(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央の励振部が周縁部より薄肉化してある圧電振動片と、
前記励振部の両面のそれぞれに設けた励振電極部と、
前記励振電極部に電気的に接続されるとともに、導電性接着剤を介して基板に設けた電極部に接合される一対の接続電極部と、
を有する圧電振動子であって、
前記一対の接続電極部は、前記圧電振動片の同一辺部に、この辺部の厚肉の周縁部と薄肉の前記励振部および両者の境界部の傾斜面を含んで形成されるとともに、前記励振部に形成した配線部を介して前記励振電極部に接続してあり、
前記振動片は、前記一対の接続電極部間に、前記接続電極部より厚い厚肉仕切り部を、
を有することを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記圧電振動片は、前記接続電極部を形成した辺と対向する辺が前記基板に接合材を介して接合してあることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記圧電振動片は、前記接続電極部を形成した辺と対向する辺の前記基板と接合する部分の色が前記基板の色と異ならせてあることを特徴とする請求項２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、水晶などの圧電性材料からなる圧電振動片を有する圧電振動子に係り、特に圧電振動片の中央の励振部が周縁部より薄肉化してあるいわゆる逆メサ型振動片を用いた圧電振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子として水晶からなる圧電振動片を用いたものが広く使用されている。特に、水晶をＡＴカットしたＡＴカット水晶振動子は、高い周波数の発振が可能であるとともに、周波数の安定性が優れているところから、各種の電子装置などに使用されている。
【０００３】
水晶振動子は、水晶振動片の厚さが周波数特性に大きく影響し、振動片が薄ければ薄いほど高周波を発振する振動子が得られ、厚さが１０μｍ程度の振動片の振動子も開発されている。このような厚さの薄い振動片は、非常に破損しやすく取り扱いが容易でない。このため、ＡＴカット水晶振動子の振動片は、０．１ｍｍ程度の厚さを有する水晶ウエハを矩形に区画し、その両面の中央部をエッチングして１０μｍ程度に薄肉化して励振部とし、励振部の周囲に厚肉の縁部を設けて取り扱いを容易にしている。図８は、このような従来のＡＴカット水晶振動子の一例であって、蓋を取り外した状態の説明図である。
【０００４】
図８において、圧電振動子１０は、圧電材料である水晶をＡＴカットして形成した圧電振動片１２がパッケージ容器１４の内部に配置してある。圧電振動片１２は、矩形状に形成してあって、中央部が両面からエッチング(いわゆるハーフエッチング)されて、１０μｍ程度の厚さに薄肉化された励振部１６となっている。そして、励振部１６の周囲が厚肉の縁部１８となっている。
【０００５】
また、圧電振動片１２は、長手方向の一側に縁部１８と一体の支持部２０を有する。この支持部２０は、圧電振動片１２の幅方向両側がマウント部となっていて、マウント部の両面に接続電極２２（２２ａ、２２ｂ）が形成してある。そして、表面側の接続電極２２は、裏側の対応位置に形成した接続電極(図示せず)と電気的に接続してあって、裏側の接続電極が導電性接着剤２４を介してケーシング容器１４の底板基板２６に設けた電極部２８(２８ａ、２８ｂ)に接合してある。
【０００６】
なお、支持部２０には、圧電振動片１２の幅方向中央部の端面に折取り残部２９が突出している。この折取り残部２９は、図示しない水晶ウエハを圧電振動片１２に加工する際のウエハとの接続部となっていて、圧電振動片１２をウエハから切り離すために折ったときに、圧電振動片１２側に残ったものである。
【０００７】
一方、励振部１６の上下両面中央部には、励振電極２９(２９ａ、２９ｂ)が配設してある。表側(上側)の励振電極２９ｂは、圧電振動片１２の表側に設けた配線部３０ｂを介して接続電極２２ｂに接続してある。また、裏側の励振電極２９ａは、圧電振動片１２の裏側に形成した配線部３０ａを介して接続電極２２ａに接続してある。そして、これらの配線部３０（３０ａ、３０ｂ）は、Ｌ字状に形成してあって、一部が縁部１８を通るようになっている。これは、次の理由による。
【０００８】
