JP2003273690A - 圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動板の保持において、導電接合材の塗
布量を増やすことなく必要な保持強度を得ることがで
き、小形化されても短絡などの危険性がない信頼性の高
い圧電振動デバイスを提供する。 【解決手段】 導電パッド１２，１３が形成されたセラ
ミックパッケージ１を用い、励振電極と当該励振電極を
外部へ接続する導出電極が形成された圧電振動板２を前
記導電パッド上面に搭載し、導電接合材により保持して
なる圧電振動デバイスであって、前記導電パッドは、外
部端子と接続される基部１２１，１３１と圧電振動板の
端部近傍を保持する突出部１２２，１３２を有してお
り、前記基部は突出部より幅広に形成されていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックパッケー
ジを用いた圧電振動デバイスに関するものであり、特に
はんだなどの導電接合材によって圧電振動板を保持する
導電パッドの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気密封止を必要とする圧電振動デバイス
の例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等
があげられる。これらはいずれも水晶振動板（圧電振動
板）の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極
を外気から保護するため、気密封止されている。

【０００３】これら水晶応用製品は部品の表面実装化の
要求から、セラミックパッケージに気密的に収納する構
成が増加しており、適切な気密封止方法を選択すること
により、良好な気密性を確保することができる。このよ
うなセラミックパッケージを用いた圧電振動デバイスの
例を図５、図６とともに説明する。図５は従来例を示す
セラミックパッケージの斜視図であり、収納部に水晶振
動板（圧電振動板）を搭載する状態を示している。図６
は図５において水晶振動板を搭載した状態における平面
図である。

【０００４】セラミックパッケージは全体として、中央
部分に凹形の収納部１ａの形成された直方体形状であ
り、収納部周囲の堤部１０の上面には金属シール部１１
が形成されている。収納部１ａ内の底部には段部と、当
該段部上面に形成された導電パッド１４、１５が形成さ
れており、ビアＶにより図示しない外部端子へと導かれ
ている。当該導電パッド上に水晶振動板２が搭載され、
はんだ等の導電接合材Ｄにより電気的機械的に接続され
ている。なお、水晶振動板２は、音叉形状をなしてお
り、脚部に形成される励振電極（図示せず）と、基部に
形成される各励振電極からの導出電極２１、２２が形成
されている。そして、金属フタ（図示せず）とセラミッ
クパッケージ１に形成された金属シール部１１とを溶接
により接合し、気密封止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近においては電子機
器のさらなる小型化、軽量化により、圧電振動デバイス
も超小型化が求められており、これに伴いパッケージ内
部に収納される圧電振動板のサイズも小型化されてい
る。しかしながらパッケージが小さくなると保持領域も
小さくなり、耐衝撃性の低下、短絡の危険性が考えられ
る。特に、導電接合材として、はんだを用いるもので
は、そのぬれ性に伴って、パッケージの導電パッド全体
にはんだが広がり、パッケージと圧電振動板との十分な
接合強度が確保できず、耐衝撃性が著しく低下する。

【０００６】これは前記導電パッドが比較的大きくかつ
導電パッドの上面が平坦であり、はんだが他の導電性樹
脂接着剤に比べて電極上面で広がりやすい点にも依存し
ている。これに対する従来の手法として、はんだの塗布
量を増やして接合強度を向上させることが考えられる
が、近年の小型化パッケージではその保持領域も小さ
く、短絡の危険性が極めて高くなるといった問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、圧電振動板の保持において、導電接合材の
塗布量を増やすことなく必要な保持強度を得ることがで
き、小形化されても短絡などの危険性がない信頼性の高
い圧電振動デバイスを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は請求項１に示すように、導電パッドが形成
されたセラミックパッケージを用い、励振電極と当該励
振電極を外部へ接続する導出電極が形成された圧電振動
板を前記導電パッド上面に搭載し、導電接合材により保
持してなる圧電振動デバイスであって、前記導電パッド
は、外部端子と接続される基部と圧電振動板の端部近傍
を保持する突出部を有しており、前記基部は突出部より
幅広に形成されていることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に示すように、前記突出部
は、圧電振動板の中央に向かって、かつ各突出部がお互
いに近接する方向に延伸してなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、表面実装化に対応した
セラミックパッケージを用いた構成において、導電パッ
ドとして基部より幅狭の突出部を設けることで、圧電振
動板が搭載される導電パッドエリア（突出部）のみの電
極面積を縮小させて、この突出部上面での導電接合材の
広がりをなくすとともに、突出部に塗布される導電接合
材は、当該突出部とセラミックパッケージとの境界によ
り表面張力で盛り上がり、圧電振動板の側壁に回り込む
ので、接合強度が向上する。

