(57)【要約】【課題】  圧電振動片がそれと対向する領域に存在する導電パターンと接触することのない機械的強度の高い小型の圧電デバイスを提供する。【解決手段】  圧電振動片２と対向する領域に存在する二つの引回し配線４ａ、４ｂは、それらの平面外形に沿ってパッケージ基板１の内底面に形成された凹部１１ａ、１１ｂ内にそれぞれ配置されている。この構成では、引回し配線４ａ、４ｂが凹部１１ａ、１１ｂ内に配置されていることから、圧電振動片２が引回し配線４ａ、４ｂに接触する虞はなく、また、引回し配線４ａ、４ｂの肉厚がパッケージ基板１の肉厚内に収められていることから、その分、圧電振動片２を低位に配置することができ、圧電デバイス全体を小型化することが可能であり、加えて、凹部１１ａ、１１ｂは引回し配線４ａ、４ｂを収容するのに必要十分な領域にのみ形成されているため、パッケージ基板１が不要に薄肉化することはなく、機械的強度が大幅に低下することもない。【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、圧電振動片と、表面に導電パターンが形成された基材とを備えた圧電デバイスであって、
前記導電パターンのうち前記圧電振動片と対向する領域の少なくとも一部は、前記基材の表面に形成された凹部に配置されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記凹部は、前記導電パターンの平面外形に沿って形成されてい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】
前記導電パターンは、前記圧電振動片と対向する領域の全てが前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動片は前記基材に片持ち状態で固定され、前記導電パターンは前記圧電振動片の固定されていない側の端部と対向する領域のみが前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記凹部は、前記導電パターンの厚みよりも深いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記導電パターンは、前記凹部内に充填されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記基材は、前記圧電振動片が実装される基板を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記基材は、前記圧電振動片が実装される基板と共に前記圧電振動片を気密封止する空間を形成する蓋部材を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか一つ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、圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片をパッケージ基板などの基材表面に実装して成る圧電デバイスの一つとして、圧電振動片と対向する基材表面に圧電振動片やＩＣなどの電気的構成要素を相互に導通させるための導電パターンが形成されたものが知られている。
【０００３】
図１０は、従来の圧電デバイスの一例を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。尚、上面図では、圧電デバイス内部の構成を分かり易くするため一部の構成を透かして見た状態を示してあり、以下、同じような上面図については同様とする。ここに示す従来の圧電デバイスにおいては、平板の周囲に壁部が一体的に形成されて成る所謂パッケージ基板１の内底面上に、圧電振動片２を実装するための二つの実装用端子３ａ、３ｂと、それらをパッケージ基板１内底面上の離隔した領域へ引回すための二つの引回し配線４ａ、４ｂとが形成され、以上二つの実装用端子３ａ、３ｂの上に、表面に互いに対向する二つの励振電極５ａ、５ｂを備えた平面視矩形状の圧電振動片（水晶片等）２が実装されている。
【０００４】
二つの実装用端子３ａ、３ｂのうち一方の実装用端子３ａは、そこから導出された引回し配線４ａと、その先端部直下に位置するパッケージ基板１の肉厚部に形成された貫通配線６ａとを介して、パッケージ基板１の外底面上に形成された外部接続用端子７ａに接続されており、一方で他方の実装用端子３ｂは、そこから導出された引回し配線４ｂと、その先端部直下に位置するパッケージ基板１の肉厚部に形成された貫通配線６ｂとを介して、パッケージ基板１の外底面上に形成された外部接続用端子７ｂに接続されている。
【０００５】
