(57)【要約】【課題】信頼性を充分に確保した圧電デバイスとその製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイス１は、励振電極を形成した圧電振動素子２を、電極パッド３に搭載し、貫通電極４を通じて外部接続端子５と電気的に接続している。圧電振動素子２を収納する前記圧電デバイスのパッケージ６内に圧電振動素子２を搭載した後、前記圧電デバイスのパッケージ６上部に蓋７を接合して圧電デバイスパッケージ内部を気密封止している。パッケージ６の下面部には有機絶縁膜１０が形成されている。さらに有機絶縁膜１０の下には防水性絶縁部材１１が外部接続端子５の外周部領域を覆うようにして積層されており、有機絶縁膜１０に水分が吸着しないような構造になっている。防水性絶縁部材１１は、例えばフッ素樹脂を用いて形成することができる。また、防水性、絶縁性を有するフィルム状部材を貼付して形成することも可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧電振動素子と、当該圧電振動素子を収容するためのキャビティーを有するパッケージと、当該パッケージのキャビティー上方を覆うようにして接合される蓋部材とからなる圧電デバイスであって、
前記パッケージのキャビティー底面と対向する外部底面には、有機絶縁膜を介してキャビティー内部に収容された圧電振動素子と電気的に接続される外部接続端子が形成されており、前記有機絶縁膜上及び前記外部接続端子の外周部領域上に防水性絶縁部材が積層されてなることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記防水性絶縁部材はフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記防水性絶縁部材はフィルム材からなることを特徴とする請求項１に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、携帯用通信機器や電子機器などに数多く組み込まれている圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスは、携帯電話、モバイルコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ・Ｄｉｇｉｔａｌ・Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型情報端末に広く使用されている。この圧電デバイスの構造は、例えば、箱型のパッケージ内に圧電振動素子を収容し、このパッケージに蓋部材を接合してパッケージ内を気密に封止した構成となっている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図２は、従来技術による圧電デバイスを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は、蓋部材を除いた平面図である。この図に示す圧電デバイス３０は、パッケージ３１と、このパッケージ３１の底部表面にマウント固定された圧電振動素子３２と、パッケージ３１を気密に封止する蓋部材３３とを有した圧電振動子の例である。
【０００４】
圧電振動素子３２は、例えば水晶からなり、矩形状に加工したＡＴカット振動素子である。圧電振動素子としては他に音叉型振動素子等も用いられる。図３（ｂ）に示したように、圧電振動素子３２には、その表裏面に励振電極３２ａが形成されており、該励振電極３２ａからは、引出しパターンが一端部に延長されており、引出し電極３２ｂを構成している。
【０００５】
パッケージ３１は平坦な底部３１ａと、該底部３１ａの周縁に立設された壁部３１ｂとを有しており、その内側に圧電振動素子３２の収容空間となるキャビティーＣが形成されている。このパッケージ３１は、底部３１ａと、壁部３１ｂとが一体に形成されている。
【０００６】
パッケージ３１の内側の底部には電極パッド３５が形成されている。電極パッド３５は例えば、ニッケルの下地上に金や銅のメッキなどを施すことにより形成されている。
また、パッケージ３１の底面には両端部にそれぞれ外部接続端子３４が形成されている。
【０００７】
パッケージ３１の内側の底部表面に形成された電極パッド３５は、貫通電極３６により外部接続端子３４と接続されている。貫通電極３６は、貫通孔内に導電性部材、例えば、電解メッキ等によってＡｕ（金）メッキやＣｕ（銅）メッキなどを施すことで貫通孔内を充填して構成されている。そして、電極パッド３５の上には導電部材３７を介して、圧電振動素子３２が支持固定されている。ここで、導電部材３７は、導電性接着剤を用いることができる。
【０００８】
