JP2004357131A

JP2004357131A - 圧電振動子

Info

Publication number: JP2004357131A
Application number: JP2003154368A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sano; 誠佐野
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】複数のバンプを用いてベベリング加工を施した圧電振動板を導通保持する圧電振動子において、バンプ個々に加わる接合時のエネルギーにバラツキが発生し、接合強度の違いから圧電振動板の保持が安定しない。
【解決手段】圧電素板の主面上に、励振用電極と、この励振用電極から延設した引き出し電極と、この引き出し電極と電気的に接続し且つ容器との導通を取るための接続用電極が形成した圧電振動板を、内部に電極パッドを形成した容器内に収納し、接続用電極と電極パッド間の導通及び姿勢保持にバンプを用いた圧電振動子において、該バンプを同一寸法同一形状とするために、該電極パッドを該圧電振動板の主面の厚み寸法変化分に対応して、金属層を多段に積層し形成したことを特徴とする圧電振動子。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベベリング加工を施した圧電素板に電極を形成した圧電振動板を搭載する圧電振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の一つである圧電振動子に使用される圧電振動板は、圧電素板の表裏主面上に、圧電素板を励振させる励振用電極と、外部端子との接続をとる接続用電極と、励振用電極と外部接続用端子とを導通接続する引き出し電極を各々形成して構成される。圧電振動子の小型化に伴い、素板形状として小型の短冊形状が主流となってきた。しかし、圧電素板の小型化が進むにつれ、クリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）が高くなり、圧電振動板としての励振起動特性などに悪影響を与えている。
【０００３】
このＣＩ値を低くするために、圧電素板の状態において、圧電素板の輪郭部分を圧電素板中央部より薄くする加工（ベベリング加工）を施し、励振の輪郭部分への伝搬を強制的に減衰させることが行われている。水晶振動板を構成する水晶素板の主面は、ベベリング加工の際に使用した加工容器の内面形状が転写された、圧電素板の中央部に形成された略平坦部に比べ各側面端部に向かって徐々に厚みが薄くなった形状（ベベリング形状）に加工される。
【０００４】
図５は、ベベリング加工を施した圧電振動板を内部に搭載する従来の圧電振動子を開示する。まず、ベベリング形状に加工された圧電素板５２の表裏主面上には、対向する励振用電極５３と、励振用電極５３から圧電素板５２の一方の短辺へ延設した引き出し電極５４と、引き出し電極５４と電気的に接続し且つ容器５６側の電極パッド５７との導通を取るための接続用電極５５とが形成され、圧電振動板５１を構成している。
【０００５】
このように構成された圧電振動板５１は、容器５６の空間内に容器内部底面にほぼ平行になるように配置されており、その際に、圧電振動板５１側の接続用電極５５と容器５６側の電極パッド５７との間を、金等の金属材料によるバンプ５８により導通接続し、且つバンプ５８は容器５６内部における圧電振動板５１の姿勢保持も行っている。圧電振動板５１を容器５６内部空間に搭載した後、容器５６の開口部に金属製の蓋（図示せず）を配置し、容器５６内部空間を気密封止することで、圧電振動子５０が形成される。
【０００６】
従来では、ベベリング形状の圧電振動板に形成された接続用電極と容器側の電極パッドと間をバンプにより導通保持を行うために、圧電振動板の主面の厚み寸法の変化に対応して、図６のように、バンプの上に更にバンプを形成したり、図７のようにバンプを形成する位置によりバンプの大きさを変化させることが行われている。
【０００７】
前述のような圧電振動板については、以下のような文献が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２９８４２３号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８９２３８号公報
【０００９】
