(57)【要約】【課題】  ラーメモード水晶振動子の振動子形状に関するものであり、特に、小型化、高精度化を実現するための素子の実装状態を改善するもので、素子の電気的特性を維持しながら落下、衝撃に対する実装強度を向上した素子形状を得ることを目的とする。【解決手段】  課題を解決するために本発明は、振動部、支持部、接続部から成る矩形状の圧電素子に電荷を加えた場合に前記圧電素子の角部４点を節として、前記矩形状の長手方向に伸びたときには短手方向に伸縮し、かつ、前記矩形状の短手方向に伸びたときには長手方向に伸縮する輪郭振動の振動形態を生じる、ＬＱ１Ｔカットあるいは、ＬＱ２Ｔカットの水晶基板から成るラーメモード水晶振動子において、前記支持部には素子を貫通する穴を設け、前記穴に保持部材を注入し前記素子を実装したことにより課題を解決する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部、支持部、接続部から成る矩形状の圧電素子に電荷を加えた場合に前記圧電素子の角部４点を節として、前記矩形状の長手方向に伸びたときには短手方向に伸縮し、かつ、前記矩形状の短手方向に伸びたときには長手方向に伸縮する輪郭振動の振動形態を生じる、ＬＱ１Ｔカットあるいは、ＬＱ２Ｔカットの水晶基板から成るラーメモード水晶振動子において、
前記接続部には圧電素子を貫通する穴を設け、前記穴に保持部材を注入し前記素子を実装することを特徴とするラーメモード水晶振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の穴形状は、少なくとも前記支持部に２個以上形成されていることを特徴とするラーメモード水晶振動子。
【請求項３】
請求項１に記載の穴形態は丸や、多角形構造となっていることを特徴とするラーメモード水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラーメモード水晶振動子の振動子形状に関するものであり、特に、小型化、高精度化を実現するための素子の実装状態を改善するもので、素子の電気的特性を維持しながら落下、衝撃に対する実装強度を向上した素子形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラーメモード振動子は小型で低周波数を実現する上で最適な振動モードを得ることができる。そのため低周波の振動子でありながら小型化を実現するということは、近年めざましい進化を遂げている携帯電話、携帯型の小型ゲーム機器などに広く利用される大きな市場がある。
【０００３】
ラーメモード振動子は数十μｍの板厚の圧電基板により形成されており、ラーメモード振動子を保持するためには振動の阻害にならないように、振動の節を保持することが一般的である。図７に示すように四隅の接続部を介して支持と保持がなされている。この節からアームを引き出し保持部へ接続し、接続部を介してパッケージと実装して組立ることで振動子を得ている。このときのアーム部はなるべく細くすることにより振動の阻害を少なくし、等価直列抵抗を小さくすることができる。そのため、落下衝撃時に強い構造が必要となる。
【０００４】
要するに、従来は振動子を作製する際には等価抵抗値Ｒ１の上昇を避けるために振動の節となっている正方形の四隅に支持部を設けており、その関係で、振動部と支持部及び接続部は一体で形成されるため振動の節となっている四隅にはモーメント力が生じてしまう。そのために支持部の設計が適切でない場合、振動のエネルギーが支持部に漏れてしまい等価抵抗値Ｒ１が大きくなってしまう。更に等価抵抗値Ｒ１を小さくすること則ち、等価抵抗値Ｒ１の上昇を軽減する目的で四隅からの支持部２の幅、及び厚みを小さくすると落下等の衝撃を受けた場合や過大な励振電流により振幅が大きくなった場合に破損するおそれがある。
【０００５】
上述のように、ラーメモード水晶振動子は正方形板の場合、四隅が節となって面内で等体積的に振動する振動モードであることから、従来のラーメモード水晶振動子は等価抵抗値Ｒ１の良い（低い）振動子を得るために振動の節となっている四隅から支持部を引き出すことが最も有効な支持方法であり、実際の支持方法については、振動子の支持部には接続部を介してセラミックなどの基板に導電性接着剤を用いて固定しているのが現状である。
【０００６】
上述のプロセスの一例を図８に示すが、ウエハー洗浄、ライトエッチング、プロテクト蒸着膜（ＣｒＡｕ）、レジスト塗布、露光、現像、パターニング、エッチング、レジスト剥離、ＣｒＡｕ剥離、洗浄、励振電極蒸着の一連の工程で素子が形成され、セラミック材質などのパッケージに導電性接着剤にて搭載されてラーメモード振動子を得る。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４２９７９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３５３７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４２２５６号公報