ＡＴカットした水晶からなる圧電振動片１２は、結晶構造が非対称であるため、ハーフエッチングすると、図８(２)に示したように、長手方向に沿った辺の一方が斜めにエッチングされ、励振部１６と縁部１８との境界部に傾斜面３２が形成され、他方の辺がほぼ垂直にエッチングされてほぼ垂直な段差３４が形成される。このため、励振電極２９や接続電極２２、配線部３０をスパッタリングなどによって形成した場合、段差３４が形成された縁部１８の角部３６に金属膜を充分につけることができず、断線を生じ易い。特に、配線部３０は、幅が狭いために断線の危険がある。このため、配線部３０の一部を縁部１８の上に形成し、傾斜面３２を介して励振電極２９に接続するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示したような圧電振動子１０は、各種の電子機器に搭載されているが、これら電子機器の小型化、高性能化に伴って、圧電振動子１０に対する小型化の要求も非常に強くなっており、その要求に応えるように多くの努力が払われている。
【００１０】
ところで、上記したように、従来のＡＴカット水晶振動子においては、励振電極２９と接続電極２２とを電気的に接続する配線部３０が傾斜面３２に形成されるように、一部が縁部１８の上に設けられていた。このため、縁部１８は、配線部３０を形成できるだけの幅が必要であって、従来０．３ｍｍ程度以上の幅を有しおり、圧電振動子１０の小型化を図る上での障害の１つとなっている。また、従来の圧電振動片１２は、圧電振動片１２をパッケージ容器１４の電極部２８に接合するマウント部を設けるために、圧電振動片１２の長手方向一側に縁部１８と一体の支持部２０を形成しており、その分、圧電振動片１２が大型化する。しかも、ウエハの上下の面を間違えて加工を行なうと、同図(３)に示したように、励振電極２９と接続電極２２とを接続する配線部３０が段差３４に形成されることになる。このため、配線部３０が角部３６において断線し、圧電振動子１０の動作不良を生ずることがある。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、小型化を図ることを目的としている。
また、本発明は、ウエハの面を間違えて加工したとしても、断線などが生じにくく、信頼性の向上を図ることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る圧電振動子は、中央の励振部が周縁部より薄肉化してある圧電振動片と、前記励振部の両面のそれぞれに設けた励振電極部と、前記励振電極部に電気的に接続されるとともに、導電性接着剤を介して基板に設けた電極部に接合される一対の接続電極部と、を有する圧電振動子であって、前記一対の接続電極部は、前記圧電振動片の同一辺部に、この辺部の厚肉の周縁部と薄肉の前記励振部および両者の境界部の傾斜面を含んで形成されるとともに、前記励振部に形成した配線部を介して前記励振電極部に接続してあり、前記振動片は、前記一対の接続電極部間に、前記接続電極部より厚い厚肉仕切り部を、を有することを特徴としている。
【００１３】
このようになっている本発明は、基板の電極部に接合する圧電振動片の接続電極部を、厚肉縁部から薄肉の励振部にわたって形成したことにより、厚肉縁部と一体の支持部を省略することができ、圧電振動片の小型化が図れて圧電振動子を小型にすることができる。また、接続電極部の一部が励振部に形成されるため、励振部に設ける励振電極と接続電極とを電気的に接続する配線部を励振部に形成でき、配線部を厚肉縁部に形成する必要がなく、厚肉縁部の幅を小さくすることができて、圧電振動子を小型にすることが可能であるとともに、ウエハの面を間違えて加工したとしても、配線部が断線するようなおそれがなく、信頼性を向上することができる。
【００１４】
接続電極部は、圧電振動片の、前記厚肉縁部と前記励振部との境界部に傾斜面を有する辺に形成するとよい。傾斜面のある辺に接続電極部を形成することにより、接続電極部を形成する金属膜を切断させることなく確実に形成することができ、導通が得られずに発振しないなどの不良の発生を低減することができる。
【００１５】
また、接続電極部は圧電振動片の一辺の両端部に設けるとともに、圧電振動片に、一対の接続電極部間に厚肉仕切部を設けるとよい。このように、接続電極部間に厚肉仕切部を設けることにより、接続電極部を導電性接着剤によって基板の端子部に接合したときに、一方の接続電極部を接合する導電性接着剤が他方の接続電極部側に流れるのを阻止することができ、接続電極部を基板の電極部に接合する際の、接続電極部間の短絡を防止することができる。
【００１７】
圧電振動片は、接続電極部を形成した辺と対向する辺を基板に接合材を介して接合するとよい。圧電振動子は、近年、携帯機器に搭載されるようになっており、携帯機器が取り落とされたときにも破損しないように、耐衝撃性の要求も厳しくなっている。従って、圧電振動片の両端を接合することにより耐衝撃性が向上し、携帯機器が取り落とされた場合であっても、圧電振動片の接続電極部が基板から剥離するのを防止することができる。この場合、圧電振動片は、接続電極部を形成した辺と対向する辺の基板と接合する部分の色を基板の地の色と変えることにより、この接合する部分の位置を画像処理などによって容易に認識することが可能で、自動塗布機によって接合材を接合部分に塗布することができる
