(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部とこの基部から突出された複数の脚部とからなる音叉型圧電振動片と、セラミック多層基板と、蓋体とを具備し、前記音叉型圧電振動片の基部が導電性樹脂接着剤によりセラミック多層基板に保持された状態で、セラミック多層基板に蓋体を被せて気密封止してなる音叉型圧電振動子であって、
音叉型圧電振動片は、異電位で構成された励振電極と、当該励振電極と接続された導出電極とが設けられ、かつ各脚部主面の先端部には、金属材料からなり、質量が減じられることで周波数が調整されてなる周波数調整電極が設けられてなり、
セラミック多層基板は、有底の収納部と、当該収納部の中に形成され、音叉型圧電振動片の基部を搭載する並列に形成された２つの導電パッドと、セラミック多層基板に保持された音叉型圧電振動片の周波数調整電極の一部と対向する位置に、前記周波数調整電極より幅広でセラミック多層基板の素地が露出した一条の稜線部が設けられ、
気密封止された音叉型圧電振動片が大きく撓んで、導電性樹脂接着剤の接着界面状態が変化し、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動が生じた場合に、
前記音叉型圧電振動片の大きな撓みに同調して前記周波数調整電極が前記稜線部に当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整されてなることを特徴とする音叉型圧電振動子。
【請求項２】
前記セラミック多層基板には、収納部を囲む堤部と、前記堤部の一部を連結する架橋部が形成され、当該架橋部の稜線に前記周波数調整電極が当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動片の周波数が調整されてなることを特徴とする特許請求項１記載の音叉型圧電振動子。
【請求項３】
前記周波数調整電極がセラミックより軟質の金属材料により構成されてなることを特徴とする特許請求項１、または特許請求項２記載の音叉型圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音叉型圧電振動子に関するものであり、特に、セラミック多層基板に導電性樹脂接着剤を用いて音叉型水晶振動片が接合される音叉型圧電振動子のパッケージ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスの一つとして、特許文献１に開示されているように、基部とこの基部から突出された２つの脚部を有する振動部とからなる音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子がある。この音叉型圧電振動子では、正確なクロック周波数を得るためのものとして電子機器や携帯端末などに利用されている。表面実装型の音叉型圧電振動子は、そのパッケージがセラミック多層基板と蓋体とから構成され、このパッケージ内部には、セラミック多層基板上に接合して保持された音叉型圧電振動片が気密封止される。このセラミック多層基板への音叉型圧電振動片の導電性接合部材には、例えば、導電性樹脂接着剤が用いられる。この導電性樹脂接着剤により、音叉型圧電振動片に設けられた励振電極とセラミック多層基板に設けられた導電パッドとが導通状態とされる。
【特許文献１】特開２００４−２６０７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
導電性樹脂接着剤によりセラミック多層基板に片端接合された音叉型圧電振動子では、気密封止後に、落下などの外部衝撃が加わって、音叉型圧電振動片が大きく撓みすぎると、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動が生じ、所望の周波数特性が得られないといった問題点があった。これは、音叉型圧電振動片の自由端が大きく撓むことで、音叉型圧電振動片の固定端にある導電性樹脂接着剤に大きな応力が加わり、音叉型圧電振動片と導電性樹脂接着剤、あるいは導電性樹脂接着剤とセラミック多層基板の接着界面での分子鎖の剥がれが生じ、導電性樹脂接着剤の接着界面状態が変化する。結果として、導電性樹脂接着剤による音叉型圧電振動片への応力が変化し、音叉型圧電振動片から接合領域への若干の振動エネルギー漏れが生じることに起因する。なお、導電性樹脂接着剤の接着界面状態が変化しても、導電性樹脂接着剤による電気的機械的な接合強度に影響を及ぼすことはない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために、導電性樹脂接着剤の接着界面変化による音叉型圧電振動子の周波数変動を抑制することができるより信頼性の高い音叉型圧電振動子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】
