JP2004343397A - 圧電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備える表面実装型の圧電デバイス、特に水晶振動子を提供する。
【解決手段】上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有し、金属薄膜を前記導電性接着剤が介在する部位に被着していることを特徴とする圧電デバイスである。
【選択図】 図１
【解決手段】上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有し、金属薄膜を前記導電性接着剤が介在する部位に被着していることを特徴とする圧電デバイスである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備えるための圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動素子を導電性接着剤を介してプリント配線基板に導通固定すると共に該水晶振動素子を封止する構造を有する水晶振動子は、封止後２００〜１０００時間経過すると前記導電性接着剤から発生するアウトガスが前記水晶振動素子の表面に吸着することで発振周波数が低下し、長期安定性（エージング特性）を維持する上で問題となっている。
【０００３】
従来の水晶振動子としては、例えば特開平５−２１８７９１号公報で開示されたようなものがあり、図３はそのパッケージの構成を示す正面図である。
同図に示すように従来の水晶振動子５０は、両面に配設する励振電極５５と該励振電極５５夫々から互いに絶縁して相対向する縁端部に延出するリード電極５５ｂを備える丸板状の水晶振動素子５１と、先端部に保持部材５４を固着する一対の端子５３を植設するベース５２と、下面に凹陥部を備える略枡形状のカバー５６と、を備え、リード電極５５ｂを形成する両縁端部を保持部材５４で挟持し、ここに導電性接着剤５７を塗布して固着し、機械的に保持するとともに励振電極５５と端子５３との電気的な接続を行うようにしている。そして水晶振動素子５１を保持部材５４で保持した後に、ベース５２にカバー５６をかぶせて真空、不活性ガス等の雰囲気で気密封止する構造を有する。
【０００４】
前記導電性接着剤５７には硬化後の硬度の低い、例えばウレタン系、変性エポキシ系等の軟質の導電性接着剤を用いており、接着部位において外部からの応力に対して緩衝作用を発揮するために比較的良好な耐振、耐衝撃性を得ることができる。しかしながらこのような導電性接着剤は硬化後にシロキサン等のアウトガスの発生量が多く、このようなアウトガスは前記水晶振動素子５１に付着して振動特性を損ない、所謂エージング特性を劣化させる原因となる。
【０００５】
そこで、前記導電性接着剤５７からのガスの発生を抑止する手段として、周波数調整を終えた水晶振動素子５１の保持部材５４で保持して導電性接着剤５７を塗布した部位に、ＣＶＤ（化学的気相成長、化学蒸着）によって、例えばポリパラキシリレン、ポリモノクロロキシリレン等のキシリレン系有機物質の薄膜（不図示）を形成してコーティングを行うようにしている。
【０００６】
現在では、水晶振動子等の圧電デバイスの小型化の急激な進展により、従来例とは異なり、例えば図４（ａ）は現行の表面実装型水晶振動子の構成を示す平面図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図に示すような表面実装型のパッケージングが主流となっている。
同図に示すように現状の水晶振動子６０は、上下面に配設する励振電極６１ａと該励振電極６１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極６１ｂとを備える略矩形状の水晶振動素子６１と、上面に凹陥部６３を備えるセラミックパッケージ６２と、前記凹陥部６３の開口を閉止する平板状の蓋部材６４と、を備え、凹陥部６３の内底面に形成したパッド電極６５に導電性接着剤６６を介して水晶振動素子６１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で蓋部材６４により凹陥部６３の開口を真空、不活性ガス等の雰囲気で気密封止する構造を有する。
【０００７】
前記導電性接着剤６６は前記導電性接着剤５７と同様に、例えばウレタン系、変性エポキシ系、シリコン系等の導電性接着剤を用いているので、シロキサン等のアウトガスの発生の抑止若しくは該アウトガスの前記水晶振動素子６１への付着の防止が必然である。
【０００８】
【特許文献】特開平５−２１８７９１号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで従来と同様にＣＶＤコーティングが想定できるが、キシリレン系有機物質はガスバリア性、電気絶縁性に優れキシリレン系有機物質からのアウトガスの発生がほとんど無く、且つ、ＣＶＤコーティングは良好なつき回り性、即ち複雑な形状に満遍なく、均一にコーティングができるといった利点を有する。しかしながら、周波数調整を終えた前記水晶振動素子６１に異物（キシリレン系有機物質）を被着させることで発振周波数がずれる虞があった。特許文献に示された図３のようなタイプの水晶振動子では、水晶振動素子の板厚が比較的厚かったため異物の被着による影響はほとんど無視できる程度であったが、近年の高周波化の要求により水晶振動素子が薄板化した図４のような構造のものではその影響が無視できなくなっているのである。
