１４１Ｒの面積をＳ、誘電率をεとすると、以下の式（３）で表される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ・・・・・・・・・・・・・・（３）
【００２５】
式（３）より、容量Ｃが大きくなる場合には、距離ｄが小さくなる場合、対向面積Ｓが大きくなる場合、又は誘電率εが大きくなる場合が考えられる。圧電デバイス１００では、容量Ｃを大きくすることで、並列容量Ｃ０を大きくできる。従って、載置面電極１１７を励振電極１４１Ｒよりも広く形成するとともに励振電極１４１Ｒの全体が載置面電極１１７とＹ軸方向に重なるようにすることで対向面積Ｓを広くし、距離ｄを載置面電極１１７と裏面の励振電極１４１Ｒとが接触しないなるべく小さい距離に調整することで容量Ｃを大きくできる。このような点を考慮して載置面電極を設計する。
【００２６】
圧電デバイスの周波数の調整では、例えば圧電デバイスにコンデンサを接続することによって圧電デバイスの容量を変えることにより行われる。しかし、圧電デバイスの可変容量が大きい場合には、圧電デバイスにコンデンサを接続した場合に周波数が大きく変わってしまい、却って周波数の調整が難しくなることがある。そのため、外部浮遊容量の影響を受けにくい圧電デバイスが求められる場合がある。
【００２７】
圧電デバイス１００では、並列容量Ｃ０が大きく形成されることにより容量比γが大きくされ、これによって周波数可変幅が小さくなり、外部浮遊容量の影響を受けにくいように形成されている。
【００２８】
（第２実施形態）
圧電デバイスでは、様々に構成を変えることができる。以下に、圧電デバイスの変化例について説明する。
【００２９】
＜パッケージ２１０の構成＞
図４（ａ）は、パッケージ２１０の平面図である。パッケージ２１０は、パッケージ１１０において、載置面電極１１７の代わりに載置面電極２１７が形成されることにより構成されている。載置面電極２１７は、載置面電極１１７に対して主に載置面電極の形状及び大きさが異なっている。載置面電極２１７は、Ｘ軸方向の幅がＳＸ２であり、Ｚ軸方向の幅がＳＺ２である長方形状に形成されている。幅ＳＸ２は幅ＲＸよりも小さく、幅ＳＺ２は幅ＲＺよりも小さい。
【００３０】
図４（ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ２１０の平面図である。図４（ｂ）では、圧電振動片１４０に隠れている載置面電極２１７が点線で示されている。圧圧電振動片１４０は、励振電極１４１が載置面電極２１７の全体とＹ軸方向に重なるように載置面１１２ｂに載置されている。
【００３１】
パッケージ２１０では、載置面電極２１７が圧電振動片１４０の裏面の励振電極１４１Ｒの面積よりも小さいため、式（３）の対向面積Ｓが載置面電極２１７の面積として計算される。励振電極１４１の面積はＣＩ値に大きく関係するため容易に変えることができないが、載置面電極２１７の面積の大きさは容易に変えることができる。圧電デバイス１００では載置面電極２１７の面積の大きさを調整することにより、容量Ｃを調整し、これによって所望の周波数可変幅を得ることができる。
【００３２】
＜パッケージ３１０の構成＞
図５（ａ）は、パッケージ３１０の平面図である。パッケージ３１０は、パッケージ２１０において、さらに載置面１１２ｂに枕部３１９が形成されることにより構成されている。枕部３１９は、載置面１１２ｂに圧電振動片１４０が載置された場合に、圧電振動片１４０の＋Ｘ軸側の辺に重なる位置に、載置面１１２ｂから＋Ｙ軸方向に突き出るように形成されている。枕部３１９は、例えば、載置面１１２ｂ上にタングステン、モリブデン等の印刷処理により形成することができる。また、枕部３１９は、非導電性の樹脂を固めることにより、又はパッケージ３１０の一部としてセラミックにより形成されていても良い。
【００３３】
図５（ｂ）は、圧電デバイス３００の断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面を含んだ断面図である。圧電デバイス３００は、パッケージ３１０に圧電振動片１４０が載置され、リッド１２０でキャビティ１１３が封止ざれることにより形成されている。圧電デバイス３００では、圧電振動片１４０の＋Ｘ軸側の辺が、枕部３１９上に載置されるように形成されている。
【００３４】
圧電デバイス３００では、枕部３１９の高さを調整することにより、裏面の励振電極１４１Ｒと載置面電極２１７との距離ｄを調整することができ、これにより容量Ｃを調整し、所望の周波数可変幅を得ることができる。また、枕部３１９は、裏面の励振電極１４１Ｒと載置面電極２１７との距離ｄの変動を防ぐことにより容量Ｃの変動を防ぎ、裏面の励振電極１４１Ｒと載置面電極２１７との接触による短絡を防ぎ、圧電デバイス３００に衝撃が加わった場合等に圧電振動片１４０が載置面１１２ｂに接触して破損することを防ぐことができる。
【００３５】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、上記の実施形態は様々に組み合わせて実施されても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１００  …  圧電デバイス
１１０、２１０、３１０  …  パッケージ
１１１  …  実装端子
１１１ａ  …  ホット端子
１１１ｂ  …  アース端子
１１２ａ  …  実装面
１１２ｂ  …  載置面
１１３  …  キャビティ
１１４  …  側壁
１１５  …  接着パッド
１１６  …  貫通電極
１１７、２１７  …  載置面電極
１１８  …  金メタライズパターン
１２０  …  リッド
１３０  …  封止材
１３１  …  導電性接着剤
１４０  …  圧電振動片
１４１  …  励振電極
１４１Ｒ  …  圧電振動片の裏面の励振電極
１４２  …  引出電極
３１９  …  枕部
【図１】
2018050109.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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