(57)【要約】【課題】小型化に対応し、且つ、圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段として用いた導電性接着剤との接合強度を向上させた表面実装型圧電デバイスを提供する。【解決手段】長手方向の一方端部（一方の短辺）の両角部にそれぞれ同一の切り欠き部１ｄを有し他方の短辺より短小となる水晶振動素子本体（ＡＴカット水晶基板）１ａと該水晶基板１ａの両主面の略中央に配設する励振電極１ｂと該励振電極１ｂからそれぞれ切り欠き部１ｄの周縁へ延出するリード電極１ｃとを備えた前記水晶振動素子１と、上面に該水晶振動素子１を収容するための凹陥部３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、を備えている。該凹陥部３の内底面に形成したパッド電極５に導電性接着剤６を介して前記水晶振動素子１の長手方向の一方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４により該凹陥部３を気密封止する構造を有する。【選択図】      図１
2005012635.tif 000002
【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のそれぞれから延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に該圧電振動素子を収容するための凹陥部を備える第１のプリント配線基板と、
該凹陥部の開口を閉止するための金属製の蓋部材と、
を備え、
前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子を機械的及び電気的に接続した上で前記蓋部材により凹陥部を気密封止した圧電振動素子であって、
前記圧電振動子の外周縁に切り欠き部を形成し該切り欠き部の周縁に前記リード電極の終端を配設したことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記切り欠き部を前記圧電振動素子の角部に形成した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】
前記切り欠き部を前記圧電振動素子の辺部に形成した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】
前記圧電振動素子の一方の主面に凹部を形成した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。
【請求項５】
前記導電性接着剤を２度塗布したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記凹陥部に発振回路及び温度補償回路を構成する回路素子を収容したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第１のプリント配線基板の下面に第２の凹陥部を形成し、該第２の凹陥部に前記回路素子を実装したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイスと、前記回路素子と、該回路素子を実装するための第２のプリント配線基板と、を備え、
前記圧電デバイスの下方に前記回路素子を実装した前記第２のプリント配線基板を機械的及び電気的に接続した圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動子やフィルタ等として使用される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】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの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共振子（振動子、フィルタ）に対しても低価格化及び小型化の要求が高まっている。
【０００３】
以下、従来の圧電デバイスについて説明する。
従来の電子部品用パッケージには、
例えば特開２００１−７７６５６号公報で提案されたようなものがあり、
発振子を用いて説明する。
図３（ａ）は従来の圧電デバイスである水晶振動子の構成を示す縦断面図、図３（ｂ）は水晶振動素子の接合部分を示す斜視図である。
この圧電デバイスは、表面実装用にパッケージ化された水晶振動子である。この水晶振動子１００は、両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から長手方向の一方端部（一方の短辺）に延出する引出し電極１０１ａとを備える略矩形状の水晶振動素子１０１と、上面に該水晶振動素子１０１を収容するためのキャビティー部１０３を備えるセラミックパッケージ１０２と、該キャビティー部１０３の開口を封止するための蓋体１０４と、から構成されている。前記キャビティー部１０３の内底面に配設した電極パッド１０５上に導電性接着剤１０６を介して水晶振動素子１０１を片持ち状態で固着接続した上で、キャビティー部１０３の開口を蓋体１０４により気密封止する。
【０００４】
