JP2004357080A

JP2004357080A - 圧電振動板

Info

Publication number: JP2004357080A
Application number: JP2003153690A
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】圧電振動子の小型化が進むにつれ、圧電振動板上の接続用電極形状が小さくなっている。そのため、接続用電極の形成面積内に配置できるバンプの数が少なくなり、電極パッドと接続用電極間の接合強度が低くなってしまい、最悪導通不良を起こす可能性がある。更にバンプ数が少ないことから、圧電振動板を保持する強度も低く、圧電振動板に外部より力が加わることによる圧電振動板の脱落事故が起こる可能性が高くなる。
【解決手段】圧電素板の主面上に、対向する励振用電極と、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とを形成し、この接続用電極と該容器に形成した電極パッドとの間の導通及び圧電素板の姿勢支持にバンプを用いる圧電振動板において、圧電素板主面上の該接続用電極が形成される領域に、凹部が形成されていることを特徴とする圧電振動板。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素板に各種電極を形成した圧電振動板に関する。
【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電極と、圧電振動板を収納する絶縁性容器に形成される電極パッドとの接続をとるための接続用電極と、励振電極と接続用電極とを導通接続する引き出し電極とを形成して構成される。圧電振動子の小型化に伴い、圧電素板形状として小型の短冊形状が主流となってきた。更に小型化に対応するために、従来では圧電振動板側の接続用電極と絶縁性容器側の電極パッドとの導通固着手段として導電性接着剤を使用していたが、最近では金などの導電性金属を使用したバンプを導通固着手段として用いるようになってきた。
【０００３】
図５は、従来技術の一例として、各種電極を形成した圧電振動板を絶縁性容器に収納しバンプにより導通固着した状態を示した圧電振動子の断面図であり、図６は図５における点線円Ｃを拡大表示した部分断面図である。即ち、圧電振動板５１を構成する圧電素板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とが形成されている。
【０００４】
このように構成された圧電振動板５１を、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する。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により導通接続を行っている。又、このバンプ５８は圧電振動板５１を容器５６内部で姿勢保持も行っている。
【０００５】
圧電振動板５１を内部空間に搭載した容器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】
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。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８９２３８号公報
【特許文献２】
特開２０００−４０９３５号公報
【０００８】
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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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。
【００１０】
そのため、接続用電極の形成面積内に配置できるバンプの数が少なくなり、電極パッドと接続用電極間の接合強度が低くなってしまい、最悪導通不良を起こす可能性がある。更にバンプ数が少ないことから、圧電振動板を保持する強度も低く、圧電振動板に外部より力が加わることによる圧電振動板の脱落事故が起こる可能性が高くなる。
【００１１】
これらの不具合を回避するため、従来では、可能な限りバンプ数を多くしたり、圧電振動板を電極パッドへ実装する際に、バンプに圧力を更に加えて保持接合強度の向上を図っていたが、バンプ形成数の増加はそのまま工数の増加になりコストが悪くなり、且つその形成数にも限界がある。又、圧電振動板実装時に更に圧力を加えた場合、圧電振動板自体に必要以上のストレスが加わってしまい、圧電振動板の振動特性などが不安定化する場合がある。
【００１２】
【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、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とを形成し、この接続用電極と該容器に形成した電極パッドとの間の導通及び圧電素板の姿勢支持にバンプを用いる圧電振動板において、圧電素板主面上の該接続用電極が形成される領域に、凹部が形成されていることを特徴とする圧電振動板である。
【００１３】
又、前記圧電振動板において、該凹部の形状が溝であることを特徴とする圧電振動板でもある。
【００１４】
更に、前記圧電振動板において、凹部の深さ寸法が０．０５μｍから５μｍの間であり、且つ該凹部の開口部の最大径寸法が該バンプの最小径寸法より小さいことを特徴とする圧電振動板でもある。
【００１５】
従って、本発明における圧電振動板は、圧電素板の接続用電極を形成する領域に凹部を形成することで、その領域上に形成された接続用電極とバンプとの接続面形状を凸凹上にすることができ、接続用電極とバンプとの間の接続面積を増加させる作用を成す。
【００１６】
【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は本発明に関わる圧電振動板の一形態を示す平面図である。図２は、図１に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図１を示した切断線Ａ１−Ａ２で切断した際の部分断面図である。
図３は本発明に関わる圧電振動板の他の形態を示す平面図である。図４は、図３に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図３を示した切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した際の部分断面図である。
