(57)【要約】圧電振動子１は、圧電振動素子１００と、圧電振動素子１００の上面よりも高さが低い凸部３１２を有する基板３００と、接合材３５０を介して基板３００の凸部３１２に接合されたキャップ２００とを備え、基板３００の長手方向の断面視において、キャップ２００の開口内の幅ｗ１、基板３００の凸部３１２の幅Ｔ１、及び、基板３００の凸部３１２の間の上面の幅Ｗ１とした場合、Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１の関係を有し、かつ、基板３００の短手方向の断面視において、キャップ２００の開口内の幅ｗ２、基板３００の凸部３１２の幅Ｔ２、及び、基板３００の凸部３１２の間の上面の幅Ｗ２とした場合、Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２の関係を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、
平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、前記圧電振動素子が搭載された上面を有し、平面視して前記圧電振動素子の周囲を囲むように前記上面の全周に亘って形成された前記圧電振動素子の上面よりも前記基板の前記上面からの高さが低い凸部を有する基板と、
前記基板の前記上面に対向している平板部と当該平板部から開口を持つように前記基板の前記上面に向かって突出している縁部とを有しており、前記圧電振動素子を密封封止するように前記縁部が接合材を介して前記基板の前記凸部に接合されたキャップと
を備え、
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ１、前記基板の前記凸部の幅Ｔ１、及び、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ１とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１
の関係を有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ２、前記基板の前記凸部の幅Ｔ２、及び、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ２とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２
の関係を有する、圧電振動子。
【請求項２】
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、
ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１
の関係をさらに有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、
ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２
の関係をさらに有する、請求項１記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記基板は、前記第１面に形成された接続電極と、当該接続電極から前記凸部に向かって前記基板の外縁に引き出された引出電極とを含み、
前記圧電振動素子は、導電保持部材を介して前記基板の前記接続電極に電気的に接続された、請求項１又は２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記圧電振動素子は、水晶振動素子である、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記基板は、前記凸部を支持するベース部を有し、
前記ベース部と前記凸部とが一体的に形成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項６】
前記基板の前記凸部は、平面視して前記基板の前記上面における最外周の縁の全周に亘って形成された、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項７】
前記基板の前記凸部は、前記基板の前記上面からの高さが前記圧電振動素子の下面より高い、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項８】
圧電振動素子を形成すること、
平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、圧電振動素子の搭載領域を含む上面を有し、平面視して前記圧電振動素子の周囲を囲むように前記上面の全周に亘って形成された前記圧電振動素子の上面よりも前記基板の前記上面からの高さが低い凸部を有する基板を形成すること、
前記圧電振動素子を前記基板の前記上面の前記搭載領域に搭載すること、及び、
前記基板の前記上面に対向している平板部と当該平板部から開口を持つように前記基板の前記上面に向かって突出している縁部とを有するキャップを用意し、前記キャップの前記縁部を接合材を介して前記基板の前記凸部に接合して、前記圧電振動素子を密封封止すること
を含み、
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ１、前記基板の前記凸部の幅Ｔ１、及び、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ１とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１
