(57)【要約】【課題】  ２つの振動片を備えた圧電素子であっても、薄く形成することができ且つ電界の影響を小さくした小型な圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス（１００）は、第１圧電振動片とこの第１圧電振動片を囲む第１枠状部とが一体的に形成されてなる第１圧電振動フレーム（２０）と、第２圧電振動片とこの第２圧電振動片を囲む第２枠状部とが一体的に形成されてなる第２圧電振動フレーム（４０）と、第１圧電振動フレームと第２圧電振動フレームとの間に配置され金属膜が中央領域に形成されたスペーサ板（３０）と、第１圧電振動フレームに接合するリッド部材（１０）と、第２圧電振動フレームに接合するベース部材（５０）と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧電振動片とこの第１圧電振動片を囲む第１枠状部とが一体的に形成されてなる第１圧電振動フレームと、
第２圧電振動片とこの第２圧電振動片を囲む第２枠状部とが一体的に形成されてなる第２圧電振動フレームと、
前記第１圧電振動フレームと前記第２圧電振動フレームとの間に配置され金属膜が中央領域に形成されたスペーサ板と、
前記第１圧電振動フレームに接合するリッド部材と、
前記第２圧電振動フレームに接合するベース部材と、
を備えることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記第１圧電振動片が音叉型水晶振動片であり、前記第２圧電振動片が音叉型水晶振動片であり、前記第１圧電振動片の音叉型水晶振動片の振動腕と前記第２圧電振動片の音叉型水晶振動片の振動腕とが積層されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記第１及び第２圧電振動片の音叉型水晶振動片は、基部から伸びる支持腕とこの支持腕と前記枠状部とを接続する接続腕とを有し、前記接続腕の幅を変えることにより周波数調整することを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記ベース部材は、
前記第１圧電振動片を励振させるための一対の第１外部電極と、
前記第２圧電振動片を励振させるための一対の第２外部電極と、
前記金属膜を接地させるアース電極と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記リッド部材は、
前記第１圧電振動片を励振させるための一対の第１外部電極と、
前記第２圧電振動片を励振させるための一対の第２外部電極と、
前記金属膜を接地させるアース電極と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の圧電振動子。
【請求項６】
前記スペーサ板、前記リッド部材、及び前記ベース部材がガラス材料であり、前記第１圧電振動フレーム、前記第２圧電振動フレーム、前記スペーサ板、前記リッド部材、及び前記ベース部材が陽極接合されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項７】
前記スペーサ板、前記リッド部材、及び前記ベース部材が圧電材料であり、前記第１圧電振動フレーム、前記第２圧電振動フレーム、前記スペーサ板、前記リッド部材、及び前記ベース部材がシロキサン接合されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項８】
第１音叉型圧電振動片とこの第１音叉型圧電振動片を囲む第１枠状部とが一体的に形成されてなる第１圧電振動フレームと、
第２音叉型圧電振動片とこの第２音叉型圧電振動片を囲む第２枠状部とが一体的に形成されてなる第２圧電振動フレームと、
前記第１圧電振動フレームに接合するリッド部材と、
前記第２圧電振動フレームに接合するベース部材と、を備え、
前記第１音叉型圧電振動片の振動腕と前記第２音叉型圧電振動片の振動腕とが交差して積層されることを特徴とする圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の圧電デバイスを一体に形成した複合圧電デバイスの技術、及び複合圧電デバイスの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１台の電子機器に様々な目的ごとに圧電デバイスが使用されることで、複数の圧電デバイスが搭載されている。例えば携帯電話などにおいては、電波の発信に使用されるＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）、受信に使用されるＳＡＷ弾性表面波フィルタ、時計機能用の圧電クロック発振器、その他、携帯電話の多機能化によりカメラ部、ＧＰＳ部、インターフェイス部においても様々な圧電デバイスを使用している。近年において、ますます電子機器の小型化、また多機能化の需要に対応するために、さらなる実装基板の小型化が必要になってきた。
【０００３】
そこで、特許文献１に示すような複数個の圧電デバイスを積層（以下は「複合圧電デバイス」）することで、１個の圧電デバイスの面積で複数の用途をもつ圧電デバイスを提供することができる。特許文献１の複合圧電デバイスは従来の製造方法を用いて製造した複数の圧電デバイスをリードフレームで結線して積層し、モールド材で封止している。