また、パッケージ基板１の壁部上端面には、パッケージ基板１の平面外形に対応した平板状の蓋部材８が接合され、それにより形成された閉鎖空間内に圧電振動片２が気密封止された状態となっている。
【０００６】
以上の圧電デバイスにおいては、パッケージ基板１の内底面上に形成された引回し配線４ａ、４ｂが圧電振動片２と接触して圧電振動片２の振動が阻害されたり表面の励振電極５ａ、５ｂとショートするのを避けるため、圧電振動片２を実装するための二つの実装用端子３ａ、３ｂは引回し配線４ａ、４ｂよりも厚く形成され、その落差により圧電振動片２と引回し配線４ａ、４ｂとの間に所定の隙間１０（例えば２０μｍ程度）が形成されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００７】
図１１は、従来の圧電デバイスの他の例を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す従来の圧電デバイスは、図１０に示した従来の圧電デバイスと同様の基本構成を備え、その違いは、圧電振動片２を実装するための二つの実装用端子３ａ、３ｂが、パッケージ基板１内底面の一部に形成された段部９の上面に配置され、その段部９の上面とそこから一段下がった内底面との落差により圧電振動片２と引回し配線４ａ、４ｂとの間に所定の隙間１０が形成されている点にある。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００７−２６７１０１号公報
【特許文献２】特開平１０−３０３６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明した従来の圧電デバイスにおいては、パッケージ基板１の内底面上に形成された引回し配線４ａ、４ｂと圧電振動片２との間には所定の隙間１０が設けられているため、通常は圧電振動片２と引回し配線４ａ、４ｂとが互いに接触することはないが、圧電デバイスに外部から衝撃が印加された場合などには、その衝撃により圧電振動片２が固定部位を支点として瞬間的に上下左右に大きく振れ（撓んで）、両者が接触する可能性がある。たとえ瞬間的であれ両者が接触すると、圧電振動片２表面の励振電極５ａ、５ｂとパッケージ基板１内底面上の引回し配線４ａ、４ｂとがショートして圧電振動片２の動作に不具合が生じたり両者が損傷する虞がある。
【０００９】
それらを回避するための一つの手段としては、実装用端子４ａ、４ｂやその直下の段部９の厚みを増加させ、圧電振動片２の支持位置を高くすることで引回し配線４ａ、４ｂとの距離を広げることが挙げられるが、その場合には、圧電振動片２の支持位置が高くなることで圧電デバイスの厚みが増加し、近年要求されるような小型化が妨げられることとなる。
【００１０】
また、それとは逆に、図１１に示したような従来の圧電デバイスにおいて、圧電振動片２の支持位置はそのままに、引回し配線４ａ、４ｂが形成されたパッケージ基板１の内底面全体を薄肉化することで引回し配線４ａ、４ｂの位置を低くすることも考えられるが、その場合には、内底面の肉厚が減少することでパッケージ基板１の機械的強度が低下し、破損や反りが発生する虞がある。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、動作の信頼性及び機械的強度が確保された小型の圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
少なくとも、圧電振動片と、表面に導電パターンが形成された基材とを備えた圧電デバイスであって、前記導電パターンのうち前記圧電振動片と対向する領域の少なくとも一部は、前記基材の表面に形成された凹部に配置されている圧電デバイスとする。
【００１３】
前記凹部は、前記導電パターンの平面外形に沿って形成されている圧電デバイスとされ得る。
【００１４】
前記導電パターンは、前記圧電振動片と対向する領域の全てが前記凹部に配置されている圧電デバイスとされ得る。
【００１５】
前記圧電振動片は前記基材に片持ち状態で固定され、前記導電パターンは前記圧電振動片の固定されていない側の端部と対向する領域のみが前記凹部に配置されている圧電デバイスとされ得る。
【００１６】
前記凹部は、前記導電パターンの厚みよりも深い圧電デバイスとされ得る。
【００１７】
前記導電パターンは、前記凹部内に充填されている圧電デバイスとされ得る。
【００１８】
前記基材は、前記圧電振動片が実装される基板を含む圧電デバイスとされ得る。
【００１９】
