(57)【要約】【課題】圧電デバイスの小型化に対応できる振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る圧電デバイス１００は、内側底面１８に凹部１６が形成されたパッケージベース１０と、凹部１６内に設けられた接着剤１７によって、パッケージベース１０に接合された支持部材３０と、支持部材３０によって支持された基部４２、および基部４２から延出する腕部４４を有する振動片４０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側底面に凹部が形成されたパッケージベースと、
前記凹部内に設けられた接着剤によって、前記パッケージベースに接合された支持部材と、
前記支持部材によって支持された基部、および前記基部から延出する腕部を有する振動片と、
を含む、圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動片は、前記接着剤と離間している、圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記腕部に形成された励振電極と、
前記パッケージベースの外側底面に形成された実装端子と、
を含み、
前記接着剤は、導電性であり、
前記励振電極と前記実装端子とは、前記接着剤を介して、電気的に接続されている、圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材の材質は、前記振動片の材質と同じである、圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材は、スタッドバンプである、圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の小型化薄型化の要求に応えて、その電子回路も高密度化され、回路基板に実装される電子部品は、薄型高密度の実装に適するように、小型チップ化されたものが多く出現している。近年、携帯用通信機器等の普及に伴い、ますます電子部品の更なる小型化、軽量化、そしてコストダウンの要求が強まっている。圧電振動子においても、同様の事情により、小型化が要求されている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、パッケージの電極部上に、導電性接着剤を用いて、圧電振動片を接合する構造が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された構造では、上述した事情により圧電振動子の小型化が進むと、圧電振動片の導電性接着剤によって固定されている部分と、振動腕と、の間の距離が小さくなり、導電性接着剤が振動腕に付着することが懸念され、信頼性が低下する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７２７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、圧電デバイスの小型化に対応できる振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００８】
［適用例１］
内側底面に凹部が形成されたパッケージベースと、
前記凹部内に設けられた接着剤によって、前記パッケージベースに接合された支持部材と、
前記支持部材によって支持された基部、および前記基部から延出する腕部を有する振動片と、
を含む、圧電デバイス。
【０００９】
このような圧電デバイスによれば、前記接着剤は前記凹部内に設けられているので、前記接着剤が、前記振動片の前記腕部に付着することを防止することができる。そのため、小型化に対応できる前記振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供することができる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１において、
前記振動片は、前記接着剤と離間している、圧電デバイス。
【００１１】
このような圧電デバイスによれば、前記接着剤が、前記振動片の前記基部を伝わって前記腕部に達することを防止することができる。そのため、いっそう信頼性の高い圧電デバイスを提供することができる。
【００１２】
［適用例３］
適用例１または２において、
前記腕部に形成された励振電極と、
前記パッケージベースの外側底面に形成された実装端子と、
を含み、
前記接着剤は、導電性であり、
前記励振電極と前記実装端子とは、前記接着剤を介して、電気的に接続されている、圧電デバイス。
【００１３】
このような圧電デバイスによれば、外部からの駆動電圧を、前記実装端子から前記接着剤を介して、前記励振電極に伝えることができる。
【００１４】
なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材とＢ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ａ部材とＢ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材の材質は、前記振動片の材質と同じである、圧電デバイス。
【００１６】
このような圧電デバイスによれば、前記支持部材と前記振動片とを一体的に形成することができるので、簡易な工程で、前記支持部材を形成することができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材は、スタッドバンプである、圧電デバイス。
【００１８】
このような圧電デバイスによれば、前記支持部材は、導電性を有することができるので、特に前記支持部材の側面に引出電極を設ける必要がなく、工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図７】本実施形態の第２変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
１．  圧電デバイス
まず、本実施形態に係る圧電デバイス１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、圧電デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、圧電デバイス１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２では、便宜上、リッド２０の図示を省略している。
【００２２】
圧電デバイス１００は、図１および図２に示すように、パッケージベース１０と、支持部材３０と、振動片４０と、を含む。さらに、圧電デバイス１００は、リッド２０と、励振電極５０と、引出電極５２と、実装端子５４と、接続配線５６と、を含むことができる。