【０００５】
そこで、本発明の音叉型圧電振動子は、基部とこの基部から突出された複数の脚部とからなる音叉型圧電振動片と、セラミック多層基板と、蓋体とを具備し、前記音叉型圧電振動片の基部が導電性樹脂接着剤によりセラミック多層基板に保持された状態で、セラミック多層基板に蓋体を被せて気密封止してなる音叉型圧電振動子であって、音叉型圧電振動片は、異電位で構成された励振電極と、当該励振電極と接続された導出電極とが設けられ、かつ各脚部主面の先端部には、金属材料からなり、質量が減じられることで周波数が調整されてなる周波数調整電極が設けられてなり、セラミック多層基板は、有底の収納部と、当該収納部の中に形成され、音叉型圧電振動片の基部を搭載する並列に形成された２つの導電パッドと、セラミック多層基板に保持された音叉型圧電振動片の周波数調整電極の一部と対向する位置に、前記周波数調整電極より幅広でセラミック多層基板の素地が露出した一条の稜線部が設けられ、気密封止された音叉型圧電振動片が大きく撓んで、導電性樹脂接着剤の接着界面状態が変化し、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動が生じた場合に、前記音叉型圧電振動片の大きな撓みに同調して前記周波数調整電極が前記稜線部に当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整されてなることを特徴とする。
【０００６】
また、上記構成に加え、前記セラミック多層基板には、収納部を囲む堤部と、前記堤部の一部を連結する架橋部が形成され、当該架橋部の稜線に前記周波数調整電極が当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動片の周波数が調整されてなることを特徴とする。
【０００７】
また、上記構成に加え、前記周波数調整電極がセラミックより軟質の金属材料により構成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の特許請求項１によれば、音叉型圧電振動片は、異電位で構成された励振電極と、当該励振電極と接続された導出電極とが設けられ、かつ各脚部主面の先端部には、金属材料からなり、質量が減じられることで周波数が調整されてなる周波数調整電極が設けられてなり、セラミック多層基板は、有底の収納部と、当該収納部の中に形成され、音叉型圧電振動片の基部を搭載する並列に形成された２つの導電パッドと、セラミック多層基板に保持された音叉型圧電振動片の周波数調整電極の一部と対向する位置に、前記周波数調整電極より幅広でセラミック多層基板の素地が露出した一条の稜線部が設けられている。
【０００９】
このため、落下などの衝撃により気密封止された音叉型圧電振動片が大きく撓んで、導電性樹脂接着剤の接着界面状態が変化し、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動が生じたとしても、前記音叉型圧電振動片の大きな撓みに同調して前記周波数調整電極が前記稜線部に当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整される。
【００１０】
これに対して、落下などの衝撃が加わらず気密封止された音叉型圧電振動片が大きく撓まなければ、導電性樹脂接着剤の接着界面状態は変化せず、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動は生じることはない。さらに、前記音叉型圧電振動片の周波数調整電極が前記稜線部に当接することもないので、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されることもなく音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整されることもない。
【００１１】
つまり、落下などの強い外部衝撃が加わったときのみに、導電性樹脂接着剤の界面状態が変化することで生じる周波数のマイナス変動は、セラミック多層基板への周波数調整電極の転写によって周波数調整電極が減じられることで生じる周波数のプラス変動によってほぼ相殺されるので、音叉型圧電振動子としての周波数変動が抑制される。落下などの強い衝撃が加わらなければ、周波数変動そのものが起こらないので、相殺機能は働かないように調整される。このとき、一条の稜線部としているので、音叉型圧電振動片の接触した際の衝撃が均等に分散され、音叉型圧電振動片のチッピングの影響を極力低減できる構成となる。
【００１２】