【００１０】
また、ＣＶＤ装置は少なくとも気化室、熱分解室及び蒸着室の３室から構成されており、設備投資の高額化が前記水晶振動子６０の低価格化を阻害する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備える表面実装型の圧電デバイス、特に水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１２】
【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に係わる請求項１記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、金属薄膜を前記導電性接着剤が介在する部位に被着していることを特徴とする。
【００１３】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記金属薄膜を前記導電性接着剤の表面のみに被着していることを特徴とする。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記励振電極の表面粗さより粗い表面を有する電極を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
また請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする。
【００１６】
また請求項５記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記励振電極とは非導通の金属膜を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする。
【００１７】
また請求項６記載の発明は、請求項５において、前記金属膜が励振電極より表面が粗いことを特徴とする。
【００１８】
また請求項７記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態の水晶振動子の構成を示す平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
同図に示すように本実施形態の水晶振動子１０は、略矩形状のＡＴカット水晶基板（圧電基板）の両主面に配設する励振電極１ａと該励振電極１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極１ｂとを備える水晶振動素子１と、上面に凹陥部３を備えるセラミックパッケージ（プリント配線基板）２と、前記凹陥部３の開口を閉止する平板状の蓋部材４と、を備える。
前記凹陥部３の内底面に形成したパッド電極５に導電性接着剤６を介して前記水晶振動素子１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をし導電性接着剤６が介在する部位に金属薄膜７を被着した上で、蓋部材４により該凹陥部３の開口を気密封止する構造を有する。
【００２１】
前記導電性接着剤６には硬化後の硬度が低い、例えばウレタン系、変性エポキシ系、シリコン系等の軟質の導電性接着剤を用いており、これら導電性接着剤からのアウトガスの発生を抑止する手段として導電性接着剤６が介在する部位、即ち前記リード電極１ｂの上面から該リード電極１ｂを配設する前記水晶振動素子１の端部から露出する導電性接着剤６の表面にかけて前記金属薄膜７を被着してある。
【００２２】
前記金属薄膜７には前記励振電極１ａ及び前記リード電極１ｂを形成する金属材料、例えば各電極の最表面に被着してある金属材料でＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等若しくは下地処理として被着してある金属材料でＮｉ、Ｃｒ、Ｗ等が好適である。またはこれらの合金であっても構わない。
【００２３】
前述するように、前記金属薄膜７をリード電極１ｂの上面から被着することで該リード電極１ｂ（及び前記励振電極１ａ）を形成した時と比較して平面形状が変形し、面積が拡張し、さらに厚さが厚くなるが、金属薄膜７はリード電極１ｂと同一の金属材料であると共に、前記水晶振動素子１が有する振動領域外に被着するので振動特性の劣化はほぼ皆無と考えられる。振動特性の安全を見越して、導電性接着剤６の表面（外部に露出している面。接着界面は除く。）のみに前記金属薄膜７に被着すれば、振動特性の劣化は皆無と考えられる。
【００２４】
前記水晶振動子１０の製造方法は、まずは水晶振動素子実装工程であって、前記パッド電極５と前記リード電極１ｂとが所望の位置で合致するように水晶振動素子１を位置決め載置し、パッド電極５とリード電極１ｂとを前記導電性接着剤６を用いて両者を接合する。導電性接着材６の硬化（熱硬化や紫外線硬化）によってパッド電極５とリード電極１ｂとは機械的且つ電気的に接続する。
