(57)【要約】【課題】車載用デバイスに要求される耐衝撃性を満足する圧電デバイスを提供する。【解決手段】両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、該凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に導電材を介して前記圧電振動素子を機械的且つ電気的に接続し前記蓋部材により該凹陥部の開口を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記凹陥部に配設する複数の突起部同士の間隙に前記圧電振動素子の周縁に形成する凸部を遊嵌することによって前記圧電振動素子の配置を制限すると共に前記導電材を介して該圧電振動素子を拘止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、
該凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、
を備え、
前記凹陥部の内底面に導電材を介して前記圧電振動素子を機械的且つ電気的に接続し前記蓋部材により該凹陥部の開口を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
前記凹陥部に配設する複数の突起部によって前記圧電振動素子の配置を制限すると共に前記導電材を介して該圧電振動素子を拘止することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記圧電振動素子の周縁の一部を前記突起部同士の間隙に遊嵌してあ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】
前記圧電振動素子の周縁の一部に突片が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動素子の周縁の一部に切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、
該凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、
を備え、
前記凹陥部の内底面に導電材を介して前記圧電振動素子を機械的且つ電気的に接続し前記蓋部材により該凹陥部の開口を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
前記プリント配線基板の下面に配設する外部端子に複数の穴が備えていることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用デバイスに要求される耐衝撃性を満足する圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、車両用電子制御機器の小型化の進展に伴い、これらの制御機器に使用される圧電振動子や圧電発振器に対して更なる小型化が要求されている。しかし圧電振動子に強い外部衝撃が加わると、該圧電振動子の構成部品のパッケージに収容されている圧電振動素子が外部衝撃に起因する過剰な自由振動で該圧電振動素子の脱落による振動停止を招くことがあった。特に車両衝突時における乗員を安全に保護すべくエアバック補助拘束装置に代表される車両用保護装置に使用される圧電振動子の振動停止は事故の際に人命を保護するという本来の目的を果たすことができなくなる虞がある。
【０００３】
そこで、強い外部衝撃を負わされても圧電振動素子の脱落、即ち圧電振動素子とセラミックパッケージのパッド電極との間で剥離の発生を防止する圧電振動子として、例えば特開２００１−７７６５６号公報で提案されたようなものがあり、図５（ａ）はそのパッケージの構成を示す縦断面図、図５（ｂ）は圧電振動素子の導電性接着材との接合状態を示す斜視図である。
同図に示す従来の圧電振動子５０は、両主面に配設する励振電極５１ａと該励振電極５１ａ夫々から長手方向の一方端部に延出するリード電極５１ｂとを備える略矩形状の圧電振動素子５１と、該圧電振動素子５１を収容する凹陥部５３を上面に備えるセラミックパッケージ５２と、前記凹陥部５３の開口を閉止する金属製の蓋部材５４と、を備える。前記凹陥部５３の内底面に形成したパッド電極５５に導電性接着剤５６を介して前記圧電振動素子５１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で蓋部材５４により凹陥部５３の開口を気密封止する構造を有する。
【０００４】
前記パッド電極５５の表面、特に、前記凹陥部５３の中央部寄りに突設するバンプ５５ａによってパッド電極５５に塗布した前記導電性接着剤５６は隆起し、該導電性接着剤５６に前記圧電振動素子５１を載置することで圧電振動素子５１の下面に有するリード電極５１ｂと圧電振動素子５１の長辺側端面及び短辺側端面とに跨がるように、即ち接着面積を拡張するように載置している。