尚、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。
【００１７】
即ち、図１及び図２において、短冊薄型状の外形形状の圧電素板１１の表裏主面上は、圧電素板１１のほぼ中央に略長方形の励振用電極１２が表裏主面で対向するように蒸着法により形成されており、この励振用電極１２から圧電素板１１の一方の短辺へ延設した引き出し電極１３と、引き出し電極１３と電気的に接続し、且つ容器１６に掲載されたの電極パッド１７との導通を取るための接続用電極１４とが形成されている。
【００１８】
この圧電素板１１の、容器側電極パッド１７と相対する一方の主面上における接続用電極１４が形成される領域に、この領域を通り且つ圧電素板１１の一方の長辺から他方の長辺へ至る複数本の溝１５が形成されている。この溝１５を形成した圧電素板１１上に各電極を形成することで圧電振動板１０が構成されている。尚、本実施例においては、溝の深さは約０．１μｍとし、溝の開口部の幅は約５μｍとした。
【００１９】
このような形状の圧電振動板１０を圧電振動子として使用するためには、図２のように、絶縁性の材料により形成された容器１６の内部空間内に圧電振動板１０を配置し、圧電振動板１０側の接続用電極１４と容器１６に形成した電極パッド１７との間に複数個のバンプ１８を形成する。このバンプ１８により、接続用電極１４と電極パッド１７間の導通を行い、更に圧電振動板１０の姿勢保持をも行っている。尚、本実施例ではバンプ１８の形成時の最小径寸法を約１００μｍとしている。
【００２０】
図２のように、圧電振動板１０を容器１６の電極パッド１７へバンプ１８を要して導通保持した場合、バンプ１８の一部が、接続用電極１４が形成された溝１５の凹部内に入り込み、溝１５の凹部内面もバンプ１８との接合面となる。このことにより、従来よりも接続用電極１４とバンプ１８との接合面積が増大し、バンプ１個あたりの接合強度を向上させることができ、従来の接合強度を、従来より少ないバンプ数で得ることができる。
【００２１】
又、バンプ１８の接合強度が向上したことにより、接合強度を得るための圧電振動板への更なる加圧をなくすことができる。因って、圧電振動板へ必要以上のストレスが加わることをなくなり、圧電振動板の振動特性が安定化する。
【００２２】
図３は、圧電素板１１の容器側電極パッドと相対する一方の主面上における接続用電極１４が形成される領域部分のみに、複数本の溝３１が形成されている。溝３１の深さ寸法及び開口部の幅寸法は図１及び図２記載の溝１５とほぼ同じである。
【００２３】
この溝３１を形成した圧電素板１１上に各電極を形成することで圧電振動板１０が構成されている。図３に図示した圧電振動板１０は図４のように、絶縁性の材料により形成された容器１６の内部空間内に圧電振動板１０を配置し、圧電振動板１０側の接続用電極１４と容器１６に形成した電極パッド１７との間に複数個のバンプ１８を形成している。
【００２４】
図３及び図４に開示した他の実施例では、溝３１の断面構造をＶ字型し、且つ圧電振動板１１の接続用電極１７へバンプ１８を形成する際に、圧電振動板１１の表裏に形成した接続用電極１７のどちら側でもバンプ１８の形成に対応できるよう、圧電素板１０の表裏主面に溝３１が形成されている。
【００２５】
尚、本実施例では、圧電素板主面上の接続用電極形成領域に成す凹部として溝を形成したが、本発明効果を奏するものであれば、溝に限定するものではなく、複数個の窪み又は穴でもよく、その形成には規則性がなくても良い。
【００２６】
又、形成する凹部の深さ寸法については、本実施例では約０．５μｍとしたが、凹部上に形成する接続用電極の膜厚が通常０．１μｍであることから、接続用電極を形成しても凹部ができ、電極材で凹部が完全に埋まらない深さ寸法最小限界値として０．０５μｍ、圧電振動板の振動特性に悪影響を与えない深さ寸法の最大限界値として５μｍまでの間で形成可能である。
【００２７】
更に、凹部の形成方法としては、本実施例ではフォトリソグラフィ法を用いて形成したが、他にも機械的加工により形成した凹部でも良く、上記した本発明に係る寸法の凹部を形成できるのであれば、その形成方法を限定するものではない。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明に関わる圧電振動板より、圧電振動板の接続用電極と容器の電極パッド間に必要とするバンプの接合強度、及び圧電振動板の姿勢を保持するバンプの保持強度を著しく向上でき、且つバンプ数の低減や圧電振動板へ加わるストレスを少なくできることから、特性が優れ安価な圧電振動板を提供できる効果を成す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に関わる圧電振動板の一形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図１を示した切断線Ａ１−Ａ２で切断した際の部分断面図である。
【図３】図３は、本発明に関わる圧電振動板の他の形態を示す平面図である。
【図４】図４は、図３に図示した圧電振動板を絶縁性容器内に配置し容器側とバンプにより導通保持をおこなった状態における、図３を示した切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した際の部分断面図である。
【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、図５における点線円Ｄを拡大表示した部分断面図である。
【符号の説明】
１０，圧電振動板
１１，圧電素板
１２，励振用電極
１３，引き出し電極
１４，接続用電極
１５，３１，溝
１６，容器
１７，電極パッド
１８，バンプ

Claims

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とを形成し、該接続用電極と該容器に形成した電極パッドとの間の導通及び圧電素板の姿勢支持にバンプを用いる圧電振動板において、
該圧電素板主面上の該接続用電極が形成される領域に、凹部が形成されていることを特徴とする圧電振動板。
前記圧電振動板において、該凹部の形状が溝であることを特徴とする請求項１記載の圧電振動板。
前記圧電振動板において、凹部の深さ寸法が０．０５μｍから５μｍの間であり、且つ該凹部の開口部の最大径寸法が該バンプの最小径寸法より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧電振動板。