次は第１の熱処理工程であって、前記導電性接着剤６に残存するアウトガスを揮発させるために前記水晶振動素子１を実装する前記セラミックパッケージ２をベーキング（熱処理）する。
【００２５】
次は本発明に係わる導電性接着剤被覆工程であって、前記導電性接着剤６が介在する部位に金属マスクを載置しＰＶＤ（物理蒸着）により前記金属薄膜７を被着する。
【００２６】
次は周波数調整工程であって、前記水晶振動素子１の上面側の励振電極表面に該励振電極と同一の金属、例えばＡｕの真空蒸着を行い、実質的に励振電極に重みづけを行いながら発振周波数を所定値に調整する。
次は第２の熱処理工程であって、励振電極と該励振電極上に被着した周波数調整用蒸着物との、及び前記リード電極１ｂと該リード電極１ｂに被着した金属薄膜７との安定的接合させるために、前記水晶振動素子１を実装する前記セラミックパッケージ２をベーキングする。
【００２７】
次は封止工程であって、前記蓋部材４を前記凹陥部３の開口面に載置し、抵抗溶接等により凹陥部３を気密封止する。
最後に電気試験工程であって、これらの工程を少なくとも含む製造方法により前記水晶振動子１０が作製できる。
【００２８】
図２は本発明実施のその他の形態の水晶振動子の構成を示す平面図である。
前記水晶振動子１０はその低価格化および良好なエージング特性を収得する手段として前記導電性接着剤６が介在する部位に前記金属薄膜７を被着する、即ち導電性接着剤６からのアウトガスの発生を抑止しているが、その他の手段として導電性接着剤から発生するアウトガスを水晶振動素子に吸着させないことが想定できる。
そこで、図２に示すその他の本実施形態の水晶振動子２０はアウトガスを水晶振動素子に吸着させない手段を施したものあって、略矩形状のＡＴカット水晶基板の上下面に配設する励振電極１１ａと該励振電極１１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極１１ｂと上面に備える励振電極とリード電極との間隙に配設する吸着電極（金属膜）１１ｃとを備える水晶振動素子１１と、上面に凹陥部１３を備え該凹陥部１３の内底面に３個の吸着パッド電極１５ａを配設するセラミックパッケージ１２と、前記凹陥部１３の開口を閉止する平板状の蓋部材（不図示）と、を備える。
前記凹陥部１３の内底面に形成するパッド電極１５に導電性接着剤１６を介して前記水晶振動素子１１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で蓋部材により該凹陥部１３の開口を気密封止する構造を有する。
【００２９】
前記吸着電極１１ｃは前記水晶振動素子１１の上面側に存在するアウトガスの吸着用であると共に、前記吸着パッド電極１５ａは水晶振動素子１１の下面と前記凹陥部の内底面との間隙、即ち前記導電性接着剤１６が介在する空間に存在するアウトガスの吸着用であって、吸着電極１１ｃ及び吸着パッド電極１５ａの表面粗さは前記励振電極１１ａ及び前記リード電極のそれと比較して粗い状態、即ち表面積が大きくなっており、アウトガスを吸着し易く、又、脱離し難くなっていることが望ましい。
【００３０】
前記吸着電極１１ｃは前述する周波数調整工程において、上面の励振電極上に周波数調整用蒸着物を被着すると共に、前記水晶振動素子１１の上面に被着したものである。
前記吸着電極１１ｃが前記周波数調整用蒸着物と同一であることで該吸着電極１１ｃに所望する吸着性を確保することが出来ないのであれば、周波数調整用蒸着物の蒸着レートより高い蒸着レートで吸着電極１１ｃを被着すれば、さらに表面の粗い吸着電極１１ｃを形成することが可能である。
【００３１】
前記吸着パッド電極１５ａは前記パッド電極１５と同一の構造（タングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。）であって、前述する高い蒸着レートで形成した吸着電極より更に粗い表面を備える。
【００３２】
前記吸着電極１１ｃの表面の粗さや前記吸着パッド電極１５ａの配設する個数、更にそれぞれの有無、面積、位置等を調整することにより所望の吸着性が得られる。また、前記金属薄膜７を併用することによりアウトガスの発生の抑止且つ水晶振動素子への吸着の防止を同時に行なえる。
【００３３】
前述する本発明実施例の水晶振動子では前記水晶振動素子１、１１の固定を片持ち支持で説明したが、前記リード電極が互い違いに延出し水晶振動素子を両端支持であっても構わない。
【００３４】
前述する本発明実施例の水晶振動子のほかに、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子（ＩＣチップ、ディスクリート部品）や該回路素子に供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を備える水晶発振器であっても構わない。また、水晶基板に部分電極を配設する多重モード水晶フィルタや弾性表面波フィルタにも本発明を適用することも可能である。
【００３５】
ＡＴカット水晶基板を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００３６】
