(57)【要約】【課題】小型化及び高周波化に対応し、且つ、低コストの表面実装型圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電基板の一方の主面を凹陥することにより超薄肉部と該超薄肉部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に形成すると共に、該超薄肉部を挟んで対向配置した励振電極と該励振電極から延出するリード電極に電気的導通し一定間隔を隔てて一直線上に配設するパッド電極とを備える圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子を収容するための凹部を備えるプリント配線基板と、前記凹部の開口を閉止するための金属蓋と、を備え、該凹部の内底面に形成した内部端子に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子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金属蓋により該凹部を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記パッド電極のうち前記励振電極に近い方のパッド電極と前記励振電極との中間にパット電極と励振電極とを結ぶ延長線と交わる方向に延長した貫通溝を前記超薄肉部に形成する。【選択図】      図１
2005033293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一方の主面を凹陥することにより超薄肉部と該超薄肉部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に形成すると共に、該超薄肉部を挟んで対向配置した励振電極と該励振電極から延出するリード電極に電気的導通し一定間隔を隔てて一直線上に配設するパッド電極とを備える圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子を収容するための凹部を備えるプリント配線基板と、前記凹部の開口を閉止するための金属蓋と、を備え、該凹部の内底面に形成した内部端子に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子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金属蓋により該凹部を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
前記パッド電極のうち前記励振電極に近い方のパッド電極と前記励振電極との中間にパット電極と励振電極とを結ぶ延長線と交わる方向に延長した貫通溝を前記超薄肉部に形成することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記貫通孔が前記励振電極近傍に周設してい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】
前記リード電極を配設した前記該超薄肉部の厚みが外側に向けて漸次増していることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
全ての前記パッド電極が前記圧電基板のいずれか一方の主面に配設してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型化に対応した表面実装型圧電デバイスに関し、特に圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段として導電性接着剤を用いた場合に発生する種々の不具合を解決した表面実装型圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器は、小型化、軽量化が進む一方で、高機能化についても強く求められており、高機能化に伴う部品点数の増加と小型化という相反する２つの要求を同時に満たす為に、電装部を構成するプリント基板の小面積化と、搭載部品等の高密度化による基板面積の有効利用が重要視されるようになっている。移動体通信機器や伝送通信機器において周波数制御デバイスとして用いられる水晶デバイス（振動子、フィルタ）についても小型化等が強く求められており、高密度実装化に対応するためにデバイスのパッケージ構造としては表面実装型が主流となっており、併せて高周波化の要求が強くなっている。
【０００３】
以下、従来の圧電デバイスについて説明する。
従来の圧電デバイスには、例えば特開２００２−２４６８６９号公報で提案されたようなものがあり、図４（ａ）は従来の圧電振動素子の一例としての水晶振動素子の下面斜視図、図４（ｂ）は従来の圧電デバイスの一例としての水晶振動子の構造を示す縦断面図である。
図４（ａ）に示すように、水晶振動素子１０１は、その一方の主面を化学エッチング加工によって凹陥せしめ、該凹陥部の超薄肉部を振動部１０１ａとすると共に該振動部１０１ａの周囲を支持する厚肉の環状囲繞部１０１ｂを一体的に形成する。更に蒸着又はフォトリソグラフィにより、一方の主面側の振動部１０１ａ上に励振電極を構成する主面電極１０２ａと該主面電極１０２ａから延出するリード電極１０２ｂ及びパッド電極１０２ｃと、他方の主面上に主面電極１０２ａに対向する位置に励振電極を構成する裏面電極１０３ａと該裏面電極１０３ａから延出し環状囲繞部１０１ｂの側端面を通って一方の主面側に引き出したリード電極１０３ｂと電気的導通しているパッド電極１０３ｃと、を形成する。該パッド電極１０２ｃ及び１０３ｃは、幅方向（同図中左端に図示する矢印Ｘの示す方向）に一部オーバーラップ（１０５）するように近接すると共に、該幅方向と直交する方向に所定のギャップ１０４を隔てて離間配置されている。更に、パッド電極１０２ｃと前記凹陥部との中間の位置する環状囲繞部１０１ｂに幅方向に延長するよう溝１２０を形成し、該溝１２０は例えば凹陥部を形成する際のエッチング加工の際に同じに形成することができる。
【０００４】
