(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、該各薄肉部を介してメサ部の該各端縁と連設一体化された厚肉支持部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、
前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、
前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、各励振電極から一端縁に向けて延びるリード電極と、を備えているものにおいて、
前記無電極圧電基板の前記厚肉支持部の外側端縁の上下面に夫々接着剤塗布用凹陥部を形成し、該各接着剤塗布用凹陥部に導電性接着剤を充填することにより、各接着剤塗布用凹陥部と、前記リード電極を含む電極付圧電基板の端部とを接合したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、
前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、
前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、
前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、
前記リード電極が形成された前記厚肉部の外側端縁に凹陥部を形成し、該凹陥部内壁にリード電極を構成する金属膜を被覆して露出させたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、
前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、
前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、
前記リード電極を引き出した一端縁とは反対側の他端縁においては、無電極圧電基板が上下の電極付圧電基板よりも突出するよう大きく設定されており、無電極圧電基板の他端縁と、各電極付圧電基板の他端縁間に形成される各段差に沿って接着剤を塗布して各基板間を固定したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
前記接着剤として、エポキシ系接着剤を用いたことを特徴とする請求項３記載の圧電振動子。
【請求項５】
振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、
前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、
前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、
前記リード電極を引き出した一端縁とは反対側の他端縁においては、下側の電極付圧電基板、無電極圧電基板、及び上側の電極付圧電基板の順で、各他端縁の長さが漸減するように寸法設定されており、
各基板の他端縁間に形成される段差に沿って接着剤を塗布して各基板間を固定したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
前記無電極圧電基板、及び電極付圧電基板を、夫々ＡＴカット水晶基板により構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメサ構造を有した無電極圧電基板を用いた圧電振動子の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から所要形状に形成された水晶基板の２つの主表面に相対向する励振電極を付着した水晶振動素子を用い、当該水晶基板の厚みに反比例した共振周波数を得るようにした厚みすべりモード振動で励振する水晶振動子が、各種装置の周波数信号源として利用されている。特に、ＡＴカット水晶基板を用いた水晶振動子は広い温度範囲で非常に安定な温度特性を有し、また、エージング特性にも優れているため移動体通信を中心とする各種通信装置において広く利用されている。
しかし、水晶基板に励振電極を形成した従来の水晶振動素子においては、励振電極が水晶基板上に直接蒸着等により形成されるため、電極膜と水晶基板との間に応力ひずみが生じてエージング特性が劣化するため、高安定を必要とする発振器にはこのような影響が無い無電極構造の振動子が用いられている。
【０００３】
［第１の従来例］
次に、従来の無電極ＡＴカット水晶振動子の構造を図９(a)(b)に示した外観斜視図及びＣ−Ｃ断面図に基づいて説明する。同図に示した従来の無電極ＡＴカット水晶振動子１は、無電極水晶基板２と、この無電極水晶基板２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板３、４と、から成るサンドイッチ形状を備えている。