前記基材は、前記圧電振動片が実装される基板と共に前記圧電振動片を気密封止する空間を形成する蓋部材を含む圧電デバイスとされ得る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧電振動片と対向する領域の導電パターンが基材表面の凹部に配置されることで、圧電振動片と導電パターンとの距離が広がって両者の接触が防止されると共に、基材表面の凹部は導電パターンを収容するのに必要十分な領域にのみ形成されていればよいことから、基材が不要に薄肉化することはなく、その機械的強度が大幅に低下することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
少なくとも、圧電振動片と、表面に導電パターンが形成された基材とを備え、導電パターンのうち圧電振動片と対向する領域の少なくとも一部が、基材の表面に形成された凹部に配置されている圧電デバイスである。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスにおいては、平板の周囲に壁部が一体的に形成されて成る所謂パッケージ基板１の内底面上に、圧電振動片２を実装するための二つの実装用端子３ａ、３ｂと、それらをパッケージ基板１内底面上の離隔した領域へ引回すための二つの引回し配線４ａ、４ｂとが形成され、以上二つの実装用端子３ａ、３ｂの上に、表面に互いに対向する二つの励振電極５ａ、５ｂが形成された平面視矩形状の圧電振動片（水晶片等）２が実装されている。
【００２３】
二つの実装用端子３ａ、３ｂのうち一方の実装用端子３ａは、そこから導出された引回し配線４ａと、その先端部直下に位置するパッケージ基板１の肉厚部に形成された貫通配線６ａとを介して、パッケージ基板１の外底面上に形成された外部接続用端子７ａに接続されており、一方で他方の実装用端子３ｂは、そこから導出された引回し配線４ｂと、その先端部直下に位置するパッケージ基板１の肉厚部に形成された貫通配線６ｂとを介して、パッケージ基板１の外底面上に形成された外部接続用端子７ｂに接続されている。
【００２４】
また、パッケージ基板１の壁部上端面には、パッケージ基板１の平面外形に対応した平板状の蓋部材８が接合され、それにより形成された閉鎖空間内に圧電振動片２が気密封止された状態となっている。
【００２５】
本実施例において、パッケージ基板１の内底面上に形成された二つの引回し配線４ａ、４ｂは、パッケージ基板１の内底面に形成された二つの凹部１１ａ、１１ｂにそれぞれ配置されている。凹部１１ａ、１１ｂは、各々対応する引回し配線４ａ、４ｂの平面外形に沿って自身の内壁との間に一定の間隔を開けて形成されており、また、その深さは、各々対応する引回し配線４ａ、４ｂの厚みよりも大きく設定され、引回し配線４ａ、４ｂの上面が凹部１１ａ、１１ｂの開口端から上方へ突出することなく凹部４ａ、４ｂ内に完全に収容された状態となっている。
【００２６】
図２は、衝撃により圧電振動片の先端が瞬間的に振れた（撓んだ）状態を模式的に示す要部拡大断面図で、ここに示すように、図１に示した本発明の圧電デバイスにおいては、外部からの衝撃により圧電振動片２の先端が引回し配線４ａ、４ｂ側へ振れた場合であっても、その先端は引回し配線４ａ、４ｂに接触するよりも先にパッケージ基板１の内底面に当接し、それ以上引回し配線４ａ、４ｂ側へ移動することはないため、凹部１１ａ、１１ｂ内の引回し配線４ａ、４ｂに接触することはない。
【００２７】
また、以上の構成では、一般的に外部からの衝撃により振れる量（撓み量）が最も大きい圧電振動片２の先端と対向する領域の引回し配線４ａ、４ｂがパッケージ基板１内底面の凹部１１ａ、１１ｂに配置され、それら引回し配線４ａ、４ｂの肉厚（例えば５μｍ程度）がパッケージ基板１の肉厚内に収められているため、従来と比較してその分だけ圧電振動片２の支持位置を引回し配線４ａ、４ｂ側へ寄せることができ、圧電デバイスを低背化することが可能である。
【００２８】
また、パッケージ基板１内底面の凹部１１ａ、１１ｂは、引回し配線４ａ、４ｂの平面外形に沿った必要最低限の領域にのみ形成されているため、パッケージ基板１が不要に薄肉化することはなく、その機械的強度が著しく低下することはない。
【００２９】
図３は、図１に示した実施例の変形例を示す要部拡大断面図で、図１に示した実施例においては、二つの実装用端子３ａ、３ｂが配置されたパッケージ基板１内底面と引回し配線４ａ、４ｂが配置された凹部１１ａ、１１ｂ底面との間に落差が生じていることから、実装用端子３ａ、３ｂと引回し配線４ａ、４ｂとの接続部に応力が集中して断線する虞があるが、ここに示すように実装用端子３ａ、３ｂが配置されたパッケージ基板１内底面と引回し配線４ａ、４ｂが配置された凹部１１ａ、１１ｂ底面とを斜面１２により滑らかに接続しておけば、その応力が緩和されて断線が防止される。
【実施例２】