【００２３】
パッケージベース１０は、振動片４０を収容することができる容器状の形状を有する。図２に示す例では、パッケージベース１０の平面形状は、矩形であるが、特に限定されない。パッケージベース１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを列挙することができる。パッケージベース１０は、例えば、第１基板１２と、第１基板１２上に形成された第２基板１４と、を積層して形成されている。第２基板１４は、開口を有することができ、該開口内に振動片４０を収容することができる。パッケージベース１０の内側底面１８（第１基板１２の上面）には、凹部１６が形成されている。図２に示す例では、凹部１６の平面形状は、四角形であるが、例えば円形でもよく、特に限定されない。図２に示す例では、凹部１６は２つ設けられているが、その数は特に限定されない。凹部１６内には、後述するように接着剤１７が設けられることができる。
【００２４】
リッド２０は、図１に示すように、パッケージベース１０上に形成され、パッケージベース１０の開口を封止している。リッド２０は、パッケージベース１０の開口を封止する平板形状を有する。リッド２０の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、ガラスなどを列挙することができる。パッケージベース１０およびリッド２０によって形成されるキャビティー１は、振動片４０が動作するための空間となる。キャビティー１は、密閉されることができ、減圧空間や不活性ガス雰囲気に設置されることができる。
【００２５】
支持部材３０は、パッケージベース１０に接合されている。支持部材３０とパッケージベース１０との接合は、凹部１６内に設けられた接着剤１７によって行われる。接着剤１７は、例えば、固着を担う樹脂と、導電を担う金属（導電性フィラー）と、を混合した導電性接着剤である。図１に示す例では、接着剤１７は、凹部１６内から溢れないように設けられている。すなわち、接着剤１７の上面は、内側底面１８より下方（外側底面１９側）に位置している。支持部材３０は、図２に示すように平面視において、凹部１６の外周の内側に設けられている。支持部材３０は、図１に示すように、例えば棒状の形状を有し、上下方向（振動子４０の厚み方向、Ｚ方向）に延出している。支持部材３０の長さ（Ｚ方向の大きさ）は、例えば、２０μｍ〜１００μｍである。支持部材３０の上端面（振動片４０の下面と接続する面）は、パッケージベース１０の内側底面１８より上方に位置している。支持部材３０の材質は、振動片４０の材質と同じであることができ、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などである。この場合は、支持部材３０は、振動片４０と一体的に形成されることができる。
【００２６】
振動片４０は、キャビティー１内に収容されている。より具体的には、振動片４０は、内側底面１８の上方に、支持部材３０によって支持されている。振動片４０は、接着剤１７と離間していることができる。振動片４０の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などを列挙することができる。振動片４０の態様は、特に限定されず、音叉振動片、ＡＴ振動片などを例示することができる。図示の例では、振動片４０として、音叉振動片を用いている。振動片４０は、基部４２と、腕部４４と、を有する。基部４２は、支持部材３０と接続されている。基部４２と支持部材３０とは、上述のように一体的に形成されていてもよいし、直接接合により接合されていてもよい。腕部４４は、図２に示すように、基部４２から、振動子４０の厚み方向と直交する方向（Ｘ方向）に、二股に別れて平行に延びている。腕部４４は、図１に示すように、内側底面１８と離間しており、ＸＹ平面において屈曲振動することができる。
【００２７】
励振電極５０は、腕部４４に形成されている。励振電極５０は、腕部４４を振動させるための電極である。図１に示す例では、励振電極５０は、腕部４４の上面および下面に形成されている。図示はしないが、励振電極５０は、腕部４４の側面に形成されていてもよい。励振電極５０は、基部４２および支持部材３０に形成された引出電極５２によって、導電性接着剤１７と電気的に接続していることができる。図示の例では、腕部４４の上面に形成された励振電極５０と、下面に形成された励振電極５０と、の両方が導電性接着剤１７と電気的に接続しているが、いずれか一方のみが導電性接着剤１７と電気的に接続していてもよい。励振電極５０および引出電極５２としては、例えば、振動片４０側からクロム、金の順序で積層したものなどを用いることができる。
【００２８】
実装端子５４は、パッケージベース１０の外側底面１９（第１基板１２の下面）に形成されている。実装端子５４は、第１基板１２を貫通する接続配線５６によって、導電性接着剤１７と電気的に接続していることができる。すなわち、励振電極５０と実装端子５４とは、導電性接着剤１７を介して、電気的に接続されている。これにより、圧電デバイス１００を実装基板（図示せず）などに実装した場合に、外部からの駆動電圧を、実装端子５４から、接続配線５６、導電性接着剤１７、および引出電極５２を介して、励振電極５０に伝えることができる。実装端子５４としては、例えば、第１基板１２側からタングステンないしモリブテン、ニッケル、金の順序で積層したものなどを用いることができる。接続配線５６の材質としては、例えば、金、銅、アルミニウムを列挙することができる。
【００２９】
圧電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３０】
圧電デバイス１００によれば、振動片４０は、支持部材３０を介してパッケージベース１０に接合されているが、支持部材３０は、パッケージベース１０に接着剤１７によって接合されていることができる。接着剤１７は、パッケージベース１０の凹部１６内に設けられているため、接着剤１７が振動片４０の腕部４４に付着することを防止することができる。すなわち、例えば接合強度を考慮し接着剤１７を多量に用いる場合でも、凹部１６の深さや大きさを調整することにより、接着剤１７が凹部１６から溢れ出し、腕部４４に付着することを防止することができる。したがって、圧電デバイス１００は、小型化に対応できる振動片４０の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる。
【００３１】
圧電デバイス１００によれば、振動片４０は、接着剤１７と離間していることができる。そのため、接着剤１７が、例えば、振動片４０の基部４２を伝わって腕部４４に達することを防止することができる。したがって、圧電デバイス１００は、いっそう高い信頼性を確保することができる。