まず、無電極水晶基板２は、中央部に位置する振動部としてのメサ部１０と、該メサ部１０の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部１１と、該各薄肉部１１を介してメサ部１０の両端縁と連設一体化された厚肉支持部１２と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板３、４は、無電極水晶基板２のメサ部１０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所１５の内底面に夫々形成した励振電極１７と、凹所１５の外側に位置する厚肉部１６と、励振電極１７から各基板３，４の各一端縁（厚肉部１６）に延びるリード電極１７ａと、を有する。
各電極付水晶基板３、４に夫々形成された各凹所１５は、対向するメサ部１０の上下面との間に所定の空隙Ｇを保持する為に設けられている。この空隙Ｇは、無電極水晶基板２の厚肉支持部１２の上下面と各電極付水晶基板３、４の厚肉部１６との間を導電性接着剤１８により接合する際に、接着剤１８の塗布厚を均一に設定することによって一定間隔となるよう確保される。
このようにして電極付水晶基板３、４間に無電極水晶基板２を挟み込んで接着することにより完成した水晶振動子を、図示しないセラミックパッケージ内に導電性接着剤を用いて実装し、長期的安定性を維持するための窒素ガスを充填し、密閉状態にするのが一般的である。或は下側の電極付水晶基板４の下面に各励振電極１７と導通した外部電極を設けて図示しないプリント基板上に直接実装するように構成したタイプも知られている。
しかし、この様にして構成した従来の無電極水晶振動子１は、無電極水晶基板２の厚肉支持部１２の上下面と、各電極付水晶基板３、４の厚肉部１６の内側面との間を導電性接着剤１８を用いて接着する構成である為、使用する導電性接着剤の塗布量のばらつきにより振動部であるメサ部１０と上下電極との間隔Ｇを一定とすることができず、間隔のばらつきに伴う等価回路定数のばらつきを生じ、同等の等価回路定数を有する無電極水晶振動子を量産する場合に歩留まりを低下させる要因となっていた。
なお、メサ部１０と上下の励振電極１７との間の空隙Ｇの値と、等価回路定数偏差との相関は、間隔量約±１μｍに対して並列容量が約±１ｐＦに相当するため、等価回路定数のばらつきは約１０％となる。このばらつき率は、通常の水晶振動子のばらつき率である約１％に比べて大幅なばらつきとなり、これを改善することは導電性接着剤の塗布量制御技術の限界から考えて非常に困難である。
このように無電極構造のＡＴカット水晶振動子にあっては、メサ部１０と上下の励振電極１７との間隔を一定に保つことが重要であるにも関わらず、この間隔を許容範囲内に制御しつつ、量産性を確保することが非常に難しく、歩留まりが著しく悪化するという欠陥があった。
【０００４】
［第２の従来例］
次に、図１０は無電極水晶振動子の他の従来例を示す断面図であり、この無電極圧電振動子１は、無電極水晶基板２と、この無電極水晶基板２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板３、４と、から成るサンドイッチ形状を備えている。
まず、無電極水晶基板２は、中央部に位置する振動部としての厚肉メサ部１０と、該メサ部１０の両端縁に夫々連設された薄肉部１１と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板３、４は、無電極水晶基板２のメサ部１０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所１５の内底面に夫々形成した励振電極１７と、凹所１５の外側に位置する厚肉部１６と、励振電極１７から各基板３，４の各一端縁（厚肉部１６）に延びるリード電極１７ａと、を有する。
上下２つの電極付水晶基板３、４は、その厚肉部１６の内側面を薄肉部１１の上下面に夫々接触させた状態で導電性接着剤により接合一体化される。
この無電極水晶振動子１は、振動部としてのメサ部１０に直接電極材料を堆積せず、メサ部１０の表裏両側に対向配置した励振電極１７によって、空隙Ｇを介して励振する無電極圧電振動子である。
この励振電極１７を上下の水晶基板３、４の凹所１５内に夫々形成する方法としては、まず図１１(a)に示す様に、水晶基板の母材３Ａ、４Ａの片面上にエッチングによって複数の凹所１５を形成した後、切断線Ｌに沿ってダイシングによって水晶基板母材３Ａ、４Ａを個々のチップ３ａ，４ａに切断し、このチップ３ａ、４ａを個々に図示しないメッキゲージに詰め込んだ上で励振電極１７及びリード電極１７ａをメッキ形成する方法が知られている。
【０００５】
また、図１１(b)に示す様に、水晶基板の母材３Ａ、４Ａの片面上にエッチングによって複数の凹所１５を形成した後、バッチ処理により水晶基板母材３Ａ、４Ａ上の所定位置に夫々励振電極１７及びリード電極１７ａを一括形成してから、切断線Ｌに沿ってダイシングによって個々のチップ３ａ，４ａに切断する方法が知られている。
特に、図１１(b)に示した、励振電極１７等を形成してからダイシングで切断する方法については、チップ３ａ，４ａを個々にメッキゲージに組み込む手間が省け、しかも、各チップ上の所定位置に電極１７等を正確に形成できる、といった利点を有している。しかし、基板母材３Ａ、４Ａに夫々電極１７等を形成してから個々にダイシングで切断した場合、図１１(b)に示す様に、分割後のチップの側面（切断面）には電極が形成されないため、図１０のように導電性接着剤１９を用いてプリント基板等の外部端子６との導通を図った場合、導通不良が生じ易かった。
