JPH04117014A - 超薄板圧電共振子のパッケージング構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超薄板圧電共振子のパッケージング構造、殊に
少なくとも共振子とパッケージとを直接導電性接着剤で
固定することな（共振子のパッケージングを行う為の構
造に関する。

（従来技術） 近年各種電子機器、通信機器においては、高周波化と高
い周波数安定度への要求が厳しくなっているが、従来よ
り圧電デバイス（振動子、フィルタ）として多用されて
きた一般のＡＴカット水晶振動子は温度−周波数特性は
極めて優れているもののその共振周波数は板厚に反比例
するため、製造技術及び機械的強度の観点より５０ＭＨ
ｚ程度が限界であった。

この問題を解決する一手法としてＡＴカット水晶振動子
の高調波成分を抽出して基本波共振周波数の奇数倍の周
波数を得る所謂オーバートーン発振手段も広く用いられ
ているが、発振回路にコイルを含むＬＣ同調回路を必要
とするため発振回路を半導体集積回路化する上で不都合
がある上、容量比が太き（、且つインピーダンスレベル
が高くなる為発振困難な場合が生ずるという欠陥があっ
た。

一方、インタディジタル・トランスジェーサ電極の電極
指ピッチによって共振周波数が決定される弾性表面波共
振子は、フォトリソグラフィ技術の進歩によってＩＧＨ
ｚ程度の共振まで可能となってはきたが、これに使用し
得る圧電基板の温度−周波数特性がＡＴカット水晶に比
して著しく劣るという問題があった。

上述の如き問題を解決する為、従来より圧電ブロックの
少なくとも一主面中央を機械研摩或はエツチングによっ
て凹陥せしめ鎖部を超薄肉とすると共にその周縁を厚肉
の環状囲繞部にて一体的に支持し、前記超薄肉の振動部
の機械的形状を保持し得るようにした圧電素板を用いた
共振子が研究されている。

又、断る形状の圧電素板を用いて共振子を構成する為の
電極構造として本願発明者は特願平１−５２５２９号公
報に於いて圧電素板の前記凹陥側を全面電極とし、その
対向面の平坦面に部分電極及びこれから圧電素板端縁に
延びる電極リードを形成すべき旨提案し、斯くすれば電
極形成に特殊な手法を用いる必要がなく、しかもこの共
振子をフラット型パッケージに収納固定する際前記全面
電極側をパッケージ内底面に設けた導体膜と導電性接着
剤にて固定すれば、共振子のパッケージへの固定と一方
の電極の外部リードへの接続が容易となるであろうこと
を示唆した。

しかしながら上述した如き超薄板圧電共振子を現実に試
作してみると、この共振子は元来素板平面サイズで３ｍ
ｍＸ３ｍｍ程度の超小型共振子を実現し各種電子機器の
超小型化への厳しい要求に対応せんとするものであるこ
とから、共振子の一縁を導電性接着剤でフラット型パッ
ケージ内底面に接着固定する際、接看蘭積の極限が困難
なこともさることながら接着剤硬化時の歪が直接共振子
に加わりパッケージング前後の共振周波数の変動、パッ
ケージング後に於ける温度−周波数特性のバラツキの増
大が避は難いという欠陥の生ずることがあきらかとなっ
た。

（発明の目的） 本発明は超薄板圧電共振子に於ける上述した如きパッケ
ージングに伴う欠陥を除去すべくなされたものであって
、共振子とパッケージとを接着剤で直接接着することな
く固定すると共にパッケージ外部リードとの電気的接続
を可能とするパッケージング構造を提供せんとするもの
である。

（発明の概要） 上述の目的を達成する為、本発明に係る共振子のパッケ
ージング構造はパッケージ内壁或は内底面より突出した
弾性爪にて共振子をパッケージに押圧固定すると共に、
パッケージ内底面と対面する共振子の電極については、
これを共振子適所を貫通するスルーホール内面或は共振
子側端面の凹陥に付着せしめた導体膜を介して共振子の
他面に設けた導体パッドに導きパッケージの外部リード
端子との接続を行うように構成する。

（実施例） 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。

実施例の説明に先立ち、本発明の理解を助ける為従来考
究されていた超薄板圧電共振子のパッケージング構造に
つき少しく説明する。

第５！！！ｉｆ　（ａ）乃至（ｃ）は夫々本発明を適用
せんとする超薄板圧電共振子の斜視図、Ａ−Ａ断面図及
びこれをパッケージした状態を示す断面図である。

本図（ａ）、（ｂ）に於いて符号ｌは水晶等の圧電ブロ
ックであって、その−主面を機！研摩或はエツチングに
よって凹接せしめ、該凹陥２の底面を超薄肉の振動部３
とすると共に圧電ブロックｌの外周に形成される環状囲
繞部４にて前配振動部３の周縁を一体的に支持する。

