JP7368304B2 - piezoelectric device - Google Patents
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Description
本発明は、製造が容易な支持構造を有し厚み滑り振動モードで振動する圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device that has a support structure that is easy to manufacture and vibrates in a thickness-shear vibration mode.
携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器では、周波数の選択や制御等のために、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが多用されている。 In various electronic devices such as mobile phones and personal computers, piezoelectric devices such as crystal resonators and crystal oscillators are often used for frequency selection and control.
このような圧電デバイスの一種として、ATカット水晶片を用いたもの、SCカットに代表されるいわゆる2回回転水晶片を用いたものが知られている。そして、水晶片をその一端支持、すなわち片持ち支持で容器に固定し、かつ、水晶片の他端を枕部で受ける構造の水晶振動子が知られている(例えば特許文献1)。
図4は、この種の水晶振動子10の説明図である。特に(A)図はその上面図、(B)図は水晶振動子10を、(A)図中のP方向から、容器を透視して見た側面図、(C)図は(A)図のQ-Q線に沿った水晶振動子10の断面図である。ただし、図4(A)では、蓋部材17を外した状態を示してある。
As one type of such piezoelectric devices, there are known those using an AT-cut crystal piece and those using a so-called twice-rotated crystal piece, typified by an SC-cut crystal piece. A crystal resonator is known in which a crystal piece is fixed to a container by supporting one end of the crystal piece, that is, cantilevered, and the other end of the crystal piece is received by a pillow portion (for example, Patent Document 1).
FIG. 4 is an explanatory diagram of this type of
この水晶振動子10では、水晶片11は、その表裏に励振用電極11aおよび引出電極11bを具えている。この水晶片11は、平面形状が矩形のもので、その一端すなわち引出電極11b側で、容器13の接続パッド13aに導電性接着剤15によって電気的・機械的に接続固定してある。しかも、容器13の底面であって、水晶片11の先端に当たる位置に枕13bを設けてあり、かつ、水晶片11を接続パッド13aと枕13bとの間に架け渡して実装してある。そして、容器13を蓋部材17によって気密封止してある。また、容器13の外側底面に、外部接続端子13cを設けてある。外部接続端子13cと接続パッド13aとは、図示しないビア配線によって接続してある。
片持ち支持でかつ枕部を用いた上記の支持構造は、水晶片11を容器13の底面に接触させることなく容器13に実装できる。
In this
The above support structure using a cantilever support and a pillow part can be mounted on the
ところで、ATカット水晶片を用いる場合、水晶片11の、水晶の結晶軸のX軸方向に沿う一端を導電性接着剤15で保持し、X軸方向の多端を自由(非固定)にした方が、圧電デバイスの特性を良好にし易い。しかしながら、枕13bを用いる構造の場合、水晶片11を容器13にバランス良く保持するため、水晶片11の先端側の辺の中央付近に、枕13bを設けていた。一方、水晶片11で生じる厚み滑り振動は、水晶片11の先端側の辺の中央付近の方が角部に比べ、強いエネルギーで伝搬するので、水晶片11の先端側の辺の中央付近に枕13bがあると、枕13bの影響を受ける場合があり、圧電デバイスの特性を損ねる場合があった。
By the way, when using an AT-cut crystal piece, one end of the
これを回避するため、例えば図5に示したように、枕を用いず、水晶片11の導電性接着剤15で固定する側を押して、水晶片11の先端側を持ち上げて、水晶片11の姿勢を確保することも行われている。しかし、その作業も難しく、圧電デバイスの小型化が進むに従い一層難しくなる。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、片持ち支持構造の圧電デバイスであって、特性を損ね難く、製造が容易な構造を持つ、圧電デバイスを提供することにある。
In order to avoid this, for example, as shown in FIG. It is also done to ensure good posture. However, this task is also difficult, and will become even more difficult as piezoelectric devices become smaller.
This application was made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a piezoelectric device having a cantilever support structure, which does not easily impair its characteristics and is easy to manufacture.
