(57)【要約】【課題】水晶振動素子の実質的な実装不良を判別することが可能な水晶振動素子の実装構造を提供する。【解決手段】略矩形状をなす水晶基板１の両主面に一対の振動電極２ａ、２ｂを一部対抗させて被着させるとともに、一対の振動電極２ａ、２ｂの各一端を水晶基板１の一辺まで導出して端子電極３ａ、３ｂを形成した水晶振動素子１０を、端子電極３ａ、３ｂと１対１に対応する一対の接続パッド６ａ、６ｂを有した配線基板５の上面に、端子電極３ａ、３ｂと接続パッド６ａ、６ｂを電気的に接続する導電性接着剤９を介して搭載することにより水晶振動素子１０を前記一辺側でのみ保持するようにした水晶振動素子１０の実装構造において、一対の振動電極３ａ、３ｂの各他端を、水晶基板１の下面で、前記一辺と平行な水晶基板１の他辺まで導出して検査電極４ａ、４ｂを形成するとともに、検査電極４ａ、４ｂの直下に位置する配線基板５の上面にグランド電極７を形成した。【選択図】図１
2004356914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形状をなす水晶基板の両主面に一対の振動電極を一部対抗させて被着させるとともに、前記一対の振動電極の各一端を前記水晶基板の一辺まで導出して端子電極を形成した水晶振動素子を、前記端子電極と１対１に対応する一対の接続パッドを有した配線基板の上面に、前記端子電極と前記接続パッドを電気的に接続する導電性接着剤を介して搭載することにより前記水晶振動素子を前記一辺側でのみ保持するようにした水晶振動素子の実装構造において、
前記一対の振動電極の各他端を、前記水晶基板の下面で、前記一辺と平行な水晶基板の他辺まで導出して検査電極を形成するとともに、該検査電極の直下に位置する配線基板の上面にグランド電極を形成したことを特徴とする水晶振動素子の実装構造。
【請求項２】
前記検査電極が前記水晶基板下面の他辺側角部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動素子の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の通信機器等に組み込まれる圧電発振器等の圧電振動子として用いられる水晶振動素子の実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話機等の通信機器等に組み込まれる圧電発振器に、圧電振動子として水晶振動素子が実装されている。
【０００３】
このような従来の水晶振動素子の実装構造としては、例えば図４に示す様に、水晶振動素子４０が、その一辺側で導電性接着剤４９を介し、配線基板４５の上面に、電気的にかつ機械的に接続された構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
水晶振動素子４０は、略矩形状をなす水晶基板４１の両主面に一対の振動電極４２ａ、４２ｂが一部対抗して被着されるとともに、一対の振動電極４２ａ、４２ｂの各一端が水晶基板４１の一辺まで導出して端子電極４３ａ、４３ｂが形成されたものである。
【０００５】
このような端子電極４３ａ、４３ｂは、水晶基板４１の前記一辺に沿った端面から両主面にかけて断面コの字状をなすように被着・形成されており、端子電極４３ａ、４３ｂとそれぞれ１対１に対応する一対の接続パッド４６ａ、４６ｂに、導電性接着剤４９を介して接続されることにより、水晶振動素子４０が配線基板４５の上面より所定の間隔をあけて保持されている。
【０００６】
また、上述した実装構造は、この水晶振動素子４０は、水晶振動素子４０を囲むように配線基板４５の上面に被着させた枠体と、前記枠体の上部に被着させる蓋体とにより気密封止され、圧電発振器として機能することになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−５５０６１号公報（図１、図６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の実装構造では、水晶振動素子４０は、一辺側でのみ保持されたいわゆる片保持構造であるため、傾いた状態で実装されてしまうことがあり、配線基板４５の上面に接触したこの場合には、水晶振動素子の共振周波数に若干のずれが発生してしまう。
【０００９】
また、このときの特性の変動が規格内であっても、水晶振動素子の実装構造がこのような状態のままで通信機器等に組み込まれた圧電発振器は、マザーボードに搭載するときの熱等によって傾きがより大きくなりやすく、このような場合、発振周波数が大きくずれて規格外となってしまうので、通信機器の誤作動することになる。従って、水晶振動素子が傾いて配線基板と接触した状態で実装された場合は、特性が規格内であっても後に、誤作動の原因となる可能性が高いので、実質的には実装不良として判別されなければならない。
【００１０】