【０００６】
［第３の従来例］
次に、図１２(a)及び(b)は夫々無電極水晶振動子の他の従来例を示す断面図であり、この無電極圧電振動子１は、無電極水晶基板２と、この無電極水晶基板２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板３、４と、から成るサンドイッチ形状を備えている。
まず、無電極水晶基板２は、中央部に位置する振動部としてのメサ部１０と、該メサ部１０の両端縁に夫々連設された薄肉部１１と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板３、４は、無電極水晶基板２のメサ部１０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所１５の内底面に夫々形成した励振電極１７と、凹所１５の外側に位置する厚肉部１６と、励振電極１７から各基板３、４の各一端縁（厚肉部１６）に延びるリード電極１７ａと、を有する。
上下２つの電極付水晶基板３、４は、その厚肉部１６の内側面を薄肉部１１の上下面に夫々接触させた状態で、図１２(a)に示すようにクリップ７により固定するか、或は図１２(b)に示すように薄肉部１１と、厚肉部１６の内側面との間を導電性接着剤８により接合一体化する。
この無電極水晶振動子１は、振動部としてのメサ部１０に直接電極材料を堆積せず、メサ部１０の表裏両側に対向配置した励振電極１７によって、空隙Ｇを介して励振する無電極圧電振動子である。
これらの無電極水晶振動子１はプリント基板Ｐの外部電極６上に導電性接着剤１９を用いて導通接続される。
しかしながら、図１２(a)に示した如きクリップ７を使用した固定方法は、クリップを組み付ける際の工数が増大し、更にクリップの分だけ部品点数が増大するという不具合があり、生産性、及びコストの面で問題があった。また、クリップの一部が上下に突出するため、プリント基板Ｐ上に実装する際の設置安定性が低下するという問題もあった。
【０００７】
図１２(b)の従来例に係る無電極圧電基板１は、各基板２、３、４の外周縁の対向面間を導電性接着剤８を用いて固定する構成を備えているが、接着剤８は乾燥後もごくわずかではあるが厚みを持つため、この厚みの分だけ空隙Ｇの間隔に広がりが発生する。また、この接着剤８の厚み自体が一様ではなく、ばらつきがあるため、空隙Ｇの間隔にもばらつきが生じることになる。実験として、シリコーン系およぴエポキシ系接着剤を用いて、接着後の空隙Ｇの間隔の広がりを調べた結果、シリコーン系では＋１０〜３０μｍ、エポキシ系では＋５〜１０μｍであった。尚、空隙Ｇの広がりを抑制するために、圧電振動子の上面に重石を乗せ加圧する方法が考えられるが、この場合、接着剤が界面に大きく広がつてしまうため、小型の振動子には適さない結果となった。
無電極振動子の等価定数は、この空隙Ｇの間隔に依存するため、空隙Ｇの誤差がより小さくなるエポキシ系の接着剤を用いた場合でも、等価定数のRlの値には５０〜１００Ｇと大きな広がりを生じた。そこで、均一な特性の振動子を得るためには、空隙Ｇの間隔のばらつきを抑制する必要があることが明らかである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した如き従来の無電極圧電振動子の欠点を除去するためになされたものであって、第１の従来例に対応する課題は、中央部に振動部としてのメサ部を備えた無電極圧電基板と、この無電極圧電基板の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付圧電基板と、から成るサンドイッチ形状を備えた無電極圧電振動子において、各電極付圧電基板に形成した励振電極と、メサ部との間の間隔を精度よく一定に維持しつつ、量産性を確保することができる無電極圧電振動子を提供することにある。
第２の従来例に対応する課題は、従来の無電極振動子の製造工程において、圧電基板の母材上に複数の励振電極をバッチ処理により形成した際に、励振用電極と外部の電極との間で生じる導通不良を抑制し、これより、振動子の等価抵抗を低減することにある。
第３の従来例に対応する課題は、中央部に振動部としてのメサ部を備えた無電極圧電基板と、この無電極圧電基板の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付圧電基板と、から成るサンドイッチ形状を備えた無電極圧電振動子において、各基板間を固定する為にクリップ等を用いることなく、各電極付圧電基板に形成した励振電極と、メサ部との間の間隔を精度よく一定に維持しつつ、量産性を確保することができる無電極圧電振動子を提供することにある。即ち、接着剤を用いて無電極圧電基板と、表裏の電極付圧電基板とを固定する場合に両者間の空隙間隔のばらつきを低減し、これより、振動子の等価定数誤差を抑制することを目的とする。
