(57)【要約】      （修正有）【課題】音叉型圧電振動素子の振動腕部の先端部を浮かし、音叉型圧電振動素子の発振周波数が変動しない圧電デバイスの提供。【解決手段】基板部と、この基板部の一方の主面に枠部が設けられて、凹部空間１１１が形成された容器体１１０と、凹部空間内に露出しつつ基板部の一方の主面に設けられた２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂに搭載され、第１の基部１２１ａと第１の基部より幅の狭い第２の基部１２１ｂと、第２の基部の側面より同一の方向に延出する２本の振動腕部１２１ｃとを備えた音叉型圧電振動素子１２０と、凹部空間を気密封止する蓋体１３０と、圧電振動素子搭載パッドに設けられた支持バンプＢＰと、を備え、支持バンプＢＰが、音叉型圧電振動素子の第２の基部の位置になるように設けられている。【選択図】図１
2010178114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と、この基板部の一方の主面に枠部が設けられて、凹部空間が形成された容器体と、
前記凹部空間内に露出しつつ基板部の一方の主面に設けられた２個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載され、第１の基部と前記第１の基部より幅の狭い第２の基部と、前記第２の基部の側面より同一の方向に延出する２本の振動腕部とを備えた音叉型圧電振動素子と、
前記凹部空間を気密封止する蓋体と、
前記圧電振動素子搭載パッドに設けられた支持バンプと、を備え、
前記支持バンプが、前記音叉型圧電振動素子の第２の基部の位置になるように設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記容器体の前記基板部と、この基板部の他方の主面に設けられる第２の枠部とによって第２の凹部空間が設けられ、
前記第２の凹部空間内に露出した基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子を備えていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の圧電デバイスを示す断面図である。以下、圧電デバイスの一例である圧電振動子について説明する。
図６に示すように、従来の圧電振動子３００は、その例として容器体３１０、音叉型圧電振動素子３２０、蓋体３３０とから主に構成されている。
容器体３１０は、基板部３１０ａと枠部３１０ｂで構成されている。
この容器体３１０は、基板部３１０ａの一方の主面に枠部３１０ｂが設けられて凹部空間３１１が形成される。
その凹部空間３１１内に露出する基板部３１０ａの一方の主面には、一対の圧電振動素子搭載パッド３１２が設けられ、音叉型圧電振動素子が搭載される。
また、基板部３１０ａは、積層構造となっており、基板部３１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド３１２は、容器体３１０の基板部３１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子３１４と接続している。
この音叉型圧電振動素子３２０を囲繞する容器体３１０の枠部３１０ｂの頂面には金属製の蓋体３３０が被せられ、接合されている。これにより、凹部空間３１１が気密封止されている。
【０００３】
また、このような音叉型圧電振動素子３２０は、第１の基部３２１ａと、前記第１の基部３２１ａより幅の狭い第２の基部３２１ｂと、前記第２の基部３２１ｂの側面より同一の方向に延びる２本の平板形状の振動腕部３２１ｃとによって構成されている。
これらの第１の基部３２１ａ、第２の基部３２１ｂ、振動腕部３２１ｃの表面には、容器体３１０の圧電振動素子搭載パッド３１２と電気的に接続を取る外部接続用電極、振動用電極、周波数調整用電極が形成されている。
この音叉型圧電振動素子３２０は、外部接続用電極を圧電振動素子搭載パッド３１２に導電性接着剤３４０で固着することで片持ち固定されている。このときの振動腕部３２１ｃにおいて、第２の基部３２１ｂと反対側を向く端部が先端部３２３となる（例えば、特許文献１参照）。
この先端部３２３が容器体３１０の凹部空間３１１内底面に接触すると、周波数が変動してしまうため、従来の圧電デバイス３００では、前記容器体３１０の凹部空間３１１内底面の圧電振動素子搭載パッド３１２に支持バンプＢＰが形成されている構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この支持バンプＢＰによって、圧電振動素子３２０を支持すると共に梃子の原理が働き、圧電振動素子３２０の先端部３２３が凹部空間３１１内底面に接触しないように浮かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５２８００号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電デバイスは、音叉型圧電振動素子３２０を搭載する際に、音叉型圧電振動素子３２０の振動腕部の先端部３２３が容器体３１０の凹部空間３１１内に露出した基板部３１０ａに接触した場合、振動が阻害されるため、圧電デバイス３００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００６】