前記導電性接着剤１０６は、一般的に可撓性に優れ被着体（前記水晶振動素子１０１）への歪み（硬化歪み）を最小限に押さえることができるシリコーン系導電性接着剤が用いられる。しかし、シリコーン系導電性接着剤を用いた場合、接着強度が弱いので衝撃等のショックにより剥離が発生し易く、衝撃に対する仕様が厳しい移動体通信機器に使用される水晶振動子にあっては、接着強度の弱い軟質の接着剤は不向きである。そこで従来では、導電性接着剤１０６を水晶振動素子１０１の一方端部（一方の短辺）の幅方向及び長辺側の長手方向のそれぞれ外方位置になるように前記電極パッド１０５に塗布し、前記引出し電極１０１ａが当接するように水晶振動素子１０１を載置する。その際、水晶振動素子１０１の一方の短辺の両端の角部が導電性接着剤１０６の中心部（盛り上がりの頂点部分）より短辺側及び長辺側ともに外方位置するように載置している。その結果、この導電性接着部材が圧電振動子の一方側短辺の両角部となる端面、即ち、短辺側端面及び長辺側端面に夫々導電性接着部材が塗布されることになる。これにより、前記セラミックパッケージ１０２と水晶振動素子１０１との接合が該水晶振動素子１０１の一方の短辺側端面と、２つの長辺側端面と、で行なわれ、合計３つの端面で接合固定されることになる。従って、その接合強度が向上し、落下等により外部から衝撃が加わった場合、この接合部分で剥離が発生しにくくなり、発振周波数が大きく変化したり、発振不良を発生してしまうことがない。
【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】
図４は水晶振動素子とキャビティー部との位置関係による接合部分の差異を示す模式図である。
しかしながら、近年の圧電デバイスの更なる小型化の要求を満足するために、前記セラミックパッケージ１０２の小型化、即ち前記キャビティー部１０３の内壁面と前記水晶振動素子１０１の端面とのクリアランスを狭小化しなければならない。この狭小なクリアランスでは水晶振動素子１０１と前記導電性接着剤１０６との前述する配置関係を確保することができず、前記フィレット１０７を形成することができない。この狭小なクリアランス内にフィレット１０７を形成した場合、図４（ａ）に示すように、水晶振動素子１０１の上面側に実質的に導電性接着剤１０６が付着しない。しかし、図４（ｂ）に示すように、導電性接着剤１０６が近接するキャビティー部１０３の内壁面によって導電性接着剤１０６が水晶振動素子１０１の（平面）外方向に拡がらず上方向に展開し、その結果、導電性接着剤１０６が水晶振動素子１０１の上面に付着（符号１１０）し発振特性が変動することがある。
【０００７】
そこで、特許文献の従来例として開示されている手段として、前記電極パッド上に前記導電性接着剤を塗布しておき、前記水晶振動素子を載置し、さらに、その後、水晶振動素子の上面側から、先に塗布した導電性接着剤と導通するように再度、導電性接着剤を塗布する手段がある。この手段では、後塗布（２回目）の導電性接着剤を意図した位置に塗布することができるため、該後塗布の導電性接着剤が水晶振動素子の発振特性に影響を及ぼすことはないが、前述する２つの長辺側の端面のフィレット１０７が形成することができないため、接合強度の向上が望めない。
【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、小型化に対応し、且つ、圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段として用いた導電性接着剤との接合強度を向上させた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、両主面に配設する励振電極と該励振電極のそれぞれから延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に該圧電振動素子を収容するための凹陥部を備える第１のプリント配線基板と、該凹陥部の開口を閉止するための金属製の蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子を機械的及び電気的に接続した上で前記蓋部材により凹陥部を気密封止した圧電振動素子であって、前記圧電振動子の外周縁に切り欠き部を形成し該切り欠き部の周縁に前記リード電極の終端を配設したことを特徴とする。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記切り欠き部を前記圧電振動素子の角部に形成したことを特徴とする。
【００１１】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記切り欠き部を前記圧電振動素子の辺部に形成したことを特徴とする。
【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、前記圧電振動素子の一方の主面に凹部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
また請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記導電性接着剤を２度塗布したことを特徴とする。
【００１４】
また請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記凹陥部に発振回路及び温度補償回路を構成する回路素子を収容したことを特徴とする。
【００１５】