【特許文献４】特開２００５−２４４７０２号公報  なお出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述する従来のラーメモード水晶振動子は振動部の辺比が整数の矩形板となるため、例えば振動部四隅を支持する場合には、振動の節は四隅となり振動変位が小さい部分であることから振動部の保持によるラーメモードの振動を阻害することは無い。
【０００９】
しかしながら、振動部と支持部と接続部が一体で形成される構造であるために、ラーメモード水晶振動子を容器に実装し収納すると、振動部と支持部とを接続する部分にはラーメモード振動の節から発生するモーメント力が生じるために、そのモーメント力の影響を受けて、接続部には屈曲振動が発生してしまう。
【００１０】
従って支持部及び接続部の形状を適切な設計値にしないと振動部の振動漏れが生じ、振動部を保持する支持部や接続部にまで不必要な振動が伝達することから、純粋なラーメモードの振動を阻害されるおそれがある。
【００１１】
加えて、振動部分を何らかの手段により容器に実装するために、支持部及び接続部が必要になってくる。そのために振動子という形態で考えると振動部に加えて支持部と接続部などが一体となった構造が必要となってくるために、全体的に小型化が難しくなっている現状にある。その一方で小型化を推進する上で振動部以外の支持部などを軽量化し脆弱な形状にすることにより、従来のラーメモード振動子の構造上、落下や衝撃に対する強度不足などのおそれも考えられる。
【００１２】
前述の実装についてその一例を示すと、従来のラーメモード振動子の製造プロセスでは、図７のＢ−Ｂ断面部を拡大する図９（ａ）に示すように、素子とパッケージとの間に介在する接合部材（導電性接着剤）だけの実装では下電極の接着でしか素子を固着、導通することができない。
【００１３】
また、図９（ｂ）に示すように素子形成を行う製造プロセスに用いるプロテクト膜（ＣｒＡｕ膜）を、励振電極に流用することで工程の簡略化を試みるが、素子の側面に電極を形成できないことから、下電極と上電極が側面で導通できないために、素子の充分な固着と導通が難しい。それは、素子の外形全体をエッチング処理で形成することから、素子の側面である厚み方向、則ち素子の下部から上部にかけては、（水晶）素子のみとなり導通のための金属が形成できていないためであり、プロテクト膜に使用している素子上下面のＣｒＡｕ膜のみでは導電接着剤が有効に接着せず、素子の上部の引き出し電極との接続は十分に行えないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで上述の課題を改善するために本発明は、振動部、支持部、接続部から成る矩形状の圧電素子（素板）に電荷を加えた場合に前記圧電素子の角部４点を節として、前記矩形状の長手方向に伸びたときには短手方向に伸縮し、かつ、前記矩形状の短手方向に伸びたときには長手方向に伸縮する輪郭振動の振動形態を生じる、ＬＱ１Ｔカットあるいは、ＬＱ２Ｔカットの水晶基板から成るラーメモード水晶振動子において、前記支持部には素子を貫通する穴を設け、前記穴に保持部材を注入し前記素子を実装したラーメモード水晶振動子である。
【００１５】
そして上述するラーメモード水晶振動子の細部の構成として、穴形状はエッチングプロセスにより前記圧電素子の外形形成時に同時に処理するもので、前記接続部には２個以上を形成し、前記穴形態は丸や、多角形構造となっていることを特徴とするラーメモード水晶振動子により課題を解決する。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように本発明は、ラーメモード水晶振動子の製造方法でエッチング溶液を用い、ＬＱ１Ｔカットあるいは、ＬＱ２Ｔカット水晶基板はウェットエッチングによる加工方法により、支持部における実装強度と、接合部材による実装効率を高めるために、素子の支持部箇所に穴形状をエッチングプロセスにより圧電素子の外形形成時に同時に処理し、貫通した穴を形成し、接合部材を注入することで、落下、衝撃に対する機械的強度を高める。同時に、素子の実装強度を確保し落下衝撃時の電気的特性の変動を低減する。その結果、耐衝撃性を強化することにより、ラーメモード振動子の品質の向上と製造歩留まりの向上、更には製造プロセスの簡略化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。
圧電素板を基板にした圧電素子で、その基板の辺比の一方の寸法を１としたとき、もう一方の寸法が整数比（１〜ｎ）を満たす板に無数に存在する振動モードをラーメモード振動子と呼んでいる。図１に示すように正方形板の場合は四隅が節となって向かい合う２辺Ａが正方形の中心方向に変位したときはもう一方の２辺Ｂが正方形の外方向に変位し、また向かい合う２辺Ａが正方形の外方向に変位したときはもう一方の２辺Ｂが正方形の中心方向に変位する振動形態である。
【００１８】
従って、図１（ａ）と図１（ｂ）の動作を繰り返す形態で振動する。この図１は正方形板の最低次の振動モードと呼ぶ。また図１（ｃ）には振動板の寸法概念を示す。そして図２にはその振動モードの模式図を示している。また、図３については、基本形を元にして高次の振動モードを例にしたものである。考え方は図１の基本形と同様であり、図３（ａ）は二次の場合を示し、図３（ｂ）は三次の場合を示したものである。