本発明の特許請求項２によれば、上述の作用効果に加え、前記セラミック多層基板には、収納部を囲む堤部と、前記堤部の一部を連結する架橋部が形成され、当該架橋部の稜線に前記周波数調整電極が当接し、周波数調整電極の一部が稜線部に転写されてなることで音叉型圧電振動片の周波数が調整されてなるので、周波数調整電極転写用のセラミック基板の素地が露出した一条の稜線部が得られるだけでなく、気密封止する際に熱的歪が集中するセラミック多層基板の堤部での機械的な曲げ強度が補強されて、クラックの発生を飛躍的に抑制することができる。
【００１３】
本発明の特許請求項３によれば、上述の作用効果に加え、周波数調整電極をセラミックより軟質の金属材料としているので、セラミックの素地が露出した一条の稜線部への転写性が向上し、より確実に周波数調整電極が減じられるように調整できる。また、セラミックより軟質の金属材料からなる周波数調整電極により、音叉型圧電振動片への衝撃が和らげられ、よりチッピングの影響を低減できる構成となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による実施形態について表面実装型音叉型水晶振動子を例にとり図１〜図３とともに説明する。図１は本発明の実施形態を示す平面図であり、収納部に音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）を搭載した状態を示している。図２は図１に蓋をした状態のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は図１の音叉型水晶振動片を搭載する前の平面図である。
【００１５】
表面実装型音叉型水晶振動子は、全体として直方体形状で、上部が開口した凹形の収納部１ａを有する平面視略長方形状のセラミック多層基板１と、当該セラミック多層基板の中に収納される圧電振動デバイスの素子である水晶振動片２と、パッケージの開口部に接合される金属蓋３とからなる。
【００１６】
セラミック多層基板１に収納される音叉型水晶振動片２は、各脚部に形成される励振電極（図示せず）と、基部に形成される各励振電極からの導出電極２１，２２、各脚部主面の先端部には周波数調整電極２３，２４が形成されている。これらの電極は、クロムや金、銀等の金属材料からなり、周波数調整電極２３，２４は、最上層が金や銀などのセラミックより軟質の金属材料により形成されている。この周波数調整電極２３，２４に対して、例えばレーザービームやミーリングなどの手法により電極の質量が減じられることで、音叉型水晶振動子として所望の周波数に調整される。
【００１７】
断面でみてセラミック多層基板１は凹形であり、平面視略方形状で有底の収納部１ａと、当該収納部の底部に形成された音叉水晶振動片を搭載する平面視略方形状の段部１ｂ，１ｃと、前記収納部と段部を囲む堤部（側壁）１０とを有している。
【００１８】
前記各段部上面には、導電パッド１２，１３がお互いに並列の状態で形成され、前記堤部１０上面には周状の封止用メタライズ部１１が形成されている。これらの導電パッド１２，１３、および封止用メタライズ部１１は、積層技術を用いて形成され、タングステン等からなるメタライズ層と、メタライズ層上に形成される金属膜層とからなる。金属膜層は例えばメタライズ層に接してニッケルメッキ層と、当該ニッケルメッキ層の上部に形成される極薄の金メッキ層とからなる。
【００１９】
前記セラミック多層基板の長辺方向の中央部分には、前記堤部１０の一部を短辺方向に連結する長方形状で絶縁性の架橋部１ｄが形成されている。この架橋部１ｄは、図１に示すように、前記セラミック多層基板の長辺方向の中央線Ｂ−Ｂと一部が重なるように形成していれば、機械的な曲げ強度が補強されて、クラックの発生を飛躍的に抑制することができる。なお、本形態の架橋部１ｄは、前記段部１ｂ，１ｃと同一のセラミック層で構成している。
【００２０】
前記セラミック多層基板１の前記段部１ｂ，１ｃと前記架橋部１ｄの間には、第１の凹部１ｅが形成され、前記セラミック多層基板１の前記段部１ｂ，１ｃの間には、第２の凹部１ｆが形成されている。前記セラミック多層基板１の水晶振動片の自由端である脚部の先端部分に対応する部分には、前記架橋部１ｄより低い第３の凹部１ｇが形成されている。この架橋部１ｄと第３の凹部１ｇからなる段差により、前記周波数調整電極２３，２４より幅広でセラミック多層基板の素地が露出した一条の稜線部１１ｄが設けられている。そして、この一条の稜線部１１ｄは、前記各脚部の配列方向に沿って形成されており、後述するようにセラミック多層基板１に導電性樹脂接着剤により保持された音叉型圧電振動片２の周波数調整電極２３，２４の一部と対向する位置に形成されている。
【００２１】
前記収納部１ａと各凹部１ｅ〜１ｇの角部、前記堤部と架橋部の接続部分、および前記堤部と段部の接続部分には、各々曲率の面取部Ｒ１〜Ｒ１２が形成されている。なお、本形態では、例えば前記セラミック多層基板１の短辺寸法を１．５ｍｍとし、長辺寸法を３．２ｍｍとしており、１．５倍以上に設定している。
【００２２】