また、従来の圧電デバイスにおいては、圧電振動素子３２０の先端部３２３を浮かすために、支持バンプＢＰが、圧電振動素子搭載パッド３１２に形成されている。しかしながら、圧電振動素子３２０と支持バンプＢＰとの間の導電性接着剤３４０が、押しつぶされることにより、その間の導電性接着剤３４０の厚みが薄くなるため、落下試験を行った際には、圧電振動素子３２０が導電性接着剤３４０から剥がれてしまうといった課題もあった。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、音叉型圧電振動素子の振動腕部の先端部を浮かし、音叉型圧電振動素子の発振周波数が変動しない圧電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電デバイスは、基板部と、この基板部の一方の主面に枠部が設けられて、凹部空間が形成された容器体と、凹部空間内に露出しつつ基板部の一方の主面に設けられた２個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載され、第１の基部と第１の基部より幅の狭い第２の基部と、第２の基部の側面より同一の方向に延出する２本の振動腕部とを備えた音叉型圧電振動素子と、凹部空間を気密封止する蓋体と、圧電振動素子搭載パッドに設けられた支持バンプと、を備え、支持バンプが、音叉型圧電振動素子の第２の基部の位置になるように設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、容器体の基板部と、この基板部の他方の主面に設けられる第２の枠部とによって第２の凹部空間が設けられ、第２の凹部空間内に露出した基板部の他方の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電デバイスによれば、支持バンプが音叉型圧電振動素子の第２の基部と接触するので、音叉型圧電振動素子の先端部を容器体の凹部空間内に露出する基板部に接触するのを防ぐことができる。これにより本発明の圧電デバイスは、発振周波数の変動を防止することができる。
また、音叉型圧電振動素子と支持バンプとの間には導電性接着剤がなくなるため、支持バンプによって、導電性接着剤の厚みが薄くなる箇所をなくすことができる。その結果、導電性接着剤が厚みを有するため、落下試験を行った場合でも、音叉型圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する音叉型圧電振動素子の平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する音叉型圧電振動素子を搭載した状態の容器体を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する容器体を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【図６】従来における圧電デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、圧電デバイスの例の１つである圧電振動子について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する音叉型圧電振動素子の平面図である。図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する音叉型圧電振動素子が搭載した状態の容器体を示す平面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを構成する容器体を示す平面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
図１及び図２に示すように、圧電振動子１００は、容器体１１０と圧電振動素子１２０と蓋体１３０で主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記容器体１１０に形成されている凹部空間１１１内に音叉型圧電振動素子１２０が搭載されている。この凹部空間１１１が蓋体１３０により気密封止された構造となっている。
【００１４】
音叉型圧電振動素子１２０は、図１〜図３に示すように、第１の基部１２１ａと、前記第１の基部１２１ａより幅の狭い第２の基部１２１ｂと、前記第２の基部１２１ｂの側面より同一の方向に延出する２本の振動腕部１２１ｃとによって構成されている。
前記第１の基部１２１ａの表面には、後述する容器体１１０の圧電振動素子搭載パッド１１３と電気的に接続を取る外部接続用電極１２２ａが被着・形成されている。
前記振動腕部１２１ｃには、振動用電極１２２ｂ、周波数調整用電極１２２ｃが被着・形成されている。
前記第２の基部１２１ｂには、前記外部接続用電極１２２ａと振動用電極１２２ｂと接続するための引き回し電極１２２ｄ（図３参照）が被着・形成されている。
この音叉型圧電振動素子１２０は、第１の基部１２１ａに設けられた外部接続用電極１２２ａを圧電振動素子搭載パッド１１３に導電性接着剤１４０（図２参照）で固着することで片持ち固定されている。このときの振動腕部１２１ｃにおいて、第２の基部１２１ｂと反対側を向く端部が先端部１２３となる。
前記外部接続用電極１２２ａと前記振動用電極１２２ｂと前記周波数調整用電極１２２ｃは、金属を前記第１の基部１２１ａの表面及び前記振動腕部１２１ｃの表面に所定のパターンで被着・形成されている。
【００１５】
図１〜図２に示すように、容器体１１０は、基板部１１０ａと、枠部１１０ｂ（図２参照）とで主に構成されている。
この容器体１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
前記容器体１１０の凹部空間１１１を囲繞する枠部１１０ｂの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１１２が形成されている。
凹部空間１１１内で露出した基板部１１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１３（１１３ａ、１１３ｂ）が設けられている。
前記圧電振動素子搭載パッド１１３（１１３ａ、１１３ｂ）の主面には、それぞれに支持バンプＢＰ（ＢＰ１、ＢＰ２）が設けられている。