しかしながら、このように水晶振動素子が傾いて配線基板と接触している状態は、水晶振動素子が気密封止されている為、外観から確認することができず、また、電気的な検査手段を用いても認識することは困難である。その為、従来の水晶振動素子の実装構造では、実質的に実装不良を完全に判別することができず、圧電発振器が実装された後誤作動を誘発させるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、水晶振動素子の実質的な実装不良を判別することが可能な水晶振動素子の実装構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の水晶振動素子の実装構造は、略矩形状をなす水晶基板の両主面に一対の振動電極を一部対抗させて被着させるとともに、前記一対の振動電極の各一端を前記水晶基板の一辺まで導出して端子電極を形成した水晶振動素子を、前記端子電極と１対１に対応する一対の接続パッドを有した配線基板の上面に、前記端子電極と前記接続パッドを電気的に接続する導電性接着剤を介して搭載することにより前記水晶振動素子を前記一辺側でのみ保持するようにした水晶振動素子の実装構造において、前記一対の振動電極の各他端を、前記水晶基板の下面で、前記一辺と平行な水晶基板の他辺まで導出して検査電極を形成するとともに、該検査電極の直下に位置する配線基板の上面にグランド電極を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の水晶振動素子の実装構造は、前記検査電極が前記水晶基板下面の他辺側角部に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、一対の振動電極の各他端を、水晶基板の下面で、端子電極を形成した一辺と平行な水晶基板の他辺まで導出して検査電極を形成するとともに、該検査電極の直下に位置する配線基板の上面にグランド電極を形成したことから、水晶振動素子が傾いて配線基板と接触すると検査電極がグランド電極と電気的に接触し、発振周波数が出力されなくなるので、特性の変動が規格外となり水晶振動素子が大きく傾いた状態を認識することが可能となる。従って、水晶振動素子の実質的な実装不良を判別することができるようになり、圧電発振器をマザーボードに搭載して熱等が加わったときに発振周波数が大きくずれて通信機器の誤作動を誘発することを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明によれば、検査電極は、水晶振動素子が傾いたときに最も下側に位置される水晶基板下面の他辺側角部に設けられていることから、グランド電極と確実に接触されることとなり、水晶振動素子の実質的な実装不良を高精度に判別することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係る水晶振動素子の実装構造を示す外観斜視図であり、図２は図１の水晶振動素子の実装構造のＡ−Ａ´線断面図である。これらの図に示す水晶振動素子１０は、略矩形状をなす水晶基板１の両主面に一対の振動電極２ａ、２ｂを被着させるとともに、これら一対の振動電極２ａ、２ｂの各一端を水晶基板１の一辺まで導出し、該導出部に一対の端子電極３ａ、３ｂを設けており、配線基板５の上面に形成した一対の接続パッド６ａ、６ｂを、導電性接着剤９を介して搭載した構造を有している。
【００１８】
水晶基板１は、従来周知の水熱育成法等により析出させて得られた水晶の単結晶から所定の角度（ＡＴカット）で切り出され、略矩形状に加工された水晶片である。切り出された水晶基板１は、表面を研磨加工して切断面に対しても所定の表面粗さが得られるようになっている。
【００１９】
かかる水晶基板１の表面に被着して形成した振動電極２ａ、２ｂ及び端子電極３ａ、３ｂは、従来周知の薄膜手法、例えば、蒸着法やスパッタリング法，フォトエッチング技術等によってパターン形成された導電膜である。これらの導体膜は、例えば、クロム、ニッケル、銀、金あるいはこれらを積層させることによって形成される。
【００２０】
振動電極３ａ、３ｂは、水晶基板１の両主面に、一部対向するようにして被着した一対の電極である。このような振動電極３ａ、３ｂは、電極に電界が発生したときに、水晶基板１を、主に厚みすべり振動モードで共振させる。
【００２１】
端子電極３ａ、３ｂは、振動電極３ａ、３ｂの各一端を水晶基板１の一辺、いわゆる固定端部まで導出し、該導出部に形成した一対の導電膜であり、振動電極３ａ、３ｂを外部の回路と電気的に接続する入出力端子となる。
【００２２】
一方、振動電極３ａ、３ｂの各他端は、水晶基板１の下面で、前記一辺と平行な水晶基板１の他辺まで導出し、検査電極４ａ、４ｂを形成している。
【００２３】
このような水晶振動素子１０は、例えば図１、２に示すように、水晶振動素子１０の端子電極３ａ、３ｂと１対１に対応するとともに電気的に接続される一対の接続パッド６ａ、６ｂを有した配線基板５上に取着・実装される。
【００２４】
配線基板５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。
【００２５】
接続パッド６ａ、６ｂは、配線基板５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、配線基板５上には、接続パッド６ａ、６ｂの他にグランド電極７が、同じ金属材料で形成されている。
【００２６】
導電性接着剤９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９は、配線基板５と水晶振動素子１０の固定端部とを機械的に接合するともに、同時に配線基板５の接続パッド６ａ、６ｂと、水晶基板１の一辺の下面の端子電極３ａ、３ｂとを夫々電気的に接続するものである。
【００２７】
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。
【００２８】