の関係を有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ２、前記基板の前記凸部の幅Ｔ２、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ２とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２
の関係を有する、圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、さらに、
ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１
の関係をさらに有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、さらに、
ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２
の関係をさらに有する、請求項８記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振装置や帯域フィルタなどに用いられる圧電デバイスの構成の１つとして、圧電振動子がある。圧電振動子の一例である水晶振動子は、水晶振動素子と、水晶振動素子が保持される保持器とを備えている。保持器は、表面に水晶振動素子が搭載された基板と、封止材を介して基板に接合されたキャップ（金属カバー）とを備えている。このような水晶振動子が、発振装置や帯域フィルタなどに用いられる圧電デバイスの構成の１つとして知られている（例えば特許文献１参照）。なお、キャップは基板に対向する向きに開口しており、このようなキャップを封止材を介して基板に接合することによって圧電振動素子を保持器内部に密封封止することができる。【０００３】
しかしながら、このような構成においては、基板の上面（圧電振動素子を搭載する側の面）は平坦であり位置決めのためのガイドがないため、圧電振動素子の搭載位置がばらつく場合があった。さらに、キャップを基板に接合する際においても、キャップの接合位置がばらつく場合があり、これにより例えばキャップが基板上の圧電振動素子と接触した状態で接合される場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子を基板の所定位置に簡単に搭載することができるとともに、キャップの基板に対する接合位置の検出精度の向上を容易に図ることができる圧電振動子及びその製造方法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】
【０００６】
本発明の一側面に係る圧電振動子は、圧電振動素子と、平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、圧電振動素子が搭載された上面を有し、平面視して圧電振動素子の周囲を囲むように上面の全周に亘って形成された圧電振動素子の上面よりも基板の上面からの高さが低い凸部を有する基板と、基板の上面に対向している平板部と平板部から開口を持つように基板の上面に向かって突出している縁部とを有しており、圧電振動素子を密封封止するように縁部が接合材を介して基板の凸部に接合されたキャップとを備え、基板の長手方向の断面視において、キャップの開口内の幅ｗ１、基板の凸部の幅Ｔ１、及び、基板の凸部の間の上面の幅Ｗ１とした場合、Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１の関係を有し、かつ、基板の短手方向の断面視において、キャップの開口内の幅ｗ２、基板の凸部の幅Ｔ２、及び、基板の凸部の間の上面の幅Ｗ２とした場合、Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２の関係を有する。【０００７】
上記構成によれば、キャップの開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、キャップが基板の凸部に接合される場合、キャップの一方側の端面が凸部よりも内側にはみ出て、キャップの内壁が圧電振動素子に干渉され得る状態になると、他方側の端面が凸部の外側にはみ出ることになる。この場合、キャップの端面と基板との間に隙間が発生するため、圧電振動素子が密封封止されることもない。したがって、キャップの端面が凸部よりも内側にはみ出た状態（例えばキャップの縁部の内壁または縁部に接合された接合材が圧電振動素子と干渉した状態）で接合され得る条件が、キャップと基板との密封封止の検査で判別できるため、電気特性の以外の方法で不良品を検出できる。したがって、キャップの基板に対する接合位置の検出精度の向上を容易に図ることができる。さらに、密閉封止に起因する周波数特性の経時変化などの信頼性の向上を図ることができる。【０００８】
上記圧電振動子において、基板の長手方向の断面視において、キャップにおける基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１の関係をさらに有し、かつ、基板の短手方向の断面視において、キャップにおける基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２の関係をさらに有してもよい。【０００９】
上記構成によれば、キャップの開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、さらに、キャップの端面が凸部の外側にはみ出ることを防止することができ、圧電振動子の小型化も図ることができる。したがって、小型化かつ信頼性の向上を図ることができる。【００１０】
上記圧電振動子において、基板は、第１面に形成された接続電極と、接続電極から凸部に向かって基板の外縁に引き出された引出電極とを含み、圧電振動素子は、導電保持部材を介して基板の接続電極に電気的に接続されてもよい。【００１１】
