JP4548012B2 - 圧電振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、水晶振動子や水晶フィルタ、水晶発振器などの圧電振動デバイスに関するものであり、特にセラミック材料などからなる表面実装型パッケージに圧電振動素子を搭載してなる電極パッドを改善するものである。

気密封止を必要とする電子部品の例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスがあげられる。これら各製品はいずれも水晶振動板（圧電振動素子）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。

これら圧電振動デバイスは部品の表面実装化の要求から、セラミック材料からなるパッケージ内に気密的に収納する構成が増加している。例えば、特許文献１には、表裏面に励振電極が形成された水晶振動板を搭載する４つの電極パッド（接続電極）を有する断面凹形のベース（基板）と、断面が逆凹形のキャップ（蓋）とからなり、これらを気密的に封止したセラミック材料からなるパッケージが開示されている。ここでは、前記４つの電極パッドのうちお互いに長辺方向で対向する電極パッドを２個ずつ接続電極（金属配線）により共通接続して同電位とすることで、一対の電極パッドが２組ベースの中心に対し線対称に配置されるので、水晶振動板を導電性接合材により前記一対の電極パッドに電気的機械的に接合する場合、搭載する際の方向性を考慮することなく組み立て作業性を向上させるものである。また、特許文献１に開示されている圧電振動デバイスであれば、水晶振動板を長辺方向の一端のみで片持ち保持することも、長辺方向の両端で両持ち保持することもできるので、汎用性の高いものである。
特開平７−２３５８５４号

近年、上述のような、圧電振動デバイスに使用されるパッケージは、ますます軽薄短小化が進んでおり、圧電振動素子を小型化しても、ＣＩ値や周波数感度などの電気的特性を低下させないために、励振電極を圧電振動素子の端部に近接してなるべく大きく形成し、有効面積を確保するような構成となってきている。しかしながら、このような構成の圧電振動素子を上記特許文献１のパッケージに使用すると、長辺方向、あるいは短辺方向にそれぞれ異電位の電極パッドが存在するため、圧電振動素子の励振電極とこれらパッケージの電極パッドいずれかが接触してショートするといった問題がある。また、パッケージの電極パッドにショートしないように圧電振動素子の励振電極を形成するために、設計的な寸法制限が加わるだけでなく、圧電振動素子の電気的特性の低下につながり、さらに、圧電振動素子をパッケ−ジに搭載する場合にズレなどの誤差を見込んで形成する必要もあるので、小型化に極めて不利なパッケージであるといった問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、圧電振動素子の電気的特性を低下させることなく小型化に対応でき、圧電振動素子を片持ち保持、両持ち保持することができる汎用性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１による圧電振動デバイスは、表裏面に励振電極が形成された圧電振動素子を保持する平面視矩形状のベースと、当該圧電振動素子を気密封止するキャップとを有してなる圧電振動デバイスであって、前記ベースはセラミック材料からなり、断面でみて凹形の収納部と当該収納部の周囲で上面にキャップが被せられる堤部と前記圧電振動素子を保持する支持台とを具備しており、前記ベースの収納部底面の四隅で前記支持台の上部には、４つの電極パッドがメタライズにより形成されてなるとともに、少なくとも圧電振動素子が保持されない支持台に形成された前記電極パッドが、前記支持台のベース中心側の稜線から離れた状態で形成されてなり、前記４つの電極パッドうち、ベース短辺方向に対向する第１の電極パッドと第２の電極パッドが電気的に独立した状態でベース底面の端子電極へと電気的に延出してなり、かつ前記ベース短辺方向と直交するベース長辺方向に対向する第１の電極パッドと第３の電極パッドが接続電極により共通接続された状態でベース底面の端子電極へと電気的に延出してなるとともに、第３の電極パッドにベース短辺方向で対向する第４の電極パッドのみがベース底面の端子電極へと電気的に延出されない状態で構成されてなり、前記第１の電極パッド、または第３の電極パッドと前記圧電振動素子のベース対向側の励振電極とが電気的に接続され、前記第２の電極パッドと前記圧電振動素子のキャップ対向側の励振電極とが電気的に接続されてなることを特徴とする。

また、上述の構成において、前記ベースはセラミック材料からなり、前記電極パッドがメタライズにより形成されてなるとともに、前記端子電極に延出されている電極パッドの上部には、当該電極パッドと同材質のバンプを設けるとともに、当該バンプを圧電振動素子のベース対向側の励振電極と重畳しない位置に形成したことを特徴とする。