【特許文献１】特開２００５−１５０７８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の製造方法、とりわけ従来のパッケージを流用した圧電デバイスを積層する方法はパッケージのベースが２重となり、さらにその間にリードフレームが介在する形状となるために厚みが増し、さらなる小型化に適応できない問題がある。
【０００５】
本発明の複合圧電デバイスは、上記の問題点を解決するために、フレームと一体に形成された音叉型圧電振動片（以下は「圧電振動フレーム」）を用いることで、部品点数を少なく構成することができ、さらに薄く形成することができるため、製造コストを下げ、かつ小型の複合圧電デバイスを提供し、製造することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、第１の観点の圧電デバイスは、第１圧電振動片とこの第１圧電振動片を囲む第１枠状部とが一体的に形成されてなる第１圧電振動フレームと、第２圧電振動片とこの第２圧電振動片を囲む第２枠状部とが一体的に形成されてなる第２圧電振動フレームと、第１圧電振動フレームと第２圧電振動フレームとの間に配置され金属膜が中央領域に形成されたスペーサ板と、第１圧電振動フレームに接合するリッド部材と、第２圧電振動フレームに接合するベース部材と、を備える。
この構成により、積層されて省スペースの圧電デバイスが提供できるとともに、第１圧電振動片及び第２圧電振動片で発生する電界をシールドする役目と、第１圧電振動フレームの回路パターンと第２圧電振動フレームの回路パターンとに流れる高周波電流に起因する電磁波の相互干渉の影響を遮断することができる。
【０００７】
第２の観点の圧電デバイスは、第１圧電振動片が音叉型水晶振動片であり、第２圧電振動片が音叉型水晶振動片であり、第１圧電振動片の音叉型水晶振動片の振動腕と第２圧電振動片の音叉型水晶振動片の振動腕とが積層されている。
【０００８】
第３の観点の圧電デバイスは、音叉型水晶振動片が基部から伸びる支持腕とこの支持腕と枠状部とを接続する接続腕とを有し、接続腕の幅を変えることにより周波数調整する。
この構成により接続腕の幅を変えることにより周波数調整することができる。
【０００９】
第４の観点の圧電デバイスのベース部材は、第１圧電振動片を励振させるための一対の第１外部電極と、第２圧電振動片を励振させるための一対の第２外部電極と、金属膜を接地させるアース電極と、を有する。
アース電極を有することで、電界のシールドと電磁波の相互干渉の影響とを確実に低減できる。
【００１０】
第５の観点の圧電デバイスのベース部材は、リッド部材は、第１圧電振動片を励振させるための一対の第１外部電極と、第２圧電振動片を励振させるための一対の第２外部電極と、金属膜を接地させるアース電極と、を有する。
この構成により、リッド部材側またはベース部材側のどちらからでも励振電圧の供給及び接地を行うことができる。このため圧電デバイスは上下を気にすることなく使用することができ、また圧電デバイスを中心として回路基板を積層することもできるため、電子機器の小型化に役立つ。
【００１１】
第６の観点の圧電デバイスは、スペーサ板を中心として第１圧電振動フレーム及び第２圧電振動フレームを陽極接合されている。
また第７の観点の圧電デバイスは、スペーサ板を中心として第１圧電振動フレーム及び第２圧電振動フレームをシロキサン接合されている。
【００１２】
第８の観点の圧電デバイスは、第１音叉型圧電振動片とこの第１音叉型圧電振動片を囲む第１枠状部とが一体的に形成されてなる第１圧電振動フレームと、第２音叉型圧電振動片とこの第２音叉型圧電振動片を囲む第２枠状部とが一体的に形成されてなる第２圧電振動フレームと、第１圧電振動フレームに接合するリッド部材と、第２圧電振動フレームに接合するベース部材と、を備え、第１音叉型圧電振動片の振動腕と第２音叉型圧電振動片の振動腕とが交差して積層される。
この構成により、スペーサ板を用いずとも、電界のシールド及び電磁波の相互干渉を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合圧電デバイスは圧電振動フレームを積層して接合させることにより、部品点数を少なく、かつ小型に形成することが可能になる。このため、製造コストを下げ、小型化及び多機能化する電子機器の需要に応えることのできる圧電デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
≪第１実施形態≫
＜複合圧電デバイス１００＞
以下は、本発明に係る複合圧電デバイス及びその製造方法を説明する。なお本実施形態では音叉型圧電振動片を有する第１圧電振動フレーム２０と音叉型圧電振動片を有する第２圧電振動フレーム４０とを用いた複合圧電デバイスについて説明するが、これは本発明の実施の一形態にすぎず、例えばＡＴカット圧電振動片を有する圧電振動フレームと音叉型圧電振動片を有する圧電振動フレームとの組み合わせでもよい。
【００１５】
図１は第１圧電振動フレーム２０と第２圧電振動フレーム４０とを積層した複合圧電デバイス１００の構成を示す斜視図である。複合圧電デバイス１００はリッド１０、第１圧電振動フレーム２０、スペーサ板３０、第２圧電振動フレーム４０、ベース５０とから構成されている。なお、図１は複合圧電デバイス１００を裏側（回路基板側）から見た斜視図である。