【００１９】
さて本発明の特徴として、図４に示す斜視図を一例として説明する。高次の振動形態を持つ素子の、接続部３に穴５をあけた形態を持つラーメモード振動子である。図３と照合して見てみると具体的な動作としては振動部４、支持部２、接続部３から成る矩形状の圧電素子に電荷を加えた場合に前記圧電素子の角部を節として、前記矩形状の長手方向に伸びたときには短手方向に伸縮し、かつ、前記矩形状の短手方向に伸びたときには長手方向に伸縮する輪郭振動の振動形態を生じる、ＬＱ１Ｔカットあるいは、ＬＱ２Ｔカットの水晶基板から成るラーメモード水晶振動子において、実装時強度を向上させるために前記接続部３に穴５を設けたラーメモード水晶振動子である。
【００２０】
そして上述するラーメモード水晶振動子の細部の構成として、穴形状はエッチングプロセスにより前記圧電素子の外形形成時に同時に処理するもので、前記穴５は、前記各接続部３に２個以上で形成されており、前記穴形態は丸や、多角形構造となっているラーメモード水晶振動子であることを特徴とする。なお、接続部３の周辺には、振動部４に形成する励振電極から延びる引き出し電極端があり、接続部３を経由して実装基板に電気的な接続がなされている。図４には励振電極と接続部３周辺に配置する引き出し電極は図示していない。
【００２１】
要するに、本発明の特徴を図５に接続部３の要部を拡大して説明するが、図５（ａ）は図４で示す接続部３のＡ−Ａの断面図で実装前の状態を示している。素子の厚み方向に貫通する穴が形成されており、支持部主面には引き出し電極が形成されている。一方、図５（ｂ）は実装後のＡ−Ａの断面の状態を示したもので、セラミック容器などに実装した場合、実装面（素子の下部）に塗布する保持部材が素子に形成する穴５に注入され素子の上部にまで充分に保持部材が満ちている様子を伺うことができる。
【００２２】
上述の本発明のプロセス工程図を図６に示すが、従来のプロセス工程と大きく異なる点は、素子の外形成形エッチングプロセスと、素子に励振電極や引き出し電極を形成するプロセスの２工程が必要であったが、素子外形を形成するエッチングプロセス工程で、素子を実装する箇所に素子の厚み方向にも貫通する穴を形成し、固着と導通の効果を高めた素子構造にすることに大きな特徴がある。なお、図６で示す電極パターンニング工程では、素子形成に用いるプロテクト（蒸着）膜から電極膜を生成するための分離作業を意味するものである。
【００２３】
その結果、同時に接続部３周囲に存在する引き出し電極（図示しない）も、素子の上下部とで保持部材が穴を介して導通していることから、実装強度を向上すると同時に引き出し電極との導通具合も向上することができる。なお、保持部材としては導電性接着剤やはんだなどを想定するが、バンプによる実装の場合でも穴５部からバンプ材料が溢れ出すことで、結果的には素子の上下面を確実に捉え実装強度を増すことになる。
【００２４】
上述するプロセス工程は、湿式のエッチング処理工程を用い、エッチング液は酸性フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）と、フッ化水素酸（ＨＦ）の混合液を温めた温度環境の下でラーメモード水晶振動子の素子を製造するものである。
【００２５】
なお、接続部３に形成する穴５の形態については、丸、多角形など問うものでは無く、少なくとも接続部３のパッケージにラーメモード振動子の素子を実装する部分に形成するものである。また、穴５については素子の一部に切り欠きを設けたものであったも同様の効果を奏することは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ラーメモード水晶振動子の１次の形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す振動形態を解析するモードである。
【図３】図１の基本形を基に、高次の場合の振動形態を示す平面図である。
【図４】本発明のラーメモード振動子の形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の接続部（要部）の状態を示した部分断面図である。
【図６】本発明の素子を形成する製造プロセスを示すフロー図である。
【図７】従来例として示すラーメモード水晶振動子形態の概念図である。
【図８】ラーメモード振動子の素子を形成する製造プロセスを示すフロー図である。
【図９】従来例の実装状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      圧電素板（圧電素子）
２      支持部
３      接続部
４      振動部
５      穴
【図１】
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【図２】
2007158458.tif 000004
【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】
2007158458.tif 000009
【図８】
2007158458.tif 000010
【図９】
2007158458.tif 000011