また、上述の構成において、前記第２の電極パッドには、前記第１の電極パッドと接続される接続電極と、ほぼ同面積のダミー接続電極が接続されてなることを特徴とする。

本発明の特許請求項１によれば、圧電振動素子の一対の励振電極をベース短辺方向に形成された第１の電極パッドと第２の電極パッドに電気的に接続することで、当該圧電振動素子を片持ち保持することができる。また、圧電振動素子の一対の励振電極をベース短辺方向と直交するベース長辺方向に形成された第２の電極パッドと第３の電極パッドに電気的に接続することで、当該圧電振動素子を両持ち保持することができるのでより汎用性の高い圧電振動デバイスとなる。しかも、ベースの内部底面の四隅に形成された第１の電極パッド、第２の電極パッド、第３の電極パッド、および第４の電極パッドに圧電振動素子が搭載されるので、傾きなどを生じることがなくより安定した状態で圧電振動素子の保持することができる。

また、前記第４の電極パッドのみが端子電極に延出されず、かつ前記第１の電極パッド、または第３の電極パッドと前記圧電振動素子のベース対向側の励振電極とが電気的に接続されているので、前記圧電振動素子を片持ち保持、あるいは両持ち保持して、圧電振動素子のベース対向側の励振電極が前記第１の電極パッド、前記第３の電極パッド、または前記第４の電極パッドのいずれかが接触したとしても、お互いに同電位の状態で端子電極に延出されているか、もしくは電位を有していないので、ショートすることがない。従って、ショートに起因して圧電振動素子の発振停止に至ることが一切ない。さらに、パッケージの小型化にともなって圧電振動素子の寸法制限が加わったとしても、圧電振動素子をパッケ−ジに搭載する際のズレの悪影響をなくすとともに、ショートすることがないので、パッケージの短辺方向、あるいはパッケージ短辺方向と直交するパッケージ長辺方向に圧電振動素子の励振電極を拡大して形成することができ、圧電振動素子の電気的特性をより向上させることができる信頼性の高い圧電振動デバイスとなる。

また、圧電振動素子を保持する支持台の上部に前記電極パッドがメタライズにより形成されてなるとともに、少なくとも圧電振動素子が保持されない支持台に形成された前記電極パッドが、前記支持台のベース中心側の稜線から離れた状態で形成されているので、圧電振動素子が保持されない支持台に形成された電極パッドとベース対向側の励振電極との接触が抑制できる。また、圧電振動素子のベース対向側の励振電極とベースとは、支持台がなすベースとの隙間により一切接触することがない。このため、圧電振動デバイスに対して外部衝撃が加わり、圧電振動素子が撓んでも、不発振などを招くことがない。さらに、パッケージの小型化にともなって圧電振動素子の寸法制限が加わったとしても、圧電振動素子をパッケ−ジに搭載する際のズレの悪影響をより一層なくすとともに、パッケージの特定の辺方向、あるいは特定の辺方向に直交する方向に圧電振動素子の励振電極をより一層拡大して形成することができるため、圧電振動素子の電気的特性をより一層向上させることができる。

請求項２によれば、上述の作用効果に加え、前記端子電極に延出されている電極パッドの上部で、圧電振動素子のベース対向側の励振電極と重畳しない位置にバンプを形成しているので、前記第１の電極パッド、または第３の電極パッドのいずれか一方と前記圧電振動素子のベース対向側の励振電極を電気的に接続しても、ベース対向側の励振電極と接続されない他方の電極パッドとベース対向側の励振電極も一切接触することがない。また、圧電振動素子のベース対向側の励振電極とベースとも一切接触することがない。このため、圧電振動デバイスに対して外部衝撃が加わり、圧電振動素子が撓んでも、不発振などを招くことがない。また、前記バンプは、同材質のメタライズからなる電極パッドの上部に積層し、一体的に焼成することで、密着性の高いバンプとなり、しかも同時に形成することができるため、極めて容易かつ効率的に形成できる。さらに、圧電振動素子を導電性接合材で接続する場合、バンプで浮き上がった隙間部分に導電性接合材がたまり接合面積が増大するので、圧電振動素子とベースの電極パッドとの接合強度をより高めることができる。