尚、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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例のように、バンプを重ねて形成する場合では、バンプを形成する工数が増えてしまい、且つバンプの上にバンプを形成する高度な精密性を要する製造機器が必要となる。又、バンプの大きさを変化させて形成する場合でも、バンプの大きさの変化をコントロールする手段が別途必要となり、その分コストが係ってしまう。
【００１１】
更に、圧電振動子の小型化が進むにつれ、圧電振動子内部に搭載する圧電振動板自体も小型化が必須となり、それに伴い圧電振動板主面上に接続用電極が形成できる領域が非常に狭くなり、接続用電極形状が小さくなっている。そのためバンプの大きさを変化させる場合では、その大きさに限界が生じる可能性がある。
【００１２】
又、バンプを重ねて形成したり、バンプごとに大きさを変化させて形成することにより、バンプ個々で接続用電極及び電極パッド間の接合強度や、バンプ形成時にバンプに加わる接合エネルギーに差異が生じてしまう。このことから圧電振動子及びその内部に搭載した圧電振動板に外部から応力が加わったときに、接続用電極と電極パッド間の導通や姿勢保持が不安定になり、特性の悪化や、最悪の場合圧電振動板の脱落の可能性が生じる。このような場合に、必要な接合強度をすべてのバンプで得るためには、接続用電極及び電極パッドとバンプとの接合面により大きい力を加えなくてはならないが、その場合には圧電振動板に不要なストレスが加わることとなり、特性に悪影響を与えかねない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は前述した問題点を解決するために成されたものであり、ベベリング加工を施した圧電素板の表裏主面上に、対向する励振用電極と、この励振用電極から圧電素板の一方の短辺へ延設した引き出し電極と、この引き出し電極と電気的に接続し且つ容器との導通を取るための接続用電極が短辺縁近傍に形成した圧電振動板を、内部に電極パッドを形成した絶縁性容器内に収納し、接続用電極と電極パッドとの間の導通及び圧電振動板の支持にバンプを用いた圧電振動子において、このバンプを同一寸法同一形状とするために、電極パッドを圧電振動板の主面の厚み寸法変化分に対応して、金属層を多段に積層し形成したことを特徴とする圧電振動子である。
【００１４】
従って、本発明における圧電振動子では、単一形状のバンプのみによりベベリング形状の圧電振動板を、均一の接合強度により導通保持ができる作用を成す。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による圧電振動板の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係わる圧電振動子に使用する容器の一形態を示す平面図である。図２は図１における線分Ａ１−Ａ２で切断した場合の断面図である。図３はベベリング加工を施した圧電素板に各種電極を形成した圧電振動板の一形態を示す平面図である。図４は図１及び図２に開示の容器に図３に開示の圧電振動板を搭載し圧電振動子とした形態において、図２の点線円Ｂ部分に対応した部分を拡大表示した部分断面図である。
尚、図３には、その圧電振動板の主面の形態をより明りょうに表すため、面上の同じ厚みの部分を線で結んだ線分が記載されている。又、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【００１６】
即ち、図１及び図２において、圧電振動板（図１及び図２には図示しない）を搭載する空間を形成したセラミック材より成る上面が開口した容器１０の内壁底部には、前記圧電振動板の一方端を保持して搭載すべく、段部１１を形成している。この段部１１の上面上には、容器外底面に形成された外部接続用電極１２と電気的に接続した、金属材の積層構造の電極パッド１３が形成されている。
【００１７】
図３には、図１及び図２に記載の容器内部に搭載する圧電振動板３０が図示されており、圧電振動板３０を構成する水晶素板３１の主面は、ベベリング加工の際に使用した加工容器の内面形状が転写された、圧電素板の中央部に形成された略平坦部に比べ各側面端部に向かって徐々に厚みが薄くなった形状（ベベリング形状）に加工されている。その主面上には、対向する励振用電極３２と、励振用電極３２から圧電素板３１の一方の短辺へ延設した引き出し電極３３と、引き出し電極３３と電気的に接続し且つ容器１０側の電極パッド１３との導通を取るための接続用電極３４とが形成されている。