上記圧電振動子において、圧電振動素子は、水晶振動素子であってもよい。【００１２】
上記圧電振動子において、基板は、凸部を支持するベース部を有し、ベース部と凸部とが一体的に形成されてもよい。【００１３】
上記圧電振動子において、基板の凸部は、平面視して基板の上面における最外周の縁の全周に亘って形成されてもよい。【００１４】
上記圧電振動子において、基板の凸部は、基板の上面からの高さが圧電振動素子の下面より高くてもよい。【００１５】
本発明の一側面に係る圧電振動子の製造方法は、圧電振動素子を形成すること、平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、圧電振動素子の搭載領域を含む上面を有し、平面視して圧電振動素子の周囲を囲むように上面の全周に亘って形成された圧電振動素子の上面よりも基板の上面からの高さが低い凸部を有する基板を形成すること、圧電振動素子を基板の上面の搭載領域に搭載すること、及び、基板の上面に対向している平板部と平板部から開口を持つように基板の上面に向かって突出している縁部とを有するキャップを用意し、キャップの縁部を接合材を介して基板の凸部に接合して、圧電振動素子を密封封止することを含み、基板の長手方向の断面視において、キャップの開口内の幅ｗ１、基板の凸部の幅Ｔ１、及び、基板の凸部の間の上面の幅Ｗ１とした場合、Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１の関係を有し、かつ、基板の短手方向の断面視において、キャップの開口内の幅ｗ２、基板の凸部の幅Ｔ２、基板の凸部の間の上面の幅Ｗ２とした場合、Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２の関係を有する。【００１６】
上記構成によれば、キャップの開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、キャップが基板の凸部に接合される場合、キャップの一方側の端面が凸部よりも内側にはみ出て、キャップの内壁が圧電振動素子に干渉され得る状態になると、他方側の端面が凸部の外側にはみ出ることになる。この場合、キャップの端面と基板との間に隙間が発生するため、圧電振動素子が密封封止されることもない。したがって、キャップの端面が凸部よりも内側にはみ出た状態（例えばキャップの縁部の内壁または縁部に接合された接合材が圧電振動素子と干渉した状態）で接合され得る条件が、キャップと基板との密封封止の検査で判別できるため、電気特性の以外の方法で不良品を検出できる。したがって、キャップの基板に対する接合位置の検出精度の向上を容易に図ることができる。さらに、密閉封止に起因する周波数特性の経時変化などの信頼性の向上を図ることができる。【００１７】
上記圧電振動子の製造方法において、基板の長手方向の断面視において、キャップにおける基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、さらに、ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１の関係をさらに有し、かつ、基板の短手方向の断面視において、キャップにおける基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、さらに、ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２の関係をさらに有してもよい。【００１８】
上記構成によれば、キャップの開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、さらに、キャップの端面が凸部の外側にはみ出ることを防止することができ、圧電振動子の小型化も図ることができる。したがって、小型化かつ信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧電振動素子を基板の所定位置に簡単に搭載することができるとともに、キャップの基板に対する接合位置の検出精度の向上を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、本実施形態に係るキャップの縁部が凸部に接合された場合を示したものである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、本実施形態に係るキャップの縁部が凸部の上面から飛び出した場合を示したものである。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態に係る圧電振動子のうちキャップ及び基板の各構成を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態に係る圧電振動子のうちキャップ及び基板の各構成を説明するための図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本実施形態に係る圧電振動子のうちキャップ及び基板の各構成を説明するための図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施形態の変形例に係る圧電振動子を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施形態の他の変形例に係る圧電振動子を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施形態の他の変形例に係る圧電振動子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【００２２】