請求項３によれば、上述の作用効果に加え、前記第２の電極パッドには、前記第１の電極パッドと接続される接続電極と、ほぼ同形状のダミー接続電極が接続されているので、ベースの異電位間における電極パッドから外部に接続される端子電極までの容量値を近似させることができ、端子方向によって発振周波数の微少な相違が生じるなど電気的特性が異なるといった悪影響をなくすことができる。

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面とともに説明する。図１は第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図２は図１のベース平面図であり、図３は図２の底面図である。図４は図２の水晶振動板を片持ち保持した状態の平面図であり、図５は図２の水晶振動板を両持ち保持した状態の平面図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有する平面矩形状のベース１と、当該ベースの中に収納される圧電振動素子である水晶振動板３と、ベースの開口部に接合されるキャップ２とからなる。

ベース１は、例えばアルミナセラミック材料からなり、矩形平板形状のベース基体と、中央部分が大きく穿設されるとともに外形サイズが前記ベース基体とほぼ等しい枠体からなり、これら各層が積層されて一体的に焼成されている。上記焼成成形後、枠体の上面には前述のガラス層１１ａが焼き付け加工等の手法により形成されている。つまり、ベース１は、断面でみて凹形の圧電振動素子収納部１０を有した形態となっており、凹形周囲の堤部１１上に周状のガラス層１１ａが形成されている。なお、当該ガラス層１１ａは形成していなくてもベースとフタの気密接合を行うことが可能であるが、ガラス層１１ａを形成することにより接合強度を向上させることができる。このベース外周上下部には、長辺方向両端部の中央部分にキャスタレーションＣ１，Ｃ２が形成され、４角にキャスタレーションＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が形成されている。このうちキャスタレーションＣ１，Ｃ２の下方には連結電極１２１，１３１が形成され、外部に接続される端子電極１２，１３と電気的につながっている（図３参照）。

また、図２に示すように、前記ベース内部の底面には、３つの電極パッド１４，１５，１６が短辺方向両端部でかつ長辺方向両端部にそれぞれ形成されており、これら電極パッドは連結電極１２１，１３１およびキャスタレーションＣ１，Ｃ２を介して、ベース１の底面に形成された前記端子電極１２，１３へと電気的に延出されている。そして、短辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第２の電極パッド１５が異電位で印加できるように電気的に独立してベース底面の端子電極１３、または端子電極１２に延出され、長辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第３の電極パッド１６が同電位で印加できるように接続電極１４０により共通接続してベース底面の端子電極１３に延出された状態で構成されている。前記第２の電極パッド１５には、前記第１の電極パッドと接続される接続電極１４０と、ほぼ同面積で同形状のダミー接続電極１５０が接続されている。これらの端子電極、連結電極、電極パッド、接続電極、ダミー接続電極は、ダングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成し、これのうち一部のものは、メタライズ上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

なお、図２では、前記第３の電極パッド１６を、ベースの内部の底面において、長辺方向の他端であって短辺方向全体にわたって形成しているが、図６（ａ）に示すように、短辺方向の一部に形成してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、前記第３の電極パッド１６を、ベースの内部の底面において、長辺方向の他端であって短辺方向の一端部に形成するとともに、当該第３の電極パッドに短辺方向で対向し、当該第３の電極パッドとほぼ同じ厚み（高さ）で形成された絶縁性パッドＺを有する構成であってもよい。この絶縁パッドは、アルミナセラミックなどの絶縁性のペースト材料のみを印刷した後にベースと一体的に焼成したものか、ダングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成し、当該メタライズ上部にアルミナセラミックなどの絶縁膜を形成したものであってもよい。

前記端子電極に延出されている電極パッド１４，１５，１６の上部には、当該電極パッドと同材質のバンプ１４１，１５１，１６１が形成されている。これらのバンプは、図４、または図５に示すように、後述する水晶振動板３の外周端部に接触するとともに裏面側の励振電極（ベース対向側）３２と直接接触しない位置（重畳しない位置）に形成されている。本実施形態の場合、バンプ１４１，１５１を略Ｌ字形状とし、バンプ１６１を略コ字形状とすることで、水晶振動板の励振電極を長辺方向および短辺方向に拡大して形成したとしても、当該バンプは、矩形状の励振電極（ベース対向側）の領域におよぶことなく、矩形状の水晶振動板３の外周端部に対応した形状で当該水晶振動板を搭載することができる。これらのバンプを形成する場合、上記電極パッドのメタライズを印刷形成し、この電極パッドのメタライズが乾燥した後に、当該電極パッド上部にバンプの形状に応じて印刷して形成し、電極パッドとバンプが積層された状態で一体的に焼成することで同時に形成し、これらのメタライズ上部にも上述のようなニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