そして、水晶振動片２の導出電極２１，２２と前記導電パッド１２，１３とが、導電性接合材Ｄにより電気的機械的に接合される。導電性接合材Ｄとしては、例えば金属フィラーを介在させたシリコーン系樹脂接着剤が用いられる。このとき、水晶振動片２の基部側が導電性接合材Ｄを介して前記導電パッド１２，１３の上面に固定され、水晶振動片２の脚部側が自由端となる状態で片側保持される。
【００２３】
また、前記封止用メタライズ部１１上に前記金属蓋３を搭載し、この状態で、図示しないシームローラにより金属蓋と封止用メタライズ部を溶融させ、気密封止する。
【００２４】
本発明によれば、落下などの衝撃により気密封止された音叉型圧電振動片２が大きく撓んで、導電性樹脂接着剤Ｄの接着界面状態が変化し、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動が生じたとしても、前記音叉型圧電振動片２の大きな撓みに同調して前記周波数調整電極２３，２４が前記稜線部１１ｄに当接し、周波数調整電極２３，２４の一部が稜線部１１ｄに転写されてなることで音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整される。これに対して、落下などの衝撃が加わらず気密封止された音叉型圧電振動片２が大きく撓まなければ、導電性樹脂接着剤Ｄの接着界面状態は変化せず、音叉型圧電振動子の周波数にマイナス変動は生じることはない。さらに、前記音叉型圧電振動片２の周波数調整電極２３，２４が前記稜線部１１ｄに当接することもないので、周波数調整電極２３，２４の一部が稜線部１１ｄに転写されることもなく音叉型圧電振動子の周波数がプラス変動するように調整されることもない。つまり、落下などの強い外部衝撃が加わったときのみに、導電性樹脂接着剤Ｄの界面状態が変化することで生じる周波数のマイナス変動は、セラミック多層基板１への周波数調整電極２３，２４の転写によって周波数調整電極２３，２４が減じられることで生じる周波数のプラス変動によってほぼ相殺されるので、音叉型圧電振動子としての周波数変動が抑制される。落下などの強い衝撃が加わらなければ、周波数変動そのものが起こらないので、相殺機能は働かないように調整される。このとき、一条の稜線部１１ｄとしているので、音叉型圧電振動片２の接触した際の衝撃が均等に分散され、音叉型圧電振動片２のチッピングの影響を極力低減できる構成となる。
【００２５】
また、前記架橋部１ｄにより、周波数調整電極転写用のセラミック基板の素地が露出した一条の稜線部が得られるだけでなく、気密封止する際に熱的歪が集中するセラミック多層基板の堤部１０での機械的な曲げ強度が補強されて、クラックの発生を飛躍的に抑制することができる。
【００２６】
また、金や銀などのセラミックより軟質の金属材料からなる周波数調整電極２３，２４を形成しているので、セラミックの素地が露出した一条の稜線部１１ｄへの転写性が向上し、より確実に周波数調整電極２３，２４が減じられるように調整できるだけでなく、比重の高い金は調整電極としてより好ましい。また、金や銀などのセラミックより軟質の金属材料からなる周波数調整電極２３，２４により、音叉型圧電振動片２への衝撃が和らげられ、よりチッピングの影響を低減できる構成となる。
【００２７】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。例えば、導電性接合材としてシリコーン系の樹脂接着剤に限るものではなく、他の樹脂接着剤でもよい。調整電極として金や銀などを例にしているが、銅でもよい。また、面取りとして曲率状のものに限らない。上記説明において一条の稜線部としてセラミック多層基板の堤部の一部を連結する架橋部を例にしているが、音叉型圧電振動片の脚部の幅より大きな枕材等であってもよい。また、封止の方法として、シーム溶接を例にしているが、レーザーや電子ビームなどのビーム溶接による封止でもよく、蓋としてセラミック材のものを用いてガラス封止や樹脂封止によるものでもよい。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動片を搭載した状態における平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図１の水晶振動片を搭載する前の平面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  セラミック多層基板
１０  堤部
１１  封止用メタライズ部
２  音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）
１２，１３  導電パッド
３  金属蓋（金属の蓋体）
【図１】
0004645376.tif 000002
【図２】
0004645376.tif 000003
【図３】
0004645376.tif 000004