以上では水晶（水晶基板等）を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでもない。
【００３７】
このように構成することにより、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備える表面実装型の圧電デバイス、特に水晶振動子が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、封止後に導電性接着剤から発生したガスが圧電振動素子の表面に付着してエージング特性を劣化させることを防止でき、信頼性を向上し、良好な振動特性を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】本発明の実施のその他の形態としての表面実装型水晶振動子の平面図。
【図３】従来の水晶振動子の正面図。
【図４】現行の表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【符号の説明】
１ａ、１１ａ…励振電極 １ｂ、１１ｂ…リード電極
２、１２…セラミックパッケージ ３、１３…凹陥部 ４…蓋部材
５、１５…パッド電極 ６、１６…導電性接着剤 ７…金属薄膜
１０、２０…水晶振動子 １１ｃ…吸着電極 １５ａ…吸着パッド電極
５０…水晶振動子 ５１…水晶振動素子 ５２…ベース ５３…端子
５４…保持部材 ５５…励振電極 ５５ｂ…リード電極 ５６…カバー
５７…導電性接着剤 ６０…水晶振動子
６１…水晶振動素子 ６１ａ…励振電極 ６１ｂ…リード電極
６２…セラミックパッケージ ６３…凹陥部 ６４…蓋部材
６５…パッド電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備えるための圧電デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動素子を導電性接着剤を介してプリント配線基板に導通固定すると共に該水晶振動素子を封止する構造を有する水晶振動子は、封止後２００〜１０００時間経過すると前記導電性接着剤から発生するアウトガスが前記水晶振動素子の表面に吸着することで発振周波数が低下し、長期安定性（エージング特性）を維持する上で問題となっている。
【０００３】
従来の水晶振動子としては、例えば特開平５−２１８７９１号公報で開示されたようなものがあり、図３はそのパッケージの構成を示す正面図である。
同図に示すように従来の水晶振動子５０は、両面に配設する励振電極５５と該励振電極５５夫々から互いに絶縁して相対向する縁端部に延出するリード電極５５ｂを備える丸板状の水晶振動素子５１と、先端部に保持部材５４を固着する一対の端子５３を植設するベース５２と、下面に凹陥部を備える略枡形状のカバー５６と、を備え、リード電極５５ｂを形成する両縁端部を保持部材５４で挟持し、ここに導電性接着剤５７を塗布して固着し、機械的に保持するとともに励振電極５５と端子５３との電気的な接続を行うようにしている。そして水晶振動素子５１を保持部材５４で保持した後に、ベース５２にカバー５６をかぶせて真空、不活性ガス等の雰囲気で気密封止する構造を有する。
【０００４】
前記導電性接着剤５７には硬化後の硬度の低い、例えばウレタン系、変性エポキシ系等の軟質の導電性接着剤を用いており、接着部位において外部からの応力に対して緩衝作用を発揮するために比較的良好な耐振、耐衝撃性を得ることができる。しかしながらこのような導電性接着剤は硬化後にシロキサン等のアウトガスの発生量が多く、このようなアウトガスは前記水晶振動素子５１に付着して振動特性を損ない、所謂エージング特性を劣化させる原因となる。
【０００５】
そこで、前記導電性接着剤５７からのガスの発生を抑止する手段として、周波数調整を終えた水晶振動素子５１の保持部材５４で保持して導電性接着剤５７を塗布した部位に、ＣＶＤ（化学的気相成長、化学蒸着）によって、例えばポリパラキシリレン、ポリモノクロロキシリレン等のキシリレン系有機物質の薄膜（不図示）を形成してコーティングを行うようにしている。
【０００６】
現在では、水晶振動子等の圧電デバイスの小型化の急激な進展により、従来例とは異なり、例えば図４（ａ）は現行の表面実装型水晶振動子の構成を示す平面図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図に示すような表面実装型のパッケージングが主流となっている。
同図に示すように現状の水晶振動子６０は、上下面に配設する励振電極６１ａと該励振電極６１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極６１ｂとを備える略矩形状の水晶振動素子６１と、上面に凹陥部６３を備えるセラミックパッケージ６２と、前記凹陥部６３の開口を閉止する平板状の蓋部材６４と、を備え、凹陥部６３の内底面に形成したパッド電極６５に導電性接着剤６６を介して水晶振動素子６１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で蓋部材６４により凹陥部６３の開口を真空、不活性ガス等の雰囲気で気密封止する構造を有する。
【０００７】
