(57)【要約】【課題】  振動特性の向上された圧電振動素子を提供すること。【解決手段】  第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂを有している圧電基板２１と、圧電基板２１の下面に設けられている励振電極２３ａと、圧電基板２１の第１端部２１ａに設けられており、かつ、励振電極２３ａに電気的に接続された端子電極２４ａと、圧電基板２１の第２端部２１ｂに設けられており励振電極２３ａよりも下方に伸びている脚部２２とを備えていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部および第２端部を有している圧電基板と、
前記圧電基板の下面に設けられた励振電極と、
前記圧電基板の前記第１端部に設けられており、前記励振電極に電気的に接続された端子電極と、
前記圧電基板の前記第２端部に設けられており、前記励振電極よりも下方に伸びた脚部と、
を備えていることを特徴とする圧電振動素子。
【請求項２】
前記圧電基板の前記第２端部に設けられており、前記圧電基板よりも上方に突出した凸部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項３】
請求項１に記載された圧電振動素子と、
前記圧電振動素子が搭載された素子搭載部材と、を備えており、
前記圧電振動素子の前記励振電極が前記素子搭載部材の上面から離間されていることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに用いられる圧電振動素子、およびこれを用いた圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器に組み込まれるタイミングデバイスとして、圧電デバイスが幅広く用いられている。ここでは圧電デバイスの一つである圧電振動子に使用される圧電振動素子ついて説明する。
【０００３】
圧電振動子は、平板状の基板部を有している素子搭載部材と、素子搭載部材の基板部上に設けられた平板状の圧電振動素子と、圧電振動素子を覆うように素子搭載部材上に設けられた蓋部材とを備えて構成されている。また、圧電振動素子は、第１端部および第２端部を有している平板状の圧電基板と、圧電基板の下面に設けられた励振電極と、圧電基板の第１端部に設けられており励振電極に電気的に接続された端子電極とから構成されている。また、圧電振動素子は、導電性接着剤によって素子搭載部材の基板部に接合され、基板部によって片持ち支持されている。なお、圧電基板の第２端部は、素子搭載部材の基板部から離間されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０−０９８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電振動素子は、導電性接着剤の量が所定の量でない場合に、圧電振動素子と素子搭載部材の基板部との間に安定して隙間を設けることができないことがあった。例えば、素子搭載部材の基板部に塗布されている導電性接着剤の量が少ない場合には、圧電基板の下面に設けられた励振電極が素子搭載部材の基板部に接触する可能性があった。そのため、圧電基板の振動が阻害されて、圧電振動素子は、振動特性が低下してしまう可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明では、上述の問題を解決し、圧電振動素子と素子搭載部材の基板部との間に安定して隙間を設けて実装でき、振動特性の向上された圧電振動素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、圧電振動素子は、第１端部および第２端部を有している圧電基板と、圧電基板の下面に設けられた励振電極と、圧電基板の第１端部に設けられており励振電極に電気的に接続された端子電極と、圧電基板の第２端部に設けられており励振電極よりも下方に伸びた脚部とを備えている。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、圧電デバイスは、上記圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載された素子搭載部材とを備えている。圧電振動素子の励振電極は、素子搭載部材の上面から離間されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つの態様による圧電振動素子は、圧電基板の第２端部に設けられており励振電極よりも下方に伸びている脚部を備えていることにより、圧電基板の下面に設けられた励振電極と素子搭載部材の基板部の間に隙間が設けられた状態で実装することができ、振動特性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様による圧電デバイスは、上記圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載された素子搭載部材とを備えており、圧電振動素子の励振電極が素子搭載部材の上面から離間されていることによって、出力周波数の特性に関して向上されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における圧電デバイスを示している分解斜視図である。
【図２】図１に示された圧電デバイスのＡ−Ａにおける縦断面図を示している。
【図３】本発明の第２の実施形態における圧電デバイスを示している縦断面図である。