本発明の他の課題は、第３の従来例に係る無電極振動子の製造工程において、無電極圧電基板の片面に電極付圧電基板を接合した後で、その表裏をひっくり返してから他面に他の電極付圧電基板を接合するという煩雑な工程を省き、工程を簡略化して生産性を高めることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため請求項１の発明は、振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、該各薄肉部を介してメサ部の該各端縁と連設一体化された厚肉支持部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、各励振電極から一端縁に向けて延びるリード電極と、を備えているものにおいて、前記無電極圧電基板の前記厚肉支持部の外側端縁の上下面に夫々接着剤塗布用凹陥部を形成し、該各接着剤塗布用凹陥部に導電性接着剤を充填することにより、各接着剤塗布用凹陥部と、前記リード電極を含む電極付圧電基板の端部とを接合したことを特徴とする。
請求項２の発明は、振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、前記リード電極が形成された前記厚肉部の外側端縁に凹陥部を形成し、該凹陥部内壁にリード電極を構成する金属膜を被覆して露出させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、前記リード電極を引き出した一端縁とは反対側の他端縁においては、無電極圧電基板が上下の電極付圧電基板よりも突出するよう大きく設定されており、無電極圧電基板の他端縁と、各電極付圧電基板の他端縁間に形成される各段差に沿って接着剤を塗布して各基板間を固定したことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記接着剤として、エポキシ系接着剤を用いたことを特徴とする。
請求項５の発明は、振動部としてのメサ部と、該メサ部の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極圧電基板と、前記無電極圧電基板の上下両面側に夫々接着固定される２枚の電極付圧電基板と、から成る圧電振動子であって、前記各電極付圧電基板は、前記無電極圧電基板のメサ部の上下面と夫々対向する内側面に形成した凹所内底面に夫々形成した励振電極と、該凹所の対向し合う２つの端縁に連設された厚肉部と、各励振電極から厚肉部の一端縁に向けて延びるリード電極と、を備え、前記無電極圧電基板の薄肉部上下面に夫々電極付圧電基板の厚肉部内側面を接着固定するものにおいて、前記リード電極を引き出した一端縁とは反対側の他端縁においては、下側の電極付圧電基板、無電極圧電基板、及び上側の電極付圧電基板の順で、各他端縁の長さが漸減するように寸法設定されており、各基板の他端縁間に形成される段差に沿って接着剤を塗布して各基板間を固定したことを特徴とする。
請求項６の発明は、前記無電極圧電基板、及び電極付圧電基板を、夫々ＡＴカット水晶基板により構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る無電極ＡＴカット水晶振動子の構成を示す平面図、及びＢ−Ｂ断面図であり、図２は無電極ＡＴカット水晶振動子の分解斜視図である。なお、図２においては、上側の電極付水晶基板のみ、上下を逆転させて図示している。
無電極圧電振動子２１は、例えばＡＴカット水晶振動子であり、無電極水晶基板２２と、この無電極水晶基板２２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板２３、２４と、から成るサンドイッチ形状を備えている。
まず、無電極水晶基板２２は、中央部に位置する振動部としてのメサ部３０と、該メサ部３０の対向し合う２つの端縁に夫々連設された薄肉部３１と、該各薄肉部３１を介してメサ部３０の両端縁と連設一体化された厚肉支持部３２と、厚肉支持部３２の外側端縁中央部の上下面に夫々凹陥部（接着剤塗布用凹陥部）３３を形成することにより形成した薄肉支持板３３ａと、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板２３、２４は、無電極水晶基板２２のメサ部３０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所３５の内底面に夫々形成した励振電極３７と、凹所３５の両外側に位置する厚肉部３６と、各厚肉部３６の外側端縁に沿った内側面中央部に形成した凹陥部（接着剤塗布用凹陥部）３８と、励振電極３７から各基板２３，２４の各一端縁（厚肉部３６）に延びて一方の凹陥部３８の内壁等を被覆するリード電極３７ａと、を有する。
厚肉支持部３２の平面形状と、各厚肉部３６の平面形状は同形状であり、これらの面同士を接合したときに互いに面接触するように構成され、更に凹陥部３３と凹陥部３８とは互いに連通し合うように同一形状、同一位置関係にて形成されている。