また請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記第１のプリント配線基板の下面に第２の凹陥部を形成し、該第２の凹陥部に前記回路素子を実装したことを特徴とする。
【００１６】
また請求項８記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバイスと、前記回路素子と、該回路素子を実装するための第２のプリント配線基板と、を備え、前記圧電デバイスの下方に前記回路素子を実装した前記第２のプリント配線基板を機械的及び電気的に接続したことを特徴とする。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の圧電デバイスとして水晶振動子の蓋部材を省略した状態の上面図、図１（ｂ）はその縦断面図、図１（ｃ）は本発明実施形態に係わる水晶振動素子の接合部分の斜視図である。
第１の実施形態の水晶振動子は、平板状の水晶振動素子１と、上面に該水晶振動素子１を収容するための凹陥部３を備えるセラミックパッケージ（第１のプリント配線基板）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、を備えている。該凹陥部３の内底面に形成したパッド電極５に導電性接着剤６を介して前記水晶振動素子１の長手方向の一方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４により該凹陥部３を気密封止する構造を有する。
【００１９】
前記水晶振動素子１は、長手方向の一方端部（一方の短辺）の両角部にそれぞれ同一（位置、形状、大きさ等）の切り欠き部１ｄを有し他方の短辺より短小となる、即ち平面外形が略凸状になっている水晶振動素子本体（ＡＴカット水晶基板）１ａと、該水晶基板１ａの両主面の略中央に配設する励振電極１ｂと、該励振電極１ｂからそれぞれ切り欠き部１ｄの周縁へ延出するリード電極１ｃと、を備えたものである。
【００２０】
前記導電性接着剤６はシリコーン系導電性接着剤であって、該導電性接着剤６の中心部（盛り上がりの頂点部分）が前記切り欠き部１ｄの内側、例えば導電性接着剤６の中心部と切り欠き部１ｄの（平面）中心とが略一致する前記パッド電極５上の位置に塗布し、前記リード電極１ｃが当接するように前記水晶振動素子１を載置する。これにより、切り欠き部１ｄの下面周縁とパッド電極５との間隙及び切り欠き部１ｄの内端面に導電性接着剤６が配設される（内端面にはフィレット７が形成される。）ことになる。これにより、その接合強度が向上し、落下等により外部から衝撃が加わった場合、この接合部分で剥離が発生しにくくなる。
【００２１】
更なる前記接合強度の向上のためには、前記導電性接着剤を介して前記パッド電極上に載置した前記水晶振動素子（前記リード電極）の上面側から、先に塗布した導電性接着剤と導通するように再度、導電性接着剤を塗布する（２度塗布）するのが望ましい。
【００２２】
第１の実施形態、即ち一方の短辺の両角部にそれぞれ前記切り欠き部１ｄ（及び前記リード電極１ｃ）を備えた前記水晶振動素子１を用いて本発明を説明したが、その他の水晶振動素子の支持方法、例えば４点支持（水晶振動素子の一方の短辺の両角部で機械的及び電気的に接合し、他方の短辺の両角部で機械的に接合する方法を示す。）の場合は、切り欠き部（及びリード電極）を水晶振動素子の四隅に形成する（水晶振動素子の平面形状が略十字状となる。）と共に、前述する前記導電性接着剤と水晶振動素子との位置関係を維持することで、本発明の第２の実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子となる。
【００２３】
第１及び２の実施形態、即ち一方の短辺の両角部に及び四隅に前記切り欠き部（及びリード電極）を備えた前記水晶振動素子を用いて本発明を説明したが、水晶振動素子の支持方法、例えば両端支持（水晶振動素子の対向する短辺夫々の略中央で機械的及び電気的に接合する方法を示す。）の場合は、切り欠き部（及びリード電極）を水晶振動素子の対向する短辺夫々の略中央に形成する（水晶振動素子の平面形状が略Ｈ字状となる。）と共に、前述する前記導電性接着剤と水晶振動素子との位置関係を維持することで、本発明の第３の実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子となる。
【００２４】
第１乃至３の実施形態、即ち角部に若しくは辺部にのみ前記切り欠き部（及び前記リード電極）を備えた前記水晶振動素子を用いて本発明を説明したが、例えば、水晶振動素子の一方の短辺の両角部で機械的及び電気的に接合し、他方の短辺の略中央で機械的に接合する（３点支持）と共に、前述する前記導電性接着剤と水晶振動素子との位置関係を維持することで、本発明の第４の実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子となる。
【００２５】
図２（ａ）は本発明の第５の実施形態の圧電デバイスとして水晶振動子の蓋部材を省略した状態の上面図、図２（ｂ）はその縦断面図である。