【０００５】
【特許文献】特開２００１−７７６５６号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧電振動子５０は車載用として要求される信頼性規格、通信分野に用いられる圧電振動子の信頼性評価基準である自然落下試験方法（ＪＩＳ  Ｃ  ００４４）とは異なる車載用の圧電振動子に関する自然落下試験（高さ２０００ミリメートル乃至３０００ミリメートルからコンクリート板の上に自然落下させる。）で、特に図５（ｂ）に示す前記圧電振動素子５１の水平方向の衝撃力Ｆ、換言すれば圧電振動素子５１の基準点、例えば垂直方向の軸のまわりの角運動量Ｌに対して、前記導電性接着剤５６の機械的強度不足や圧電振動素子の搭載バラツキに伴う接着面積の不均等（接着強度の不均等）によって圧電振動素子５１の脱落が発生する虞がある。また、圧電振動子５０の外底面に設けられた外部端子５７と実装用基板（不図示）との接合部が衝撃により剥離するという問題も指摘されている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、車載用デバイスに要求される耐衝撃性を満足する圧電デバイスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、該凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に導電材を介して前記圧電振動素子を機械的且つ電気的に接続し前記蓋部材により該凹陥部の開口を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記凹陥部に配設する複数の突起部によって前記圧電振動素子の配置を制限すると共に前記導電材を介して該圧電振動素子を拘止することを特徴とする。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記圧電振動素子の周縁の一部を前記突起部同士の間隙に遊嵌してあることを特徴とする。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、請求項２において、前記圧電振動素子の周縁の一部に突片が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、請求項２において、前記圧電振動素子の周縁の一部に切り欠き形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、該凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に導電材を介して前記圧電振動素子を機械的且つ電気的に接続し前記蓋部材により該凹陥部の開口を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記プリント配線基板の下面に配設する外部端子に複数の穴が備えていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の実施の形態としての圧電振動子の構成を示す平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
同図に示す第１の本発明実施形態の圧電振動子１０は、圧電振動素子１と、上面に有する凹陥部３の内底面の対向する一方端部の両隅にそれぞれに突起部３ａを備えるセラミックパッケージ（プリント配線基板）２と、前記凹陥部３の開口を閉止する金属製の蓋部材４と、を備える。
【００１５】
前記圧電振動素子１は、圧電基板として略矩形状のＡＴカット水晶基板に該ＡＴカット水晶基板の一方の端部、例えば短辺側端部の略中央部分夫々に凸設する略台形状の凸部（突片）１ｃを形成したものである。この水晶基板の両主面の略中央部分に配設する励振電極１ａと該励振電極１ａ夫々から互いに異なる凸部１ｃに延出するリード電極１ｂとを備える。
【００１６】
前記セラミックパッケージ２は、略矩形状のセラミック絶縁層２ａと略矩形状の枠状セラミック絶縁層２ｂとが積層されたパッケージ本体と、枠状セラミック絶縁層２ｂ上面に銀ろう付けされたコバール合金から成る略矩形状の枠状体２ｃと、から構成する。
枠状セラミック絶縁層２ｂの短辺側内壁を前記凸部１ｃと略一致、即ち凸部１ｃと相似になるように凹設しその内壁面、即ち前記突起部３ａ同士で対向配置する斜辺の内壁夫々と該突起部３ａ同士の間隙３ｂに相対するセラミック絶縁層２ａの上面とには前記圧電振動素子１実装用の前記パッド電極５を備える。また、前記セラミック絶縁層１ａの下面、即ちセラミックパッケージ２の最下面には外部端子７を備える。なお、パッド電極５と外部端子７とはセラミックパッケージ２に内在する配線パターン（不図示）等を介して電気的に接続している。
【００１７】