【００１１】また、圧電振動板の接合に寄与しない必要
以外の導電接合材は突出部から基部へ流出させ、必要以
外の導電接合材が突出部に滞留しないので、不必要な導
電接合材の広がりや、圧電振動板への不必要な導電接合
材のはい上がりによる圧電振動子の特性の変化、短絡等
の不具合をなくすことができる。

【００１２】このように、突出部では、圧電振動板の接
合強度を向上させるのに、最適な盛り上がりがなされた
状態で導電接合材が塗布される。

【００１３】また請求項２によれば、上記効果に加え
て、各突出部を前記圧電振動板の中央に向かって、お互
いに近接する方向に延伸させた形状としているので、異
なる寸法幅の圧電振動子であっても、当該圧電振動子の
導出電極の間隔に合致する突出部の間隔の位置まで、突
出部の延伸方向へずらして搭載することできる。このた
め、圧電振動子の幅（短辺）寸法に応じて導電パッドの
幅寸法を変更する必要がないので、汎用性の高いパッケ
ージとなる。しかも、前記圧電振動子の導出電極の間隔
に合わせて、各突出部の最も近接する位置で圧電振動板
を搭載することで、セラミックパッケージの収納部の中
央に配置されるように位置決めされるので、搭載精度の
高いパッケージとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による第１の実施形態を表
面実装型の水晶振動子を例にとり図１、図２とともに説
明する。図１は本実施の形態を示す斜視図であり、収納
部に水晶振動板（圧電振動板）を搭載する状態を示して
いる。図２は図１において水晶振動板を搭載した状態に
おける平面図である。なお、従来と同じ構成部分につい
ては同番号を用いて説明する。

【００１５】表面実装型水晶振動子は、全体として直方
体形状で、上部が開口した凹形の収納部１ａを有するセ
ラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に収納さ
れる圧電振動素子である水晶振動板２と、図示していな
いが、パッケージの開口部に接合される金属フタとから
なる。

【００１６】セラミックパッケージ１に収納される水晶
振動板２は、音叉形状をなしており、脚部に形成される
励振電極（図示せず）と、基部に形成される各励振電極
からの導出電極２１、２２が形成されている。各導出電
極２１、２２は、後述の導電パッド１２、１３と電気的
機械的に接合される。

【００１７】断面でみてセラミックパッケージ１は凹形
であり、有底の収納部１ａと、収納部周囲の堤部（側
壁）１０を有している。当該堤部１０上面には周状の金
属シール部１１が形成されている。金属シール部１１
は、タングステン等からなるメタライズ層と、メタライ
ズ層上に形成される金属膜層とからなる。金属膜層は例
えばメタライズ層に接してニッケルメッキ層と、当該ニ
ッケルメッキ層の上部に形成される極薄の金メッキ層と
からなる。

【００１８】収納部１ａの底部には段部１ｂ、１ｃを有
しており、当該段部上面に導電パッド１２、１３が形成
されている。当該導電パッドはセラミック積層技術を用
いたメタライズ層にニッケル等のメッキが施された構成
で、基部１２１、１３１と水晶振動板が搭載される棒状
の突出部１２２、１３２が形成されている。前記基部は
突出部より幅広に形成されているとともにその内部に外
部端子へ導くビアＶが形成されている。

【００１９】また、前記突出部は、前記水晶振動板に形
成された導出電極の幅よりも狭い幅に設定されること
で、突出部に塗布される導電接合材は、当該突出部とセ
ラミックパッケージとの境界により表面張力で盛り上が
りやすくなり、圧電振動板の側壁に回り込むを促進させ
るうえで好ましい。特に、前記導出電極の幅寸法に対し
て突出部の幅寸法を７０〜９０パーセント程度に設定し
た場合が最も保持強度が向上した。

【００２０】ところで当該実施の形態においては、前記
ビアＶと、このビアより大きな寸法でビアを囲って形成
される基部１２１、１３１は、前記段部のうちセラミッ
クパッケージの角部に最も近接する前記堤部の内壁角１
１ｂ、１１ｃの近傍に形成されており、当該基部から水
晶振動板の中央に向かって、各突出部１２２、１３２が
お互いに近接する方向（本実施形態では前記内壁角１１
ｂ、１１ｃに対向する段部の角部１２ｂ、１２ｃの方
向）に延伸している。これにより、異なる寸法幅の水晶
振動子であっても、当該水晶振動子の導出電極の間隔に
合致する突出部の間隔の位置まで、突出部の延伸方向へ
ずらして搭載することでき、水晶振動子の幅（短辺）寸
法に応じて導電パッドの幅寸法を変更する必要がないの
で、汎用性の高いパッケージとなる。しかも、画像処理
認識装置などにより水晶振動板を前記導電パッドへ自動
搭載する場合、当該水晶振動子の導出電極の間隔に合わ
せて、各突出部の最も近接する位置で水晶振動板を搭載
することで、セラミックパッケージの収納部の中央に配
置されるように位置決めされるので、搭載精度の高いパ
ッケージとなる。