【００１６】
本実施形態の複合圧電デバイス１００は第１圧電振動フレーム２０と第２圧電振動フレーム４０とが圧電材料で形成されており、それ以外のリッド１０、スペーサ板３０、ベース５０はガラス材で形成されている。複合圧電デバイス１００はガラス材のベース５０の上に圧電材料の第２圧電振動フレーム４０を載置して接合し、その上にガラス材のスペーサ板３０を載置して接合し、またその上に圧電材料の第１圧電振動フレーム２０を載置して接合し、最後にガラス材のリッド１０を載置して接合することで完成させる。つまりガラス材のスペーサ板３０を中心として圧電材料をガラス材で挟み込み、接合している。圧電材料とガラス材との接合は陽極接合を用いる。
【００１７】
ガラス材は、パイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。これらを用いることで、圧電材料とガラス材とを陽極接合することができる。
【００１８】
陽極接合とは、金属及び水晶とガラスとを重ね合わせ、熱と高電圧とを加えることで密着接合する方法である。その原理は、加熱と同時にガラス側を陰極、金属及び水晶側を陽極として高電圧を印加する事によりガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスと圧電材料とに静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスと圧電材料とを化学反応させて接合する方法である。
【００１９】
本実施形態での陽極接合では、ガラス材を陰極、圧電材料を陽極として高電圧（５００Ｖ〜１ｋＶ）を印加して、加熱（２００°Ｃ〜４００°Ｃ程度）することで接合させる。また圧電材料の上に金属膜、例えばアルミニュウムをエッチングで形成することで、２００℃程度の加熱温度でアルミニウムとガラス材の酸素が反応して強固な接合が可能となる。
【００２０】
＜リッド１０の構成＞
図２はリッド１０の構成図である。図２（ａ）はリッド１０を裏面（ベース５０側）から見た図であり、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。リッド１０はガラス材で形成され、エッチングにより空間部１１が形成され、枠部１２と天板部１３とを形成している。枠部１２はリッド１０の外縁部に沿って取り囲むように形成されている。
【００２１】
＜第１圧電振動フレーム２０の構成＞
第１圧電振動フレーム２０の構成を示した図である。第１圧電振動フレーム２０は、フレーム部２２と第１音叉型圧電振動片２１とが同じ厚さで一体に形成されている水晶基板である。第１圧電振動フレーム２０は図３に示すように第１音叉型圧電振動片２１とフレーム部２２と支持腕２５とから構成されている。第１音叉型圧電振動片２１は基部２３及び振動腕２４で構成され、振動腕２４には溝部２７が形成されている。支持腕２５は第１音叉型圧電振動片２１の基部２３からＹ軸方向に伸びている。第１音叉型圧電振動片２１は支持腕２５の端部でＸ軸方向に伸びる接続部２６とで接続されている。
【００２２】
第１圧電振動フレーム２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信し、第１圧電振動フレーム２０のＸ方向の長さは０．７ｍｍから２ｍｍで設計され、Ｙ軸方向の長さは１．５ｍｍから４ｍｍで設計される極めて小型の振動片となっている。
【００２３】
一対の振動腕２４は基部２３の中央部からＹ軸方向に伸びており、振動腕２４の表裏両面には溝部２７が形成されている。例えば、一本の振動腕２４の表面には１箇所の溝部２７が形成されており、振動腕２４の裏面側にも同様に１箇所の溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２４には２箇所の溝部２７が形成されている。溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成され第１音叉型圧電振動片２１のＣＩ値を低下させる効果がある。
【００２４】
振動腕２４の先端付近では幅広に形成されており、ハンマー型の形状をしている。また、振動腕２４のハンマー型の部分では金属膜も形成して錘の役目をさせている。錘は振動腕２４に電圧をかけた際に振動しやすくさせ、また安定した振動をするために形成されている。
【００２５】
一対の支持腕２５は基部２３のＸ軸方向の端部から振動腕２４の先端を超えない長さでＹ軸方向に伸びている。一対の支持腕２５は振動腕２４の振動を複合圧電デバイス１００の外部へ振動漏れとして伝えづらくさせ、またパッケージ外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を持つ。
【００２６】
接続部２６は支持腕２５の先端部でＸ軸方向に伸びて、フレーム部２２と接続している。接続部２６は幅広に形成しておくことで、周波数調整の際に幅狭にすることで周波数を調整することもできる。
【００２７】
第１圧電振動フレーム２０は公知のフォトレジスト・エッチング技術を用い、フレーム部２２と、支持腕２５と、第１音叉型圧電振動片２１との外形、及び溝部２７を形成する。外形と溝部とを形成した第１圧電振動フレーム２０は、次に図３に示す錘金属膜６０及び電極を公知のフォトレジスト・エッチング技術で形成する。
【００２８】