前記電極パッド１４，１５，１６の上部には矩形の水晶振動板３が搭載される。水晶振動板３の表裏面には一対の励振電極３１、３２が形成され、例えば水晶振動板３に接してクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順で電極が形成されている。

この水晶振動板３を片持ち保持する場合、図４に示すように、水晶振動板の励振電極３１，３２は前記ベース２の電極パッド１４，１５の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１４，１５が、例えばシリコーン系の導電性接合材Ｄにより導電接合される。このとき、前記ベースの第１の電極パッド１４と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）３２とを電気的に接続し、前記ベースの第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）３１とを電気的に接続している。また、上述のように、第１、および第２電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第３の電極パッドと水晶振動板は、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

また、この水晶振動板３を両持ち保持する場合、図５に示すように、水晶振動板の励振電極３１，３２は前記ベース２の電極パッド１５，１６の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１５，１６が、例えばシリコーン系の導電性接合材Ｄにより導電接合される。このとき、前記ベースの第３の電極パッド１６と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）３２とを電気的に接続し、前記第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）３１とを電気的に接続している。また、上述のように、第２、および第３電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第１の電極パッドと水晶振動板は、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

ベースを気密封止するキャップ２は例えば平板形状であり、アルミナセラミック材料またはセラミックガラス材料からなる。当該キャップ２の接合面には、図示していないが、封止接合材として例えば鉛系、ビスマス系、あるいはスズリン酸系の低融点ガラス材が形成されており、当該ガラス材はベースの堤部の幅より大きくかつベース内方において電子素子収納部１０にはみ出す状態で周状にキャップ２に形成される。これにより、加熱後、インナーメニスカスを作り出すことができる。

上記ベースとキャップの接合は所定温度の加熱により、キャップに形成されたガラス材を溶融させ気密封止を行う。この気密封止作業はキャップの位置決めと自重封止を行うために、マトリクス状に収納部の設けられたパレットを用い、多数個について一括処理を行えばよい。なお、加重錘を前記ベース１上に搭載し、各ベースとキャップの接合促進を行ってもよい。また、上記実施形態では、ベースとキャップの両接合領域にガラス接合材を形成しているが、ベースあるいはキャップの一方にのみ形成してもよい。以上により表面実装型の水晶振動子の完成となる。

次に、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面とともに説明する。図７は第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図８は図７のベース平面図であり、図９は図７の底面図である。図１０は図７の水晶振動板を片持ち保持した状態の平面図であり、図１１は図７の水晶振動板を両持ち保持した状態の平面図である。なお、第１の実施形態と同様の部分は同番号を付すとともに、説明の一部を割愛している。

図８、図９に示すように、前記ベース内部の底面には、４つの電極パッド１４，１５，１６，１７が短辺方向両端部でかつ長辺方向両端部にそれぞれ形成されており、これら電極パッドは連結電極１２１，１３１およびキャスタレーションＣ１，Ｃ２を介して、ベース１の底面に形成された前記端子電極１２、１３へと電気的に延出されている。そして、短辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第２の電極パッド１５が異電位で印加できるように電気的に独立してベース底面の端子電極１３、または端子電極１２に延出され、長辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第３の電極パッド１６が同電位で印加できるように接続電極１４０により共通接続してベース底面の端子電極１３に延出された状態で構成されている。前記第２の電極パッド１５には、前記第１の電極パッドと接続される接続電極１４０と、ほぼ同面積で同形状のダミー接続電極１５０が接続されている。第３の電極パッドに短辺方向で対向する第４の電極パッド１７は、第１、および第３の電極パッドと接続される第１の端子グループ、第２の電極パッドと接続される第２の端子グループのいずれにも接続されず、端子電極に延出されない電位を有さない状態で構成されている。これらの端子電極、連結電極、電極パッド、接続電極、ダミー接続電極は、ダングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成し、これのうち一部のものは、メタライズ上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