なお、他方の凹陥部３８及び厚肉部３６側には励振電極３７とは導通しない独立した金属膜３７ｂを被覆する。この金属膜３７ｂは、リード電極３７ａを形成した一方の凹陥部３８及び厚肉部３６の肉厚とのバランスを整える為のものである。但し、この金属膜３７ｂは、必須ではなく、これがなかったとしても大きな不具合は発生しない。
【００１２】
各電極付水晶基板２３、２４に夫々形成された各凹所３５は、対向するメサ部３０の上下面との間に所定の空隙Ｇを保持する為に設けられている。この空隙Ｇは、無電極水晶基板２２の凹陥部３３内の薄肉支持板３３ａの上下面と各電極付水晶基板２３、２４の凹陥部３８との間を導電性接着剤３９により接合する際に該接着剤３９の塗布厚に依存して決定されるのではなく、無電極水晶基板２２の厚肉支持部３２の上下面３２ａ，３２ｂと、各電極付水晶基板２３、２４の厚肉部３６の内側面３６ａとの面接触によって決定される。従って、無電極水晶基板２２の厚肉支持部３２の上下面３２ａ，３２ｂと、各電極付水晶基板２３、２４の厚肉部３６の内側面３６ａの高さ精度等の加工精度さえ確保すれば、前記間隔を常に一定に保持することができる。
このようにして電極付水晶基板２３、２４間に無電極水晶基板２２を挟み込んで、凹陥部３３、３８間を接着することにより完成した水晶振動子を、図示しないセラミックパッケージ内に導電性接着剤を用いて実装し、長期的安定性を維持するための窒素ガスを充填し、密閉状態にする。
なお、図３の分解斜視図は図２の無電極水晶振動子の変形例であり、この実施形態の無電極水晶基板２２は、その中央部に位置するメサ部３０を環状の厚肉支持部３２にて囲んだ構成が図１、図２の例と異なっている。また、図３に示した電極付水晶基板２３、２４は、励振電極３７の外周を全て環状の厚肉部３６によって包囲した構成が、図１、図２の例と異なっている。
このタイプの無電極水晶振動子は、メサ部３０の上下面と、各凹所３５との間に夫々形成される空隙Ｇが略気密空間となるため、セラミックパッケージ等に実装することなく、このまま表面実装用として使用することができる。即ち、下側の電極付水晶基板２４の下面に各励振電極３７と導通した外部電極を設けて図示しないプリント基板上に直接実装するように構成することができる。
【００１３】
図４は、セラミックパッケージ内底面の底板、或はプリント基板上に無電極水晶振動子２１を導電性接着剤４０により実装した状態を示す要部断面図である。
上記のごとき構成を備えた無電極水晶振動子を製造するに当たっては、まず無電極水晶基板２２については、メサ部３０、薄肉部３１、厚肉支持部３２、等をエッチング等によって形成する際に、凹陥部３３を一括して製造できるため、従来のものに比べて製造工程が増大する虞れはない。即ち、エッチングに使用するマスクを、凹陥部３３に対応する位置に開口を有した形状とするだけで、工程数を増大することなく、所望形状の無電極水晶基板を得ることができる。
【００１４】
［第２の実施形態］
図５(a)(b)及び(c)は前記第２の従来例に対応する本発明の実施形態に係る無電極圧電振動子の平面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図であり、この無電極圧電振動子５１は、例えば無電極ＡＴカット水晶振動子であり、無電極水晶基板５２と、この無電極水晶基板５２の上下各面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板５３、５４と、から成るサンドイッチ構造を備えている。
まず、無電極水晶基板５２は、中央部に位置する振動部としてのメサ部６０と、該メサ部６０の両端縁に夫々連設された薄肉部６１と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板５３、５４は、無電極水晶基板５２のメサ部６０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所６５の内底面に夫々形成した励振電極６７と、凹所６５の外側に位置する厚肉部６６と、励振電極６７から各基板５３，５４の各一端縁（厚肉部６６）に延びるリード電極６７ａと、を有する。各リード電極６７ａの引出し方向は同一方向である。
無電極水晶基板５２に対する電極付水晶基板５３、５４の接合は、薄肉部６１の上下面に対して、各電極付水晶基板５３、５４の厚肉部６６の内側面を導電性接着剤により接着することにより行われる。
この無電極水晶振動子５１は、振動部としてのメサ部６０に直接電極材料を堆積（メタライズ）せず、メサ部６０の表裏両側に対向配置した各励振電極６７によって、空隙Ｇを介して励振する無電極圧電振動子である。
この無電極水晶振動子５１の特徴的な構成は、各電極付水晶基板５３、５４のリード電極６７ａを引き出した側の端縁に夫々凹陥部６８を形成することによって、リード電極６７ａの露出面積を広く設定した構成にある。
即ち、この実施形態の電極付水晶基板５３、５４の内側面上の端部中央には、図２、図３に示した凹陥部３８と同様の凹陥部６８が形成され、凹陥部６８の内壁全体にリード電極６７ａを構成する金属膜が被覆されている。従って、無電極水晶振動子５１の表裏両側に電極付水晶基板５３、５４を接着固定した際にも、凹陥部６８を介してリード電極６７ａの被覆面は外部に露出した状態となり、導電性接着剤６９を用いてプリント基板Ｐ上の外部電極７０と接続する際にも十分な導通面積を確保することができる。