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る圧電振動子の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る圧電振動子であるＡＴカット水晶振動子のパッケージ蓋部を省略した説明図であって、(１)は平面図、(２)は(１)のＢ−Ｂ線に沿った断面図、(３)は(１)のＣ−Ｃ線に沿った圧電振動片の断面図である。
【００２２】
図１において、圧電振動子４０は、圧電材料である水晶をＡＴカットして得た矩形状の圧電振動片４２と、この圧電振動片４２を収納するパッケージ容器４４とを有している。圧電振動片４２は、中央部が両面側からハーフエッチングされて１０μｍ程度に薄肉化された励振部４６となっている。また、圧電振動片４２は、励振部４６の周囲が厚さ０．１ｍｍ程度、幅０．１ｍｍ程度の厚肉縁部４８となっていて、薄肉の励振部４６を有する圧電振動片４２の剛性を高め、取り扱いの容易化が図られている。そして、ＡＴカットされた水晶の圧電振動片４２は、両面側からハーフエッチングすると、結晶構造が非対称であるため、２つの短辺と１つの長辺との３辺において励振部４６と厚肉縁部４８との境界部に傾斜面５０が形成され、他の１つの長辺にほぼ垂直の段差５２が励振部４６と肉厚縁部４８との境界部に形成される(図１(２)、(３)参照)。このため、圧電振動片４２は、段差５２を有する辺が短辺とならないように矩形状に形成してある。
【００２３】
圧電振動片４２は、一方の短辺５４の両端部に接続電極部５６(５６ａ、５６ｂ)を有している。この実施形態に係る圧電振動片４２は、従来の支持部が省略された形状となっていて、接続電極部５６がマウント部となっており、厚肉縁部４８から薄肉の励振部４６にわたってほほ矩形状に形成してある。これらの接続電極部５６は、スパッタリングなどによって形成され、同図(２)、(３)に示したように、圧電振動片４２の側端面５８を覆って上面と下面とに対称に設けてある。そして、接続電極部５６を設けた辺５４には、圧電振動片４２を図示しない水晶ウエハから切り離した際の折取り残部５３が側端面から突出している。
【００２４】
圧電振動片４２は、励振部４６に励振電極部６０(６０ａ、６０ｂ)が設けてある。この励振電極部６０は、励振部４６に励振電圧を印加するためのもので、接続電極部５６に電気的に接続してある。すなわち、一方の接続電極５６ａは、圧電振動片４２の下側面において配線部６２ａを介して下面の励振電極部６０ａに電気的に接続してある。また、他方の接続電極部５６ｂは、圧電振動片４２の上面において配線部６２ｂを介して上面に設けた励振電極部６０ｂに電気的に接続してある。そして、各接続電極部５６は、パッケージ容器４４に設けた電極部６４(６４ａ、６４ｂ)に電気的に接続してある。
【００２５】
パッケージ容器４４は、シート状のセラミックを積層して形成してあり、圧電振動片４２を収納可能な収納空間６６を有する箱状をなしている。また、パッケージ容器４４は、底板である基板６８の一方の短辺両端部に、接続電極部５６に対応して電極部６４(６４ａ、６４ｂ)が設けてある。そして、各電極部６４には、導電性接着剤７０を介して圧電振動片４２の接続電極部５６が接合してある。従って、パッケージ容器４４の電極部６４と、圧電振動片４２の接続電極部５６とは導電性接着剤７０を介して電気的に接続される。
【００２６】
導電性接着剤７０は、実施形態の場合、圧電振動片４２を基板６８に剛接することによる圧電振動片４２の周波数温度特性の変化を防ぐために、シリコーンを主成分としたものを用いている。しかし、導電性接着剤７０は、ゴム状弾性を示すゴム系やウレタン系などのエラストマを主成分としたものであってもよい。
【００２７】
このように、第１実施形態に係る圧電振動子４０は、接続電極部５６を厚肉縁部４８から励振部４６にわたって形成し、この接続電極部５６をエラストマからなる導電性接着剤７０によって基板６８の電極部６４に接合したことにより、従来必要としていた、圧電振動片の一側に形成したマウント部を形成するための支持部を省略することができ、圧電振動片４２の長さ寸法、パッケージ容器４４の長さ寸を小さくすることができる。また、実施形態の圧電振動子４０は、接続電極部５６と励振電極部６０とを電気的に接続する配線部６２を励振部４６に形成したことにより、配線部を厚肉縁部４８に形成する必要がないため、厚肉縁部４８の幅寸法を０．１ｍｍ程度とすることが可能で、パッケージ容器４４の幅寸法も小さくでき、圧電振動子４０の小型化を図ることができる。
【００２８】