前記導電性接着剤６６は前記導電性接着剤５７と同様に、例えばウレタン系、変性エポキシ系、シリコン系等の導電性接着剤を用いているので、シロキサン等のアウトガスの発生の抑止若しくは該アウトガスの前記水晶振動素子６１への付着の防止が必然である。
【０００８】
【特許文献】特開平５−２１８７９１号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで従来と同様にＣＶＤコーティングが想定できるが、キシリレン系有機物質はガスバリア性、電気絶縁性に優れキシリレン系有機物質からのアウトガスの発生がほとんど無く、且つ、ＣＶＤコーティングは良好なつき回り性、即ち複雑な形状に満遍なく、均一にコーティングができるといった利点を有する。しかしながら、周波数調整を終えた前記水晶振動素子６１に異物（キシリレン系有機物質）を被着させることで発振周波数がずれる虞があった。特許文献に示された図３のようなタイプの水晶振動子では、水晶振動素子の板厚が比較的厚かったため異物の被着による影響はほとんど無視できる程度であったが、近年の高周波化の要求により水晶振動素子が薄板化した図４のような構造のものではその影響が無視できなくなっているのである。
【００１０】
また、ＣＶＤ装置は少なくとも気化室、熱分解室及び蒸着室の３室から構成されており、設備投資の高額化が前記水晶振動子６０の低価格化を阻害する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備える表面実装型の圧電デバイス、特に水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１２】
【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に係わる請求項１記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、金属薄膜を前記導電性接着剤が介在する部位に被着していることを特徴とする。
【００１３】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記金属薄膜を前記導電性接着剤の表面のみに被着していることを特徴とする。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記励振電極の表面粗さより粗い表面を有する電極を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
また請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする。
【００１６】
また請求項５記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記励振電極とは非導通の金属膜を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする。
【００１７】
また請求項６記載の発明は、請求項５において、前記金属膜が励振電極より表面が粗いことを特徴とする。
【００１８】
また請求項７記載の発明は、上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態の水晶振動子の構成を示す平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
同図に示すように本実施形態の水晶振動子１０は、略矩形状のＡＴカット水晶基板（圧電基板）の両主面に配設する励振電極１ａと該励振電極１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極１ｂとを備える水晶振動素子１と、上面に凹陥部３を備えるセラミックパッケージ（プリント配線基板）２と、前記凹陥部３の開口を閉止する平板状の蓋部材４と、を備える。
前記凹陥部３の内底面に形成したパッド電極５に導電性接着剤６を介して前記水晶振動素子１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をし導電性接着剤６が介在する部位に金属薄膜７を被着した上で、蓋部材４により該凹陥部３の開口を気密封止する構造を有する。
【００２１】
前記導電性接着剤６には硬化後の硬度が低い、例えばウレタン系、変性エポキシ系、シリコン系等の軟質の導電性接着剤を用いており、これら導電性接着剤からのアウトガスの発生を抑止する手段として導電性接着剤６が介在する部位、即ち前記リード電極１ｂの上面から該リード電極１ｂを配設する前記水晶振動素子１の端部から露出する導電性接着剤６の表面にかけて前記金属薄膜７を被着してある。
【００２２】
前記金属薄膜７には前記励振電極１ａ及び前記リード電極１ｂを形成する金属材料、例えば各電極の最表面に被着してある金属材料でＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等若しくは下地処理として被着してある金属材料でＮｉ、Ｃｒ、Ｗ等が好適である。またはこれらの合金であっても構わない。
【００２３】