この目的の達成を図るため、この出願に係る発明者は、平面形状が矩形状で厚み滑り振動する圧電振動片に関し、圧電振動片の4つの角部のうちの1か所を、容器に積極的に接触又は近接させる構造に着目した。
すなわち、この発明によれば、平面形状が矩形状の圧電振動片と、前記圧電振動片を実装する容器と、前記圧電振動片の第1の辺の両端近傍で当該圧電振動片を前記容器に固定している第1固定部及び第2固定部と、を備える圧電デバイスにおいて、
前記第1固定部の高さを、前記第2固定部の高さより高くしてあり、
前記圧電振動片は、前記第1固定部及び第2固定部の高さの差を利用して、前記容器に対し斜めに実装してあり、かつ、
前記圧電振動片の、前記第1固定部と対角線の位置にある角部が、前記容器に接触して、又は、近接して実装してあることを特徴とする。
In order to achieve this objective, the inventor of this application has developed a piezoelectric vibrating piece that has a rectangular planar shape and vibrates through thickness sliding, and that one of the four corners of the piezoelectric vibrating piece is actively attached to a container. We focused on a structure that brings the objects into contact with or close to each other.
That is, according to the present invention, there is provided a piezoelectric vibrating piece having a rectangular planar shape, a container in which the piezoelectric vibrating piece is mounted, and a piezoelectric vibrating piece mounted in the container near both ends of a first side of the piezoelectric vibrating piece. A piezoelectric device comprising a first fixed part and a second fixed part,
The height of the first fixing part is higher than the height of the second fixing part,
The piezoelectric vibrating piece is mounted diagonally with respect to the container by utilizing a height difference between the first fixing part and the second fixing part, and
A corner portion of the piezoelectric vibrating piece located diagonally to the first fixing portion is mounted in contact with or in close proximity to the container.
なお、この発明を実施するに当たり、前記第1固定部及び第2固定部を、高さが上記の通り異なった第1接続パッド及び第2接続パッドで構成し、当該固定を導電性接着剤によって行うことが好ましい。 In carrying out the present invention, the first fixing part and the second fixing part are composed of a first connection pad and a second connection pad having different heights as described above, and the fixation is performed using a conductive adhesive. It is preferable to do so.
なお、この発明を実施するに当たり、前記容器に接触し、又は、近接する前記角部は、弾性を有した接着剤、例えばシリコーン系の導電性接着剤によって、前記容器に固定されていても良い。 In carrying out the present invention, the corner portion that contacts or is close to the container may be fixed to the container with an elastic adhesive, such as a silicone-based conductive adhesive. .
この発明の圧電デバイスによれば、圧電振動片を、その1つの辺側の部分が第1固定部および第2固定部に位置するように置くのみで、第1固定部及び第2固定部の高さの違いによって、当該圧電振動片は、容器に対し斜めの位置関係で、かつ、上記の所定の1つの角部が、容器に接触して、又は、近接して、実装できる。また、圧電振動片の先端は角部が容器に接触又は近接するが、水晶片先端の中央部分が容器に接触することは無いので、厚み滑り振動のエネルギーの損失も少なくて済む。
従って、片持ち支持構造の圧電デバイスであって、特性を損ね難く、製造が容易な構造を持つ圧電デバイスを実現できる。
According to the piezoelectric device of the present invention, by simply placing the piezoelectric vibrating piece so that one side portion thereof is located in the first fixing part and the second fixing part, Due to the difference in height, the piezoelectric vibrating piece can be mounted in a diagonal positional relationship with respect to the container, and one of the predetermined corners is in contact with or in close proximity to the container. Further, although the corner portion of the tip of the piezoelectric vibrating piece touches or approaches the container, the center portion of the tip of the crystal piece does not come into contact with the container, so that the loss of energy due to thickness shear vibration can be reduced.
Therefore, it is possible to realize a piezoelectric device having a cantilever support structure, which does not easily deteriorate its characteristics and is easy to manufacture.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the explanation are merely shown schematically to the extent that these inventions can be understood. Moreover, in each figure used for explanation, the same number is attached|subjected and shown about the same component, and the explanation may be abbreviate|omitted. Furthermore, the shapes, dimensions, materials, etc. described in the following embodiments are merely preferred examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited only to the following embodiments.