【００３０】
図４は、本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスは、図１に示した実施例１と同様の基本構成を備え、その特徴として、圧電振動片２を実装するための二つの実装端子３ａ、３ｂが、そこから導出された二つの引回し配線４ａ、４ｂと共に、パッケージ基板１内底面に形成された凹部１１ｃ、１１ｄにそれぞれ配置されている。
【００３１】
図１に示した実施例１では、引回し配線４ａ、４ｂのみが凹部に配置されているため、実装用端子３ａ、３ｂと引回し配線４ａ、４ｂとの間には落差が生じているが、本実施例では、実装用端子３ａ、３ｂと引回し配線４ａ、４ｂとが共に一つの凹部１１ｃ、１１ｄにそれぞれ配置されているため、そのような落差は無く、それら導電パターンの一部に応力が集中して途中で断線するようなことはない。
【実施例３】
【００３２】
図５は、本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスは、図１に示した実施例１と同様の基本構成を備え、その特徴として、二つの引回し配線４ａ、４ｂは、圧電振動片２の先端と対向する領域のみ、即ちここでは一方の引回し配線４ａの先端のみが、その平面外形に沿って形成された凹部１１ｅに配置されている。
【００３３】
ここに示すように、パッケージ基板１に対して一端側のみが固定された所謂片持ち固定式の圧電振動片２において、外部から衝撃が加わった際に最も大きく振れるのは、一般的に固定部位から最も離れた圧電振動片２の先端側であることを考えると、必ずしも全ての導電パターンがパッケージ基板１内底面の凹部に配置されている必要はなく、圧電振動片２と接触し易い領域に存在する導電パターンのみ、即ち本実施例においては圧電振動片２の先端と対向する領域に存在する引回し配線４ａの一部のみが、パッケージ基板１内底面の凹部１１ｅに配置されているだけで本発明の効果が得られる。
【００３４】
尚、この構成では凹部がパッケージ基板１内底面の必要最小限の領域にのみ形成されているため、前述の実施例１、２よりもパッケージ基板１の強度を高く保つことができる。
【実施例４】
【００３５】
図６は、本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスは、図５に示した実施例３の変形例であり、その特徴として、圧電振動片２の先端と対向する領域に存在する引回し配線４ａを配置するための凹部が、実施例３のそれよりも長手方向と短手方向に拡張された凹部１１ｆとされている。
【００３６】
パッケージ基板１の強度を保つ観点からすれば、導電パターンを配置するための凹部はできるだけ小さい方が好ましいが、設計上許容し得る範囲内であれば、本実施例のようにある程度広げても構わない。
【００３７】
但し、凹部の外形が圧電振動片２の外形よりも大きくなると、外部からの衝撃により圧電振動片２が大きく振れた際に、圧電振動片２が凹部内に浸入して導電パターンと接触する虞があるため、凹部の外形は少なくとも圧電振動片２が浸入できない程度の大きさであることが好ましい。
【実施例５】
【００３８】
図７は、本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスは、図１に示した実施例１と同様の基本構成を備え、その特徴として、パッケージ基板１の内底面にＩＣなどの電子部品１３が埋設され、その電子部品１３の電極端子から導出された二つの引回し配線４ｃ、４ｄが、パッケージ基板１内底面に形成された凹部１１ｇに配置されている。
【００３９】
本実施例のように、圧電振動片２と対向する領域に実装用端子３ａ、３ｂから導出された引回し配線４ａ、４ｂ以外にも導電パターンが存在する場合には、当然ながら圧電振動片２との接触を避けるためパッケージ基板１内底面の凹部に配置するのが好ましい。
【実施例６】
【００４０】
図８は、本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図である。ここに示す本発明の圧電デバイスは、図１に示した実施例１と同様の基本構成を備え、その特徴として、圧電振動片２を実装するための二つの実装用端子３ａ、３ｂが、図１１に示した従来の圧電デバイスのようにパッケージ基板１内底面の一部に形成された段部９の上に配置され、そこから一段下がったパッケージ基板１内底面上へ導出された二つの引回し配線４ａ、４ｂが、それらの平面外形に沿って形成されたパッケージ基板１内底面の凹部１１ａ、１１ｂにそれぞれ配置されている。
【００４１】
このように実装用端子３ａ、３ｂがパッケージ基板１の段部９上に配置されている場合であっても、そこから導出された引回し配線４ａ、４ｂを図１に示した実施例１と同様にパッケージ基板１内底面の凹部１１ａ、１１ｂに配置することで同様の効果が得られる。