図１〜図３Ｃを参照しつつ、本実施形態に係る圧電振動子を説明する。ここで、図１は圧電振動子の分解斜視図である。また、図２Ａ及び図２Ｂは図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図３Ａ〜図３Ｃは本実施形態に係る圧電振動子のうちキャップ及び基板の各構成を説明するための図である。なお、図１においては、図２Ａ及び図２Ｂに示される接合材の図示を省略している。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る圧電振動子１は、圧電振動素子１００と、キャップ２００と、基板３００とを備える。キャップ２００及び基板３００は圧電振動素子１００を保持する保持器である。キャップ２００及び基板３００が接合材を介して接合されることにより、圧電振動素子１００を収容するため封止空間を有するケース又はパッケージが形成される。
【００２４】
圧電振動素子１００は、圧電基板１１０と、圧電基板１１０に形成された第１及び第２励振電極１２０，１３０とを含む。第１励振電極１２０は、圧電基板１１０の第１面１１２に形成され、第２励振電極１３０は、圧電基板１１０の第１面１１２とは反対の第２面１１４に形成されている。
【００２５】
圧電基板１１０は、所与の圧電材料から形成され、その材料は特に限定されるものではない。図１に示す例では、圧電基板１１０は、ＡＴカットされた水晶片である。ＡＴカットの水晶片は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）と平行な面を主面として切り出されたものである。図１に示す例では、ＡＴカット水晶片である圧電基板１１０は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面を平面視したときにおいて略矩形形状をなしている。ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｈｅａｒ  Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられることが多い。
【００２６】
なお、本実施形態に係る圧電基板は上記構成に限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向に平行な長手方向と、Ｚ´軸方向に平行な短手方向とを有するＡＴカット水晶片を適用してもよいし、ＡＴカット以外の異なるカットの水晶片であってもよいし、又は、水晶以外のセラミックなどのその他の圧電材料を適用してもよい。
【００２７】
第１励振電極１２０は、圧電基板１１０の第１面１１２（Ｙ´軸正方向側のＸＺ´面）に形成され、また、第２励振電極１３０は、圧電基板１１０の第１面１１２とは反対の第２面１１４（すなわち、Ｙ´軸負方向側のＸＺ´面）に形成されている。第１及び第２励振電極１２０，１３０は一対の電極であり、ＸＺ´面において互いに重なり部分を有している。
【００２８】
圧電基板１１０には、第１励振電極１２０に引出電極１２２を介して電気的に接続された接続電極１２４と、第２励振電極１３０に引出電極１３２を介して電気的に接続された接続電極１３４とが形成されている。具体的には、引出電極１２２は、第１面１１２において第１励振電極１２０からＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、さらに圧電基板１１０のＺ´軸負方向側の側面を通って、第２面１１４に形成された接続電極１２４に接続されている。他方、引出電極１３２は、第２面１１４において第２励振電極１３０からＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、第２面１１４に形成された接続電極１３４に接続されている。接続電極１２４，１３４は、Ｚ´軸負方向側の短辺に沿って配置され、これらの接続電極１２４，１３４は、後述する導電保持部材３４０，３４２を介して基板３００に電気的導通を図るとともに機械的に保持される。なお、本実施形態において、接続電極１２４，１３４及び引出電極１２２，１３２の配置やパターン形状は限定されるものではなく、他の部材との電気的接続を考慮して適宜変更することができる。
【００２９】
第１及び第２励振電極１２０，１３０を含む上記各電極は、例えば、下地をクロム（Ｃｒ）層で形成し、クロム層の表面に金（Ａｕ）層を形成してもよく、その材料は限定されるものではない。
【００３０】
キャップ２００は、基板３００の第１面（上面）３０２に対向する平板部２０１と、平板部２０１の周囲に位置し、平板部２０１から開口を有するように突出する縁部２０２とを備える。キャップ２００は、基板３００の第１面（上面）３０２に対向して開口した凹部２０４を有する。凹部２０４には、平板部２０１の開口の全周に亘って、凹部２０４の底面から立ち上がるように形成された縁部２０２が設けられており、縁部２０２は、基板３００の第１面３０２に対向する端面２０５を有する。図２Ａに示すように、この端面２０５は、凹部２０４の底面から略垂直に立ち上がるように突出する縁部２０２の先端面であってもよい。キャップ２００の材料は、例えば金属であってもよい。これによればキャップ２００を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能を付加することができる。あるいは、キャップ２００は、絶縁材料又は金属・絶縁材料の複合構造であってもよい。
【００３１】