第１圧電振動フレーム２０はフレーム部２２と基部２３と支持腕２５と接続部２６との表面に第１基部電極６１と第２基部電極６２とが形成され、裏面にも同様に第１基部電極６１と第２基部電極６２とが形成されている。また第１基部電極６１には第１基部電極用スルーホール６１ｈ、第２基部電極６２には第２基部電極用スルーホール６２ｈが形成されている。
【００２９】
これらスルーホール６１ｈ、６２ｈはその内面に金属膜が形成され、圧電振動フレームを貫通して導電できるように形成された配線である。スルーホール６１ｈ、６２ｈは圧電振動フレームのエッチングによる外形形成時に形成され、スルーホール６１ｈ、６２ｈの内面の金属膜は、電極形成時において同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。なお、スルーホール６１ｈ、６２ｈを形成する代わりに、フレーム部２２の内側に、つまりフレーム部２２の第１音叉型圧電振動片２１側に電極を形成し、表面の第１基部電極６１と第２基部電極６２と、裏面の第１基部電極６１と第２基部電極６２とをそれぞれ導通してもよい。また他の圧電部品及びガラス部品のスルーホールも同様に形成される。
【００３０】
一対の振動腕２４は、表面、裏面及び側面に第１励振電極６３と第２励振電極６４とが形成されている。振動腕２４の表面及び裏面と、側面とは互いに異なる電極が形成されている。第１励振電極６３は第１基部電極６１につながっており、第２励振電極６４は第２基部電極６２につながっている。第１圧電振動フレーム２０は第１基部電極６１及び第２基部電極６２に電圧をかけることで、第１励振電極６３及び第２励振電極６４に囲まれた振動腕２４を振動させる。
【００３１】
電極の形成と同時に振動腕２４のハンマー型の部分にも錘金属膜６０を形成する。錘金属膜６０は錘の役目と、第１圧電振動フレーム２０の周波数調整工程の際に錘金属膜６０を除去し、軽くすることで周波数調整を行うことができる。
【００３２】
本実施形態の第１圧電振動フレーム２０は電極の形成と同時にフレーム部２２の外周に沿って、表面及び裏面に接続金属膜６５を形成する。フォトレジスト・エッチング技術で形成する接続金属膜６５は陽極接合するために形成する。
【００３３】
本実施形態の振動腕２４の先端付近は急激に幅広になるハンマー型の形状をしているが、徐々に幅広になる扇形の形状でもよい。先端付近が扇形の形状の振動腕２４も振動で互いに衝突しない大きさで形成される。
【００３４】
＜第２圧電振動フレーム４０の構成＞
第２圧電振動フレーム４０の構成は第１圧電振動フレーム２０と同様であり、図４で示すように、第２音叉型圧電振動片４１、フレーム部４２、基部４３、振動腕４４、支持腕４５、接続部４６及び溝部４７で構成されている。電極も同様に錘金属膜７０、第１基部電極７１、第２基部電極７２、第１励振電極７３、第２励振電極７４及び接続金属膜７５で構成されている。しかし、図４の電極の配置は図３の電極の配置とは異なっている。第２圧電振動フレーム４０の電極の配置は図３に示す第１圧電振動フレームのＹ軸の中心線ＣＹを中心として反転した形状である。つまり第２圧電振動フレーム４０は第１圧電振動フレーム２０の裏面を表面にした形状である。
【００３５】
なお第２圧電振動フレーム４０は、第１圧電振動フレーム２０の第１基部電極６１に電力を供給するための第２圧電振動フレーム４０を貫通する第１基部電極用スルーホール６１ｈを形成し、同様に第１圧電振動フレーム２０の第２基部電極６２に電力を供給するため第２圧電振動フレーム４０を貫通する第２基部電極用スルーホール６２ｈを形成している。この第１基部電極用スルーホール６１ｈの周囲には導通を確実にするための中間電極７７が形成され、第２基部電極用スルーホール６２ｈの周囲に中間電極７８が形成されている。また後述するスペーサ板３０のシールド金属膜３１のアース電極３２と電気的に導通するためのアース接続電極７９を形成し、第２圧電振動フレーム４０を貫通するアース用スルーホール３２ｈが形成されている。なお、スルーホール６１ｈ、６２ｈ及び３２ｈを形成する代わりにフレーム部２２の内側に電極を形成し、表面の中間電極７７、中間電極７８及びアース接続電極７９と裏面のそれぞれの電極とを導通してもよい。
【００３６】
＜スペーサ板３０の構成＞
図５（ａ）はスペーサ板３０の下面（第２圧電振動フレーム４０側）から見た構成図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。スペーサ板３０はガラスで形成され、中央部、特に第１音叉型圧電振動片２１及び第２音叉型圧電振動片４１が重なる領域にシールド金属膜３１が形成されている。シールド金属膜３１はスペーサ板３０の下面又は上面に形成され、Ｙ軸方向の中心部付近に形成されたアース電極３２と導通している。スペーサ板３０のシールド金属膜３１を形成した領域は両面で凹な形状となっており、第１音叉型圧電振動片２１及び第２音叉型圧電振動片４１が互いに衝突しない空間を確保している。
【００３７】
シールド金属膜３１は第１音叉型圧電振動片２１及び第２音叉型圧電振動片４１で発生する電界をシールドする役目と、第１圧電振動フレーム２０の回路パターンと第２圧電振動フレーム４０の回路パターンとに流れる高周波電流に起因する電磁波の相互干渉の影響を遮断するために形成され、アース電極３２を通じて接地することで電界と電磁波を除去することができる。
【００３８】