まず、最初に水晶振動素子１０及び接続パッド６ａ、６ｂを有した配線基板５を用意する。次に、接続パッド６ａ、６ｂ上に導電性接着剤９となる導電性樹脂ペーストを塗布する。導電性樹脂接着剤９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、配線基板５に被着した接続パッド６ａ、６ｂ上に塗布される。次に、導電性接着剤９となる導電性樹脂ペースト上に、水晶振動素子１０の端子電極３ａ、３ｂが位置するように、配線基板５上に水晶振動素子１０を載置する。そして、水晶振動素子１０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９となり、水晶振動素子１０が配線基板５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。
【００２９】
ここで、本実施形態の水晶振動素子１０の実装構造において重要な点は、一対の振動電極２ａ、２ｂの各他端を、水晶基板１の下面で、端子電極３ａ、３ｂを形成した一辺と平行な水晶基板１の他辺まで導出して検査電極４ａ、４ｂを形成するとともに、検査電極４ａ、４ｂの直下に位置する配線基板５の上面にグランド電極７ａ、７ｂを形成したことにある。これにより、水晶振動素子１０が傾いて配線基板５と接触すると検査電極４ａ、４ｂがグランド電極７ａ、７ｂと電気的に接触し、発振周波数が出力されなくなるので、特性の変動が規格外となり水晶振動素子１０が大きく傾いた状態を認識することが可能となる。従って、水晶振動素子の実質的な実装不良を判別することができるようになり、圧電発振器をマザーボードに搭載して熱等が加わったときに発振周波数が大きくずれ、通信機器の誤作動を誘発することを防ぐことができる。
【００３０】
尚、水晶振動素子の傾きは、上述したような下方向に限らず、上方向に傾くこともあり、この場合、水晶振動素子を気密封止するために上部に配置した蓋体と接触することがあるが、蓋体は通常においてグランド電位であるため、上述したメカニズムが同様に働いてその状態は認識される。
【００３１】
かくして本発明の水晶振動素子の実装構造を用いた圧電発振器等は、水晶振動素子を囲むように配線基板の上面に被着させた枠体と、前記枠体の上部に被着させる蓋体とにより気密封止され、携帯電話機等の通信機器において、安定した基準クロック源として機能することとなる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、上述した実施形態においては、検査電極は、他辺側の一辺内に形成したものとしているが、この範囲に限らず、図３に示すように、水晶振動素子２０が傾いたとき最も下側にくる水晶基板２１下面の他辺側角部に、検査電極２４ａ、２４ｂを設けるようにすれば、グランド電極２７ａ、２７ｂと確実に接触されることとなり、水晶振動素子の実質的な実装不良を高精度に判別することが可能となる。
【００３４】
また、グランド電極は検査電極の真下に位置させているが、水晶振動素子が傾いたときに検査電極と接触するような位置にあればよいものであり、例えば、配線基板の上面において、水晶振動素子の直下を含んだ範囲に凹部を形成し、その底面部にグランド電極を形成した場合には、その凹部の深さに合わせてグランド電極の位置を適宜設定すればよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の振動電極の各他端を、水晶基板の下面で、端子電極を形成した一辺と平行な水晶基板の他辺まで導出して検査電極を形成するとともに、該検査電極の直下に位置する配線基板の上面にグランド電極を形成したことから、水晶振動素子が傾いて配線基板と接触すると検査電極がグランド電極と電気的に接触し、発振周波数が出力されなくなるので、特性の変動が規格外となり水晶振動素子が大きく傾いた状態を認識することが可能となる。従って、水晶振動素子の実質的な実装不良を判別することができるようになり、圧電発振器をマザーボードに搭載して熱等が加わったときに発振周波数が大きくずれて通信機器の誤作動を誘発することを防ぐことができる。
【００３６】
また、本発明によれば、検査電極は、水晶振動素子が傾いたときに最も下側に位置される水晶基板下面の他辺側角部に設けられていることから、グランド電極と確実に接触されることとなり、水晶振動素子の実質的な実装不良を高精度に判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る水晶振動素子の実装構造を示す外観斜視図である。
【図２】図１の水晶振動素子の実装構造のＡ−Ａ´断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子の実装構造の一部を上方から見た透視図である。
【図４】従来の水晶振動素子の実装構造を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１・・・水晶基板
２ａ、２ｂ・・・振動電極
３ａ、３ｂ・・・端子電極
４ａ、４ｂ・・・検査電極
５・・・配線基板
６ａ、６ｂ・・・接続パッド
７ａ、７ｂ・・・グランド電極
９・・・導電性接着剤
１０・・・水晶振動素子
【図１】
2004356914.tif 000003
【図２】
2004356914.tif 000004
【図３】
2004356914.tif 000005
【図４】
2004356914.tif 000006