図４（ｂ）に示すように、水晶振動子１１０は、前記凹部を下方に向けて前記水晶振動素子１０１をセラミックパッケージ１１２の上面に備える凹部１１３に収納し該凹部１１３の上面開口を金属蓋１１４により気密封止した構造を備える。凹部１１３の内底面に形成した内部端子１１５及び１１６は前記パッド電極１０２ｃ及び１０３ｃと対応する位置関係に配置されており、水晶振動素子１０１を凹部１１３に片持ち支持する際には、パッド電極１０２ｃ及び１０３ｃと内部端子１１５及び１１６とを一対一の対応関係で対向させた上で、所要量の硬質の導電性接着剤（エポキシ系、ポリイミド系接着剤）１１７を介した固定が行われる。
【０００５】
前記パッド電極１０２ｃ及び１０３ｃの一部を幅方向にずらすと共に各パッド電極のオーバーラップ部上に夫々前記導電性接着剤１１７を一列（一直線状）に配置しているため、導電性接着剤１１７の配列と直交する方向については温度変化に起因した前記水晶振動素子１０１の膨張、収縮（熱応力）を導電性接着剤１１７が妨げることがない。さらに、前記ギャップ１０４に発生した熱応力の一部が前記振動部１０１ａに伝達しようとしても、前記溝１２０が応力の伝達経路を遮断し伝達する応力を緩和するよう機能するので、振動部１０１ａへ応力が伝達されるのを抑圧することができる。
【０００６】
【特許文献】特開２００２−２４６８６９号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記水晶振動素子１０１の更なる高周波化、即ち前記振動部１０１ａの更なる超薄肉化することで前述する水晶振動素子１０１に生じる熱応力に対して鋭敏になり、前記溝１２０を前記環状囲繞部１０１ｂに形成したことで振動部１０１ａへの熱応力の伝達を完全に抑止することができない、換言すれば僅かながら振動部１０１ａへ熱応力が伝達されてしまい、水晶振動素子１０１の諸特性、例えば周波数温度特性を劣化させる虞があった。
【０００８】
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、小型化及び高周波化に対応し、且つ、低コストの表面実装型圧電デバイスを提供することを目的とする。
【０００９】
【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、圧電基板の一方の主面を凹陥することにより超薄肉部と該超薄肉部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に形成すると共に、該超薄肉部を挟んで対向配置した励振電極と該励振電極から延出するリード電極に電気的導通し一定間隔を隔てて一直線上に配設するパッド電極とを備える圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子を収容するための凹部を備えるプリント配線基板と、前記凹部の開口を閉止するための金属蓋と、を備え、該凹部の内底面に形成した内部端子に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子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金属蓋により該凹部を気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記パッド電極のうち前記励振電極に近い方のパッド電極と前記励振電極との中間にパット電極と励振電極とを結ぶ延長線と交わる方向に延長した貫通溝を前記超薄肉部に形成することを特徴とする。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記貫通孔が前記励振電極近傍に周設していることを特徴とする。
【００１１】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記リード電極を配設した前記該超薄肉部の厚みが外側に向けて漸次増していることを特徴とする。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、全ての前記パッド電極が前記圧電基板のいずれか一方の主面に配設してあ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）は本発明の第１の実施形態の圧電振動素子としての水晶振動素子の平面図、図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子の構成を示す縦断面図である。の辺縁近傍、例えば同図中下側の辺縁近傍に図１（ａ）に示すように、ＡＴカットの水晶振動素子１は、水晶基板（圧電基板）の一方の主面を化学エッチング加工によって凹陥せしめ、該凹陥部の底面部である超薄肉部の振動領域を振動部１ａとすると共に、該超薄肉部の周囲を支持する厚肉の環状囲繞部１ｂを一体的に形成する。更に蒸着又はフォトリソグラフィにより、一方の主面（手前面）側の振動部１ａ上に励振電極を構成する主面電極２ａと該主面電極２ａから延出するリード電極２ｂと電気的導通するパッド電極２ｃと、他方の主面上に主面電極２ａに対向する位置に励振電極を構成する裏面電極３ａと該裏面電極３ａから延出し環状囲繞部１ｂの側端面を通って一方の主面側に引き出したリード電極３ｂと電気的導通するパッド電極３ｃと、を形成する。該パッド電極３ｃは、前記水晶基板の（一方の主面側の）一方の端部近傍、例えば同図中下側の端部近傍に配置され、幅方向（同図中下端に図示する矢印Ｙの示す方向）に一部オーバーラップ（５）するように近接すると共に、該幅方向と直交し前記励振電極が配設する方向に所定のギャップ４を隔ててパッド電極２ｃが離間配置されている。更に、前記励振電極に近いパッド電極２ｃと平面外形が大きい方の励振電極、例えば前記裏面電極３ａのパッド電極２ｃ側の辺縁との間隙に有する前記凹陥部の超薄肉部（前記振動部１ａ領域外）に幅方向に延長すると共に主面電極２ａ及び裏面電極３ａの幅より長い貫通溝１０を形成する。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、水晶振動子１１は、前記凹部を下方に向けて前記水晶振動素子１をセラミックパッケージ（プリント配線基板）１２の上面に備える凹部１３に収納し該凹部１３の上面開口を金属蓋１４により気密封止した構造を備える。凹部１３の内底面に形成した内部端子１５及び１６は前記パッド電極２ｃ及び３ｃと対応する位置関係に配置されており、水晶振動素子１を凹部１３に片持ち支持する際には、パッド電極２ｃ及び３ｃと内部端子１５及び１６とを一対一の対応関係で対向させた上で、オーバーラップする各パッド電極上に一列（一直線状）に配置した所要量の硬質の導電性接着剤（エポキシ系、ポリイミド系接着剤）１７を介した固定が行われる。