【００４２】
図９は、本発明において導電パターンが配置される凹部の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。以上説明した実施例１〜６において実装用端子や引回し配線などの導電パターンを配置するための凹部は、それらの幅方向に切った断面が矩形状のものとされているが、凹部の形状はそれに限定されるものではなく、例えば、図９（ａ）に示すように同断面が台形状のものや、図９（ｂ）に示すように三角形のもの、また、図９（ｃ）に示すように半円状のものなどが適宜選択可能である。また、実施例１〜６で示した断面矩形状の凹部を含め、それら形状の凹部内に導電パターンを充填すれば、導電パターンの凹部に対する密着力が向上して導電パターンの剥離が防止される。
【００４３】
また、圧電振動片が導電パターンに接触する可能性を完全に絶つ意味では、凹部は導電パターンの厚みよりも深い方が好ましいが、単に圧電振動片と導電パターンとの間の距離を広げて両者が接触する可能性を低下させる意味では、少なくとも導電パターンの厚み方向の一部が収まる程度の深さがあれば、少なからず本発明の効果が得られる。
【００４４】
以上、本発明について幾つかの実施例を挙げて説明したが、それら実施例で示した本発明の特徴的な構成は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【００４５】
また、本発明において凹部に配置すべき導電パターンは、以上の実施例で示したようなパッケージ基板内底面上に形成されたものに限定されるものではなく、その用途や態様を問わず、圧電デバイスを構成するパッケージ基板や蓋部材などの基材の表面に形成されたものであって、圧電振動片と対向する領域に存在して圧電振動片と直接接触する可能性のあるもの全てが対象となる。従って、仮に導電パターンがパッケージ基板の壁部に形成されていた場合には、凹部はその側壁に形成され、蓋部材に形成されていた場合には、凹部はその蓋部材に形成されることとなる。
【００４６】
また、圧電振動片は、実施例で示したような平面視矩形状のものに限らず、平面視音叉型の所謂音叉型圧電振動片などであってもよく、同様に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例１）
【図２】衝撃により圧電振動片の先端が瞬間的に振れた（撓んだ）状態を模式的に示す要部拡大断面図
【図３】図１に示した実施例の変形例を示す要部拡大断面図
【図４】本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例２）
【図５】本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例３）
【図６】本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例４）
【図７】本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例５）
【図８】本発明の他の実施形態を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図（実施例６）
【図９】本発明において導電パターンが配置される凹部の他の実施形態を示す要部拡大断面図
【図１０】従来の圧電デバイスの一例を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図
【図１１】従来の圧電デバイスの他の例を示す上面図及びそのＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００４８】
１      パッケージ基板
２      圧電振動片
３ａ    実装用端子
３ｂ    実装用端子
４ａ    引回し配線
４ｂ    引回し配線
４ｃ    引回し配線
４ｄ    引回し配線
５ａ    励振電極
５ｂ    励振電極
６ａ    貫通配線
６ｂ    貫通配線
７ａ    外部接続用端子
７ｂ    外部接続用端子
８      蓋部材
９      段部
１０    隙間
１１ａ  凹部
１１ｂ  凹部
１１ｃ  凹部
１１ｄ  凹部
１１ｅ  凹部
１１ｆ  凹部
１１ｇ  凹部
１２    斜面
１３    電子部品
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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