前記電極パッド１４，１５，１６，１７の上部には、当該電極パッドと同材質のバンプ１４１，１５１，１６１，１７１が形成されている。このうち、前記端子電極に延出されている電極パッドに形成されたバンプ１４１，１５１，１６１は、図１０、または図１１に示すように、後述する水晶振動板３の外周端部に接触するとともに裏面側の励振電極（ベース対向側）３２と直接接触しない位置（重畳しない位置）に形成されている。本実施形態の場合、搭載された水晶振動板の励振電極の領域におよばない長辺方向の一端側の電極パッド１４，１５については、バンプ１４１，１５１を電極パッドの形状に対応した若干小さな矩形形状とし、搭載された水晶振動板の励振電極の領域におよぶ長辺方向の他端側の電極パッド１６については、バンプ１６１をベースの外部に偏った一文字形状とすることで、水晶振動板の励振電極を長辺方向の他端側に拡大して形成したとしても、当該バンプは、矩形状の励振電極（ベース対向側）の領域におよぶことなく、矩形状の水晶振動板３の外周端部に対応した形状で当該水晶振動板を搭載することができる。なお、端子電極に延出されない電極パッド１７の上部に形成されるバンプ１７１については、裏面側の励振電極（ベース対向側）３２と直接接触したとしても、ショートなどの問題はないが、裏面側の励振電極（ベース対向側）３２と直接接触しない位置（重畳しない位置）に形成することにより、電気的特性への悪影響がより低くなるので好ましい。このため、バンプ１７１についても前記バンプ１６１の形状に合わせて、ベースの外部に偏った一文字形状とした。これらのバンプを形成する場合、上記電極パッドのメタライズを印刷形成し、この電極パッドのメタライズが乾燥した後に、当該電極パッド上部にバンプの形状に応じて印刷して形成し、電極パッドとバンプが積層された状態で一体的に焼成することで同時に形成し、これらのメタライズ上部にも上述のようなニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

前記電極パッド１４，１５，１６，１７の上部には矩形の水晶振動板３が搭載される。水晶振動板３の表裏面には一対の励振電極３１、３２が形成され、例えば水晶振動板３に接してクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順で電極が形成されている。

この水晶振動板３を片持ち保持する場合、図１０に示すように、水晶振動板の励振電極３１，３２は前記ベース２の電極パッド１４，１５の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１４，１５が、例えばシリコーン系の導電性接合材Ｄにより導電接合される。このとき、前記ベースの第１の電極パッド１４と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）３２とを電気的に接続し、前記ベースの第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）３１とを電気的に接続している。また、上述のように、第１、および第２電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第３、及び第４の電極パッドと水晶振動板は、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

また、この水晶振動板３を両持ち保持する場合、図１１に示すように、水晶振動板の励振電極３１，３２は前記ベース２の電極パッド１５，１６の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１５，１６が、例えばシリコーン系の導電性接合材Ｄにより導電接合される。このとき、前記ベースの第３の電極パッド１６と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）３２とを電気的に接続し、前記第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）３１とを電気的に接続している。また、上述のように、第２、および第３電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第１、及び第４の電極パッドと水晶振動板は、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

ベースを気密封止するキャップ２は例えば下側に開口した逆凹形状であり、アルミナセラミック材料またはセラミックガラス材料からなる。当該キャップ２の接合面には、図示していないが、封止接合材として例えば鉛系、ビスマス系、あるいはスズリン酸系の低融点ガラス材が形成されている。

上記ベースとキャップの接合は所定温度の加熱により、キャップに形成されたガラス材を溶融させ気密封止を行う。この気密封止作業はキャップの位置決めと自重封止を行うために、マトリクス状に収納部の設けられたパレットを用い、多数個について一括処理を行えばよい。なお、加重錘を前記ベース１上に搭載し、各ベースとキャップの接合促進を行ってもよい。また、上記実施形態では、ベースとキャップの両接合領域にガラス接合材を形成しているが、ベースあるいはキャップの一方にのみ形成してもよい。以上により表面実装型の水晶振動子の完成となる。

次に、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面とともに説明する。図１２は第３の実施形態を示すベース平面図であり、図１３は図１２の底面図である。なお、第３の実施形態は、第２の実施形態に対して端子電極、連結電極による引き出し構成のみが異なっているので、同様の部分は同番号を付すとともに、相違点のみを説明する。

ベース１は、断面でみて凹形の圧電振動素子収納部１０を有した形態となっており、凹形周囲の堤部１１上に周状のガラス層１１ａが形成されている。ベースの底面の４角には端子電極１２，１３，１８，１９が形成されている。このベース外周上下部には、長辺方向両端部の中央部分にキャスタレーションＣ１，Ｃ２が形成され、４角にキャスタレーションＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が形成されている。このうちキャスタレーションＣ３，Ｃ５の下方には連結電極１２２，１３２が形成され、外部に接続される端子電極１２，１３と５電気的につながっている。