1. 第1の実施形態
図1(A)、(B)、(C)は、第1の実施形態の圧電デバイス20を説明する図である。特に(A)図は圧電デバイス20を示した平面図、(B)図は(A)図のP方向から圧電デバイス20を、容器13を透視して見た側面図、(C)図は(A)図のQ-Q線に沿った圧電デバイス20の断面図である。ただし、図1(A)では、蓋部材17を外した状態を示してある。
1. First Embodiment FIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams illustrating a
第1の実施形態の圧電デバイス20は、圧電振動片11と、圧電振動片11を内包する容器13と、容器13を封止する蓋部材17と、を具えている。
圧電振動片11は、例えば、平面形状が長方形状のATカット水晶振動子である。この圧電振動片11は、その表裏面各々に励振用電極11aと、これら励振用電極11aから水晶片の一端に引き出されている引出電極11bと、を具えている。
圧電振動片11は、機械加工で製造されたものでも、大判ウエハからフォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術によって製造されたものでも良い。
The
The piezoelectric
The
容器13は、この例の場合、圧電振動片11を内包する凹部を有する。この容器は、例えばセラミック製容器で構成できる。この容器13は、その底板の一部領域であって圧電振動片11の一辺側の両端付近の一方に、第1接続パッド21aを備え、他方に第2接続パッド21bを具えている。この発明では、これら第1接続パッド21a、第2接続パッド21bの高さを違えてあり、例えば、第1接続パッド21aの高さを、第2接続パッド21bの高さより高くしてある。両者の高さの差は、圧電振動片11を斜めに傾ける程度や、容器13内の収納余裕等を考慮して決めるが、例えば、10~50μm、好ましくは20~40μm、より好ましくは25~40μmとするのが良い。
これら第1接続パッド21a、第2接続パッド21bそれぞれは、金属製パッド等の任意好適な構造で実現でき、例えば、高融点金属のペースト例えばタングステンのペーストを焼結させて得た金属製パッドで実現できる。
In this example, the
Each of the
そして、圧電振動片11は、第1接続パッド21a及び第2接続パッド21bの高さの差を利用して、容器13の底面に対し斜めに実装してあり、かつ、圧電振動片11の、第1接続パッドと対角線の位置にある角部11cを、容器13の底面に接触させて、又は、近接させて実装してある。なお、圧電振動片11の容器に接続する部分、すなわち、圧電振動片11の一辺側の両端部分各々は、導電性接着剤15によって、第1接続パッド21a、第2接続パッド21bに電気的に及び機械的に接続してある。
The piezoelectric vibrating
第1実施形態の圧電デバイス20によれば、圧電振動片11を、1つの辺側の部分が、第1接続パッド21aおよび第2接続パッド21bも位置になるように置くことによって、圧電振動片11は、第1接続パッド21a、第2接続パッド21bの高さの違いによって、容器13に対し斜めの位置関係で、かつ、角部11cが、容器13に接触して、又は、近接して、実装できる。また、圧電振動片11の先端は角部11cが容器に接触又は近接するが、水晶片先端の中央部分が容器に接触することは無いので、厚み滑り振動のエネルギーの損失も少なくて済む。
従って、片持ち支持構造の圧電デバイスであって、特性を損ね難く、製造が容易な構造を持つ圧電デバイスを実現できる。
According to the
Therefore, it is possible to realize a piezoelectric device having a cantilever support structure, which does not easily deteriorate its characteristics and is easy to manufacture.