なお、上側のリード電極６７ａと、下側のリード電極６７ａは、その平面方向位置が前後にずれておりオーバーラップしない為、夫々個別の導電性接着剤６９を用いて夫々別個の外部電極７０と接続することができる。
仮に、各電極付水晶基板５３、５４の励振電極６７から夫々引き出すリード電極６７ａの引出し方向を異方向にする場合には、各リード電極６７ａの終端部に相当する電極付水晶基板５３、５４の端縁に凹陥部６８を夫々形成して凹陥部６８内に電極膜を露出させた上で、対応する位置にある外部電極７０に対して夫々導電性接着剤により固定すれば良い。従って、各リード電極６７ａの引出し方向は同一方向に限るわけではない。
【００１５】
上記のごとき構成を備えた電極付水晶基板５３、５４を、図１１(b)に示した如き手順（水晶基板母材上の所要位置にバッチ処理にて電極膜を形成した後で各個片に切断する）によって製造する場合には、エッチング後の水晶基板母材の形状は図６に示した如きものとなる。エッチングに際しては、使用するマスクとして、凹陥部３８を形成するための開口を追加形成したものを使用すれば良く、凹所６５と同時に一括形成できるので、工数が増大することもない。凹陥部３８の深さは、凹所６５の深さと同等で十分である為、同一マスクを用いた一括エッチングが可能である。このようにしてエッチングを終了した水晶基板母材に対して所定のマスクを用いた蒸着により一括して金属膜を形成したあとで、切断線Ｌに沿って分割することにより、端縁に凹陥部３８を備えた個片を得ることができる。得られた電極付水晶基板５３、５４の個片は、凹陥部３８の内壁にまで金属膜（リード電極）が被覆形成されているので、図５の如き構成の無電極水晶振動子に適用した場合に、外部電極との導通を確保し易くなる。
【００１６】
［第３の実施形態］
図７(a)は第３の従来例に対応する本発明の実施形態に係る無電極圧電振動子の構成を示す断面図（図５(a)のＡ−Ａ断面図に相当）、(b)はその変形例を示す断面図である。
この無電極圧電振動子８１は、例えば無電極ＡＴカット水晶振動子であり、無電極水晶基板８２と、この無電極水晶基板８２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板８３、８４と、から成るサンドイッチ構造を備えている。
まず、無電極水晶基板８２は、中央部に位置する振動部としての厚肉のメサ部９０と、該メサ部９０の両端縁に夫々連設された薄肉部９１と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板８３、８４は、無電極水晶基板８２のメサ部９０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所９５の内底面に夫々形成した励振電極９７と、凹所９５の外側に位置する厚肉部９６と、励振電極９７から各基板８３，８４の各一端縁（厚肉部９６）に延びるリード電極９７ａと、を有する。各リード電極９７ａの引出し方向は同一方向である。
この無電極水晶振動子８１は、振動部としてのメサ部９０に直接電極材料を堆積（メタライズ）せず、メサ部９０の表裏両側に対向配置した各励振電極９７によって、空隙Ｇを介して励振する無電極圧電振動子である。
この実施形態に係る無電極圧電振動子８１の特徴的な構成は、無電極水晶基板８２の他端縁８２Ａの他端縁（各リード電極９７ａを引き出した側の一端縁とは反対側の端縁）を、各電極付基板端縁８３Ａ、８４Ａよりも長くなるよう設定し、更に各他端縁８２Ａ、８３Ａ、８４Ａによって形成される２つの段差に沿って接着剤９８を塗布した構成にある。
【００１７】
即ち、無電極水晶基板８２の薄肉部９１の他端縁を、上下に位置する電極付水晶基板８３、８４の各厚肉部９６の他端縁を越えて突出させ、無電極水晶基板８２の他端８２Ａの薄肉部９１の幅は他端８４Ａとの間に段差が形成される程度に設定し、更に電極付水晶基板８３の他端８３Ａの幅は薄肉部９１との間に段差が形成されるように小さく設定する。このように構成することにより、突出した薄肉部９１の上下両面に段差部が形成され、この段差部に接着剤９８を塗布することによって各基板８２、８３、８４を固定することができる。
従って、各基板同士が接する面間に接着剤を介在させた場合に発生する空隙Ｇの寸法のばらつきという不具合を解消することができる。
２つのリード電極９７ａを引き出した側の端縁は、プリント基板７０上の２つの外部電極７０上に導電性接着剤９９を用いて夫々接続固定される。
なお、接着剤９８を塗布する為の段差を形成する各基板８２、８３、８４の端縁としては、リード電極９７ａを引き出した端縁を選定してもよい。この場合には、接着剤として導電性接着剤を用いることが好ましい。
【００１８】
次に、図７(b)は接着剤９８、９９を乾燥している期間中に各接着剤が基板８２、８３、８４間に浸入して空隙Ｇを拡大した状態を示す断面図である。