しかも、圧電振動子４０は、厚肉縁部４８から励振部４６にわたって形成した接続電極部５６が圧電振動片４２の傾斜面５０を有する辺５４に形成してあるため、スパッタリングなどによって金属膜を成膜して接続電極部５６を形成する際に、エッジ部(角部)における金属膜の付きが悪くて電気的接続が充分でないような事態を避けることができ、圧電振動子４０の信頼性を向上することができる。さらに、ウエハの上下面を間違えて形成した場合であっても、図２に示したように、接続電極部５６が段差５２を有する辺に形成されることがなく、励振電極６０を電極部６４に確実に電気的に接続することができる。
【００２９】
図３は、本発明の第２実施形態の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。この第２実施形態に係る圧電振動子８０は、圧電振動片４２の一方の短辺５４の両端部に接続電極部５６が設けてある。また、パッケージ容器４４の基板６８には、圧電振動片４２の一対の接続電極部５６を設けた辺５４と対向する辺７２の中央部と対応した位置に、接合台座７４が形成してある。そして、圧電振動片４２は、辺７２の中央下部が接合部７６となっていて、この接合部７６が接合材７８によって基板６８に設けた接合台座７４に接合してある。
【００３０】
接合台座７４は、実施形態の場合、電極部６４などと同様に金属膜によって形成してあって、パッケージ容器４４の色と異ならせてあり、電極部６４などと同時に形成され、いわゆるダミー電極となっている。そして、接合材７８は、エラストマからなる通常の接着剤や導電性接着剤であってよい。
【００３１】
このように形成した第２実施形態の圧電振動子８０は、圧電振動片４２が接続電極部５６ばかりでなく、接側電極部５６を設けた辺５４と対向する辺７２も基板６８に接合してあるため、耐衝撃性に非常に優れており、例えば携帯電話などの携帯電子機器に搭載された場合に、携帯電子機器が取り落とされたときであっても、圧電振動片４２の接続電極部５６がパッケージ容器４４の電極部６４から剥離するなどの事故を防ぐことができる。
【００３２】
また、圧電振動子８０は、接合部７６が基板６８に設けた接合台座７４に接合してあるため、圧電振動片４２を基板６８に対して容易に平行に配置することができる。しかも、接合台座７４は、パッケージ容器４４の色と異なる金属によって形成してあるため、画像処理装置などによって接合台座７４を容易に認識することが可能で、自動塗布装置によって接合台座７４に接合材７８を容易に塗布することができる。
【００３３】
図４は、本発明の第３実施形態の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。この実施形態の圧電振動子９０は、圧電振動片９２が前記実施形態と異なっている。すなわち、第３実施形態に係る圧電振動片９２は、一対の接続電極部５６を形成した辺５４に厚肉仕切部９４が上下の両面に形成してある。厚肉仕切部９４は、一対の接続電極部５６の間において、厚肉縁部４８と一体に励振電極６０側に延在させて形成してある。他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００３４】
このようになっている第３実施形態に係る圧電振動子９０は、接続電極部５６ａ、５６ｂ間に厚肉仕切部９４が存在しているため、マウント部である接続電極部５６を導電性接着剤７０によってパッケージ容器４４の電極部６４に接合する際に、一方の接続電極部５６、例えば接続電極部５６ａを接合する導電性接着剤７０が他方の接続電極部５６ｂ側に流れ、接続電極部５６ａ、５６ｂが導電接着剤７０によって短絡するような不具合をなくすことができる。
【００３５】
図５は、第４実施形態の説明図である。この第４実施形態の圧電振動子１００は、圧電振動片１０２の辺５４に一対の接続電極部５６が設けてあるとともに、これらの接続電極部５６の間に厚肉仕切部９４が形成してある。また、この厚肉仕切部９４を設けた辺５４の厚肉縁部４８に対応する部分には、凹部１０４が形成してある。この凹部１０４の底部には、圧電振動片１０２をウエハから切り離すための折取り部である折取り残部１０６が位置している。そして、折取り部(折取り残部１０６)は、圧電振動片１０２を水晶ウエハから切り離した際に、折取り残部１０６の先端が辺５４、すなわち厚肉縁部４８の側端面より内側に位置するように設定してある。このように、折取り残部１０６が辺５４より突出しないようにしたことにより、圧電振動片１０２とパッケージ容器４４との間の間隙、すなわち収納空間６６を小さくすることができ、圧電振動子１００の小型化を図ることができる。
【００３６】
図６は、第５実施形態の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。この実施形態の圧電振動子１１０は、圧電振動片１０２の上面側に形成されている接続電極部５６の上にも第２の導電性接着剤１１２が塗布してある。この上面側の第２導電性接着剤１１２は、圧電振動片１０２の下面側の導電接着剤７０と同様なゴム状弾性を有する物が用いられ、導電接着剤７０と接続されて一体となっている。