容器体１１０の基板部１１０ａの他方の主面の両端には、外部接続用電極端子１１４が設けられている。
基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられており、所定の圧電振動素子搭載パッド１１３と外部接続用電極端子１１４を接続している。
【００１６】
図４に示すように、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２は、前記圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂの主面の所定の範囲で設けられている。
支持バンプＢＰ１、ＢＰ２は、音叉型圧電振動素子１２０の第２の基部１２０ｂの位置になるように設けられている。つまり、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２が第２の基部１２０ｂに接触し、これを支点にして音叉型圧電振動素子１２０の先端部１２３を浮かせている。
支持バンプＢＰ１、ＢＰ２は、圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂと同様に、例えば、タングステン（Ｗ）等のメタライズに金（Ａｕ）メッキ等を施すことにより設けられている。
図４に示す支持バンプＢＰ１、ＢＰ２の縦幅Ｌ１は、例えば１００〜２００μｍであり、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２の横幅Ｗ１は、例えば２００〜３００μｍである。
【００１７】
また、図４に示すように、導電性接着剤１４０は、圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂの主面に、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２にかからないように塗布されている。つまり、音叉型圧電振動素子１２０の第１の基部１２１ａの位置に導電性接着剤１４０は塗布されている。
導電性接着剤１４０と支持バンプＢＰ１、ＢＰ２との間隔Ｄは、例えば１００〜２００μｍである。
このように圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂのみに、導電性接着剤１５０が塗布されるので、音叉型圧電振動素子１２０を導電性接着剤１４０上に搭載しても、導電性接着剤１４０の厚みを確保することができる。
導電性接着剤１４０の厚みは、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２の厚みと同じ厚みとなる。つまり、この際の導電性接着剤１４０の厚みは、音叉型圧電振動素子１２０を搭載した状態で１５μｍ〜３０μｍである。
【００１８】
蓋体１３０は、図１及び図２に示すように、容器体１１０の封止用導体パターン１１２上に凹部空間１１１の開口部を覆うように配置接合される。この蓋体１３０には、前記封止用導体パターン１１２に相対する箇所に封止部材１３１が設けられている。
また、このような封止部材１３１は、前記封止用導体パターン１１２表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。
【００１９】
また、前記容器体１１０上に配置される蓋体１３０は、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体１３０の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面に少なくとも封止用導体パターン１１２に相対する箇所に封止部材１３１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
【００２０】
前記導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００２１】
尚、前記容器体１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体膜１１２、圧電振動素子搭載パッド１１３ａ、１１３ｂ、外部接続用電極端子１１４等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔（図示せず）内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２２】
本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイス１００によれば、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２が音叉型圧電振動素子１２０の第２の基部１２１ｂと接触するので、音叉型圧電振動素子１２０の先端部１２３を容器体１１０の凹部空間１１１内に露出する基板部１１０ａに接触するのを防ぐことができる。これにより本発明の圧電デバイス１００は、発振周波数の変動を防止することができる。
また、音叉型圧電振動素子１２０と支持バンプＢＰ１、ＢＰ２との間には導電性接着剤１４０がなくなるため、支持バンプＢＰ１、ＢＰ２によって、導電性接着剤１４０の厚みが薄くなる箇所をなくすことができる。その結果、導電性接着剤１４０が厚みを有するため、落下試験を行った場合でも、音叉型圧電振動素子１２０が導電性接着剤１４０から剥がれることを防止することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、圧電デバイスの一例である圧電発振器で説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００は、容器体２１０の基板部２１０ａと第２の枠部２１０ｃによって設けられた第２の凹部空間２１５内に搭載されている集積回路素子２５０とを備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００２４】