実験的に、シリコーン系接着剤及びエポキシ系接着剤を夫々用いて、接着後の空隙Ｇの間隔の変化を調べた結果、シリコーン系では＋１〜３μｍ，エポキシ系では＋０〜１．５μｍのばらつきがあった。どちらの接着剤を用いた場合にも、接着剤９８、９９を図７(a)に示した位置に塗布したにも関わらず、基板間の接合面に接着剤が浸入して空隙Ｇの間隔を少しく拡大させてしまう現象が見られた。これは接着剤の乾燥中に接着剤が基板間に浸入して、表裏の電極付水晶基板８３、８４を無電極水晶基板８２から離間させるためである。しかし、特にエポキシ系の接着剤を用いた場合には、この空隙Ｇの間隔の広がりは小さく、結果的に、等価定数のRlの値が１５〜２５Ｇと偏差の小さい振動子を製造することができた。尚、シリコーン系の方がエポキシ系より劣っている理由は、その粘度にあり、粘度が高いほど、凝縮力が強く空隙Ｇを広げてしまうことが判明した。
このタイプの無電極水晶振動子８１を製造する場合、図７(c)に示す様に、無電極水晶基板８２の上面に電極付水晶基板８３を位置決め載置した上で導電性接着剤９８を塗布して乾燥させた後で、上下をひっくり返してから電極付水晶基板８４を無電極水晶基板８２上に位置決め載置した上で接着剤８８の塗布を行う必要がある。このように、上下にひっくり返す手間と、先行して塗布した片側の接着剤が乾燥するのを待機する時間分だけ、製造手数、製造時間が増大し、生産性が低下するという問題があった。
【００１９】
［第４の実施形態］
図８(a)は第３の実施形態の欠点を解決することができる本発明の実施形態（第４の実施形態）に係る無電極圧電振動子の構成を示す断面図（図５(a)Ａ−Ａ断面に相当）、(b)及び(c)はその製造手順を示す断面図である。
この無電極圧電振動子８１は、例えば無電極ＡＴカット水晶振動子であり、無電極水晶基板８２と、この無電極水晶基板８２の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付水晶基板８３、８４と、から成るサンドイッチ構造を備えている。
まず、無電極水晶基板８２は、中央部に位置する振動部としての厚肉のメサ部９０と、該メサ部９０の両端縁に夫々連設された薄肉部９１と、を少なくとも備えた厚みすべり振動を励起する無電極水晶基板である。
各電極付水晶基板８３、８４は、無電極水晶基板８２のメサ部９０の上下面と夫々対向する中央内側面に形成した凹所９５の内底面に夫々形成した励振電極９７と、凹所９５の外側に位置する厚肉部９６と、励振電極９７から各基板８３，８４の各一端縁（厚肉部９６）に延びるリード電極９７ａと、を有する。各リード電極９７ａの引出し方向は同一方向である。
この無電極水晶振動子８１は、振動部としてのメサ部９０に直接電極材料を堆積（メタライズ）せず、メサ部９０の表裏両側に対向配置した各励振電極９７によって、空隙Ｇを介して励振する無電極圧電振動子である。
この実施形態に係る無電極圧電振動子８１の特徴的な構成は、各基板８２、８３、８４の他端縁８２Ａ、８３Ａ、８４Ａ、即ち各リード電極９７ａを引き出した側の一端縁とは反対側の各基板端縁８２Ａ、８３Ａ、８４Ａの突出長を異ならせ、下側の基板８４から順次上側の基板８２、８３へ向かう程、各他端縁８４Ａ、８２Ａ、８３Ａが順次短くなるように設定した構成にある。
なお、上側の基板８３から順次下側の基板８２、８４へ向かう程、各他端縁８３Ａ、８２Ａ、８４Ａが順次短くなるように設定してもよいことは勿論であるが、本実施形態では、図示した例を中心として説明する。
即ち、最下部の電極付水晶基板８４の他端８４Ａ側の厚肉部９６の幅を大きく設定し、次に、無電極水晶基板８２の他端８２Ａの薄肉部９１の幅は他端８４Ａとの間に段差が形成される程度に設定し、更に電極付水晶基板８３の他端９３Ａの幅は薄肉部９１との間に段差が形成されるように小さく設定する。このように構成することにより、各基板端縁８２Ａ、８３Ａの上面に夫々段差部が形成され、この段差部に接着剤９８を塗布することによって各基板８２、８３、８４を固定することができる。
なお、ここで段差部、或は段差とは、一つの基板の上面（或は、下面）と、直上（或は、直下）に位置する他の基板の側壁との間に形成される空間、即ち２つの面の交差部をいう。
【００２０】
即ち、図８(b)(c)はこの無電極圧電振動子８１の組立手順（接着手順）を示す断面図であり、まず(b)に示すように下側の電極付水晶基板８４上に無電極水晶基板８２を載置し、この時に両水晶基板８２、８４の他端縁８２Ａ、８４Ａによって形成される段差部に沿って接着剤９８を塗布する。次いで、この接着剤の乾燥を待たずに、無電極水晶基板８２の上面に(c)に示すように上側の電極付水晶基板８３を位置決め載置し、両基板８２、８３の他端縁８２Ａ、８３Ａに形成される段差に沿って接着剤９８を塗布する。
この実施形態に係る無電極圧電振動子にあっては、無電極水晶基板８２の上下両面を電極付水晶基板８３、８４によってサンドイッチ状に接合する際に、各基板の一端縁８２Ａ、８３Ａ、８４Ａの突出長を、下側から上に向かう程順次短くなるように設定したので、基板８４、８２の端縁８４Ａ、８２Ａの上面に夫々接着剤塗布用の段差部を形成することができる。このため、下側の基板８４の端縁８４Ａと中間位置の基板８２の端縁８２Ａとの間の段差に接着剤９８を塗布してから、続いて基板８２上に上側の基板８３を位置決めした後で両基板８２、８３の各８２Ａ、８３Ａに形成される段差に接着剤９８を塗布する作業を連続して行うことができ、接合した２枚の基板をひっくり返すという煩雑な作業も一切不要となる。このため、生産性を大幅に高めることができる。