【００３７】
このように、第２の導電性接着剤１１２を接続電極部５６の上にも塗布して下側の導電性接着剤７０と一体化したことにより、接続電極部５６とパッケージ容器４４の電極部６４との電気的接続をより確実なものにすることができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
図７は、第６実施形態のパッケージ蓋を省略した平面図である。第６実施形態の圧電振動子１２０は、パッケージ容器１２２の底板である基板１２４の一方の短辺１２６の両端部に電極部６４が形成してある。また、短辺１２６に対向した短辺１２８の両端部にも、電極部６４と同様の電極部１３０が設けてある。そして、圧電振動片１３２の励振部４６の中央部には、励振電極部１３４(１３４ａ、１３４ｂ)が形成してある。また、圧電振動片１３２の対向する両短辺部には、これらの短辺の全長にわたって接続電極部１３６(１３６ａ、１３６ｂ)が帯状に設けてある。
【００３９】
一方の接続電極部１３６ａは、圧電振動片１３２の下側面において、台形状の配線部１３８ａを介して励振電極部１３４ａに電気的に接続してあるとともに、導電性接着剤７０を介してパッケージ容器１２２の一方の電極部１３０に接合してある。また、他方の接続電極部１３６ｂは、圧電振動片１３２の上面側において、台形状の配線部１３８ｂを介して励振電極部１３４ｂに電気的に接続してあるとともに、導電性接着剤７０を介してパッケージ容器１２２の他方の電極部６４に接合してある。
【００４０】
このように形成した第６実施形態の圧電振動子１２０は、基板１２４に配線部の引き回しを必要としない。すなわち、圧電振動子は、通常、パッケージ容器の長手方向両側の下面に外部電極が形成してある。従って、第６実施形態の圧電振動子１２０においては、一方の電極部１３０がパッケージ容器１２２の下面の一方の外部電極に接続され、他方の電極部６４がパッケージ容器１２２の下面の他方の外部電極に接続されるため、基板１２４に配線を形成する必要がない。このため、圧電振動子１２０は、基板に配線を形成することによる寄生容量をなくすことができ、電子機器に搭載する際に実装の方向性が問題となるようなことがない。なお、圧電振動子１２０においても、圧電振動片１３２の電極部６４、１３０と接合した部分と対応した上面に第２の導電性接着剤を塗布し、これを導電性接着剤７０と一体化させてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、圧電振動片の接続電極部を厚肉縁部から励振部にわたって形成し、これを基板の電極部に接合するようにしたことにより、圧電振動片を小さくすることができ、圧電振動子を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る圧電振動子の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＢ−ｂ線に沿った断面図、(３)は(１)のＣ−Ｃ線に沿った圧電振動片の断面図である。
【図２】  第１実施形態の圧電振動片の上下の面が逆になった状態の説明図である。
【図３】  本発明の第２実施形態の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図４】  本発明の第３実施形態の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図５】  本発明の第４実施形態に係る圧電振動子のパッケージ蓋を省略した平面図である。
【図６】  本発明の第５実施形態に係る圧電振動子の説明図であって、(１)はパッケージ蓋を省略した平面図、(２)は(１)のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図７】  本発明の第６実施形態に係る圧電振動子のパッケージ蓋を省略した平面図である。
【図８】  従来の圧電振動子の説明図である。
【符号の説明】
４０、８０、９０、１００、１１０、１２０………圧電振動子、４２、９２、１０２、１３２………圧電振動片、４４、１２２………パッケージ容器、４６………励振部、４８………厚肉縁部、５０………傾斜面、５３、１０６………折取り残部、５６ａ、５６ｂ、１３６ａ、１３６ｂ………接続電極部、６０ａ、６０ｂ、１３４ａ１３４ｂ………励振電極部、６４ａ、６４ｂ、１３０ａ、１３０ｂ………電極部、６８………基板、７０………導電性接着剤、７４………接合台座、７８………接合材、９４………厚肉仕切部。
【図１】
0003962980.tif 000002
【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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