2. 第2の実施形態
図2は、第2の実施形態の圧電デバイス30を説明する図であり、図1(B)と同様の側面からの透視図である。
第2の実施形態の圧電デバイス20の、第1の実施形態のものとの相違点は、圧電振動片11の所定の角部11cを、容器13の底面に、弾性を有した接着剤31によって固定したことである。
弾性を有した接着剤31としては、例えば、シリコーン系の導電性接着剤を用いることができる。もちろん、他の接着剤、例えば導電性フィラーを含まない非導電性シリコーン系の接着剤等でも良いが、シリコーン系の導電性接着剤は、圧電振動片11と、第1接続パッド21a、第2接続パッド21bとの接着に用いられるので、製造工程で用いる部材の共通化が図れるので、好ましい。
2. Second Embodiment FIG. 2 is a diagram illustrating a
The difference between the
As the
この第2の実施形態の圧電デバイスの場合、圧電振動片11の角部11cを、容器13に固定してあるため、第1の実施形態の圧電デバイス20の効果に加え、圧電振動片11自体の変動を小さくできる。
In the case of the piezoelectric device of the second embodiment, since the
3.第3の実施形態
図3は、第3の実施形態の圧電デバイス40を説明する図であり、図1(B)と同様の側面からの透視図である。
第1の実施形態の圧電デバイス20では、容器13は圧電振動片11を内包する奥部を有し、蓋部材17は平板状のものであった。第3の実施形態の圧電デバイス40の場合は、平板状の基板であって、第1接続パッド21a及び第2接続パッド21bを有した基板41と、圧電振動子11を内包する空間を有したキャップ状の蓋部材43とによって容器を構成した例である。
近年、大型基板を用いてウエハレベルで圧電デバイスを製造することが行われている。そのような場合においても、本発明は適用できる。
3. Third Embodiment FIG. 3 is a diagram illustrating a
In the
In recent years, piezoelectric devices have been manufactured at the wafer level using large substrates. The present invention is also applicable to such cases.
4. 他の実施形態
上述の例では、圧電デバイスとして水晶振動子を例示したが、水晶片発振器にも本発明は適用できる。また、圧電振動片としてATカット水晶片を例に挙げて説明したが、他のカットの水晶片例えばSCカット振動子等の2回回転水晶片であっても良い。さらには、水晶以外の圧電材料を用いた圧電振動子や圧電発振器にも適用できる。
4. Other Embodiments In the above example, a crystal resonator was illustrated as a piezoelectric device, but the present invention can also be applied to a crystal piece oscillator. Furthermore, although an AT-cut crystal piece has been described as an example of the piezoelectric vibrating piece, other cut crystal pieces, such as a twice-rotated crystal piece such as an SC-cut vibrator, may also be used. Furthermore, it can also be applied to piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators using piezoelectric materials other than crystal.
11:圧電振動片 11a:励振用電極
11b:引き出し電極 11c:圧電振動片の所定の角部
13:容器 13c:外部接続端子
15:導電性接着剤 17:蓋部材
20:第1の実施形態の圧電デバイス
21a:第1固定部(第1接続パッド) 21b:第2固定部(第2接続パッド)
30:第2の実施形態の圧電デバイス、 31:弾性を有する接着剤
40:第3の実施形態の圧電デバイス 41:平板状の基板
43:キャップ状の蓋部材
11:
30: Piezoelectric device of the second embodiment, 31: Elastic adhesive 40: Piezoelectric device of the third embodiment 41: Flat substrate 43: Cap-shaped lid member
Claims (3)
前記第1固定部の高さを、前記第2固定部の高さより高くしてあり、
前記圧電振動片は、前記第1固定部及び第2固定部の高さの差を利用して、前記容器に対し斜めに実装してあり、かつ、
前記圧電振動片の、前記第1固定部と対角線の位置にある角部が、前記容器に接触して、又は、近接して実装してあることを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric vibrating piece having a rectangular planar shape, a container in which the piezoelectric vibrating piece is mounted, and a first fixing part fixing the piezoelectric vibrating piece to the container near both ends of a first side of the piezoelectric vibrating piece. and a second fixing part, a piezoelectric device comprising:
The height of the first fixing part is higher than the height of the second fixing part,
The piezoelectric vibrating piece is mounted diagonally with respect to the container by utilizing a height difference between the first fixing part and the second fixing part, and
A piezoelectric device, characterized in that a corner portion of the piezoelectric vibrating piece located diagonally to the first fixing portion is mounted in contact with or in close proximity to the container.
前記圧電振動片は、前記第1接続パッド及び第2接続パッドに、導電性接着剤によって固定してあることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
The first fixing part is a first connection pad made of metal, the second fixation part is a second connection pad made of metal,
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating piece is fixed to the first connection pad and the second connection pad with a conductive adhesive .
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