斯くの如き形状の圧電素板の前記凹陥２側には全面電極
５を、対向面には部分電極６及びこれから素板端部に延
びる電極リード部７を形成し超薄板圧電共振子とする。

上述したような超薄板圧電共振子は同図（ｃ）に示す如
くその凹陥側を皿型パッケージの内底面に対向するよう
収納固定するに適している。即ち、セラミクス等を焼結
成形した皿型パッケージ８はその内底面に導体膜９を、
その−内側壁段差部に導体バッド１０を設けこれらを夫
々パッケージ内壁を気密貫通して外部に露出した外部リ
ード１１及び１２と電気的に接続したものとし、前記共
振子の凹陥２側全面電極５をその環状囲繞部４表面に於
いて前記パッケージ８の内底面導体膜９と導電性接着剤
１３にて接着すると共に前記全面電極５に対向する部分
電極６の電極リード７端部と前記パッケージ内壁段差に
設けた導体バッドｌＯとをボンディング・ワイヤ１４に
て接続した後蓋１５にて密閉しデバイスとしての超薄板
圧電共振子を完成する。

上述の如き構造を有する超薄板圧電共振子は内蔵する共
振子素板が超小型であることに起因しその環状囲繞部の
一縁を導電性接着剤でパッケージ内底面に接着固定する
と接着剤硬化に伴う歪が直接素板に加わり共振子の共振
周波数の変動、温度−周波数特性のバラツキ増大を招来
すること前述の通りである。

この問題を解決する為本発明に係る超薄板圧電共振子は
基本的に第１図（ａ）乃至（ｄ）に示す如きパッケージ
ング構造をとる。

即ち、超薄板圧電共振子１を導電性接着剤にて直接パッ
ケージ８内底面に固定する従来の手法を放棄し、その四
隅をパッケージ８内壁より突出したフォーク状弾性爪１
６．１６、・・・にて押圧することにより固定せんとす
るものである。

上述した如き爪１６．１６、・・・を備えたパッケージ
は本図に示す如く燐青ｆＩ４Ｊ板等の弾性材料の板をエ
ツチング等の手法によってリードフレーム１７から突出
する如き形状に型抜きし、これに所要の成形を加えた上
でリードフレーム１７をパッケージ８の焼結成形時その
内壁に埋込むようにすれば容易に製造可能であろう。

又１本図からも明らかな如く上述した爪１６．１６％　
・・・を有するパッケージ８に共振子１を挿入する際に
は爪１６．１６、・・・の先端を共振子１周縁にて押し
下げる如くすれば、共振子１がパッケージ８内底面に接
触すると同時に爪１６１６、・・・はその弾性で元の状
態に復し共振子ｌの四隅を押えることになることが理解
されよう。

ところで上述の如きパッケージ８に対する共振子１の収
納固定手法を用いた場合、共振子１の凹陥２側の全面電
極５とパッケージ８の内底面導体膜９との電気的接続は
単なる接触となり安定した導通は望むべくもない。

この問題を解決する為には第１図（ｂ）に示す如（共振
子１の環状囲繞部４適所にスルーホール１８を形成し、
該スルーホール１８内面の導体膜を介して前記共振子の
全面電極５とその対向面上の導体バッド１９とを導通せ
しめ、当該バッド１９とパッケージ内壁段差上に設けた
他の導体パッド２０とをボンディング・ワイヤ２１で接
続すると共に前記バッド２０を例えば前記パッケージ内
底面導体膜９を介して外部リード１１に接続するように
すればよい。

以上、本発明に係る共振子パッケージング構造の基本的
実施例を説明したが、本発明はこれにのみ限定されるも
のではなく、例えば第２図（ａ）（ｂ）に示す如く弾性
爪１６．１６、・・・をパッケージ内底面より起立せし
めてもよい。

この場合には爪１６．１６、・・・をパッケージ内底面
に設ける導体膜９と一体構造とすればこのパッケージは
圧電振動子を収納する場合のみならずフィルタ素子を収
納する際にも用いることができ好都合であろう。

因みにフィルタ素子を収納するセラミックパッケージは
ケースアースを充分にとる必要がある故上述の如き大面
積導体膜を要すること殊に説明するまでもあるまい。

ところで上述した如く爪によって共振子の四隅を押圧す
ることは共振子素板、爪共超小型であることから、爪の
加工、共振子のパッケージへの挿入時の位置合わせ等に
かなりの困難がある。この問題を解決する為本発明は第
３図（ａ）、（ｂ）に示す如く変形してもよい。

即ち、先端を単に鋭角に屈曲したのみの単純な形状の爪
２２．２２、・・・をパッケージ内底面の導体膜９より
起立せしめ共振子ｌの四辺を押圧するようにし、その内
の少なくとも１個の爪にて前述した共振子のスルーホー
ル１８のランドを形成する導体パッド１９を押圧せしめ
ると共に該爪２２先端と前記パッド１９とを導電性接着
剤２３にて接着する。

斯くすることによって共振子の全面電極５とパッケージ
８の外部リード１１との電ｉ的接続を確保すると共に爪
先端の加工、共振子と爪との係合位置を合わせる困難を
除去し、しかも共振子のパッケージ内での位置固定を確
実ならしむることができる。