パッケージ３１のキャビティーＣ側の上方には、蓋部材３３が種々の手段によって接合される。パッケージ３１及び蓋部材３３は、ガラスや水晶、あるいはシリコンなどによって形成される。尚、パッケージ３１を半導体基板であるシリコン基板で形成する場合は、シリコン基板面を電気的に絶縁するための絶縁膜３８を被覆する必要がある。したがって、キャビティーＣの底部３１ａ表面、壁部３１ｂ内面にも絶縁膜３８を形成した構成となっている。また、パッケージ３１の底面側には、絶縁膜３８上に積層した有機絶縁膜３９が設けられている。外部接続端子３４は有機絶縁膜３９上に形成される構成で、有機絶縁膜３４の一部に設けられたコンタクトホール３９ａを介して貫通電極３６と接続されている。有機絶縁膜３９を形成するのは、パッケージ３１と外部接続端子３４の間に生じるパッケージ静電容量を低減させるためである。このため、有機絶縁膜３９は一定の厚みを持って形成されている。
【０００９】
パッケージ３１と蓋部材３３の接合方法は、例えば、接合面に金属膜を形成することにより、陽極接合の手法を用いて行うことができる。また、表面活性化接合の手法を用いることもできる。表面活性化接合は、接合面どうしの表面を活性化して、部材どうしを何も介さずに直接接合するものである。
【００１０】
圧電デバイスは前記したように構成されており、圧電振動素子３２がパッケージ３１の底部に搭載されるとともに、パッケージ３１が有するキャビティーＣ内に収容されて、蓋部材３３により気密に封止されている。
【００１１】
前記圧電デバイスの製造方法は、ガラスやシリコンからなる１枚のパッケージ基板に複数個の収納部品に対応するキャビティーを形成する。このキャビティー内には、圧電振動素子をマウント固定するための電極パッド等を形成する。また、パッケージ基板材料にシリコンを選択した場合には、キャビティー内面等のシリコン基板面に絶縁膜等を形成する。そして複数個のキャビティーの一つ一つに圧電振動素子をマウント固定し、前記パッケージ基板サイズに対応する蓋基板を接合する。最後に個々の製品（部品）単位に切断、分離して圧電デバイスが完成する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２６７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述のパッケージ基板に半導体材料を用いた圧電デバイスにおいて、安定した圧電振動素子の励振状態を保持するためには、パッケージ静電容量を小さくすることが重要である。そのためパッケージの各所に絶縁膜が形成されているが、各絶縁膜の中で最もパッケージ静電容量に影響を及ぼすのは、前記外部接続端子とパッケージ基板の間に発生する静電容量である。このために有機絶縁膜を厚膜に形成してパッケージ静電容量を基準値以下に抑える工夫がなされている。
【００１４】
しかしながら、前記有機絶縁膜の中でも代表的な厚膜形成も可能なポリイミドを例にすると、耐熱性・耐薬品性と優れた機械的特性・電気的絶縁性を備える反面、吸水率が他の絶縁材料と比較して非常に高いものである。前記圧電デバイスにおいて、外部環境に暴露される有機絶縁膜は外部の無数の水分を吸湿し、その結果として有機絶縁膜の見かけ上の比誘電率が増加し、それによって有機絶縁膜の静電容量値が増加してしまうという問題がある。
【００１５】
よって、前記圧電デバイスの中でも最も静電容量値に影響を及ぼす箇所の静電容量値が増加するため、パッケージ静電容量も基準値を超えてしまい、結果として安定した圧電振動素子の励振状態を保持することができなくなってしまう。また、前記有機絶縁膜の中でも撥水性の元素成分を一部含有した有機絶縁膜も報告されているが、高温多湿環境のような状況では、十分な長期信頼性が得られない。
【００１６】
また、吸水によって、有機絶縁膜中にイオン性の不純物が多数存在することとなるため、前記有機絶縁膜を厚膜に形成しても、前記静電容量だけでなく誘電正接も増加してしまい、結果として前記有機絶縁膜の絶縁性能が弱まってしまう。
【００１７】
さらに、吸水によって、前記有機絶縁膜が膨張し、外部接続端子との界面の密着性にも影響を及ぼし、外部接続端子の剥がれが生じ易くなってしまう。また、有機絶縁膜自体がパッケージ基板から剥離してしまう可能性も皆無でない。
【００１８】
本発明は、上記問題点に鑑み、信頼性を充分に確保した圧電デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するため、本発明の圧電デバイスは、少なくとも、圧電振動素子と、当該圧電振動素子を収容するためのキャビティーを有するパッケージと、当該パッケージのキャビティー上方を覆うようにして接合される蓋部材とからなる圧電デバイスであって、前記パッケージのキャビティー底面と対向する外部底面には、有機絶縁膜を介してキャビティー内部に収容された圧電振動素子と電気的に接続される外部接続端子が形成されており、前記有機絶縁膜上、且つ前記外部接続端子の外周部領域上を覆うようにして防水性絶縁部材が積層されてなることを特徴とする。
【００２０】