なお、接着剤９８を塗布する為の段差部を形成する各基板８２、８３、８４の端縁としては、リード電極９７ａを引き出した端縁を選定してもよい。この場合には、接着剤として導電性接着剤を用いることが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、中央部に振動部としてのメサ部を備えた無電極圧電基板と、この無電極圧電基板の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付圧電基板と、から成るサンドイッチ形状を備えた無電極圧電振動子において、各電極付圧電基板に形成した励振電極と、メサ部との間の間隔を精度よく一定に維持しつつ、量産性を確保することができる無電極圧電振動子を提供することができる。
即ち、第１の実施形態に係る圧電振動子は、接着剤塗布用の空隙部を形成するエッチング加工用外形パターンマスクの形状を変更するだけで、従来の製造工程をなんら変更することなく適所に接着剤塗布用の空隙部を形成できるから、他の特性を維持したまま、等価回路定数値のばらつきが少ない無電極ＡＴカット水晶振動子を量産する上で著しい効果を発揮する。
第２の実施形態に係る圧電振動子は、従来の無電極振動子の製造工程において、圧電基板の母材上に複数の励振電極をバッチ処理により形成した際に、励振用電極と外部の電極との間で生じる導通不良を抑制し、これより、振動子の等価抵抗を低減することができる。
第３の実施形態に係る圧電振動子は、中央部に振動部としてのメサ部を備えた無電極圧電基板と、この無電極圧電基板の上下面側に夫々接合一体化される２枚の電極付圧電基板と、から成るサンドイッチ形状を備えた無電極圧電振動子において、各基板間を固定する為にクリップ等を用いることなく、各電極付圧電基板に形成した励振電極と、メサ部との間の間隔を精度よく一定に維持しつつ、量産性を確保することができる無電極圧電振動子を提供することができる。即ち、接着剤を用いて無電極圧電基板と、表裏の電極付圧電基板とを固定する場合に両者間の空隙間隔のばらつきを低減し、これより、振動子の等価定数誤差を抑制することができる。
本発明の他の実施形態は、第３の実施形態に係る無電極振動子の製造工程において、無電極圧電基板の片面に電極付圧電基板を接合した後で、その表裏をひっくり返してから他面に他の電極付圧電基板を接合するという煩雑な工程を省き、工程を簡略化して生産性を高めることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る無電極ＡＴカット水晶振動子の構成を示す平面図、及びＢ−Ｂ断面図。
【図２】無電極ＡＴカット水晶振動子の分解斜視図。
【図３】図２の無電極水晶振動子の変形例に係る分解斜視図。
【図４】セラミックパッケージ内底面の底板、或はプリント基板上に無電極水晶振動子を導電性接着剤により実装した状態を示す要部断面図。
【図５】(a)は第２の従来例に対応する実施形態に係る無電極圧電振動子の平面図、(b)はＡ−Ａ断面図、(c)はＢ−Ｂ断面図。
【図６】エッチング後の水晶基板母材の形状を示す図。
【図７】(a)は第３の従来例に対応する本発明の実施形態に係る無電極圧電振動子の構成を示す断面図、(b)はその変形例を示す断面図、(c)は製造手順の説明図。
【図８】(a)は第３の実施形態の欠点を解決することができる実施形態（第４の実施形態）に係る無電極圧電振動子の構成を示す断面図、(b)及び(c)はその製造手順を示す断面図。
【図９】(a)は従来の無電極圧電振動子の外観図、(b)はそのＣ−Ｃ断面図。
【図１０】他の従来例に係る無電極圧電振動子の縦断面図。
【図１１】(a)及び(b)は圧電基板を製造する従来方法を説明する図。
【図１２】(a)及び(b)は他の従来例に係る無電極圧電振動子の縦断面図。
【符号の説明】
２１  無電極ＡＴカット水晶振動子、２２  無電極水晶基板、２３、２４  電極付水晶基板、３０  メサ部、３１  薄肉部、３２  厚肉支持部、３２ａ，３２ｂ上下面、３３  凹陥部（接着剤塗布用凹陥部）、３３ａ  薄肉支持板，３５  凹所，３６  厚肉部，３７  励振電極、３７ａ  リード電極、３７ｂ  金属膜、３８  凹陥部、３９  導電性接着剤、４０  導電性接着剤、５１  無電極圧電振動子、５２  無電極水晶基板、５３、５４  電極付水晶基板、６０  メサ部、６１  薄肉部、６５  凹所、６６  厚肉部、６７  励振電極、６７ａ  リード電極，６８  凹陥部、７０  外部電極、８１  無電極圧電振動子、８２  無電極水晶基板、８３、８４  電極付水晶基板、８２Ａ、８３Ａ、８４Ａ  基板他端縁、９０  メサ部、９１  薄肉部、９５  凹所、９６  厚肉部、９７  励振電極、９７ａ  リード電極、９８  導電性接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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