【００１６】
図２は本発明の第２の実施形態の圧電振動素子としての水晶振動素子の平面図である。
第２の実施形態の水晶振動素子が第１の実施形態と異なる点は、平面外形が大きい方の前記励振電極近傍を囲繞する、即ち前記振動部１ａに周設するように前記凹陥部の超薄肉部に貫通溝２０を形成した点にある。図２に示すように、前記リード電極２ｂ及び３ｂを配設した凹陥部の超薄肉部を除き裏面電極３ａ近傍を囲繞するように前記貫通溝２０を形成してある。
【００１７】
図３（ａ）は本発明の第３の実施形態の圧電振動素子としての水晶振動素子の平面図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ縦断面図である。
第３の実施形態の水晶振動素子が第１及び第２の実施形態と異なる点は、前記貫通溝２０を形成すると共に、前記リード電極２ｂ及び３ｂを配設した凹陥部の水晶部分、即ち貫通溝２０の内周縁（前記振動部１ａの外周縁）から前記環状囲繞部１ｂの上面（前記凹陥部の開口）の内周縁に跨ぐ水晶部分３５を漸次厚肉（テーパ状）にした（終端の厚さは環状囲繞部１ｂの肉厚と同一になる。）点にある。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、貫通溝２０の内周縁から環状囲繞部１ｂの上面の内周縁に掛けて配設するリード電極２ｂ及び３ｂに対応する水晶部分３５の外側（環状囲繞部１ｂ）に向けて漸次厚肉にすることで機械的強度を向上させている。
【００１８】
前記パッド電極２ｃ及び３ｃを一方の主面側に配設した前記水晶振動素子１で本発明を説明したが、該パッド電極２ｃ及び３ｃを他方の主面側に配設する水晶振動素子または該パッド電極２ｃと３ｃとを互いに異なる主面に配設する水晶振動素子であっても、水晶基板の同一の端部側に配置され、幅方向に一部オーバーラップするように配置すると共に、該幅方向と直交する方向に所定の間隔を隔てて離間配置され、前記貫通溝１０又は２０を形成された水晶振動素子であれば本発明を適用できることは云うまでもない。
【００１９】
前記水晶振動素子１（前記パッド電極２ｃ及び３ｃ）と前記セラミックパッケージ２（前記内部端子１５及び１６）との機械的及び電気的な接続は前記導電性接着剤１７だけでなく、フリップチップボンディングによる金属バンプや半田ボールであっても構わない。
【００２０】
前記主面電極が部分電極、例えば２つの部分電極を配設する２重モード水晶フィルタでは、各部分電極及び裏面電極のそれぞれと電気的導通する３個のパッド電極を、前述するように、水晶基板の同一の端部側でオーバーラップさせて一列（一直線状）に配設すると共に、前記貫通溝を形成することで本発明を適用することも可能である。
【００２１】
前記水晶振動子１１のほかに、前記凹部１３に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップや該ＩＣチップ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収容するＴＣＸＯであっても構わない。
【００２２】
ＡＴカットの水晶振動素子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、ＧＴ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。
【００２３】
また本発明は、水晶振動素子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振動素子に適用できることは云うまでもない。
【００２４】
このように構成することにより、小型化及び高周波化に対応し、且つ、低コストの表面実装型圧電デバイスが得られる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の発明によれば、励振電極とパッド電極との間の超薄肉部に貫通溝を形成することで振動部へ応力が伝達されるのを抑止することが可能となり、水晶振動素子の周波数温度特性等を劣化させることが無くなるという効果を有する。さらに、貫通溝を超薄肉部に形成することで前記環状囲繞部を狭小化することが可能となり、水晶振動素子延いては水晶振動子の小型化が可能となるという効果を有する。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、超薄肉部と前記環状囲繞部とを機械的に接続する水晶を厚肉にすることで、水晶振動素子（水晶振動子）の耐衝撃性を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての水晶振動子の構成図。
（ａ）水晶振動素子の平面図。
（ｂ）縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態としての圧電振動素子の平面図。
【図３】本発明の第３の実施形態としての圧電振動素子の平面図。
（ａ）平面図
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図４】従来の水晶振動子の構成図。
（ａ）水晶振動素子の下面斜視図。
（ｂ）縦断面図。
【符号の説明】
１…水晶振動素子    １ａ…振動部    １ｂ…環状囲繞部
２ａ…主面電極    ２ｂ…リード電極    ２ｃ…パッド電極
３ａ…裏面電極    ３ｂ…リード電極    ３ｃ…パッド電極
４…ギャップ    ５…オーバーラップ
１１…水晶振動子    １２…セラミックパッケージ
１３…凹部    １４…金属蓋    １５及び１６…内部端子
１７…導電性接着剤
１０、２０…貫通溝    ３５…水晶部分
１０１…水晶振動子    １０１ａ…振動部    １０１ｂ…環状囲繞部
１０２ａ…主面電極    １０２ｂ…リード電極
１０２ｃ…パッド電極    １０３ａ…裏面電極
１０３ｂ…リード電極    １０３ｃ…パッド電極
１０４…ギャップ    １０５…オーバーラップ
１１０…水晶振動子    １１２…セラミックパッケージ
１１３…凹部    １１４…金属蓋    １１５及び１１６…内部端子
１１７…導電性接着剤    １２０…溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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