【００３２】
圧電デバイス１００によれば、接着剤１７は、導電性であることができる。そのため、外部からの駆動電圧を、実装端子５４から、接着剤１７を介して、励振電極５０に伝えることができる。
【００３３】
圧電デバイス１００によれば、支持部材３０の材質は、振動片４０の材質と同じであることができる。そのため、支持部材３０と振動片４０とを一体的に形成することができるので、簡易な工程で、支持部材３０を形成することができる。
【００３４】
２．  本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法
次に、圧電デバイス１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３および図４は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３５】
図３に示すように、内側底面１８に凹部１６が形成されたパッケージ１０を準備する。凹部１６は、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により形成されることができる。パッケージベース１０に備えられた実装端子５４および接続配線５６は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法などにより形成されることができる。
【００３６】
図４に示すように、支持部材３０が接続された振動片４０を準備する。支持部材３０および振動片４０は、例えば、ひとつの圧電基板（図示せず）を用意し、該圧電基板をエッチングすることにより、一体的形成されることができる。なお、支持部材３０および振動片４０は、別個に形成され、例えば、直接接合によって接合されてもよい。振動片４０に備えられた励振電極５０および引出電極５２は、スパッタリング法、蒸着法、めっき法などにより形成されることができる。なお、パッケージベース１０を準備する工程と、振動片４０を準備する工程とは、その順序を問わない。
【００３７】
図１に示すように、振動片４０を、支持部材３０を介して、パッケージベース１０に接合する。支持部材３０は、凹部１６内に設けられた接着剤１７によって、パッケージベース１０に接合される。
【００３８】
次に、リッド２０によって、パッケージベース１０の開口を封止する。封止は、例えば、プラズマ溶接、シーム溶接、超音波接合、または接着剤などにより行われることができる。
【００３９】
以上の工程により、圧電デバイス１００を製造することができる。
【００４０】
圧電デバイス１００の製造方法によれば、上述のとおり、小型化に対応できる振動片４０の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイス１００を得ることができる。
【００４１】
３．  変形例
（１）次に、本実施形態の第１変形例に係る圧電デバイス２００について、図面を参照しながら説明する。図５は、圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。図６は、圧電デバイス２００を模式的に示す平面図である。なお、図５は、図６のＶ−Ｖ線断面図である。また、図６では、便宜上、リッド２０の図示を省略している。以下、本実施形態の第１変形例に係る圧電デバイス２００において、本実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
圧電デバイス２００では、図５および図６に示すように、基部４２は、支持アーム２４３を有することができ、支持アーム２４３は、支持部材３０と接続していることができる。図６に示す例では、支持アーム２４３は、腕部４４の延出している方向と同じ方向に、延出している。支持アーム２４３は、図６に示すように、２つ設けられることができ、２つの腕部４４の一部は、２つの支持アーム２４３の間に位置している。
【００４３】
圧電デバイス２００によれば、圧電デバイス１００に比べて、平面視において、支持部材３０と腕部４４との間の距離が小さくなる構造であっても、凹部１６によって、接着剤１７が腕部４４に付着することを確実に防止することができる。
【００４４】
（２）次に、本実施形態の第２変形例に係る圧電デバイス３００について、図面を参照しながら説明する。図７は、圧電デバイス３００を模式的に示す断面図であり、図２に対応している。以下、本実施形態の第２変形例に係る圧電デバイス３００において、本実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
圧電デバイス３００では、図７に示すように、支持部材３３０として、スタッドバンプを用いている。スタッドバンプである支持部材３３０は、例えば、金を主成分とする材質からなる。具体的には、支持部材３３０は、金線でボールを作り、先端部を切断して形成されることができる。支持部材３３０は、引出電極５２と接合している。支持部材３３０と引出電極５２との接合は、例えば、超音波併用熱圧着接合法により行われることができる。すなわち、引出電極５２を所定の温度に保ちながら引出電極５２の表面に超音波をかけて支持部材３３０を圧接した後、引出電極５２および支持部材３３０に含有された金による固相拡散により接合されている。これにより、支持部材３３０と引出電極５２とを電気的に接続することができる。
【００４６】
圧電デバイス３００によれば、支持部材３３０は導電性を有することができるので、特に支持部材３３０の側面に引出電極を設ける必要がなく、工数を削減することができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００４８】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４９】
１  キャビティー、１０  パッケージベース、１２  第１基板、１４  第２基板、１６  凹部、１７  接着剤、１８  内側底面、１９  外側底面、２０  リッド、３０  支持部材、４０  振動片、４２  基部、４４  腕部、５０  励振電極、５２  引出電極、５４  実装端子、５６  接続配線、１００  圧電デバイス、２００  圧電デバイス、２４３  支持アーム、３００  圧電デバイス、３３０  支持部材
【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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【図７】
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