スペーサ板３０は第２圧電振動フレーム４０と同様に、第１圧電振動フレーム２０の第１基部電極６１に電力を供給するための第１基部電極用スルーホール６１ｈを形成し、同様に第1圧電振動フレーム４０の第２基部電極６２に電力を供給するための第２基部電極用スルーホール６２ｈを形成している。また、第１基部電極用スルーホール６１ｈの外周には、第１圧電振動フレーム２０の第１基部電極６１との電気的接続を確実にするために第１接続電極３３を形成し、同様に第２基部電極用スルーホール６２ｈの外周には、第２基部電極６２との電気的接続を確実にするために第２接続電極３４を形成している。
【００３９】
＜ベース５０の構成＞
図６はベース５０の構成図である。図６（ａ）はベース５０を表面側（リッド１０側）から見た図であり、図６（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図６（ｃ）はベース５０を裏面側（回路基板側）から見た図である。ベース５０は、ベース凹部５１を水晶フレーム側の片面に有している。ベース５０はガラスで形成されている。
【００４０】
ベース５０はエッチングによりベース凹部５１を設ける際、同時に第１圧電振動フレーム２０に電力を供給する第１基部電極用スルーホール６１ｈ及び第２基部電極用スルーホール６２ｈを形成し、また第２圧電振動フレーム４０に電力を供給する第１基部電極用スルーホール７１ｈ及び第２基部電極用スルーホール７２ｈを形成する。第１基部電極用スルーホール６１ｈ及び第２基部電極用スルーホール６２ｈの外周には、第１圧電振動フレーム用の接続電極５３が形成される。またベース５０の表面側に形成した第１基部電極用スルーホール７１ｈ及び第２基部電極用スルーホール７２ｈの外周には、第１基部電極７１及び第２基部電極７２との電気的接続を確実にするために第２圧電振動フレーム用の接続電極５３が形成されている。またベース５０は第２圧電振動フレーム４０に形成したアース用スルーホール３２ｈと同等な位置にアース用スルーホール３２ｈを形成する。アース用スルーホール３２ｈの外周にも接続電極５４が形成されている。
【００４１】
ベース５０の裏面には回路基板に表面実装するための５箇所の回路用電極を形成している。第１回路用電極８１は第１圧電振動フレーム２０の第１基部電極用スルーホール６１ｈと導通され、同様に第２回路用電極８２は第２圧電振動フレーム４０の第１基部電極用スルーホール７１ｈ、第３回路用電極８３は第１圧電振動フレーム２０の第２基部電極用スルーホール６２ｈ、第４回路用電極８４は第２圧電振動フレーム４０の第２基部電極用スルーホール７２ｈ、第５回路用電極８５はアース用スルーホール３２ｈと導通されている。回路用電極は、フォトリソグラフィ技術で形成される。
【００４２】
以上より、第１圧電振動フレーム２０の第１基部電極６１は第１回路用電極８１と導通され、第２基部電極６２は第３回路用電極８３と導通される。同様に第２圧電振動フレーム４０の第１基部電極７１は、第２回路用電極８２と導通され、第２基部電極７２は第４回路用電極８４と導通される。またスペーサ板３０のシールド金属膜３１は第５回路用電極８５と導通される。これらにより、本発明の表面実装型の複合圧電デバイス１００はベース５０の５箇所の回路用電極から電圧の供給及び接地をすることができる構造となっている。
【００４３】
＜複合圧電デバイス１００の製造方法＞
複合圧電デバイス１００は従来の製造装置によりリッド１０、第１圧電振動フレーム２０、第２圧電振動フレーム４０及びベース５０を形成し、別にスペーサ板３０、スルーホール及び電極を追加することで製造することができるため、特別な装置を追加することなく安価に提供することができ、かつ小スペースを特徴とした圧電デバイスを提供することができる。
【００４４】
最初に、複合圧電デバイス１００はベース５０の上に第２圧電振動フレーム４０を載置して陽極接合する。この状態で第２圧電振動フレーム４０の周波数調整をする。例えば周波数調整方法は、大まかな周波数調整を第２圧電振動フレーム４０の錘金属膜６０をレーザなどで除去し、軽くすることで周波数調整を行い、精密な周波数調整を第２圧電振動フレーム４０の接続部２６の幅を幅狭にすることで精密な周波数調整をすることができる。第１基部電極７１及び第２基部電極７２へ電圧を印加する方法はプローブ針により、第２圧電振動フレーム４０の表面側から電圧を印加する方法でもよいし、ベース電極側からスルーホールを通過させて印加する方法でもよい。
【００４５】
次に、第２圧電振動フレーム４０の上にスペーサ板３０及び第１圧電振動フレーム２０を載置して陽極接合する。この状態で第１圧電振動フレーム２０の周波数調整をする。第１圧電振動フレーム２０の周波数調整方法は第２圧電振動フレーム４０の周波数調整方法と同様でよい。
【００４６】
次に、第１圧電振動フレーム２０の上にリッド１０を載置して陽極接合した後、真空中でスルーホールを金属材料で封止して完成させる。
【００４７】
なお、本実施形態では１つの複合圧電デバイス１００について説明したが、実際の製造においては、１枚のガラスウエハに数百から数千のリッド１０と、１枚の水晶ウエハに数百から数千の第１圧電振動フレーム２０と、１枚のガラスウエハに数百から数千のスペーサ板３０と、１枚の水晶ウエハに数百から数千の第２圧電振動フレーム４０と、１枚のガラスウエハに数百から数千のベース５０とを用意し、それらウエハ単位で接合して一度に数百から数千の複合圧電デバイス１００を製造する。