図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器２００は、容器体２１０と圧電振動素子２２０と蓋体２３０と集積回路素子２５０で主に構成されている。この圧電発振器２００は、前記容器体２１０に形成されている第１の凹部空間２１１内に圧電振動素子２２０が搭載され、第２の凹部空間２１５内には、集積回路素子２５０が搭載されている。その第１の凹部空間２１１が蓋体２３０により気密封止された構造となっている。
【００２５】
集積回路素子２５０は、図５に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子２２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子２１４を介して圧電発振器２００の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
また、集積回路素子２５０には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、３次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、３次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号（電圧値）が３次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子２５０は、容器体２１０の第２の凹部空間２１５内に露出した基板部２１０ａに形成された集積回路素子搭載パッド２１６に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００２６】
図５に示すように、容器体２１０は、基板部２１０ａと、枠部２１０ｂ、２１０ｃとで主に構成されている。
この容器体２１０は、基板部２１０ａの一方の主面に枠部２１０ｂが設けられて、第１の凹部空間２１１が形成されている。また、容器体２１０の他方の主面に枠部２１０ｃが設けられて、第２の凹部空間２１５が形成されている。
前記容器体２１０の第１の凹部空間２１１を囲繞する枠部２１０ｂの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン２１２が形成されている。
第１の凹部空間２１１内で露出しつつ基板部２１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド２１３が設けられている。
また、図５に示すように容器体２１０は、基板部２１０ａの他方の主面と枠部２１０ｃによって第２の凹部空間２１５が形成されている。
基板部２１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。
第２の凹部空間２１５内で露出しつつ基板部２１０ａの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド２１６と２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が形成されている。
容器体２１０の枠部２１０ｃの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２１４が設けられている。
【００２７】
支持バンプＢＰは、第１の実施形態と同様に、前記圧電振動素子搭載パッド２１３の主面の所定の範囲で設けられている。
支持バンプＢＰは、音叉型圧電振動素子２２０の第２の基部２２０ｂの位置になるように設けられている。つまり、支持バンプＢＰが第２の基部２２１ｂに接触し、これを支点にして音叉型圧電振動素子２２０の先端部２２３を浮かせている。
また、蓋体２３０は、第１の実施形態と同様に、容器体２１０の封止用導体パターン２１２上に凹部空間２１１の開口部を覆うように配置接合される。この蓋体２３０には、前記封止用導体パターン２１２に相対する箇所に封止部材２３１が設けられている。
導電性接着剤１４０は、第１の実施形態と同様に、圧電振動素子搭載パッド２１３の主面に、支持バンプＢＰにかからないように塗布されている。つまり、音叉型圧電振動素子２２０の第１の基部２２１ａの位置に導電性接着剤１４０は塗布されている。
【００２８】
従って、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００２９】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【符号の説明】
【００３０】
１１０、２１０・・・容器体（第１の容器体）
１１０ａ、２１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、２１０ｂ・・・枠部
１１１、２１１・・・凹部空間
１１２、２１２・・・封止用導体パターン
１１３ａ、１１３ｂ、２１３ａ、２１３ｂ・・・圧電振動素子搭載パッド
１１４、２１４・・・外部接続用電極端子
ＢＰ１、ＢＰ２・・・支持バンプ
１２０、２２０・・・圧電振動素子
１２１ａ、２２１ａ・・・第１の基部
１２１ｂ、２２１ｂ・・・第２の基部
１２１ｃ、２２１ｃ・・・振動腕部
１２２ａ・・・外部接続用電極
１２２ｂ・・・振動用電極
１２２ｃ・・・周波数調整用電極
１２３、２２３・・・先端部
１３０、２３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着剤
２５０・・・集積回路素子
１００、２００・・・圧電デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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