前述するように、前記金属薄膜７をリード電極１ｂの上面から被着することで該リード電極１ｂ（及び前記励振電極１ａ）を形成した時と比較して平面形状が変形し、面積が拡張し、さらに厚さが厚くなるが、金属薄膜７はリード電極１ｂと同一の金属材料であると共に、前記水晶振動素子１が有する振動領域外に被着するので振動特性の劣化はほぼ皆無と考えられる。振動特性の安全を見越して、導電性接着剤６の表面（外部に露出している面。接着界面は除く。）のみに前記金属薄膜７に被着すれば、振動特性の劣化は皆無と考えられる。
【００２４】
前記水晶振動子１０の製造方法は、まずは水晶振動素子実装工程であって、前記パッド電極５と前記リード電極１ｂとが所望の位置で合致するように水晶振動素子１を位置決め載置し、パッド電極５とリード電極１ｂとを前記導電性接着剤６を用いて両者を接合する。導電性接着材６の硬化（熱硬化や紫外線硬化）によってパッド電極５とリード電極１ｂとは機械的且つ電気的に接続する。
次は第１の熱処理工程であって、前記導電性接着剤６に残存するアウトガスを揮発させるために前記水晶振動素子１を実装する前記セラミックパッケージ２をベーキング（熱処理）する。
【００２５】
次は本発明に係わる導電性接着剤被覆工程であって、前記導電性接着剤６が介在する部位に金属マスクを載置しＰＶＤ（物理蒸着）により前記金属薄膜７を被着する。
【００２６】
次は周波数調整工程であって、前記水晶振動素子１の上面側の励振電極表面に該励振電極と同一の金属、例えばＡｕの真空蒸着を行い、実質的に励振電極に重みづけを行いながら発振周波数を所定値に調整する。
次は第２の熱処理工程であって、励振電極と該励振電極上に被着した周波数調整用蒸着物との、及び前記リード電極１ｂと該リード電極１ｂに被着した金属薄膜７との安定的接合させるために、前記水晶振動素子１を実装する前記セラミックパッケージ２をベーキングする。
【００２７】
次は封止工程であって、前記蓋部材４を前記凹陥部３の開口面に載置し、抵抗溶接等により凹陥部３を気密封止する。
最後に電気試験工程であって、これらの工程を少なくとも含む製造方法により前記水晶振動子１０が作製できる。
【００２８】
図２は本発明実施のその他の形態の水晶振動子の構成を示す平面図である。
前記水晶振動子１０はその低価格化および良好なエージング特性を収得する手段として前記導電性接着剤６が介在する部位に前記金属薄膜７を被着する、即ち導電性接着剤６からのアウトガスの発生を抑止しているが、その他の手段として導電性接着剤から発生するアウトガスを水晶振動素子に吸着させないことが想定できる。
そこで、図２に示すその他の本実施形態の水晶振動子２０はアウトガスを水晶振動素子に吸着させない手段を施したものあって、略矩形状のＡＴカット水晶基板の上下面に配設する励振電極１１ａと該励振電極１１ａ夫々から互いに絶縁して長手方向の一方端部に延出するリード電極１１ｂと上面に備える励振電極とリード電極との間隙に配設する吸着電極（金属膜）１１ｃとを備える水晶振動素子１１と、上面に凹陥部１３を備え該凹陥部１３の内底面に３個の吸着パッド電極１５ａを配設するセラミックパッケージ１２と、前記凹陥部１３の開口を閉止する平板状の蓋部材（不図示）と、を備える。
前記凹陥部１３の内底面に形成するパッド電極１５に導電性接着剤１６を介して前記水晶振動素子１１の一方の端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で蓋部材により該凹陥部１３の開口を気密封止する構造を有する。
【００２９】
前記吸着電極１１ｃは前記水晶振動素子１１の上面側に存在するアウトガスの吸着用であると共に、前記吸着パッド電極１５ａは水晶振動素子１１の下面と前記凹陥部の内底面との間隙、即ち前記導電性接着剤１６が介在する空間に存在するアウトガスの吸着用であって、吸着電極１１ｃ及び吸着パッド電極１５ａの表面粗さは前記励振電極１１ａ及び前記リード電極のそれと比較して粗い状態、即ち表面積が大きくなっており、アウトガスを吸着し易く、又、脱離し難くなっていることが望ましい。
【００３０】
前記吸着電極１１ｃは前述する周波数調整工程において、上面の励振電極上に周波数調整用蒸着物を被着すると共に、前記水晶振動素子１１の上面に被着したものである。
前記吸着電極１１ｃが前記周波数調整用蒸着物と同一であることで該吸着電極１１ｃに所望する吸着性を確保することが出来ないのであれば、周波数調整用蒸着物の蒸着レートより高い蒸着レートで吸着電極１１ｃを被着すれば、さらに表面の粗い吸着電極１１ｃを形成することが可能である。
【００３１】
前記吸着パッド電極１５ａは前記パッド電極１５と同一の構造（タングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。）であって、前述する高い蒸着レートで形成した吸着電極より更に粗い表面を備える。
【００３２】
前記吸着電極１１ｃの表面の粗さや前記吸着パッド電極１５ａの配設する個数、更にそれぞれの有無、面積、位置等を調整することにより所望の吸着性が得られる。また、前記金属薄膜７を併用することによりアウトガスの発生の抑止且つ水晶振動素子への吸着の防止を同時に行なえる。
【００３３】
前述する本発明実施例の水晶振動子では前記水晶振動素子１、１１の固定を片持ち支持で説明したが、前記リード電極が互い違いに延出し水晶振動素子を両端支持であっても構わない。