尚、共振子凹陥側全面電極５をその対向面上の導体パッ
ドと接続する手法はスルーホールに限定す必要はなく、
例えば第４図（ａ）乃至（ｃ）に示す如く共振子側端面
に形成した凹陥２４を利用してもよい。

即ち、本発明を適用せんとする超薄板圧電共振子は本図
（ａ）に示す如（大蘭積の圧電ウェハー上に一挙に多数
の素子パターンを整列形成した後互いの境界２５に於い
て切断し、個々の共振子を得るものであるから、前記境
界２５をまたいでスルーホールを形成すると共にその内
壁に導体膜を付着し、然る後に切断を行えば所望の形状
、構造を有する共振子側端面凹陥２４を得ることができ
る。従ってこのような凹陥２４を介して共振子の凹陥側
全面電極５とその対向面の導体パッド２６とを導通せし
め、該パッド２６を爪１６或は２２にて押圧すると共に
導電性接着剤２３で固定すれば共振子のパッケージに対
向する固定と全面電極のパッケージ外部リードエ１との
電気的接続を確実に行うことができる。

尚、本図（ｂ）は収納する圧電素子が振動子である場合
には必ずしもパッケージ内底面導体膜９は必要ではない
為、振動子１の全面電極５を爪２２を介してパッケージ
外部リード１１と接続した実施例を示すものであり、又
、本図（ｃ）は収納する圧電素子が例λば２重モード・
フィルタ素子である場合、その全面電極５はアース電極
となるのでこれを充分接地する為、前記全面電極５を爪
１６を介してアース端子１１に接続するのみならず、端
子１１と接続するパッケージ内底面導体膜９と前記全面
電極５とを接触せしめたものである。

斯くすることによって超薄板圧電共振子にはその共振周
波数を変動せしめる如き、或は温度−周波数特性に影響
を与える如きストレスが殆んど加わることがなく、しか
も共振子各電極と外部端子との間の導通を充分に確保す
ることができる。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く構成するものであるから超薄
板圧電共振子のパッケージ前後に於ける共振周波数の変
動、パッケージ終了後に於ける温度−周波数特性のバラ
ツキを極限し製品の歩留り、信頼性を向上する上で著し
い効果がある。

又、これらの効果はパッケージが少しく複雑化すること
によるコスト上昇を補って余りあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る超薄板圧電共振子のパッケ
ージング構造の基本的実施例を示す平面図、同図（ｂ）
、（ｃ）及び（ｄ）は夫々同図（ａ）のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ
及びＤ−Ｄ断面図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例
を示す部分断面図、同図（ｂ）は共振子を押圧する爪の
構成手段を示す展開図、第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々
本発明の第３の実施例を示す平面図及びＥ−Ｅ断面図。 第４１１（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の更に他の実施例を
示す斜視図及び部分断面図、第５図（ａ）乃至（ｃ）は
夫々本発明を適用すべき超薄板圧電共振子の基本構造を
示す斜視図、Ａ−Ａ断面図及び従来のパッケージ手法を
示す断面図である。 １・・・圧電素板、２・・・凹陥部、３・・・振動部、
４・・・環状囲繞部、５・・・パッケージ内底面と対面
する電極（全面電極）、８・・・フラット型パッケージ
、１６及び２２・・・弾性爪１８・・・スルーホール、
１９・・・導体パッド、１１・・・リード端子、２３・
・・導電性接着剤、２４・・・共振子側端面凹陥 特許出願人　東洋通信機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超薄肉の振動部と該振動部周縁を支持する厚肉の
   環状囲繞部とを一体的に構成した圧電素板を用いた超薄
   板圧電共振子の前記環状囲繞部によって形成される素板
   凹陥側の面をフラット型パツケージの内底面に対面する
   よう配置すると共に前記パッケージの内側壁或は内底面
   より突出した弾性爪にて圧電素板の他の面を押圧するこ
   とによって前記共振子をパッケージに固定するようにし
   たことを特徴とする超薄板圧電共振子のパッケージング
   構造。
2. （２）前記共振子のパッケージ内底面と対面する側の電
   極リードを前記環状囲繞部を貫通するスルーホール或は
   共振子側端面に設けた凹陥を介して圧電素板の他の面に
   設ける導電パッドと電気的に接続し、前記パッドを介し
   てパッケージ外壁に露出するリード端子と接続するよう
   にしたことを特徴とする請求項（１）記載の超薄板圧電
   共振子のパッケージング構造。
3. （３）前記パッケージ内壁或は内底面から突出する弾性
   爪を導体にて構成すると共にこれをパッケージ外壁に露
   出するリード端子と接続し、前記圧電素板の他の面に設
   けた導体パッドを前記弾性爪にて押圧すると共にこれら
   両者を導電性接着剤にて固定するようにしたことを特徴
   とする請求項（１）及び（２）記載の超薄板圧電共振子
   のパッケージング構造。