基板３００の第１面３０２の搭載領域には、圧電振動素子１００が搭載される。図１に示す例では、基板３００は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面において略矩形形状をなしている。基板３００は、例えば絶縁性セラミックで形成されてもよく、あるいは、ガラス材料又は水晶材料で形成してもよい。基板３００は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、第１面３０２の最表層に形成された絶縁層を含んでもよい。図２Ａに示すように、キャップ２００及び基板３００の両者が接合材３５０を介して接合されることによって、圧電振動素子１００が、キャップ２００の凹部２０４と基板３００とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２０６に密封封止される。図２Ａに示す例では、圧電振動素子１００は、その一方端（導電保持部材３４０，３４２側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。
【００３２】
基板３００は、ベース部３１０と、ベース部３１０に支持されるとともに、圧電振動素子１００の周囲を囲むように第１面３０２の全周に亘って形成された凸部３１２とを有する。図２Ａに示すように、ベース部３１０と凸部３１２とは一体的に形成されている。例えば、板状の絶縁性セラミックシートを積層し焼成することによって両者を一体的に形成することができる。なお、図１に示すように、圧電振動素子１００は、長手方向の寸法Ｌ１を有し、短手方向に寸法Ｌ２を有する。本実施形態では、Ｌ１を０．８ｍｍ、Ｌ２を０．６ｍｍとした。
【００３３】
図２Ａに示すように、凸部３１２は、圧電振動素子１００が搭載される基板３００の第１面３０２よりも上方に突出して形成されており、基板３００の第１面３０２から凸部３１２の上面３１３までの高さＨ１は、第１面３０２から基板３００に搭載された圧電振動素子１００の上面（第１励振電極１２０が形成された第１面１１２）までの高さＨ２よりも低い。このような凸部３１２は、圧電振動素子１００を搭載する際において位置決めのガイドとして機能する。さらに、図２Ｂに示すように、基板３００の第１面３０２から凸部３１２の上面３１３までの高さＨ１が、基板３００の第１面３０２から圧電振動素子１００の下面までの高さＨ３よりも高い場合、圧電振動素子１００の基板３００への搭載位置にずれが生じた場合に、圧電振動素子１００が凸部３１２の上面に接触することで搭載位置の不良が検出をできる点で好ましい。一方、基板３００の第１面３０２から凸部３１２の上面３１３までの高さＨ１が、基板３００の第１面３０２から圧電振動素子１００の下面までの高さＨ３よりも低い場合、凸部３１２の高さを小さくできるため、凸部の形成が容易である点で好ましい。図２Ａに示すように、凸部３１２は、基板３００の上面３０２における最外周の縁の全周に亘って形成されている。キャップ２００の縁部２０２の端面２０５は、接合材３５０を介して基板３００の凸部３１２に接合されている。なお、基板３００の第１面３０２と反対の第２面３０４は平坦な面である。
【００３４】
図１に示すように、基板３００は、第１面３０２に形成された接続電極３２０，３２２と、接続電極３２０，３２２から凸部３１２に向かって基板３００の外縁に引き出される引出電極３２０ａ，３２２ａとを含む。接続電極３２０には、導電保持部材３４０を介して、圧電振動素子１００の接続電極１２４が接続され、他方、接続電極３２２には、導電保持部材３４２を介して、圧電振動素子１００の接続電極１３４が接続される。引出電極３２０ａは、接続電極３２０から基板３００のいずれか１つのコーナー部に向かって引き出され、他方、引出電極３２２ａは、接続電極３２２から基板３００の他の１つのコーナー部に向かって引き出されている。また、基板３００の各コーナー部には、複数の外部電極３３０，３３２，３３４，３３６が形成されており、図１に示す例では、引出電極３２０ａがＸ軸負方向及びＺ´軸負方向側のコーナー部に形成された外部電極３３０に接続され、他方、引出電極３２２ａがＸ軸正方向及びＺ´軸正方向側のコーナー部に形成された外部電極３３２に接続されている。また図１に示すように、残りのコーナー部には、外部電極３３４，３３６が形成されていてもよく、これらの外部電極は圧電振動素子１００とは電気的に接続されないダミーパターンであってもよい。このようなダミーパターンを形成することにより、外部電極を形成するための導電材料の付与が容易になり、また、全てのコーナー部に外部電極を形成することができるため、圧電振動子を他の部材に電気的に接続する処理工程も容易となる。
【００３５】
図１に示す例では、基板３００のコーナー部は、その一部が円筒曲面状（キャスタレーション形状とも呼ばれる。）に切断して形成された切り欠き側面を有しており、外部電極３３０，３３２，３３４，３３６は、このような切り欠き側面及び第２面３０４にかけて連続的に形成されている。なお、基板３００のコーナー部の形状はこれに限定されるものではなく、切り欠きの形状は平面状であってもよいし、切り欠きがなく、コーナー部の角が残っていてもよい。
【００３６】
なお、基板３００の接続電極、引出電極及び外部電極の各構成は上述の例に限定されるものではなく、様々に変形して適用することができる。例えば、接続電極３２０，３２２は、一方がＺ´軸正方向側に形成され、他方がＺ´軸負方向側に形成されるなど、基板３００の第１面３０２上において互いに異なる側に配置されていてもよい。このような構成においては、圧電振動素子１００が、長手方向の一方端及び他方端の両方において基板３００に支持されることになる。また、外部電極の個数は４つに限るものではなく、例えば対角上に配置された２つであってもよい。また、外部電極はコーナー部に配置されたものに限らず、コーナー部を除く基板３００のいずれかの側面に形成されてもよい。この場合、既に説明したとおり、側面の一部を円筒曲面状に切断した切り欠き側面を形成し、コーナー部を除く当該側面に外部電極を形成してもよい。さらに、ダミーパターンである他の外部電極３３４，３３６は形成しなくてもよい。また、基板３００に第１面３０２から第２面３０４へ貫通するスルーホールを形成し、このスルーホールによって第１面３０２に形成した接続電極から第２面３０４へ電気的導通を図ってもよい。この場合、基板３００の凸部３１２に至るように電極を形成する必要がないため、容易に電極を形成することができる。