【００４８】
≪第２実施形態≫
図７は、第２実施形態の複合圧電デバイス２００の構成を示す斜視図である。
第１実施形態ではベース５０の下面に回路用電極を形成していたが、第２実施形態では第１実施形態のリッド１０にベース５０と同様な回路用電極を形成した複合圧電デバイス２００について説明する。以下は複合圧電デバイス１００との相違点のみ説明し、同一な構成については説明を省く。
【００４９】
複合圧電デバイス２００は、図７に示すように第１ベース１１０、第１圧電振動フレーム１２０、スペーサ板１３０、第２圧電振動フレーム１４０及び第２ベース１５０から構成されている。複合圧電デバイス２００は裏返っても同じように回路用電極が配置される。つまり上面と下面との区別がなくなり、複合圧電デバイス２００は表裏に関係なく回路基板に実装することが可能となる。複合圧電デバイス２００は第１ベース１１０及び第２ベース１５０の外側に回路電極を形成することで、どちら側からでも２枚の圧電振動フレームに電圧を印加することができる。また複合圧電デバイス２００は複合圧電デバイス２００を中心とした回路基板を設計することもできる。なお図７はスルーホールと電極とを表示して、各部の接続関係を示している。なお一部のスルーホールの周囲には電極が表示されていない。
【００５０】
第１圧電振動フレーム１２０及び第２圧電振動フレーム１４０は第１実施形態の第２圧電振動フレーム４０とほぼ同様な構成である。第１圧電振動フレーム１２０の第１基部電極には第１基部電極用スルーホール１６１ｈが形成されており、第２基部電極には第２基部電極用スルーホール１６２ｈが形成され、アース接続電極１６９にはアース用スルーホール１３６ｈが形成されている。また第１圧電振動フレーム１２０を貫通する第２圧電振動フレーム１４０の第１基部電極用スルーホール１７１ｈ及び第２基部電極用スルーホール１７２ｈも形成されている。
【００５１】
第２圧電振動フレーム１４０の第１基部電極には第１基部電極用スルーホール１７１ｈが形成されており、第２基部電極には第２基部電極用スルーホール１７２ｈが形成され、図７の表示面の反対面（第１ベース１１０側）にアース接続電極と貫通するアース用スルーホール１３２ｈとが形成されている。各基部電極用のスルーホールは第１ベース１１０、第１圧電振動フレーム１２０、スペーサ板１３０、第２圧電振動フレーム１４０及び第２ベース１５０の共通な位置に形成されており、第１ベース１１０及び第２ベース１５０に形成された回路用電極と通電することができる構造となっている。アース用のスルーホールについては後述する。
【００５２】
第２ベース１５０はベース５０と同様な構成であり、また第１ベース１１０もベース５０と同様な構成である。図８（ａ）に第１ベース１１０の裏面側（回路基板側）に形成した回路電極の配置を示し、図８（ｂ）に第２ベース１５０の裏面側（回路基板側）に形成した回路電極の配置を示している。
【００５３】
第１ベース１１０は５箇所の回路用電極を形成している。第１回路用電極１８１は第１圧電振動フレーム１２０の第１基部電極用スルーホール１６１ｈと導通され、同様に第２回路用電極１８２は第２圧電振動フレーム１４０の第１基部電極用スルーホール１７１ｈ、第３回路用電極１８３は第１圧電振動フレーム１２０の第２基部電極用スルーホール１６２ｈ、第４回路用電極１８４は第２圧電振動フレーム１４０の第２基部電極用スルーホール１７２ｈ、第６回路用電極１８６はアース用スルーホール１３６ｈと導通されている。
【００５４】
第２ベース１５０は同様に５箇所の回路用電極を形成している。第１回路用電極１８１は第１圧電振動フレーム１２０の第１基部電極用スルーホール１６１ｈと導通され、同様に第２回路用電極１８２は第２圧電振動フレーム１４０の第１基部電極用スルーホール１７１ｈ、第３回路用電極１８３は第１圧電振動フレーム１２０の第２基部電極用スルーホール１６２ｈ、第４回路用電極１８４は第２圧電振動フレーム１４０の第２基部電極用スルーホール１７２ｈと導通され、第５回路用電極１８５はアース用スルーホール１３２ｈと導通されている。
【００５５】
第５回路用電極１８５及び第６回路用電極１８６はアース用の回路電極として形成されるが、図７で示したように、第１圧電振動フレーム１２０及び第２圧電振動フレーム１４０に形成した基部電極と重ならない位置でスルーホールを形成するために異なる位置に形成されている。
【００５６】
図９はスペーサ板１３０の構成図である。図９（ａ）は第２ベース１５０側のスペーサ板１３０を示し、図９（ｂ）は第１ベース１１０側のスペーサ板１３０を示し、図９（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）のＣ−Ｃ断面の構成図である。
【００５７】
図９（ａ）に示すスペーサ板１３０の第２ベース１５０側にはシールド金属膜１３１が形成され、Ｙ軸方向の中心部付近にアース電極１３２が形成されている。図９（ｂ）に示すスペーサ板１３０の第１圧電振動フレーム１２０側にはシールド金属膜１３５が形成され、Ｙ軸方向の中心部付近にアース電極１３６が形成されている。
【００５８】