図１２、図１３に示すように、前記ベース内部の底面には、４つの電極パッド１４，１５，１６，１７が短辺方向両端部と長辺方向両端部にそれぞれ形成されており、これら電極パッドは連結電極１２２，１３２およびキャスタレーションＣ３，Ｃ５を介して、ベース１の底面に形成された前記端子電極１２、１３へと電気的に延出されている。そして、短辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第２の電極パッド１５が異電位で印加できるように電気的に独立してベース底面の端子電極１３、または端子電極１２に延出され、長辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第３の電極パッド１６が同電位で印加できるように接続電極１４０により共通接続してベース底面の端子電極１３に延出された状態で構成されている。前記第２の電極パッド１５には、前記第１の電極パッドと接続される接続電極１４０と、ほぼ同面積で同形状のダミー接続電極１５０が接続されている。第３の電極パッドに短辺方向で対向する第４の電極パッド１７は、第１、および第３の電極パッドと接続される第１の端子グループ、第２の電極パッドと接続される第２の端子グループのいずれにも接続されず、端子電極に延出されない電位を有さない状態で構成されている。これらの端子電極、連結電極、電極パッド、接続電極、ダミー接続電極は、ダングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成し、これのうち一部のものは、メタライズ上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

前記電極パッド１４，１５，１６，１７の上部には、当該電極パッドと同材質のバンプ１４１，１５１，１６１，１７１が形成されている。このうち、前記端子電極に延出されている電極パッドに形成されたバンプ１４１，１５１，１６１は、図示しない水晶振動板の外周端部に接触するとともに裏面側の励振電極（ベース対向側）と直接接触しない位置に形成されている。本実施形態の場合、バンプ１４１，１５１，１６１を略Ｌ字形状とすることで、水晶振動板の励振電極を長辺方向の他端側に拡大して形成したとしても、当該バンプは、矩形状の励振電極（ベース対向側）の領域におよぶことなく、矩形状の水晶振動板の外周端部に対応した形状で当該水晶振動板を搭載することができる。なお、端子電極に延出されない電極パッド１７の上部に形成されるバンプ１７１については、電極パッドの形状に対応した若干小さな矩形形状とした。これらのバンプを形成する場合、上記電極パッドのメタライズを印刷形成し、この電極パッドのメタライズが乾燥した後に、当該電極パッド上部にバンプの形状に応じて印刷して形成し、電極パッドとバンプが積層された状態で一体的に焼成することで同時に形成し、これらのメタライズ上部にも上述のようなニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

なお、上記実施形態では、電極パッドと同材質からなる略Ｌ字形状、略コ字形状、矩形状、あるいは一文字形状のバンプを例にしているが、図１４（ａ）に示すように、ドット状のバンプＢ１を形成しもよく、導電性接着剤など他の材質からなるバンプＤ１を電極パッド上部に形成してもよい。また、図１４（ｂ）に示すように、圧電振動デバイスの設計に応じて、バンプを割愛した電極パッドであっても特に問題はない。

次に、本発明による第４の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図１５は第４の実施形態を示すベース斜視図であり、図１６は図１５の平面図である。なお、上述の実施形態と同様の部分は同番号を付すとともに、相違点のみを説明する。

ベース１は、例えばアルミナセラミック材料からなり、矩形平板形状のベース基体と、４角が張り出した状態で中央部分が大きく穿設されるとともに外形サイズが前記ベース基体とほぼ等しい枠体と、中央部分が大きく穿設されるとともに外形サイズが前記ベース基体とほぼ等しい枠体からなり、これら各層が積層されて一体的に焼成されている。上記焼成成形後、枠体の上面には前述のガラス層１１ａが焼き付け加工等の手法により形成されている。つまり、ベース１は、断面でみて凹形の圧電振動素子収納部１０と４角に支持台１４２，１５２，１６２，１７２とを有した形態となっており、凹形周囲の堤部１１上に周状のガラス層１１ａが形成されている。このベース外周上下部には、長辺方向両端部の中央部分にキャスタレーションＣ１，Ｃ２が形成され、４角にキャスタレーションＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が形成されている。このうちキャスタレーションＣ１，Ｃ２の下方には連結電極１２１，１３１が形成され、外部に接続される端子電極１２，１３（図示せず）と電気的につながっている。