前記防水性絶縁部材はフッ素樹脂によって構成することができる。また、前記防水性絶縁部材はフィルム材を貼付して構成することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、前記有機絶縁膜上に防水性絶縁部材をコーティングするため、前記防水性絶縁部材が持つ撥水性によって前記有機絶縁膜に水分が吸着しなくなり、それによってパッケージ静電容量の増加が抑制でき、安定した圧電振動素子の励振状態を保持することが可能となる。さらに防水性絶縁部材は外部接続端子の外周部領域を覆うように積層されているので、水分浸入を確実に遮断するとともに、外部接続端子の浮き上がりや剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本実施例に係る圧電デバイスを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。図１に示すように、圧電デバイス１は、励振電極（不図示）を形成した圧電振動素子２を電極パッド３に搭載し、前記貫通電極４を通じて外部接続端子５と電気的に接続している。前記圧電振動素子２を収納するパッケージ６内に前記圧電振動素子２を搭載した後、前記パッケージ６上部に蓋７を接合してパッケージ内部を気密封止している。
【００２３】
前記貫通電極４は、前記パッケージ６に貫通孔８を形成し、当該貫通孔８内面に絶縁膜９を形成して絶縁処理をした上、その内面に導電性部材を充填して形成されるものである。ここで、圧電振動素子２を搭載するための電極パッド３と前記導電性部材は、同一部材で一体的に形成することができる。
【００２４】
また、前記電極パッド３と電気的に接続されている前記外部接続端子５は、圧電デバイスパッケージの母体であるシリコンとの電気的接続を防ぐために絶縁処理が行われており、外部接続端子５とパッケージ６の間には、絶縁膜９および有機絶縁膜１０が形成されている。
【００２５】
さらに、有機絶縁膜１０の持つ吸湿性による圧電デバイスパッケージが持つ静電容量の増加を抑制するために、有機絶縁膜１０の表面に防水性絶縁部材１１が形成されており、有機絶縁膜１０に水分が吸着しないような構造になっている。防水性絶縁部材１１は、例えばフッ素樹脂を用いて形成することができる。また、防水性、絶縁性を有するフィルム状部材を貼付して形成することも可能である。
【００２６】
前記構成を有する圧電デバイスによれば、有機絶縁膜１０上に防水性絶縁部材１１をコーティングしているので、防水性絶縁部材１１が持つ撥水性によって有機絶縁膜１０に水分が吸着しなくなり、それによってパッケージ静電容量の増加が抑制でき、安定した圧電振動素子の励振状態を保持することが可能となる。
【００２７】
また、前記防水性絶縁部材１１は、外部接続端子５の外周部領域をも覆うようにして積層された構成である。このような構成によれば、水分の浸入を確実に遮断するとともに、外部接続端子５の浮き上がりや剥離を防止することができる。
【００２８】
本実施例の圧電デバイスは、有機絶縁膜１０上に防水性絶縁部材１１をコーティングしているので有機絶縁膜１０内に水分吸着によるイオン性不純物の増加が抑制でき、それによって絶縁膜を流れる漏れ電流も減少させ、圧電デバイスのパッケージ自体の電気的絶縁性能の低下を防ぐことができるものと成る。
【００２９】
さらに、防水性絶縁部材１１のコーティングによって、吸水による前記有機絶縁膜１０の膨張が防げるので有機絶縁膜１０上の外部接続端子５の剥がれや、有機絶縁膜１０自体の剥がれも防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施例に係る圧電デバイスを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図。
【図２】従来技術による圧電デバイスを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は、蓋部材を除いた平面図。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧電デバイス
２  圧電振動素子
３  電極パッド
４  貫通電極
５  外部接続端子
６  パッケージ
７  蓋
８  貫通孔
９  絶縁膜
１０  有機絶縁膜
１１  防水性絶縁部材
３０    圧電デバイス
３１    パッケージ
３１ａ  底部
３１ｂ  壁部
３２    圧電振動素子
３２ａ  励振電極
３２ｂ  引出し電極
３３    蓋部材
３４    外部接続端子
３５    電極パッド
３６    貫通電極
３７    導電部材
３８    絶縁膜
３９    有機絶縁膜
３９ａ  コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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