【００３７】
本実施形態に係る圧電振動子１においては、外部電極３３０，３３２を介して、圧電振動素子１００における一対の第１及び第２励振電極１２０，１３０の間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで圧電基板１１０が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、本実施形態に係る圧電振動子においては、キャップ及び基板の各サイズが所定の関係を有している。ここで、図３Ａはキャップ及び基板の平面図であり、図３Ｂは基板の短手方向の中央を通り長手方向に沿った断面図であり、図３Ｃは基板の長手方向の中央を通り短手方向に沿った位置の断面図である。
【００３９】
具体的には、基板３００の長手方向の断面視（図３Ｂ参照）において、キャップ２００の開口内の中央部にあって対向する内壁の幅ｗ１、基板３００の凸部３１２の幅Ｔ１、及び、基板３００の凸部３１２の間の上面の幅Ｗ１とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１
の関係を有し、かつ、基板３００の短手方向の断面視（図３Ｃ参照）において、キャップ２００の開口内の中央部にあって対向する内壁の幅ｗ２、基板３００の凸部３１２の幅Ｔ２、及び、基板３００の凸部３１２の間の上面の幅Ｗ２とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２
の関係を有している。
【００４０】
キャップ２００の開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、キャップ２００が基板３００の凸部３１２に接合される場合、図２Ｂに示すようにキャップ２００の一方側の端面２０５が凸部３１２よりも内側にはみ出て、キャップ２００の内壁が水晶片に干渉され得る状態になると、他方側の端面２０５が凸部３１２の外側にはみ出ることになる。この場合、キャップ２００の端面と基板３００とに隙間が発生するため、圧電振動素子１００が密封封止されることもない。したがって、キャップ２００の端面２０５が凸部３１２よりも内側にはみ出た状態（例えばキャップ２００の縁部の内壁または縁部に接合された接合材３５０が圧電振動素子１００と干渉した状態）で接合され得る条件が、キャップ２００と基板３００との密封封止の検査で判別できるため、電気特性の検査以外の方法で不良品を検出できる。また、デバイスを平面視して基板３００の凸部３１２の内面の境界とキャップ２００の外面の境界により隙間を画像識別できるため、キャップ２００の基板３００に対する接合位置の不良品が検出できる。したがって、密封封止の検査、また画像識別などにより、キャップ２００の基板３００に対する接合位置の検出精度の向上を容易に図ることができる。さらに、密閉封止に起因する周波数特性の経時変化などの信頼性の向上を図ることができる。圧電振動子の実装面積が１．２ｍｍｘ１．０ｍｍ以下となるような小型化が進むと、圧電振動素子１００が基板３００の所定の位置に搭載された場合、平面視して圧電振動素子１００と凸部３１２の内側との距離Ｄが、ｔ１の２．０倍以下しか確保できない設計が発生する。このような小型の設計において、本発明は有効である。さらに、距離Ｄがｔ１の１．５倍以下しか確保できないときにさらに有効である。一方で、距離Ｄが１５μｍ以下しか確保できない設計のときも、本発明は有効である。
【００４１】
また、本実施形態に係る圧電振動子のさらに好ましい態様として、基板３００の長手方向の断面視（図３Ｂ参照）において、キャップ２００における基板３００に対向する端面２０５の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１
の関係を有し、かつ、基板３００の短手方向の断面視（図３Ｃ参照）において、キャップ２００における基板３００に対向する端面２０５の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２
の関係を有することが好ましい。
【００４２】
キャップ２００の開口内の幅ｗ１及びｗ２が上記関係式を有することにより、さらに、キャップ２００の端面２０５が凸部３１２の外側にはみ出ることを防止することができ、圧電振動子の小型化も図ることができる。したがって、小型化かつ信頼性の向上を図ることができる圧電振動子を提供することができる。
【００４３】
なお、図３Ａ〜図３Ｃの例では、各断面視におけるキャップ２００の端面２０５の幅が左右において同一である態様を示しているが、これに限らず互いに異なる幅であってもよい。この場合、左右の各端面２０５の幅の平均値をｔ１（又はｔ２）として上記各関係式を有していればよい。なお、長手方向の断面視（図３Ｂ参照）における端面２０５の幅ｔ１と、短手方向の断面視（図３Ｃ参照）における端面２０５の幅ｔ２は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４４】
また、基板３００の凸部３１２の幅についても、図３Ａ〜図３Ｃの例では、各断面視における基板３００の凸部３１２の幅が左右において同一である態様を示しているが、これに限らず互いに異なる幅であってもよい。この場合、左右の各凸部３１２の幅の平均値をＴ１（又はＴ２）として上記各関係式を有していればよい。なお、長手方向の断面視（図３Ｂ参照）における凸部３１２の幅Ｔ１と、短手方向の断面視（図３Ｃ参照）における凸部３１２の幅Ｔ２は、説明の便宜上異なる表記を用いているが、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４５】