【００１８】
図１及び図２に記載の電極パッド１３において、最下層の第１の電極パッド層１４は、前述した圧電振動板３０に形成された接続用電極３４の大きさ以上の大きさで形成されている。第１の電極パッド層１４の上に形成される第２の電極パッド層１５は、容器１０中央に向かう一角部が電極パッド層中央に向かって弓形曲線状に面取りされており、より具体的には図３に図示したベベリング加工を施した圧電振動板３０の主面上状態に表した線分に合わせた曲線に相似した形状に面取りされている。
【００１９】
上記のよう構成された圧電振動板３０を、図４のように前述した電極パッド１３が形成されている容器１０の空間内に容器１０内部底面にほぼ平行になるように配置する。その際に、圧電振動板３０側の接続用電極３４と、容器１０側の電極パッド１３を構成する第１及び第２の電極パッド層１４，１５との間を、金等の金属材料による単一形状の複数のバンプ１６により導通接続を行っている。又、このバンプ１６は圧電振動板３０を容器１０内部で姿勢保持も行っている。この後、圧電振動板３１を内部空間に搭載した容器１０の開口部に、金属製の蓋（図示せず）を配置し、容器１０内部空間を気密封止することで、圧電振動子が形成される。
【００２０】
このように圧電振動子において圧電振動板の保持する電極パッドを上記形状にすることにより、バンプ形成時には従来のように何ら特別なことをする必要がなくなる。又、単一形状のバンプを形成できるため、均一の接合強度により圧電振動板の導通保持ができる。更に電極パッドの積層構造で圧電振動板のベベリング形状面の厚み変化に対応しているため、仮に圧電振動板の接続用電極が圧電振動子の小型化により小さくなった場合においても、バンプの大きさを小さくして対応できるようになる。
【００２１】
尚、本実施例では、電極パッドの積層構造として第１の電極パッド層と第２の電極パッド層による２層構造を開示したが、圧電振動板のベベリング形状の厚み変化に更に細かく対応するため、２層以上の積層構造の電極パッドにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明に係わる圧電振動子より、バンプ形成時に特別な仕様の機器が必要なく且つその工数を少なくでき、更に保持の際のバンプ接合強度が均一にできることから、安価で特性が良好な圧電振動子を提供できる効果を成す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わる圧電振動子に使用される容器の一形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に図示した線分Ａ１−Ａ２で切断した場合の容器断面図である。
【図３】図３は、ベベリング加工を施した圧電振動板の一形態を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明に係わる圧電振動子において、容器に圧電振動板を搭載し圧電振動子とした形態おける、図２の点線円Ｂ部分に対応した部分を拡大表示した部分断面図である。
【図５】図５は、従来の圧電振動子の断面図である。
【図６】図６は、従来の圧電振動子におけるバンプ形成形態の一形態を開示した、図５の点線円Ｃに対応する部分を拡大表示した部分断面図である。
【図７】図７は、従来の圧電振動子におけるバンプ形成形態の他の形態を開示した、図５の点線円Ｃに対応する部分を拡大表示した部分断面図である。
【符号の説明】
１０，容器
１３，電極パッド
１４，第１の電極パッド層
１５，第２の電極パッド層
１６，バンプ
３０，圧電振動板
３１，圧電素板
３２，励振用電極
３３，引き出し電極
３４，接続用電極

Claims

ベベリング加工を施した圧電素板の表裏主面上に、対向する励振用電極と、該励振用電極から圧電素板の一方の短辺へ延設した引き出し電極と、該引き出し電極と電気的に接続し且つ容器との導通を取るための接続用電極が短辺縁近傍に形成した圧電振動板を、内部に電極パッドを形成した絶縁性容器内に収納し、該接続用電極と該電極パッドとの間の導通及び該圧電振動板の姿勢保持にバンプを用いた圧電振動子において、
該バンプを同一寸法同一形状とするために、該電極パッドを該圧電振動板の主面の厚み寸法変化分に対応して、金属層を多段に積層し形成したことを特徴とする圧電振動子。