またスペーサ板１３０の表裏において、第１基部電極用スルーホール１６１ｈの外周には、第１圧電振動フレーム１２０の基部電極との電気的接続を確実にするために第１接続電極１３３を形成し、同様に第２基部電極用スルーホール１６２ｈの外周には第２接続電極１３４を形成している。第１基部電極用スルーホール１７１ｈの外周には、第２圧電振動フレーム１４０の基部電極との電気的接続を確実にするために第１接続電極１３７を形成し、同様に第２基部電極用スルーホール１７２ｈの外周には第２接続電極１３８を形成している。アース電極１３６はアース電極１３２の裏面の反対側（Ｙ軸線対称位置）に形成してある。
【００５９】
図９（ｃ）で示すように、スペーサ板１３０は両面にアース電極１３３，１３４が形成され、両面が凹となる形状であり、音叉型圧電振動片が互いに衝突しない空間を確保している。またスルーホール１６１ｈ、１７１ｈなどはスペーサ板１３０を貫通している。
【００６０】
図１０は複合圧電デバイス２００の使用方法の一例を示した構成図である。単に表裏に関係なく回路基板に実装するだけでなく有効に２つの振動子を使用することも可能である。複合圧電デバイス２００は第１回路基板１９１と第２回路基板１９２との間に配置し、第１回路基板１９１は第１圧電振動フレーム１２０の回路電極である第１回路用電極１８１及び第３回路用電極１８３と導通し、第２回路基板１９２は第２圧電振動フレーム１４０の回路電極である第２回路用電極１８２及び第４回路用電極１８４と導通している。なおアース電極は第５回路用電極１８５及び第６回路用電極１８６の片方だけを導通すればよい、また第１回路基板１９１は第２圧電振動フレーム１４０の回路電極である第２回路用電極１８２及び第４回路用電極１８４と導通し、第２回路基板１９２は第１圧電振動フレーム１２０の回路電極である第１回路用電極１８１及び第３回路用電極１８３と導通してもよい。
【００６１】
このように複合圧電デバイス２００は表裏の違いをなくすだけでなく、回路基板を立体的に配置することができるため、回路設計をより柔軟にすることができ、電子機器の小型化に貢献することができる。
【００６２】
≪第３実施形態≫
図１１は本実施形態の複合圧電デバイス３００の構成を示す斜視図である。以下は複合圧電デバイス３００について説明するが、第１実施形態及び第２実施形態と同じ構成であり、形状が異なるだけであるため、同一部分の説明を省く。複合圧電デバイス３００はリッド３１０、第１圧電振動フレーム３２０、第２圧電振動フレーム３３０、ベース３４０で構成されている。リッド３１０及びベース３４０はガラス材で形成され、第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０は圧電材料で形成されている。複合圧電デバイス３００は正方形で形成され、構成する部品がＸＹ平面で９０度回転しても接合することができる。なお図１１は複合圧電デバイス３００をベース３４０側から図示している。
【００６３】
第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０は正方形で形成されるため、外周のフレーム部分を幅広に形成する必要がある。フレーム部分を幅広に形成した第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０は周波数変動が少なくなるメリットも生じる。
【００６４】
第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０の音叉型圧電振動片は互いの振動腕が直交するように配置されている。音叉型圧電振動片を直交させることで、音叉型圧電振動片で発生する電界の影響を少なくし、回路パターンに流れる高周波電流に起因する電磁波の相互干渉の影響も少なくすることができる。このため複合圧電デバイス３００は第１実施形態及び第２実施形態で使用したスペーサ板を使用しなくてよい。このため、部品点数及び電極の配線も減少させることができ、製造コストの低下を図ることができる。なお、第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０は上下の音叉型圧電振動片が互いに衝突しないように一段高い外周枠（不図示）を形成するか、枠状のスペーサ（不図示）を挿入する必要がある。
【００６５】
本実施形態では第１圧電振動フレーム３２０及び第２圧電振動フレーム３３０のフレームを幅広に形成することで正方形な形状としているが、図３で示す接続腕２６を長くして、正方形な形状としてもよい。また複合圧電デバイス３００は第２実施形態に示したような、リッド３１０に回路用電極を形成して両面から電圧を供給することもできる。
【００６６】
以上で複合圧電デバイス１００、複合圧電デバイス２００及び複合圧電デバイス３００について説明した。いずれの場合においてもリッド、ベース及びスペーサ板をガラスで形成していたが、圧電材料で形成することもできる。この場合の接合方法はシロキサン接合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）技術により接合する。シロキサン接合は接合面を鏡面状態にしておく必要があるため、陽極接合の場合に圧電材料に形成した接続金属膜が不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本実施例では振動片を２層に重ね合わせたが３層以上に重ね合わせることができる。また第１音叉型圧電振動片２１を有する圧電振動フレームは、水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】複合圧電デバイス１００の構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、リッド１０を裏面から見た図である。  （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１圧電振動フレーム２０の構成を示した図である。