【図４】（ａ）は第１の実施形態における圧電振動素子の変形例を示す縦断面図であり、（ｂ）は第２の実施形態における圧電振動素子の変形例を示す縦断面図であり、（ｃ）は第２の実施形態における圧電振動素子の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１及び図２に示されているように、本発明の第１の実施形態における圧電デバイス１００は、凹部を有している素子搭載部材１０と、素子搭載部材１０の凹部内側に搭載された圧電振動素子２０と、凹部を塞ぐ蓋部材３０とを備えている。
【００１４】
素子搭載部材１０は、平板状の基板部１１と、基板部１１上に設けられ枠部１２と、基板部１１の上面のうち枠部１２の内側領域に設けられた複数の搭載パッド１３とを備えている。
【００１５】
基板部１１は、例えばアルミナ等のセラミックス材料からなり、基板部１１の内層部には所定の配線導体が形成されている。
【００１６】
枠部１２は、基板部１１と同様にアルミナ等のセラミックス材料からなり、基板部１１の上面に設けられており、基板部１１と共に凹部を形成している。
【００１７】
複数の搭載パッド１３は、例えば導電効率の良い導電用材料よりなり、基板部１１の内層部の配線導体と電気的に接続されている。また、搭載パッド１３は、表面上に金めっきされている。
【００１８】
圧電振動素子２０は、第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂを有している圧電基板２１と、圧電基板２１の第２端部２１ｂの下面に設けられた脚部２２と、圧電基板２１の下面および上面に設けられた励振電極２３ａおよび２３ｂと、圧電基板の下面および上面に設けられた端子電極２４ａおよび２４ｂとを備えている。
【００１９】
圧電基板２１は、例えば水晶のような石英材料よりなり、平面視で長方形に形成されている一方の短辺側に第１端部２１ａが設けられ、他方の短辺側に第２端部２１ｂが設けられている。
【００２０】
また、圧電基板２１は、励振電極２３ａに電気的に接続された端子電極２４ａと、励振電極２３ｂに電気的に接続された端子電極２４ｂとを圧電基板２１の第１端部２１ａに設けられている。
【００２１】
圧電基板２１は、上面と下面にそれぞれ励振電極２３ａと励振電極２３ｂが設けられている。また、上面に設けられている励振電極２３ｂと下面に設けられている励振電極２３ａは、それぞれ対向する位置にあり平面透視において、圧電基板２１の中央部に配置されている。
【００２２】
脚部２２は、例えば水晶のような石英材料よりなり、圧電基板２１の第２端部２１ｂの下面に設けられており、圧電基板２１の下面に設けられた励振電極２３ａより下方に伸びるように形成されている。また、脚部２２は、平面透視において、励振電極２３ａおよび２３ｂに重ならないように設けられている。
【００２３】
脚部２２の高さは、例えば圧電基板２１の下面に設けられた励振電極２３ａより高く、且つ圧電基板２１の第２端部２１ｂの上面が蓋部材３０に接触しない高さになっている。
【００２４】
脚部２２の形状は、図１に示されているように圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺幅と同じ長さでできており、圧電基板２１の第２端部２１ｂの下面に１つ設けられている。また、脚部２２の形状は、圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺幅より短い形状でもよい。この形状の場合、例えば圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺中央の位置に１つ設けられていても、圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺の両隅に各々一つずつ設けられていてもよい。
【００２５】
また、脚部２２の形状が圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺幅と同じ長さで圧電基板２１の第２端部２１ｂの下面に１つ設けられている形状であれば、外部より衝撃を受けた場合に、脚部２２が圧電基板２１の第２端部２１ｂの短辺幅と同じ長さのため圧電基板２１の短辺方向のたわみを抑制することができ、圧電基板２１の破損を防ぐことができる。
【００２６】
また、圧電部材を脚部２２のような形状に加工する方法としては、研磨加工、ブラスト加工などの方法があるが、ここでは、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチング加工する方法を説明する。
【００２７】
この方法は、平面上に形成したパターンを平面な基板上に光を用いて転写する技術である。例えば水晶片の全面にフォトレジスト膜を形成し、所定のパターンを用い露光する。次に不要なレジスト膜を排除し、段差部分を現像する。次に、所定の厚みまでエッチングを行い段差部分のレジスト膜を除去することにより水晶片上に脚部２２となる段差を形成することができる。
【００２８】
蓋部材３０は、例えば金属材料よりなり、四角形の板状を有している。また、蓋部材３０は、素子搭載部材１０の枠部１２に設けられた接合用の金属層（図示せず）を介して素子搭載部材１０に接合されている。
【００２９】
図２に示されているように、圧電デバイス１００において、基板部１１上に塗布された導電性接着剤４０と脚部２２とが圧電基板２１の橋脚の役目を果たし、圧電振動素子２０の励振電極２３ａが基板部１１の上面から離間された状態となっている。
【００３０】