前記セラミックパッケージ２の凹陥部３の内底面と前記圧電振動素子１の下面とを一定の間隔を隔てて且つ前記間隙３ｂと前記凸部１ｃとを遊嵌し凹陥部３に圧電振動素子１を載置すると共に、間隙３ｂと凸部１ｃとの間、即ち前記パッド電極５と前記リード電極１ｂとの間隙に導電性接着剤６を埋設する。つまり、導電性接着剤６を介して前記圧電振動素子１を両持ち支持すると共に電気的な接続をした上で、前記蓋部材４により凹陥部３の開口を気密封止する構造を有する。この構造により、圧電基板の法線方向を軸とする回転運動に対して強固となる。
【００１８】
図２（ａ）は本発明の実施の第２の形態としての圧電振動子の構成を示す平面図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
同図に示す第２の本発明実施形態の圧電振動子２０は、圧電振動素子１１と、上面に有する凹陥部１３の内底面の対向する一方端部の略中央にそれぞれ略台形状の突起部１３ａを備えるセラミックパッケージ１２と、前記凹陥部１３の開口を閉止する金属製の蓋部材１４と、を備える。
【００１９】
前記圧電振動素子１１は、圧電基板として略矩形状のＡＴカット水晶基板に該ＡＴカット水晶基板の一方の端部、例えば短辺側端部の略中央部分夫々に凹設する略台形状の凹部（切り欠き）１１ｃを形成したものである。この水晶基板の両主面の略中央部分に配設する励振電極１１ａと該励振電極１１ａ夫々から互いに異なる凹部１１ｃ周辺に延出するリード電極１１ｂとを備える。
【００２０】
前記セラミックパッケージ１２の凹陥部１３の短辺側内壁を前記凹部１１ｃと略一致、即ち凹部１１ｃと相似になるように突設する突起部１３ａの外周面には前記圧電振動素子１１実装用の前記パッド電極１５を備える。また、セラミックパッケージ１２の最下面には外部端子１７を備える。なお、パッド電極１５と外部端子１７とはセラミックパッケージ１２に内在する配線パターン（不図示）等を介して電気的に接続している。
【００２１】
前記セラミックパッケージ１２の凹陥部１３の内底面と前記圧電振動素子１１の下面とを一定の間隔を隔てて且つ前記突起部１３ａと前記凹部１１ｃとを遊嵌し凹陥部１３に圧電振動素子１１を載置すると共に、突起部１３ａと凹部１１ｃとの間、即ち前記パッド電極１５と前記リード電極１１ｂとの間隙に導電性接着剤１６を埋設する。つまり、導電性接着剤１６を介して前記圧電振動素子１１を両持ち支持すると共に電気的な接続をした上で、前記蓋部材１４により凹陥部１３の開口を気密封止する構造を有する。
【００２２】
前記凸部１ｃ及び凹部１１ｃを同一の圧電振動素子で併用、例えば一方端部には凸部１ｃ、他方端部には凹部１１ｃを形成しても構わない。また、凸部１ｃ及び凹部１１ｃは略台形状だけでなく矩形状、円形状、三角形状等であっても構わない。この構造により、第１の本発明実施形態と同様に、圧電基板の法線方向を軸とする回転運動に対して強固となる。
【００２３】
図３（ａ）は本発明の実施の第３の形態としての圧電振動子の構成を示す平面図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
同図に示す第３の本発明実施形態の圧電振動子３０は、両主面の略中央に配設する励振電極２１ａと該励振電極２１ａ夫々から長手方向の一方端部に延出するリード電極２１ｂとを備える略矩形状の圧電振動素子（水晶振動素子）２１と、上面に有する凹陥部２３の内底面の四隅夫々に略Ｌ字状の突起部２３ａ、２３ｂを備えるセラミックパッケージ２２と、前記凹陥部２３の開口を閉止する金属製の蓋部材２４と、を備える。
【００２４】
前記突起部２３ａ、２３ｂ同士の間隙、即ち各Ｌ字内辺により形成される略矩形状の間隙２３ｃは一様に縮小すると前記水晶振動素子２１の外形と略一致、即ち水晶振動素子２１と相似になるように突起部２３ａ、２３ｂを突設する。前記セラミックパッケージ２２の一方の短辺側端部に突設する突起部２３ａ夫々のＬ字内壁面と該Ｌ字内辺が包囲する前記凹陥部２３の内底面とには前記水晶振動素子２１実装用の前記パッド電極２５を備える。また、前記セラミックパッケージ２２の最下面には外部端子２７を備える。なお、パッド電極２５と外部端子２７とはセラミックパッケージ２２に内在する配線パターン（不図示）等を介して電気的に接続している。
【００２５】
前記セラミックパッケージ２２の凹陥部２３の内底面と前記水晶振動素子２１の下面とを一定の間隔を隔てて且つ前記間隙２３ｃと水晶振動素子２１とを遊嵌し凹陥部３に水晶振動素子２１を載置すると共に、前記突起部２３ａと水晶振動素子２１の一方端部との間、即ち前記パッド電極２５と前記リード電極２１ｂとの間隙に導電性接着剤６を埋設する。つまり、導電性接着剤２６を介して水晶振動素子２１を片持ち支持すると共に電気的な接続をする。さらにセラミックパッケージ２２の他方の短辺側端部に突設する突起部２３ｂ、即ち前記パッド電極２５を備えない突起部２３ｂと水晶振動素子２１の他方端部との間に前記導電性接着剤２６ｂを埋設、即ち水晶振動素子２１を４点支持した上で、前記蓋部材２４により凹陥部２３の開口を気密封止する構造を有する。この構造により、第１及び第２の本発明実施形態と同様に、圧電基板の法線方向を軸とする回転運動に対して強固となる。