図１５、図１６に示すように、前記ベース内部の支持台１４２，１５２，１６２の上部には、３つの電極パッド１４，１５，１６が短辺方向両端部でかつ長辺方向両端部にそれぞれ形成されており、これら電極パッドはビアＶと連結電極１２１，１３１およびキャスタレーションＣ１，Ｃ２を介して、ベース１の底面に形成された前記端子電極１２、１３（図示せず）へと電気的に延出されている。そして、短辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第２の電極パッド１５が異電位で印加できるように電気的に独立してベース底面の端子電極１３、または端子電極１２に延出され、長辺方向に対向する第１の電極パッド１４と第３の電極パッド１６が同電位で印加できるように接続電極１４０により共通接続してベース底面の端子電極１３に延出された状態で構成されている。前記第２の電極パッド１５には、前記第１の電極パッドと接続される接続電極１４０と、ほぼ同面積で同形状のダミー接続電極１５０が接続されている。これらの端子電極、連結電極、電極パッド、接続電極、ダミー接続電極は、ダングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成し、これのうち一部のものは、メタライズ上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。

これらの電極パッドのうち、図示しない水晶振動板が電極パッド１４，１５に片持ち保持された場合に保持されない支持台１６２に形成された前記電極パッド１６については、前記支持台１６２のベース中心側の稜線１６２１，１６２２から離れた状態で形成されている。すなわち、支持台の稜線付近に無電極領域が形成されることになり、水晶振動板のベース対向側の励振電極と前記電極パッド１６とが直接接触しない位置（重畳しない位置）とすることができる。このため、表面実装型水晶振動子に対して外部衝撃が加わり、水晶振動板が撓んでも、不発振などを招くことがない。さらに、ベース（パッケージ）の小型化にともなって水晶振動板の寸法制限が加わったとしても、水晶振動板をベースに搭載する際、ベース長辺方向のズレの悪影響をより一層なくすとともに、ベース長辺方向に水晶振動板の励振電極をより一層拡大して形成することができるため、水晶振動子の電気的特性をより一層向上させることができる。

前記電極パッド１４，１５，１６の上部には図示しない矩形の水晶振動板が搭載される。この水晶振動板を片持ち保持する場合、水晶振動板の励振電極は前記ベース２の電極パッド１４，１５の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１４，１５が、例えばシリコーン系の導電性接合材により導電接合される。このとき、前記ベースの第１の電極パッド１４と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）とを電気的に接続し、前記ベースの第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）とを電気的に接続している。また、上述のように、第１、および第２電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第３の電極パッド１６、及び支持台１７２と水晶振動板とは、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

また、この水晶振動板を両持ち保持する場合、水晶振動板の励振電極は前記ベース２の電極パッド１５，１６の方向へ引き出されており、当該水晶振動板の引き出された電極部分と前記電極パッド１５，１６が、例えばシリコーン系の導電性接合材により導電接合される。このとき、前記ベースの第３の電極パッド１６と前記水晶振動板の裏面側の励振電極（ベース対向側）とを電気的に接続し、前記第２の電極パッド１５と前記水晶振動板の表面側の励振電極（キャップ対向側）３１とを電気的に接続している。また、上述のように、第２、および第３電極パッドと水晶振動板を導電性接合材により接合すると、第１の電極パッド、及び支持台１７２と水晶振動板は、一定の間隔を有した状態で電気的機械的に接合されることなく、枕材としてとして機能する。