以上のとおり、本実施形態に係る圧電振動子によれば、圧電振動素子１００を基板３００の搭載位置に容易に搭載することができるとともに、キャップ２００の基板３００に対する接合位置の精度の向上を図ることができる。
【００４６】
次に、図４に基づいて本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を説明する。
【００４７】
まず、圧電振動素子１００を形成する（Ｓ１０）。圧電振動素子１００として水晶振動素子を形成する場合、まず、水晶材料を人工水晶又は天然水晶の原石から所定のカット角でウエハ状に切り出し、ダイシング又はエッチングすることによって所定の矩形の外形形状に形成し、その後、スパッタ法又は真空蒸着法等によって第１及び第２励振電極１２０，１３０をはじめとする各種電極を形成する（図１参照）。
【００４８】
次に、基板３００に凸部３１２を形成する（Ｓ１１）。基板３００の材料は例えばセラミックであってもよく、この場合、板状の絶縁性セラミックシートを積層し焼成することによって、凸部３１２及び凸部３１２を支持するベース部３１０を一体的に形成してもよい。また、基板３００の第１面３０２に接続電極３２０，３２２及び引出電極３２０ａ，３２２ａを形成する。例えば、ペースト状の導電材料を基板３００の第１面３０２の所定領域に塗布し、塗布した導電材料を焼成する。導電材料はスパッタ法又は真空蒸着法等によっても形成することができる。
【００４９】
次に、基板３００の第１面３０２に圧電振動素子１００を搭載する（Ｓ１２）。具体的には、接続電極３２０，３２２上に導電保持部材３４０，３４２を塗布し、圧電振動素子１００の接続電極１２４，１３４を、導電保持部材３４０，３４２を介して基板３００の接続電極３２０，３２２に接続して導電保持部材３４０，３４２を硬化させる。こうして、圧電振動素子１００を基板３００の各種電極に対して電気的に接続することができる。
【００５０】
その後、キャップ２００を接合材３５０を介して基板３００の凸部３１２に接合する（Ｓ１３）。例えば、接合材３５０が樹脂接着剤である場合、ディッピング法などによってペースト状の樹脂接着剤をキャップ２００の端面２０５（図２Ａ参照）に設け、その後、キャップ２００を、接合材３５０を介して基板３００に接合することができる。
【００５１】
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、既に詳述したとおり、キャップ及び基板の各サイズが所定の関係を有しているため、キャップ２００の基板３００に対する接合位置の精度の向上を図ることができ、ひいては信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。なお、以下の説明においては上記内容と異なる点を説明することとし、上記内容と同じ構成については図中において同一の符号を付している。
【００５３】
図５は、本変形例に係る圧電振動子を説明するための図であり、具体的にはキャップの構成が上記内容と異なっている。
【００５４】
図５に示すように、キャップ２１０は、凹部開口中心から開口縁に向かって開口縁から突出するフランジ部を有してもよく、このフランジ部が、基板の第１面に対向する端面２１５を有してもよい。なお、本変形例に係る圧電振動子においては、キャップ２１０がフランジ部の端面２１５を有すること以外は既に説明した構成を適用することができる。これによれば、端面２１５のサイズを大きくすることができるため、キャップ２１０と基板との接合強度を向上させることができる。
【００５５】
図６及び図７は、本変形例に係る圧電振動子を説明するための図であり、具体的には基板の構成が上記内容と異なっている。
【００５６】
図６に示すように、基板３６０は、ベース部３６２と、ベース部３６２と別体で形成された凸部３６４とを有してもよい。凸部３６４は図示しない接合材を介してベース部３６２と接合してもよい。凸部３６４は、圧電振動素子が搭載される基板３６０の第１面３６６よりも上方に突出して形成されている。凸部３６４は、ベース部３６２と同一材料（例えば同一絶縁性セラミック）で形成してもよいし、異なる材料（例えばベース部が絶縁性セラミック、凸部がベース部とは異なる有機系又は無機系の絶縁膜）で形成してもよい。本変形例に係る圧電振動子においては、ベース部及び凸部が別体で形成されること以外は既に説明した構成を適用することができる。これによれば、凸部をベース部とは別体で形成するため、凸部を有する基板を容易に形成することができる。
【００５７】
また、図７に示すように、基板３７０は、基板３７０の最外周の縁３７８よりも内側において第１面３７６の全周に亘って形成された凸部３７４を有してもよい。基板３７０のベース部３７２は、凸部３７４と一体的に形成してもよいし、あるいは別体で形成してもよい。本変形例に係る圧電振動子においては、凸部３７４が最外周の縁３７８よりも内側に形成されること以外は既に説明した構成を適用することができる。
【００５８】
これらの各変形例に係る圧電振動子及びその製造方法においても、既に詳述したとおり、キャップ及び基板の各サイズが所定の関係を有しているため、キャップの基板に対する接合位置の精度の向上を図ることができ、ひいては信頼性の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６０】
１      圧電振動子
１００  圧電振動素子
２００  キャップ
２０５  端面
３００  基板
３１０  ベース部
３１２  凸部