【００３４】
前述する本発明実施例の水晶振動子のほかに、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子（ＩＣチップ、ディスクリート部品）や該回路素子に供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を備える水晶発振器であっても構わない。また、水晶基板に部分電極を配設する多重モード水晶フィルタや弾性表面波フィルタにも本発明を適用することも可能である。
【００３５】
ＡＴカット水晶基板を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００３６】
以上では水晶（水晶基板等）を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでもない。
【００３７】
このように構成することにより、低コスト化に対応し、且つ、良好なエージング特性を備える表面実装型の圧電デバイス、特に水晶振動子が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、封止後に導電性接着剤から発生したガスが圧電振動素子の表面に付着してエージング特性を劣化させることを防止でき、信頼性を向上し、良好な振動特性を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】本発明の実施のその他の形態としての表面実装型水晶振動子の平面図。
【図３】従来の水晶振動子の正面図。
【図４】現行の表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）金属蓋を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【符号の説明】
１ａ、１１ａ…励振電極 １ｂ、１１ｂ…リード電極
２、１２…セラミックパッケージ ３、１３…凹陥部 ４…蓋部材
５、１５…パッド電極 ６、１６…導電性接着剤 ７…金属薄膜
１０、２０…水晶振動子 １１ｃ…吸着電極 １５ａ…吸着パッド電極
５０…水晶振動子 ５１…水晶振動素子 ５２…ベース ５３…端子
５４…保持部材 ５５…励振電極 ５５ｂ…リード電極 ５６…カバー
５７…導電性接着剤 ６０…水晶振動子
６１…水晶振動素子 ６１ａ…励振電極 ６１ｂ…リード電極
６２…セラミックパッケージ ６３…凹陥部 ６４…蓋部材
６５…パッド電極
Claims (7)
- 両主面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、
前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、
前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
金属薄膜を前記導電性接着剤が介在する部位に被着していることを特徴とする圧電デバイス。 - 前記金属薄膜を前記導電性接着剤の表面のみに被着していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
- 前記励振電極の表面粗さより粗い表面を有する金属膜を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
- 前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、
前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、
前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
前記励振電極とは非導通の金属膜を前記圧電振動素子に形成してあることを特徴とする圧電デバイス。 - 前記金属膜が励振電極より表面が粗いことを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
- 上下面に配設する励振電極と該励振電極夫々から延出するリード電極とを備える圧電振動素子と、
上面に凹陥部を備えるプリント配線基板と、
前記凹陥部の開口を閉止する蓋部材と、を備え、
前記凹陥部の内底面に形成したパッド電極に導電性接着剤を介して前記圧電振動素子の端部を支持すると共に電気的な接続をした上で該凹陥部の開口を前記蓋部材により気密封止する構造を有する圧電デバイスであって、
前記凹陥部の内底面に前記導電性接着剤を塗布していない電極を配設していることを特徴とする圧電デバイス。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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- 2003-05-15 JP JP2003137131A patent/JP2004343397A/ja active Pending
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