【００２１】また、当該実施の形態では、前記ビアを前
記段部のうち前記堤部の内壁角の近傍に形成すること
で、ビア近傍の機械的強度の弱さを隣接する２辺の堤部
で補うことができる。さらに、前記導電パッドの基部
を、ビアよりも大きく形成しているので、ビア形成時の
位置ずれ込みの影響をなくし、確実な外部端子との電気
的接続を確保することができる。

【００２２】前述のとおり、水晶振動板２の導出電極２
１、２２と前記導電パッドの突出部１２２、１３２と
が、はんだＤにより電気的機械的接合される。そして図
示しないが、前記金属シール部１１上に前記金属フタ
（図示せず）を搭載し、この状態で電子ビーム溶接ある
いはレーザー等のビーム溶接により金属フタと金属シー
ル部を溶融させ、気密封止する。

【００２３】本発明による第２の実施形態を表面実装型
の水晶振動子を例にとり図３とともに説明する。図３は
本実施の形態を示す斜視図である。なお、基本構成は上
記実施の形態と同じであるので、同じ構成部分について
は同番号を用いて説明するとともに、一部説明を割愛す
る。

【００２４】表面実装型水晶振動子は、全体として直方
体形状で、上部が開口した凹部を有するセラミックパッ
ケージ１と、当該パッケージの中に収納される圧電振動
素子である音叉型水晶振動板２と、図示していないが、
パッケージの開口部に接合される金属フタとからなる。
本実施の形態においては、上記第１の実施形態に対し
て、水晶振動板を保持する突出部の構成が異なってい
る。突出部１２３、１３３では、前記メタライズ層を積
層し、基部に対して厚みを増加させ、接合面を高く形成
している。これらの形状はスクリーン印刷法等により容
易に作成できる。そして、突出部のみを高く形成するこ
とで、はんだの塗布量が前記突出部の面積に応じて調整
されるとともに、水晶振動板の保持接点が小さくなるの
で水晶振動板からのセラミックパッケージへの振動漏れ
を抑え、より電気的特性の向上に寄与する構成となって
いる。

【００２５】本発明による第３の実施形態を表面実装型
の水晶振動子を例にとり図４とともに説明する。図４は
本実施の形態を示す水晶振動板を搭載しない状態におけ
る平面図である。なお、基本構成は上記実施の形態と同
じであるので、同じ構成部分については同番号を用いて
説明するとともに、一部説明を割愛する。本実施の形態
においては、導電パッド部の変形例を示している。１２
１ａ、１３１ａ、１２１ｂ、１３１ｂはそれぞれ基部を
示しており、１２２ａ、１３２ａ、１２２ｂ、１３２ｂ
はそれぞれ突出部を示している。

【００２６】なお、上記説明において圧電振動デバイス
の例として、水晶振動子を例示したが、例えば上記実施
の形態において、水晶振動板の下部空間に発振回路を構
成するＩＣを取り付け、必要な配線を行い、水晶発振器
を構成してもよいし、また１素子または多素子からなる
水晶フィルタ等の他の圧電振動デバイスにも適用でき
る。また、セラミックパッケージとして凹形状のものに
限らず、板形状のものに逆凹形のフタをする構成であっ
ても適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による斜視図。

【図２】図１において水晶振動板を搭載した状態におけ
る平面図。

【図３】第２の実施形態による斜視図。

【図４】第３の実施形態による平面図。

【図５】従来例を示す図。

【図６】従来例を示す図。

【符号の説明】

１ セラミックパッケージ １０ 堤部 １１ 金属シール部 ２ 水晶振動板（圧電振動板） １２、１３ 導電パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 9/02 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電パッドが形成されたセラミックパッ
   ケージを用い、励振電極と当該励振電極を外部へ接続す
   る導出電極が形成された圧電振動板を前記導電パッド上
   面に搭載し、導電接合材により保持してなる圧電振動デ
   バイスであって、 前記導電パッドは、外部端子と接続される基部と圧電振
   動板の端部近傍を保持する突出部を有しており、前記基
   部は突出部より幅広に形成されていることを特徴とする
   圧電振動デバイス。
2. 【請求項２】 前記突出部は、圧電振動板の中央に向か
   って、かつ各突出部がお互いに近接する方向に延伸して
   なることを特徴とする特許請求項１項記載の圧電振動デ
   バイス。