３２０，３２２  接続電極
３２０ａ，３２２ａ  引出電極
３５０  接合材
【図１】
2016194562.tif 000003
【図２Ａ】
2016194562.tif 000004
【図２Ｂ】
2016194562.tif 000005
【図３Ａ】
2016194562.tif 000006
【図３Ｂ】
2016194562.tif 000007
【図３Ｃ】
2016194562.tif 000008
【図４】
2016194562.tif 000009
【図５】
2016194562.tif 000010
【図６】
2016194562.tif 000011
【図７】
2016194562.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月6日(2017.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、
平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、前記圧電振動素子が搭載された上面を有し、平面視して前記圧電振動素子の周囲を囲むように前記上面の全周に亘って形成された前記圧電振動素子の上面よりも前記基板の前記上面からの高さが低い凸部を有する基板と、
前記基板の前記上面に対向している平板部と当該平板部から開口を持つように前記基板の前記上面に向かって突出している縁部とを有しており、前記圧電振動素子を密封封止するように前記縁部が接合材を介して前記基板の前記凸部に接合されたキャップと
を備え、
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ１、前記基板の前記凸部の幅Ｔ１、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ１、及び、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１、及び、
ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１
の関係を有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ２、前記基板の前記凸部の幅Ｔ２、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ２、及び、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２、及び、
ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２
の関係を有する、圧電振動子。
【請求項２】
前記基板は、前記第１面に形成された接続電極と、当該接続電極から前記凸部に向かって前記基板の外縁に引き出された引出電極とを含み、
前記圧電振動素子は、導電保持部材を介して前記基板の前記接続電極に電気的に接続された、請求項１記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記圧電振動素子は、水晶振動素子である、請求項１又は２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記基板は、前記凸部を支持するベース部を有し、
前記ベース部と前記凸部とが一体的に形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記基板の前記凸部は、平面視して前記基板の前記上面における最外周の縁の全周に亘って形成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項６】
前記基板の前記凸部は、前記基板の前記上面からの高さが前記圧電振動素子の下面より高い、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項７】
圧電振動素子を形成すること、
平面視して長手方向及び短手方向を有する略矩形の基板であって、圧電振動素子の搭載領域を含む上面を有し、平面視して前記圧電振動素子の周囲を囲むように前記上面の全周に亘って形成された前記圧電振動素子の上面よりも前記基板の前記上面からの高さが低い凸部を有する基板を形成すること、
前記圧電振動素子を前記基板の前記上面の前記搭載領域に搭載すること、及び、
前記基板の前記上面に対向している平板部と当該平板部から開口を持つように前記基板の前記上面に向かって突出している縁部とを有するキャップを用意し、前記キャップの前記縁部を接合材を介して前記基板の前記凸部に接合して、前記圧電振動素子を密封封止すること
を含み、
前記基板の前記長手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ１、前記基板の前記凸部の幅Ｔ１、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ１、及び、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ１（０≦Ｔ１−２ｔ１）とした場合、
Ｗ１＋Ｔ１≦ｗ１＜Ｗ１＋２Ｔ１、及び、
ｗ１≦Ｗ１＋２Ｔ１−２ｔ１
の関係を有し、かつ、
前記基板の前記短手方向の断面視において、前記キャップの開口内の幅ｗ２、前記基板の前記凸部の幅Ｔ２、前記基板の前記凸部の間の上面の幅Ｗ２、及び、前記キャップにおける前記基板に対向する端面の幅ｔ２（０≦Ｔ２−２ｔ２）とした場合、
Ｗ２＋Ｔ２≦ｗ２＜Ｗ２＋２Ｔ２、及び、
ｗ２≦Ｗ２＋２Ｔ２−２ｔ２
の関係を有する、圧電振動子の製造方法。
【国際調査報告】
2016194562.tif 000013
2016194562.tif 000014