【図４】第２圧電振動フレーム４０の構成を示した図である
【図５】（ａ）は、スペーサ板３０の下面の構成図である。  （ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】（ａ）は、ベース５０を表面側から見た図である。  （ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。  （ｃ）は、ベース５０を裏面側から見た図である
【図７】複合圧電デバイス２００の構成を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、第１ベース１１０の裏面側に形成した回路電極の配置を示した図である。  （ｂ）は、第２ベース１５０の裏面側に形成した回路電極の配置を示した図である。
【図９】（ａ）は、第２圧電振動フレーム１４０側のスペーサ板１３０を示した図である。  （ｂ）は、第１圧電振動フレーム１２０側のスペーサ板１３０を示した図である。  （ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）のＣ−Ｃ断面の構成図である。
【図１０】複合圧電デバイス２００の使用方法の一例を示した構成図である。
【図１１】複合圧電デバイス３００の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    …  リッド、１１    …  空間部
１２    …  枠部
１３    …  天板部
２０    …  第１圧電振動フレーム
２１    …  音叉型圧電振動片、２２    …  フレーム部
２３    …  基部、２４    …  振動腕、２５    …  支持腕
２６    …  接続部、２７    …  溝部
３０    …  スペーサ板、３１    …  シールド金属膜
３２    …  アース電極、３２ｈ  …  アース用スルーホール
３３，１３３    …  第１接続電極、３４，１３４    …  第２接続電極
４０    …  第２圧電振動フレーム
４１    …  音叉型圧電振動片、４２    …  フレーム部
４３    …  基部、４４    …  振動腕、４５    …  支持腕
４６    …  接続部、４７    …  溝部
５０    …  ベース、５１    …  ベース凹部
５２    …  第１圧電振動フレーム用の接続電極
５３    …  第２圧電振動フレーム用の接続電極
５４    …  アース電極用の接続電極
６０，７０    …  錘金属膜
６１    …  第１基部電極、６１ｈ  …  第１基部電極用スルーホール
６２    …  第２基部電極、６２ｈ  …  第２基部電極用スルーホール
６３    …  第１励振電極、６４    …  第２励振電極
６５、７５    …  接続金属膜
７１    …  第１基部電極、７２    …  第２基部電極
７３    …  第１励振電極、７４    …  第２励振電極
７９    …  アース接続電極
８１    …  第１回路用電極、８２    …  第２回路用電極
８３    …  第３回路用電極、８４    …  第４回路用電極
８５    …  第５回路用電極
９０    …  圧電デバイス
１００，２００，３００  …  複合圧電デバイス
１１０  …  第１ベース、１５０  …  第２ベース
１３０  …  スペーサ板、１３１  …  シールド金属膜
１３２  …  アース電極、１３２ｈ  …  アース用スルーホール
１３６ｈ  …  アース用スルーホール
１３７  …  第１接続電極、１３８  …  第２接続電極
１２０  …  第１圧電振動フレーム、１４０  …  第２圧電振動フレーム
１６１ｈ，１７１ｈ  …  第１基部電極用スルーホール
１６２ｈ，１７２ｈ  …  第２基部電極用スルーホール
１８１  …  第１回路用電極、１８２  …  第２回路用電極
１８３  …  第３回路用電極、１８４  …  第４回路用電極
１８５  …  第５回路用電極、１８６  …  第６回路用電極
１９１  …  第１回路基板、１９２  …  第２回路基板
３１０  …  リッド
３２０  …  第１圧電振動フレーム、３３０  …  第２圧電振動フレーム
３４０  …  ベース
ＣＹ    …  中心線
【図１】
2010041551.tif 000003
【図２】
2010041551.tif 000004
【図３】
2010041551.tif 000005
【図４】
2010041551.tif 000006
【図５】
2010041551.tif 000007
【図６】
2010041551.tif 000008
【図７】
2010041551.tif 000009
【図８】
2010041551.tif 000010
【図９】
2010041551.tif 000011
【図１０】
2010041551.tif 000012
【図１１】
2010041551.tif 000013