このような圧電デバイス１００の組み立て手順としては、素子搭載部材１０の基板部１１上に設けられた搭載パッド１３に導電性接着剤４０を塗布する。導電性接着剤４０の上に圧電基板２１の第１端部２１ａに設けられた端子電極２４ａおよび２４ｂを合わせて基板部１１上に圧電振動素子２０を搭載する。このとき、圧電振動素子２０は、脚部２２を基板部１１の方向に向けて搭載する。次に導電性接着剤４０を介して搭載された圧電振動素子２０と素子搭載部材１０の基板部１１とを加熱処理をすることにより導電性接着剤４０を硬化させる。このことにより、導電性接着剤４０と脚部２２とが圧電基板２１の橋脚の役目を果たし、圧電振動素子２０の励振電極２３ａが基板部１１の上面から離間する状態になる。
【００３１】
本実施形態の圧電振動素子２０は、圧電基板２１の第２端部２１ｂに設けられており励振電極２３ａより下方に伸びた脚部２２を備えていることにより、基板部１１および励振電極２３ａの間に隙間が設けられた状態で実装することができ、振動特性を向上させることができる。
【００３２】
本実施形態の圧電デバイス１００は、上述の圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０が搭載された素子搭載部材１０とを備えており、圧電振動素子２０の励振電極２３ａが素子搭載部材１０の上面から離間されていることによって、出力周波数に関して向上されている。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００について図３を参照して説明する。第２の実施形態の圧電デバイス２００において、第１の実施形態における圧電デバイス１００と異なる構成は、圧電振動素子５０の構造である。その他の構成については、第１の実施形態における圧電デバイス１００と同様である。
【００３４】
圧電振動素子５０は、第１端部５１ａおよび第２端部５１ｂを有している圧電基板５１と、圧電基板５１の第２端部５１ｂの下面に設けられた脚部５２と、上面に設けられた凸部５５とを備えている。圧電振動素子５０が凸部５５をさらに備えている点が、第１の実施形態における圧電振動素子２０と異なる構成である。
【００３５】
凸部５５は、例えば水晶のような石英材料よりなり、圧電基板５１の上面に設けられており、圧電基板５１の上面に設けられた励振電極５３ｂよりも上方に伸びるように形成されている。また、凸部５５は、平面透視において、圧電基板５１に設けられた励振電極５３ａおよび５３ｂに重ならないように設けられている。凸部５５は、横断面視および平面透視において脚部５２と同様の形状を有している。
【００３６】
また、圧電部材を凸部５５のような形状に加工する方法としては、脚部を形成する手法と同様の方法で加工することができる。
【００３７】
例えば水晶片の両主面の全面にフォトレジスト膜を形成し、所定のパターンを用い露光する。次に不要な両主面のレジスト膜を排除し、段差部分を現像する。次に、所定の厚みまでエッチングを行い両主面の段差部分のレジスト膜を除去することにより一方の主面の水晶片上に脚部５２となる段差を形成し、他方の主面の水晶片上に凸部５５となる段差を形成することができる。
【００３８】
本発明の第２の実施形態の圧電デバイス２００は、圧電基板の第２端部に設けられており圧電基板５１よりも上方に突出した凸部５５をさらに備えていることによって、圧電デバイス２００の組み立て時において圧電振動素子５０の上下面の方向性を気にする必要がなくなるため、圧電デバイス２００の生産性を向上させることができる。
【００３９】
（変形例）
以下、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態における圧電振動素子２０の変形例について図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００４０】
図４（ａ）に示されているように、第１の実施形態における圧電振動素子２０は、圧電基板２１の第１端部２１ａの下面に設けられており励振電極２３ａよりも下方に伸びた第２凸部６０をさらに備えていてもよい。圧電振動素子２０は、凸部６０をさらに備えていることによって、励振電極２３ａおよび素子搭載部材が接触する可能性がさらに低減されている。
【００４１】
図４（ｂ）に示されているように、第２の実施形態における圧電振動素子５０は、圧電基板５１の第１端部５１ａの下面に設けられており励振電極５３ａよりも下方に伸びた第２凸部６０をさらに備えていてもよい。圧電振動素子５０は、凸部６０をさらに備えていることによって、励振電極５３ａおよび素子搭載部材が接触する可能性がさらに低減されている。
【００４２】
図４（ｃ）に示されているように、図４（ｂ）に示された圧電振動素子５０は、圧電基板５１の第１端部５１ａに設けられており励振電極５３ｂよりも上方に伸びた凸部７０をさらに備えていてもよい。圧電振動素子５０は、凸部７０をさらに備えていることによって、圧電デバイスの組み立て時において圧電振動素子５０の上下面の方向性を気にする必要がなくなるため、圧電デバイスの生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００，２００  圧電デバイス
１０    素子搭載部材
１１    基板部
１２    枠部
１３    搭載パッド
２０，５０  圧電振動素子
２１，５１  圧電基板
２１ａ，５１ａ  第１端部
２１ｂ，５１ｂ  第２端部
２２，５２  脚部
２３ａ，２３ｂ，５３ａ，５３ｂ  励振電極
２４ａ，２４ｂ  端子電極
３０    蓋部材
４０    導電性接着剤
５５    第１凸部
６０    第２凸部
７０    第３凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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