上記ベースに図示しないキャップを被せ、所定温度の加熱により、キャップに形成されたガラス材を溶融させ気密封止を行う。以上により表面実装型の水晶振動子の完成となる。

上記実施形態では、水晶振動板が電極パッド１４，１５に片持ち保持された場合に保持されない支持台１６２に形成された前記電極パッド１６のみについて、前記支持台１６２のベース中心側の稜線１６２１，１６２２から離れた状態で形成していたが、図１７（ａ）に示すように、水晶振動板が片持ち保持される支持台１４２，１５２に形成された前記電極パッド１４，１５についても、前記支持台１４２，１５２のベース中心側の稜線１４２１，１４２２，１５２１，１５２２から離れた状態で形成してもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、水晶振動板を接合する電極パッドには、支持台の稜線から離すことによる無電極領域が形成されるので、この無電極領域にも導電性接合材が塗布されて接合強度が向上する。また、図１７（ｂ）に示すように、支持台１４２，１５２，１６２のみならず、支持台１７２にも第４の電極パッド１７を形成し、前記各支持台のベース中心側の稜線１４２１，１５２１，１６２１，１７２１から離れた状態で形成してもよい。このとき、第４の電極パッド１７は、ビアが形成されておらず、第１、および第３の電極パッドと接続される第１の端子グループ、第２の電極パッドと接続される第２の端子グループのいずれにも接続されず、端子電極に延出されない電位を有さない状態で構成されている。この構成により、上述の作用効果に加えて、支持台１７２にも第４の電極パッド１７を形成しているので、前記４つの支持台の高さが揃い、水晶振動板を搭載する際の傾きが生じにくい構成とできる。また、図１７（ｃ）に示すように、支持台１６２と１７２が１つの支持台１８２として構成されたものであって、支持台１８２の第３の電極パッド１８を形成し、前記各支持台のベース中心側の稜線１８２１から離れた状態で形成してもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、短辺方向に沿ったより長い支持台１８２とすることで、水晶振動板を搭載する際の傾きが生じにくい構成とできる。なお、電極パッドを支持台の稜線から離す形状、すなわち無電極領域の形状として、略Ｌ字形状、一文字形状となっているが一例にすぎず、これらの形状に限定されるものではない。

上記実施形態では、封止接合材としてガラス材を例にしているが、樹脂等でもよい。また、セラミックベースに金属製のキャップを用い、封止接合材に銀ロウ材等のロウ材を用いたレーザ封止、電子ビーム封止、シーム封止、雰囲気加熱処理による封止等でも適用できる。さらに、上記実施形態では、表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、水晶発振器など電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスにも適用できる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。 図１のベース平面図。 図２の底面図。 図２の水晶振動板を片持ち保持した状態の平面図。 図２の水晶振動板を両持ち保持した状態の平面図。 第１の実施形態の変形例を示すベース平面図。 第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。 図７のベース平面図。 図７の底面図。 図７の水晶振動板を片持ち保持した状態の平面図。 図７の水晶振動板を両持ち保持した状態の平面図。 第３の実施形態を示すベース平面図。 図１２の底面図。 第１、第２の実施形態の変形例を示すベース平面図。 第４の実施形態を示すベース斜視図。 図１５の平面図。 第４の実施形態の変形例を示すベース平面図。

１ ベース
２ キャップ
３ 水晶振動板（圧電振動素子）

Claims (3)

1. 表裏面に励振電極が形成された圧電振動素子を保持する平面視矩形状のベースと、当該圧電振動素子を気密封止するキャップとを有してなる圧電振動デバイスであって、
   前記ベースはセラミック材料からなり、断面でみて凹形の収納部と当該収納部の周囲で上面にキャップが被せられる堤部と前記圧電振動素子を保持する支持台とを具備しており、
   前記ベースの収納部底面の四隅で前記支持台の上部には、４つの電極パッドがメタライズにより形成されてなるとともに、少なくとも圧電振動素子が保持されない支持台に形成された前記電極パッドが、前記支持台のベース中心側の稜線から離れた状態で形成されてなり、
   前記４つの電極パッドうち、ベース短辺方向に対向する第１の電極パッドと第２の電極パッドが電気的に独立した状態でベース底面の端子電極へと電気的に延出してなり、かつ前記ベース短辺方向と直交するベース長辺方向に対向する第１の電極パッドと第３の電極パッドが接続電極により共通接続された状態でベース底面の端子電極へと電気的に延出してなるとともに、第３の電極パッドにベース短辺方向で対向する第４の電極パッドのみがベース底面の端子電極へと電気的に延出されない状態で構成されてなり、
   前記第１の電極パッド、または第３の電極パッドと前記圧電振動素子のベース対向側の励振電極とが電気的に接続され、
   前記第２の電極パッドと前記圧電振動素子のキャップ対向側の励振電極とが電気的に接続されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記ベースはセラミック材料からなり、前記電極パッドがメタライズにより形成されてなるとともに、前記端子電極に延出されている電極パッドの上部には、当該電極パッドと同材質のバンプを設けるとともに、当該バンプを圧電振動素子のベース対向側の励振電極と重畳しない位置に形成したことを特徴とする特許請求項１記載の圧電振動デバイス。
3. 前記第２の電極パッドには、前記第１の電極パッドと接続される接続電極と、ほぼ同面積のダミー接続電極が接続されてなることを特徴とする特許請求項１、または特許請求項２記載の圧電振動デバイス。

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