第５の実施形態の水晶振動子が第１乃至４の実施形態と異なる点は、前記水晶素板１ａの一方主面の一部に凹部を形成した点にある。図２に示すように、第４の実施形態に係わる水晶振動素子２１（水晶基板２１ａ）は、その一方主面の略中央を化学エッチングやイオンエッチング加工などの手法により任意の形状に凹部２１ｂを形成し、該凹部２１ｂの内底面に薄板領域（振動部）２１ｃを形成し、該薄板領域２１ｃを囲繞する外周部を厚肉の補強部２１ｄとしている。凹部２１ｂの形成と同時に、水晶素板２１ａの所望の位置、例えば長手方向の一方端部の両隅部に切り欠き部２１ｅを形成する。薄板領域２１ｃの両主面には夫々任意の形状で励振電極２２を形成し該励振電極２２のそれぞれから切り欠き部２１ｅの周縁へ引き出されたリード電極２３を形成すると共に、前述する前記導電性接着剤と水晶振動素子との位置関係を維持することで、本発明の第４の実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子となる。
また、薄板領域（振動部）２１ｃに部分電極を配設する多重モード水晶フィルタにも本発明を適用することも可能である。
【００２６】
第１乃至５の実施形態、即ち水晶振動子を用いて本発明を説明したが、前記凹陥部３の内底面に第２の凹陥部を形成し該第２の凹陥部の内底面に発振回路及び温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップを実装すると共に、凹陥部３に前記水晶振動素子を収容する、所謂シングルシール型水晶発振器（本発明の第６の実施形態）でも構わない。
【００２７】
第６の実施形態、即ちシングルシール型水晶発振器を用いて本発明を説明したが、第７の実施形態の水晶発振器は前記ＩＣチップを実装したセラミック容器（第２のプリント配線基板）を第１乃至４の実施形態である水晶振動子の下面に実装したことを特徴とする。前記セラミック容器はその上面に前記ＩＣチップを収容するための凹所を備え、該凹所の内底面にＩＣチップをフリップチップ実装し、前記水晶振動子により凹所の開口を閉止すると共に電気的及び機械的に接続する、所謂ダブルシール型水晶発振器でも構わない。
【００２８】
第８の実施形態の水晶発振器は、前記セラミックパッケージの下面に第２の凹陥部を一体形成し該第２の凹陥部の内底面に前記ＩＣチップを実装すると共に、前記凹陥部に前記水晶振動素子を収容する、所謂Ｈ型水晶発振器でも構わない。
【００２９】
前記回路素子は前記ＩＣチップのみならず、発振回路および温度補償回路を構成するディスクリート部品であっても構わない。また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の電子部品を前記凹陥部又は第２の凹陥部に収容しても構わない。
【００３０】
ＴＣＸＯを用いて本発明を説明したが、基本波若しくはオーバートーンの水晶発振子、ＶＣ−ＴＣＸＯ、ＶＣＸＯ、ＯＣＸＯ、ＳＡＷ発振器等のデバイスに適用できることは云うまでもない。
【００３１】
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、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。
【００３２】
また本発明は、水晶基板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。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化に対応し、且つ、圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段として用いた導電性接着剤との接合強度を向上させた表面実装型圧電デバイスが得られ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）蓋部材を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
（ｃ）本発明実施形態に係わる水晶振動素子の接合部分の斜視図。
【図２】本発明の第５の実施形態としての水晶振動子の構成図。
（ａ）蓋部材を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図３】従来の水晶振動子の構成図。
（ａ）縦断面図。
（ｂ）水晶振動素子の接合部分を示す斜視図。
【図４】従来の水晶振動素子の接合部分の差異を示す模式図。
【符号の説明】
１…水晶振動素子    １ａ…水晶振動素子本体（ＡＴカット水晶基板）
１ｂ…励振電極    １ｃ…リード電極    １ｄ…切り欠き部
２…セラミックパッケージ（プリント配線基板）    ３…凹陥部    ４…蓋部材
５…パッド電極    ６…導電性接着剤    ７…フィレット
２１…水晶振動素子    ２１ａ…水晶基板    ２１ｂ…凹部
２１ｃ…薄板領域（振動部）    ２１ｄ…補強部    ２１ｅ…切り欠き部
２２…励振電極    ２３…リード電極    １００…水晶振動子
１０１…水晶振動素子    １０１ａ…引出し電極
１０２…セラミックパッケージ    １０３…キャビティー部    １０４…蓋体
１０５…電極パッド    １０６…導電性接着剤    １０７…フィレット
【図１】
2005012635.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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