【００２６】
図４は本発明に係る圧電振動子の外部端子の縦断面図である。
圧電振動子と実装用基板との接合部に対する耐衝撃性を向上させる手段として、例えば前記外部端子７と相対するセラミックパッケージの外底面（前記セラミック絶縁層２ａの下面）の部位に複数個の穴を形成し、その表面からタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施す。つまり、表面に複数の穴を形成する外部端子７にすることで接合面積が拡大、即ち接合強度が向上し接合部の耐衝撃性が向上する。
【００２７】
前述する本発明実施例である圧電振動子のほかに、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子（ＩＣチップ、ディスクリート部品）や該回路素子に供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を備える圧電発振器であっても構わない。また、水晶基板に部分電極を配設する多重モード水晶フィルタや弾性表面波フィルタにも本発明を適用することも可能である。
【００２８】
ＡＴカット水晶基板を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００２９】
以上では水晶（水晶基板）を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでもない。
【００３０】
このように構成することにより、車載用デバイスに要求される耐衝撃性を満足する圧電デバイスが得られる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、凹陥部に形成する該突起部と圧電振動素子に配設する凸部若しくは凹部とを遊嵌することで、接着面積が増加し、強固に圧電振動子とセラミックパッケージとを機械的に接続することが可能となる。
さらに、前記突起部により導電性接着剤のパッド電極からのはみ出しがほぼ皆無となることで接着強度の不均等が無くなり、圧電振動素子内のひずみ発生や圧電振動素子が有する振動領域への導電性接着剤の付着がなくなり、圧電振動素子の特性劣化を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての圧電振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】本発明の実施の第２の形態としての圧電振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図３】本発明の実施の第３の形態としての圧電振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図４】本発明実施例の圧電振動子の外部端子の縦断面図。
【図５】従来の圧電振動子の構成図。
（ａ）パッケージの構成を示す縦断面図
（ｂ）圧電振動素子の導電性接着材との接合状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１…圧電振動素子    １ａ…励振電極    １ｂ…リード電極    １ｃ…凸部
２…セラミックパッケージ    ３…凹陥部    ３ａ…突起部    ３ｂ…間隙
４…蓋部材    ５…パッド電極    ６…導電性接着剤    ７…外部端子
１０…圧電振動子
１１…圧電振動素子    １１ａ…励振電極    １１ｂ…リード電極
１１ｃ…凹部    １２…セラミックパッケージ    １３…凹陥部
１３ａ…突起部    １４…蓋部材    １５…パッド電極    １６…導電性接着剤
１７…外部端子    ２０…圧電振動子
２１…水晶振動素子    ２１ａ…励振電極    ２１ｂ…リード電極
２２…セラミックパッケージ    ２３…凹陥部    ２３ａ、２３ｂ…突起部
２３ｃ…間隙    ２４…蓋部材    ２５…パッド電極
２６、２６ｂ…導電性接着剤    ２７…外部端子    ３０…圧電振動子
５０…圧電振動子
５１…水晶振動素子    ５１ａ…励振電極    ５１ｂ…リード電極
５２…セラミックパッケージ    ５３…凹陥部    ５４…蓋部材
５５…パッド電極    ５５ａ…バンプ    ５６…導電性接着剤
【図１】
2004328258.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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